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JP6208062B2 - Crank throw forging method and crank throw manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、クランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローに関する。   The present invention relates to a crank throw forging method, a crank throw manufacturing method, and a crank throw.

舶用等の組立型の大型クランク軸は、鍛造用鋼材をクランクスローとクランクジャーナルと呼ばれる部品に鍛造し、これらを焼嵌めで結合することにより製造される。そのため、クランクスローは、フィレット部近傍に高い疲労強度が要求される。   An assembly-type large-sized crankshaft for ships and the like is manufactured by forging steel forging into parts called a crank throw and a crank journal and connecting them by shrink fitting. Therefore, the crank throw requires a high fatigue strength in the vicinity of the fillet portion.

フィレット部近傍の疲労強度は、メタルフローを途切れなく連続的に形成すること、及び鋼塊内部の不健全領域であるゴースト部がフィレット部近傍に存在しないようにすることで向上させることができる。   The fatigue strength in the vicinity of the fillet portion can be improved by forming the metal flow continuously without interruption and by preventing the ghost portion, which is an unhealthy region inside the steel ingot, from being present in the vicinity of the fillet portion.

そこで、鍛造と同時にフィレット部を加工することでフィレット形状に沿ったメタルフローを形成するクランク軸の鍛造方法(特開2003−88933号公報)が提案されている。このクランク軸の鍛造方法では、鍛造と同時にフィレット部が加工されることにより偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことを防止でき、フィレット部近傍へのゴースト部の存在を抑制できると考えられる。   Therefore, a crankshaft forging method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-88933) has been proposed in which a fillet portion is processed simultaneously with forging to form a metal flow along the fillet shape. In this crankshaft forging method, the fillet part is processed simultaneously with forging, so that the center part of the steel ingot with much segregation can be prevented from approaching the product surface, and the existence of the ghost part in the vicinity of the fillet part can be suppressed. It is done.

しかし、上記従来のクランク軸の鍛造方法は、クランク軸を一体的に鍛造成型するものであり、組立型の大型クランク軸では適用が困難である。   However, the conventional crankshaft forging method is forging the crankshaft integrally, and is difficult to apply to an assembly-type large crankshaft.

これに対し、鋳込み時の冷却速度差を小さくしてゴースト部の発生を抑制する方法が従来から用いられている。しかし、この従来の方法では鋳込み時の冷却速度差を小さくするために小型の鋼塊(例えば20t以下)を用いる必要があるので、鋼塊の大きさの制約により組立型の大型のクランクスローの製造が困難である。さらに、高い疲労強度を有するクランクスローを製造する場合、従来の方法では1つの鋼塊から複数のクランクスローの製造ができないため、生産効率が悪い。   On the other hand, a method of suppressing the generation of a ghost part by reducing the cooling rate difference during casting has been conventionally used. However, in this conventional method, it is necessary to use a small steel ingot (for example, 20 t or less) in order to reduce the cooling rate difference at the time of casting. It is difficult to manufacture. Furthermore, when producing a crank throw having a high fatigue strength, the conventional method cannot produce a plurality of crank throws from one steel ingot, resulting in poor production efficiency.

特開2003−88933号公報JP 2003-88933 A

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、クランクスローの疲労強度を向上させることができ、かつ生産性の高いクランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローの提供を目的とする。   The present invention has been made on the basis of the above-described circumstances, and can improve the fatigue strength of the crank throw, and can improve the productivity of the crank throw, the crank throw manufacturing method, and the crank throw For the purpose of provision.

上記課題を解決するためになされた発明は、組立型クランク軸用のクランクスローを鋼塊の型入鍛造により形成するクランクスローの鍛造方法であって、鋼塊から採取した荒地内部の不健全領域であるゴースト部の位置と、この荒地を型入鍛造したクランクスロー内部のゴースト部の位置とを計測する工程と、上記計測結果に基づき、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する工程と、上記型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づき、ゴースト部が型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍に配置されないよう、鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する工程とを備えることを特徴とする。   The invention made to solve the above-mentioned problems is a crank throw forging method in which a crank throw for an assembled crankshaft is formed by die-forging a steel ingot, and an unhealthy region inside a wasteland taken from the steel ingot The position of the ghost part and the position of the ghost part inside the crank throw that has been die-forged into this wasteland, and based on the measurement results, Based on this relationship, the ghost in the crank throw after die insertion forging is determined from the position of the ghost part in the wasteland before die insertion forging based on this relationship. Based on the process of estimating the position of the part and the estimated position of the ghost part inside the crank throw after the die insertion forging, the ghost part is located near the fillet part of the crank throw after die insertion forging. So that it is not location, characterized in that it comprises the size of the steel ingot, the shape of the steel ingot, and determining the forging method of the position and wasteland collecting wasteland from steel ingot.

当該クランクスローの鍛造方法は、ゴースト部の位置計測工程の計測結果に基づき型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する。これにより、当該クランクスローの鍛造方法は、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を精度よく推定でき、疲労強度に優れたクランクスローを鍛造できる荒地を鋼塊から採取することができると共に、適切な鍛造方法の選択ができる。また、当該クランクスローの鍛造方法により得られるクランクスローは、フィレット部近傍にゴースト部が配置されることを防止できるので、疲労強度に優れる。また、当該クランクスローの鍛造方法は、鋳込み時の冷却速度差を抑制する必要がないので、大型の鋼塊を使用して疲労強度に優れたクランクスローを鍛造でき、その結果、生産性が向上する。   The crank throw forging method is a relationship in which the position inside the crank throw after die insertion forging is determined from the position inside the rough ground before die forging or the position inside the steel ingot based on the measurement result of the position measurement process of the ghost part. Based on this relationship, the position of the ghost portion inside the crank throw after die insertion forging is estimated from the position of the ghost portion inside the wasteland before die insertion forging. Thereby, the forging method of the crank throw can accurately estimate the position of the ghost portion inside the crank throw after die-forging, and can extract the rough ground from which the fork can be forged with excellent fatigue strength from the steel ingot. At the same time, an appropriate forging method can be selected. Further, the crank throw obtained by the forging method of the crank throw can prevent the ghost portion from being disposed in the vicinity of the fillet portion, and thus has excellent fatigue strength. In addition, because the crank throw forging method does not need to suppress the difference in cooling rate during casting, a crank throw with excellent fatigue strength can be forged using a large steel ingot, resulting in improved productivity. To do.

