(57)【要約】【課題】内径精度に優れる筒状押出材を生産性よく製造できる筒状押出材の製造方法を提供する。【解決手段】この製造方法は、筒孔を有する筒状の押出素材を準備する工程と、棒状の押圧治具1をその先端側から上記筒孔に圧入し、この治具1により上記筒孔の内周面を押し広げて矯正する工程とを具える。治具1は、その径方向に突出すると共にその軸方向に並び、かつこの治具1の先端側から根元側に向かって突出量rn(n＝10,11,12,13)が大きくなるように設けられた複数の凸部10〜13を有する。【選択図】図1
2009101409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒孔を有する筒状の押出素材を準備する工程と、
棒状の押圧治具をその先端側から前記筒孔に圧入し、この治具により前記筒孔の内周面を押し広げて矯正する工程とを具え、
前記押圧治具は、その径方向に突出すると共にその軸方向に並ぶ凸部を有し、
前記押圧治具の縦断面において、この治具の軸から任意の凸部の最も突出した箇所までの長さをその凸部の突出量とするとき、前記凸部は、この治具の先端側から根元側に向かって突出量が大きくなるように設けられていることを特徴とする筒状押出材の製造方法。
【請求項２】
前記凸部は、前記押圧治具の軸に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の筒状押出材の製造方法。
【請求項３】
前記凸部は、螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の筒状押出材の製造方法。
【請求項４】
前記押圧治具の軸方向に隣接する凸部の突出量差が50μm以上250μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の筒状押出材の製造方法。
【請求項５】
前記凸部による合計矯正量が400μm以上1mm以下となるように、凸部全体の突出量を調整することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の筒状押出材の製造方法。
【請求項６】
前記矯正は、凸部間の凹部から潤滑剤を吐出させて行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の筒状押出材の製造方法。
【請求項７】
前記矯正は、室温以上350℃以下で行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の筒状押出材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の原料粉末を成形した成形体を押し出して筒状押出材を製造する製造方法に関するものである。特に、押出材の内周面を矯正して、内径精度に優れる筒状部材を生産性よく製造できる製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車や自動四輪車に具えるエンジンブロックの構成材料として、軽量のアルミニウム合金が利用されている。エンジンブロックは、一般に鋳造により製造され、代表的には、ダイキャスト金型のボアと呼ばれる箇所に円筒状のシリンダライナを嵌め込み、この状態で金型内に金属溶湯を高速で注入し、上記ライナと一体鋳造されて製造される。シリンダライナは、例えば、金属の原料粉末を予備成形した成形体を加熱状態で押出して製造される。押し出された筒状の素材は、その内径がシリンダライナの所定寸法よりも小さく設定され、所定寸法となるように切削されてライナになる。シリンダライナは、その内周面とボアの外周面との間に大きな隙間ができると、鋳造時、この隙間に溶湯が入り込み、バリや不良の原因となる。そのため、シリンダライナの内径は、高い精度が要求される。
【０００３】
一方、特許文献1,2は、アルミニウム合金粉末を加圧成形した後、焼結してなる円筒状の焼結部品において孔の寸法精度を高めるために、孔に矯正棒(コアロッド)を挿入することを開示している。この矯正棒は、その軸方向に多段に複数の凹凸部が配され、各凸部の突出量(棒の縦断面において上記軸から各凸部の最も突出した箇所までの長さ)が等しい構成である。
【０００４】
【特許文献１】特開平8-215757号公報
