JP5836721B2

JP5836721B2 - 型打鍛造型

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Publication number: JP5836721B2
Application number: JP2011201893A
Authority: JP
Inventors: 神田　顕光; 顕光神田; 駿介大嶋; 山田　篤; 篤山田
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Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2015-12-24
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Also published as: JP2013063444A

Description

本発明は、型打鍛造型に関するものである。

従来、金属の加工方法として、下金型の成型部に導入した被加工材を、上金型を用いて加圧する鍛造加工法がある。このような鍛造加工法に用いられる下金型としての鍛造型は、例えば、特許文献１には、筒状の外型と、筒状の外型の内側に嵌合され、被加工材を成型するための筒状の内型とを備え、内型は、被加工材の導入側に配置されるセラミックス製の上内型と、金属製の下内型とを備えており、上内型の下端面と下内型の上端面とが隙間なく密着してなるものが提案されている。

特開平10−128486号公報

しかしながら、特許文献１で提案された鍛造型は、上内型の下端面の全面が下内型の上端面と密着しており、被加工材の型打鍛造を実施した際に、金属製の下内型が変形するための逃げ場がないため、上内型と下内型の界面において大きな反発力が生じて、セラミックス製の上内型の下端面に亀裂や破損が生じるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、内型として金属製の金型とセラミックス製の金型とを備える型打鍛造型において、セラミックス製の金型に、亀裂，破損が生じにくく、長期にわたって使用することができる型打鍛造型を提供することを目的とする。

本発明の型打鍛造型は、筒状の外型と、該外型の内側に嵌合され、一端側が、頭部と、該頭部より径の細い軸部とを備える部材となる被加工材の導入部とされ、かつ内周面が前記被加工材を成型するための成型部とされた筒状の内型とを備え、該内型は、金属製の第１内型と、該第１内型に対し前記一端側に位置するセラミックス製の第２内型とを有し、前記第１内型の前記一端側の端面は、前記軸部の形成箇所に位置し、前記内周面より離間した部位に第１凹みを有しており、該第１凹みよりも前記内周面側で前記第２内型と接する第１当接面を有するとともに、前記第１凹みと対応する部位で空隙を介して前記第２内型の端面と対向していることを特徴とする。

本発明の型打鍛造型によれば、型打鍛造時において、第１凹みによる第１内型と第２内型との間の空隙が第１内型の変形の逃げ場となり、第１内型と第２内型との界面に生じる反発力が緩和されやすいため、セラミックス製の第２内型に亀裂，破損が生じにくく、長期にわたって使用することができる。

（ａ）は本実施形態の型打鍛造型の一例を示す概略縦断面図で、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線における概略横断面図である。本実施形態の型打鍛造型を用いた鍛造方法を示す模式図で、（ａ）は型打鍛造型に被加工材を導入した状態の概略縦断面図であり、（ｂ）は導入した被加工材を押圧型で加圧して鍛造している状態の概略縦断面図である。（ａ）（ｂ）は、第１内型の一端側の端面における凹みの他の例を示す概略横断面図である。（ａ）は本実施形態の型打鍛造型の他の例を示す概略縦断面図で、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線における概略横断面図である。（ａ）は本実施形態の型打鍛造型のさらに他の例を示す概略縦断面図で、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線における概略横断面図である。（ａ）は本実施形態の型打鍛造型のさらに他の例を示す概略横断面図で、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線における概略縦断面図である。

以下、本実施形態の型打鍛造型の一例について説明する。

図１において、（ａ）は本実施形態の型打鍛造型の一例を示す概略縦断面図で、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線における概略横断面図である。

この型打鍛造型１ａは、円筒状の外型２と、外型２の内側に嵌合され、一端側が被加工材の導入部31とされ、かつ内周面32が被加工材を成型するための成型部６とされた円筒状の内型３とを備えている。内型３の一端側とは、図１（ａ），図２，図４（ａ），図５（ａ），図６（ａ）においては、内型３の上端側である。また、内型３の内周面32は、第２内型３ｂの内周面32ｂと第１内型３ａの内周面32ａとから構成される。言い換えると、内型３には、上下方向に貫通する円柱状の空洞が形成されており、導入部31に位置する空洞は第１内型３ａと第２内型３ｂの下端面側における空洞より拡幅されている。

