JPH04123833A - 渦巻状部品の製造方法 - 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、スクロールコンプレン（）の可動羽根、固
定羽根に代表される渦巻状部品を鍛造法によって簡便に
効率良く製造するだめの方法に関する。

〔従来の技術］ スクロールコンプレッサに用いられる可動羽根や固定羽
根は、第２図に示すように、端板Ｂの一面側に渦羽部Ａ
を一体に設けた形をしている。端板Ｂの他面側中心には
支軸が付けられるが図には示していない。

このような渦巻状部品を、例えば八１合金を素材として
鍛造して作るための従来技術としては、本出願人による
特開昭６３−２９０２０２号や特開昭６３−２９０２０
３号などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

渦巻状部品は非対称形であり、しかも、第２図の羽部丈
！がある程度大きくなるため、渦羽部成形面をパンチに
設けている従来の鍛造法では、渦羽部に３°程度の型抜
きのためのテーパ角を必要とし、そのために、渦羽部の
後加工代が大きくなることを避けられなかった。

また、羽部丈！が大きいため、離型剤の塗布にムラが出
て金型と鍛造材料とが焼付き、プレス機の休止、金型の
寿命低下等を招くと云う問題もあった。

さらに、粉末材料を鍛造する場合には、離型剤の乾燥が
不充分であると、離型剤が鍛造部品にしみ込んで製品不
良即ち強度低下を招き、一方、その対策として離型剤の
乾燥に時間をかけると設備の稼働率が悪化して生産性が
低下すると云う課題があり、量産品の製造には適してい
なかった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するため、この発明においては渦巻状
部品の渦羽部を成形する渦状金型をプレス機にセットさ
れる上下金型から分離し、下金型の中に上記渦状金型と
部品の素材を挿入後、上下の金型を相対的に接近させて
」１記素材を鍛造し、次いで、鍛造済部品を渦状金型と
一緒に下金型からノンクアウトし、オフラインで渦状金
型を部品から抜き取るようにした。

〔作用〕

渦状金型をプレス機にセットされる上下金型から分離し
てオフラインで外す方法を採ると、脱型性の向上、プレ
ス機の効率的な稼働、部品の後加工代の削減が計れる。

即ち、脱型し難い部品の鍛造では離型剤の塗布が重要に
なるが、渦状金型を上下金型から切離セば、渦状金型に
対して外段取りで離型剤を容易にムラなく塗布する（ド
ブ漬けも可能）ことができるし、内股取りでの塗布とな
る上下金型も、形状の簡素化により均一塗布が可能とな
る。

また、分離した渦状金型には、プレス上では使用不能な
有害な溶剤（例えばトリクロロエタン）を含んだ離型剤
を完全クローズドで塗布することもできる。

さらに、オフラインで渦状金型を抜き取ると、衝撃を加
える、鍛造済部品を冷却して抜き取り抵抗を下げると云
った適性の高い方法を利用できる。

中でも後者の方法は、はとんど力を加えなくても金型が
外れる。

従って、抜き取り用のテーパ角が僅か或いはＯでも脱型
には支障がなく、後加工代の殆んどないニア不ソトシェ
イブ化が計れる。

また、次の（１）〜（４）によってプレス機の稼働率が
高まる。

（１）金型の抜き取り、離型剤の塗布、乾燥を行ってい
る間も別の渦状金型を用いて鍛造を進めることができる
。

（２）羽部の長さや、形状（例えば渦の巻き方向）が異
なる部品も、その外径が変わらなければ使用する渦状金
型を入れ変えるだりで鍛造できるのでプレス機内金型の
交換時間が不要。

（３）渦状金型は最も損耗し易いが、離型剤の均一塗布
がＩＮ耗の抑制に有効６ご働くため、交換までの期間（
寿命）が延びる。

（４）損耗が進行しても渦状金型のみを修理すればよく
、プレス機の休止が不要で修理時間も短くて済む。

また、鍛造素材の種類によっては、離型剤を塗布しても
焼付きが起こるが、外段取りでの分離が可能なため、こ
の場合にもプレスを止めずに済め、金型の焼付いた面の
クリーニング、ランピングも容易。

なお、」１記（２）〜（４）は経済的な効果をももたら
ず。

即ち、渦状金型のみで異勺イズ部品を作ると全型代が安
くなる。

また、金型寿命が延びれば１ンヨノト当りの金型コスト
が下がる。

さらに、渦状金型のみの修理であれば修理費も安くなる
。

このほか、渦状金型を上下金型とは別にして鍛造に最も
適した温度に加熱し、温度管理することができるので、
製品の品質にも好結果をもたらす。

通常の一体金型は加熱してもショツト数が重なると温度
が変わる。また、休憩時間の前後でも温度が変わり、製
品の品質に悪影響を及ぼすが、この発明では、渦状金型
を常時一定温度に保つことができる。

〔実施例〕

第１図に、この発明の方法の一実施例を示す。

同図（ａ）の１はパンチから切離した渦状金型、２は下
パンチ、３は２に対向させた上パンチ、４はダイ、５は
部品の素材である。

渦状金型１には、予め離型剤を塗布し、加熱乾燥させて
おく。また、この金型１は所定温度に加熱し、バンチ２
．３及び４への離型剤塗布後に先ずその金型１をダイ４
の中に挿入する。

次に、所定の温度に加熱された部品の素材５を第１図（
ｂｌに示すように下パンチ２で受けた金型１上に置き、
上パンチ３を下條させて所定のスピード、圧力で鍛造を
行う〔第１図（Ｃ）〕。

さらに、この後、下パンチ２とダイ４を相対的にスライ
ドさせて渦巻状部品５′を渦状金型１を付けたま＼ダイ
４から押出す〔第１図（ｄ）〕。

この後、バンチ２．３とダイ４には次回ショットのため
の離型剤を塗布する。

その一方で、ダイから出した金型伺き部品は、プレス外
に設けた専用の脱型装置のチャンク６で金型１を掴み〔
第１１ｍ（ｅ）３、この状態で部品５′に圧力や衝撃を
矢印方向に加えて金型１から外す。

また、このようにして鍛造済部品を外した金型１は、離
型剤の塗布工程に送り、そこから更に専用の加熱炉に移
して離型剤の乾燥と所定温度への加熱を行う。この間に
離型剤の塗布、乾燥と加熱を柊えている別の渦状金型を
使って次々にシヨ・ノドを重ねる。

プレス機内の下金型は、下パンチ２とダイ４を一体化し
たようなものであってもよく、この場合も、エジェクタ
ピンを用いれば鍛造した部品と渦状金型のノックアウト
が可能である。

なお、使用する素材５は、粉末押出材、圧粉体、連鋳材
、溶製押出材、スプレーフォーミング材、未加圧粉末材
料のいずれであってもよい。製品への離型剤の含浸の問
題は、これ等の材料のうち、粉末系のものについて起こ
り、従って、この種の材料を用いるときに本願の効果が
より顕著になる。

また、使用する素材５の材種も特に問わない。

但し、部品の軽量化面からＡＩ合金が主流をなしてくる
と考えられるので、これについてもう少し詳しく述べて
おく。

このＡ１合金製の渦巻状部品は、素材５として八１合金
のプリフォームを用いる場合には、Ｓｉ８〜２０重量％
と、Ｃｕ、　Ｍｇ、　Ｍｎ、　Ｆｅ、　Ｎｉの中の少な
くとも一種以上を０．５〜１０重量％それぞれ含有し、
残部前の組成のものが好ましい。

また、素材５は、Ａ１合金粉末又はＡＩと他の金属の混
合粉末、或いはこれ等の圧粉体であってもよいが、この
場合の八１合金わ〕末又はその圧粉体は、１００°（：
／ｓｅＣ以上の冷却速度で急冷凝固させた粉末を用いる
のがよい。

また、このへ１合金粉末を出発材とするもの、混金粉末
を出発材とするもの共に、Ｓｉ８〜４０重景％、残部へ
１の組成、又は８１８〜４０重量％、Ｃｕ、　Ｍｇ、　
Ｍｎ、Ｆｅ、　Ｎｉの中の少なくとも一種以上が０．５
〜１５重景％、残部前の組成となるようにしておくのが
よい。

さらに、粉末を出発材とするときには、里鉛、ＢＮ、　
Ｍ、３２等の自己潤滑性粒子を一種以上０．４〜１０重
量％の範囲で含有させて金型の離型性を向−１ニさせる
ことができる。

以下に、より詳細な実施例について述べる。

（実験１） 下表１に示す各種Ａ１合金系素材（八〜Ｅは円柱状のプ
リフォーム）５を所定の雰囲気中で４８０’Ｃに加熱し
た。

表 ■ （単位二重量％） また、一方で、熱間工具鋼製の渦状金型１　（羽部厚４
ｍｍ、羽部丈２０ｍｍ、外径φ９０ｍｍ）　７個に黒鉛
系の離型剤を全面に塗布後、その金型を専用の加熱炉で
４００°Ｃに加熱し、離型剤を乾燥させた。

次に、プレス機内下金型（下バンチ２とダイ４）を約３
００°Ｃに、上金型（上パンチ３）を約２００’Ｃに各
々加熱し、この上下金型に黒鉛系離型剤を塗布した。次
いで、渦状金型１を加熱炉がら出して下金型内に挿入し
、その上に前述の素材５を置いて圧力約８ｔ／ｃｆｆｌ
の条件で鍛造を行い、成形後の部品５′を金型１と共に
押し上げて下金型から取出した。これで１サイクルＩシ
ヨツトが終る。そこで、上下金型への離型剤の塗布、加
熱炉から出した別の渦状金型と新たな素材５の挿入の同
一手順を経て次ショットの鍛造を行う。

