JPS63160738A - 自由鍛造プレスによる薄肉パイプの鍛造方法及び鍛造装置 - 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】 Ｕ−の 本発明は、自由鍛造プレスにより中空鍛造金属素材から
は肉の長尺パイプを鍛造する方法及びこの方法を実施す
るために、従来使用されている自由鍛造プレス内に簡単
に据え付けられ、このｍ　Ｆｔプレスの加圧力を利用し
、鍛造中空金ｍ素材から薄肉の長尺バイブを鍛造するた
めの装置に関するものである。

陀遣Ｊ口支巷− 従来、厚内の鍛造中空金属素材から、自由鍛造プレスを
使用し、薄肉のパイプを鍛造する方法として、添付図面
の第８図に示すような一般的な方法が知られている。

すなわち、この方法においては、同図に示すように、自
由鍛造プレス５０に据え付けられた、それぞれ、半円形
の横断面を有する上型５１と、下型５２（第９図に、上
型の拡大図が示されている）との間に、マンドレル５３
を差し込んだ厚内の中空金属素材５４を設置し、マンド
レル５３の各端部を、それぞれ、マニプレータ５５．５
６などのハンドリング装置により保持し、金属素材５４
をマンドレル５３と一緒に軸方向に移動させながら、上
下の型５１．５２により加圧し、金属素材５４の肉厚を
除徐に薄くすることにより、所望の肉厚のパイプ５４＝
ｔ−１ｉ造するようにしている。

しかしながら、このｆｉ造方法においては、鍛造素材５
４が、その全長に渡ってマンドレル５３と接触している
ことと、通常の自由鍛造プレス５０においては加圧速度
が遅く、金型５１及び５２と、鍛造素材５４との接触時
間が長くなる、こととのために、素材５４が鍛造の進行
に伴って薄くなるに従い、素材５４の温度が急速に低下
し、ついには、Ｒ造の途中において加圧が不可能となる
状態になるという問題がある。

一方、マンドレル５３は、鍛造中にかなり高温となり、
その表面がプレスの加圧力により鍛造素材５４を介して
押圧され、そのために、マンドレルの表面に凹凸が生じ
たり、マンドレル５３と鍛３ｆｉ素材５４とが溶着した
り、また、上型５１からだけ加圧されるので、マンドレ
ル５３に曲がりが生じ、このために、鍛″ｌ！ｉ後に、
マンドレル５３が鍛造物から抜き取ることが困難となっ
たりすることもある。

従って、従来の自由鍛造プレスによっては、薄肉のパイ
プや、長尺のパイプを鍛造することは、困難であった。

τ　１　　′　　　は１諺− そこで、本発明は、従来公知の鍛造方法には上記のよう
なＩ？Ｉ′ＩＩ！ｆ１点のあることに鑑がみ、自由鍛造
プレスを使用して、中空金属鎖！！素材から薄肉のパイ
プや、長尺のパイプや、又は、薄肉で且つ長尺のパイプ
などを鍛造することができるＩＲｍな鍛造方法及びこの
方法を実施するための装置を得ることを、そのｎ的とす
るものである。

１引１１Ｅ糺沃Ｊ」Ｌなり！１［且− 第ｔｔｇに本発明方法の原理を示しであるが、同図に示
すように、厚内の中空ｆｉ造金金属素材が、そのｌｌｆ
ｆにおいて、一方のマニプレータなどのハンドリング装
置２に水平に保持され、また、自由鍛造プレスを隔てて
対向して配置されている他方のマユブレークなどのハン
ドリング装ｆｆ１３に、マンドレル４が、その１端部に
おいて保持されており、このマンドレル４は中空素材１
の中空部内に差し込まれ、その自由端部付近は、上下の
金型５．６の間に配置されている。

また、このマンドレル４は、その中空ｗｉ造金金属素材
の側の自由端部付近の一部の長さ、例えば、金型５゜６
の軸方向の長さしの１−１．５倍の長さの部分だけが、
ｆＲ造されるパイプの所望の内径とほぼ同一の外径を有
する大径横断面部分４１となっており、その他端部側は
、これよりも小さな直径の小径横断面部分４２となって
おり、中空鍛造素材ｌの内面に接触しないような寸法と
されている。

また、各金型５．６は、第２図に」１金型５について示
すように、そのくぼみ５．は、中空鍛造金属素材ｌを保
持しているマニプレータ２の側に近い軸方向の長さの一
部分は、鍛造されるパイプの所望の外径と同一か、又は
、これよりも若干、大きな内径の小半円形横断面部５１
とし、残りの軸方向の長さの部分は、マンドレル４を保
持しているマニプレータ３の側に向かって拡大するよう
に円すい形状の大半円形横断面部５．とされている。

１−一」止 本発明方法は、このような特殊輪郭を有するマンドレル
４及び特殊な輪郭５１．５□を有するくぼみ５．から成
り立っている上下金型５．６を使用して中空鍛造ｆＬ属
索材１を鍛造することを特、徴とするものであるが、Ｔ
：材１を上下金型５．６の間においてマント。

レル４を介して鍛造する際に、１回加圧するごとに、素
［１１を数１０”づつ回転させ、それと同時に、素材１
をマニプレータ２の側に矢印Ｘの方向に軸方向にわずか
移動させるというサイクルをｈり返すことにより、素材
１の肉厚を減少させ、所望の薄肉のパイプ１０を鍛造す
るものである。

実−」Ｌ−側御 以下、本発明を、その方法を実施するための装置の実施
例を示す添付図面の第３〜７図に基づいて、１１細に説
明する。

まず、第３及び４図には、上記のような原理に基づく本
発明方法を実施する場合に、鍛造をできる限り短時間内
に行い、また、製品が鍛造作業中に曲げイヤ用を受けな
いように、マンドレル４及び中空鍛造金属素材ｌ（第１
図参照）を上下方向に軸心が移動しないように、すなわ
ち、一定高さのバスラインで鍛造することを確実とする
ための装置の第一実施例を示すものである。

本装置１０は、第３及び４図に示すように、中空１２造
金属素材（１）を加圧する上下の金型５及び６を、それ
ぞれ、取りけけるための上部加圧ｌＢ１１及び下部加圧
Ｐ１１１２を有しており、上部加圧盤１１には、２本、
又は、４本の加圧プランジャ１３が、それらの上端部に
おいて下向きに垂直に取り付けられているが、これらの
プランジャ１３は、下部加圧ｐＡ１２を垂直に榎＜貫通
し、その下部に配置されたシリンダブロック１４に対応
して形成された各シリンダ室１４ａ内に差し込まれてい
る。また、下部加圧盤１２には、その下面の中央部に、
主プランジャ１５が、その上端部において、下向きに垂
直に固着されており、この主プランジャ１５は、シリン
ダブロック１４に対応して形成された１已シリンダ室１
４Ｌ＋に差し込まれている。この場６、シリンダブロッ
ク１４の内部に形成された主シリンダ室１４龜と、シリ
ンダ室１４ｂとは、通路穴１４ｃを介して相互に連通さ
れており、また、これらのシリンダ室１４ａ、１４ｂな
どには、作動油が充満されている。

なお、加圧プランジャ１３の６計横断面債と、主プラン
ジャ１５の横断面積とは同一に構成されている。

更に、上部加圧ｆｆ１ｌｌと、下部加圧盤１２との間に
は、２木の戻しシリンダ１６が設置されており、これら
のシリンダ１６内に油圧を供給することにより、上部加
圧盤１１と、下部加圧ｇ１１２とを引き離すことができ
るようになっている。