さらに、内型３は、金属製の第１内型３ａと、第１内型３ａに対し一端側に位置するセラミックス製の第２内型３ｂとを有し、第１内型３ａの一端側の端面（上端面）には、内周面32ａより離間した部位に第１凹み４を有している。この第１凹み４は図１（ｂ）に示すように、第１内型３ａの上端面に、内周面32ａを形成する円形状の空洞と同心円状に形成されている。また、第１内型３ａの一端側の端面は、第１凹み４よりも内周面32ａ側で第２内型３ｂと接する第１当接面10を有するとともに、第１凹み４と対応する部位で空隙を介して第２内型３ｂの下端面と対向している。

なお、図１（ｂ）に示すように、型打鍛造型１ａでは第１凹み４は環状に設けられており、言い換えれば、第１内型３ａにおいて、当接面10を有する部位が環状に、第１内型３ｂの下端面に向かって突出している。以下では、この部位を第１凸状部５という。

図２は、型打鍛造型１ａを用いた鍛造方法を示す模式図で、（ａ）は型打鍛造型１ａに被加工材35を導入した状態の概略縦断面図であり、（ｂ）は導入した被加工材35を押圧型９で加圧して鍛造している状態を示す概略縦断面図である。

本実施形態の型打鍛造型１ａを用いた型打鍛造方法は、まず図２（ａ）に示すように、型打鍛造型１ａの導入部31に、例えば、金属からなる被加工材35を導入して、図２（ｂ）に示すように押圧型９を用いて、被加工材35を押圧型９で叩いて圧力を加えることで目的の形に被加工材35を成型加工するものである。なお、導入部31に導入される金属からなる被加工材35は、金属の種類や仕上がりの寸法精度等にあわせて温度を適宜設定して加熱し、粘度を調整すればよい。

本実施形態の型打鍛造型１ａは、型打鍛造時において、第１凹み４による第１内型３ａと第２内型３ｂとの間の空隙が第１内型３ａの変形の逃げ場となり、第１内型３ａと第２内型３ｂとの界面に生じる反発力が緩和されやすいため、セラミックス製の第２内型３ｂに亀裂，破損が生じにくく、長期にわたって使用することができる。また、第１内型３ａの第１凸状部５が変形することで、型打鍛造時に第２内型３ｂにかかる応力をより効率よく分散させることができるため、セラミックス製の第２内型３ｂに生じる亀裂，破損をより抑制でき、より長期にわたって型打鍛造型１ａを使用できる。

また、図１においては、第１金型３ａと第２金型３ｂの外径が同じである円筒状について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない程度に、第１金型３ａと第２金型３ｂの大きさを用途にあわせてそれぞれ適宜変更してもよく、また円筒状ではなく四角筒状等であってもよい。さらに第１金型３ａと第２金型３ｂは、円柱状の空洞ではなく、四角柱状の空洞が形成されてもよい。

なお、使用して変形した第１凸状部５は、研磨することで再利用できるほか、例えば、研削等により除去して、新たに第１凹み４を設けたり、新たに第１凸状部５と同形状の金属部材を作製して溶接等により第１内型３ａに接合したりすることで容易に再利用することができる。

ここで、第１凹み４は、第１凸状部５の上端面からの深さｄ、言い換えると、第２内型３ｂの下端面からの深さｄが、第２内型３ｂの高さＨの0.5％以上５％以下、幅ｗが、第
２内型３ｂの最大壁幅Ｗの50％以上90％以下となるように形成することが好ましい。なお、幅ｗは、第１凸状部５の外周面と第１内型３ａの外周面との距離で表される。また、最大壁幅Ｗは第２内型３ｂの内周面32ｂから、第２内型３ｂの外周面までの距離のうち最も長い距離で表わされる。

第１凹み４の大きさが上記範囲内であれば、型打鍛造時において、第１内型３ａと第２内型３ｂとの界面に生じる反発力をより効率的に緩和しやすいため、セラミックス製の第２内型３ｂに亀裂，破損がより生じにくく、より長期にわたって使用できる。

図３（ａ）（ｂ）は、第１内型３ａの一端側の端面における第１凹み４の他の一例を示す概略横断面図である。

図３（ａ）は、第１内型３ａの一端側の端面に、内周面32より離間した部位に第１凸状部を囲むように第１凹み４が複数、図３（ａ）では４つ形成されている。なお、第１内型３ａの一端側の端面において、隣り合う第１凹み４の間には、第２内型３ｂの下端面に向かって突出した第１凸状部５’が形成され、この第１凸状部５’の高さは第１凸状部５の高さと同一とされている。

