(57)【要約】【課題】クランクスローの疲労強度を向上させることができ、かつ生産性の高いクランクスローの鍛造方法を提供する。【解決手段】本発明のクランクスローの鍛造方法は、鋼塊から採取した荒地内部のゴースト部の位置と、この荒地を型入鍛造したクランクスロー内部のゴースト部の位置とを計測する工程と、上記計測結果に基づき、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する工程と、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づき、ゴースト部が型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍に配置されないよう、鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する工程とを備える。【選択図】図６
2015182127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立型クランク軸用のクランクスローを鋼塊の型入鍛造により形成するクランクスローの鍛造方法であって、
鋼塊から採取した荒地内部の不健全領域であるゴースト部の位置と、この荒地を型入鍛造したクランクスロー内部のゴースト部の位置とを計測する工程と、
上記計測結果に基づき、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する工程と、
上記型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づき、ゴースト部が型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍に配置されないよう、鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する工程と
を備えることを特徴とするクランクスローの鍛造方法。
【請求項２】
アームの長手方向に対応する荒地の長さをＨ０（ｍｍ）、この荒地の型入鍛造後のアームの長手方向の長さをＨ１（ｍｍ）、型入鍛造後のピン軸の直径をＤ（ｍｍ）とした場合、下記式（１）及び下記式（２）を満たすよう荒地を鍛造する請求項１に記載のクランクスローの鍛造方法。
１．０２＜Ｈ１／Ｈ０＜１．２５  ・・・（１）
０．２３＜Ｄ／Ｈ１＜０．４５  ・・・（２）
【請求項３】
１つの鋼塊から複数の荒地を採取する工程と、
請求項１又は請求項２に記載のクランクスローの鍛造方法により、上記複数の荒地から複数のクランクスローを鍛造する工程と
を備えるクランクスローの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のクランクスローの製造方法により製造されたクランクスロー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローに関する。
【背景技術】
【０００２】
舶用等の組立型の大型クランク軸は、鍛造用鋼材をクランクスローとクランクジャーナルと呼ばれる部品に鍛造し、これらを焼嵌めで結合することにより製造される。そのため、クランクスローは、フィレット部近傍に高い疲労強度が要求される。
【０００３】
フィレット部近傍の疲労強度は、メタルフローを途切れなく連続的に形成すること、及び鋼塊内部の不健全領域であるゴースト部がフィレット部近傍に存在しないようにすることで向上させることができる。
【０００４】
そこで、鍛造と同時にフィレット部を加工することでフィレット形状に沿ったメタルフローを形成するクランク軸の鍛造方法（特開２００３−８８９３３号公報）が提案されている。このクランク軸の鍛造方法では、鍛造と同時にフィレット部が加工されることにより偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことを防止でき、フィレット部近傍へのゴースト部の存在を抑制できると考えられる。
【０００５】
しかし、上記従来のクランク軸の鍛造方法は、クランク軸を一体的に鍛造成型するものであり、組立型の大型クランク軸では適用が困難である。
【０００６】
