JPH0857532A - 構造部材の製造方法 - Google Patents

構造部材の製造方法

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JPH0857532A
JPH0857532A JP19563294A JP19563294A JPH0857532A JP H0857532 A JPH0857532 A JP H0857532A JP 19563294 A JP19563294 A JP 19563294A JP 19563294 A JP19563294 A JP 19563294A JP H0857532 A JPH0857532 A JP H0857532A
Authority
JP
Japan
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head
stem
die
structural member
extrusion process
Prior art date
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Pending
Application number
JP19563294A
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English (en)
Inventor
Kenji Okamoto
憲治 岡本
Hiroyuki Horimura
弘幸 堀村
Masahiko Minemi
正彦 峰見
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0857532A publication Critical patent/JPH0857532A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的特性の優れた構造部材を得る。 【構成】 ステム部2と、そのステム部2の一端に連設
され、且つステム部2よりも断面積の大きなヘッド部3
とを有する構造部材1を製造する。押出し機4における
コンテナ6の素材収容孔5にそれぞれ摺動自在に嵌合さ
れた押圧部材7とダイス9との間に素材を収容する工程
と、ダイス9を固定すると共に押圧部材7を移動させる
1次押出し加工を素材に施してステム部2に対応するス
テム対応部2aと、ヘッド部3に対応するヘッド対応部
3aとを有する中間体1aを成形する工程と、1次押出
し加工とは逆になるように、押圧部材7を固定すると共
にダイス9を移動させる2次押出し加工をヘッド対応部
3aに施してステム部2およびヘッド部3を成形する工
程とを用いる。これにより、ヘッド対応部3a全体に塑
性流動を発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は構造部材、特に、ステム
部と、そのステム部の一端に連設され、且つ前記ステム
部よりも断面積の大きなヘッド部とを有する構造部材の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種構造部材としては、エンジ
ンにおける吸、排気バルブ、つまりエンジンバルブを得
るための成形体が知られている。この成形体は、熱間押
出し加工、アプセット加工および熱間鍛造加工を経て製
造されている(例えば、特開昭62−179846号公
報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法
によると、3回の熱間塑性加工を行わなければならない
ので、製造工数が多く、また設備コストも高くなり、そ
の上、成形体は3回の熱履歴を受けているので金属組織
の粗大化を来たして機械的特性が低くなる、といった問
題がある。
【0004】本発明は前記に鑑み、前記構造部材を製造
するに当り、製造工数を減少し、また設備コストを低減
し、その上、構造部材の機械的特性を向上させることの
できる、前記製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ステム部と、
そのステム部の一端に連設され、且つ前記ステム部より
も断面積の大きなヘッド部とを有する構造部材を製造す
るに当り、押出し機におけるコンテナの素材収容孔にそ
れぞれ摺動自在に嵌合された押圧部材とダイスとの間に
素材を収容する工程と、前記押圧部材または前記ダイス
の一方を固定すると共に他方を移動させる1次押出し加
工を前記素材に施して前記ステム部に対応するステム対
応部と、前記ヘッド部に対応するヘッド対応部とを有す
る中間体を成形する工程と、前記1次押出し加工とは逆
になるように、前記押圧部材または前記ダイスの一方を
固定すると共に他方を移動させる2次押出し加工を前記
ヘッド対応部に施して前記ステム部および前記ヘッド部
を成形する工程と、を用いることを特徴とする。
【0006】本発明は、ステム部と、そのステム部の一
端に連設され、且つ前記ステム部よりも断面積の大きな
ヘッド部とを有する構造部材を製造するに当り、押出し
