JPH11123489A - 鍛造方法 - Google Patents

鍛造方法

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JPH11123489A
JPH11123489A JP29227597A JP29227597A JPH11123489A JP H11123489 A JPH11123489 A JP H11123489A JP 29227597 A JP29227597 A JP 29227597A JP 29227597 A JP29227597 A JP 29227597A JP H11123489 A JPH11123489 A JP H11123489A
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裕 寺内
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尚巳 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】鍛造金型の長寿命化を図るとともに、材料の未
充足が生じる懸念がなく、残滓の除去作業を不要とした
鍛造方法を提供する。 【解決手段】先ず、ワーク66に燐酸塩皮膜を形成した
後、潤滑剤を塗布する。次に、ワーク66を400〜5
00℃に加熱するとともに、下型38、上型40を20
0〜400℃に加熱する。次いで、ワーク66を下型3
8に載置して上型40を下降させて型締めし、下ポンチ
60、上ポンチ64を互いに接近する方向に変位させて
鍛造成形を施す。このとき、下型38、上型40に離型
剤を塗布する必要がないため、下型38、上型40にヒ
ートクラックが発生せず、下型38、上型40が高温に
ならないために軟化する懸念もない。また、ワーク66
の変形抵抗が小さいため、材料の未充足が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造金型の長寿命
化を図るとともに、材料の未充足が生じる懸念がなく、
残滓の除去作業を不要とした鍛造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、図1に示す等速ジョイン
ト内輪10のような複雑な形状を有する鋼のワークは、
1100℃程度に加熱し、熱間バリ出し鍛造成形によっ
て成形されている。このとき、ワークを金型から離脱さ
せるため、および、ワークの熱による金型の軟化を防止
するために、離型剤を金型に塗布している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の熱間
バリ出し鍛造成形では、成形されたワークからバリを切
削するため、材料の歩留まりが低下し、また、高い精度
が要求される部位においては、多くの機械加工工程が必
要である。また、金型の表面は鍛造成形時の加熱と離型
後の冷却との急激な温度変化のサイクルの繰り返しによ
る熱応力からヒートクラックが発生するため、金型の寿
命が短くなるという問題がある。
【0004】さらに、離型剤が鍛造金型装置の外部に飛
散すると作業環境が汚染されるという欠点が指摘されて
おり、鍛造金型装置をカバー等で覆ったとしても、金型
交換時や設備保全時には堆積した離型剤残滓物の清掃等
の作業が必要である。
【0005】一方、ワークの温度の比較的低い、いわゆ
る温間領域の成形で閉塞鍛造等の精密鍛造を行った場合
には、鍛造成形後のバリ切削工程が不要となり、材料の
歩留まりが向上するが、鍛造直前のワークの温度が60
0℃を超えると、前述した理由から金型に離型剤を塗布
する必要が生じる。
【0006】ここで、水溶性の離型剤を使用した場合、
塗布可能な金型の上限温度が200℃程度であるため、
金型の温度が下がり、離型剤の充足性が低下しやすい。
また、油性の潤滑剤は、管理が面倒であり、自動化設備
に適用させることが困難である。いずれの潤滑剤であっ
ても、金型分割面に離型剤の残滓物が堆積するという問
題があり、鍛造品の厚さ精度の低下、残滓物の除去作業
中に金型温度が低下することに起因する材料の未充足が
生じ、生産効率が低下するという不具合がある。
【0007】さらに、ワークの温度が500〜600℃
の場合、ワークに潤滑剤を塗布すれば金型に離型剤を塗
