(57)【要約】      （修正有）【課題】銅或いは銅合金の丸棒素材を所定の長さに切断する際に、切断されたワークに発生するバリやかえりの問題を解決し、連続熱間鍛造の生産効率を向上する。【解決手段】銅或いは銅合金の丸棒素材を７００〜８００℃に加熱し、加熱された丸棒素材を所定の周期で間欠的にシャー切断装置に搬送し、シャー切断装置にて所定の周期で間欠的に所定長さに丸棒素材を切断して短尺材とし、短尺材を所定の周期で間欠的に金型を有する鍛造装置に搬送し、鍛造装置にて短尺材を鍛造成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅或いは銅合金の丸棒素材を７００〜８００℃に加熱し、加熱された丸棒素材を所定の周期で間欠的にシャー切断装置に搬送し、前記シャー切断装置にて所定の周期で間欠的に所定長さに前記丸棒素材を切断して短尺材とし、前記短尺材を所定の周期で間欠的に金型を有する鍛造装置に搬送し、前記鍛造装置にて前記短尺材を鍛造成形することを特徴とする銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法。
【請求項２】
前記シャー切断装置で使用するシャー切断刃は、前記丸棒素材の上及び下、或いは、左及び右に配置されるとともに、それぞれ厚さ方向の中心線に対して対称形状に形成されており、刃付け根部と前記刃付け根部から傾斜を持って延びる刃先傾斜部と前記刃先傾斜部の先端に形成された前記丸棒素材との接触角度が０°である刃先フラット部とを有し、前記刃付け根部と前記刃先傾斜部との外角が４５〜７０°であり、前記刃付け根部の厚み（Ａ）と前記刃先フラット部の厚み（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が２．４〜４．８であることを特徴とする請求項１記載の銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法。
【請求項３】
請求項１或いは請求項２に記載の銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法により製造されたことを特徴とする鍛造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法に関し、特に詳しくは、最適な温度に加熱された銅或いは銅合金からなる棒材をシャー切断することにより所定の長さに切断する切断工程を有する銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄、銅、アルミ等の棒状素材から種々の小型の機械部品を連続的に鍛造成形する従来の連続熱間鍛造装置では、先ず加熱装置にてワーク素材を加熱し、送り機構によりそのワーク素材を所定の周期で間欠的に送りながら、その加熱されたワーク素材を切断装置にて所定の周期で間欠的に所定の長さのワークに切断し、その切断されたワークを送り機構にて所定の周期で間欠的に送りながら、鍛造装置にて製品形状に連続的に鍛造成形している。
特許文献１では、鍛造金型の温度に応じて、ワーク素材の送り周期を２倍又は３倍に切換え得るような熱間鍛造装置として、ワーク素材を送る素材送り装置は、所定周期にて往復揺動駆動されるセクタギヤでギヤを往復回動させ、その往復回動を、ワンウェイクラッチを介して軸部材の所定周期の送り回動に変換し、ギヤと軸部を介して、ワーク素材を鍛造装置に送り込む送りロールを所定周期で送り作動させるように構成し、以上の駆動伝達系に、ドッグクラッチを介設し、鍛造金型温度が第１所定温度以上になったときに、ドッグクラッチを断続することで、送り周期を所定周期の２倍又は３倍に切換え、また、鍛造金型温度が第１所定温度よりも低い第２所定温度以下になったときに、ドッグクラッチを接続して所定周期に復帰させることが開示されている。
特許文献２には、加熱棒材ではなく加熱鋼材について、非快削鋼を切断する場合と同様の切断速度で、且つ鉛快削鋼材に対して切断面の荒れを少なくし、或いは、荒れを防止することができるシャー切断方法として、０．０４〜０．４重量％のＰｂを含む鋼材をシャー切断するに際して、切断時の鋼材切断面温度を８００〜１２００℃となして切断することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３６７３１号公報
【特許文献２】特開平９−２１６１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、素材が銅或いは銅合金の丸棒材である場合は、加熱されたワーク素材を切断装置（例えば、鋸盤、切断砥石、チップソーカッタ、シャー切断装置等）にて所定の周期で間欠的に所定の長さのワークに切断する際に、加温による銅或いは銅合金の粘りにより、切断されたワークに発生するバリやかえりの問題が多発し、その後の鍛造成形にて、それに基づく不良品が発生し、製造効率を低下させる大きな原因となっている。
