JP5795838B2 - Method for producing ring-shaped molded body - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、航空機用エンジンのタービンディスクに用いられるリング状成形体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a ring-shaped molded body used for, for example, a turbine disk of an aircraft engine.
従来、Ni基合金、Fe基合金、Co基合金等の合金からなるリング状成形体が知られている。例えば、航空機用エンジンのタービンディスクには、高温強度に優れるNi基合金からなるリング状成形体が用いられている。 Conventionally, ring-shaped compacts made of alloys such as Ni-base alloys, Fe-base alloys, and Co-base alloys are known. For example, a ring-shaped formed body made of a Ni-based alloy having excellent high-temperature strength is used for a turbine disk of an aircraft engine.
タービンディスクの外周部には、周方向に沿って複数のタービンブレード(動翼)が配設されている。航空機用エンジンでは、エンジン内部で発生した高温・高圧の燃焼ガスが、タービンディスクの外周部においてその軸方向前方側から後方側へ向けて流れることにより、タービンブレードが該タービンディスクとともに高速で回転する。そして、この回転の駆動力がタービンディスクの前方側に配置されたファンに伝達されて、新たな推進力を得るようになっている。 A plurality of turbine blades (moving blades) are arranged along the circumferential direction on the outer peripheral portion of the turbine disk. In an aircraft engine, high-temperature and high-pressure combustion gas generated inside the engine flows from the front side toward the rear side in the axial direction on the outer periphery of the turbine disk, so that the turbine blade rotates at a high speed together with the turbine disk. . The rotational driving force is transmitted to a fan disposed on the front side of the turbine disk to obtain a new propulsive force.
このようなタービンディスクに用いられるリング状成形体には、充分な機械的強度が要求される。詳しくは、タービンディスクは、その外周部が燃焼ガスに晒されて600〜700℃程度の高温になる一方、内周部の温度は比較的低く抑えられており、エンジンの起動や停止にともなって、繰り返し内部に熱応力が生じることになる。また、このように高温に晒されることから、クリープ強度が重要視されてもいる。また、タービンディスクは、その軸周りに高速回転されることで多大な遠心力を受けており、該遠心力によって内部に比較的大きな応力変動が生じている。また、タービンディスクには、タービンブレードを確実に保持するために、高い引張・降伏強度が要求される。 A ring-shaped molded body used for such a turbine disk is required to have sufficient mechanical strength. Specifically, the outer peripheral portion of the turbine disk is exposed to combustion gas and becomes a high temperature of about 600 to 700 ° C., while the temperature of the inner peripheral portion is kept relatively low, and the engine is started and stopped. The thermal stress is repeatedly generated inside. Moreover, since it is exposed to such a high temperature, the creep strength is regarded as important. Further, the turbine disk receives a large centrifugal force by being rotated at a high speed around its axis, and a relatively large stress fluctuation is generated inside by the centrifugal force. Further, the turbine disk is required to have high tensile / yield strength in order to securely hold the turbine blade.
このような種々の要求に対応し得る機械的強度を確保するため、タービンディスクに用いられるリング状成形体は、一般に、油圧プレスによる鍛造(鍛造プレス)で製造されている(例えば、非特許文献1参照)。このように、リング状成形体が鍛造により成形されることで、該リング状成形体全体に歪みを与えることができ、組織(結晶粒径)に均一性をもたせることができるので、タービンディスクの機械的強度が確保されている。尚、リング状成形体は、前述した鍛造後に、超音波探傷検査、蛍光探傷検査等の非破壊検査に供され、さらに機械加工を施されて、タービンディスクとなる。 In order to ensure mechanical strength that can meet such various requirements, ring-shaped molded bodies used for turbine disks are generally manufactured by forging (forging press) using a hydraulic press (for example, non-patent literature). 1). Thus, by forming the ring-shaped molded body by forging, the entire ring-shaped molded body can be distorted, and the structure (crystal grain size) can be made uniform. Mechanical strength is ensured. The ring-shaped molded body is subjected to non-destructive inspection such as ultrasonic flaw inspection and fluorescent flaw inspection after forging described above, and is further machined to form a turbine disk.
図6は、従来の鍛造プレスを用いたリング状成形体の製造手順を示す説明図である。この鍛造プレスは、鍛造上型101と鍛造下型102とを有しており、これらの鍛造上下型101、102を鉛直方向に対向配置している。
FIG. 6 is an explanatory view showing a manufacturing procedure of a ring-shaped formed body using a conventional forging press. This forging press has a forged
図6(a)は、互いに離間した鍛造上下型101、102同士の間に、リング状素材Mを配置した状態を示している。尚、図中符号Oは、このリング状素材Mの中心軸(以下「軸」)を示している。この状態から、図6(b)に示すように、鍛造上下型101、102同士を互いに接近させるとともに、リング状素材Mを鉛直方向に潰すようにして鍛造し、リング状中間体Fを作製する。次いで、このリング状中間体Fを鍛造プレスから取り出し、切削加工を施して、図中に2点鎖線で示す所定形状のリング状成形体Dを形成する。
FIG. 6A shows a state in which the ring-shaped material M is arranged between the forged upper and
ところで、近年、航空機用エンジンの高出力化への要求にともなって、タービンディスク(リング状成形体D)の大型化が求められている。また、製造効率を向上するため、1つのリング状素材Mから複数のリング状成形体Dを製造することへの要望がある。 By the way, in recent years, with the demand for higher output of aircraft engines, it is required to increase the size of the turbine disk (ring-shaped molded body D). Moreover, in order to improve manufacturing efficiency, there exists a request to manufacture the some ring-shaped molded object D from one ring-shaped raw material M. FIG.
しかしながら、従来の鍛造によるリング状成形体の製造においては、リング状成形体を大型化しようとすると、既存の鍛造プレス等の設備が使えず、他の設備すなわち数万トンレベルの大型の鍛造プレス等が必要になり、設備費用が大幅に嵩んでしまうという問題が生じる。また、非特許文献1の鍛造材(リング状成形体)では、材料の流れが軸対称とならないため、均等に荷重が作用する回転部品としては好ましくない。 However, in the production of a ring-shaped molded body by conventional forging, when trying to enlarge the ring-shaped molded body, existing facilities such as a forging press cannot be used, and other facilities, that is, a large forging press of tens of thousands of tons level. Etc. are required, and there is a problem that the equipment cost is greatly increased. Further, in the forged material (ring-shaped formed body) of Non-Patent Document 1, the flow of the material is not axially symmetric, which is not preferable as a rotating part on which a load acts evenly.
