锻造曲轴的制造方法

锻造曲轴的制造方法
【专利摘要】锻造曲轴(1)包括含有S的碳钢，在与轴颈部(J)、销部(P)、前端部(Fr)以及凸缘部(Fl)这样的轴部的外周机械加工后的表面相当的部分，与精锻用模具的模具分割面对应的位置(X)处的硫化物面积率x和与精锻用模具的模具雕刻部的底对应的位置(Y)处的硫化物面积率y之比x/y为1.5以下。该锻造曲轴(1)在外周机械加工之后能够在轴颈部(J)和销部(P)防止产生加工表面裂纹。
【专利说明】
锻造曲轴的制造方法
[00011 本申请是申请日为2013年12月9日，申请号为201380065137.9(国际申请号为PCT/ JP2013/007217)，发明名称为"锻造曲轴及其制造方法"的分案申请。
技术领域
[0002 ]本发明涉及一种锻造曲轴的制造方法。
【背景技术】
[0003]曲轴是将活塞的往复运动转换为旋转运动而获得动力的往复式发动机的主要零 部件，大致区分为利用锻造制造的曲轴、和利用铸造制造的曲轴。在轿车、货车、特殊作业车 等汽车的发动机中，特别是在汽缸数为两个以上的多汽缸发动机中，曲轴被要求较高的强 度和刚性，大量使用优先满足强度和刚性的要求的锻造曲轴。另外，在摩托车、农业机械、船 舶等的多汽缸发动机中也使用锻造曲轴。
[0004]通常，多汽缸发动机用的锻造曲轴以截面呈圆形或方形且在整个长度上截面积恒 定的钢坯为原材料，依次经过预成形、模锻、模锻切边以及整形各工序而制造(例如，参照专 利文献1~3)。预成形工序包括辊乳成形和弯曲锻造的各工序，模锻工序包括粗锻和精锻的 各工序。
[0005] 图1是用于对以往的通常的锻造曲轴的制造工序进行说明的示意图。图2是示意性 表示以往的锻造曲轴的一例的图，图2的(a)是俯视图，图2的(b)是侧视图，图2的（c)是代表 轴部的轴颈部的径向剖视图。
[0006] 图1、图2所例示的曲轴1搭载于四汽缸发动机，包括五个轴颈部J1~轴J5、四个销 部P1~P4、前端部Fr、凸缘部F1、以及分别将轴颈部J1~轴颈部J5和销部P1~销部P4相连的 八个曲臂部（以下，也简称为"臂部"）A1~A8,该曲轴1是在全部八个臂部A1~A8上都具有平 衡配重的四汽缸一八个配重的曲轴。以下，在分别统称轴颈部J1~轴颈部J5、销部P1~销部 P4以及臂部A1~臂部A8时，其附图标记记为:轴颈部为"J"，销部为"P"，臂部为"A"。其中，轴 颈部J、销部P、前端部Fr以及凸缘部F1均为圆柱状的轴部。
[0007] 在图1所示的制造方法中，如以下那样制造锻造曲轴1。首先，在利用感应加热炉、 气体气氛加热炉对预先已切割为预定长度的图1的(a)所示的钢坯2进行加热之后，进行辊 乳成形。在辊乳成形工序中，利用例如孔型辊乳制钢坯2而使钢坯2缩径并且将其体积分配 在长度方向上，从而使成为中间坯料的辊乳坯件103成形(参照图1的（b))。接下来，在弯曲 锻造工序中，对利用辊乳成形而获得的辊乳坯件103从与长度方向成直角的方向局部冲压 下压而将该辊乳坯件103的体积分配，使成为进一步的中间坯料的弯曲坯件104成形(参照 图1的(c))。
[0008] 接下来，在粗锻工序中，使用上下一对模具对通过弯曲锻造而获得的弯曲坯件104 进行锻压，使被造形成曲轴（最终锻造产品）的大致的形状的锻造件105成形（参照图1的 (d))。而且，在精锻工序中，提供通过粗锻而获得的粗锻件105,使用上下一对模具对粗锻件 105进行锻压，使被造形成与曲轴一致的形状的锻造件106成形（参照图1的（e))。在进行这 些粗锻和精锻时，剩余材料作为飞边自互相相对的模具的模具分割面之间流出。因此，粗锻 件105、精锻件106在已被造形的曲轴的周围分别带有较大的飞边105a、106a。
[0009] 在模锻切边工序中，从上下利用模具将通过精锻而获得的带有飞边106a的精锻件 106进行保持，并且利用刀具类模将飞边106a冲切去除。由此，如图1的（f)、图2所示，获得锻 造曲轴1。在整形工序中，对去除了飞边的锻造曲轴1的重要部位、例如轴颈部J、销部P、前端 部Fr、凸缘部F1等这样的轴部自上下利用模具略微冲压、根据情况对臂部A自上下利用模具 略微冲压，而矫正为期望的尺寸形状。如此，制造锻造曲轴1。
[0010] 图1所示的制造工序并不限定于例示的四汽缸一八个配重的曲轴，即使是在八个 臂部A中的开头的第1臂部A1、最末尾的第8臂部A8、以及中央的两个第4臂部A4、第5臂部A5 具有平衡配重的四汽缸一四个配重的曲轴，制造工序也相同。另外，即使是搭载于三汽缸发 动机、直列六汽缸发动机、V型六汽缸发动机、八汽缸发动机等的曲轴，制造工序也相同。另 外，在需要调整销部的配置角度的情况下，在模锻切边工序之后，可增加扭转工序。
[0011] 如图2所示，锻造曲轴1在上述模锻工序中产生飞边，在模锻切边工序中去除该飞 边，因此作为其痕迹，在整周出现了飞边线107。作为轴部的轴颈部J、销部P、前端部Fr以及 凸缘部F1的径向截面形状是将隔着飞边线107对称的半圆组合而成的大致的圆形(参照图2 的（c))。该半圆的部分分别通过精锻利用上下一对模具的半圆形的模具雕刻部形成，飞边 线107的位置与上下模具的模具分割面的位置一致(参照图2的(c)中的虚线）。
[0012] 这样的锻造曲轴1作为搭载于发动机的曲轴发挥作用，因此被实施各种加工、热处 理。例如，作为轴部的轴颈部J、销部P、前端部Fr以及凸缘部F1的外周均被实施了切削加工， 精加工为预定的外径(参照图2的(c)中的两点划线）。特别是轴颈部J和销部P的外周被进一 步实施研磨加工而精加工为预定的外径和表面粗糙度。外周被实施了机械加工的轴颈部借 助滑移轴承衬套支承于发动机模块。同样地销部借助滑移轴承衬套与连结有活塞的连杆的 端部相连结。
[0013] 另外，轴颈部和销部由于与滑移轴承衬套一起滑动，因此被要求耐磨耗性。因此， 在轴颈部和销部的外周，多是在切削加工之后、研磨加工之前实施高频淬火(IH)。
[0014] 现有技术文献
[0015] 专利文献
[0016] 专利文献1:日本特开平5 - 000349号公报 [0017] 专利文献2:日本特开平11 一320019号公报 [0018] 专利文献3:日本特开2003 - 253384号公报

【发明内容】

[0019] 发明要解决的问题
