JPS6320138A - 軸受鋼の軸対称中空部品の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は高炭素クロム軸受鋼（、ＪＩＳに規定された化
学成分をもつもの）を対象として、冷間鍛造によるリン
グ状部品やカップ状部品等の軸対称中空部品の押出し加
工手段による製造方法に関する。

（従来の技術） 高炭素クロム軸受鋼のリング状部品やカップ状部品等の
冷間鍛造による加工は、線材あるいは棒材の素材をせん
断または削り出しにより、小さいブランクに分け、その
ブランクを機械プレス等によって単一工程ごとに鍛造を
行なっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、高炭素クロム軸受鋼は常温において変形抵抗
が非常に高いため、加工に際して鍛造用の金型は、金型
のもつ強度近くにまで達するような負荷応力を繰り返し
受けることになる。特に押出し加工用のポンチは、金型
の構造上補強が困難な上に、最も大きな負荷を受けるた
め、ポンチの座屈、破損を生じやすく、そのため、せん
断や削り出しにより作ったブランク端面の新生面に潤滑
を施す工程や、予備鍛造により加工硬化した加工材を焼
鈍して変形抵抗を下げる工程が、鍛造を中断して随時必
要になっている。

一方、上記加工方法に対して、素材切断から押出し加工
までを連続的に行う場合には、加工材の変形抵抗がさら
に高くなってから押出し加工を行うため、押出し加工時
に捨て軸をもうけて加工荷重の低下を計らないと、ポン
チの座屈、破損等を生じて加工困難となる。また捨て軸
をもうけることにより、加工材が２方向に流れ、その流
れが潤滑条件や金型温度に影響されるため、加工品の寸
法精度が悪くなり、後工程での切削の取り代が大きくな
る欠点がある。

上記の問題点を更に第１図１〜■により具体的に説明す
る。同図はカップ状部品等の軸対称中空部品の加工工程
を示したもので、同図■は素材切断工程で、切断後のブ
ランクを示したものであり、同図■、■は予備鍛造工程
を示し、同図■は押出し加工工程を示し、同図■は打抜
き加工工程を示し、同図■はしどき加工及び端面の矯正
加工を示し、同図１〜■までの加工をひとつの鍛圧機械
により、同時に連続的に行う。この加工工程はすでに低
炭素鋼等、変形抵抗の低い素材には適用されているが、
高炭素クロム軸受鋼に適用する場合、変形抵抗が高いた
めに、同図■の押出し加工工程において押出しポンチに
大きな応力がかかり、その結果押出しポンチの座屈ない
しは早期破損を生じやすい。

このため従来は、第６図に示すように加工材に捨て軸部
ｌをもうけ、加工材の逃げる範囲を広げて押出し時の荷
重を下げる方法を行っている。しかしながら捨て軸部１
をもうけることで、材料の歩留は悪くなり、また符号２
で示すように加工材の材料流れが２方向になり、その材
料流れを制御することが困難なことから、加工後の製品
の長さ方向の寸法精度は悪くなる。

