(57)【要約】【課題】欠肉を抑制し、かつ、歩留りの低下を抑制できる円形材の製造方法を提供する。【解決手段】円形材の製造方法は、中央部６と、外周面９を含む縁部７とを含む円柱素材５から円形材を製造する方法である。円形材の製造方法は、円柱素材５の中央部６を圧下し、円柱素材５を半径方向に変形させる工程と、半径方向に変形している円柱素材５の半径方向の変形を拘束する工程と、円柱素材５の半径方向の変形を拘束する工程後、円柱素材５の中央部６を圧下し、かつ、中央部６の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材５の縁部７を圧下する工程と、縁部７を圧下する工程後、円柱素材５の中央部６及び縁部７を同じ圧下速度で圧下する工程と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部と、外周面を有する縁部とを含む円柱素材から円形材を製造する方法であって、
前記円柱素材の中央部を圧下し、前記円柱素材を半径方向に変形させる工程と、
前記半径方向に変形している円柱素材の前記半径方向の変形を拘束する工程と、
前記円柱素材の前記半径方向の変形を拘束する工程後、前記円柱素材の中央部をさらに圧下し、かつ、前記中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で前記円柱素材の縁部を圧下する工程と、
前記縁部を圧下する工程後、前記円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程と、を備える、円形材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の円形材の製造方法であってさらに、
第１上型と、
前記円柱素材の外周面と対向する側壁部を含み、前記第１上型よりも前記円柱素材の半径方向の外側に配置され、前記第１上型に対して圧下方向にスライド可能な第２上型と、
前記第１上型及び前記第２上型と対向する下型と、を含む鍛造装置に前記円柱素材を配置する工程、を備え、
前記円柱素材を半径方向に変形させる工程では、前記第１上型が前記円柱素材の中央部を圧下し、
前記円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程では、前記第２上型の側壁部が前記円柱素材の外周面と接触し、前記円柱素材の半径方向の変形を拘束し、
前記円柱素材の中央部を圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程では、前記第１上型の下降速度よりも遅い下降速度で前記第２上型が前記円柱素材の縁部を圧下する、円形材の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の円形材の製造方法であって、
前記円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程では、前記第１上型は前記第２上型と同時に下死点に到達する、円形材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の円形材の製造方法であってさらに、
前記円柱素材を半径方向に変形させる工程後、前記円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備える、円形材の製造方法。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の円形材の製造方法であってさらに、
前記円柱素材を半径方向に変形させる工程後、前記円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備え、
前記鍛造装置の前記下型は、第１下型と、前記第１下型よりも前記円柱素材の半径方向の外側に配置され、前記第１下型に弾性部材を介して取り付けられた第２下型と、を含み、
前記円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程では、前記第２下型が前記円柱素材の縁部を加圧する、円形材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道用車輪、ギア及びリングに代表される円形材は例えば、次のとおり製造される。
【０００３】
