JPS608892B2 - シ−ムレス鍛造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシームレス鍛造方法に関し、詳細には型割部に
おけるグレィンフロ−の集中を排除して円周方向の強度
及び耐応力腐食割れ性の低下を防止することのできる円
柱状部材のシームレス鍛造方法に関するものである。

油圧シリンダ等の様に圧力制御装置の情動機綾部に使用
される円柱状部材は一般に鍛造品を機械加工することに
よって製作されるが、この場合鍛造品は従来第１図に示
す様な型鍛造法によって製造されるものであり、その過
程を概説すれば下記の通りである。

即ち下型２ａの上面中央に設けた円弧状の凹溝に素材１
を装着せしめた後に、下面中央に同様の円弧状の凹溝を
有する上型２ｂを、前記下型２ａの真上方向から押圧し
、下型２ａの上の素材１を所定圧力にて鍛造する。鍛造
圧力によって素材１は徐々に外方向へ拡がり、上型２ｂ
と下型２ａの間に形成される円柱状腔部３内を満たすと
共にその一部は上型２ｂと下型２ａ間のフラッシュラン
ド部４からはみ出し、はみ出た部分は薄くなっていわゆ
るばりとなる。次いでばり抜き工程５にまわしてばりを
切り落とすと所定の鍛造品６カギ２得られる。しかしか
かる鍛造品６の長手方向外周には左右両頂面部に沿って
直線状のばり落とし部し、わゆるパーティングラィン部
７，７′が形成され、ここには第２図（第１図に示す鍛
造品６のローロ線断面におけるグレィンフローの状態概
念図）及び第３図（第２図のｍ部拡大図）に示す様にグ
レィンフロ−Ｇの極端な集中が起こっている為、該ライ
ン部７，７′における円周方向の強度及び耐応力腐食割
れ性は署〈低下する。

そこでその様な低下の最も著しいパーティングラィン部
７，７′の近傍を排除する為に鍛造品６を図の破線部６
′まで切削加工している。しかし多少切削した程度では
グレインフローＧの集中がまだ相当残存し、円周方向の
強度及び耐応力腐食割れ性が他の外周部に比べて相当低
下している為に、かかる円柱状部材を摺動機横部に使用
した圧力制御装置においては円柱状部村の破損による作
動停止という事故が度々起こっていた。他方上記円周方
向の強度及び耐応力腐食割れ性の低下を安心できる程度
にまで防止しようとすると、例えば図の一点鎖線６″の
程度まで切削しなければならず、この様なことは歩留り
の低下を招き、製造コストをいたずらに増大させるのみ
で極めて不経済である。本発明者等もこうした従釆技術
における問題点の解決を目指して鋭意研究を進めてきた
が、型割部におけるグレィンフロ−の集中部を予め局部
的に積極削除し、次いで該削除部を塑性変形により自己
補填せしめる様にすれば型割部におけるグレィンフロ−
の集中を排除して円周方向の強度及び耐応力腐食割れ性
の低下を防止できることは勿論、歩留りも向上し、更に
切削加工の煩わしさも無くなるので製造コストの低下を
図ることができるという結論に到達し、本発明の完成を
みた。しかして本発明のシームレス鍛造方法とは、シー
ムレス鍛造完了後の円柱状部材の断面積に対し１．２〜
１．５倍の断面積を有する粗鍛造用円柱状素材を、シー
ムレス鍛造完了後の円柱状部材における半径の１／２以
上のフィレット半径を有する鍛造型で粗鍛造し、次いで
粗鍛造後の変形量が対数ひずみで１以上となる型割部で
削除し、更にシームレス鍛造用型内に装着後軸方向より
加圧して、前記削除部を型内で自己補填せしめて円柱状
部材とすることを要旨とするものである。以下実施例図
面に基づき本発明の構成及び作用効果を説明するが、下
記実施例は単に一代表例を示すに過ぎず、前・後記の趣
旨に沿って適宜変更して実施することは勿論可能である
。

