JPH10118734A - 鍛造用金型及び鍛造法とその製品 - Google Patents

鍛造用金型及び鍛造法とその製品

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JPH10118734A
JPH10118734A JP27434196A JP27434196A JPH10118734A JP H10118734 A JPH10118734 A JP H10118734A JP 27434196 A JP27434196 A JP 27434196A JP 27434196 A JP27434196 A JP 27434196A JP H10118734 A JPH10118734 A JP H10118734A
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JP
Japan
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forging
air
product
air vent
die
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Application number
JP27434196A
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English (en)
Inventor
Hajime Kamio
一 神尾
Tatsu Yamada
達 山田
Minoru Suzuki
稔 鈴木
Sumio Katsumata
澄男 勝又
Yoji Hosono
洋司 細野
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Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Light Metal Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャビティに閉じ込められた空気の背圧によ
ってメタルの流入が阻止されることを防止し、寸法精度
の良好な鍛造品を得る。 【解決手段】 鍛造方向Pと平行に延びる単数又は複数
のエアベント11,21を雄型10及び/又は雌型20
のキャビティ30に臨む面に形成している。エアベント
11,21の孔径は、1mm以上で製品肉厚以下である
ことが好ましい。雄型10のポンチ部には、鍛造製品に
噛み合うフリンジ部を設けることもできる。この金型を
使用して鍛造するとき、キャビティ30の凹部31や溝
部32に閉じ込められる空気がエアベントを介して逃が
され、キャビティ30の隅々までメタルが流動し、形状
不良や肉厚不足のない鍛造品が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複雑形状をもつ鍛造品
を偏肉なく製造する鍛造用金型及び鍛造法とその製品に
関する。
【0002】
【従来の技術】鍛造法で複雑形状の製品を製造する場
合、各部の肉や寸法が十分に確保することが重要であ
る。たとえば、アルミ合金製のスクロールは、本体であ
るコンプレッサの種類や容量に応じて種々の高さや肉厚
をもつインボリュート曲線に沿った渦巻状の羽根を持っ
ているが、このようなスクロールを鍛造成形する場合、
特に渦巻状の羽根の成形に問題があり、均一な高さ及び
肉厚をもつ渦巻状の羽根を成形することが困難である。
羽根の高さを均一にする手段としては、たとえば鍛造成
形中に被加工材であるアルミの羽根の先端に負圧をかけ
る方法(特開昭64−78643号公報,特開平6−1
14489号公報等参照),鍛造成形中に低下する加工
圧力を再加圧により補う方法等(特開平6−7877号
公報参照)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、金型構造が複雑化したり、鍛造時間が長くな
ったりすることから生産性を低下させる原因となる。本
発明は、このような問題を解消すべく案出されたもので
あり、羽根等を成形する金型キャビティにエアベントを
開口させることにより、キャビティに閉じ込められた空
気をスムーズに逃がし、キャビティに十分なメタルを流
動させ、寸法精度の良好な鍛造品を得ることを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の鍛造用金型は、
その目的を達成するため、鍛造方向と平行に延びる単数
又は複数のエアベントを雄型及び/又は雌型のキャビテ
ィに臨む面に形成していることを特徴とする。エアベン
トの孔径は、1mm以上で製品肉厚以下であることが好
ましい。雄型のポンチ部には、鍛造製品に噛み合うフリ
ンジ部を設けることもできる。この金型を使用して鍛造
するとき、キャビティの凹部及び/又は溝部に閉じ込め
られる空気をエアベントを介して逃がしながら、キャビ
ティの隅々までメタルが流動し、形状不良や肉厚不足の
ない鍛造品が製造される。
【0005】
【実施の形態】複雑形状をもつ製品を鍛造成形する場
合、金型の隅や狭い溝の中にメタルが塑性流動せず、或
いはメタルの流入量が十分でないために高さ変動や肉厚
不良が生じ易い。これは、鍛造中に上型又は下型のキャ
ビティに閉じ込められた空気が圧縮され、メタルのスム
