(57)【要約】  パンチ１は、パンチ軸７と平行に形成された成形ランド部２と、成形ランド部２よりも先端側に成形ランド部２と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部３と、成形ランド部２よりも基端側に形成され且つ成形ランド部２よりも小径の逃げ部５と、を有する。素材20のロックウェル硬さＨＲＦは６５〜１０５の範囲内である。パンチ１の成形Ｒ部３の曲率半径Ｒは鍛造品25の円筒状周壁部21の肉厚Ｌよりも大きい。パンチ１の成形ランド部２の長さＢは０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内である。パンチ１の逃げ部５の成形ランド部２に対する逃げ幅Ｃは０．１５〜１．０ｍｍの範囲内である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有し、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状鍛造品を成形する際に用いられる冷間後方押出鍛造用パンチであって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記成形Ｒ部の曲率半径は、前記鍛造品の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記逃げ部の前記成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている冷間後方押出鍛造用パンチ。
【請求項２】
請求項１記載のパンチを具備する冷間後方押出鍛造装置。
【請求項３】
パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有する冷間後方押出鍛造用パンチを用い、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状ブレーキピストン用素形材を成形するブレーキピストン用素形材の製造方法であって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記パンチの成形Ｒ部の曲率半径は、前記素形材の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記パンチの成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記パンチの逃げ部の成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されているブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項４】
前記素材は、前記パンチに対応する成形ダイの成形キャビティ内で冷間後方押出鍛造されるものであり、
前記成形ダイの成形キャビティの底面の外周縁部に成形キャビティの周面と連接して凹部が形成されており、
前記凹部は、その内部に素材の鍛造時に素材の材料が流れ込むことにより、前記成形キャビティ内におけるその底面とその周面との間の角部近傍で材料が滞留するのを抑制するものである請求項３記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項５】
前記凹部の開口幅は、前記素形材の周壁部の肉厚以上に設定されている請求項４記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項６】
前記成形キャビティの中心側に配置された前記凹部の側面は、前記凹部の開口幅が広くなるように傾斜している請求項４又は５記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項７】
前記素材の上面の表面粗さＲａを前記素材の外周面の表面粗さＲａで割った値と、前記素材の上面の表面粗さＲｚを前記素材の外周面の表面粗さＲｚで割った値と、前記素材の上面のうねりＷａを前記素材の外周面のうねりＷｚで割った値と、前記素材の上面のうねりＷｚを前記素材の外周面のうねりＷｚで割った値と、のうち少なくとも一つが０．５〜１．５の範囲内に設定されている請求項３〜６のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項８】
前記素材の材質は、Ｏ処理が施されないで溶体化処理が施されたアルミニウム合金である請求項３〜７のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法により得られたブレーキピストン用素形材を人工時効処理するブレーキピストンの製造方法。
【請求項１０】
パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有する冷間後方押出鍛造用パンチを用い、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状鍛造品を成形する有底円筒状鍛造品の製造方法であって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記パンチの成形Ｒ部の曲率半径は、前記鍛造品の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記パンチの成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記パンチの逃げ部の成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている有底円筒状鍛造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間後方押出鍛造用パンチ、冷間後方押出鍛造装置、ブレーキピストン用素形材の製造方法、ブレーキピストンの製造方法、及び、有底円筒状鍛造品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属素材から鍛造品を成形する方法として、パンチ及び成形ダイを用いた冷間後方押出鍛造法が知られている（例えば非特許文献１参照）。この冷間後方押出鍛造法によれば、ブレーキピストン用素形材等の有底円筒状の鍛造品を成形することができる。【０００３】
その際に用いられるパンチ１０１は、図９に示すように、パンチ軸１０７と平行に形成された成形ランド部１０２と、成形ランド部１０２よりも先端側に成形ランド部１０２と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部１０３と、成形Ｒ部１０３よりも先端側に成形ランド部１０２と連なって形成され且つパンチ軸１０７に垂直な平坦面からなる成形先端面１０４と、成形ランド部１０２よりも基端側に形成された逃げ部１０５と、を有している。逃げ部１０５は、成形ランド部１０２よりも小径であってパンチ軸１０７と平行に形成されている。１０６は成形Ｒ部１０３の曲率中心である。成形ダイ１０８の成形キャビティ１０９内には金属素材１２０が配置されている。この素材１２０の表面にはボンデ処理などの潤滑処理が施されている。そして、この素材１２０が成形キャビティ１０９内にてパンチ１０１で押圧されることにより、素材１２０の材料がパンチ１０１の成形Ｒ部１０３及び成形ランド部１０２に沿って後方へ流れて円筒状周壁部１２１が形成される。【０００４】