初めに、円柱素材（ビレット）を加熱する。加熱された円柱素材に対して荒地成形加工を実施して、中間品（鍛造荒地）を製造する。荒地成形加工では、１回又は複数回の鍛造を実施する。鍛造荒地に対して、仕上圧延及び仕上鍛造等を実施して、円形材を製造する。仕上鍛造後の円形材に対して、必要に応じて、熱処理及び機械加工を実施する。
【０００４】
このような円形材では、円形材の中心軸に沿った断面形状がＨ形状であることが多い。Ｈ形状の断面を有する円形材を据込鍛造する場合、円柱素材を大きく変形させる必要があるため、材料が金型の隅々まで流動せず、鍛造荒地に欠肉が生じることがある。鍛造荒地の欠肉を抑制するため、円柱素材の体積を増加させれば、荒地成形加工後に大量のバリが生じ、歩留りが低下する。
【０００５】
鍛造品の欠肉を抑制する方法は例えば、実開昭５０−１１７１３７号公報（特許文献１）に開示されている。鍛造品の歩留り低下を抑制する方法は例えば、実公平７−４４３５０号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００６】
特許文献１では、上型、下型、ガイドリングを含む金型によって据込鍛造を実施する。ガイドリングは円柱素材を取り囲み、下型にコイルばねを介して取り付けられる。上型が円柱素材を圧下すると円柱素材がその半径方向に変形する。半径方向に変形した円柱素材がガイドリングに当たる。その後、ガイドリングは上型と一体となって下死点に達する。このとき、円柱素材はガイドリングに接触しているため、ガイドリングが下降すると摩擦により円柱素材のガイドリングに接触している領域も下降する。これにより、下型とガイドリングとで形成される隅領域の欠肉が抑制される、と特許文献１には記載されている。
【０００７】
特許文献２では、インナーパンチ及びアウターパンチを含む上型と、下型とによって据込鍛造を実施する。アウターパンチは円形素材を取り囲み、インナーパンチに皿ばねを介して取り付けられる。鍛造を開始すると、まずアウターパンチが下型に当たり、円柱素材が上型及び下型で形成される密閉空間に閉じ込められる。この状態でインナーパンチが円柱素材を圧下する。円柱素材が変形すると密閉空間の内圧が上昇し、内圧が所定値を超えると圧力によりアウターパンチが上昇し、円柱素材の密閉状態が解除される。そのため、円柱素材がバリを成形しながら鍛造される。これにより、成形初期にはバリを成形しないため不必要なバリが抑制され歩留りが向上し、成形末期にはバリを成形するため欠肉も抑制できる、と特許文献２には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５０−１１７１３７号公報
【特許文献２】実公平７−４４３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の方法では、Ｈ形状の断面を有する鍛造品の一方の隅領域（下型とガイドリングにより形成される隅領域）の欠肉は抑制できても、他方の隅領域（上型とガイドリングにより形成される隅領域）の欠肉の抑制は難しい。特許文献２の方法でも同様に、インナーパンチとアウターパンチとにより形成される隅領域、すなわち金型上方の隅領域の欠肉の抑制は難しい。
【００１０】
本発明の目的は、欠肉を抑制し、かつ、歩留りの低下を抑制できる円形材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態の円形材の製造方法は、中央部と、外周面を有する縁部とを含む円柱素材から円形材を製造する方法である。円形材の製造方法は、円柱素材の中央部を圧下し、円柱素材を半径方向に変形させる工程と、半径方向に変形している円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程と、円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程後、円柱素材の中央部を圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程と、縁部を圧下する工程後、円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本実施形態の円形材の製造方法によれば、欠肉を抑制し、かつ、歩留りの低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１実施形態の円形材の鍛造装置の断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の中央部圧下工程を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の拘束工程を示す断面図である。