上述のいずれの特許文献にも、このような問題点の解決策は開示されていない。
【０００５】
本発明では、銅或いは銅合金からなる丸棒素材を所定の長さに切断する際に、切断されたワークに発生するバリやかえりの問題を解決し、連続熱間鍛造の生産効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、銅或いは銅合金の丸棒素材を７００〜８００℃に加熱した後に、シャー切断装置にて所定の長さに切断することにより、後工程である鍛造成形にても矯正不可能となるようなバリやかえりを発生させないようにすることができることを見出した。また、そのとき使用するシャー切断刃について、最適な刃先形状を有する切断刃も見出した。
【０００７】
即ち、本発明の銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法は、銅或いは銅合金の丸棒素材を７００〜８００℃に加熱し、加熱された丸棒素材を所定の周期で間欠的にシャー切断装置に搬送し、前記シャー切断装置にて所定の周期で間欠的に所定長さに前記丸棒素材を切断して短尺材とし、前記短尺材を所定の周期で間欠的に鍛造装置に搬送し、前記鍛造装置にて前記短尺材を鍛造成形することを特徴とする。
【０００８】
７００〜８００℃に加熱された銅或いは銅合金の丸棒素材は、鋸盤、切断砥石、チップソーカッタ等の切断機器の使用に比べて、シャー切断（下刃の上に載せた金属棒材の上に上刃を強い力で打ち下す、或いは、金属棒材を左右或いは上下の刃で挟み込み強い力で左右或いは上下より押圧し、剪断作用で切断する）に適しており、この温度に加熱された丸棒素材のシャー切断による切断断面は、後工程での鍛造成形に悪影響を及ぼすバリ及びかえりが非常に小さく、且つ、少なくなる。加熱温度が７００℃未満、或いは、８００℃を超えると、銅或いは銅合金の粘りにより、バリ及びかえりを抑制する効果は減少する。
この場合、完全にバリ及びかえりを無くすことは無理であり、後工程の鍛造成形にて矯正され、最終鍛造製品で問題とならないバリやかえりの発生であれば差し支えはない。
また、切断面端部のバリ及びかえりを小さくする為にも、シャー切断は、丸棒素材を左右或いは上下の刃で挟み込み強い力で左右或いは上下より押圧し、剪断作用で切断する方式であることが特に好ましい。
また、シャー切断刃の刃先部は、図３（ｃ）に示すような丸棒素材に対する角度が完全にフラットとなるフラット刃も使用可能であるが、少ない押圧力にて円滑にシャー切断を実施し、切断面端部のバリ及びかえりを小さくする為にも、図３（ａ）に示すように先端部を鋭利な刃先部とするか、図３（ｂ）に示すようにフラットとなる部分が小さい刃先部として、片面側或いは左右対称に両面側に何らかの角度を有していることが好ましく、その角度θは、４５〜７０°であることが特に好ましい。
この刃先部を使用して、丸棒素材を左右或いは上下の刃で挟み込み強い力で左右或いは上下より押圧し、剪断作用で切断した場合、図５に示す様に切断面の中央部付近に発生する変形ばりに充分に注意する必要がある。
また、７００〜８００℃での銅或いは銅合金の丸棒素材の加熱温度は、後工程での鍛造金型による鍛造成形にも適している。
なお、本発明での銅或いは銅合金は、純銅、銅合金（黄銅、青銅、白銅、洋白、キュプロニッケル、ベリリウム銅等）であり、その種類は問わない。
【０００９】
更に、本発明の銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法において、前記シャー切断装置で使用するシャー切断刃は、丸棒素材の上及び下、或いは、左及び右に配置されるとともに、それぞれ厚さ方向の中心線に対して対称形状に形成されており、刃付け根部と前記刃付け根部から傾斜を持って延びる刃先傾斜部と前記刃先傾斜部の先端に形成された前記丸棒素材との接触角度が０°である刃先フラット部とを有し、前記刃付け根部と前記刃先傾斜部との外角が４５〜７０°であり、前記刃付け根部の厚み（Ａ）と前記刃先フラット部の厚み（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が２．４〜４．８であることを特徴とする。
【００１０】
この場合、上及び下、或いは左及び右の各シャー切断刃は図３（ｂ）に示す様に、刃付け根部と刃先傾斜部との外角θが４５〜７０°であり、刃付け根部の厚み（Ａ）と刃先フラット部の厚み（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が２．４〜４．８とすることにより、図５に示す様な切断面中央部付近の変形バリの発生が非常に少なくなる。
角度が４５°未満、或いは、比（Ａ／Ｂ）が２．４未満であると、効果が不十分となり、押圧力が大きくなり切断効率もダウンする。
角度が７０°を超え、或いは、比（Ａ／Ｂ）が４．８を超えると、充分な効果は得られない。
【００１１】