一般に、この冷間後方押出鍛造法によれば、冷間鍛造は常温成形であるから、温間鍛造や熱間鍛造に比べて加熱費用の点、生産性の点で有利である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】山本博一著、「知りたい圧縮加工金型」、第２版、（株）ジャパンマシニスト社、１９８０年３月１０日、ｐ８５−９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１の８６〜８７頁には、本非特許文献１中の図６．１２の説明として、先端が球状のパンチ（いわゆる球状パンチ）を用いた冷間後方押出鍛造では、鍛造の断面減少率が大きくなると加工荷重が急上昇すること、球状パンチは、どちらかというと浅い孔の成形に適していること、等が記載されている。したがって、球状パンチを用いて、肉厚の薄い周壁部１２１を有する鍛造品１２５を成形するのは困難である。【０００７】
また、鍛造品１２５が同図に示すように有底円筒状である場合には、その素材１２０を冷間後方押出鍛造するときに素材１２０（鍛造品１２５）の内周面１２１ａのパンチ１０１との焼付きが発生するという難点があった。この焼付きは、パンチ１０１の成形Ｒ部１０３の曲率半径Ｒが鍛造品１２５（素材１２０）の円筒状周壁部１２１の肉厚Ｌよりも大きい場合、換言すると鍛造品１２５の周壁部１２１の肉厚Ｌがパンチ１０１の成形Ｒ部１０３の曲率半径Ｒ以下である場合、即ち周壁部１２１が薄い場合に特に発生し易かった。【０００８】
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、パンチの成形Ｒ部の曲率半径が大きい場合でも焼付きの発生を防止することができ、更に、高い寸法精度を有する有底円筒状鍛造品を成形することができる冷間後方押出鍛造用パンチ、前記パンチを具備した冷間後方押出鍛造装置、前記パンチを用いたブレーキピストン用素形材の製造方法、前記ブレーキピストン用素形材を用いたブレーキピストンの製造方法、及び、前記パンチを用いた有底円筒状鍛造品の製造方法を提供することにある。【０００９】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の好ましい実施形態から明らかにされるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の手段を提供する。【００１１】
［１］  パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有し、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状鍛造品を成形する際に用いられる冷間後方押出鍛造用パンチであって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記成形Ｒ部の曲率半径は、前記鍛造品の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記逃げ部の前記成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている冷間後方押出鍛造用パンチ。【００１２】
［２］  前項１記載のパンチを具備する冷間後方押出鍛造装置。【００１３】
［３］  パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有する冷間後方押出鍛造用パンチを用い、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状ブレーキピストン用素形材を成形するブレーキピストン用素形材の製造方法であって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記パンチの成形Ｒ部の曲率半径は、前記素形材の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記パンチの成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記パンチの逃げ部の成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されているブレーキピストン用素形材の製造方法。【００１４】
［４］  前記素材は、前記パンチに対応する成形ダイの成形キャビティ内で冷間後方押出鍛造されるものであり、
前記成形ダイの成形キャビティの底面の外周縁部に成形キャビティの周面と連接して凹部が形成されており、
前記凹部は、その内部に素材の鍛造時に素材の材料が流れ込むことにより、前記成形キャビティ内におけるその底面とその周面との間の角部近傍で材料が滞留するのを抑制するものである前項３記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。【００１５】
［５］  前記凹部の開口幅は、前記素形材の周壁部の肉厚以上に設定されている前項４記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。【００１６】
［６］  前記成形キャビティの中心側に配置された前記凹部の側面は、前記凹部の開口幅が広くなるように傾斜している前項４又は５記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。【００１７】
［７］  前記素材の上面の表面粗さＲａを前記素材の外周面の表面粗さＲａで割った値と、前記素材の上面の表面粗さＲｚを前記素材の外周面の表面粗さＲｚで割った値と、前記素材の上面のうねりＷａを前記素材の外周面のうねりＷｚで割った値と、前記素材の上面のうねりＷｚを前記素材の外周面のうねりＷｚで割った値と、のうち少なくとも一つが０．５〜１．５の範囲内に設定されている前項３〜６のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。【００１８】
［８］  前記素材の材質は、Ｏ処理が施されないで溶体化処理が施されたアルミニウム合金である前項３〜７のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。【００１９】
［９］  前項３〜８のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法により得られたブレーキピストン用素形材を人工時効処理するブレーキピストンの製造方法。【００２０】
［１０］  パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有する冷間後方押出鍛造用パンチを用い、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状鍛造品を成形する有底円筒状鍛造品の製造方法であって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記パンチの成形Ｒ部の曲率半径は、前記鍛造品の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記パンチの成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記パンチの逃げ部の成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている有底円筒状鍛造品の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は以下の効果を奏する。【００２２】
