JP7156099B2 - Manufacturing method of circular material - Google Patents
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本発明は、円形材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing circular members.
鉄道用車輪、ギア及びリングに代表される円形材は例えば、次のとおり製造される。 Circular materials typified by railroad wheels, gears and rings are manufactured, for example, as follows.
初めに、円柱素材(ビレット)を加熱する。加熱された円柱素材に対して荒地成形加工を実施して、中間品(鍛造荒地)を製造する。荒地成形加工では、1回又は複数回の鍛造を実施する。鍛造荒地に対して、仕上圧延及び仕上鍛造等を実施して、円形材を製造する。仕上鍛造後の円形材に対して、必要に応じて、熱処理及び機械加工を実施する。 First, a cylindrical material (billet) is heated. An intermediate product (rough forging) is manufactured by performing a rough forming process on the heated cylindrical material. In the rough forming process, forging is performed once or multiple times. Finish rolling, finish forging, and the like are performed on the rough forging to manufacture a circular material. If necessary, heat treatment and machining are performed on the circular material after the finish forging.
このような円形材では、円形材の中心軸に沿った断面形状がH形状であることが多い。H形状の断面を有する円形材を据込鍛造する場合、円柱素材を大きく変形させる必要があるため、材料が金型の隅々まで流動せず、鍛造荒地に欠肉が生じることがある。鍛造荒地の欠肉を抑制するため、円柱素材の体積を増加させれば、荒地成形加工後に大量のバリが生じ、歩留りが低下する。 Such a circular member often has an H-shaped cross section along the central axis of the circular member. When upsetting a circular material having an H-shaped cross section, it is necessary to greatly deform the cylindrical material, so that the material does not flow to every corner of the die, which may result in undercut forging. If the volume of the cylindrical material is increased in order to suppress the lack of thickness in the rough forging, a large amount of burrs will be generated after forming the rough forging, and the yield will decrease.
鍛造品の欠肉を抑制する方法は例えば、実開昭50-117137号公報(特許文献1)に開示されている。鍛造品の歩留り低下を抑制する方法は例えば、実公平7-44350号公報(特許文献2)に開示されている。 For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 50-117137 (Patent Document 1) discloses a method for suppressing the lack of thickness in a forged product. For example, Japanese Utility Model Publication No. 7-44350 (Patent Document 2) discloses a method for suppressing a decrease in the yield of forged products.
特許文献1では、上型、下型、ガイドリングを含む金型によって据込鍛造を実施する。ガイドリングは円柱素材を取り囲み、下型にコイルばねを介して取り付けられる。上型が円柱素材を圧下すると円柱素材がその半径方向に変形する。半径方向に変形した円柱素材がガイドリングに当たる。その後、ガイドリングは上型と一体となって下死点に達する。このとき、円柱素材はガイドリングに接触しているため、ガイドリングが下降すると摩擦により円柱素材のガイドリングに接触している領域も下降する。これにより、下型とガイドリングとで形成される隅領域の欠肉が抑制される、と特許文献1には記載されている。
In
特許文献2では、インナーパンチ及びアウターパンチを含む上型と、下型とによって据込鍛造を実施する。アウターパンチは円形素材を取り囲み、インナーパンチに皿ばねを介して取り付けられる。鍛造を開始すると、まずアウターパンチが下型に当たり、円柱素材が上型及び下型で形成される密閉空間に閉じ込められる。この状態でインナーパンチが円柱素材を圧下する。円柱素材が変形すると密閉空間の内圧が上昇し、内圧が所定値を超えると圧力によりアウターパンチが上昇し、円柱素材の密閉状態が解除される。そのため、円柱素材がバリを成形しながら鍛造される。これにより、成形初期にはバリを成形しないため不必要なバリが抑制され歩留りが向上し、成形末期にはバリを成形するため欠肉も抑制できる、と特許文献2には記載されている。
In
しかしながら、特許文献1の方法では、H形状の断面を有する鍛造品の一方の隅領域(下型とガイドリングにより形成される隅領域)の欠肉は抑制できても、他方の隅領域(上型とガイドリングにより形成される隅領域)の欠肉の抑制は難しい。特許文献2の方法でも同様に、インナーパンチとアウターパンチとにより形成される隅領域、すなわち金型上方の隅領域の欠肉の抑制は難しい。
However, in the method of
本発明の目的は、欠肉を抑制し、かつ、歩留りの低下を抑制できる円形材の製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a circular material that can suppress underfilling and decrease in yield.
