專利名稱：金屬制部件的斷裂開始部形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成例如汽車的連接桿(以下，僅表示為“連桿”)等金屬制部件的斷裂開始部的金屬制部件的斷裂開始部形成方法。
背景技術(shù)：
以往，公知如下述技術(shù)在例如汽車的連桿等的大端部的內(nèi)周面，在沿厚度方向相互對(duì)置的位置，形成由槽狀或隔開微小的間隔而連成直線狀的凹部構(gòu)成的斷裂開始部(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。在形成這樣的斷裂開始部時(shí)，專利文獻(xiàn)1中使用了激光裝置。為了利用激光裝置形成正確的斷裂開始部，必須導(dǎo)入并設(shè)置數(shù)千萬元那樣昂貴的裝置。因此，也存在下述情況代替該激光裝置而使用專用的拉床來以形成構(gòu)成為V字槽的斷裂開始部。此外，還存在下述情況代替使用這樣的激光裝置或拉床，經(jīng)由專用的鋸齒()二有U刃)并通過機(jī)械加工來形成隔開預(yù)定間隔的許多凹部，而不形成槽部(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-144467號(hào)公報(bào)(段落(0002) (0003)，圖1、圖3 圖6)專利文獻(xiàn)2 日本特開2008-36706號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題作為上述那樣的激光裝置，一般使用YAG激光裝置(釔鋁石榴石激光裝置)。對(duì)在使用該YAG激光裝置的情況下形成金屬制部件的斷裂開始部的問題點(diǎn)進(jìn)行說明。在使用 YAG激光裝置的情況下，一般必須定期更換用來激發(fā)激光的閃光燈，由此花費(fèi)的營運(yùn)成本增高。此外，一旦YAG激光裝置發(fā)生故障，通常的維護(hù)保養(yǎng)人員無法應(yīng)對(duì)，因此，擔(dān)心會(huì)隨著激光故障時(shí)引起長時(shí)間的停線。這樣長時(shí)間的停線也會(huì)誘發(fā)其后的后工序中的停線，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線停線，從而對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃產(chǎn)生很大的混亂。此外，考慮到金屬制部件根據(jù)其制造方法通過鍛造或燒結(jié)而形成。并且，當(dāng)作為金屬制部件的一個(gè)例子舉出連桿時(shí)，則不管是通過鍛造而形成的連桿還是通過燒結(jié)而形成的連桿，在連桿上形成有僅由V字槽構(gòu)成的斷裂開始部的情況下，就會(huì)產(chǎn)生以下共同的問題。具體而言，當(dāng)在通過鍛造或燒結(jié)的任何一方形成的連桿中都通過拉削(broach) 加工形成有V字槽的情況下，在其拉刀較新的情況下，V字槽的槽底部的R變小，在通過心棒(mandrel)使連桿大端部斷裂的情況下，能夠得到允許范圍內(nèi)的斷裂面。然而，在拉刀因長時(shí)間使用而磨損了的情況下，存在下述情況由于V字槽的槽底部的R變大，因此，在通過心棒將連桿大端部擴(kuò)開的情況下無法得到均勻的斷裂面。此外，在使用磨損了的拉刀開槽加工出V字槽的情況下，連桿斷裂時(shí)的拉伸力變大，相應(yīng)地也需要連桿斷裂裝置的動(dòng)力，從而違反了節(jié)能的要求。此外，在通過經(jīng)由心棒擴(kuò)開大端部而使作為斷裂開始部僅機(jī)械加工出V字槽的、 通過鍛造形成的連桿斷裂的情況下，由于鍛造連桿的材料強(qiáng)度高，因此，斷裂時(shí)的曲柄孔變形超過每個(gè)斷裂的產(chǎn)品所規(guī)定的變形允許值的可能性增高。在通過這樣的斷裂工序產(chǎn)生的斷裂面中，可能會(huì)在斷裂面上形成韌窩(dimple)(在金屬斷面的顯微鏡觀察中使用的學(xué)術(shù)用語，帶韌性破壞特征的破壞組織)。通常，在連桿斷裂工序的后工序中通過鏜孔加工將槽部除去，但是所述韌窩會(huì)殘留在通過鏜孔加工沒有去除干凈的范圍內(nèi)。這樣的韌窩是在連桿斷裂時(shí)連桿斷裂面發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生的，如果勉強(qiáng)地將殘留著這樣韌窩的連桿斷裂面彼此配合，則該部分的應(yīng)力變高，并在最終產(chǎn)品階段成為問題。本發(fā)明的目的在于提供一種以低成本形成能夠在斷裂后得到穩(wěn)定的斷裂面的金屬制部件的斷裂開始部的方法。用于解決課題的手段為了解決上述課題，本發(fā)明的技術(shù)方案1的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的特征在于，具有第1步驟，通過機(jī)械加工在金屬制部件的與斷裂開始部相對(duì)應(yīng)的部分形成槽部；以及第2步驟，在所述槽部的底的部分相互隔開預(yù)定間隔地形成多個(gè)凹部。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案1的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，能夠解決在使用 YAG激光裝置來形成金屬制部件的斷裂開始部的情況下產(chǎn)生的課題。具體而言，不需要因激光激發(fā)用的閃光燈的定期更換所導(dǎo)致的高昂的營運(yùn)成本。