(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って小径穴が形成されたアルミニウム合金またはアルミ基複合材からなる筒状部材の成形方法であって、この成形方法は内径穴の径がメッキ可能な寸法とされた中間素材を得る工程と、前記中間素材の内径穴に鉄（Ｆｅ）またはニッケル−炭化珪素（Ｎｉ−ＳｉＣ）からなるメッキ層を形成する工程と、このメッキ層が形成された中間素材の内径穴に目的とする筒状部材の小径穴の径に相当する径のマンドレルを挿入し、このマンドレルを挿入した中間素材の外径側からスウェージング加工を施して前記中間素材の内径穴をマンドレル外径まで縮径する工程を含むことを特徴とする筒状部材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバルブガイドなどの筒状部材の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるバルブガイドには小径のガイド穴が形成され、このガイド穴に吸気弁や排気弁のバルブステムが挿通され、高速で摺動するとともに高温下で使用される。このため、バルブガイドには耐磨耗性、耐焼付き性、耐スカッフ性及び熱伝導性に優れることが要求される。
【０００３】
上記の特性が要求されるため、バルブガイドの材料としては従来からＦｅ合金の焼結材が用いられてきたが、重量が増すという欠点がある。
そこで、特許文献１では溶融したアルミニウム−珪素合金をガスアトマイズしながら急冷凝固堆積させてインゴットを製造し、このインゴットを押出し成形することで管状とし、これを所定寸法に切断することでバルブガイドとする方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２にはバルブガイドに限定されるものではないが、耐熱強度に優れたアルミニウム合金を製造する方法として、急冷凝固アルミニウム合金粉末を常温以上３００℃以下の温度で予備成形して得た成形体を、４５０℃〜５４０℃で鍛造する方法が提案されている。
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３５００５９号公報  段落（００１７）、（００２１）
【特許文献２】
特開平６−１４５９２１号公報  段落（０００９）、（００２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、アトマイズ法によって得た急冷凝固アルミニウム合金粉末は、耐磨耗性、耐熱性および耐焼付き性などに優れるため、これをエンジンのバルブガイドなどの材料として用いれば軽量化が図れる。
【０００７】
しかしながら、急冷凝固アルミニウム合金粉末は高価であるばかりでなく、切削加工が困難でバルブガイドのような細径のガイド穴を有する筒状部材の成形には不向きである。また、熱間による押出し加工によって製造することになるが、金型の寿命が短くなるとともに加熱のエネルギーも必要となり、設備的にもコスト的にも問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決すべく本発明に係る筒状部材の成形方法は、先ず、内径穴の径がメッキ可能な寸法まで拡大された中間素材を得た後、この中間素材の内径穴にメッキ層を形成し、次いでこのメッキ層が形成された中間素材の内径穴に目的とする筒状部材の小径穴の径に相当する径のマンドレルを挿入し、このマンドレルを挿入した中間素材の外径側からスウェージング加工を施して前記中間素材の内径穴をマンドレル外径まで縮径するようにした。
このようにすることで、従来ではメッキ不可能であった小径穴の周面にもメッキ層を形成することができる。
【０００９】
前記筒状部材の材料としては、一般的なアルミニウム合金やアルミ基複合材が考えられる。これら金属を用いることで軽量化を図ることができる。また前記メッキ層の材料としては、鉄（Ｆｅ）やニッケル−炭化珪素（Ｎｉ−ＳｉＣ）などの耐磨耗性に優れた材料が考えられる。
【００１０】
前記アルミ基複合材は耐熱性、耐磨耗性に優れているが従来の焼結素材や鋳鉄素材に比較して潤滑性に劣る。そこで、筒状部材の材料としてアルミ基複合材を用いた場合に、小径穴内周に鉄（Ｆｅ）やニッケル−炭化珪素（Ｎｉ−ＳｉＣ）などの耐磨耗性に優れた材料からなるメッキ層を設けることは、例えばバルブガイドとして用いることを考慮した場合、極めて有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る筒状部材の成形方法によれば、従来法ではメッキ層を形成することができなかった小径穴の内周面にもメッキ層を形成することができる。したがって、例えば、バルブガイドの素材を軽量なアルミニウム合金とし、その小径穴内周面に耐磨耗性に優れたメッキ層を形成することができるので、バルブガイドの軽量化を達成することができ、軽量化による燃費の向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る成形工程を説明したブロック図