本実施形態の円形材の製造方法は、中央部と、外周面を有する縁部とを含む円柱素材から円形材を製造する方法である。円形材の製造方法は、円柱素材の中央部を圧下し、円柱素材を半径方向に変形させる工程と、半径方向に変形している円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程と、円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程後、円柱素材の中央部を圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程と、縁部を圧下する工程後、円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程と、を備える。 The method for manufacturing a circular member according to this embodiment is a method for manufacturing a circular member from a columnar raw material including a central portion and an edge portion having an outer peripheral surface. A method for manufacturing a circular member includes a step of radially deforming the columnar blank by compressing the central portion of the columnar blank, a step of constraining the radial deformation of the columnar blank that is being radially deformed, and a step of restricting the radial deformation of the columnar blank. After the step of constraining the radial deformation, the step of rolling down the central portion of the cylindrical material and rolling down the edge portion of the cylindrical raw material at a rolling speed lower than the rolling speed of the central portion, and after the step of rolling down the edge portion. , and rolling down the central portion and the edge portion of the cylindrical blank at the same rolling speed.
本実施形態の円形材の製造方法によれば、欠肉を抑制し、かつ、歩留りの低下を抑制できる。 According to the manufacturing method of the circular member of the present embodiment, it is possible to suppress insufficient thickness and suppress a decrease in yield.
(1)本実施形態の円形材の製造方法は、中央部と、外周面を有する縁部とを含む円柱素材から円形材を製造する方法である。円形材の製造方法は、円柱素材の中央部を圧下し、円柱素材を半径方向に変形させる工程と、半径方向に変形している円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程と、円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程後、円柱素材の中央部をさらに圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程と、縁部を圧下する工程後、円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程と、を備える。 (1) A method for manufacturing a circular member according to the present embodiment is a method for manufacturing a circular member from a columnar raw material including a central portion and an edge portion having an outer peripheral surface. A method for manufacturing a circular member includes a step of radially deforming the columnar blank by compressing the central portion of the columnar blank, a step of constraining the radial deformation of the columnar blank that is being radially deformed, and a step of restricting the radial deformation of the columnar blank. After the step of constraining the radial deformation, the step of further reducing the central portion of the cylindrical material and reducing the edge portion of the cylindrical material at a reduction speed lower than the reduction speed of the central portion, and the step of reducing the edge portion. Afterwards, a step of rolling down the central portion and the edge portion of the columnar blank at the same rolling speed.
H形状の断面を有する円形材の据込鍛造では、材料を金型内に充満させることが困難であることが多い。特に、H形状断面の半径方向の端部(縁部)の上方の領域の成形は、上型の圧下方向に逆らって材料を流動させる必要があるため難易度が高い。この点、本実施形態の製造方法では、円柱素材の据込鍛造(荒地成形加工)において、円柱素材の縁部の圧下速度は中央部の圧下速度よりも遅い。そのため、縁部は中央部に対し相対的に上方に押し上げられる。これにより、縁部の上方の領域の欠肉が抑制された鍛造荒地が得られるため、後の仕上圧延等が施された円形材の欠肉も抑制される。また、縁部上方の欠肉を抑制するため、一般的な据込鍛造では通常、円柱素材の体積を大きくする必要がある。しかしながら、本実施形態の製造方法によれば、縁部の上方の領域の欠肉が抑制されるため、円柱素材の体積を大きくしなくてもよい。すなわち、歩留りの低下が抑制される。 In upset forging a circular material with an H-shaped cross-section, it is often difficult to fill the die with the material. In particular, the molding of the region above the radial end (edge) of the H-shaped cross section is highly difficult because it is necessary to flow the material against the pressing direction of the upper die. In this regard, in the manufacturing method of the present embodiment, in the upsetting forging (forming of rough ground) of the cylindrical material, the rolling speed at the edge of the cylindrical raw material is slower than the rolling speed at the central portion. As a result, the edges are pushed upward relative to the central portion. As a result, a rough forging ground in which underfilling in the region above the edge is suppressed is obtained, so underfilling in the circular material subjected to finishing rolling or the like later is also suppressed. In addition, in general upsetting forging, it is usually necessary to increase the volume of the cylindrical material in order to suppress underfilling above the edge. However, according to the manufacturing method of the present embodiment, the lack of thickness in the region above the edge is suppressed, so it is not necessary to increase the volume of the cylindrical material. That is, a decrease in yield is suppressed.