[0020] 另外，在被实施了外周机械加工的轴颈部和销部，有时由于因研磨加工、高频淬火 而在其外周面产生的拉伸残余应力，而产生了研磨裂纹、IH裂纹这样的裂纹（以下，也称作 "加工表面裂纹"）。以往，当产生了加工表面裂纹时，调整研磨加工、高频淬火的各个条件来 进行应对。但是，该各个条件的调整是极其复杂的操作，也存在使轴颈部和销部的外径尺 寸、外周面的表面粗糙度、淬火固化层的特性发生改变的隐患，因此存在局限。因此，无法充 分地抑制加工表面裂纹的产生，期望革新的应对之策。
[0021 ]本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供一种在外周机械加工之后能够 在轴颈部和销部防止产生加工表面裂纹的锻造曲轴及其制造方法。
[0022] 用于解决问题的方案
[0023] 本发明人为了达到上述目的，进行了各种试验并反复认真研究，结果获得了下述 (a)~(e)的知识。
[0024] (a)通常，作为锻造曲轴的原材料，使用含有S(硫磺)的碳钢。这是为了在对锻造曲 轴进行机械加工时确保良好的切削性。
[0025] (b)详细调查了在以往的锻造曲轴的轴部产生加工表面裂纹的情况。其结果可知， 加工表面裂纹限定产生于与飞边线上相当的位置、即与精锻用模具的模具分割面对应的位 置，在除此以外的自飞边线上偏离的位置、其中与精锻用模具的模具雕刻部的底（以下，也 称作"模底"）对应的位置完全没有产生。
[0026] (c)这样的加工表面裂纹的产生状况能够根据以下理由进行说明。在作为锻造曲 轴的原材料的钢坯的内部分散有各种夹杂物。在像上述(a)那样使用含S碳钢作为原材料的 情况下，该夹杂物大部分是MnS(锰硫化物）。在制造锻造曲轴时的模锻工序中，在模具的模 具分割面附近，钢被明显压下，钢的流动也较明显，因此MnS夹杂物当然在自模具的模具分 割面之间流出的飞边中伸长并聚集，也聚集在锻造曲轴的轴部的与模具分割面对应的位 置。
[0027]因此，在锻造曲轴的轴部的与模具分割面对应的位置，MnS夹杂物密集存在。该密 集的MnS夹杂物的裂纹敏感性较高，当在外周机械加工后暴露于轴部的表面时，成为以密集 的MnS夹杂物为起点易于产生加工表面裂纹的状况。
[0028] 另一方面，在锻造曲轴的轴部的自飞边线偏离的位置、特别是与模底对应的位置， 在模锻工序中钢的流动较少。因此，MnS夹杂物维持适度分散的状态且裂纹敏感性较低，即 使当在外周机械加工后暴露于轴部的表面时，也成为难以产生加工表面裂纹的状况。
[0029] (d)根据上述(b)、（c)所示的内容可知，即使是在锻造曲轴的轴部的与模具分割面 对应的位置、只要MnS夹杂物也不会密集而是适度地分散的状态，就难以产生加工表面裂 纹。该MnS夹杂物的分布状态能够在恒定的区域内以MnS夹杂物所占的面积率（以下，也称作 "硫化物面积率"）为指标来进行整理。而且，像在后述的实施例中所证实的那样，在与轴部 的外周机械加工后的表面相当的部分，与精锻用模具的模具分割面对应的位置处的硫化物 面积率为X，与精锻用模具的模具雕刻部的底对应的位置处的硫化物面积率为 y，这些硫化 物面积率同程度，其比x/y为1.5以下的锻造曲轴不会产生加工表面裂纹。
[0030] (e)上述(d)所示的锻造曲轴只要是在其制造过程中不产生飞边或者即使产生飞 边也较少的锻造曲轴即可。当这样的锻造曲轴用于多汽缸发动机时，能够通过应用使用了 后述的成形装置的制造方法来进行制造。
[0031] 本发明是基于上述(a)~（e)的知识而完成的，其主旨在于下述锻造曲轴及其制造 方法。
[0032] 作为本发明的一实施方式的锻造曲轴包括含有S的碳钢，在与轴部的外周机械加 工后的表面相当的部分，与精锻用模具的模具分割面对应的位置处的硫化物面积率X和与 精锻用模具的模具雕刻部的底对应的位置处的硫化物面积率y之比x/y为1.5以下。
[0033] 优选的是，上述锻造曲轴包括以质量％计含有C: 0.30 %~0.60 %和S: 0.01 %~ 0.30%的碳钢。
[0034] 优选的是，上述锻造曲轴用于多汽缸发动机。
[0035] 在上述锻造曲轴用于多汽缸发动机的情况下，该锻造曲轴能够经过下述第1预成 形工序、下述第2预成形工序以及下述精锻工序的一系列工序进行制造。
[0036] 在第1预成形工序中，成形曲轴形状的粗坯料，该曲轴形状的粗坯料分别造形有： 轴向的长度与锻造曲轴的轴颈部的轴向的长度相同的粗轴颈部、轴向的长度与锻造曲轴的 销部的轴向的长度相同且与轴向成直角的偏心方向的偏心量比所述销部的与轴向成直角 的偏心方向的偏心量小的粗销部、以及轴向的厚度比锻造曲轴的曲臂部的轴向的厚度厚的 粗曲臂部。
[0037] 在第2预成形工序中，使用包括固定轴颈模、可动轴颈模以及销模的成形装置。 [0038]固定轴颈模配置于所述粗坯料的粗轴颈部中的一个粗轴颈部的位置，且以沿着与 轴向成直角的偏心方向夹入该粗轴颈部的方式保持该粗轴颈部，并且该固定轴颈模接触于 与该粗轴颈部相连的粗曲臂部的侧面。
[0039] 可动轴颈模分别配置于除被固定轴颈模夹入的粗轴颈部以外的各个粗轴颈部的 位置，且以沿着与轴向成直角的偏心方向分别夹入该各个粗轴颈部的方式保持该各个粗轴 颈部，并且各个可动轴颈模分别接触于与该各个粗轴颈部分别相连的粗曲臂部的侧面，且 能朝向固定轴颈模沿着轴向移动。
[0040] 销模分别配置于各个粗销部的位置，且分别贴紧在该各个粗销部的偏心中心侧， 并且各个销模分别接触于与该粗销部分别相连的粗曲臂部的侧面，且能沿着朝向固定轴颈 模的轴向和与轴向成直角的偏心方向移动。
[0041] 在第2预成形工序中，使用这种结构的成形装置成形精锻用坯料，在该成形精锻用 坯料的第2预成形工序中，自以用固定轴颈模和可动轴颈模夹入粗轴颈部的方式保持粗轴 颈部、将销模贴紧于粗销部的状态起，通过使可动轴颈模沿着轴向移动且使销模沿着轴向 和偏心方向移动，从而在轴向上挤压粗曲臂部而使粗曲臂部的厚度减小至锻造曲轴的曲臂 部的厚度，并且在偏心方向上按压粗销部而使粗销部的偏心量增加至锻造曲轴的销部的偏 心量。
[0042] 在精锻工序中，使用上下一对模具对所述精锻用坯料进行精锻，成形被造形成锻 造曲轴的最终形状的精锻件。
[0043] 发明的效果
[0044] 根据本发明的锻造曲轴，与精锻用模具的模具分割面对应的位置处的硫化物面积 率X和与精锻用模具的模具雕刻部的底对应的位置处的硫化物面积率y同程度，因此在外周 机械加工之后在轴颈部和销部裂纹敏感性较低，能够防止产生由研磨加工、高频淬火引起 的加工表面裂纹。
【附图说明】
[0045] 图1是用于对以往的通常的锻造曲轴的制造工序进行说明的示意图。
[0046] 图2是示意性表示以往的锻造曲轴的一例的图，图2的(a)是俯视图，图2的(b)是侧 视图，图2的(c)是代表轴部的轴颈部的径向剖视图。
[0047] 图3是示意性表示本发明的锻造曲轴的一例的图，图3的(a)是俯视图，图3的(b)是 侧视图，图3的(c)是代表轴部的轴颈部的径向剖视图。
[0048] 图4是示意性表示在制造本发明的锻造曲轴的制造过程中、在成形装置中作为被 成形对象的粗坯料和已成形的精锻用坯料的各个形状的俯视图。
[0049] 图5是表示本发明的锻造曲轴的制造工序的示意图。
[0050]图6是表示在本发明的锻造曲轴的制造中使用的成形装置的结构的纵剖视图。
[0051] 图7是用于对基于图6所示的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖 视图，且表示成形初期的状态。
[0052] 图8是用于对基于图6所示的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖 视图，且表示成形完成时的状态。
[0053]图9是用于对在本发明的锻造曲轴的制造过程中、在精锻用坯料的成形中产生有 飞边的状况进行说明的图。
[0054]图10是用于对在本发明的锻造曲轴的制造过程中、在精锻用坯料的成形中实施飞 边的应对之策时的状况进行说明的图。
[0055]图11是轴颈部的与模具分割面对应的位置处的本发明例和比较例各自的显微观 察照片。
[0056] 附图标记说明
[0057] 1:锻造曲轴；1、11~邗：轴颈部;？、？1~？4 :销部#〇前端部#1:凸缘部^)1~ A8:曲臂部;2:钢坯;4:粗坯料;J'、J1'~J5 ' ：粗坯料的粗轴颈部;P'、ΡΓ~P4 ' ：粗坯料的粗 销部;Fr'：粗坯料的粗前端部;F1'：粗坯料的粗凸缘部;Α'、Α1'~Α8'：粗坯料的粗曲臂部； 5:精锻用坯料;J"、J1"~J5" ：精锻用坯料的粗轴颈部;Ρ"、Ρ1"~Ρ4" ：精锻用坯料的粗销部； Fr" ：精锻用坯料的粗前端部;F1" ：精锻用坯料的粗凸缘部;Α"、Α1"~Α8" ：精锻用坯料的粗 曲臂部;5a:飞边部；10U、10Β:固定轴颈模；11U、11Β:可动轴颈模；12:销模；12a:刻入部；13: 辅助销模；13a:刻入部；10Ua、10Ba:固定轴颈模的第1刻入部；10Ub、10Bb:固定轴颈模的第2 刻入部；111^、118 &:可动轴颈模的第1刻入部；111]13、11813:可动轴颈模的第2刻入部；141]、 14B:第1粗轴颈部、第5粗轴颈部的可动轴颈模的倾斜面；151M5B:第2粗轴颈部、第4粗轴颈 部的可动轴颈模的倾斜面；16:液压缸;20:下侧垫板;21:上侧垫板;22:下侧模具支承台； 23:上侧模具支承台；24:弹性构件;25:支柱;26:第1楔块;27:第2楔块。
【具体实施方式】
[0058]以下，关于本发明的锻造曲轴及其制造方法，对其实施方式进行详述。
[0059] 1.锻造曲轴的特性
[0060] 图3是示意性表示本发明的锻造曲轴的一例的图，图3的(a)是俯视图，图3的(b)是 侦_图，图3的（c)是代表轴部的轴颈部的径向剖视图。在图3的（c)中，为了便于说明，用虚 线示出了上下一对精锻用模具的形状，用两点划线示出了轴部、即轴颈部J、销部P、前端部 Fr以及凸缘部F1的外周机械加工的表面。另外，在图3中，例示了四汽缸一八个配重的曲轴。
[0061] 如图3所示，本发明的锻造曲轴1没有出现飞边线，或者即使出现飞边线也是轻微 的，在其制造过程中未产生飞边，或者即使产生飞边也是较少的。另外，本发明的锻造曲轴1 包括含有S的碳钢，是以该含S碳钢的钢坯为原材料来制造的。该含S碳钢作为其代表性的组 成，以质量％计含有C :0.30 %~0.60 %和S :0.01 %~0.30 %。在此，将C含量的范围设为 0.30 %~0.60 %的理由是为了确保曲轴的强度和淬火性，并且抑制韧性和切削性的降低。C 含量的下限优选为0.35%以上，进一步优选为0.37%以上。另一方面，C含量的上限优选为 0.58%以下，进一步优选为0.55%以下。
[0062] 将S含量设为0.01 %~0.30 %的理由如下所述。若S含量小于0.01 %，则在对锻造 曲轴进行机械加工时，无法确保良好的切削性。虽然如果基于切削性的观点考虑则S越多越 好，但是若S含量超过0.30%而过多，则易于产生加工表面裂纹，钢坯的制造(连续铸造)实 质上也变困难。因而，S含量的下限设为0.01 %以上。更优选为0.03%以上，进一步优选为 0.05%以上。另一方面，S含量的上限设为0.30%以下。
[0063] 另外，本发明的锻造曲轴1在与轴部的外周机械加工后的表面(参照图3的（c)中的 两点划线)相当的部分具有如下特性。与精锻用模具的模具分割面对应的位置（由图3的(c) 中的附图标记X表示的粗线包围的位置)处的硫化物面积率为X，与精锻用模具的模底对应 的位置（由图3的(c)中的附图标记Y表示的粗线包围的位置)处的硫化物面积率为y，这些硫 化物面积率同程度，其比 x/y为1.5以下。与模具分割面对应的位置X在以往的锻造曲轴中相 当于飞边线上的位置。在此所说的硫化物面积率是指在该位置处的轴向截面上的恒定的区 域内MnS夹杂物所占的面积率（％ )，成为MnS夹杂物在该位置处的分布状态的指标。即，硫化 物面积率越大，表示MnS夹杂物越密集，硫化物面积率越小，表示MnS夹杂物越分散。
[0064] 与模具分割面对应的位置X处的硫化物面积率X和与模底对应的位置Y处的硫化物 面积率y同程度，其比χ/y为1.5以下的锻造曲轴1呈即使在其轴部的与模具分割面对应的位 置X处、MnS夹杂物也不会跟与模底对应的位置Y相同程度地密集而是适当地分散的状态。因 此，在外周机械加工后在轴颈部和销部裂纹敏感性较低，能够防止产生由研磨加工、高频淬 火引起的加工表面裂纹。
[0065] 这种锻造曲轴1例如在用于多汽缸发动机时，能够通过适用以下所示的制造方法 来进行制造。
[0066] 2.锻造曲轴的制造方法
[0067]在本发明的锻造曲轴用于多汽缸发动机的情况下，以在其制造过程中进行精锻为 前提。而且，在精锻的前工序中，为了自粗坯料来成形在该精锻中所使用的精锻用坯料而使 用后述的成形装置。
[0068] 2 - 1.被成形对象的粗坯料和已成形的精锻用坯料
[0069] 图4是示意性地表示在本发明的锻造曲轴的制造方法中、在成形装置中作为被成 形对象的粗坯料和已成形的精锻用坯料的各个形状的俯视图。在图4中例示了在制造四汽 缸一八个配重的曲轴时的粗坯料和精锻用坯料。
[0070] 如图4所示，粗坯料4也是以图1的（f)、图3所示的锻造曲轴1的形状为依据且整体 上较粗的曲轴形状，包括五个粗轴颈部J1'~J5'、四个粗销部ΡΓ~P4'、粗前端部Fr'、粗凸 缘部F1'、以及分别将粗轴颈部J1'~粗轴颈部J5 '和粗销部ΡΓ~粗销部P4'相连的八个粗 曲臂部（以下，也简称为"粗臂部"）ΑΓ~粗曲臂部A8'。粗坯料4未带有飞边。以下，在分别统 称粗坯料4的粗轴颈部J1'~粗轴颈部J5'、粗销部Ρ1'~粗销部Ρ4'以及粗臂部Α1'~Α8 '时， 其附图标记记为:粗轴颈部为"J'"，粗销部为"P'"，粗臂部为"A'"。
[0071] 精锻用坯料5是由上述粗坯料4成形而得到的，详细地说，该精锻用坯料5利用后述 的成形装置成形而得到的，包括五个粗轴颈部J1"~J5"、四个粗销部ΡΓ~P4"、粗前端部 Fr"、粗凸缘部FI"、以及分别将粗轴颈部J1"~粗轴颈部J5"和粗销部ΡΓ~粗销部P4"相连 的八个粗曲臂部（以下，也简称为"粗臂部"）ΑΓ~粗曲臂部A8"。精锻用坯料5未带有飞边。 以下，在分别统称精锻用坯料5的粗轴颈部J1"~粗轴颈部J5"、粗销部Ρ1"~粗销部Ρ4"以及 粗臂部Α1"~Α8"时，其附图标记记为:粗轴颈部为"J""，粗销部为"Ρ""，粗臂部为"Α""。
[0072] 精锻用坯料5的形状与曲轴（最终锻造产品）的形状大致一致，刚好相当于图1的 (d)所示的粗锻件105的已去除飞边105a的部分。即，精锻用坯料5的粗轴颈部J"的轴向的长 度与最终形状的锻造曲轴的轴颈部J的轴向的长度相同。精锻用坯料5的粗销部P"的轴向的 长度与最终形状的锻造曲轴的销部P的轴向的长度相同，精锻用坯料5的粗销部P"的在与轴 向成直角的偏心方向上的偏心量也与最终形状的锻造曲轴的销部P的在与轴向成直角的偏 心方向上的偏心量相同。精锻用坯料5的粗臂部A"的轴向的厚度与最终形状的锻造曲轴的 臂部A的轴向的厚度相同。
[0073] 相对于此，粗坯料4的粗轴颈部J'的轴向的长度与精锻用坯料5的粗轴颈部J"的轴 向的长度、即锻造曲轴的轴颈部J的轴向的长度相同。粗坯料4的粗销部P'的轴向的长度与 精锻用坯料5的粗销部P"的轴向的长度、即锻造曲轴的销部P的轴向的长度相同，但是粗坯 料4的粗销部P'的偏心量比精锻用坯料5的粗销部P"的偏心量小。粗坯料4的粗臂部A'的轴 向的厚度比精锻用坯料5的粗臂部A"的轴向的厚度、即锻造曲轴的臂部A的轴向的厚度厚。 总之，与精锻用坯料5(最终形状的锻造曲轴)相比较，粗坯料4的全长长出与粗臂部A'的厚 度比粗臂部A"的厚度厚的量对应的量，粗销部P'的偏心量较小，粗坯料4成为相对较为平缓 的曲轴形状。
[0074] 但是，严谨地说，精锻用坯料5相对于最终形状的锻造曲轴而言，使粗臂部A"的厚 度略微变薄，粗轴颈部J"和粗销部P"的轴向的长度相应地略微变大。这是为了在精锻时易 于将精锻用坯料5容纳于模具内，防止产生粘着（日文:如缺陷。据此，粗坯料4也相对于 最终形状的锻造曲轴而言，使粗轴颈部J'和粗销部P'的轴向的长度略微变大。
[0075] 2 -2.制造工序
[0076] 图5是表示本发明的锻造曲轴的制造工序的示意图。如图5所示，锻造曲轴的制造 方法包括第1预成形、第2预成形、精锻各工序，根据需要，包括模锻切边、整形各工序。另外， 在需要调整销部的配置角度的情况下，在模锻切边工序之后，增加扭转工序。
[0077] 第1预成形工序是用于对上述粗坯料4进行造形的工序。在第1预成形工序中，以截 面为圆形的圆钢坯为原材料，通过在利用感应加热炉、气体气氛加热炉对该圆钢坯进行加 热之后实施预成形加工，能够对粗坯料4进行造形。例如，若进行利用孔型辊将圆钢坯缩径 乳制而将其体积分配到长度方向上的辊乳成形，重复进行对由此得到的辊乳坯件自与长度 方向成直角的方向局部冲压下压而将其体积分配的弯曲锻造(也通称为"压扁（日文:平押 U"）的话，则能够对粗坯料4进行造形。此外，使用所述专利文献1、2所公开的技术也能够 进行粗坯料4的造形。另外，也可以采用斜置乳辊、闭塞锻造。
[0078] 第2预成形工序是用于通过使用下述的图6所示的成形装置而自上述粗坯料4来成 形上述精锻用坯料5的工序。精锻工序是用于提供上述精锻用坯料5、并通过使用上下一对 模具进行锻压来获得锻造曲轴1的工序。
[0079] 2 - 3.精锻用坯料的成形装置
[0080]图6是表示在本发明的锻造曲轴的制造中使用的成形装置的结构的纵剖视图。在 图6中例示了制造四汽缸一八个配重的曲轴时的成形装置，即自所述图2所示的粗坯料4来 成形精锻用坯料5的成形装置。
[0081] 如图6所示，成形装置是利用压力机的装置，其具有成为基础的固定的下侧垫板 (日文：八一 -卜)20、和伴随着压力机的冲头的驱动而下降的上侧垫板21。在下侧垫 板20的正上方借助弹性构件24弹性支承有下侧模具支承台22,容许该下侧模具支承台22在 上下方向上移动。能够使用碟形弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧等作为弹性构件24,此外也能够 使用液压弹簧系统作为弹性构件24。在上侧垫板21的正下方借助支柱25固定有上侧模具支 承台23,该上侧模具支承台23利用压力机(冲头)的驱动与上侧垫板21-体地下降。
[0082] 在图6所示的成形装置中，以使粗销部Ρ'的偏心方向与铅垂方向相一致、且将第1 粗销部Ρ1'、第4粗销部Ρ4'配置在上方的姿态、换言之将第2粗销部Ρ2'、第3粗销部Ρ3'配置 在下方的姿态将粗坯料4容纳于模具内，并成形为精锻用坯料。因此，在下侧模具支承台22 和上侧模具支承台23安装有沿粗坯料4的轴向划分的、各自上下成对的固定轴颈模10U、 10Β、可动轴颈模11U、11Β，以及销模12和辅助销模13。
[0083] 固定轴颈模10U、10B配置于粗坯料4的粗轴颈部J'中的一个粗轴颈部J'的位置，例 如在图6中，固定轴颈模10U、10B配置于中央的第3粗轴颈部J3'的位置，上方的固定轴颈模 10U安装于上侧模具支承台23,下方的固定轴颈模10B安装于下侧模具支承台22。特别是，上 方的固定轴颈模10U相对于上侧模具支承台23完全固定，下方的固定轴颈模10B相对于下侧 模具支承台22完全固定。
[0084] 在固定轴颈模10U、10B分别形成有半圆筒状的第1刻入（日文：彫Ο込办）部10Ua、 10Ba，和与该第1刻入部10Ua、10Ba的前后（图6中的左右)相邻的第2刻入部10Ub、10Bb。第1 刻入部10Ua、10Ba的长度与精锻用坯料5的第3粗轴颈部J3"的轴向的长度相同。第2刻入部 10Ub、10Bb的长度与精锻用坯料5的与其轴颈部J3"相连的粗臂部A"（第4粗臂部A4"、第5粗 臂部A5"）的轴向的厚度相同。
[0085]固定轴颈模10U、10B通过伴随着压力机的驱动的上侧模具支承台23的下降、即压 力机的压下，用第1刻入部l〇Ua、10Ba以从上下方向夹入第3粗轴颈部J3 '的方式保持第3粗 轴颈部J3'。与此同时，固定轴颈模10U、10B成为第2刻入部10Ub、10Bb的靠第1刻入部10Ua、 l〇Ba侧的表面接触于与第3粗轴颈部J3'相连的第4粗臂部A4'、第5粗臂部A5'的靠第3粗轴 颈部J3'侧的侧面的状态。
[0086]可动轴颈模11U、11B配置于粗坯料4的除用固定轴颈模10U、10B所夹入的粗轴颈部 J'以外的各个粗轴颈部J'的位置，例如在图6中，可动轴颈模11U、11B配置于第1粗轴颈部 J1'、第2粗轴颈部J2'、第4粗轴颈部J4'、第5粗轴颈部J5'各自的位置，上方的可动轴颈模 11U安装于上侧模具支承台23,下方的可动轴颈模11B安装于下侧模具支承台22。特别是，容 许上方的可动轴颈模11U相对于上侧模具支承台23在朝向固定轴颈模10U的轴向上移动，容 许下方的可动轴颈模11B相对于下侧模具支承台22在朝向固定轴颈模10B的轴向上移动。 [0087]在可动轴颈模11U、11B分别形成有半圆筒状的第1刻入部llUa、llBa、和与该第1刻 入部llUa、llBa的前后（图6中的左右)相邻的第2刻入部llUb、llBb。第1刻入部llUa、llBa的 长度与精锻用坯料5的第1粗轴颈部J1"、第2粗轴颈部J2"、第4粗轴颈部J4"和第5粗轴颈部 J5"的轴向的长度相同。第2刻入部1 lUb、11 Bb的长度与精锻用坯料5的与第1粗轴颈部JΓ、 第2粗轴颈部J2"、第4粗轴颈部J4"和第5粗轴颈部J5"相连的粗臂部A"的轴向的厚度相同。
[0088] 可动轴颈模11U、11B利用伴随着压力机的驱动的上侧模具支承台23的下降、即压 力机的压下，用第1刻入部llUa、llBa以分别从上下方向夹入各粗轴颈部J'的方式保持各粗 轴颈部J'。与此同时，可动轴颈模11U、11B成为第2刻入部llUb、llBb的靠第1刻入部llUa、 llBa侧的表面接触于与各粗轴颈部J'相连的粗臂部A'的靠各粗轴颈部J'侧的侧面的状态。
[0089] 此处，在两端的第1粗轴颈部J1'、第5粗轴颈部J5'的位置处配置的可动轴颈模 11U、11B的端面成为倾斜面14U、14B。相对于此，在下侧垫板20上，与这些第1粗轴颈部J1'、 第5粗轴颈部J5'的可动轴颈模11U、11B的倾斜面14U、14B的位置相对应地分别竖立设置有 第1楔块26,各第1楔块26贯通下侧模具支承台22而朝上方突出。第1粗轴颈部J1'、第5粗轴 颈部J5'的可动轴颈模11U、11B中的下侧的可动轴颈模11B的倾斜面14B在初期状态下与第1 楔块26的斜面相接触。另一方面，上侧的可动轴颈模11U的倾斜面14U利用伴随着压力机的 驱动的上侧模具支承台23的下降、即压力机的压下，成为与第1楔块26的斜面相接触的状 ??τ 〇
[0090] 另外，在靠中央的第2粗轴颈部J2'、第4粗轴颈部J4'的位置处配置的可动轴颈模 11U、11B上，在自第1刻入部llUa、llBa和第2刻入部llUb、llBb偏离的侧部（图6中的纸面向 外和向里）固定有具有倾斜面15U、15B的未图示的块。相对于此，在下侧垫板20上，与这些第 2粗轴颈部J2'、第4粗轴颈部J4'的可动轴颈模11U、11B的倾斜面15U、15B的位置相对应地分 别竖立设置有第2楔块27,各第2楔块27贯通下侧模具支承台22而朝上方突出。第2粗轴颈部 J2'、第4粗轴颈部J4'的可动轴颈模11U、11B中的下侧的可动轴颈模11B的倾斜面15B在初期 状态下与第2楔块27的斜面相接触。另一方面，上侧的可动轴颈模11U的倾斜面15U利用伴随 着压力机的驱动的上侧模具支承台23的下降、即压力机的压下，成为与第2楔块27的斜面相 接触的状态。
[0091]之后，伴随着压力机继续压下，上侧的可动轴颈模11U与下侧的可动轴颈模11B- 体地被下压。由此，对于第1粗轴颈部J1'、第5粗轴颈部J5'的可动轴颈模11U、11B来说，上下 无论哪个均由于其倾斜面14U、14B沿着第1楔块26的斜面滑动，因此朝第3粗轴颈部J3'的固 定轴颈模10U、10B沿着轴向移动。与此同时，对于第2粗轴颈部J2'、第4粗轴颈部J4'的可动 轴颈模11U、11B来说，上下无论哪个均由于其倾斜面15U、15B沿着第2楔块27的斜面滑动，因 此朝第3粗轴颈部J3'的固定轴颈模10U、10B沿着轴向移动。总之，可动轴颈模11U、11B能够 分别利用斜楔机构沿着轴向移动。
[0092] 上下成对的销模12和辅助销模13配置于粗坯料4的粗销部P'各自的位置，上方的 销模12和辅助销模13安装于上侧模具支承台23,下方的销模12和辅助销模13安装于下侧模 具支承台22。销模12配置于粗销部P'各自的偏心中心侧，另一侧的辅助销模13配置于与粗 销部P'各自的偏心中心侧相反的外侧。例如，在第1粗销部ΡΓ的位置处，由于第1粗销部ΡΓ 配置于上侧，因此销模12安装于下侧模具支承台22,并且辅助销模13安装于上侧模具支承 台23〇
[0093] 特别是，容许销模12和辅助销模13中的上下无论哪个均相对于上侧模具支承台 23、下侧模具支承台22在朝向固定轴颈模10U、10B的轴向上移动。而且，只有销模12也被容 许在朝向粗销部P'的偏心方向上移动。
[0094]在销模12、辅助销模13分别形成有半圆筒状的刻入部12a、13a。刻入部12a、13a的 长度与精锻用坯料5的粗销部P"的轴向的长度相同。
[0095] 利用伴随着压力机的驱动的上侧模具支承台23下降、即压力机压下，销模12成为 刻入部12a贴紧于各粗销部P'的偏心中心侧、销模12的两侧面接触于与各粗销部P'相连的 粗臂部A'的靠各粗销部P'侧的侧面的状态。