また、製造効率を向上するために、例えば、図7(a)に示すように、予めリング状素材Mを軸O方向に沿う円筒状に形成しておき、このリング状素材Mを鍛造して、図7(b)に示す円筒状のリング状中間体Fを成形する。そして、このリング状中間体Fを軸O方向に直交する向きに沿って分断し上下に分割することで、複数のリング状成形体Dを形成することが考えられる。 In order to improve the production efficiency, for example, as shown in FIG. 7A, a ring-shaped material M is formed in a cylindrical shape in the direction of the axis O in advance, and the ring-shaped material M is forged. The cylindrical ring-shaped intermediate body F shown in FIG. Then, it is conceivable to form a plurality of ring-shaped molded bodies D by dividing the ring-shaped intermediate body F along the direction orthogonal to the direction of the axis O and dividing it vertically.
この場合、リング状素材M全体に歪みを与えるために、リング状素材Mの軸O方向に沿う寸法(高さ寸法)Hをその径方向に沿う厚さ寸法Tに比して大きく設定する必要がある。しかしながら、このように寸法設定した場合、鍛造中にリング状素材Mが座屈してしまう虞が生じる。また、リング状素材M全体に精度よく均一に歪みを与えることは難しい。 In this case, in order to give distortion to the entire ring-shaped material M, the dimension (height dimension) H along the axis O direction of the ring-shaped material M needs to be set larger than the thickness dimension T along the radial direction. There is. However, when the dimensions are set in this way, the ring-shaped material M may be buckled during forging. Further, it is difficult to uniformly strain the entire ring-shaped material M with high accuracy.
また、図7(b)に符号Sで示すように、リング状中間体Fの軸O方向の中央部における内外周部には、リング状成形体Dを形成するのに不要な部分が生じる。すなわち、リング状中間体F内において上下に配置される複数のリング状成形体D同士の間には、これらのリング状成形体Dを形成するのに不要な廃棄される部分が生じることになり、材料の歩留まりが悪くなる。従って、機械加工取り代の少ない(歩留まりのよい)成形、すなわち、所謂ニアネットシェイプ成形を達成できないという課題が生じる。 Further, as indicated by reference numeral S in FIG. 7B, an unnecessary portion for forming the ring-shaped molded body D is generated at the inner and outer peripheral portions in the central portion in the axis O direction of the ring-shaped intermediate F. In other words, unnecessary portions for forming the ring-shaped molded bodies D are disposed between the ring-shaped molded bodies D arranged vertically in the ring-shaped intermediate body F. , The yield of the material becomes worse. Therefore, there arises a problem that molding with a small machining allowance (high yield), that is, so-called near net shape molding cannot be achieved.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設備費用を抑制して製造効率を高め、材料歩留まりが向上でき、リング状成形体全体に歪みを与えて組織に均一性をもたせるとともに、機械的強度が充分に確保されるリング状成形体の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can suppress equipment costs, increase manufacturing efficiency, improve material yield, and give distortion to the entire ring-shaped molded body to make the structure uniform. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ring-shaped molded body that can be provided with sufficient mechanical strength.
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、合金からなるリング状素材を成形しリング状成形体を製造するリング状成形体の製造方法であって、前記リング状素材の外周側には、該リング状素材の外周面に形状を付与するメインロールを当接させ、前記リング状素材の内周側には、該リング状素材の内周面に形状を付与するマンドレルロールを当接させ、前記メインロールと前記マンドレルロールとを夫々軸周りに回転させながら、互いの軸同士を接近させるように相対移動させて、リング状中間体を作製する工程と、前記リング状中間体を、その軸方向に交差する向きに沿って分断し、複数のリング状成形体を形成する工程とを備え、前記リング状中間体を作製する工程にて、前記リング状素材の外周面及びその軸方向の両端面を、前記メインロールの外周面に形成されて周方向に沿って延びる環状の溝からなる加工部の形状に対応して塑性変形させ、かつ前記リング状素材の内周面を、前記マンドレルロールの外周面に形成された加工部の形状に対応して塑性変形させるように、前記リング状素材を圧延加工する際に、前記メインロールの加工部における軸方向の中央部から突出するとともに周方向に沿って延びる環状の突条に、前記リング状素材の外周面にて周方向に沿って延びるように予め形成された環状の溝を係合させ、かつ前記マンドレルロールの加工部における軸方向の中央部から突出するとともに周方向に沿って延びる環状の突条に、前記リング状素材の内周面にて周方向に沿って延びるように予め形成された環状の溝を係合させ、さらに、前記マンドレルロールの前記加工部を含む前記メインロール側の部分を前記メインロールの前記加工部内に収容することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
That is, a method for manufacturing a ring-shaped formed body by forming a ring-shaped material made of an alloy and manufacturing a ring-shaped formed body, and on the outer peripheral side of the ring-shaped material, a shape is imparted to the outer peripheral surface of the ring-shaped material. The main roll and the mandrel roll are brought into contact with the inner peripheral side of the ring-shaped material, and the mandrel roll for imparting a shape to the inner peripheral surface of the ring-shaped material is contacted with the main roll and the mandrel roll, respectively. While rotating around, relatively moving so that the respective axes approach each other, to produce a ring-shaped intermediate, and to divide the ring-shaped intermediate along the direction intersecting the axial direction, and forming a plurality of ring-shaped body, at the step of producing the ring-shaped intermediate, the outer peripheral surface and both end surfaces in the axial direction of the ring-shaped material, formed on the outer peripheral surface of the main roll Been Corresponding to the shape of the processed portion consisting of an annular groove extending along the direction is plastically deformed, and the inner peripheral surface of the ring-like material, corresponding to the shape of the processed portion formed on the outer peripheral surface of said mandrel roll When the ring-shaped material is rolled so as to be plastically deformed , the ring-shaped material protrudes from the axial central portion of the processed portion of the main roll and extends in the circumferential direction. An annular groove formed in advance so as to extend in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the mandrel roll is engaged, and the annular groove extending in the circumferential direction is projected from the axial central portion of the processed portion of the mandrel roll. An annular groove formed in advance so as to extend in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the ring-shaped material is engaged with the ridge, and the main roller including the processed portion of the mandrel roll. It is characterized in that they contain a portion of the Le side to the processing portion of the main roll.
