JPH0615401A - リングの鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ローリングミル１で圧延してリング状圧延材５
７を得る際において、ばり発生を抑止することにより、
ばりの剥離を回避し、鍛造プレス装置の型面の損傷防止
に有利な効果を奏するリングの鍛造方法を提供するこ
と。 【構成】圧延工程では、ローリングミル１のプロファイ
ルロール１０のリング孔１０ａをリング状素材５５の外
周部に宛てがうと共に、マンドレルロール１２のリング
孔１２ａをリング状素材５５の内周部に宛てがい、リン
グ状素材５５をその周方向に延ばして圧延する。このと
き、潰しロール２１、２２をリング状素材５５の軸端面
５７ａ、５７ｂに当接し、リング状圧延材５７を得る。
鍛造プレス工程では、鍛造プレス装置の型面でリング状
圧延材５７を強圧し、鍛造リングを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリングの鍛造方法に関す
る。このリングは例えばディファレンシャルギヤとなる
素材の製造に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ディファレンシャルギヤとな
る鍛造リングを得るにあたり、円柱状の素材を用い、素
材の軸端面側を強圧する潰し工程、第１荒地工程、第２
荒地工程を共に熱間で順に実施し、円盤状素材とし、さ
らに、内ばり抜き工程で、その円盤状素材の内ばりを熱
間状態で抜いて鍛造リングを形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、内ばりを抜く
関係上、鍛造リングの内周部で鍛流線が切断され、鍛流
線の切れ目が形成される。鍛流線の切れ目は、鍛造リン
グの高強度を確保する点で不利である。そこで、本発明
者等は、リング状素材の外周部及び内周部をローリング
ミルで圧延してリング状圧延材を得、その後に、鍛造プ
レス装置の型面でリング状圧延材をその軸芯方向とほぼ
平行な方向に強圧する方法を開発している。

【０００４】本発明は上記したローリングミルによる圧
延方法の開発の一環としてなされたものであり、その目
的は、ローリングミルで圧延してリング状圧延材を得る
際におけるばり発生を抑止することにより、ばりの剥離
欠陥を回避し、鍛造プレス装置の型面の損傷防止に有利
なリングの鍛造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るリングの鍛
造方法は、金属製のリング状素材と、外周部に所定のリ
ング孔をもつ回転可能なプロファイルロールと外周部に
所定のリング孔をもつ回転可能なマンドレルロールとを
備えたローリングミルと、リング状素材の両軸端面側に
当接可能な潰しロールと、上型と下型とからなる鍛造プ
レス装置とを用い、回転するプロファイルロールのリン
グ孔をリング状素材の外周部に宛てがうと共に、回転す
るマンドレルロールのリング孔をリング状素材の内周部
に宛てがい、該リング状素材をその周方向に延ばして圧
延し、且つ、圧延の際に、潰しロールをリング状素材の
両軸端面側に当接し、リング状圧延材を得る圧延工程
と、鍛造プレス装置の上型の型面と下型の型面とでリン
グ状圧延材のその軸芯方向とほぼ平行な方向に強圧し、
リング状圧延材の少なくとも軸端面部分を強圧し、鍛造
リングを得る鍛造プレス工程とを順に実施することを特
徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明に係る圧延工程において、潰しロールを
リング状素材の軸端面側に当接するので、リング状圧延
材の軸端面に生じるばりは回避される。

【０００７】

【実施例】本発明方法の実施例を図面を参照して説明す
る。まず、用いる装置から説明する。図２において、ロ
ーリングミル１は、回転可能なプロファイルロール１０
と、回転可能なマンドレルロール１２とを備えている。
プロファイルロール１０は、外周部に所定のリング孔１
０ａをもち、軸芯Ｐ１の回りで回転駆動される。マンド
レルロール１２は、外周部に所定のリング孔１２ａをも
ち、従動方式であり、軸芯Ｐ２の回りで従動回転され
る。マンドレルロール１２はその軸直角方向つまり矢印
Ｘ１、Ｘ２方向に移動可能とされている。

【０００８】潰しロール２１、２２は軸芯Ｐ３の回りで
回転する。潰しロール２１、２２は、リング状素材の軸
芯方向にそってつまり矢印Ｙ１、Ｙ２方向に追従でき
る。ここで、図４から理解できる様に、制御装置８０
は、モータ駆動回路８１を制御して電動モータ８２を制
御し、ギヤ８２ｄ、８２ｅを介してプロファイルロール
１０を駆動させる。また制御装置８０は、油圧制御回路
部８３を制御して油圧シリンダ装置８４を制御し、マン
ドレルロール１２を矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移動させる。
油圧シリンダ装置８４のシリンダロッド８４ａの移動量
はセンサ８４ｋで検出される。油圧シリンダ装置８４の
シリンダロッド８４ａの移動量はマンドレルロール１２
の移動量であり、リング状素材５５の圧下率に換算でき
る。なお、センサ８４ｋはリニヤエンコーダなどで構成
できる。

【０００９】また制御装置８０は、油圧制御回路部８６
を制御して油圧シリンダ装置８７を制御し、潰しロール
２１を矢印Ｙ１、Ｙ２方向に移動させる。また制御装置
８０は、油圧制御回路部８８を制御して油圧シリンダ装
置８９を制御し、他方の潰しロール２２を矢印Ｙ１、Ｙ
２方向に移動させる。図６に示す様に、鍛造プレス装置
３は、リング状の焼きばめホルダー３０と、第１上型３
１と、第２上型３２と、第１下型３３と、第２下型３５
と、第３下型３６とを備えている。

【００１０】次に本実施例に係る方法を説明する。先
ず、図１（Ａ）に示す円柱状素材５０（直径７１ｍｍ、
軸長１０２ｍｍ、ＪＩＳ ＳＣＭ２０）を用い、円柱状
素材５０を高周波誘導加熱炉で設定温度１２００°Ｃに
加熱する。その熱間状態の円柱状素材５０を荒地鍛造型
でその軸方向において強圧して潰し、図１（Ｂ）に示す
円盤状の第１荒地鍛造品５１を得る。次に、熱間状態の
第１荒地鍛造品５１を荒地鍛造型で第２荒地鍛造し、図
１（Ｃ）に示す第２荒地鍛造品５２を得る。第２荒地鍛
造品５２は内ばり５３及び外ばり５４をもつ。

【００１１】次に、ばり抜き工程を実施し、熱間状態の
第２荒地鍛造品５２の中央域及び外周域を打ち抜き、内
ばり５３を除去するとともに外ばり５４を除去し、図１
（Ｄ）に示すリング状素材５５を得る。なお、リング状
素材５５の内径Ｄ１は７０ｍｍ、外径Ｄ２は１６４ｍｍ
である。ばり抜き工程を経たリング状素材５５の設定温
度は１１００°Ｃ程度である。

【００１２】次に、圧延工程を実施する。即ち、電動モ
ータ８２を駆動させてプロファイルロール１０を回転駆
動させる。そして、熱間状態のリング状素材５５を取付
板に載せた状態で、リング状素材５５の外周部にプロフ
ァイルロール１０のリング孔１０ａを宛てがうと共に、
油圧シリンダ装置８４を作動させてマンドレルロール１
２を矢印Ｘ１方向に移動させ、マンドレルロール１２の
リング孔１２ａをリング状素材５５の内周部に宛てが
い、圧延を実施する。

【００１３】圧延の際に、リング状素材５５はその周方
向に従動して回転する。また、マンドレルロール１２
も、従動して回転する。かかる圧延工程によりリング状
素材５５はその巾Ｗを狭まれつつ、その周方向に延ばさ
れて圧延され、周方向の長さが増し、リング状圧延材５
７が得られる。ここで前述した様に、リング状素材５５
の圧下率αは、油圧シリンダ装置８４のシリンダロッド
８４ａの移動量をセンサ８４ｋで検知することにより、
把握される。本実施例では、センサ８４ｋで検知された
信号は制御装置８０に入力される。そして、制御装置８
０は現在の圧下率αに応じて、油圧制御回路部８６、８
８を制御し、油圧シリンダ装置８７、８９のシリンダロ
ッド８７ａ、８９ａの移動量Ｌを調整し、これにより潰
しロール２１、２２の移動量を調整する。ここで、移動
量Ｌとは、圧延開始時に潰しロール２１、２２がリング
状素材５５に当接している状態をゼロとし、ゼロからの
潰しロール２１、２の２移動量を意味する。

【００１４】図５にリング状素材５５の圧下率αと潰し
ロール２１、２２の移動量Ｌとの関係を模式的に示す。
潰しロール２１、２２の移動は、特性線Ａ１の様な形態
で行っても良く、特性線Ａ２の様な形態で行っても良
く、特性線Ａ３の様な形態で行っても良い。圧延工程を
経たリング状圧延材５７を図１（Ｅ）に示す。リング状
圧延材５７の内径Ｄ３は１２８、４ｍｍ、外径Ｄ４は１
９７ｍｍである。圧延工程を経たリング状圧延材５７の
設定温度は１０７０〜１１００°Ｃ程度である。

【００１５】ところで本実施例では、圧延の際に、プロ
ファイルロール１０及びマンドレルロール１２が互いに
近接する関係上、図２に示す様に、リング状圧延材５７
の軸端面５７ａ、５７ｂうち、プロファイルロール１０
のリング孔１０ａ側にばり５７ｆが発生し易く、マンド
レルロール１２のリング孔１２ａ側にばり５７ｉが発生
し易い。この点本実施例では、図４から理解できる様
に、圧延工程において、油圧シリンダ装置８７を作動さ
せて潰しロール２１をリング状素材５５の一方の軸端面
５７ａ側に当接するとともに、油圧シリンダ装置８９を
作動させて潰しロール２１をリング状素材５５の一方の
軸端面５７ｂに当接するので、リング状圧延材５７に生
じるばり５７ｆ、５７ｉを回避できる。

【００１６】本実施例では、潰しロール２１、２２は非
駆動方式である。即ち、潰しロール２１、２２はリング
状素材５５の回転に従動する方式であるため、リング状
素材５５の周速への影響も少なくて済む利点が得られ
る。潰しロール２１、２２による潰し効果は、圧延工程
における全期間行っても良いが、本実施例では、圧延工
程における圧下率全体を１００％としたとき、圧下率が
３０〜７０％に至った時に、特に、３５〜５０％に至っ
た時に、潰しロール２１、２２をリング状素材５５を当
てがい始める。その主たる理由は次の様である。即ち、
潰しロール２１、２２はリング状素材５５に接触するた
め、リング状素材５５の回転に対して回転抵抗として作
用する。従って、上記した様に圧下率が３０〜７０％に
至った時に潰しロール２１、２２をリング状素材５５を
当てがい始めれば、圧延工程の初期には潰しロール２
１、２２がリング状素材５５に接触せず、従って、潰し
ロール２１、２２による回転抵抗を極力低減でき、リン
グ状素材５５の周速への影響も少なくできる。

【００１７】本実施例では、潰しロール２１をリング状
圧延材５７の一方の軸端面５７ａ側に当接するととも
に、他方の潰しロール２２をリング状圧延材５７の他方
の軸端面５７ｂに当接する。しかも潰しロール２１、２
２を矢印Ｙ１、Ｙ２方向に制御できるので、リング状圧
延材５７の厚み寸法ｔ２を調整することもできる。従っ
て、第２荒地鍛造品５２の厚み寸法ｔ１の精度を低下さ
せてもよく、従って、荒地鍛造工程の容易化を図り得
る。

【００１８】上記した様に圧延工程を終了したら、次に
鍛造プレス工程を実施する。即ち、図５に示す鍛造プレ
ス装置３の上型３１の型面３１ａと下型３３の型面３３
ａとでリング状圧延材５７のその軸芯方向とほぼ平行な
方向に強圧し、リング状圧延材５７の少なくとも軸端面
５７ａ、５７ｂ部分を強圧し、図１（Ｆ）に示す鍛造リ
ング５９を得る。鍛造リング５９の内径Ｄ５は１０８，
４ｍｍ、外径Ｄ６は１９６、４ｍｍである。