此外，也能夠避免因在YAG激光裝置發(fā)生故障時(shí)維護(hù)保養(yǎng)人員無法應(yīng)對(duì)而引起的長期停線。由此，能夠按照預(yù)先決定的生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)斷裂產(chǎn)品。此外，能夠解決在由鍛造件構(gòu)成的金屬制部件上形成僅由槽部構(gòu)成的金屬制部件的斷裂開始部的情況下的課題。具體而言，能夠防止在使下述這樣的金屬制部件斷裂時(shí)所產(chǎn)生的那樣的韌窩的出現(xiàn)，所述金屬制部件通過鍛造形成且形成有僅由槽部構(gòu)成的斷裂開始部。由此，當(dāng)將斷裂后的金屬制部件的斷裂面彼此重新配合時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力局部升高的區(qū)域，從而能夠得到品質(zhì)穩(wěn)定的最終產(chǎn)品。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案2的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的特征在于在技術(shù)方案1所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法中，在所述第1步驟中，通過拉削加工形成所述槽部。此外，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案2的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，能夠解決在利用拉削加工來形成金屬制部件的斷裂開始部的槽部的情況下的課題。具體而言，即使金屬制部件通過鍛造或燒結(jié)中的任何一種方法形成，在使用磨損了的拉刀形成槽部后發(fā)生斷裂時(shí)，由于在槽部的底部隔開預(yù)定間隔地形成有凹部，因此能夠得到穩(wěn)定的斷裂面。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案3的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的特征在于在技術(shù)方案1或技術(shù)方案2所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法中，在所述第1步驟中， 利用鋸齒來形成所述槽部。此外，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案3的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，能夠解決在利用鋸齒來形成金屬制部件的斷裂開始部的槽部的情況下的課題。具體而言，即使金屬制部件通過鍛造或燒結(jié)中的任何一種方法形成，在使用磨損了的鋸齒形成槽部后發(fā)生斷裂時(shí)，由于在槽部的底部隔開預(yù)定間隔地形成有凹部，因此能夠得到穩(wěn)定的斷裂面。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案4的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的特征在于在技術(shù)方案1至技術(shù)方案3中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法中，所述凹部的開口部的形狀是圓或橢圓中的任何一種。即使凹部的開口部是圓或橢圓中的任何一種形狀，只要在槽部的底部隔開預(yù)定間隔地形成凹部，就能夠充分發(fā)揮本發(fā)明的作用。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案5的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的特征在于在技術(shù)方案1至技術(shù)方案3中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法中，所述凹部的開口部的形狀是2(n+l)邊形(η是正整數(shù))，一方的對(duì)置的一對(duì)頂點(diǎn)的排列方向與所述槽部的延伸方向一致。通過使凹部的開口部具有這樣的形狀，金屬制部件的斷裂從開口部的一方的對(duì)置的一對(duì)頂點(diǎn)開始，并沿槽部的延伸方向擴(kuò)展，因此，能夠形成沒有偏差的均勻的斷裂面。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案6的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的特征在于在技術(shù)方案1至技術(shù)方案5中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法中，當(dāng)設(shè)所述凹部的間距為P，設(shè)所述凹部的開口部的長度方向的長度為dm，設(shè)飛邊率為Rt = (p-dm) /p時(shí)，飛邊率Rt比0大且不足1。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案6的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，通過飛邊率Rt接近1，在槽部兩端部附近分別形成各一個(gè)凹部，通過飛邊率Rt接近0，凹部形成為以凹部的開口部的長度方向端部互不連接而略微分離的狀態(tài)并排形成多個(gè)凹部。對(duì)于這樣的任何情況、或者即使以其中間的凹部的排列情況等的各種排列情況在槽部的底部形成凹部，也能夠發(fā)揮本發(fā)明的作用。此外，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案7的連桿的制造方法，其特征在于，所述連桿的制造方法具有第1步驟，所述金屬制部件由連桿構(gòu)成，準(zhǔn)備沒有形成斷裂開始部的連桿；第2 步驟，應(yīng)用所述技術(shù)方案1至技術(shù)方案6中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，在所述連桿的大端部的內(nèi)周面的對(duì)置的位置上形成斷裂開始部；以及第3步驟，用心棒將所述連桿的大端部的形成有斷裂開始部的內(nèi)周面擴(kuò)開，由此使連桿斷裂。根據(jù)所述連桿的制造方法，與以往相比，能夠以非常小的沖擊能量制造具有均勻斷裂面的連桿，并能夠在響應(yīng)節(jié)能要求的同時(shí)獲得高品質(zhì)的連桿。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種以低成本形成能夠在斷裂后得到穩(wěn)定的斷裂面的金屬制部件的斷裂開始部的方法。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的連桿的大端部的立體圖。圖2是局部放大示出圖1所示的連桿的斷裂開始部的立體圖。圖3是從與圖1不同的方向示出的連桿的大端部的立體圖。圖4是在整個(gè)長度方向的范圍內(nèi)示出圖3所示的連桿的斷裂開始部的放大立體圖。圖5是局部示出圖1所示的連桿的斷裂開始部的第1變形例的立體圖。圖6是局部示出圖1所示的連桿的斷裂開始部的第2變形例的立體圖。圖7是示出應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的連桿斷裂裝置的側(cè)視圖。 圖8是對(duì)本發(fā)明的第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的比較例的斷裂面進(jìn)行了攝影的顯微鏡照片的副本。圖9是對(duì)本發(fā)明的第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的本實(shí)施例的斷裂面進(jìn)行了攝影的顯微鏡照片的副本。圖10是示出在本發(fā)明的第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的比較例與本實(shí)施例A C中使用了擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)來斷裂時(shí)的吸收能的特性圖。圖11是示出本發(fā)明的第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的比較例的飛邊率與擺錘沖擊值的關(guān)系的特性圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的金屬制部件的斷裂開始部形成方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的金屬制部件的斷裂開始部形成方法是，在由鍛造件構(gòu)成的汽車的連桿的大端部的內(nèi)周面、在沿厚度方向相互對(duì)置的位置上形成斷裂開始部的方法。本實(shí)施方式所涉及的金屬制部件的斷裂開始部形成方法具有第1步驟，在與作為金屬制部件的連桿的斷裂開始部相對(duì)應(yīng)的部分形成槽部；和第2步驟，在槽部的底的部分相互隔開預(yù)定間隔地形成多個(gè)凹部。并且，在本實(shí)施方式的第1步驟中，將拉刀設(shè)置于拉削加工裝置，并在連桿大端部的內(nèi)周面的相互對(duì)置的位置通過拉削加工而形成V字槽。并且，利用拉刀形成的槽部也可以如后述那樣是U字槽或半圓狀的槽而代替V字槽。此外，在第2步驟中，準(zhǔn)備凹部形成用的刀具，使用該刀具在V字槽的底的部分相互隔開預(yù)定間隔地形成多個(gè)凹部。以下，對(duì)這些步驟的具體內(nèi)容與作用一起更詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖1是應(yīng)用本發(fā)明所涉及的金屬制部件的斷裂開始部形成方法的連桿的大端部部分的立體圖。此外，圖2是局部放大示出圖1所示的連桿的斷裂開始部的立體圖。此外，圖3是從與圖1不同的方向示出的連桿的大端部的立體圖。此外，圖4是在槽部的整個(gè)長度方向的范圍內(nèi)示出圖3所示的連桿的斷裂開始部的放大立體圖。在第1步驟中，在連桿1的作為斷裂開始部的大端部10的內(nèi)周面10a，形成沿其厚度(進(jìn)深)方向互相對(duì)置的V字槽11。此時(shí)，如果設(shè)例如連桿1的大端部10的內(nèi)徑為 50mm，設(shè)大端部內(nèi)周壁的厚度方向的長度為20mm，則在該連桿大端部10的內(nèi)周面IOa的沿直徑方向相互對(duì)置的位置上，從連桿大端部10的一端開口部開始遍及至另一端開口部地形成V字槽11。在此，V字槽11的深度作為一個(gè)例子為1mm，開口角度為60度。并且，在形成該V字槽11時(shí)使用拉床的拉刀。并且，V字槽11的底部的R根據(jù)拉刀的使用程度而變化，在為剛剛更換后的拉刀的情況下，R = O. 2mm，在使用更換后經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間而發(fā)生了一定程度的磨損的拉刀來形成V字槽11的情況下，R = 0. 