JP2003211248A - 冷間圧縮用金型および型鍛造品の残留応力除去方法 - Google Patents
冷間圧縮用金型および型鍛造品の残留応力除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェブとリブとを有するアルミニウム合金製
の型鍛造品であっても、確実に残留応力を除去すること
が可能で、さらには、圧縮荷重の低減、冷間圧縮率の均
一化を図ることができる冷間圧縮用金型および型鍛造品
の残留応力除去方法を提供すること。 【解決手段】 型鍛造品Ｋに対応するキャビティを有す
る冷間圧縮用金型１０を用いる。キャビティは、ウェブ
Ｋｗに当接するウェブ当接面１ａ，２ａと、リブＫｒに
当接するリブ当接面１ｂ，２ｂと、型鍛造品Ｋの外側抜
き勾配面Ｋ１に対向する外側面１ｃ，２ｃおよび内側抜
き勾配面Ｋ２に対向する内側面１ｄ，２ｄとで形成さ
れ、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ１と外側面１ｃ，２
ｃとの間および内側抜き勾配面Ｋ２と内側面１ｄ，２ｄ
との間には、それぞれ型鍛造品Ｋを圧縮したときに圧縮
方向と直交する方向に生じる変形量よりも大きい隙間が
形成されている。
の型鍛造品であっても、確実に残留応力を除去すること
が可能で、さらには、圧縮荷重の低減、冷間圧縮率の均
一化を図ることができる冷間圧縮用金型および型鍛造品
の残留応力除去方法を提供すること。 【解決手段】 型鍛造品Ｋに対応するキャビティを有す
る冷間圧縮用金型１０を用いる。キャビティは、ウェブ
Ｋｗに当接するウェブ当接面１ａ，２ａと、リブＫｒに
当接するリブ当接面１ｂ，２ｂと、型鍛造品Ｋの外側抜
き勾配面Ｋ１に対向する外側面１ｃ，２ｃおよび内側抜
き勾配面Ｋ２に対向する内側面１ｄ，２ｄとで形成さ
れ、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ１と外側面１ｃ，２
ｃとの間および内側抜き勾配面Ｋ２と内側面１ｄ，２ｄ
との間には、それぞれ型鍛造品Ｋを圧縮したときに圧縮
方向と直交する方向に生じる変形量よりも大きい隙間が
形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、型鍛造品の残留応
力を除去するための冷間圧縮用金型に関し、さらに、型
鍛造品の残留応力除去方法に関する。
力を除去するための冷間圧縮用金型に関し、さらに、型
鍛造品の残留応力除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミニウム合金製の鍛造品は、
軽量で、且つ、比強度・比弾性が高いことから、航空
機、車両などの構造部材として広く利用されている。
軽量で、且つ、比強度・比弾性が高いことから、航空
機、車両などの構造部材として広く利用されている。
【０００３】ところで、鍛造品は、溶体化処理された後
に焼入れされるため、内部に応力が残留し（以下、残留
応力という）、その後の時効処理でも除去されない。そ
して、鍛造品に残留応力があると、機械加工時の寸法変
化、応力腐食割れの発生といった弊害を招くため、従来
より、焼入れした鍛造品を冷間で圧縮させて残留応力を
除去していた。そして、残留応力の除去効果は、冷間で
圧縮するときの圧縮率に依存することが知られており、
除去効果の精度向上には、圧縮率の精度向上が効果的で
ある。
に焼入れされるため、内部に応力が残留し（以下、残留
応力という）、その後の時効処理でも除去されない。そ
して、鍛造品に残留応力があると、機械加工時の寸法変
化、応力腐食割れの発生といった弊害を招くため、従来
より、焼入れした鍛造品を冷間で圧縮させて残留応力を
除去していた。そして、残留応力の除去効果は、冷間で
圧縮するときの圧縮率に依存することが知られており、
除去効果の精度向上には、圧縮率の精度向上が効果的で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、角材や板材のような自由鍛造品であれば、上下面間
で冷間圧縮するだけで残留応力を除去することができる
が、金型を用いて複雑な形状に型打ちされた型鍛造品に
ついては、複雑な形状であるが故に、上下面間で冷間圧
縮しただけでは、残留応力を十分に除去できない。例え
ば、ウェブとリブとで断面Ｈ形状に形成された型鍛造品
を上下面間で圧縮しただけでは、リブのみが圧縮され、
ウェブは圧縮されないので、ウェブの残留応力を完全に
除去することができない。そして、このような型鍛造品
を機械加工すると、その過程で型鍛造品内部の応力バラ
ンスが崩れて、型鍛造品にひずみが生じるため、寸法精
度の良い製品にすることができない。
ば、角材や板材のような自由鍛造品であれば、上下面間
で冷間圧縮するだけで残留応力を除去することができる
が、金型を用いて複雑な形状に型打ちされた型鍛造品に
ついては、複雑な形状であるが故に、上下面間で冷間圧
縮しただけでは、残留応力を十分に除去できない。例え
ば、ウェブとリブとで断面Ｈ形状に形成された型鍛造品
を上下面間で圧縮しただけでは、リブのみが圧縮され、
ウェブは圧縮されないので、ウェブの残留応力を完全に
除去することができない。そして、このような型鍛造品