布する必要がなくなるが、この場合には金型が高温とな
るため、金型の軟化が生じ、金型の長寿命化は期待でき
ない。
【0008】さらにまた、ワークの温度が400〜50
0℃の場合、ワークのみに潤滑剤を塗布すればよいが、
金型の温度が200℃を下回ると、材料の未充足が生じ
る。
【0009】ワークの温度が400℃以下の冷間鍛造成
形では、比較的単純な形状の成形では成形精度が良好で
あり、また、金型に離型剤を塗布する必要がないが、ワ
ークの変形能が低下して変形抵抗が高くなり、複雑な形
状の成形においては材料の未充足が発生し、また、金型
に過大な荷重がかかってしまい、該金型を破損させる懸
念がある。
【0010】本発明は前記の種々の不都合を克服するた
めになされたものであり、鍛造金型の長寿命化を図ると
ともに、材料の未充足が生じる懸念がなく、残滓物の除
去作業を不要とした鍛造方法を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、二硫化モリブデンと黒鉛とを主成分と
する潤滑剤をワークに塗布する工程と、前記ワークを、
鍛造直前における温度が400〜500℃となるように
加熱するとともに、鍛造金型を200〜400℃に加熱
する工程と、前記鍛造金型に前記ワークを装着して該ワ
ークに鍛造成形を施し、成形品を得る工程と、を有する
ことを特徴とする。
【0012】本発明によれば、ワークと金型との温度差
が少ないため、鍛造成形中にワークの温度の低下による
未充足が発生せず、成形品の精度が向上する。また、金
型に離型剤を塗布しないため、作業環境が汚染されるこ
ともなく、残滓物の除去作業も不要となる。さらに、金
型の温度変化が小さくなり、金型にヒートクラックが発
生する懸念がないため、金型の寿命が長くなる。
【0013】この場合、前記潤滑剤を前記ワークに塗布
する工程の前に、燐酸塩皮膜を前記ワークの表面に形成
する工程を有すると、燐酸塩皮膜を形成する針状または
網目状の組織の内部に大量の潤滑剤が強固に捕捉される
ため、鍛造成形の際に潤滑剤が剥離する懸念がなくな
り、好適である。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明に係る鍛造方法について、
好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以
下詳細に説明する。
【0015】図1において、参照符号10は、本実施の
形態に係る鍛造方法で製造されるワークである等速ジョ
イント内輪を示す。この等速ジョイント内輪10は鋼の
如き材料で略円筒状に形成され、その側面に凹部12を
有する。前記等速ジョイント内輪10の外周には3つの
スパイダ軸14a〜14cがそれぞれ互いに120°ず
つ偏位して形成される。
【0016】次に、前記等速ジョイント内輪10を鍛造
成形するための鍛造成形装置20について、図2を参照
して説明する。
【0017】この鍛造成形装置20は、クランクプレ
ス、リンクプレス等によって互いに接近離間可能なダイ
セット22、24を備える。該ダイセット22、24に
は凹部26、28が画成され、該凹部26、28には温
度調節器を構成するハードプレート30、32が嵌入さ
れる。それぞれのハードプレート30、32には通路3
4が画成され、該通路34には保温装置36から所定の
温度に調節された油が導入される。
【0018】前記ハードプレート30、32にはそれぞ
れ下型38、上型40を構成する下バックアップリング
42、上バックアップリング44が固着される。該下バ
ックアップリング42、上バックアップリング44には
テーパ状の孔部46、48が画成され、該孔部46、4
8には下型38、上型40を構成する下インサート5
0、上インサート52が圧入により嵌入される。このた
め、下インサート50、上インサート52は前記下バッ
クアップリング42、上バックアップリング44によっ
て補強される。
【0019】なお、前記下インサート50、前記上イン
サート52を前記下バックアップリング42、前記上バ
ックアップリング44に対して焼きばめにより嵌入して
もよい。
【0020】前記下インサート50、上インサート52
には、図3に示すように、前記等速ジョイント内輪10
に対応する形状のキャビティ54、56が形成される。