【特許文献２】特開平10-212504号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のように切削加工を行うことで、内径精度に優れる筒状押出材を製造できる。しかし、従来の製造方法では、(1)切削屑が生じる、(2)加工に時間がかかる、といった問題があり、生産性の向上が望まれる。
【０００６】
上記切削加工に代えて、焼結部品の孔の矯正で用いられている矯正棒を利用し、押出素材を矯正することが考えられる。ここで、焼結部品は、比較的成形精度が高く、せいぜい20〜100μmの矯正を行っているに過ぎない。例えば、特許文献1では、各凸部のコイニングストック(コアロッドの外径と焼結部品の孔の内径との差)を10〜100μmに設定している。これに対し、押出材は、寸法のばらつきが400〜800μm程度と大きく、焼結部品で行われている矯正よりも遥かに大きな量の矯正、具体的には最大1mm程度の矯正を行う必要がある。そのため、従来の矯正棒をそのまま押出素材の矯正に用いても、所望の内径精度を達成することが困難である。
【０００７】
一方、円筒状物の内外径の矯正方法として、スウェージングが知られている。具体的には、円筒状物内に心棒を挿入し、この状態で円筒状物の外周から衝撃を加えて、円筒状物を心棒に向かって押し縮めることで矯正する。しかし、この方法は、押出材の外形を、押出材の周方向に凹凸が並ぶ形状、例えば、歯車形状とする場合、上記衝撃により素材の凸部分が潰されてしまうため、押出材の形状によっては適用できない。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、内径精度に優れる筒状押出材を生産性よく製造可能な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
押出素材に対して所望の矯正が行えるように、例えば、1mm程度の矯正が行えるように、上記矯正棒の凸部の突出量を大きく調整したものを用いることが考えられる。しかし、本発明者らは、このような矯正棒を用いた場合、素材に亀裂が生じることがある、との知見を得た。凸部の突出量を大きくすると、治具に加える荷重を大きくする必要があるため、凸部により素材に加えられる矯正荷重も大きくなる。特に、この矯正棒は、その軸方向に並ぶ全ての凸部の突出量を等しくしているため、矯正開始時に大きな矯正荷重が素材に加わり易く、亀裂が生じると考えられる。この知見に基づき、本発明は、矯正用治具の軸方向に並ぶ凸部の突出量を全て等しくせず、異ならせる。
【００１０】
具体的には、本発明は、筒孔を有する筒状押出材の製造方法であり、筒状の押出素材を準備する工程と、棒状の押圧治具をその先端側からこの筒孔に圧入し、この治具により筒孔の内周面を押し広げて矯正する工程とを具える。特に、本発明では、上記押圧治具として、その径方向に突出すると共にその軸方向に並び、かつこの治具の先端側から根元側に向かって突出量が大きくなるように設けられた凸部を有するものを用いる。上記径方向とは、軸方向に直交する方向とする。上記突出量とは、押圧治具の縦断面(軸を含む断面)において、この治具の軸から任意の凸部の最も突出した箇所までの長さ(距離)とし、治具が円柱状である場合、半径に相当する。
【００１１】
上記特定形状の押圧治具をその先端側から押出素材の筒孔に押し入れると、この筒孔の内周面は、上記治具の先端側に位置して突出量が小さい凸部から、突出量が大きい凸部に順に押圧される。従って、押出素材に加えられる矯正荷重は、上記治具による押圧開始時から押圧終了時に至って徐々に大きくなり、極端に大きくなることがない。そのため、本発明製造方法によれば、押出素材に加えられる矯正荷重を小さく抑えられ、矯正により素材に亀裂が生じ難い。また、本発明製造方法によれば、上記押圧治具を筒孔に圧入するという簡単な操作で、内径精度に優れる押出材を製造できる上に、切屑が実質的に出ず、生産性に優れる。更に、本発明製造方法は、素材の筒孔に上記押圧治具を押し入れる構成であり、スウェージングを行った場合のように素材の外周形状を損傷することが無く、任意の形状の素材に適用可能である。以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１２】
[押出素材の準備]
押出素材は、例えば、金属の原料粉末を加圧成形して予備成形体を作製し、得られた成形体を加熱状態で押し出す(温間押出を行う)ことで得られる。
【００１３】