ーズな流入が阻止されることに原因の一つがある。この
空気の背圧を下げてメタルの塑性流動に対する抵抗を除
去すると、複雑形状の隅々や狭い溝の中にメタルがスム
ーズに流動し、均一な高さ及び十分な肉厚をもち、欠
肉,割れ,畳み込み,シワ等の鍛造欠陥がない鍛造品が
得られる。
【0006】本発明の鍛造用金型においては、キャビテ
ィに閉じ込められた空気の背圧を下げるため、雄型や雌
型の空気溜りができ易い部分に鍛造方向に平行なエアベ
ントを形成し、このエアベントを介してキャビティ内の
空気を外部に逃がしている。エアベントの孔形状は、
丸,四角,長円等の何れでも良いが、機械加工を容易に
する上では丸形状のエアベントが好ましい。孔の大きさ
は、直径1mm以上が好ましく、最大その位置の肉厚の
幅までとることができる。エアベントの孔径が直径1m
mに達しないと、鍛造中に孔内に押し込まれたメタルが
鍛造品を金型から取り出す際に折れ、孔内に残留する虞
れがある。その結果、次の鍛造時にキャビティ内の空気
を逃がすエアベントの作用が期待できなくなる。しか
し、肉厚よりも大きな直径の孔では、流入するメタルの
容積が大きくなりすぎ、孔の近傍で欠肉が生じ易くな
る。また、比較的大きな突起部が形成されるため、鍛造
後に製品から突起部を削り取る作業が困難になり、製品
歩留りも低下する。
【0007】エアベントを開口させる位置は、製品形状
に応じて決定されるが、空気溜りが生じ易い箇所である
限り、製品のコーナー部,行き止まり部,肉厚の大きな
部分,肉厚変化の大きな部分等の何れであっても良い。
また、製品に対して対称的にエアベントを開口させると
き、メタルの流動がスムーズになり、鍛造品の寸法精度
が一層向上する。更に、各部におけるメタルの塑性流動
が一定になるように、エアベントの孔部をメタル溜めと
しても利用できる。エアベントは、ポンチ速度(鍛造速
度)にもよるが、キャビティ内の空気が圧縮されること
なくスムーズに外部に逃げる程度の個数及び大きさが必
要である。エアベントを設けた金型を使用して鍛造して
いるので、得られる鍛造品には、エアベントの開口位置
に対応してイボのようにメタルが突出している。この突
起部は、ベルトサンダー,機械加工等によって鍛造品か
ら取り除かれる。
【0008】
【実施例】本実施例の鍛造金型は、アルミ合金製スクロ
ールを鍛造成形するために設計された金型である。この
鍛造金型は、図1に示すように雄型10と雌型20との
間に鍛造品であるスクロールの輪郭に対応したキャビテ
ィ30を形成している。雄型10及び雌型20には、キ
ャビティ30の凹部31や溝部32に開口するエアベン
ト11,21が形成されている。エアベント11,21
は、鍛造方向Pと平行に延びているが、流入してくるメ
タルが届かない位置で金型形状に応じて曲げることもで
きる。図1の鍛造金型では、雄型10に形成したエアベ
ント11を水平方向に曲げ、排気孔12としている。溝
部32は、鍛造品の渦巻状羽根を形成する箇所であり、
その先端に開口したエアベント21が鍛造方向Pと平行
に延びている。
【0009】この鍛造金型を用いて鍛造成形されたスク
ロール40(鍛造品)は、渦巻状羽根41を付けた側か
ら見た平面図(図2)及び渦巻状羽41側からみた斜視
図(図3)に示されているように、エアベント21に流
入するメタルで形成された合計11個のイボ状突起42
が形成されている。すなわち、羽根41が狭くなってい
る羽根の先端箇所に2個のイボ状突起42が羽41の肉
厚一杯につけられており、途中の肉厚が変化している箇
所に1個のイボ状突起42,また肉厚の厚い羽根の中心
部に2個のイボ状突起42がある。更に、メタルがスム
ーズに流動するように、全体的にほぼ直交する線上に6
個のイボ状突起42が位置する。これらイボ状突起42
に対応する位置関係で、雌型20に設けた11個のエア
ベント21をキャビティ30の溝部32に開口させてい
る。本実施例では、渦巻状羽根41の肉厚に応じエアベ
ント21の孔径を1〜3mmの範囲で選定した。
【0010】他方、スクロール40のフランジ側斜視図
(図4)にみられるように、肉が最も薄い内側リング部
43に4個のイボ状突起44が形成されるように、イボ
状突起44に対応する位置関係で、雄型10に設けた4
個のエアベント11をキャビティ30の凹部31に開口
させている。エアベント11は、鍛造品の肉厚にもよる
が、本実施例では孔径を2mmにした。雄型10には、
図5に示すようにポンチ部13に鍛造品の取出しを容易
にするフリンジ部14を設けることが好ましい。フリン
ジ部14は、たとえば高さ0.2mm,長さ20mmの
凸状に形成される。フリンジ部14は、鍛造後にスクロ
ール40(鍛造品)を金型から取り出す際、スクロール
40と噛み合う。そのため、スクロール40は、雄型1
0と共に雌型20から引き抜かれる。引き抜かれたスク
ロール40は、雄型10のノックピン(図示せず)で受
け皿(図示せず)に突き落とされ、雄型10から取り外
される。なお、フリンジ部14は、スクロール40の一
部と噛み合う限り、ポンチ部13の任意位置に設けるこ
とができる。
【0011】鍛造用素材に4000系のアルミ合金を使
用し、高さ45.5mmの渦巻状羽根41,外径105
mmのフランジ部45をもつスクロール40を鍛造成形
した。得られたスクロール40を観察したところ、渦巻
状羽根41,内側リング部43を始めとして各部に十分
な量の肉が行き渡り、渦巻状羽根41の高さも一定して
いた。渦巻状羽根41及び内側リング部43の端面に
は、高さ1〜5mmのイボ状突起42,44が形成され
ていた。これらイボ状突起42,44をベルトサンダー
で除去することにより、寸法精度が優れ、十分な肉厚を
もつ製品が得られた。
【0012】比較のため、エアベントを設けていない金
型を使用し、同様な条件下でスクロール40を鍛造成形
した。そして、渦巻状羽根41を観察することにより、
エアベント21の作用・効果を調査した。エアベント1
1のある金型を使用した場合には、図6(a)に示すよ
うに渦巻状羽根41の先端面にイボ状突起44が形成さ
れ、渦巻状羽根41は高さ及び肉厚共に満足できるもの
であった。他方、エアベント11のない金型で鍛造成形
されたスクロール40は、図6(b)に示すように渦巻
状羽根41の先端角部に欠肉部46が生じていた。ま
た、図6(c)に示す欠肉部47が渦巻状羽根41の端
面に、図6(d)に示す畳み込み欠陥48が羽根の中途
部に発生することもあった。
【0013】この対比から明らかなように、エアベント
11,21を設けた鍛造金型は、渦巻状羽根41のよう
に複雑形状であっても、高さ変動や偏肉のない形状にな
る。すなわち、金型に設けたエアベント11,21は、
キャビティ30の凹部31や溝部32に閉じ込められる
空気を逃がし、閉じ込められた空気の背圧が上昇しメタ
ル流入の抵抗となることを防止する。その結果、寸法精
度に優れ、十分な肉厚をもつ製品が得られる。
【0014】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、キャビティ内に閉じ込められる空気を逃がすエアベ
ントを設けた金型を使用することにより、メタル流入に
よって凹部や溝部に閉じ込まれた空気の背圧が上昇する
ことがない。そのため、空気背圧が抵抗となってメタル
の流入が阻止されず、キャビティの隅々までメタルが流
入し、複雑形状であっても寸法精度に優れ、十分な肉厚
をもつ製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従ってエアベントを設けたスクロー
ル鍛造用の金型を示す断面図
【図2】 渦巻状羽根側からみたスクロールの平面図
【図3】 渦巻状羽根側からみたスクロールの斜視図
【図4】 フランジ側からみたスクロールの斜視図
【図5】 フリンジ部をつけたポンチ部をもつ金型の断
面図
【図6】 鍛造成形された渦巻状羽根の形状に及ぼすエ
アベントの有無を説明する図であり、エアベントのある
金型で成形された渦巻状羽根(a),エアベントのない
金型で成形された欠肉部が角部にある渦巻状羽根
(b),エアベントのない金型で成形された欠肉部が端
面にある渦巻状羽根(c),エアベントのない金型で成
形された畳み込み欠陥のある渦巻状羽根(d)
【符号の説明】
10:雄型 11:エアベント 12:排気口
13:ポンチ部 14:フリンジ部 20:雌型 21:エアベント 30:キャビティ 31:凹部 32:溝部 40:スクロール(鍛造品) 41:渦巻状羽根
42,44:イボ状突起 43:内側リング部 45:フランジ部 46,4
7:欠肉部 48:畳み込み欠陥
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 稔 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本軽 金属株式会社蒲原工場内 (72)発明者 勝又 澄男 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本軽 金属株式会社蒲原工場内 (72)発明者 細野 洋司 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本軽 金属株式会社蒲原工場内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鍛造方向と平行に延びる単数又は複数の
    エアベントを雄型及び/又は雌型のキャビティに臨む面
    に形成している鍛造用金型。
  2. 【請求項2】 エアベントの孔径が1mm以上で製品肉
    厚以下である請求項1記載の鍛造用金型。
  3. 【請求項3】 鍛造製品に噛み合うフリンジ部を雄型の
    ポンチ部に設けた請求項1又は2記載の鍛造用金型。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載の鍛造用金
    型を使用し、キャビティの凹部及び/又は溝部に閉じ込
    められる空気をエアベントを介して逃がしながら鍛造す
    る鍛造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の方法で製造された鍛造
    品。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の方法で製造されたスクロ
    ール。
JP27434196A 1996-10-17 1996-10-17 鍛造用金型及び鍛造法とその製品 Pending JPH10118734A (ja)

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