JP2725436B2 - 鍛造用金型 - Google Patents
鍛造用金型Info
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- JP2725436B2 JP2725436B2 JP10122790A JP10122790A JP2725436B2 JP 2725436 B2 JP2725436 B2 JP 2725436B2 JP 10122790 A JP10122790 A JP 10122790A JP 10122790 A JP10122790 A JP 10122790A JP 2725436 B2 JP2725436 B2 JP 2725436B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷間、もしくは熱間にて鍛造を行う際に使
用される鍛造用金型に関するものである。
用される鍛造用金型に関するものである。
［従来の技術］ 従来、型鍛造に使用される鍛造用金型は、金型となる
金属の一体物を削り出し、放電加工することにより加工
面を形成していた。
金属の一体物を削り出し、放電加工することにより加工
面を形成していた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような鍛造用金型の材質は、一般
に高価であるとともに、その製作に多くの時間を要し、
さらに、加工面の一部が破損した場合には、金型すべて
を交換しなければならない。
に高価であるとともに、その製作に多くの時間を要し、
さらに、加工面の一部が破損した場合には、金型すべて
を交換しなければならない。
また、特に、熱間鍛造用金型では、高温下での鍛造に
耐えうる強度を持った材料であることが必要とされる
が、このような材料はさらに高価であり、一般に難加工
材であることから、加工面の形成にも多大な労力を有す
る。
耐えうる強度を持った材料であることが必要とされる
が、このような材料はさらに高価であり、一般に難加工
材であることから、加工面の形成にも多大な労力を有す
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記の課題を解決するためになされたもの
で、一端側周囲に切欠を有する棒状部材を、この一端側
に凹凸面を形成するように稠密に束ねて枠体内に側部が
拘束されるように配置し、この凹凸面を、切欠内に押し
出されて切欠により構成される空間を充填する脚部を有
する板状部材で覆ったことを特徴とする。
で、一端側周囲に切欠を有する棒状部材を、この一端側
に凹凸面を形成するように稠密に束ねて枠体内に側部が
拘束されるように配置し、この凹凸面を、切欠内に押し
出されて切欠により構成される空間を充填する脚部を有
する板状部材で覆ったことを特徴とする。
［作用］ 本発明によれば、棒状部材が枠体によって、棒状部材
の断面視において隙間なく、稠密に保持されており、ま
た、切欠により凹凸面に形成された空間にも板状部材の
脚部が押し出されて充填されているため、棒状部材が、
その軸方向からの圧力によって、樽形に変形すること
も、座屈することも不可能となり、いわゆる自緊効果に
よって、その材質が有する降伏応力以上の高い耐圧性を
発揮する。これは、熱間鍛造時の高温下においても同様
であり、棒状部材が特に高い強度を持つ材料でなくて
も、使用することが可能である。
の断面視において隙間なく、稠密に保持されており、ま
た、切欠により凹凸面に形成された空間にも板状部材の
脚部が押し出されて充填されているため、棒状部材が、
その軸方向からの圧力によって、樽形に変形すること
も、座屈することも不可能となり、いわゆる自緊効果に
よって、その材質が有する降伏応力以上の高い耐圧性を
発揮する。これは、熱間鍛造時の高温下においても同様
であり、棒状部材が特に高い強度を持つ材料でなくて
も、使用することが可能である。
また、棒状部材の凹凸面を覆って設けられる板状部材
は、凹凸面に形成される空間に脚部が押し出されている
ため、その水平方向の移動が阻止されており、さらに、
板状部材は脚部が半押し出された状態となっているた
め、鍛造力を受けると、脚部への押出を続行するのに必
要な圧力までは動くことができない。ここで耐圧力は、
