(57)【要約】【課題】アルミニウム系材料を対象にしても、未成形部と成形部との境界付近に段差が生じることがないロール鍛造方法を提供する。【解決手段】ロール型１１、１２の孔型部１０の端面１５´を、従来の規定の端面１５よりも回転方向前側へ所定角度θだけ変位させた面内に設定し、前記変位させた端面１５´を含む面と孔型部１０の型面１６の延長面とが交差する部位Ｐ´に沿って面取りアールを設ける。前記面取りアールを設けた面取り部１７´を棒状素材１４の外周面よりも外側に位置させることで、該面取り部１７´によって素材１４が局所的に押込まれるのを避け、段差の発生を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に反対方向に回転する一対のロール型の孔型部にアルミニウム系棒状素材を通して型打鍛造用粗形材を成形するロール鍛造方法において、前記ロール型の孔型部の端面を、規定の端面よりも回転方向前側へ所定角度だけ変位させ、前記変位させた端面を含む面と前記孔型部の型面の延長面とが交差する部位に沿って面取りアールを設定することを特徴とするロール鍛造方法。
【請求項２】
ロール型の孔型部の端面を、規定の端面よりも少なくとも３度、変位させることを特徴とする請求項１に記載のロール鍛造方法。
【請求項３】
孔型部の端面を、規定の端面よりも回転方向前側へ所定角度だけ変位させると共に、前記変位させた端面を含む面と前記孔型部の型面の延長面とが交差する部位に沿って面取りアールを設けたことを特徴とするロール型。
【請求項４】
孔型部の端面を、規定の端面よりも少なくとも３度、変位させたことを特徴とする請求項３に記載のロール型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型打鍛造に供する粗形材をロール鍛造する方法および該方法の実施に用いるロール型に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車部品のステアリングナックルやコネクティングロッドのように軸方向に大きな径差のある部品を型打鍛造により製造する場合は、通常、ロール鍛造により異形の棒状粗形材（予備成形体）を成形し、この粗形材を型打鍛造に供するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、ステアリングナックルの型打鍛造に供する粗形材１を示したもので、一端側に大径部２を、中間に小径部３を、他端側に段付き中径部４をそれぞれ有すると共に、大径部２と小径部３との間並びに小径部３と中径部４との間をテーパ部５、６により連接した形状となっている。型打鍛造に際しては、図５に示されるように、鍛造型７に対し、そのインプレッション８の大端成形部８ａに前記大径部２が位置するように粗形材１を位置決め載置し、これによりインプレッション８内に材料が十分にフィルアップして、所望形状のステアリングナックルが得られるようになる。
【０００４】
ここで、上記粗形材１を成形するためのロール鍛造は、図６に示されるように、外周面の一部に孔型部１０を有する一対のロール型１１、１２を相互に逆方向に回転させ、この回転するロール型１１、１２の孔型部１０にマニプレータ１３により一端部が支持された加熱状態の棒状素材１４を通して行われる。この場合、棒状素材１４から１回で最終形状（粗形材１）とすることは困難なため、通常、ロール型１１、１２の軸方向に所定のピッチで複数の孔型部１０を配列し、マニプレータ１３により棒状素材１４を９０度回転させながら所定のピッチずつ横送りし、例えば、図７に示されるように断面形状をオーバルからスクエアへ、スクエアからオーバルへと変化させながら、複数パス（ここでは、４パス）をかけて所望形状の粗形材１を成形するようにしている。なお、棒状素材１４の、マニプレータ１３により把持された部分は未成形部として残るが、この未成形部は、そのまま前記粗形材１の大径部２となる。
【０００５】
ところで、上記したロール鍛造に用いられるロール型１１、１２は、図８に示されるように、その孔型部１０の端面１５と型面１６との交差部位Ｐが、粗形材１における大径部（未成形部）２とテーパ部（成形部）５との境界Ａ（図４）に合せて設定されている。しかるに、上記したようにマニプレータ１３により棒状素材１４を所定ピッチで横送りしながら複数パスをかけて成形を行う場合は、マニプレータ１３の移動ピッチがわずかにずれると、前記交差部位Ｐが棒状素材１４に鋭く食い込み、前記境界Ａ付近に大きな傷が付いて成形不良となる。そこで、従来は、同じく図８に示されるように、交差部位Ｐに沿って適当大きさ（５〜１５ｍｍ）の面取りアール（Ｒ）を設け、前記した傷の発生を防止するようにしていた。
