JPH0794062B2 - 複合溶湯鍛造法 - Google Patents
複合溶湯鍛造法Info
- Publication number
- JPH0794062B2 JPH0794062B2 JP13944091A JP13944091A JPH0794062B2 JP H0794062 B2 JPH0794062 B2 JP H0794062B2 JP 13944091 A JP13944091 A JP 13944091A JP 13944091 A JP13944091 A JP 13944091A JP H0794062 B2 JPH0794062 B2 JP H0794062B2
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- Japan
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- heating
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属の溶湯鍛造法に関
し、特に自動車、産業機械などの部品製造のように量産
を目的とした加工法に関するものである。
し、特に自動車、産業機械などの部品製造のように量産
を目的とした加工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶湯鍛造法は溶湯から直接機械部品を製
造する技術として、主として自動車部品の生産に用途が
拡大している。この技術は、従来の鋳造に比べて微視的
組織が微細であることによって機械的性能が優れている
こととともに、内部に空隙ができないこと、外径精度が
高いことなどの利点を有する。現在は、自動車の足廻り
の部品などに適用されている。
造する技術として、主として自動車部品の生産に用途が
拡大している。この技術は、従来の鋳造に比べて微視的
組織が微細であることによって機械的性能が優れている
こととともに、内部に空隙ができないこと、外径精度が
高いことなどの利点を有する。現在は、自動車の足廻り
の部品などに適用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶湯鍛
造法では溶融した金属を直接金型内に注入するため、金
型に融着をおこし、製品の離型および金型寿命が問題と
なっている。これを解決すべく、特開昭５３−１３０２
２９号公報には、金属の中空体内に溶融した金属を注入
し、その後加圧成形する方法が記載されている。しか
し、この発明は金属の中空体が冷間のままであることか
ら、加工時の成形性が悪く、溶湯鍛造の利点である複雑
形状の部品成形が困難であるという問題点を有してい
た。とくに鋼材からなる中空体を用いた場合はそれが顕
著であり、適用できる部品形状が制限されていた。
造法では溶融した金属を直接金型内に注入するため、金
型に融着をおこし、製品の離型および金型寿命が問題と
なっている。これを解決すべく、特開昭５３−１３０２
２９号公報には、金属の中空体内に溶融した金属を注入
し、その後加圧成形する方法が記載されている。しか
し、この発明は金属の中空体が冷間のままであることか
ら、加工時の成形性が悪く、溶湯鍛造の利点である複雑
形状の部品成形が困難であるという問題点を有してい
た。とくに鋼材からなる中空体を用いた場合はそれが顕
著であり、適用できる部品形状が制限されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこうした現状に
鑑みなされたもので、その要旨とするところは、２％未
満の炭素量を含有する鋼材を用いてあらかじめ製品形状
より単純な形状に成形され、かつその肉厚／最外径比が
０．１５以下の中空体を５００℃以上に１〜５分間高周
波加熱し、直ちにこの中空体内部にこれと同種または異
種の溶融した金属体を注入し、注入金属体が溶融または
半溶融状態の内に製品形状を有しかつ３００℃以上にあ
らかじめ予加熱された金型中にて加圧し、成形一体化し
て固化させることを特徴とする複合溶湯鍛造法にある。
鑑みなされたもので、その要旨とするところは、２％未
満の炭素量を含有する鋼材を用いてあらかじめ製品形状
より単純な形状に成形され、かつその肉厚／最外径比が
０．１５以下の中空体を５００℃以上に１〜５分間高周
波加熱し、直ちにこの中空体内部にこれと同種または異
種の溶融した金属体を注入し、注入金属体が溶融または