アームの長手方向に対応する荒地の長さをH(mm)、この荒地の型入鍛造後のアームの長手方向の長さをH(mm)、型入鍛造後のピン軸の直径をD(mm)とした場合、下記式(1)及び式(2)を満たすよう荒地を鍛造するとよい。このように上記荒地の長さ、上記長手方向の長さ及び上記ピン軸の直径とすることで、より確実に型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍にゴースト部が配置されないようにすることができ、クランクスローの疲労強度をより確実に確保できる。
1.02<H/H<1.25 ・・・(1)
0.23<D/H<0.45 ・・・(2)
The length of the wasteland corresponding to the longitudinal direction of the arm is H 0 (mm), the length of the arm in the longitudinal direction after die insertion forging is H 1 (mm), and the diameter of the pin shaft after die insertion forging When it is set to D (mm), it is good to forge a wasteland so that following formula (1) and formula (2) may be satisfy | filled. Thus, by setting the length of the wasteland, the length in the longitudinal direction, and the diameter of the pin shaft, it is possible to more reliably prevent the ghost portion from being disposed near the fillet portion of the crank throw after die-forging. It is possible to ensure the fatigue strength of the crank throw more reliably.
1.02 <H 1 / H 0 <1.25 (1)
0.23 <D / H 1 <0.45 (2)

また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、1つの鋼塊から複数の荒地を採取する工程と、上記クランクスローの鍛造方法により、上記複数の荒地から複数のクランクスローを鍛造する工程とを備えるクランクスローの製造方法である。   Moreover, another invention made | formed in order to solve the said subject forges several crank throws from the said some wasteland by the process of extract | collecting several wastelands from one steel ingot, and the forging method of the said crank throw. A process for producing a crank throw comprising the steps.

当該クランクスローの製造方法は、当該クランクスローの鍛造方法を用いるので、クランクスロー鍛造のために鋼塊から採取する荒地の範囲を適切に推定できるため、疲労強度に優れたクランクスローを鍛造できると共に、1つの鋼塊から効率よく複数の荒地を採取することができ、生産性が向上する。   Since the crank throw forging method uses the crank throw forging method, it is possible to appropriately estimate the range of the wasteland collected from the steel ingot for crank throw forging, and thus forging a crank throw having excellent fatigue strength can be forged. A plurality of wasteland can be efficiently collected from one steel ingot, and productivity is improved.

また、上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該クランクスローの製造方法により製造されたクランクスローである。当該クランクスローは、当該クランクスローの製造方法により製造されたものであることから、フィレット部近傍にはゴースト部が存在しないので、優れた疲労強度を有する。   Still another invention made to solve the above problem is a crank throw manufactured by the crank throw manufacturing method. Since the crank throw is manufactured by the crank throw manufacturing method, the ghost portion does not exist in the vicinity of the fillet portion, and thus has excellent fatigue strength.

なお、「ゴースト部」とは、マクロ組織試験をした場合に黒点として現れる合金元素の濃化した領域のことを意味し、このマクロ組織試験はJIS−G0553(2012)に準拠して行うことができる。また、鋼種やサイズによりこの規格に準拠できない場合は、この規格に準じた方法でマクロ組織試験を行なえばよい。また、「フィレット部近傍」とは、フィレット部からクランクスロー内部方向の所定厚みの領域を意味し、この所定厚みの範囲は、例えばクランクスローの1/2ストロークの1/100程度の距離とでき、好ましくは30mm以上である。   The “ghost part” means a concentrated region of alloy elements that appear as black spots when a macro structure test is performed, and the macro structure test can be performed in accordance with JIS-G0553 (2012). it can. In addition, when it is not possible to comply with this standard depending on the steel type and size, a macrostructure test may be performed by a method according to this standard. Further, “in the vicinity of the fillet portion” means a region having a predetermined thickness from the fillet portion toward the inside of the crank throw, and this predetermined thickness range can be a distance of about 1/100 of a half stroke of the crank throw, for example. Preferably, it is 30 mm or more.

以上説明したように、本発明のクランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローは、クランクスローの疲労強度を向上させることができ、かつ生産性が高い。   As described above, the crank throw forging method, crank throw manufacturing method, and crank throw of the present invention can improve the fatigue strength of the crank throw and have high productivity.

(a)本発明の一実施形態に係るクランクスローの鍛造方法を説明するための鍛錬前の鋼塊を示す模式的正面図、(b)図1(a)の鋼塊を鍛錬して得たバー材から計測用荒地を採取する説明図、(c)図1(b)のバー材から採取した荒地の模式的正面図、(d)図1(b)のバー材から採取した荒地の型入鍛造後のクランクスローの模式的正面図(A) A schematic front view showing a steel ingot before forging for explaining a forging method of a crank throw according to an embodiment of the present invention, (b) obtained by forging the steel ingot of FIG. 1 (a). Explanatory drawing of collecting wasteland for measurement from bar material, (c) Schematic front view of wasteland sampled from bar material of FIG. 1 (b), (d) Type of wasteland sampled from bar material of FIG. 1 (b) Schematic front view of crank throw after insert forging (a)型入れ鍛造前の荒地の模式的斜視図、(b)図2(a)の荒地の模式的側面図、(c)図2(b)の荒地のA−A線に沿う模式的断面図、(d)型入れ鍛造後のクランクスローの模式的斜視図、(e)図2(d)のクランクスローの模式的側面図、(f)図2(e)のクランクスローのB−B線に沿う模式的断面図(A) Schematic perspective view of wasteland before mold forging, (b) Schematic side view of wasteland in FIG. 2 (a), (c) Schematic along the AA line of wasteland in FIG. 2 (b) Sectional view, (d) Schematic perspective view of crank throw after die-forging, (e) Schematic side view of crank throw in FIG. 2 (d), (f) B- of crank throw in FIG. 2 (e) Schematic cross-sectional view along line B 型入鍛造前後の荒地内部の位置変化を示すグラフGraph showing the position change inside the wasteland before and after die-forging (a)クランクスローの第一鍛造方法における鋼塊の模式的正面図、(b)クランクスローの第一鍛造方法におけるバー材の模式的斜視図、(c)クランクスローの第一鍛造方法における荒地の模式的斜視図、(d)クランクスローの第一鍛造方法における圧縮後の荒地の模式的正面図、(e)クランクスローの第一鍛造方法における荒地を金型に挿入した状態を示す模式的断面図、(f)クランクスローの第一鍛造方法における型入鍛造時のクランクスローを示す模式的断面図(A) Schematic front view of steel ingot in first forging method of crank throw, (b) Schematic perspective view of bar material in first forging method of crank throw, (c) Wasteland in first forging method of crank throw (D) A schematic front view of a wasteland after compression in the first forging method of the crank throw, (e) A schematic view showing a state in which the wasteland in the first forging method of the crank throw is inserted into a mold. Sectional drawing, (f) Typical sectional drawing which shows crank throw at the time of die insertion forging in the first forging method of crank throw (a)クランクスローの第二鍛造方法における鋼塊の模式的正面図、(b)クランクスローの第二鍛造方法におけるバー材の模式的斜視図、(c)クランクスローの第二鍛造方法における荒地の模式的斜視図、(d)クランクスローの第二鍛造方法における荒地を金型に挿入した状態を示す模式的断面図、(e)クランクスローの第二鍛造方法における型入鍛造時のクランクスローを示す模式的断面図(A) Schematic front view of steel ingot in second forging method of crank throw, (b) Schematic perspective view of bar material in second forging method of crank throw, (c) Wasteland in second forging method of crank throw (D) Schematic sectional view showing a state in which the rough ground in the second forging method of the crank throw is inserted into the mold, (e) Crank throw at the time of die insertion forging in the second forging method of the crank throw Schematic sectional view showing 本発明の一実施形態に係るクランクスローの鍛造方法のフローを示す図The figure which shows the flow of the forging method of the crank throw which concerns on one Embodiment of this invention. ゴースト部における介在物のサイズと疲労強度比との関係を示すグラフGraph showing the relationship between inclusion size and fatigue strength ratio in the ghost part

