(57)【要約】      （修正有）【課題】複雑な形状で構成される専用の据込金型を用いることなく、尚且つ長尺素材の加工時における温度管理を簡素化しても座屈や疵の発生が抑制できる長尺素材の据込方法を提供する。【解決手段】長尺素材１の一方の端面を据込圧下してフランジ部を形成する第１鍛造工程と、前記フランジ部を下にして前記長尺素材１の他方の端面を据込圧下する第２鍛造工程とを含む長尺素材の据込方法であって、前記第１鍛造工程では、前記長尺素材１の一方の端面の面積より小さい圧下面積による据込圧下を複数回行いフランジ部を形成する長尺素材の据込方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺素材の一方の端面を据込圧下してフランジ部を形成する第１鍛造工程と、前記フランジ部を下にして前記長尺素材の他方の端面を据込圧下する第２鍛造工程とを含む長尺素材の据込方法であって、前記第１鍛造工程では、前記長尺素材の一方の端面の面積より小さい圧下面積による据込圧下を複数回行いフランジ部を形成することを特徴とする長尺素材の据込方法。
【請求項２】
前記第２鍛造工程では、前記長尺素材の他方の端面の面積より小さい圧下面積による据込圧下を複数回行うことを特徴とする請求項１に記載の長尺素材の据込方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鋳塊といった長尺素材の据込方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長尺素材を熱間で鍛造する分野において、長手方向の一方向から圧縮変形を付与する据込加工を適用する場合がある。これは、例えば鋳塊の内部に発生した引け巣などの内部欠陥を除去するために行われるものである。
この据込加工は、長さをＬ、直径をＤとしたときの比（長径比：Ｌ／Ｄ）が２．５以上の場合に座屈が生じることが知られている。
例えば、特許文献１には、所定の温度に加熱された長尺素材の一部を円筒状金型内に挿入し、軸方向に据込みした際の長尺素材の軸方向の径外方向への変形を拘束し、Ｌ／Ｄが３以上の素材にも据込加工ができるという提案がされている。
【０００３】
一方、特許文献２には、据込加工時に座屈が生じないようすることを目的として、長尺素材の中心軸方向の一部に温度差を付与し、変形抵抗を変化させることにより、座屈を抑制し、据込加工する提案がされている。
この特許文献２には、据込加工時に長尺素材の中央部に断熱材を巻きつけた後に全体を加熱し、その後長尺素材の長手方向先端部と中央部とに温度差をつけることで据込加工時の長手方向各位置における変形抵抗を変化させることにより、据込加工時の座屈を抑制することができるものである。特許文献２は、各温度域の材料変形量を把握し、長尺素材の座屈を防止させたという点で優れたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７１６５０号公報
【特許文献２】特開平８−３３２５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示される据込方法では、長尺素材の端面形状に沿った複雑な形状で構成される金型を設計・用意する必要がある上、型替えやそれに伴い長尺素材を再加熱する必要もあり、生産効率の低下やコストの上昇が懸念される。
また、特許文献２に開示される長尺素材の据込方法は、長尺素材の長手方向中央部を均一に変形させて、座屈を抑制できるという点では有利であるものの、長尺素材の加熱時は断熱材で巻かれた部分で温度上昇が遅く、均一化までに多くの時間を費やす必要がある。また、長尺素材の長手方向先端部と中央部とに温度差をつけるために、空冷時間を設ける必要があり、生産効率の低下を招く虞もある。さらに、長手方向先端部では温度低下によって、疵が発生しやすくなる場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、複雑な形状で構成される専用の据込金型を用いることなく、尚且つ長尺素材の加工時における温度管理を簡素化しても座屈や疵の発生が抑制できる長尺素材の据込方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、据込加工時の座屈や疵の発生の問題を検討し、先ず、長尺素材の端面よりも小さい圧下面積で据込圧下したのち、長尺素材の一方の端面にフランジ部を形成する構成を採用することで、据込圧下時の座屈や疵の発生を抑制でき、生産効率も改善できることを見出し本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、長尺素材の一方の端面を据込圧下してフランジ部を形成する第１鍛造工程と、前記フランジ部を下にして前記長尺素材の他方の端面を据込圧下する第２鍛造工程とを含む長尺素材の据込方法であって、前記第１鍛造工程では、前記長尺素材の一方の端面の面積より小さい圧下面積による据込圧下を複数回行いフランジ部を形成する長尺素材の据込方法の発明である。