これに対し、鋳込み時の冷却速度差を小さくしてゴースト部の発生を抑制する方法が従来から用いられている。しかし、この従来の方法では鋳込み時の冷却速度差を小さくするために小型の鋼塊（例えば２０ｔ以下）を用いる必要があるので、鋼塊の大きさの制約により組立型の大型のクランクスローの製造が困難である。さらに、高い疲労強度を有するクランクスローを製造する場合、従来の方法では１つの鋼塊から複数のクランクスローの製造ができないため、生産効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−８８９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、クランクスローの疲労強度を向上させることができ、かつ生産性の高いクランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた発明は、組立型クランク軸用のクランクスローを鋼塊の型入鍛造により形成するクランクスローの鍛造方法であって、鋼塊から採取した荒地内部の不健全領域であるゴースト部の位置と、この荒地を型入鍛造したクランクスロー内部のゴースト部の位置とを計測する工程と、上記計測結果に基づき、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する工程と、上記型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づき、ゴースト部が型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍に配置されないよう、鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
当該クランクスローの鍛造方法は、ゴースト部の位置計測工程の計測結果に基づき型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する。これにより、当該クランクスローの鍛造方法は、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を精度よく推定でき、疲労強度に優れたクランクスローを鍛造できる荒地を鋼塊から採取することができると共に、適切な鍛造方法の選択ができる。また、当該クランクスローの鍛造方法により得られるクランクスローは、フィレット部近傍にゴースト部が配置されることを防止できるので、疲労強度に優れる。また、当該クランクスローの鍛造方法は、鋳込み時の冷却速度差を抑制する必要がないので、大型の鋼塊を使用して疲労強度に優れたクランクスローを鍛造でき、その結果、生産性が向上する。
【００１１】
アームの長手方向に対応する荒地の長さをＨ０（ｍｍ）、この荒地の型入鍛造後のアームの長手方向の長さをＨ１（ｍｍ）、型入鍛造後のピン軸の直径をＤ（ｍｍ）とした場合、下記式（１）及び式（２）を満たすよう荒地を鍛造するとよい。このように上記荒地の長さ、上記長手方向の長さ及び上記ピン軸の直径とすることで、より確実に型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍にゴースト部が配置されないようにすることができ、クランクスローの疲労強度をより確実に確保できる。
１．０２＜Ｈ１／Ｈ０＜１．２５  ・・・（１）
０．２３＜Ｄ／Ｈ１＜０．４５  ・・・（２）
【００１２】
また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、１つの鋼塊から複数の荒地を採取する工程と、上記クランクスローの鍛造方法により、上記複数の荒地から複数のクランクスローを鍛造する工程とを備えるクランクスローの製造方法である。
【００１３】
当該クランクスローの製造方法は、当該クランクスローの鍛造方法を用いるので、クランクスロー鍛造のために鋼塊から採取する荒地の範囲を適切に推定できるため、疲労強度に優れたクランクスローを鍛造できると共に、１つの鋼塊から効率よく複数の荒地を採取することができ、生産性が向上する。
【００１４】
また、上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該クランクスローの製造方法により製造されたクランクスローである。当該クランクスローは、当該クランクスローの製造方法により製造されたものであることから、フィレット部近傍にはゴースト部が存在しないので、優れた疲労強度を有する。
【００１５】
なお、「ゴースト部」とは、マクロ組織試験をした場合に黒点として現れる合金元素の濃化した領域のことを意味し、このマクロ組織試験はＪＩＳ−Ｇ０５５３（２０１２）に準拠して行うことができる。また、鋼種やサイズによりこの規格に準拠できない場合は、この規格に準じた方法でマクロ組織試験を行なえばよい。また、「フィレット部近傍」とは、フィレット部からクランクスロー内部方向の所定厚みの領域を意味し、この所定厚みの範囲は、例えばクランクスローの１／２ストロークの１／１００程度の距離とでき、好ましくは３０ｍｍ以上である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のクランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローは、クランクスローの疲労強度を向上させることができ、かつ生産性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態に係るクランクスローの鍛造方法を説明するための鍛錬前の鋼塊を示す模式的正面図、（ｂ）図１（ａ）の鋼塊を鍛錬して得たバー材から計測用荒地を採取する説明図、（ｃ）図１（ｂ）のバー材から採取した荒地の模式的正面図、（ｄ）図１（ｂ）のバー材から採取した荒地の型入鍛造後のクランクスローの模式的正面図
【図２】（ａ）型入れ鍛造前の荒地の模式的斜視図、（ｂ）図２（ａ）の荒地の模式的側面図、（ｃ）図２（ｂ）の荒地のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図、（ｄ）型入れ鍛造後のクランクスローの模式的斜視図、（ｅ）図２（ｄ）のクランクスローの模式的側面図、（ｆ）図２（ｅ）のクランクスローのＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図
【図３】型入鍛造前後の荒地内部の位置変化を示すグラフ
【図４】（ａ）クランクスローの第一鍛造方法における鋼塊の模式的正面図、（ｂ）クランクスローの第一鍛造方法におけるバー材の模式的斜視図、（ｃ）クランクスローの第一鍛造方法における荒地の模式的斜視図、（ｄ）クランクスローの第一鍛造方法における圧縮後の荒地の模式的正面図、（ｅ）クランクスローの第一鍛造方法における荒地を金型に挿入した状態を示す模式的断面図、（ｆ）クランクスローの第一鍛造方法における型入鍛造時のクランクスローを示す模式的断面図
【図５】（ａ）クランクスローの第二鍛造方法における鋼塊の模式的正面図、（ｂ）クランクスローの第二鍛造方法におけるバー材の模式的斜視図、（ｃ）クランクスローの第二鍛造方法における荒地の模式的斜視図、（ｄ）クランクスローの第二鍛造方法における荒地を金型に挿入した状態を示す模式的断面図、（ｅ）クランクスローの第二鍛造方法における型入鍛造時のクランクスローを示す模式的断面図
【図６】本発明の一実施形態に係るクランクスローの鍛造方法のフローを示す図
【図７】ゴースト部における介在物のサイズと疲労強度比との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るクランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローの実施形態について説明する。
【００１９】
〔クランクスローの鍛造方法〕
当該クランクスローの鍛造方法は、組立型クランク軸用のクランクスローを鋼塊の型入鍛造により形成する鍛造方法である。当該クランクスローの鍛造方法は、鋼塊から採取した荒地内部の不健全領域であるゴースト部の位置と、この荒地を型入鍛造したクランクスロー内部のゴースト部の位置とを計測する工程（ゴースト部計測工程）と、上記計測結果に基づき、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する工程（ゴースト部位置推定工程）と、上記型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づき、ゴースト部が型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍に配置されないよう、鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する工程（鋼塊条件決定工程）と、上記鋼塊条件決定工程で決定した大きさ及び形状を有する鋼塊から荒地を採取し、鋼塊条件決定工程で決定した荒地の鍛造方法を用いて荒地からクランクスローを鍛造する工程（鍛造工程）とを備える。
【００２０】
＜ゴースト部計測工程＞