また、図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様に、第１内型３ａの一端側の端面において、内周面32ａより離間した部位に第１凹み４が４つ形成されており、隣り合う第１凹み４の間の第１凸状部５’の幅が外周面に向かうにしたがって大きくなっている。
なお、第１凹み４は３つ以下、５つ以上でもよい。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、第１内型３ａの一端側の端面において、内周面32より離間した部位に第１凹み４が複数形成されていると、第１内型３ａの第１凸状部５’と第２内型３ｂとが当接し、第１内型３ａと第２内型３ｂとの当接面積を増加させることで、当接面の単位面積あたりにかかる応力を低減させることが可能となるため、型打鍛造時において、第２内型３ｂにかかる応力を第１内型３ａにより効率よく分散させることができ、セラミックス製の第２内型３ｂに亀裂，破損が生じにくく、より長期にわたって使用できるとともに、第１凸状部５の変形量を小さくできる。

また、第１内型３ａの一端側の端面において、内周面32ａより離間した部位に第１凹み４が複数形成されるとともに、隣り合う第１凹み４の間の第１凸状部５’の幅が外周面に向かうにしたがって大きくなり、言い換えると第１凸状部５’の幅が外型２に近いほど広くなるため、第２内型３ｂをより安定して支持することが可能となり、型打鍛造時において、第２内型３ｂにかかる応力を第１内型３ａにさらに効率よく分散させることができ、
セラミックス製の第２内型３ｂに亀裂，破損が生じにくく、さらに長期にわたって使用できる。

図４において、（ａ）は本実施形態の型打鍛造型の他の例を示す概略縦断面図で、図４（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線における概略横断面図である。

図４に示す型打鍛造型１ｂは、第１内型３ａの第１当接面10が、内型３の内周面32から外周面側に向かうにつれて第１内型３ａの他端側の端面14に向かって傾斜している。

型打鍛造型１ｂをこのような構造とする場合には、第１内型３ａと第２内型３ｂとの当接面積を大きくすることができることから、型打鍛造時に第２内型３ｂにかかる応力を、第１凸状部５に効率よく分散させることができる。それにより、セラミックス製の第２内型３ｂに生じる亀裂，破損をさらに抑制でき、より長期にわたって鍛造型１ｂを使用できる。

なお、第１内型３ａの傾斜面10と第１内型３ａの軸線Ｌに垂直な面とのなす角をθとするとθが15°〜60°であると、特に、型打鍛造時に第２内型３ｂにかかる応力を、効率よく分散させることができる。

なお、第１内型３ａの第１当接面10は、第１内型３ａと第２内型３ｂとの当接面積を大きくするという点から、第１内型3ｂの内周面32bから外周面側に向かうにつれて第２内型３ｂの一端側の端面に向かって傾斜していても構わないが、型打鍛造時において、第１内型３ａおよび第２内型３ｂの外周方向に応力が生じやすいことから、上述した型打鍛造型１ｂの構成とする方が、型打鍛造時に第２内型３ｂにかかる応力を、より効率よく分散させることができる。

図５において、（ａ）は本実施形態の型打鍛造型のさらに他の例を示す概略縦断面図で、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線における概略横断面図である。

図５に示す型打鍛造型１ｃは、外型２は、第１内型３ａの第１当接面10より一端側に、第２内型３ｂ側に向かって突出する突出部７を有するとともに、突出部７と第１当接面10とで第２内型３ｂを固定している。また、突出部７は外型２の一端側(上端側)の端部において環状に形成されている。なお、図５（ｂ）に示すように、突出部７の第２内型３ｂとの当接面は平面であるが、曲面であっても構わない。

型打鍛造型１ｃは、このような構造とした場合には、外型２の突出部７と、第１内型３ａの当接面10とで、第２内型３ｂが外型２により強固に固定されることから、第２内型３ｂに繰り返し応力が生じても、第２内型３ｂの外型２との当接面が摩耗されにくくなる。それにより、セラミックス製の第２内型３ｂに生じる亀裂，破損をさらに抑制でき、より長期にわたって型打鍛造型１ｃを使用できる。