上記金属は、任意の組成のもの、例えば、アルミニウム合金、ねずみ鋳鉄などが利用できる。アルミニウム合金の具体的な組成は、例えば、質量％で、Siを15％以上30％以下、Cuを1％以上4％以下、Mgを0.5％以上1.5％以下、Fe及びNiの少なくとも一方を5％以下(0％を含む)含有し、残部がAl及び不純物が挙げられる。この組成からなるアルミニウム合金は、シリンダライナに好適である。
【００１４】
原料粉末は、例えば、エアアトマイズ法(大気アトマイズ法)や水アトマイズ法といったアトマイズ法などで製造された急冷凝固粉末が利用できる。急冷凝固粉末を用いると、押出材といった塑性加工材を容易に製造できる。
【００１５】
予備成形体は、例えば、CIP(Cold Isostatic Pressing:冷間静水圧成形)や冷間金型成形といった冷間の加圧成形により製造できる。
【００１６】
上記成形体を所望の温度に加熱して、筒状、代表的には円筒状に押し出し、得られた長尺体を所定長に切断することで、筒状の押出素材が得られる。押出条件は、公知の条件を利用できる。素材の外周形状は、適宜選択することができる。押出材をシリンダライナに用いる場合、その外形を押出材の周方向に凹凸が並ぶ歯車形状とすると、平滑な形状と比較してエンジンブロック本体との接触面積が増え、同本体とライナとの接合強度を高められる。
【００１７】
上記素材の厚さは、適宜選択することができる。ここで、シリンダライナに用いられる従来の押出材において、切削前の素材の厚さは、切削代を考慮して5mm超、概ね7mm程度と比較的厚い。これに対し、本発明では、内径精度の向上のための切削を行わず、押圧治具を用いて塑性変形により矯正するため、素材に切削代を設ける必要がなく、5mm以下の厚さに押し出した比較的薄い素材を利用できる。
【００１８】
[押出素材の矯正]
上記素材の筒孔の矯正に用いる押圧治具は、その径方向に突出し、かつその軸方向に並ぶ凸部を有する棒状のもの、代表的には円柱状の本体に凸部を有するものが挙げられる。特に、本発明では、この凸部の突出量が、治具の先端側から根元側に向かって大きくなるように設けられていることを最大の特徴とする。このような押圧治具を筒孔に1回圧入することで、筒孔を容易に矯正できる。なお、突出量が異なる凸部を有する押圧治具を複数用意し、突出量が小さい凸部を有する治具から順に筒孔に挿入して矯正することも考えられるが、この方法は、複数の治具を出し入れするため、本発明と比較して生産性に劣る。
【００１９】
本発明において矯正対象とする押出素材は、金属製であり、樹脂などと比較して脆いため、一度に大きな歪みを加えると、亀裂が発生し易い。また、この素材は、樹脂などと比較して高強度であることから、一度に大きな体積を塑性変形させようとすると、大きな矯正荷重を素材に与える必要があり、この荷重により素材が亀裂し易くなる。このように一度に大きな歪みや矯正荷重が素材に加わって亀裂が発生することを低減するために、本発明では、凸部の突出量を治具の先端側から軸方向に徐々に大きくし、治具の縦断面において治具の軸方向に並ぶ任意の一つの凸部が塑性変形する素材の体積を小さくする。即ち、凸部一つあたりの塑性変形量を小さくする。治具の軸方向に並ぶ凸部において、一部に突出量が等しい凸部が存在してもよいが、軸方向に隣り合う凸部の全てが、治具の軸方向に突出量が順次異なる構成の方が、亀裂の発生を低減し易い。
【００２０】
上記凸部の外形は、角部が丸められた、或いは角部を実質的に有しない滑らかな形状であることが好ましい。角部を有すると、角部部分に力が集中して、適切な矯正が行えなかったり、素材を損傷する原因となる。
【００２１】
上記凸部は、押圧治具の軸に対して対称となるように設けられている、即ち、軸方向に複数の凸部が並列された形態であると、素材の縦断面において、素材の軸方向の同一位置を突出量が同じ凸部により押圧できるため、均一的な矯正を行い易い。特に、治具の軸方向の同一位置において、治具の全周に亘って凸部が設けられていると、凸部における周方向の少なくとも一部が筒孔に接触することができ、矯正を行い易い。また、凸部の全周が筒孔に接触する場合、筒孔の全周に亘って均一的な矯正が行える。治具の軸方向に並ぶ凸部の数は、各凸部の突出量を考慮して適宜選択することができる(この点は、後述する螺旋状の凸部についても同様である)。
【００２２】