4mm左右。然后，在第2步驟中，準(zhǔn)備凹部形成用的刀具，使用該刀具在V字槽11的底的部分隔開預(yù)定間隔地形成多個(gè)凹部12，所述多個(gè)凹部12的開口部形成為菱形，且其長度方向與 V字槽11的延伸方向一致(參照?qǐng)D2和圖4)。作為該情況的凹部尺寸的一個(gè)例子，開口部的大小為，長度方向?yàn)?. 36mm，寬度方向(短手方向)為0. 24mm，深度為0. 2mm，凹部間的間隔為 0. 45mm。通過形成上述那樣的連桿1的斷裂開始部，能夠避免在像以往那樣使用YAG激光裝置來形成作為金屬制部件之一的連桿的斷裂開始部的情況下的缺點(diǎn)，即，因激光激發(fā)用的閃光燈的定期更換所導(dǎo)致的高昂的營運(yùn)成本。此外，也能夠避免因YAG激光裝置發(fā)生故障時(shí)維護(hù)保養(yǎng)人員無法應(yīng)對(duì)而引起的長期停線。由此，能夠按照預(yù)先決定的生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)斷裂產(chǎn)品。此外，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，能夠解決在利用拉削加工來形成僅由V字槽11構(gòu)成的連桿的斷裂開始部的情況下的課題。具體而言， 即使連桿通過鍛造或燒結(jié)中的任何一種方法來形成，在使用磨損了的拉刀形成V字槽11后發(fā)生斷裂時(shí)，由于在V字槽11的底部按預(yù)定間隔形成有凹部12，因此能夠得到穩(wěn)定的斷裂面。這意味著，如果使用拉刀形成槽部，則能夠與拉刀末端的磨損程度無關(guān)地得到均勻的斷裂面，即使使槽部為U字槽或半圓狀的槽而代替V字槽，本發(fā)明也能夠發(fā)揮相同的作用。在此，在上述的本發(fā)明所涉及的金屬制部件的斷裂開始部形成方法中，當(dāng)設(shè)凹部的間距為P，設(shè)凹部的開口部的長度方向的長度為dm，設(shè)飛邊率為Rt = (p-dm)/p時(shí)，則飛邊率Rt比0大且不足1。通過飛邊率Rt接近1，在槽部兩端部附近分別形成各一個(gè)凹部， 通過飛邊率Rt接近0，凹部形成為以凹部的開口部的長度方向端部互不連接而略微分開的狀態(tài)并排形成多個(gè)凹部。對(duì)于這樣的任何情況，或者即使以其中間的凹部的排列情況等的各種排列情況在V字槽的底部形成凹部，也能夠發(fā)揮本發(fā)明的作用。并且，在上述實(shí)施方式中示出了飛邊率Rt接近0的情況。由此，凹部12以其開口部的長度方向端部互不連接而略微分開的狀態(tài)并排形成。此外，在上述實(shí)施方式中，形成于V字槽的底部的凹部13的開口部具有菱形形狀， 但是也可以為如下實(shí)施狀態(tài)例如如圖5所示，多個(gè)凹部13隔開預(yù)定間隔地形成于V字槽 11的底部，所述多個(gè)凹部13的開口部具有橢圓形狀，且橢圓的長軸方向與V字槽的延伸方向一致，還可以如圖6所示那樣凹部14以在V字槽的底部隔開預(yù)定間隔的方式形成于V 字槽11的底部，所述凹部14的開口部僅是圓形。并且，對(duì)于這些凹部，本發(fā)明者對(duì)包括凹部是菱形、橢圓形、圓形的所有情況在內(nèi)、 對(duì)本發(fā)明而言優(yōu)選的尺寸關(guān)系如下這樣進(jìn)行了研究，并記述如下。作為凹部尺寸的范圍，優(yōu)選以下的尺寸范圍。首先，對(duì)于凹陷開口部的長度方向的尺寸范圍，當(dāng)設(shè)dm為凹部的開口部的長度方向的長度，設(shè)L為槽的全長(包括V槽、U槽等其他所有的槽的形態(tài))時(shí)，優(yōu)選為0<dm<L/2的尺寸關(guān)系。其次，對(duì)于凹陷開口部的寬度方向的尺寸范圍，當(dāng)設(shè)ds為凹部的開口部的寬度方向的長度，設(shè)dm為凹部的開口部的長度方向的長度時(shí)，優(yōu)選為0 < ds < dm的尺寸關(guān)系。其次，對(duì)于凹陷深度的范圍，優(yōu)選為0 < (凹陷深度)彡Imm的尺寸關(guān)系。
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然后，在以下基于附圖對(duì)連桿斷裂裝置進(jìn)行說明，所述連桿斷裂裝置用于使拉伸應(yīng)力作用于連桿的兩端而得到從連桿的斷裂開始部形成為均勻的斷裂面的連桿斷裂面。如圖7所示，連桿斷裂裝置2包括第1支承部件101與第2支撐部件102，其以能夠沿著互相背離的方向移動(dòng)的方式配設(shè)于載置連桿1的底座100上，并對(duì)連桿1的大端部10與桿部水平地支承；和由兩個(gè)心棒半部103a、10 構(gòu)成的對(duì)開型心棒103，其垂直地設(shè)置于這些支承部件101、102，且其各外周面分別與連桿大端部的開口部的內(nèi)表面相抵接地嵌合。并且，還包括楔子105，其與各心棒半部103a、103b的對(duì)置的端面相抵接的表面分別形成錐面，且使各心棒半部103a、10 均勻地背離擴(kuò)張；促動(dòng)器106，其對(duì)楔子105施加載荷；以及未圖示的控制單元，其在對(duì)促動(dòng)器106施加增壓載荷并經(jīng)由楔子105使各心棒半部103a、103b與連桿開口部內(nèi)表面抵接后，施加斷裂載荷而使開口部瞬間斷裂。如下這樣來進(jìn)行使用了具有上述結(jié)構(gòu)的連桿斷裂裝置2的連桿斷裂方法。