(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの貫通孔が開設された下プレートと、
二つの貫通孔の間に位置する下プレートの下側の部分に取り付けられた上型と、
下プレートの上面に取り付けられたガイドポストと、
下プレートの上方に配置された上プレートと、
上プレートに取り付けられ、下プレートに開設された各貫通孔に挿通され、上型に対して摺動する横型と、
上プレートに取り付けられ、ガイドポストを摺動自在に挿通させるガイドブッシュと、
上型とともにワークを鍛造する下型と、から構成され、
ガイドポストに対してガイドブッシュが相対的に摺動し、下型に対して横型および上型が相対的に摺動し、上型と横型と下型で画成されたキャビティ内でワークを鍛造加工する鍛造加工装置であって、
上プレートに比してワークを鍛造するキャビティに近く高温雰囲気下で使用される下プレートは、上プレートとの熱膨張量の差を少なくするように、上プレートに比して熱膨張係数が小さい鍛造加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ランタノイド等の希土類元素を用いた希土類磁石は永久磁石とも称され、その用途は、ハードディスクやMRIを構成するモータのほか、ハイブリッド車や電気自動車等の駆動用モータなどに用いられている。
【０００３】
この希土類磁石の磁石性能の指標として残留磁化（残留磁束密度）と保磁力を挙げることができるが、モータの小型化や高電流密度化による発熱量の増大に対し、使用される希土類磁石にも耐熱性に対する要求は一層高まっており、高温使用下で磁石の磁気特性を如何に保持できるかが当該技術分野での重要な研究課題の一つとなっている。
【０００４】
希土類磁石としては、組織を構成する結晶粒（主相）のスケールが3〜5μm程度の一般的な焼結磁石のほか、結晶粒を50nm〜300nm程度のナノスケールに微細化したナノ結晶磁石がある。
【０００５】
希土類磁石の製造方法の一例を概説すると、たとえばNd-Fe-B系の金属溶湯を急冷凝固して微粉末（磁石用粉末）を製作し、磁石用粉末を鍛造加工して成形体を製造する。次いで、成形体を高温雰囲気下で鍛造し、緻密化させて焼結体を製造し、この焼結体に磁気的異方性を付与するべく熱間塑性加工（鍛造加工）を施して希土類磁石（配向磁石）を製造する方法である。
【０００６】
上記する鍛造加工は、たとえば、上型と、ガイドポストと、が取り付けられた下プレートと、上型が内部を摺動する横型と、ガイドポストが摺動するガイドブッシュと、が取り付けられた上プレートと、上型とともにワークを鍛造する下型と、から構成される鍛造加工装置を用いて製造される。ここで、ガイドポストに対してガイドブッシュが相対的に摺動し、下型に対して横型および上型が相対的に摺動し、上型と横型と下型で画成されたキャビティ内でワークが鍛造加工される。なお、このワークには、磁石用粉末の集合体や成形体、焼結体などが含まれる。
【０００７】
ところで、ワークを鍛造するキャビティに近い位置にある下プレートは一般に、上プレートよりも高温雰囲気下に晒される。そのため、鍛造加工時においては上プレートと下プレートの熱膨張量が往々にして異なる。
【０００８】
既述するように、下プレートに取り付けられたガイドポストは、上プレートに取り付けられたガイドブッシュに対して摺動自在に挿通されているが、上プレートと下プレートの熱膨張量が異なることから鍛造加工時にガイドポストとガイドブッシュの間でカジリや焼付き等が生じるといった課題がある。
【０００９】
ここで、特許文献１には、上型の下型に対する摺動部位を摺動部位以外よりも熱膨張係数の小さな金属から形成した金型が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６２−１１０８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示の金型によれば、プレス成形に伴う摩擦熱により昇温する摺動部分を他部よりも熱膨張率の小さな材料から形成したことで、摺動面における焼付きを起こすことがなくなるとしている。しかしながら、上型と下型の間で熱膨張量の差がゼロになることはなく、少なからず熱膨張量差が生じることから、ガイドポストとガイドブッシュといった摺動部におけるカジリや焼付き等を完全に解消することは難しい。