本発明に係るリング状成形体の製造方法によれば、メインロールとマンドレルロールとの間でリング状素材を圧延により成形して、所望の直径や表面形状を付与したリング状中間体を作製した後、このリング状中間体を分断して複数のリング状成形体を形成している。このような手法により、大径のリング状成形体を作製する場合であっても、既存のリングローリングミル等の設備を用いて比較的容易に対応することができ、設備費用を抑制できる。 According to the method for manufacturing a ring-shaped formed body according to the present invention, a ring-shaped material is formed by rolling between a main roll and a mandrel roll to produce a ring-shaped intermediate body having a desired diameter and surface shape. Thereafter, the ring-shaped intermediate body is divided to form a plurality of ring-shaped molded bodies. By such a method, even when a large-diameter ring-shaped molded body is produced, it can be handled relatively easily using equipment such as an existing ring rolling mill, and equipment costs can be suppressed.
すなわち、従来のように、リング状素材を鍛造してリング状成形体を製造する場合には、リング状成形体の大型化にともなって大型の鍛造プレスを用意する等の大規模な設備投資が必要であったが、このような設備費用の増大を確実に抑えることができる。 That is, when a ring-shaped material is produced by forging a ring-shaped material as in the prior art, there is a large-scale capital investment such as preparing a large forging press as the size of the ring-shaped material increases. Although necessary, such an increase in equipment costs can be reliably suppressed.
また、リング状素材を圧延により成形してリング状中間体を作製しているので、リング状成形体の直径を比較的自由に設定でき、形状の自由度が増す。従って、多品種少量生産にも柔軟に対応することができる。 Moreover, since the ring-shaped raw material is formed by rolling to produce a ring-shaped intermediate body, the diameter of the ring-shaped molded body can be set relatively freely, and the degree of freedom in shape increases. Therefore, it is possible to flexibly cope with a variety of small-quantity production.
また、1つのリング状中間体から複数のリング状成形体を形成するので、製造効率が大幅に向上する。また、圧延によりリング状中間体を作製しているので、例えば、リング状成形体の複数個取りによってこのリング状中間体の高さ寸法が増大したとしても、精度よく安定して製造が行える。 Further, since a plurality of ring-shaped molded bodies are formed from one ring-shaped intermediate body, the production efficiency is greatly improved. In addition, since the ring-shaped intermediate body is produced by rolling, for example, even if the height dimension of the ring-shaped intermediate body is increased by taking a plurality of ring-shaped molded bodies, it can be manufactured with high accuracy and stability.
また、リング状素材を圧延する際、該リング状素材の内外周面に対して、メインロールとマンドレルロールにより径方向に向けて形状を付与することができるので、高精度のニアネットシェイプ成形が行える。すなわち、従来の鍛造による製造とは異なり、本発明によれば、リング状素材の軸方向の中央部においても、内外周面から押し込むようにして形状を付与することができる。従って、リング状中間体の作製に当たり、リング状成形体に不要な部分を形成するようなことが抑制でき、機械加工取り代の少ない、材料歩留まりのよい成形が行える。 In addition, when rolling the ring-shaped material, the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped material can be given a shape in the radial direction by the main roll and the mandrel roll, so that high-precision near net shape molding can be performed. Yes. That is, unlike the production by conventional forging, according to the present invention, a shape can be imparted by pushing in from the inner and outer peripheral surfaces even in the axial central portion of the ring-shaped material. Therefore, in the production of the ring-shaped intermediate body, it is possible to suppress the formation of unnecessary portions on the ring-shaped molded body, and it is possible to perform molding with a small machining allowance and a high material yield.
さらに、圧延加工の際、リング状素材全体に歪みが入りやすくなるので、作製されるリング状中間体の組織に均一性をもたせることができ、機械的強度が充分に確保される。すなわち、このように作製されたリング状中間体は、その組織が微細な結晶構造とされるとともに連続的なメタルフローを有することになる。従って、このリング状中間体から形成されるリング状成形体は、従来の鍛造により得られたリング状成形体に対比して、機械的強度、特に低サイクル疲労強度が大幅に高められている。 Furthermore, since the entire ring-shaped material is easily distorted during the rolling process, the structure of the produced ring-shaped intermediate can be made uniform, and sufficient mechanical strength is ensured. That is, the ring-shaped intermediate produced in this manner has a fine crystal structure and a continuous metal flow. Therefore, the ring-shaped molded body formed from this ring-shaped intermediate body has significantly increased mechanical strength, particularly low cycle fatigue strength, as compared with the ring-shaped molded body obtained by conventional forging.
また、本発明に係るリング状成形体の製造方法において、前記リング状中間体が、前記軸方向に直交する仮想平面を挟んで面対称に形成されていることとしてもよい。 Moreover, in the manufacturing method of the ring-shaped molded object which concerns on this invention, the said ring-shaped intermediate body is good also as being formed in plane symmetry on both sides of the virtual plane orthogonal to the said axial direction.
本発明に係るリング状成形体の製造方法によれば、リング状中間体内において、軸方向に配列する複数のリング状成形体が、軸方向に直交する仮想平面を挟んで対称形状に配置されることになる。 According to the method for manufacturing a ring-shaped molded body according to the present invention, in the ring-shaped intermediate body, a plurality of ring-shaped molded bodies arranged in the axial direction are arranged symmetrically across a virtual plane perpendicular to the axial direction. It will be.
従って、リング状素材を圧延してリング状中間体を作製する際、リング状素材の軸方向に沿う各部における径方向リダクションが安定して、より精度の高いニアネットシェイプ成形が行える。 Therefore, when a ring-shaped material is rolled to produce a ring-shaped intermediate, radial reduction at each portion along the axial direction of the ring-shaped material is stabilized, and more accurate near net shape molding can be performed.
また、安定した圧延加工により、偏った加工力がメインロールやマンドレルロール等に加わるようなことが抑制され、設備への負荷が低減するとともに、工具寿命が延長できる。 In addition, the stable rolling process suppresses an uneven machining force from being applied to the main roll, the mandrel roll, and the like, reducing the load on the equipment and extending the tool life.