上記ゴースト部計測工程では、実物の鋼塊から荒地を採取して型入鍛造前後における荒地内のゴースト部の位置を計測する。具体的には、まず、実際にクランクスローの型入鍛造に使用する図１（ａ）の鋳造した鋼塊１を鍛錬して得た図１（ｂ）のバー材２からガス切断等により荒地３を採取する。そして、採取した荒地３についてＪＩＳ−Ｇ０５５３（２０１２）に準拠したマクロ組織試験を行い、図１（ｃ）に示すようにこの型入鍛造前の荒地３におけるゴースト部５の位置を計測する。さらに、図１（ｂ）のバー材２から採取した荒地３を型入鍛造した後のクランクスロー４についてマクロ組織試験を行い、図１（ｄ）に示すようにクランクスロー４におけるゴースト部５の位置を計測する。この計測を数種類の鋼塊について同様に実施する。なお、図４に示すように、バー材２から採取し荒地３を圧縮した後に型入鍛造する場合でも、圧縮前の荒地３（図４（ｃ））についてのみ上記マクロ組織試験を行えばよい。圧縮前の荒地３について上記マクロ組織試験を実施することにより、このマクロ組織試験の計測結果に基づいて荒地３の圧縮工程についても解析できるからである。
【００２１】
＜ゴースト部位置推定工程＞
上記ゴースト部位置推定工程では、まず、荒地３から鋼塊１への逆解析を実施し、上記ゴースト部計測工程で計測した荒地３におけるゴースト部５の位置から、鍛錬前の鋼塊１の状態におけるゴースト部５の位置を導出する。上記逆解析には、流動凝固解析や一般的に知られている方法を用いることができる。数種類の鋼塊について上記逆解析を行うことで、鋼種ごとに鋼塊１におけるゴースト部５の位置を把握できる。
【００２２】
次に、型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地３内部の位置の型入鍛造後の変化を解析で求め、上記ゴースト部計測工程で計測した実際のマクロ位置の変化と比較する。上記位置変化の解析は、剛塑性有限要素解析により、温度を実際の鍛造時の温度に設定し、クーロンの摩擦の摩擦係数μを条件により０．１以上０．４以下として行った。発明者らは、上記ゴースト部計測工程で計測した実態のメタルフローと解析によるメタルフローが一致するように条件設計することにより、型入鍛造前後の荒地３内部の位置変化が精度よく推定できることを確認した。
【００２３】
また、型入鍛造前後の荒地３内部の位置変化の推定は、上述した解析による方法を用いる代わりに、近似式を用いて行ってもよい。近似式を用いて荒地３内部の位置変化を推定する方法について、以下に説明する。
【００２４】
図２（ｃ）及び図２（ｆ）に示すようにアーム８の長手方向を高さ方向とし、かつクランクスロー４のピン軸６側の端面を高さ方向の基準とし、型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地３の高さ位置（０以上１以下で示す無次元数）をαとする。また、型入鍛造されたクランクスロー４のピン軸６の最上位置を基準とし、ピン軸６の任意の位置までの高さ方向の距離（任意の高さ位置）をｚとする。また、型入鍛造されたクランクスロー４の厚み方向の中心を基準とし、厚み方向の任意の位置をｘ（ｍｍ）、型入鍛造されたクランクスロー４の厚みに１／２を乗じたものをＴ（ｍｍ）とする。また、型入鍛造されたクランクスロー４のアーム８の長手方向の長さをＨ１（ｍｍ）、アーム８の長手方向に対応する型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地３の長さをＨ０（ｍｍ）、型入鍛造されたクランクスロー４のピン軸６の直径をＤ（ｍｍ）とする場合、型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地３の高さ位置αは、下記式（３）で表すことができる。なお、下記式（３）におけるβは、下記式（６）に示すようにピン軸６部の任意の高さ位置ｚをピン軸６の直径Ｄに対する比で表すものであり、下記式（３）におけるＡ（β）は、βの値に応じて、下記式（４）又は式（５）で表される。従って、０＜β＜０．０１のときのＡ（β）の値は、下記式（４）におけるＡ（０．０１）の値に等しい。なお、図２（ｃ）及び図２（ｆ）では、メタルフロー９を破線で示している。
α＝ｆ（ｚ，ｘ）＝｛（Ｄ−ｚ）＋Ａ（β）×（Ｔ−ｘ）｝／Ｈ１  ・・・（３）
０．０１≦β≦１．０のとき、Ａ（β）＝０．２７１０×β−０．３３２１  ・・・（４）
０＜β＜０．０１のとき、Ａ（β）＝０．２７１０×０．０１−０．３３２１  ・・・（５）
β＝ｚ／Ｄ  ・・・（６）
【００２５】
また、上記式（４）〜式（６）で示されるβ（ｚ／Ｄ）とＡ（β）との関係を図３に示す。図３の破線は、上記式（４）〜式（６）で得られるβとＡ（β）との関係を示しており、円形のプロットは実測値を示している。これらより、上記式（４）〜式（６）で示されるβとＡ（β）とが実際の荒地３内部の位置変化に十分に近似できていることがわかる。これにより、上記式（４）〜式（６）を用いる上記式（３）により、高精度に型入鍛造前後の荒地３内部の位置変化の推定ができるといえる。なお、図３より、ピン軸６の最上位置に近い位置ほど型入鍛造前後の荒地３内部の位置変化が大きいことがわかる。