を機械加工すると、その過程で型鍛造品内部の応力バラ
ンスが崩れて、型鍛造品にひずみが生じるため、寸法精
度の良い製品にすることができない。
【０００５】また、型打鍛造用の金型を用いて冷間圧縮
すると、厚さ寸法の異なる部位ごとの圧縮率が一定にな
らないだけでなく、型鍛造品の表面と金型キャビティ面
とが全面にわたって当接するため、大きな摩擦抵抗が発
生するとともに、型鍛造品の変形が拘束されて、型鍛造
品の変形抵抗が増大するので、圧縮荷重が増大する。な
お、型鍛造品の変形を拘束した場合の変形抵抗は、拘束
のない場合に比べて３〜５倍になることが知られてい
る。
すると、厚さ寸法の異なる部位ごとの圧縮率が一定にな
らないだけでなく、型鍛造品の表面と金型キャビティ面
とが全面にわたって当接するため、大きな摩擦抵抗が発
生するとともに、型鍛造品の変形が拘束されて、型鍛造
品の変形抵抗が増大するので、圧縮荷重が増大する。な
お、型鍛造品の変形を拘束した場合の変形抵抗は、拘束
のない場合に比べて３〜５倍になることが知られてい
る。
【０００６】また、冷間圧縮時には、冷間圧縮用金型に
も弾性変形が生ずるため、圧縮面積が大きい場合などで
は均一に圧縮されず、冷間圧縮率にばらつきが生じると
いった問題もある。
も弾性変形が生ずるため、圧縮面積が大きい場合などで
は均一に圧縮されず、冷間圧縮率にばらつきが生じると
いった問題もある。
【０００７】そこで、本発明は、形状が複雑な型鍛造品
であっても、確実に残留応力を除去することが可能で、
さらには、圧縮荷重の低減、冷間圧縮率の均一化を図る
ことができる冷間圧縮用金型および型鍛造品の残留応力
除去方法を提供することを課題とする。
であっても、確実に残留応力を除去することが可能で、
さらには、圧縮荷重の低減、冷間圧縮率の均一化を図る
ことができる冷間圧縮用金型および型鍛造品の残留応力
除去方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、請求項１の発明は、アルミニウム合金製の型
鍛造品の残留応力を、冷間圧縮により除去するための冷
間圧縮用金型であって、前記型鍛造品に対応するキャビ
ティを有し、前記型鍛造品の抜き勾配面と、前記キャビ
ティを形成するキャビティ面のうち前記型鍛造品の抜き
勾配面と対向する側面との間に、前記型鍛造品を圧縮し
たときに圧縮方向と直交する方向に生じる変形量よりも
大きい隙間が形成される構成である。
るために、請求項１の発明は、アルミニウム合金製の型
鍛造品の残留応力を、冷間圧縮により除去するための冷
間圧縮用金型であって、前記型鍛造品に対応するキャビ
ティを有し、前記型鍛造品の抜き勾配面と、前記キャビ
ティを形成するキャビティ面のうち前記型鍛造品の抜き
勾配面と対向する側面との間に、前記型鍛造品を圧縮し
たときに圧縮方向と直交する方向に生じる変形量よりも
大きい隙間が形成される構成である。
【０００９】かかる冷間圧縮用金型によると、型鍛造品
の抜き勾配面とこれに対向する冷間圧縮用金型のキャビ
ティ面との間に所定の隙間を形成したので、型鍛造品を
圧縮したときに、型鍛造品に生じる圧縮方向と直交する
方向への変形を拘束することはない。したがって、冷間
圧縮をするための圧縮荷重を低減することができる。
の抜き勾配面とこれに対向する冷間圧縮用金型のキャビ
ティ面との間に所定の隙間を形成したので、型鍛造品を
圧縮したときに、型鍛造品に生じる圧縮方向と直交する
方向への変形を拘束することはない。したがって、冷間
圧縮をするための圧縮荷重を低減することができる。
【００１０】請求項２の発明は、ウェブとリブとを有す
るアルミニウム合金製の型鍛造品の残留応力を、冷間圧
縮により除去するための冷間圧縮用金型であって、前記
型鍛造品に対応するキャビティを有し、前記キャビティ
は、前記ウェブに当接するウェブ当接面、前記リブに当
接するリブ当接面および前記型鍛造品の抜き勾配面に対
向する側面とで形成され、前記型鍛造品の抜き勾配面と
前記側面との間に、前記型鍛造品を圧縮したときに圧縮
方向と直交する方向に生じる変形量よりも大きい隙間が
形成される構成である。
るアルミニウム合金製の型鍛造品の残留応力を、冷間圧
縮により除去するための冷間圧縮用金型であって、前記
型鍛造品に対応するキャビティを有し、前記キャビティ
は、前記ウェブに当接するウェブ当接面、前記リブに当
接するリブ当接面および前記型鍛造品の抜き勾配面に対
向する側面とで形成され、前記型鍛造品の抜き勾配面と
前記側面との間に、前記型鍛造品を圧縮したときに圧縮
方向と直交する方向に生じる変形量よりも大きい隙間が
形成される構成である。
【００１１】かかる冷間圧縮用金型によると、キャビテ
ィのウェブ当接面がウェブを、リブ当接面がリブをそれ
ぞれ押圧して型鍛造品を冷間圧縮させるので、ウェブと
リブとで凹凸が形成されている型鍛造品であっても各部
位の圧縮率を一定に冷間圧縮できる。また、冷間圧縮用
金型のキャビティの側面を、型鍛造品の抜き勾配面と所
定の間隔をあけて対向させ、型鍛造品の抜き勾配面とキ
ャビティ面との間に隙間を形成したので、型鍛造品を圧
縮したときに、型鍛造品に生じる圧縮方向と直交する方
向への変形を拘束することはない。したがって、冷間圧