第４Ａ図乃至第４Ｅ図は本発明鍛造方法のフローを例示
する概略説明図を示す。

まず第４Ａ図イに示す様な断面債Ｓを有する粗鍛造用円
柱状素材１１を同図口に示す断面形状を有する粗鍛造用
型１２で粗鍛造を行なうに当って、粗鍛造用円柱状素材
（以下「原素材」という）１１としては、第４Ｅ図に示
すシームレス鍛造完了後の円柱状部材（以下「製品部材
」という）１７の断面穣Ｓ。に対し１．２〜１．牙音の
断面債Ｓを有するものを使用することが好ましい。この
ことは下記実験結果から明らかとなった。即ち第５図は
原素材１１の製品部村１７に対する断面度比と、粗鍛造
後の型割部（第４Ｂ図イ，口に示す１３）における変形
量との関係を調べる為に実験した結果をグラフに示した
ものであるが、この図から原素材１１として製品部材７
の断面債Ｓ。の１．劫音以上の断面横Ｓを有するものを
使用した場合には型割部１３における変形量が急増し、
対数ひずみで１以上となる。かかる場合には第４Ｃ図に
示す型割部１３の削除量が多くなって歩留りを低下させ
る一方、削除量が十分でないときは製品素材１７の強度
低下につながり、好ましくない。一方、原素材１１とし
て製品部材１７の断面債Ｓ。の１．２倍以下の断面債Ｓ
を有するものを使用した場合には型割部１３あるいは円
柱製品部材表面にあるボス部が未充填の状態となるので
やはり好ましくない。又粗鍛造用型１２は前述の様に第
４Ａ図口に示す断面形状のものを使用するが、特に製品
部材１７の半径Ｒｏに対し１／２以上のフィレット半径
Ｒを有するものを使用することが好ましく、このことは
下記実験結果から明白となった。

即ち第６図は粗鍛造用型１２の形状比（即ち製品部材半
径Ｒｏに対するフィレット半径Ｒの割合）と粗鍛造後の
型割部１３における変形量との関係を示したものであり
、この図から粗鍛造用型１２として製品部材１７におけ
る半径Ｒｏの１／２より小さいフィレット半径Ｒを有す
るものを使用した場合には、型割部１３における変形量
が急増する一方、前述した様な原素材についての制限範
囲、即ち（Ｓ／Ｓｏ）＜１．５で且つ型割部１３におけ
る変形量が対数ひずみで１より小さくなる範囲を充足し
得る（Ｒ／Ｒｏ）の値は（Ｒ／Ｒｏ）＞１／２であれば
よい。従って前述した様に粗鍛造用型１２としては製品
部材１７の半径Ｒｏに対し１／２以上のフィレット半径
Ｒを有するものを使用すればよい。かくして上記の原素
材１１を粗鍛造用型１２で粗鍛造することにより第４Ｂ
図イ，口に示す様な粗鍛造後の円柱状素材１１ｂが得ら
れる。次いで該素材１１ｂを第４Ｃ図イ，口に示す様に
変形量が対数ひずみで１以上となる型割部１８の削除（
以下・シェービング一という）を破線で示す如く行なう
。かかる条件でシェービングを行なう理由は、前述の様
に製品部材１７の強度低下を防止する為である。次いで
シェービング済み素材１１ｃを第４Ｄ図イ，口に示すシ
ームレス鍛造用型１４内に装着せしめた後、鞄方向（図
の矢印方向）よりサイドシリンダー１５によって加圧す
る。該サイド加圧によって型割部１３における削除部１
３′を型１４内で自己補填せしめれば求める製品部村１
７が得られる。尚素材１１ｃを型１４内に装着せしめる
に当っては、両方の削除面１１ｃ′，１１ｃ′を予め適
当に研磨しておくことにより製品部材１７の品質を高め
ることも可能である。又サイド加工に当っては、サイド
加工面１６から矢印方向先端に向かう程、素材１１ｃの
横断面々圧は低くなり、従って自己補填しにくくなるの
で、先端部における面圧が所定の設定値まで上昇したこ
とを確認した後に除圧を行なう様にすればよい。かくし
て製品部村１７にはグレィンフロ−の集中が無くなり、
それに伴い円周方向の強度及び耐応力腐食割れ性の局部
的低下も見られなくなった。本発明のシームレス鍛造方
法‘ま概略以上の様‘こ構成されるが、要は粗鍛造後の
円柱状素材の型割部におけるグレィンフローの集中部を
予め局部的に積極削除し、次いで該削除部を塑性変形に
より型内で自己補填せしめる様にしたので、従来の製品
部材に見られた型割部におけるグレィンフローの集中を
排除して円周方向の強度及び耐応力腐食割れ性の局部低
下を防止できる様になり、更に歩蟹を向上させると共に
切削加工の煩わしさを排除することによって円柱状部村
の製造コストを低減できる様になった。

以下実施例を示す。

６仇眺めのアルミニウム合金（７０７ふ２０１４）素材
を使用し、本発明方法を下記の条件で実施して５０側め
の製品部材を得た。

即ち原素材としては（Ｓ／Ｓｏ）＝１．４４のものを使
用し、又粗鍛造用型としては第４Ａ図口に示す型でフィ
レットの半径Ｒ＝１５脚及び２５側（従ってＲ／Ｒｏ＝
０．６及び１）、フラッシュランド部の厚さー＝２肋の
ものを使用した。又比較例では７０側めのアルミニウム
合金（７０７ふ２０１４）からなる（Ｓ／Ｓｏ）＝１．
９８のものを原素材として使用し、又粗鍛造用型として
フィレットの半径Ｒ＝１仇肋（従ってＲノＲｏ＝０．４
）のものを使用した。