[0096] 之后，销模12和辅助销模13伴随着压力机继续压下而一体地被下压。由此，销模12 和辅助销模13随着如上述那样可动轴颈模11U、11B沿着轴向移动而朝向第3粗轴颈部J3'的 固定轴颈模10U、10B沿着轴向移动。另外，销模12沿着偏心方向的移动利用与各销模12相连 结的液压缸16的驱动而进行。
[0097] 此外，销模12和辅助销模13沿着轴向的移动也可以利用与可动轴颈模11U、11B同 样的斜楔机构、液压缸、伺服马达等另外的机构强制进行。辅助销模13也可以与相邻的一对 可动轴颈模11U、11B中的一者一体化。
[0098] 在图6所示的初期状态下，在分别在轴向上相连的固定轴颈模10U、10B和可动轴颈 模11U、11B与销模12和辅助销模13之间，为了容许可动轴颈模11U、11B、以及销模12和辅助 销模13沿着轴向的移动，确保有间隙。这些各间隙的尺寸为精锻用坯料5的粗臂部A"的厚度 与粗坯料4的粗臂部A'的厚度之差。
[0099] 接下来，对基于这种结构的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明。
[0100] 图7和图8是用于对基于图6所示的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的 纵剖视图，图7表示成形初期的状态，图8表示成形完成时的状态。
[0101] 将粗坯料4容纳于所述图6所示的下侧的固定轴颈模10B、可动轴颈模11B、以及销 模12和辅助销模13,并开始压力机的压下。之后，首先，如图7所示，上侧的固定轴颈模10U和 可动轴颈模11U分别抵接于下侧的固定轴颈模10B和可动轴颈模11B。
[0102] 由此，粗坯料4成为各粗轴颈部J'被固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模11U、11B自 上下保持、且销模12贴紧于各粗销部P'的偏心中心侧的状态。在该状态时，固定轴颈模10U、 10B和可动轴颈模11U、11B与粗坯料4的各粗臂部A'的靠粗轴颈部J'侧的侧面相接触，销模 12与各粗臂部A'的靠粗销部P'侧的侧面相接触。另外，在该状态时，第1粗轴颈部J1'、第5粗 轴颈部J5'的可动轴颈模11U、11B的倾斜面14U、14B与第1楔块26的斜面相接触，第2粗轴颈 部J2'、第4粗轴颈部J4'的可动轴颈模11U、11B的倾斜面15U、15B与第2楔块27的斜面相接 触。
[0103] 自该状态起，使压力机在该状态下的压下继续。这样的话，第1粗轴颈部J1'、第5粗 轴颈部J5 '的可动轴颈模11U、11B各自的倾斜面14U、14B沿着第1楔块26的斜面滑动，且该第 1粗轴颈部J1'、第5粗轴颈部J5 '的可动轴颈模11U、11B利用该斜楔机构朝第3粗轴颈部J3 ' 的固定轴颈模10U、10B沿着轴向移动。与此同时，第2粗轴颈部J2 '、第4粗轴颈部J4 '的可动 轴颈模11U、11B各自的倾斜面15U、15B沿着第2楔块27的斜面滑动，且该第2粗轴颈部J2'、第 4粗轴颈部J4'的可动轴颈模11U、11B利用该斜楔机构朝第3粗轴颈部J3'的固定轴颈模10U、 10B沿着轴向移动。如此伴随着可动轴颈模11U、11B分别利用斜楔机构沿着轴向移动，销模 12和辅助销模13也朝向第3粗轴颈部J3'的固定轴颈模10U、10B沿着轴向移动。
[0104]由此，固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模11U、11B与销模12和辅助销模13之间的间 隙逐渐变窄，最终它们之间的各间隙消失。此时，粗坯料4利用固定轴颈模10U、10B、可动轴 颈模11U、11B以及销模12,一边维持粗轴颈部J'和粗销部P'的轴向的长度，一边在轴向上挤 压粗臂部A'，粗臂部A'的厚度减小至精锻用坯料5的粗臂部A"的厚度(参照图8)。
[0105] 另外，根据可动轴颈模11U、1 IB、以及销模12和辅助销模13沿着轴向的移动，驱动 各销模12的液压缸16。之后，各销模12分别在偏心方向上按压粗坯料4的粗销部P'。由此，粗 坯料4的粗销部P'在偏心方向上偏离，其偏心量增加至精锻用坯料5的粗销部P"的偏心量 (参照图8)。
[0106] 如此，能够由没有飞边的粗坯料4以与臂部A的厚度较薄的锻造曲轴(最终锻造产 品）的形状大致一致的形状来成形没有飞边的精锻用坯料5。而且，若将这样的没有飞边的 精锻用坯料5向精锻提供而进行精锻的话，虽然产生少量飞边，但能够包含臂部的轮廓形状 地对锻造曲轴的最终形状进行造形。因此，能够成品率良好地、并且无论其形状如何都以较 高的尺寸精度制造多汽缸发动机用的锻造曲轴。但是，如果在粗坯料的阶段在臂部造形成 相当于平衡配重的部分，则也能够制造具有平衡配重的锻造曲轴。
[0107] 在所述图6~图8所示的成形装置中，第1粗轴颈部J1'的可动轴颈模11U、11B的倾 斜面14U、14B和与其接触的第1楔块26的斜面的倾斜角度同第5粗轴颈部J5 '的可动轴颈模 11U、11B的倾斜面14U、14B和与其接触的第1楔块26的斜面的倾斜角度以铅垂面为基准刚好 相反。另外，第2粗轴颈部J2 '的可动轴颈模11U、11B的倾斜面15U、15B和与其接触的第2楔块 27的斜面的倾斜角度同第4粗轴颈部J4'的可动轴颈模11U、11B的倾斜面15U、15B和与其接 触的第2楔块27的斜面的倾斜角度以铅垂面为基准刚好相反。而且，第1楔块26的斜面的角 度(第1粗轴颈部J1'、第5粗轴颈部J5'的可动轴颈模11U、11B的倾斜面14U、14B的角度)比第 2楔块27的斜面的角度(第2粗轴颈部J2'、第4粗轴颈部J4'的可动轴颈模11U、11B的倾斜面 15U、15B的角度)大。如此，使得使各可动轴颈模11U、11B沿着轴向移动的斜楔机构的楔块角 度根据每个可动轴颈模11U、11B而不同的理由在于，将在轴向上挤压粗臂部A'而使其厚度 减小的变形速度在整个粗臂部A'处设为恒定。