【００１２】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、鍛造加工時において、ガイドポストとガイドブッシュ等の摺動部におけるカジリや焼付きを抑制することのできる鍛造加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成すべく、本発明による鍛造加工装置は、上型と、ガイドポストと、が取り付けられた下プレートと、上型が内部を摺動する横型と、ガイドポストが摺動するガイドブッシュと、が取り付けられた上プレートと、上型とともにワークを鍛造する下型と、から構成され、ガイドポストに対してガイドブッシュが相対的に摺動し、下型に対して横型および上型が相対的に摺動し、上型と横型と下型で画成されたキャビティ内でワークを鍛造加工する鍛造加工装置であって、上プレートに比して下プレートは高温雰囲気下で使用されるようになっており、上プレートに比して下プレートの熱膨張係数が小さいものである。
【００１４】
本発明の鍛造加工装置は、上型とガイドポストが取り付けられた下プレート、横型とガイドポストが摺動するガイドブッシュが取り付けられた上プレート、下型、から構成される鍛造加工装置に関し、鍛造加工時に上プレートに比して下プレートが高温雰囲気下に晒されるものにおいて、上プレートに比して下プレートの熱膨張係数が小さいことに特徴を有する装置である。
【００１５】
鍛造加工時に相対的に高温雰囲気下に晒される下プレートの熱膨張係数を上プレートに比して小さく設定したことにより、上プレートと下プレートの熱膨張量の差を可及的に少なくすることができる。また、実際の鍛造加工時に晒される上プレートと下プレートそれぞれの温度を精度よく測定しておき、双方の熱膨張量が同じになるように上プレートと下プレートそれぞれの熱膨張係数（素材）を選定することで、上プレートと下プレートの熱膨張量を同程度に調整することもできる。
【００１６】
そして、鍛造加工時に上プレートに比して下プレートが高温雰囲気下に晒されるものにおいて、上プレートに比して下プレートの熱膨張係数が小さい装置を適用したことで、ガイドポストとガイドブッシュ等の摺動部におけるカジリや焼付きを抑制もしくは完全に解消することが可能になる。
【００１７】
鍛造加工装置では、たとえば、二組のガイドポストとガイドブッシュが所定距離離れた位置に設けられている。また、下プレートには横型が摺動する貫通孔が開設されており、横型が下プレートの貫通孔を貫通している。下プレートのうち、横型で包囲された部分（貫通孔の内側の部分）に上型が取り付けられており、上プレートにガイドブッシュが設けられるとともに、上プレートが上方にある油圧シリンダ等のプレス機で下方に押込み自在に構成されている。
【００１８】
この構成により、上プレートがプレス機で下方に押込まれると、ガイドポストに対してその周囲のガイドブッシュが摺動して下方に移動し、これに応じて上型に対してその周囲の横型が摺動して下方に移動する。この状態において、ワークは、少なくとも上型と下型で画成されたキャビティ内に収容されることになる。上プレートをプレス機でさらに押込むことにより、下型に対して上型と横型が下方に移動し、少なくとも上型と下型でワークが鍛造加工される。
【００１９】
上プレートは横型の上に位置しており、鍛造加工は横型の下方領域で摺動する上型と下型で実行され、下プレートは上型を押込む部材であることから、ワークが鍛造される際に高温領域に近い位置にあるのは下プレートとなる。
【００２０】
本発明の鍛造加工装置は、上プレートに比してこの下プレートの熱膨張係数を小さく設定した簡易な構造改良により、上プレートに比して相対的に高温雰囲気下に晒され、熱膨張量が大きくなり易い下プレートの熱膨張量を抑制するものである。下プレートの熱膨張量が抑制されることでこの下プレートに取り付けられているガイドポストの変位量（ガイドポストが水平方向に移動する量）が抑制され、ガイドブッシュとガイドポスト等の摺動部におけるカジリや焼付きを効果的に抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から理解できるように、本発明の鍛造加工装置によれば、鍛造加工時に上プレートに比して下プレートが高温雰囲気下に晒される装置において、上プレートに比して下プレートの熱膨張係数が小さいことにより、上プレートと下プレートの熱膨張量の差を可及的に少なくすることができ、ガイドブッシュとガイドポスト等の摺動部におけるカジリや焼付きを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の鍛造加工装置を説明した斜視図である。
