JPH0270350A - 超薄肉フィンを有する鍛造品の製造用型及び該型を用いた鍛造品の製造方法 - 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 この発明は、自動車のターボチャージャー用インペラ等
に適用される薄肉フィンを有する鍛造品、特に超薄肉フ
ィンを有する鍛造品を製造するための型及び波型を用い
た鍛造品の製造方法に関する。

従来の技術 例えば、上記のターボチャージャーにおいてタービン等
に設けられるインペラは、従来、アルミニウム等の鋳造
や削り出しによって製作されていた。しかし、鋳造法に
よる場合には鋳巣が生じて強度に劣り高速回転に耐えら
れないという欠点があった。また削り出しの場合にはイ
ンペラの複雑なフィン形状を削り出すためコスト高につ
き、かつ生産性が悪いとかの欠点があった。

そこで、鋳物欠陥による強度低下がなく、しかも安価で
生産効率の良いインペラの製造方法として、鍛造による
方法が提案されている。この方法による場合、インペラ
の一体物鍛造は鍛造比的に一般には不可能であることか
ら、製造すべきインペラを軸方向に複数分割して各イン
ペラ構成部材を鍛造により製作したのち、これららを連
結一体化して所期するインペラとなされる。

このようなインペラ構成部材は、例えば第３図に示すよ
うに、円板状基部（１００）の片面中央部に筒部（ｌｏ
ｔ　）が一体形成され、かつ基部（１００）の周縁部か
ら筒部（１０１）へと基部を半径方向に横断する状態に
設けられた湾曲フィン（１０２）が基部の円周方向に等
間隔で一体形成されてなる。

従来、上記のようなインペラ構成部材の鍛造用型として
は、第４図に示すようなものが用いられていた。即ち、
厚肉円筒状体（６０）の底部内面に、内周全体にわたり
軸心に向かって突出した基部形成用凸部（６１）を一体
に有し、かつこの凸部（６１）を軸方向に縦断する状態
にスリット状のフィン形成用成形間隙（６２）が内周方
向に間隔的に設けられた型が使用されていた。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記の型では、鍛造時のフィン形成用成形間
隙（６２）への素材の流れ込み圧力差によって該成形間
隙（６２）の谷幅に広狭を生じ、このため得られたイン
ペラ構成部材の各フィンに肉厚のバラツキを生じるもの
であった。従って、インペラ構成部材の軽量化のために
要求されるフィン（１０２）の薄肉化を図るには、従来
では、成形間隙（８２）をある程度大きく設定して厚肉
のフィンを形成せしめたのち、切削によリフインを肉薄
にする方法をとらざるを得なかった。しかし、これでは
工数も増加し、生産性が良くないという欠点があった。

この発明は、かかる欠点を解消するためになされたもの
であって、鍛造後の切削工程を必要とすることなく、直
接的に肉厚１１１１１１程度の超薄肉フィンを有するイ
ンペラ構成部材等の鍛造品の製造を可能とする鍛造型の
提供を目的とし、さらにはこの型を用いた鍛造品の製作
提供を目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的において、この発明に係る型（１）は、図面の
符号を参照して示せば、円板状基部（１００）の片面に
半径方向の薄肉フィン（１０２）を円周方向において間
隔的に有する鍛造品（Ｘ）の製造用型であって、円筒状
の焼嵌めリング（２）と該リングに焼嵌めによって嵌合
された円筒状の型本体（３）とからなり、該型本体（３
）はその底部内面に内周全体にわたり軸心に向かって突
出した基部形成用凸部（３１）を−体に有し、かつ該基
部形成用凸部にはこれを軸方向に縦断するフィン形成用
成形間隙（３２）が内周方向に間隔的に形成されてなる
ことを特徴とするものである。さらにこの発明に係る製
造方法は、円板状基部（１００）の片面に半径方向の薄
肉フィン（１０２）を円周方向において間隔的に有する
鍛造品（Ｘ）を型（１）を用いて製造する方法であって
、波型は円筒状の焼嵌めリング（２）と該リングに焼嵌
めによって嵌合された円筒状の型本体（３）とからなり
、該型本体はその底部内面に内周全体にわたり軸心に向
かって突出した基部形成用凸部（３１）を一体に有し、
かつ該基部形成用凸部にはこれを軸方向に縦断するフィ
ン形成用成形間隙（３２）が内周方向において間隔的に
形成されており、波型の前記基部形成用凸部（３１）の
上方から素材を加圧成形することを特徴とするものであ
る。

作用 第１図及び第２図に示すように、鍛造は型（１）の基部
形成用凸部（３１）の上端面に素材（Ａ）を配置したの
ち、−船釣にはこれを鍛造型ポンチ（４）により下方に
型打ちして行う。

