JPH0724905B2

JPH0724905B2 - 熱間鍛造方法

Info

Publication number: JPH0724905B2
Application number: JP61225559A
Authority: JP
Inventors: 智範中村; 晴夫目黒
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPS6380936A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は例えばエンジンの主要部品であるコンロッドを
成形する熱間鍛造方法に関する。

（従来の技術）コンロッド等のエンジンを構成する部品は、燃費向上及
び性能向上を図るべく軽量化及び剛性アップが要求さ
れ、最近ではTi合金やAl合金を素材とするものがある。
そして、これらの素材からコンロッド等を成形する方法
として焼結、熱間鍛造及びこれらを組合せた焼結鍛造が
知られている。

（発明が解決しようとする問題点）先ず焼結による場合には、圧粉成形にて製品と同寸法
（同形状）の成形体を製作できるので外周のフラッシュ
（バリ）が発生せず、コンロッドの場合には大端部、小
端部の穴抜きも不要となるが、強度的に脆くコンロッド
等の成形方法としては不向きである。

また、熱間鍛造によってコンロッド等を成形する場合に
は、一般に丸棒素材ビレットをクロスロール成形により
ボリューム配分し、これを鍛造により荒成形及び仕上成
形した後トリミングするようにしている。

しかしながら、コンロッド等の素材としてTi合金やAl合
金を使用する場合、これらの素材は伸びが少なく、成形
時に割れ易く且つ成形可能な温度範囲が極めて狭いとい
う特性を有していることから、上記の如く成形完了まで
の工程数が多いと素材の温度低下も大きくなり、延性が
低下して製品にクラックが発生する不利がある。

また、従来の鍛造方法では外周にフラッシュが多量に発
生するため、上記の如き高級材料を用いた場合にはコス
ト的に不利となる。

そこで、押出し成形、据込み成形更には焼結によって製
品寸法に近いプリフォーム品を製作し、このプリフォー
ム品を閉塞鍛造することが考えられる。

しかしながら押出し成形及び据込み成形にてプリフォー
ム品を製作する場合には、プリフォーム品と製品との寸
法（形状）変化が大きく、仕上成形に無理が生じる。具
体例をコンロッドについて述べると、製品であるコンロ
ッドは各部の断面形状が略矩形状をなしているのに対
し、プリフォーム品の断面形状は切断、加熱、金型の用
意等の制約から円形となっており、鍛造における寸法変
化が過大となりクラックが発生したり、欠肉を生じ易
く、これを無理に押込み充満させようとすると成形荷重
が高くなりすぎ型破損につながる。また、成形荷重が高
くならないようにするため、素材の一部を型に拘束させ
ない方法も特開昭56−163048号として提案されている
が、クラックの発生を有効に防止し得ない。

一方、焼結にてプリフォーム品を製作すれば、製品寸法
と略々等しい寸法のプリフォーム品を得ることができる
が、もともと焼結品は脆く、引張応力に弱いため、鍛造
時に引張応力が作用する部分、つまり外方へ広がる部分
があると、その部分にクラックが発生し易いという問題
がある。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決すべく本発明は、コンロッド等のプリ
フォーム品（１）を再結晶以上の温度下で加圧し塑性変
形せしめる熱間鍛造方法において、前記プリフォーム品
（１）の外周形状のうち凹部（５）以外の外周部（２）
寸法を製品の外周寸法と略々等しくするとともに、プリ
フォーム品（１）の厚み方向に形成された穴部（３）及
び凹部（４）（５）の内周寸法を塑性変形量を見込んで
製品寸法よりも大寸法とし、抜け勾配を備える金型
（８）（９）によってプリフォーム品（１）に外方へ広
がる塑性変形を大略阻止しつつ厚み方向から押圧せしめ
て内方へ圧縮される塑性変形のみを許容するようにした
ものである。