半溶融状態の内に製品形状を有しかつ３００℃以上にあ
らかじめ予加熱された金型中にて加圧し、成形一体化し
て固化させることを特徴とする複合溶湯鍛造法にある。
【０００５】
【作用】図１は本発明に係る溶湯鍛造法の一態様を示す
ものである。同図（ａ）に示すように、製品形状より単
純な形状に成形された２％未満の炭素量を含有する鋼材
からなる中空体１を高周波加熱コイル２により加熱す
る。ただし、中空体１の肉厚／最外径比は０．１５以下
とする。加熱終了直後、同図（ｂ）に示すように中空体
１を金型４に挿入し、中空体１内に溶融した金属体３を
注入する。この時、金型４は高周波加熱などの加熱装置
７により３００℃以上に予加熱されている。その後パン
チ５により加圧成形を行うことにより、空隙部６に中空
体１および溶融した金属体３が充満、固化し、同図
（ｃ）に示すように製品８が完成する。
ものである。同図（ａ）に示すように、製品形状より単
純な形状に成形された２％未満の炭素量を含有する鋼材
からなる中空体１を高周波加熱コイル２により加熱す
る。ただし、中空体１の肉厚／最外径比は０．１５以下
とする。加熱終了直後、同図（ｂ）に示すように中空体
１を金型４に挿入し、中空体１内に溶融した金属体３を
注入する。この時、金型４は高周波加熱などの加熱装置
７により３００℃以上に予加熱されている。その後パン
チ５により加圧成形を行うことにより、空隙部６に中空
体１および溶融した金属体３が充満、固化し、同図
（ｃ）に示すように製品８が完成する。
【０００６】本発明では、特開昭５３−１３０２２９号
公報記載の方法に比べ、中空体が加熱されることにより
変形抵抗が低くかつ流動性が良くなり空隙部６内への充
満が容易となり、複雑な製品形状が成形可能となる。ま
た、金型内に直接溶湯を注入する従来法に比べ、溶湯と
金型を中空体で隔てることにより溶湯が金型に融着する
ことがなく、金型寿命が向上できる利点を有している。
公報記載の方法に比べ、中空体が加熱されることにより
変形抵抗が低くかつ流動性が良くなり空隙部６内への充
満が容易となり、複雑な製品形状が成形可能となる。ま
た、金型内に直接溶湯を注入する従来法に比べ、溶湯と
金型を中空体で隔てることにより溶湯が金型に融着する
ことがなく、金型寿命が向上できる利点を有している。
【０００７】なお、図１（ａ）では、中空体１の外側お
よび内側から加熱を行っているが、加熱温度あるいは中
空体１の均熱度によっては、内側からの加熱は省略可能
である。
よび内側から加熱を行っているが、加熱温度あるいは中
空体１の均熱度によっては、内側からの加熱は省略可能
である。
【０００８】中空体に用いる鋼材の炭素量を２％未満と
したのは、これ以上の炭素量を有する鋼材では延性が低
く、加圧成形時に中空体が破損し、溶融した金属体が流
出するからである。中空体を５００℃以上に加熱するの
は、これよりも低い温度では加熱による中空体の軟質化
があまりみられないからである。また、中空体の肉厚／
最大直径比を０．１５以下とするのは、これを越えた肉
厚／最外径比を有する中空体ではその後の加圧成形時に
金型内の空隙部に充満しにくく、製品形状に成形できな
いからである。加熱時の酸化による肌あれを少なくする
ため高周波加熱とし、その際中空体の均熱加熱のために
１分以上の加熱時間が必要であるが、５分を越えた加熱
では加熱時間が長く、加熱効率および酸化スケールの発
生を防止する上からも避けるべきである。なお、酸化ス
ケールを防止するためにアルゴン、窒素などの不活性ガ
ス雰囲気内での加熱も可能である。さらに、注入金属体
が溶融または半溶融状態の内に加圧成形を行うのは、金
属体が固化してしまうと金属体の流動性が悪くなり、空
隙部に中空体および金属体が充満しなくなるためであ
る。また、金型を予め３００℃以上に予加熱するのは、
加圧成形時における中空体の温度低下による中空体の流
動性低下を防ぐためであり、これより低い温度ではその
効果が低いからである。
したのは、これ以上の炭素量を有する鋼材では延性が低
く、加圧成形時に中空体が破損し、溶融した金属体が流
出するからである。中空体を５００℃以上に加熱するの
は、これよりも低い温度では加熱による中空体の軟質化
があまりみられないからである。また、中空体の肉厚／
最大直径比を０．１５以下とするのは、これを越えた肉
厚／最外径比を有する中空体ではその後の加圧成形時に
金型内の空隙部に充満しにくく、製品形状に成形できな