また、突出部７は、外型２の内周面から内側に向かうにつれて外型２の一端側（上端側）の端面に向かって傾斜する傾斜面17を有している、言い換えれば、傾斜面17が当接面10と対向するように形成されていることが好ましく、突出部７が傾斜面17を有すると、外型２の突出部７の傾斜面17と、第１内型３ａの当接面10とで、第２内型３ｂが外型２にさらに強固に固定されることから、第２内型３ｂに繰り返し応力が生じても、第２内型３ｂの外型２との当接面がさらに摩耗されにくくなる。また、被加工材の一部が第１内型３ａと第２内型３ｂとの隙間に入り込みにくく、加工品にバリが生じにくくなる。

なお、外型２の傾斜面17と第１内型３ａの軸線Ｌに垂直な面とのなす角をθ’とすると
θ’が15°〜60°であれば、特に、外型２の傾斜面17と、第１内型の傾斜面10とで、第２内型３ｂがより強固に固定されて、第２内型３ｂの外型２との当接面が摩耗されにくくなる。また、角度θ、θ’は前記範囲内であれば、それぞれ値が異なっていても構わない。

図６において、（ａ）は本実施形態の型打鍛造型のさらに他の例を示す概略縦断面図で、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線における概略横断面図である。

図６に示す型打鍛造型１ｄでは、図１に示した型打鍛造型１ａに対して、第１内型３ａの一端側の端面には、第１凹み４より第１内型３ａの外周面側に離間した部位にさらに同心円状の第２凹み４’を有している。また、第１凹み４と第２凹み４’との間に第２内型３ｂと接する第２当接面10’を有しており、第２凹み４’と対応する部位は空隙を介して第２内型３ｂの端面と対向している。言い換えれば、内周面32に連続して環状の第１凸状部５が形成され、この第１凸状部５の外周側に環状の第１凹み４が形成され、この第１凹み４を囲むように環状の第２凸状部８が形成され、この第２凸状部８を囲むように環状の第２凹み４’が形成されている。

このような構造であれば、第１内型３ａと第２内型３ｂとの当接面（第１当接面10，第２当接面10’）の面積を増加させることができ、当接面の単位面積あたりにかかる応力を低減させることが可能となるため、第２内型３ｂにかかる応力を第１内型３ａにより効率よく分散させることができ、セラミックス製の第２内型３ｂに亀裂，破損が生じにくく、より長期にわたって使用できるとともに、第１凸状部５の変形量を小さくできる。

なお、第２凹み４’は、第２凸状部８を複数個に分別するよう第１凹み４と接続してもよい。この場合、複数個の第２凸状部８は、第１凸状部５を基準にしてそれぞれが対称の位置に配置されていると、鍛造時に第２内型３ｂにかかる応力をより均一に分散しやすくなるため、セラミックス製の第２内型３ｂに生じる亀裂，破損をさらに抑制でき、より長期にわたって型打鍛造型１ｄを使用できる。

ここで、第１凹み４および第２凹み４’は、深さｄが、それぞれ第２内型３ｂの高さＨの0.5％以上５％以下、第１凹み４および第２凹み４’の幅ｗ，ｗ’の和が、第２内型３
ｂの最大壁幅Ｗの50％以上90％以下となるように形成することが好ましい。なお、幅ｗ’は、第２凸状部８の外周面と第１内型３ａの外周面との距離で表される。

また、本実施形態の型打鍛造型１ａ〜１ｄにおいて、第１内型３ａおよび第２内型３ｂは、第２内型３ｂの内周面32ｂの表面積が第１内型３ａの内周面32ａの表面積より大きくなるよう形成することが好ましい。言い換えると、第２内型３ｂの上下方向の厚みが、第１内型３ａの厚みより厚くするとよい。

このような構造であれば、被加工材と、金属よりも耐摩耗性に優れるセラミックス製の第２内型３ｂとの当接面積を増加でき、型打鍛造型の摩耗による劣化を低減できるため、より長期にわたって使用できる。

また、型打鍛造型１ａ〜１ｄの第２内型３ｂに用いられるセラミックスとしては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），ジルコニア（ＺｒＯ_２）などの酸化物セラミックスや、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４），炭化珪素（ＳｉＣ）などの非酸化物セラミックスなどが適用可能であるが、特には、高硬度であり優れた耐摩耗性を有する窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を用いるのがよい。

また、外型２および第１内型３ａに用いられる金属としては、ダイス鋼（ＳＫＤ，ＳＫＴ）を用いることが好ましく、特に第１内型３ａとして、熱処理などにより酸化被膜が形
成された金属を用いると、第１内型３ａの表面に錆が発生するのを抑制することができるので好ましい。