以下、本発明に係るクランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローの実施形態について説明する。   Embodiments of a crank throw forging method, a crank throw manufacturing method, and a crank throw according to the present invention will be described below.

〔クランクスローの鍛造方法〕
当該クランクスローの鍛造方法は、組立型クランク軸用のクランクスローを鋼塊の型入鍛造により形成する鍛造方法である。当該クランクスローの鍛造方法は、鋼塊から採取した荒地内部の不健全領域であるゴースト部の位置と、この荒地を型入鍛造したクランクスロー内部のゴースト部の位置とを計測する工程(ゴースト部計測工程)と、上記計測結果に基づき、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する工程(ゴースト部位置推定工程)と、上記型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づき、ゴースト部が型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍に配置されないよう、鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する工程(鋼塊条件決定工程)と、上記鋼塊条件決定工程で決定した大きさ及び形状を有する鋼塊から荒地を採取し、鋼塊条件決定工程で決定した荒地の鍛造方法を用いて荒地からクランクスローを鍛造する工程(鍛造工程)とを備える。
[Crank throw forging method]
The forging method of the crank throw is a forging method in which a crank throw for an assembly-type crankshaft is formed by forging a steel ingot. The forging method of the crank throw is a step of measuring the position of the ghost part that is an unhealthy area inside the wasteland taken from the steel ingot and the position of the ghost part inside the crank throw that is die-forged from this wasteland (ghost part) Based on the measurement results) and the above measurement results, a relationship for obtaining the corresponding position inside the crank throw after die insertion forging from the position inside the rough ground before die forging or the position inside the steel ingot is obtained. The process of estimating the position of the ghost part inside the crank throw after the die insertion forging from the position of the ghost part inside the wasteland before the die insertion forging (ghost part position estimation step), and the inside of the crank throw after the die insertion forging Based on the estimated position of the ghost part, the size of the steel ingot, the shape of the steel ingot, and the waste from the steel ingot are removed so that the ghost part is not placed near the fillet part of the crank throw after die-forging. The step of determining the position to take and the forging method of the wasteland (steel ingot condition determining step), and collecting the wasteland from the steel ingot having the size and shape determined in the steel ingot condition determining step, the steel ingot condition determining step Forging a crank throw from the wasteland using the determined wasteland forging method (forging step).

<ゴースト部計測工程>
上記ゴースト部計測工程では、実物の鋼塊から荒地を採取して型入鍛造前後における荒地内のゴースト部の位置を計測する。具体的には、まず、実際にクランクスローの型入鍛造に使用する図1(a)の鋳造した鋼塊1を鍛錬して得た図1(b)のバー材2からガス切断等により荒地3を採取する。そして、採取した荒地3についてJIS−G0553(2012)に準拠したマクロ組織試験を行い、図1(c)に示すようにこの型入鍛造前の荒地3におけるゴースト部5の位置を計測する。さらに、図1(b)のバー材2から採取した荒地3を型入鍛造した後のクランクスロー4についてマクロ組織試験を行い、図1(d)に示すようにクランクスロー4におけるゴースト部5の位置を計測する。この計測を数種類の鋼塊について同様に実施する。なお、図4に示すように、バー材2から採取し荒地3を圧縮した後に型入鍛造する場合でも、圧縮前の荒地3(図4(c))についてのみ上記マクロ組織試験を行えばよい。圧縮前の荒地3について上記マクロ組織試験を実施することにより、このマクロ組織試験の計測結果に基づいて荒地3の圧縮工程についても解析できるからである。
<Ghost part measurement process>
In the ghost part measuring step, the waste area is sampled from a real steel ingot, and the position of the ghost part in the waste area before and after die-forging is measured. Specifically, first, the waste material 2 is obtained from the bar material 2 of FIG. 1B obtained by forging the cast steel ingot 1 of FIG. Collect 3 And the macro structure test based on JIS-G0553 (2012) is done about the extract | collected wasteland 3, and as shown in FIG.1 (c), the position of the ghost part 5 in the wasteland 3 before this die insertion forging is measured. Further, a macro structure test was performed on the crank throw 4 after die-forging the rough ground 3 collected from the bar material 2 in FIG. 1B, and as shown in FIG. Measure the position. This measurement is similarly performed on several types of steel ingots. In addition, as shown in FIG. 4, even when it mold-forges after extract | collecting from the bar material 2 and compressing the wasteland 3, the said macro structure test should be performed only about the wasteland 3 (FIG.4 (c)) before compression. . This is because by performing the macro structure test on the wasteland 3 before compression, the compression process of the wasteland 3 can also be analyzed based on the measurement result of the macro structure test.

<ゴースト部位置推定工程>
上記ゴースト部位置推定工程では、まず、荒地3から鋼塊1への逆解析を実施し、上記ゴースト部計測工程で計測した荒地3におけるゴースト部5の位置から、鍛錬前の鋼塊1の状態におけるゴースト部5の位置を導出する。上記逆解析には、流動凝固解析や一般的に知られている方法を用いることができる。数種類の鋼塊について上記逆解析を行うことで、鋼種ごとに鋼塊1におけるゴースト部5の位置を把握できる。
<Ghost part position estimation step>
In the said ghost part position estimation process, first, the reverse analysis from the wasteland 3 to the steel ingot 1 is implemented, and the state of the steel ingot 1 before forging from the position of the ghost part 5 in the wasteland 3 measured in the said ghost part measurement process. The position of the ghost part 5 at is derived. For the inverse analysis, a flow coagulation analysis or a generally known method can be used. By performing the reverse analysis on several types of steel ingots, the position of the ghost portion 5 in the steel ingot 1 can be grasped for each steel type.