また、本発明に係るリング状成形体の製造方法において、前記リング状中間体内には、前記リング状成形体が偶数個配されていることとしてもよい。 Moreover, in the manufacturing method of the ring-shaped molded object which concerns on this invention, it is good also as the said ring-shaped molded object being distribute | arranged to the said ring-shaped intermediate body.
本発明に係るリング状成形体の製造方法によれば、リング状中間体内に軸方向に沿ってリング状成形体が偶数個配されているので、リング状素材を圧延して該リング状中間体を作製する際、リング状素材の軸方向に沿う各部における径方向リダクションがより安定することになる。従って、成形されたリング状中間体が意図せずテーパ状になったりゆがんだりするようなことが確実に防止されて、圧延加工が高精度かつ簡便に行え、生産効率が向上する。 According to the method for manufacturing a ring-shaped molded body according to the present invention, an even number of ring-shaped molded bodies are arranged along the axial direction in the ring-shaped intermediate body. When the is manufactured, the radial reduction in each part along the axial direction of the ring-shaped material is more stable. Therefore, it is possible to reliably prevent the formed ring-shaped intermediate body from being unintentionally tapered or distorted, and to perform rolling with high accuracy and simplicity, thereby improving production efficiency.
また、本発明に係るリング状成形体の製造方法において、前記メインロール及び前記マンドレルロールのうち少なくとも一方には、ロール外周面から突出するとともに周方向に沿って延びる環状の突条が形成されており、前記リング状素材の外周面及び内周面のうち少なくとも一方には、前記突条に係合するとともに、周方向に沿って延びる環状の溝が形成されていることとしてもよい。 In the method for manufacturing a ring-shaped molded body according to the present invention, at least one of the main roll and the mandrel roll is formed with an annular ridge that protrudes from the outer peripheral surface of the roll and extends in the circumferential direction. Further, at least one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the ring-shaped material may be formed with an annular groove that engages with the protrusion and extends in the circumferential direction.
本発明に係るリング状成形体の製造方法によれば、メインロール又は/及びマンドレルロールのロール外周面に形成された突条と、リング状素材の溝とが、互いに係合するようになっている。従って、このリング状素材を圧延する際、該リング状素材が各ロールに対して軸方向に沿って意図せず移動してしまうようなことが確実に防止される。 According to the method for manufacturing a ring-shaped formed body according to the present invention, the protrusion formed on the outer peripheral surface of the main roll or / and the mandrel roll and the groove of the ring-shaped material are engaged with each other. Yes. Therefore, when rolling this ring-shaped material, the ring-shaped material is reliably prevented from unintentionally moving along the axial direction with respect to each roll.
すなわち、例えば、リング状素材の内外周面が凸曲面状に形成され、各ロールのリング状素材に当接する部分も突出した形状とされているような場合であっても、溝と突条とが係合してリング状素材と各ロールとの軸方向に沿う相対移動を規制することができる。よって、圧延加工時において、リング状素材の材料の軸方向への流動を精度よく制御でき、圧延加工がより安定して高精度に行える。 That is, for example, even in the case where the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped material are formed in a convex curved shape, and the portion that contacts the ring-shaped material of each roll is also a shape that protrudes, the groove and the ridge Can be engaged to regulate the relative movement of the ring-shaped material and each roll along the axial direction. Therefore, during the rolling process, the flow of the ring-shaped material in the axial direction can be accurately controlled, and the rolling process can be performed more stably and with high accuracy.
本発明に係るリング状成形体の製造方法によれば、設備費用を抑制して製造効率を高め、材料歩留まりが向上でき、リング状成形体全体に歪みを与えて組織に均一性をもたせるとともに、機械的強度が充分に確保される。 According to the method for producing a ring-shaped molded body according to the present invention, the equipment cost can be suppressed to increase the production efficiency, the material yield can be improved, the entire ring-shaped molded body is distorted, and the structure is made uniform. Mechanical strength is sufficiently secured.
本発明の参考形態に係るリング状成形体は、航空機用エンジンのタービンディスクに用いられるものであり、高温強度に優れるNi基合金から形成されている。詳しくは、このNi基合金は、Ni、Cr、Nb、Mo、Ti、Al、Cを含有し、残りがFe及び不可避不純物からなる成分組成を有している。 The ring-shaped molded body according to the reference embodiment of the present invention is used for a turbine disk of an aircraft engine, and is formed from a Ni-based alloy having excellent high-temperature strength. Specifically, this Ni-based alloy contains Ni, Cr, Nb, Mo, Ti, Al, and C, and the remainder has a composition composed of Fe and inevitable impurities.
図1に示すように、リング状成形体Pは、その軸O方向に沿う中央部が、径方向内方及び外方に向けて夫々突出するように形成されており、前記中央部における内径が最も小さく、外径が最も大きく設定されている。また、このリング状成形体Pは、熱処理、超音波探傷検査、蛍光探傷検査等の非破壊検査に供された後、機械加工を施されて、タービンディスクとなる。
尚、以下の説明においては、このリング状成形体Pの軸Oに沿う方向を高さ方向と呼び、軸Oに直交する方向を径方向と呼び、軸O回りに沿う方向を周方向と呼ぶ。
As shown in FIG. 1, the ring-shaped molded body P is formed such that the central portion along the axis O direction protrudes inward and outward in the radial direction, and the inner diameter of the central portion is The smallest and the largest outer diameter are set. Further, the ring-shaped molded body P is subjected to non-destructive inspection such as heat treatment, ultrasonic flaw detection inspection, and fluorescent flaw inspection, and then machined to become a turbine disk.
In the following description, the direction along the axis O of the ring-shaped molded body P is referred to as the height direction, the direction perpendicular to the axis O is referred to as the radial direction, and the direction along the axis O is referred to as the circumferential direction. .
リング状成形体Pの外周面は、前記中央部よりも上部においては、該中央部から高さ方向の上側へ向かうに連れ漸次縮径するテーパ状に形成されている。また、リング状成形体Pの外周面における前記中央部よりも下部は、軸Oに平行な円筒外周面状に形成されている。 The outer peripheral surface of the ring-shaped molded body P is formed in a taper shape that gradually decreases in diameter from the central portion toward the upper side in the height direction above the central portion. The lower part of the outer peripheral surface of the ring-shaped molded body P is formed in a cylindrical outer peripheral surface parallel to the axis O.