この間に下金型から取出した金型１伺きの部品５′を脱
型装置のチャックで金型を掴んで支え、部品５′の渦層
部先端に軽い衝撃を加えたところ、ニアネソトシェイプ
化のために渦層部のテーパ角を０．５°と僅かにしたに
も拘らず、１と５は簡単に分離した。この後、外した渦
状金型１は塗布ボンクスに入れては型剤を十分に再塗布
し、加熱炉に移して次の鍛造に備えた。

なお、この実験では、金型温度と離型剤の種類を選＋Ｒ
，すれば渦状金型を離型剤中に浸漬する方法でも均一塗
布が可能なことが確認された。

また、離型剤が乾燥してさえいれば、渦状金型を再加熱
しなくでも素材５の温度と鍛造条件（スピード、圧力）
を調整することによって健全な鍛造品が得られることも
明らかになった。

Ｂ、Ｂ’、Ｂ″の３種の素材（いずれもいわゆる粉末鍛
造）については、得られた渦巻状部品の羽部先端の約１
　ｍｍの領域に若干気孔が残存していたが、これは羽部
を多少長めにして型抜き後に不良部を機械加工して除去
する方法を採れば健全な製品に仕上がる。また、別法と
して複合プレスやグイセットを改善し、−旦平底品に鍛
造後渦状金型１の渦部空間を埋めていた金型を引下げて
金型１による渦層部成形を行わしめる方法を採ると粉末
の圧縮密度が渦層部先端まで高まって気孔の無い製品が
できることも確認された。

（実験２） 実験１と同様の金型を用いて鉄粉末の鍛造を試みた。

離型剤の塗布、乾燥を終えた約２００°Ｃの渦状金型１
を離型剤塗布後のプレス内下金型（無加熱）に挿入し、
しかる後、還元性雰囲気中で１２００°Ｃに加熱済の素
材５（鉄の圧粉体）を渦状金型１上に載せ、離型剤塗布
浴の約２００°Ｃに加熱された上パンチ３を下降さゼて
鍛造を行った。

この後、渦状金型付きの部品５′を下金型から取出して
冷却した。その冷却は、酸化防止のために約２００°Ｃ
のＮ２気流中で行った。そして、２００°Ｃに冷えた部
品１を実験Ｉと同し方法で金型１からクトしたところ、
両者はいとも簡単に分剤した。

〔効果〕

以」二説明したように、ごの発明では、渦状金型をプ、
レス機にセットされる金型から分離してその金型の鍛造
済部品からの抜取り、その金型に対する離型剤の塗布、
乾燥等を外段取りで行うようにしたので、離型剤の塗布
、乾燥、金型交換、焼付き等によるプレス機の停止時間
を大１１】に減らして鋳造サイクルを早めることができ
る。また、焼付き、その他の原因によるｆ、Ｆｌ耗等を
抑制して金型寿命を向」ニさせ、かつ、傷んだ金型はプ
レスを止めずに経済的に補修することができ、低コスト
での効率的な鍛造が可能になる。

また、金型抜き取り用テーバ角が極く僅かに或いは不要
になるので、極限のニアネントシエイプ化を計って部品
の後加工時間を大巾に減少させるごともできる。

さらに、渦状金型をオフラインで温度管理したり、離型
剤の乾燥に十分な時間をかけたりして製品の品質を高め
ることもでき、鍛造法で作る渦巻状部品の量産化、ニス
１−低減、信頼性向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る製造方法の工程図、第２図は
、渦巻状部品の概要を示す斜視図である。 １・・・・・・渦状金型、　　　２・・・・・・下パン
チ、３・・・・・・−ヒパンチ、　　　　４・・・・・
・グイ、５・・・・部品の素材、　　５′・・・・・・
渦巻状部品。 特許出願人　住友電気工業株式会社 同

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）渦巻状部品の渦羽部を成形する渦状金型をプレス
   機にセットされる上下金型から分離し、下金型の中に上
   記渦状金型と部品の素材を挿入後、上下の金型を相対的
   に接近させて上記素材を鍛造し、次いで、鍛造済部品を
   渦状金型と一緒に下金型からノックアウトし、オフライ
   ンで渦状金型を部品から抜き取ることから成る渦巻状部
   品の製造方法。
2. （２）渦状金型の表面に事前に乾燥済離型剤層を設けて
   おく請求項（１）記載の渦巻状部品の製造方法。
3. （３）渦状金型と鍛造前の部品素材をそれぞれに所定温
   度に加熱しておく請求項（１）又は（２）記載の渦巻状
   部品の製造方法。
4. （４）鍛造前の部品の素材として円柱状に加工された圧
   粉体を用いる請求項の（１）乃至（３）のいずれかに記
   載の渦巻状部品の製造方法。
5. （５）鍛造前の部品の素材として粉末材料を用いる請求
   項（１）乃至（４）のいずれかに記載の渦巻状部品の製
   造方法。
6. （６）上記素材中に自己潤滑性粒子を含めておく請求項
   （４）又は（５）に記載の渦巻状部品の製造方法。
7. （７）渦状金型の抜き取りを、部品を冷却して行う請求
   項（１）乃至（６）のいずれかに記載の渦巻状部品の製
   造方法。