CN111918732B - 锻造工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锻造工具(10)，是在利用第一壁面(21)～第六壁面(26)形成的长方体形状的锻造空间(S)锻造工件(W)的锻造工具。锻造工具(10)具备形成第一壁面(21)及与其相邻的第二壁面(22)的第一金属模具(30)、形成第三壁面(23)及与其相邻的第四壁面(24)的第二金属模具(40)、以及在第一金属模具(30)及第二金属模具(40)的底面(32、42)与抵接面(61)抵接时在由抵接面(61)包围的区域形成第六壁面(26)的第三金属模具(60)。第一金属模具(30)形成第五壁面(25)中的将与第一壁面(21)的交线以及与第二壁面(22)的交线作为两边的三角形的区域(25a)，第二金属模具(40)形成第五壁面(25)中的将与第三壁面(23)的交线以及与上述第四壁面(24)的交线作为两边的三角形的区域(25b)，在第五壁面(25)与第六壁面(26)之间按压工件(W)。

Description

锻造工具

技术领域

本发明涉及一种锻造工具。

背景技术

现今，公知一种所谓的多轴锻造法，在该方法中，针对长方体工件，利用锻造从工件的相互正交的X、Y、Z轴方向依次施加塑性形变将晶粒进行微细化(例如参照专利文献1)。作为多轴锻造法所使用的锻造工具，提出了各种装置。例如，提出了具备以下部件的装置：贯设有方形形状的压缩室的压缩加工板；从上方插入到压缩室的上部砧座；以及若插入到设于基台的通路则上表面封堵压缩室的下表面的下部砧座(参照专利文献2)。在该锻造工具中，能够拔出下部砧座，来从设于基台的通路取出工件。并且，作为与上述的压缩加工板相当的部件，提出了具备将通过组合多个模具部件来形成压缩室的内模具嵌入到外模具的内周的部件的装置(例如参照专利文献3)。并且，提出了以下结构：具备上部夹具部和下部夹具部，上部夹具部在底面部的一端缘部具有由压缩上表面和与其连接的两个压缩侧面构成的压缩凹部，下部夹具部具有具备底面部的引导凹部(例如参照专利文献2)。在该锻造工具中，由压缩凹部的压缩上表面及压缩侧面、引导凹处的底面部、与其连接的两个侧面部形成压缩室。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/119237号手册

专利文献2：日本特开2006-116592号公报

专利文献3：国际公开第2013/146309号手册

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在将上部砧座插入到压缩室的方式的锻造工具中，由于在使棒状的上部砧座的下端的一面抵接于工件的状态下施加载荷，所以在受到载荷时，伴随工件的变形而产生偏芯，有时在该状态下承受最大载荷。由此，载荷集中在工件的一部分等，从而工件有时牢固地固定于上部砧座、下部砧座。在该情况下，上部砧座、下部砧座的取出变得困难，作为结果，工件的取出有时变得困难。另一方面，在具备具有压缩凹部的上部夹具部的锻造工具中，工件的取出较为容易。但是，由于在底面部的一端缘部具有压缩凹部，并在使该压缩凹部的压缩上表面抵接于工件的状态下施加载荷，所以在受到载荷时，伴随工件的变形，上部夹具部向该压缩凹部侧倾斜等而产生偏芯，有时在该状态下承接最大载荷。由此，载荷集中在压缩凹部的压缩上表面中未与压缩侧面连接的突出角部等，有时突出角部破损。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其主要目的在于，提供一种工件的取出容易且锻造工具本身难以破损的锻造工具。

用于解决课题的方案

本发明的锻造工具为了实现上述的主要目的而采取了以下的方案。

即、本发明的锻造工具在由第一壁面、与该第一壁面相邻的第二壁面、与上述第一壁面对置并与上述第二壁面相邻的第三壁面、与上述第二壁面对置并与上述第一壁面及上述第三壁面相邻的第四壁面、与上述第一壁面～第四壁面相邻的第五壁面、以及与上述第五壁面对置并与上述第一壁面～第四壁面相邻的第六壁面形成的长方体形状的锻造空间对工件进行锻造，

上述锻造工具至少具备形成上述第一壁面及上述第二壁面的第一金属模具和形成上述第三壁面及上述第四壁面的第二金属模具，并且满足如下(a)和(b)的一方：

(a)除上述第一金属模具及上述第二金属模具之外，还具备第三金属模具，在上述第一金属模具及上述第二金属模具的底面与抵接面抵接时，上述第三金属模具在被上述抵接面包围的区域形成上述第六壁面，上述第一金属模具形成上述第五壁面中的将上述第一壁面与上述第五壁面的交线以及上述第二壁面与上述第五壁面的交线作为两边的三角形的区域，上述第二金属模具形成上述第五壁面中的将上述第三壁面与上述第五壁面的交线以及上述第四壁面与上述第五壁面的交线作为两边的三角形的区域，在上述第五壁面与上述第六壁面之间按压上述工件，在上述第一金属模具及第二金属模具的底面与上述第三金属模具的抵接面抵接时形成上述锻造空间；

(b)上述第二金属模具形成上述第五壁面及上述第六壁面，上述第一金属模具具有从上述第一壁面与该第一壁面在同一平面上相连的第一对合面，上述第二金属模具具有与该第一对合面对置地接触的第一对置面，而且，上述第二金属模具具有从上述第三壁面与该第三壁面在同一平面上相连的第二对合面，上述第一金属模具具有与该第二对合面对置地接触的第二对置面，上述第一对置面、第二对置面以及上述第一对合面、第二对合面相对于与上述载荷的方向垂直的平面倾斜，以便在对上述第一金属模具及上述第二金属模具施加上述锻造工具的轴向的载荷时上述第二对置面沿上述第二对合面移动并且上述第一对合面沿上述第一对置面移动，在上述第二壁面与上述第四壁面之间按压上述工件，在设于上述第一金属模具的第一金属模具抵接面与设于上述第二金属模具的第二金属模具抵接面抵接时形成上述锻造空间。

在该锻造工具中，在满足(a)的情况下，锻造空间在将第一金属模具及第二金属模具组合时的底面的中央部开口，通过使第一、第二金属模具的底面与第三金属模具的抵接面抵接来形成锻造空间。由此，即使在中途产生了偏芯，在承受最大载荷的加工最终阶段中，第一、第二金属模具的底面(即锻造空间S的开口周围整个面)也与第三金属模具的抵接面抵接。由此消除偏芯，因而抑制载荷集中于工件，工件难以固定，并且锻造工具本身难以破损。在满足(b)的情况下，在对第一金属模具及第二金属模具施加载荷时，第二对置面沿第二对合面移动，并且第一对合面沿第一对置面移动，第一金属模具抵接面与第二金属模具抵接面抵接，从而形成锻造空间，因此在按压工件时难以产生偏芯。因此，能够抑制锻造工具因偏芯而破损的情况、工件的取出变得困难的情况。并且，在满足(a)和(b)中的任一个的情况下，在工件的周围的四方中的相邻的第一、第二壁面设于第一金属模具，相邻的第三、第四壁面设于第二金属模具，因而工件对第一、第二金属模具施加使两者分离的方向的力。因此，能够从第一壁面～第四壁面容易地取出工件。此外，本说明书中，长方体形状包含第一～第六壁面中相邻的壁面彼此所成的角全部为90°的严格意义中的长方体形状，除此之外，还包含上述角度在90±10°的范围内的形状。并且，长方体形状包含第一～第六壁面中相邻的壁面无间隙地接触的形状，除此之外，还包括存在不会对锻造产生影响的程度(例如3mm以下)的间隙(其中，除在第一壁面与第二壁面之间以及第三壁面与第四壁面之间存在间隙的情况以外)的形状。

本发明的锻造工具也可以为，上述第一壁面与上述第二壁面所成的角以及上述第三壁面与上述第四壁面所成的角比90°大。这样一来，工件难以嵌入第一壁面与第二壁面所成的角、第三壁面与第四壁面所成的角之间，能够更容易地取出工件。上述角优选比90°大且为95°以下，更优选为90.5°以上且94°以下，进一步优选为91°以上且93°以下。若为90°以上则更容易取出工件，若为95°以下，则将工件加工成严格意义中的接近长方体的形状，因而在前次的锻造后并在下次的锻造时，能够稳定地载置工件。

在本发明的锻造工具是满足上述(a)的锻造工具的情况下，也可以为，上述第一金属模具及上述第二金属模具是以下部件：若组合则形成为上述锻造空间在由上述第一金属模具的底面及上述第二金属模具的底面形成的底面开口的柱状体，上述柱状体的外周面以从上述柱状体的底面朝向与该底面相反一侧的上表面并向上述锻造工具的轴接近的方式倾斜，还具备筒状部件，该筒状部件配设于上述柱状体的外周面，并形成为底面与上述柱状体的底面为同一面。柱状体从底面朝向上表面缩径，并在其外周面配设底面与柱状体的底面为同一面的筒状部件，因而在按压工件时能够由筒状部件抑制第一金属模具与第二金属模具分离，并且在取出工件时，容易从筒状部件拔出柱状体。因此，第一金属模具与第二金属模具的分离容易，并且工件的取出容易。在该锻造工具中，上述柱状体的外周面优选相对于上述锻造工具的轴以45°以下的角度倾斜，更优选为3°以上且10°以下。若为3°以上，则更容易从筒状部件拔出柱状体。并且，若为10°以下，则能够使柱状体的上表面的面积较大，因而能够抑制施加给柱状体的上表面的载荷，进而能够更加抑制锻造工具本身的破损。此外，本说明书中，柱状体包含如圆柱、棱柱那样直径固定的柱状，除此之外，还包括如圆锥台、棱锥台那样直径变化的锥台状。

满足(a)并具备筒状部件的锻造工具也可以为，上述第三金属模具具有有底筒状的凹部，该凹部具有包含上述抵接面的底面和从该底面立起的内周面，该凹部的底面形成为外径与上述筒状部件的底面的外径一致。这样一来，在按压工件时，不仅由筒状部件还能够由第三金属模具承受第一金属模具与第二金属模具分离的方向的力，从而能够更加抑制锻造工具本身的破损。

满足(a)并具备筒状部件的锻造工具也可以为，上述第三金属模具的内周面以从上述底面朝向与该底面相反一侧的开口面并从上述锻造工具的轴离开的方式倾斜。这样一来，更容易从第三金属模具取出筒状部件、第一、第二金属模具，作为结果，能够更容易地取出工件。在该锻造工具中，上述第三金属模具的内周面优选相对于上述锻造工具的轴以10°以下的角度倾斜，更优选为0.5°以上且10°以下。在0.5°以上时，更容易从第三金属模具取出筒状部件、第一、第二金属模具。并且，若是10°以下，则在按压工件时，能够更多地承受第一金属模具与第二金属模具分离的方向的力，因而能够更加抑制锻造工具本身的破损。该锻造工具也可以在上述筒状部件的底面的外周具有在与上述第三金属模具的抵接面抵接时与上述第三金属模具的内周面对置地接触的导向面。这样一来，筒状部件一边被第三金属模具的内周面导向一边向第三金属模具的凹部插入，因而能够更加抑制偏芯。

本发明的锻造工具也可以为，在满足上述(a)的情况下，上述第一金属模具及上述第二金属模具是以下部件：若组合则形成为上述锻造空间在由上述第一金属模具的底面及上述第二金属模具的底面形成的底面开口的柱状体，上述第三金属模具具有有底筒状的凹部，该凹部具有包含上述抵接面的底面和从该底面立起的内周面，并且该凹部的底面形成为外径与上述柱状体的底面的外径一致。即，也可以省略上述的筒状部件。这样一来，在按压工件时能够由第三金属模具的凹部抑制第一金属模具与第二金属模具分离，并且由于没有筒状部件，所以在取出工件时，第一金属模具与第二金属模具的分离更容易，更容易取出工件。

在满足(a)并省略了筒状部件的锻造工具中，也可以为，上述第三金属模具的内周面以从上述底面朝向与该底面相反一侧的开口面并从上述锻造工具的轴离开的方式倾斜。这样一来，更容易从第三金属模具取出第一、第二金属模具，作为结果，能够更容易地取出工件。在该锻造工具中，上述第三金属模具的内周面优选相对于上述锻造工具的轴以10°以下的角度倾斜，上述第三金属模具的内周面更优选相对于上述锻造工具的轴以0.5°以上且10°以下的角度倾斜。在0.5°以上时，更容易从第三金属模具取出第一、第二金属模具，若为10°以下，则在按压工件时能够更加抑制第一金属模具与第二金属模具分离。

满足(a)并省略了筒状部件的锻造工具也可以为，在上述柱状体的底面的外周具有在与上述第三金属模具的抵接面抵接时与上述第三金属模具的内周面对置地接触的导向面。这样一来，柱状体一边被第三金属模具的内周面导向一边向第三金属模具的凹部插入，从而能够更加抑制偏芯。

本发明的锻造工具也可以为，在满足上述(b)的情况下，上述第二金属模具抵接面形成为在上述第一对置面中的与上述第四壁面相反一侧从上述第一对置面立起，上述第一金属模具抵接面形成为在上述第一对合面中的与上述第一壁面相反一侧抵接于上述第二金属模具抵接面。这样一来，在第一金属模具中，第二对置面、第二壁面、包含第一壁面和第一对合面的面、第一金属模具抵接面呈阶梯状地形成，在第二金属模具中，包含第二对合面和第三壁面的面、第四壁面、第一对置面、第二金属模具抵接面呈阶梯状地形成即可，因而锻造工具本身的形状并不复杂，并且锻造工具本身难以破损。

满足(b)的锻造工具也可以为，上述第二金属模具具有凹部，该凹部具有从由上述第二对合面和上述第三壁面形成的底面的一端立起并形成上述第五壁面的第一侧面以及从上述底面的另一端立起并形成上述第六壁面的第二侧面，上述第一侧面和上述第二侧面以间隔从上述底面朝向上述凹部的开口变宽的方式倾斜。这样一来，凹部的开口侧变宽，从而更容易取出工件。在该锻造工具中，上述第一侧面优选相对于从上述底面的一端与上述锻造工具的轴平行地立起的面以10°以下的角度倾斜，更优选为1°以上且10°以下。并且，上述第二侧面优选相对于从上述底面的另一端与上述锻造工具的轴平行地立起的面以10°以下的角度倾斜，更优选为1°以上且10°以下。在1°以上时，更容易取出工件，在10°以下时，能够将工件加工成严格意义中的接近长方体的形状。

在满足(b)的锻造工具中，也可以为，上述第一对合面、第二对合面以及上述第一对置面、第二对置面相对于与上述载荷的方向垂直的平面以45°以上且75°以下的角度倾斜。若该角度为45°以上，则施加给锻造工具的载荷更充分地传递到工件，若为75°以下，则第一金属模具与第二金属模具更难以偏离。

附图说明

图1是锻造工具10的立体图。

图2是锻造工具10的分解立体图。

图3是锻造工具10的图1的A-A剖视图。

图4是在图3的B-B剖切面剖切锻造工具10后的剖视图。

图5是示出使用了锻造工具10的锻造方法的说明图。

图6是使用了锻造工具10的锻造方法中的加工工序的说明图。

图7是示出使用了锻造工具10的锻造方法中的工件W的变形的说明图。

图8是锻造工具110的立体图。

图9是锻造工具110的分解立体图。

图10是锻造工具110的主视图。

图11是锻造工具110的图8的C-C剖视图。

图12是示出使用了锻造工具110的锻造方法的说明图。

图13是示出使用了锻造工具110的锻造方法中的加工工序的说明图。

图14是锻造工具210的立体图。

图15是锻造工具210的图14的D-D剖视图。

图16是使用了锻造工具210的锻造方法中的加工工序的说明图。

图17是实施例1的工件的加工前后的外观照片。

图18是实施例1～3的拉伸试验结果。

图19是实施例4的工件的加工前后的外观照片。

具体实施方式

接下来，使用附图来说明本发明的实施方式。

[第一实施方式]

图1是第一实施方式的锻造工具10的立体图，图2是锻造工具10的分解立体图，图3是锻造工具10的图1的A-A剖视图，图4是在图3的B-B剖切面剖切锻造工具10后的剖视图，图5是示出使用了锻造工具10的锻造方法的说明图，图6是使用了锻造工具10的锻造方法中的加工工序的说明图，图7是示出使用了锻造工具10的锻造方法中的工件W的变形的说明图。图1、图2中，由虚线示出隐藏线，但省略了一部分的隐藏线。

锻造工具10用于所谓的多轴锻造法，在该方法中，针对长方体形状的工件W，利用锻造从工件W的相互正交的X、Y、Z轴方向依次施加塑性形变。如图1～图4所示，锻造工具10具有第一壁面21、与第一壁面21相邻的第二壁面22、与第一壁面21对置并与第二壁面22相邻的第三壁面23、与第二壁面22对置并与第一壁面21及第三壁面23相邻的第四壁面24、与第一壁面21～第四壁面24相邻的第五壁面25、以及与第五壁面25对置并与第一壁面21～第四壁面24相邻的第六壁面26。由该第一壁面21～第六壁面26形成长方体形状的锻造空间S。在锻造工具10中，在该锻造空间S内对工件W进行锻造。在图2中，由点划线示出第一壁面21～第六壁面26的轮廓。

锻造工具10具备第一金属模具30、第二金属模具40、筒状部件50、以及第三金属模具60。上述模具也可以由包含热作模具钢(例如SKD61)等热加工工具钢、冷作模具钢等冷加工工具钢的合金工具钢、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金(哈斯特洛伊耐蚀镍基合金为注册商标)等镍基合金等形成。在轴P的方向上对锻造工具10施加载荷。锻造工具10的轴P与将第一金属模具30和第二金属模具40组合后的圆锥台(柱状体)的轴、筒状部件50的轴以及第三金属模具60的凹部的轴一致。

第一金属模具30及第二金属模具40是以下部件：若使对合面31、41抵接来组合，则形成为锻造空间S在底面32、42开口的圆锥台。该圆锥台的外周面34、44以从底面32、42朝向上表面33、43接近锻造工具10的轴P的方式相对于轴P以α°的角度倾斜(参照图3)。α°优选比0°大且为45°以下，更优选为3°以上且10°以下。若为3°以上，更容易从筒状部件50拔出圆锥台。并且，若为10°以下，则能够使圆锥台的上表面33、43的面积较大，因而能够抑制施加给圆锥台的上表面33、43的载荷，能够更加抑制锻造工具10本身的破损。

第一金属模具30呈在包含轴P的平面将圆锥台切成两半而成的半圆锥台形状，是形成第一壁面21及第二壁面22以及形成顶部25a的部件，该顶部是第五壁面25中的以第一壁面21与第五壁面25的交线以及第二壁面22与第五壁面25的交线作为两边的三角形的区域。在对合面31与底面32相交的角部的中央形成有构成锻造空间S的凹部35。凹部35由与底面32平行且长边位于对合面31上的三角形的顶部25a、从顶部25a的长边以外的一边与轴P平行地立起的第一壁面21、以及从顶部25a的剩余一边与轴P平行地立起的第二壁面22构成。凹部35形成为，离底面32的深度为a，第一壁面21的宽度为b，第二壁面22的宽度为c(其中，a＜b＜c)(参照图3)。a、b、c的值没有特别限定，但例如优选满足1.03a≤b≤1.49a，1.06a≤c≤2.22a。其中，在满足1.10a≤b≤1.20a，1.21a≤c≤1.44a的情况下，各锻造道次的应变较小，能够更容易进行多轴锻造。在轴比(c/a的值)较大的情况下，能够以更少的锻造道次个数进行多轴锻造，但在加工脆性材料的工件的情况等下，有时工件产生破裂。a、b、c的值优选满足c＝b²/a。并且，凹部35形成为，第一壁面21与第二壁面22所成的角为90°以上即θ°(参照图4)。θ°的值优选比90°大且为95°以下，更优选为90.5°以上且94°以下，进一步优选为91°以上且93°以下。若为90°以上，则更容易取出工件W，若为95°以下，则将工件W加工成严格意义的接近长方体的形状，因而在前次的锻造后并在下次的锻造时，能够稳定地载置工件W。在对合面31与上表面33相交的角部形成有倒角形状的面36。在外周面34的上部中央朝向对合面31穿设有具有圆形开口的有底孔37。

第二金属模具40呈在包含轴P的平面将圆锥台切成两半而成的半圆锥台形状，是形成第三壁面23及第四壁面24以及形成顶部25b的部件，该顶部25b是第五壁面25中的以第三壁面23与第五壁面25的交线以及第四壁面24与第五壁面25的交线作为两边的三角形的区域。在对合面41与底面42相交的角部的中央形成有构成锻造空间S的凹部45。凹部45由与底面42平行且长边位于对合面41上的三角形的顶部25b、从顶部25b的长边以外的一边与轴P平行地立起的第三壁面23、以及从顶部25b的剩余一边与轴P平行地立起的第四壁面24构成。顶部25b与第一金属模具30的顶部25a一起形成锻造空间S的第五壁面25。凹部45形成为，离底面42的深度为a，第三壁面23的宽度为b，第四壁面24的宽度为c(其中，a＜b＜c)(参照图3)。a、b、c的值与第一金属模具30相同。并且，凹部45形成为，第三壁面23与第四壁面24所成的角为90°以上即θ°(参照图4)。θ°的值与第一金属模具30相同。在对合面41与上表面43相交的角部形成有倒角形状的面46。该面46与第一金属模具30的面36一起形成V字的底与第一金属模具30、第二金属模具40的对合面31、41相连的V字槽。构成为，通过朝向该V字槽的底插入棒状夹具等，能够容易地分离第一金属模具30与第二金属模具40。也可以省略该V字槽。在外周面44的上部中央，朝向对合面41穿设有具有圆形开口的有底孔47。

筒状部件50是配设于将第一金属模具30及第二金属模具40组合后的圆锥台的外周并且两端开口的筒状的部件。筒状部件50形成为，内周面51与第一金属模具30及第二金属模具40的外周面34、44抵接，底面52与第一金属模具30及第二金属模具40的底面32、42为同一面。并且形成为，上表面53与第一金属模具30及第二金属模具40的上表面33、43为同一面，或者上表面53比上表面33、43低(参照图3)。上表面33、43与上表面53的高度之差d的值基本上可以为0mm，但考虑受到载荷时的第一、第二金属模具的变形，也可以设定为比0mm大的值。d的值是即使在受到载荷时第一金属模具30、第二金属模具40的对合面31、41也不会分离的程度的值，例如优选为1mm以下等。此外，d的值也可以形成为稍微为负、即上表面53比上表面33、43稍高。外周面54呈圆筒形状，在外周面54并在对置的位置穿设有两个有底的杆孔55。杆孔55在从第三金属模具60取出筒状部件50时使用，形成为能够插入棒状夹具，并以第三金属模具60的开口面63为支点向上方拉起筒状部件50。也可以省略该杆孔55。在筒状部件50的上部穿设有贯通孔57，该贯通孔57从外周面54贯通至内周面51，并与第一金属模具30及第二金属模具40的有底孔37、47相连。该贯通孔57形成为比第一金属模具30、第二金属模具40的有底孔37、47小的小径，并在内周切割出内螺纹。从该贯通孔57的外周面54侧插入螺栓58，使螺栓58的前端到达第一金属模具30及第二金属模具40的有底孔37、47，并使螺栓58螺纹结合到能够卡住第一金属模具30及第二金属模具40的位置，从而固定第一金属模具30、第二金属模具40以及筒状部件50。

第三金属模具60具有与对合面31、41对合的状态下的第一金属模具及第二金属模具的底面32、42抵接的抵接面61，并且是在底面32、42与抵接面61抵接时由抵接面61包围的区域形成第六壁面26的部件。第三金属模具60具有有底圆筒状的凹部65，该凹部65具有包含抵接面61的底面62和从底面62立起的内周面64。第三金属模具的凹部65的底面62形成为外径与筒状部件50的底面52的外径一致。内周面64以从底面62朝向开口面63从轴P远离的方式相对于轴P以β°的角度倾斜(参照图3)。内周面64优选相对于轴P以10°以下的角度倾斜，更优选以0.5°以上且10°以下的角度倾斜。在0.5°以上时，更容易从第三金属模具60取出筒状部件50、第一金属模具30、第二金属模具40。并且，在10°以下时，在按压工件W时，能够更多地承受第一金属模具30与第二金属模具40分离的方向上的力，因而能够更加抑制锻造工具10本身的破损。第三金属模具60也可以在凹部65的底具备能够取出的板部件，并将该板部件的表面作为底面62。这样一来，能够更加抑制第三金属模具60主体的损耗等。

接下来，说明使用锻造工具10来对工件W进行多轴锻造的方法。作为工件W，使用各边的长度与第一金属模具30、第二金属模具40的上述的a、b、c(其中，a＜b＜c)的值对应的长方体形状的工件。作为工件W，例如能够使用钛或钛合金、铜或铜合金、不锈钢等钢铁材、铝合金、镁合金等。

在该多轴锻造法中，例如，如图5及图6所示，包含在第三金属模具60载置第一形状的工件W的载置工序、通过使所载置的工件W变形成与锻造空间S(参照图1)的形状对应的第二形状来对工件W施加塑性形变的加工工序、以及取出加工完成后的工件W的取出工序，从载置工序至取出工序也可以重复两次以上。此外，第一形状和第二形状在均具有长度a、b、c的边的方面相同。另一方面，第一形状和第二形状在以下方面不同：第一形状中长度c的边成为第二形状中长度a的边，第一形状中长度b的边成为第二形状中长度c的边，第一形状中长度a的边成为第二形状中长度b的边。

在载置工序中，将工件W载置于第三金属模具60的底面62中形成第六壁面26的区域。此时以如下方式载置：工件W中的由长度a、c的边包围的面与由长度a、b的边包围的第一壁面21、第三壁面23对置，由长度b、c的边包围的面与由长度a、c的边包围的第二壁面22、第四壁面24对置，由长度a、b的边包围的面与由长度b、c的边包围的第五壁面25、第六壁面26对置。

在加工工序中，如图5及图6所示，使由螺栓58固定后的第一金属模具30、第二金属模具40以及筒状部件50下降，插入到第三金属模具60的凹部65，并从上方加压直至第一金属模具30、第二金属模具40的底面32、42抵接于第三金属模具60的抵接面61。由此，在第五壁面25与第六壁面26之间按压工件W。在第一金属模具30、第二金属模具40的底面32、42与第三金属模具60的抵接面61抵接时形成锻造空间S，工件W变形成与锻造空间S的形状对应的第二形状。成为以下状态：工件W的由长度a、b的边包围的面与第一壁面21、第三壁面23对置，由长度a、c的边包围的面与第二壁面22、第四壁面24对置，由长度b、c的边包围的面与第五壁面25、第六壁面26对置。

在取出工序中，首先，将未图示的棒状夹具插入筒状部件50的杆孔55中，以第三金属模具60的开口面63为支点向上方拉起筒状部件50。由此，能够将利用螺栓58固定于筒状部件50的第一金属模具30、第二金属模具40从第三金属模具60的凹部65的内周拉起。接着，根据需要，拧松螺栓58或者拆下螺栓58来使第一金属模具30、第二金属模具40以及筒状部件50分离，从而取出工件W。

接着，使取出后的工件W旋转，再次进行载置工序至取出工序，反复进行需要次数的这样的操作。由此，如图7所示，能够从工件W的相互正交的X、Y、Z轴方向利用锻造依次施加塑性形变。即，在初次的加工工序中从工件W的X轴方向施加了载荷σx的情况下，下次从Y轴方向施加载荷σy，再下次从Z轴方向施加载荷σz，从而能够从工件W的相互正交的X、Y、Z轴方向依次施加塑性形变。

在以上说明的锻造工具10中，锻造空间S在将第一金属模具30及第二金属模具40组合时的由底面32、42形成的底面的中央部开口，并通过使第一金属模具30、第二金属模具40与第三金属模具60的抵接面61抵接来形成锻造空间S。由此，即使在中途产生了偏芯，在承受最大载荷的加工最终阶段(参照图6的完成时的图)中，第一金属模具30、第二金属模具40的底面32、42(即锻造空间S的开口周围整个面)也与第三金属模具60的抵接面61抵接。由此消除偏心，因而工件W难以固定，并且锻造工具本身难以破损。并且，在工件W的周围的四方中的相邻的第一壁面21、第二壁面22设于第一金属模具30，相邻的第三壁面23、第四壁面24设于第二金属模具40，因而工件W对第一金属模具30、第二金属模具40施加使两者分离的方向的力。因此，能够从第一壁面21～第四壁面24容易地取出工件W。

并且，在锻造工具10中，通过在对合面31、41对合而形成的圆锥台从底面32、42朝向上表面33、43缩径，并在其外周面34、44配设底面52与圆锥台的底面32、42成为同一面的筒状部件50。因此，在按压工件W时，能够由筒状部件50抑制第一金属模具30与第二金属模具40分离，并且在取出工件W时，容易从筒状部件50拔出圆锥台。因此，第一金属模具30与第二金属模具40的分离容易，并且工件W的取出容易。

并且，在锻造工具10中，第三金属模具60具有有底筒状的凹部65，该凹部65具有包含抵接面61的底面62和从底面62立起的内周面64，凹部65的底面62形成为外径与筒状部件50的底面52的外径一致。因此，在按压工件W时，不仅由筒状部件50，还能够由第三金属模具60承受第一金属模具30与第二金属模具40分离的方向的力，因而能够更加抑制锻造工具10本身的破损。

并且，在锻造工具10中，第三金属模具60的内周面64以从底面62朝向开口面63从轴P远离的方式倾斜，因而更容易从第三金属模具60取出筒状部件50、第一金属模具30、第二金属模具40。作为结果，能够更容易地取出工件W。

[第二实施方式]

图8是第二实施方式的锻造工具110的立体图，图9是锻造工具110的分解立体图，图10是锻造工具110的主视图，图11是锻造工具110的图8的C-C剖视图，图12是示出使用了锻造工具110的锻造方法的说明图，图13是示出使用了锻造工具110的锻造方法中的加工工序的说明图。在图8、图9的立体图中，由虚线示出隐藏线，但省略了一部分的隐藏线。并且，图8、图9中，为了容易理解构造，对可见的面施加阴影线。

锻造工具110用于所谓的多轴锻造法，在该方法中，针对长方体形状的工件W利用锻造从工件W的相互正交的X、Y、Z轴方向依次施加塑性形变。如图8～图11所示，锻造工具110具有第一壁面121、与第一壁面121相邻的第二壁面122、与第一壁面121对置并与第二壁面122相邻的第三壁面123、与第二壁面122对置并与第一壁面121及第三壁面123相邻的第四壁面124、与第一壁面121～第四壁面124相邻的第五壁面125、以及与第五壁面125对置并与第一壁面121～第四壁面124相邻的第六壁面126。由该第一壁面121～第六壁面126形成长方体形状的锻造空间S。在锻造工具110中，在该锻造空间S内对工件W进行锻造。图9中，由点划线示出第一壁面121～第六壁面126的轮廓。

锻造工具110具备第一金属模具130和第二金属模具150。上述模具也可以由包含热作模具钢(例如SKD61)等热加工工具钢、冷作模具钢等冷加工工具钢的合金工具钢、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金(哈斯特洛伊耐蚀镍基合金为注册商标)等镍基合金等形成。在轴P的方向上对锻造工具110施加载荷。锻造工具110的轴P与第一金属模具130的轴及第二金属模具150的轴一致。

第一金属模具130是阶梯状的凸部136从主体部135的底面132突出的部件。主体部135的上表面133形成为与锻造工具110的轴P(载荷的方向)垂直，主体部135的底面132以主体部135的厚度在背面134侧比正面131侧更厚的方式倾斜。凸部136形成为离主体部135的底面132的高度在正面131侧比背面134侧更高的阶梯状，并且具备与正面131邻接地形成的第二对置面142、高度比第二对置面142的高度低且与第二对置面142平行地形成的第一壁面121、以及从第一壁面121与第一壁面121在同一平面上相连的第一对合面141。第二对置面142与第一壁面121由第二壁面122连接，第一对合面141与主体部135的底面132由第一金属模具抵接面143连接。该凸部136形成为，第一壁面121与第二壁面122所成的角为90°以上即θ°(参照图11)。θ°优选比90°大且为95°以下，更优选为90.5°以上且94°以下，进一步优选为91°以上且93°以下。若是90°以上，则更容易取出工件W，若为95°以下，则将工件加工成严格意义中的接近长方体的形状，因而在前次的锻造后并在下次的锻造时，能够稳定地载置工件。凸部136的侧面145及146形成为与轴P平行，并且相互平行。并且，凸部136形成为，侧面145与侧面146的距离(宽度)为c，第一壁面121的长度在C-C截面中为a，第二壁面122的长度在C-C截面中为b(其中，a＜b＜c)。a、b、c的长度与第一实施方式相同。第一壁面121、第一对合面141、第二对置面142以及底面132形成为平行，并且上述面全部相对于与轴P垂直的平面以δ°的角度倾斜(参照图11)。δ°优选为45°以上且75°以下。若该角度为45°以上，则施加给锻造工具110的载荷更充分地传递到工件W，若为75°以下，则第一金属模具130与第二金属模具150更难以偏离。

第二金属模具150是在主体部155的上表面152设有阶梯状的凹部156的部件。主体部155的底面153形成为与轴P垂直，主体部155的上表面152以主体部155的厚度在正面151侧比背面154侧更厚的方式倾斜。凹部156具有从由第二对合面162和第三壁面123形成的底面164的一端立起并形成第五壁面125的第一侧面165、以及从底面164的另一端立起并形成第六壁面126的第二侧面166。第二对合面162是与第三壁面123在同一平面上相连的面。第一侧面165相对于从底面164的一端与轴P平行地立起的面以γ°的角度倾斜(参照图10)。第二侧面166相对于从底面164的另一端与轴P平行地立起的面以γ°的角度倾斜。γ°优选为10°以下，更优选为1°以上且10°以下。在1°以上时，更容易取出工件W，并且在10°以下时，能够将工件加工成严格意义中的接近长方体的形状。凹部156形成为深度(离上表面152的深度)在正面151侧比背面154侧深的阶梯状，并且具备与正面151邻接地形成的底面164、以及深度比底面164浅且形成为与底面164平行的第一对置面161。底面164与第一对置面161由第四壁面124连接，第一对置面161与主体部155的上表面152由第二金属模具抵接面163连接。该凹部156形成为，第三壁面123与第四壁面124所成的角为90°以上即θ°(参照图11)。θ°的值与第一金属模具130相同。并且，凹部156形成为，第一侧面165与第二侧面166的距离(宽度)在第二对合面162为c，第三壁面123的长度在C-C截面中为a，第四壁面124的长度在C-C截面中为b(其中，a＜b＜c)。a、b、c的长度与第一实施方式相同。第三壁面123、第一对置面161、第二对合面162以及上表面152形成为平行，上述面全部相对于与轴P垂直的平面以δ°倾斜(参照图11)。δ°优选为45°以上且75°以下。第二金属模具150也可以在凹部156的底面164具备以能够取出的方式向正面151侧突出地载置的板部件，并将该板部件的表面作为底面164(第二对合面162及第三壁面123)。这样一来，能够使用板部件来拉出工件W，从而能够更容易地取出工件W。

接下来，说明使用锻造工具110来对工件W进行多轴锻造的方法。作为工件W，使用各边的长度与第一金属模具130、第二金属模具150的上述的a、b、c(其中，a＜b＜c)的值对应的长方体形状的工件。作为工件W，例如能够使用钛或钛合金、铜或铜合金、不锈钢等钢铁材、铝合金、镁合金等。

在该多轴锻造法中，例如，如图12及图13所示，包含在第二金属模具150的底面164载置第一形状的工件W的载置工序、通过使所载置的工件W变形成与锻造空间S(参照图8)的形状对应的第二形状来对工件W施加塑性形变的加工工序、以及取出加工完成后的工件W的取出工序，从载置工序至取出工序也可以重复两次以上。

在载置工序中，将工件W载置于第二金属模具150的底面164。此时以如下方式载置：工件W中由长度b、c的边包围的面与由长度a、c的边包围的第一壁面121、第三壁面123对置，由长度a、b的边包围的面与由长度b、c的边包围的第二壁面122、第四壁面124对置，由长度a、c的边包围的面与由长度a、b的边包围的第五壁面125、第六壁面126(参照图9)对置。

在加工工序中，如图12及图13所示，首先，使第一金属模具130下降，将第一金属模具130的凸部136插入第二金属模具150的凹部156中。若第一金属模具130的第二对置面142抵接于第二金属模具的第二对合面162，则第二对置面142沿第二对合面162滑动，第一对合面141沿第一对置面161滑动。而且，若第一金属模具130的第二壁面122抵接于工件W，则在第二壁面122与第四壁面124之间按压工件W。由此，利用与第一对合面141、第二对合面162、第二对置面142、第一对置面161平行的力对工件W进行加压。而且，继续加压直至第一金属模具130的第一金属模具抵接面143抵接于第二金属模具150的第二金属模具抵接面163并形成锻造空间S为止，从而加压工序完成。由此成为以下状态：工件W变化成与锻造空间S的形状对应的第二形状，由长度a、c的边包围的面与第一壁面121、第三壁面123对置，由长度b、c的边包围的面与第二壁面122、第四壁面124对置，由长度a、b的边包围的面与第五壁面125、第六壁面126对置。此外，在加工工序中，在对第一金属模具130及第二金属模具150施加轴P方向的载荷时，第二对置面142沿第二对合面162移动，并且第一对合面141沿第一对置面161移动。因此，也可以在对锻造工具110施加载荷的冲压机与第一金属模具130之间设置用于使这样的移动更顺畅的机构。例如，也可以在冲压机的按压部与第一金属模具130之间设置辊、润滑材料等。

在取出工序中，从第二金属模具150上拉第一金属模具130，并取出工件W。在取出工件W时，例如，也可以使第二金属模具150以正面151朝下的方式旋转来取出工件W。这样一来，工件W因自重向正面151侧落下，能够容易地取出工件W。

接着，使取出后的工件W旋转，进行载置工序至取出工序，反复进行需要次数的这样的操作。由此，与使用了锻造工具10的情况相同，如图7所示，能够利用锻造从工件W的相互正交的X、Y、Z轴方向依次施加塑性形变。

在以上说明的锻造工具110中，在对第一金属模具130及第二金属模具150施加载荷时，第二对置面142沿第二对合面162移动，并且第一对合面141沿第一对置面161移动，第一金属模具抵接面143与第二金属模具抵接面163抵接，从而形成锻造空间S，因此在按压工件W时难以产生偏芯。因此，能够抑制锻造工具110因偏芯而破损的情况、工件W的取出变得困难的情况。并且，在工件W的周围的四方中，相邻的第一壁面121、第二壁面122设于第一金属模具130，相邻的第三壁面123、第四壁面124设于第二金属模具150，因而工件W对第一金属模具130、第二金属模具150施加使两者分离的方向的力。因此，能够容易地从第一壁面121～第四壁面124取出工件W。

并且，在锻造工具110中，第二金属模具抵接面163形成为在第一对置面161中的与第四壁面124相反一侧从第一对置面161立起，第一金属模具抵接面143形成为在第一对合面141中的与第一壁面121相反一侧抵接于第二金属模具抵接面163。在这样的锻造工具110中，在其制造时，在第一金属模具130中，仅第二对置面142、第二壁面122、包含第一壁面121和第一对合面141的面、第一金属模具抵接面143呈阶梯状地形成即可。并且，在第二金属模具中，仅包含第二对合面162和第三壁面123的底面164、第四壁面124、第一对置面161、第二金属模具抵接面163呈阶梯状地形成即可。因此，锻造工具本身的形状并不复杂，锻造工具本身的制造容易，并且锻造工具本身难以破损。

在该锻造工具110中，第二金属模具150具有凹部156，该凹部156具有从由第二对合面162和第三壁面123形成的底面164的一端立起而形成第五壁面125的第一侧面165、以及从底面164的另一端立起而形成第六壁面126的第二侧面166，第一侧面165和第二侧面166以间隔从底面164朝向凹部156的开口变宽的方式倾斜。这样，凹部156的开口侧变宽，更容易地取出工件W。

在该锻造工具110中，第一对合面141、第二对合面162以及第一对置面161、第二对置面142相对于与载荷的方向(锻造工具110的轴P)垂直的平面以45°以上且75°以下的角度倾斜，因而施加给锻造工具的载荷更充分地传递到工件W，第一金属模具130与第二金属模具150更难以偏离。

此外，本发明不限定于上述的任何实施方式，当然在属于本发明的技术范围的情况下，能够以各种方式来实施。

例如，在上述的锻造工具10中，第三金属模具60具有有底筒状的凹部65，该凹部65具有包含抵接面61的底面62和从底面62立起的内周面64，但具有包含抵接面61的底面62即可，例如也可以是平面。并且，在锻造工具10中，凹部65的底面62形成为外径与筒状部件50的底面52的外径一致，但也可以形成为外径比筒状部件50的底面52的外径大。

在锻造工具10中，第三金属模具60的内周面64以从底面62朝向与底面62相反一侧的开口面63从轴P离开的方式相对于轴P倾斜以β°的角度，但也可以不倾斜，即β°也可以为0°。在该情况下，筒状部件50的外周面54优选以从底面52朝向上表面53向轴P接近的方式相对于轴P倾斜。该倾斜度优选比0°且为45°以下，更优选为3°以上且10°以下。这样一来，更容易从第三金属模具60取出筒状部件50、第一金属模具30、第二金属模具40，作为结果，能够更容易地取出工件W。

在锻造工具10中，图1～图6中，筒状部件50呈外周面54与轴P平行的圆筒状，但不限定于外周面54与轴P平行。例如，也可以在筒状部件50的底面52的外周具有在与第三金属模具60的抵接面61抵接时与第三金属模具60的内周面64对置地接触的导向面。这样一来，筒状部件50一边被第三金属模具60的内周面64导向一边向第三金属模具的凹部插入，因而能够更加抑制偏芯。并且，例如，也可以不仅外周面54的底面52侧，整体都以与第三金属模具60的内周面64对置地接触的方式倾斜，并且外周面54也可以以从底面52朝向上表面53缩径的方式倾斜。

在锻造工具10中，使用设于第一金属模具30、第二金属模具40的有底孔37、47和设于筒状部件50的贯通孔57以及螺栓58来固定第一金属模具30、第二金属模具40与筒状部件50，但不限定于此。例如，可以是在第一金属模具30、第二金属模具40也设置贯通孔并使棒状部件贯通该贯通孔和筒状部件的贯通孔57的构造，也可以是其它方式，并且也可以省略上述部件。

在锻造工具10中，若组合第一金属模具30、第二金属模具40则呈圆锥台，但呈锥台状即可。若是呈圆锥台，则容易从筒状部件50拔出，从而更优选。

在锻造工具10中，凹部35形成为，离底面32的深度为a、第一壁面21的宽度为b、第二壁面22的宽度为c，但也可以形成为，离底面32的深度为a、第一壁面21的宽度为c、第二壁面22的宽度为b。在该情况下，凹部45形成为，离底面42的深度为a、第三壁面23的宽度为c、第四壁面24的宽度为b。

在锻造工具10中，具备筒状部件50，但也可以省略筒状部件50。在该情况下，也可以为，第一金属模具30及第二金属模具40是以下部件：若组合则形成为锻造空间S在由第一金属模具30的底面32及第二金属模具40的底面42形成的底面的中央部开口的圆锥台，第三金属模具60具有有底筒状的凹部65，该凹部65具有包含抵接面61的底面62和从底面62立起的内周面64，凹部65的底形成为外径与圆锥台的底面32、42的外径一致。这样一来，在按压工件W时，能够由第三金属模具60的凹部65抑制第一金属模具30与第二金属模具40分离，并且由于没有筒状部件50，所以在取出工件W时，第一金属模具30与第二金属模具40的分离更容易，从而更容易地取出工件W。

在省略了筒状部件50的锻造工具10中，第三金属模具60的内周面64也可以以从底面62朝向与底面62相反一侧的开口面63从轴P离开的方式倾斜。这样一来，更容易从第三金属模具60取出第一金属模具30、第二金属模具40，作为结果，能够更容易地取出工件。在该锻造工具10中，第三金属模具60的内周面64优选相对于轴P以10°以下的角度倾斜，第三金属模具60的内周面64更优选相对于轴P以0.5°以上且10°以下的角度倾斜。在0.5°以上时，更容易从第三金属模具60取出第一金属模具30、第二金属模具40，并且若是10°以下，则在按压工件W时，能够更加抑制第一金属模具30与第二金属模具40分离。在该锻造工具10中，也可以在圆锥台的底面32、42的外周具有在与第三金属模具60的抵接面61抵接时与第三金属模具60的内周面64对置地接触的导向面。这样一来，圆锥台一边被第三金属模具60的内周面导向一边向第三金属模具60的凹部65插入，因而能够更加抑制偏芯。在该锻造工具10中，将第一金属模具30与第二金属模具40组合后的柱状体也可以不是圆锥台，其外周面34、44可以不倾斜，并且也可以以从底面32、42朝向上表面33、43从锻造工具10的轴P离开的方式倾斜。

以下，使用附图来说明作为省略了筒状部件50的锻造工具10的一例的锻造工具210。图14是锻造工具210的立体图，图15是锻造工具210的图14的D-D剖视图，图16是示出使用了锻造工具210的加工工序的状况的说明图。该锻造工具210除以下方面之外与锻造工具10相同：省略了筒状部件50；在第一金属模具30、第二金属模具40中省略了面36、46和有底孔37、47而追加了伸出部237、247以及承受部238、248；代替螺栓58而由轴部件258固定第一金属模具30和第二金属模具40；在圆锥台的底面32、42的外周设有在与第三金属模具60的抵接面61抵接时与第三金属模具60的内周面64对置地接触的导向面239、249。在该锻造工具210中，在第一金属模具30的承受部238配置有第二金属模具40的伸出部247，在第二金属模具40的承受部248配置有第一金属模具30的伸出部237，并且设于伸出部237、247的孔的轴一致，利用通过在该孔中插入轴部件258而构成的铰接构造，来固定第一金属模具30和第二金属模具40。在使用了该锻造工具210的情况下，在加工工序中，如图16所示，将由轴部件258固定后的第一金属模具30、第二金属模具40以使底面32、42较大幅度地分离的状态插入到第三金属模具60的凹部65，从该处能够以使第一金属模具30、第二金属模具40的导向面239、249沿第三金属模具60的内周面64的方式使第一金属模具30、第二金属模具40下降，因而更难以产生偏芯等。此外，在锻造工具210中，第一金属模具30和第二金属模具40由铰接构造固定，但第一金属模具30和第二金属模具40也可以以任意方法固定，并且也可以不固定。该铰接构造也可以应用于锻造工具10。

并且，例如，在锻造工具110中，第二金属模具抵接面163形成为在第一对置面161中的与第四壁面124相反一侧从第一对置面161立起，第一金属模具抵接面143形成为在第一对合面141中的与第一壁面121相反一侧抵接于第二金属模具抵接面163，若是形成于在两者抵接时形成锻造空间S的位置，则不限定于此。

在锻造工具110中，第二金属模具150的凹部156的第一侧面165和第二侧面166以间隔从底面164朝向凹部156的开口变宽的方式倾斜，但也可以不倾斜。在该情况下，使第一金属模具130的凸部136的侧面145、146形成为不嵌入第二金属模具150的第一侧面165、第二侧面166的尺寸即可。

在锻造工具110中，凸部136形成为，侧面145与侧面146的距离为c，第一壁面121的长度在C-C截面中为a，第二壁面122的长度在C-C截面中为b，但不限定于此。凸部136也可以形成为，侧面145与侧面146的距离为b，第一壁面121的长度在C-C截面中为a，第二壁面122的长度在C-C截面中为c。在该情况下，凹部156形成为，第一侧面165与第二侧面166的距离在第二对合面162为b，第三壁面123的长度在C-C截面中为a，第四壁面124的长度在C-C截面中为c。

在锻造工具110中，第一壁面121等与底面132平行地形成，第三壁面123等与上表面152平行地形成，但第一壁面121等与底面132也可以不平行，第三壁面123等与上表面152也可以不平行。

实施例

以下，将使用锻造工具10进行了多轴锻造的例子作为实施例进行说明。

[实施例1]

将堆垛层错能(SFE)为1.7mJm^-2的Cu－7mass％Al合金切成15.1mm×18.4mm×22.7mm的尺寸，并将其作为实施例1的工件。使用锻造工具10，对该工件进行了多轴锻造。在多轴锻造中，反复进行15次的载置工序至取出工序。在各加工工序中，施加了初始应变速度为3.0×10^-3s^-1、真应变量(或者累积应变量)为6.0的压缩变形。而且，从各次的加工后的工件中切出测量部尺寸为6mm×3mm×1mm的拉伸试件，并进行了拉伸试验。

[实施例2、3]

使用堆垛层错能为2.8mJm^-2的Cu－5mass％Al合金，除此以外与实施例1相同地进行了实施例2的试验。并且，使用堆垛层错能为22.0mJm^-2的Cu－2mass％Al合金，除此以外与实施例1相同地进行了实施例3的试验。

[实验结果]

在实施例1～3的任一例中，都没有锻造工具10破损、或者无法取出工件W的情况。图17示出实施例1的工件的加工前后的外观照片。具有随着锻造次数的增加而工件的回弹变大的趋势，图17中，稍微偏离所希望的形状，但该特性根据材料而变化。在实施例1～3中，未看到示出载荷的集中的大幅度的变形。综上确认到：在锻造工具10中，工件的取出容易，锻造工具本身难以破损。

图18示出实施例1～3的拉伸试验结果。实施例1～3中，每当反复进行载置工序至取出工序时，拉伸屈服强度提高，在退火材料的情况下能够将拉伸屈服强度100MPa左右的Cu－7mass％Al高强度化到800MPa程度。并且，在确认结晶组织时，在实施例1～3的任一例中，结晶颗粒直径都被微细化至200nm以下。由此可知，锻造工具10作为多轴锻造法所使用的锻造工具是有用的。

[实施例4]

将不锈钢(SUS304)切成15mm×18.3mm×22.5mm的尺寸，并将其作为实施例4的工件。使用锻造工具10，对该工件进行了多轴锻造。在多轴锻造中，反复进行三次载置工序至取出工序。在各加工工序中，施加了初始应变速度为3.0×10^-3s^-1、真应变量(或累积应变量)1.2的压缩变形。而且，确认了反复三次后的外观。并且，能够与实施例1相同地进行拉伸试验。

在实施例4中，没有锻造工具10破损、或者无法取出工件W的情况。图19示出实施例4的工件的加工前后的外观照片。图19中，示出观察方向不同的三个外观。如图19所示，在使用了不锈钢的情况下，虽然有一些变形，但也未看到示出载荷的集中的大幅度的变形。从该结果也确认到：在锻造工具10中，工件的取出容易，锻造工具本身难以破损。并且，在实施例4中，每当反复进行载置工序至取出工序时，拉伸屈服强度提高，在退火材料的情况下，能够将拉伸屈服强度为200MPa左右的SUS304高强度化到1.5GPa左右为止。

本申请主张基于在2018年03月28日提交的日本专利申请第2018-062494号作为优先权，并通过引用来将其所有内容引入到本说明书中。

产业上的可利用性

本发明能够用于通过多轴锻造法来获得超细晶粒(例如结晶颗粒直径为1μm以下)的金属材料的情况。在多轴锻造法中，不改变组成，通过晶粒的超微细化就能够提高强度、刚性，因而能够在保持金属材料的其它特性的情况下提高强度、刚性。因此，由多轴锻造法获得的金属材能够用于生物体材料、电子材料、构造材料等各种用途。

符号的说明

10—锻造工具，21—第一壁面，22—第二壁面，23—第三壁面，24—第四壁面，25—第五壁面，25a—顶部，25b—顶部，26—第六壁面，30—第一金属模具，31—对合面，32—底面，33—上表面，34—外周面，35—凹部，36—面，37—有底孔，40—第二金属模具，41—对合面，42—底面，43—上表面，44—外周面，45—凹部，46—面，47—有底孔，50—筒状部件，51—内周面，52—底面，53—上表面，54—外周面，55—杆孔，57—贯通孔，58—螺栓，60—第三金属模具，61—抵接面，62—底面，63—开口面，64—内周面，65—凹部，110—锻造工具，121—第一壁面，122—第二壁面，123—第三壁面，124—第四壁面，125—第五壁面，126—第六壁面，130—第一金属模具，131—正面，132—底面，133—上表面，134—背面，135—主体部，136—凸部，141—第一对合面，142—第二对置面，143—第一金属模具抵接面，145、146—侧面，150—第二金属模具，151—正面，152—上表面，153—底面，154—背面，155—主体部，156—凹部，161—第一对置面，162—第二对合面，163—第二金属模具抵接面，164—底面，165—第一侧面，166—第二侧面，210—锻造工具，237—伸出部，238—承受部，239—导向面，247—伸出部，248—承受部，249—导向面，258—轴部件，S—锻造空间，W—工件，P—轴。

Claims (17)

1.一种锻造工具，在由第一壁面、与该第一壁面相邻的第二壁面、与上述第一壁面对置并与上述第二壁面相邻的第三壁面、与上述第二壁面对置并与上述第一壁面及上述第三壁面相邻的第四壁面、与上述第一壁面～第四壁面相邻的第五壁面、以及与上述第五壁面对置并与上述第一壁面～第四壁面相邻的第六壁面形成的长方体形状的锻造空间对工件进行锻造，

上述锻造工具的特征在于，

至少具备形成上述第一壁面及上述第二壁面的第一金属模具和形成上述第三壁面及上述第四壁面的第二金属模具，并且满足如下(a)和(b)的一方：

(a)除上述第一金属模具及上述第二金属模具之外，还具备第三金属模具，在上述第一金属模具及上述第二金属模具的底面与抵接面抵接时，上述第三金属模具在被上述抵接面包围的区域形成上述第六壁面，上述第一金属模具形成上述第五壁面中的将上述第一壁面与上述第五壁面的交线以及上述第二壁面与上述第五壁面的交线作为两边的三角形的区域，上述第二金属模具形成上述第五壁面中的将上述第三壁面与上述第五壁面的交线以及上述第四壁面与上述第五壁面的交线作为两边的三角形的区域，在上述第五壁面与上述第六壁面之间按压上述工件，在上述第一金属模具及第二金属模具的底面与上述第三金属模具的抵接面抵接时形成上述锻造空间；

(b)上述第二金属模具形成上述第五壁面及上述第六壁面，上述第一金属模具具有从上述第一壁面与该第一壁面在同一平面上相连的第一对合面，上述第二金属模具具有与该第一对合面对置地接触的第一对置面，而且，上述第二金属模具具有从上述第三壁面与该第三壁面在同一平面上相连的第二对合面，上述第一金属模具具有与该第二对合面对置地接触的第二对置面，上述第一对置面、第二对置面以及上述第一对合面、第二对合面相对于与对上述第一金属模具及上述第二金属模具施加上述锻造工具的轴向的载荷的方向垂直的平面倾斜，以便在对上述第一金属模具及上述第二金属模具施加上述载荷时上述第二对置面沿上述第二对合面移动并且上述第一对合面沿上述第一对置面移动，在上述第二壁面与上述第四壁面之间按压上述工件，在设于上述第一金属模具的第一金属模具抵接面与设于上述第二金属模具的第二金属模具抵接面抵接时形成上述锻造空间。

2.根据权利要求1所述的锻造工具，其特征在于，

上述第一壁面与上述第二壁面所成的角以及上述第三壁面与上述第四壁面所成的角比90°大。

3.根据权利要求1所述的锻造工具，其特征在于，

在满足上述(a)的锻造工具中，

上述第一金属模具及上述第二金属模具是以下部件：若组合则形成为上述锻造空间在由上述第一金属模具的底面及上述第二金属模具的底面形成的底面开口的柱状体，

上述柱状体的外周面以从上述柱状体的底面朝向与该底面相反一侧的上表面并向上述锻造工具的轴接近的方式倾斜，

还具备筒状部件，该筒状部件配设于上述柱状体的外周面，并形成为底面与上述柱状体的底面为同一面。

4.根据权利要求3所述的锻造工具，其特征在于，

上述柱状体的外周面相对于上述锻造工具的轴以3°以上且10°以下的角度倾斜。

5.根据权利要求3或4所述的锻造工具，其特征在于，

上述第三金属模具具有有底筒状的凹部，该凹部具有包含上述抵接面的底面和从该底面立起的内周面，该凹部的底面的直径形成为与上述筒状部件的底面的外径一致。

6.根据权利要求5所述的锻造工具，其特征在于，

上述第三金属模具的内周面以从上述底面朝向与该底面相反一侧的开口面并从上述锻造工具的轴离开的方式倾斜。

7.根据权利要求6所述的锻造工具，其特征在于，

上述第三金属模具的内周面相对于上述锻造工具的轴以0.5°以上且10°以下的角度倾斜。

8.根据权利要求6或7所述的锻造工具，其特征在于，

在上述筒状部件的底面的外周具有在与上述第三金属模具的抵接面抵接时与上述第三金属模具的内周面对置地接触的导向面。

9.根据权利要求1或2所述的锻造工具，其特征在于，

在满足上述(a)的情况下，

上述第一金属模具及上述第二金属模具是以下部件：若组合时则形成为上述锻造空间在由上述第一金属模具的底面及上述第二金属模具的底面形成的底面开口的柱状体，

上述第三金属模具具有有底筒状的凹部，该凹部具有包含上述抵接面的底面和从该底面立起的内周面，该凹部的底面的直径形成为与上述柱状体的底面的外径一致。

10.根据权利要求9所述的锻造工具，其特征在于，

上述第三金属模具的内周面以从上述底面朝向与该底面相反一侧的开口面并从上述锻造工具的轴离开的方式倾斜。

11.根据权利要求10所述的锻造工具，其特征在于，

上述第三金属模具的内周面相对于上述锻造工具的轴以0.5°以上且10°以下的角度倾斜。

12.根据权利要求10或11所述的锻造工具，其特征在于，

在上述柱状体的底面的外周具有在与上述第三金属模具的抵接面抵接时与上述第三金属模具的内周面对置地接触的导向面。

13.根据权利要求1或2所述的锻造工具，其特征在于，

在满足上述(b)的情况下，

上述第二金属模具抵接面形成为在上述第一对置面中的与上述第四壁面相反一侧从上述第一对置面立起，

上述第一金属模具抵接面形成为在上述第一对合面中的与上述第一壁面相反一侧抵接于上述第二金属模具抵接面。

14.根据权利要求13所述的锻造工具，其特征在于，

上述第二金属模具具有凹部，该凹部具有从由上述第二对合面和上述第三壁面形成的底面的一端立起并形成上述第五壁面的第一侧面以及从上述底面的另一端立起并形成上述第六壁面的第二侧面，

上述第一侧面和上述第二侧面以间隔从上述底面朝向上述凹部的开口变宽的方式倾斜。

15.根据权利要求14所述的锻造工具，其特征在于，

上述第一侧面相对于从上述底面的一端并与上述锻造工具的轴平行地立起的面以1°以上且10°以下的角度倾斜，

上述第二侧面相对于从上述底面的另一端并与上述锻造工具的轴平行地立起的面以1°以上且10°以下的角度倾斜。

16.根据权利要求13所述的锻造工具，其特征在于，

上述第一对合面、第二对合面以及上述第一对置面、第二对置面相对于与上述载荷的方向垂直的平面以45°以上且75°以下的角度倾斜。

17.根据权利要求14或15所述的锻造工具，其特征在于，

上述第一对合面、第二对合面以及上述第一对置面、第二对置面相对于与上述载荷的方向垂直的平面以45°以上且75°以下的角度倾斜。

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