また、リング状成形体Pの内周面において、前記中央部よりも上部及び下部は、軸Oに平行な円筒内周面状に夫々形成されている。また、前記中央部よりも上部における内径は、前記中央部よりも下部における内径よりも小さく設定されている。 Further, on the inner peripheral surface of the ring-shaped molded body P, the upper part and the lower part from the central part are respectively formed in a cylindrical inner peripheral surface shape parallel to the axis O. The inner diameter at the upper part of the central part is set smaller than the inner diameter at the lower part of the central part.
図1において、リング状成形体Pの径方向に沿う厚さ寸法は、その中央部が最も大きく設定されている。また、リング状成形体Pの上端部における厚さ寸法T1は、下端部における厚さ寸法T2よりも大きく設定されている。図示の例では、厚さ寸法T1が、厚さ寸法T2の2倍程度に設定されている。 In FIG. 1, the center of the thickness dimension along the radial direction of the ring-shaped molded body P is set to be the largest. Further, the thickness dimension T1 at the upper end portion of the ring-shaped molded body P is set to be larger than the thickness dimension T2 at the lower end portion. In the illustrated example, the thickness dimension T1 is set to about twice the thickness dimension T2.
このように、リング状成形体Pは、高さ方向の両端部に厚肉部A(すなわち前記上端部)と薄肉部B(すなわち前記下端部)とを夫々有し、前記中央部を挟んで上下の形状が互いに非対称に形成されている。 As described above, the ring-shaped molded body P has the thick portion A (that is, the upper end portion) and the thin portion B (that is, the lower end portion) at both ends in the height direction, and sandwiches the center portion therebetween. The upper and lower shapes are asymmetric with respect to each other.
次に、リング状成形体Pの素材であるリング状素材Mと、このリング状素材Mを圧延加工するリングローリングミル10について説明する。
Next, a ring-shaped material M that is a material of the ring-shaped molded body P and a
図2(a)に示すように、リング状素材Mは、その外面が凸曲面状に形成された環状又はドーナツ状をなしており、その軸O方向に沿う断面が略円形状又は略楕円形状とされている。すなわち、リング状素材Mの内外周面は、径方向に膨らむ凸曲面状に夫々形成されている。また、リング状素材Mは、軸O方向に沿う中央部を挟んで上下の形状が略対称に形成されている。 As shown in FIG. 2A, the ring-shaped material M has an annular or donut shape whose outer surface is formed in a convex curved shape, and a cross section along the axis O direction is substantially circular or elliptical. It is said that. That is, the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped material M are each formed into a convex curved shape that swells in the radial direction. In addition, the ring-shaped material M is formed so that the upper and lower shapes are substantially symmetric with respect to the center portion along the axis O direction.
リング状素材Mは、例えば、三重溶解プロセスを経て作製されたインゴットを熱処理及び高温塑性加工して鍛造組織へと調整し、円柱状のビレットとし、さらに、このビレットを鍛造プレスにより鍛造し中央に軸Oに沿って貫通孔を形成して作製されている。尚、リング状素材Mの直径は、リング状成形体Pに要求される直径よりも充分に小さく設定されていることから、前述の鍛造に大型の鍛造プレス等を用いる必要はない。 For example, the ring-shaped material M is prepared by subjecting an ingot produced through a triple melting process to a forged structure by heat treatment and high-temperature plastic processing to form a cylindrical billet. A through hole is formed along the axis O. Since the diameter of the ring-shaped material M is set sufficiently smaller than the diameter required for the ring-shaped molded body P, it is not necessary to use a large forging press or the like for the forging described above.
また、前述の三重溶解プロセスは、一次〜三次溶解により構成される。
一次溶解では、真空高周波誘導溶解(VIM)炉を用いて、成分調整した一次電極を作製する。二次溶解では、一次溶解により作製した電極をエレクトロスラグ再溶解(ESR)する。三次溶解は、セラミックスを使用しない真空アーク再溶解(VAR)により行われる。このような三重溶解プロセスを用いることで、清浄度が高く、合金成分の凝固偏析が小さく、かつ、凝固組織が制御されたインゴットが作製される。
The triple dissolution process described above is constituted by primary to tertiary dissolution.
In primary melting, a component-adjusted primary electrode is produced using a vacuum high frequency induction melting (VIM) furnace. In the secondary melting, the electrode prepared by the primary melting is electroslag remelted (ESR). Tertiary melting is performed by vacuum arc remelting (VAR) without using ceramics. By using such a triple melting process, an ingot having a high cleanliness, a small solidification segregation of alloy components, and a controlled solidification structure is produced.
また、リングローリングミル10は、メインロール1と、マンドレルロール2と、一対のアキシャルロール(不図示)とを有している。
The
メインロール1は、リング状素材Mの外周面側に当接して圧延加工を施すとともに後述するリング状中間体Rの外周面側の形状を付与するものであって、略円柱状をなし、その軸O1回りに回転駆動されるようになっている。また、メインロール1は、その軸O1方向の全長(すなわち高さ寸法)が、リング状素材Mの高さ寸法よりも大きく設定されている。 The main roll 1 abuts on the outer peripheral surface side of the ring-shaped material M and performs a rolling process and imparts a shape on the outer peripheral surface side of the ring-shaped intermediate body R described later, and has a substantially cylindrical shape. It is driven to rotate around the axis O1. Further, the main roll 1 is set such that the total length (that is, the height dimension) in the direction of the axis O <b> 1 is larger than the height dimension of the ring-shaped material M.