【図２】鍛造加工装置が鍛造加工待機している状態を説明した縦断面図である。
【図３】鍛造加工装置を作動し、下型と上型がワークに接触している状態を説明した縦断面図である。
【図４】鍛造加工装置を作動し、上プレートと下プレートを密着させている状態を説明した縦断面図である。
【図５】鍛造加工が終了した状態を説明した縦断面図である。
【図６】上プレートと下プレートが離脱している状態を説明した縦断面図である。
【図７】鍛造品取り出し可能状態を説明した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の鍛造加工装置の実施の形態を説明する。
【００２４】
（鍛造加工装置の実施の形態）
図１は本発明の鍛造加工装置を説明した斜視図であり、図２〜図７はその順に、本発明の鍛造加工装置を作動させて鍛造加工をおこなうフロー図である。
【００２５】
図示で示す鍛造加工装置１０は、上型６およびガイドポスト５が取り付けられた下プレート４と、上型６が内部を摺動する横型３、およびガイドポスト５が摺動するガイドブッシュ２が取り付けられた上プレート１と、上型６とともにワークＷを鍛造する下型７と、上プレート１を下方へ押込むプレス機８と、から大略構成されている。
下型７は、断熱材９ｂを介してボルスタ９ｃに固定されている。
【００２６】
下プレート４の上面に取り付けられたガイドポスト５は上プレート１に取り付けられたガイドブッシュ２に挿通され、ガイドポスト５の上端のストッパー５ａで上プレート１からの抜け防止が講じられている。
【００２７】
また、ガイドポスト５の周囲にはバネ５ｂが配設されており、上プレート１と下プレート４の間でバネ５ｂが伸縮自在に構成されている。
【００２８】
図示する鍛造加工装置１０では、二組のガイドポスト５とガイドブッシュ２が所定距離離れた位置に設けられている。
【００２９】
上プレート１には複数の棒ヒータ９ｄや熱電対９ｅが埋設されており、下プレート４にも複数の熱電対９ｅが埋設されている。
【００３０】
図２で示すように、下プレート４には横型３が貫通する開口４ａが開設されており、図２で示す待機状態においては、上プレート１と横型３と下プレート４の間に中空３ａが形成される。
【００３１】
上型６と下型７でワークＷを鍛造加工する際には、図５で示すように、ワークＷが鍛造される高温領域に近い位置に下プレート４があり、高温領域から離れた位置に上プレート１がある。そのため、鍛造加工時において仮に上プレート１と下プレート４が同素材から形成されている場合、上プレート１に比して下プレート４の熱膨張量が大きくなり、ガイドブッシュ２とガイドポスト５の間（摺動部の間）でカジリや焼付きが生じる惧れがある。
【００３２】
そこで、図示する鍛造加工装置１０では、上プレート１に比して下プレート４の熱膨張係数が小さくなるように双方の素材が選定される。
【００３３】
また、好ましくは、実際の鍛造加工時に晒される上プレート１と下プレート４それぞれの温度を精度よく測定しておき、双方の熱膨張量が同じになるように上プレート１と下プレート４それぞれの熱膨張係数（素材）を選定することで、上プレート１と下プレート４の熱膨張量を同程度に調整することができ、摺動部におけるカジリや焼付きを完全に解消することができる。
【００３４】
ここで、鍛造加工されるワークＷとしては、磁石用粉末の集合体や成形体、焼結体などが挙げられ、図示するワークＷは希土類磁石前駆体である焼結体である。この焼結体は、たとえば、ナノ結晶組織のNd-Fe-B系の主相（平均粒径が300nm以下で、たとえば50nm〜200nm程度の結晶粒径）と、主相の周りにあるNd-X合金（X:金属元素）の粒界相を備えたものである。そして、粒界相を構成するNd-X合金は、Ndと、Co、Fe、Ga等のうちの少なくとも一種以上の合金からなり、たとえば、Nd-Co、Nd-Fe、Nd-Ga、Nd-Co-Fe、Nd-Co-Fe-Gaのうちのいずれか一種、もしくはこれらの二種以上が混在したものであって、Ndリッチな状態となっている。
