(57)【要約】【課題】硬度や歪みのばらつきの発生を抑制でき、その結果として熱間鍛造品を用いて製造される各種の部品の製造コストを抑えることができる熱間鍛造品の製造方法を提供する。【解決手段】複数個の金型を用いて順次複数回鍛造した後に冷却する熱間鍛造品１１の製造方法である。前記複数回の鍛造のうち最終の鍛造（サイジング）を、その鍛造直前の素材の温度よりも低い温度に設定された最終鍛造用金型（サイジング用金型）を用いて行うことにより鋼製の中間素材（環状素材６）を作製する。その後、前記中間素材を最終鍛造用金型（サイジング用金型）に装着した状態（環状素材付き金型７）で、前記中間素材の温度より低い温度に設定された均熱室８に搬入して、その中間素材の冷却を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間で複数個の金型を用いて鋼製の素材を順次複数回鍛造した後に冷却する熱間鍛造品の製造方法であって、
前記複数回の鍛造のうち最終の鍛造を、その鍛造直前の素材の温度よりも低い温度に設定された最終鍛造用金型を用いて行うことにより鋼製の中間素材を作製した後、
前記中間素材を最終鍛造用金型に装着した状態で、前記中間素材の温度より低い温度に設定された均熱室に搬入して、その中間素材の冷却を行う、
ことを特徴とする熱間鍛造品の製造方法。
【請求項２】
前記最終鍛造用金型の温度が、前記均熱室の温度より高く設定されている請求項１記載の熱間鍛造品の製造方法。
【請求項３】
前記最終鍛造用金型の温度が、５００〜９００℃の範囲に設定されている請求項１または２記載の熱間鍛造品の製造方法。
【請求項４】
前記均熱室の温度が、５００〜９００℃の範囲に設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間鍛造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受や一方向クラッチ等の構成部品の製造に用いられる熱間鍛造品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱間鍛造品は、１２００℃程度の熱間で、鋼製の素材に対し、複数の金型を用いて、据込み、孔あけ、サイジング等を行って鋼製の中間素材を得た後、サイジング用金型から取り出した中間素材を強制的に冷却することにより製造されている。そして、緻密な組織と適度な硬度を実現するために、冷却時の搬送コンベアの速度調整、得られた中間素材の積み方の管理、衝風冷却の採用等によって、冷却速度を制御することが行われている。また、生産性を高めるために、強制空冷に用いられるブロアの回転数を制御した技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２７６０１０号公報（第２頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したいずれの方法も、サイジング後に得られた中間素材に対し直接外気に晒して冷却を行っているので、中間素材の温度が急激に低下し、各中間素材間に大きな冷却速度差が生じて、冷却速度の制御が不充分なために、得られる各熱間鍛造品間に硬度や歪みのばらつきが生じてしまうという問題がある。そのため、得られた熱間鍛造品に対し、さらに旋削処理等を行って各種の部品を製造する場合、高い寸法精度を実現するには、熱間鍛造品ごとに処理条件を変更する、旋削取代を大きくとる等の方策が必要となり、各種の部品の製造コストを低く抑えるのが難しい。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、硬度や歪みのばらつきの発生を抑制でき、その結果として熱間鍛造品を用いて製造される各種の部品の製造コストを抑えることができる熱間鍛造品の製造方法の提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱間鍛造品の製造方法は、熱間で複数個の金型を用いて鋼製の素材を順次複数回鍛造した後に冷却する熱間鍛造品の製造方法であって、前記複数回の鍛造のうち最終の鍛造を、その鍛造直前の素材の温度よりも低い温度に設定された最終鍛造用金型を用いて行うことにより鋼製の中間素材を作製した後、前記鋼製の中間素材を最終鍛造用金型に装着した状態で前記最終の鍛造により得られた中間素材の温度より低い温度に設定された均熱室に搬入して、その中間素材の冷却を行うことを特徴としている（請求項１）。