いからである。加熱時の酸化による肌あれを少なくする
ため高周波加熱とし、その際中空体の均熱加熱のために
１分以上の加熱時間が必要であるが、５分を越えた加熱
では加熱時間が長く、加熱効率および酸化スケールの発
生を防止する上からも避けるべきである。なお、酸化ス
ケールを防止するためにアルゴン、窒素などの不活性ガ
ス雰囲気内での加熱も可能である。さらに、注入金属体
が溶融または半溶融状態の内に加圧成形を行うのは、金
属体が固化してしまうと金属体の流動性が悪くなり、空
隙部に中空体および金属体が充満しなくなるためであ
る。また、金型を予め３００℃以上に予加熱するのは、
加圧成形時における中空体の温度低下による中空体の流
動性低下を防ぐためであり、これより低い温度ではその
効果が低いからである。
【０００９】
【実施例】本発明法の実施例として、図１に示す工程に
よる成形を実施した。表１に示す成分を有する機械構造
用炭素鋼Ｓ４５Ｃの板材（厚さ２ｍｍ）にて円筒容器状
（外径φ４０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）の中空体１を成形
し、中空体１を１０℃／ｓの昇温速度で１２５０℃に高
周波加熱した。なお、中空体１の肉厚／最外径比は０．
０５であった。また、中空体１と同じ機械構造用炭素鋼
Ｓ４５Ｃを高周波炉で１６００℃に加熱溶解した。中空
体の加熱終了後２．０秒で金型４内に中空体を挿入し
た。また、金型４は高周波加熱により４００℃に予加熱
しておいた。その後溶融したＳ４５Ｃを中空体１内に注
入し、溶融したＳ４５Ｃを１５２０℃でパンチ５で加圧
成形した。金型４の形状はモジュール２ｍｍ、歯数２
４、ピッチ円直径４８ｍｍ、歯先円直径５２ｍｍの平歯
車形状とした。従来法として、表１に示す成分を有する
機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃを高周波炉で１６００℃に加
熱溶解し、中空体を用いずそのまま金型に注入したのち
１５２０℃で加圧成形した場合を従来法１とした。ま
た、特開昭５３−１３０２２９号公報記載にならい、本
発明法と同じＳ４５Ｃの円筒容器状の中空体を加熱せず
に金型内に挿入し、その中に高周波炉で１６００℃に加
熱溶解した表１に示す成分を有する機械構造用炭素鋼Ｓ
４５Ｃを注入し、１５２０℃で加圧成形した。これを従
来法２とする。なお、いずれの方法においても設定荷重
３５０ｔｏｎで加圧成形するとともに、従来法１および
従来法２では金型予加熱は行わなかった。
よる成形を実施した。表１に示す成分を有する機械構造
用炭素鋼Ｓ４５Ｃの板材（厚さ２ｍｍ）にて円筒容器状
（外径φ４０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）の中空体１を成形
し、中空体１を１０℃／ｓの昇温速度で１２５０℃に高
周波加熱した。なお、中空体１の肉厚／最外径比は０．
０５であった。また、中空体１と同じ機械構造用炭素鋼
Ｓ４５Ｃを高周波炉で１６００℃に加熱溶解した。中空
体の加熱終了後２．０秒で金型４内に中空体を挿入し
た。また、金型４は高周波加熱により４００℃に予加熱
しておいた。その後溶融したＳ４５Ｃを中空体１内に注
入し、溶融したＳ４５Ｃを１５２０℃でパンチ５で加圧
成形した。金型４の形状はモジュール２ｍｍ、歯数２
４、ピッチ円直径４８ｍｍ、歯先円直径５２ｍｍの平歯
車形状とした。従来法として、表１に示す成分を有する
機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃを高周波炉で１６００℃に加
熱溶解し、中空体を用いずそのまま金型に注入したのち
１５２０℃で加圧成形した場合を従来法１とした。ま
た、特開昭５３−１３０２２９号公報記載にならい、本
発明法と同じＳ４５Ｃの円筒容器状の中空体を加熱せず
に金型内に挿入し、その中に高周波炉で１６００℃に加
熱溶解した表１に示す成分を有する機械構造用炭素鋼Ｓ
４５Ｃを注入し、１５２０℃で加圧成形した。これを従
来法２とする。なお、いずれの方法においても設定荷重
３５０ｔｏｎで加圧成形するとともに、従来法１および
従来法２では金型予加熱は行わなかった。
【００１０】
【表１】
【００１１】表２には、製品形状として、成形後の金型
と製品の空隙部を成形前の金型と製品の空隙部で徐した
値を残留空隙率とし、従来法１、従来法２、および本発
