(57)【要約】【課題】  歩留まりを向上させつつ、型を長く使用できる鍛造型構造を提供する。【解決手段】  クランクシャフトを鍛造するための鍛造型であって、クランクシャフトの形状に合致するキャビティ１２と、前記キャビティ１２の周囲に設けられ、鍛造時に必要最小限のバリが流出できるように小許の隙間を介して相手の型と近接されるランド部１４と、クランクシャフトのカウンターウェイトが形成される部位Ｃ近傍におけるバリの流出を抑制するピン部材２６と、を有する鍛造型。【選択図】            図１
2005254285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトを鍛造するための鍛造型であって、
クランクシャフトの形状に合致するキャビティと、
前記キャビティの周囲に設けられ、鍛造時に必要最小限のバリが流出できるように小許の隙間を介して相手の型と近接されるランド部と、
クランクシャフトのカウンターウェイトが形成される部位近傍におけるバリの流出を抑制するバリ流出抑制手段と、
を有する鍛造型。
【請求項２】
前記バリ流出抑制手段は、前記ランド部から突出し、相手の型に設けられた凹部と凹凸嵌合するピン部材である請求項１に記載の鍛造型。
【請求項３】
前記ピン部材は、交換可能である請求項２に記載の鍛造型。
【請求項４】
前記バリ流出抑制手段は、前記ランド部に形成された通路と、該通路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段とを含む請求項１に記載の鍛造型。
【請求項５】
前記ランド部は、他の部分よりも熱伝導率が低い材質により別体に形成され、交換可能である請求項４に記載の鍛造型。
【請求項６】
前記バリ流出抑制手段は、前記ランド部の表面を波形にして形成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の鍛造型。
【請求項７】
前記バリ流出抑制手段は、前記ランド部の表面粗さを粗くして形成されている請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の鍛造型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型鍛造に用いられる鍛造型に関し、特に、クランクシャフトの熱間鍛造に適した鋳造型に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトのような高強度材料を用いた複雑形状部品は、熱間鍛造により形成される。クランクシャフトを形成する際には、棒状材料を用いて、上下型により挟み込む。鍛造型のランド部によりバリを挟み込んで、バリの流出を拘束し、軸線から遠く離れた位置まで材料を流動させ、型を満たしている。
【０００３】
このようにバリを流出しつつ鍛造を行う場合、バリの流出を少なくして材料歩留まりを向上させることが望まれている。歩留まりを向上させる構成としては、たとえば、（１）上下ランドのバリ厚を狭めて拘束力を高めるものや、（２）バリの流出を部分的に拘束する壁部をランドに設けて半密閉構造とするものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２５０２１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のようにバリ厚を狭めて拘束力を高める構成（１）では、バリの流出を拘束するために、最低限のバリを出すことが必要である。したがって、ある程度以上の材料歩留まりが望めないという問題がある。
【０００５】
さらに、上記構成（１）では、バリ厚を薄くするという構成になっているので、成形圧力が増大し、鍛造型の寿命が短くなり、また、プレスの負荷増大による故障の発生などの問題がある。
【０００６】
また、バリの流出を部分的に拘束する壁部をランドに設ける構成（２）では、バリの拘束力が高まるものの、半密閉内部の圧力が著しく増大する。したがって、半密閉内部の磨耗が著しく、早期に密閉の効果が薄れ、型寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、歩留まりを向上させつつ、型を長く使用できる鍛造型構造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】
【０００８】
本発明の鍛造型は、クランクシャフトを鍛造するための鍛造型であって、クランクシャフトの形状に合致するキャビティと、前記キャビティの周囲に設けられ、鍛造時に必要最小限のバリが流出できるように小許の隙間を介して相手の型と近接されるランド部と、クランクシャフトのカウンターウェイトが形成される部位近傍におけるバリの流出を抑制するバリ流出抑制手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明の鍛造型によれば、バリ流出抑制手段によりバリの流出が抑制される。したがって、バリとして流出して無駄になる材料を低減でき、すなわち、材料重量が少なくて済み、材料歩留まりを向上できる。
【００１０】
