JP6112398B2

JP6112398B2 - 回転鍛造用金型

Info

Publication number: JP6112398B2
Application number: JP2013041274A
Authority: JP
Inventors: 福井　毅; 毅福井; 松本　英樹; 英樹松本
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: JP2014168795A

Description

本発明は、回転鍛造に用いる鍛造用金型に関するものであり、特に熱間での回転鍛造用金型に関するものである。

円盤形状の被鍛造材を熱間鍛造する技術として、従来より回転鍛造が知られている。例えば、特開２００９−０１２０５９号公報（特許文献１）には、共に略円形状とした上型と下型によって被鍛造材の上面と下面を挟持して押圧することにより熱間鍛造を行うことができる回転鍛造装置の発明が開示されている。
この装置において、上型には中心から径方向に放射状に設けられた複数の押圧面が存在する。この押圧面を被鍛造材に押圧した後、上型を被鍛造材から離間し、上型または被鍛造材を中心軸のまわりに所定の角度だけ回転させる。そして、上型の押圧面を被鍛造材の最初に押圧された部位から所定の角度だけずれた部位に押圧し、これを順次繰り返すことにより、被鍛造材の円周方向に肉流れが生じ、大型の被鍛造材であっても少ない押圧力であっても効率よく熱間鍛造を行うことができる。
なお、上型に設けられた押圧面の形状は、回転対称とすることで、押圧時の力のバランスが取れるような構造に設計される。

特開２００９−０１２０５９号公報

従来技術に係る回転鍛造においては、押圧面の配置やその個数に着目するものであり、その目的とするところは、被鍛造物の全体に均等に歪みを与えることができるとともに、材料の組成を均一に形成させることができるというものである。
ところで、例えば、特許文献１に示された回転鍛造の場合、押圧された被鍛造材の一部が押圧面に平行な方向にはみ出して、押圧されていない場所に乗り上げてしまうことが起き、その乗り上げた状態の部分が次に押圧されたとき、その乗り上げを起因として「かぶり傷」とよばれる被鍛造材の欠陥が発生する場合があった。このかぶり傷について、従来技術では全く考慮がなされていない。
本発明の目的は、回転鍛造に用いられる鍛造用金型において、かぶり傷の発生を防止することが可能な回転鍛造用金型を提供することである。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、円盤状の基部と、前記基部の作業面側に前記基部の中心から径方向に放射状に配置された複数の押圧面とを有する回転鍛造用金型であって、前記回転鍛造用金型は被鍛造材を鍛造する押圧面を構成する部分と被鍛造材を鍛造しない非押圧面となる部分を有し、前記押圧面には平坦部と該平坦部に連続する４５°以下のテーパー部が形成されており、各押圧面には大きな押圧量とする部位と、前記大きな押圧量とする部位よりも小さな押圧量とする部位とが形成されている回転鍛造用金型である。
前記の回転鍛造用金型は熱間鍛造用に好適である。

本発明によれば、回転鍛造に用いる鍛造用金型において、回転鍛造の押圧面にテーパー部を設けることにより、かぶり傷の発生を防止することができる。

参考例の回転鍛造用金型の一例を示す模式図である。本発明の回転鍛造用金型の一例を示す模式図である。

本発明を図面を用いて説明する。
本発明の重要な特徴は、円盤状の基部（母材）６と、前記基部の作業面側に前記基部６の中心から径方向に放射状に配置された複数の押圧面２とを有する回転回転鍛造用金型１において、押圧面２にテーパー部４を設けることでかぶり傷の発生を防止可能としたことにある。
例えば、従来技術である特許文献１では、押圧面を「金敷」と称するように、押圧面は平坦である。押圧面が平坦であると、被鍛造材が押圧（鍛造）されたときに押圧面に隣り合う非押圧面に被鍛造材の肉が押し出され、押し出された被鍛造材の肉が次に押圧される場所に乗り上げてしまう。この状態で次の押圧を行うと、乗り上げた余分な肉はかぶり傷となる。
そこで、本発明は、押圧面２にテーパー部４と、テーパー部４に連続する平坦部５を設ける。平坦部５は被鍛造材を所望の加工量に押圧する部位として、また、テーパー部４は次の押圧部へ肉が乗り上げるのを防止する部位となる。つまり、平坦部５に続くテーパー部４で押圧された部分は、被鍛造材に対して押圧面を移動していく方向に形成されおり、テーパー部で押圧された部分が次に押圧される部分となる。そして、テーパー部４によって、次に押圧される部分の形状を予め形成しておき、被鍛造材の乗り上げがない状態としておくことができる。このため、かぶり傷のない回転鍛造を行うことができる。したがって、次の押圧において平坦部５で押圧される部分を、先の押圧時に平坦部５とテーパー部４とによって押圧された部分の範囲内に設定することが好ましい。