前記第２鍛造工程では、前記長尺素材の他方の端面の面積より小さい圧下面積による据込圧下を複数回行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複雑な形状で構成される専用の据込金型を用いる必要がなく、尚且つ長尺素材の加工時における温度管理を簡素化しても座屈や疵の発生が抑制できるので、鍛造材の製造にとって有用な技術となる。特に、本発明は、長尺素材の長さをＬ、直径をＤとしたときの比（長径比：Ｌ／Ｄ）が２．５以上の場合に有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の据込方法における第１鍛造工程の一例を示す正面模式図である。
【図２】本発明の据込方法における第１鍛造工程の一例を示す平面模式図である。
【図３】フランジ部を形成する一例を示す正面模式図である。
【図４】本発明の据込方法における第２鍛造工程の一例を示す正面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に、本発明の長尺素材の据込方法の一例を模式的に表した図を示す。本発明の長尺素材の据込方法は、第１鍛造工程で、長尺素材の端面よりも小さい圧下面積で据込圧下を複数回行って、長尺素材の一方の端面にフランジ部を形成することに特徴を有する。具体的には、例えば、図２に示すように、本発明では、先ず、長尺素材１の一方の端面にの中央部Ａまたは外周部の一部Ａ’を前記端面よりも小さい圧下面積で長手方向の一方向から上ダイ２で据込圧下し、この据込圧下を複数回行って、一方の端面にフランジ部を形成する第１鍛造工程を行なう。
尚、本発明でいう圧下面積とは、上ダイ２が長尺素材１の端面に接する、図２（ａ）、図２（ｂ）で示す破線で囲まれるＡまたはＡ’の領域をいう。また、フランジ部の形成で複数回行う据込圧下の回数は、長尺素材１の端面の断面積と圧下面積により適宜選択し、２〜５回で行うことが好ましい。また、本発明は、円柱状の長尺素材の据込加工に好適である。
【００１２】
本発明で、先ず長尺素材１の一方の端面の中央部Ａまたは外周部の一部Ａ’を前記端面よりも小さい圧下面積で据込圧下するのは、圧下により長尺素材１に座屈や疵が生じるのを防ぐためである。最初に長尺素材１の一方の端面全面を所定長さまで一気に据込圧下すると、長尺素材１に座屈や疵が生じる虞がある。
本発明では、長尺素材１の一方の端面の中央部Ａまたは外周部の一部Ａ’を据込圧下し、例えば略円錐台状のフランジ部の形成ができる程度に据込圧下量を少なくすることにより、長尺素材１の座屈や疵を防ぐことができる。尚、据込時の座屈や疵をより効率的に防ぐには、初めに長尺素材１の一方の端面の中央部Ａを据込圧下することが好ましい。そして、長尺素材１を鍛造位置から順次ずらして、長尺素材１の端面よりも小さい圧下面積で据込圧下を複数回行って、長尺素材１の一方の端面にフランジ部を形成する。
【００１３】
以下、第１鍛造工程で長尺素材１の一方の端面の中央部Ａを据込圧下する例について説明する。長尺素材１の端面よりも小さい圧下面積で長尺素材１の一方の端面の中央部Ａを長手方向の一方向から据込圧下を行なうと、図１に示すように上ダイ２の一部が長尺素材１の一部に食い込み、余肉部分と上ダイ２と下ダイ３とで長尺素材１が固定される。本発明では、初めの据込圧下で長尺素材１の端面全面に長手方向の変形をさせるのではなく、長尺素材１の中心軸の近傍までの範囲で長手方向の変形をさせるので、座屈は発生しない。
そして、本発明では、長尺素材１の端面よりも小さい圧下面積で据込圧下することで、長尺素材１の端面よりも大きい面積の上ダイで据込圧下する場合よりも、変形領域を長手方向上部に集中させることができ、略円錐台状のフランジ部の形成が容易にできる。
【００１４】
本発明で用いる上ダイ２は、断面が円形や矩形で、圧下面が平坦なものを用いることができ、長尺素材１の端面形状により適宜選択できる。本発明では、図２に示すように、長尺素材１の端面よりも広い圧下面を有する上ダイ２を用いることもできる。これにより、続くフランジ部の形成で圧下回数を削減することができる。
本発明で用いる下ダイ３は、平坦であれば特に限定されず、コンクリート等で基礎が施された床面そのものを利用することもできる。
本発明では、上述した単純形状の上ダイ２と下ダイ３を用いて据込加工ができるので、わざわざ複雑な形状で構成される専用の据込金型を用いる必要がなく、型替え工数を要せず、経済的に有利である。さらに、本発明では、型替えに伴う長尺素材１の再加熱の必要がなく、一度の加熱でも座屈や疵を発生させることなく据込加工できるので、生産効率と品質の両方も向上できる。
【００１５】
本発明で用いる上ダイ２の圧下面積は、長尺素材１の端面の面積Ｓに対して、０．７≦Ｓ＜１．０の範囲にすることが好ましい。それは、上ダイ２の圧下面積が０．７Ｓより小さいと、タクトが長くなるためである。また、上ダイ２の圧下面積が１．０Ｓになると、長尺素材１の一方の端面にフランジ部が形成できず、本発明の主旨から外れるためである。
第１鍛造工程で行う据込圧下の圧下量は、長尺素材１の全長Ｌに対して、Ｌ／１５〜Ｌ／８の範囲にすることが好ましい。圧下量をＬ／１５以上にすることで、据込の効果を得ることができる上、フランジ部の形成が容易になる。また、本発明では、圧下量をＬ／８以下にすることで、据込圧下時の座屈を抑制したり、長尺素材１が倒れたりする危険を防ぐことができる。
【００１６】
次に、端面の中央部Ａまたは外周部の一部Ａ’を据込圧下した一方の端面の周囲を、上ダイ２で据込圧下を複数回行って、フランジ部を形成する。これは、続く第２鍛造工程で据込圧下するときの、長尺素材１の一方の端面が下ダイ３と接触する基礎を予め作っておくためである。図１に示すように、長尺素材１の一方の端面の中央部は、凹の状態になっており、据込圧下した周囲に残存する凸部を据込圧下することによって、図３に示すような略円錐台状のフランジ部を形成する。これにより、続く第２鍛造工程で長尺素材１の一方の端面と下ダイ３との接触面積を大きくすることができ、長尺素材１を安定して下ダイ３に載置することが可能となり、据込圧下量を大きく確保することができる。
【００１７】
次に、図４に示すように、第１鍛造工程で形成したフランジ部を下にして、長尺素材１の他方の端面を上ダイ２で長手方向の一方向から据込圧下する第２鍛造工程を行う。
第２鍛造工程で行う据込圧下量は、所定の据込代が確保できるまで圧下を行う。本発明では、上記で説明したように、第１鍛造工程で、予め長尺素材１の一方の端面にフランジ部を形成することにより、下ダイ３との接触面積を確保することができる上、長尺素材１の長手方向で再加熱などの温度管理をしなくても、長尺素材１に座屈や疵を発生させることなく、安定して据込圧下できる。
ここで、第２鍛造工程で行う据込圧下は、長尺素材１の他方の端面の面積よりも大きい面積を有する上ダイ２を用いて行ってもよい。本発明では、第１鍛造工程で、予め長尺素材１の一方の端面にフランジ部を形成しているので、第２鍛造工程における長尺素材１のフランジ部と下ダイ３との接触面積を大きくできる。これにより、本発明は、第２鍛造工程の据込圧下量を第１鍛造工程の据込圧下量より増加させても、座屈や疵を発生させることなく、安定して据込圧下できる。
【００１８】
本発明では、前記第２鍛造工程では、前記長尺素材の他方の端面の面積より小さい圧下面積による据込圧下を複数回行うことが好ましい。本発明では、例えば、第２鍛造工程で、フランジ部を下にして、長尺素材１の他方の端面の中央部Ｂまたは外周部の一部Ｂ’を上ダイ２で長手方向の一方向から据込圧下し、次いで据込圧下した前記中央部Ｂまたは外周部の一部Ｂ’の周囲を上ダイ２で据込圧下することが好ましい。これにより、第１鍛造工程で用いた上ダイ２をそのまま利用することにより、型替えを省略することができ、生産効率が向上する。また、型替えに伴う材料の温度低下による疵の発生も抑制することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１  長尺素材
２  上ダイ
３  下ダイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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