下インサート50のキャビティ54を形成する底面には
孔部58が画成され、該孔部58には前記ハードプレー
ト30、前記ダイセット22を挿通して下ポンチ60が
摺動自在に挿通する。一方、前記上インサート52のキ
ャビティ56を形成する上面には孔部62が画成され、
該孔部62には前記ハードプレート32、前記ダイセッ
ト24を挿通して上ポンチ64が摺動自在に挿通する。
【0021】前記鍛造成形装置20は、以上のように構
成されるものであり、次に、その動作について、本発明
の実施の形態に係る鍛造方法との関係で説明する。
【0022】先ず、棒状の素材を切断する等の方法によ
り形成された円柱状のワーク66に対し、燐酸塩を化成
処理により付着させて前記ワーク66の表面に燐酸塩皮
膜を形成する。すなわち、ワーク66から油脂成分等を
取り除くために該ワーク66に脱脂処理を行い、次に、
湯洗、酸洗、水洗を経て燐酸塩を化成処理により付着さ
せる。その後、再び水洗をし、さらに、ワーク66に中
和処理を施す。
【0023】次に、二硫化モリブデンと黒鉛とを主成分
とする潤滑剤の温液中にワーク66を浸漬させて該ワー
ク66に潤滑剤を塗布した後、該ワーク66を乾燥させ
る。これにより、ワーク66の表面には潤滑剤の皮膜が
形成される。
【0024】この場合、ワーク66を150〜200℃
に加熱し、潤滑剤をこのワーク66に噴霧した後、該ワ
ーク66を乾燥させて潤滑剤の皮膜を形成してもよい。
【0025】ここで、潤滑剤を構成する二硫化モリブデ
ンは潤滑性がよいが、適用温度範囲は常温〜370℃で
ある。一方、黒鉛の潤滑性は二硫化モリブデンより劣る
が、適用温度範囲が300〜1800℃と高い。鍛造成
形の際、潤滑剤の温度はワーク66の温度と下型38、
上型40の温度との中間になることが知られている。例
えば、ワーク66の温度が400℃、下型38、上型4
0の温度が300℃の場合、潤滑剤の温度が略350℃
となる。この場合には、二硫化モリブデンの適用温度範
囲内であるため、二硫化モリブデンによって潤滑作用が
営まれる。また、例えば、ワーク66の温度が500
℃、下型38、上型40の温度が300℃の場合、潤滑
剤の温度が略400℃となり、二硫化モリブデンの適用
温度範囲を超えて二硫化モリブデンによる潤滑効果が少
なくなるが、燐酸塩皮膜が大量の潤滑剤を捕捉している
ため、充分な潤滑作用が営まれる。さらに、黒鉛によっ
て潤滑剤の耐熱性が向上する。
【0026】そこで、鍛造直前における温度が400〜
500℃となるように図示しない加熱装置でワーク66
を加熱する。また、鍛造成形装置20の下型38、上型
40を200〜400℃に加熱し、下型38、上型40
をこの温度で維持する。この場合、ハードプレート3
0、32の通路34に保温装置36から所定温度に加熱
された油を導入することによってハードプレート30、
32が加熱し、下型38、上型40にこの熱が伝達され
て該下型38、上型40が200〜400℃に加熱され
る。
【0027】そして、ワーク66を下型38の下ポンチ
60上に載置し、該ワーク66に鍛造を施して等速ジョ
イント内輪10を成形する。この場合、先ず、図2に示
すように、ワーク66を下型38の下ポンチ60の上部
に載置する。次に、図4Aに示すように、上型40を下
降させて型締めし、図4Bに示すように、下ポンチ6
0、上ポンチ64を互いに接近する方向に変位させる
と、ワーク66が変形してキャビティ54、56の形状
に成形され、等速ジョイント内輪10が成形される。こ
のとき、ワーク66には前述したように大量の潤滑剤が
塗布されているため、良好に潤滑作用が営まれ、ワーク
66の成形が良好に行われる。
【0028】そして、上型40、上ポンチ64を上昇さ
せて型開きし(図4C参照)、下ポンチ60を上昇させ
ると等速ジョイント内輪10が取り出される(図4D参
照)。
【0029】以上のようにして鍛造成形が行われると、
ワーク66の温度が十分高いために鍛造する際に変形抵
抗が小さく、また、ワーク66と下型38、上型40と
の温度差が小さいため、ワーク66の温度の低下も少な
くなり、下型38、上型40に対するワーク66の未充
足が発生する懸念がない。従って、成形品である等速ジ
ョイント内輪10の精度が向上する。
【0030】また、離型剤を使用しないため、離型剤が
