JPS599245B2

JPS599245B2 - 押出品の製造方法

Info

Publication number: JPS599245B2
Application number: JP16811181A
Authority: JP
Inventors: 透新井; 能成土屋
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1981-10-21
Filing date: 1981-10-21
Publication date: 1984-03-01
Also published as: JPS5868420A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、鏡面のように滑らかな内表面を有する押出品
を後方せん孔押出加工により得る押出品の製造方法に関
するものである。

鋼、アルミニウム、および銅等の円柱状素材から中空断
面の製品を後方押出加工により成形する後方せん孔押出
加工法は、第１図および第２図に示すように、素材１（
ブランク）をダイス穴２内に挿入し、前進するポンチ３
で一方向に圧力を加え、ポンチ３とダイス４の隙間５か
ら外へ材料を押出して細長く薄い中空断面の製品６を得
る方法である。

この方法では冷間で押出加工を行う際ポンチからブラン
クに非常に大きな面圧が加えられるので、ポンチとブラ
ンクとの焼付きが生じ、これがこの方法の大きな難点と
されてきた。

そこで、従来は、鋼やアルミニウムのブランクの、ポン
チとの接触面にリン酸塩被膜処理を施すなど潤滑性能を
向上せしめて、冷間押出加工時の焼付を防止することが
行われていた。

しかし、このようにブランクの、ポンチとの接触面に一
回毎にリン酸塩被膜処理を施すことは、量産工程におい
ては必ずしも容易ではなく、又、たとえ潤滑処理を施し
て押出加工を行ったとしても被加工面に、リン酸塩被膜
の存在に起因する面粗れが残り、滑らかな表面が得られ
ない。

そこで、本発明者らは、ポンチとの接触面を無潤滑とし
たブランク（以下、このブランクを無潤滑ブランクとい
う）で後方せん孔押出加工を行っても焼付が生ずること
なく、かつ押出品の内表面が鏡面のように滑らかな押出
加工面を有する押出品を得ることができる製造方法を提
供することを目的として研究を進め、本発明を完成した
ものである。

なお、ここで鏡面のように滑らかな面とは、面粗さがＲ
ｍａｘ −＝０．１μｍ以下のものをいう。

すなわち、本発明は、表面に炭化物被覆層を形成したポ
ンチを用いて、ポンチとの接触面を無潤滑としたブラン
クに対して冷間で後方せん孔押出加工を行う工程と、つ
いで押出品とポンチを一体としてダイスから取り出す工
程と、最後に押出品とポンチとを分離する工程とよりな
ることを特徴とする押出品の製造方法である。

本発明の押出品の製造方法を適用できるブランクの材質
は、冷間後方せん孔押出加工が可能とされている鋼、ア
ルミニウム、および銅等の金属である。

しかし、特に冷間での後方せん孔押出加工時の焼付の発
生が重大な問題とされている鋼やアルミニウムのブラン
クに適用すれは、特に有効である。

第１図に示すブランクの、ポンチとの接触面７は無潤滑
の状態でよい。

しかし、ブランクのダイスとの接触面８には潤滑処理を
施しておけば、ブランクとダイスとの摩擦力が、ブラン
クとポンチとの摩擦力より小さくなり、第３図に示すよ
うにポンチの引抜き時に、ブランクがポンチと一諸にな
って上昇する（これをブランクアップという）という現
象をおとすことができるので好ましい。

ポンチの表面には炭化物層被覆層９を設ける。

以下、このようにして得られたポンチを炭化物被覆ポン
チという。

炭化物層は耐焼付性にすぐれているのみならず、耐摩耗
性にもすぐれているので、ポンチの耐焼付性と耐摩耗性
を同時に向上せしめることができる。

なお耐焼付性を向上せしめうる被覆層としては、他に窒
化物層、硼化物層、あるいは酸化物層も考えられるが、
実用上の見地からは、炭化物層ほどの効果はない。

炭化物層としては、具体的にはチタン炭化物層、ニオブ
炭化物層、バナジウム炭化物層、クロム炭化物層等、一
般に炭化物として存在しうる炭化物層が利用できる。

しかし強いてあげれば鉄を母材とする場合はバナジウム
炭化物層が、又、アルミニウムが母材の場合は、チタン
炭化物層、あるいは、ニオブ炭化物層が耐焼付性のため
に好ましい。

炭化物層形成の方法は、一般に使用されている公知の方
法でよい。

炭化物層の厚さは、５〜１０μｍの範囲内がよい。

これよりも厚いと被覆層の剥離の原因になりやすく、又
、これよりも薄いとポンチとブランクの耐焼付性の向上
に役立ない。

炭化物層の表面は、鏡面のように滑らかにしておくこと
、すなわち面粗さをＲｍａｘ＝０．１μｍ以下に
とどめておくことが望ましい。

これ以上粗くなるとせん孔深さによっては押出成形時、
特に、ポンチの引抜き時に、押出品の内表面にひつかき
痕が生じやすくなり、常に鏡面のような内表面を得るこ
とが困難となる。

ポンチの母材は、押出加工時に受ける大きな血圧に耐え
る母材強度を有する材質でなければならない。

そのため、母材は、ダイス鋼では、強度が充分でなく、
高速度鋼が望ましい。

上記の炭化物被覆ポンチを用いて、無潤滑ブランクに対
して冷間で後方せん孔押出加工を行う。

なお、本発明の後方せん孔押出加工とは後方せん孔押出
加工と同時に前方押出加工も行う前後方押出加工をも含
むものとする。

ブランクに対しせん孔押出加工を終った後、ついで、押
出品とポンチを一体としてダイスから取り出す工程を行
う。

押出品とポンチとを一体としてダイスから取り出す方法
としては、第３図に示すとおり、ポンチをダイスから引
抜く時にブランクがポンチと一諸になって上昇してゆく
ブランクアップによりダイスから取り出す方法がある。

また押出品を下からノックアウト１０で押してダイス４
からポンチ３と押出品６を強制的に取り出す方法、また
、押出品を押圧しているダイス４を左右に移動させて押
出品をダイスの拘束からはずして分離させる方法等があ
る。

ついで押出品とポンチとを分離させる。

分離させる方法としては、一例として、第３図に示すよ
うに、ダイスの上部にストリッパー１１を設けて行う方
法がある。

ダイス４から抜け出た押出品６とポンチ３は、押出品６
がストリッパー１１にぶつかるとともに、ポンチ３と押
出品６が分離するものである。

このように押出品がダイス内にあって高面圧状態にある
時には、ポンチと押出品は摺動せず、ダイスの拘束がな
くなり面圧が低くなった時にポンチが始めて押出品から
抜けるようにしている。

かくしてポンチ引抜き時の押出品の内表面の損傷を防ぐ
ことができ、鏡面のように滑らかな内表面を得ることが
できる。

以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。

実施例第１図に示すごとく、ダイス４とノックアウト１０によ
り形成されるダイス穴２に、被押出材たるブランク１を
挿入し、ノックアウト１０の上に置いた。

ついで、表面に炭化物被覆層９を形成し、先端に膨出部
をなすポンチノーズ部３１を有するポンチ３を、第２図
に示すごとく、ダイス穴に挿入し、ブランク７を後方せ
ん孔押出加工した。

その後、第３図に示すごとく成形された押出品６とポン
チ３を一体としてダイス４から取り出した。

ついで、押出品６とポンチ３がダイス穴から抜け出た段
階で、押出品６は」二方に固定されたストリッパー１１
に接触して、ポンチ３から取り外された。

このようにして得られた押出品６は内径２１．２ｍｍ外
径３０１ｎ１ｎの大きさであった。

ポンチの材質は、高速度鋼（ＪＩＳＳＫＨ９）を使用
した。

ポンチ表面の炭化物被覆層の形成にあたっては、硼砂を
主剤とし、酸化バナジウム（■２０５）と炭化硼素（
Ｂ４Ｃ）を添加した溶融塩浴に１０００℃で５時
間浸漬し、ポンチ表面に厚さ約７μｍのバナジウム炭化
物（ＶＣ）層を形成した。

以下、このポンチをＶＣ被覆ポンチという。その後真空
中で焼入焼戻し処理を行い、特定の母材強度（ＨＲＣ６
３）とした。

なお、ポンチノーズ部３１はダイヤモンドペーストでラ
ップして、０．１μｍ以下の面粗さにした。

被押出材たるブランクは、ＪＩＳＳＩＯＣの球状化焼鈍
材（Ｈ．ｖ〜１２０）よりなる。

ブランクのポンチとの接触面はアセトンで脱脂した後は
無潤滑状態であるが、それ以外のブランクの面はリン憂
肴酸塩被膜処理が施されていた。

本押出加工は、ナックルジョイントプレス（２５０ｔ）
を使用して行った。

その折の加工速度は１５０〜２００ｍｕ／３であ
った。

又、ブランクの断面減少率は５０％であった。

なお、さらに、ポンチノーズ部の面粗さをそれぞれＲｍ
ａｘ＝０．１μｍ，１ μｍ，３ μｍ
，６ μｍと変え、又、せん孔深さも５朋から３７７
ｎ１ｌまでそれぞれ変化させて本発明のせん孔押出加工
を行った。

そして、得られた押出品の内表面の性状を観察した。

その結果を第１表に示す。

なお表中の「押出行程」の欄の「押」とは、ブランクを
押込む時をさし、又「引」とはブランクからポンチが引
抜かれる時をさす、又図中の○印は、「焼付、ひつかき
痕なし」、△印は「焼付、ひつかき痕少」、Ｘ印は「焼
付多」、区印は「ひつかき痕多」をそれぞれ意味してい
る。

又、Ｏ印は、引抜く時一諸にブランクも上昇したこと、
すなわちブランクアップの発生を示している。

又、同時に本発明の効果の比較のため、ＶＣ被覆ポンチ
と同一形状のＪＩＳＳＫＩ−｛９焼入焼戻材よ
りなるポンチ（ＨＲＣ〜６３）を用意し（以丁このポン
チを焼入焼戻ポンチという）、他方、ＪＩＳＳＩＯＣ球
状焼鈍材（Ｈｖ〜１２０）からなる無潤滑ブランクと、
同一材にリン酸塩被膜処理を施したブランクの二種類を
準備した。

そして、上記焼入焼戻ボンチを使用して本発明と同一の
条件の下で、上記無潤滑ブランクと、リン酸塩被膜処理
を施したブランクとの両者に対して、後方せん孔押出加
工を行った。

その結果得られた押出品の内表面の性状を各１２第１表
に示す。

また、ポンチノーズ部の面粗さがＲｍａｘ二０．１μｍ
のポンチを用いて、せん孔押出加工を行い得られた押出
品を縦割にして表面性状を観察し、その表面の面粗さの
測定結果を第４〜７図に示す。

図中の縦方向は、押出品内表面の径方向の凹凸状態を示
し、横方向は、押出品内表面の軸方向の位置を示す。

焼入焼戻ポンチで無潤滑ブランクを押出加工した場合は
、第１表に示すようにポンチが摺動した部分はすべて焼
付いている。

又、その部分の粗さ測定では、第４図に示すごとく１０
〜３０μｍの凹凸が記録された。

これに対し、本発明の方法であるＶＣ被覆ポンチで無潤
滑ブランクを押出加工し、ポンチ引抜き時にブランクア
ップの生じた場合には、第５図および第１表に示すよう
に焼付きは全く生ぜず、押出品の内表面は金属光沢のあ
る鏡面のような非常に滑らか（Ｒｍａｘ〜０．１μｍ
）な表面状態となっていた。

なお、焼入焼戻ポンチや、ＶＣ被覆ポンチの表面にリン
酸塩被膜処理を施した場合にも第ｌ表ｌ（示すように焼
付は生じていない。

しかし、焼入焼戻ポンチと、ＶＣ被覆ポンチのそれぞれ
によりリン酸塩被膜処理のブランクを押出し成形して得
た各々の押出品の内表面の面粗さを示す第６図、および
第７図と第５図を比較して明らかなように、ＶＣ被覆ポ
ンチで無潤滑ブランクを押出した場合の方が金属光沢の
ある非常に滑らかな表面状態が得られている。

なお第１表に示されているように、ＶＣ被覆ポンチで無
潤滑ブランクを押出しする場合でも、ボンチノーズ部の
面粗さが大きくなったり、あるいはせん孔深さが大きく
なるとひつかき痕が多くなり、表面状態が悪化している
。

しかし、この場合でも本発明の方法であるポンチ引抜き
時に、ブランクアップを行うことにより、ひつかき痕が
全くないか、あるいは少ない表面状態の良い押出品を得
ることができた。

以上要するに、本発明の押出品の製造方法は、耐焼付性
のすぐれた炭化物被覆層を有するポンチを使用して、無
潤滑ブランクに対し後方せん孔押出加工を行なうことに
よりポンチとブランクの焼付発生を防止し、しかもポン
チと押出品をダイスの拘束が無くなり面圧が低くなった
状態で分離させることにより押出品の内表面への損傷の
発生を防止して、鏡面のように滑らかな内表面を有する
押出品の量産を可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明にかかる実施例の成形型
および押出工程を示す図で、第１図は押出前、第２図は
押出成形時、第３図は押出品を抜き出した時を示す図、
第４図ないし第７図は、縦割にされた押出品の内表面の
面粗さを示す線図である。１・・・・・・ブランク、２・・・・・・ダイス穴、３
・・・・・・ポンチ、４・・・・・・ダイス、５・・・
・・・ポンチとダイスの隙間、６・・・・・・押出品、
７・・・・・・ブランクのポンチとの接触面、８・・・
・・・ブランクのダイスとの接触面、９・・・・・・炭
化物層被覆層、１０・・・・・・ノックアウト、１１・
・・・・・ストリッパー。

Claims

【特許請求の範囲】

１表面に炭化物被覆層を形成したポンチを用いて、ポ
ンチとの接触面を無潤滑としたブランクに対して冷間で
後方せん孔押出加工を行う工程と、ついで押出品とポン
チを一体としてダイスから取り出す工程と、最後に、押
出品とポンチとを分離する工程とよりなることを特徴と
する押出品の製造方法。