上記の製造方法によれば、最終の鍛造において最終鍛造用金型が熱を奪うことで処理対象の温度を低下できるとともに、その後の均熱室内での冷却を外気と中間素材との間に金型を介在させて処理対象の温度をゆっくり低下できる結果、各処理対象間に大きな冷却速度差が発生せず、冷却速度をより高度に制御することができる。そのため、硬さや歪みのばらつきの発生が抑制された熱間鍛造品が得られる。したがって、得られた熱間鍛造品に対し旋削処理を行う場合に、旋削取代を減少できる等の利点あるので、得られる熱間鍛造品を用いて各種の部品を製造すると、その部品の製造コストを低減することができる。
【０００７】
上記の製造方法において、前記最終鍛造用金型の温度が、前記均熱室の温度より高く設定されていることが好ましい（請求項２）。このようになっていると、最終の鍛造から均熱室における冷却まで、スムーズに処理対象の温度低下を行えるので、より一層硬さや歪みのばらつきの発生が抑制された熱間鍛造品が得られる。
【０００８】
また、上記の製造方法において、前記最終鍛造用金型の温度が、５００〜９００℃の範囲に設定されていることが好ましい（請求項３）。このような範囲内であれば、処理対象の温度がゆっくりと低下するので、確実に硬さや歪みのばらつきの発生が抑制された熱間鍛造品が得られる。
【０００９】
また、上記の製造方法において、前記均熱室の温度が、５００〜９００℃の範囲に設定されていることが好ましい（請求項４）。このような範囲内であれば、処理対象の温度がゆっくりと低下するので、確実に硬さや歪みのばらつきの発生が抑制された熱間鍛造品が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかる熱間鍛造品の製造方法を説明するための図である。この方法は、玉軸受の内輪の製造に用いられる熱間鍛造品の製造に適用されるものであり、まず、図１を参照して、軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる円柱状素材１を準備し、この円柱状素材１を縦型のプレス鍛造機（熱間）２内に搬入して、１２００℃程度になるように加熱する。ここで、加熱温度は、１０００〜１４００℃の範囲内が好ましい。ついで、トランスファー装置（図示せず）を用いて上型３ａ、下型３ｂに配置し、据込みを行って、円板状素材（図示せず）を得る。つづいて、その円板状素材をトランスファー装置（図示せず）を用いて上型４ａ、下型４ｂに配置し、孔あけを行って、環状素材（図示せず）を得る。そして、その環状素材をトランスファー装置（図示せず）を用いて、上型５ａ、下型５ｂ（双方を金型５という）に配置し、サイジングを行って、所定寸法に設定された環状素材６にする。
ここで、金型５の温度は、後述する均熱室８の温度より高く設定されていることが好ましい。金型５の温度の方が低いと、サイジング後均熱室に搬入されるまでの間での冷却速度が大きくなるために、硬さや歪みのばらつき低減効果が充分に得られないおそれがあるからである。そして、金型５の温度は、５００〜９００℃の範囲内に設定されていることが好ましく、特に好ましくは６００〜８００℃の範囲である。金型５の温度が低すぎると、硬さや歪みのばらつき低減効果が充分に得られなかったり、サイジングを精度良く行えなかったりするおそれがあるからである。逆に、金型５の温度が高すぎると、後述する均熱室での冷却において温度低下がゆっくりと行われないおそれがあるからである。
【００１１】
つぎに、図２を参照して、得られた環状素材６を金型５に装着した状態（以下、この状態のものを「環状素材付き金型７」という）で、均熱室８に搬入する。このように、金型５とともに環状素材６を均熱室８内で冷却することにより、金型を介して環状素材６の冷却が行われるため、環状素材６の温度がゆっくりと低下することになる。そのため、各環状素材６間で大きな冷却速度差が生じないためにそれぞれがセメンタイトとパーライトとが適度に分散した状態の金属組織となり、その結果として硬度や歪みのばらつきの発生が抑制されたものが得られる。
ここで、均熱室８の温度は、前記金型５の温度より低く設定されていることが好ましい。金型５の温度の方が低いと、サイジング後均熱室に搬入されるまでの間での冷却速度が大きくなるために、硬さや歪みのばらつき低減効果が充分に得られないおそれがあるからである。そして、均熱室８の温度は、５００〜９００℃の範囲内に設定されていることが好ましく、特に好ましくは６００〜８００℃の範囲である。均熱室８の温度が低すぎると、硬さや歪みのばらつき低減効果が充分に得られないおそれがあり、逆に均熱室８の温度が高すぎると、均熱室８から搬出されたときに冷却速度が大きすぎて、硬さや歪みのばらつき低減効果が充分に得られないおそれがあるからである。また、均熱室での冷却時間は、環状素材６の形状や大きさ等に応じて適宜に設定されるが、通常、１〜５時間程度の範囲内であることが好ましい。
