JP4483578B2 - 枠体の製造方法 - Google Patents
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Description
なお、本出願は、日本国への特許出願(特願2002−203981)に基づくものであり、この日本出願の記載内容は本明細書の一部として取り込まれるものとする。
この発明に係る枠体の製造方法によれば、切削加工工数を最小限に抑えて前記枠体を形成することが可能になる。従って、金属材の歩留まり及び前記枠体の製造工数を削減することが可能になるため、安価に前記枠体を製造することが可能になる。
また、リング圧延により形成された円環状部品から形成されるので、枠体を構成する各壁部同士でグレンフローを連続させることができる。これにより、枠体の周方向にグレンフローが連続することになり、この枠体の内側から外側に向かった力に対する機械的強度、特に、クリープ強度の向上を図ることが可能になる。
この場合、前記矩形状部品の矩形形状を構成する角部の角度を、前記枠体の前記角度より小さく形成しているため、前記矩形状部品を型鍛造した際、この鍛造品の前記角部に欠肉を発生させることを抑制することが可能になる。すなわち、この欠肉発生抑制効果は、次のような場合に特に著しい効果を奏する。
さらに、前記矩形状部品の前記角度を形成する枠体のものより小さく形成しておくと、結果として、この矩形状部品の外方側へこの角部が張出すことになり、この角部における周長を長くすることが可能になる。言い換えると、この角部における体積量を多くすることができ、いわばこの矩形状部品に余肉部を設けることができ、この矩形状部品に型鍛造を施し、枠体を形成した際、この枠体の前記角部を厚肉にすることができる。従って、枠体における応力集中個所である角部の肉厚を厚く形成することが可能になるので、高強度化が図られた枠体を容易かつ確実に形成することができる。
この場合、前記円環状部品から前記矩形状部品を形成するに際し、前記円環状部品の内側に前記中子を配置し押圧するため、押圧による変形を前記中子により拘束することが可能になる。従って、容易に前記矩形状部品を所望の形状に形成することが可能になり、前記枠体を安価に提供することが可能になる。
この場合、前記矩形状部品を形成するに際し、前記高さを、形成する枠体の複数個分の高さで形成しておき、その後、前記矩形状部品を前記枠体の1個分の高さ毎に切断し、各別に型鍛造して前記枠体を形成するため、高効率に前記枠体を形成することが可能になり、安価な前記枠体を提供することが可能になる。
まず、ビレット加工した金属材、例えばNi基合金等の耐熱性合金を熱間鍛造加工により、その端面上に凹部を形成した後、この鍛造品をリング圧延機により、図1に示す円環状部品1を形成する。円環状部品1の軸方向の高さAは、製造する枠体の開口面に沿った方向に対して垂直方向の高さと、後述する型鍛造工程において前記垂直方向に押圧される際の塑性変形代と、1つの円環状部品1から形成する前記枠体の個数等を考慮に入れて決定される。本実施の形態においては、1つの円環状部品1から2つの前記枠体を製造できるように、前記高さAが設定されている。
このように構成された鍛造装置5において、円環状部品1を曲げ成形する方法について説明する。まず、第1のパンチ3と相対する基台2の表面に円環状部品1を設置するとともに、円環状部品1の内側に中子6を配置する。そして、第1のパンチ3を基台2表面に対して前進させ、円環状部品1をその内周面が中子6の表面と当接するとともに、第1のパンチ3の移動方向に対する円環状部品1の厚さを所望の厚さまで押圧し、第1の壁部7を備えた曲げ成形品8を形成する。
ここで、第1の壁部7の前記厚さは、第2の壁部9の第2のパンチ4の移動方向に対する厚さより小となる関係を有した構成となっている。また、第2のパンチ4表面の前記曲面形状に依存して、第2の壁部9の、第1のパンチ3の移動方向に対する中央部には、矩形状部品10の内方に向けて凸となる凸部11が形成される。
この凸部11が形成されることにより、角部13における角度θは、凸部11が形成されない場合、すなわち、矩形状部品10の外周面と当接する第2のパンチ4の表面が平滑面の場合に形成される角度より小さくなる。これに伴い、角部13は、この矩形状部品10の外方側へ若干張出した形状となる。なお、本実施の形態においては、角部13の角度θは、後述する型鍛造により形成する枠体12に対応する部分の角度θ1より小さい角度で形成され、また、角部13の前記張出し量は、後述する型鍛造時に用いる金型における角部13の外側部分を成形する部分により噛み込まれないようにされている。
そして、この矩形状部品を図示しない型に設置した後、この矩形状部品を前記高さ方向に押圧し型鍛造することにより、所望の形状とされた図5Aに示す枠体12が形成される。
ここで、前記矩形状部品の角部13における角度θは、枠体12に対応する部分の角度θ1より小さく形成されているので、前記矩形状部品に型鍛造加工を施す際に、この部品に向かって前進移動し、この部品を押圧成形する図示しない金型における、この矩形状部品の角部13の内側を成形する部分は、この角部13の内側を噛み込まないことになる。従って、この型鍛造時に、角部13の内側部分におけるバリの発生を抑制することができ、角部13の外側部分における欠肉の発生を抑制することができる。
また、枠体12の諸寸法としては、図5A、図5Bに示すように、例えば、長壁部12aの長さaが約500mm、短壁部12bの長さbが約200mm、枠体12の高さcが約50mm、長壁部12aの厚さdが約25mm、短壁部12bの厚さeが約30mm、長壁部12aと短壁部12bとの接続部、すなわち枠体12の角部12cは、外表面における頂点と内表面における頂点との距離、すなわち肉厚fが約50mmとされて形成されている。
これにより、前記矩形状部品を型鍛造し枠体12を形成するに際して、前記金型は角部13の内表面を噛み込むことがないので、角部13の内面にバリが発生することを抑制することができ、従って、角部13の外面に欠肉が生ずることを抑制することができる。
また、矩形状部品10の前記高さAを上述した加工代等を考慮して、予め枠体12の複数個分の高さで形成しておき、矩形状部品10を前記切断位置Lで切断した後、これら矩形状部品を各別に型鍛造し枠体12を形成するため、高効率に枠体12を形成することが可能になり、安価に枠体12を提供することが可能になる。
従って、発電機用ガスタービン等において、燃焼ガスのタービン羽根への噴接速度を上昇させるために、燃焼ガスが流動する燃焼筒の出口側すなわちタービン側の開口部に、この枠体12を配設し、前記燃焼ガスの流路断面積を絞るために使用すると、特に著しい効果を奏することになる。すなわち、枠体12を前述のように配設すると、この枠体12には、この内側から外側へ向かう大きな力が、高温度下で作用することになるので、クリープ強度が問題となるが、グレンフロー20を枠体12の周方向に連続させることができるので、この枠体12のクリープ強度の向上を図ることができる。
特に、本実施形態による枠体の製造方法においては、前述したように、枠体12における応力集中個所である角部を厚肉に形成することが可能になるので、前記機械的強度及び耐久性の向上を確実に図ることができる。
以上により、高温の温度サイクル下で高負荷が作用する環境下での使用に、特に好適な枠体12を提供することが可能になる。
図6は、図4に示す矩形状部品から枠体を形成する際における、矩形状部品の角部を示す拡大平面図である。
図7は、図4に示す矩形状部品にエッチング理を施した際における、矩形状部品の角部を示す拡大平面図である。
Claims (5)
- 金属製の枠体を形成する枠体の製造方法であって、
金属材をリング圧延し円環状部品を形成後、該円環状部品を径方向に押圧し曲げ成形して矩形状部品を形成した後、該矩形状部品を型に入れ押圧し型鍛造することにより、枠体を形成する。 - 請求項1記載の枠体の製造方法であって、
前記矩形状部品を形成するに際し、前記矩形状部品の矩形形状を構成する角部の角度を型鍛造後の枠体の角度より小さくしておく。 - 請求項1記載の枠体の製造方法であって、
前記矩形状部品を形成するに際し、前記円環状部品の内側に中子を配置する。 - 請求項2記載の枠体の製造方法であって、
前記矩形状部品を形成するに際し、前記円環状部品の内側に中子を配置する。 - 請求項1から4のいずれかに記載の枠体の製造方法であって、
前記円環状部品を形成するに際し、該円環状部品の軸方向に対する高さを、前記枠体の複数個分の高さで形成しておき、該円環状部品に基づいて前記矩形状部品を形成した後、該矩形状部品を前記枠体の1個分の高さ毎に切断し、その後、各別に型鍛造する。
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