鍛造曲軸的制造方法技術

制造方法包括從鋼坯獲得初始坯件的第1預成形工序、從初始坯件獲得中間坯件的第2預成形工序、從中間坯件獲得最終坯件的最終預成形工序、以及通過模鍛將最終坯件成形為曲軸的完成尺寸的精鍛工序。在第1預成形工序中，從與鋼坯的軸向垂直的方向分別對成為銷部及軸頸部的部位進行壓下，使所述各部位的截面積減少而形成多個扁平部。在第2預成形工序，將與成為第2銷部的部位的偏心方向垂直的方向作為壓下方向而對初始坯件進行壓下。在最終預成形工序，從與中間坯件的軸向垂直的方向對中間坯件進行壓下，進一步從中間坯件的軸向對成為配重部的部位及成為一體具備配重部的曲臂部的部位進行壓下。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】鍛造曲軸的制造方法
本專利技術涉及利用熱鍛來制造曲軸的方法。
技術介紹
在汽車、摩托車、農業機械或船舶等的往復發動機中，為了將活塞的往復運動轉換成旋轉運動而輸出動力，曲軸是不可缺少的。曲軸能夠通過模鍛或鑄造來制造。尤其是，在曲軸要求高強度和高剛度的情況下，多采用通過模鍛制造成的曲軸(以下，也稱為“鍛造曲軸”)。圖1A～圖1C是表示通常的鍛造曲軸的形狀例的示意圖。這些圖中的圖1A為整體圖，圖1B為IB－IB剖視圖，圖1C為表示銷部的相位的圖。在圖1B所示的例子中，代表性地示出一個曲臂部A1、與該曲臂部A1一體的配重部W1、與該曲臂部A1相連的銷部P1及軸頸部J1。圖1A～圖1C所示的鍛造曲軸11是搭載于3缸發動機的3缸－4配重的鍛造曲軸。鍛造曲軸11包括4個軸頸部J1～J4、3個銷部P1～P3、前部Fr、凸緣部F1以及6個曲臂部(以下，也稱為“臂部”)A1～A6。臂部A1～A6分別將軸頸部J1～J4與銷部P1～P3相連。此外，6個臂部A1～A6中的一部分臂部一體地具備配重部(以下，也稱為“配重部”)W1～W4。具體而言，在第1臂部A1、第2臂部A2、第5臂部A5及第6臂部A6分別一體地具備配重部W1、W2、W3、W4。第3臂部A3及第4臂部A4不具備配重部，其形狀為長圓形。在鍛造曲軸11的軸向的前端設有前部Fr，在后端設有凸緣部F1。前部Fr與開頭的第1軸頸部J1相連，凸緣部F1與最末尾的第4軸頸部J4相連。以下，在分別統稱軸頸部J1～J4、銷部P1～P3、臂部A1～A6以及配重部W1～W4時，對于其附圖標記，也將軸頸部記作“J”，將銷部記作“P”，將臂部記作“A”，將配重部記作“W”。也將臂部A及與該臂部A一體的配重部W統稱為“曲柄臂(web)”。將不具備配重部W的長圓形的臂部A也稱為“無配重臂部”。如圖1C所示，3個銷部P1～P3以軸頸部J為中心而各錯開120°地配置。也就是說，第1銷部P1、第2銷部P2、第3銷部P3分別配置于第1位置L1、第2位置L2、第3位置L3。第1位置L1、第2位置L2、第3位置L3彼此的相位角為120°。如圖1B所示，配重部W的寬度Bw大于臂部A的寬度Ba。因此，配重部W自臂部中心面(包括銷部P的中心軸和軸頸部的中心軸的面)大幅度突出。在制造這樣的形狀的鍛造曲軸時，通常，使用鋼坯作為原材料。鋼坯的垂直于長度方向的截面、即橫截面是圓形或方形。其橫截面的面積在鋼坯的全長范圍內恒定。本說明書中，“橫截面”是指鋼坯或后述的各坯件的垂直于長度方向、或垂直于曲軸的軸向的截面。“縱截面”是指與其長度方向或其軸向平行的截面。此外，也將橫截面的面積簡稱為“截面積”。鍛造曲軸通過依次經過預成形工序、模鍛工序及模鍛切邊工序而制造。此外，根據需要，在模鍛切邊工序之后經過整形工序。通常，預成形工序包括輥軋成形工序和彎曲鍛造工序。模鍛工序包括粗鍛和精鍛各工序。