これらの原素材を予め３５０〜４５０ｏｏに加熱する一
方、粗鍛造用型内に潤滑材を塗布し、その後前記子熱済
みの原素材を型内に装着し、次いで１０００トンの圧力
を加えた。この後除圧して型内より中間製品素材を取り
出し、パーティングラィン部のばりを機械切断により素
材内面側３肌まで削除し、シェービングを行なった。次
いでシェービング済みの素材を予め３５０〜４５０００
に加熱する一方、シームレス鍛造用型内に潤滑剤を塗布
し、その後前記予熱済みのシェービング済み素材を型内
に装着し、更に軸サイド方向より２００トンの圧力にて
３硯砂間加圧保持した後、除圧して型内より円柱状部材
を得た。上記の如く本発明のシームレス鍛造法によって
得られた５仇仰ぐの円柱状部材と、第１図に示す様な従
来の鍛造法によって得られた５０肋？の円柱状部材とに
ついての最終鍛造結果、形割部材対数歪量、強度試験お
よび耐応力腐食割れ試験の比較を行った結果を第１表に
示す。

まず原素材径が７比側めと大きい場合には形割部の歪量
が大きい為削除量が１０柳と大きくなる為、最終鍛造で
の横加圧に際して先端部を自己補填できない（テスト品
Ｎｏ．５及びＮｏ．８）。

又原素材径が６仇炊ぐのものを用いた場合でもフィレッ
ト半径がＲ＝１０肌、即ちＲ／Ｒｏ＝０．４と小さい場
合には形割部の削除量が８肋と大きい為に同様に先端部
を自己補填できない（テスト品Ｎｏ．１）。本発明方法
の様に原素材径を６０側めとし、フィレット半径Ｒ＝０
．６及び１としたものは、形割部の削除量が夫々４肋（
テスト品Ｎｏ．２）、２側（テスト品Ｎｏ．３、Ｎｏ．
６）と少なく横加圧によって先端部を自己補填して最終
製品形状に成形することができる。

これらシームレス鍛造法によって成形加工を行なうこと
ができたテスト品ＮＯ．２、３、６と従来の鍛造法によ
って得られたテスト品Ｎｏ．４、７とを比較してみると
、本発明のシームレス鍛造法によって得たものでは形割
部材対数歪量が０．８０．９と従釆鍛造法の１．６に比
較して大幅に改善されている。

その結果本発明方法によって得られたテスト品Ｎｏ．２
、３、６は従来法のテスト品Ｎｏ．４、７と比較して何
れも強度及び耐応力腐食割れ性が共に優れていることが
確認できた。尚耐応力腐食割れ試験における負荷応力は
Ｌ方向耐力の７５％にあたる２９．２５ｋ９ｆ／鮒試験
日数は２０日間とした。

又第１表中に記載した０は良好、×は不良を示す。脳 船

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆法による円柱状部村製造工程の概略説明図
、第２図は第１図に示す円柱状部材６の０−ロ線断面に
おけるグレィンフローの状態概念図、第３図は第２図の
ｍ部拡大図、第４Ａ図〜第４Ｅ図は本発明製造方法のフ
ローを例示する概略説明図、第５図は原素材の大きさと
粗鍛造後の型割部における変形量との関係を示すグラフ
、第６図は粗鍛造用型の形状と粗鍛造後の型割部におけ
る変形量との関係を示すグラフである。 １１・・・・・・粗鍛造用円柱状素材、１１ｂ・・・・
・・粗鍛造後の円柱状素材、１２…・・・粗鍛造用型、
１３・・・・・・型割部、１３・・・・・・削除部、１
１・・・・・・シェービング済み素材、１４…・・，シ
ームレス鍛造用型、１５……サイドシリンダー「 １６
……サイド加工面、１７・…・・製品部材。 繁１図 繁２図 豹３図 翁ム（Ａ）図 繁ム■図 繁りｃ）図 繁４功図 舞ム（Ｅ）図 簾５図 ※６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シームレス鍛造完了後の円柱状部材の断面積に対し
   １．２〜１．５倍の断面積を有する粗鍛造用円柱状素材
   を、シームレス鍛造完了後の円柱状部材における半径の
   １／２以上のフイレツト半径を有する鍛造型で粗鍛造し
   、次いで粗鍛造後の変形量が対数ひずみで１以上となる
   型割部を削除し、更にシームレス鍛造用型内に装着後軸
   方向より加圧して、前記削除部を型内で自己補填せしめ
   て円柱状部材とすることを特徴とするシームレス鍛造方
   法。