(2)上記(1)の製造方法はさらに、第1上型と、円柱素材の外周面と対向する側壁部を含み、第1上型よりも円柱素材の半径方向の外側に配置され、第1上型に対して圧下方向にスライド可能な第2上型と、第1上型及び第2上型と対向する下型と、を含む鍛造装置に円柱素材を配置する工程、を備えるのが好ましい。この場合、円柱素材を半径方向に変形させる工程では、第1上型が円柱素材の中央部を圧下する。円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程では、第2上型の側壁部が円柱素材の外周面と接触し、円柱素材の半径方向の変形を拘束する。円柱素材の中央部を圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程では、第1上型の下降速度よりも遅い下降速度で第2上型が円柱素材の縁部を圧下する。 (2) The manufacturing method of (1) further includes a first upper mold and a side wall portion facing the outer peripheral surface of the cylindrical material, which is arranged radially outside of the cylindrical material relative to the first upper mold. placing the cylindrical material in a forging device including a second upper die slidable in a rolling direction with respect to the first upper die, and a lower die facing the first upper die and the second upper die; preferable. In this case, in the step of radially deforming the columnar blank, the first upper die presses down the central portion of the columnar blank. In the step of constraining the radial deformation of the columnar blank, the side wall portion of the second upper die contacts the outer peripheral surface of the columnar blank to constrain the radial deformation of the columnar blank. In the step of rolling down the central part of the cylindrical material and rolling down the edge of the cylindrical material at a rolling speed lower than the rolling speed of the central part, the second upper mold is rolled down at a lowering speed than the lowering speed of the first upper mold. presses down on the edge of the cylindrical blank.
本実施形態の製造方法は、分割された上型を用いる。これにより、縁部の圧下速度を中央部の圧下速度よりも遅くすることが可能となる。 The manufacturing method of this embodiment uses a divided upper mold. This makes it possible to make the rolling speed at the edges slower than the rolling speed at the center.
(3)上記(2)の製造方法において、円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程では、第1上型は第2上型と同時に下死点に到達するのが好ましい。 (3) In the manufacturing method of (2) above, in the step of rolling down the central portion and the edge portion of the cylindrical material at the same rolling speed, the first upper mold preferably reaches the bottom dead center at the same time as the second upper mold. .
第1上型が先に下死点に到達すれば、第1上型の下死点到達時に第2上型と下型との間に隙間ができる。そのため、第2上型と下型との間の隙間から材料が流出し、過剰なバリが生じ、歩留りが低下する可能性がある。第2上型が先に下死点に到達すれば、第2上型が下死点に到達した後は、円柱素材の縁部は圧下されない。そのため、円柱素材の縁部において材料を流動させにくく、縁部に欠肉が生じる可能性がある。一方、第1上型が第2上型と同時に下死点に到達すれば、円柱素材の縁部への材料の充満及び歩留りの低下の抑制の双方のバランスを保ちやすい。 If the first upper die reaches the bottom dead center first, a gap is formed between the second upper die and the lower die when the first upper die reaches the bottom dead center. Therefore, the material may flow out from the gap between the second upper mold and the lower mold, excessive burrs may occur, and the yield may decrease. If the second upper die reaches the bottom dead center first, the edge of the cylindrical blank is not pushed down after the second upper die reaches the bottom dead center. Therefore, it is difficult for the material to flow at the edge of the cylindrical material, and there is a possibility that the edge will be underfilled. On the other hand, if the first upper die reaches the bottom dead center at the same time as the second upper die, it is easy to maintain a balance between filling the edge of the cylindrical blank with the material and suppressing a decrease in yield.
(4)上記(1)~(3)の製造方法においてさらに、円柱素材を半径方向に変形させる工程後、円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備えるのが好ましい。 (4) The manufacturing method of (1) to (3) preferably further comprises a step of applying pressure to the edge of the cylindrical material in a direction opposite to the pressing direction after the step of radially deforming the cylindrical material.
このような製造方法によれば、円柱素材を半径方向に変形させた後、円柱素材の縁部の材料の下方への流動が制限される。これにより、下方へ流動しようとしていた円柱素材の材料が上方へ流動しやすくなり、縁部の上方の領域の欠肉がさらに抑制される。 According to such a manufacturing method, after the cylindrical blank is deformed in the radial direction, the downward flow of the material at the edge of the cylindrical blank is restricted. As a result, the material of the columnar raw material that was about to flow downward can easily flow upward, further suppressing the lack of thickness in the region above the edge.
(5)上記(2)又は(3)の製造方法においてさらに、円柱素材を半径方向に変形させる工程後、円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備え、鍛造装置の下型は、第1下型と、第1下型よりも円柱素材の半径方向の外側に配置され、第1下型に弾性部材を介して取り付けられた第2下型と、を含み、円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程では、第2下型が円柱素材の縁部を加圧するのが好ましい。 (5) The manufacturing method of (2) or (3) further includes, after the step of radially deforming the columnar blank, applying pressure to the edge of the columnar blank in a direction opposite to the rolling direction. The mold includes a first lower mold, and a second lower mold arranged outside the first lower mold in the radial direction of the cylindrical material and attached to the first lower mold via an elastic member, In the step of pressing the edge of the cylindrical material in the direction opposite to the rolling direction, it is preferable that the second lower mold presses the edge of the cylindrical material.