縮をするための圧縮荷重を低減することができる。
ィのウェブ当接面がウェブを、リブ当接面がリブをそれ
ぞれ押圧して型鍛造品を冷間圧縮させるので、ウェブと
リブとで凹凸が形成されている型鍛造品であっても各部
位の圧縮率を一定に冷間圧縮できる。また、冷間圧縮用
金型のキャビティの側面を、型鍛造品の抜き勾配面と所
定の間隔をあけて対向させ、型鍛造品の抜き勾配面とキ
ャビティ面との間に隙間を形成したので、型鍛造品を圧
縮したときに、型鍛造品に生じる圧縮方向と直交する方
向への変形を拘束することはない。したがって、冷間圧
縮をするための圧縮荷重を低減することができる。
【００１２】請求項３の発明は、請求項２に記載の冷間
圧縮用金型であって、前記ウェブ当接面および前記リブ
当接面の少なくとも一方の形状は、前記型鍛造品を圧縮
した際に圧縮面に生じる面圧に対して、当該当接面をモ
デル化した解析モデルに生じる金型弾性変形をもとに形
成され、前記型鍛造品を圧縮して前記各当接面に金型弾
性変形が生じたときに、前記キャビティの圧縮方向の寸
法が所定の寸法となる構成である。
圧縮用金型であって、前記ウェブ当接面および前記リブ
当接面の少なくとも一方の形状は、前記型鍛造品を圧縮
した際に圧縮面に生じる面圧に対して、当該当接面をモ
デル化した解析モデルに生じる金型弾性変形をもとに形
成され、前記型鍛造品を圧縮して前記各当接面に金型弾
性変形が生じたときに、前記キャビティの圧縮方向の寸
法が所定の寸法となる構成である。
【００１３】かかる冷間圧縮用金型によると、圧縮面内
で残留応力を均一にかつ精度よく除去することができ
る。すなわち、型鍛造品を圧縮した際に冷間圧縮用金型
のウェブ当接面およびリブ当接面に生ずる金型弾性変形
の変形量および形状を、解析により算出するとともに、
算出結果をもとに、ウェブ当接面およびリブ当接面を形
成するものである。
で残留応力を均一にかつ精度よく除去することができ
る。すなわち、型鍛造品を圧縮した際に冷間圧縮用金型
のウェブ当接面およびリブ当接面に生ずる金型弾性変形
の変形量および形状を、解析により算出するとともに、
算出結果をもとに、ウェブ当接面およびリブ当接面を形
成するものである。
【００１４】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれか一項に記載の冷間圧縮用金型であって、前記
キャビティの圧縮方向の寸法は、前記型鍛造品の呼び厚
さ寸法と等しく設定され、前記型鍛造品は、冷間圧縮前
の圧縮方向の厚さ寸法が呼び厚さ寸法に所定の圧縮率を
乗じて算出される圧縮量だけ増分されていることを特徴
とする。
のいずれか一項に記載の冷間圧縮用金型であって、前記
キャビティの圧縮方向の寸法は、前記型鍛造品の呼び厚
さ寸法と等しく設定され、前記型鍛造品は、冷間圧縮前
の圧縮方向の厚さ寸法が呼び厚さ寸法に所定の圧縮率を
乗じて算出される圧縮量だけ増分されていることを特徴
とする。
【００１５】かかる冷間圧縮用金型は、呼び厚さ寸法に
所定の圧縮率を乗じて算出される圧縮量だけ大きく形成
された型鍛造品の残留応力を除去するためのものであ
り、キャビティの圧縮方向の寸法を、前記型鍛造品の呼
び厚さ寸法と等しく設定したものである。このような冷
間圧縮用金型によると、型鍛造品の圧縮方向の厚さ寸法
が部位によって異なる場合であっても、圧縮率を一定に
して冷間圧縮できる。
所定の圧縮率を乗じて算出される圧縮量だけ大きく形成
された型鍛造品の残留応力を除去するためのものであ
り、キャビティの圧縮方向の寸法を、前記型鍛造品の呼
び厚さ寸法と等しく設定したものである。このような冷
間圧縮用金型によると、型鍛造品の圧縮方向の厚さ寸法
が部位によって異なる場合であっても、圧縮率を一定に
して冷間圧縮できる。
【００１６】請求項５の発明は、型鍛造品に対応するキ
ャビティを有し、前記型鍛造品の抜き勾配面と、前記キ
ャビティを形成するキャビティ面のうち前記型鍛造品の
抜き勾配面と対向する側面との間に、前記型鍛造品を圧
縮したときに圧縮方向と直交する方向に生じる変形量よ
りも大きい隙間が形成され、前記キャビティの圧縮方向
の寸法として、前記型鍛造品の呼び厚さ寸法が設定され
た冷間圧縮用金型を用いて、前記型鍛造品の残留応力を
除去する型鍛造品の残留応力除去方法であって、圧縮方
向の厚さ寸法が呼び厚さ寸法に所定の圧縮率を乗じて算
出される圧縮量だけ増分された型鍛造品を形成する仕上
型寸法設定ステップと、前記冷間圧縮用金型で、仕上型
寸法設定ステップで形成された型鍛造品を冷間圧縮する
冷間圧縮ステップとを含むことを特徴とする。
ャビティを有し、前記型鍛造品の抜き勾配面と、前記キ
ャビティを形成するキャビティ面のうち前記型鍛造品の
抜き勾配面と対向する側面との間に、前記型鍛造品を圧
縮したときに圧縮方向と直交する方向に生じる変形量よ
りも大きい隙間が形成され、前記キャビティの圧縮方向
の寸法として、前記型鍛造品の呼び厚さ寸法が設定され
た冷間圧縮用金型を用いて、前記型鍛造品の残留応力を
除去する型鍛造品の残留応力除去方法であって、圧縮方
向の厚さ寸法が呼び厚さ寸法に所定の圧縮率を乗じて算
出される圧縮量だけ増分された型鍛造品を形成する仕上
型寸法設定ステップと、前記冷間圧縮用金型で、仕上型
