锻造曲轴的制造方法技术

制造方法包括从钢坯获得初始坯件的第1预成形工序、从初始坯件获得中间坯件的第2预成形工序、从中间坯件获得最终坯件的最终预成形工序、以及通过模锻将最终坯件成形为曲轴的完成尺寸的精锻工序。在第1预成形工序中，从与钢坯的轴向垂直的方向分别对成为销部及轴颈部的部位进行压下，使所述各部位的截面积减少而形成多个扁平部。在第2预成形工序，将与成为第2销部的部位的偏心方向垂直的方向作为压下方向而对初始坯件进行压下。在最终预成形工序，从与中间坯件的轴向垂直的方向对中间坯件进行压下，进一步从中间坯件的轴向对成为配重部的部位及成为一体具备配重部的曲臂部的部位进行压下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锻造曲轴的制造方法
本专利技术涉及利用热锻来制造曲轴的方法。
技术介绍
在汽车、摩托车、农业机械或船舶等的往复发动机中，为了将活塞的往复运动转换成旋转运动而输出动力，曲轴是不可缺少的。曲轴能够通过模锻或铸造来制造。尤其是，在曲轴要求高强度和高刚度的情况下，多采用通过模锻制造成的曲轴(以下，也称为“锻造曲轴”)。图1A～图1C是表示通常的锻造曲轴的形状例的示意图。这些图中的图1A为整体图，图1B为IB－IB剖视图，图1C为表示销部的相位的图。在图1B所示的例子中，代表性地示出一个曲臂部A1、与该曲臂部A1一体的配重部W1、与该曲臂部A1相连的销部P1及轴颈部J1。图1A～图1C所示的锻造曲轴11是搭载于3缸发动机的3缸－4配重的锻造曲轴。锻造曲轴11包括4个轴颈部J1～J4、3个销部P1～P3、前部Fr、凸缘部F1以及6个曲臂部(以下，也称为“臂部”)A1～A6。臂部A1～A6分别将轴颈部J1～J4与销部P1～P3相连。此外，6个臂部A1～A6中的一部分臂部一体地具备配重部(以下，也称为“配重部”)W1～W4。具体而言，在第1臂部A1、第2臂部A2、第5臂部A5及第6臂部A6分别一体地具备配重部W1、W2、W3、W4。第3臂部A3及第4臂部A4不具备配重部，其形状为长圆形。在锻造曲轴11的轴向的前端设有前部Fr，在后端设有凸缘部F1。前部Fr与开头的第1轴颈部J1相连，凸缘部F1与最末尾的第4轴颈部J4相连。以下，在分别统称轴颈部J1～J4、销部P1～P3、臂部A1～A6以及配重部W1～W4时，对于其附图标记，也将轴颈部记作“J”，将销部记作“P”，将臂部记作“A”，将配重部记作“W”。也将臂部A及与该臂部A一体的配重部W统称为“曲柄臂(web)”。将不具备配重部W的长圆形的臂部A也称为“无配重臂部”。如图1C所示，3个销部P1～P3以轴颈部J为中心而各错开120°地配置。也就是说，第1销部P1、第2销部P2、第3销部P3分别配置于第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彼此的相位角为120°。如图1B所示，配重部W的宽度Bw大于臂部A的宽度Ba。因此，配重部W自臂部中心面(包括销部P的中心轴和轴颈部的中心轴的面)大幅度突出。在制造这样的形状的锻造曲轴时，通常，使用钢坯作为原材料。钢坯的垂直于长度方向的截面、即横截面是圆形或方形。其横截面的面积在钢坯的全长范围内恒定。本说明书中，“横截面”是指钢坯或后述的各坯件的垂直于长度方向、或垂直于曲轴的轴向的截面。“纵截面”是指与其长度方向或其轴向平行的截面。此外，也将横截面的面积简称为“截面积”。锻造曲轴通过依次经过预成形工序、模锻工序及模锻切边工序而制造。此外，根据需要，在模锻切边工序之后经过整形工序。通常，预成形工序包括辊轧成形工序和弯曲锻造工序。模锻工序包括粗锻和精锻各工序。图2A～图2F是用于说明以往的通常的锻造曲轴的制造工序的示意图。这些图中的图2A表示钢坯。图2B表示辊轧坯件。图2C表示弯曲坯件。图2D表示粗锻件。图2E表示精锻件。图2F表示锻造曲轴。需要说明的是，图2A～图2F表示制造上述图1A～图1C所示的锻造曲轴11时的一系列工序。参照图2A～图2F，说明锻造曲轴11的制造方法。首先，在利用加热炉对图2A所示那样的预定长度的钢坯12进行了加热之后，通过预成形工序依次进行辊轧成形及弯曲锻造。在辊轧成形中，使用例如孔型辊来对钢坯12进行轧制而使其拉深。由此，将钢坯12的体积沿着轴向分配，获得作为中间坯料的辊轧坯件13(参照图2B)。接着，在弯曲锻造中，从与轴向垂直的方向将辊轧坯件13局部地冲压。由此，将辊轧坯件13的体积分配，获得作为进一步的中间坯料的弯曲坯件14(参照图2C)。接下来，在粗锻工序中，使用上下一对模具来对弯曲坯件14进行锻造，从而获得粗锻件15(参照图2D)。该粗锻件15被造形为锻造曲轴(最终产品)的大概形状。然后，在精锻工序中，使用上下一对模具来对粗锻件15进行锻造，从而获得精锻件16(参照图2E)。该精锻件16被造形为与最终产品的锻造曲轴一致的形状。在这些粗锻和精锻时，多余材料从彼此相对的模具的分模面之间流出，该多余材料成为飞边B。因此，粗锻件15和精锻件16的周围均具有较大的飞边B。在模锻切边工序中，例如，在由一对模具夹着并保持着带飞边的精锻件16的状态下，利用刀模对飞边B进行冲裁。由此，从精锻件16去除飞边B，获得无飞边锻件。该无飞边锻件是与图2F所示的锻造曲轴11大致相同的形状。在整形工序中，利用模具从上下稍微压下无飞边锻件的主要部位，将无飞边锻件矫正成最终产品的尺寸形状。在此，无飞边锻件的主要部位例如是轴颈部J、销部P、前部Fr以及凸缘部Fl等这样的轴部，以及臂部A和配重部W。如此，制造出锻造曲轴11。需要说明的是，在制造3缸-4配重的锻造曲轴时，为了调整销部的配置角度(120°的相位角)，有时在模锻切边工序之后追加扭转工序。图2A～图2F所示的制造工序并不限于上述图1A～图1C所示的3缸-4配重的锻造曲轴，能够适用于各种锻造曲轴。例如，通过与其相同的制造工序，能制造出3缸-6配重的锻造曲轴、搭载于4缸发动机、直列6缸发动机、V型6缸发动机以及8缸发动机等的锻造曲轴。预成形工序的主要目的在于分配钢坯的体积。因此，通过预成形工序而获得的坯件几乎没有被造形成锻造曲轴的形状。通过这样利用预成形工序来分配钢坯的体积，能够在后工序的模锻工序中减少飞边的形成，提高材料利用率。在此，材料利用率是指锻造曲轴(最终产品)的体积占钢坯的体积的比例(百分率)。关于制造锻造曲轴的技术记载于例如日本特开2001-105087号公报(专利文献1)、日本特开平2-255240号公报(专利文献2)以及日本特开昭62－244545号公报(专利文献3)。在专利文献1中记载有使用成对的上模和下模的预成形方法。在该预成形方法中，在利用上模和下模将棒状的被加工物压下之际，使被加工物的局部伸长，并使与该局部连续的部分相对于轴心偏置。由此，在专利文献1中，能够同时实施伸长和弯曲，因此，能够减少设备投资。在专利文献2所记载的预成形方法中，替代以往的两道次的辊轧成形，使用四道次的高速辊轧设备。在该预成形方法中，与锻造曲轴(最终产品)的配重部、臂部以及轴颈部的截面积的分布相应地决定辊轧坯件的截面积。由此，在专利文献2中，能够提高材料利用率。专利文献3的预成形方法中，利用相对移动的至少两个锻模在夹着钢坯的状态下压下。通过锻模的滚动而将材料沿着轴向和径向分配。由此，成形与锻造曲轴的概略形状相应的非轴对称的坯件。