[0108] 所述图6~图8所示的成形装置所使用的粗坯料4的粗轴颈部J'的截面积与精锻用 坯料5的粗轴颈部J"的截面积、即锻造曲轴的轴颈部J的截面积相同，或者比精锻用坯料5的 粗轴颈部J"的截面积、即锻造曲轴的轴颈部J的截面积大。同样地，粗坯料4的粗销部P'的截 面积与精锻用坯料5的粗销部P"的截面积、即锻造曲轴的销部P的截面积相同，或者比精锻 用坯料5的粗销部P"的截面积、即锻造曲轴的销部P的截面积大。即使在粗坯料4的粗轴颈部 J'的截面积比精锻用坯料5的粗轴颈部J"的截面积大、粗坯料4的粗销部P'的截面积比精锻 用坯料5的粗销部P"的截面积大的情况下，伴随着利用固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模 111]、118夹入并保持粗轴颈部1'、以及之后的可动轴颈模111]、118沿着轴向的移动，也能够 使粗轴颈部J'的截面积减小至精锻用坯料5的粗轴颈部J"的截面积，伴随着销模12沿着轴 向的移动和沿着偏心方向的移动，也能够使粗销部P'的截面积减小至精锻用坯料5的粗销 部P"的截面积。
[0109] 作为在以上说明的精锻用坯料的成形中应该注意的方面，有时产生局部的飞边。 以下，对飞边的产生原理和其应对之策进行说明。
[0110]图9是用于对基于本发明的成形装置的精锻用坯料的成形中产生飞边的状况进行 说明的图，图1 〇是用于对在实施飞边的应对之策时的状况进行说明的图。图9的（a)和图10 的（a)表示成形初期的状态，图9的（b)和图10的（b)表示成形中途的状态，图9的（c)和图10 的（c)表示成形完成时的状态，图9的（d)和图10的（d)表示成形完成后自成形装置取出的精 锻用坯料。
[0111] 如图9的（a)所示，成形开始后，可动轴颈模11U、11B沿着轴向移动，并且销模12和 辅助销模13沿着轴向和偏心方向移动。之后，如图9的(b)所示，可动轴颈模11U、11B、以及销 模12和辅助销模13沿着轴向的移动完成之前，即固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模11U、11B 与销模12和辅助销模13之间的间隙闭合之前，偏心变形的粗销部P'到达辅助销模13后，粗 销部P'的材料流入该辅助销模13与固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模11U、11B之间的间隙。 该已流入的材料虽然伴随着成形的进行而延伸为较薄，但如图9的（c)所示，在成形完成时 还有残留。这样，如图9的(d)所示，在精锻用坯料5的粗销部P"的外侧，在粗销部P"和与粗销 部P"相邻的粗臂部A'之间的边界出现局部的飞边部5a。
[0112] 飞边部5a在下一工序的精锻中被打入产品而成为夹层（日文：如名⑴缺陷。因此， 从确保产品品质的观点，需要防止产生飞边。
[0113] 作为防止产生飞边的应对之策，在固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模11U、11B与销 模12和辅助销模13之间的间隙闭合之后，控制销模12沿着偏心方向的移动使得偏心变形的 粗销部P'到达辅助销模13即可。具体地说，可动轴颈模11U、11B、以及销模12和辅助销模13 沿着轴向的移动完成之后，使销模12沿着偏心方向的移动完成即可。例如，优选的是，销模 12沿着偏心方向的总移动距离设为100%时，在与该销模12相邻的可动轴颈模11U、11B沿着 轴向的移动完成的时刻，销模12沿着偏心方向的移动距离为总移动距离的90%以下（更优 选的是83%以下、进一步优选的是60%以下），之后销模12沿着偏心方向的移动完成。
[0114] 即，如图10的(a)所示，开始进行成形，之后，如图10的（b)所示，在销模12沿着偏心 方向的移动距离达到总移动距离的90%之前，使可动轴颈模11U、11B、以及销模12和辅助销 模13沿着轴向的移动完成。这样一来，在该时刻，尽管固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模 11U、11B与销模12和辅助销模13之间的间隙闭合，但偏心变形的粗销部P'未到达辅助销模 13。然后，伴随着销模12沿着偏心方向的移动，粗销部P '到达辅助销模13，且该移动完成后， 如图10的(c)所示，成形完成。因此，在辅助销模13与固定轴颈模10U、10B和可动轴颈模11U、 11B之间的间隙未产生粗销部P'的材料流入的情况。这样，如图10的(d)所示，能够得到没有 飞边的尚品质的精锻用还料5。
[0115] 销模沿着偏心方向移动的移动过程在可动轴颈模沿着轴向的移动完成之前能够 任意地改变。例如，销模沿着偏心方向的移动可以与可动轴颈模沿着轴向的移动开始同时 开始，也可以在可动轴颈模沿着轴向的移动开始前开始，或者也可以在可动轴颈模沿着轴 向的移动进行一定程度后开始。另外，销模沿着偏心方向的移动也可以在自开始后移动了 预定量的位置处暂时停止，在可动轴颈模沿着轴向的移动完成之后再重新开始。
[0116] 另外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行 各种改变。例如，在所述图6所示的成形装置中，作为使可动轴颈模沿着轴向移动的机构，在 上述实施方式中采用利用了压力机的斜楔机构，但不限于此，也可以采用连杆机构，也可以 代替利用压力机而利用液压缸、伺服马达。另外，作为使销模沿着偏心方向移动的机构，不 限于液压缸，也可以是伺服马达。
[0117]另外，在所述图6所示的成形装置中构成为，将上侧模具支承台固定于上侧垫板， 并且用下侧垫板弹性支承下侧模具支承台，且在该下侧垫板设置楔块，而用该楔块使上下 的可动轴颈模移动，但也可以与上述构成上下倒置地构成。也能够构成为用各自的垫板弹 性支承上下的各模具支承台，并在垫板上分别设置楔块，而用各楔块使上下的各可动轴颈 模移动。
[0118] 另外，在所述图6所示的成形装置中，仅容许辅助销模沿着轴向移动，但也可以除 此之外形成也容许辅助销模沿着与偏心方向相反的方向移动的结构，由此，也可以是销模 和辅助销模一边以分别从上下方向夹入各粗销部P'的方式保持各粗销部P'，一边相互连动 地沿着偏心方向移动。
[0119] [实施例]
[0120] 为了确认本发明的效果，以直径为61mm且长度为600mm的圆钢还为原材料，经过使 用了所述图6所示的成形装置的包括预成形工序在内的所述图5所示的制造工序，制造了轴 颈部的外径为49mm且销部的外径为46mm的四汽缸一八个配重的锻造曲轴。另外，为了进行 比较，经过所述图1所示的制造工序，制造了具有飞边线的锻造曲轴。此时，在本发明例中， 使用了下述表1所示的钢种A的含S碳钢作为原材料，在比较例中使用了表1所示的钢种B、C 这两种含S碳钢作为原材料。