寸法設定ステップで形成された型鍛造品を冷間圧縮する
冷間圧縮ステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】かかる型鍛造品の残留応力除去方法による
と、型鍛造品にウェブやリブが形成されているような場
合であっても、各部位の冷間圧縮率を均一化した状態で
冷間圧縮することができるので、残留応力を確実に除去
することが可能である。また、型鍛造品を冷間圧縮した
ときに、型鍛造品の抜き勾配面とキャビティ面とが当接
しないので、圧縮荷重の低減を図ることができる。
と、型鍛造品にウェブやリブが形成されているような場
合であっても、各部位の冷間圧縮率を均一化した状態で
冷間圧縮することができるので、残留応力を確実に除去
することが可能である。また、型鍛造品を冷間圧縮した
ときに、型鍛造品の抜き勾配面とキャビティ面とが当接
しないので、圧縮荷重の低減を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面を参照しながら、詳細に説明する。ここで、図
１は、本発明の冷間圧縮用金型により型鍛造品を冷間圧
縮した状態を示す断面図、図２（ａ）（ｂ）は、型鍛造
品の冷間圧縮過程を示す断面図、図３（ａ）は、型鍛造
品の一例を示す上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の側
面図、図４（ａ）（ｂ）は、冷間圧縮用金型の弾性変形
量を算出する過程を示す概念図、図４（ｃ）は、弾性変
形を加味した冷間圧縮用金型を示す断面図である。
した図面を参照しながら、詳細に説明する。ここで、図
１は、本発明の冷間圧縮用金型により型鍛造品を冷間圧
縮した状態を示す断面図、図２（ａ）（ｂ）は、型鍛造
品の冷間圧縮過程を示す断面図、図３（ａ）は、型鍛造
品の一例を示す上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の側
面図、図４（ａ）（ｂ）は、冷間圧縮用金型の弾性変形
量を算出する過程を示す概念図、図４（ｃ）は、弾性変
形を加味した冷間圧縮用金型を示す断面図である。
【００１９】なお、以下の実施形態では、図３に示すよ
うな、ウェブＫｗとその両面に突出する複数のリブＫｒ
とにより断面Ｈ字形状に形成されている型鍛造品Ｋの残
留応力を除去する場合を例に説明を行なう。
うな、ウェブＫｗとその両面に突出する複数のリブＫｒ
とにより断面Ｈ字形状に形成されている型鍛造品Ｋの残
留応力を除去する場合を例に説明を行なう。
【００２０】冷間圧縮金型１０は、図１および図２に示
すように、上型１と下型２とからなり、型鍛造品Ｋに対
応して、これと略同形のキャビティが形成されている。
すように、上型１と下型２とからなり、型鍛造品Ｋに対
応して、これと略同形のキャビティが形成されている。
【００２１】上型１のキャビティ面は、ウェブ当接面１
ａと、リブ当接面１ｂと、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面
Ｋ１に対向する外側面１ｃと、内側抜き勾配面Ｋ２に対
向する内側面１ｄとにより構成されている。
ａと、リブ当接面１ｂと、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面
Ｋ１に対向する外側面１ｃと、内側抜き勾配面Ｋ２に対
向する内側面１ｄとにより構成されている。
【００２２】下型２のキャビティ面は、本実施形態の場
合は、上型１と上下対称に形成され、ウェブ当接面２ａ
と、リブ当接面２ｂと、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ
１に対向する外側面２ｃと、内側抜き勾配面Ｋ２に対向
する内側面２ｄとにより構成されている。
合は、上型１と上下対称に形成され、ウェブ当接面２ａ
と、リブ当接面２ｂと、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ
１に対向する外側面２ｃと、内側抜き勾配面Ｋ２に対向
する内側面２ｄとにより構成されている。
【００２３】また、外側抜き勾配面Ｋ１と外側面１ｃ
（２ｃ）との間隔および内側抜き勾配面Ｋ２と内側面１
ｄ（２ｄ）との間隔ｄ１（図２（ａ）参照）は、それぞ
れ、型鍛造品Ｋを所定の圧縮率で圧縮したときに圧縮方
向と直交する方向に生じる変形量ｄ２（図１参照）より
も大きく設定されている。すなわち、キャビティ面と型
鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ１および内側抜き勾配面Ｋ
２との間には、型鍛造品Ｋを圧縮したときに圧縮方向と
直交する方向に生じる変形量ｄ２よりも大きい隙間が形
成されている。したがって、型鍛造品Ｋを所定の圧縮率
で圧縮したときでも、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ１
および内側抜き勾配面Ｋ２が上型１および下型２に当接
しないので、型鍛造品Ｋの圧縮変形が拘束されることは
ない。
（２ｃ）との間隔および内側抜き勾配面Ｋ２と内側面１
ｄ（２ｄ）との間隔ｄ１（図２（ａ）参照）は、それぞ
れ、型鍛造品Ｋを所定の圧縮率で圧縮したときに圧縮方