また、メインロール1の外周面(ロール外周面)には、周方向に沿って延びる環状の溝からなる加工部11が形成されている。この加工部11の径方向外方を向く表面には、凹凸形状が形成されていて、該表面がリング状素材Mの外周面を圧延加工しリング状中間体Rの形状を付与するための加工面とされている。
Further, on the outer peripheral surface (roll outer peripheral surface) of the main roll 1, a processed
加工部11において、軸O1方向に沿う中央部には、ロール外周面から径方向外方に突出するとともに周方向に沿って延びる環状の突条11Aが形成されている。また、加工部11の軸O1方向に沿う開口寸法は、リング状素材Mの高さ寸法と同一又は僅かに大きく設定されている。
In the processed
マンドレルロール2は、リング状素材Mの内周面側に当接して圧延加工を施すとともにリング状中間体Rの内周面側の形状を付与するものであって、略円柱状をなし、その軸O2回りに回転駆動されるようになっている。また、マンドレルロール2は、その軸O2方向の全長(高さ寸法)が、リング状素材Mの高さ寸法と略同一に設定されているとともに、メインロール1の加工部11の前記開口寸法と同一又は僅かに小さく設定されている。
The
また、マンドレルロール2の外周面(ロール外周面)には、周方向に沿って延びる環状の溝が一対と、これら溝同士の間に配置され、ロール外周面から径方向外方に突出するとともに周方向に沿って延びる環状の突条12Aと、を有する加工部12が形成されている。
Moreover, on the outer peripheral surface (roll outer peripheral surface) of the
このように、加工部12の径方向外方を向く表面には、凹凸形状が形成されていて、該表面がリング状素材Mの内周面を圧延加工しリング状中間体Rの形状を付与するための加工面とされている。また、突条12Aは、加工部12の軸O2方向に沿う中央部に配置されている。
In this way, the surface facing the radially outward direction of the processed
前記アキシャルロールは、リング状素材Mの高さ方向の両端面を抑えるように設けられるものであって、略切頭円錐状をなし、その軸をリング状素材Mの径方向に向けるようにして配設されている。図示しないが、これらアキシャルロールは、リング状素材Mの軸Oを挟んだメインロール1及びマンドレルロール2の反対側に配設されている。
The axial roll is provided so as to suppress both end faces in the height direction of the ring-shaped material M, has a substantially truncated cone shape, and its axis is directed in the radial direction of the ring-shaped material M. It is arranged. Although not shown, these axial rolls are disposed on the opposite sides of the main roll 1 and the
次に、リング状素材Mからリング状成形体Pを製造する手順について説明する。
まず、リング状素材Mを、メインロール1とマンドレルロール2との間に配置する。詳しくは、リング状素材Mの周方向に沿う一部が、メインロール1の外周面とマンドレルロール2の外周面との間に配置されるように設定する。この状態において、リング状素材Mの軸Oと、メインロール1の軸O1と、マンドレルロール2の軸O2とは、互いに平行に配置される。
Next, a procedure for manufacturing the ring-shaped molded body P from the ring-shaped material M will be described.
First, the ring-shaped material M is disposed between the main roll 1 and the
次いで、メインロール1の軸O1と、マンドレルロール2の軸O2とを接近させていくとともに、リング状素材Mの外周側にメインロール1のロール外周面を当接させ、リング状素材Mの内周側にマンドレルロール2のロール外周面を当接させる。
Next, the axis O1 of the main roll 1 and the axis O2 of the
この状態で、メインロール1をその軸O1回りに回転させながら、互いの軸O1、O2同士を接近させるように相対移動させていく。これにより、メインロール1の摩擦によって、リング状素材Mを軸O回りに回転させる。マンドレルロール2は、軸O2回りに回転自由に保持されているため、リング状素材Mとの摩擦により従動回転する。
In this state, the main roll 1 is rotated relative to the axis O1, and the axes O1 and O2 are moved relative to each other. Thereby, the ring-shaped material M is rotated around the axis O by the friction of the main roll 1. Since the
詳しくは、図2(b)に示すように、軸O1及び軸O2を、共に軸Oから離間させる向きに相対移動させつつ、軸O1と軸O2とを互いに接近させていく。尚、図示の例では、軸Oを中心にして、軸Oに対する軸O1、軸O2の移動方向として説明したが、これに限らず、例えば軸O1を中心に見てもよく、その場合、軸O1に対して軸Oが離間する向きに移動し、軸O2は接近する向きに移動することになる。 Specifically, as shown in FIG. 2B, the shaft O1 and the shaft O2 are moved closer to each other while the shaft O1 and the shaft O2 are relatively moved in a direction away from the shaft O. In the illustrated example, the movement direction of the axis O1 and the axis O2 with respect to the axis O is described with the axis O as the center. However, the present invention is not limited to this. For example, the axis O1 may be viewed as the center. The axis O moves in a direction away from O1, and the axis O2 moves in an approaching direction.
このように、リング状素材M及び各ロール1、2が互いに相対移動していくことにより、リング状素材Mは、その外周面及び高さ方向の両端面がメインロール1の加工部11の形状に対応するように塑性変形され、その内周面がマンドレルロール2の加工部12の形状に対応するように塑性変形される。
As described above, the ring-shaped material M and the
リング状素材Mは、このようにして圧延加工により成形され、その内外周面に形状が付与されるとともに所定の直径まで拡径されて、図2(b)に示すリング状中間体Rが作製される。図示の例では、このリング状中間体R内には、高さ方向に沿って偶数個のリング状成形体Pが配されており、具体的には、一対のリング状成形体Pが配されている。尚、前述の圧延加工は材料(リング状素材M)を高温に加熱して行われる。また、加工は、複数回に分けて、必要に応じて加熱と圧延とを繰り返し行う。 The ring-shaped material M is formed by rolling in this way, and a shape is given to the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped material M, and the diameter is expanded to a predetermined diameter, thereby producing a ring-shaped intermediate R shown in FIG. Is done. In the illustrated example, in the ring-shaped intermediate body R, an even number of ring-shaped molded bodies P are disposed along the height direction, and specifically, a pair of ring-shaped molded bodies P are disposed. ing. The rolling process described above is performed by heating the material (ring-shaped material M) to a high temperature. Further, the processing is divided into a plurality of times, and heating and rolling are repeated as necessary.
図2(b)に示すように、前記一対のリング状成形体P同士は、リング状中間体Rにおける軸O方向の中心を通り該軸Oに直交する仮想平面Cを挟んで、互いに対称形状となるように配置されている。詳しくは、リング状中間体R内において、一対のリング状成形体Pが、仮想平面Cを挟んで互いの薄肉部B同士を対向させるように面対称に配置されている。また、このようなリング状成形体Pの配置により、リング状中間体Rは、仮想平面Cを挟んで面対称に形成されている。 As shown in FIG. 2B, the pair of ring-shaped molded bodies P are symmetrical with each other across a virtual plane C passing through the center of the ring-shaped intermediate body R in the direction of the axis O and orthogonal to the axis O. It is arranged to become. Specifically, in the ring-shaped intermediate body R, a pair of ring-shaped molded bodies P are arranged in plane symmetry so that the thin portions B face each other across the virtual plane C. Moreover, the ring-shaped intermediate body R is formed in plane symmetry with the virtual plane C sandwiched by such an arrangement of the ring-shaped molded body P.