次に、型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地3内部の位置の型入鍛造後の変化を解析で求め、上記ゴースト部計測工程で計測した実際のマクロ位置の変化と比較する。上記位置変化の解析は、剛塑性有限要素解析により、温度を実際の鍛造時の温度に設定し、クーロンの摩擦の摩擦係数μを条件により0.1以上0.4以下として行った。発明者らは、上記ゴースト部計測工程で計測した実態のメタルフローと解析によるメタルフローが一致するように条件設計することにより、型入鍛造前後の荒地3内部の位置変化が精度よく推定できることを確認した。   Next, the change after the die-insertion forging of the position inside the wasteland 3 immediately before being inserted into the die for die-insertion forging is obtained by analysis and compared with the change of the actual macro position measured in the ghost part measurement step. The position change was analyzed by rigid plastic finite element analysis with the temperature set to the actual forging temperature and the coefficient of friction of the Coulomb friction μ being 0.1 to 0.4 depending on the conditions. The inventors of the present invention can accurately estimate the position change inside the wasteland 3 before and after die-insertion forging by designing the conditions so that the actual metal flow measured in the ghost part measurement process matches the metal flow by analysis. confirmed.

また、型入鍛造前後の荒地3内部の位置変化の推定は、上述した解析による方法を用いる代わりに、近似式を用いて行ってもよい。近似式を用いて荒地3内部の位置変化を推定する方法について、以下に説明する。   Moreover, you may perform the estimation of the position change inside the wasteland 3 before and after die insertion forging using an approximate expression instead of using the method by the analysis mentioned above. A method for estimating the position change inside the wasteland 3 using an approximate expression will be described below.

図2(c)及び図2(f)に示すようにアーム8の長手方向を高さ方向とし、かつクランクスロー4のピン軸6側の端面を高さ方向の基準とし、型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地3の高さ位置(0以上1以下で示す無次元数)をαとする。また、型入鍛造されたクランクスロー4のピン軸6の最上位置を基準とし、ピン軸6の任意の位置までの高さ方向の距離(任意の高さ位置)をzとする。また、型入鍛造されたクランクスロー4の厚み方向の中心を基準とし、厚み方向の任意の位置をx(mm)、型入鍛造されたクランクスロー4の厚みに1/2を乗じたものをT(mm)とする。また、型入鍛造されたクランクスロー4のアーム8の長手方向の長さをH(mm)、アーム8の長手方向に対応する型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地3の長さをH(mm)、型入鍛造されたクランクスロー4のピン軸6の直径をD(mm)とする場合、型入鍛造用金型に挿入する直前の荒地3の高さ位置αは、下記式(3)で表すことができる。なお、下記式(3)におけるβは、下記式(6)に示すようにピン軸6部の任意の高さ位置zをピン軸6の直径Dに対する比で表すものであり、下記式(3)におけるA(β)は、βの値に応じて、下記式(4)又は式(5)で表される。従って、0<β<0.01のときのA(β)の値は、下記式(4)におけるA(0.01)の値に等しい。なお、図2(c)及び図2(f)では、メタルフロー9を破線で示している。
α=f(z,x)={(D−z)+A(β)×(T−x)}/H ・・・(3)
0.01≦β≦1.0のとき、A(β)=0.2710×β−0.3321 ・・・(4)
0<β<0.01のとき、A(β)=0.2710×0.01−0.3321 ・・・(5)
β=z/D ・・・(6)
As shown in FIG. 2 (c) and FIG. 2 (f), the longitudinal direction of the arm 8 is the height direction, and the end surface of the crank throw 4 on the pin shaft 6 side is used as a reference in the height direction. Let α be the height position of the wasteland 3 immediately before insertion into the mold (a dimensionless number from 0 to 1). Further, the distance in the height direction (arbitrary height position) to an arbitrary position of the pin shaft 6 is defined as z with the uppermost position of the pin shaft 6 of the crank throw 4 forged by die insertion as a reference. Also, with the center in the thickness direction of the crank throw 4 forged into the mold as a reference, an arbitrary position in the thickness direction is x (mm), and the thickness of the crank throw 4 forged into the mold is multiplied by 1/2. T (mm). Further, the length of the arm 8 of the crank throw 4 forged by die insertion is H 1 (mm), and the length of the wasteland 3 just before being inserted into the die forging die corresponding to the longitudinal direction of the arm 8. Is H 0 (mm), and the diameter of the pin shaft 6 of the crank throw 4 forged into die is D (mm), the height position α of the wasteland 3 immediately before being inserted into the die for forging into It can represent with following formula (3). In addition, β in the following formula (3) represents an arbitrary height position z of the pin shaft 6 part as a ratio to the diameter D of the pin shaft 6 as shown in the following formula (6). A (β) in) is represented by the following formula (4) or formula (5) depending on the value of β. Therefore, the value of A (β) when 0 <β <0.01 is equal to the value of A (0.01) in the following formula (4). In FIG. 2C and FIG. 2F, the metal flow 9 is indicated by a broken line.
α = f (z, x) = {(D−z) + A (β) × (T−x)} / H 1 (3)
When 0.01 ≦ β ≦ 1.0, A (β) = 0.2710 × β− 0.3321 (4)
When 0 <β <0.01, A (β) = 0.2710 × 0.01−0.3321 (5)
β = z / D (6)

また、上記式(4)〜式(6)で示されるβ(z/D)とA(β)との関係を図3に示す。図3の破線は、上記式(4)〜式(6)で得られるβとA(β)との関係を示しており、円形のプロットは実測値を示している。これらより、上記式(4)〜式(6)で示されるβとA(β)とが実際の荒地3内部の位置変化に十分に近似できていることがわかる。これにより、上記式(4)〜式(6)を用いる上記式(3)により、高精度に型入鍛造前後の荒地3内部の位置変化の推定ができるといえる。なお、図3より、ピン軸6の最上位置に近い位置ほど型入鍛造前後の荒地3内部の位置変化が大きいことがわかる。   FIG. 3 shows the relationship between β (z / D) and A (β) expressed by the above formulas (4) to (6). The broken line in FIG. 3 indicates the relationship between β and A (β) obtained by the above equations (4) to (6), and the circular plot indicates the actual measurement values. From these, it can be seen that β and A (β) represented by the above formulas (4) to (6) can be sufficiently approximated to the actual position change inside the wasteland 3. Thereby, it can be said that the position change in the wasteland 3 before and after die insertion forging can be estimated with high accuracy by the above equation (3) using the above equations (4) to (6). From FIG. 3, it can be seen that the position closer to the uppermost position of the pin shaft 6 has a larger position change inside the wasteland 3 before and after die insertion forging.

上記近似式(3)を用いることで、解析を実施しなくても型入鍛造前後の位置変化を推定できるので、上記式(3)を用いて型入鍛造前の荒地3内部のゴースト部5の位置から、型入鍛造後のクランクスロー4内部のゴースト部5の位置を推定できる。   By using the approximate expression (3), it is possible to estimate a change in position before and after die-insertion forging without performing an analysis. Therefore, the ghost part 5 inside the wasteland 3 before die-insertion forge is calculated using the above expression (3). From this position, the position of the ghost part 5 inside the crank throw 4 after die-forging can be estimated.

