JPH04351241A - 難加工性材料の塑性加工方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴｉあるいはＴｉＡｌ
，ＮｉＡｌ，Ｎｉ３Ａｌ，ＦｅＡｌなどのの金属間化合
物等の難加工性金属材料の塑性加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジンやボイラーなどの内燃機
関の部品類は、強度と共に耐熱性が要求されるため耐熱
鋼やＮｉ系耐熱合金で造られていた。しかし、これらの
材質では、その重量が大きくなるため、内燃機関の高速
化が達成できないため、近年、Ｔｉやチタン・アルミ系
金属間化合物を用いる技術が提案されている（例えば、
特開昭６１−２２９９０７　号公報参照）。

【０００３】しかし、前記Ｔｉや金属間化合物は、熱間
加工性、冷間加工性ともに極めて悪く、現状では、ボル
トあるいはタペット等の複雑な形状に加工することが極
めて困難であり、実用化に到っていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】即ち、前記Ｔｉや金属
間化合物は、極めて難加工な材料であり、ボルトやタペ
ットなどのフェース部の張出加工を行うのに、被加工材
および金型の全体を加工温度に加熱して圧縮する、所謂
、恒温鍛造を行う必要がある。しかし、この恒温鍛造で
は、金型材が高価なものに限定され、また、加熱及び冷
却に多くの時間を要するため、極めて高価な塑性加工法
にならざるを得なかった。

【０００５】また、エンジンなどの動弁系部品を成形し
ようとした場合、動弁の弁部の裾野外周縁より軸部に到
るまでの面は凹面であり、塑性加工後の機械加工におい
て、歩留り向上、切削工具の寿命の向上、切削時間の短
縮の観点から、張出加工後の張出面自体が凹面となって
いることが望まれる。しかし、前記従来の恒温鍛造では
、棒状体を軸方向に圧縮して弁部を径外方向に張出成形
すると、弁部の背面の凹面が凸面に成るため、該凸面を
凹面に機械加工し直さなければならず、加工時間がかか
ると言う問題があった。

【０００６】更に、動弁では、弁部の径と軸部の径の差
がかなり大きいため（例えば、弁部の径が３０ｍｍ程度
であるのに対し、軸部の径は８ｍｍ程度）、細長い棒状
体を張出成形により弁部となる部分のみを張り出させる
のが理想的であるが、従来技術では、このような加工は
実施できなかった。他の方法として、弁部と軸部とを別
個に作り、接合するか、あるいは、弁部の径の棒状体か
らの削り出し等が考えられるが、前者では、接合技術が
未確立であること、また、弁部の加工に恒温鍛造が必要
になることなどにより、実用的でなかった。また、後者
では、歩留りが極めて悪いこと、また、３０ｍｍ以上の
太い棒状体を得た場合、鋳塊組織を破壊して均一微細組
織を得るための前加工が充分行えず（このような太い棒
状体を得るためには、鋳塊より８０ｍｍ程度のブロック
を押し出しにより塑性加工する必要があるが、通常の設
備では荷重等の関係により実施不可能）、低延性となる
こと、などの理由により、実用的に成立する技術とは成
り得ない。

【０００７】更に、精密鋳造法による動弁の製造も検討
されているが、特に軸部等で内部欠陥が発生し、溶解と
熱間加工材で得られるような品質と力学的特性が得られ
ていない。そこで、本発明は、張出部の表面形状を凹面
にすることが出来る難加工性材料の塑性加工方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、次の手段を講じた。即ち、請求項１に記載
の発明の特徴とするところは、難加工性材料を圧縮によ
り熱間塑性加工する方法において、　　前記難加工性材
料の圧縮方向に温度勾配を持たせつつ圧縮する点にある
。

【０００９】また、請求項２記載の発明の特徴とすると
ころは、金属間化合物からなる棒状体をその軸方向に温
度勾配を持たせるように加熱し、該棒状体を軸方向に圧
縮して、前記加熱部の高温部を径外方向に張り出させて
、機械部品の素材に成形する点にある。

【００１０】

【作用】通常の棒状体の圧縮では、その圧縮端面を摩擦
のない状態で行った場合、棒状体の側面は凹凸のない面
となる。しかし、実際には、圧縮端面に摩擦力が作用す
るため、引っ張られ、側面は凸面になり易い。これに対
し、請求項１記載の本発明では、圧縮方向に温度勾配を
与えているので、低温側の変形抵抗は高く、高温側の変
形抵抗は低くなるため、高温側ほど径の広がりが大きく
なり、低温側から高温側に凹面をもって裾野を広げた形
状に塑性加工することが可能になる。この場合、ある部
分が広がると、その部分の負荷応力が低下していくため
、その部分の温度より低い部分での負荷応力の方が高く
なり、ある部分にのみ（即ち、最も高温の部分にのみ）
変形が集中することはない。また、温度勾配は、連続的
にしか持ち得ないので、張出面は極めて滑らかな連続凹
面とすることができる。