機におけるコンテナの素材収容孔にそれぞれ摺動自在に
嵌合された押圧部材とダイスとの間に素材を収容する工
程と、前記押圧部材または前記ダイスの一方を固定する
と共に他方を移動させる1次押出し加工を前記素材に施
して前記ステム部に対応するステム対応部と、前記ヘッ
ド部に対応するヘッド対応部とを有する中間体を成形す
る工程と、前記1次押出し加工とは逆になるように、前
記押圧部材または前記ダイスの一方を固定すると共に他
方を移動させる2次押出し加工を前記ヘッド対応部に施
して前記ステム部および前記ヘッド部を成形する工程
と、前記ヘッド部に塑性加工を施す工程と、を用いるこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】前者の方法において、構造部材の製造は1次お
よび2次押出し加工により完結される。また押出し機
に、直接および間接押出し加工機能を保持させればよい
ので、設備の簡素化および低コスト化が図られる。その
上、コンテナ内に残置されるヘッド部も構造部材の構成
部分であるから、通常の押出し加工に比べて材料の歩留
りが良い。
【0008】例えば、1次押出し加工において、押圧部
材を移動させる直接押出し加工を行うと、中間体のヘッ
ド対応部におけるダイス接触領域が不動金属領域となる
ため、そのダイス接触領域が低強度となる。そこで、2
次押出し加工において、ダイスを移動させる間接押出し
加工を行うと、中間体のヘッド対応部におけるダイス接
触領域には塑性流動が発生するため、その領域の高強度
化が達成される。
【0009】前記とは逆に、1次押出し加工において、
ダイスを移動させる間接押出し加工を行うと、中間体の
ヘッド対応部における押圧部材接触領域が不動金属領域
となるため、その押圧部材接触領域が低強度となる。そ
こで、2次押出し加工において、押圧部材を移動させる
直接押出し加工を行うと、中間体のヘッド対応部におけ
る押圧部材接触領域には塑性流動が発生するため、その
領域の高強度化が達成される。
【0010】後者の方法によれば、ヘッド部の延性を一
層向上させることが可能である。
【0011】
【実施例】図1において、構造部材1はAl合金より構
成され、断面円形のステム部2と、そのステム部2の一
端に連接され、且つステム部2よりも断面積の大きなデ
ィスク状ヘッド部3とを有する。
【0012】図2に示すように、構造部材1を製造する
ために用いられる押出し機4は、素材収容孔5を有する
コンテナ6と、その素材収容孔5の一端側に摺動自在に
嵌合された押圧部材7と、素材収容孔5の他端側に摺動
自在に嵌合され、且つダイス孔8を有するダイス9と、
押圧部材7の背面に当接する中実の第1ラム10と、ダ
イス9の前面に当接し、且つダイス孔8と同軸の通孔1
1を有する中空の第2ラム12とを備えている。なお、
押圧部材7と第1ラム10とは一体でもよい。 〔実施例1〕 (a) 組成がAl92Ni6 Zr2 (数値の単位は原子
%)である溶湯を調製し、次いでその溶湯を用いてエア
アトマイジング法の適用下Al合金粉末を製造した。そ
のAl合金粉末に分級処理を施して粒径45μm以下の
Al合金粉末を得た。 (b) 粒径45μm以下のAl合金粉末を用い冷間静
水圧プレス(CIP)を行って、図3に示すように直径
Dが55mm、長さL1 が55mmの短柱状圧粉体(素材)
13を成形した。 (c) Arガス流により脱ガス処理を施されている5
30℃のマッフル炉内に圧粉体13を投入して10分間
保持した。 (d) 図2に示すように、400℃に加熱されたコン
テナ6の内径56mmの素材収容孔5内において400℃
に加熱された押圧部材7と400℃に加熱されたダイス
9との間に圧粉体13を収容した。 (e) 図4(a)に示すように、ダイス9を固定する
と共に第1ラム10により押圧部材7を矢示a方向に前
進移動させる1次押出し加工(直接押出し加工)を圧粉
体13に施して中間体1aを得た。
【0013】この中間体1aは、内径15mmのダイス孔
8から押出されてステム部2に対応するステム対応部2
aと、素材収容孔5内に残置されてヘッド部3に対応す
る長さL2 が20mmのヘッド対応部3とを有する。
【0014】この場合、中間体1aの成形過程では、図
4(a)、矢示bのように、圧粉体13のダイス接触領
域Aを除く他の領域Bにおいてダイス孔8に向かう塑性
流動が発生するため、中間体1aのヘッド対応部3aに
おけるダイス接触領域Aは不動金属領域となるため、そ
のダイス接触領域Aが低強度となる。 (f) 図4(b)に示すように、押圧部材7を固定す
ると共に第2ラム12によりダイス9を矢示c方向に後
退移動させる2次押出し加工(間接押出し加工)を中間
体1aのヘッド対応部3aに施してステム部2および長
さL3 が10mmのヘッド部3を成形して構造部材1を得
た。
【0015】この場合、ヘッド部3の成形過程中に、図
4(b)、矢示dのようにダイス接触領域Aにはダイス
孔8に向かう塑性流動が発生するため、その領域Aの高
強度化が達成される。
【0016】比較のため、前記圧粉体13および押出し