或いは、上記凸部は、押圧治具の軸に対して非対称となるように設けられていてもよい。例えば、螺旋状(スクリュー状)の凸部とすることが挙げられる。特に、治具の先端側から根元側に向かって滑らかに連続し、かつ根元側に向かって突出量が大きくなるように螺旋状に設けられた凸部が好ましい。上記対称形状の凸部を具える治具は、素材において、その軸方向における同じ位置に各凸部がそれぞれ同時に接触するため、各接触位置では同時に塑性変形がなされることから、治具に加える荷重を大きくする必要がある。これに対し、螺旋状の凸部を具える治具は、素材において、その軸方向のずれた位置に凸部が接触するため、素材における軸方向の同じ位置が同時に塑性変形されない。即ち、この治具は、筒孔の周方向及び軸方向の双方において限られた領域を順次塑性変形する。従って、この治具は、治具に加える荷重を小さくすることができる結果、素材に加えられる矯正荷重をより小さくすることができ、素材に亀裂が入り難い。
【００２３】
上記凸部の突出量は適宜設定することができる。特に、本発明では、寸法のばらつきが100μmを超えるような押出素材を対象としているため、凸部による合計矯正量が200μm以上、特に400μm以上1mm以下となるように、凸部全体の突出量を調整することが好ましい。合計矯正量とは、矯正前の筒孔の内径と、矯正後の筒孔の目標内径との差とする。上記対称形状の凸部を具える治具では、例えば、各凸部の突出量が軸方向に順次大きくなるように、各凸部の突出量を設定する。上記螺旋状の凸部を具える治具では、例えば、治具の軸方向に隣接する凸部の突出量差が軸方向に順次大きくなるように、凸部の突出量を設定する。また、上記突出量は、素材のスプリングバック(弾性変形量)を考慮して設定する。
【００２４】
また、治具の軸方向に隣接する凸部の突出量差が50μm以上250μm以下(直径相当とした場合、100μm以上500μm以下)となるように凸部を設けると、矯正が行い易い。ここで、シリンダライナの内径は、概ね80〜100mmφであり、シリンダライナに利用されるアルミニウム合金の室温での伸びは、約1.3％である。筒状押出材をシリンダライナに利用する場合、素材の合計矯正量は上述のように200〜1000μm(0.2〜1mm)程度が望まれるが、上記伸びを考慮すると、素材にきずなどの欠陥がなければ十分に矯正(塑性変形)できると考えられる。しかし、合計矯正量が200〜1000μmといった大きな矯正を一度に行うと、大きな矯正荷重により素材に亀裂が生じるため、上述のように隣接する凸部の突出量差が所定の範囲となるように凸部を多段に設け、矯正荷重を多段的に分散して矯正を行う。但し、治具の縦断面における凸部の段数が多過ぎると、治具の軸方向の長さが長くなり、矯正作業が長時間化して生産性の低下を招く。従って、上記段数は、5〜6段程度が現実的であり、このとき、治具の軸方向に隣接する凸部の突出量差は、直径相当で、100〜500μmが適切であり、好ましくは、150〜300μmである。なお、治具の軸方向に隣接する凸部の突出量差が治具の根元側に向って漸次大きくなるように全ての凸部を設けてもよいし、隣接する凸部の突出量が同じである、即ち差が無いような凸部が一部に存在してもよい。凸部全体として治具の根元側に向かって突出量が大きくなっていれば、突出量が同じ凸部の存在を許容する。
【００２５】
上記矯正を行う際、素材と治具との間の摩擦を低減するために、潤滑剤を利用することが好ましい。潤滑剤は、矯正前に素材又は治具に手作業で塗布してもよいが、自動供給可能な構成の治具を用いると、矯正の間中、潤滑剤を十分に存在させることができ、効率よく矯正を行える。例えば、治具の内部に潤滑剤の供給路を設けると共に、凸部間に設けられる凹部から潤滑剤を吐出させるための吐出孔を設ける構成が挙げられる。吐出孔は、一つでも複数でもよい。また、凹部に吐出孔を設けることで、凸部が素材に接触して十分に押圧できる。
【００２６】
上記矯正時の素材の温度は、適宜選択することができるが、室温以上とすると、高強度・低靭性な素材であっても塑性変形させ易く、適切な矯正を行い易い。温度の上昇に伴い、素材の塑性変形性(特に、伸び)を向上でき、素材に亀裂が生じることを低減できるが、350℃を超えると、素材や治具が潤滑剤をはじく現象が起こり易くなる。潤滑剤をはじくことで、焼き付きにより亀裂が生じ易い。好ましくは、200℃前後である。潤滑剤は、市販のものが利用できる。
【００２７】