一方、高炭素クロム軸受鋼の冷間鍛造用素材は、焼鈍後
に伸線加工されているが、この伸線加工による加工硬化
によって素材の硬さが上昇する。しかし従来では素材硬
さの上昇を極力おさえ、適度の硬さにとどめておくため
の、伸線時の加工率の範囲の規定はない。したがって素
材の硬さがばらつくため、従来では部品の冷間鍛造によ
る加工に際し、素材硬さの高いものに対処する必要があ
り、鍛造中に加工材を焼鈍するための工程や、押出し加
工時に捨て軸をもうけないと安定した加工が行えないと
いう問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の問題点に鑑み、高炭素クロム軸受鋼の冷
間鍛造による軸対称中空部品の加工に際し、素材切断と
鍛造以外の工程を省略し、加工コストの低減及び生産性
の向上を計りかつ、材料歩留を向上させた寸法精度の良
い部品を製造することを目的とし、この目的を達成する
ための手段として高炭素クロム軸受鋼の冷間鍛造に際し
、素材切断後に予備鍛造を行った後捨て軸をもうけない
で押出し加工を行い、若しくは押出し加工を行った後打
抜き加工を行いその後しごき加工または形状の矯正加工
を行う加工方法で、かつ素材切断から加工終了までを連
続的に行う加工工程において、焼鈍後の素材の硬さによ
って予備鍛造における素材からのひずみ量の上限を決定
し、かつ素材廿ん断時の変形による製品の偏肉量の増加
や形状不良を防止するために必要な予備鍛造におけるひ
ずみ量を下限とする、加工可能範囲を求め、かつこの加
工可能範囲において予想される素材硬さから、素材とし
て必要な焼鈍後の伸線加工率の範囲を規定し、それを適
用するという構成を採用した。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図を参照しつつ詳
細に説明する。

本発明の加工工程の１実施例は、先に説明した第１図１
〜■に示す工程と同様であるので、その説明は省略する
。

第１図■に示す押出し加工工程における押出し加工にお
ける押出しポンチの面圧は、素材の硬さにほぼ比例する
。第２図に本発明の加工工程により鍛造を行った時の、
素材硬さと押出しポンチにかかる面圧の一例を示す。通
常鍛造に用いられる高炭素クロム軸受鋼の硬さはＨＶ２
００〜２３０程度であるが、その時の押出しポンチにか
かる面圧は、３４０　ｋｇ　／　ｕｆ〜３９０　ｋｇ　
／　ｍ（にもなり、部品の量産は困難である。すなわち
高炭素クロム軸受鋼を本発明の加工工程により加工を行
う場合には、硬さの低い素材を使用することにより、加
工可能である。

高炭素クロム軸受鋼の冷間鍛造用素材は、焼鈍後に伸線
加工されているが、この伸線加工により素材が加工硬化
し、硬さが上昇する。第３図は焼鈍後の伸線加工におけ
る伸線加工率と素材の硬さとの関係を示しているが、伸
線加工率の増加に伴って素材の硬さが上昇する。したが
って素材硬さを、本発明の製造（加工）方法に使用出来
る硬さにとどめておくためには、伸線加工率の範囲の規
定が必要である。

しかしながら素材の硬さをたとえ低いレベルのものに限
定して用いても、予備鍛造で大きく径を太らせてしまっ
ては、加工材に大きな加工硬化が生じ押出し加工が困難
となる。第４図は素材硬さに対して、押出し加工が可能
な予備鍛造時の素材からのひずみ量の限界を示したもの
である。この中でひずみ量ψｍａｘが０．０４未満の場
合には、素材せん断時の変形が十分に矯正されないため
、製品の偏肉量が大きくなったり、外表面に形状不良が
残ったりする問題が発生するので、ひずみ量は０゜０４
以上必要である。

次に第３図及び第４図の関係から、予備鍛造における素
材からのひずみ量と焼鈍後の伸線加工率とは第５図の関
係となる。したがって本発明の製造（加工）方法により
、高炭素クロム軸受鋼の冷間鍛造を行って軸対称中空部
品などを製造するには、焼鈍後の伸線加工率を５％以下
にした素材を用い、またその伸線加工率に対する押出し
加工可能範囲内の予備鍛造でのひずみ量を規定すること
により、製造可能である。なお、予備鍛造でのひずみ量
が押出し加工可能範囲内であらかじめ決められている場
合には、それに対応した伸線加工率の範囲内の素材を用
いることにより製造可能である。

以下、更に本発明を具体的に説明する。

先に示した第２図は、本発明の加工工程により鍛造を行
った時の、素材硬さと押出しポンチにかかる面圧の一例
であるが、本発明の加工工程を実施した結果、押出しポ
ンチにがかる面圧が３１５ｋｇ／−以下であれば安定し
た加工が行えた。押出しポンチにかかる面圧を３１５ｋ
ｇ／ｉｆ以下にするためには素材の硬さをＨＶ１９２以
下にする必要がある。