【図４】図４は、一般的な製造方法による鍛造を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の異速度圧下工程の初期を示す断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態の異速度圧下工程の末期を示す断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態の同速度圧下工程を示す断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態の鍛造装置における第１上型と第２上型との境界を示す断面図である。
【図９】図９は、図８と異なる第１上型と第２上型との境界を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態の鍛造装置の断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態の製造方法において拘束工程後の状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態の製造方法において加圧工程を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態の製造方法において第１上型及び第２上型が下死点に到達した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（１）本実施形態の円形材の製造方法は、中央部と、外周面を有する縁部とを含む円柱素材から円形材を製造する方法である。円形材の製造方法は、円柱素材の中央部を圧下し、円柱素材を半径方向に変形させる工程と、半径方向に変形している円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程と、円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程後、円柱素材の中央部をさらに圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程と、縁部を圧下する工程後、円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程と、を備える。
【００１５】
Ｈ形状の断面を有する円形材の据込鍛造では、材料を金型内に充満させることが困難であることが多い。特に、Ｈ形状断面の半径方向の端部（縁部）の上方の領域の成形は、上型の圧下方向に逆らって材料を流動させる必要があるため難易度が高い。この点、本実施形態の製造方法では、円柱素材の据込鍛造（荒地成形加工）において、円柱素材の縁部の圧下速度は中央部の圧下速度よりも遅い。そのため、縁部は中央部に対し相対的に上方に押し上げられる。これにより、縁部の上方の領域の欠肉が抑制された鍛造荒地が得られるため、後の仕上圧延等が施された円形材の欠肉も抑制される。また、縁部上方の欠肉を抑制するため、一般的な据込鍛造では通常、円柱素材の体積を大きくする必要がある。しかしながら、本実施形態の製造方法によれば、縁部の上方の領域の欠肉が抑制されるため、円柱素材の体積を大きくしなくてもよい。すなわち、歩留りの低下が抑制される。
【００１６】
（２）上記（１）の製造方法はさらに、第１上型と、円柱素材の外周面と対向する側壁部を含み、第１上型よりも円柱素材の半径方向の外側に配置され、第１上型に対して圧下方向にスライド可能な第２上型と、第１上型及び第２上型と対向する下型と、を含む鍛造装置に円柱素材を配置する工程、を備えるのが好ましい。この場合、円柱素材を半径方向に変形させる工程では、第１上型が円柱素材の中央部を圧下する。円柱素材の半径方向の変形を拘束する工程では、第２上型の側壁部が円柱素材の外周面と接触し、円柱素材の半径方向の変形を拘束する。円柱素材の中央部を圧下し、かつ、中央部の圧下速度よりも遅い圧下速度で円柱素材の縁部を圧下する工程では、第１上型の下降速度よりも遅い下降速度で第２上型が円柱素材の縁部を圧下する。
【００１７】
本実施形態の製造方法は、分割された上型を用いる。これにより、縁部の圧下速度を中央部の圧下速度よりも遅くすることが可能となる。
【００１８】
（３）上記（２）の製造方法において、円柱素材の中央部及び縁部を同じ圧下速度で圧下する工程では、第１上型は第２上型と同時に下死点に到達するのが好ましい。
【００１９】