穴径／穴間隔比等により可変であるが、板厚／穴間隔比
１、穴間隔／穴径比２の場合、材料の降伏応力の５倍に
達する。また、このとき、板の加圧側にくぼみが形成さ
れることはない。このため、棒状部材と同様に板状部材
も、これを構成する材質の持つ降伏応力以上の鍛造力に
耐えうる強度を発揮するものである。
は、凹凸面に形成される空間に脚部が押し出されている
ため、その水平方向の移動が阻止されており、さらに、
板状部材は脚部が半押し出された状態となっているた
め、鍛造力を受けると、脚部への押出を続行するのに必
要な圧力までは動くことができない。ここで耐圧力は、
穴径／穴間隔比等により可変であるが、板厚／穴間隔比
１、穴間隔／穴径比２の場合、材料の降伏応力の５倍に
達する。また、このとき、板の加圧側にくぼみが形成さ
れることはない。このため、棒状部材と同様に板状部材
も、これを構成する材質の持つ降伏応力以上の鍛造力に
耐えうる強度を発揮するものである。
さらにまた、本発明では、金型の一部に破損が生じた
場合でも、破損した棒状部材のみを交換することによ
り、鍛造を続けることができ、そのうえ棒状部材は繰り
返し使用することが可能であり、また、被鍛造材の形状
が変更される場合でも、変更する部分の棒状部を交換す
るだけでこれに対応することが可能である。
場合でも、破損した棒状部材のみを交換することによ
り、鍛造を続けることができ、そのうえ棒状部材は繰り
返し使用することが可能であり、また、被鍛造材の形状
が変更される場合でも、変更する部分の棒状部を交換す
るだけでこれに対応することが可能である。
［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示す、一部が破断され
た斜視図である。
た斜視図である。
この鍛造用金型は、正四角柱の棒状部材１が多数、棒
状部材１…の断面視において隙間なく、稠密に束ねら
れ、枠体２内に側部を拘束されて配置されており、棒状
部材１…の一端側によって構成される端面には、凹凸面
1aが形成されている。この棒状部材１の一端側の四隅に
は、断面が四半円形の切欠1b…が設けられており、この
ような棒状部材１を４個、断面が正方形になるように束
ねることにより、その中心に円形断面の空間1cが形成さ
れ、これによって凹凸面1aには、各棒状部材１…の角部
の位置に切欠1b…からなる多数の空間1c…が形成され
る。一方、棒状部材１…の端面に形成される凹凸面1a
は、板状部材３によって圧接されて覆われており、この
板状部材３の凹凸面1aに接合する面には、凹凸面1aの空
間1cを充填する脚部3a…が形成される。また、板状部材
３の他方の面は、凹凸面1aに沿って被加工物を成形する
加工面3bとなっている。この板状部材３には、被鍛造材
と同じか、それより大きい強度を持つ材料が用いられ
る。
状部材１…の断面視において隙間なく、稠密に束ねら
れ、枠体２内に側部を拘束されて配置されており、棒状
部材１…の一端側によって構成される端面には、凹凸面
1aが形成されている。この棒状部材１の一端側の四隅に
は、断面が四半円形の切欠1b…が設けられており、この
ような棒状部材１を４個、断面が正方形になるように束
ねることにより、その中心に円形断面の空間1cが形成さ
れ、これによって凹凸面1aには、各棒状部材１…の角部
の位置に切欠1b…からなる多数の空間1c…が形成され
る。一方、棒状部材１…の端面に形成される凹凸面1a
は、板状部材３によって圧接されて覆われており、この
板状部材３の凹凸面1aに接合する面には、凹凸面1aの空
間1cを充填する脚部3a…が形成される。また、板状部材
３の他方の面は、凹凸面1aに沿って被加工物を成形する
加工面3bとなっている。この板状部材３には、被鍛造材
と同じか、それより大きい強度を持つ材料が用いられ
る。
このような構成の鍛造用金型は、以下のようにして得
ることができる。
ることができる。
まず、板状部材３の厚さを考慮して、被鍛造材の形状
に応じた凹凸面1aを形成するように、長さ、端面の傾斜
等が設定され、切欠1bが形成された棒状部１…を、枠体
２に配置する。その後、平板状の板状部材３を凹凸面1a
上に設置し、これを垂直方向より局部的に圧接して、凹