【００２６】
上記近似式（３）を用いることで、解析を実施しなくても型入鍛造前後の位置変化を推定できるので、上記式（３）を用いて型入鍛造前の荒地３内部のゴースト部５の位置から、型入鍛造後のクランクスロー４内部のゴースト部５の位置を推定できる。
【００２７】
＜鋼塊条件決定工程＞
上記鋼塊条件決定工程では、上記ゴースト部位置推定工程で求めた型入鍛造後のクランクスロー４内部のゴースト部５の推定位置に基づき、ゴースト部５が型入鍛造後のクランクスロー４のフィレット部７近傍に配置されないよう、クランクスロー４を鍛造するための鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する。
【００２８】
荒地の鍛造方法としては、鋼塊から採取した荒地を圧縮した後に型入鍛造する方法（第一鍛造方法）、及び鋼塊から採取した荒地を圧縮せずに型入鍛造する方法（第二鍛造方法）がある。これらの鍛造方法について以下に説明する。なお、第一鍛造方法を説明する図４及び第二鍛造方法を説明する図５では、鋼塊１の底部から頭部に向かう方向を軸方向として一点鎖線で示し、図４（ｂ）〜（ｆ）及び図５（ｂ）〜（ｅ）の各図に示すバー材及び荒地についても、この軸方向に対応する方向を一点鎖線で示している。
【００２９】
（第一鍛造方法）
図４（ａ）の鋼塊１を鍛錬して図４（ｂ）のバー材２とし、ガス切断により軸方向に対して垂直にこのバー材２を切断し、複数の荒地３を採取する。次に、図４（ｃ）に示す荒地３を、図４（ｄ）に示すように軸方向に圧下率４０％以上７０％以下で圧縮する。そして、図４（ｅ）に示すように、軸方向が鍛造後のクランクスロー４の高さ方向に対して直角となる向きに、圧縮加工した荒地３ａを下部金型１０に挿入する。最後に、図４（ｆ）に示すように下部金型１０に挿入した荒地３ａを上部金型１１で押すことにより変形させ、クランクスロー４を鍛造する。図４（ｅ）及び図４（ｆ）に示すように、上部金型１１に押されて荒地３ａが変形するに伴って荒地３ａ内部のゴースト部５の位置が変化する。
【００３０】
（第二鍛造方法）
図５（ａ）の鋼塊１を鍛錬して図５（ｂ）のバー材２とし、ガス切断により軸方向に対して垂直にこのバー材２を切断し、複数の荒地３を採取する。次に、図５（ｃ）に示す荒地３を圧縮加工せずに、図５（ｄ）に示すように、軸方向が鍛造後のクランクスロー４の高さ方向に対して直角となる向きに、荒地３を下部金型１０に挿入する。最後に、図５（ｅ）に示すように下部金型１０に挿入した荒地３を上部金型１１で押すことにより変形させ、クランクスロー４を鍛造する。図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示すように、上部金型１１に押されて荒地３が変形するに伴って荒地３内部のゴースト部５の位置が変化する。
【００３１】
＜鍛造工程＞
上記鍛造工程では、上記鋼塊条件決定工程で決定した大きさ及び形状の鋼塊１を鋳造し、上記鋼塊条件決定工程で決定した採取位置に従って鋼塊１から荒地３を採取する。そして、上記鋼塊条件決定工程で決定した荒地の鍛造方法で、荒地３からクランクスロー４を鍛造する。上記鍛造工程では、上記鋼塊条件決定工程で決定した条件に従ってクランクスロー４を鍛造するので、鍛造されたクランクスロー４のフィレット部７近傍にゴースト部５が配置されず、疲労強度の高いクランクスロー４を鍛造することができる。
【００３２】
なお、鋼塊１から採取した荒地３を型入鍛造してクランクスロー４を鍛造する際、荒地３の長さＨ０（ｍｍ）、アーム８の長手方向の長さＨ１（ｍｍ）、及び型入鍛造後のピン軸６の直径Ｄ（ｍｍ）が下記式（１）及び式（２）を満たすことが好ましい。
１．０２＜Ｈ１／Ｈ０＜１．２５  ・・・（１）
０．２３＜Ｄ／Ｈ１＜０．４５  ・・・（２）
【００３３】
上記Ｈ１／Ｈ０が上記式（１）の下限以下の場合、ピン軸６の直径が所望のサイズとなるよう鍛造することが困難になるおそれがある。一方、上記Ｈ１／Ｈ０が上記式（１）の上限以上の場合、型入鍛造前後のゴースト部５の位置の変化量が大きくなり、フィレット部７近傍からゴースト部５を遠ざけ難くなるおそれがある。
【００３４】
上記Ｄ／Ｈ１が上記式（２）の下限以下の場合、型入鍛造前後のゴースト部５の位置の変化量が大きくなり、フィレット部７近傍からゴースト部を遠ざけ難くなるおそれがある。一方、上記Ｄ／Ｈ１が上記式（２）の上限以上の場合、組立型のクランク軸に適した形状のクランクスローを形成できないおそれがある。
【００３５】
