JPH01254345A - 厚肉有底筒状材の鍛造成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリンダーとヘッドとが一体成形されたヘッ
ド一体形シリンダー用等の素材とじて用いて有効な厚肉
有底筒状材の鍛造成形方法に関する。

〔従来の技術〕

例えば、高圧力型であるヘッド一体形シリンダーは、従
来より次のような工程で製造されている。

すなわら、第２図（Ｃ１に示すように仕様寸法形状の雌
型を有する金型４内に鍛造用の棒状材３ａを入れ、この
棒状材３ａの中心にエアーハンマー等の圧力で所要外径
のポンチ５を圧入して金型４とポンチ５の空間に材料を
セリ上がらせ第２図＋ｄ＋に示すような厚肉有底筒状材
７に成形し、その後熱処理、切削加工等によりヘッド一
体形シリンダーにする。なお、鍛造用の棒状材３ａは、
第２図（ａｌに示すように、予め圧延または鍛造等の熱
間加工で長尺棒状材３としたものを、さらに第２図（ｂ
ｌに示すように所要長ざに切断したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のようにして成形された従来のヘッ
ド一体形シリンダーは、そのヘッド部分のａＭ的強度が
シリンダ一部分に比べて低いという問題がある。

この原因は、前記素材としての厚肉有底筒状材６を成形
する時、底部を形成する材料のファイバーフロー組織１
が鍛造によって不連続状になることによる。すなわち、
鍛造に用いた棒状材３ａは、その断面に軸Ｘ−Ｘ方向の
ファイバーフローｍｍｌを有している。このファイバー
フロー組織１は鋼塊を長尺棒状材３に熱間加工した際、
材料中の偏析が加工方向に伸ばされてできる組織であり
、材料は一般に、この組織の方向に高い機械的強度を示
すのである。従来の製造法では軸Ｘ−Ｘ方向に上記ファ
イバーフロー組織１を有する棒状材３ａを軸Ｘ−Ｘ方向
にポンチ５を圧入して厚肉有底筒状７に形成する結果、
底部７１のファイバーフロー組織ｌは、第２図（ｄ）及
び参考写真１［１，ＩＶに見られるように、極く内面側
ではポンチ５等の圧力を受けて軸Ｘ−Ｘに直交する方向
に伸びるものの、大部分は軸Ｘ−Ｘ方向のまま残り、底
部７、の肉ｊ１と直交する方向には不連続的な状態とな
る。このため、必然的に底部７１の機械的強度が本体部
？□よりも低下してしまうのである。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、底部および本体部ともに機械的強度の高い厚肉有
底筒状材の鍛造成形方法を提供しようとするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の方法は、まず第１図（ａｌに示すように、鋼塊
を熱間加工で棒状に形成したファイバーフロー組織ｌの
方向が中心軸Ｘ−Ｘに平行な長尺棒状材３を、第１図（
′ｂ）に示すように所要長さの棒状材３ａに切断する。

この棒状材３ａを第１図（Ｃ１に示すように自由鍛造で
中心軸Ｘ−Ｘ方向に圧縮すると共に、さらに中心軸Ｘ−
Ｘと直交する軸Ｘ′−Ｘ′まわりから圧縮する鍛造加工
を加えて、軸Ｘ′−Ｘ′を中心軸とする棒状材３ｂに形
成する。

したがって、棒状材３ｂのファイバーフロー＆ＩＩ　ｆ
ｉｌは軸Ｘ′−Ｘ′に対して直交する方向となる。

しかる後、この棒状材３ｂを第１図＋ｄｉに示すように
金型４に入れ、エアーハンマニ等で棒状材３ｂの一方の
端面から軸Ｘ′−Ｘ′方向へポンチ５を圧入する鍛造で
、第１図（ｅｌに示すような厚肉有底筒状材６に成形す
るのである。

なお、第１図（ｃｌに示す工程において、棒状材３ａを
棒状材３ｂに自由鍛造する場合には、棒状材３ｂの長さ
しは元の棒状材３ａの直径りの２倍以下（Ｌ／Ｄ≦２）
とする、これが２倍を超えると、鍛造中に棒状材３ｂに
曲がりが生じゃすくなるからである。

〔作　　用〕

上記構成によれば、金型４に入れる棒状材３ｂは軸Ｘ′
　−Ｘ′に対して直交する方向のファイバーフロー組織
ｌを存することとなる。したがってこの棒状材３ｂに軸
Ｘ′−Ｘ′方向へポンチ５を圧入して厚肉有底筒状材６
に型鍛造した場合には、底部６．のファイバーフロー組
織ｌの方向は、ポンチ５の圧力を受けて伸びる方向と一
致し、第１図（ｅ）及び参考写真］、■に見られるよう
に、底部６１の内面側および外面側ともに軸Ｘ′　−ｘ
′直交する方向に連続した状態となる。これにより底部
６．の機械的強度が著しく改善される。

また、金型４とポンチ５との空間にせり上がって形成さ
れる本体部６．のファイバーフローｔｍｌは底部６．の
ファイバーフロー組織ｌと連続し、かつ軸Ｘ′−Ｘ′と
平行であるので、本体部６□の強度が低下することはな
い。