向と直交する方向に生じる変形量ｄ２（図１参照）より
も大きく設定されている。すなわち、キャビティ面と型
鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ１および内側抜き勾配面Ｋ
２との間には、型鍛造品Ｋを圧縮したときに圧縮方向と
直交する方向に生じる変形量ｄ２よりも大きい隙間が形
成されている。したがって、型鍛造品Ｋを所定の圧縮率
で圧縮したときでも、型鍛造品Ｋの外側抜き勾配面Ｋ１
および内側抜き勾配面Ｋ２が上型１および下型２に当接
しないので、型鍛造品Ｋの圧縮変形が拘束されることは
ない。
【００２４】また、本実施形態では、型鍛造品Ｋのウェ
ブＫｗとリブＫｒの冷間圧縮率を等しくするために、キ
ャビティの圧縮方向の寸法たるウェブ当接面１ａとウェ
ブ当接面２ａとの間隔およびリブ当接面１ｂとリブ当接
面２ｂとの間隔を、図１に示すように、それぞれ型鍛造
品の呼び厚さ寸法（冷間圧縮後の寸法）に設定するとと
もに、型鍛造品Ｋの冷間圧縮前の厚さ寸法（型打ちされ
た時点の厚さ寸法）を、各部位の呼び厚さ寸法に所定の
圧縮率を乗じて算出される圧縮量だけ増分している（仕
上型寸法設定ステップ）。例えば、型鍛造品Ｋの冷間圧
縮率を２％に設定し、ウェブＫｗの呼び厚さ寸法を３０
ｍｍ、リブＫｒの呼び厚さ寸法を１００ｍｍにする場合
には、型鍛造品Ｋを鍛造するための金型（図示せず）の
寸法、すなわち、冷間圧縮前の型鍛造品Ｋの寸法は、ウ
ェブＫｗが３０．６ｍｍ、リブＫｒが１０２ｍｍとな
る。また、上型１と下型２との間隔は、ウェブ当接面１
ａとウェブ当接面２ａとの間隔が３０ｍｍ、リブ当接面
１ｂとリブ当接面２ｂとの間隔が１００ｍｍとなる。
ブＫｗとリブＫｒの冷間圧縮率を等しくするために、キ
ャビティの圧縮方向の寸法たるウェブ当接面１ａとウェ
ブ当接面２ａとの間隔およびリブ当接面１ｂとリブ当接
面２ｂとの間隔を、図１に示すように、それぞれ型鍛造
品の呼び厚さ寸法（冷間圧縮後の寸法）に設定するとと
もに、型鍛造品Ｋの冷間圧縮前の厚さ寸法（型打ちされ
た時点の厚さ寸法）を、各部位の呼び厚さ寸法に所定の
圧縮率を乗じて算出される圧縮量だけ増分している（仕
上型寸法設定ステップ）。例えば、型鍛造品Ｋの冷間圧
縮率を２％に設定し、ウェブＫｗの呼び厚さ寸法を３０
ｍｍ、リブＫｒの呼び厚さ寸法を１００ｍｍにする場合
には、型鍛造品Ｋを鍛造するための金型（図示せず）の
寸法、すなわち、冷間圧縮前の型鍛造品Ｋの寸法は、ウ
ェブＫｗが３０．６ｍｍ、リブＫｒが１０２ｍｍとな
る。また、上型１と下型２との間隔は、ウェブ当接面１
ａとウェブ当接面２ａとの間隔が３０ｍｍ、リブ当接面
１ｂとリブ当接面２ｂとの間隔が１００ｍｍとなる。
【００２５】このような冷間圧縮用金型により型鍛造品
Ｋを冷間圧縮すると（冷間圧縮ステップ）、図２（ａ）
に示すように、まず、リブ当接面１ｂ，２ｂが型鍛造品
ＫのリブＫｒの上下面と当接してリブＫｒが圧縮され、
さらに、図２（ｂ）に示すように、ウェブＫｗの上下面
にウェブ当接面１ａ，２ａが当接してウェブＫｗが圧縮
される。このように、ウェブ当接面１ａ，２ａがウェブ
Ｋｗを、リブ当接面１ｂ，２ｂがリブＫｒをそれぞれ押
圧するので、型鍛造品Ｋの各部位の圧縮率を一定に冷間
圧縮できる。
Ｋを冷間圧縮すると（冷間圧縮ステップ）、図２（ａ）
に示すように、まず、リブ当接面１ｂ，２ｂが型鍛造品
ＫのリブＫｒの上下面と当接してリブＫｒが圧縮され、
さらに、図２（ｂ）に示すように、ウェブＫｗの上下面
にウェブ当接面１ａ，２ａが当接してウェブＫｗが圧縮
される。このように、ウェブ当接面１ａ，２ａがウェブ
Ｋｗを、リブ当接面１ｂ，２ｂがリブＫｒをそれぞれ押
圧するので、型鍛造品Ｋの各部位の圧縮率を一定に冷間
圧縮できる。
【００２６】また、リブＫｒの外側抜き勾配面Ｋ１およ
び内側抜き勾配面Ｋ２が圧縮方向と直交する方向に膨ら
むが、キャビティの外側面１ｃ，２ｃと外側抜き勾配面
Ｋ１および内側面１ｄ，２ｄと内側抜き勾配面Ｋ２が、
それぞれ間隔ｄ１をあけて対向しているので、外側面１
ｃ，２ｃおよび内側面１ｄ，２ｄによってリブＫｒの変
形が拘束されることはなく、したがって、圧縮荷重を低
減することができる。
び内側抜き勾配面Ｋ２が圧縮方向と直交する方向に膨ら
むが、キャビティの外側面１ｃ，２ｃと外側抜き勾配面
Ｋ１および内側面１ｄ，２ｄと内側抜き勾配面Ｋ２が、
それぞれ間隔ｄ１をあけて対向しているので、外側面１
ｃ，２ｃおよび内側面１ｄ，２ｄによってリブＫｒの変
形が拘束されることはなく、したがって、圧縮荷重を低
減することができる。
【００２７】また、ウェブ当接面１ａ，２ａおよびリブ
当接面１ｂ，２ｂの形状は、平坦なものであってもよい
が、図４（ｃ）に示すウェブ当接面２１ａ，２２ａのよ
うに、ウェブ当接面１ａ，２ａ間でウェブＫｗを圧縮し
た際に、ウェブ当接面１ａ，２ａに生じる弾性変形を加
味した形状に形成されたものであってもよい。
当接面１ｂ，２ｂの形状は、平坦なものであってもよい
が、図４（ｃ）に示すウェブ当接面２１ａ，２２ａのよ
うに、ウェブ当接面１ａ，２ａ間でウェブＫｗを圧縮し
た際に、ウェブ当接面１ａ，２ａに生じる弾性変形を加
味した形状に形成されたものであってもよい。