首先， 通過彈簧將心棒103向相互面對(duì)的方向施力，使心棒收縮以進(jìn)入連桿的大端部的開口。然后，壓入楔子105至楔子末端的錐部與心棒103a、10 相抵接為止，在該狀態(tài)下暫時(shí)停止， 經(jīng)由上述控制單元使制動(dòng)器106對(duì)楔子105施加動(dòng)載荷，由此對(duì)連桿的上述斷裂開始部施加擴(kuò)張力并使之瞬間斷裂。并且，在將上述心棒103向相互面對(duì)的方向施力以收縮心棒時(shí)， 也可以使用油壓缸或氣缸等促動(dòng)器來代替彈簧。由此，根據(jù)以下的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果可知，能夠以遠(yuǎn)比以往的連桿斷裂所需要的斷裂能量小的斷裂能量、并以具有均勻的斷裂面的方式使連桿斷裂。實(shí)施例下面進(jìn)行了證明上述實(shí)施方式所涉及的本發(fā)明的有效性的評(píng)價(jià)試驗(yàn)，因此對(duì)該評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行說明。并且，在該評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，進(jìn)行了從第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)至第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)這三種評(píng)價(jià)試驗(yàn)。首先，對(duì)從第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)至第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)中共同使用的試驗(yàn)片進(jìn)行說明。在該從第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)至第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的試驗(yàn)片采用了基于JIS規(guī)格的試驗(yàn)片。此時(shí)的規(guī)格號(hào)碼是“ JIS Z 2242”，規(guī)格名稱是“金屬材料的擺錘沖擊試驗(yàn)方法”。并且，在實(shí)施例中使用的試驗(yàn)片的大小如JIS那樣，但槽部的尺寸與JIS規(guī)定的尺寸不同。首先對(duì)第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)進(jìn)行說明。在第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，作為比較例，通過使用YAG激光裝置的以往的斷裂開始部形成方法在試驗(yàn)片上形成了斷裂開始部。另一發(fā)明，作為第1 評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的本實(shí)施例，是基于本發(fā)明的斷裂開始部形成方法在試驗(yàn)片上形成了斷裂開始部。并且，實(shí)際地試著使這些比較例與本實(shí)施例的試驗(yàn)片斷裂，并對(duì)其斷裂面觀察并作出評(píng)價(jià)。具體而言，在比較例中使用最大峰值輸出4. 5KW的YAG激光裝置，將激發(fā)脈沖 200Hz的激光照射至試驗(yàn)片。由此，形成了連續(xù)形成有下述凹部的試驗(yàn)片相鄰凹部的中心間隔為0. 16謹(jǐn)，凹部的深度0. 6謹(jǐn)。此外，在本實(shí)施例中，拉削加工(機(jī)械加工)上述實(shí)施方式中的底部為R = 0. 2mm、 V字槽的開口角度(V字槽的對(duì)置斜面所形成的角度)為60度這樣的V字槽，以作為試驗(yàn)片進(jìn)行制造，并且，將具有下述斷裂開始部的試驗(yàn)片作為與本實(shí)施例相關(guān)的試驗(yàn)片，所述斷裂開始部在該連桿的V字槽的底部使用凹部形成用的刀具隔開預(yù)定間隔地形成有凹部，所述凹部的開口形狀為橢圓形，且所述凹部的長度方向與V字槽的延伸方向一致。并且，作為與本實(shí)施例相關(guān)的試驗(yàn)片，使凹部的開口部的大小為長度方向是0. 27mm，寬度方向是 0. 19mm，深度是0. 2mm，且凹部之間的間隔是0. :34mm。在此，圖8是示出在利用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)將第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)的比較例所形成的具有斷裂開始部的試驗(yàn)片斷裂時(shí)的斷裂面的組織的顯微鏡照片。此外，圖9是示出在利用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)將第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)的本實(shí)施例所形成的具有斷裂開始部的試驗(yàn)片斷裂時(shí)的組織的顯微鏡照片。根據(jù)該雙方的示出斷裂面的組織圖可知，通過本實(shí)施例也能夠得到與比較例同等穩(wěn)定的斷裂面。