機4を用い、押圧部材7を前進移動させる直接押出し加
工、またはダイス9を後退移動させる間接押出し加工を
適用し、その他の条件は前記製造方法と同一に設定して
比較例による構造部材1を製造した。
【0017】各構造部材1において、そのステム部2お
よびヘッド部3から試験片を作製し、それら試験片につ
いて引張り試験を行ったところ、表1の結果を得た。
【0018】
【表1】 表1から明らかなように、各ステム部2から作製された
試験片(1),(2),(3)においては強度および延
性共に略同等であるが、各ヘッド部3から作製された試
験片(1a),(2a),(3a)においては、実施例
による試験片(1a)に比べて比較例による試験片(2
a),(3a)は低強度、且つ低延性である。試験片
(1a)より、実施例による構造部材1はエンジンバル
ブ用成形体として十分な実用性を備えていることが判明
した。 〔実施例2〕ヘッド部3の2次加工性を評価するため、
実施例1における実施例による構造部材1および2つの
比較例による構造部材1からステム部2を切除した。次
いで、各ヘッド部3を、Arガス流により脱ガス処理を
施されている400℃のマッフル炉内に投入して5分間
保持した。その後、一軸プレス機を用いて、各ヘッド部
3に、その長さLが8mmとなるように20%のアプセッ
ト加工(塑性加工)を施した。2つの比較例によるヘッ
ド部3においてはアプセット加工開始直後に割れが発生
した。これはAl合金粉末相互の結合力が低いことに起
因する。
【0019】実施例によるヘッド部3から試験片を作製
し、その試験片について引張り試験を行ったところ、表
2の結果を得た。
【0020】
【表2】 表1の試験片(1a)と表2の試験片とを比較すると、
アプセット加工によりAl合金粉末相互の結合力が増す
ため延性が著しく向上することが判る。
【0021】なお、塑性加工としては、アプセット加工
の外に、鍛造加工、サイジング等も適用される。 〔実施例3〕この実施例はエンジンバルブの製造につい
て述べられる。 (a) 実施例1における粒径45μm以下のAl合金
粉末(Al92Ni6 Zr 2 )を用い冷間静水圧プレス
(CIP)を行って、図3に示すように直結Dが30m
m、長さL1 が40mmの短柱状圧粉体(素材)13を成
形した。 (b) Arガス流により脱ガス処理を施されている5
20℃のマッフル炉内に圧粉体13を投入して10分間
保持した。 (c)図2に示すように、400℃に加熱されたコンテ
ナ6の内径32mmの素材収容孔5内において400℃に
加熱された押圧部材7と400℃に加熱されたダイス9
との間に圧粉体13を収容した (d) 図4(a)に示すように、ダイス9を固定する
と共に第1ラム10により押圧部材7を矢示a方向に前
進移動させる1次押出し加工(直接押出し加工)を圧粉
体13に施して中間体1aを得た。
【0022】この中間体1aは、内径10mmのダイス孔
8から押出されてステム部2に対応するステム対応部2
aと、素材収容孔5内に残置されてヘッド部3に対応す
る長さL2 が15mmのヘッド対応部3aとを有する。 (e) 図4(b)に示すように、押圧部材7を固定す
ると共に第2ラム12によりダイス9を矢示c方向に後
退移動させる2次押出し加工(間接押出し加工)を中間
体1aのヘッド対応部3aに施してステム部2および長
さL3 が8mmのヘッド部4を成形してエンジンバルブ用
成形体(構造部材)1を得た。 (f) 成形体1に機械加工を施して、図5に示すよう
に、成形体1のヘッド部3から得られたバルブヘッド1
4と、ステム部2から得られたバルブステム15とを有
するエンジンバルブ16を得た。
【0023】比較のため、成形体1からステム部(直径
10mm)2を切出し、そのステム部2に500℃でアプ
セット加工を施して1次中間体を成形し、次いで1次中
間体に機械加工を施してエンジンバルブ形状の2次中間
体を製作した。その後、2次中間体のバルブヘッド対応
部に、400℃、5t/cm2 の条件下で熱間鍛造加工を
施してバルブヘッド14を成形し、これによりエンジン
バルブ16を得た。
【0024】実施例および比較例によるエンジンバルブ
16において、バルブフェース部17のビッカース硬さ
Hvを測定したところ、表3の結果を得た。
【0025】
【表3】 表3から明らかなように、実施例によるエンジンバルブ
16のバルブフェース部17は、比較例によるものより
もビッカース硬さHvが高く、したがって高強度である
ことが判る。これは、実施例によるバルブフェース部1
7は比較例によるものに比べて熱履歴が少なく、それに
起因して金属組織の粗大化が抑制されているからであ
る。また実施例は比較例に比べて、エンジンバルブ16
の製造工数が少なく、また設備コストも安価である。
【0026】なお、1次および2次押出し加工を同時に
行うことも可能である。
【0027】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、前記のよ
うに特定された形状を有する構造部材を少ない製造工数
で、且つ低コストな設備を用いて安価に量産することが
