JPH06114489A

JPH06114489A - スクロール羽根の製造方法

Info

Publication number: JPH06114489A
Application number: JP26520192A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Morimoto; 耕一郎森本; Masaharu Kobayashi; 政春小林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1994-04-26

Abstract

(57)【要約】【構成】フランジ部と、このフランジ部に連設された
渦巻き状の羽根部とを備えたスクロール羽根の製造方法
であって、アルミニウム合金溶製材を鋳造によって製造
し、このアルミニウム合金溶製材を熱間押し出しによっ
て押し出し成形したのちに、熱間鍛造により、温度４４
０℃〜５２０℃で、かつ、塑性流動する羽根部に背圧を
かけつつ鍛造することを特徴とする。【効果】進入する羽根部の先端に背圧をかけて抑さえ
るので、羽根部の高さを均一化し、かつ、割れのない羽
根部を得ることができるとともに、前記背圧を最小限度
に止めて鍛造設備を簡素化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体圧縮器等に用いら
れているスクロール羽根の製造方法に係わり、特に、ア
ルミニウム合金溶製材を用いた鍛造により製造されるス
クロール羽根の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、気体圧縮器として、図６に示すよ
うなスクロール羽根Ｓを用いたスクロール型気体圧縮器
が知られており、このスクロール羽根Ｓは、円盤状のフ
ランジ部２ａと、このフランジ部２ａの一方の面側に一
体に設けられた羽根部２ｂと、フランジ部２ａの他方の
面側に突設されたボス部２ｃとによって構成されてい
る。

【０００３】そして、前述のスクロール型気体圧縮器
は、同一形状を有する固定スクロール羽根と可動スクロ
ール羽根とを、これらの羽根部２ｂどうしが相互に嵌合
するように突き合わせ、可動スクロール羽根を固定スク
ロール羽根に対して偏心回転させることにより、両者の
羽根部２ｂ間に形成される空間部が、外周部から中心部
に行くにしたがい漸次狭められることを利用して、羽根
部２ｂの外周側の端部において気体を吸引し、この気体
を圧縮しつつその中心側へ向けて押し込み、この中心部
に設けられている吐出口から圧縮気体を外部へ排出する
ようにしている。

【０００４】一方、このようなスクロール型気体圧縮器
は、ポンプ効率を向上させるために、特に、前記可動ス
クロール羽根の軽量化が要望されており、このために、
前記可動スクロール羽根にアルミニウム合金を用いるこ
とが検討されている。

【０００５】そして、このスクロール羽根を製造する場
合、製作性が簡便なことから鍛造による製造が行なわれ
ており、この鍛造に用いられる金型装置として、図７お
よび図８に示す構造が知られている。

【０００６】この鍛造金型は、図７に示すように、彫り
込み型１と上パンチ３と下パンチ５とからなるものであ
る。前記彫り込み型１には上下に貫通した渦巻状の型孔
７が設けられており、また、この彫り込み型１の下部は
ベースプレート９に固定支持され、さらに、彫り込み型
１の上端部は上下動可能なダイプレート１１に固着され
たフランジダイ１３に嵌挿支持されている。また、彫り
込み型１の成形領域外となる下部には孔１５が形成され
ており、ここに補強部材１７を貫通して彫り込み型１の
剛性を確保している。

【０００７】前記下パンチ５は前記彫り込み型１に形成
された渦巻状の型孔７と対応する渦巻状に形成されてお
り、前記型孔７に嵌挿されている。この下パンチ５の下
部にはフランジ部２３が形成されており、このフランジ
部２３で上下動可能な支持プレート２５に固定支持さ
れ、またこの下パンチ５には、前記補強部材１７を逃げ
て下パンチ５の上下動を許す長孔２７が設けられてい
る。

【０００８】この鍛造金型で図６に示した製品を得るに
は、まず図７に示すように、下パンチ５を下方位置に下
げた状態で材料をセットして鍛造を行う。この後、図９
に示すように、下パンチ５を上昇させると鍛造された製
品が突き出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の鍛造方法によってアルミニウム合金の鍛造を行な
うと、羽根部２ｂの長さ方向の各位置に対するフランジ
部２ａの容積が不均一であることから、すなわち、特
に、スクロール羽根２ｂの外周側の端部で気体の吸い込
み口近傍におけるフランジ部２ａの容積は、他の部分に
比べてフランジ部２ａの容積が大きくなっていることか
ら、前記凹部７内への塑性流動による流れ込みが不均一
なものとなり、羽根部２ｂの高さが不均一になりやす
く、また、これに起因して、図１０に示すように、羽根
部２ｂに亀裂３０の入った製品しか製造できない問題が
あった。

【００１０】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、アルミニウム合金を用いて鍛造によりスクロール羽
根を製造する際において、亀裂がなくかつ高さの均一な
羽根部を形成することのできる鍛造方法を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のでは、熱間鍛造
によってスクロール羽根を製造するとともに、熱間鍛造
温度を４４０℃〜５２０℃に保持しつつ、鍛造時に塑性
流動により金型の凹部に進入する材料に背圧をかけて材
料の進入速度を調整することにより、前記課題を解決し
た。

【００１２】

【作用】本発明の鍛造方法では、凹部に材料が進入する
速度を、進入する材料の先端に背圧をかけて抑さえるの
で、材料の変形可能な範囲内での金型の凹部内への塑性
流動速度を確保することができ、また、羽根部の先端に
均一な背圧を作用させるものであるから、羽根部の全域
に亙って前記塑性流動量を制御して、その高さを均一化
することが可能となる。また、熱間鍛造温度を４４０℃
〜５５０℃の範囲に設定することにより、材料の塑性流
動化を容易にし、これによって、羽根部に作用させる前
記背圧を軽減させる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
まず、本発明方法の説明に先立って、本発明方法の実施
に好適に用いられる鍛造装置について説明する。なお前
記従来例と同一構成部分には、同一符号を付して説明を
簡略化する。

【００１４】この鍛造金型は、図１に示すように、上パ
ンチ４０を備えた上型と、ダイプレート４１に彫り込み
型４２が取り付けられこの彫り込み型４２に、図２に示
すように、下パンチ４３と抜きピン４４が装着されてな
る下型とによって概略構成されたものである。

【００１５】彫り込み型４２は、図３に示すように、一
端側に渦巻状の凹部４５を有し他端側からこの凹部４５
の底にかけて貫通孔４６が穿設されたものである。

【００１６】前記下パンチ４３は、彫り込み型４２の凹
部４５と同一の断面を有するもので、この凹部４５に摺
動自在に収められている。この下パンチ４３の高さと前
記彫り込み型４２の凹部４５の深さは、その差が所望す
る製品の羽根部２ｂの高さになるように設定されてい
る。

【００１７】前記抜きピン４４は、彫り込み型４２の貫
通孔４６に摺動自在に挿入されている。この抜きピン４
４の長さは、当該ピン４４によって前記下パンチ４３を
彫り込み型４２の一端側に押した状態で当該ピン４４が
彫り込み型４２の他端よりも突出するように設定されて
いる。この抜きピン４４の他端は、図１に示すように、
プレス装置から背圧が加えられる背板４７に固定されて
いる。

【００１８】ついで、このような鍛造装置の作用ととも
に、本発明のスクロール羽根の製造方法について説明す
る。

【００１９】まず、素材となるアルミニウム合金製溶製
材を鋳造によって製造する。このアルミニウム合金とし
ては、例えば、つぎのような成分組成のものが好適に用
いられる。すなわち、Ｓｉ；９．５重量％〜１４．５重量％、Ｃｕ；０．５重量％〜３．５重量％Ｍｇ；０．２重量％〜１．５重量％Ｎｉ；２．０重量％以下Ｆｅ；１．０重量％以下Ｍｎ；１．０重量％以下Ｓｉ粒微細化剤（Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａ、Ｓｂ）；１種以
上、合計０．１重量％以下Ａｌおよび不可避不純物；残部

【００２０】ついで、このようにして得られたアルミニ
ウム合金溶製材を、通常の条件（例えば温度３５０℃〜
４５０℃、押し出し比５〜２５）で熱間押し出しにより
所定径の溶製材塊を作製する。

【００２１】そして、このようにして押し出し成形した
アルミニウム合金溶製材を所定長さに切断して円盤状の
プリフォーム４８を形成する。

【００２２】つぎに、図１に示すように、抜きピン４４
を前進させて下パンチ４３を彫り込み型４２の一端面と
面一になる位置に押し出す。そしてこの状態で彫り込み
型４２とダイプレート４１とによって形成されたキャビ
ティに、前記円盤状のプリフォーム４８を所定温度に加
熱したのちに収める。

【００２３】ついで、下型の抜きピン４４が取り付けら
れた背板４７に背圧を加えた状態で上パンチ４０を下降
させ、図４に示すように、上パンチ４０をダイプレート
４１に進入させる。すると上パンチ４０によってプリフ
ォーム４８が塑性変形されるとともに、空間が狭まるこ
とによって逃げ場を求める材料が背圧に抗して下パンチ
４３を押し下げ、凹部４５に進入して、羽根部２ｂを形
成する。このように進入する材料の先端には常に材料の
進入速度を抑制する圧力、すなわち背圧が加わってい
る。

【００２４】以上のようにして製品を鍛造した後、上パ
ンチ４０を上昇させ、ついで背板４７を上昇させて抜き
ピン４４および下パンチ４３を上昇させることにより、
スクロール羽根Ｓが得られる。

【００２５】そして、前述の熱間鍛造に際し、プレス圧
を約５ｔｏｎ／ｃｍ²としておき、表１に実施例１ない
し実施例５で示す鍛造温度条件下で、羽根部２ｂの高さ
のばらつきを２ｍｍ以下とし、かつ、羽根部２ｂに割れ
を生じさせないために必要な最小の背圧を測定し、その
結果を表１に示した。

【００２６】また、比較のために、表１に比較例１およ
び比較例２で示すように、鍛造温度を前記範囲の下限値
未満に設定して鍛造を行ない、また、比較例２で示すよ
うに、鍛造温度を前記範囲の上限値を越えた値に設定し
て鍛造を行ない、これらの各比較例１．２について、前
記各実施例と同様に、羽根部２ｂの高さのばらつきを前
記範囲内に抑さえ、かつ、割れを生じさせないために必
要な最小の背圧を測定し、その結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】この結果から明らかなように、鍛造温度が
４４０℃未満であると、過大な背圧が必要となり、ま
た、５２０℃を越えても、必要背圧の減少は見られず、
かえって、液相発生による金属組織の粗大化、不均一化
が生じるので好ましくない。したがって、鍛造温度範囲
を４４０℃〜５２０℃とすることにより、図５に示すよ
うな、割れがなく、かつ、高さが均一な羽根部２ｂを有
するスクロール羽根Ｓを得ることができるばかりでな
く、最小限度の背圧で前述したスクロール羽根Ｓを得る
ことができ、鍛造設備の簡素化が可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の鍛造方法で
は、鋳造によって得られたアルミニウム合金溶製材を熱
間押し出し成形したのちに、４４０℃〜５２０℃の温度
範囲内で、塑性流動する羽根部に背圧をかけつつ熱間鍛
造することにより、高さのばらつきが少なくかつ割れの
ないスクロール羽根を得ることができるばかりでなく、
前記背圧量を最小限度に止めて、鍛造設備の簡素化を図
ることができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の鍛造金型を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の鍛造金型の下型の要部を示
す斜視図である。

【図３】本発明の一実施例の鍛造金型を構成する彫り込
み型を示すもので（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）図中
Ｉ−Ｉ線に沿う断面図、（Ｃ）は（ａ）図中II-II線に
沿う断面図である。

【図４】本発明の鍛造方法の一工程を示す断面図であ
る。

【図５】本発明の一実施例で鍛造された製品を示す下面
図である。

【図６】本発明の鍛造方法および鍛造金型によって製造
される製品の一例を示す斜視図である。

【図７】従来の鍛造金型の一例を示す断面図である。

【図８】従来の鍛造金型の下型の要部を示す斜視図であ
る。

【図９】従来の鍛造金型によって鍛造を行なったあと製
品を突き出した状態を示す断面図である。

【図１０】従来の鍛造方法で鍛造された製品を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ダイ２ａフランジ部２ｂ羽根部２ｃボス部３上パンチ５下パンチ７型孔９ベースプレート１１ダイプレート１３フランジダイ１５孔１７補強部材２３フランジ部２５支持プレート２７長孔３０亀裂４０上パンチ４１ダイプレート４２彫り込み型４３下パンチ４４抜きピン４５凹部４６貫通孔４７背板４８プリフォームＳスクロール羽根

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フランジ部と、このフランジ部に連設さ
れた渦巻き状の羽根部とを備えたスクロール羽根の製造
方法であって、アルミニウム合金溶製材を鋳造によって
製造し、このアルミニウム合金溶製材を熱間押し出しに
よって押し出し成形したのちに、熱間鍛造により、温度
４４０℃〜５２０℃で、かつ、塑性流動する羽根部に背
圧をかけつつ鍛造することを特徴とするスクロール羽根
の製造方法。