[0121] [表 1]
[0122] 表1
[0123]
[0124] 自制造成的锻造曲轴切出轴颈部和销部并对各自的外周进行切削加工，以与各自 的精加工外径相当的44mm的外径制作出厚度为10_的试验体。然后，进行以下所示的两个 评价试验。
[0125] 作为第1个评价试验，自轴颈部和销部的各试验体的与模具分割面对应的位置(所 述图3的（c)中的附图标记X所示的位置）以及与模底对应的位置(所述图3的（c)中的附图标 记Y所示的位置)各自的外周面采集20mm见方的试样，将各试样的表面研磨之后，进行该表 面的显微观察。通过该显微观察，计算出各位置的硫化物面积率x、y。此时，以400倍的倍率 对试样表面的整个区域进行显微观察，对各视场分别通过图像解析来识别MnS夹杂物所占 的区域并计算出硫化物面积率，从该硫化物面积率较高的范围中选择八个视场部分，将其 平均值作为各位置处的硫化物面积率x、y。然后，根据所获得的硫化物面积率x、y计算出各 位置处的硫化物面积率之比χ/y。
[0126] 作为第2个评价试验，使用轴颈部和销部的各试验体，对各自的外周进行高频淬 火，之后将各试验体浸渍于浓度为4.1%的盐酸中24小时。然后，通过荧光磁粉探伤(MT)对 所获得的轴颈部和销部的各试验体的与模具分割面对应的位置(所述图3的（c)中的附图标 记X所示的位置）、以及与模底对应的位置(所述图3的（c)中的附图标记Y所示的位置)各自 的外周面进行观察，调查有无裂纹产生。该第2个评价试验是在更残酷的条件下假定了产生 加工表面裂纹的试验。
[0127] 在下述表2中统一表示这两个试验结果。另外，在图11中，作为实施例中的试验结 果的一例，示出轴颈部的与模具分割面对应的位置处的本发明例和比较例各自的显微观察 照片。在图11中，散布的黑色的部分是MnS夹杂物。
[0128] [表 2]
[0129] 表2
[0130]
[0131] 注）"P"表示销部，"J"表示轴颈部
[0132] 根据表2和图11所示的结果，示出如下内容。如表2所示，试验No. 1~试验No. 4是本 发明例，试验No. 5~试验No. 10是比较例。
[0133] 在本发明例的试验No. 1~试验No. 4中，如表2所示，与模具分割面对应的位置处的 硫化物面积率X为〇 . 09%~0.21 %，与模底对应的位置处的硫化物面积率y为0.14 %~ 0.17%，两者之比x/y最大为1.31。而且，均未产生裂纹。另外，在与模具分割面对应的位置， 如图11所示，成为了MnS夹杂物适度分散的状态。
[0134] 另一方面，在比较例的试验No.5~试验No. 10中，如表2所示，与模具分割面对应的 位置处的硫化物面积率X为0.34 %~0.53%，与模底对应的位置处的硫化物面积率y为 0.14%~0.23%，两者之比x/y最小为1.90。而且，虽然在与模底对应的位置全部未产生裂 纹，但是在与模具分割面对应的位置全部产生了裂纹。另外，在与模具分割面对应的位置， 如图11所示，成为了MnS夹杂物密集存在的状态。
[0135] 因而可知，如果硫化物面积率x、y之比x/y即使预估了偏差也为1.5以下，则呈MnS 夹杂物不会密集而适度分散的状态，裂纹敏感性较低，不会产生加工表面裂纹。
[0136] 产业上的可利用性
[0137] 本发明能够有效地利用于通过热锻造制造的锻造曲轴、特别是多汽缸发动机用的 锻造曲轴。
【主权项】
1. 一种锻造曲轴的制造方法，该锻造曲轴用于多汽缸发动机，其中， 该制造方法包括下述一系列工序： 第1预成形工序，在该工序中，成形曲轴形状的粗坯料，该曲轴形状的粗坯料分别造形 有:轴向的长度与锻造曲轴的轴颈部的轴向的长度相同的粗轴颈部、轴向的长度与锻造曲 轴的销部的轴向的长度相同且与轴向成直角的偏心方向的偏心量比所述销部的与轴向成 直角的偏心方向的偏心量小的粗销部、以及轴向的厚度比锻造曲轴的曲臂部的轴向的厚度 厚的粗曲臂部； 第2预成形工序，在该工序中，使用成形装置成形精锻用坯料，该成形装置包括： 固定轴颈模，其配置于所述粗坯料的粗轴颈部中的一个粗轴颈部的位置，且以从与轴 向成直角的方向夹入该粗轴颈部的方式保持该粗轴颈部，并且该固定轴颈模接触于与该粗 轴颈部相连的粗曲臂部的侧面； 可动轴颈模，其分别配置于除被固定轴颈模夹入的粗轴颈部以外的各个粗轴颈部的位 置，且以从与轴向成直角的方向分别夹入该各个粗轴颈部的方式保持该各个粗轴颈部，并 且各个可动轴颈模分别接触于与该粗轴颈部分别相连的粗曲臂部的侧面，且能朝向固定轴 颈模沿着轴向移动；以及 销模，其分别配置于各个粗销部的位置，且分别贴紧在该各个粗销部的偏心中心侧，并 且各个销模分别接触于与该粗销部分别相连的粗曲臂部的侧面，且能沿着朝向固定轴颈模 的轴向和与轴向成直角的偏心方向移动， 在该成形精锻用坯料的第2预成形工序中，自以用固定轴颈模和可动轴颈模夹入粗轴 颈部的方式保持粗轴颈部、将销模贴紧于粗销部的状态起，通过使可动轴颈模沿着轴向移 动且使销模沿着轴向和偏心方向移动，从而在轴向上挤压粗曲臂部而使粗曲臂部的厚度减 小至锻造曲轴的曲臂部的厚度，并且在偏心方向上按压粗销部而使粗销部的偏心量增加至 锻造曲轴的销部的偏心量;以及 精锻工序，在该工序中，使用上下一对模具对所述精锻用坯料进行精锻，成形被造形成 锻造曲轴的最终形状的精锻件， 所述成形装置在与所述粗销部各自的偏心中心侧相反的外侧还包括沿轴向移动的辅 助销模， 在所述第2预成形工序中，伴随着所述可动轴颈模、以及所述销模和所述辅助销模沿着 轴向的移动，在所述固定轴颈模和所述可动轴颈模与所述销模和所述辅助销模之间的间隙 闭合之后，控制所述销模沿着偏心方向的移动使得偏心变形的所述粗销部到达所述辅助销 模。2. 根据权利要求1所述的锻造曲轴的制造方法，其中， 在所述第2预成形工序中，所述销模沿着偏心方向的总移动距离设为100%时，在与该 销模相邻的所述可动轴颈模沿着轴向的移动完成的时刻，所述销模沿着偏心方向的移动距 离为总移动距离的90%以下，之后所述销模沿着偏心方向的移动完成。
【文档编号】B21J5/00GK105855450SQ201610249119
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2013年12月9日
【发明人】多比良裕章, 金基成, 大久保润, 大久保润一
【申请人】新日铁住金株式会社