更に、本発明の鍛造物は、前述の銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明の銅或いは銅合金素材の連続熱間鍛造方法により製造された鍛造物は、途中の工程となる切断工程において発生するバリやかえりが非常に小さく、且つ、後工程での鍛造成形でも矯正できないようなバリ及びかえりが発生することは少なくなるので、不良品の発生が少なく、製造コストが安価になり、品質も安定している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、銅或いは銅合金の丸棒素材を７００〜８００℃に加熱した後に、シャー切断装置にて、その丸棒素材を所定の長さに切断することにより、切断されたワークに発生するバリやかえりの問題を解決し、連続熱間鍛造の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の連続熱間鍛造方法の工程図である。
【図２】切断工程での丸棒素材とシャー切断刃との関係を示す正面図である。
【図３】シャー切断刃の正面図であり、（ａ）（ｂ）は刃先傾斜部を有する二種類の切断刃であり、（ｃ）は丸棒素材との接触角が０°となるフラット刃である。
【図４】切断工程で得られた短尺材の一部を省略した正面図である。
【図５】（ａ）が短尺材の端面中央部にバリが生じた状態を示す断面図であり、（ｂ）はそのバリが生じた端面の鍛造工程後の状態を示す断面図である。
【図６】ダレが生じた切断面の端部を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
この連続熱間鍛造方法は、図１に示すように、押出工程にて製造された銅或いは銅合金からなる丸棒素材を７００〜８００℃に加熱する素材加熱工程、加熱された状態の丸棒素材を所定の長さの短尺材に切断する切断工程、切断された短尺材を加熱状態のまま鍛造成形する鍛造工程を経て鍛造物を製造するものである。
本発明での銅或いは銅合金は、純銅、銅合金（黄銅、青銅、白銅、洋白、キュプロニッケル、ベリリウム銅等）であり、その種類は問わない。
【００１５】
押出工程では、形枠内に収容したビレットを一方向から押圧しながら、ダイの孔から押し出して丸棒素材に加工する。この丸棒素材は例えば直径５〜５０ｍｍのものが作製される。
加熱工程は、丸棒素材を７００〜８００℃に加熱できるものであれば、その手段は問わないが、例えば誘導加熱により丸棒素材を発熱させる方法が好適であり、丸棒素材を長さ方向に走行させながら誘導加熱するとよい。
【００１６】
切断工程では、加熱工程で７００〜８００℃に加熱された丸棒素材１を送り機構により所定の周期で間欠的にシャー切断装置２に搬送し、シャー切断装置２にて所定の周期で間欠的に所定長さに切断することにより、図４に示すような短尺材４を作製する。
シャー切断は、下刃の上に載せた丸棒素材の上に上刃を強い力で打ち下す、或いは、丸棒棒材を左右或いは上下の刃で挟み込み強い力で左右或いは上下より押圧し、剪断作用で切断するものである。この場合、切断面端部のバリやかえりを小さくする為にも、シャー切断は、丸棒素材を左右或いは上下の刃で挟み込み強い力で左右或いは上下より押圧し、剪断作用で切断する方式であることが特に好ましい。そして、丸棒素材を左右或いは上下の刃で挟み込み強い力で左右或いは上下より押圧し、剪断作用で切断した場合、図５（ａ）に示す様に切断面の中央部付近に発生する変形ばりＣに充分に注意する必要がある。
【００１７】
７００〜８００℃に加熱された銅或いは銅合金の丸棒素材は、鋸盤、切断砥石、チップソーカッタ等の切断機器の使用に比べて、シャー切断に適しており、シャー切断による切断断面は、後工程での鍛造成形に悪影響を及ぼすバリやかえりが非常に小さく、且つ、少なくなる。加熱温度が７００℃未満、或いは、８００℃を超えると、銅或いは銅合金の粘りにより、バリやかえりを抑制する効果は減少する。
【００１８】
図２に示す実施形態では、シャー切断装置２は、上下一対のシャー切断刃３を有し、丸棒素材１の上下に配置した切断刃３を相互に接近させて丸棒素材１を両切断刃３の間に押圧しながら切断することにより、短尺材４を作製する。シャー切断刃３は平板状に形成され、その刃先部は、図３に示す形状のものが使用できるが、少ない押圧力にて円滑にシャー切断を実施し、切断面端部のバリ及びかえりを小さくする為にも、丸棒素材に対する角度が完全にフラットとなる先端部は小さく、片面側或いは左右対称に両面側に何らかの角度を有していることが好ましく、その角度は、４５〜７０°であることが特に好ましい。
また、シャー切断刃３の厚みは０．８〜２．０ｍｍが好ましい。
【００１９】
図３（ａ）及び（ｂ）は好ましいシャー切断刃である。特に同図（ｂ）の形状が好ましい。これらの切断刃は、対をなす左右又は上下とも同一形状であり、厚さ方向の中心線Ｘに対して対称形状に形成される。