圖2A～圖2F是用于說明以往的通常的鍛造曲軸的制造工序的示意圖。這些圖中的圖2A表示鋼坯。圖2B表示輥軋坯件。圖2C表示彎曲坯件。圖2D表示粗鍛件。圖2E表示精鍛件。圖2F表示鍛造曲軸。需要說明的是，圖2A～圖2F表示制造上述圖1A～圖1C所示的鍛造曲軸11時的一系列工序。參照圖2A～圖2F，說明鍛造曲軸11的制造方法。首先，在利用加熱爐對圖2A所示那樣的預定長度的鋼坯12進行了加熱之后，通過預成形工序依次進行輥軋成形及彎曲鍛造。在輥軋成形中，使用例如孔型輥來對鋼坯12進行軋制而使其拉深。由此，將鋼坯12的體積沿著軸向分配，獲得作為中間坯料的輥軋坯件13(參照圖2B)。接著，在彎曲鍛造中，從與軸向垂直的方向將輥軋坯件13局部地沖壓。由此，將輥軋坯件13的體積分配，獲得作為進一步的中間坯料的彎曲坯件14(參照圖2C)。接下來，在粗鍛工序中，使用上下一對模具來對彎曲坯件14進行鍛造，從而獲得粗鍛件15(參照圖2D)。該粗鍛件15被造形為鍛造曲軸(最終產品)的大概形狀。然后，在精鍛工序中，使用上下一對模具來對粗鍛件15進行鍛造，從而獲得精鍛件16(參照圖2E)。該精鍛件16被造形為與最終產品的鍛造曲軸一致的形狀。在這些粗鍛和精鍛時，多余材料從彼此相對的模具的分模面之間流出，該多余材料成為飛邊B。因此，粗鍛件15和精鍛件16的周圍均具有較大的飛邊B。在模鍛切邊工序中，例如，在由一對模具夾著并保持著帶飛邊的精鍛件16的狀態下，利用刀模對飛邊B進行沖裁。由此，從精鍛件16去除飛邊B，獲得無飛邊鍛件。該無飛邊鍛件是與圖2F所示的鍛造曲軸11大致相同的形狀。在整形工序中，利用模具從上下稍微壓下無飛邊鍛件的主要部位，將無飛邊鍛件矯正成最終產品的尺寸形狀。在此，無飛邊鍛件的主要部位例如是軸頸部J、銷部P、前部Fr以及凸緣部Fl等這樣的軸部，以及臂部A和配重部W。如此，制造出鍛造曲軸11。需要說明的是，在制造3缸-4配重的鍛造曲軸時，為了調整銷部的配置角度(120°的相位角)，有時在模鍛切邊工序之后追加扭轉工序。圖2A～圖2F所示的制造工序并不限于上述圖1A～圖1C所示的3缸-4配重的鍛造曲軸，能夠適用于各種鍛造曲軸。例如，通過與其相同的制造工序，能制造出3缸-6配重的鍛造曲軸、搭載于4缸發動機、直列6缸發動機、V型6缸發動機以及8缸發動機等的鍛造曲軸。預成形工序的主要目的在于分配鋼坯的體積。因此，通過預成形工序而獲得的坯件幾乎沒有被造形成鍛造曲軸的形狀。通過這樣利用預成形工序來分配鋼坯的體積，能夠在后工序的模鍛工序中減少飛邊的形成，提高材料利用率。在此，材料利用率是指鍛造曲軸(最終產品)的體積占鋼坯的體積的比例(百分率)。關于制造鍛造曲軸的技術記載于例如日本特開2001-105087號公報(專利文獻1)、日本特開平2-255240號公報(專利文獻2)以及日本特開昭62－244545號公報(專利文獻3)。在專利文獻1中記載有使用成對的上模和下模的預成形方法。在該預成形方法中，在利用上模和下模將棒狀的被加工物壓下之際，使被加工物的局部伸長，并使與該局部連續的部分相對于軸心偏置。由此，在專利文獻1中，能夠同時實施伸長和彎曲，因此，能夠減少設備投資。在專利文獻2所記載的預成形方法中，替代以往的兩道次的輥軋成形，使用四道次的高速輥軋設備。在該預成形方法中，與鍛造曲軸(最終產品)的配重部、臂部以及軸頸部的截面積的分布相應地決定輥軋坯件的截面積。由此，在專利文獻2中，能夠提高材料利用率。專利文獻3的預成形方法中，利用相對移動的至少兩個鍛模在夾著鋼坯的狀態下壓下。通過鍛模的滾動而將材料沿著軸向和徑向分配。由此，成形與鍛造曲軸的概略形狀相應的非軸對稱的坯件。在專利文獻3中，僅利用上述預成形方法即可獲得非軸對稱的坯件，能夠直接過渡到模鍛。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2001-105087號公報專利文獻2：日本特開平2-255240號公報專利文獻3：日本特開昭62－244545號公報專利文獻4：國際公開WO2014/091730號公報