このような製造方法によれば、下型が分割されており、円柱素材の縁部と接する第2下型によって縁部の材料が下方へ流動するのを抑制でき、縁部の上方の領域の欠肉が抑制される。 According to such a manufacturing method, the lower mold is divided, and the second lower mold in contact with the edge of the cylindrical material can suppress the downward flow of the material at the edge, and the area above the edge can be suppressed. Undercutting is suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。まず、第1実施形態の円形材の製造方法に用いられる鍛造装置について説明する。なお、第1実施形態の鍛造装置は、鍛造荒地を製造する荒地成形加工において用いられる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated. First, a forging apparatus used in the method for manufacturing a circular member according to the first embodiment will be described. In addition, the forging apparatus of the first embodiment is used in a rough land forming process for manufacturing a forged rough land.
[第1実施形態]
[鍛造装置1]
図1は、第1実施形態の鍛造装置1の断面図である。鍛造装置は軸対称形状であるため、図1では円柱素材5の中心軸に沿った片側断面を示す。図1を参照して、鍛造装置1は、第1上型2と、第2上型3と、下型4とを含む。鍛造装置1は、円柱素材に据込鍛造を施す。
[First embodiment]
[Forging device 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a forging
第1上型2は、円柱素材5の中央部6と対向する。円柱素材5の中央部とは、円柱素材5の中心軸から所定の半径の領域を意味し、円柱素材5の縁部7及び外周面9は含まない。第1上型2は成形後の鍛造荒地の中央部に対応する形状を有する。第1上型2は、図示しない、ボルスタプレートに取り付けられる。
The first
第2上型3は、第1上型2よりも円柱素材5の半径方向の外側に配置される。第2上型3は、成形後の鍛造荒地の縁部に対応する形状を有する。鍛造荒地の縁部とは、鍛造荒地の中央部よりも半径方向の外側の領域を意味し、外周面を含む。また、鍛造荒地の縁部は、円柱素材5の縁部7及び外周面9に相当する領域である。
The second
第2上型3は、第1上型2に吊り下げられている。すなわち、第2上型3は、バネ等の弾性部材を介して第1上型2に取り付けられておらず、第2上型3には自重のみがかかっている。第2上型3は第1上型2に対して圧下方向に所定の距離だけ自由にスライド可能である。例えば、第1上型2及び第2上型3にキー溝を設けることで第2上型3をスライドさせることができる。鍛造装置1には第2上型3のスライドを制限する図示しないストッパが設けられる。また、第2上型3は円柱素材5の外周面9と対向する側壁部8を含む。なお、側壁部8が外周面9と対向するとは、据込鍛造中に側壁部8が外周面9と対向するという意味である。
The second
鍛造装置1は、図示しないラムを含む。ラムはボルスタプレートを圧下方向に移動させることができる。すなわち、ラムは第1上型2及び第2上型3を上昇又は下降させることができる。このような構成とすることで、後述するように、円柱素材5が第2上型3の側壁部8に接触した後、第1上型2が下降すると第2上型3は第1上型2に対して相対的に上昇する。
The forging
下型4は、第1上型2及び第2上型3と対向する。下型4は、成形後の鍛造荒地の中央部及び縁部に対応する形状を有する。
The
[製造方法]
続いて、第1実施形態の円形材の製造方法について説明する。第1実施形態の円形材の製造方法は、中央部圧下工程と、拘束工程と、異速度圧下工程と、同速度圧下工程と、を含む。第1実施形態の円形材の製造方法では、上述した第1実施形態の鍛造装置1を用いる。
[Production method]
Next, a method for manufacturing a circular member according to the first embodiment will be described. The manufacturing method of the circular member of the first embodiment includes a central portion reduction process, a restraining process, a different speed reduction process, and a same speed reduction process. The forging
図1を参照して、初めに、円柱素材5を準備する。円柱素材5の材質は例えば、鋼である。円柱素材5のサイズは特に限定されない。製造する鍛造荒地(又は円形材)のサイズに合わせて円柱素材5のサイズは適宜設定される。
Referring to FIG. 1, first, a
次に、円柱素材5を加熱炉で加熱する。加熱炉は例えば、ガス雰囲気加熱炉、インダクションヒータである。円柱素材5の加熱温度は特に限定されない。加熱温度は、円柱素材5の材質、加工量等によって適宜設定される。
Next, the
続いて、加熱された円柱素材5を図1に示すように、鍛造装置1の下型4に配置する。そして、中央部圧下工程が実施される。中央部圧下工程が実施される前に、円柱素材5を予成形してもよい(1回目の荒地成形加工)。これにより、円柱素材5の体積が適切に配分され、歩留りの低下が抑制される。
Subsequently, the heated
[中央部圧下工程]
図2は、第1実施形態の中央部圧下工程を示す断面図である。図2を参照して、中央部圧下工程では、ラムがボルスタプレートを下降させる。これにより、第1上型2及び第1上型2に吊り下げられている第2上型3が下降する。中央部圧下工程では、第1上型2が円柱素材5の中央部6を圧下し、第2上型3は円柱素材5を圧下しない。円柱素材5の中央部6を圧下すると、円柱素材5は半径方向の外側に向かって変形する。
[Central part reduction process]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the central portion rolling-down process of the first embodiment. Referring to FIG. 2, in the center reduction step, the ram lowers the bolster plate. As a result, the first
[拘束工程]