図３（ａ）に示す切断刃３ａは、刃付け根部５と、刃付け根部５から傾斜を持って延びる刃先傾斜部６とを有しており、鋭利な先端に形成される。また、図３（ｂ）に示す切断刃３ｂは、刃付け根部５と、刃付け根部５から傾斜を持って延びる刃先傾斜部６と、刃先傾斜部６の先端に形成された丸棒素材１との接触角度が０°である刃先フラット部７とを有している。いずれの切断刃３ａ，３ｂも、刃付け根部５は両面が平行な板状をなしており、刃先傾斜部６は刃付け根部５との外角θが４５〜７０°に傾斜している。また、図３（ｂ）に示す刃先フラット部７を有する切断刃３ｂにおいては、刃付け根部５の厚み（Ａ）と刃先フラット部７の厚み（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）は２．４〜４．８とするのが好ましい。
この場合、バリ及びかえりを完全に無くすことは無理であり、後工程の鍛造成形にて矯正され、最終鍛造製品で問題とならないバリやかえりの発生であれば差し支えはない。
なお、図３（ｃ）は刃先が完全なフラットとなるシャー切断刃（フラット刃）３ｃであるが、シャー切断の条件によっては使用できる場合がある。
【００２０】
鍛造工程では、切断工程で得られた短尺材４を所定の周期で間欠的に鍛造装置内の金型に搬送し、この鍛造装置にて短尺材を所定の形状に鍛造成形する。
前述の加熱工程で７００〜８００℃に丸棒素材を加熱しているので、切断工程で得られた短尺材４の温度が、この鍛造金型による鍛造成形に適した温度となっている。
【００２１】
切断工程で図５（ａ）に示すような大きなバリＣが発生した状態のまま鍛造工程を実施すると、同図（ｂ）で示すように最終鍛造物の表面に、欠陥となる凸部Ｄが残った状態となるが、本発明の製造方法であれば、切断面中央部の大きなバリＣや切断工程でバリやかえりの発生が抑制されているので、表面の仕上がり状態を良好にすることができる。また、切断端面に大きなダレが生じる場合も、鍛造物に欠肉等が生じるおそれがあるが、前述した傾斜角度θの刃先傾斜部６を有する切断刃とすることにより、ダレも小さくすることができ、良好な品質の鍛造物を得ることができる。
【実施例】
【００２２】
図１に示す工程順の連続鍛造方法により、以下のようにして試験片となるワークを作製した。まず、押出し成形により作製された１５ｍｍφ×１０００ｍｍの無酸素銅丸棒（Ｃ１０２０Ｐ）を誘導加熱装置にて表１に示す温度に加熱し、送り機構により１０秒間隔でシャー切断装置に搬送し、無酸素銅丸棒を左右のシャー切断刃間に位置決めし、４ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で左右より押圧し、切断を１０秒間隔にて行い、長さ４０ｍｍのワークを各切断刃ごとに２５個ずつ作製した。
このとき、シャー切断刃としては、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す形状のものを使用した。表１には、図３（ａ）に示す形状のものを切断刃３ａ、図３（ｂ）に示す形状のものを切断刃３ｂ、図３（ｃ）に示す形状のものをフラット刃と表記する。また、切断刃３ａ及び切断刃３ｂにおいては傾斜角度θ、切断刃３ｂについてはＡ／Ｂがそれぞれ異なる数種類のものを用いた。
これらの切断刃によって切断され作製されたワークを室温まで冷却し、切断面端部のダレ、切断面中央部の変形バリの状況を目視にて観察した。
切断面中央部の変形バリは、幅１ｍｍで高さ０．５ｍｍを超えたものを変形バリとし、その変形バリを有するワークの個数をカウントした。
切断面端部のダレは、切断刃が食い込む位置における短尺材４の長さ方向のダレ寸法（図７に示す寸法Ｈ）が２ｍｍを超えたものをダレとし、そのダレを有するワークの個数をてカウントした。
次に、これらのワークを表１に示す温度に戻して、鍛造装置にて、３３ｍｍφ×８ｍｍの円柱状のバルブシートを作製した。
これらのバルブシートの表面状態を目視にて確認し、客先よりの製品規格に不適合な物の個数をカウントした。
これらの結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１から明らかなように、丸棒素材を７００〜８００℃に加熱して、図３に示す切断刃３ａ又は切断刃３ｂで切断することにより、最終鍛造物において不良となる変形バリやダレの発生を少なくすることができる。特に、切断刃３ｂでθが４５〜７０°、（Ａ／Ｂ）が２．４〜４．８のものを用いた場合は、不良個数が０であった。一方、切断刃３ｂを用いた場合でも、丸棒素材の加熱温度が７００〜８００℃の範囲から外れると、最終鍛造物において不良となる変形バリやダレの発生が認められた。
【００２５】
以上、本発明の実施形態の製造方法について説明したが、本発明はこの記載に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  丸棒素材
２  切断装置
３，３ａ，３ｂ，３ｃ  シャー切断刃
４  短尺材
５  刃付け根部
６  刃先傾斜部
７  刃先フラット部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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