次に、本実施形態の型打鍛造型１ａ〜１ｄの製造方法の一例を説明する。

まず、金属製の外型２と第１内型３ａを製造する。ダイス鋼のインゴットから、外型２と第１内型３ａの元となる金属塊を切り出し、これに万能研削盤などの金属加工機を用いて加工を施し、所定の内径，外径，高さを有する外型２と第１内型３ａとを製造する。特に、外型２に第１内型３ａを挿入できるように、外型２の内周面と、第１内型３ａの外周面とには、例えば、室温で0.1〜0.5％のしめ代を設けて、バフ研磨などの仕上げ加工を施しておく。

なお、第１凹み４，第２凹み４’，第１凸状部５の傾斜または外型２の傾斜等は、万能研削盤などの金属加工機を用いて形成すればよい。

次に、第２内型３ｂを、セラミックスとして窒化珪素質焼結体を用いて形成する場合の製造方法を説明する。

平均粒径が0.5〜10μｍの市販の窒化珪素１次原料と、所定量の焼結助剤，バインダ，
溶媒とを混合してスラリーとした後、噴霧乾燥装置（スプレードライヤー）を用いて噴霧造粒して２次原料を得る。そして、この２次原料を用いて静水圧プレス成形法（ラバープレス）により、円筒状の成形体を成形する。その後、この成形体に所定形状となるように切削加工を施し、還元雰囲気炉中で1800〜2100℃の温度で焼成し、必要に応じて研削加工を施し、外型２との当接面を研磨加工して、内周面が成型部６とされた窒化珪素質焼結体からなる第２内型３ｂを得ることができる。

また、第２内型３ｂの外周面と、外型２の内周面とには、例えば、0.5〜１％のしめ代
を設けるように加工を施すのがよい。しめ代がこの範囲であれば、型打鍛造時の加熱により金属製の外型２が熱膨張した場合に、第２内型３ｂに緩みが生じにくく、かつ圧入時に第２内型３ｂに多大な応力がかかっても、第２内型３ｂの一部に亀裂や破損が生じにくい。

そして、作製した外型２に第１内型３ａおよび第２内型３ｂを嵌合させることによって型打鍛造型１ａ〜１ｄとすることができる。

以下では、本発明の実施例を示す。

図１に示す型打鍛造型１ａを製造した。まず、ダイス鋼のインゴットから、外型２および第２内型３ｂとなる金属塊をそれぞれ切り出した。

次に、切り出した金属塊を用いて万能研削盤を用いて加工を施し、外径φ200ｍｍ，内
径φ150ｍｍ，高さ200ｍｍである円筒状の外型２を作製した。また、同様に、切り出した金属塊を用いて、外径がφ150ｍｍ，高さが100ｍｍ，成型部６の径がφ30ｍｍとなるようにして円筒状の第１内型３ａを作製し、第１内型３ａの片側端面を研削加工して、外径がφ50ｍｍ，内径がφ30ｍｍ，高さ１ｍｍの環状の第１凸状部５となるように深さｄが１ｍｍの環状の第１凹み４を形成した。なお、第１内型３ａの外径のしめ代は0.3％とした。

次に、第２内型３ｂを製造するために、純度87％の窒化珪素１次原料粉末を準備し、この窒化珪素１次原料粉末100質量％に対し、焼結助剤を13.5質量％、バインダを１質量％
、分散剤を0.3質量％、溶媒を100質量％加えてスラリーとした後、噴霧造粒装置（スプレードライヤー）にて造粒して２次原料粉末を作製した。そして、この２次原料粉末を用いて静水圧プレス成形法により円柱状の成形体を成形した。その後、この成形体に切削加工を施し、還元雰囲気炉中で1900°の最高温度で焼成し、得られた焼結体に研削加工を施して、高さＨが100ｍｍ、外径がφ150ｍｍであり、導入側の端面を上面とした時、上面側の成型部６の内径がφ80ｍｍ，下面側の成型部６の内径がφ30ｍｍ，上面側の成型部６と下面側の成型部６との間に傾斜角度60°の傾斜を有する第２内型３ｂを作製した。なお、第２内型３ｂの外径のしめ代は0.5％とした。