図3は、第1実施形態の拘束工程を示す断面図である。図3を参照して、拘束工程においても、第1上型2による円柱素材の中央部6の圧下は継続されている。中央部6の圧下により変形している円柱素材5の半径方向の外側には、第1上型2とともに下降した第2上型3の側壁部8が存在する。そのため、第1上型2による中央部6の圧下が進むと、変形している円柱素材5の外周面9が第2上型3の側壁部8に当たる。これにより、円柱素材5の半径方向の変形が拘束される。
[Restraint process]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the restraining process of the first embodiment. Referring to FIG. 3, pressing down of the
図4は、一般的な製造方法による鍛造を示す断面図である。図4を参照して、一般的な鍛造では上型100は1つである。この場合、円柱素材5が半径方向の外側に変形し、縁部7が上型100の側壁部102に当たると、縁部7は側壁部102によって下方(下型101側)に引きずられる。したがって、縁部7の上方(上型100側)の隅領域A1に材料が充満しにくく、製造された円形材に欠肉が生じやすい。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing forging according to a general manufacturing method. Referring to FIG. 4, there is one
これに対し、第1実施形態の製造方法では、以下に説明するように異速度圧下工程において、円柱素材5の縁部7が下方に引きずられることを抑制する。以下、この点について詳述する。
On the other hand, in the manufacturing method of the first embodiment, the downward drag of the
[異速度圧下工程]
図5は、第1実施形態の異速度圧下工程の初期を示す断面図である。図5を参照して、拘束工程で円柱素材5の半径方向の変形を拘束した後、第1上型2はさらに円柱素材5の中央部6を圧下する。これにより、円柱素材5は半径方向に変形しようとするが、円柱素材5の半径方向の変形は側壁部8により拘束されている。上述したように第2上型3は第1上型2に吊り下げられている。さらに、第2上型3の側壁部8は、抜き勾配を有するため、僅かに傾斜している。そのため、半径方向に変形する円柱素材5が側壁部8に与える力によって、第2上型3は第1上型2に対して相対的に上昇する。したがって、第2上型3の下降速度は、第1上型2の下降速度よりも遅い。言い換えると、円柱素材の縁部7の圧下速度は、中央部6の圧下速度よりも遅い。なお、本明細書において「圧下」とは、金型により円柱素材の形状が変化することを意味する。したがって、第2上型3の第1上型2に対する上昇(スライド)により円柱素材5の縁部7の形状は変化するため、この形状の変化も圧下に含まれる。
[Different speed reduction process]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the initial stage of the different speed reduction process of the first embodiment. Referring to FIG. 5 , after restraining the radial deformation of the
第2上型3の第1上型2に対する上昇により、縁部7に流れ着いた材料も第1上型2に対して相対的に上昇する。これにより、第1上型2及び第2上型3によって形成される隅領域A1に材料が充満しやすくなり、製品である円形材の縁部上方の領域(第1上型2及び第2上型3により形成される隅領域A1に相当する領域)の欠肉が抑制される。このような第1実施形態の製造方法は、H形状の断面を有する円形材の縁部上方の領域の体積が、縁部下方の領域の体積よりも大きい場合に特に有効である。
As the second
図6は、第1実施形態の異速度圧下工程の末期を示す断面図である。図6を参照して、上述したように、第2上型3の第1上型2に対する上昇は、所定の距離で終了する。所定の距離は、製造する円形材の形状によって適宜設定される。第2上型3の第1上型2に対する上昇が終了すると異速度圧下工程は終了する。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the final stage of the different speed reduction process of the first embodiment. Referring to FIG. 6, as described above, the second
[同速度圧下工程]
図7は、第1実施形態の同速度圧下工程を示す断面図である。図7を参照して、同速度圧下工程は異速度圧下工程の後に実施される。第2上型3の第1上型2に対する上昇が終了した後、ボルスタプレートはさらに下降する。この場合、第2上型3は第1上型2に対してスライドしないため、第2上型3は第1上型2と一体となって下降する。すなわち、同速度圧下工程では、第1上型2による円柱素材5に対するの圧下速度は第2上型3の圧下速度と同じである。すなわち、円柱素材5の中央部6が第1上型2によって圧下され、円柱素材5の縁部7が第2上型3によって中央部6と同じ圧下速度で圧下される。その後、第1上型2及び第2上型3は下死点に到達する。第1上型2及び第2上型3が下死点に到達すると、鍛造荒地が得られる。
[Same speed reduction process]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the same speed reduction process of the first embodiment. Referring to FIG. 7, the same speed reduction process is performed after the different speed reduction process. After the second
同速度圧下工程では、第1上型2の圧下によって押し出され、縁部7に流れ着いた材料は、第2上型3によって、縁部7の下方に向けて圧下される。これにより、H形状の断面を有する鍛造荒地の縁部下方の領域A2にも材料が充満しやすくなる。
In the same speed reduction process, the material pushed out by the reduction of the first
製造された鍛造荒地には周知の仕上加工が施され、円形材(製品)とされる。例えば、圧延機を用いて鍛造荒地に対して仕上圧延を実施する。仕上圧延後、仕上鍛造を実施して、円形材を製造する。 Well-known finish processing is applied to the manufactured forged rough ground, and a circular material (product) is obtained. For example, a rolling mill is used to perform finish rolling on the rough forging. After finish rolling, finish forging is performed to produce a circular material.
ここで、同速度圧下工程では、第1上型2は第2上型3と同時に下死点に到達するのが好ましい。第1上型2が先に下死点に到達すれば、第1上型2の下死点到達時に第2上型3と下型4との間に隙間ができる。第1上型2が下死点に到達した後、円柱素材5の中央部6は圧下されない。したがって、第1上型2によって材料が縁部7に向けて押し出されない。そのため、縁部に欠肉が生じる可能性がある。また、円柱素材5のサイズが十分に大きい場合、第2上型3と下型4との間の隙間から材料が流出し、過剰なバリが生じる可能性がある。そのため、歩留りが低下する可能性がある。他方、第2上型3が先に下死点に到達すれば、第2上型3が下死点に到達した後、円柱素材5の縁部7は圧下されない。そのため、縁部7に材料を充満させにくく、欠肉が生じる可能性がある。第1上型2が第2上型3と同時に下死点に到達すれば、円柱素材の縁部への材料の充満及び歩留りの低下の抑制の双方のバランスを保ちやすい。
Here, in the same speed reduction step, it is preferable that the first
図8は、第1実施形態の鍛造装置における第1上型と第2上型との境界を示す断面図である。図8を参照して、第1上型2と第2上型3との境界、すなわち、上型の分割位置は、円柱素材5の中央部6と縁部7との境界と一致する位置であるのが好ましい。第1上型2と第2上型3とで形成される隅領域の半径方向外側の隅10は材料の流動方向の延長線上に存在する。しかしながら、半径方向内側の隅11は材料の流動方向には存在せず、負角となる位置に存在する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the boundary between the first upper die and the second upper die in the forging apparatus of the first embodiment. Referring to FIG. 8, the boundary between the first
第1上型2と第2上型3との境界位置が円柱素材5の中央部6と縁部7との境界と一致する場合、円柱素材5の縁部7は、中央部6が圧下されてからある程度の時間が経過するまで第1上型2及び第2上型3と接触しない。したがって、縁部7が早期に金型と接触することがないため、材料の流動性が高いまま圧下が進行し、半径方向内側の隅11に材料が充満しやすい。
When the boundary position between the first
ただし、本実施形態の製造方法は、第1上型2と第2上型3との境界位置を円柱素材の中央部6と縁部7との境界と一致する場合に限定するものではない。加熱温度、材料の組成等により流動性は変化するため、第1上型2と第2上型3との境界が円柱素材の中央部6と縁部7との境界と一致しない場合でも半径方向内側の隅11に材料を充満させることができる場合もあるからである。例えば、図9に示すように、第1上型2と第2上型3との境界は、円柱素材5(鍛造荒地)の外周面9に一致する位置であってもよい。
However, the manufacturing method of this embodiment is not limited to the case where the boundary position between the first
[第2実施形態]
続いて、第2実施形態の円形材の製造方法について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点のみ説明し、第1実施形態と同じ点は説明を省略する。まず、第2実施形態の鍛造装置について説明する。
[Second embodiment]
Next, a method for manufacturing a circular member according to the second embodiment will be described. Only points different from the first embodiment will be described below, and descriptions of the same points as the first embodiment will be omitted. First, the forging apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated.