また、上部加圧盤１１には、ラッ・り１フが垂直に下向
きに、その上端部において固着されており、下部加圧ｆ
ｆ１１２には、このラック１フにかみ合うピニオン１８
が、水平軸の回りに回転自在に取り付けられており、こ
のピニオン１８には、パルス発信器１９が直結されてお
り、これらのラック１７．ピニオン１８及びパルス発イ
：Ａ２Ｗ１９により、上部加圧盤１１と、下部加圧ｍ１
２との相対的位置が常時検知されるようにしである。

更に、各シリンダ１４及び１６へ圧油を供給するために
５油圧源２０から油をくみ出すための油圧ポンプ２１が
あり、これから繰り出された圧油は、油圧切り換え弁２
２を介してシリンダブロック１４内に形成さ、れた各シ
リンダ室１４ａ及び１４ｂへ供給されるようになってい
るが、その管路の一部にはリリーフ弁２３が介装されて
いる。また、ポンプ２１からｔｌり出された圧油の一部
は、他の油圧切り換え弁２４を介して両方の戻しシリン
ダ１６に供給されるようになっているが、この油圧切り
換え弁２４には、リリーフ弁２６が付属されている。

本発明装置は、上記のような構成を有し、」；記のよう
な油圧回路を付属されているが、その作用状態を説明す
ると、次ぎのようになる。

本発明装置ｌＯは、第５図に示ずように、自由鍛造プレ
ス５０の加圧空間の内部に設置され、プレス５０により
上部加圧盤１１の上面中央を圧下すると、加圧プランジ
ャ１３が、シリンダブロック１４のシリンダ室１４ａ内
に押し込まれ、シリンダ室１４ａ内のイヤ動油は、主シ
リンダ室１４ｂ内に流入し、主プランジャ１５を押し上
げ、従って、下部加圧ｍｌＺも同様に押し上げられる。

この場合、加圧プランジャ１３の合計横断面積が、主プ
ランジャ１５の横断面積と同一とされているので、上部
加圧ｆｉｌｌの下降量と、下部加圧盤１２の上＋７．　
、ＦＡとは等しくなる。すなわち、上部金を５と、下部
金型６とは、逆方向へ同一行程を同一速度で移動するの
で、これらの上下金型５と６との間において鍛造作用を
受ける中空鍛造ｆＬ民素材４（第１図）は、鍛造作業の
間に上下に動くことが無く、一定？’Ｓ　３のバスライ
ンで上下から、上金型５及び下金型６から均等に加圧さ
れることができ、従って、鍛ＦＤＱ品であるバイブ１゜
に曲がりの発生することが、有効に防止されることとな
る。

このようにして、中空鍛造金属素材ｌが所定の外径まで
加圧されると、パルス発信器１９（第３図）から信号が
発信され、プレス５０は上昇し、同時に、油圧切り換え
弁２４が切り換えられ、油圧ポンプ２１からの圧油が戻
しシリンダ１６／＼供給され、上部加圧盤１１及び下部
加圧盤１２が切り離され、従って、上金型５と下金型６
とは切り離される。この場合にも、上下金型５．６は、
同一行程を同一速度で相互に逆方向へ移動する。この後
、鍛造素材１をマニプレータ２により、例えば、約３０
”回転させながら矢印Ｘの方向へ、例えば、金型５，６
の長さしの約３〜５ｚ移動させる。

このようにして、プレス５０による加圧と、マニプレー
タ２による中空Ｒ造金属素材１の回転及び軸方向送りと
の操作をｔｌつ返し、中空鍛造金属素材１が上下金型５
．６の間を抜は出ると、パイプ１゜の鍛造は完了する。

なお、この場合、パイプ１゜の寸法は、内径がマンドレ
ル４の大径横断面部分４１の外径、外径が、上下金！！
！！５．６の加圧停止位置により、それぞれ、決定され
る。

なお、リリーフ弁２６は、上下加圧盤１１．１２が自由
に開ｍしないようにブレーキを掛ける作用を行い、また
、プレス５０が加圧する時に、戻しシリンダ１６の内部
の作動油を逃がす作用を行うものである。また、他の油
圧切り損え弁２２は、シリンダブロック１４の各シリン
ダ室１４ｍ、ｂ内に圧油を供給ないしはそれから排出し
、上下加圧盤１１．１２を同時に昇降させ、バスライン
を上下させるようにするものであり、また、リリーフ弁
２３は、プレス５０で加圧する場合に、各シリンダ′Ｎ
、１４ａ、ｂ内に過圧が発生することを防＋Ｌする作用
を行うものである。