【特許文献１】実開平５−６０６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記交差部位１７に面取りアールを設けたロール型１１、１２を用い、アルミニウム系棒状素材１４を対象にロール鍛造を行うと、図９に示されるように、大径部（未成形部）２とテーパ部５との境界Ａ付近に段差Ｓが生じ易くなる（鉄系材料では、このような段差Ｓは生じない）。そして、このような段差Ｓを有する粗形材１を前記鍛造型７（図５）に供して型打鍛造を行うと、図１０に示すように、前記段差Ｓが鍛造品Ｆに傷または稜線Ｌとして明瞭に残り、品質上問題となる。前記段差Ｓは、アルミニウム系材料と鉄系材料との材料特性の差、特に加工硬化指数の差により生じたものと推定される。すなわち、アルミニウム系材料の場合は、加工硬化指数が小さいため、前記面取りアールを設けた部分１７（図８）に接触する部分が局所的に押込まれ易くなり、これが原因していると推定される。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、アルミニウム系材料を対象にしても、未成形部と成形部との境界付近に段差が生じることがないロール鍛造方法を提供し、併せて該方法を実施するためのロール型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るロール鍛造方法は、相互に反対方向に回転する一対のロール型の孔型部にアルミニウム系棒状素材を通して型打鍛造用粗形材を得るロール鍛造方法において、前記ロール型の孔型部の端面を、規定の端面よりも回転方向前側へ所定角度だけ変位させ、前記変位させた端面と前記孔型部の型面の延長面とが交差する部位に沿って面取りアールを設定することを特徴とする。この場合、前記ロール型の孔型部の端面を、規定の端面よりも少なくとも３度変位させることが望ましい。
【０００９】
このように行うロール鍛造方法においては、ロール型の孔型部の端面を、規定の端面よりも回転方向前側へ所定角度だけ変位させて新たに面取りアールを設定することで、ロール型の孔型部が棒状素材に接触し始める際、その面取り部が棒状素材の外周面の外側に置かれ、したがって面取り部によって素材が局所的に押込まれることはなくなる。すなわち、アルミニウム系材料を対象にしても、未成形部と成形部との境界付近に段差が生じることはなくなり、この結果、その後の型打鍛造において鍛造品に、段差に起因する傷または稜線が発生することがなくなる。
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係るロール型は、孔型部の端面を、規定の端面よりも回転方向前側へ所定角度望ましくは３度、以上変位させると共に、前記変位させた端面を含む面と前記孔型部の型面の延長面とが交差する部位に沿って面取りアールを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るロール型を用いて行うロール鍛造方法によれば、棒状素材としてアルミニウム系材料を用いても、その未成形部と成形部との境界付近に段差が生じることがないので、その後の型打鍛造により得られる鍛造品の品質は良好となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の１つの実施形態としてのロール型の要部構造を示したものである。なお、本ロール型は、前記ステアリングナックルの型打鍛造に供するアルミニウム系粗形材１（図４、５）をロール鍛造するためのもので、その全体的な構造は図７に示したものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本実施形態において、ロール型１１、１２の孔型部１０の端面１５´は、従来の端面（規定の端面）１５よりも回転方向前側へθ度だけ変位させた面内に設定されている。また、前記新たに設定した孔型部１０の端面１５´を含む面と孔型部１０の型面１６の延長面との交差部位Ｐ´に沿って面取りアール（Ｒ´）が設定されている。なお、図１中、ロール型１１、１２の外周を囲む二点鎖線Ｃは、一対のロール型１１、１２の間に設定されるクリアランスの境界線を表わしている。
【００１４】
ところで、従来のロール型１１、１２において、その孔型部１０の端面１５と型面１６との交差部位Ｐは、図２に示すように、ロール型１１、１２の孔型部１０に通される棒状素材１４の外周面に整合する位置に設定されていた。これに対し、本実施形態における交差部位Ｐ´は、上記したように孔型部１０の規定の端面１５よりも回転方向前側へθ度だけ変位させた面と孔型部１０の型面１６の延長面との交差部位となっているので、棒状素材１４の外周面の外側に設定される。ここで、前記回転方向前側へ変位させる角度θを３度程度とし、かつ面取りアール（Ｒ´）の大きさを従来の面取りアール（Ｒ）と同じ大きさ（５〜１５ｍｍ）とすると、該面取りアール（Ｒ´）の起点は、従来の交差部位Ｐとほぼ一致し、新たに面取りアール面（Ｒ´）を設けた面取り部１７´の全体は、棒状素材の外側に置かれるようになる。