また、バリの流出を抑制するバリ流出抑制手段は、材料の流動に伴い激しく磨耗する。しかし、バリ流出抑制手段以外は、磨耗しにくい。したがって、バリ流出抑制手段を交換することにより、鋳造型全体を交換せずに済み、鋳造型を長く使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の鍛造型を示す図、図２は図１の２−２線に沿う断面図である。なお、図１では、ピン部材を除いて上型を省略している。
【００１２】
本発明は、クランクシャフトを鍛造するための鍛造型であって、クランクシャフトの形状に合致するキャビティ１２、２２と、前記キャビティ１２、２２の周囲に設けられ、鍛造時に必要最小限のバリが流出できるように小許の隙間を介して相手の型と近接されるランド部１４、２４と、クランクシャフトのカウンターウェイトが形成される部位近傍におけるバリの流出を抑制するピン部材（バリ流出抑制手段）２６と、を有する。
【００１３】
本発明の鍛造型は、下型１０および上型２０からなる。上下型１０、２０間に鍛造用の円筒状の材料が配置され、上下型１０、２０によりプレスされて、クランクシャフトが形成される。下型１０と上型２０とは、後述のバリ流出抑制手段を除いて略同じ構成である。まず、下型１０について説明し、上型については下型１０と異なる部分について説明する。
【００１４】
下型１０には、図１に示すように、所望のクランクシャフトの形状に合致するように窪んだキャビティ１２が形成されている。下型１０のキャビティ１２は、上型２０のキャビティ２２と共に、一つのクランクシャフトの外形を形成する。
【００１５】
キャビティ１２の周りには、ランド部１４が設けられている。ランド部１４は、図２に示すように、断面がストレートに形成されている。ランド部１４は、鍛造の際に、上型２０のランド部２４と小許の隙間ｄを介して近接される。ランド部１４には、図１および図２に示すように、楕円形のピン部材２６が挿入される楕円形の凹部１８が形成されている。
【００１６】
上型２０は、図２に示すように、ランド部２４にピン部材２６がボルトＢにより取り付けられている。ピン部材２６は、上型２０の凹部２８に挿入されている。該凹部２８には、横からボルトＢが貫通している。ピン部材２６を凹部２８にセットして、ボルトＢを締め付けると、ピン部材２６が凹部２８壁面に押圧され、固定される。ボルトＢを緩めることによって、ピン部材２６は取り外し可能である。
【００１７】
ピン部材２６は、クランクシャフトのカウンターウェイトが形成される部位Ｃ近傍、たとえば、図１に示すように３箇所に設けられている。
【００１８】
以上のように、本発明の鍛造型では、キャビティ１２のカウンターウェイトが形成される部位近傍に複数のピン部材２６を設けている。該ピン部材２６は、鍛造により上型２０および下型１０を近接したときに、図２に示すように下型１０の凹部１８に挿入される。ピン部材２６の先端は、丸型形状に形成されており、下型１０の凹部に抵抗なく挿入される。
【００１９】
＜作用＞
次に、上記構成を有する鍛造型を用いて鍛造する場合の作用について説明する。
【００２０】
図３は、鍛造時のバリの流出の様子を示す図である。図３では、バリの様子を示すために、ピン部材２６を除いて上型２０を省略している。
【００２１】
最初に、ボルトＢを締結して上型２０にピン部材２６が固く取り付けられる。そして、下型１０のキャビティ１２に、１０００〜１２００度に加熱された円筒状材料が配置される。そして、上型２０と下型１０とは、キャビティ１２周辺のランド部１４、２４間が隙間ｄとなるまで接近される。
【００２２】
すると、材料が、キャビティ１２内で流動し、クランクシャフトのジャーナルとなる部分から、カウンターウェイトＣの方に向かって流動する。キャビティ１２は、クランクシャフトが形成される方が小さく、ボリュームが少ないからである。
【００２３】
材料の流動に伴い、キャビティ１２からランド部１４、２４側にバリが流出し始める。しかし、バリは、図３に一点鎖線で示すように、カウンターウェイトＣ側に設けられたピン部材２６により、流出が制限される。
【００２４】
以上のように、本発明では、カウンターウェイトＣ近傍のランド部２４にピン部材２６が配置されている。したがって、バリの流出が抑制される。バリの流出が抑制されると、キャビティ１２内部での材料の充満を容易にすることができる。言い換えると、バリの流出が抑制されるので、バリとして流出して無駄になる材料が従来よりも少なくなる。最初に投入する材料重量が少なくて済み、歩留まりが向上する。
【００２５】
また、本発明によれば、バリの流出をせき止めるピン部材２６は、材料の流動により激しく磨耗する。しかし、ピン部材２６は、上述の通り、ボルトＢを緩めれば取り外しでき、交換可能である。したがって、ピン部材２６が磨耗したら、ピン部材２６を交換すれば足りる。これにより、鍛造型全体を交換する必要がなく、鍛造型の寿命を低下させずに、長く使用できる。
【００２６】
さらに、ピン部材２６により、上型２０と下型１０とが凹凸嵌合するので、鍛造時に上下型１０、２０の位置がずれることを防止できる。
