JPS62289384A - クランク軸の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、船舶主・補機、小規模発電、機関車等のエン
ジンに使用されるクランク軸の製造方法に関する。

（従来の技術） この種クランク軸の製造方法には、一体形、半組立形及
び組立形が周知である（第３版、鉄鋼便覧、■、鋳造・
鍛造・粉末冶金、日本鉄鋼協会用、丸善（株）発行、第
３５８〜３６０頁、第４３０〜４３４頁参照）。

即ち、一体形として、上下金型内に素材を入れてプレス
またはハンマで型打ちする型打鍛造（特開昭５５−３１
５５１号公報）、外周を閉塞した金型内に素材を入れて
、上下、外周などから加圧して型内に充満させる閉塞鍛
造（特開昭５８−５０１４６号公報、特開昭５９−４５
０５１号公報）、１スローづつ棒状素材を２方向から圧
下して成形するＴＲ成形法、及び順次スローを加工して
所定の気筒数を成形するＲＲ底成形法前記「鉄鋼便覧」
第４３０〜４３４頁）等がある。

また　半組立形、組立形として、スローとスローをジャ
ーナルまたはピン中央部で溶接接合する溶接法（特開昭
５７−６８２３９号公報）、スローとジャーナルを焼ば
めにて接合する焼ばめ法（特開昭４８−４５７４２号公
報）がある。

更に、第５図に示すように、特公昭５７−５５９２２号
公報には、金属板素材１０に押出し鍛造その他により、
−側面に膨出するピン部１１と、他側面に膨出するジャ
ーナル部１２とを形成したものを、複数個用意し、これ
らを各ピン部と、各ジャーナル部とで順次交互に互いに
摩擦溶接、電子ビーム溶接等で結着させて組立体に構成
するものが開示されている。

また、ロイド船級協会ＰＲ誌″１００ＡＩ　”１９８３
には、第６図に示すごとく、ピン１３及びジャーナル１
４０半分を有するアーム１５、もしくは、第７図に示す
ごとく、ジャーナル１６の半分を両側に有するスロー１
７を素材として、ジャーナル中央（及びピン中央）で開
先幅約１８鶴からなる狭開先サブマージ、アーク溶接法
で結合したクランク軸（第８図参照）が開示されている
。

（発明が解決しようとする問題点） 前記型打鍛造は、成形精度は良いが、大きな力量（大き
な設０ｉｔ）と大きな金型が必要であり、大型のクラン
ク軸の製造には適していない。また閉塞鍛造は、型装置
の機構が複雑でかつ大きな力量、大きな金型が必要であ
り、大型のクランク軸の製造に適していない。更に、Ｒ
Ｒ鍛造法やＴＲ鍛造法は、１スロ一分づつ加熱して成形
するため、ヒートロスが多く、かつ工程数が多くなり、
鍛造コストが高くつくと共に、鍛造精度が悪（加工代が
多いと云う問題がある。また、焼ばめ式は、焼ばめ力に
限界があり、高速回転クランク軸には不通であり、溶接
組立式のものは、各個のスローをアーク溶接する為、作
業性が悪く、かつ中実軸の溶接は不可能である為、第９
図に示すように中心孔１８を明ける必要があり、強度的
に劣り、高速回転クランク軸には不向きであった。更に
、従来の溶接式のものは、溶接個所が多（、溶接変形が
問題になると共に、アーク溶接では溶接ワレが生じるた
め、高炭素鋼を使用することができなかった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、大きな設備、金
型を不要となし、かつ少工程で、高精度な鍛造を可能と
なし、更に高強度の大型クランク軸を得ることができる
クランク軸の製造方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、次の手段を講じた
。即ち、本発明の特徴とする処は、素材をハンマー鍛造
で精密鍛造することにより、クランク軸を軸方向に２つ
以上の部分に分割して成る各部分を成形し、該各部分の
分割面を電子ビーム溶接にて溶接して一木のクランク軸
素材を成形し、該クランク軸素材を熱処理し、その後機
械加工にて仕上げ加工する点にある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に示す如く、炭素含有予約０．３５％以上の鋼材
をハンマー鍛造で精密鍛造して分割クランク軸素材１，
２を成形する。この分割クランク軸素材１．２は、一体
で精密ハンマー鍛造するには大きすぎるクランク軸を、
ハンマー鍛造できる大きさの前・後部に２分割されたも
のであり、該分割クランク軸素材１，２の対向部には、
接合軸部となるべき部分軸３，４が一体成形されている
。上記精密ハンマー鍛造は、従来の型打法等にて行なわ
れる。