（作用）プリフォーム品（１）の外周部（２）の寸法は製品の外
周寸法と略々等しくされ、プリフォーム品（１）の穴部
（３）及び凹部（４）（５）の内周寸法は製品の穴部又
は凹部の内周寸法よりも大きく設定されているので、鍛
造成形に際し、プリフォーム品（１）は外方へ広がる方
向には殆ど塑性変形せず、内方へ圧縮する方向のみ塑性
変形するため、クラック等が発生しない。

（実施例）以下に本発明の実施例をコンロッドを鍛造する場合につ
いて添付図面に基いて説明する。

第１図はプリフォーム品の断面図、第２図はプリフォー
ム品の平面図であり、プリフォーム品（１）はTi合金或
はAl合金粉末を圧粉成形するか、鋳造（溶湯鍛造を含
む）してなり、その外周形状のうち凹部（５）を除く外
周部（２）の寸法（形状）は製品の外周部寸法を略々等
しくし、小端部の穴部（３）、連杆部の凹部（４）及び
大端部の凹部（５）の内周部寸法については想像線で示
す製品寸法よりも大寸法としている。尚穴部（３）、凹
部（４），（５）内周部寸法と製品の内周部寸法との差
は後述する鍛造の際の塑性変形量を見込んだものとす
る。

以上の如きプリフォーム品（１）を鍛造成形するには、
第３図に示す如き鍛造成形装置を用いる。

鍛造成形装置は昇降可能な上ダイセット（６）の下方に
下ダイセット（７）を固設し、上ダイセット（６）には
上金型（８）を、下ダイセット（７）には下金型（９）
を固着し、上ダイセット（６）及び上金型（８）を貫通
してプレス装置に連結する上パンチ（10）を、下ダイセ
ット（７）及び下金型（９）を貫通してシリンダユニッ
トにて昇降せしめられる下パンチ（11）をそれぞれ摺動
自在に配設し、上パンチ（10）にはコンロッドの小端部
の穴部（３）を成形するためのマンドレル（12）を挿通
し、また、上金型（８）及び下金型（９）にてコンロッ
ドの大端部の凹部（５）を成形する。

尚、上金型（８）及び下金型（９）にて凹部（５）を成
形せずに、前記マンドレル（12）と同様のマンドレルを
設けてもよい。

また、上金型（８）と下金型（９）の対向面には、プリ
フォーム品（１）を成形するための成形キャビティが形
成され、この成形キャビティには、プリフォーム品
（１）を型内に円滑に挿入させるための抜け勾配が設け
られている。

そして上記のプリフォーム品（１）を鍛造成形するに
は、先ず第３図に示すように、上下の金型（８），
（９）及び上下のパンチ（10），（11）間に形成される
キャビティ内に再結晶温度以上に加熱したプリフォーム
品（１）をセットし、マンドレル（12）を穴部（３）を
通して下パンチ（11）上面に突当てる。

この状態で、プリフォーム品（１）の穴部（３）の内周
面とマンドレル（12）外周面との間には隙間（S₁）が形
成され、凹部（４）の内周面と上下のパンチ（10），
（11）の端面との間には第３図のＡ−Ａ線断面図である
第４図にも示すように隙間（S₃）が形成され、更に凹部
（５）の内周面と上金型（８）及び下金型（９）外周面
との間には隙間（S₂）が形成される。

斯る状態から、上パンチ（10）を降下させ下パンチ（1
1）を上昇させ、プリフォーム品（１）を塑性変形させ
る。すると、プリフォーム品（１）は外周部寸法は製品
の外周部寸法と略々等しくされているため、上下の金型
（８），（９）及び上下のパンチ（10），（11）によっ
て拘束され、外方へ広がる塑性変形は殆ど生じない。一
方、プリフォーム品（１）の穴部（３）、凹部（４），
（５）の内周部寸法は製品の寸法より塑性変形を見込ん
だ分だけ大寸法となっているため、前記各隙間（S₁），
（S₂），（S₃）の部分に圧縮による塑性変形によって素
材が入り込み第５図及び第５図のＢ−Ｂ線断面図である
第６図に示すように、各隙間（S₁），（S₂），（S₃）が
素材で埋まり、鍛造成形されたコンロッドが得られる。

第７図乃至第９図は鍛造成形装置の別例を示すものであ
り、各図において左側部分は成形前を、右側部分は成形
後を示している。

即ち、第７図に示す鍛造成形装置にあっては、上パンチ
（10）に挿通するマンドレル（14）の先部を小径部（14
a）とし、下パンチ（11）には上記小径部（14a）が入り
込む凹部（15a）を形成したマンドレル（15）を挿通
し、第８図に示す鍛造成形装置にあっては上パンチ（1
0）のみを用い、マンドレル（14）の小径部（14a）を下
金型（９）に突き当て、更に第９図に示す鍛造成形装置
にあっては下金型（９）にマンドレル（14）の小径部
（14a）が入り込む凹部（16）を形成している。

このように、マンドレル（14）の先部を小径部（14a）
とし、成形前にあっては穴部（３）の内周面をマンドレ
ル（14）の大径部に当接せしめるようにすれば、穴部
（３）の深さが大である場合でも座屈が生じることな
く、更に隙間（S₁）の間隔を常に一定とすることがで
き、塑性変形量が片寄ることがなく、部分的に性状のバ
ラつきのない製品を得ることができる。

尚、実施例にあっては製品としてコンロッドを示した
が、本発明方法はこれに限るものではない。

（発明の効果）以上に説明した如く本発明によれば、プリフォーム品
（１）の外周形状のうち凹部（５）以外の外周部（２）
寸法を製品の外周寸法と略々等しくするとともに、プリ
フォーム品（１）の厚み方向に形成された穴部（３）及
び凹部（４）（５）の内周寸法を塑性変形量を見込んで
製品寸法よりも大寸法に設定して熱間鍛造することによ
って、鍛造成形に際し、プリフォーム品（１）は外方へ
広がる方向には殆ど塑性変形せず、内方へ圧縮する方向
のみに塑性変形するため、製品にクラック等が生じるこ
とがない。したがってTi合金やAl合金のように延性が低
い難成形材であっても鍛造による欠陥が生じることがな
いので、コンロッド等の軽量且つ強度が要求される部品
の鍛造方向として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いるプリフォーム品の断
面図、第２図は同プリフォーム品の平面図、第３図は成
形前の鍛造成形装置の断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ
線断面図、第５図は成形後の鍛造成形装置の断面図、第
６図は第５図のＢ−Ｂ線断面図、第７図乃至第９図は鍛
造成形装置の別例を示す断面図である。尚、図面中（１）はプリフォーム品、（２）外周部、
（３）は穴部、（４），（５）は凹部、（６），（７）
は上下のダイセット、（８），（９）は上下の金型、
（10），（11）は上下のパンチ、（12），（14），（1
5）はマンドレルである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンロッド等のプリフォーム品（１）を再
結晶以上の温度下で加圧し塑性変形せしめる熱間鍛造方
法において、前記プリフォーム品（１）の外周形状のう
ち凹部（５）以外の外周部（２）寸法を製品の外周寸法
と略々等しくするとともに、プリフォーム品（１）の厚
み方向に形成された穴部（３）及び凹部（４）（５）の
内周寸法を塑性変形量を見込んで製品寸法よりも大寸法
とし、抜け勾配を備える金型（８）（９）によってプリ
フォーム品（１）に外方へ広がる塑性変形を大略阻止し
つつ厚み方向から押圧せしめて内方へ圧縮される塑性変
形のみを許容するようにしたことを特徴とする熱間鍛造
方法。
【請求項２】前記プリフォーム品（１）は圧粉成形又は
鍛造にて製作されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の熱用鍛造方法。