<鋼塊条件決定工程>
上記鋼塊条件決定工程では、上記ゴースト部位置推定工程で求めた型入鍛造後のクランクスロー4内部のゴースト部5の推定位置に基づき、ゴースト部5が型入鍛造後のクランクスロー4のフィレット部7近傍に配置されないよう、クランクスロー4を鍛造するための鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する。
<Ingot condition determination process>
In the ingot condition determining step, the ghost portion 5 fillets the crank throw 4 after die insertion forging based on the estimated position of the ghost portion 5 inside the crank throw 4 after die insertion forging obtained in the ghost portion position estimation step. The size of the steel ingot for forging the crank throw 4, the shape of the steel ingot, the position where the wasteland is extracted from the steel ingot, and the method for forging the wasteland are determined so as not to be arranged near the portion 7.

荒地の鍛造方法としては、鋼塊から採取した荒地を圧縮した後に型入鍛造する方法(第一鍛造方法)、及び鋼塊から採取した荒地を圧縮せずに型入鍛造する方法(第二鍛造方法)がある。これらの鍛造方法について以下に説明する。なお、第一鍛造方法を説明する図4及び第二鍛造方法を説明する図5では、鋼塊1の底部から頭部に向かう方向を軸方向として一点鎖線で示し、図4(b)〜(f)及び図5(b)〜(e)の各図に示すバー材及び荒地についても、この軸方向に対応する方向を一点鎖線で示している。   Forging methods of wasteland, a method of forging into mold after compressing wasteland collected from steel ingot (first forging method) and a method of forging into die without compressing wasteland collected from steel ingot (second forging) Method). These forging methods will be described below. In FIG. 4 for explaining the first forging method and FIG. 5 for explaining the second forging method, the direction from the bottom of the steel ingot 1 toward the head is shown by a one-dot chain line, and FIGS. The direction corresponding to this axial direction is also shown with the dashed-dotted line also about the bar material and waste land shown to each figure of f) and FIG.5 (b)-(e).

(第一鍛造方法)
図4(a)の鋼塊1を鍛錬して図4(b)のバー材2とし、ガス切断により軸方向に対して垂直にこのバー材2を切断し、複数の荒地3を採取する。次に、図4(c)に示す荒地3を、図4(d)に示すように軸方向に圧下率40%以上70%以下で圧縮する。そして、図4(e)に示すように、軸方向が鍛造後のクランクスロー4の高さ方向に対して直角となる向きに、圧縮加工した荒地3aを下部金型10に挿入する。最後に、図4(f)に示すように下部金型10に挿入した荒地3aを上部金型11で押すことにより変形させ、クランクスロー4を鍛造する。図4(e)及び図4(f)に示すように、上部金型11に押されて荒地3aが変形するに伴って荒地3a内部のゴースト部5の位置が変化する。
(First forging method)
The steel ingot 1 in FIG. 4 (a) is forged into the bar material 2 in FIG. 4 (b). The bar material 2 is cut perpendicularly to the axial direction by gas cutting, and a plurality of waste land 3 is collected. Next, the wasteland 3 shown in FIG. 4C is compressed in the axial direction at a rolling reduction of 40% to 70% as shown in FIG. 4D. Then, as shown in FIG. 4 (e), the compressed wasteland 3 a is inserted into the lower mold 10 so that the axial direction is perpendicular to the height direction of the crank throw 4 after forging. Finally, as shown in FIG. 4 (f), the rough land 3 a inserted into the lower mold 10 is deformed by being pushed by the upper mold 11, and the crank throw 4 is forged. As shown in FIGS. 4E and 4F, the position of the ghost portion 5 inside the wasteland 3a changes as the wasteland 3a is deformed by being pushed by the upper mold 11.

(第二鍛造方法)
図5(a)の鋼塊1を鍛錬して図5(b)のバー材2とし、ガス切断により軸方向に対して垂直にこのバー材2を切断し、複数の荒地3を採取する。次に、図5(c)に示す荒地3を圧縮加工せずに、図5(d)に示すように、軸方向が鍛造後のクランクスロー4の高さ方向に対して直角となる向きに、荒地3を下部金型10に挿入する。最後に、図5(e)に示すように下部金型10に挿入した荒地3を上部金型11で押すことにより変形させ、クランクスロー4を鍛造する。図5(d)及び図5(e)に示すように、上部金型11に押されて荒地3が変形するに伴って荒地3内部のゴースト部5の位置が変化する。
(Second forging method)
The steel ingot 1 in FIG. 5 (a) is forged into the bar material 2 in FIG. 5 (b). The bar material 2 is cut perpendicular to the axial direction by gas cutting, and a plurality of waste land 3 is collected. Next, without compressing the wasteland 3 shown in FIG. 5 (c), the axial direction is perpendicular to the height direction of the crank throw 4 after forging as shown in FIG. 5 (d). The wasteland 3 is inserted into the lower mold 10. Finally, as shown in FIG. 5 (e), the rough ground 3 inserted into the lower mold 10 is deformed by being pushed by the upper mold 11, and the crank throw 4 is forged. As shown in FIGS. 5D and 5E, the position of the ghost portion 5 inside the wasteland 3 changes as the wasteland 3 is deformed by being pushed by the upper mold 11.

<鍛造工程>
上記鍛造工程では、上記鋼塊条件決定工程で決定した大きさ及び形状の鋼塊1を鋳造し、上記鋼塊条件決定工程で決定した採取位置に従って鋼塊1から荒地3を採取する。そして、上記鋼塊条件決定工程で決定した荒地の鍛造方法で、荒地3からクランクスロー4を鍛造する。上記鍛造工程では、上記鋼塊条件決定工程で決定した条件に従ってクランクスロー4を鍛造するので、鍛造されたクランクスロー4のフィレット部7近傍にゴースト部5が配置されず、疲労強度の高いクランクスロー4を鍛造することができる。
<Forging process>
In the forging step, the steel ingot 1 having the size and shape determined in the steel ingot condition determining step is cast, and the wasteland 3 is sampled from the steel ingot 1 according to the sampling position determined in the steel ingot condition determining step. Then, the crank throw 4 is forged from the wasteland 3 by the wasteland forging method determined in the steel ingot condition determining step. In the forging step, the crank throw 4 is forged in accordance with the conditions determined in the steel ingot condition determining step. Therefore, the ghost portion 5 is not disposed in the vicinity of the fillet portion 7 of the forged crank throw 4, and the crank throw having high fatigue strength. 4 can be forged.