前項［１］記載の冷間後方押出鍛造用パンチによれば、パンチの成形Ｒ部の曲率半径が鍛造品の周壁部の肉厚よりも大きく設定されている場合、換言すると鍛造品の周壁部の肉厚がパンチの成形Ｒ部の曲率半径以下である場合でも、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内の素材について、該素材の内周面のパンチとの焼付きを防止することができるし、高い寸法精度を有する有底円筒状鍛造品を得ることができる。【００２３】
前項［２］記載の冷間後方押出鍛造装置によれば、前項［１］記載のパンチと同じ効果を奏する。【００２４】
前項［３］記載のブレーキピストン用素形材の製造方法によれば、パンチの成形Ｒ部の曲率半径がブレーキピストン用素形材の周壁部の肉厚よりも大きく設定されている場合、換言すると素形材の周壁部の肉厚がパンチの成形Ｒ部の曲率半径以下である場合でも、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内の素材について、該素材の内周面のパンチとの焼付きを防止することができるし、高い寸法精度を有するブレーキピストン用素形材を得ることができる。【００２５】
前項［４］記載のブレーキピストン用素形材の製造方法によれば、材料の滞留状態（デットメタル状態）が改善され、これにより、焼付きを確実に防止することができるし、更に材料の滞留（デッドメタル）に起因する表皮引込み傷の発生を防止することができる。その結果、高品質のブレーキピストン用素形材を得ることができる。【００２６】
前項［５］記載のブレーキピストン用素形材の製造方法によれば、焼付きを更に確実に防止することができるし、更に材料の滞留に起因する表皮引込み傷の発生を確実に防止することができる。【００２７】
前項［６］記載のブレーキピストン用素形材の製造方法によれば、焼付きを更に一層確実に防止することができるし、更に材料の滞留に起因する表皮引込み傷の発生を更に確実に防止することができる。【００２８】
前項［７］記載のブレーキピストン用素形材の製造方法によれば、焼付きを更に一層確実に防止することができる。【００２９】
前項［８］記載のブレーキピストン用素形材の製造方法によれば、素材の材質はＯ処理が施されないで溶体化処理が施されたアルミニウム合金であるので、次のような効果を奏する。【００３０】
すなわち、従来のブレーキピストン用素形材の製造方法では、素材の硬さを下げて鍛造性を向上させるために、鍛造の前に素材にＯ処理を施す必要があった。さらに、このように素材にＯ処理が施されると、当該素材を冷間後方押出鍛造して成形されたブレーキピストン用素形材は硬さが低い。そのため、鍛造の後で素形材に溶体化処理を施す必要があった。つまり、従来の製造方法では、少なくとも２度の熱処理工程（Ｏ処理と溶体化処理）を実施する必要があった。これに対して、本発明のブレーキピストン用素形材の製造方法では、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内という硬い素材を鍛造しても高い寸法精度を有するブレーキピストン用素形材を成形することができ、そのため鍛造の前に素材にＯ処理を施す必要がない。しかも、鍛造の前に素材にＯ処理を施す必要がないから、鍛造の後で素形材に溶体化処理を施す必要もない。したがって、ブレーキピストンの製造工程を簡素化することができ、もってブレーキピストンの製造コストを引き下げることができる。【００３１】
前項［９］記載のブレーキピストンの製造方法によれば、ブレーキピストンに適する硬さに調整されたブレーキピストンを得ることができる。【００３２】
前項［１０］記載の鍛造品の製造方法によれば、素材の内周面のパンチとの焼付きを防止することができるし、高い寸法精度を有する有底円筒状鍛造品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る冷間後方押出鍛造装置のパンチで金属素材を押圧する前の状態の断面図である。
【図２】図２は、同パンチで素材を押圧した状態の断面図である。
【図３】図３は、図２の拡大図である。
【図４】図４は、素材からブレーキピストンを製造する工程を示す、本発明の一実施形態に係る工程図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る冷間後方押出鍛造装置のパンチで金属素材を押圧した状態の断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係る冷間後方押出鍛造装置のパンチで金属素材を押圧した状態の断面図である。
【図７】図７は、上記第１実施形態の冷間後方押出鍛造装置のパンチの成形Ｒ部を説明するための図３に対応する図である。
【図８】図８は、素材からブレーキピストンを製造する工程を示す、参考例に係る工程図である。
【図９】図９は、本発明の背景技術を説明するために用いたパンチで金属素材を押圧した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００３５】
図１において、１５は本発明の第１実施形態に係る冷間後方押出鍛造装置である。この鍛造装置１５は、図１及び２に示すように、金属素材２０から有底円筒状鍛造品２５として例えばブレーキピストン用素形材を成形するためのものであり、本発明の第１実施形態に係る冷間後方押出鍛造用パンチ１、パンチ１に対応する成形ダイ８等を具備している。成形ダイ８は成形キャビティ９を有している。
【００３６】
鍛造品２５（ブレーキピストン用素形材）は、金属製であり、図２に示すように、円板状底壁部２２と、該底壁部２２の外周縁部に一体形成された円筒状周壁部２１とを有している。この鍛造品２５では、底壁部２２がブレーキピストンのクラウン部に対応し、周壁部２１がブレーキピストンのスカート部に対応する。
【００３７】
鍛造品２５の製造に用いられる金属素材２０は、図１に示すように、円板状又は円柱状であり、成形ダイ８の成形キャビティ９内に配置されている。そして、この素材２０が成形キャビティ９内にてパンチ１で押圧されることにより、図２に示すように有底円筒状鍛造品２５が成形される。本第１実施形態では、成形ダイ８の成形キャビティ９の底面９ｂは平坦な円形状である。成形キャビティ９の周面９ａの半径は、成形キャビティ９の中心軸方向において一定されている。
【００３８】
素材２０は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものである。ここで、ロックウェル硬さは、ＪＩＳ（日本工業規格）  Ｚ２２４５：２００５の「ロックウェル硬さ試験−試験方法」に準拠して測定された値であり、その測定に使用したスケールはＦ、圧子は鋼球１．５８７５ｍｍ、試験荷重は５８８．４Ｎである。なお本第１実施形態では、圧子として鋼球圧子が使用されているので、正式な硬さ記号はＨＲＦＳである。
【００３９】
さらに、素材２０の表面（即ち素材２０の上面２０ａ、下面及び外周面２０ｂ）にはその全面に亘ってボンデ処理などの潤滑処理が施されている。
【００４０】
パンチ１は、図示しないパンチ駆動手段（例：油圧シリンダ）によってパンチ軸７に沿って成形ダイ８の成形キャビティ９内へ進出して素材２０を押圧するものである。このパンチ１の形状は次のとおりである。
【００４１】
図３に示すように、パンチ１は、その押圧成形部が略半球状に形成されたものであり、即ちいわゆる球状パンチの範疇に入るものである。詳述すると、パンチ１は、成形ランド部２と断面円弧状の成形Ｒ部３と成形先端面４とを押圧成形部として有しており、更に逃げ部５を有している。なお、逃げ部５はパンチ１のステム部とも呼ばれている。６は成形Ｒ部３の曲率中心である。
【００４２】
成形ランド部２は、パンチ軸７と平行に形成されている。成形Ｒ部３は、成形ランド部２よりも先端側に成形ランド部２と連なって形成されている。成形先端面４は、成形Ｒ部３よりも先端側に成形Ｒ部３と連なって形成され且つパンチ軸７に垂直な平坦面からなるものである。逃げ部５は、成形ランド部２よりも小径であり且つパンチ軸７と平行に形成されている。そのため、成形ランド部２と逃げ部５との間には、成形ランド部２の半径と逃げ部５の半径との差に対応した段差が生じている。
【００４３】
さらに本第１実施形態では、成形Ｒ部３は、成形ランド部２と滑らかに連なって形成されている。そのため、成形Ｒ部３と成形ランド部２との境界には角部は生じていない。さらに、成形先端面４は、成形Ｒ部３と滑らかに連なって形成されている。そのため、成形先端面４と成形Ｒ部３との境界には角部は生じていない。
【００４４】
ここで、説明の便宜上、成形Ｒ部３の曲率半径をＲ、成形ランド部２の長さをＢ、逃げ部５の成形ランド部２に対する逃げ幅、即ち成形ランド部２と逃げ部５との間の段差をＣとする。また、鍛造品２５（素材２０）の円筒状周壁部２１の肉厚をＬとする。Ｌは、成形ランド部２と成形ダイ８の成形キャビティ９の周面９ａとの間の隙間寸法と同寸である。Ｒ、Ｂ、Ｃ及びＬはいずれも０よりも大きい。すなわち、Ｒ＞０、Ｂ＞０、Ｃ＞０、Ｌ＞０である。
【００４５】
本第１実施形態のパンチ１では、成形Ｒ部３の曲率半径Ｒは、鍛造品２５の周壁部２１の肉厚Ｌよりも大きく設定されている。すなわち、Ｒ＞Ｌ、つまりＲ／Ｌ＞１である。
【００４６】
従来では、このように成形Ｒ部３の曲率半径ＲがＬよりも大きなパンチ１を用いて、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内という硬い素材２０を冷間後方押出鍛造すると、素材２０（鍛造品２５）の内周面２１ａのパンチ１との焼付きが発生し易い。その原因について本発明者は次のように考えた。すなわち、パンチ１の成形Ｒ部３の曲率半径Ｒが大きいと、Ｒが小さい場合に比べて、パンチ１で押圧された素材２０の材料はパンチ１の成形Ｒ部３に沿ってなだらかに流れるので、材料が成形Ｒ部３と成形ランド部２との境界位置で集中する。そのため、当該境界位置で素材２０に新生面が発生し易く、周壁部２１の内周面２１ａで潤滑切れを生じる。その結果、焼付きが発生するものと考えられる。
【００４７】
そこで、上記の難点を解消するために本発明者はパンチ１の形状について鋭意検討した結果、成形ランド部２の長さＢを０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定し、且つ、逃げ部５の成形ランド部２に対する逃げ幅Ｃを０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定することにより、上記の難点を解消できることを見出した。
【００４８】
成形ランド部２の長さＢが０．０５ｍｍ未満の場合、周壁部２１の成長が不安定になり、周壁部２１の内径寸法精度が低下する。一方、Ｂが０．１５ｍｍを超える場合、Ｂが長すぎるため、周壁部２１の内周面２１ａで焼付きが生じる。
【００４９】
逃げ幅Ｃが０．１５ｍｍ未満の場合、Ｃが小さすぎるため、周壁部２１の内周面２１ａの逃げ部５との焼付きが生じる。したがって、焼付きを防止するためには逃げ幅Ｃは０．１５ｍｍ以上であることが望ましい。しかし、Ｃが１．０ｍｍを超える場合、パンチ１の逃げ部５における剛性が小さくなって鍛造品２５の寸法精度が低下する虞がある。
【００５０】
また、鍛造時におけるパンチ１の温度は、限定されるものではないが、１２０〜１９０℃の範囲内に設定されるのが特に望ましい。
【００５１】
パンチ１の材質は限定されるものではないが、特に超硬合金であることが望ましい。パンチ１の硬さ（ビッカース硬さ）は限定されるものではないが、特にＨＶ１４００±２００であることが望ましい。
【００５２】
さらに、本第１実施形態の製造方法は、次のような形状の鍛造品２５を製造する場合に特に適している。その形状とは、図２に示すように、鍛造品２５の外径をＤ、鍛造品２５の中空部の深さをＦとするとき、Ｌ／Ｄ＝０．０３８〜０．２５、Ｌ＝１．５〜５ｍｍ、Ｆ／Ｄ＝０．２５〜３、及び、Ｆ＝１０〜６０ｍｍという寸法条件を満足する形状である。この形状の鍛造品２５を従来のパンチを用いて製造方法した場合には、焼付きが発生し易いし、鍛造品２５の寸法精度が低いという問題が発生する。これに対して、この形状の鍛造品２５を本第１実施形態のパンチ１を用いて製造方法する場合には、そのような問題は発生せず、すなわち、焼付きの発生を防止できるし、鍛造品２５の寸法精度を高くすることができる。
【００５３】
図４は、素材２０から有底円筒状鍛造品２５としてブレーキピストン用素形材を成形し、引き続き該素形材からブレーキピストンを製造する好ましい工程を示す工程図である。素材２０の材質はアルミニウム合金である。
【００５４】
同図に示すように、ステップＳ１では、棒状のアルミニウム連続鋳造材、アルミニウム合金押出材、アルミニウム引抜材等を切断することにより所定形状（即ち円板状又は円柱状）及び所定寸法の素材２０を得る。ステップＳ２では、素材２０をバッチ炉等により４９５〜５３０℃×２．５〜５．０ｈの条件で熱処理しその後水冷するという溶体化処理を素材２０に施す。ステップＳ３では、素材２０の表面をその全面に亘って潤滑処理としてボンデ処理する。すなわち、素材２０の表面を脱脂処理し、次いで素材２０の表面にリン酸塩皮膜（例：リン酸亜鉛皮膜）を形成し、その後、ステアリン酸ソーダを用いた金属石けん潤滑処理を施し、これによりリン酸塩皮膜とステアリン酸ソーダとを反応させて潤滑皮膜（例：ステアリン酸亜鉛皮膜）を形成する。潤滑皮膜の厚さは例えば２〜６μｍである。ステップＳ４では、素材２０の重さを選別し、鍛造に用いる素材２０を選出する。なおこのステップＳ４は、必要に応じて行われるものであり、省略可能である。ステップＳ５では、素材２０を本第１実施形態の冷間後方押出鍛造装置１５により冷間後方押出鍛造し、ブレーキピストン用素形材（鍛造品２５）を成形する。ステップＳ６では、必要に応じて素形材を連続炉等により人工時効処理する。その時効処理の好ましい条件は１７０〜１８０℃×１．５〜２．５ｈである。ステップＳ７では、素形材を所望するブレーキピストンの形状に切削加工する。ステップＳ８では、素形材の表面にアルマイト処理を施す。以上の工程を経ることにより、所望する有底円筒状ブレーキピストンが得られる。
【００５５】
さらに、本第１実施形態のブレーキピストン用素形材の製造方法によれば、素材２０の材質はＯ処理が施されないで溶体化処理が施されたアルミニウム合金であるので、次のような効果を奏する。
【００５６】
すなわち、従来のブレーキピストン用素形材の製造方法では、素材２０の硬さを下げて鍛造性を向上させるために、鍛造の前に素材２０にＯ処理を施す必要があった（後述する図８参照）。さらに、このように素材２０にＯ処理が施されると、当該素材２０を冷間後方押出鍛造して成形されたブレーキピストン用素形材は硬さが低い。そのため、鍛造の後で素形材に溶体化処理を施す必要があった。つまり、従来の製造方法では、少なくとも２度の熱処理工程（Ｏ処理と溶体化処理）を実施する必要があった。これに対して、本第１実施形態のブレーキピストン用素形材の製造方法では、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内という硬い素材２０を鍛造しても高い寸法精度を有するブレーキピストン用素形材を成形することができ、そのため鍛造の前に素材２０にＯ処理を施す必要がない。しかも、鍛造の前に素材２０にＯ処理を施す必要がないから、鍛造の後で素形材に溶体化処理を施す必要もない。したがって、ブレーキピストンの製造工程を簡素化することができ、もってブレーキピストンの製造コストを引き下げることができる。