上記押圧治具は、矯正時の荷重により割れなどが生じ難い高強度、高硬度な材質のものが適する。例えば、超硬合金、高速度鋼(ハイス鋼)からなるものが利用できる。超硬合金は、凹凸を有する複雑な三次元形状の治具を簡単に製造できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明製造方法は、筒孔の内径精度に優れる筒状押出材を生産性よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
アルミニウム合金からなる円筒状の押出素材を作製し、種々の形状の凸部を有する円柱棒状の押圧治具を用いて筒孔を矯正し、矯正前後の素材及び押出材を調べた。
【００３０】
押出素材は、以下のように作製する。Al-17％Si-5％Fe-3％Cu-1％Mg(いずれも質量％)の組成からなる急冷凝固粉末に、アルミナ粉末3質量％と、グラファイト粉末0.5質量％とを混合した完粉(完全合金化粉)を用意し、この粉末を用いてφ170mm×300mmのCIP成形体を作製する。得られた成形体を460℃に加熱して、目標内径φ:79.4mm、目標外径φ:87.4mmとなるように押し出して、筒状の長尺材を作製する。この長尺材は、その周方向に凹凸が並んだ歯車形状の外形を有しており、歯車の凸部分の高さを0.2mmとしている。上記長尺材を冷却後、長さ100mmに切断し、この長さ100mmの切断片を押出素材とする。
【００３１】
得られた押出素材120個について、筒孔の内径を調べたところ、約79.0mm〜約79.8mmに分布しており(目標内径に対するばらつき:約±0.4mm)、同内径の真円度を調べたところ、約0.15mm〜約0.6mmに分布していた。筒孔の内径は、市販の3次元測定器(株式会社ミツトヨ製クリスタ)を用いて測定した。ここでは、筒孔の軸方向における同一位置において、筒孔の内周を8分割した点の最小二乗円を測定し、このような円を筒孔の全域に亘って測定し、これらの円の直径の平均値を筒孔の内径とし、測定した円の直径の最大値と最小値との差の1/2を真円度とする。後述する矯正後の押出材の筒孔における内径及び真円度も同様に測定した。
【００３２】
得られた押出素材の筒孔の矯正に用いた押圧治具を説明する。図1,2は、押圧治具の模式図であり、図1(A)は、先端側から根元側に向かって突出量が異なる凸部を有する例、図1(B)は、(A)と同様に突出量が異なる凸部を有する例であって、凸部の一部が平坦である例、図1(C)は、突出量が全て等しい凸部を有する例、図2(A)は、図1(A)の治具において、潤滑剤の自動供給が可能な構成を具える例、図2(B)は、図1(A)と同様に突出量が異なる凸部を有する例であって、螺旋状の凸部を具える例を示す。図1,2では、凸部を強調して示す。
【００３３】
図1に示す三つの治具1,2,100及び図2(A)に示す治具3は、いずれも縦断面において軸Cに対して対称形状であり、図2(B)に示す治具4は、軸Cに対して非対称な形状である。ここでは、いずれの治具も超硬合金で作製した。これらの治具による矯正後の押出材の筒孔の目標内径φは、80±0.1mm、目標真円度は、0.1mm以下としている。
【００３４】
図1(A)に示す治具1は、その軸方向に多段(図1では4段)に凸部10〜13を有している。各凸部10〜13は、滑らかな曲面を有する円環状である(曲面の半径:10mm)。また、各凸部10〜13は、突出量rn(軸Cから凸部の最も突出した箇所までの長さ(距離))が先端側から根元側に向かって段階的に大きくなるように設けられている。即ち、r10＜r11＜r12＜r13である。これらr10〜r13の大きさは、合計矯正量(ここでは、矯正前の素材の筒孔の最小内径(約79.0mm)と矯正後の目標内径(80mm)との差:1mm)に1/4ずつ近づけるように設計している。具体的には、2×r10＝79.57mm、2×r11＝79.82mm、2×r12＝80.07mm、2×r13＝80.32mmとしており、治具1の軸方向に隣接する凸部の突出量差は、いずれも0.125mm(125μm)である。なお、治具1本体の外径R1は、78mmである。更に、治具1の軸方向に隣り合う凸部間には、軸Cに平行な平坦な部分を設けており、治具1の軸方向に凸部と平坦な凹部とが交互に連続する構成としている。
【００３５】
また、この試験では、治具1の変形例として、凸部の段数が3段のもの(以下、治具1-3と呼ぶ)、凸部の段数が2段のもの(以下、治具1-2と呼ぶ)、及び1段のもの(以下、治具101と呼ぶ)を用意した。治具1-3は、合計矯正量に1/3ずつ近づけるように、治具1-2は、合計矯正量に1/2ずつ近づけるように各凸部の突出量を設計し、治具101は、1度で合計矯正量に近づけるように凸部の突出量を設計した。