凸面1aの空間1c内に脚部3aを押し出すとともに、加工面
3bを形成する。このような操作を、板状部材３の全面に
施すことにより、前記のような構成の鍛造用金型を得る
ことができる。
に応じた凹凸面1aを形成するように、長さ、端面の傾斜
等が設定され、切欠1bが形成された棒状部１…を、枠体
２に配置する。その後、平板状の板状部材３を凹凸面1a
上に設置し、これを垂直方向より局部的に圧接して、凹
凸面1aの空間1c内に脚部3aを押し出すとともに、加工面
3bを形成する。このような操作を、板状部材３の全面に
施すことにより、前記のような構成の鍛造用金型を得る
ことができる。
このような構成の鍛造用金型では、前述した自緊効果
によって、棒状部材が変形したり、座屈したりすること
が不可能である。このため、棒状部材の端面によって形
成された凹凸面は、棒状部材の降伏応力以上の圧力下に
おいてもその形状を維持する。また、この凹凸面を覆っ
て設けられた板状部材も、前述の作用により耐圧性が向
上するため、その形状を維持することができる。このよ
うに本発明では、棒状部材および板状部材が、これらを
構成する材質の有する耐圧性を超える強度を得て鍛造用
金型としての機能を十分に満たすものであり、また、こ
のような作用は高温下での鍛造時でも変化することはな
い。
によって、棒状部材が変形したり、座屈したりすること
が不可能である。このため、棒状部材の端面によって形
成された凹凸面は、棒状部材の降伏応力以上の圧力下に
おいてもその形状を維持する。また、この凹凸面を覆っ
て設けられた板状部材も、前述の作用により耐圧性が向
上するため、その形状を維持することができる。このよ
うに本発明では、棒状部材および板状部材が、これらを
構成する材質の有する耐圧性を超える強度を得て鍛造用
金型としての機能を十分に満たすものであり、また、こ
のような作用は高温下での鍛造時でも変化することはな
い。
よって、本発明では、棒状部材に特に高い強度の材質
を使わなくとも、冷間においてはもちろん、熱間鍛造に
おいても十分に使用に耐えうる鍛造用金型を得ることが
できる。これにより、従来の熱間鍛造に使用される鍛造
用金型に比べ、型材の材料費の低減を図ることができる
とともに、加工面の形成も容易になる。
を使わなくとも、冷間においてはもちろん、熱間鍛造に
おいても十分に使用に耐えうる鍛造用金型を得ることが
できる。これにより、従来の熱間鍛造に使用される鍛造
用金型に比べ、型材の材料費の低減を図ることができる
とともに、加工面の形成も容易になる。
また、金型の一部に破損が生じた場合でも、従来は金
型すべてを交換しなければならなかったが、本発明で
は、例えば板状部材のみの破損ならばこれを交換するだ
けで作業を続行でき、棒状部材にまで破損が及ぶような
場合でも板状部材と破損した棒状部材のみを交換するこ
とにより、鍛造を続けることができる。これより、金型
の修理に要するコストが低減されるのはもちろんのこ
と、修理に要する時間も短縮することが可能である。
型すべてを交換しなければならなかったが、本発明で
は、例えば板状部材のみの破損ならばこれを交換するだ
けで作業を続行でき、棒状部材にまで破損が及ぶような
場合でも板状部材と破損した棒状部材のみを交換するこ
とにより、鍛造を続けることができる。これより、金型
の修理に要するコストが低減されるのはもちろんのこ
と、修理に要する時間も短縮することが可能である。
さらに、本発明によれば、棒状部材は繰り返して使用
することが可能であり、予め棒状部材の断面寸法および
凹凸面に形成される空間の径や深さを規格化しておけ
ば、別々の鍛造用金型の間で棒状部材の流用が可能であ
る。また、被鍛造材の形状や寸法が変更されるような場
合でも、これらが変更される部分の凹凸面の棒状だけを
交換し、これに合わせて板状部材を圧接するだけで対応
することが可能となる。
することが可能であり、予め棒状部材の断面寸法および
凹凸面に形成される空間の径や深さを規格化しておけ
ば、別々の鍛造用金型の間で棒状部材の流用が可能であ
る。また、被鍛造材の形状や寸法が変更されるような場
合でも、これらが変更される部分の凹凸面の棒状だけを
交換し、これに合わせて板状部材を圧接するだけで対応
することが可能となる。
なお、本実施例では、棒状部材１の断面形状を正方形