除此之外，通過本發(fā)明的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，由圖9的斷裂面的組織可知，能夠防止在由鍛造件構(gòu)成的金屬制部件上形成有僅由V字槽構(gòu)成的金屬制部件的斷裂開始部的情況下，即，在使形成有僅由V字槽構(gòu)成的斷裂開始部的、通過鍛造形成的金屬制部件斷裂時(shí)產(chǎn)生的那樣的韌窩的出現(xiàn)。由此，能夠確認(rèn)到在應(yīng)用了本發(fā)明的情況下，當(dāng)將斷裂后的金屬制部件的斷裂面之間重新配合時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力局部升高的區(qū)域，從而得到品質(zhì)穩(wěn)定的最終產(chǎn)品。接下來，對(duì)第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)進(jìn)行說明。在第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，將通過拉削加工僅形成有 V字槽的試驗(yàn)片作為第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的比較例。在此，第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的本實(shí)施例由本實(shí)施例 A、本實(shí)施例B以及本實(shí)施例C這三個(gè)實(shí)施例構(gòu)成。具體而言，將如下試驗(yàn)片作為第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的三個(gè)本實(shí)施例在通過鍛造形成的試驗(yàn)片上利用拉削加工形成V字槽，并在該V字槽的底部利用凹部形成刀具隔開預(yù)定間隔地形成有凹部。并且，對(duì)于與第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的這些比較例和實(shí)施例相關(guān)的V字槽的尺寸，使底部為 R = 0. 2mm和R = 0. 4mm兩種，且使V字槽的開口角度(V字槽的對(duì)置斜面所形成的角度) 為60度。此外，對(duì)于本實(shí)施例中的凹部的尺寸，實(shí)施例A是隔開預(yù)定間隔地形成開口部具有圓形形狀的凹部。并且，凹部的開口部的大小為，直徑為0. 19mm，深度為0. 2mm，凹部間的間隔為0. 24mm。此外，實(shí)施例B是隔開預(yù)定間隔地形成開口形狀為橢圓且其長軸方向與V字槽的延伸方向一致的凹部。并且，凹部的開口部的大小為，長軸直徑為0.21mm，短軸直徑為 0. 19_，深度為0. 2mm,凹部間的間隔為0. 265_。此外，實(shí)施例C是隔開預(yù)定間隔地形成開口形狀為橢圓且其長軸方向與V字槽的延伸方向一致的凹部。并且，凹部的開口部的大小為，長軸直徑為0.27mm，短軸直徑為 0. 19mm，深度為0. 2mm,凹部間的間隔為0. 34mm。并且，在經(jīng)由擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)使該第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的比較例與實(shí)施例A C的試驗(yàn)片斷裂時(shí)，測量了與V字槽的底部的R的大小相對(duì)應(yīng)的吸收能，并進(jìn)行了圖表化。并且，使 V字槽的底部為R = 0. 2mm的情況是使用了處于剛剛更換后沒有磨損的狀態(tài)的拉刀所形成的V字槽，R = 0. 4mm的V字槽是使用了下述狀態(tài)的拉刀所形成的V字槽在更換拉刀后， 經(jīng)過長時(shí)間使用而使刀尖磨損的狀態(tài)。圖10是示出在本發(fā)明的實(shí)施例中的比較例與本實(shí)施例中使用了擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)來斷裂時(shí)的吸收能的特性圖。在本實(shí)施例中，設(shè)實(shí)施例A是形成圓形的凹陷形狀(直徑 0. 19mm)，設(shè)實(shí)施例B是形成橢圓形的凹陷形狀(長軸直徑0. 21mm)，設(shè)實(shí)施例C是形成橢圓形的凹陷形狀(長軸直徑0.27mm)。此外，設(shè)R為V槽的底的半徑(刀尖(noSe)R)。并且，圖10的橫軸表示各實(shí)施例與比較例的擺錘沖擊值的不同，從左側(cè)開始依次示出比較例X、本實(shí)施例中的實(shí)施例A、實(shí)施例B以及實(shí)施例C的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，縱軸以單位kj/m2表示這些比較例與各實(shí)施例的擺錘沖擊值SP1。并且，將各實(shí)施例與比較例各自的左側(cè)的沖擊值(圖中黑色的柱狀圖部分)作為R = O. 2mm的沖擊值示出，將各自的右側(cè)的沖擊值(圖中白色的柱狀圖部分)作為R = 0.4mm的沖擊值示出。根據(jù)圖10可知在比較例中，在拉刀的磨損程度小的、V字槽的底部半徑R = 0. 2mm的情況下的擺錘沖擊值的平均值是15^α/πι2，與此相對(duì)，在拉刀的磨損程度大的、V槽的底部半徑R = 0. 4mm的情況下，擺錘沖擊值的平均值是23^J/m2，兩者的擺錘沖擊值相當(dāng)大，且R = 0. 2mm的情況與R = 0. 4mm的情況下的差也相當(dāng)大。另一方面，在本實(shí)施例A的情況下可知在拉刀的磨損程度小的、V槽部底部的半徑R = 0. 