【００１９】なお、鍛造リング５９は、焼きならし工
程、浸炭焼入工程を経た後、歯切り加工され、自動車の
駆動機構のディファレンシャルギヤとなる。ところで、
軸端面５７ａ、５７ｂ側にばり５７ｆ、５７ｉが形成さ
れているリング状圧延材５７を鍛造プレスすると、次の
第１の問題、第２の問題が生じる。即ち、第１の問題と
して、ばり５７ｆ、５７ｉが鍛造リング５９の内に打ち
込まれたりする。鍛造リング５９の内に打ち込まれたば
り５７ｆ、５７ｉは、後工程である浸炭焼入工程を実施
すると、剥がれて欠陥となる。更に、第２の問題とし
て、上型３１の型面３１ａ、下型３３の型面３３ａがば
り５７ｆ、５７ｉに直に衝突し、上型３１の型面３１
ａ、下型３３の型面３３ａが損傷するおそれがある。

【００２０】この点本実施例ではリング状圧延材５７の
軸端面５７ａ、５７ｂのばり５７ｆ、５７ｉの発生を、
潰しロール２１、２２で回避できるので、上記した第１
の問題、第２の問題を回避できる。さて、ばり抜き工程
を実施し、第２荒地鍛造品５２の内ばり５３を除去した
時には、図１（Ｄ）に示す様に連続鍛流線はリング状素
材５５の内周部５５ｒで切断され、鍛流線の切れ目が残
り、鍛造リング５９の高強度を確保する点において不利
である。この点本実施例では、ばり抜き工程後にローリ
ングミル１による圧延工程を行うので、鍛流線の切断部
分であるリング状素材５５の内周部５５ｒ及び外周部を
圧延するので、鍛流線の切れ目を回避し易い。従って鍛
造リング５９の高強度を確保する点で有利である。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係るリングの鍛造方法によれ
ば、リング状圧延材の軸端面に生じるばりを回避できる
ので、ばりが鍛造リングの内に打ち込まれる問題、ひい
ては、ばりの剥がれ欠陥の問題を回避できる。更に、上
型の型面、下型の型面がばりに直に衝突する問題、ひい
ては、上型や下型の型面が損傷する問題を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は鍛流線を一部示すとともに、
各工程における素材の断面図である。

【図２】圧延工程を実施している状態の断面図である。

【図３】圧延工程を実施している状態の平面図である。

【図４】制御装置のブロック図とともに示す圧延装置の
構成図である。

【図５】リング状素材の圧下率と潰しロールの移動量と
の関係を模式的に示すグラフであ。

【図６】鍛造プレス装置の断面図である。

【符号の説明】

図中、１はローリングミル、１０はプロファイルロー
ル、１１はマンドレルロール、３は鍛造プレス装置、３
１は第１上型、３３は第１下型、３１ａ、３３ａは型
面、５５はリング状素材、５７はリング状圧延材、５９
は鍛造リングを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製のリング状素材と、外周部に所定の
   リング孔をもつ回転可能なプロファイルロールと外周部
   に所定のリング孔をもつ回転可能なマンドレルロールと
   を備えたローリングミルと、リング状素材の両軸端面側
   に当接可能な潰しロールと、上型と下型とからなる鍛造
   プレス装置とを用い、 回転する該プロファイルロールのリング孔を該リング状
   素材の外周部に宛てがうと共に、回転する該マンドレル
   ロールのリング孔を該リング状素材の内周部に宛てが
   い、該リング状素材をその周方向に延ばして圧延し、且
   つ、圧延の際に、該潰しロールを該リング状素材の両軸
   端面側に当接し、リング状圧延材を得る圧延工程と、 該鍛造プレス装置の上型の型面と下型の型面とで該リン
   グ状圧延材のその軸芯方向とほぼ平行な方向に強圧し、
   該リング状圧延材の少なくとも軸端面部分を強圧し、鍛
   造リングを得る鍛造プレス工程とを順に実施することを
   特徴とするリングの鍛造方法。