また、図示するように、リング状中間体Rは、内部に配するリング状成形体Pの形状に対応するようにして、所謂ニアネットシェイプ成形されている。すなわち、リング状中間体Rは、その内部に配されるリング状成形体Pに僅かに肉盛りしたように形成されていて、該リング状成形体Pの外形に近い形状を有している。 Further, as shown in the figure, the ring-shaped intermediate body R is so-called near-net-shaped so as to correspond to the shape of the ring-shaped molded body P disposed inside. That is, the ring-shaped intermediate body R is formed so as to be slightly overlaid on the ring-shaped molded body P disposed therein, and has a shape close to the outer shape of the ring-shaped molded body P.
次いで、このリング状中間体Rをリングローリングミル10から取り出し、該リング状中間体Rを、その軸O方向に交差する向きに沿って分断するとともに、内部に配される一対のリング状成形体Pを上下に分割する。詳しくは、突切りバイト等を用いた機械加工によって、仮想平面Cに沿ってリング状中間体Rを切断し、2つのリング状成形体Pとする。
Next, the ring-shaped intermediate body R is taken out from the
最後に、これらのリング状成形体Pの外形を機械加工により整えて、図1で説明した形状のリング状成形体Pを夫々形成する。 Finally, the outer shapes of these ring-shaped molded products P are adjusted by machining to form the ring-shaped molded products P having the shapes described in FIG.
以上説明したように、本参考形態に係るリング状成形体Pの製造方法によれば、メインロール1とマンドレルロール2との間でリング状素材Mを圧延により成形して、所望の直径や表面形状を付与したリング状中間体Rを作製した後、このリング状中間体Rを分断して複数のリング状成形体Pを形成する。このような手法により、大径のリング状成形体Pを作製する場合であっても、既存のリングローリングミル等の設備を用いて比較的容易に対応することができ、設備費用を抑制できる。
As described above, according to the method for manufacturing the ring-shaped formed body P according to the present embodiment , the ring-shaped material M is formed by rolling between the main roll 1 and the
すなわち、図6、図7で説明した従来の製法のように、リング状素材Mを鍛造してリング状成形体Dを製造する場合には、リング状成形体Dの大型化にともなって大型の鍛造プレスを用意する等の大規模な設備投資が必要であったが、このような設備費用の増大を確実に抑えることができる。 That is, when the ring-shaped molded body D is manufactured by forging the ring-shaped material M as in the conventional manufacturing method described with reference to FIGS. 6 and 7, the ring-shaped molded body D increases in size. Although a large-scale capital investment such as preparing a forging press is necessary, such an increase in equipment cost can be surely suppressed.
また、リング状素材Mを圧延により成形してリング状中間体Rを作製しているので、リング状成形体Pの直径を比較的自由に設定でき、形状の自由度が増す。すなわち、従来の鍛造では、リング状成形体Dの形状に対応する鍛造上型101、鍛造下型102が必要であったので、形状を自由に設定することはできなかった。一方、本参考形態によれば、多品種少量生産にも柔軟に対応することができる。
In addition, since the ring-shaped intermediate body R is formed by rolling the ring-shaped material M, the diameter of the ring-shaped molded body P can be set relatively freely, and the degree of freedom in shape increases. That is, in the conventional forging, since the forging
また、1つのリング状中間体Rから複数のリング状成形体Pを形成するので、製造効率が大幅に向上する。また、圧延によりリング状中間体Rを作製しているので、リング状成形体Pの複数個取りによってこのリング状中間体Rの高さ寸法が増大したとしても、精度よく安定して製造が行える。 Moreover, since the several ring-shaped molded object P is formed from one ring-shaped intermediate body R, manufacturing efficiency improves significantly. Moreover, since the ring-shaped intermediate body R is produced by rolling, even if the height dimension of the ring-shaped intermediate body R is increased by taking a plurality of ring-shaped molded bodies P, it can be manufactured with high accuracy and stability. .
また、リング状素材Mを圧延する際、該リング状素材Mの内外周面に対して、メインロール1とマンドレルロール2により径方向に向けて形状を付与することができるので、高精度のニアネットシェイプ成形が行える。すなわち、従来の鍛造による製造とは異なり、本参考形態によれば、リング状素材Mの軸O方向の中央部においても、内外周面から押し込むようにして形状を付与することができる。
Further, when the ring-shaped material M is rolled, the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped material M can be given a shape in the radial direction by the main roll 1 and the
従って、中間体であるリング状中間体Rの作製に当たり、リング状成形体Pに不要な部分を形成するようなことが抑制でき、機械加工取り代の少ない、材料歩留まりのよい成形が行える。 Therefore, in the production of the ring-shaped intermediate body R, which is an intermediate body, it is possible to suppress the formation of unnecessary portions on the ring-shaped molded body P, and it is possible to perform molding with a small machining allowance and a high material yield.
さらに、圧延加工の際、リング状素材M全体に歪みが入りやすくなるので、作製されるリング状中間体Rの組織に均一性をもたせることができ、機械的強度が充分に確保される。すなわち、このように作製されたリング状中間体Rは、その組織が微細な結晶構造とされるとともに連続的なメタルフローを有することになる。従って、このリング状中間体Rから形成されたリング状成形体Pは、従来の鍛造により得られたリング状成形体Dに対比して、機械的強度、特に低サイクル疲労強度が大幅に高められている。 Furthermore, since the entire ring-shaped material M is easily distorted during the rolling process, the structure of the produced ring-shaped intermediate R can be made uniform, and the mechanical strength is sufficiently ensured. That is, the ring-shaped intermediate R produced in this manner has a fine crystal structure and a continuous metal flow. Therefore, the ring-shaped molded body P formed from the ring-shaped intermediate body R has a mechanical strength, particularly low cycle fatigue strength, which is significantly higher than that of the ring-shaped molded body D obtained by conventional forging. ing.