〔実施例〕

厚肉有底筒状材６を本発明法により第１図ａ〜第１図り
の工程を経て鍛造成形した。

すなわち、主成分を第１表に示す３ｔｏｎｔＩ４塊を１
２００℃の熱間圧延で１８０　ａｍφ×１５ｍ（Ｌ）の
長尺棒状材３に圧延したく第１図ａ）。

第　　１　　表 （ｗｔ翰 次いで、この長尺棒状材３を長さ（Ｌ）４７０鰭の棒状
材３ａに切断した（第１図ｂ）。この棒状材３ａに対し
て型を用いない７００ｔｏｎ油圧プレスにより中心軸Ｘ
−Ｘ方向の圧縮加工及び、さらに中心軸Ｘ−Ｘと直交す
る軸Ｘ′−Ｘ′まわりからの圧縮加工を加え、棒状材３
ａの中心軸Ｘ−Ｘに直交する軸Ｘ′−Ｘ′を中心軸とす
る棒状材３ｂを鍛造した（第１図Ｃ）。この時の鍛造温
度は１１００℃であり、鍛造した棒状材３ｂは２２０１
１φＸ３００ｍｍ（Ｌ）の大きさであった。この棒状材
３ｂを１１００℃に加熱後、鍛冶用の金型４に入れ、５
ｔｏｎエアーハンマーで棒状材３ｂの一方の端面から軸
Ｘ′−Ｘ′方向へポンチ５を圧入する鍛造を行って（第
１図ｄ）、第１図（ｅ）に示す厚肉有底円筒材６に形成
した。

次に、上記本発明法により製造した厚肉有底円筒材６を
焼入れ、焼戻しした後、２本を供試用サンプルとし、こ
れらのサンプル■■より切出した試験片に対して、引張
試験、シャルピー衝撃試験、プリネル硬さ試験を実施し
た。

なお、引張試験およびシャルピー衝ｑ！試験は、切出部
位を違えた３種の試験片、すなわち本体部６！から縦方
向に切出した試験片と、同部分から横方向に切出した試
験片、並びに底部６Ｉから横方向に切出した試験片に対
して実施し、ブリネル硬さ試験は本体部６□から縦方向
に切出した試験片に対してのみ実施した。

また、比較例として、従来法により製造した厚肉有底筒
状材を供試用サンプル■とし、これより切出した試験片
に対して上記同様の試験を実施した。

結果を第２表に示す。

第２表に示すとおり、本発明法により製造したサンプル
■■の底部の引張試験値（引張強度（σｂ）、降伏強度
（σｙ）、伸び率（Ｆ’、Ｌ）、絞り率（ＲＡ））およ
び衝撃試験値は、いずれも従来法により製造したサンプ
ル■の底部の同一試験値に比べてはるかに高くなってお
り、底部における機械的強度の向上を確認することがで
きた。

また、サンプル■■の本体部の引張試験値および衝撃試
験値は、それぞれのサンプル■■の本体部（縦方向）の
同一試験値にほぼ匹敵する数値を示していることが判明
した。

さらに、サンプル■■の本体部（縦方向）の引張試験値
、衝ａ！試験値、硬さ試験値も、従来のサンプル■の同
一試験値に比べて高いものであることが判明した。

〔発明の効果〕

以上に説明したとおり、本発明によれば、底部と本体部
を一体的に鍛造成形しても従来のような底部におけるフ
ァイバーフロー組織の不連続化を生じることがない、し
たがって、ヘッド部分における機械的強度の低下がなく
、底部と本体部がともに機械的強度の高い厚肉有底筒状
材を成形することができ、これに所要の切削加工、熱処
理を施せばヘッド部分、シリンダ一部分共に機械的性質
の優れたヘッド一体形シリンダーを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法による厚肉有底筒状材の成形工程を説
明する図、第２図は従来法によるＩ’Ｘ　１＃有底筒状
材の成形工程を説明する図である。 図中、ｌ：ファイバーフロー組織、３ａ、３ｂ：棒状材
、４：金型、５：ポンチ、６：〃、肉有底筒状材、６．
：底部、６ｔ　：本体部、Ｘ−Ｘ　：中心軸、Ｘ′　−
Ｘ′　　：軸。 第　　２　図 （ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、熱間加工で棒状に形成されてファイバーフロー組織
   （１）の方向が中心軸Ｘ−Ｘに平行な棒状材（３ａ）を
   その中心軸Ｘ−Ｘ方向に圧縮すると共に、さらに中心軸
   Ｘ−Ｘと直交する軸Ｘ′−Ｘ′まわりから圧縮する鍛造
   加工によりファイバーフロー組織（１）の方向が軸Ｘ′
   −Ｘ′に直交する方向の棒状材（３ｂ）とした後、該棒
   状材（３ｂ）をその一方の端面から軸Ｘ′−Ｘ′方向へ
   ポンチ（５）を圧入する鍛造加工により有底筒状材（６
   ）に形成することを特徴とする厚肉有底筒状材の鍛造成
   形方法。