【００２７】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、バリ流出抑制手段として、ピン部材２６を用いる場合について説明した。しかし、バリ流出抑制手段として、他の構成も考えられる。第２実施形態では、バリ流出抑制手段として、第１実施形態とは異なる構成を説明する。
【００２８】
図４は第２実施形態に係る下型の平面図、図５は図４における５−５線に沿った断面図、図６はランド部を示す図である。
【００２９】
第２実施形態に係る鍛造型は、クランクシャフトの外形と合致するキャビティ３２が形成され、該キャビティ３２の外周にランド部３４が設けられている。ランド部３４の下部には、図５に示すように、通路３５が形成されている。該通路３５は、図４において点線で示すように、クランクシャフトのカウンターウェイトが形成される部位Ｃ近傍を通るように設けられている。通路３５は、図示しない冷却水タンクに接続されており、該冷却水タンクから水等の冷却媒体が流される。ランド部３４のみが冷却されるので、バリだけ部分的に冷却できる。
【００３０】
ランド部３４は、図５および図６に示すように、下型３０の他の部分（以下、型本体３３という）とは別体に形成されている。ランド部３４は、型本体３３よりも熱伝導率が低い材質により形成されており、交換可能である。たとえば、型本体３３は、１％のクロムを含むクロム鋼（熱伝導率５２ｋｃａｌ／ｍｈ℃から形成され、ランド部３４は５％のクロムを含むクロム鋼（熱伝導率３３ｋｃａｌ／ｍｈ℃）から形成されている。
【００３１】
ランド部３４は、枠部３６により型本体３３に固定されている。ランド部３４を固定する方法としては、予め枠部３６を型本体３３に接着しておき、枠部３６と型本体３３との間にランド部３４を圧入する方法が考えられる。他にも、固定した枠部３６と型本体３３とを加熱膨張させて、その間にランド部３４を配置して冷却することによって、いわゆる焼きばめによる固定も可能である。固定されたランド部３４は、型本体３３と共に冷却水の通路３５を形成する。
【００３２】
また、ランド部３４は、表面が波形に形成されている。
【００３３】
鍛造用の上型も、上述の下型３０と同様に形成されているので、その詳細な説明は省略する。上型には、クランクシャフトの外形と合致するキャビティ３２が形成され、ランド部３４の内部に冷却媒体の通路３５が形成され、型本体３３と異なる材質のランド部３４の表面が波形に形成されている。
【００３４】
＜作用＞
次に、上記構成を有する鍛造型を用いて鍛造する場合の作用について説明する。
【００３５】
図７は材料の温度と変形抵抗の関係を示す図、図８は鍛造時のバリの流出の様子を示す図である。
【００３６】
下型３０のキャビティ３２に、１０００〜１２００度に加熱された円筒状材料が配置される。通路３５に冷却水が流される。そして、上型と下型３０とは、キャビティ３２周辺のランド部３４間が隙間ｄとなるまで接近される。
【００３７】
すると、材料が、キャビティ３２内で流動し、クランクシャフトのジャーナルとなる部分から、カウンターウェイトの方に向かって流動する。
【００３８】
材料の流動に伴い、キャビティ３２からランド部３４側にバリが流出し始める。ここで、通路３５には冷却水が流されているので、バリがランド部３４を介して冷却される。バリ（材料）の変形抵抗と、温度との関係は、図７に示す通りである。図７を参照すると、材料の温度が低くなり、特に８００℃以下になると、変形抵抗が急激に高くなることがわかる。
【００３９】
したがって、バリを８００℃以下に冷却すれば、バリが流出しにくくなる。冷却水を通路３５に通すことによって、ランド部３４を介してバリを８００℃以下に冷却できる。
【００４０】
また、ランド部３４の表面は、波形に形成されているので、バリが流出するためには、波形のランド上を変形しながら、進行しなければならない。したがって、平らなランド部３４に比べてバリの流出の拘束力が増大できる。キャビティ３２内部での材料の充満を容易にすることができる。
【００４１】
以上のように、第２実施形態では、ランド部３４に冷却水の通路３５を形成し、ランド部３４を介してバリを冷却しているので、バリの変形抵抗を向上できる。変形抵抗が向上すると、バリが変形しにくくなるので、バリの流出が抑制される。
【００４２】
さらに、第２実施形態では、ランド部３４の表面を波形に形成している。したがって、バリとランド部３４との摩擦抵抗が大きくなるので、バリの流出が抑制される。
【００４３】
これらの結果、図８に一点鎖線で示す程度しか、バリが流出しない。したがって、バリとして流出して無駄にある材料が従来よりも少なくなる。最初に投入する材料重量が少なくて済み、歩留まりが向上する。特に、冷却水が通る水路は、カウンターウェイトが形成される部位Ｃの近傍に設けられているので、多く材料が流入するカウンターウェイト側でのバリの発生を抑制できる。
【００４４】
また、ランド部３４に冷却水を通すことによってランド部３４を冷却するので、バリだけを部分的に冷却できる。したがって、他の部分における材料の流動を妨げることなく、バリの発生だけを抑制できる。
【００４５】
さらに、ランド部３４の表面を波形にしているので、ランド部３４表面で材料が流動すると、ランド部３４が磨耗する。しかし、ランド部３４は、上述の通り、枠部３６を外せば、取り外し自由である。したがって、ランド部３４が磨耗したら、ランド部３４を交換すれば足りる。これにより、鍛造型全体を交換する必要がなく、鍛造型の寿命を低下させずに、長く使用できる。