従って、上記式（１）及び式（２）を満たすよう荒地３からクランクスロー４を型入鍛造することで、鍛造後のクランクスロー４のフィレット部７近傍にゴースト部５が配置されることを確実に防止することができ、クランクスロー４の疲労強度を確実に向上させることができる。
【００３６】
＜クランクスローの鍛造方法のフロー＞
当該クランクスローの鍛造方法の一実施形態のフローを図６に示す。以下、このフローについて説明する。
【００３７】
まず、鍛造するクランクスローに機械加工代を付与した形状を目標鍛造形状として決定する（ステップＳ１）。
【００３８】
次に、ステップＳ１で決定した目標鍛造形状の体積を決定する（ステップＳ２）。
【００３９】
次に、ステップＳ１で決定した目標鍛造形状に基づいて鋼塊の鋼種及び形状を決定する（ステップＳ３）。このとき、上記ゴースト部計測工程のマクロ組織試験の計測結果に基づいて、決定した鋼塊内部におけるゴースト部の位置を把握する。
【００４０】
次に、ステップＳ３で把握した鋼塊内部のゴースト部の位置を考慮して荒地の鍛造方法を決定する（ステップＳ４）。ステップＳ３では、例えば荒地の鍛造方法として、上記第一鍛造方法を用いるか第二鍛造方法を用いるかを決定する。
【００４１】
次に、上記ゴースト部位置推定工程の解析又は上記近似式（３）を用いて、型入鍛造後のクランクスロー内部のメタルフローを推定する（ステップＳ５）。
【００４２】
メタルフロー推定後、型入鍛造後のクランクスローのマクロ組織を計測して、フィレット部近傍にゴースト部が存在しないか調査する（ステップＳ６）。このとき、フィレット部近傍にゴースト部が存在する場合、ステップＳ３またはステップＳ４に戻る。例えば、そのときのクランクスローの形状では荒地の鍛造方法を変更してもゴースト部をフィレット部近傍から遠ざけることができないと判断した場合には、ステップＳ３に戻り、鋼塊の選択をやり直す。また、荒地の鍛造方法の変更によりゴースト部をフィレット部近傍から遠ざけることができる可能性があると判断した場合には、ステップＳ４に戻り、例えば荒地の鍛造方法を上記第二鍛造方法から第一鍛造方法へ変更する。
【００４３】
上記ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返し、ステップＳ６においてフィレット部近傍にゴースト部が存在しないことが確認された場合、そのときの鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法がクランクスローを鍛造するために適切であるとし、クランクスローを鍛造するための鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法と決定する。その後、ここで決定した鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を用いてクランクスローを鍛造する。なお、同じクランクスローであれば、その後ステップＳ１〜Ｓ６の処理を行うことなく、同様の鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を用いて優れた疲労強度を有するクランクスローを繰り返し鍛造できる。
【００４４】
［利点］
当該クランクスローの鍛造方法は、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係（上記解析又は近似式）に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定できるので、クランクスローを鍛造するための荒地を鋼塊から適切に採取することができる。これにより、大型の鋼塊を使用する場合でも疲労強度に優れたクランクスローが鍛造できる。
【００４５】
また、当該クランクスローの鍛造方法は、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定できるので、フィレット部近傍にゴースト部が配置されることが防止され、疲労強度の高いクランクスローが鍛造できる。
【００４６】
〔クランクスローの製造方法〕
当該クランクスローの製造方法は、１つの鋼塊から複数の荒地を採取する工程（荒地採取工程）と、上記クランクスローの鍛造方法により、上記複数の荒地から複数のクランクスローを鍛造する工程（クランクスロー鍛造工程）とを備える。
【００４７】
＜荒地採取工程＞
上記荒地採取工程では、上記鋼塊条件決定工程で決定した荒地の採取位置に従って、大型の鋼塊から複数の荒地を採取する。
【００４８】
＜クランクスロー鍛造工程＞