とし、これらを稠密に束ねて枠体２に配置したが、この
ような構成は他の断面形状でも可能であり、例えば、断
面が正六角形の棒状部材を束ねて棒状部材束を構成して
もよい。
とし、これらを稠密に束ねて枠体２に配置したが、この
ような構成は他の断面形状でも可能であり、例えば、断
面が正六角形の棒状部材を束ねて棒状部材束を構成して
もよい。
［実験例］ 以下に、本発明の実験例を挙げて、本発明の効果を実
証する。
証する。
まず、第１の実験例として、棒状部材に炭素鋼、板状
部材にアルミニウム合金を使用し、アルミニウム製の被
鍛造材の鍛造を行った。
部材にアルミニウム合金を使用し、アルミニウム製の被
鍛造材の鍛造を行った。
棒状部材は、S45C材より構成されており、その降伏応
力は50kg/mm2である。この棒状部材の断面は、一辺が4m
mの正方形であり、凹凸面を形成する端側部では半径1mm
の四半円形の切欠が端面から長さ5mmに渡って形成され
ており、これにより、凹凸面には直径2mm、深さ5mmの穴
状の空間が多数形成されている。一方、板状部材は、降
伏応力15kg/mm2のアルミニウム合金製で一辺が50mm、厚
さ2mmの正方形状の平板であり、この板状部材を棒状部
材の凹凸面に圧接することにより、棒状部材の切欠によ
って形成される空間に、板状部材が1.5mm程押し出され
て脚部を形成している。
力は50kg/mm2である。この棒状部材の断面は、一辺が4m
mの正方形であり、凹凸面を形成する端側部では半径1mm
の四半円形の切欠が端面から長さ5mmに渡って形成され
ており、これにより、凹凸面には直径2mm、深さ5mmの穴
状の空間が多数形成されている。一方、板状部材は、降
伏応力15kg/mm2のアルミニウム合金製で一辺が50mm、厚
さ2mmの正方形状の平板であり、この板状部材を棒状部
材の凹凸面に圧接することにより、棒状部材の切欠によ
って形成される空間に、板状部材が1.5mm程押し出され
て脚部を形成している。
このような構成の鍛造用金型によって、降伏応力が11
kg/mm2であるアルミニウム製の被鍛造材を、最大面圧10
0kg/mm2の鍛造力で鍛造したところ、金型を構成する棒
状部材および板状部材の降伏応力が大きく上回る鍛造力
であるにも拘わらず、金型は変形されることなく鍛造を
行うことができた。
kg/mm2であるアルミニウム製の被鍛造材を、最大面圧10
0kg/mm2の鍛造力で鍛造したところ、金型を構成する棒
状部材および板状部材の降伏応力が大きく上回る鍛造力
であるにも拘わらず、金型は変形されることなく鍛造を
行うことができた。
このとき、板材の金型面にくぼみができるまで加圧し
たところ平均面圧34.8kg/mm2、最大面圧115kg/mm2であ
った。これは、この型板材が平均面圧で降伏応力の2.3
倍、最大面圧で7.7倍まで耐えたことになる。このと
き、全体の形状変化はなかった。
たところ平均面圧34.8kg/mm2、最大面圧115kg/mm2であ
った。これは、この型板材が平均面圧で降伏応力の2.3
倍、最大面圧で7.7倍まで耐えたことになる。このと
き、全体の形状変化はなかった。
なお、枠体の材質は、SKD11であったが、本実験例に
おいては枠体に加わる鍛造力は低く、枠体の変形もなか
った。
おいては枠体に加わる鍛造力は低く、枠体の変形もなか
った。
次に、第２の実験例として、950℃の熱間でTi6Al−4V
製の、ガスタービン等に使用されるディスクを鍛造し
た。
製の、ガスタービン等に使用されるディスクを鍛造し
た。
本実験例では、棒状部材は、950℃における降伏応力
が約40kg/mm2であるワスパロイ（C0.08、Cr19.5、Co13.
5、Mo4.3、Al1.3、Ti3、B0.006、Zr0.06を含むNi合金）
の鋳造物であり、その形状は断面が一辺12mmの正方形
で、端側の角部に半径3mm、長さ5mmの四半円形の切欠が
形成されている。また、板状部材には、950℃で降伏応
力が約15kg/mm2である厚さ6mmのハステロイＸを圧接
し、放電加工により加工面を仕上げて使用した。この
際、凹凸面の空間には、2mm程板状部材が押し出されて
いた。
が約40kg/mm2であるワスパロイ（C0.08、Cr19.5、Co13.