[鍛造装置]
図10は、第2実施形態の鍛造装置1の断面図である。図10を参照して、鍛造装置1の下型4は、第1下型4Aと、第2下型4Bとを含む。
[Forging equipment]
FIG. 10 is a cross-sectional view of the forging
第1下型4Aは、成形後の鍛造荒地の中央部に対応する形状を有する。
The first
第2下型4Bは、円柱素材5の半径方向において第1下型4Aよりも外側に配置される。第2下型4Bは、成形後の鍛造荒地の縁部に対応する形状を有する。第2下型4Bは、弾性部材12を介して第1下型4Aに接続される。弾性部材12は、第2下型4Bを上下方向に移動可能に支持する。弾性部材12はたとえば、ばね、油圧装置等である。円柱素材5を圧下する前において、第2下型4Bの上面は、第1下型4Aの上面よりも下方に位置する。
The second
[製造方法]
続いて、第2実施形態の円形材の製造方法について説明する。第2実施形態の円形材の製造方法は、上述した第2実施形態の鍛造装置1を用いる。第2実施形態の円形材の製造方法は、第1実施形態の製造方法に加えて、加圧工程を含む。以下、図11~図13を参照して、第2実施形態の円形材の製造方法について説明する。
[Production method]
Next, a method for manufacturing a circular member according to the second embodiment will be described. The method for manufacturing a circular material according to the second embodiment uses the forging
[加圧工程]
図11を参照して、第2実施形態の製造方法においても第1実施形態と同様に、まず円柱素材5の中央部6を圧下する中央部圧下工程、円柱素材5の縁部7の外周面9の半径方向への変形を拘束する拘束工程が実施される。
[Pressurization process]
Referring to FIG. 11, in the manufacturing method of the second embodiment, as in the first embodiment, first, a central part pressing step of pressing down the
拘束工程後、第2上型3の側壁部8が、円柱素材5の半径方向の外側への変形を拘束しているため、第1上型2で円柱素材5の中央部6をさらに圧下すると、縁部7において材料が上下方向に流動する。材料が上下方向に流動すると、縁部7の下方には第2下型4Bが配置されているため、縁部7の下面が第2下型4Bと接触するようになる。
After the constraint step, the
図12を参照して、縁部7の下面が第2下型4Bと接触した後、さらに第1上型2が円柱素材5の中央部6を圧下すると、縁部7において材料が上下方向に流動しようとするが、下方への材料の流動は第2下型4Bによって抑制される。そのため、下方に移動しようとしていた円柱素材5の縁部7の材料が、上方に流動するようになる。縁部7において材料が上方に流動することで、第2上型3も第1上型2に対して相対的にスライドする。この状態からさらに第1上型2を下降させると、第2上型3の上方へのスライドが終了し(異速度圧下工程が終了し)、第1上型2及び第2上型3が同じ下降速度で円柱素材5を圧下する(同速度圧下工程が実施される)。
Referring to FIG. 12, after the lower surface of the
第1上型2及び第2上型3が同じ下降速度で円柱素材5を圧下すると、円柱素材5の縁部7において材料が下方へ流動し、それに押されて第2下型4Bは下方へ移動する。この際、第2下型4Bは弾性部材12で支持されているため、第2下型4Bは円柱素材5の縁部7に対し上方に向かって力を加える。この状態で、第1上型2及び第2上型3は、図13に示すように下死点に到達する。
When the first
このように第2実施形態の円形材の製造方法によれば、円柱素材5の縁部7において材料が下方に流動することを第2下型4Bが抑制する。また、第2上型3のスライドが終了した後も、収縮する弾性部材12に支持された第2下型4Bの加圧作用によって円柱素材5の縁部7に、上方に向かう力を付与し続ける。そのため、円柱素材5の縁部7の材料が上方に流動しやすくなり、製品である円形材の縁部上方の領域の欠肉がさらに抑制される。
As described above, according to the method of manufacturing the circular member of the second embodiment, the second
また、第2下型4Bが円柱素材5の縁部7に対し上方に向かって加圧することにより、第1下型4A、第2下型4B及び第2上型3で形成される隅領域の成形を早期に行うことができるため、製品である円形材の縁部下方の領域の欠肉も抑制される。
In addition, the corner region formed by the first
なお、上述した第2実施形態では、円柱素材5の縁部7の下面が第2下型4Bと接触した後、第2上型3の上方へのスライドが終了する場合について説明した。しかしながら、円柱素材5の縁部7の下面は、第2上型3の上方へのスライドが終了した後に第2下型4Bと接触してもよい。要するに、加圧工程は、中央部圧下工程後に実施されればよく、そのタイミングは適宜設定すればよい。
In the second embodiment described above, the case where the upward sliding of the second
以上、本実施形態の円形材の製造方法について説明した。その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。 The method for manufacturing the circular member according to the present embodiment has been described above. In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述の各実施形態では、熱間鍛造によって円形材を製造する場合について説明したが、本発明の円形材の製造方法はこれに限定されず、冷間鍛造によって円形材を製造する場合にも適用できる。この場合、上述の各実施形態における加熱工程は省略される。 For example, in each of the above-described embodiments, the case of manufacturing a circular material by hot forging has been described, but the method for manufacturing a circular material of the present invention is not limited to this, and when manufacturing a circular material by cold forging can also be applied. In this case, the heating step in each of the above-described embodiments is omitted.
1:鍛造装置
2:第1上型
3:第2上型
4:下型
5:円柱素材
6:中央部
7:縁部
8:側壁部
9:外周面
1: forging device 2: first upper die 3: second upper die 4: lower die 5: cylindrical material 6: central part 7: edge part 8: side wall part 9: outer peripheral surface
Claims (5)
前記円柱素材の中央部を圧下し、前記円柱素材を半径方向に変形させる工程と、
前記半径方向に変形している円柱素材の前記半径方向の変形を拘束する工程と、
前記円柱素材の前記半径方向の変形を拘束する工程後、前記円柱素材の中央部をさらに圧下し、かつ、前記中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で前記円柱素材の縁部を圧下する工程と、
前記縁部を圧下する工程後、前記円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程と、を備える、円形材の製造方法。 A method of manufacturing a circular member from a cylindrical blank including a central portion and an edge portion having an outer peripheral surface, the method comprising:
pressing down the central portion of the cylindrical material to radially deform the cylindrical material;
constraining the radial deformation of the radially deforming cylindrical blank;
After the step of constraining the radial deformation of the columnar blank, the step of further rolling down the central portion of the columnar blank and rolling down the edge portion of the columnar blank at a lower rolling speed than the rolling speed of the central portion. When,
A method for manufacturing a circular material, comprising: after the step of rolling down the edge portion, rolling down the center portion and the edge portion of the cylindrical material at the same rolling speed.
第1上型と、
前記円柱素材の外周面と対向する側壁部を含み、前記第1上型よりも前記円柱素材の半径方向の外側に配置され、前記第1上型に対して圧下方向にスライド可能な第2上型と、
前記第1上型及び前記第2上型と対向する下型と、を含む鍛造装置に前記円柱素材を配置する工程、を備え、
前記円柱素材を半径方向に変形させる工程では、前記第1上型が前記円柱素材の中央部を圧下し、
前記円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程では、前記第2上型の側壁部が前記円柱素材の外周面と接触し、前記円柱素材の半径方向の変形を拘束し、
前記円柱素材の中央部を圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程では、前記第1上型の下降速度よりも遅い下降速度で前記第2上型が前記円柱素材の縁部を圧下する、円形材の製造方法。 A method for manufacturing a circular member according to claim 1, further comprising:
a first upper mold;
A second upper die which includes a side wall portion facing the outer peripheral surface of the cylindrical blank, is arranged radially outside the cylindrical blank relative to the first upper die, and is slidable in the rolling direction with respect to the first upper die. type and
placing the cylindrical material in a forging device including a lower die facing the first upper die and the second upper die;
In the step of radially deforming the cylindrical material, the first upper die presses down the central portion of the cylindrical material,
In the step of constraining radial deformation of the columnar blank, the side wall portion of the second upper mold is in contact with the outer peripheral surface of the columnar blank to constrain the radial deformation of the columnar blank;
In the step of rolling down the center portion of the cylindrical material and rolling down the edge portion of the cylindrical material at a rolling speed lower than the rolling speed of the central portion, the first upper die is rolled down at a lowering speed than the lowering speed of the first upper die. 2. A method for manufacturing a circular material, in which the upper die presses down the edge of the cylindrical material.
前記円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程では、前記第1上型は前記第2上型と同時に下死点に到達する、円形材の製造方法。 A method for manufacturing a circular member according to claim 2,
In the step of rolling down the central portion and the edge portion of the cylindrical material at the same rolling speed, the first upper die reaches the bottom dead center at the same time as the second upper die.
前記円柱素材を半径方向に変形させる工程後、前記円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備える、円形材の製造方法。 The method for manufacturing a circular member according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A method for manufacturing a circular member, comprising a step of applying pressure to the edge portion of the columnar blank in a direction opposite to a pressing direction after the step of radially deforming the columnar blank.
前記円柱素材を半径方向に変形させる工程後、前記円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備え、
前記鍛造装置の前記下型は、第1下型と、前記第1下型よりも前記円柱素材の半径方向の外側に配置され、前記第1下型に弾性部材を介して取り付けられた第2下型と、を含み、
前記円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程では、前記第2下型が前記円柱素材の縁部を加圧する、円形材の製造方法。 A method for manufacturing a circular member according to claim 2 or 3, further comprising:
After the step of radially deforming the cylindrical material, a step of pressing the edge of the cylindrical material in a direction opposite to the rolling direction,
The lower die of the forging device includes a first lower die and a second lower die arranged outside the first lower die in the radial direction of the cylindrical material and attached to the first lower die via an elastic member. including a lower mold;
In the step of pressing the edge of the cylindrical material in a direction opposite to the rolling direction, the second lower mold presses the edge of the cylindrical material.
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