JPH0689778A - 塑性加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＳＵＳ鋼の様な難加工性の金属材料を、パー
ツホーマー，ヘッダーなどで所定長さの加工片に切断し
つつ塑性加工する場合に、寸法精度，外観共に良好な製
品を製造し、金型等の寿命も向上する。 【構成】 パーツホーマー１の手前に、高周波誘導加熱
コイル３を配設し、ＳＵＳＸＭ７鋼の線材５を、長さＬ
ずつ断続的に送給しつつ高周波誘導加熱コイル３を通過
させて８０℃以上３００℃以下の所定温度に加熱し、ス
リーブ部品を鍛造する。この際、高周波電流として３０
０ＫＨｚ以下の周波数の電流を用い、高周波誘導加熱コ
イル３による加熱域の幅Ｗを、０．７Ｌ以上とすること
で、線材５の長さ方向及び直径方向の加熱むらをなく
し、変形抵抗のばらつきによる加工不良をなくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、線状あるいは棒状の金
属材料、特に難加工性の金属材料を、パーツホーマーや
ヘッダーにて所定長さに切断しつつ塑性加工する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属材料をパーツホーマーやヘッ
ダー等を用いて塑性加工を施す方法として、熱間加工
（８００℃以上），温間加工（４００℃〜６００℃）及
び冷間加工が知られている。特に、ＳＵＳ鋼の様な難加
工性の金属材料では、変形抵抗を下げるために温間加工
又は熱間加工が採用されることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱間加工で
は、製品の寸法精度が悪くなり、スケールが付着すると
いった問題があった。また、温間加工においても、潤滑
剤が燃焼して表面粗れを生ずるという問題があった。か
といって、冷間加工では、変形抵抗が大きくて、減面率
を十分にとることができず、加工性が劣ると共に、金型
やパンチが摩滅・欠損し易く、金型やパンチ等の寿命が
短くなるという問題があった。

【０００４】そこで、本発明者らは、ＳＵＳ鋼の様な難
加工性の金属材料についても、寸法精度，外観共に良好
で、金型等の寿命を向上することのできる新規な塑性加
工方法を提供すべく研究しているが、さらに、この技術
をパーツホーマーやヘッダーの様に所定長さの加工片に
切断しつつ塑性加工する装置に最適な技術として提供す
ることを目的として本発明を完成した。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】かかる目的を達
成するためになされた本発明の塑性加工方法は、線状あ
るいは棒状の長尺の金属材料を、高周波誘導加熱コイル
を通過させて８０℃以上３００℃以下の所定温度に加熱
しつつ、塑性加工装置に断続的に送給して所定長さＬず
つ加工する塑性加工方法であって、前記高周波誘導加熱
コイルによる加熱域の幅Ｗを、前記所定長さＬの０．７
倍以上としたことを特徴とする。

【０００６】この塑性加工方法によれば、加熱によって
金属材料の変形抵抗が低下し、加工性が向上する。しか
も、この加熱温度範囲では潤滑剤等が燃焼することがな
く、製品表面の外観を損なうことがない。ここで、金属
材料の変形抵抗は、加熱温度が上がると低下する関係に
あり、図１に例示する様に、一般的に室温から２００℃
〜３００℃前後までは急激に低下し、その後６００℃前
後までは緩やかに低下し、再び急激に低下する関係にあ
る。この第１の棚の部分４００℃〜６００℃が一般の温
間加工の領域であり、第２の棚の部分が熱間加工の領域
である。

【０００７】この図から明かな様に、２００℃〜３００
℃まで加熱すれば、温間加工の領域（４００℃〜６００
℃）に比べて大差ない程度に変形抵抗を低下させること
ができる。一方、塑性加工において用いられる潤滑剤は
３００℃〜４００℃以上では燃えてしまう。こうしたこ
とから、加熱温度の上限として、一般的な温間加工温度
よりも低い３００℃以下、望ましくは２５０℃以下にす
べきことが得られた。