なお、鋼塊1から採取した荒地3を型入鍛造してクランクスロー4を鍛造する際、荒地3の長さH(mm)、アーム8の長手方向の長さH(mm)、及び型入鍛造後のピン軸6の直径D(mm)が下記式(1)及び式(2)を満たすことが好ましい。
1.02<H/H<1.25 ・・・(1)
0.23<D/H<0.45 ・・・(2)
Note that when forging crank throw 4 wasteland 3 taken from a steel ingot 1 and type entering forging, the length H 0 wasteland 3 (mm), the longitudinal length H 1 of the arm 8 (mm), and It is preferable that the diameter D (mm) of the pin shaft 6 after die-forging satisfies the following formulas (1) and (2).
1.02 <H 1 / H 0 <1.25 (1)
0.23 <D / H 1 <0.45 (2)

上記H/Hが上記式(1)の下限以下の場合、ピン軸6の直径が所望のサイズとなるよう鍛造することが困難になるおそれがある。一方、上記H/Hが上記式(1)の上限以上の場合、型入鍛造前後のゴースト部5の位置の変化量が大きくなり、フィレット部7近傍からゴースト部5を遠ざけ難くなるおそれがある。 When the H 1 / H 0 is equal to or less than the lower limit of the formula (1), it may be difficult to forge the pin shaft 6 to have a desired diameter. On the other hand, when the above H 1 / H 0 is equal to or greater than the upper limit of the above formula (1), the amount of change in the position of the ghost part 5 before and after die insertion forging becomes large, and it is difficult to keep the ghost part 5 away from the vicinity of the fillet part 7 There is.

上記D/Hが上記式(2)の下限以下の場合、型入鍛造前後のゴースト部5の位置の変化量が大きくなり、フィレット部7近傍からゴースト部を遠ざけ難くなるおそれがある。一方、上記D/Hが上記式(2)の上限以上の場合、組立型のクランク軸に適した形状のクランクスローを形成できないおそれがある。 When the D / H 1 is less than or equal to the lower limit of the above formula (2), the amount of change in the position of the ghost part 5 before and after die-insertion forging becomes large, and it may be difficult to keep the ghost part away from the vicinity of the fillet part 7. On the other hand, when the D / H 1 is equal to or greater than the upper limit of the formula (2), there is a possibility that a crank throw having a shape suitable for an assembled crankshaft cannot be formed.

従って、上記式(1)及び式(2)を満たすよう荒地3からクランクスロー4を型入鍛造することで、鍛造後のクランクスロー4のフィレット部7近傍にゴースト部5が配置されることを確実に防止することができ、クランクスロー4の疲労強度を確実に向上させることができる。   Therefore, the ghost portion 5 is disposed in the vicinity of the fillet portion 7 of the crank throw 4 after forging by die-forging the crank throw 4 from the wasteland 3 so as to satisfy the above formulas (1) and (2). This can be reliably prevented, and the fatigue strength of the crank throw 4 can be reliably improved.

<クランクスローの鍛造方法のフロー>
当該クランクスローの鍛造方法の一実施形態のフローを図6に示す。以下、このフローについて説明する。
<Flow of crank forging method>
FIG. 6 shows a flow of one embodiment of the crank throw forging method. Hereinafter, this flow will be described.

まず、鍛造するクランクスローに機械加工代を付与した形状を目標鍛造形状として決定する(ステップS1)。   First, a shape obtained by adding machining allowance to a crank throw to be forged is determined as a target forged shape (step S1).

次に、ステップS1で決定した目標鍛造形状の体積を決定する(ステップS2)。   Next, the volume of the target forging shape determined in step S1 is determined (step S2).

次に、ステップS1で決定した目標鍛造形状に基づいて鋼塊の鋼種及び形状を決定する(ステップS3)。このとき、上記ゴースト部計測工程のマクロ組織試験の計測結果に基づいて、決定した鋼塊内部におけるゴースト部の位置を把握する。   Next, the steel type and shape of the steel ingot are determined based on the target forging shape determined in step S1 (step S3). At this time, the position of the ghost part in the inside of the steel ingot determined based on the measurement result of the macro structure test in the ghost part measurement step is grasped.

次に、ステップS3で把握した鋼塊内部のゴースト部の位置を考慮して荒地の鍛造方法を決定する(ステップS4)。ステップS3では、例えば荒地の鍛造方法として、上記第一鍛造方法を用いるか第二鍛造方法を用いるかを決定する。   Next, a forging method for wasteland is determined in consideration of the position of the ghost portion inside the steel ingot ascertained in step S3 (step S4). In step S3, for example, it is determined whether the first forging method or the second forging method is used as a forging method for wasteland.

次に、上記ゴースト部位置推定工程の解析又は上記近似式(3)を用いて、型入鍛造後のクランクスロー内部のメタルフローを推定する(ステップS5)。   Next, the metal flow inside the crank throw after die insertion forging is estimated using the analysis of the ghost part position estimation step or the approximate expression (3) (step S5).

メタルフロー推定後、型入鍛造後のクランクスローのマクロ組織を計測して、フィレット部近傍にゴースト部が存在しないか調査する(ステップS6)。このとき、フィレット部近傍にゴースト部が存在する場合、ステップS3またはステップS4に戻る。例えば、そのときのクランクスローの形状では荒地の鍛造方法を変更してもゴースト部をフィレット部近傍から遠ざけることができないと判断した場合には、ステップS3に戻り、鋼塊の選択をやり直す。また、荒地の鍛造方法の変更によりゴースト部をフィレット部近傍から遠ざけることができる可能性があると判断した場合には、ステップS4に戻り、例えば荒地の鍛造方法を上記第二鍛造方法から第一鍛造方法へ変更する。   After estimating the metal flow, the macro structure of the crank throw after die-forging is measured, and it is investigated whether there is a ghost part in the vicinity of the fillet part (step S6). At this time, when a ghost part exists in the fillet part vicinity, it returns to step S3 or step S4. For example, if it is determined that the ghost part cannot be moved away from the vicinity of the fillet part even if the forging method of the rough ground is changed with the shape of the crank throw at that time, the process returns to step S3 and the selection of the steel ingot is performed again. Further, when it is determined that there is a possibility that the ghost part can be moved away from the vicinity of the fillet part by changing the forging method of the wasteland, the process returns to step S4, for example, the forging method of the wasteland is changed from the second forging method to the first. Change to forging method.

上記ステップS3〜S6を繰り返し、ステップS6においてフィレット部近傍にゴースト部が存在しないことが確認された場合、そのときの鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法がクランクスローを鍛造するために適切であるとし、クランクスローを鍛造するための鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法と決定する。その後、ここで決定した鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を用いてクランクスローを鍛造する。なお、同じクランクスローであれば、その後ステップS1〜S6の処理を行うことなく、同様の鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を用いて優れた疲労強度を有するクランクスローを繰り返し鍛造できる。   When steps S3 to S6 are repeated and it is confirmed in step S6 that there is no ghost part in the vicinity of the fillet part, the size of the steel ingot at that time, the shape of the steel ingot, the position where the wasteland is collected from the steel ingot, and The forging method of the wasteland is appropriate for forging the crank throw, the size of the steel ingot for forging the crank throw, the shape of the steel ingot, the position to collect the waste land from the steel ingot, and the forging method and determination of the waste land To do. Thereafter, the crank throw is forged using the size of the steel ingot determined here, the shape of the steel ingot, the position for collecting the waste from the steel ingot, and the method for forging the waste. In addition, if it is the same crank throw, the size of the same steel ingot, the shape of the steel ingot, the position where the wasteland is sampled from the steel ingot, and the forging method of the wasteland are used without performing the processes of steps S1 to S6 thereafter. Crank throws with excellent fatigue strength can be repeatedly forged.

[利点]
当該クランクスローの鍛造方法は、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係(上記解析又は近似式)に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定できるので、クランクスローを鍛造するための荒地を鋼塊から適切に採取することができる。これにより、大型の鋼塊を使用する場合でも疲労強度に優れたクランクスローが鍛造できる。
[advantage]
The forging method of the crank throw is based on the relationship (the above analysis or approximate expression) for obtaining the position inside the crank throw after the corresponding die forging from the position inside the rough ground before the die fitting forging or the position inside the steel ingot. Since the position of the ghost portion inside the crank throw after die insertion forging can be estimated from the position of the ghost portion inside the waste land before die insertion forging, it is possible to appropriately collect the rough ground for forging the crank throw from the steel ingot. . Thereby, even when a large steel ingot is used, a crank throw having excellent fatigue strength can be forged.

また、当該クランクスローの鍛造方法は、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定できるので、フィレット部近傍にゴースト部が配置されることが防止され、疲労強度の高いクランクスローが鍛造できる。   In addition, since the forging method of the crank throw can estimate the position of the ghost portion inside the crank throw after die-forging, it is prevented that the ghost portion is disposed in the vicinity of the fillet portion, and the crank throw having high fatigue strength is achieved. Can be forged.

〔クランクスローの製造方法〕
当該クランクスローの製造方法は、1つの鋼塊から複数の荒地を採取する工程(荒地採取工程)と、上記クランクスローの鍛造方法により、上記複数の荒地から複数のクランクスローを鍛造する工程(クランクスロー鍛造工程)とを備える。
[Crank throw manufacturing method]
The crank throw manufacturing method includes a step of collecting a plurality of waste lands from one steel ingot (a waste land collecting step) and a step of forging a plurality of crank throws from the plurality of waste lands by the crank throw forging method (crank Slow forging process).

<荒地採取工程>
上記荒地採取工程では、上記鋼塊条件決定工程で決定した荒地の採取位置に従って、大型の鋼塊から複数の荒地を採取する。
<Wasteland collection process>
In the wasteland sampling step, a plurality of wastelands are sampled from a large steel ingot according to the wasteland sampling position determined in the steel ingot condition determination step.

<クランクスロー鍛造工程>
上記クランクスロー鍛造工程では、上記クランクスローの鍛造方法を用いて、採取した荒地ごとにクランクスローを鍛造する。上記荒地採取工程において採取した荒地は、クランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づいて鋼塊から採取したものなので、この荒地から鍛造したクランクスローのフィレット部近傍にはゴースト部が存在しない。従って、いずれの荒地からも疲労強度に優れたクランクスローが鍛造できる。
<Crank throw forging process>
In the crank throw forging step, the crank throw is forged for each collected waste land using the crank throw forging method. Since the wasteland sampled in the wasteland sampling step is sampled from a steel ingot based on the estimated position of the ghost part inside the crank throw, there is no ghost part near the fillet part of the crank throw forged from this wasteland. Therefore, a crank throw excellent in fatigue strength can be forged from any wasteland.

[利点]
当該クランクスローの製造方法は、クランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づいてクランクスローを鍛造するための複数の荒地を鋼塊から採取するので、大型の鋼塊から疲労強度に優れた複数のクランクスローを製造でき、生産性が向上する。
[advantage]
The method of manufacturing the crank throw collects a plurality of waste areas for forging the crank throw from the steel ingot based on the estimated position of the ghost portion inside the crank throw. Crank throw can be manufactured and productivity is improved.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

[ゴースト部の位置制御の確認]
上記第一鍛造方法及び第二鍛造方法で実際に荒地を鍛造し、当該クランクスロー鍛造方法によりゴースト部の位置制御ができるか確認した。具体的には、これらの2つの鍛造方法でクランクスローを製造した後、クランクスローを切断し、マクロ組織試験を行ってゴースト部の位置を確認した。そして、上記ゴースト部位置推定工程で推定したクランクスローのゴースト部の位置と実際のゴースト部の位置とを比較した。
[Confirmation of ghost position control]
The waste land was actually forged by the first forging method and the second forging method, and it was confirmed whether the position of the ghost portion could be controlled by the crank throw forging method. Specifically, after the crank throw was manufactured by these two forging methods, the crank throw was cut and a macro structure test was performed to confirm the position of the ghost part. And the position of the ghost part of the crank throw estimated in the said ghost part position estimation process was compared with the position of the actual ghost part.

<確認結果>
上記ゴースト部位置推定工程で解析により推定したクランクスローのゴースト部の位置、及び近似式により推定したクランクスローのゴースト部の位置共に、上記第一鍛造方法及び第二鍛造方法で鍛造したクランクスローのゴースト部のいずれの位置ともほぼ一致することが確認できた。これにより、当該クランクスロー鍛造方法によりゴースト部の位置制御ができることが確認できた。また、この確認により以下のことがわかった。
<Confirmation result>
The crank throw ghost part position estimated by the analysis in the ghost part position estimation step and the crank throw ghost part position estimated by the approximate expression are both the crank throw parts forged by the first forging method and the second forging method. It was confirmed that it almost coincided with any position of the ghost part. Thereby, it was confirmed that the position of the ghost portion could be controlled by the crank throw forging method. In addition, this confirmation revealed the following.

鍛造前に荒地を圧縮する第一鍛造方法でクランクスローを鍛造した場合、第二鍛造方法でクランクスローを鍛造する場合に比べて、ゴースト部5をフィレット部7近傍からより遠ざけることができた。これにより、例えば110t程度の大型の鋼塊の場合、ゴースト部の発生領域が広いため、この鍛造方法を用いることが有効であるといえる。ただし、第一鍛造方法でクランクスローを鍛造する場合、第二鍛造方法に比べて工程数が増加する。   When the crank throw was forged by the first forging method that compresses wasteland before forging, the ghost part 5 could be further away from the vicinity of the fillet part 7 than when the crank throw was forged by the second forging method. Thereby, for example, in the case of a large steel ingot of about 110 t, it can be said that it is effective to use this forging method because the generation region of the ghost part is wide. However, when forging a crank throw by the first forging method, the number of steps is increased compared to the second forging method.

一方、型入鍛造前に荒地3の圧縮を行わなくてもゴースト部5を鍛造後のクランクスロー4のフィレット部7近傍から遠ざけることができる場合は、上記第二鍛造方法により疲労強度に優れたクランクスローを製造できるといえる。   On the other hand, when the ghost part 5 can be moved away from the vicinity of the fillet part 7 of the crank throw 4 after forging without compressing the wasteland 3 before die-forging, the fatigue strength is excellent by the second forging method. It can be said that a crank throw can be manufactured.

[ゴースト部が疲労強度に及ぼす影響の確認]
ゴースト部には、疲労強度に影響を及ぼす介在物が存在しており、この介在物の存在により製品の疲労強度が低下するといわれている。そこで、介在物が疲労強度に及ぼす影響を確認するため、製造したクランクスローから疲労試験片を作成し、疲労試験を行った。
[Confirmation of influence of ghost part on fatigue strength]
Inclusions that affect the fatigue strength are present in the ghost portion, and it is said that the presence of these inclusions reduces the fatigue strength of the product. Therefore, in order to confirm the influence of inclusions on the fatigue strength, fatigue test pieces were prepared from the manufactured crank throws and subjected to fatigue tests.

この疲労試験の結果を図7のグラフに示す。図7のグラフは、介在物のサイズを示す√areaと疲労強度比との関係を示している。具体的には、疲労試験片を光学顕微鏡で観察し、介在物の長辺と長辺に直交する短辺とを乗じたものの平方根を介在物面積の平方根(√area)とし、その√areaの平均値と疲労強度の平均値とを図7のグラフにプロットした。なお、図7の縦軸は、√area=105のときの平均疲労強度(MPa)を1とし、この強度に対する各平均疲労強度の比を示している。この結果より、ゴースト部を避けることにより高い疲労強度を得られることが確認できる。   The result of this fatigue test is shown in the graph of FIG. The graph of FIG. 7 shows the relationship between √area indicating the size of inclusions and the fatigue strength ratio. Specifically, the fatigue test piece is observed with an optical microscope, and the square root of the inclusion area multiplied by the short side perpendicular to the long side is defined as the square root of the inclusion area (√area). The average value and the average fatigue strength are plotted in the graph of FIG. In addition, the vertical axis | shaft of FIG. 7 has set the average fatigue strength (MPa) in case of (root) area = 105 to 1, and has shown ratio of each average fatigue strength with respect to this intensity | strength. From this result, it can be confirmed that high fatigue strength can be obtained by avoiding the ghost part.

以上説明したように、当該クランクスローの鍛造方法、クランクスローの製造方法及びクランクスローは、クランクスローの疲労強度を向上させることができ、かつ生産性が高いので、舶用の組立型の大型クランク軸等として有用である。   As described above, the crank throw forging method, the crank throw manufacturing method, and the crank throw can improve the fatigue strength of the crank throw and have high productivity. Useful as such.

1 鋼塊
2 バー材
3 荒地
3a 圧縮加工した荒地
4 クランクスロー
5 ゴースト部
6 ピン軸
7 フィレット部
8 アーム
9 メタルフロー
10 下部金型
11 上部金型
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel ingot 2 Bar material 3 Wasteland 3a Compressed wasteland 4 Crank throw 5 Ghost part 6 Pin shaft 7 Fillet part 8 Arm 9 Metal flow 10 Lower mold 11 Upper mold

Claims (3)

組立型クランク軸用のクランクスローを鋼塊の型入鍛造により形成するクランクスローの鍛造方法であって、
鋼塊から採取した荒地内部の不健全領域であるゴースト部の位置と、この荒地を型入鍛造したクランクスロー内部のゴースト部の位置とを計測する工程と、
上記計測結果に基づき、型入鍛造前の荒地内部の位置又は鋼塊内部の位置から対応する型入鍛造後のクランクスロー内部の位置を求める関係を求め、この関係に基づいて、型入鍛造前の荒地内部のゴースト部の位置から、型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の位置を推定する工程と、
上記型入鍛造後のクランクスロー内部のゴースト部の推定位置に基づき、ゴースト部が型入鍛造後のクランクスローのフィレット部近傍に配置されないよう、鋼塊の大きさ、鋼塊の形状、鋼塊から荒地を採取する位置及び荒地の鍛造方法を決定する工程と
を備えることを特徴とするクランクスローの鍛造方法。
A crank throw forging method for forming a crank throw for an assembled crankshaft by die-forging a steel ingot,
A step of measuring the position of the ghost part which is an unhealthy area inside the wasteland sampled from the steel ingot and the position of the ghost part inside the crank throw obtained by die-forging the wasteland,
Based on the above measurement results, a relationship for obtaining the corresponding position in the crank throw after die insertion forging from the position in the wasteland before the die insertion forging or the position in the steel ingot is obtained. Estimating the position of the ghost part inside the crank throw after die-insertion forging from the position of the ghost part inside the wasteland,
Based on the estimated position of the ghost part inside the crank throw after the above mold insertion forging, the size of the steel ingot, the shape of the steel ingot, the steel ingot so that the ghost part is not arranged near the fillet part of the crank throw after the die insertion forging A method for forging a crank throw, comprising: a step of determining a position for collecting wasteland from the ground and a forging method for wasteland.
アームの長手方向に対応する荒地の長さをH(mm)、この荒地の型入鍛造後のアームの長手方向の長さをH(mm)、型入鍛造後のピン軸の直径をD(mm)とした場合、下記式(1)及び下記式(2)を満たすよう荒地を鍛造する請求項1に記載のクランクスローの鍛造方法。
1.02<H/H<1.25 ・・・(1)
0.23<D/H<0.45 ・・・(2)
The length of the wasteland corresponding to the longitudinal direction of the arm is H 0 (mm), the length of the arm in the longitudinal direction after die insertion forging is H 1 (mm), and the diameter of the pin shaft after die insertion forging 2. The crank throw forging method according to claim 1, wherein when D (mm) is satisfied, the waste land is forged so as to satisfy the following formula (1) and the following formula (2).
1.02 <H 1 / H 0 <1.25 (1)
0.23 <D / H 1 <0.45 (2)
1つの鋼塊から複数の荒地を採取する工程と、
請求項1又は請求項2に記載のクランクスローの鍛造方法により、上記複数の荒地から複数のクランクスローを鍛造する工程と
を備えるクランクスローの製造方法。
A process of collecting a plurality of wasteland from one steel ingot;
A method for producing a crank throw, comprising: forging a plurality of crank throws from the plurality of waste areas by the forging method of the crank throw according to claim 1 or 2.
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