本発明では前記のテーパー部４が有する角度を４５°以下とする。これは、４５°を超える角度であるとかぶり傷が発生しやすくなるためである。なお、テーパー部の角度の下限は、５°程度である。テーパー部の表面形状は平面であっても緩やかな曲面であっても良い。
なお、本発明は回転鍛造に用いる金型であるため、テーパー部の下限は押圧面面積によってテーパー部の角度は調整する必要がある。例えば、テーパー部の角度が小さく（緩やか）になると、その分押圧面の面積は広くなるため、押圧面の個数も少なくなる。また、押圧面の個数を増やして回転鍛造の効率を上げようとしたり、或いは、大きな押圧力を加えようとすると、その分押圧面の面積は小さくなるため、押圧面の角度を大きくすることになる。従って、押圧面２の角度の範囲は押圧面の個数、押圧面面積、押圧力を考慮して決定すると良い。
なお、本発明で言うテーパー部４が有する４５°の角度とは、中心軸に対する垂直な面に対する角度である。

以上、説明する本発明の回転鍛造用金型によれば、テーパー部の形成によりかぶり傷の発生を防止することが可能である。
また、本発明の回転鍛造用金型を上型と下型の両方に用いて、押圧面の個数を同じしつつ、さらに、中心から外周方向に所定の角度をもって形成される押圧面において、前記所定の角度も同じとするのがさらに好ましい。これにより、より確実に被鍛造材の上下方向からの部分的な鍛造を行うことが可能となる。
また、図２に示すように、押圧面２の径方向に押圧量を変化させ、押圧面に押圧量の大きな場所と、押圧量の小さな場所とを設けることにより、被鍛造材のニアネットシェイプ化がはかれる。ニアネットシェイプ化がはかれると、後の機械加工による切削工数を低減することができ、好ましい。なお、このとき、図２に示すように、押圧量の大きな箇所の径方向の両面にもテーパー部を設けておき、かぶり傷の発生を防止してもの良い。
また、図１及び図２では、中心軸の部分を平坦として示している。中心軸の部分を金型の一部として使用するのであれば、目的に応じた形状としておくのが好ましい。例えば、型を掘っても良い。また、回転鍛造時の中心軸として被鍛造材の位置合わせ治具として用いるのであれば、突起や凹みの形状としても良い。

以上説明する本発明の回転鍛造用金型は、熱間、恒温での鍛造やプレスといった熱間鍛造に限らず、冷間鍛造であっても有効である。
また、大型の製品の鍛造に本発明の回転鍛造用金型を適用する場合、例えば、図１で示す回転鍛造用金型で回転鍛造を行って予備成形体とした後、図２で示す回転鍛造を行うと大型製品のニアネットシェイプの鍛造に有効である。

１回転鍛造用金型
２押圧面
３非押圧面
４テーパー部
５平坦部
６基部

Claims

円盤状の基部と、前記基部の作業面側に前記基部の中心から径方向に放射状に配置された複数の押圧面とを有する回転鍛造用金型であって、
前記回転鍛造用金型は被鍛造材を鍛造する押圧面を構成する部分と被鍛造材を鍛造しない非押圧面となる部分を有し、前記押圧面には平坦部と該平坦部に連続する４５°以下のテーパー部が形成されており、各押圧面には大きな押圧量とする部位と、前記大きな押圧量とする部位よりも小さな押圧量とする部位とが形成されていることを特徴とする回転鍛造用金型。
前記回転鍛造用金型が熱間鍛造用であることを特徴とする請求項１に記載の回転鍛造用金型。