JP5503849B2 - ハンマ型鍛造のための工具 - Google Patents

Description

本発明は、金属部品のハンマ型鍛造、より詳しくは環状部品の型鍛造に関し、加工作業中の固定手段を提供する。

型鍛造は、最初に適切な温度で用意された塑性変形ブランクの部品から形成することを含む。このような部品は、アルミニウム、銅、チタニウム、ニッケル等の非鉄合金から製造されている。

したがって、型鍛造は、ダイス型を備えた工具を使用して実行される鍛造作業である。その際、ダイス型の上半分と下半分が互いに近づけられる。ダイス型には部品の形状に従って彫り込みがなされている。

航空用ターボ機械の分野では、このような型打ち技法は、例えばタービン円板を製造することを可能にしている。このような部品は環状の形状を有し、非ブロック物と呼ばれる。つまり中央開口を備える。さらにこれらは、１つのタービン円板について１００ｋｇ程度と、比較的軽量である。

より精確には、ハンマは、挿入物保持部と挿入物またはダイス型とをそれぞれが支持する固定して取り付けられた２つの骨組部材を備える。垂直カラムによって案内される上側の挿入物保持部は、ダイス型上の下方挿入物に対して１〜２メートル／秒の速度で駆動される。そこから、打たれるべきブランクが位置決めされる。両方のダイス型には、所望の形状を生み出すように適切に掘り込みがなされている。半形ダイス型の双方が部品によって接触すると、エネルギーの全てがその材料に伝達される。その一部は金属の塑性変形によって吸収され、一部は熱に変換され、また一部は機械的エネルギーに変換される。機械的エネルギーは、部品が、部分的に形状が崩れた後に、何度かのストロークの後に起こる、両挿入物同士の接触によって得られる。これらの挿入物を構成する金属の弾性によって、上記機械的エネルギーは、挿入物から部品に移転される。挿入物保持部がそのストロークを上向きに再開すると、部品は開放され、それによって部品は飛び跳ね、跳ね返る傾向にある。知れられているダイス型では、部品は、跳ね返っている間に、彫り込みから出て、挿入物上を滑り、またはダイス型からこぼれ落ちてしまうことさえある。部品は、跳ね返っている間にひっくり返る可能性もある。

これらのいずれの場合でも、機械の近傍にいる鍛造作業者がこの部品を再度位置決めすることが必要となる。

この解決法は、ボールを備えたダイス型を実施することであろう。このような解決法は、これが環状ではない部品にも適用可能であることからは有利であるが、主に材料の付加コストによって工具が高コストとなる。さらに、部品がボールの底部に位置付けられていることから、部品へのアクセスもより困難である。したがって、このような解決法は、その利点にもかかわらず、全面的に満足のゆくものではない。
独国特許第１０３５６２６９号明細書

本発明の第１の目的は、環状部品の型鍛造に関する手段であって、部品が跳ね返っている間に、部品が工具に保持されていることを可能にする手段を見出すことを目指すものである。

本発明の他の目的は、部品を跳ね返りの後に工具の中心に保持することも可能な手段を見出すことである。

本発明のさらに他の目的は、部品がひっくり返ることを防止することである。

上述の目的は、環状部品のハンマ型鍛造のための工具であって、上側挿入物保持部および上側ダイス型と協働する、下側ダイス型を備えた下側挿入物保持部を備え、両方のダイス型が型打ち用の環状凹所を備える工具を使用して達成される。この工具は、部品を案内して、部品が下側ダイス型から持ち上げられる際に部品が側方にシフトするのを制限する手段を備えることを特徴としている。

工具のこのような案内手段を使用することによって、部品は、それが空気中に押し出される際に案内手段上にしっかりと保持される。その結果、ハンマの近傍にいる人員がその結果保護される。跳ね返りの程度が制御されないことによって部品を損傷させてしまうリスクも大幅に縮小される。本発明の解決法によって、部品によって必要となる場合に、従来技術よりも大きな力をハンマに間接的に加えることが可能になる。従来技術によるハンマでは、実際に、跳ね返りを防止しようとする際、加わる力のレベルはこれとは対照的に限定されている。力レベルのこのような増大は部品の品質に対して効果を有する。