第１上型が先に下死点に到達すれば、第１上型の下死点到達時に第２上型と下型との間に隙間ができる。そのため、第２上型と下型との間の隙間から材料が流出し、過剰なバリが生じ、歩留りが低下する可能性がある。第２上型が先に下死点に到達すれば、第２上型が下死点に到達した後は、円柱素材の縁部は圧下されない。そのため、円柱素材の縁部において材料を流動させにくく、縁部に欠肉が生じる可能性がある。一方、第１上型が第２上型と同時に下死点に到達すれば、円柱素材の縁部への材料の充満及び歩留りの低下の抑制の双方のバランスを保ちやすい。
【００２０】
（４）上記（１）〜（３）の製造方法においてさらに、円柱素材を半径方向に変形させる工程後、円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備えるのが好ましい。
【００２１】
このような製造方法によれば、円柱素材を半径方向に変形させた後、円柱素材の縁部の材料の下方への流動が制限される。これにより、下方へ流動しようとしていた円柱素材の材料が上方へ流動しやすくなり、縁部の上方の領域の欠肉がさらに抑制される。
【００２２】
（５）上記（２）又は（３）の製造方法においてさらに、円柱素材を半径方向に変形させる工程後、円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程を備え、鍛造装置の下型は、第１下型と、第１下型よりも円柱素材の半径方向の外側に配置され、第１下型に弾性部材を介して取り付けられた第２下型と、を含み、円柱素材の縁部を圧下方向と反対方向に加圧する工程では、第２下型が円柱素材の縁部を加圧するのが好ましい。
【００２３】
このような製造方法によれば、下型が分割されており、円柱素材の縁部と接する第２下型によって縁部の材料が下方へ流動するのを抑制でき、縁部の上方の領域の欠肉が抑制される。
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。まず、第１実施形態の円形材の製造方法に用いられる鍛造装置について説明する。なお、第１実施形態の鍛造装置は、鍛造荒地を製造する荒地成形加工において用いられる。
【００２５】
［第１実施形態］
［鍛造装置１］
図１は、第１実施形態の鍛造装置１の断面図である。鍛造装置は軸対称形状であるため、図１では円柱素材５の中心軸に沿った片側断面を示す。図１を参照して、鍛造装置１は、第１上型２と、第２上型３と、下型４とを含む。鍛造装置１は、円柱素材に据込鍛造を施す。
【００２６】
第１上型２は、円柱素材５の中央部６と対向する。円柱素材５の中央部とは、円柱素材５の中心軸から所定の半径の領域を意味し、円柱素材５の縁部７及び外周面９は含まない。第１上型２は成形後の鍛造荒地の中央部に対応する形状を有する。第１上型２は、図示しない、ボルスタプレートに取り付けられる。
【００２７】
第２上型３は、第１上型２よりも円柱素材５の半径方向の外側に配置される。第２上型３は、成形後の鍛造荒地の縁部に対応する形状を有する。鍛造荒地の縁部とは、鍛造荒地の中央部よりも半径方向の外側の領域を意味し、外周面を含む。また、鍛造荒地の縁部は、円柱素材５の縁部７及び外周面９に相当する領域である。
【００２８】
第２上型３は、第１上型２に吊り下げられている。すなわち、第２上型３は、バネ等の弾性部材を介して第１上型２に取り付けられておらず、第２上型３には自重のみがかかっている。第２上型３は第１上型２に対して圧下方向に所定の距離だけ自由にスライド可能である。例えば、第１上型２及び第２上型３にキー溝を設けることで第２上型３をスライドさせることができる。鍛造装置１には第２上型３のスライドを制限する図示しないストッパが設けられる。また、第２上型３は円柱素材５の外周面９と対向する側壁部８を含む。なお、側壁部８が外周面９と対向するとは、据込鍛造中に側壁部８が外周面９と対向するという意味である。
【００２９】
鍛造装置１は、図示しないラムを含む。ラムはボルスタプレートを圧下方向に移動させることができる。すなわち、ラムは第１上型２及び第２上型３を上昇又は下降させることができる。このような構成とすることで、後述するように、円柱素材５が第２上型３の側壁部８に接触した後、第１上型２が下降すると第２上型３は第１上型２に対して相対的に上昇する。
【００３０】
下型４は、第１上型２及び第２上型３と対向する。下型４は、成形後の鍛造荒地の中央部及び縁部に対応する形状を有する。
【００３１】
［製造方法］