上記鋼材は、例えば普通ａ　（Ｓ４０Ｃ−３４０Ｃ相当
）　　、５ＣＪＪ　（ＳＣＭ３〜ＳＣＭ４相当）、ＳＮ
ＣＭ鋼（Ｓ　Ｎ　ＣＭ　５〜ＳＮＣＭ８相当）が使用さ
れ、約１２００℃〜１２５０℃加熱後、４０Ｔハンマで
型打ちされる。

次に、上記分割クランク軸素材１，２をショツトブラス
トし、次に芯出しして部分軸３，４の端面を平坦面に、
及び外周を真円に機械加工する。

次に、第２〜４図に示す如く、分割クランク軸素材１，
２の部分軸３，４を電子ビーム溶接して一体化し、一本
のクランク軸素材を得る。

上記溶接に際して、電子ビーム溶接で丸棒状断面を溶接
することは困難であるので、接合すべき部分軸３，４の
軸端に、外周形状がほぼ矩形で中央に部分軸３，４と同
一径の孔５を有する溶接補助板６．６を取付けて、端面
形状を矩形とし、部分軸３゜４の端面が緊密に接するよ
うに保持した上で、電子ビーム溶接を行う。第４図に示
す７はガンで、８は電子ビームである。前記溶接補助板
６，６は、溶接汲取り除かれる。

上記電子ビーム溶接は、例えば、ビーム電流１５０〜２
５Ｏｎ＋Ａ、溶接速度０．３〜０．８　＊亀／ｓｅｃ　
、レンズ電流２〜３Ａ、加速電圧１００〜２００　ＫＶ
、　’７−クデイスタンス５００〜８００　ａｍの条件
で行なわれる。

次に、上記の如く一体化されたクランク軸素材を超音波
探傷又は浸透探傷等により内外欠陥検査を行う。

次に、一体化された上記クランク軸素材の全体を、熱処
理及び必要に応じて表面硬化処理する。

この熱処理条件は、例えば、８３０〜９００℃に加熱保
持した後油冷し、更に５５０〜６５０℃に加熱保持して
空冷するもの、又は、８３０〜９００℃に加熱保持して
空冷するもの等がある。また表面硬化処理として、高周
波焼入、窒化などがある。

上記熱処理後、一体化されたクランク軸素材はショア）
プラストされ、更に、寸法検査及び芯出しされた後、機
械加工にて仕上加工される。この機械加工は、ピン部、
ジャーナル部、油孔のみが対象とされ、アーム外周は黒
皮のままとされる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、分割数は２分割に限らず３分割以上でも良く、
分割部分はジャーナル軸部に限らずビン軸であってもよ
い。また精密ハンマー鍛造は、各種鍛造法が採用可能で
ある。更に、溶接補助板６を第４図の仮想線で示す位置
で分割可能な構造とすることにより、溶接後の除去が容
易となる。また、溶接補助板を用いる代りに、相当形状
をハンマー鍛造で部分軸３，４端部に一体成形しておい
てもよい。また最終仕上機械加工も上記実施例に限らず
、従来の製造法と同一のものであってもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、ハンマー鍛造可能な大きさに分割した
分割クランク軸素材を成形するため、従来のハンマー鍛
造クランク軸の大きさを超える大型精密形状のクランク
軸を得ることができる。また精密鍛造のため、使用材料
が少なく、加工代も少なくなるので機械加工工数の低減
が図られる。

また溶接個所が少な（、溶接変形も小さくすることがで
きる。更に、電子ビーム溶接を行うので、高炭素鋼材で
もワレ無く溶接でき、かつ中実材の溶接を可能とする。

また、溶接後熱処理を行うため、溶接残留応力は完全に
除去され、溶接部の組織は母材とほぼ同一になり、溶接
部の表面硬度も母材とほぼ同一になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一行程を示す分割クランク軸素材の正
面図、第２図は分割クランク軸素材の接合部の斜視図、
第３図は分割クランク軸素材の接合状態を示す正面図、
第４図は電子ビーム溶接の行程を示す側面図、第５図は
従来の溶接形クランク軸を示す一部断面図、第６図は従
来組立形のアームを示す正面図、第７図は従来の組立形
のスローを示す正面図、第８図は第７図のスローを溶接
して一体化した従来のクランク軸を示す正面図、第９図
は従来のアーク溶接を示す溶接部の断面図である。 １．２・・・分割クランク軸素材、８・・・電子ビーム
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）素材をハンマー鍛造で精密鍛造することにより、
   クランク軸を軸方向に２つ以上の部分に分割して成る各
   部分を成形し、該各部分の分割面を電子ビーム溶接にて
   溶接して一本のクランク軸素材を成形し、該クランク軸
   素材を熱処理し、その後機械加工にて仕上げ加工するこ
   とを特徴とするクランク軸の製造方法。