その後、作製した外型２に、第１内型３ａおよび第２内型３ｂをそれぞれ嵌合して型打鍛造型１ａを得た。

また、比較例として、第１内型３ａに第１凹み４を設けない以外は、上記と同様の製造方法にて製造して従来の型打鍛造型を得た。

次に、型打鍛造型１ａと、金属製の第１内型３ａに第１凹み４を設けていない比較例の型打鍛造型との２種類の型打鍛造型を同型の型打鍛造装置にそれぞれ取り付け、被加工材を加圧して、シャフトを成型する試験を実施した。試験は30日間（１日20時間）連続成形を実施し、各型打鍛造型の内型の緩みや、亀裂，破損がないか確認した。

その結果、第１凹み４を設けていない比較例の型打鍛造型については、10日間の連続成型で破損を生じ、途中で試験を中断せざるを得なかった。破損した型打鍛造型の亀裂を辿ると、第２内型３ｂの第１内型３ａとの接触部の一部に生じた亀裂が破壊源であることがわかった。

これに対し、第１凹み４を設けた型打鍛造型１ａは、30日間の連続成型においても亀裂，破損が生じることはなく、安定して鍛造品を得ることができた。また、試験後の型打鍛造型１ａを中央から研削加工により割断し、第１内型３ａと第２内型３ｂの接触部の状態を確認すると、第１内型３ａの第１凸状部５の端部に少し変形は見られたものの亀裂などの発生は見られず、より長期にわたって使用できることがわかった。

次に、図４に示す型打鍛造型１ｂを製造した。まず、外型２は実施例１と同様の製造方法にて製造した。

第１内型３ａについては、被加工材の導入側の端面を上面とした時、第１凸状部５の、第２内型32ｂとの第１当接面10となる上面を、万能研削盤による加工で、内周面32ａから外周面側に向かうにつれて第１内型３ａの他端側の端面14に向かって角度（θ）が30°で傾斜する傾斜面とした以外は実施例１と同様の方法により製造した。

また、第２内型３ｂは、第１凸状部５の第１当接面10に対応する面が、内周面32ａから外周面側に向かうにつれて第１内型３ａの他端側の端面14に向かって角度が30°で傾斜する傾斜面とした以外は実施例１と同様の方法により製造した。

そして、作製した外型２に、第１内型３ａおよび第２内型３ｂをそれぞれ嵌合して型打鍛造型１ｂを得た。

次に、型打鍛造型１ｂを実施例１と同様の型打鍛造装置に取り付け、被加工材を加圧して、車軸の一部となる自動車部品を成型する試験を実施した。試験を実施例１と同様に30日間実施したところ、破損を生じることがなく安定して鍛造品を得ることができた。また
、試験後の型打鍛造型１ａを中央から研削加工により割断し、第２内型３ｂと第１内型３ａの接触部の状態を確認したところ、第１凸状部５は、同様の試験後の型打鍛造型１ａに比べて変形がより小さかった。
したがって、第２内型３ｂにかかる応力を第１内型３ａにより効率よく分散させることができ、第２内型３ｂに亀裂，破損が生じにくく、かつ、第１凸状部５の変形量を小さくでき、より長期にわたって使用できることがわかった。

次に、図５に示す型打鍛造型１ｃを製造した。まず、外型２の一端側の端部となる部位に、万能研削盤により傾斜面17を有する環状の突出部７を形成する以外は実施例１と同様の製造方法にて外型２を製造した。なお、外型２において、突出部７を設けた部分の内径はφ144ｍｍで、傾斜面17の傾斜角度（θ’）は60°とした。

また第１内型３ａを、切削加工により第１凸状部５の第２内型３ｂとの第１当接面10となる面を外型２の傾斜面17と平行に傾斜するように切削加工で加工した以外は実施例２と同様の製造方法により作製した。

また第２内型３ｂを、外型２の傾斜面17と対応する部位に、切削加工により傾斜面17と平行に傾斜する傾斜面を形成するほか、第１凸状部５の第１当接面10と対応する面を外型２の傾斜面17と平行に傾斜するよう加工した以外は実施例１と同様の製造方法により作製した。

そして、作製した外型２に、第１内型３ａおよび第２内型３ｂをそれぞれ嵌合して型打鍛造型１ｃを得た。

次に、型打鍛造型１ｃを実施例１と同様の型打鍛造装置に取り付け、被加工材を加圧して、車軸の一部となる自動車部品を成型する試験を実施した。試験は60日間（１日20時間）連続成形を実施し、１日の各型打鍛造型の内型に亀裂，破損がないか確認し亀裂や破損が生じた日を記録した。