上記クランクスロー鍛造工程では、上記クランクスローの鍛造方法を用いて、採取した荒地ごとにクランクスローを鍛造する。上記荒地採取工程において採取した荒地は、クランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づいて鋼塊から採取したものなので、この荒地から鍛造したクランクスローのフィレット部近傍にはゴースト部が存在しない。従って、いずれの荒地からも疲労強度に優れたクランクスローが鍛造できる。
【００４９】
［利点］
当該クランクスローの製造方法は、クランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づいてクランクスローを鍛造するための複数の荒地を鋼塊から採取するので、大型の鋼塊から疲労強度に優れた複数のクランクスローを製造でき、生産性が向上する。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５１】
［ゴースト部の位置制御の確認］
上記第一鍛造方法及び第二鍛造方法で実際に荒地を鍛造し、当該クランクスロー鍛造方法によりゴースト部の位置制御ができるか確認した。具体的には、これらの２つの鍛造方法でクランクスローを製造した後、クランクスローを切断し、マクロ組織試験を行ってゴースト部の位置を確認した。そして、上記ゴースト部位置推定工程で推定したクランクスローのゴースト部の位置と実際のゴースト部の位置とを比較した。
【００５２】
＜確認結果＞
上記ゴースト部位置推定工程で解析により推定したクランクスローのゴースト部の位置、及び近似式により推定したクランクスローのゴースト部の位置共に、上記第一鍛造方法及び第二鍛造方法で鍛造したクランクスローのゴースト部のいずれの位置ともほぼ一致することが確認できた。これにより、当該クランクスロー鍛造方法によりゴースト部の位置制御ができることが確認できた。また、この確認により以下のことがわかった。
【００５３】
鍛造前に荒地を圧縮する第一鍛造方法でクランクスローを鍛造した場合、第二鍛造方法でクランクスローを鍛造する場合に比べて、ゴースト部５をフィレット部７近傍からより遠ざけることができた。これにより、例えば１１０ｔ程度の大型の鋼塊の場合、ゴースト部の発生領域が広いため、この鍛造方法を用いることが有効であるといえる。ただし、第一鍛造方法でクランクスローを鍛造する場合、第二鍛造方法に比べて工程数が増加する。
【００５４】
一方、型入鍛造前に荒地３の圧縮を行わなくてもゴースト部５を鍛造後のクランクスロー４のフィレット部７近傍から遠ざけることができる場合は、上記第二鍛造方法により疲労強度に優れたクランクスローを製造できるといえる。
【００５５】
［ゴースト部が疲労強度に及ぼす影響の確認］
ゴースト部には、疲労強度に影響を及ぼす介在物が存在しており、この介在物の存在により製品の疲労強度が低下するといわれている。そこで、介在物が疲労強度に及ぼす影響を確認するため、製造したクランクスローから疲労試験片を作成し、疲労試験を行った。
【００５６】
この疲労試験の結果を図７のグラフに示す。図７のグラフは、介在物のサイズを示す√ａｒｅａと疲労強度比との関係を示している。具体的には、疲労試験片を光学顕微鏡で観察し、介在物の長辺と長辺に直交する短辺とを乗じたものの平方根を介在物面積の平方根（√ａｒｅａ）とし、その√ａｒｅａの平均値と疲労強度の平均値とを図７のグラフにプロットした。なお、図７の縦軸は、√ａｒｅａ＝１０５のときの平均疲労強度（ＭＰａ）を１とし、この強度に対する各平均疲労強度の比を示している。この結果より、ゴースト部を避けることにより高い疲労強度を得られることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、当該クランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローは、クランクスローの疲労強度を向上させることができ、かつ生産性が高いので、舶用の組立型の大型クランク軸等として有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１  鋼塊
２  バー材
３  荒地
３ａ  圧縮加工した荒地
４  クランクスロー
５  ゴースト部
６  ピン軸
７  フィレット部
８  アーム
９  メタルフロー
１０  下部金型
１１  上部金型
【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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