【００５７】
素材２０の材質は、次の組成のアルミニウム合金であることが望ましい。すなわち、素材２０の材質は、Ｓｉ：９．０〜１１．０質量％、Ｆｅ：０．５０質量％以下、Ｃｕ：０．７０〜１．１質量％、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｍｇ：０．３〜０．７質量％、Ｚｎ：０．２５質量％以下、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金であることが望ましい。この組成のアルミニウム合金では、Ａ６０６１に比べてＳｉを多く含んでいるので、共晶Ｓｉも多く含んでいる。そのため、ステップＳ８において、クラックがない乃至は殆どない硬質アルマイト処理を素形材（鍛造品２５）の表面に施すことができる。一方、この組成のアルミニウム合金の素材２０は硬い（ロックウェル硬さＨＲＦ：６５〜１０５）ので、ブレーキピストンに適している反面、冷間後方押出鍛造時に角部形状が出にくく、寸法精度が低くなるという難点がある。しかし、本第１実施形態のパンチ１を用いて素材２０を冷間後方押出鍛造すれば、高い寸法精度を有するブレーキピストン用素形材を成形することができる。
【００５８】
さらに、本第１実施形態の製造方法では、素材２０の上面２０ａの表面粗さＲａを素材２０の外周面２０ｂの表面粗さＲａで割った値と、素材２０の上面２０ａの表面粗さＲｚを素材２０の外周面２０ｂの表面粗さＲｚで割った値と、素材２０の上面２０ａのうねりＷａを素材２０の外周面２０ｂのうねりＷａで割った値と、素材２０の上面２０ａのうねりＷｚを素材２０の外周面２０ｂのうねりＷｚで割った値と、のうち少なくとも一つが０．５〜１．５の範囲内に設定されていることが望ましい。このように設定されることにより、素材２０（鍛造品２５）の内周面２１ａのパンチ１との焼付きを確実に防止することができる。
【００５９】
ここで、素材２０の上面２０ａとは、素材２０のパンチ１との当接面である。表面粗さＲａ、Ｒｚ、うねりＷａ、Ｗｚは、いずれもＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠して測定された値である。なおＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１は、ＩＳ０  ４２８７：１９９７に準拠している。表面粗さＲａとは粗さ曲線の算術平均粗さである。表面粗さＲｚとは粗さ曲線の最大高さである。うねりＷａとはうねり曲線の算術平均うねりである。うねりＷｚとはうねり曲線の最大高さである。素材２０の上面２０ａ及び外周面２０ｂの表面性状をこのような範囲に調整する方法としては、例えば、これらの面２０ａ、２０ｂに上述したボンデ処理を施すことが挙げられる。さらに、素材２０の下面は上面２０ａと同じ表面性状に調整されていることが特に望ましい。
【００６０】
図５に示した本発明の第２実施形態に係る冷間後方押出鍛造装置１５では、成形ダイ８の成形キャビティ９の底面９ｂの外周縁部に、その周方向の全周に亘って延びた円環状の凹部１０が成形キャビティ９の周面９ａと連接して形成されている。この凹部１０は、その内部に素材２０の鍛造時に素材２０の材料が流れ込むことにより、成形キャビティ９内におけるその底面９ｂとその周面９ａとの間の角部近傍９ｚで材料が滞留するのを抑制する作用を奏するものである。
【００６１】
すなわち、素材２０の鍛造時において、成形ダイ８の成形キャビティ９内におけるその底面９ｂとその周面９ａとの間の角部近傍９ｚでは、素材２０の材料の滞留が生じ易い。一般的に素材２０の材料の滞留は「デッドメタル」と呼ばれている。もし素材２０の鍛造時に角部近傍９ｚで材料の滞留（デッドメタル）が発生すると、素材２０（鍛造品２５）の内周面２１ａのパンチ１との焼付きが発生し易く、更に、鍛造品２５に表皮引込み傷が発生し易い。そこで、このような問題を解決するため、本第２実施形態の成形ダイ８では、その成形キャビティ９の底面９ｂの外周縁部に凹部１０が形成されている。これにより、素材２０の鍛造時において、素材２０の材料がパンチ１の先端側から凹部１０内へ流れ込みそしてパンチ１の成形ランド部２と成形ダイ８の成形キャビティ９の周面９ａとの間の隙間側に向かって流れ出るようになる。つまり、角部近傍９ｚで材料が円滑に流れるようになる。その結果、角部近傍９ｚでの材料の滞留状態（デッドメタル状態）が改善される。これにより、焼付きを確実に防止することができるし、材料の滞留に起因する表皮引込み傷の発生を防止することができる。もって、高品質の鍛造品２５を得ることができる。
【００６２】
凹部１０の開口幅Ｗは、鍛造品２５の周壁部２１の肉厚Ｌ以上に設定されている（即ち、Ｗ≧Ｌ）。これにより、角部近傍９ｚで素材２０の材料が更に円滑に流れるようになり、そのため、焼付きを更に確実に防止することができるし、材料の滞留に起因する表皮引込み傷の発生を確実に防止することができる。
【００６３】
さらに、凹部１０の互いに対向する一対の側面１０ａ、１０ｂのうち、成形ダイ８の成形キャビティ９の中心側に配置された側面１０ａは、凹部１０の開口幅Ｗが広くなるように傾斜している。詳述すると、当該側面１０ａは、凹部１０の底部から凹部１０の開口部側に向かうにつれて凹部１０の開口幅Ｗが漸次広くなるように傾斜している。これにより、角部近傍９ｚで素材２０の材料が更に一層円滑に流れるようになり、これにより、焼付きを更に一層確実に防止することができるし、材料の滞留に起因する表皮引込み傷の発生を更に確実に防止することができる。凹部１０の他方の側面１０ｂは成形キャビティ９の周面９ａと面一に連なっている。
【００６４】
図６に示した本発明の第３実施形態に係る冷間後方押出鍛造装置１５では、上記第２実施形態と同じように、成形ダイ８の成形キャビティ９の底面９ｂの外周縁部に、その周方向の全周に亘って延びた円環状の凹部１０が成形キャビティ９の周面９ａと連接して形成されている。この凹部１０は、上記第２実施形態の凹部と同じ作用を奏するものである。この成形ダイ８では、凹部１０の一対の側面１０ａ、１０ｂのうち成形ダイ８の成形キャビティ９の中心側に配置された側面１０ａに隣接する成形キャビティ９の底面９ｂの隣接部が、成形キャビティ９の内側へ隆起している。成形キャビティ９の底面９ｂ及び凹部１０がこのような形状であっても、上記第２実施形態と同様の効果を奏する。
【００６５】
以上で本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々に変更可能である。
【００６６】
また本発明では、もしパンチ１の成形Ｒ部３の断面形状が単純な円弧状でない場合（例えば、成形Ｒ部３の断面形状が複合Ｒ、放物線の一部、楕円の一部である場合）には、成形Ｒ部３の曲率半径Ｒとは、成形ランド部２と接する直前近傍を円弧近似したものとすることが望ましい。例えば、図７に示すように、パンチ１の縦断面（即ちパンチ１のパンチ軸７を含む断面）において、成形ランド部２に沿う線を成形ランド部２と成形Ｒ部３との境界Ｘ１からパンチ１の先端側へ延長した延長線Ｅ１と、パンチ１の先端からパンチ軸７と垂直に半径外方向へ延ばした半径線Ｅ２との交点をＸ０とし、当該交点Ｘ０を中心にして延長線Ｅ１から成形Ｒ部３側へ４５°傾斜した傾斜線（破線で示す）Ｅ３が成形Ｒ部３と交差する交点をＸ２とするとき、成形Ｒ部３におけるＸ１〜Ｘ２の領域の曲線の曲率半径の平均値をＲとすることが望ましい。