また、比較のために、型打鍛造型１ａ，１ｂについても同様の試験を実施した。

その結果、型打鍛造型１ａは43日間、型打鍛造型１ｂは53日間、第１内型３ａに亀裂や破損が生じなかった。また、型打鍛造型１ｃは60日間、亀裂や破損が生じなかった。また、試験後の型打鍛造型１ａ，１ｂ，１ｃの第２内型３ｂにおいて、外型２の、第２内型３ｂとの当接面を確認したところ、型打鍛造型１ｃの第２内型３ｂは型打鍛造型１ａ，１ｂの第２内型３ｂに比べて摩耗が小さいことがわかった。なお、摩耗の程度は、試験前の第２内型３ｂの外周の長さと試験後の第２内型３ｂの外周の長さとを比べることで確認した。

したがって、傾斜面17と第１内型３ａの第１当接面10とで、第２内型３ｂが強固に固定されていることから、外型２の第２内型３ｂとの当接面が摩耗されにくく、セラミックス製の第２内型３ｂに生じる亀裂，破損をさらに抑制でき、より長期にわたって型打鍛造型１ｃを使用できることがわかった。

次に、図６に示す型打鍛造型１ｄを製造した。まず、実施例１と同様の第１凸状部５と、第１凸状部５から外側に25ｍｍ離れた位置に、高さ１ｍｍ，幅５ｍｍの環状の第２凸状部８が形成されるよう、第１凹み４，第２凹み４’を設ける以外は実施例１と同様の製造方法により第１内型３ａを製造した。

また、実施例１と同様の製造方法により外型２および第２内型３ｂを製造した。

そして、外型２に第１内型３ａおよび第２内型３ｂをそれぞれ嵌合して型打鍛造型１ｄを得た。

次に、型打鍛造型１ｄを実施例１と同様の型打鍛造装置に取り付け、被加工材を加圧して、車軸の一部となる自動車部品を成型する試験を実施した。なお試験は45日間実施した。

その結果、型打鍛造型１ｄは破損を生じることがなく、安定して鍛造品を得ることができた。また、試験後の型打鍛造型１ａを中央から研削加工により割断し、第１内型３ａと第２内型３ｂの当接面の状態を確認したところ、型打鍛造型１ｄの第１凸状部５は、実施例１の型打鍛造型１ａの第１凸状部５に比べて変形が小さく、より長期にわたって使用できることがわかった。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ：型打鍛造型
２：外型
３ａ：第１内型
３ｂ：第２内型
４：第１凹み
４’：第２凹み
５：第１凸状部
６：成型部
７：突出部
８：第２凸状部
９：押圧型
10：第１当接面
10’：第２当接面
17：外型の傾斜面
31：導入部
32：内型の内周面
32ａ：第１内型の内周面
32ｂ：第２内型の内周面
35：被加工材

Claims

筒状の外型と、該外型の内側に嵌合され、一端側が、頭部と、該頭部より径の細い軸部とを備える部材となる被加工材の導入部とされ、かつ内周面が前記被加工材を成型するための成型部とされた筒状の内型とを備え、該内型は、金属製の第１内型と、該第１内型に対し前記一端側に位置するセラミックス製の第２内型とを有し、前記第１内型の前記一端側の端面は、前記軸部の形成箇所に位置し、前記内周面より離間した部位に第１凹みを有しており、該第１凹みよりも前記内周面側で前記第２内型と接する第１当接面を有するとともに、前記第１凹みと対応する部位で空隙を介して前記第２内型の端面と対向していることを特徴とする型打鍛造型。
前記第１内型の前記第１当接面が、前記第１内型の内周面から外周面側に向かうにつれて前記第１内型の他端側の端面に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の型打鍛造型。
前記外型は、前記第１内型の前記第１当接面より前記一端側に、前記第２内型側に向かって突出する突出部を有するとともに、該突出部と前記第１当接面とで前記第２内型を固定していることを特徴とする請求項２に記載の型打鍛造型。
前記第１内型の前記一端側の端面は、前記第１凹みより前記第１内型の外周面側に離間した部位に第２凹みを有しており、前記第１凹みと前記第２凹みとの間に前記第２内型と接する第２当接面を有するとともに、前記第２凹みと対応する部位で空隙を介して前記第２内型の端面と対向していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の型打鍛造型。