有利なことに、この案内手段は、両ダイス型の間に配置された、また環状凹所によって形成されたクラウンの内側に位置付けられたカラムを備える。中央カラムは、跳ね返りが部品をカラムに対して打ち付けようとする間に、中央カラムが部品を型打ち用凹所に戻して、鍛造作業者の介入を防止または制限するという点で有利である。これは、重い部品を高温で取り扱うことに関連する危険をも軽減する。より詳しくは、カラムの高さは、少なくとも部品の跳ね返り高さと等しい。中央の位置は、部品がシフトするのを制限するとともに、部品が跳ね返りによってひっくり返されることを防止する。

カラムは下側ダイス型と相互に依存していることが好ましい。より具体的には、下側ダイス型はボアを、型打ち用凹所によって形成されたクラウンの軸線に沿って配置して備え、ボア内にカラムが収容される。楔留めの一手段は、例えば軸線方向の楔留めカラーからなり、これは下側ダイス型に配置されたハウジングと協働するカラムに設けられる。

最適な動作を保証するために、カラムは固定して取り付けられ、上側ダイス型は、カラムの上側部を受け取るためのボアを備える。より詳しくは、上側ダイス型に配置された穴は、心出しコーンを備える。

本発明はまた、環状部品をハンマ鍛造する方法であって、本発明による工具をハンマ内に位置決めすることと、次いでそのような工具を使用して部品を打つこととを備える方法にも関する。

本出願人はまた、金属を流体状態またはペースト状態下でチキソ成形（ｔｈｉｘｏｆｏｒｍ）するプレス機に関する文献、ＤＥ１０３５６２６９も承知している。一実施形態では、形成されるべき環状部品の中心に位置決めされたカラムが、変形中に金属を含めるために、締め付け部材と協働する。何ら跳ね返りが起こらないことから、このようなプレス機タイプのカラムは、部品を案内する機能も、保持する機能も実行しない。シフトの速度は極めて低く、０．１メートル／秒よりも低い。

図面を参照した、本発明の実施形態による明細書から、他の特徴および利点が明らかとなろう。

図１で見ることができるように、ハンマ１は、下側固定枠２と、その上の上側固定枠３とを備える。両枠はそれぞれ工具を保持している。下側工具２０は、挿入物保持部２１と挿入物またはダイス型２２とを備える。上側工具３０は、挿入物保持部３１と挿入物またはダイス型３２とを備える。ダイス型はそれぞれの挿入物保持部に、たが掛けによって、あるいは鍵を用いて、取り外し可能に固定して取り付けられている。ダイス型２２も３２もそれぞれ型打ち用凹所を備え、それらが互いに位置決めされたとき、それらの間には、得るべき部品の体積がもたらされる。１つの適切な機構によって、両方の挿入物保持部の互いに向かったシフトが実現される。部品Ｐが、型打ち用凹所で打たれ、成形される。上側挿入物保持部にもたらされたカラム３４は、下側挿入物保持部に配置されたボア２４と協働して、両ダイス型が互いに対して心合わせされるようにする。

本発明の工具を図２に示している。この図面では、２つのダイス型１２２、１３２を示しており、これらは互いに上下に、即ち上側ダイス型１３２が下側ダイス型１２２の上に位置決めされている。両ダイス型は円板形状であり、それらの表面に環状凹所１２２ａおよび１３２ａがそれぞれ掘り込まれている。両凹所１２２ａと１３２ａは共軸であり、それらの間に、ダイス型円板の平面に垂直なＸＸ軸線を備えた環状凹所を画定する。凹所１２２ａ−１３２ａは、両方のダイス型の間で打たれた後の部品の形状と一致している。

両ダイス型ともそれらの中心で穴が開けられている。下側ダイス型１２２を横断するボア１２２ｂは、ＸＸ軸線を備えた円筒形状で、半径Ｒ１を有し、穴のこの半径は穴の下方部でＲ２＞Ｒ１に広げられている。

上側ダイス型を横断するボア１３２ｂは円筒形状で、ＸＸ軸線を備え、Ｒよりもわずかに大きな半径Ｒ’を有している。このダイス型の下方部で、ボアは心出しコーンを形成するテーパ付部分１３２ｃを備える。

図面では、カラム１４０がボア１２２ｂに係合されている。カラムはその下方部でカラー１４０ａを備え、その形状は、下側ダイス型のテーパ付部分１２２ｃと一致している。このカラムは直径Ｒを有し、その高さＨは、打たれた部品から予想される跳ね返りによって決定される。

ハンマの動作は以下の通りである。図３に、下側ダイス型１２２を示している。下側ダイス型１２２はカラム１４０が設けられ、この挿入物保持部に収容されている。カラム１４０は、カラーが挿入物と挿入物保持部の底部との間で不動化されることによって位置決めされている。