明法について示した。また、一個の金型で製造できた製
品の個数を金型寿命としてこれについても示した。
と製品の空隙部を成形前の金型と製品の空隙部で徐した
値を残留空隙率とし、従来法１、従来法２、および本発
明法について示した。また、一個の金型で製造できた製
品の個数を金型寿命としてこれについても示した。
【００１２】
【表２】
【００１３】表２より、成形状態としては従来法２で残
留空隙率が約３０％もあり、所定の歯車形状に成形でき
ていない。従って金型寿命は０個となった。これに対
し、従来法１、本発明法で残留空隙率はそれぞれ１．２
％、１．５％と所定の歯車形状に成形できた。しかし、
従来法１では溶湯が金型に融着するために金型寿命は６
３個であったのに対し、本発明法では１２１６個と２０
倍以上の金型寿命の向上が図られた。
留空隙率が約３０％もあり、所定の歯車形状に成形でき
ていない。従って金型寿命は０個となった。これに対
し、従来法１、本発明法で残留空隙率はそれぞれ１．２
％、１．５％と所定の歯車形状に成形できた。しかし、
従来法１では溶湯が金型に融着するために金型寿命は６
３個であったのに対し、本発明法では１２１６個と２０
倍以上の金型寿命の向上が図られた。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、溶湯鍛造の特徴である
複雑形状部品成形をそこなうことなく、金型の寿命が飛
躍的に向上するほか、外面と内部とで材質の異なる製品
の成形を容易に行うことが可能となる。
複雑形状部品成形をそこなうことなく、金型の寿命が飛
躍的に向上するほか、外面と内部とで材質の異なる製品
の成形を容易に行うことが可能となる。
【図１】本発明の複合溶湯鍛造法の一態様を示す図であ
る。
る。
１ 中空体 ２ 高周波加熱コイル ３ 溶融した金属体 ４ 金型 ５ パンチ ６ 空隙部 ７ 加熱装置 ８ 製品
Claims (1)
- 【請求項１】 ２％未満の炭素量を含有する鋼材を用い
てあらかじめ製品形状より単純な形状に成形され、かつ
その肉厚／最外径比が０．１５以下の中空体を５００℃
以上に１〜５分間高周波加熱し、直ちにこの中空体内部
にこれと同種または異種の溶融した金属体を注入し、注
入金属体が溶融または半溶融状態のうちに製品形状を有
しかつ３００℃以上にあらかじめ予加熱された金型中に
て加圧し、成形一体化して固化させることを特徴とする
複合溶湯鍛造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13944091A JPH0794062B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 複合溶湯鍛造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13944091A JPH0794062B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 複合溶湯鍛造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339557A JPH04339557A (ja) | 1992-11-26 |
| JPH0794062B2 true JPH0794062B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=15245251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13944091A Expired - Lifetime JPH0794062B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 複合溶湯鍛造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794062B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP13944091A patent/JPH0794062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04339557A (ja) | 1992-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960402 |