第６及び７図には、本発明の第二実施例が示されている
。

すなわち、この実施例による本発明装置３０においては
、上部加圧盤３１に２本、又は、４本の加圧プランジャ
３２が、その上端部において下向きに垂直に固着されて
おり、この加圧プランジャ３２は、下部加圧ａ３３の内
部に対応して形成されたシリンダ室３３＠の内部に差し
込まれている。ｔた、下部加圧盤３３の内部には、中央
部に主シリンダ室３３ｂが形成されており、この主シリ
ンダ室３３１＋には、下部加圧盤３３を下面から垂直に
貫通して、下方から主プランジャ３４が差し込まれてい
る。また、シリンダ室３２ｍは、下部加圧盤３３を垂直
に貫通しており、この貫通部の中には、加圧プランジャ
３２に対向して補助プランジャ３５が、下方から差し込
まれている。なお、この４谷、加圧プランジャ３２の合
！Ｌ　４（１ｆ断面積は、補助プランジャ３５の合計横
断面精と同一となるようにされており、また、シリンダ
室３３亀と、主プランジャ３３が差し込まれた主シリン
ダ室３３ｂとは、油通路穴３３ｃを介して連通されてい
る。

なお、下部加圧盤３３の下部には、ベースプレート３６
が設置されており、このベースプレーｉ・３６に、主プ
ランジャ３４及び補助プランジャ３５の下端部が固着さ
れている。

このようにして、本実施例においては、上部加圧Ｗ３１
が、プレスにより°圧下されると、シリンダ室３３ａ内
の油が、油通路穴３３ｃを介して主シリンダ室３３１＋
内に流入し、下部加圧ｆｆ１３３は、上部加圧盤３１が
押し下げられた距離、すなわち、行程だけ同一速度で押
し上げられることとなる。

また、上部加圧Ｗ１３１と下部加圧盤３３との間に設け
られた戻しシリンダ３７に油圧を加えると、−Ｉ：、部
加圧ｇ１３１と、下部加圧盤３３とは引き離されるが、
この時も、第一実施例の場合と全く同様に、主シリンダ
ｚ　３３ｂ内の油が油通路穴３３ｃを介してシリンダ室
３３ｍに流入し、上部加圧盤３１及び下９部加圧盤３３
は、同一行程を同一速度で動くこととなる。

なお、本実施例の場合においても、第一実施例の場さに
ついて第３図に基づいて説明した油圧回路と同様の油圧
回路がｔｔｍされることは、熱論のことである。

このようにして、両実流側共、」１下金型５．６の押し
力、すなわち、中空鍛造金属素材１に加えられる加圧力
は、プレスの出力の１／２となるが、加圧皿及び加圧速
度は、２倍となることが分かる。