上側ダイス型１３２は、下側ダイス型の反対側で、上側挿入物保持部に取り付けられている。このような位置で、ボア１３２ｂはカラム１４０の延長してくるところに位置付けられている。上側挿入物保持部には、上側挿入物保持部に配置されたボアと協働する案内心出しカラム１３４が設けられている。このようなカラムの機能は、部品が打たれているときに、両ダイス型の互いへの適切な位置決めを実現することである。

ブランク部品Ｅが凹所１２２ａ内の下側ダイス型に位置決めされ、型打ち機構が活動化される。上側ダイス型が下側ダイス型に対して駆動される。上側ダイス型が移動する間、カラムの突出部分はボア１３２ｂ内に係合される。カラム１４０のボアの中への導入は心出しコーンによって行ない易くされる。さらに、上側ダイス型のボア半径は、過度の摩擦を避けるように、カラムの半径と比較して充分なものとなっている。

上側ダイス型のシフト速度は、１〜２メートル／秒の範囲である。

加えられているエネルギーによって、部品は凹所１２２ａ−１３２ａに一致するように成形される。同じ運動で、ダイス型が持ち上げられ、部品が何がしかの高さ分跳ね返るが、この高さは、機械的エネルギーが高さに変換された関数による。環状部品は上向きにシフトし、片側に倒れる。このような倒れ運動が、カラムの突出部分によって停止される。この部品は下側ダイス型の中央部に落ちて戻る。部品が環状凹所１２２ａに再度落下しない場合は、操作者が、全く危険なく部品を適切に位置決めするように、部品を簡単に取り扱うことができる。カラムの高さは、部品がカラムを超えて押し出されるのを防止するように充分なものとなっている。

ハンマを示している概略図である。 下側ダイス型と上側ダイス型とに、心出しカラムをそれぞれに収容し、案内するための中央穴が開けられている、本発明の工具の断面図である。 ハンマに取り付けられた本発明の工具を示す図である。

１ ハンマ
２ 固定枠
３ 上側固定枠
２０ 下側工具
２１、３１ 挿入物保持部
２２、１２２ 下側ダイス型
２４ ボア
３２、１３２ 上側ダイス型
３０ 上側工具
３４、１４０ カラム
１２２ａ 下側環状凹所
１２２ｂ 下側ボア
１２２ｃ 下側ダイス型のテーパ付部分
１３２ａ 上側環状凹所
１３２ｂ 上側ボア
１３２ｃ 上側ダイス型のテーパ付部分
１３４ 案内心出しカラム
１４０ａ カラー

Claims (7)

1. 環状部品のハンマ型鍛造のための工具にして、上側ダイス型保持部および上側ダイス型と協働する、下側ダイス型を備えた下側ダイス型保持部を備え、両方のダイス型が、互いに対合し、鍛造に際して前記環状部品が収まる環状凹所を備え、上側ダイス型保持部が下側ダイス型保持部に対して１〜２ｍ／ｓの範囲にある速度で駆動される工具であって、
   環状部品を案内して、環状部品が下側ダイス型から持ち上げられる際の当該環状部品の側方シフトを制限する手段を備え、
   前記側方シフトを制限する手段が、両ダイス型の間で、各ダイス型の環状凹所の内側に配置されたカラム（１４０）を備え、
   カラム（１４０）の高さが、少なくとも前記環状部品の跳ね返り高さと等しく、
   上側ダイス型が、カラム（１４０）の突出部分を受けるためのボアを備えることを特徴とする、工具。
2. カラムが、下側ダイス型に連結している、請求項１に記載の工具。
3. 下側ダイス型が、前記環状凹所の軸線（ＸＸ）に沿って配置された、カラムが収容されるボアを備える、請求項２に記載の工具。
4. カラムが、下側ダイス型に設けられたハウジングと協働する軸線方向の楔留め用カラーを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の工具。
5. 上側ダイス型に設けられたボアが心出しコーンを備える、請求項１に記載の工具。
6. 下側ダイス型保持部と上側ダイス型保持部との間に、上側および下側ダイス型の中心を合わせる案内心出しカラムを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の工具。
7. 環状部品をハンマ鍛造するための方法であって、請求項１から６のいずれか一項に記載の工具を位置決めすること、続いて工具を使用して部品を打つことを備える、方法。

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