JP2018051611A - 曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法 - Google Patents

曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018051611A
JP2018051611A JP2016192296A JP2016192296A JP2018051611A JP 2018051611 A JP2018051611 A JP 2018051611A JP 2016192296 A JP2016192296 A JP 2016192296A JP 2016192296 A JP2016192296 A JP 2016192296A JP 2018051611 A JP2018051611 A JP 2018051611A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
forging
pressing
hot forging
hot
turbine blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016192296A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6761576B2 (ja
Inventor
尚史 光永
Hisashi Mitsunaga
尚史 光永
聡志 古曵
Satoshi Kohiki
聡志 古曵
福井 毅
Takeshi Fukui
毅 福井
Original Assignee
日立金属株式会社
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立金属株式会社, Hitachi Metals Ltd filed Critical 日立金属株式会社
Priority to JP2016192296A priority Critical patent/JP6761576B2/ja
Publication of JP2018051611A publication Critical patent/JP2018051611A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6761576B2 publication Critical patent/JP6761576B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

【課題】 タービンブレードに使用される難加工性材料であっても、ラジアル鍛造機を用いて容易に形状矯正が可能な曲り取り用金型と曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法を提供する。【解決手段】 棒状に成形されたタービンブレード用熱間鍛造材をラジアル鍛造により形状矯正するための曲り取り用金型であって、前記曲り取り用金型は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲りを矯正する押圧部を有し、前記押圧部は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の大径部と小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、前記第一押圧部と第二押圧部とは、前記タービンブレード用熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されている曲り取り用金型。【選択図】 図1

Description

本発明は、ラジアル鍛造機を用いたタービンブレード用熱間鍛造材の曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法に関するものである。
例えば、タービンブレードを製造するにあたっては、丸棒状の熱間鍛造素材を所望の直径まで鍛伸して、更に、続く型打ち鍛造でニアネットシェイプのタービンブレード素材となるように、タービンブレードの根部や翼部となる部分の体積を確保すべく、所望の丸棒形状の荒地を成形する。この荒地の形状については、例えば、特開昭63−238942号公報(特許文献1)の図2に、根部となる部分が太く(体積が大きく)、翼部先端に向けて次第に細くなる形状の荒地が示されている。
この荒地の具体的な製造方法としては、例えば、丸棒状の熱間鍛造素材を所望の直径までラジアル鍛造を行って長尺の丸棒材とし、所定の寸法に切断し、更に別な自由鍛造装置で所望の荒地形状に鍛造される。
タービンブレードを型打ち鍛造する場合、根部、翼部となる部分や、ボス部と呼ばれる突起がタービンブレードの翼部内に設けられることもあり、タービンブレード用の荒地では、体積と寸法の調整が重要となる。もし、体積や寸法の調整が不十分であると、型打ち鍛造時の型彫り面内に十分に荒地が満肉せず、型打ち鍛造後のニアネットシェイプのタービンブレード素材の一部が欠寸する問題が生じる。また、タービンブレードの材質はニッケル基の超耐熱合金や、チタン合金等の高価な合金であるため、型打ち鍛造後のニアネットシェイプのタービンブレード素材の一部が欠寸するような不良が起きると、その損失は小さくはない。
そのため、荒地の製造時に「せぎり」と呼ばれる加工溝を設けて、型打ち鍛造時の型彫り面内に十分満肉するように荒地成形時に加工を行うことが好ましい。しかしながら例えば、特開昭60−250843号公報(特許文献2)に示されるように、せぎりの形成は特別な治具を用意してプレス装置で順次丸棒状の素材に加工溝を設けることになる。
そして、せぎり後の鍛造素材は、再び別な鍛造装置で所定の荒地形状とすべく、鍛造素材を伸長する(以下、鍛伸と言う)熱間鍛造が行われる。
特開昭63−238942号公報 特開昭60−250843号公報
特許文献2で示されるように、従来はせぎりを行う治具のみが改良されているだけであり、せぎり後に行われる鍛伸や曲り取りに好適な金型の提案は見当たらない。また、タービンブレードに用いられる合金は、チタン合金やニッケル基超耐熱合金といった、難加工性材料であり、高価な合金元素を多量に含むものである。前記のように、タービンブレード用の荒地は大径部と小径部とを併せ持った特殊な形状である。このタービンブレードは今後ますます大型化が予想され、荒地の形状が不均一でると、その後のブレード状の鍛造の際に欠肉等の形状不良の原因となり、形状不良が生じるとその損失も大きくなる。
本発明の目的は、タービンブレードに使用される難加工性材料であっても、ラジアル鍛造機を用いて容易に形状矯正が可能な曲り取り用金型と曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法を提供することである。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、棒状に成形されたタービンブレード用熱間鍛造材をラジアル鍛造により形状矯正するための曲り取り用金型であって、
前記曲り取り用金型は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲りを矯正する押圧部を有し、
前記タービンブレード用熱間鍛造材は外径の異なる大径部と小径部とを有し、
前記押圧部は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の前記大径部と前記小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、
前記第一押圧部と第二押圧部とは、前記タービンブレード用熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されている曲り取り用金型である。
また本発明は、ラジアル鍛造機を用いて、タービンブレード用熱間鍛造材の中心軸に向かって対向配置された一対の曲り取り用金型により、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲り取りを行う曲り取り方法であって、
前記曲り取り用金型は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲りを矯正する押圧部を有し、
前記タービンブレード用熱間鍛造材は外径の異なる大径部と小径部とを有し、
前記押圧部は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の前記大径部と前記小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、
前記第一押圧部と第二押圧部とは、前記タービンブレード用熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されていることを特徴とする曲り取り方法である。
好ましくは、前記棒状の鍛造素材がニッケル基超耐熱合金またはチタン合金である。
また本発明は、熱間鍛造によって棒状のタービンブレード用熱間鍛造材を得る第1の工程と、
ラジアル鍛造機を用いて、前記タービンブレード用熱間鍛造材の中心軸に向かって対向配置された一対の曲り取り用金型により、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲り取りを行う第2の工程とを有するタービンブレード用荒地の製造方法であって、
前記曲り取り用金型は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲りを矯正する押圧部を有し、
前記タービンブレード用熱間鍛造材は外径の異なる大径部と小径部とを有し、
前記押圧部は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の前記大径部と前記小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、
前記第一押圧部と第二押圧部とは、前記タービンブレード用熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されていることを特徴とするタービンブレード用荒地の製造方法である。
本発明によれば、タービンブレード等に使用される難加工性材であっても、ラジアル鍛造機を用いて容易に熱間鍛造材の形状矯正を行うことができる。
熱間鍛造用金型の一例を示す模式図である。 熱間鍛造用金型の一例を示す模式図である。 伸長部の一例を示す模式図である。 ラジアル鍛造機の模式図である。 荒地の形状の一例を示す模式図である。 熱間鍛造を行ったときの鍛造素材を押圧する場所の一例を示す模式図である。 熱間鍛造を行ったときの鍛造素材を押圧する場所の一例を示す模式図である。 伸長部の一例を示す模式図である。 本発明に用いる熱間鍛造用金型の一例を示す模式図である。 本発明に用いる曲り取り金型の一例を示す模式図である。 熱間鍛造用金型を用いて本発明に係る曲り取りを行うときの一例を示す模式図である。
本発明は、対向する2方向から押圧するラジアル鍛造機を用いたタービンブレード用素材の荒地成形に関連するものである。以下に荒地成形ついて説明する。説明の順序は、タービンブレード用の荒地を作製する場合の工程の順に、せぎり加工、鍛伸加工、曲り取りの順に行う。
先ず、せぎり加工に用いる金型について説明する。この金型の特徴は、一つの金型にせぎり粗加工部とせぎり仕上げ加工部を有するものであること、また、別な特徴は、せぎり粗加工部とせぎり仕上げ加工部を鍛造素材の周方向に並べて配置したことである。
図1はせぎり用熱間鍛造用金型1の正面図とその断面図である。「正面」とは、鍛造素材を鍛造する場合に鍛造素材が伸長する方向(長手方向)から見たときのものであり、「断面」とは正面図に示す位置にて、上記の長手方向(鍛造素材が伸長する方向)に垂直な方向から見たときのものである。なお、以下に説明する「せぎり用」及び「鍛伸用」の熱間鍛造用金型及び「曲り取り」金型においても「正面」、「断面」は前記と同じ方向から見たときの形態を示すものである。
せぎり用熱間鍛造用金型1は、図1の正面図及び図4右図(鍛造素材が伸長する方向から見たときの図)に示すように、鍛造素材を押圧してせぎり加工するせぎり用押圧部2(せぎり部5)が鍛造素材を鍛造する場合に鍛造素材の外周面を周方向に取り囲むように形成されている。せぎり加工する押圧部2は、図1の正面図のように、円弧状に窪んだ底部からその両側の押圧部同士の間隔が広がっていくような形状となっている。このような形状も「鍛造素材の外周面を周方向に取り囲むように」の範疇とする。
また、前記のせぎり加工するせぎり用押圧部(略半円状押圧部と言うことがある)2がせぎり部5となり、前記押圧部はせぎり粗加工部3とせぎり仕上げ加工部4とを有し、せぎり粗加工部とせぎり仕上げ加工部とは連続して形成されている。図1には、せぎり用熱間鍛造用金型1のせぎり仕上げ加工部断面図(A−A断面図)、せぎり粗加工部断面図(C−C断面図)及び前記せぎり仕上げ加工部とせぎり粗加工部の間に位置する部分の断面図(B−B断面図)を示している。図1の断面図に示すように、せぎり用押圧部は断面が略半円状の凸形状を有しており、C−C断面図で示す位置からB−B断面図で示す位置までは、押圧部の曲率半径が徐々に大きくなって行き、B−B断面図からA−A断面図で示す位置(底部)までの曲率半径はほぼ同じとなるようにしている。なお、「せぎり仕上げ加工部」とは、前記のA−A断面図で示す位置(底部)を含んで、同じ曲率半径とするようにした場所をせぎり仕上げ加工部とする。そして、前述のせぎり粗加工部及びせぎり仕上げ加工部の稜線部分9が連続的に形成され、鍛造素材の外周面の周方向を取り囲むように形成されている。この稜線とは、押圧部の略半円状の凸状部の頂点を連続的に結んだ線のことである。この仕上げ加工部、粗加工部は鍛造素材を押圧することができるように凸形状となっている。
せぎり用熱間鍛造用金型1において、せぎり仕上げ加工部4の略半円状の凸形状の曲率半径は、せぎり粗加工部3の略半円状の凸形状の曲率半径よりも10mm以上大きいことが好ましい。これは、鍛造素材が大型のタービンブレード用の荒地に加工するものであり、せぎり粗加工部よりもせぎり仕上げ加工部の接触面積を広げておく方が、大型(長尺)のタービンブレード用荒地形状に成形するのに好都合であるためである。また、別な理由として、せぎり仕上げ加工部の略半円状の凸形状の曲率半径が大きいと幅の広い加工溝の形成が容易となる。せぎりの鍛造後に行う鍛造素材の伸長を行う鍛造時にせぎりを行った場所のかぶり疵防止のために、せぎりで形成する加工溝の幅を広げておく方が望ましいためである。何れも、せぎり仕上げ加工部とせぎり粗加工部との曲率半径の差が10mm未満では、十分にその効果が得られない場合があるため、せぎり仕上げ加工部4の略半円状の凸形状の曲率半径は、せぎり粗加工部の略半円状の凸形状の曲率半径よりも10mm以上大きいものとすることが好ましい。15mm以上の差をもって形成するのがより好ましい。
図1に示すせぎり用熱間鍛造用金型1は2つで一対となり、例えば、図4に示すように熱間鍛造用金型1が鍛造素材21を挟み込むように前記鍛造素材の中心軸に向かって対向配置され、且つ、一対の2つの熱間鍛造用金型1が協動してせぎり加工を行う。
具体的には、図1で示すせぎり用熱間鍛造用金型が2つ1組(一対)となって、鍛造素材(図1では図示せず)を挟み込む凸形状の略半円状押圧部2を有しており、このせぎり用押圧部2で鍛造素材を挟み込むように押圧する。ラジアル鍛造機に備えられた把持機構により、鍛造素材は把持されると共に鍛造素材の間欠的な回転が行われることになる。せぎり加工開始段階では、C−C断面図からB−B断面図で示す凸状形状のせぎり粗加工部先端の稜線部分から鍛造素材にせぎり加工が開始され、次第にB−B断面図からA−A断面図で示す凸形状の仕上げ加工部でせぎり加工が順次行えるよう、凸形状のせぎり用押圧部が連続して形成されている。また、その稜線部分が前記鍛造素材の外周面を周方向に取り囲むように連続的に形成されることで、協働する2つの熱間鍛造用金型の押圧部に鍛造素材を挟み込みつつせぎり加工が行えるものである。
前記のせぎり加工を詳細に説明すると、鍛造素材にせぎり粗加工部から鍛造を開始するときに、難加工性の鍛造素材であっても所定の深さの溝が形成可能なように、鍛造の初期段階では接触面積を少なくしたせぎり粗加工部にて効率よく溝加工が行えるようにしたものである。そして、鍛造が進んで行くと、押圧箇所が次第にせぎり仕上げ加工部に向かい、溝の幅を広げると共に、せぎりの形状を整えていく。もっとも、せぎり仕上げ加工部での熱間鍛造であっても、せぎりの深さに到達しない場合も考えられるため、せぎり仕上げ加工部も断面が略半円状の押圧部を形成して、できる限り接触面積を小さくすることで効率よくせぎり形状を整えるものである。
つまり、本発明で用いるタービンブレード用熱間鍛造材とするためのせぎり加工では、最初に曲率半径の小さなせぎり粗加工部3で効率よく溝加工を行い、その後、せぎり粗加工部3の曲率半径よりも大きい曲率半径を有するせぎり仕上げ加工部4でせぎりの最終形状に効率よく成形していくものである。そのため、せぎり粗加工部3では略半円状の押圧部から次第に曲率半径が大きくなる徐変部を形成しておき、せぎり仕上げ加工部4でせぎりの最終形状に成形することになる。
なお、実際の押圧部は、例えば肉盛溶接などで略半円状の凸部を形成したり、その後に手作業で形状を機械加工したりする場合もあるため、必ずしも同一曲率半径の凸部が形成されない場合がある。そのため、上記でいう「略半円状」とは、肉盛溶接や機械加工による誤差を含み、曲率を持った凸状のものであれば良く、その曲率半径はおおよその形状から求めれば良い。例えば、曲率半径は凸部を構成する曲面部分の、鍛造素材長手方向の幅と、鍛造長手方向に垂直な方向の曲面部分の高さから求めることができる。また、鍛造素材を押圧する部分が曲率を持った凸状であればよく、その押圧する部分の曲率半径を上述のように構成すればよい。
この形状を有するせぎり加工用の熱間鍛造用金型1で鍛造素材を熱間鍛造すると、熱間鍛造用金型に形成された凸形状のせぎり粗加工部から鍛造素材に接触していき、次第に押圧箇所がせぎり仕上げ加工部に移動してせぎりに必要な溝を順次形成することができる。なお、本発明で言う「せぎり仕上げ加工部はせぎり粗加工部よりも曲率半径が大きい凸形状」とは、上記の各断面図の形状を指す。つまり、鍛造素材を鍛造する場合に鍛造素材の長手方向に相当する方向に垂直な方向から見たときの断面である。
上述の熱間鍛造用金型1はせぎり加工用に好適である。なお、図2(図1と同様の箇所には同じ符号を用いた)に示す別の例のせぎり加工用の熱間鍛造用金型のようにせぎり加工用の略半円状押圧部2を鍛造素材を鍛造する場合に鍛造素材の長手方向に相当する方向に沿って複数個形成しても良い。これは、例えば、2ヶ所同時にせぎり加工による加工溝を形成する場合、1つの金型に複数個のせぎり加工用のせぎり用押圧部2を形成しておく方が、生産性向上に有利であるからである。特に、タービンブレードに用いられる合金の材質は難加工性材であることから、熱間鍛造が可能な温度域内でできるだけ短時間で鍛造を終了させることが好ましいためである。この複数個所への同時せぎり加工は、タービンブレードの翼部に設けられるボス部となる部分に対して用いるのが有効である。
なお、この複数個所同時せぎり鍛造が可能となるのも、上述のように熱間鍛造用金型に形成する押圧部の接触面積が、小さな面積から次第に大きな面積となるようにして、それをラジアル鍛造機と組み合せて初めて実現できたものである。
この図2に示す構造の熱間鍛造用金型においても、E−E断面図で示す位置(底部)を含んで、同じ曲率半径を有する場所(F−F断面図の位置からE−E断面図の位置まで)をせぎり仕上げ加工部とする。
上記のせぎり鍛造終了後には鍛造素材を伸長して所定のタービンブレード用熱間鍛造材(荒地)形状とする。図3に鍛伸加工用の熱間鍛造用金型11を示す。
この伸長(鍛伸)する場合においても、対向する2方向から押圧するラジアル鍛造機を用いるものである。基本的な構成は前記のせぎり加工に適した熱間鍛造用金型と同じであり、この金型の特徴も前述したせぎり用の熱間鍛造用金型と同様、一つの金型に鍛伸粗加工部と鍛伸仕上げ加工部を有するものであること、また、別な特徴は、鍛伸粗加工部と鍛伸仕上げ加工部を鍛造素材の周方向に並べて配置したことである。鍛伸用の熱間鍛造用金型11についても、2つで1組(一対)となる。
鍛伸加工用の熱間鍛造用金型11は、図3の正面図及び図4右図(鍛造素材が伸長する方向から見たときの図)に示すように、鍛造素材を押圧して伸長する鍛伸加工する鍛伸用押圧部12(伸長部7)が鍛造素材の外周面を周方向に取り囲むように形成されている。鍛伸加工する鍛伸用押圧部12は、図3の正面図のように、円弧状に窪んだ底部からその両側の押圧部同士の間隔が広がっていくような形状となっている。
また、前記の鍛伸用押圧部(略台形状押圧部と言うことがある)12が伸長部7となり、前記押圧部は鍛伸粗加工部と鍛伸仕上げ加工部とを有し、鍛伸粗加工部と鍛伸仕上げ加工部とは連続して形成されている。図3の断面図には、鍛伸加工用熱間鍛造用金型11の鍛伸仕上げ加工部断面図(D−D断面図)、鍛伸粗加工面断面図(F−F断面図)及び前記鍛伸仕上げ加工部と鍛伸粗加工部の間に位置する断面図(E−E断面図)を示している。図3の断面図に示すように、鍛伸用押圧部の断面形状が略台形状の凸形状であり、鍛伸用押圧部の作業面(押圧面)は、その断面形状において略平坦状となっている。また、鍛伸用押圧部の作業面(押圧面)は、全体として湾曲した形状となっている。
そして、F−F断面図で示す位置の面幅W1からE−E断面図で示す位置の面幅W2までは、その幅(鍛造素材の長手方向における幅)が徐々に広がって行き、E−E断面図からD−D断面図で示す位置(底部)までの押圧面の幅はほぼ同じとしている。なお、本発明で言う「鍛伸仕上げ加工部」とは、前記のD−D断面図で示す位置(底部)を含んで、同じ押圧面の幅を有する場所を鍛伸仕上げ加工部とする。そして、前述の鍛伸粗加工部及び鍛伸仕上げ加工部とが連続的に形成され、鍛造素材の外周面の周方向を取り囲むように形成されている。この鍛伸仕上げ加工部、鍛伸粗加工部は鍛造素材を押圧することができるように凸形状となっている。また、後述するように、凸状の押圧部の一部に凹部を設けても良い。
鍛伸用の熱間鍛造用金型11において、特定の幅を有する平坦状の鍛伸用押圧部も、鍛造の初期段階では接触面積を少なくして効率よく鍛伸して行き、その後、所定の形状に整えることが容易なように、鍛伸粗加工部13に形成された略平坦状の鍛伸用押圧部の面幅を狭くしておき、鍛伸仕上げ加工部14に形成された鍛伸用押圧部の面幅は前記鍛伸粗加工部13よりも広くする。
前記のように、鍛伸用の熱間鍛造用金型11は、鍛造素材を長手方向に伸長しつつ、形状を整えるものであるため、その鍛伸用押圧部は平坦状となる。この平坦状の鍛伸用押圧部の鍛造素材を鍛造する場合の鍛造素材の中心軸方向における幅(鍛造素材を鍛造する場合の鍛造素材の長手方向における幅)に相当する方向の幅を過度に広げると鍛造に要する圧力が大きくなってしまうことがある。そのため、1度の打撃で効率よく鍛伸できるように平坦状の鍛伸用押圧部の幅は接触面積を考慮し、鍛造機に適した幅を選択することが好ましい。
また、鍛伸仕上げ加工部14の押圧部の幅は、鍛伸粗加工部13の押圧部の幅よりも10mm以上広いことが好ましい。これは、接触面積の差を大きくすることで、鍛伸初期の加工量を大きくし、鍛伸後期で所定の形状に精度よく仕上げることが可能となるためである。鍛伸仕上げ加工部と鍛伸粗加工部との幅の差が10mm未満では、十分にその効果が得られない場合があるため、その差を10mm以上とすることが好ましい。15mm以上の差をもって形成するのがより好ましい。
なお、実際の鍛伸用押圧部は、例えば肉盛溶接などで補修を行ったり、その後に手作業で形状を機械加工したりする場合もあるため、必ずしも凹凸が殆ど無い平坦形状とならない場合がある。そのため、「平坦」とは、肉盛溶接や機械加工による誤差を含み、過剰な凹凸がないものであれば良い。少なくとも長手方向には湾曲しておらず、長手方向に平行であり、その形状はおおよその形状から求めれば良い。
図3に示す鍛伸用の熱間鍛造用金型11は2つで一対となり、例えば、図4に示すように熱間鍛造用金型11が鍛造素材21を挟み込むように前記鍛造素材の中心軸に向かって対向配置され、且つ、一対の2つの熱間鍛造用金型11が協働して鍛伸加工を行う。
具体的には、図3で示す鍛伸用の熱間鍛造用金型が2つ1組(一対)となって、鍛造素材(図1では図示せず)を挟み込む凸形状の略台形状押圧部12を有しており、この鍛伸用押圧部で鍛造素材を挟み込むように押圧する。鍛造素材の鍛伸は、1組の鍛伸用の熱間鍛造用金型11が協働して鍛造素材(図示せず)の直径を細くするように、ラジアル鍛造機に備えられた把持機構により鍛造素材は把持されると共に、鍛造素材の回転が行われることになる。また、この鍛造素材の間欠的な回転と、把持された鍛造素材はその長手方向に移動して行き、鍛造素材の長手方向に伸長させる。
鍛伸加工開始段階では、F−F断面図からE−E断面図で示す凸状形状の押圧部により鍛造素材の鍛伸加工が開始され、次第にE−E断面図からD−D断面図で示す凸形状の仕上げ加工部で鍛伸加工が順次行えるよう、凸形状の押圧部が連続して形成されている。また、その作業面が平坦状で凸形状の押圧部が前記鍛造素材の外周面を周方向に取り囲むように連続的に形成されることで、協働する2つの熱間鍛造用金型の押圧部に鍛造素材を挟み込みことで鍛造素材の直径を小さくし、鍛造素材を長手方向に移動することで鍛造素材の長手方向も伸長させることができる。
また、鍛伸用の熱間鍛造用金型においては、図9に示すように仕上げ加工部14に連続する箇所に逃げ面が成形されていることが好ましい。この逃げ面の傾斜θは15°〜35°の傾きを持っているのが好ましい。逃げ面は鍛造素材の送られてくる側に形成される面である。逃げ面は鍛造時に鍛造素材に転写され、次に行う鍛造時に転写された箇所(図9中の(A部))を鍛造することとなる。そのことによって鍛造素材にかぶり疵の発生を防止することができる。なお、図3は仕上げ加工部の両側に逃げ面が形成されている。この構造を持った熱間鍛造用金型を用いると、鍛造素材を往復させながら鍛伸することができる。例えば一方の方向のみから鍛造を行う場合は図9に示すように、鍛造素材が送られてくる側のみに、逃げ面を形成すれば良い。
この形状を有する鍛伸加工用の熱間鍛造用金型11で鍛造素材を熱間鍛造すると、熱間鍛造用金型に形成された凸形状の粗加工部から鍛造素材に接触していき、鍛造素材を順次伸長しつつその直径を細く形成することができる。なお、「仕上げ加工部は、前記鍛造素材の中心軸方向に相当する方向の幅が、前記粗加工部における幅よりも広い凸形状」とは、上記の各断面図の形状を指す。つまり、前記鍛造素材を鍛造する場合の鍛造素材の長手方向に垂直な方向から見たときの断面である。
このせぎり加工と鍛伸加工とを行い、鍛造工程を終了させ、外径の異なる大径部と小径部とをそれぞれ1ヶ所以上形成してタービンブレード用熱間鍛造材とすることができる。
次に、前記の鍛造工程の後、熱間鍛造材の中心軸に向かって対向配置された一対の曲り取り用金型により、熱間鍛造材の曲り取りを行う曲り取り工程について説明する。
上述したように、タービンブレードの材質はニッケル基の超耐熱合金や、チタン合金等の高価な合金であるため、熱間型打ち鍛造に用いられる熱間鍛造材の形状はできるだけ形状のばらつきが無い方が良い。素材形状にばらつきがあると、熱間型打鍛造時に欠肉等の不良が発生しやすくなるためである。そのため、形状のばらつきを低減させるために曲り取り(形状矯正)を行う。曲り取りを行う熱間鍛造材は、前記のせぎり加工と鍛伸を行った後の図5に示すように外径の異なる大径部23と小径部24とをそれぞれ1ヶ所以上形成されたものである。このうち、特に曲りが発生しやすい場所は、例えば、図5の両端部の大径部とそれに隣り合う小径部の間に位置する、せぎり加工を行った場所(首部25)である。
そのため、この曲り取り工程に用いる曲り取り用金型(熱間鍛造用金型)31としては、例えば、図10に示すように、熱間鍛造材の大径部と小径部とを同時に押圧する第一押圧部32と第二押圧部33とを有し、前記各押圧部は、前記熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されている形状のものである。なお、第一押圧部32は大径部の形状を矯正する部分であり、第二押圧部33は小径部の形状を矯正する部分であり、第一押圧部32と第二押圧部33との間の第三押圧部34は首部25の形状を矯正する部分である。
前記の本発明で用いる第一押圧部32と第二押圧部33とは、押圧するタービンブレード用熱間鍛造材の外周面に略同一形状の部分を有する。略同一形状とする部分は、各押圧部の底部35(図10のA−A断面を示す直線が通る場所に相当)の周辺である。なお、第三押圧部も前記第一、第二押圧部同様に押圧する鍛造材の外周面に略同一形状の部分を形成しておくのが好ましい。
前記の曲り取り工程に用いる曲り取り用金型31を用いた曲り取りは、例えば、図11の矢印で示すように、鍛造材を間欠回転させながら鍛造材の小径部から曲り取りを開始して、順次曲りを取りを行い、最終段階では大径部と小径部とを同時に熱間鍛造用金型31で押圧しつつ形状を矯正する。最終段階の曲り取り(形状矯正)時は、鍛造材の移動は行わず、間欠回転のみで最終形状に成形して荒地とする。なお、この曲り取り工程は、鍛造材を更に鍛伸するような加工ではない。勿論、不可避的に鍛造材が鍛伸される場合もある。
次に、一例として、50インチのタービンブレード用の荒地の熱間鍛造方法について説明する。
図4はラジアル鍛造機の一例を示す模式図である。ラジアル鍛造機には図1で示す熱間鍛造用金型1が取り付けられている。熱間鍛造用金型1は、鍛造素材21を挟み込んで鍛造するために鍛造素材の対面にそれぞれ1つずつ設けられている。図4では既に鍛造素材21がラジアル鍛造機に把持されているが、鍛造素材は加熱炉(図示せず)にて所定の熱間鍛造温度に加熱され、ラジアル鍛造機に取り付けられたものである。
加熱温度は鍛造素材の材質によって異なり、例えば、ニッケル基超耐熱合金であれば950〜1150℃であり、チタン合金であれば800〜1000℃である。この他、析出強化型ステンレス鋼では900〜1200℃である。また、鍛造素材の形状は棒状である。棒状の鍛造素材は、鍛造装置やプレス装置で所定の形状に整えたものであれば良く、もし、丸棒状であれば、その直径はせぎりが行える熱間鍛造用金型1の粗加工部同士の間隔と同等程度であることが好ましい。
そして、前述の鍛造素材のうち、所定の丸棒状鍛造素材をラジアル鍛造機に取り付けを行う。
熱間鍛造は、加熱された鍛造素材21を回転させつつ、前記鍛造素材の中心軸に向かって対向配置された2つの熱間鍛造用金型1を1組(一対)とし、各押圧部で鍛造素材を押圧することにより、鍛造素材にせぎり加工を行う。なお、以下の説明において、粗加工部を用いた鍛造は粗加工鍛造であり、仕上げ加工部を用いた鍛造は仕上げ鍛造である。
せぎり加工を行う熱間鍛造用金型の形状は図1に示すものである。このせぎり加工時は、先ずせぎり加工用の熱間鍛造用金型1のせぎり粗加工部3から熱間鍛造が開始される。本発明で用いる熱間鍛造用金型1は、せぎり仕上げ加工部4の両側には、かかるせぎり仕上げ加工部4の底部に向かって傾斜したせぎり粗加工部3を有し、せぎり仕上げ加工部4からせぎり粗加工部3に向かってせぎり粗加工部同士の間隔が広がって行き、2つの熱間鍛造用金型1が鍛造素材の外周面を押圧したときに、連続して形成された略半円状の凸形状の略半円状押圧部によって所定の形状に成形できるようにするものである。また、最初に行うせぎり加工は、鍛造素材はその場で間欠回転する(鍛造素材の長手方向の移動は行わない)。
このせぎり加工時の加工方法としては2通りの方法がある。1つ目の方法として、せぎり加工終了後の形状重視の方法から説明する。
一対の熱間鍛造金型を用いて、対向する2方向からの熱間鍛造(せぎり加工)が開始されると、図6(A)に示すように、先ず、せぎり粗加工部3から鍛造素材の所定の位置の押圧が開始される。粗加工時の鍛造素材21と熱間鍛造用金型の接触(鍛造)位置を矢印で示している。そうすると、対向する2方向からの熱間鍛造でありながら、鍛造初期は協働して鍛造する2つ熱間鍛造用金型に形成されたせぎり粗加工部3が押圧を開始することから、鍛造開始時に鍛造素材を押圧している箇所は一対の熱間鍛造金型を合わせて4ヶ所である。この4ヶ所が同時にせぎり加工を開始すると、接触面積が小さいため効率よく溝加工を行っていく。そして、押圧箇所が順次せぎり仕上げ加工部に向かい、一対の熱間鍛造用金型に形成されたせぎり仕上げ加工部4で所定の形状に整えられていくことになる。仕上げ加工の最終段階では、図6(B)で示すように、鍛造素材21をせぎり仕上げ加工部4の底部で熱間鍛造を行うときは押圧箇所は一対の熱間鍛造金型を合わせて2ヶ所である。つまり、せぎり加工の初期段階では一対の熱間鍛造用金型を用いて4ヶ所の鍛造(せぎり加工)を行い、最後の形状調整時は一対の熱間鍛造用金型を用いて2ヶ所の鍛造により、形状を整えることができる。また、せぎり粗加工部3よりも曲率半径が大きい凸形状のせぎり仕上げ加工部4で最終形状に効率よく成形することができる。しかも、矢印で示した仕上げ加工部の底部の形状で最終的な形状に整えることが可能であるため、最終仕上げ形状を重視する場合には好都合である。
もう一つの方法は、加工時間を短時間とする場合に適用する方法である。
一対の熱間鍛造金型を用いて、対向する2方向からの熱間鍛造が開始されると、図7(A)に示すように、先ず、せぎり粗加工部3から鍛造素材の所定の位置の押圧が開始される。粗加工時の鍛造素材21と熱間鍛造用金型の接触(鍛造)位置を矢印で示している。そうすると、対向する2方向からの熱間鍛造でありながら、鍛造初期は協働して鍛造する2つ熱間鍛造用金型に形成されたせぎり粗加工部3が押圧を開始することから、鍛造開始時に鍛造素材を押圧している箇所は一対の熱間鍛造金型を合わせて4ヶ所である。この4ヶ所が同時にせぎり加工を開始すると、接触面積が小さいため効率よく溝加工を行っていく。そして、順次仕上げ加工部に向かって熱間鍛造を行い、一対の熱間鍛造用金型に形成されたせぎり仕上げ加工部4で所定の形状に整えられていくことになる。
前述のように、B−B断面図からA−A断面図で示す位置(底部)までの曲率半径はほぼ同じとしていることから、せぎり仕上げ加工部4の底部まで使用する仕上げ加工は行わず、図7(B)に示すように、仕上げ加工時も押圧する箇所を4ヶ所として仕上げ加工を終了させる。この場合であっても、せぎり粗加工部3よりも曲率半径が大きい凸形状のせぎり仕上げ加工部4で最終形状に効率よく成形することができ、且つ、押圧箇所を4ヶ所とすることで短時間でせぎり加工が行える。そのため、鍛造時間を短時間としたい場合には好都合である。
なお、この鍛造時間重視の方法を用いる場合、せぎり仕上げ加工部の底部(A−A断面図で示す位置)の曲率半径(図7で示す鍛造素材の長手方向に垂直方向から見たときの曲率半径)をせぎり加工した後の鍛造素材の直径の曲率半径よりも小さくすることが重要である。但し、せぎり仕上げ加工部の底部は湾曲した形状としておき、熱間鍛造時に過度な応力集中を避けるようにすると良い。
前記のせぎり加工が終了すると、熱間鍛造用金型1を鍛伸用押圧部を有する熱間鍛造用金型11に交換する。この熱間鍛造用金型の交換時においては、鍛造素材を再度所定の鍛造温度に再加熱することができる。
交換した熱間鍛造用金型11は、前記鍛造素材を伸長する鍛伸用押圧部を有する伸長部7が設けられている。鍛伸用押圧部は、図3に示す形状を有するものである。この鍛伸用押圧部を有する熱間鍛造用金型11の、鍛造素材の長手方向から見た押圧部の形状も、図6(A)に示す前記せぎり加工を行った熱間鍛造用金型1と同様であるため、対向する2方向からの熱間鍛造が開始されると、先ず、鍛伸粗加工部13から鍛造素材の所定の位置の押圧が開始される。そうすると、対向する2方向からの熱間鍛造でありながら、鍛伸(鍛造)初期は協働して鍛造する2つ(一対)の熱間鍛造用金型に形成された鍛伸粗加工部13が押圧を開始することから、鍛造開始時に鍛造素材を押圧している箇所は一対の熱間鍛造金型を合わせて4ヶ所である。この4ヶ所が同時に鍛伸を開始すると、接触面積が小さいため効率よく鍛造素材を伸長していく。そして、鍛造素材はラジアル鍛造機によって間欠回転しつつ鍛造素材の長手方向に順次移動されて、押圧箇所が順次鍛伸仕上げ加工部に向かうように熱間鍛造を行い、一対の熱間鍛造用金型に形成された鍛伸仕上げ加工部で所定のタービンブレード用熱間鍛造材の形状に整えられていくことになる。
つまり、仕上げ加工の最終段階では、図6(B)で示すように、鍛伸仕上げ加工部14で熱間鍛造を行うときは押圧箇所は一対の熱間鍛造金型を合わせて2ヶ所である。この鍛伸仕上げ加工部の底部の形状で最終的な形状に整える方法は、最終仕上げ形状を重視する場合には好都合である。
また、この鍛伸用押圧部による熱間鍛造においても、熱間鍛造時間を短時間にするには図7のように、熱間鍛造初期から熱間鍛造の最終段階まで押圧箇所を4ヶ所とすることで短時間で鍛造素材を伸長することができる。
また、前記の鍛伸用押圧部を有する熱間鍛造用金型において、図8に示す形状とすることができる。図8(図3と同様の箇所には同じ符号を用いた)に示す熱間鍛造用金型11は、その仕上げ加工部14の幅(鍛造素材を鍛造する場合の鍛造素材の長手方向における幅)内の底部から鍛伸粗加工部に向かって凹部8が形成され、前記凹部8により、前記鍛伸仕上げ加工部の押圧部が鍛造素材の長手方向で2ヶ所に分かれている。凹部は鍛伸仕上げ加工部14の幅内に1つ以上形成し、仕上げ加工部の押圧部を2つ以上に分けることで鍛伸時の鍛造用素材の曲りをより確実に防止することができる。図8に示す熱間鍛造用金型を用いて熱間鍛造していくと、A−A断面で示す鍛伸仕上げ加工部の底部にて最終段階の鍛造が行える。鍛造用素材が押圧された瞬間においては、鍛伸仕上げ加工部によって押圧されている部分と、その鍛伸仕上げ加工部によって押圧されている部分に隣り合う押圧されいない部分が生じている。押圧された部分の肉が押圧されていない部分に流れ、その肉が流れることにより、僅かであるが鍛造用素材の断面が楕円となることがある。楕円となった鍛造素材は鍛造中に曲りを生じやすくなる。しかし、図8の熱間鍛造用金型の構造によれば、凹部によって押圧部(仕上げ加工部)が分けられていることから、最初に押圧した場所がラジアル鍛造によって鍛造素材が間欠的に回転して、次の押圧部によって仕上げ鍛造される。このとき、図8の構造では、合計4ヶ所で押圧されているため、上述のとおり次の押圧部によって楕円を矯正しつつ曲りも矯正できるものである。なお、凹部の形成箇所は仕上げ加工部の底部(図8のA−Aで示す直線が接している箇所)を含むように形成することで曲り防止の効果を最大限発揮できる。
上記のせぎり加工と鍛伸加工を施して得られたタービンブレード用熱間鍛造材に対して、曲り取り(形状矯正)を行う。曲り取り(形状矯正)は、図10に示すように、タービンブレード用熱間鍛造材の大径部と小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、前記各押圧部は、前記鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されている形状のものである。前記の第一押圧部と第二押圧部とは、押圧するタービンブレード用熱間鍛造材の外周面に略同一形状の押圧面として、曲り取り(形状矯正)を行って、曲りの少ない荒地を再現性良く得ることができる。
このようにして、せぎりから鍛伸、そして曲り取りへと同じラジアル鍛造機を用いて連続して鍛造素材を所定の荒地形状に熱間鍛造を行って荒地とすることができるため、従来のようなせぎり用の治具を用いた後に、別な鍛造機であらためて鍛伸を行う煩雑な工程を省略できる。そのため、再加熱回数を低減できるにもかかわらず、精度の高いタービンブレード用の荒地を製造することが可能となる。
本発明によれば、タービンブレードに使用される難加工性材であっても、ラジアル鍛造機を用いて容易に曲り取りを行うことができる。また、鍛造工程後に曲り取りの形状矯正を行うことから、形状のばらつきの少ない荒地を再現性良く得ることができる。また、前例のないラジアル鍛造機を用いた熱間鍛造方法によれば、鍛造材の再加熱の回数を飛躍的に低減させることができ、生産性を向上させ、省エネルギーにも極めて有効となる。
(実施例1)
図2に示す熱間鍛造用金型1を一対用意した。なお、粗加工部を用いた鍛造は粗加工鍛造であり、仕上げ加工部を用いた鍛造は仕上げ鍛造である。
用意したせぎり加工用の熱間鍛造用金型1のせぎり部5は、鍛造素材を挟み込むための一対のせぎり用押圧部を有し、せぎり用押圧部は鍛造素材を取り囲むように連続した、断面が略半円状の凸形状をなし、せぎり用押圧部は、せぎり粗加工部と、該せぎり粗加工部よりも曲率半径が大きい凸形状のせぎり仕上げ加工部とを有するものである。せぎり粗加工部13の略半円状の凸形状の曲率半径は30mmとし、せぎり仕上げ加工部14の略半円状の凸形状の曲率半径は50mmとし、その間は徐変するものであった。
また、せぎり加工後に鍛造素材を伸長する熱間鍛造用金型11の伸長部7に設けられた鍛伸用押圧部は、押圧部が平坦状に形成されたものであり、その形状は図3に示すものである。鍛伸用の伸長部7は、鍛造素材を挟み込むための一対の押圧部12を有し、押圧部12は鍛造素材を取り囲むように連続した、断面が略台形状の凸形状をなし、鍛伸用押圧部12は、作業面が略平坦状の鍛伸粗加工部13と、仕上げ加工部14とを有するものである。鍛伸用押圧部の幅は粗加工部13を50mmとし、仕上げ加工部14を100mmとし、その間は除変するものであり、最終形状を重視した形状を有する熱間鍛造用金型を用いて行った。
上記の熱間鍛造用金型を2つ1組で一対としてラジアル鍛造機に取り付けて熱間鍛造の準備を行った。
50インチタービンブレード用の鍛造素材を950℃に加熱された加熱炉で加熱を行った。鍛造素材はチタン合金であり、その寸法は直径がφ200mm、長さが1100mmであった。
鍛造素材を加熱炉から取り出して、ラジアル鍛造機で熱間鍛造を開始した。なお、鍛造素材は、マニプレータで把持して操作した。
熱間鍛造は、まず、加熱された鍛造素材21を間欠回転と、対向配置された2つの熱間鍛造用金型1のせぎり用押圧部で鍛造素材の外周面の押圧を繰り返すことにより、鍛造素材にせぎり加工を行った。最初に行うせぎり加工は、鍛造素材はその場で回転(鍛造素材の長手方向の移動は行わない)しつつ、所定の形状に熱間鍛造した。図2に示すように1つの金型に複数個のせぎり加工用の押圧部2が形成された金型を使用し、2ヶ所同時にせぎりを行った。せぎり加工時は、鍛造素材の押圧場所を粗加工部から徐々に仕上げ加工部に移動するように行った。
前記のせぎり加工の終了後、鍛伸用押圧部を有する図3に示す熱間鍛造用金型11に交換した。このとき、鍛造素材はラジアル鍛造機から取り外して、再度所定の鍛造温度に再加熱行った。鍛伸用押圧部を有する熱間鍛造用金型11に交換終了後に再度鍛造素材をラジアル鍛造機に取り付けて鍛伸用押圧部による熱間鍛造を行った。鍛造素材はラジアル鍛造機によって間欠回転と長手方向への順次移動と押圧を繰返しながら所定の形状に整えて荒地形状に熱間鍛造した。この鍛伸加工は、鍛造素材の押圧場所を粗加工部から徐々に仕上げ加工部に移動するように行った。熱間鍛造後のタービンブレード用熱間鍛造材は、根部、翼部、ボス部の成形に好適な図5に示すような形状であった。熱間鍛造後のタービンブレード用熱間鍛造材には、特にかぶり疵等の問題も発生しなかった。
最後に曲り取り(形状矯正)工程を図10に示す曲り取り用金型を用いて行った。曲り取り用金型の第一押圧部と第二押圧部とは、押圧するタービンブレード用熱間鍛造材の外周面に略同一形状の押圧面としたものを準備し、ラジアル鍛造機を用いて間欠的な押圧を繰返し、曲り取り(形状矯正)を行った。このときは、図11に示すように、タービンブレード用熱間鍛造材の小径部から曲り取り(形状矯正)を開始して順次曲り取り(形状矯正)を行いながら第三押圧部と首部が接触した時点で、タービンブレード用熱間鍛造材の移動を停止して、間欠回転のみとして第一、第二及び第三押圧部により曲り取りを行って形状を最終形状に整えて荒地とした。曲り取り後の荒地の小径部及び大径部の直径は、曲り取り前の直径と比較して変化は殆ど無かった。曲り取り(形状矯正)後のタービンブレード用の荒地は殆ど曲り等の形状不良は見られなかった。
(実施例2)
実施例2として、図8の熱間鍛造用金型の効果を確認した。用いたせぎり用の熱間鍛造用金型は前記の実施例1と同じである。
実施例2として、図8の熱間鍛造用金型11の効果を確認した。図8に示す熱間鍛造用金型は、鍛伸用の伸長部7は、鍛造素材を挟み込むための一対の鍛伸用押圧部12を有し、鍛伸用押圧部12は鍛造素材を取り囲むように連続した、断面が略台形状の凸形状をなし、鍛伸用押圧部12は、作業面が略平坦状の鍛伸粗加工部13と、鍛伸仕上げ加工部14とを有するものである。鍛伸用押圧部の幅は粗加工部13を50mmとし、仕上げ加工部14を120mmとし、その間は除変するものであり、その仕上げ加工部の中央に幅が50mmの凹部を形成し、仕上げ加工部の押圧部を2つにしたものである。なお、2つに分けた押圧部の幅はそれぞれ35mmであった。また、用いたせぎり用の熱間鍛造用金型は前述の実施例1と同じである。
50インチタービンブレード用の鍛造素材を950℃に加熱された加熱炉で加熱を行った。鍛造素材はチタン合金であり、その寸法は直径がφ200mm、長さが1100mmであった。
鍛造素材を加熱炉から取り出して、ラジアル鍛造機で熱間鍛造を開始した。なお、鍛造素材は、マニプレータで把持して操作した。
熱間鍛造は、まず、加熱された鍛造素材21を間欠回転と、対向配置された2つの熱間鍛造用金型1のせぎり用押圧部で鍛造素材の外周面の押圧を繰り返すことにより、鍛造素材にせぎり加工を行った。最初に行うせぎり加工は、鍛造素材はその場で回転(鍛造素材の長手方向の移動は行わない)しつつ、所定の形状に熱間鍛造した。図3に示すように1つの金型に複数個のせぎり加工用の押圧部12が形成された金型を使用し、2ヶ所同時にせぎりを行った。せぎり加工時は、鍛造素材の押圧場所を粗加工部から徐々に仕上げ加工部に移動するように行った。
前記のせぎり加工の終了後、鍛伸用押圧部を有する図3の熱間鍛造用金型11に交換した。このとき、鍛造素材はラジアル鍛造機から取り外して、再度所定の鍛造温度に再加熱行った。鍛伸用押圧部を有する熱間鍛造用金型11に交換終了後に再度鍛造素材をラジアル鍛造機に取り付けて鍛伸用押圧部による熱間鍛造を行った。鍛造素材はラジアル鍛造機によって間欠回転と長手方向への順次移動と押圧を繰返しながら所定の形状に整えて荒地形状に熱間鍛造した。次に、図8に示す熱間鍛造用金型11に交換して鍛造用素材に対して10パスのラジアル鍛造による仕上げ加工を行った。この鍛伸加工は、鍛造素材の押圧場所を粗加工部から徐々に仕上げ加工部に移動するように行った。熱間鍛造後のタービンブレード用熱間鍛造材は、根部、翼部、ボス部の成形に好適な図5に示すような形状であった。熱間鍛造後のタービンブレード用熱間鍛造材には、特にかぶり疵等の問題も発生しなかった。全長が約1500mmのタービンブレード用熱間鍛造材の曲りについては実施例1で得られた荒地と比較して、約5mm程度の曲りの抑制が確認された。
最後に曲り取り(形状矯正)工程を図10に示す曲り取り用金型を用いて行った。前記曲り取り用金型の第一押圧部と第二押圧部とは、押圧するタービンブレード用熱間鍛造材の外周面に略同一形状の押圧面としたものを準備し、ラジアル鍛造機を用いて間欠的な押圧を繰返し、曲り取り(形状矯正)を行った。このときは、図11に示すように、タービンブレード用熱間鍛造材の小径部から曲り取り(形状矯正)を開始して順次曲り取り(形状矯正)を行いながら第三押圧部と首部が接触した時点で、タービンブレード用熱間鍛造材の移動を停止して、間欠回転のみとして第一、第二及び第三押圧部により曲り取りを行って形状を最終形状に整えて荒地とした。曲り取り後の荒地の小径部及び大径部の直径は、曲り取り前の直径と比較して変化は殆ど無かった。曲り取り(形状矯正)後のタービンブレード用の荒地は殆ど曲り等の形状不良は見られなかった。
1 熱間鍛造用金型(せぎり用熱間鍛造用金型)
2 略半円状押圧部(せぎり用押圧部)
3 せぎり粗加工部
4 せぎり仕上げ加工部
5 せぎり部
7 伸長部
8 凹部
9 稜線部分
11 熱間鍛造用金型(鍛伸用熱間鍛造用金型)
12 略台形状押圧部(鍛伸用押圧部)
13 鍛伸粗加工部
14 鍛伸仕上げ加工部
21 鍛造素材
22 荒地
23 大径部
24 小径部
25 首部
31 曲り取り用金型(熱間鍛造用金型)
32 第一押圧部
33 第二押圧部
34 第三押圧部

Claims (4)

  1. 棒状に成形されたタービンブレード用熱間鍛造材をラジアル鍛造により形状矯正するための曲り取り用金型であって、
    前記曲り取り用金型は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲りを矯正する押圧部を有し、
    前記タービンブレード用熱間鍛造材は外径の異なる大径部と小径部とを有し、
    前記押圧部は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の前記大径部と前記小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、
    前記第一押圧部と第二押圧部とは、前記タービンブレード用熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されていることを特徴とする曲り取り用金型。
  2. ラジアル鍛造機を用いて、タービンブレード用熱間鍛造材の中心軸に向かって対向配置された一対の曲り取り用金型により、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲り取りを行う曲り取り方法であって、
    前記曲り取り用金型は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲りを矯正する押圧部を有し、
    前記タービンブレード用熱間鍛造材は外径の異なる大径部と小径部とを有し、
    前記押圧部は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の前記大径部と前記小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、
    前記第一押圧部と第二押圧部とは、前記タービンブレード用熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されていることを特徴とする曲り取り方法。
  3. 前記熱間鍛造材がニッケル基超耐熱合金またはチタン合金であることを特徴とする請求項1または2に記載の曲り取り方法。
  4. 熱間鍛造によって棒状のタービンブレード用熱間鍛造材を得る第1の工程と、
    ラジアル鍛造機を用いて、前記タービンブレード用熱間鍛造材の中心軸に向かって対向配置された一対の曲り取り用金型により、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲り取りを行う第2の工程とを有するタービンブレード用荒地の製造方法であって、
    前記曲り取り用金型は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の曲りを矯正する押圧部を有し、
    前記タービンブレード用熱間鍛造材は外径の異なる大径部と小径部とを有し、
    前記押圧部は、前記タービンブレード用熱間鍛造材の前記大径部と前記小径部とを同時に押圧する第一押圧部と第二押圧部とを有し、
    前記第一押圧部と第二押圧部とは、前記タービンブレード用熱間鍛造材の外周面を周方向に沿って取り囲むように形成されていることを特徴とするタービンブレード用荒地の製造方法。

JP2016192296A 2016-09-29 2016-09-29 曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法 Active JP6761576B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016192296A JP6761576B2 (ja) 2016-09-29 2016-09-29 曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016192296A JP6761576B2 (ja) 2016-09-29 2016-09-29 曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018051611A true JP2018051611A (ja) 2018-04-05
JP6761576B2 JP6761576B2 (ja) 2020-09-30

Family

ID=61833334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016192296A Active JP6761576B2 (ja) 2016-09-29 2016-09-29 曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6761576B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP6761576B2 (ja) 2020-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6132030B2 (ja) 鍛造クランク軸の製造方法
JP2018051615A (ja) 熱間鍛造用金型及び熱間鍛造方法
JP6287631B2 (ja) 鍛造クランク軸の製造方法
RU2403119C2 (ru) Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя
JP2016196026A (ja) 熱間鍛造用金型及び熱間鍛造方法
JP6108259B2 (ja) 熱間鍛造用金型及び熱間鍛造方法
JP2018051611A (ja) 曲り取り用金型及び曲り取り方法並びにタービンブレード用荒地の製造方法
JP2018051617A (ja) 熱間鍛造方法
KR100418464B1 (ko) 언벤딩 형상의 예비성형체를 이용하는 크랭크스로우 단조공법 및 단조장치
JP6108258B2 (ja) 熱間鍛造用金型及び熱間鍛造方法
JP2018051616A (ja) 熱間鍛造用金型及び熱間鍛造方法
RU2467823C2 (ru) Способ изготовления лопаток
JP6206739B2 (ja) タービンブレードの製造方法
US2487860A (en) Method of fabricating propeller blades
RU2380209C1 (ru) Способ изготовления полой лопатки
KR101932605B1 (ko) 밸런스 샤프트 제조방법
KR20040026184A (ko) 크랭크스로우 핀부 형단조 공법과 단조용 금형
US2593139A (en) Plowshare manufacture
TW201838743A (zh) 扳手端頭之成型方法
JPH06254636A (ja) ドライブプレートの製造方法
JP2008049364A (ja) 鍛造品の製造方法
TWI647048B (zh) 扳手工具成型方法
JPH06179035A (ja) クランク軸の製造法
KR100197023B1 (ko) 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법과 형단조 금형
RU158818U1 (ru) Кольцевая заготовка для получения кольцевых деталей корпусов камер сгорания газотурбинных двигателей

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190809

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200511

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200611

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200819

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6761576

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150