【００６７】
また、本発明では、パンチ１は成形先端面４を有しないものであっても良く、すなわちパンチ１の成形ランド部２よりも先端側の部分全体が成形Ｒ部３だけで半球状に形成されていても良い。
【００６８】
また、本発明では、有底円筒状鍛造品２５はブレーキピストン用素形材であることが特に望ましいが、その他に、例えばカーコンプレッサピストンカップ用素形材であっても良いし、カップ状製品等であっても良い。
【実施例】
【００６９】
次に、本発明の具体的実施例を以下に示す。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の説明文では、実施例、比較例及び参考例を理解し易くするため、上記実施形態で用いた符号と同じ符号が用いられている。【００７０】
＜実施例１〜９、比較例１〜１４、参考例１〜６＞【００７１】
【表１】
2012086573.tif 000003
【００７２】
【表２】
2012086573.tif 000004
【００７３】
上記表１及び２に示した５種類Ｍ１〜Ｍ５の素材２０を準備した。これらの素材２０はいずれもブレーキピストン用素形材の製造に用いられるものであり、その材質はいずれもアルミニウム合金である。表１は、各素材２０の材質の組成の成分を示している。表２は、素材２０への熱処理及び素材２０の特性を示している。【００７４】
これらの素材２０のうち種類Ｍ１、Ｍ２及びＭ４の素材２０は、表２中の「素材への熱処理」欄の記載から分かるように図４に示した工程図中のステップＳ１〜Ｓ４に従って製造されたものであって、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり即ち比較的硬いものである。一方、種類Ｍ３及びＭ５の素材２０は、本発明の参考例として用いたものであって、ロックウェル硬さＨＲＦが６５未満であり即ち比較的軟らかいものである。【００７５】
種類Ｍ３及びＭ５の素材２０は、図８に示した工程図中のステップＳ１１〜Ｓ１４に従って製造されたものである。この工程は従来のブレーキピストン用素形材の製造工程である。この工程図について以下に説明する。ステップＳ１１では、棒状のアルミニウム連続鋳造材、アルミニウム合金押出材、アルミニウム引抜材等を切断することにより所定形状及び寸法の素材２０を得る。ステップＳ１２では、素材２０の硬さを下げて鍛造性を向上させるため、素材２０にＯ処理（焼き鈍し）を施す。ステップＳ１３では、素材２０の表面をその全面に亘って潤滑処理としてボンデ処理する。ステップＳ１４では、素材２０の重さを選別し、鍛造に用いる素材２０を選出する。ステップＳ１５では、選出された素材２０を冷間後方押出鍛造し、ブレーキピストン用素形材（鍛造品２５）を成形する。ステップＳ１６では、素材２０の硬さを高くするために、素形材に溶体化処理を施す。ステップＳ１７では、素形材を人工時効処理する。ステップＳ１８では、素形材を所望するブレーキピストンの形状に切削加工する。ステップＳ１９では、素形材の表面にアルマイト処理を施す。以上の工程を経ることにより、有底円筒状ブレーキピストンが得られる。【００７６】
このような５種類（Ｍ１〜Ｍ５）の素材２０を鍛造条件を様々に変えて、上記第１実施形態の冷間後方押出鍛造装置１５を用いて冷間後方押出鍛造し、これにより有底円筒状鍛造品２５としてブレーキピストン用素形材を成形した。鍛造品２５（ブレーキピストン用素形材）の形状において、Ｄは２８ｍｍであり、Ｆは３０ｍｍである。そして、鍛造品２５について内径寸法精度と内周面２１ａでの焼付きと傷の有無とを評価した。その結果を表３に示す。なお、この鍛造の際に使用したパンチ１では、成形Ｒ部３は成形ランド部２と滑らかに連なって形成されている。パンチ１の材質は超硬合金であり、パンチ１の硬さはＨＶ１４００である。【００７７】
【表３】
2012086573.tif 000005
【００７８】
表３中の「鍛造条件」欄において、Ｒ、Ｌ、Ｂ及びＣは次のことを意味している。【００７９】
Ｒ：パンチ１の成形Ｒ部３の曲率半径
Ｌ：鍛造品２５の周壁部２１の肉厚
Ｂ：パンチ１の成形ランド部２の長さ
Ｃ：パンチ１の逃げ部５の成形ランド部２に対する逃げ幅。【００８０】
また、「評価」欄において、「寸法精度」欄中の符号の意味は次のとおりである。【００８１】
○：内径寸法精度が高い
×：内径寸法精度が低い。【００８２】
また、「評価」欄において、「焼付き」欄中の符号の意味は次のとおりである。【００８３】
◎：内周面２１ａに焼付きは発生しておらず、且つ内周面２１ａの光沢性が高い
○：内周面２１ａに焼付きは発生しておらす、且つ内周面２１ａの光沢性が低い
×：内周面２１ａに焼付きが発生した。【００８４】
また、「評価」欄において、「傷」欄中の符号の意味は次のとおりである。【００８５】
○：内周面２１ａに傷がない
×：内周面２１ａに傷がある。【００８６】
表３中の実施例から分かるように、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５（詳述すると７２〜９７）の範囲内という比較的硬い素材（種類：Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４）を冷間後方押出鍛造する場合において、その際に用いるパンチ１のＲがＬよりも大きくても、Ｂを０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内及びＣを０．１５〜１．０ｍｍの範囲内にそれぞれ設定することにより、素材２０の内周面２１ａのパンチ１との焼付きを防止することができるし、高い寸法精度を有し且つ傷のない有底円筒状鍛造品２５（ブレーキピストン用素形材）を得ることができた。一方、比較例から分かるように、Ｂ及びＣが所定の範囲外である場合には、そのような高品質の鍛造品を得ることができなかった。【００８７】
なお、参考例１、２及び５から分かるように、比較的硬い素材（種類：Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４）を冷間後方押出鍛造する場合では、その際に用いるパンチ１のＲがＬよりも小さければ、Ｂ及びＣが所定の範囲外であっても高品質な鍛造品を得ることができた。また、参考例３、４及び６から分かるように、比較的柔らかい素材（種類：Ｍ３、Ｍ５）を冷間後方押出鍛造する場合では、Ｂ及びＣが所定の範囲外であっても高品質な鍛造品を得ることができた。したがって、ＲがＬよりも大きなパンチ１を用いて硬い素材２０を冷間後方押出鍛造する場合には、パンチ１のＢ及びＣをそれぞれ所定の範囲内に設定することが、高品質な鍛造品２５を得るための望ましい条件であることが分かった。【００８８】
＜実施例２１〜２４＞
上記表１及び２に示した種類Ｍ２の素材２０を準備した。そして、上記第１実施形態の冷間後方押出鍛造装置１５の成形ダイ８のように成形キャビティ９の底面９ｂの外周縁部に凹部１０が形成されていない成形ダイ８と、上記第２実施形態の冷間後方押出鍛造装置１５の成形ダイ８のように成形キャビティ９の底面９ｂの外周縁部に凹部１０が形成された成形ダイ８と、を用い、更に、凹部１０の開口幅Ｗを様々に変えて、素材２０を冷間後方押出鍛造して鍛造品２５としてブレーキピストン用素形材を成形した。次いで、鍛造品２５について表皮引込み傷の発生率と内周面２１ａでの焼付きとを評価した。その結果を表４に示す。【００８９】
【表４】
2012086573.tif 000006
【００９０】