でき、また構造部材の機械的特性も優秀である。
【0028】請求項2記載の発明によれば、前記生産上
の効果に加えて、機械的特性を一層向上させた構造部材
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】構造部材の斜視図である。
【図2】押出し機の縦断正面図である。
【図3】圧粉体の斜視図である。
【図4】(a)は1次押出し加工の説明図、(b)は2
次押出し加工の説明図で、それぞれ図2に対応する。
【図5】エンジンバルブの正面図である。
【符号の説明】
1 構造部材 2 ステム部 3 ヘッド部 1a 中間体 2a ステム対応部 3a ヘッド対応部 4 押出し機 5 素材収容孔 6 コンテナ 7 押圧部材 9 ダイス 13 圧粉体(素材)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステム部(2)と、そのステム部(2)
    の一端に連設され、且つ前記ステム部(2)よりも断面
    積の大きなヘッド部(3)とを有する構造部材(1)を
    製造するに当り、押出し機(4)におけるコンテナ
    (6)の素材収容孔(5)にそれぞれ摺動自在に嵌合さ
    れた押圧部材(7)とダイス(9)との間に素材(1
    3)を収容する工程と、前記押圧部材(7)または前記
    ダイス(9)の一方を固定すると共に他方を移動させる
    1次押出し加工を前記素材(13)に施して前記ステム
    部(2)に対応するステム対応部(2a)と、前記ヘッ
    ド部(3)に対応するヘッド対応部(3a)とを有する
    中間体(1a)を成形する工程と、前記1次押出し加工
    とは逆になるように、前記押圧部材(7)または前記ダ
    イス(9)の一方を固定すると共に他方を移動させる2
    次押出し加工を前記ヘッド対応部(3a)に施して前記
    ステム部(2)および前記ヘッド部(3)を成形する工
    程と、を用いることを特徴とする構造部材の製造方法。
  2. 【請求項2】 ステム部(2)と、そのステム部(2)
    の一端に連設され、且つ前記ステム部(2)よりも断面
    積の大きなヘッド部(3)とを有する構造部材(1)を
    製造するに当り、押出し機(4)におけるコンテナ
    (6)の素材収容孔(5)にそれぞれ摺動自在に嵌合さ
    れた押圧部材(7)とダイス(9)との間に素材(1
    3)を収容する工程と、前記押圧部材(7)または前記
    ダイス(9)の一方を固定すると共に他方を移動させる
    1次押出し加工を前記素材(13)に施して前記ステム
    部(2)に対応するステム対応部(2a)と、前記ヘッ
    ド部(3)に対応するヘッド対応部(3a)とを有する
    中間体(1a)を成形する工程と、前記1次押出し加工
    とは逆になるように、前記押圧部材(7)または前記ダ
    イス(9)の一方を固定すると共に他方を移動させる2
    次押出し加工を前記ヘッド対応部(3a)に施して前記
    ステム部(2)および前記ヘッド部(3)を成形する工
    程と、前記ヘッド部(3)に塑性加工を施す工程と、を
    用いることを特徴とする構造部材の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記素材(13)はAl合金粉末を用い
    て成形された圧粉体である、請求項1または2記載の構
    造部材の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記構造部材(1)はエンジンバルブ用
    成形体である、請求項1,2または3記載の構造部材の
    製造方法。
JP19563294A 1994-08-19 1994-08-19 構造部材の製造方法 Pending JPH0857532A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0965412A1 (de) * 1998-06-08 1999-12-22 PLANSEE Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Tellerventils aus y-TiAl-Basislegierung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0965412A1 (de) * 1998-06-08 1999-12-22 PLANSEE Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Tellerventils aus y-TiAl-Basislegierung
KR100544955B1 (ko) * 1998-06-08 2006-01-24 신터스탈 게엠베하 내연기관용 γ-TiAl 베이스 합금의 포핏밸브의 제조방법

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