几月しし肱ス一 本発明は、上記のような構成及び作用を有しているので
、次のような効果を有していることは、明らかなところ
である。すなわち ；）本発明方法によると、従来公知の方法によるよりも
、かなり小さな直径で、しかも、肉Ｊ７の藩いパイプを
能率良く鍛造することができること；ｉ）本発明装置に
よると、戻しシリンダに圧油を供給するための極めて小
容皿の油圧源を設ける°ことだけにより、鍛造に必要な
大動力の油圧源が無くても、鍛造プレスを使用すること
により、ｔＩｉ造プレスの２倍の速度で加圧することが
でき、鍛造時間を大幅に短縮することができること １旨）本発明装置は、通常使用されている自由鍛造プレ
スに簡単に装着することができるので、（圧延機による
パイプの製造に比較して）少ロフトの製品にも適用する
ことができること ｉｖ）本発明装置においては、鍛造プレスによる加圧鼠
を変えることにより、製品外径を変えることができるの
で、パイプ外径の一部分だけを膨らませることのできる
こと（例えば、つば付きパイプなどを、容易に製作する
ことができること）Ｖ）本発明装置によると、中空鍛造
金属素材の軸方向移動に伴い、鍛造プレスによる加圧蓋
を除徐に変化させることにより、外周がテーバ状のパイ
プを製造することもできること ｖｉ）本発明方法及び装置によると、厚肉中空鍛造金属
素材から、薄肉のパイプを、その軸心に曲がりを生じさ
せること無く製造することができること ｖｉｉ）本発明方法及び装置によると、厚肉中空鍛造金
属素材から、薄肉パイプを、その内面と、マンドレルの
外面との間における溶着現象の生ずること無しに製造す
ることができること などの多くの優れた効果が格られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の原理を示す説明図、第２図は、
その上金型を示す斜視図、第３図は、本発明装置の１実
施例を、油圧回路と共に示す縦断正面図、第４図は、そ
の縦断側面図、第５図は、第３及び４図に示した実施例
を従来の自由鍛造プレス内に設置し、中空鍛造金属素材
をｌＩｉ造中の状態を示す一部切断正面図、第６図は、
本発明装置の他の実施例を示す縦断正面図、第７図は、
その縦断側面図、第８図は、自由鍛造プレスによる従来
のパイプの鍛造方法を示す説明図、第９図は、その上金
型を示す斜視図である。 １・・・中空鍛造金属素材、２．３・・・ハンドリング
装置、４・・・マンドレル、５，６・・・上下金型、１
１．：１１・・・上部加圧型、１２．３３・・・下部加
圧盤、１３．３２・・・加圧プランジャ、１４ａ、１４
ｂ、３３ｍ、３３ｂ−シリンダ室、１５．３４・・・主
プランジャ、１６．３７・・・戻しシリンダ、１７・・
・ラック、１８・・・ピニオン、１９・・・パルス発信
器。 特許出願人　三菱長崎機工株式会社 第７図 ｑ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１端部をハンドリング装置に保持された中空鍛造金
   属素材の中空部の中に、１端部を他のハンドリング装置
   により保持されたマンドレルを挿入し、両方のハンドリ
   ング装置の中間部に自由鍛造プレスを配置し、鍛造プレ
   スには半円形状の横断面を有すると共に軸方向にある長
   さを有するくぼみが設けられた上下金型を取り付け、中
   空鍛造金属素材の肉部分を上下金型によりマンドレルを
   介して加圧することにより薄肉のパイプを製造するため
   の方法において、マンドレルには、その自由端部付近に
   所望のパイプの内径にほぼ相当する外径を有する大径横
   断面部分を軸方向にある長さ形成すると共に他の長さ部
   分はこの大径部分よりも小さな直径を有する小径横断面
   部分に形成し、また、上下金型には、マンドレルの自由
   端部に相当する側に、所望のパイプの外径にほぼ相当す
   る内径を有する半円形状の小径横断面部分をその側の端
   面から軸方向にある長さ形成し、これに接続して他の端
   面に向かって拡大する内径を有する半円形状の大径横断
   面部分を形成し、上下金型による鍛造の際に、マンドレ
   ルの大径横断面部分と、各金型の小径横断面部分との間
   において、中空鍛造金属素材を回転させると共に小径横