5、Mo4.3、Al1.3、Ti3、B0.006、Zr0.06を含むNi合金）
の鋳造物であり、その形状は断面が一辺12mmの正方形
で、端側の角部に半径3mm、長さ5mmの四半円形の切欠が
形成されている。また、板状部材には、950℃で降伏応
力が約15kg/mm2である厚さ6mmのハステロイＸを圧接
し、放電加工により加工面を仕上げて使用した。この
際、凹凸面の空間には、2mm程板状部材が押し出されて
いた。
このような構成の鍛造用金型で、金型と材料と950℃
一定とする恒温鍛造法により、ホウ酸−ケイ酸系ガラス
潤滑剤を用いて潤滑を行いながら、前記の被鍛造材を20
00tの鍛造力で鍛造したところ、鍛造時の平均面圧は12k
g/mm2であり、これより計算される最大面圧は30kg/mm2
であった。すなわち、本実験例においては、板状部材
は、これを構成するハステロイＸの材料強度の最大約２
倍の鍛造力に耐えることができた。
一定とする恒温鍛造法により、ホウ酸−ケイ酸系ガラス
潤滑剤を用いて潤滑を行いながら、前記の被鍛造材を20
00tの鍛造力で鍛造したところ、鍛造時の平均面圧は12k
g/mm2であり、これより計算される最大面圧は30kg/mm2
であった。すなわち、本実験例においては、板状部材
は、これを構成するハステロイＸの材料強度の最大約２
倍の鍛造力に耐えることができた。
以上の二つの実験例より、本発明では前述の作用によ
って、棒状部材および板状部材が、その材質の有する材
料強度を超える耐圧性を発揮し、鍛造用金型として十分
機能することが実証された。また、第２実験例では、こ
のような作用が熱間においても働くことを示している。
って、棒状部材および板状部材が、その材質の有する材
料強度を超える耐圧性を発揮し、鍛造用金型として十分
機能することが実証された。また、第２実験例では、こ
のような作用が熱間においても働くことを示している。
なお、第２実験例で鍛造されたガスタービン等に使用
されるディスクは、一般に外径が同じであっても、各部
の寸法が僅かに異なるものが多く、これに対して一つ一
つ金型を用意することは、コストや納期について大きな
問題である。しかし本発明では、一つのディスクの鍛造
終了後に板状部材を除去し、棒状部材を交換して加工面
を修正することにより、次のディスクの鍛造を行うこと
が可能である。
されるディスクは、一般に外径が同じであっても、各部
の寸法が僅かに異なるものが多く、これに対して一つ一
つ金型を用意することは、コストや納期について大きな
問題である。しかし本発明では、一つのディスクの鍛造
終了後に板状部材を除去し、棒状部材を交換して加工面
を修正することにより、次のディスクの鍛造を行うこと
が可能である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、冷間鍛造にお
いてはもちろん、熱間鍛造においても鍛造用金型として
十分な強度を維持し、加工に供することが可能である。
いてはもちろん、熱間鍛造においても鍛造用金型として
十分な強度を維持し、加工に供することが可能である。
また、金型に破損が生じたり、被鍛造材の寸法、形状
が変更される場合でも、破損した部分や変更される部分
のみを交換して作業を続行することができ、さらに、棒
状部材は繰り返し使用したり、他の金型に流用すること
が可能であるため、ランニングコストの低減を図ること
ができる。
が変更される場合でも、破損した部分や変更される部分
のみを交換して作業を続行することができ、さらに、棒
状部材は繰り返し使用したり、他の金型に流用すること
が可能であるため、ランニングコストの低減を図ること
ができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す、一部が破断された
斜視図である。 １……棒状部材、 1a……凹凸面、1b……四半円断面の切欠、 1c……空間、 ２……枠体、 ３……板状部材、 3a……脚部、3b……加工面。
斜視図である。 １……棒状部材、 1a……凹凸面、1b……四半円断面の切欠、 1c……空間、 ２……枠体、 ３……板状部材、 3a……脚部、3b……加工面。
Claims (1)
- 【請求項１】一端側周囲に切欠を有する棒状部材が、前
記一端側に凹凸面を形成するように稠密に束ねられて枠
体内に側部を拘束されて配置され、 前記凹凸面は、前記切欠内に押し出されて切欠により構
成される空間を充填する脚部を有する板状部材で覆われ
ていることを特徴とする鍛造用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10122790A JP2725436B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 鍛造用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10122790A JP2725436B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 鍛造用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03297533A JPH03297533A (ja) | 1991-12-27 |
| JP2725436B2 true JP2725436B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=14295014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10122790A Expired - Lifetime JP2725436B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 鍛造用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725436B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5727420A (en) * | 1997-01-29 | 1998-03-17 | Tseng; Shao-Chien | Recoverable and reusable cold forging dies |
| US9267184B2 (en) | 2010-02-05 | 2016-02-23 | Ati Properties, Inc. | Systems and methods for processing alloy ingots |
| US10207312B2 (en) | 2010-06-14 | 2019-02-19 | Ati Properties Llc | Lubrication processes for enhanced forgeability |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP10122790A patent/JP2725436B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03297533A (ja) | 1991-12-27 |
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