【００１５】
上記したロール型１１、１２によるロール鍛造は、従来と全く同じであり、前記図６、７に示した態様で、マニプレータ１３により棒状素材１４を９０度回転させながら所定のピッチずつ横送りし、断面形状をオーバルからスクエアへ、スクエアからオーバルへと変化させながら、複数パスをかけて所望形状の粗形材１を成形する。しかして、このロール鍛造に際しては、上記したように孔型部１０の面取り部１７´の全体が棒状素材１４の外周面の外側に置かれることから、該面取り部１７´によって素材１４が局所的に押込まれることはなくなる。すなわち、アルミニウム系材料を対象としても、図９に示したように、大径部（未成形部）２とテーパ部５（成形部）との境界Ａ付近に段差Ｓが生じることはなくなり、この結果、型打鍛造により得られる鍛造品に、段差に起因する傷または稜線（図１０）が生じることもなくなる。
【００１６】
因みに、従来のように棒状素材１４の外周面上に設定される交差部位Ｐに沿って面取りアール（Ｒ）を設けた場合は、図２に示されるように、ロール鍛造に際して、その面取り部１７の一部が素材１４に食込むようになり、これにより未成形部２と成形部５との境界Ａ付近に前記段差Ｓが発生し易くなる。なお、孔型部１０の新たな端面１５´を規定の端面１５よりも回転方向前側へ変位させる角度θは、３度よりも大きくてもよいが、あまり大きいと、いたずらに孔型部１０の体積が増して、重量増加やコスト上昇を招くので、３度かこれに近い値とすれば十分である。
【実施例】
【００１７】
上記実施形態のように孔型部１０の端面１５´を規定の端面１５よりも３度だけ回転方向前側に変位する面内に設定し、かつこの面と型面１６との延長面との交差部位Ｐ´に沿って面取りアール（Ｒ´）を設定したロール型１１、１２（図１）を用い、ＪＩＳ  ６０６１系アルミニウム合金からなる、外径９０ｍｍの棒状素材を対象にロール鍛造を行い、図４に示した形状の粗形材１（本発明材）を成形した。ロール鍛造は、前記棒状素材を４５０℃に加熱し、前記図６および７に示した態様で、４パスをかけて行った。粗形材１は、その小径部３の直径を４０ｍｍ、該小径部３と未成形部２とを接続するテーパ部５の長さを２３６ｍｍとした。また、比較のため、従来と同じロール型１１、１２（図８）を用い、前記と同じ条件でロール鍛造を行って同じ寸法形状の粗形材（比較材）を得た。そして、成形後、図３に示すように未成形部２からテーパ部５にかけて所定長さにわたって、形状測定器により高さを連続的に測定し、本発明材と比較材について寸法変化を求めた。図３は、その結果を示したもので、本発明材は、境界Ａを挟んで未成形部２からテーパ部５へ滑らかに高さが推移しているのに対し、比較材は。境界Ａよりもテーパ部５側で大きく高さが落ち込んでおり、段差Ｓが発生している様子が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るロール型の要部構造と該ロール型によるロール鍛造の開始時の状態とを示す模式図である。
【図２】図１のＸ部を拡大して示す拡大図である。
【図３】本発明に係るロール型および従来のロール型を用いてロール鍛造を行うことにより得られた粗形材についての寸法測定結果を示すグラフである。
【図４】ステリングナックルの型打鍛造に供される粗形材の形状を示す平面図である。
【図５】図４に示した粗形材を型打鍛造用の鍛造型にセットした状態を示す平面図である。
【図６】ロール鍛造の一般的な実施状況を示す模式図である。
【図７】ロール鍛造におけるパスごとの素材形状変化を示す模式図である。
【図８】従来のロール型によるロール鍛造の開始時の状態を示す模式図である。
【図９】従来のロール鍛造による不具合発生状態を示す模式図である。
【図１０】従来の粗形材を用いて型打鍛造を行った場合の不具合発生状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０    孔型部
１１、１２  ロール型
１４    棒状素材
１５    規定の端面
１５´  新たに設定した端面
１６    型面
１７    従来の面取り部
１７´  新たに設定した面取り部
Ｒ      従来の面取りアール
Ｒ´    新たに設定した面取りアール
【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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