在专利文献3中，仅利用上述预成形方法即可获得非轴对称的坯件，能够直接过渡到模锻。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-105087号公报专利文献2：日本特开平2-255240号公报专利文献3：日本特开昭62－244545号公报专利文献4：国际公开WO2014/091730号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在锻造曲轴的制造中，如上所述，希望减少飞边的形成来提高材料利用率。在上述专利文献1记载的预成形方法中，能够一定程度上进行钢坯的体积分配和成为销部(以下也称为“销相当部”)的偏心。然而，销相当部的偏心和体积的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锻造曲轴的制造方法，所述锻造曲轴包括：成为旋转中心的4个轴颈部；相对于所述轴颈部偏心、且分别配置于相位角为120°的第1位置、第2位置及第3位置的3个销部；将所述轴颈部和所述销部相连的多个曲臂部；所述曲臂部中的全部曲臂部或一部分曲臂部一体地具备的多个配重部，其中，该制造方法包括：从由钢坯或带台阶原料构成的被加工件获得初始坯件的第1预成形工序；从所述初始坯件获得中间坯件的第2预成形工序；从所述中间坯件获得最终坯件的最终预成形工序；以及通过模锻将所述最终坯件成形为所述锻造曲轴的完成尺寸的精锻工序，在所述第1预成形工序中，使用一对第1模具，通过从与所述被加工件的轴向垂直的方向对所述被加工件中的成为所述销部的部位及成为所述轴颈部的部位进行压下，从而一边使所述各部位的截面积减少而形成多个扁平部，一边使所述扁平部中的成为配置于所述第2位置的第2销部的部位偏心，使成为所述第2销部的部位的偏心量与完成尺寸的偏心量相同或比其小，在所述第2预成形工序中，使用第2模具，将与成为所述第2销部的部位的偏心方向垂直的方向作为压下方向而对所述初始坯件进行压下，由此使成为配置于所述第1位置的第1销部的部位及成为配置于所述第3位置的第3销部的部位彼此向相反方向偏心，成为所述第1销部的部位及成为第3销部的部位的偏心量与完成尺寸的偏心量的...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.27 JP 2016-1878351.一种锻造曲轴的制造方法，所述锻造曲轴包括：成为旋转中心的4个轴颈部；相对于所述轴颈部偏心、且分别配置于相位角为120°的第1位置、第2位置及第3位置的3个销部；将所述轴颈部和所述销部相连的多个曲臂部；所述曲臂部中的全部曲臂部或一部分曲臂部一体地具备的多个配重部，其中，该制造方法包括：从由钢坯或带台阶原料构成的被加工件获得初始坯件的第1预成形工序；从所述初始坯件获得中间坯件的第2预成形工序；从所述中间坯件获得最终坯件的最终预成形工序；以及通过模锻将所述最终坯件成形为所述锻造曲轴的完成尺寸的精锻工序，在所述第1预成形工序中，使用一对第1模具，通过从与所述被加工件的轴向垂直的方向对所述被加工件中的成为所述销部的部位及成为所述轴颈部的部位进行压下，从而一边使所述各部位的截面积减少而形成多个扁平部，一边使所述扁平部中的成为配置于所述第2位置的第2销部的部位偏心，使成为所述第2销部的部位的偏心量与完成尺寸的偏心量相同或比其小，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：大久保润一，田村宪司，吉田邦裕，黄三守，中野竜辅，堀雅夫，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP