[0016] 0.23

[0017] 另外，为了解决上述课题而完成的另一发明是一种曲拐的制造方法，其包括：从一个钢块提取多个预制件的工序；以及利用上述曲拐的锻造方法而由上述多个预制件锻造多个曲拐的工序。

[0018] 该曲拐的制造方法使用该曲拐的锻造方法，因此为了锻造曲拐而能够适当地推断出从钢块提取的预制件的范围，因此能够锻造疲劳强度优异的曲拐，并且能够从一个钢块高效地提取多个预制件，生产率提高。

[0019] 另外，为了解决上述课题而完成的又一发明是通过该曲拐的制造方法而制造出的曲拐。该曲拐通过该曲拐的制造方法来制造，因此在圆角部附近不存在重影部，因而具有优异的疲劳强度。

[0020] 需要说明的是，“重影部”是指，在进行了宏观组织试验的情况下作为黑点显现的合金元素的富集区域，该宏观组织试验可以依照JIS-G0553(2012)来进行。另外，在因钢种、尺寸而无法依照该规格的情况下，利用依照该规格的方法来进行宏观组织试验即可。另外，“圆角部附近”是指，距离圆角部具有曲拐内部方向上的规定厚度的区域，该规定厚度的范围可以是例如曲拐的1/2行程的1/100左右的距离，优选为30mm以上。

[0021] 发明效果

[0022] 像以上说明的那样，本发明的曲拐的锻造方法、曲拐的制造方法以及曲拐能够提高曲拐的疲劳强度，并且生产率高。附图说明

[0023] 图1中，(a)是示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的曲拐的锻造方法的锻造前的钢块的示意性主视图，(b)是从锻造图1(a)的钢块而得到的棒料提取测量用预制件的说明图，(c)是从图1(b)的棒料提取出的预制件的示意性主视图，(d)是从图1(b)的棒料提取出的预制件的模锻后的曲拐的示意性主视图。

[0024] 图2中，(a)是模锻前的预制件的示意性立体图，(b)是图2(a)的预制件的示意性侧视图，(c)是沿着图2(b)的预制件的A-A线的示意性剖视图，(d)是模锻后的曲拐的示意性立体图，(e)是图2(d)的曲拐的示意性侧视图，(f)是沿着图2(e)的曲拐的B-B线的示意性剖视图。

[0025] 图3是示出模锻前后的预制件内部的位置变化的图表。

[0026] 图4中，(a)是曲拐的第一锻造方法中的钢块的示意性主视图，(b)是曲拐的第一锻造方法中的棒料的示意性立体图，(c)是曲拐的第一锻造方法中的预制件的示意性立体图，(d)是曲拐的第一锻造方法中的压缩后的预制件的示意性主视图，(e)是示出将曲拐的第一锻造方法中的预制件插入到模具的状态的示意性剖视图，(f)是示出曲拐的第一锻造方法中的模锻时的曲拐的示意性剖视图。

[0027] 图5中，(a)是曲拐的第二锻造方法中的钢块的示意性主视图，(b)是曲拐的第二锻造方法中的棒料的示意性立体图，(c)是曲拐的第二锻造方法中的预制件的示意性立体图，(d)是示出曲拐的第二锻造方法中的将预制件插入到模具的状态的示意性剖视图，(e)是示出曲拐的第二锻造方法中的模锻时的曲拐的示意性剖视图。

[0028] 图6是示出本发明的一实施方式所涉及的曲拐的锻造方法的流程的图。

[0029] 图7是示出重影部中的夹杂物的尺寸与疲劳强度比之间的关系的图表。

[0030] 附图标记说明：

[0031] 1 钢块

[0032] 2 棒料

[0033] 3 预制件

[0034] 3a 压缩加工后的预制件

[0035] 4 曲拐

[0036] 5 重影部

[0037] 6 销轴

[0038] 7 圆角部

[0039] 8 臂

[0040] 9 金属流动

[0041] 10 下部模具

[0042] 11 上部模具

具体实施方式

[0043] 以下，对本发明所涉及的曲拐的锻造方法、曲拐的制造方法以及曲拐的实施方式进行说明。

[0044] 〔曲拐的锻造方法〕

[0045] 该曲拐的锻造方法是通过钢块的模锻来形成组装型曲轴用的曲拐的锻造方法。该曲拐的锻造方法包括：对从钢块提取出的预制件内部的不健全区域即重影部的位置以及对该预制件进行模锻而成的曲拐内部的重影部的位置进行测量的工序(重影部测量工序)；基于上述测量结果而求出根据模锻前的预制件内部的位置或者钢块内部的位置来求得对应的模锻后的曲拐内部的位置的关系，基于该关系，根据模锻前的预制件内部的重影部的位置来推断模锻后的曲拐内部的重影部的位置的工序(重影部位置推断工序)；基于上述模锻后的曲拐内部的重影部的推断位置，确定钢块的大小、钢块的形状、从钢块提取预制件的位置以及预制件的锻造方法以便避免将重影部配置在模锻后的曲拐的圆角部附近的工序(钢块条件确定工序)；以及从具有在上述钢块条件确定工序中确定好的大小以及形状的钢块提取预制件，并使用在钢块条件确定工序中确定好的预制件的锻造方法由预制件锻造曲拐的工序(锻造工序)。

[0046] <重影部测量工序＞

[0047] 在上述重影部测量工序中，从实物的钢块提取预制件而测量模锻前后的预制件内的重影部的位置。具体来说，首先，实际上通过气体切割等从曲拐的模锻所使用的、锻造图1(a)的铸造好的钢块1而得到的图1(b)的棒料2中提取预制件3。然后，对提取出的预制件3进行依照JIS-G0553(2012)的宏观组织试验，如图1(c)所示，对该模锻前的预制件3中的重影部5的位置进行测量。此外，对于将从图1(b)的棒料2中提取出的预制件3进行了模锻后的曲拐4进行宏观组织试验，如图1(d)所示，对曲拐4中的重影部5的位置进行测量。对于多种钢块同样地实施该测量。需要说明的是，如图4所示，在将从棒料2提取的预制件3进行了压缩后进行模锻的情况下，仅对于压缩前的预制件3(图4(c))进行上述宏观组织试验即可。这是因为，通过对压缩前的预制件3实施上述宏观组织试验，能够基于该宏观组织试验的测量结果而对预制件3的压缩工序进行解析。

[0048] <重影部位置推断工序＞

[0049] 在上述重影部位置推断工序中，首先，实施从预制件3向钢块1的逆解析，从在上述重影部测量工序中测量出的预制件3中的重影部5的位置导出锻造前的钢块1的状态下的重影部5的位置。上述逆解析能够使用流动凝固解析、或公知的方法。通过对多种钢块进行上述逆解析，能够根据钢种来把握钢块1中的重影部5的位置。

[0050] 接下来，通过解析来求出插入模锻用模具之前的预制件3内部的位置的模锻后的变化，与在上述重影部测量工序中测量出的实际的宏观位置的变化进行比较。上述位置变化的解析是通过刚塑性有限要素解析将温度设定为实际的锻造时的温度、并根据条件将库仑的摩擦的摩擦系数μ设为0.1以上且0.4以下。发明人确认了通过以使在上述重影部测量工序中测量出的实态的金属流动与基于解析的金属流动一致的方式进行条件设计而能够高精度地推断模锻前后的预制件3内部的位置变化。

[0051] 另外，模锻前后的预制件3内部的位置变化的推断也可以使用近似式，以此来代替使用上述的基于解析的方法。以下，对使用近似式来推断预制件3内部的位置变化的方法进行说明。

[0052] 如图2(c)以及图2(f)所示，将臂8的长边方向设为高度方向，并且将曲拐4的销轴6侧的端面设为高度方向的基准，将插入到模锻用模具之前的预制件3的高度位置(由0以上且1以下表示的无维数)设为α。另外，将模锻后的曲拐4的销轴6的最上位置作为基准，将距销轴6的任意的位置为止的高度方向上的距离(任意的高度位置)设为z。另外，将模锻后的曲拐4的厚度方向的中心作为基准，将厚度方向的任意的位置设为x(mm)，将模锻后的曲拐4的厚度乘以1/2后的值设为T(mm)。另外，在将模锻后的曲拐4的臂8的长边方向的长度设为H1(mm)、将插入到与臂8的长边方向对应的模锻用模具之前的预制件3的长度设为H0(mm)、将模锻后的曲拐4的销轴6的直径设为D(mm)的情况下，插入到模锻用模具之前的预制件3的高度位置α可以由下述式(3)表示。需要说明的是，下述式(3)中的β像下述式(6)所示那样由销轴6部的任意的高度位置z与销轴6的直径D之比来表示，下述式(3)中的A(β)根据β的值而由下述式(4)或者式(5)表示。因此，0<β<0.01时的A(β)的值与下述式(4)中的A(0.01)的值相等。需要说明的是，在图2(c)以及图2(f)中，由虚线表示金属流动9。

[0053] α＝f(z，x)＝{(D-z)+A(β)×(T-x)}/H1···(3)

[0054] 0.01≤β≤1.0时，A(β)＝0.2710×β-0.3321···(4)

[0055] 0<β<0.01时，A(β)＝0.2710×0.01-0.3321···(5)

[0056] β＝z/D···(6)

[0057] 另外，图3示出由上述式(4)～式(6)表示的β(z/D)与A(β)之间的关系。图3的虚线表示由上述式(4)～式(6)得出的β与A(β)之间的关系，圆形的标绘示出实测值。由此可知，由上述式(4)～式(6)示出的β与A(β)能够十分近似于实际的预制件3内部的位置变化。由此，认为是根据使用上述式(4)～式(6)的上述式(3)，能够高精度地推断模锻前后的预制件3内部的位置变化。需要说明的是，由图3可知可知，越是靠近销轴
6的最上位置的位置，模锻前后的预制件3内部的位置变化越大。

[0058] 通过使用上述近似式(3)，即便不实施解析、也能够推断模锻前后的位置变化，因此能够使用上述式(3)而从模锻前的预制件3内部的重影部5的位置来推断模锻后的曲拐4内部的重影部5的位置。

[0059] <钢块条件确定工序＞

[0060] 在上述钢块条件确定工序中，基于在上述重影部位置推断工序中求出的模锻后的曲拐4内部的重影部5的推断位置，确定用于锻造曲拐4的钢块的大小、钢块的形状、从钢块提取预制件的位置以及预制件的锻造方法，以便避免重影部5配置在模锻后的曲拐4的圆角部7附近。

[0061] 作为预制件的锻造方法，具有在将从钢块提取出的预制件压缩之后进行模锻的方法(第一锻造方法)、以及不压缩从钢块提取出的预制件而进行模锻的方法(第二锻造方法)。以下，对这些锻造方法进行说明。需要说明的是，在说明第一锻造方法的图4以及说明第二锻造方法的图5中，将从钢块1的底部朝向头部的方向作为轴向而由单点划线表示，对于图4(b)～(f)以及图5(b)～(e)的各图所示的棒料以及预制件而言，与该轴向对应的方向也由单点划线来表示。

[0062] (第一锻造方法)

[0063] 将图4(a)的钢块1锻造而作为图4(b)的棒料2，通过气体切割而与轴向垂直地切断该棒料2，从而提取多个预制件3。接下来，如图4(d)所示，将图4(c)所示的预制件3以40％以上且70％以下的压下率在轴向上进行压缩。然后，如图4(e)所示，在轴向与锻造后的曲拐4的高度方向成直角的朝向下，将压缩加工后的预制件3a插入到下部模具10。最后，如图4(f)所示，利用上部模具11对插入到下部模具10的预制件3a进行按压而发生变形，从而锻造出曲拐4。如图4(e)以及图4(f)所示，伴随着被上部模具11按压而使预制件
3a发生变形，预制件3a内部的重影部5的位置发生变化。

[0064] (第二锻造方法)

[0065] 将图5(a)的钢块1锻造而作为图5(b)的棒料2，通过气体切割而与轴向垂直地切断该棒料2，从而提取多个预制件3。接下来，如图5(d)所示，不对图5(c)所示的预制件3进行压缩加工而在轴向与锻造后的曲拐4的高度方向成直角的朝向下，将预制件3插入到下部模具10。最后，如图5(e)所示，利用上部模具11对插入到下部模具10的预制件3进行按压而发生变形，从而锻造出曲拐4。如图5(d)以及图5(e)所示，伴随着被上部模具11按压而使预制件3发生变形，预制件3内部的重影部5的位置发生变化。

[0066] <锻造工序＞

[0067] 在上述锻造工序中，对在上述钢块条件确定工序中确定好的大小以及形状的钢块1进行铸造，根据在上述钢块条件确定工序中确定好的提取位置而从钢块1提取预制件3。
然后，在上述钢块条件确定工序中确定好的预制件的锻造方法中，由预制件3锻造出曲拐
4。在上述锻造工序中，根据在上述钢块条件确定工序中确定好的条件而锻造曲拐4，因此重影部5不会配置在锻造出的曲拐4的圆角部7附近，从而能够锻造出疲劳强度高的曲拐4。

[0068] 需要说明的是，在将从钢块1提取出的预制件3模锻而锻造曲拐4时，预制件3的长度H0(mm)、臂8的长边方向上的长度H1(mm)、以及模锻后的销轴6的直径D(mm)优选满足下述式(1)以及式(2)。

[0069] 1.02

[0070] 0.23

[0071] 在上述H1/H0为上述式(1)的下限以下的情况下，可能导致难以将销轴6的直径锻造为期望的尺寸。另一方面，在上述H1/H0为上述式(1)的上限以上的情况下，模锻前后的重影部5的位置的变化量变大，可能导致重影部5难以远离圆角部7附近。

[0072] 在上述D/H1为上述式(2)的下限以下的情况下，模锻前后的重影部5的位置的变化量变大，可能导致重影部难以远离圆角部7附近。另一方面，在上述D/H1为上述式(2)的上限以上的情况下，可能导致无法形成适于组装型的曲轴的形状的曲拐。

[0073] 因此，通过以满足上述式(1)以及式(2)的方式由预制件3模锻出曲拐4，能够可靠地防止重影部5配置在锻造后的曲拐4的圆角部7附近，能够可靠地提高曲拐4的疲劳强度。

[0074] <曲拐的锻造方法的流程＞

[0075] 图6示出该曲拐的锻造方法的一实施方式的流程。以下，对该流程进行说明。

[0076] 首先，将对锻造的曲拐赋予了机械加工余量的形状确定为目标锻造形状(步骤S1)。

[0077] 接下来，对在步骤S1中确定好的目标锻造形状的体积进行确定(步骤S2)。

[0078] 接下来，基于在步骤S1中确定好的目标锻造形状来确定钢块的钢种以及形状(步骤S3)。此时，基于上述重影部测量工序的宏观组织试验的测量结果来把握确定好的钢块内部中的重影部的位置。

[0079] 接下来，考虑在步骤S3中把握的钢块内部的重影部的位置来确定预制件的锻造方法(步骤S4)。在步骤S3中，例如作为预制件的锻造方法，确定使用上述第一锻造方法还是使用第二锻造方法。

[0080] 接下来，使用上述重影部位置推断工序的解析或者上述近似式(3)来推断模锻后的曲拐内部的金属流动(步骤S5)。

[0081] 在推断金属流动之后，测量模锻后的曲拐的宏观组织，并调查在圆角部附近是否不存在重影部(步骤S6)。此时，在重影部存在于圆角部附近的情况下，返回到步骤S3或者步骤S4。例如，在判断为对于此时的曲拐的形状而言即使变更预制件的锻造方法也无法使重影部远离圆角部附近的情况下，返回步骤S3，重新选择钢块。另外，在判断为有可能通过变更预制件的锻造方法而能够使重影部远离圆角部附近的情况下，返回到步骤S4，例如将预制件的锻造方法从上述第二锻造方法变更为第一锻造方法。

[0082] 重复上述步骤S3～S6，在步骤S6中，在确认了在圆角部附近不存在重影部的情况下，认为此时的钢块的大小、钢块的形状、从钢块提取预制件的位置以及预制件的锻造方法对于锻造曲拐而言是适当的，从而确定为用于锻造曲拐的钢块的大小、钢块的形状、从钢块提取预制件的位置以及预制件的锻造方法。之后，使用在此确定好的钢块的大小、钢块的形状、从钢块提取预制件的位置以及预制件的锻造方法而锻造曲拐。需要说明的是，只要是相同的曲拐，之后不进行步骤S1～S6的处理就能够使用同样的钢块的大小、钢块的形状、从钢块提取预制件的位置以及预制件的锻造方法来反复锻造具有优异的疲劳强度的曲拐。

[0083] [优点]

[0084] 该曲拐的锻造方法基于根据模锻前的预制件内部的位置或者钢块内部的位置来求得对应的模锻后的曲拐内部的位置的关系(上述解析或者近似式)，能够根据模锻前的预制件内部的重影部的位置来推断出模锻后的曲拐内部的重影部的位置，因此能够从钢块中适当地提取用于锻造曲拐的预制件。由此，即便在使用大型的钢块的情况下也能够锻造疲劳强度优异的曲拐。

[0085] 另外，该曲拐的锻造方法能够推断模锻后的曲拐内部的重影部的位置，因此能够防止重影部配置在圆角部附近，从而能够锻造出疲劳强度高的曲拐。

[0086] 〔曲拐的制造方法〕

[0087] 该曲拐的制造方法包括：从一个钢块提取多个预制件的工序(预制件提取工序)；利用上述曲拐的锻造方法而从上述多个预制件锻造出多个曲拐的工序(曲拐锻造工序)。

[0088] <预制件提取工序＞

[0089] 在上述预制件提取工序中，根据在上述钢块条件确定工序中确定好的预制件的提取位置，从大型的钢块中提取多个预制件。

[0090] <曲拐锻造工序＞

[0091] 在上述曲拐锻造工序中，使用上述曲拐的锻造方法，按照提取出的预制件来锻造曲拐。在上述预制件提取工序中提取出的预制件是基于曲拐内部的重影部的推断位置而从钢块中提取出的，因此在由该预制件锻造出的曲拐的圆角部附近不存在重影部。因此，能够从任意预制件皆能够锻造出疲劳强度优异的曲拐。

[0092] [优点]

[0093] 在该曲拐的制造方法中，基于曲拐内部的重影部的推断位置而从钢块中提取出用于锻造曲拐的多个预制件，因此能够由大型的钢块制造出疲劳强度优异的多个曲拐，生产率提高。

[0094] 实施例

[0095] 以下，根据实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明并不限于这些实施例。

[0096] [重影部的位置控制的确认]

[0097] 利用上述第一锻造方法以及第二锻造方法来实际锻造预制件，确认利用该曲拐锻造方法是否能够控制重影部的位置。具体来说，在利用上述两种锻造方法制造了曲拐之后，切断曲拐，进行宏观组织试验而确认了重影部的位置。然后，对在上述重影部位置推断工序中推断出的曲拐的重影部的位置与实际的重影部的位置进行比较。

[0098] <确认结果＞

[0099] 可以确认的是，在上述重影部位置推断工序中通过解析推断出的曲拐的重影部的位置、以及通过近似式推断出的曲拐的重影部的位置皆与利用上述第一锻造方法以及第二锻造方法锻造出的曲拐的重影部的任意位置几乎一致。由此，可以确认利用该曲拐锻造方法能够控制重影部的位置。另外，通过该确认而知晓以下的情况。

[0100] 在锻造前利用压缩预制件的第一锻造方法来锻造曲拐的情况下，与利用第二锻造方法锻造曲拐的情况相比，能够使重影部5进一步远离圆角部7附近。由此，在例如110t左右的大型的钢块的情况下，由于重影部的产生区域宽，因此认为使用该锻造方法是有效的。但是，在利用第一锻造方法来锻造曲拐的情况下，与第二锻造方法相比，工序数增加。

[0101] 另一方面，即便在模锻前不进行预制件3的压缩、也能够使重影部5远离锻造后的曲拐4的圆角部7附近的情况下，认为利用上述第二锻造方法能够制造疲劳强度优异的曲拐。

[0102] [重影部对疲劳强度的影响的确认]

[0103] 可以说是，在重影部存在有对疲劳强度造成影响的夹杂物，因该夹杂物的存在而导致产品的疲劳强度降低。对此，为了确认夹杂物对疲劳强度的影响，从制造出的曲拐中制作疲劳试件并进行疲劳试验。

[0104] 图7的图表示出该疲劳试验的结果。图7的图表示出用于表示夹杂物的尺寸的与疲劳强度比之间的关系。具体来说，利用光学显微镜来观察疲劳试件，将夹杂物的长边乘以与长边正交的短边后的值的平方根设为夹杂物面积的平方根 在图7的图表中标绘该 的平均值和疲劳强度的平均值。需要说明的是，图7的纵轴表示将时的平均疲劳强度(MPa)设为1而各平均疲劳强度相对于该强度之比。根据其结果，可以确认避开重影部可以获得高疲劳强度。

[0105] 工业实用性

[0106] 像以上说明的那样，该曲拐的锻造方法、曲拐的制造方法以及曲拐能够提高曲拐的疲劳强度，并且生产率高，因此作为船舶用组装型的大型曲轴等是有用的。

• 锻造
• 钢块
• 重影
• 预制
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• 工序
• 圆角
• 推断
• 疲劳
• 提取