【０００８】加熱温度の下限である８０℃については、
これよりも加熱温度が低い場合には、変形抵抗の低下が
十分でなく、金型寿命の向上にあまり寄与しないからで
ある。ちなみに、ＳＵＳ鋼をパーツホーマーやヘッダー
で塑性加工した場合、加熱温度が８０℃の場合に金型寿
命の２倍以上の向上が見られる。

【０００９】この加熱温度は、金属材料を所定長さＬず
つ塑性加工する際に、当該長さＬにわたってほぼ均一に
達成されている必要がある。仮に、一部だけが加熱不十
分な場合には、当該部分と他の部分とで変形抵抗にばら
つきが生じてしまい、加工不良を起こすからである。

【００１０】この本発明の塑性加工方法によれば、高周
波誘導加熱コイルによる加熱域の幅Ｗを０．７Ｌ以上に
したので、断続送給サイクルでの停止期間の伝熱によ
り、長さＬの範囲はほぼ均等な温度になっており、塑性
加工を行う単位長さＬでの変形抵抗のばらつきが生じな
い。

【００１１】かかる本発明の塑性加工において、請求項
２に記載した様に、前記高周波誘導加熱コイルに通電す
る高周波電流は、周波数３００ＫＨｚ以下とすることが
望ましい。これは、金属材料表面の局部加熱によって潤
滑剤の燃焼等による外観不良が発生するのを防止するた
めである。また、内部と表面との温度差が大き過ぎる
と、加工性にも悪影響が生じるからである。

【００１２】

【実施例】次に本発明の構成，作用，効果を一層明らか
にするため、本発明を適用した好適な実施例を図面と共
に説明する。実施例としては、パーツホーマーに対し
て、直径１４ｍｍのＳＵＳＸＭ７鋼の線材を２０ｍｍず
つ断続的に送給し、毎分１００個のスリーブに鍛造加工
するシステムでの試験結果を説明する。加工システム
は、図２に示す様に、パーツホーマー１の手前に、高周
波誘導加熱コイル３を配設したものである。また、スリ
ーブは、図３（Ｂ）に示す様な寸法形状をしている。

【００１３】このシステムでは、断続的に送給された線
材５は、パーツホーマー１内のカッタ装置（図示略）で
長さＬ＝２０ｍｍに切断され、トランスファー（図示
略）にて複数段のパンチ（図示略）へ送られ、徐々に鍛
造されて長さ４４ｍｍのスリーブに加工される。

【００１４】この加工に当たって、高周波誘導加熱コイ
ル３の加熱域の幅Ｗを１４ｍｍ〜３０ｍｍの種々の幅に
変更したときの製品の寸法精度及び外観を観察し、幅Ｗ
を１０ｍｍとした場合の比較例と比較した。この比較試
験の条件及び評価結果を表１に示す。なお、ＳＵＳＸＭ
７鋼線材には、蓚酸塩被膜を施してある。また、鍛造中
の潤滑として冷間圧造油を滴下した。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１において、「○」は「良」を、「×」
は「不良」を意味し、「△」は「やや不良」を意味す
る。ここで、試験Ｎｏ．１では、スリーブの中空孔が抜
ききれなかった。それ以外は、上記表の通り、寸法，外
観共に良好であった。これは、Ｗ＝０．５Ｌ（試験Ｎ
ｏ．１）では、長さ方向の温度分布のばらつきが大き
く、十分に加熱されなかった部分の変形抵抗が大きいた
めである。このことから、Ｗ≧０．７Ｌとすることで、
温度のばらつき、即ち変形抵抗のばらつきをなくすこと
ができ、良好な加工ができることが分かった。

【００１７】次に、高周波電流の周波数を変えて、局部
加熱の影響について試験した。この試験結果を表２に示
す。

【００１８】

【表２】

【００１９】この表２から明かな様に、高周波電流が３
００ＫＨｚ以下の場合には、表面だけが局部加熱される
ということがなく、線材表面の蓚酸塩被膜が燃焼したり
せず、良好な外観を呈していた。しかし、４００ＫＨｚ
では、局部加熱によって表面の潤滑剤が燃焼してしまっ
たため、外観上黒変が生じた。