【００４６】
加えて、型本体３３よりも熱伝導率が低い材料でランド部３４を形成している。したがって、材料の熱がランド部３４に伝導されにくく、ランド部３４の温度が上昇しない。材料の冷却が妨げられない。
【００４７】
（第３実施形態）
上記第１、第２実施形態とはさらに異なるバリ流出抑制手段について説明する。
【００４８】
図９は第３実施形態に係る下型の平面図、図１０はランド部の表面形状を示す図である。
【００４９】
第３実施形態に係る鋳造型５０は、クランクシャフトの外形と合致するキャビティ５２が形成され、該キャビティ５２の外周にランド部５４が設けられている。ランド部５４は、通常のランド部５４よりも表面粗さが粗く形成されている。通常のランド部５４の表面粗さ（算術平均粗さ）は０．４μｍである。第３実施形態のランド部５４は、たとえば、通常のランド部の表面粗さの３倍程度で、１．２μｍである。
【００５０】
鋳造型のランド部５４の表面粗さを粗くする方法としては、たとえば、鋳造型を加工する際に、ランド部５４の加工送り速度を早くしたり、または、図１０に示すように、ランド表面に無数のキズを付けたりすることが考えられる。
【００５１】
第３実施形態の鍛造型５０は、上型および下型共に、キャビティ５２以外は同様の構成である。
【００５２】
＜作用＞
次に、上記構成を有する鍛造型５０を用いて鍛造する場合の作用について説明する。
【００５３】
下型のキャビティ５２に、１０００〜１２００度に加熱された円筒状材料が配置される。そして、上型と下型とは、キャビティ５２周辺のランド部５４間が隙間ｄとなるまで接近される。
【００５４】
すると、材料が、キャビティ５２内で流動し、クランクシャフトのジャーナルとなる部分から、カウンターウェイトの方Ｃに向かって流動する。
【００５５】
材料の流動に伴い、キャビティ５２からランド部５４側にバリが流出し始める。ここで、ランド部５４には、無数のキズが付けられ、表面粗さが粗くされている。したがって、バリとランド部５４との摩擦力が大きいため、バリの流出が抑制される。
【００５６】
この結果、バリの拘束力が増大され、材料のキャビティ５２内での充満を容易にすることができる。バリとして流出される材料も低減できるので、必要な材料投入重量が提言され、材料歩留まりを向上できる。
【００５７】
また、ランド部５４を形成する際に、送り速度を早くしてランド部５４表面の表面粗さを粗くする場合、鍛造型の製作期間を短縮でき、製作工数を低減できる。
【００５８】
（第４実施形態）
上記第１実施形態〜第３実施形態の鍛造型を組み合わせることができる。
【００５９】
図１１は、第１実施形態〜第３実施形態の鍛造型を組み合わせた鍛造型を示す図である。
【００６０】
第４実施形態に係る鍛造型は、図１１に示すように、カウンターウェイトが形成される部位の近傍に、ピン部材を配置し、さらに、ランド部に通路を形成して冷却水を流し、また、ランド部の表面を波形としつつ、該波形の表面粗さを粗くする。
【００６１】
このように鍛造型を形成することによって、第１実施形態〜第３実施形態のすべての効果を奏する鍛造型が得られる。この鍛造型を用いれば、キャビティ内に材料を容易に充満でき、材料歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の鍛造型を示す図である。
【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】鍛造時のバリの流出の様子を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る下型の平面図である。
【図５】図４における５−５線に沿った断面図
【図６】ランド部を示す図である。
【図７】材料の温度と変形抵抗の関係を示す図である。
【図８】鍛造時のバリの流出の様子を示す図である。
【図９】第３実施形態に係る下型の平面図である。
【図１０】ランド部の表面形状を示す図である。
【図１１】第１実施形態〜第３実施形態の鍛造型を組み合わせた鍛造型を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０、３０、５０…下型、
１２、２２、３２、５２…キャビティ、
１４、２４、３４、５４…ランド部、
１８…凹部、
２０…上型、
２６…ピン部材、
２８…凹部、
３３…型本体、
３５…通路、
３６…枠部。
【図１】
2005254285.tif 000003
【図２】
2005254285.tif 000004
【図３】
2005254285.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005254285.tif 000009
【図８】
2005254285.tif 000010
【図９】
2005254285.tif 000011
【図１０】
2005254285.tif 000012
【図１１】
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