続いて、第１実施形態の円形材の製造方法について説明する。第１実施形態の円形材の製造方法は、中央部圧下工程と、拘束工程と、異速度圧下工程と、同速度圧下工程と、を含む。第１実施形態の円形材の製造方法では、上述した第１実施形態の鍛造装置１を用いる。
【００３２】
図１を参照して、初めに、円柱素材５を準備する。円柱素材５の材質は例えば、鋼である。円柱素材５のサイズは特に限定されない。製造する鍛造荒地（又は円形材）のサイズに合わせて円柱素材５のサイズは適宜設定される。
【００３３】
次に、円柱素材５を加熱炉で加熱する。加熱炉は例えば、ガス雰囲気加熱炉、インダクションヒータである。円柱素材５の加熱温度は特に限定されない。加熱温度は、円柱素材５の材質、加工量等によって適宜設定される。
【００３４】
続いて、加熱された円柱素材５を図１に示すように、鍛造装置１の下型４に配置する。そして、中央部圧下工程が実施される。中央部圧下工程が実施される前に、円柱素材５を予成形してもよい（１回目の荒地成形加工）。これにより、円柱素材５の体積が適切に配分され、歩留りの低下が抑制される。
【００３５】
［中央部圧下工程］
図２は、第１実施形態の中央部圧下工程を示す断面図である。図２を参照して、中央部圧下工程では、ラムがボルスタプレートを下降させる。これにより、第１上型２及び第１上型２に吊り下げられている第２上型３が下降する。中央部圧下工程では、第１上型２が円柱素材５の中央部６を圧下し、第２上型３は円柱素材５を圧下しない。円柱素材５の中央部６を圧下すると、円柱素材５は半径方向の外側に向かって変形する。
【００３６】
［拘束工程］
図３は、第１実施形態の拘束工程を示す断面図である。図３を参照して、拘束工程においても、第１上型２による円柱素材の中央部６の圧下は継続されている。中央部６の圧下により変形している円柱素材５の半径方向の外側には、第１上型２とともに下降した第２上型３の側壁部８が存在する。そのため、第１上型２による中央部６の圧下が進むと、変形している円柱素材５の外周面９が第２上型３の側壁部８に当たる。これにより、円柱素材５の半径方向の変形が拘束される。
【００３７】
図４は、一般的な製造方法による鍛造を示す断面図である。図４を参照して、一般的な鍛造では上型１００は１つである。この場合、円柱素材５が半径方向の外側に変形し、縁部７が上型１００の側壁部１０２に当たると、縁部７は側壁部１０２によって下方（下型１０１側）に引きずられる。したがって、縁部７の上方（上型１００側）の隅領域Ａ１に材料が充満しにくく、製造された円形材に欠肉が生じやすい。
【００３８】
これに対し、第１実施形態の製造方法では、以下に説明するように異速度圧下工程において、円柱素材５の縁部７が下方に引きずられることを抑制する。以下、この点について詳述する。
【００３９】
［異速度圧下工程］
図５は、第１実施形態の異速度圧下工程の初期を示す断面図である。図５を参照して、拘束工程で円柱素材５の半径方向の変形を拘束した後、第１上型２はさらに円柱素材５の中央部６を圧下する。これにより、円柱素材５は半径方向に変形しようとするが、円柱素材５の半径方向の変形は側壁部８により拘束されている。上述したように第２上型３は第１上型２に吊り下げられている。さらに、第２上型３の側壁部８は、抜き勾配を有するため、僅かに傾斜している。そのため、半径方向に変形する円柱素材５が側壁部８に与える力によって、第２上型３は第１上型２に対して相対的に上昇する。したがって、第２上型３の下降速度は、第１上型２の下降速度よりも遅い。言い換えると、円柱素材の縁部７の圧下速度は、中央部６の圧下速度よりも遅い。なお、本明細書において「圧下」とは、金型により円柱素材の形状が変化することを意味する。したがって、第２上型３の第１上型２に対する上昇（スライド）により円柱素材５の縁部７の形状は変化するため、この形状の変化も圧下に含まれる。
【００４０】
第２上型３の第１上型２に対する上昇により、縁部７に流れ着いた材料も第１上型２に対して相対的に上昇する。これにより、第１上型２及び第２上型３によって形成される隅領域Ａ１に材料が充満しやすくなり、製品である円形材の縁部上方の領域（第１上型２及び第２上型３により形成される隅領域Ａ１に相当する領域）の欠肉が抑制される。このような第１実施形態の製造方法は、Ｈ形状の断面を有する円形材の縁部上方の領域の体積が、縁部下方の領域の体積よりも大きい場合に特に有効である。
【００４１】
図６は、第１実施形態の異速度圧下工程の末期を示す断面図である。図６を参照して、上述したように、第２上型３の第１上型２に対する上昇は、所定の距離で終了する。所定の距離は、製造する円形材の形状によって適宜設定される。第２上型３の第１上型２に対する上昇が終了すると異速度圧下工程は終了する。
【００４２】
［同速度圧下工程］
図７は、第１実施形態の同速度圧下工程を示す断面図である。図７を参照して、同速度圧下工程は異速度圧下工程の後に実施される。第２上型３の第１上型２に対する上昇が終了した後、ボルスタプレートはさらに下降する。この場合、第２上型３は第１上型２に対してスライドしないため、第２上型３は第１上型２と一体となって下降する。すなわち、同速度圧下工程では、第１上型２による円柱素材５に対するの圧下速度は第２上型３の圧下速度と同じである。すなわち、円柱素材５の中央部６が第１上型２によって圧下され、円柱素材５の縁部７が第２上型３によって中央部６と同じ圧下速度で圧下される。その後、第１上型２及び第２上型３は下死点に到達する。第１上型２及び第２上型３が下死点に到達すると、鍛造荒地が得られる。
【００４３】
同速度圧下工程では、第１上型２の圧下によって押し出され、縁部７に流れ着いた材料は、第２上型３によって、縁部７の下方に向けて圧下される。これにより、Ｈ形状の断面を有する鍛造荒地の縁部下方の領域Ａ２にも材料が充満しやすくなる。
【００４４】
製造された鍛造荒地には周知の仕上加工が施され、円形材（製品）とされる。例えば、圧延機を用いて鍛造荒地に対して仕上圧延を実施する。仕上圧延後、仕上鍛造を実施して、円形材を製造する。
【００４５】
ここで、同速度圧下工程では、第１上型２は第２上型３と同時に下死点に到達するのが好ましい。第１上型２が先に下死点に到達すれば、第１上型２の下死点到達時に第２上型３と下型４との間に隙間ができる。第１上型２が下死点に到達した後、円柱素材５の中央部６は圧下されない。したがって、第１上型２によって材料が縁部７に向けて押し出されない。そのため、縁部に欠肉が生じる可能性がある。また、円柱素材５のサイズが十分に大きい場合、第２上型３と下型４との間の隙間から材料が流出し、過剰なバリが生じる可能性がある。そのため、歩留りが低下する可能性がある。他方、第２上型３が先に下死点に到達すれば、第２上型３が下死点に到達した後、円柱素材５の縁部７は圧下されない。そのため、縁部７に材料を充満させにくく、欠肉が生じる可能性がある。第１上型２が第２上型３と同時に下死点に到達すれば、円柱素材の縁部への材料の充満及び歩留りの低下の抑制の双方のバランスを保ちやすい。
【００４６】
図８は、第１実施形態の鍛造装置における第１上型と第２上型との境界を示す断面図である。図８を参照して、第１上型２と第２上型３との境界、すなわち、上型の分割位置は、円柱素材５の中央部６と縁部７との境界と一致する位置であるのが好ましい。第１上型２と第２上型３とで形成される隅領域の半径方向外側の隅１０は材料の流動方向の延長線上に存在する。しかしながら、半径方向内側の隅１１は材料の流動方向には存在せず、負角となる位置に存在する。
【００４７】
第１上型２と第２上型３との境界位置が円柱素材５の中央部６と縁部７との境界と一致する場合、円柱素材５の縁部７は、中央部６が圧下されてからある程度の時間が経過するまで第１上型２及び第２上型３と接触しない。したがって、縁部７が早期に金型と接触することがないため、材料の流動性が高いまま圧下が進行し、半径方向内側の隅１１に材料が充満しやすい。
【００４８】
ただし、本実施形態の製造方法は、第１上型２と第２上型３との境界位置を円柱素材の中央部６と縁部７との境界と一致する場合に限定するものではない。加熱温度、材料の組成等により流動性は変化するため、第１上型２と第２上型３との境界が円柱素材の中央部６と縁部７との境界と一致しない場合でも半径方向内側の隅１１に材料を充満させることができる場合もあるからである。例えば、図９に示すように、第１上型２と第２上型３との境界は、円柱素材５（鍛造荒地）の外周面９に一致する位置であってもよい。
【００４９】
［第２実施形態］
続いて、第２実施形態の円形材の製造方法について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点のみ説明し、第１実施形態と同じ点は説明を省略する。まず、第２実施形態の鍛造装置について説明する。
【００５０】
［鍛造装置］
図１０は、第２実施形態の鍛造装置１の断面図である。図１０を参照して、鍛造装置１の下型４は、第１下型４Ａと、第２下型４Ｂとを含む。
【００５１】
第１下型４Ａは、成形後の鍛造荒地の中央部に対応する形状を有する。
【００５２】
第２下型４Ｂは、円柱素材５の半径方向において第１下型４Ａよりも外側に配置される。第２下型４Ｂは、成形後の鍛造荒地の縁部に対応する形状を有する。第２下型４Ｂは、弾性部材１２を介して第１下型４Ａに接続される。弾性部材１２は、第２下型４Ｂを上下方向に移動可能に支持する。弾性部材１２はたとえば、ばね、油圧装置等である。円柱素材５を圧下する前において、第２下型４Ｂの上面は、第１下型４Ａの上面よりも下方に位置する。
【００５３】
［製造方法］
続いて、第２実施形態の円形材の製造方法について説明する。第２実施形態の円形材の製造方法は、上述した第２実施形態の鍛造装置１を用いる。第２実施形態の円形材の製造方法は、第１実施形態の製造方法に加えて、加圧工程を含む。以下、図１１〜図１３を参照して、第２実施形態の円形材の製造方法について説明する。
【００５４】
［加圧工程］
図１１を参照して、第２実施形態の製造方法においても第１実施形態と同様に、まず円柱素材５の中央部６を圧下する中央部圧下工程、円柱素材５の縁部７の外周面９の半径方向への変形を拘束する拘束工程が実施される。
【００５５】
拘束工程後、第２上型３の側壁部８が、円柱素材５の半径方向の外側への変形を拘束しているため、第１上型２で円柱素材５の中央部６をさらに圧下すると、縁部７において材料が上下方向に流動する。材料が上下方向に流動すると、縁部７の下方には第２下型４Ｂが配置されているため、縁部７の下面が第２下型４Ｂと接触するようになる。
【００５６】
図１２を参照して、縁部７の下面が第２下型４Ｂと接触した後、さらに第１上型２が円柱素材５の中央部６を圧下すると、縁部７において材料が上下方向に流動しようとするが、下方への材料の流動は第２下型４Ｂによって抑制される。そのため、下方に移動しようとしていた円柱素材５の縁部７の材料が、上方に流動するようになる。縁部７において材料が上方に流動することで、第２上型３も第１上型２に対して相対的にスライドする。この状態からさらに第１上型２を下降させると、第２上型３の上方へのスライドが終了し（異速度圧下工程が終了し）、第１上型２及び第２上型３が同じ下降速度で円柱素材５を圧下する（同速度圧下工程が実施される）。
【００５７】
第１上型２及び第２上型３が同じ下降速度で円柱素材５を圧下すると、円柱素材５の縁部７において材料が下方へ流動し、それに押されて第２下型４Ｂは下方へ移動する。この際、第２下型４Ｂは弾性部材１２で支持されているため、第２下型４Ｂは円柱素材５の縁部７に対し上方に向かって力を加える。この状態で、第１上型２及び第２上型３は、図１３に示すように下死点に到達する。
【００５８】
このように第２実施形態の円形材の製造方法によれば、円柱素材５の縁部７において材料が下方に流動することを第２下型４Ｂが抑制する。また、第２上型３のスライドが終了した後も、収縮する弾性部材１２に支持された第２下型４Ｂの加圧作用によって円柱素材５の縁部７に、上方に向かう力を付与し続ける。そのため、円柱素材５の縁部７の材料が上方に流動しやすくなり、製品である円形材の縁部上方の領域の欠肉がさらに抑制される。
【００５９】
また、第２下型４Ｂが円柱素材５の縁部７に対し上方に向かって加圧することにより、第１下型４Ａ、第２下型４Ｂ及び第２上型３で形成される隅領域の成形を早期に行うことができるため、製品である円形材の縁部下方の領域の欠肉も抑制される。
【００６０】
なお、上述した第２実施形態では、円柱素材５の縁部７の下面が第２下型４Ｂと接触した後、第２上型３の上方へのスライドが終了する場合について説明した。しかしながら、円柱素材５の縁部７の下面は、第２上型３の上方へのスライドが終了した後に第２下型４Ｂと接触してもよい。要するに、加圧工程は、中央部圧下工程後に実施されればよく、そのタイミングは適宜設定すればよい。
【００６１】
以上、本実施形態の円形材の製造方法について説明した。その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００６２】
例えば、上述の各実施形態では、熱間鍛造によって円形材を製造する場合について説明したが、本発明の円形材の製造方法はこれに限定されず、冷間鍛造によって円形材を製造する場合にも適用できる。この場合、上述の各実施形態における加熱工程は省略される。
【符号の説明】
【００６３】
１：鍛造装置
２：第１上型
３：第２上型
４：下型
５：円柱素材
６：中央部
７：縁部
８：側壁部
９：外周面
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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