実施例２１は、凹部１０が形成されていない成形ダイ８を用いて素材２０を冷間後方押出鍛造した場合であり、実施例２２〜２４は、凹部１０が形成された成形ダイ８を用いて素材２０を冷間後方押出鍛造した場合である。この鍛造で適用したＲは１０ｍｍであり、Ｌは３ｍｍである。鍛造品２５の形状において、Ｄは２８ｍｍであり、Ｆは３３ｍｍである。なお、この鍛造の際に使用したパンチ１では、成形Ｒ部３は成形ランド部２と滑らかに連なって形成されている。パンチ１の材質は超硬合金であり、パンチ１の硬さはＨＶ１４００である。同表４中の「凹部の寸法」とは、凹部１０の開口幅Ｗの寸法とＲ及びＬとの大小関係を示している。「表皮引込み発生率」とは、鍛造を２０回行ったときに鍛造品２５に表皮引込み傷が発生した回数を示している。「焼付き」欄中の符号の意味は次のとおりである。【００９１】
◎：内周面２１ａに焼付きは発生しておらず、且つ内周面２１ａの光沢性が高い
○：内周面２１ａに焼付きは発生しておらす、且つ内周面２１ａの光沢性が低い。【００９２】
表４から分かるように、凹部１０が形成された成形ダイ８を用いて素材２０を冷間後方押出鍛造した場合（実施例２２〜２４）は、焼付きがなく且つ内周面２１ａの光沢性が高い素形材を得ることができた。特に、凹部１０の開口幅ＷがＬよりも大きい場合（実施例２２、２３）は、表皮引込み発生率が非常に少なく、したがって高品質の鍛造品２５を得ることができた。最も望ましい条件は、凹部１０の開口幅ＷがＲ以上であることである（実施例２２）。【００９３】
＜実施例３１〜３５＞
上記表１及び２に示した種類Ｍ２の素材２０を準備した。そして、上記第１実施形態の冷間後方押出鍛造装置１５を用い、素材２０の上面２０ａ及び外周面２０ｂの表面粗さＲａ、Ｒｚ及びうねりＷａ、Ｗｚを様々に変えて、素材２０を冷間後方押出鍛造して鍛造品２５としてブレーキピストン用素形材を成形した。この鍛造で適用したＲは１０ｍｍであり、Ｌは３ｍｍである。鍛造品２５の形状において、Ｄは２８ｍｍであり、Ｆは３０ｍｍである。なお、この鍛造の際に使用したパンチ１では、成形Ｒ部３は成形ランド部２と滑らかに連なって形成されている。パンチ１の材質は超硬合金であり、パンチ１の硬さはＨＶ１４００である。次いで、鍛造品２５について内周面２１ａでの焼付きを評価した。その結果を表５に示す。【００９４】
【表５】
2012086573.tif 000007
【００９５】
同表５中の「素材の測定面」欄において、「上面」とは素材２０の上面２０ａを意味し、「外周面」とは素材２０の外周面２０ｂを意味し、「比率」とは素材２０の上面２０ａの各測定値（Ｒａ、Ｒｚ、Ｗａ、Ｗｚ）を素材２０の外周面２０ｂの各測定値（Ｒａ、Ｒｚ、Ｗａ、Ｗｚ）で割った値を示している。Ｒａ、Ｒｚ、Ｗａ及びＷｚはいずれもＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠して測定された値である。なお、素材２０の下面は上面２０ａと同じ表面性状に調整されている。「焼付き」欄中の符号の意味は次のとおりである。【００９６】
◎：内周面２１ａに焼付きは発生しておらず、且つ内周面２１ａの光沢性が高い
○：内周面２１ａに焼付きは発生しておらす、且つ内周面２１ａの光沢性がやや高い
△：内周面２１ａに焼付きは発生しておらず、且つ内周面２１ａの光沢性がやや低い。【００９７】
表５から分かるように、素材２０の上面２０ａの表面粗さＲａを素材２０の外周面２０ｂの表面粗さＲａで割った値と、素材２０の上面２０ａの表面粗さＲｚを素材２０の外周面２０ｂの表面粗さＲｚで割った値と、素材２０の上面２０ａのうねりＷａを素材２０の外周面２０ｂのうねりＷａで割った値と、素材２０の上面２０ａのうねりＷｚを素材２０の外周面２０ｂのうねりＷｚで割った値と、のうち少なくとも一つが０．５〜１．５（より好ましくは０．８５〜１．２）の範囲内に設定されている場合（実施例３３〜３５）には、素材２０（鍛造品２５）の内周面２１ａのパンチ１との焼付きを確実に防止することができた。特に、これらの値が全て０．５〜１．５（より好ましくは０．８５〜１．２）の範囲内に設定されている場合には、焼付きを更に確実に防止することができた。【００９８】
さらに、素材２０の外周面２０ｂの表面粗さＲａが０．６〜１．５μｍの範囲内であり、且つ、素材２０の外周面２０ｂの表面粗さＲｚが５〜１５μｍの範囲内であることが、焼付きの発生を防止するために特に望ましいことが分かった。さらに、素材２０の外周面２０ｂのうねりＷａが０．７〜１．５μｍの範囲内であり、且つ、素材２０の外周面２０ｂのうねりＷｚが５〜１５μｍの範囲内であることが、焼付きの発生を防止するために特に望ましいことが分かった。したがって、焼付きの発生を防止するには、素材２０の表面粗さを小さくするのではなく適度な粗さとすることが望ましいことが分かった。【００９９】
本願は、２０１０年１２月２０日付で出願された日本国特許出願の特願２０１０−２８３４９１号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。【０１００】
ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではなく、ここに示され且つ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、この発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。【０１０１】
本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものであるが、この開示は本発明の原理の実施例を提供するものと見なされるべきであって、それら実施例は、本発明をここに記載しかつ／または図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。【０１０２】
本発明の図示実施形態を幾つかここに記載したが、本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではなく、この開示に基づいていわゆる当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良及び／又は変更を有するありとあらゆる実施形態をも包含するものである。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施例に限定されるべきではなく、そのような実施例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「preferably」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。この開示および本願のプロセキューション中において、ミーンズ・プラス・ファンクションあるいはステップ・プラス・ファンクションの限定事項は、特定クレームの限定事項に関し、ａ）「means for」あるいは「step for」と明確に記載されており、かつｂ）それに対応する機能が明確に記載されており、かつｃ）その構成を裏付ける構成、材料あるいは行為が言及されていない、という条件の全てがその限定事項に存在する場合にのみ適用される。この開示および本願のプロセキューション中において、「present invention」または「invention」という用語は、この開示範囲内における１または複数の側面に言及するものとして使用されている場合がある。このpresent inventionまたはinventionという用語は、臨界を識別するものとして不適切に解釈されるべきではなく、全ての側面すなわち全ての実施形態に亘って適用するものとして不適切に解釈されるべきではなく（すなわち、本発明は多数の側面および実施形態を有していると理解されなければならない）、本願ないしはクレームの範囲を限定するように不適切に解釈されるべきではない。この開示および本願のプロセキューション中において、「embodiment」という用語は、任意の側面、特徴、プロセスあるいはステップ、それらの任意の組み合わせ、及び／又はそれらの任意の部分等を記載する場合にも用いられる。幾つかの実施例においては、各種実施形態は重複する特徴を含む場合がある。この開示および本願のプロセキューション中において、「e.g.,」、「NB」という略字を用いることがあり、それぞれ「たとえば」、「注意せよ」を意味するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、冷間後方押出鍛造用パンチ、冷間後方押出鍛造装置、ブレーキピストン用素形材の製造方法、ブレーキピストンの製造方法、及び、有底円筒状鍛造品の製造方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１：パンチ
２：成形ランド部
３：成形Ｒ部
４：成形先端面
５：逃げ部
７：パンチ軸
８：成形ダイ
９：成形キャビティ
１０：凹部
１５：冷間後方押出鍛造装置
２０：素材
２０ａ：素材の上面
２０ｂ：素材の外周面
２５：鍛造品（ブレーキピストン用素形材）
【図１】
2012086573.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012086573.tif 000012
【図６】
2012086573.tif 000013
【図７】
2012086573.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年6月14日(2013.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有し、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状鍛造品を成形する際に用いられる冷間後方押出鍛造用パンチであって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記成形Ｒ部の曲率半径は、前記鍛造品の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記逃げ部の前記成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている冷間後方押出鍛造用パンチ。
【請求項２】
請求項１記載のパンチを具備する冷間後方押出鍛造装置。
【請求項３】
パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有する冷間後方押出鍛造用パンチを用い、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状ブレーキピストン用素形材を成形するブレーキピストン用素形材の製造方法であって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記パンチの成形Ｒ部の曲率半径は、前記素形材の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記パンチの成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記パンチの逃げ部の成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されているブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項４】
前記素材は、前記パンチに対応する成形ダイの成形キャビティ内で冷間後方押出鍛造されるものであり、
前記成形ダイの成形キャビティの底面の外周縁部に成形キャビティの周面と連接して凹部が形成されており、
前記凹部は、その内部に素材の鍛造時に素材の材料が流れ込むことにより、前記成形キャビティ内におけるその底面とその周面との間の角部近傍で材料が滞留するのを抑制するものである請求項３記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項５】
前記凹部の開口幅は、前記素形材の周壁部の肉厚以上に設定されている請求項４記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項６】
前記成形キャビティの中心側に配置された前記凹部の側面は、前記凹部の開口幅が広くなるように傾斜している請求項４又は５記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項７】
前記素材の上面の表面粗さＲａを前記素材の外周面の表面粗さＲａで割った値と、前記素材の上面の表面粗さＲｚを前記素材の外周面の表面粗さＲｚで割った値と、前記素材の上面のうねりＷａを前記素材の外周面のうねりＷａで割った値と、前記素材の上面のうねりＷｚを前記素材の外周面のうねりＷｚで割った値と、のうち少なくとも一つが０．５〜１．５の範囲内に設定されている請求項３〜６のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項８】
前記素材の材質は、Ｏ処理が施されないで溶体化処理が施されたアルミニウム合金である請求項３〜７のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法により得られたブレーキピストン用素形材を人工時効処理するブレーキピストンの製造方法。
【請求項１０】
パンチ軸と平行に形成された成形ランド部と、前記成形ランド部よりも先端側に前記成形ランド部と連なって形成された断面円弧状の成形Ｒ部と、前記成形ランド部よりも基端側に形成され且つ前記成形ランド部よりも小径の逃げ部と、を有する冷間後方押出鍛造用パンチを用い、
金属素材を冷間後方押出鍛造して有底円筒状鍛造品を成形する有底円筒状鍛造品の製造方法であって、
前記素材は、ロックウェル硬さＨＲＦが６５〜１０５の範囲内のものであり、
前記パンチの成形Ｒ部の曲率半径は、前記鍛造品の円筒状周壁部の肉厚よりも大きく設定されており、
前記パンチの成形ランド部の長さは、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、
前記パンチの逃げ部の成形ランド部に対する逃げ幅は、０．１５〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている有底円筒状鍛造品の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
［７］  前記素材の上面の表面粗さＲａを前記素材の外周面の表面粗さＲａで割った値と、前記素材の上面の表面粗さＲｚを前記素材の外周面の表面粗さＲｚで割った値と、前記素材の上面のうねりＷａを前記素材の外周面のうねりＷａで割った値と、前記素材の上面のうねりＷｚを前記素材の外周面のうねりＷｚで割った値と、のうち少なくとも一つが０．５〜１．５の範囲内に設定されている前項３〜６のいずれかに記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
【国際調査報告】
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