技術實現思路
專利技術要解決的問題在鍛造曲軸的制造中，如上所述，希望減少飛邊的形成來提高材料利用率。在上述專利文獻1記載的預成形方法中，能夠一定程度上進行鋼坯的體積分配和成為銷部(以下也稱為“銷相當部”)的偏心。然而，銷相當部的偏心和體積的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鍛造曲軸的制造方法，所述鍛造曲軸包括：成為旋轉中心的4個軸頸部；相對于所述軸頸部偏心、且分別配置于相位角為120°的第1位置、第2位置及第3位置的3個銷部；將所述軸頸部和所述銷部相連的多個曲臂部；所述曲臂部中的全部曲臂部或一部分曲臂部一體地具備的多個配重部，其中，該制造方法包括：從由鋼坯或帶臺階原料構成的被加工件獲得初始坯件的第1預成形工序；從所述初始坯件獲得中間坯件的第2預成形工序；從所述中間坯件獲得最終坯件的最終預成形工序；以及通過模鍛將所述最終坯件成形為所述鍛造曲軸的完成尺寸的精鍛工序，在所述第1預成形工序中，使用一對第1模具，通過從與所述被加工件的軸向垂直的方向對所述被加工件中的成為所述銷部的部位及成為所述軸頸部的部位進行壓下，從而一邊使所述各部位的截面積減少而形成多個扁平部，一邊使所述扁平部中的成為配置于所述第2位置的第2銷部的部位偏心，使成為所述第2銷部的部位的偏心量與完成尺寸的偏心量相同或比其小，在所述第2預成形工序中，使用第2模具，將與成為所述第2銷部的部位的偏心方向垂直的方向作為壓下方向而對所述初始坯件進行壓下，由此使成為配置于所述第1位置的第1銷部的部位及成為配置于所述第3位置的第3銷部的部位彼此向相反方向偏心，成為所述第1銷部的部位及成為第3銷部的部位的偏心量與完成尺寸的偏心量的...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2016.09.27 JP 2016-1878351.一種鍛造曲軸的制造方法，所述鍛造曲軸包括：成為旋轉中心的4個軸頸部；相對于所述軸頸部偏心、且分別配置于相位角為120°的第1位置、第2位置及第3位置的3個銷部；將所述軸頸部和所述銷部相連的多個曲臂部；所述曲臂部中的全部曲臂部或一部分曲臂部一體地具備的多個配重部，其中，該制造方法包括：從由鋼坯或帶臺階原料構成的被加工件獲得初始坯件的第1預成形工序；從所述初始坯件獲得中間坯件的第2預成形工序；從所述中間坯件獲得最終坯件的最終預成形工序；以及通過模鍛將所述最終坯件成形為所述鍛造曲軸的完成尺寸的精鍛工序，在所述第1預成形工序中，使用一對第1模具，通過從與所述被加工件的軸向垂直的方向對所述被加工件中的成為所述銷部的部位及成為所述軸頸部的部位進行壓下，從而一邊使所述各部位的截面積減少而形成多個扁平部，一邊使所述扁平部中的成為配置于所述第2位置的第2銷部的部位偏心，使成為所述第2銷部的部位的偏心量與完成尺寸的偏心量相同或比其小，在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大久保潤一，田村憲司，吉田邦裕，黃三守，中野竜輔，堀雅夫，
申請(專利權)人：新日鐵住金株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP