JPH08287B2 - 複合溶湯鍛造法 - Google Patents
複合溶湯鍛造法Info
- Publication number
- JPH08287B2 JPH08287B2 JP14027591A JP14027591A JPH08287B2 JP H08287 B2 JPH08287 B2 JP H08287B2 JP 14027591 A JP14027591 A JP 14027591A JP 14027591 A JP14027591 A JP 14027591A JP H08287 B2 JPH08287 B2 JP H08287B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten metal
- hollow body
- mold
- melting point
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/004—Thixotropic process, i.e. forging at semi-solid state
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属の溶湯鍛造法に係わ
り、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。
り、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、従来法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
が高いなどの利点を有する。現在は、自動車の足迴りの
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、従来法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
が高いなどの利点を有する。現在は、自動車の足迴りの
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属寿命が問題と
なっている。これを解決すべく特開昭５３−１３０２２
９号公報では、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発明されている。しかし
この発明は金属の中空体が冷間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。また溶湯を
中空体内に注入するために、注入する溶湯量の管理が難
しく製品の重量のバラツキが大きいこと、また溶湯注入
ノズルがつまりその交換を頻繁に行わなくてはならない
という課題も有していた。
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属寿命が問題と
なっている。これを解決すべく特開昭５３−１３０２２
９号公報では、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発明されている。しかし
この発明は金属の中空体が冷間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。また溶湯を
中空体内に注入するために、注入する溶湯量の管理が難
しく製品の重量のバラツキが大きいこと、また溶湯注入
ノズルがつまりその交換を頻繁に行わなくてはならない
という課題も有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこうした現状に
鑑みてなされたもので、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／最外経比
が０．１５以内の中空体内に、融点が５００℃以上で中
空体の鋼材の融点より５０℃下を上限とする金属体を挿
入した後、これらを金属体の融点を下限として１〜５分
間高周波加熱し、挿入した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にある。
鑑みてなされたもので、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／最外経比
が０．１５以内の中空体内に、融点が５００℃以上で中
空体の鋼材の融点より５０℃下を上限とする金属体を挿
入した後、これらを金属体の融点を下限として１〜５分
間高周波加熱し、挿入した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にある。
【０００５】
【作用】図１は本発明に係わる溶湯鍛造法の一態様を示
すものである。同図（ａ）では、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
り、その肉厚／最外径比が０．１５以内の中空体１内
に、融点が中空体の鋼材の融点より５０℃下を上限とす
る金属体３をあらかじめ挿入しておき、高周波加熱コイ
ル２内で加熱する。これにより挿入した金属体のみが溶
融し、中空体はその形状を保持することができる。加熱
終了後同図（ｂ）に示すように中空体およびその中にあ
る溶融した金属体を加熱装置７により３００℃以上に予
加熱された金型４内に挿入する。その後パンチ５により
加圧成形を行なうことにより、空隙部６内に中空体およ
び溶融した金属体が充満、固化し同図（ｃ）の製品８が
完成する。
すものである。同図（ａ）では、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
り、その肉厚／最外径比が０．１５以内の中空体１内
に、融点が中空体の鋼材の融点より５０℃下を上限とす
る金属体３をあらかじめ挿入しておき、高周波加熱コイ
ル２内で加熱する。これにより挿入した金属体のみが溶
融し、中空体はその形状を保持することができる。加熱
終了後同図（ｂ）に示すように中空体およびその中にあ
る溶融した金属体を加熱装置７により３００℃以上に予
加熱された金型４内に挿入する。その後パンチ５により
加圧成形を行なうことにより、空隙部６内に中空体およ
び溶融した金属体が充満、固化し同図（ｃ）の製品８が
完成する。
【０００６】本発明では溶湯を金型内に直接注入するこ
とがないので溶湯と金型の融着がないとともに、中空体
自体も加熱するために特開昭５３−１３０２２９号公報
で開示された方法に比べより複雑形状部品の成形が可能
となる。さらに溶湯を注入する工程も無く、その代わり
に中空体より融点の低い金属体を挿入しておくことによ
り製品の重量管理が容易であるばかりでなく、ノズル交
換などのメインテナンスも省略できる。
とがないので溶湯と金型の融着がないとともに、中空体
自体も加熱するために特開昭５３−１３０２２９号公報
で開示された方法に比べより複雑形状部品の成形が可能
となる。さらに溶湯を注入する工程も無く、その代わり
に中空体より融点の低い金属体を挿入しておくことによ
り製品の重量管理が容易であるばかりでなく、ノズル交
換などのメインテナンスも省略できる。
【０００７】中空体に用いる鋼材の炭素量を２％未満と
したのは、これ以上の炭素量の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。また中空体の肉厚／最大直径比を
０．１５以内とするのは、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６に充満しにくく、製品形状に成形できないからであ
る。中空体内に挿入しておく金属体の融点を５００℃以
上とするのは、本発明法では中空体を軟質化する必要か
ら中空体は５００℃以上の加熱を必要とし、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。挿入する金属体の融点を中空体の鋼材
の融点より５０℃下を上限とするのは、これよりも融点
の高い金属体では、中空体を所定の温度に加熱した際、
金属体が溶融しきらないからである。加熱温度を金属体
の融点以上とするのは、これよりも低い温度では金属体
が溶融しないためである。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り、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うちに加圧成形を行なう
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、空隙部に金属体が充満しなくなるためである。
したのは、これ以上の炭素量の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。また中空体の肉厚／最大直径比を
０．１５以内とするのは、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６に充満しにくく、製品形状に成形できないからであ
る。中空体内に挿入しておく金属体の融点を５００℃以
上とするのは、本発明法では中空体を軟質化する必要か
ら中空体は５００℃以上の加熱を必要とし、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。挿入する金属体の融点を中空体の鋼材
の融点より５０℃下を上限とするのは、これよりも融点
の高い金属体では、中空体を所定の温度に加熱した際、
金属体が溶融しきらないからである。加熱温度を金属体
の融点以上とするのは、これよりも低い温度では金属体
が溶融しないためである。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り、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うちに加圧成形を行なう
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、空隙部に金属体が充満しなくなるためである。
【０００８】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。
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Ｓ１０Ｃ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、そ
の中に表１に示す成分を有する硬鋼線材ＳＷＲＨ８２Ａ
の金属体２を挿入した後、１０℃／ｓの昇温速度で１５
００℃に高周波加熱を行なった。なおこのときの中空体
の肉厚／最外径比は０．０５であり、また加熱はアルゴ
ンガスによる不活性ガス雰囲気内で実施した。その後こ
れらを１．５秒で金型１１内に挿入し、溶融したＳＷＲ
Ｈ８２ＡＣが１４８０℃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２４，ピッチ円直径４
８mm，歯先円直径５２mmの平歯車形状であり、高周波に
より４００℃に予加熱しておいた。
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Ｓ１０Ｃ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、そ
の中に表１に示す成分を有する硬鋼線材ＳＷＲＨ８２Ａ
の金属体２を挿入した後、１０℃／ｓの昇温速度で１５
００℃に高周波加熱を行なった。なおこのときの中空体
の肉厚／最外径比は０．０５であり、また加熱はアルゴ
ンガスによる不活性ガス雰囲気内で実施した。その後こ
れらを１．５秒で金型１１内に挿入し、溶融したＳＷＲ
Ｈ８２ＡＣが１４８０℃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２４，ピッチ円直径４
８mm，歯先円直径５２mmの平歯車形状であり、高周波に
より４００℃に予加熱しておいた。
【００１０】従来法として、表１に示す硬鋼線材ＳＷＲ
Ｈ８２Ａを高周波炉で１５００℃に加熱溶解し、中空体
を用いずそのまま金型４に注入したのち１４８０℃で加
圧成形した場合を従来法１とした。特開昭５３−１３０
２２９号公報記載にならい、本発明法と同じＳ１０Ｃの
円筒容器状の中空体を加熱せずに金型４内に挿入し、そ
の中に高周波炉で１５００℃に加熱溶解した表１に示す
成分を有する硬鋼線材ＳＷＲＨ８２Ａを注入した後、１
４８０℃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
は行なわなかった。
Ｈ８２Ａを高周波炉で１５００℃に加熱溶解し、中空体
を用いずそのまま金型４に注入したのち１４８０℃で加
圧成形した場合を従来法１とした。特開昭５３−１３０
２２９号公報記載にならい、本発明法と同じＳ１０Ｃの
円筒容器状の中空体を加熱せずに金型４内に挿入し、そ
の中に高周波炉で１５００℃に加熱溶解した表１に示す
成分を有する硬鋼線材ＳＷＲＨ８２Ａを注入した後、１
４８０℃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
は行なわなかった。
【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除した値
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。また同表には一個の金型で製造できた製
品の個数を金型寿命として示した。同表より成形状態と
しては、従来法２で残留空隙率が２９％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。従来法１および本発明法で残留空隙率はそれぞ
れ０．３％と０．６％であり、所定歯車形状に成形でき
た。しかし従来法１では金型寿命が５２個なのに対して
本発明法では１２６５個と２０倍以上の金型寿命の向上
が図られた。
製品の空隙部を成形前の金型と製品の空隙部で除した値
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。また同表には一個の金型で製造できた製
品の個数を金型寿命として示した。同表より成形状態と
しては、従来法２で残留空隙率が２９％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。従来法１および本発明法で残留空隙率はそれぞ
れ０．３％と０．６％であり、所定歯車形状に成形でき
た。しかし従来法１では金型寿命が５２個なのに対して
本発明法では１２６５個と２０倍以上の金型寿命の向上
が図られた。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】本発明を用いれば、溶湯鍛造の特徴であ
る複雑形状部品成形性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なうことが可能となる。
る複雑形状部品成形性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なうことが可能となる。
【図１】本発明の態様と本発明実施例に用いた溶湯鍛造
法を示す図である。
法を示す図である。
【符号の説明】 １ 中空体 ２ 高周波加熱コイル ３ 金属体 ４ 金型 ５ パンチ ６ 加圧成形前の空隙部 ７ 金型加熱装置 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以内の中空体内に、融
点が５００℃以上で中空体の鋼材の融点より５０℃下を
上限とする金属体を挿入した後、これらを金属体の融点
を下限として１〜５分間高周波加熱し、挿入した金属体
が溶融または半溶融状態のうちに製品形状を有しかつ３
００℃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 |
|---|---|---|---|
| JP14027591A JPH08287B2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 複合溶湯鍛造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14027591A JPH08287B2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 複合溶湯鍛造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367362A JPH04367362A (ja) | 1992-12-18 |
| JPH08287B2 true JPH08287B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=15264990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14027591A Expired - Lifetime JPH08287B2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 複合溶湯鍛造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08287B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-12 JP JP14027591A patent/JPH08287B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04367362A (ja) | 1992-12-18 |
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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: 19960625 |