【００１１】請求項２記載の本発明は、前記請求項１記
載の発明を機械部品の素材加工に適応させたものであり
、例えば内燃機関の動弁系部品の弁部の背面の形状を凹
面に形成することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１及び図２は、エンジンの動弁系部品、例えばＮ
ｉＡｌ基金属間化合物で成形する工程を示すものである
。図１に示すように、４０ｍｍ長さの誘導加熱コイル１
　の中に、直径１０ｍｍで長さ１００ｍｍのＮｉＡｌ基
金属間化合物製棒状体２　を、コイル１　が略中央にく
るように設置し、コイル１　両端面から等分の位置、即
ち、コイル１　の中央位置で温度が最高となる位置を１
３００℃として、そこより軸方向に離れる方向に温度が
低いという温度勾配を与える。但し、前記等分の位置を
挟んで約１５ｍｍは均熱とする。

【００１３】そして、前記棒状体２　の両端部から軸方
向に圧縮を行う。図　１の実施例では、上側の金型３　
を固定し、下側の金型４　を棒状体２　の軸方向に移動
させるよう構成している。前記下金型４　の移動により
、前記等分の位置から棒状体２　は、径方向に張り出し
、図２に示す素材５　が形成される。即ち、前記素材５
　の張出部６　の最大広がり径が約３０ｍｍで、その最
大広がり部分より約２０ｍｍ軸方向に離れた位置での軸
径が約１０ｍｍで、最大広がり部と軸部との間が凹面７
　となる加工が出来た。 但し、凹面７　の形状は、移動金型４　側の下面側がな
だらかで、上面側が急傾斜の形状となった。

【００１４】前記図１及び図２の実施例では、棒状体２
　の上下端面が平坦面を有する上下金型３　、４　で支
持されているため、棒状体２に座屈が生じやすい。また
、下金型４のみを移動させているので、素材５　の張出
部６　の形状が上下非対称になっている。そこで、これ
らの問題点を解決するようにしたのが図３及び図４に示
されている。

【００１５】即ち、上金型３　には、棒状体２　の上端
部がずれないように該上端部を嵌まり込ませる治具８　
が設けられ、下金型４　には、棒状体２　の下端部を約
６０ｍｍ　の長さにわたって拘束する嵌合孔９　が形成
されている。そして、この実施例では、上下の金型３　
、４　が同時に同量だけ移動するよう構成されている。 尚、加熱条件は前記図１に示すものと同じである。

【００１６】前記図３に示す装置を用いて、棒状体２　
を圧縮成形すると、図４に示す素材５が得られた。即ち
、張出部６　の上下の凹面７の形状が上下対称になった
。この素材５　の張出部６　の中央部を軸方向に２分割
することにより、動弁部品の素材を２個作る事が出来た
。なお、本発明において、張出部６　を所定の形状に成
形するため、棒材２　の変形抵抗と、温度／歪み速度の
関係を予め把握しておき、ある位置をどれくらい張り出
させるのに、どの程度の温度勾配を与え、どの程度の速
度で圧縮すれば良いかを、シュミレートしておく。

【００１７】尚、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではない。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、圧縮成
形により成形される張出部の表面形状を凹面にすること
ができる。また、請求項２記載の発明によれば、動弁部
材等の張出部を有する機械部品の張出部の形状を凹面形
状とすることが出来、機械加工の加工時間の短縮が図ら
れ、かつ、歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用する第１の装置の構成図で
ある。

【図２】第１の装置を用いて成形した素材形状を示す正
面図である。

【図３】本発明の方法に使用する第２の装置の構成図出
ある。

【図４】第２の装置を用いて成形した素材形状を示す正
面図である。

【符号の説明】

２　　棒状体 ５　　素材 ６　　張出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　難加工性材料を圧縮により熱間塑性加
   工する方法において、前記難加工性材料の圧縮方向に温
   度勾配を持たせつつ圧縮することを特徴とする難加工性
   材料の塑性加工方法。
2. 【請求項２】　　金属間化合物からなる棒状体をその軸
   方向に温度勾配を持たせるように加熱し、該棒状体を軸
   方向に圧縮して、前記加熱部の高温部を径外方向に張り
   出させて、機械部品の素材に成形することを特徴とする
   難加工性材料の塑性加工方法。