素材の硬さをＨＶ１９２以下にするためには、焼鈍後の
伸線加工率を５％以下にしなければならない。

また、予備鍛造で大きく径を太らせてしまっては、加工
材の加工硬化量が大きくなってしまうため、予備鍛造で
の素材からのひずみ量を素材の硬さによって規定、もし
くは伸線時の加工率によって規定し、予備鍛造後の加工
材が大きく加工硬化しないようにしなければならない。

本発明の加工工程を実施した結果では、第５図に示すよ
うに、素材硬さと予備鍛造でのひずみ量との関係から、
加工可能範囲が見い出された。たとえば素材硬さがＨＶ
　１８５　（伸線加工率が３．４％）の場合、ψｍａｘ
が０．１９の時には、ポンチは早期破損を生じるが、ψ
ｌｌ１ａｘが０．０７の時には安定した加工が行えた。

下記第１表は本発明の製造（加工）方法による高炭素ク
ロム軸受鋼の素材硬さ及び予備鍛造におけるひずみ量と
、押出しポンチの寿命の関係を示す。

第　　１　　表 （発明の効果） 本発明は高炭素クロム軸受鋼の冷間鍛造による軸対称中
空部品などの加工に際し、焼鈍後の素材の硬さによって
　予備鍛造における素材からのひずみ量の上限を決定し
、かつ素材せん断時の変形による製品の品質不良を防止
するために必要な予備鍛造におけるひずみ量を下限とす
る、加工可能範囲を求め、かつこの加工可能範囲におい
て予想される素材硬さから、素材として必要な焼鈍後の
伸線加工率の範囲を規定したことにより、潤滑及び加工
材の焼鈍など鍛造以外の工程を省略し、また押出し加工
時に加工荷重低減のための捨て軸部をもうけない加工が
可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示し、第１図は本発
明の加工工程を示したもの、第２図は本発明の加工工程
により鍛造を行なった時の、素材硬さと押出しポンチに
か−る面圧の一例を示すグラフ、第３図は焼鈍後の伸線
加工における伸線加工率と素材の硬さとの関係を示すグ
ラフ、第４図は素材硬さに対して押出し加工が可能な予
備鍛造時の素材からのひずみ量の限界を示したグラフ、
第５図は予備鍛造でのひずみ量と焼鈍後の伸線加工率と
の関係から加工可能範囲を示すグラフ、第６図は従来の
捨て軸部を設けた加工材−例の断面図を示す。 特許出顎人　株式会社神戸製鋼所 同　　　上　　　日本高周波鋼業株式会社素行、４（ｐ
榊υ内屋 ＼　　　　」さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炭素クロム軸受鋼の冷間鍛造に際し、素材切断
   後に予備鍛造を行った後捨て軸をもうけないで押出し加
   工を行い、若しくは押出し加工を行った後打抜き加工を
   行いその後しごき加工または形状の矯正加工を行う加工
   方法で、かつ素材切断から加工終了までを連続的に行う
   加工工程において、焼鈍後の素材の硬さによって予備鍛
   造における素材からのひずみ量の上限を決定し、かつ素
   材せん断時の変形による製品の偏肉量の増加や形状不良
   を防止するために必要な予備鍛造におけるひずみ量を下
   限とする、加工可能範囲を求め、かつこの加工可能範囲
   において予想される素材硬さから、素材として必要な焼
   鈍後の伸線加工率の範囲を規定し、それを適用すること
   を特徴とする軸受鋼の軸対称中空部品の製造方法。
2. （２）素材切断から鍛造終了までの間に、鍛圧機械に組
   みこまれた潤滑処理以外の加工材の潤滑処理、あるいは
   加工材の焼鈍処理を行わないことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の軸受鋼の軸対称中空部品の製造方法
   。