【００２８】以下、弾性変形の変形量および変形形状の
算出方法について説明する。
算出方法について説明する。
【００２９】まず、型鍛造品ＫのウェブＫｗを所定の冷
間圧縮率で圧縮したときの面圧ｐを実測もしくは解析に
より算出する（図４（ａ））。次に、ウェブ当接面１ａ
をモデルとした有限要素モデルＦに、面圧ｐを作用させ
てウェブ当接面１ａの金型弾性変形量および変形形状を
解析する（図４（ｂ））。そして、算出された金型弾性
変形の変形形状をもとにウェブ当接面２１ａを形成する
（図４（ｃ））。ウェブ当接面２１ａの形状は、ウェブ
当接面１ａの形状に、解析で算出された金型弾性変形を
変形方向と反対の方向に付加したものである。
間圧縮率で圧縮したときの面圧ｐを実測もしくは解析に
より算出する（図４（ａ））。次に、ウェブ当接面１ａ
をモデルとした有限要素モデルＦに、面圧ｐを作用させ
てウェブ当接面１ａの金型弾性変形量および変形形状を
解析する（図４（ｂ））。そして、算出された金型弾性
変形の変形形状をもとにウェブ当接面２１ａを形成する
（図４（ｃ））。ウェブ当接面２１ａの形状は、ウェブ
当接面１ａの形状に、解析で算出された金型弾性変形を
変形方向と反対の方向に付加したものである。
【００３０】そして、冷間圧縮時の金型弾性変形を考慮
したウェブ当接面２１ａ，２２ａを有する上型２１と下
型２２とによりウェブＫｗを圧縮すると、例えば、図４
（ｃ）に示すような形状のウェブ当接面２１ａ，２２ａ
であれば、中央部分から弾性変形しつつウェブＫｗを押
圧して、最終的には、図１に示すウェブ当接面１ａ，２
ａのように平坦な形状に変形した状態でウェブＫｗと当
接する。すなわち、型鍛造品Ｋを圧縮してウェブ当接面
２１ａ，２２ａに金型弾性変形が生じたときに、キャビ
ティの圧縮方向の寸法が、型鍛造品Ｋの呼び厚さ寸法に
なる。これにより、ウェブＫｗは、場所によらず均一に
圧縮されるので、残留応力を均一にかつ精度よく除去す
ることができる。
したウェブ当接面２１ａ，２２ａを有する上型２１と下
型２２とによりウェブＫｗを圧縮すると、例えば、図４
（ｃ）に示すような形状のウェブ当接面２１ａ，２２ａ
であれば、中央部分から弾性変形しつつウェブＫｗを押
圧して、最終的には、図１に示すウェブ当接面１ａ，２
ａのように平坦な形状に変形した状態でウェブＫｗと当
接する。すなわち、型鍛造品Ｋを圧縮してウェブ当接面
２１ａ，２２ａに金型弾性変形が生じたときに、キャビ
ティの圧縮方向の寸法が、型鍛造品Ｋの呼び厚さ寸法に
なる。これにより、ウェブＫｗは、場所によらず均一に
圧縮されるので、残留応力を均一にかつ精度よく除去す
ることができる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の冷間圧縮用金型によると、ウェ
ブとリブとで凹凸が形成されている型鍛造品であっても
各部位の圧縮率を一定に冷間圧縮できる。また、冷間圧
縮用金型は、型鍛造品に生じる圧縮方向と直交する方向
への変形を拘束することはないので、圧縮荷重を低減す
ることができる。
ブとリブとで凹凸が形成されている型鍛造品であっても
各部位の圧縮率を一定に冷間圧縮できる。また、冷間圧
縮用金型は、型鍛造品に生じる圧縮方向と直交する方向
への変形を拘束することはないので、圧縮荷重を低減す
ることができる。
【００３２】また、ウェブ当接面およびリブ当接面を、
その弾性変形を考慮した形状にすることで、型鍛造品が
均一の圧縮率で圧縮され、したがって、残留応力を精度
よく除去することができる。
その弾性変形を考慮した形状にすることで、型鍛造品が
均一の圧縮率で圧縮され、したがって、残留応力を精度
よく除去することができる。
【００３３】さらに、本発明の型鍛造品の冷間圧縮方法
によると、型鍛造品にウェブやリブが形成されているよ
うな場合であっても、各部位の冷間圧縮率を一定にする
ことができるので、残留応力を精度よく除去することが
可能である。また、型鍛造品を冷間圧縮したときに、型
鍛造品の抜き勾配面とキャビティ面とが当接しないの
で、圧縮荷重の低減を図ることができる。
によると、型鍛造品にウェブやリブが形成されているよ
うな場合であっても、各部位の冷間圧縮率を一定にする
ことができるので、残留応力を精度よく除去することが
可能である。また、型鍛造品を冷間圧縮したときに、型
鍛造品の抜き勾配面とキャビティ面とが当接しないの
で、圧縮荷重の低減を図ることができる。
【図１】 本発明の冷間圧縮用金型により型鍛造品を冷
間圧縮した状態を示す断面図である。
間圧縮した状態を示す断面図である。
【図２】 （ａ）（ｂ）は、型鍛造品の冷間圧縮過程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】 （ａ）は型鍛造品の一例を示す上面図、
（ｂ）は（ａ）の側面図である。
（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図４】 （ａ）（ｂ）は、冷間圧縮用金型の弾性変形
量を算出する過程を示す概念図、（ｃ）は弾性変形を加
味した冷間圧縮用金型を示す断面図である。
量を算出する過程を示す概念図、（ｃ）は弾性変形を加
味した冷間圧縮用金型を示す断面図である。
１ 上型
２ 下型
１ａ，２ａ ウェブ当接面
１ｂ，２ｂ リブ当接面
１ｃ，２ｃ 外側面
１ｄ，２ｄ 内側面
１０ 冷間圧縮用金型
Ｋ 型鍛造品
Ｋ１ 外側抜き勾配面
Ｋ２ 内側抜き勾配面
Ｋｗ ウェブ
Ｋｒ リブ
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミニウム合金製の型鍛造品の残留応
力を、冷間圧縮により除去するための冷間圧縮用金型で
あって、 前記型鍛造品に対応するキャビティを有し、 前記型鍛造品の抜き勾配面と、前記キャビティを形成す
るキャビティ面のうち前記型鍛造品の抜き勾配面と対向
する側面との間に、前記型鍛造品を圧縮したときに圧縮
方向と直交する方向に生じる変形量よりも大きい隙間が
形成されることを特徴とする冷間圧縮用金型。 - 【請求項２】 ウェブとリブとを有するアルミニウム合
金製の型鍛造品の残留応力を、冷間圧縮により除去する
ための冷間圧縮用金型であって、 前記型鍛造品に対応するキャビティを有し、 前記キャビティは、前記ウェブに当接するウェブ当接
面、前記リブに当接するリブ当接面および前記型鍛造品
の抜き勾配面に対向する側面とで形成され、 前記型鍛造品の抜き勾配面と前記側面との間に、前記型
鍛造品を圧縮したときに圧縮方向と直交する方向に生じ
る変形量よりも大きい隙間が形成されることを特徴とす
る冷間圧縮用金型。 - 【請求項３】 前記ウェブ当接面および前記リブ当接面
の少なくとも一方の形状は、前記型鍛造品を圧縮した際
に圧縮面に生じる面圧に対して、当該当接面をモデル化
した解析モデルに生じる金型弾性変形をもとに形成さ
れ、 前記型鍛造品を圧縮して前記各当接面に金型弾性変形が
生じたときに、前記キャビティの圧縮方向の寸法が所定
の寸法となることを特徴とする請求項２に記載の冷間圧
縮用金型。 - 【請求項４】 前記キャビティの圧縮方向の寸法は、前
記型鍛造品の呼び厚さ寸法と等しく設定され、前記型鍛
造品は、冷間圧縮前の圧縮方向の厚さ寸法が冷間圧縮後
の厚さ寸法に所定の圧縮率を乗じて算出される圧縮量だ
け増分されていることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか一項に記載の冷間圧縮用金型。 - 【請求項５】 型鍛造品に対応するキャビティを有し、
前記型鍛造品の抜き勾配面と、前記キャビティを形成す
るキャビティ面のうち前記型鍛造品の抜き勾配面と対向
する側面との間に、前記型鍛造品を圧縮したときに圧縮
方向と直交する方向に生じる変形量よりも大きい隙間が
形成され、前記キャビティの圧縮方向の寸法として、前
記型鍛造品の呼び厚さ寸法が設定された冷間圧縮用金型
を用いて、前記型鍛造品の残留応力を除去する型鍛造品
の残留応力除去方法であって、 圧縮方向の厚さ寸法が呼び厚さ寸法に所定の圧縮率を乗
じて算出される圧縮量だけ増分された型鍛造品を形成す
る仕上型寸法設定ステップと、 前記冷間圧縮用金型で、仕上型寸法設定ステップで形成
された型鍛造品を冷間圧縮する冷間圧縮ステップと、 を含むことを特徴とする型鍛造品の残留応力除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011057A JP2003211248A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 冷間圧縮用金型および型鍛造品の残留応力除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011057A JP2003211248A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 冷間圧縮用金型および型鍛造品の残留応力除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003211248A true JP2003211248A (ja) | 2003-07-29 |
Family
ID=27648624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002011057A Pending JP2003211248A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 冷間圧縮用金型および型鍛造品の残留応力除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003211248A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641217C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-16 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ штамповки поковок удлиненной формы с двумя симметричными продольными ребрами и устройство для осуществления способа |
| CN107635034A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-26 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种火山口部件制作方法、火山口型壳体及移动终端 |
| CN109440033A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-08 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种弧形锻件残余应力消除的工艺方法 |
| CN112705658A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-27 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种弧形锻件加工系统及加工方法 |
| CN112974699A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种近半椭圆形薄腹板且肋间距大的金属锻件精密热成形方法 |
| CN114160734A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-11 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种保证小模锻件非加工面表面质量和尺寸的方法及装置 |
| CN115446610A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-12-09 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种冷压消除残余应力的方法 |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002011057A patent/JP2003211248A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641217C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-16 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ штамповки поковок удлиненной формы с двумя симметричными продольными ребрами и устройство для осуществления способа |
| CN107635034A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-26 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种火山口部件制作方法、火山口型壳体及移动终端 |
| CN109440033A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-08 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种弧形锻件残余应力消除的工艺方法 |
| CN109440033B (zh) * | 2018-12-28 | 2020-06-09 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种弧形锻件残余应力消除的工艺方法 |
| CN112705658A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-27 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种弧形锻件加工系统及加工方法 |
| CN112974699A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种近半椭圆形薄腹板且肋间距大的金属锻件精密热成形方法 |
| CN112974699B (zh) * | 2021-02-18 | 2021-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 近半椭圆形薄腹板且肋间距大的金属锻件精密热成形方法 |
| CN114160734A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-11 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种保证小模锻件非加工面表面质量和尺寸的方法及装置 |
| CN115446610A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-12-09 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种冷压消除残余应力的方法 |
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