【００１２】
つづいて、均熱室８から搬出された環状素材付き金型７を、第１の搬送用コンベア９により、ワーク外し部１０に搬送する。そして、このワーク外し部１０において、環状素材付き金型７から、熱間鍛造品としての環状品１１（環状素材６を冷却したもの）を取り出すとともに、金型５を第２の搬送用コンベア１２に送る。なお、空になった金型５は、第２の搬送用コンベア１２により、プレス鍛造機２に搬送されて、再度サイジングに用いられる。ここで、図示しないが、第２の搬送用コンベア１２上に、金型５を所定温度に設定することが可能な熱処理手段が設けられていることが好ましい。
【００１３】
このようにして得られた環状品１１は、金型５を利用して冷却速度をより高度に制御しているので、硬度や歪みのばらつきの発生が抑制されたものとなっている。そのため、この環状品１１に対し旋削処理等を施して玉軸受用の内輪を製造する場合、旋削取代を減少できるので、製造コストを低減することができ、その結果として安価な玉軸受の内輪を提供することができる。
【００１４】
なお、上記では、軸受鋼を用いた場合について説明したが、これに限定するものではなく、各種の鋼を用いた熱間鍛造品の製造方法として適用することができる。
そして、上記のようにして得られた熱間鍛造品は、軸受や一方向クラッチ等の構成部品の製造に用いることが可能である。
【００１５】
つぎに、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。
（実施例）
上記した製造方法に従い、ＳＵＪ２製の円柱状素材を用い、下記の製造条件で、玉軸受（６２０６）の内輪の製造に用いることが可能な、熱間鍛造品としての環状品を製造した。
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【００１６】
（比較例）
サイジング用金型から環状素材を取り出した後、その環状素材を均熱室に搬入して冷却するようにした他は、実施例と同様にして、熱間鍛造品としての環状品を製造した。
【００１７】
このようにして得られた実施例および比較例の環状品について、任意に抽出した各１０個につき硬度と歪みを測定した。
その結果、実施例に係る環状品の硬度の平均は６１ＨＲＣで標準偏差σは２．５ＨＲＣであり、その歪みの平均は１７４μｍで標準偏差σは７５μｍであった。一方、比較例に係る環状品の硬度の平均は６２ＨＲＣで標準偏差σは５．６ＨＲＣであり、その歪みの平均は２９０μｍで標準偏差σは１２０μｍであった。したがって、実施例の環状品は、比較例の環状品に比べ、硬度や歪みにばらつきの発生が抑制されたものであることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のような熱間鍛造品の製造方法によれば、最終鍛造用金型を利用して冷却を行うので、冷却速度をより精度良く制御でき、その結果として硬度や歪みの発生が抑制された熱間鍛造品を得ることができる。
【００１９】
上記の製造方法において、前記最終鍛造用金型の温度が、前記均熱室の温度より高く設定されている場合には、最終の鍛造から均熱室における冷却までスムーズに処理対象の温度低下を行えるので、より一層硬さや歪みのばらつきの発生が抑制された熱間鍛造品を得ることができる。また、均熱温度を５００〜９００℃の範囲に設定した場合、あるいは均熱処理時間を１〜５時間の範囲に設定した場合には、確実に硬度や歪みのばらつきの発生が抑制された熱間鍛造品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレス鍛造機内の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図２】サイジング後の冷却を説明するための模式的な上面図である。
【符号の説明】
２    縦型のプレス鍛造機
５    金型
６    環状素材
７    環状素材付き金型
８    均熱室
９    第１の搬送用コンベア
１０  ワーク取り外し部
１１  環状品（熱間鍛造品）
１２  第２の搬送用コンベア
【図１】
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【図２】
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