2mm的情況下的擺錘沖擊值的平均值是89kJ/m2，在拉刀的磨損程度大的、V字槽底部的半徑R = 0. 4mm的情況下的擺錘沖擊值的平均值是115kJ/m2，兩者都與比較例相比， 擺錘沖擊值非常小，且拉刀末端磨損前與磨損后的擺錘沖擊值的差也小。另一方面，在實(shí)施例B的情況下可知在拉刀的磨損程度小的、V槽部底部的半徑 R = O. 2mm的情況下的擺錘沖擊值的平均值是83kJ/m2，在拉刀的磨損程度大的、V字槽部底部的半徑R = 0. 4mm的情況下的擺錘沖擊值的平均值是89kJ/m2，兩者都與比較例相比，擺錘沖擊值非常小，且拉刀末端磨損前與磨損后的擺錘沖擊值的差也小。另一方面，在實(shí)施例C的情況下可知在拉刀的磨損程度小的、V槽部底部的半徑 R = O. 2mm的情況下的擺錘沖擊值的平均值是71kJ/m2，在拉刀的磨損程度大的、V字槽底部的半徑R = 0. 4mm的情況下的擺錘沖擊值的平均值是80kJ/m2，兩者都與比較例相比，擺錘沖擊值非常小，且拉刀末端磨損前與磨損后的擺錘沖擊值的差也小。如從示出該第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的圖10可知，對(duì)于第2比較例，就具有在拉刀的末端沒有磨損的情況下形成的斷裂開始部的本實(shí)施例A C而言，在擺錘沖擊試驗(yàn)的結(jié)果中， 在斷裂時(shí)并沒有吸收那么大的能量地發(fā)生了斷裂。另一方面，還可知就在拉刀的末端發(fā)生了磨損的狀態(tài)下通過拉削加工而形成V 字槽的比較例而言，擺錘沖擊試驗(yàn)中斷裂時(shí)的能量變得相當(dāng)大。S卩，在比較例中可知與拉削加工中的拉刀末端的磨損程度相對(duì)應(yīng)地，試驗(yàn)片斷裂時(shí)吸收的沖擊能大，由此，使得斷裂的試驗(yàn)片的斷裂面變形而留下歪斜。另一方面，關(guān)于本實(shí)施例，根據(jù)圖10的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果可知，不只是在拉刀末端是新的而沒有磨損的情況想， 即使是在長期使用而發(fā)生了磨損的情況下，在利用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)使具有斷裂開始部的試驗(yàn)片斷裂時(shí)，雙方均以大致相同的不怎么大的沖擊能量而發(fā)生斷裂，所述斷裂開始部具有使用所述拉刀而成為斷裂開始部的V字槽、和形成于該槽的底部的多個(gè)凹部。S卩，可知根據(jù)本發(fā)明的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，能夠解決在利用拉削加工來形成僅由V字槽構(gòu)成的金屬制部件的斷裂開始部的情況下的課題。具體而言可知， 即使金屬制部件通過鍛造或燒結(jié)中的任何一種方法形成，在使用磨損了的拉刀形成V字槽后發(fā)生斷裂的情況下，由于在V字槽的底部隔開預(yù)定間隔地形成有凹部，因此能夠得到穩(wěn)定的斷裂面。接下來，對(duì)第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)進(jìn)行說明。在第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，使用例如日本特開2008-36706號(hào)公報(bào)所記載的那樣的鋸齒(切削鋸)作了兩個(gè)比較例(比較例P、比較例Q)， 并對(duì)在這兩個(gè)比較例中通過擺錘試驗(yàn)機(jī)斷裂時(shí)所需要的能量進(jìn)行了測量。具體而言，作為比較例P，在上述試驗(yàn)片上直接形成深度為0. 2mm、開口部的直徑為0. 19mm的圓形的凹部， 而不形成V字槽。此時(shí)，關(guān)于凹部間的間距，設(shè)置四個(gè)不同的間距，求出與各個(gè)間距相當(dāng)?shù)娘w邊率，并測量了各擺錘沖擊值。另一方面，作為比較例Q，形成有下述四種情況以四個(gè)不同的間距將開口部具有橢圓形狀的凹部隔開預(yù)定間隔。在該情況下，使凹部的開口部的長軸直徑為0. 27mm,使短軸直徑為0. 19mm。并且，關(guān)于凹部間的間距，與比較例P相同地設(shè)置四個(gè)不同的間距，求出與各個(gè)間距相當(dāng)?shù)娘w邊率，并測量出各擺錘沖擊值。圖11示出了在通過擺錘試驗(yàn)機(jī)使這些比較例與本實(shí)施例的試驗(yàn)片斷裂時(shí)所需要的吸收能。圖11的橫軸表示飛邊率Rt，縱軸以單位kj/m2表示擺錘沖擊值SP2。并且，黑色四方形的圖示(Plot)表示橢圓形的凹列，黑色菱形的圖示表示圓形的凹列。并且，作為圖 11中的補(bǔ)充說明，使橢圓形截面凹列為長軸直徑0. 27mm/短軸直徑0. 19mm，并使其與上述比較例Q對(duì)應(yīng)。此外，使圓形截面凹列為直徑0. 19mm，并使其與上述比較例P對(duì)應(yīng)。并且， 在圖11中，不設(shè)置V槽，形成了僅有凹列的斷裂開始部。根據(jù)該圖可知對(duì)于第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的試驗(yàn)片，使其斷裂所需要的擺錘沖擊值的大小相當(dāng)大，達(dá)到了第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的本實(shí)施例中的擺錘沖擊值的大約5倍。