   断面部分から離れる方向に軸方向に順次移動させながら
   鍛造するようにすることを特徴とする鍛造方法。 ２、マンドレルの大径横断面部分の軸方向の長さを、金
   型の軸方向長さの１〜１．５倍に選択した特許請求の範
   囲第１項記載の鍛造方法。 ３、鍛造の際に、中空鍛造金属素材を上下金型の間にお
   いて１回加圧するごとに数１０°づつ回転させ、それと
   同時に、素材を軸方向にわずか移動させるというサイク
   ルを繰り返すことにより、中空鍛造金属素材の肉厚を漸
   次所望の厚さとするようにする特許請求の範囲第１又は
   ２項記載の鍛造方法。 ４、自由鍛造プレスの加圧空間内に垂直に上方から、下
   面に上部金型を取り付けるための上部加圧盤と、上面に
   下部金型を取り付けるための下部加圧盤とを配列し、上
   部加圧盤と下部加圧盤との間には、加圧プランジャ及び
   戻しシリンダを配置すると共に下部加圧盤の下部には主
   プランジャを配置し、この場合、これらの各プランジャ
   の横断面積を適当に選択することにより、プレスが上部
   加圧盤を加圧する場合に、上下加圧盤、従って、それら
   に取り付けられた上下金型が、対向して同一行程を同一
   速度で接近するように動かされ、また、プレスが加圧を
   停止して上昇する場合に、戻しシリンダにより上部加圧
   盤を下部加圧盤に対して上昇させる時、上下部加圧盤、
   従って、これらに取り付けられた上下金型が同一行程を
   同一速度で相互に離れるように動くようにし、これによ
   り、中空鍛造金属素材のバスラインが実質的に一定高さ
   に維持されるようにしたことを特徴とするパイプ鍛造装
   置。 ５、下部加圧盤の下部にシリンダブロックを配置し、上
   部加圧盤の下面の周辺近くからは、少なくとも２本の加
   圧プランジャをその上端部において垂直に固着すると共
   にそれらの下端部分は、下部加圧盤を貫通してシリンダ
   ブロックに対応して垂直に形成された各シリンダ室の中
   に差し込まれるようにし、また、主プランジャをその上
   端部分において、下部加圧盤の下面にその中心部におい
   て垂直に取り付け、その下端部分は、シリンダブロック
   に対応して形成されたシリンダ室に差し込まれるように
   し、この場合、加圧プランジャを差し込まれるシリンダ
   室及ひ主プランジャが差し込まれるシリンダ室は、シリ
   ンダブロック内において相互に連通されていると共に加
   圧プランジャの合計横断面積が、主プランジャの横断面
   積に等しくなるように選択した特許請求の範囲第４項記
   載のパイプ鍛造装置。 ６、下部加圧盤の下部にベースプレートを配置し、上部
   加圧盤の下面の周辺近くから少なくとも２本の加圧プラ
   ンジャをその上端部において垂直に固着すると共にそれ
   らの下端部分は、下部加圧盤の内部に形成された対応す
   るシリンダ室に差し込み、また、下部加圧盤の下部には
   、その中央部において主シリンダ室を形成すると共に下
   方から主プランジャをこの中に差し込み、更に、下部加
   圧盤の内部には、加圧プランジャに対向してこれと同数
   の補助シリンダ室を形成すると共にこれらの中に補助プ
   ランジャを下方から差し込み、これらの主プランジャ及
   ひ各補助プランジャは、それらの下端部をベースプレー
   トに固着し、また、主シリンダ室及ひ補助シリンダ室は
   下部加圧盤の内部において相互に連通するようにし、こ
   の場合、加圧プランジャ及び補助プランジャの横断面積
   は同一に選択すると共に加圧プランジャの合計横断面積
   を主プランジャの横断面積と同一に選択した特許請求の
   範囲第４項記載のパイプ鍛造装置。 ７、上下部加圧盤の間に、それらの間における相対的位
   置を検知するための検知手段が設けられている特許請求
   の範囲第４、５又は６項記載のパイプ鍛造装置。 ８、検知手段が、上部加圧盤に垂直に下向きに取り付け
   られたラックと、下部加圧盤に取り付けられたこのラッ
   クにかみ合うピニオンと、このピニオンの軸に直結され
   たパルス発信器とから成り立っている特許請求の範囲第
   ７項記載のパイプ鍛造装置。