【００３６】
図1(B)に示す治具2は、基本的構成は治具1と同様であり(2×r20＝2×r10＝79.57mm、2×r21＝2×r11＝79.82mm、2×r22＝2×r12＝80.07mm、2×r23＝2×r13＝80.32mm、R2＝R1＝78mm)、凸部の外形が異なる。具体的には、各凸部20〜23は、曲面部分と軸Cに平行な平坦部分とを具える環状であり、治具2の軸方向に隣り合う凸部間に平坦な部分を有さない構成としている。曲面部分の半径は10mm、平坦部分の軸方向における長さは5mmである。
【００３７】
図1(C)に示す治具100は、基本的構成は治具2と同様であり(R100＝R2＝78mm)、凸部の突出量が異なる。具体的には、治具100に具える凸部110は、いずれも突出量r100が同じであり、2×r100＝80.32mmとしている。
【００３８】
図2(A)に示す治具3は、基本的構成は治具1と同様であり、治具3の本体に内部に潤滑剤の供給路30、及び潤滑剤を吐出させる吐出孔31を具える点が異なる。供給路30は、治具3の軸Cに沿って配される幹部30aと、幹部30aから分岐された複数の分岐部30bとを具え、分岐部30bの端部は治具3の外周面に開口部を有しており、この開口部が吐出孔31である。ここでは、治具3の軸方向に隣接する凸部間に設けられた凹部に吐出孔31を設けている。上記隣接する凸部間に位置する各凹部に対し、治具3の周方向の対向位置に一対の吐出孔31を配置し、治具3の軸方向に隣り合う吐出孔31の位置が治具3の周方向に90°ずれるように吐出孔31及び分岐部30bを設けている。このように治具3の軸方向に隣り合う吐出孔の周方向の位置をずらすことで、治具3の全体に効率よく潤滑剤を塗布できる。
【００３９】
図2(C)に示す治具4は、螺旋状に連続する凸部40を有しており、この凸部40は、治具4の先端側から根元側に向かって突出量r40〜r46が大きくなるように設けられている。即ち、r40＜r41＜r42＜r43＜r44＜r45＜r46である。突出量r40〜r46の大きさは、合計矯正量に均一的な量で徐々に近づけるように設計した。また、最も根元側に位置する凸部は、治具4の本体の全周に及んで突出量が等しくなるように環状に設けており、r46＝r47,2×r46＝80.32mmとしている。また、治具4の軸方向に隣り合う凸部間には、治具1と同様に平坦な部分(凹部)を設けている。
【００４０】
上述のような治具を用意して、押圧用パンチを有するプレス機(図示略)にセットする(図3(A))。また、得られた押出素材Bを保持具200a,200bで挟持し、素材Bの筒孔Hに、治具(図3では治具1)をその先端側から圧入して、筒孔Hの内周面を矯正する。矯正は、図3(B)に示すように、治具の最も根元側に位置する凸部(図3では凸部13)が筒孔Hを完全に通過した状態となるまで治具を圧入した後、図3(C)に示すように治具を根元側に引き抜くことで行う。
【００４１】
矯正前の素材及び矯正後の押出材の内径(mm)、真円度、亀裂の有無を表1に示す。表1において「治具形状」は、用いた治具を示し、上述した治具1〜4,100及び治具1の変形例(治具1-3,治具1-2,治具101)に該当する。表1において「矯正温度」は、矯正時の素材の温度を示す。表1において「潤滑剤」の欄が「手塗」とは、水性グラファイト分散潤滑剤を150℃に加熱して、素材の内面に塗布したことを示し、その後素材を室温に戻してから矯正を行う。潤滑剤を加熱することで水分を除去することができる。また、「潤滑剤」の欄が「自動」とは、供給路及び吐出孔を有する治具3を用い、上記グラファイト分散潤滑剤を吐出させながら矯正を行ったことを示す(吐出量:約1cc/治具1往復)。表1において「圧力」とは、矯正の際に治具を押圧する上パンチの油圧(荷重)を示し、この欄が「-」とは、素材の亀裂の発生により圧力が測定できなかったことを示す。表1において「判定」とは、亀裂の有無、矯正後の内径精度及び真円度を総合評価した結果を示し、この欄が「○」とは、矯正中或いは矯正後において素材に亀裂が無く、矯正後の押出材の筒孔が目標内径(80±0.1mm)及び目標真円度(0.1mm以下)を満たすこと、「×」とは、上記の少なくとも一つを満たさないことを示す。
【００４２】
【表１】
2009101409.tif 000003
