(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５０℃〜４００℃の昇温状態で伸びが５０％以上であるマグネシウム合金の線材を所定長さに切断した素材を連続して給送するシュートと、前記素材を温間鍛造によりねじ部品のブランクに鍛造成形するパンチ・ダイスと、前記シュートから供給される前記素材を前記パンチ・ダイスに移送するトランスファ手段と、前記パンチ・ダイスで鍛造成形された前記ブランクをねじ転造ダイスに整列して供給する整列レールとを備えたねじ部品の製造装置であって、  前記シュートを加熱するシュート加熱手段と、
前記パンチ・ダイスを加熱するパンチ・ダイス加熱手段と、
前記整列レールを加熱する整列レール加熱手段とが設けられていることを特徴とするマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置。
【請求項２】
前記シュート加熱手段が、前記シュートの底部及び上部に配設された複数の電熱カートリッジヒータと、前記シュートの外側面を包囲する保温材とにより構成されている請求項１記載のマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置。
【請求項３】
前記パンチ・ダイス加熱手段が、前記ダイスの成形孔の周囲に配設された複数の電熱カートリッジヒータと、前記ダイスの外側面を包囲する保温材とにより構成されている請求項１記載のマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置。
【請求項４】
前記整列レール加熱手段が、前記整列レールに配設された複数の電熱カートリッジヒータと、前記整列レールの外側面を包囲する保温材とにより構成されている請求項１記載のマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置。
【請求項５】
前記パンチ・ダイスによる前記素材の鍛造速度が１００mm／sec〜５００mm／secであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量かつ比強度に優れているマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボルト・ナットなどのねじ部品は、一般には炭素鋼、ステンレス鋼などの金属材料を素材として冷間鍛造により製造されている。
【０００３】
一方、マグネシウム合金は、現在実用化されている金属材料の中で最も比重が小さく、かつチタンについで比強度に優れているので、軽量化材料として注目されている。しかし、マグネシウム合金は、化学的に活性であるため、切削加工による切り粉が燃えやすいという問題があり、また、マグネシウムの結晶構造が最密立方構造（ｈｃｐ構造）であるため、常温域での塑性加工性が悪いので、マグネシウム合金のほとんどは鋳造材として使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は、マグネシウム合金によるねじ部品の加工法について検討を行なった。そして２５０℃〜４００℃の温間鍛造域におけるマグネシウム合金の伸び、すなわち塑性加工性に着目し、種々検討を重ねた結果、温間鍛造により能率良くねじ部品の鍛造成形及びねじ転造加工が可能であることを見出した。
【０００５】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その目的は、温間鍛造により軽量で、比強度に優れ、かつ品質が安定したマグネシウム合金製ねじ部品を能率良く製造することができるマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によるマグネシウム合金製ねじ部品の製造装置は、２５０℃〜４００℃の昇温状態で伸びが５０％以上であるマグネシウム合金の線材を所定長さに切断した素材を連続して給送するシュートと、前記素材を温間鍛造によりねじ部品のブランクに鍛造成形するパンチ・ダイスと、前記シュートから供給される前記素材を前記パンチ・ダイスに移送するトランスファ手段と、前記パンチ・ダイスで鍛造成形された前記ブランクをねじ転造ダイスに整列して供給する整列レールとを備えたねじ部品の製造装置であって、前記シュートを加熱するシュート加熱手段と、前記パンチ・ダイスを加熱するパンチ・ダイス加熱手段と、前記整列レールを加熱する整列レール加熱手段とが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
具体的には、前記シュート加熱手段が、前記シュートの底部及び上部に配設された複数の電熱カートリッジヒータと、前記シュートの外側面を包囲する保温材とにより構成されている。そして、前記パンチ・ダイス加熱手段が、前記ダイスの成形孔の周囲に配設された複数の電熱カートリッジヒータと、前記ダイスの外側面を包囲する保温材とにより構成されている。さらに、前記整列レール加熱手段が、前記整列レールに配設された複数の電熱カートリッジヒータと、前記整列レールの外側面を包囲する保温材とにより構成されている。
【０００８】
また、前記パンチ・ダイスによる前記素材の鍛造速度は、１００mm／sec〜５ ００mm／secであることを特徴とする。鍛造速度を５００mm／sec以上にすると、前記素材の加熱状態の均一性が得られず、品質が安定しないという問題がある。また、鍛造速度が１００mm／sec以下では生産性が低下するので、１００mm／sec以上とする。
【０００９】
上記のマグネシウム合金としては、例えばＡＳＴＭ規格のＡＺ３１、ＡＺ６１Ａ、ＡＺ８０Ａ、ＺＫ６０Ａ合金などの展伸材が好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
本発明によるねじ部品の素材は、２５０℃〜４００℃で５０％以上の伸びを有するマグネシウム合金の線材、例えばＡＴＳＭ規格のＡＺ３１合金（Ａｌ２．５〜３．５％、Ｚｎ０．５〜１．５％、Ｍｎ０．１５％以下、残Ｍｇ）、ＡＺ６１Ａ合金（Ａｌ５．５〜７．２％、Ｚｎ０．５〜１．５％、Ｍｎ０．１５〜０．４０％、残Ｍｇ）、ＡＺ８０Ａ合金（Ａｌ７．５〜９．２％、Ｚｎ０．２〜１．０％、Ｍｎ０．１０〜０．４０％、残Ｍｇ）、ＺＫ６０Ａ合金（Ｚｎ４．８〜６．２％、Ｚｒ０．４〜０．８℃％、残Ｍｇ）の線材を所定長さに切断したものである。
【００１２】
図１は、本発明によるねじ部品の製造装置における鍛造成形部の概略正面図であり、図２は、同ねじ転造部の概略平面図である。また、図３は、鍛造成形工程の要部断面図であり、図４は、ねじ部品の製造工程を示している。
【００１３】
鍛造成形部１は、上記したＡＺ３１合金のような２５０℃〜４００℃の昇温状態で伸びが５０％以上であるマグネシウム合金の線材を所定長さに切断した素材Ｗを連続して給送するシュート２と、素材Ｗを鍛造成形するパンチ・ダイス３，１３，１４（図１にはダイス３のみが示されている）と、シュート２から供給される素材Ｗをパンチ・ダイス３に移送するトランスファ手段４とを備えている。シュート２の底部と上部には複数の電熱カートリッジヒータ５が挿入固定して配設されており、温度センサ６によりヒータ５の加熱温度を調節できるようになっている。また、シュート２は熱効率及び鍛造機械本体への熱影響を考慮して保温材７で包囲されている。そして、該シュート２内を整列して連続的に給送される素材Ｗが２５０℃〜４００℃に加熱調整されるようになっている。パンチ・ダイス３，１３，１４は、１ダイス２ブロー機構で、四角形状のダイス３にセンター孔８を囲むように複数の電熱カートリッジヒータ５が挿入固定して配設されており、温度センサ６によりヒータ５の加熱温度を調節できるようになっている。また、ダイス３の外側面は保温材７で包囲されている。トランスファ手段４は、支持軸９を支点に上下に揺動する揺動レバー１０と、該揺動レバー１０の先端部に取り付けた挟み爪１１と、シュート２の最先端に位置している素材Ｗを受け取って所定位置まで送り出す搬送アーム１２とを備えており、該搬送アーム１２が図１の仮想線に示す所定位置まで前述したとき、待機位置Ｍにある揺動レバー１０が下方に移動し、挟み爪１１で素材Ｗを挟持すると、揺動レバー１０は一旦、待機位置Ｍまで戻る。その間に、搬送アーム１２が後退して次の素材Ｗを受け取る。続いて、揺動レバー１０が作動位置Ｎまで下方へ移動し、挟み爪１１で挟持した素材Ｗをダイス３のセンター孔８に対向する位置に移送する。そして、ダイス３のセンター孔８に対向する位置に移送された素材Ｗは、図３に示すように第１パンチ１３によりダイス３のセンター孔８に挿入されると共に、第１段の鍛造成形が行なわれ、一次ブランクＢ１（図４参照）が加工される。一方、揺動レバー１０は図１に示す待機位置Ｍに戻る。続いて、第２パンチ１４により第２段の鍛造成形が行なわれ、ねじ頭部が完成した二次ブランクＢ２（図４参照）が加工される。加工された二次ブランクＢ２は、ノックアウトパンチ１５によりダイス３から押し出される。以上の鍛造成形は鍛造速度が１００mm／sec〜５００mm／secの範囲で連続して行なわれる。
【００１４】
なお、上記した第１パンチ１３及び第２パンチ１４による２段鍛造成形は、１ダイス２ブロー機構でスピードが早いので、パンチ側は加熱しなくても素材Ｗが冷却されることはなく、ダイス３を加熱するだけで十分であった。また、温間鍛造時における素材Ｗの伸びが大きいので、２段成形によってねじ頭部を完成した二次ブランクＢ２が加工できた。
【００１５】
ねじ転造部２０は、図２に示すように、鍛造成形部１でねじ頭部が成形された二次ブランクＢ２を整列して連続的に給送する整列レール２１と、該整列レール２１の最先端のブランクＢ２をねじ転造ダイス２３，２４に供給する押し板２２とを備えている。整列レール２１の両側には複数の電熱カートリッジヒータ５が挿入固定して配設されており、温度センサ６によりヒータ５の加熱温度を調整できるようになっている。また、整列レール２１の両側は保温材７で包囲されいる。そして、該整列レール２１内を整列して連続的に給送される二次ブランクＢ２がヒータ５により２５０℃〜４００℃に加熱調整される。このように２５０℃〜４００℃に加熱調整された二次ブランクＢ２を押し板２２でねじ転造ダイス２３，２４間に挿入し、ねじ山を転造加工してマグネシウム合金製ボルト（又は小ねじ）Ｓが完成する（図４参照）。このとき、ねじ転造ダイス２３，２４は加熱しなくとも、ねじ山を良好に転造することができた。なお、必要に応じてねじ転造ダイス２３，２４を加熱するようにしてもよい。図４の製造工程は、素材Ｗが直径８mm、長さ４０mmで、完成されたボルト（又は小ねじ）ＳがＭ８の例を示している。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軽量で、比強度に優れ、かつ品質が安定したマグネシウム合金製ねじ部品を能率良く製造することができる。特に、鍛造成形時における素材の伸びが大きいので、製造工程の段数を削減して製造コストの低減が図れると共に、成形用パンチ・ダイス及びねじ転造ダイスの寿命が大幅に延びるというすぐれた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるねじ部品の製造装置における鍛造成形部を示す概略正面図である。
【図２】  同ねじ転造部の概略平面図である。
【図３】  同鍛造成形工程の要部断面図で、（ａ）は第１段成形工程を示し、（ｂ）は第２段成形工程を示している。
【図４】  同製造装置による製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１  鍛造成形部
２  シュート
３，１３，１４  パンチ・ダイス
４  トランスファ手段
５  電熱カートリッジヒータ
６  温度センサ
７  保温材
１０  揺動レバー
１１  挟み爪
１２  搬送アーム
２０  ねじ転造部
２１  整列レール
２２  押し板
２３，２４  ねじ転造ダイス
Ｗ  素材
Ｂ１  一次ブランク
Ｂ２  二次ブランク
Ｓ  ボルト（小ねじ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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