根據(jù)該評(píng)價(jià)試驗(yàn)的事實(shí)考慮到在第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)的比較例的試驗(yàn)片中，為了用與第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的本實(shí)施例相同的擺錘沖擊值來得到兩個(gè)斷裂面，需要使凹部的深度比現(xiàn)狀深5倍以上。并且可知，由于實(shí)際上在周向形成有多個(gè)鋸齒的刃，因此，當(dāng)利用鋸齒來形成這樣深的凹部時(shí)，鋸齒的至少任意一個(gè)末端會(huì)立即折斷，無法形成由均勻深度的凹部所構(gòu)成的金屬制部件的斷裂開始部，其結(jié)果是，即使在使其斷裂后也無法得到均勻的斷裂面。即，可知，通過第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的比較例這樣的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，極其難以獲得與本發(fā)明相同的均勻的斷裂面。并且，雖然在進(jìn)行上述V字槽的機(jī)械加工時(shí)使用了拉床，但也可以代替拉床而通過放電加工形成槽部。并且，在上述實(shí)施方式中，在第1步驟中形成了 V字狀的槽部。此外，將在連桿大端部的內(nèi)周面上對(duì)置形成的槽部設(shè)定成了開口角度60度的V字槽。但是，并不限定于此， 開口角度不是鈍角的話，就能夠根據(jù)材料力學(xué)上的觀點(diǎn)選擇例如90度、45度、或者其他角度等任何開口角度。此外，槽部的形狀并不特別限定，也可以是U字狀的槽部或半圓狀的槽部而代替V 字狀的槽部。并且，本發(fā)明關(guān)于汽車的連桿的斷裂開始部形成方法進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的斷裂開始部形成方法并不限定于汽車的連桿，也能夠廣泛應(yīng)用于如下這樣的例如軸承或?qū)﹂_隔片這樣的部件在一部分上具有貫穿孔，施加拉伸應(yīng)力以從特定的斷裂部分割成兩部分來制作對(duì)開部，使該對(duì)開部的斷裂面重新抵接來進(jìn)行使用。標(biāo)號(hào)說明1 連桿；2 連桿斷裂裝置；10 大端部；
11
IOa:內(nèi)周面；11:V 字槽;12、13、14:凹部;100 底座；101:第1支承部件；102:第2支承部件;103 心棒；103a、103b 心棒半部；105 楔子；106 促動(dòng)器。
權(quán)利要求
1.一種金屬制部件的斷裂開始部形成方法，其特征在于， 所述金屬制部件的斷裂開始部形成方法具有第1步驟，通過機(jī)械加工在金屬制部件的與斷裂開始部相對(duì)應(yīng)的部分形成槽部；以及第2步驟，在所述槽部的底的部分相互隔開預(yù)定間隔地形成多個(gè)凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，其特征在于， 在所述第1步驟中，通過拉削加工形成所述槽部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，其特征在于， 在所述第1步驟中，利用鋸齒來形成所述槽部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，其特征在于，所述凹部的開口部的形狀是圓或橢圓中的任何一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，其特征在于，所述凹部的開口部的形狀是2(n+l)邊形(η是正整數(shù))，一方的對(duì)置的一對(duì)頂點(diǎn)的排列方向與所述槽部的延伸方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，其特征在于，當(dāng)設(shè)所述凹部的間距為P，設(shè)所述凹部的開口部的長度方向的長度為dm，設(shè)飛邊率為 Rt = (p-dm) /p時(shí)，飛邊率Rt比0大且不足1。
7.一種連桿的制造方法，其特征在于， 所述連桿的制造方法具有第1步驟，所述金屬制部件由連桿構(gòu)成，準(zhǔn)備沒有形成斷裂開始部的連桿； 第2步驟，應(yīng)用所述權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中的任意一項(xiàng)所述的金屬制部件的斷裂開始部形成方法，在所述連桿的大端部的內(nèi)周面的對(duì)置的位置上形成斷裂開始部；以及第3步驟，用心棒將所述連桿的大端部的形成有斷裂開始部的內(nèi)周面擴(kuò)開，由此使連桿斷裂。
全文摘要
金屬制部件的斷裂開始部形成方法具有第1步驟，通過機(jī)械加工在金屬制部件(1)的與斷裂開始部相對(duì)應(yīng)的部分形成槽部(11)；和第2步驟，在槽部(11)的底的部分相互隔開預(yù)定間隔地形成多個(gè)凹部(12)，利用該金屬制部件的斷裂開始部形成方法，以低成本形成能夠在斷裂后得到穩(wěn)定的斷裂面的金屬制部件的斷裂開始部，由此，與以往相比，能夠以非常小的沖擊能制造具有均勻斷裂面的連桿，在響應(yīng)節(jié)能要求的同時(shí)獲得高品質(zhì)的連桿。
文檔編號(hào)F16C7/02GK102427911SQ20108002152
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者長谷浩一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安永