【００４３】
表1に示すように、治具の径方向に突出すると共に軸方向に並ぶ凸部を有し、この凸部の突出量が治具の先端側から根元側に向かって大きいという特定形状の押圧治具を用いて、素材の内周面を矯正することで、亀裂などが生じず、内径精度に優れる筒状押出材が容易に得られることが分かる。
【００４４】
試料No.1〜5に示すように、素材の筒孔の内径が約79.0〜約79.8mmと異なる素材、つまり、合計矯正量(矯正前の素材の筒孔の内径と矯正後の目標内径との差)が約200μm〜約1000μmと異なる素材に対して、上記特定形状の治具により、亀裂が生じることなく矯正できることが分かる。また、試料No.6〜8に示すように、素材の筒孔の真円度が約0.2mm〜約0.6mmと異なる素材にたいして、上記特定形状の治具により、亀裂が生じることなく矯正可能なことが分かる。更に、試料No.9〜11に示すように、凸部が1段の場合、亀裂が生じて矯正できないことが分かる。
【００４５】
試料No.12〜16に示すように、螺旋状の凸部を有する治具を用いた場合、亀裂が生じることなく矯正可能であり、かつ、矯正時の荷重が試料No.1〜5と比較して、低くなる傾向にあることが分かる。
【００４６】
試料No.17〜19に示すように、自動的に潤滑剤を供給可能な構成の治具を用いることで、亀裂が生じることなく矯正可能であり、かつ、矯正時の荷重が手塗の試料No.6〜8と比較して、低くなる傾向にあることが分かる。
【００４７】
試料No.20〜24に示すように、矯正時の素材の温度が高くなると、荷重が低くなる傾向にあることが分かる。また、矯正時の素材の温度が350℃を超えると、亀裂が生じることが分かる。亀裂が生じたのは、素材及び治具の双方において、潤滑剤がはじかれて両者間で焼き付きが発生し、この焼き付きが原因で荷重が大きくなったためであると考えられる。
【００４８】
試料No.25〜32は、全ての凸部の突出量が等しい治具により矯正を行った試料である。試料No.25〜27は、矯正中に素材全体に亀裂が入り、矯正後の内径を計測できず、No.28〜30は、素材の一部に亀裂が入った(内径の計測は、亀裂の無い部分で行った)。試料No.31(矯正温度:250℃)及びNo.32(同340℃)は、素材と治具との間で焼き付きが発生し、この焼き付きにより筒孔の内周面が荒れたため、内径が計測出来なかった。また、試料No.31,32は、矯正時の荷重が高くなった。
【００４９】
試料No.33〜35に示すように、凸部の一部に平坦部分を有する治具を用いることで、焼き付き発生や亀裂の発生がなく、良好な矯正が可能であり、かつ、矯正時の荷重が試料No.1〜5と比較して、低くなる傾向にあることが分かる。
【００５０】
なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、素材の組成を変更したり、凸部の段数や突出量を変更したり、螺旋状の凸部を具える治具に潤滑剤の供給路及び吐出孔を設けたりすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明製造方法は、エンジンブロックのシリンダライナといった部品に用いられる筒状押出材の製造に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】筒状押出材の製造に用いる押圧治具の模式図であり、(A),(B)は、先端側から根元側に向かって突出量が異なる凸部を有する例、(C)は、突出量が全て等しい凸部を有する例を示す。
【図２】筒状押出材の製造に用いる押圧治具の模式図であり、(A)は、潤滑剤の吐出口を具える例、(B)は、螺旋状の凸部を具える例を示す。
【図３】押圧治具を用いて矯正を行う手順を示す工程図であり、(A)は、治具を素材に押圧した状態、(B)は、治具を素材に貫通させた状態、(C)は、治具を素材から引き抜いた状態を示す。
【符号の説明】
【００５３】
1,2,3,4,100  押圧治具  10〜13,20〜23,40,110  凸部  30  供給路
30a  幹部  30b  分岐部  31  吐出孔  200a,200b  保持具  B  押出素材  H  筒孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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