この型打ちにより素材（Ａ）の一部が成形間隙（３２）
及び成形凹部（３３）に流れ込み、第３図に示すような
フィン付き鍛造品（Ｘ）に成形される。この鍛造時にお
いて、成形間隙（３２）へ流れ込む素材（Ｂ）の圧力差
は各成形間隙の幅に広狭を生ぜしめんとするが、型本体
（３）がその周囲において焼去めリング（２）から受け
る軸心方向への均一な圧力が、前記素材（Ａ）の流れ込
み圧力差を抑制して各成形間隙をほぼ一定に維持せしめ
るべく作用するものと推測される。従って、成形間隙の
幅を極小に設定しても鍛造工程を通してこれが一定に維
持され、得られるフィン（１０２）は結果的に肉厚一定
の超薄肉となる。

実施例。

次にこの発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。

この実施例は、第３図に示す鍛造品とてのアルミニウム
製ターボチャージャー用インペラ構成部材（Ｘ）を製作
する場合について説明するものであり、このインペラ構
成部材（Ｘ）は、円板状基部（１００）の片面中央部に
筒部（１０１）が一体形成され、かつ基部（１００）の
周縁部から筒部（１０１）へと基部を半径方向に横断す
る状態に設けられた湾曲フィン（１０２）が基部（１０
Ｇ　）の円周方向に等間隔で一体形成されてなるもので
ある。

第１図及び第２図において、（１）はこの発明に係る型
であり、この型（１）は円筒状の焼去めリング（２）と
、該リング内に焼去めにより嵌合された円筒状の型本体
（３）とからなる。

これら焼去めリング（２）及び型本体（３）は、いずれ
も鍛造用型鋼により形成されたものである。そして、型
本体（３）はその底部内面に、内周の全体にわたり軸心
に向かって所定長さ突出した基部形成用凸部（３１）を
一体に有している。また、この基部形成用凸部（３１）
には、これを軸方向に完全に縦断する複数のスリット状
フィン形成用成形間隙（３２）が内周方向において等分
装置にかつ半径方向に湾曲して設けられている。これら
のフィン形成用成形間隙（３２）は焼去めリング（２）
を型本体（３）へ焼去めした後にワイヤーカットまたは
電極による放電加工を施すことにより成形されたもので
ある。

このように焼去め後にフィン形成用成形間隙（３２）を
加工成形するのは、該成形間隙を加工したのち焼去めリ
ング（２）を焼去めすると、成形間隙の幅が不均一とな
って寸法どおりの適・正な成形間隙幅が得られず、ひい
てはフィンの肉厚不良の原因となるおそれが高いからで
ある。

さらに基部形成用凸部（３１）には、隣接するフィン形
成用成形間隙（３２）　　（３２）間の中央部において
、該凸部（３１）を軸方向に貫通するノックピン挿入孔
（３４）が設けられている。

次に、上記構成の鍛造用型を用いて、第３図に示すイン
ペラ構成部材（Ｘ）を製造する方法について説明する。

まず、別途用意したドーナツ状のアルミニウム素材（Ａ
）を型内方の基部形成用凸部（３１）の上端面に載置す
る。なお素材（Ａ）はメタルフローによっては形状の異
なるものを用いる。

一方、型（１）の下方には鍛造品取出し用の突上げ装置
（５）を配置しておく。ここに、突上げ装置（５）は上
面周端部に上方突出状の複数のノックピン（５１）を等
分の環状配置に有している。これらのノックピン（５１
）の長さは前記型本体（３）の基部形成用凸部（３１）
の軸方向の長さの２倍程度の長さに設定されるとともに
、各ノックピン（５１）の立設位置は前記ノックピン挿
入孔（３４）の各位置に対応し、かつその外径はノック
ピン挿入孔の内径とほぼ同じかわずかに小に設定されて
いる。さらに、突上げ装置（５）は上面中央部にこれも
上方突出状の径大のノックピン（５２）を有している。

この中央ノックピン（５２）の外径は、前記基部形成用
凸部（３１）の内側に形成された成形四部（３３）の内
径とほぼ同じかわずかに小に設定されている。そして突
上げ装置（５）は周囲のノックビン（５１）を型本体の
対応するノックピン挿入孔（３４）に下方から上下動可
能な状態に挿入され、かつ各ノックピン（５１）の上端
が基部形成用凸部（３１）の上面に合致した位置で固定
されている。この状態で、突上げ装置（５）の中央ノッ
クピン（５２）の上端は、基部形成用凸部（３１）の下
端面とほぼ同じかこれよりもわずかに上方に突出した高
さに位置するものとなされている。

上記のような状態のもとに、型（１）の上方に位置する
鍛造型ポンチ（４）を下降させて素材（Ａ）を型打ちす
る。ここに、鍛造型ポンチ（４）は、インペラ構成部材
（Ｘ）の裏面にノックアウト用補強リブ（１０（）を形
成せしめるべく、下面に該リブ形状に対応した凹溝（４
１）を放射状配置に有する。これらの凹溝（４１）はそ
の先端寄りの部分が前記ノックピン挿入孔（３４）の上
方に位置するように、換言すれば、インペラ構成部材（
Ｘ）の補強リブ（１０３）が突上げ装置（５）の周囲ノ
ックピン（５１）の上方に形成されるように設けられて
いる。さらに、鍛造型ポンチ（４）の下面中央部には下
向きに突出した棒状のインナーポンチ（４２）が設けら
れている。かかる鍛造型ポンチ（４）による型打ちによ
って、素材（Ａ）はその外側部分が型本体（３）の内径
−杯に拡張変形し、また内側部分が鍛造型ポンチ（４）
におけるインナーポンチ（４２）の外径−杯に内方へ拡
張変形し、素材上面はプレス（４）の下面形状に沿って
変形し、かつ素材下面はフィン形成用成形間隙（３２）
及び成形凹部（３３）に流れ込み、これらの形状に対応
して変形する。ここに、成形間隙（３２）へ流れ込む素
材の圧力差は各成形間隙幅に広狭を生ぜしめんとするが
、型本体（３）がその周囲において焼嵌めリング（２）
から受ける軸心方向への均一な圧力が、前記素材（Ａ）
の流れ込み圧力差を抑制して各成形間隙幅をほぼ一定に
維持せしめるべく作用するものと推測される。

従って、結果的に各成形間隙幅はそれらに広狭を生じる
ことなく一定に確保される。

鍛造型ポンチ（４）による型打ちは、少なくとも成形四
部（３３）に流れ込んだ素材の下端部が、下方に位置す
る前記中央ノックピン（５２）に当接するまでは行う。

好ましくは当接した以後も型打ちを続行したのち、型打
ちを停止してプレス（４）を上昇待機させる。

次に、突上げ装置（５）を上下方向にイジェクトさせて
、周囲ノックビン（５１）及び中央ノックピン（５２）
により、型打ちされた成形品の周端部及び中央部を下方
から同時突上げし、フィン（１０２）及び筒部（１０１
）を成形間隙（３２）及び成形凹部（３３）から離脱さ
せて型抜きする。

この両ノックビン（５１）　　（５２）による同時突上
げにより成形品は直径方向において均一な突上げ力を受
ける。しかも、成形品には周囲ノックビン（５１）によ
る突上げ位置の裏側に補強リブ（１０３）が存在してい
るから、成形品は円周方向においても均一な突上げ力を
受ける。従って成形品はその全体において均一な突上げ
力を受け、フィン（１０２）表面と成形間隙（３２）内
面との間の摩擦力を均一に保持しつつまっすぐ上に型抜
きでき、フィンの変形を確実に防止できる。従って基部
形成用凸部（３１）の上下方向の長さを長く設定して、
フィン（１０２）の高さを高くすることが可能となる。

こうして、鍛造品としての所期するインペラ構成部材（
Ｘ）を得る。ちなみに、上述の型（１）、ポンチ（４）
、突上げ装置（５）を用いる一体型により、基部（１０
１）の直径１１００ａ、基部肉厚５１１１１ｍ　ｓフィ
ンの肉厚ｏ、ｓ〜１履、フィン高さ６０ｍの高さの高い
超薄肉フィンを有するインペラ構成部材を得ることがで
きた。

発明の効果 この発明は上述の次第で、型を一体物で構成せず、型本
体を焼嵌めによって焼嵌めリングに嵌合したから、フィ
ン形成用成形間隙の幅に広狭を生じることがなく、鍛造
工程を通して成形間隙幅を一定に維持することができる
。即ち、成形間隙幅を極小に設定してもこの幅を確実に
維持できるから、この型を用いることにより、超薄肉の
フィンを有する鍛造品の確実な提供が可能となる。また
、成形間隙部分が破損したような場合にも型本体を取替
えるのみで良く、全体を取替える場合の材料の無駄を回
避でき経費節減を図りうるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る型と鍛造プレスと突上げ装置と
を、型を断面にした状態で示す斜視図、第２図は鍛造途
中の状態を示す縦断面図、第３図はこの発明によって製
造した鍛造品としてのインペラ構成部材の斜視図、第４
図は従来の型の断面斜視図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円板状基部の片面に半径方向の薄肉フィンを円周
   方向に間隔的に有する鍛造品の製造用型であって、円筒
   状の焼嵌めリングと該リングに焼嵌めによって嵌合され
   た円筒状の型本体とからなり、該型本体はその底部内面
   に内周全体にわたり軸心に向かって突出した基部形成用
   凸部を一体に有し、かつ該基部形成用凸部にはこれを軸
   方向に縦断するスリット状のフィン形成用成形間隙が内
   周方向に間隔的に形成されてなることを特徴とする、超
   薄肉フィンを有する鍛造品の製造用型。
2. （２）円板状基部の片面に半径方向の薄肉フィンを円周
   方向に間隔的に有する鍛造品を型を用いて製造する方法
   であって、該型は円筒状の焼嵌めリングと該リングに焼
   嵌めによって嵌合された円筒状の型本体とからなり、該
   型本体はその底部内面に内周全体にわたり軸心に向かっ
   て突出した基部形成用凸部を一体に有し、かつ該基部形
   成用凸部にはこれを軸方向に縦断するスリット状のフィ
   ン形成用成形間隙が内周方向に間隔的に形成されており
   、該型の前記基部形成用凸部の上方から素材を加圧成形
   することを特徴とする、超薄肉フィンを有する鍛造品の
   製造方法。