鍛造成形装置20の外部に飛散することがなく、作業環
境が汚染されることもない。
【0031】本実施の形態では、ワーク66に燐酸塩皮
膜を形成してから潤滑剤を塗布しているが、ワーク66
に直接潤滑剤を塗布してもよい。
【0032】次に、下型38、上型40の温度とワーク
66の温度とを変化させたときの充足性を試験した結果
を表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】この場合、金型(下型38、上型40)の
温度が150℃以下では、ワーク66の未充足が発生し
ている。また、ワーク66の温度が350℃以下では、
ワーク66の変形抵抗が大きくなり、下型38、上型4
0に過大な荷重がかかり、該下型38、上型40が破損
する懸念がある。さらに、下型38、上型40の温度が
400℃を超えると、該下型38、上型40が軟化する
懸念がある。さらにまた、ワーク66の温度が500℃
を超える場合、下型38、上型40にワークの温度が伝
達されて該下型38、上型40が軟化する懸念がある。
【0035】この表1から、金型の温度が200〜40
0℃、ワーク66の温度が400〜500℃において良
好な結果が得られることがわかる。
【0036】
【発明の効果】本発明に係る鍛造方法によれば、以下の
ような効果ならびに利点が得られる。
【0037】金型に離型剤を塗布する必要がなく、金型
とワークとの温度差が小さいため、金型に熱応力が発生
する懸念がなく、ヒートクラックを防止することができ
る。また、金型の温度が400℃以下であるため、金型
が軟化する懸念もない。このため、金型の寿命が長くな
る。
【0038】さらに、離型剤が不要となることにより、
該離型剤の残滓物が飛散して作業環境が汚染される懸念
がなく、また、ワークにスケールが発生することもない
ため、金型から残滓物を除去する工程も不要となり、作
業効率が向上する。
【0039】さらにまた、金型とワークとの温度差が小
さく、ワークの変形抵抗が小さいため、材料の未充足が
防止されるとともに、前述のように残滓物やスケールが
ないため、成形精度が向上する。また、ワークの変形抵
抗が小さいことから、金型に過大な荷重がかかる懸念も
なく、該金型を破損させることがない。
【0040】またさらに、燐酸塩皮膜によって大量の潤
滑剤を捕捉しているため、ワークの成形が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る鍛造方法によって形
成される等速ジョイント内輪を示す概略斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る鍛造方法に使用され
る鍛造成形装置を示す概略縦断面図である。
【図3】図2の鍛造成形装置の下型、上型を示す概略斜
視図である。
【図4】図2の鍛造成形装置の使用方法を示す一部拡大
縦断面図であり、図4Aは、型締めが行われた状態を示
す図であり、図4Bは、鍛造成形が施された状態を示す
図であり、図4Cは、型開きが行われた状態を示す図で
あり、図4Dは、ワークが取り出された状態を示す図で
ある。
【符号の説明】
10…等速ジョイント内輪 20…鍛造成形装置 30、32…ハードプレート 38…下型 40…上型 54、56…キャビ
ティ 60…下ポンチ 64…上ポンチ 66…ワーク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二硫化モリブデンと黒鉛とを主成分とする
    潤滑剤をワークに塗布する工程と、 前記ワークを、鍛造直前における温度が400〜500
    ℃となるように加熱するとともに、鍛造金型を200〜
    400℃に加熱する工程と、 前記鍛造金型に前記ワークを装着して該ワークに鍛造成
    形を施し、成形品を得る工程と、 を有することを特徴とする鍛造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の鍛造方法において、 前記潤滑剤を前記ワークに塗布する工程の前に、 燐酸塩皮膜を前記ワークの表面に形成する工程を有する
    ことを特徴とする鍛造方法。
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