【図２】本発明に係る成形工程のうちスウェージング加工に用いる装置の正面図
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る成形工程のうちスウェージング加工の内容を更に詳細に説明した図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る成形工程を説明したブロック図、図２は本発明に係る成形工程のうちスウェージング加工に用いる装置の正面図、図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る成形工程のうちスウェージング加工の内容を更に詳細に説明した図である。
【００１４】
先ず、ビレットを切断して図１（ａ）に示すＡｌ基複合材からなる棒状素材１を用意する。Ａｌ基複合材はＡｌ２Ｏ３を主体とし、これにＳｉＣなどを添加した合金とする。このＡｌ基複合材は伸び率２〜５％であり、後述する冷間のスウェージング加工が可能な伸び率は１０％程度であるが、型の送り量を落とすことで伸び率２〜５％の素材でもスウェージング加工は可能となる。
【００１５】
この後、図１（ｂ）に示すように、冷間鍛造（前方押出し又は後方押出し）にて前記棒状素材１に内径穴２を形成してこれを中間素材3とする。次いで、前記内径穴２の内周面にメッキ処理を施し、鉄（Ｆｅ）やニッケル−炭化珪素（Ｎｉ−ＳｉＣ）からなるメッキ層４を形成する。ここで、内径穴２の寸法はメッキ処理が可能な寸法、具体的には１０ｍｍ〜１５ｍｍとする。
【００１６】
この後、図１（ｃ）に示すように、冷間でのスウェージング加工によって、前記内径穴２をバルブステムと同径の小径穴５に成形する。
【００１７】
上記のスウェージング加工後の素材を、図１（ｄ）に示すように、所定寸法に切断し、更に、図１（ｅ）に示すように、外周部を切削加工してフランジ部６を有するバルブガイドＷを得る。
【００１８】
尚、外周部を切削加工についてはスウェージング加工の際に同時に成形することも可能である。この場合にはスウェージング加工の金型形状を工夫することで切削加工が省略できる。
【００１９】
ところで、前記スウェージング加工は図２に示す装置によって行う。この装置は、内側回転体１１と外側回転体１２とを備え、内側回転体１１には９０°離間して径方向に貫通穴１３が形成され、各貫通穴１３内には内側から順にスウェージング金型１４とストライカー１５が摺動自在に嵌合している。一方、外側回転体１２には周方向に等間隔で１２本のピン１６が回転自在に保持されている。
【００２０】
以上のスウェージング加工装置において、内側回転体１１を時計廻りに、外側回転体１２を反時計廻りに回転せしめると、遠心力によって内側回転体５に保持されているスウェージング金型１４とストライカー１５は径方向外側に付勢されるが、外側には外側回転体１２が回転しており、この外側回転体１２にはピン１６が保持されており、このピン１６は外側回転体１２よりもその一部が内側に突出しているので、ピン１６がストライカー１５の外端部を通過する度にストライカー１５を径方向内方に押し込み、これに連動してスウェージング金型１４も径方向内方に押し込まれ、４つのスウェージング金型１４の中心にセットされた中間素材３の表面を数千回／分の速度で叩きスウェージング加工を行う。
【００２１】
上記のスウェージング加工装置を用いて内径穴２を形成した中間素材３を加工するには、先ず図４（ａ）に示すように、クランパ１７で中間素材３を把持するとともに、中間素材３の内径穴２内にマンドレル１８を挿入する。このマンドレル１８の外径は目的とするバルブガイドのガイド穴の内径つまりバルブステムと等しい。
【００２２】
そして、図４（ｂ）に示すように、中間素材３を所定位置まで押し込み、スウェージング金型１４によって中間素材３の外面を叩いてスウェージング加工を施す。このスウェージング加工により内径穴２の内径はマンドレル１８の外径まで縮径される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る筒状部材の成形方法は、自動車用エンジンの一部として組み込むバルブガイドの成形に有効である。
に利用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１…棒状素材、２…内径穴、３…中間素材、４…メッキ層、５…小径穴、６…フランジ部、１１…内側回転体、１２…外側回転体、１３…貫通穴、１４…スウェージング金型、１５…ストライカー、１６…ピン、１７…クランパ、１８…マンドレル、Ｗ…バルブガイド。
【図１】
0004566132.tif 000002
【図２】
0004566132.tif 000003
【図３】
0004566132.tif 000004