【００３５】
図２で示す鍛造加工待機状態から、図３で示すようにプレス機８を作動して上プレート１を下方へ押込むことにより（Ｘ１方向）、上型６と下型７をワークＷに接触させる。
【００３６】
次に、図４で示すようにプレス機８にて上プレート１をさらに下方へ押込むことにより（Ｘ２方向）、上プレート１と横型３と下プレート４の間に存在していた中空３ａが解消され、上プレート１と下プレート４が密着した状態となり、ワークＷは上型６、下型７と横型３で包囲された状態となる。
【００３７】
次に、図５で示すようにプレス機８にて上プレート１をさらに下方へ押込むことにより（Ｘ３方向）、上型６と下型７によるワークＷの鍛造加工が実行される。
【００３８】
希土類磁石前駆体である焼結体からなるワークＷに鍛造加工をおこなうことにより、焼結体には加工歪が導入されて磁気的異方性が付与され、残留磁化に代表される磁気特性に優れた希土類磁石（鍛造品）が製造される。
【００３９】
鍛造加工後、図６で示すようにプレス機８を戻して（Ｙ１方向）下プレート４から上プレート１を離し、次に図７で示すようにプレス機８をさらに戻すことにより（Ｙ２方向）、鍛造されたワークＷの取り出しが可能になる。
【００４０】
図示する鍛造加工装置１０によれば、上プレート１に比して下プレート４の熱膨張係数が小さくなるように双方の素材が選定されていることにより、鍛造加工の際に上プレート１に比して下プレート４が相対的に高温雰囲気下に晒されたとしても、上プレート１と下プレート４の熱膨張量の差を可及的に低減することが可能になり、好ましくは双方の熱膨張量を同程度に調整することも可能になる。その結果、ガイドブッシュ２とガイドポスト５の間（摺動部の間）でのカジリや焼付きを効果的に抑制もしくは完全に解消することができる。
【００４１】
（上プレートと下プレートの素材に関する一考察）
上プレートと下プレートの各素材、および物性を以下の表１に示す。
【００４２】
【表１】
0006428523.tif 000002
【００４３】
表１で示すように、ガイドポストを固定するプ下レートの材質を超硬（JIS V10）、ガイドブッシュを固定する上プレートの材質をマンガン鋼（マンガン10%）とする。また、常温（20℃）における、二組のガイドポストおよびガイドブッシュのピッチを200mmとする。
【００４４】
上型および下型を800℃に加熱した際、ガイドポストを固定する下プレートの温度が500℃になったとする。このとき、ガイドポストのピッチは0.48mm（=200mm×(500℃-20℃)×(5×10-6/℃)）伸びることになる。
【００４５】
ガイドブッシュを固定する上プレートがガイドポストを固定する下プレートと同じ材質でできている場合、ガイドポストとガイドブッシュのピッチを等しくするためには、上プレートの温度も同じ500℃にする必要がある。500℃では、ガイドブッシュが破損してしまう。
【００４６】
一方、ガイドブッシュを固定する上プレートの材質がマンガン鋼（マンガン10%）である場合、ガイドポストとガイドブッシュのピッチを等しくするためには、ガイドブッシュを固定する上プレートの温度を153℃に加熱すればよく、この温度は、ガイドブッシュの耐熱温度（250℃）を下回ることになる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１…上プレート、２…ガイドブッシュ、３…横型、３ａ…中空、４…下プレート，５…ガイドポスト、５ａ…ストッパー、５ｂ…バネ、６…上型、７…下型、８…プレス機、９ａ，９ｂ…断熱材、９ｃ…ボルスタ、１０…鍛造加工装置、Ｗ…ワーク
【図１】
0006428523.tif 000003
【図２】
0006428523.tif 000004
【図３】
0006428523.tif 000005
【図４】
0006428523.tif 000006
【図５】
0006428523.tif 000007
【図６】
0006428523.tif 000008
【図７】
0006428523.tif 000009