【００２０】なお、さらに、加熱域の幅Ｗを１６ｍｍと
し、温度１５０℃，周波数５０ＫＨｚにて加工速度５０
個／分，１２０個／分で同様の試験を行ったところ、い
ずれも寸法，外観共に良好なスリーブを製造することが
できた。パーツホーマーにおける加工速度は、通常５０
〜１２０個／分であることから、加工速度によらず、Ｗ
≧０．７Ｌの条件にて加熱すればよいといえる。

【００２１】また、加熱域の幅Ｗを１６ｍｍとし、周波
数５０ＫＨｚにて温度５０℃，８０℃，１００℃，１５
０℃，２００℃，２５０℃，３００℃，４００℃に高周
波誘導加熱して、加熱温度による寸法，外観評価を行っ
たところ、温度５０℃では寸法精度が不良であり、温度
４００℃では外観が不良であった。温度８０℃〜２５０
℃では寸法，外観共に良好であった。そして、温度３０
０℃では、寸法は良好で、外観はやや黒変が見られた。
このことから、加熱温度は８０℃以上３００℃以下、よ
り望ましくは８０℃以上２５０℃以下であることが確認
された。

【００２２】以上説明した様に、本実施例によれば、高
周波誘導加熱によって、変形抵抗を効果的に抑えつつ、
外観も損なわないでパーツホーマーによる塑性加工を行
うことができた。しかも、この実施例から明かな様に、
加熱域としては加工片の長さＬに対して０．７倍以上あ
れば十分であることから、いたずらに加熱域を大きくせ
ずに済み、装置構成の小型化を図ることができる。

【００２３】以上実施例を説明したが、本発明はこの実
施例に限定されるものではなくその要旨を逸脱しない範
囲内で種々なる態様のものとして実施できることはもち
ろんである。例えば、パーツホーマーだけでなく、ヘッ
ダーなどにおける塑性加工へも、本発明を適用し得るこ
とはもちろんである。また、塑性加工される金属材料も
ＳＵＳ鋼に限らない。例えば、ベアリング鋼などの難加
工性材料を塑性加工する場合には、ＳＵＳ鋼同様に特に
有効であり、難加工性材料以外の金属材料においても、
変形抵抗を低下させる結果、金型寿命の向上などに有効
である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の塑性加工方
法によれば、加熱によって変形抵抗を低下させると共
に、潤滑被膜や潤滑油などを燃焼させることもなく、寸
法精度，外観共に良好な製品を製造することができる。
そして、塑性加工機械側にとっても、金型等の寿命を向
上することができる。しかも、パーツホーマーやヘッダ
ーの様に断続的に金属材料を送給するシステムにおい
て、加工片単体における変形抵抗のばらつきを生じるこ
とがなく、部分的に変形抵抗が低下しなかったために加
工不良を起こすなどといった不都合がなく、安定的に塑
性加工を行うことができる。

【００２５】特に、請求項２記載の方法においては、局
部加熱による外観不良をも確実に抑えることができ、一
層効果が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 変形抵抗と加熱温度との関係を示す模式的な
グラフである。

【図２】 実施例の塑性加工システムの構成図である。

【図３】 実施例で製造した鍛造品の寸法・形状を示す
説明図である。

【符号の説明】

１・・・パーツホーマー、３・・・高周波誘導加熱コイ
ル、５・・・線材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状あるいは棒状の長尺の金属材料を、
   高周波誘導加熱コイルを通過させて８０℃以上３００℃
   以下の所定温度に加熱しつつ、塑性加工装置に断続的に
   送給して所定長さＬずつ加工する塑性加工方法であっ
   て、 前記高周波誘導加熱コイルによる加熱域の幅Ｗを、前記
   所定長さＬの０．７倍以上としたことを特徴とする塑性
   加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の塑性加工方法において、
   前記高周波誘導加熱コイルに通電する高周波電流は、周
   波数３００ＫＨｚ以下としたことを特徴とする塑性加工
   方法。