また、リング状中間体R内において、軸O方向に配列する複数のリング状成形体P同士が、軸O方向に直交する仮想平面Cを挟んで互いに対称形状になるように配置されているので、リング状中間体R全体を、仮想平面Cを中心に面対称に形成できる。 Further, in the ring-shaped intermediate body R, a plurality of ring-shaped molded bodies P arranged in the direction of the axis O are arranged so as to be symmetrical with respect to each other across a virtual plane C orthogonal to the direction of the axis O. The entire ring-shaped intermediate body R can be formed symmetrically about the virtual plane C.
このように、リング状中間体Rが面対称に形成されると、リング状素材Mを圧延して該リング状中間体Rを作製する際、リング状素材Mの軸O方向に沿う各部における径方向リダクションが安定して、より精度の高いニアネットシェイプ成形が行える。 Thus, when the ring-shaped intermediate body R is formed in plane symmetry, when the ring-shaped raw material M is rolled to produce the ring-shaped intermediate body R, the diameter of each part along the axis O direction of the ring-shaped raw material M Directional reduction is stable and near-net shape molding with higher accuracy can be performed.
また、安定した圧延加工により、偏った加工力がメインロール1やマンドレルロール2等に加わるようなことが抑制され、リングローリングミル10への負荷が低減するとともに、工具寿命が延長できる。
In addition, it is possible to suppress an uneven processing force from being applied to the main roll 1, the
また、本参考形態のように、リング状中間体R内に軸O方向に沿ってリング状成形体Pが偶数個配されている場合には、リング状素材Mを圧延して該リング状中間体Rを作製する際、リング状素材Mの軸O方向に沿う各部における径方向リダクションがより安定することになる。従って、成形されたリング状中間体Rが意図せずテーパ状になったりゆがんだりするようなことが確実に防止されて、圧延加工が高精度かつ簡便に行え、生産効率が向上する。 Further, as in this reference embodiment , when an even number of ring-shaped molded bodies P are arranged in the ring-shaped intermediate body R along the direction of the axis O, the ring-shaped material M is rolled and the ring-shaped intermediate body P is rolled. When producing the body R, the radial reduction at each portion along the direction of the axis O of the ring-shaped material M becomes more stable. Therefore, it is possible to reliably prevent the molded ring-shaped intermediate R from being unintentionally tapered or distorted, so that the rolling process can be performed with high accuracy and simplicity, and the production efficiency is improved.
また、リング状中間体R内において、一対のリング状成形体Pが、仮想平面Cを挟んで互いの薄肉部B同士を対向させるように面対称に配置されているので、加工により高温となったリング状中間体Rを冷却する際、該リング状中間体R全体が均一に降温することになる。すなわち、リング状中間体Rのうち、一般に放熱しにくいと考えられる軸O方向に沿う中央部が、本参考形態では薄肉に形成されているので、放熱効率が充分に確保されている。従って、このリング状中間体Rを構成する組織の均一性が、より高められている。 Further, in the ring-shaped intermediate body R, the pair of ring-shaped molded bodies P are arranged in plane symmetry so that the thin portions B are opposed to each other across the virtual plane C. When the ring-shaped intermediate body R is cooled, the temperature of the entire ring-shaped intermediate body R is uniformly lowered. That is, in the ring-shaped intermediate body R, the central portion along the direction of the axis O, which is generally considered difficult to dissipate heat, is formed thin in the present embodiment , so that sufficient heat dissipation efficiency is ensured. Therefore, the uniformity of the structure constituting the ring-shaped intermediate R is further enhanced.
また、図2(b)に示されるように、リング状素材Mを圧延加工する際、マンドレルロール2は、そのメインロール1側の部分が該メインロール1の加工部11内に収容される。これにより、加工部11、12の対向する部分同士の間に配置されたリング状素材Mは、その高さ方向の両端面が加工部11において軸O1方向の内側(すなわち中央側)を向く両端面に夫々当接することになるので、各ロール1、2に対する軸O方向への移動が規制されている。従って、安定して精度のよい圧延加工が行える。
As shown in FIG. 2B, when the ring-shaped material M is rolled, the
次に、本発明の実施形態について説明する。
尚、前述の参考形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the above-mentioned reference form, and the description is abbreviate | omitted.
本実施形態が前述の参考形態と相違する点は、リング状素材Mを用いる代わりに、リング状素材MA(M)を用いてリング状中間体Rを作製する点にある。
図3(a)に示すように、リング状素材MAは、その内外周面に、周方向に沿って延びる環状の溝Mdが夫々形成されている。
The present embodiment is different from the above-described reference embodiment in that the ring-shaped intermediate R is manufactured using the ring-shaped material MA (M) instead of using the ring-shaped material M.
As shown in FIG. 3A, the ring-shaped material MA is formed with annular grooves Md extending along the circumferential direction on the inner and outer peripheral surfaces thereof.
溝Mdは、機械加工等により形成されている。これら一対の溝Mdのうち、リング状素材MAの外周面側に形成された溝Mdは、その軸O方向に沿う幅が、メインロール1の突条11Aにおいて径方向外方を向く先端部の幅に対応するように設定されているとともに、前記溝Mdと前記先端部とが互いに係合するようになっている。
The groove Md is formed by machining or the like. Of these pair of grooves Md, the groove Md formed on the outer peripheral surface side of the ring-shaped material MA has a width along the axis O direction of the tip portion that faces radially outward in the
また、これら一対の溝Mdのうち、リング状素材MAの内周面側に形成された溝Mdは、その軸O方向に沿う幅が、マンドレルロール2の突条12Aにおいて径方向外方を向く先端部の幅に対応するように設定されているとともに、前記溝Mdと前記先端部とが互いに係合するようになっている。
Of the pair of grooves Md, the groove Md formed on the inner peripheral surface side of the ring-shaped material MA has a width along the axis O direction facing radially outward in the
このように構成されたリング状素材MAを圧延加工する際には、図3(a)に示すように、該リング状素材MAを、メインロール1とマンドレルロール2との間に配置する。この際、リング状素材MAの一対の溝Mdのうち、前記外周面側に形成された溝Mdをメインロール1の突条11Aに係合させ、前記内周面側に形成された溝Mdをマンドレルロール2の突条12Aに係合させる。
When rolling the ring-shaped material MA configured as described above, the ring-shaped material MA is disposed between the main roll 1 and the
この状態から、メインロール1とマンドレルロール2とを、夫々の軸O1、O2回りに、互いに反対方向となるように同期回転させながら、互いの軸O1、O2同士を接近させるように相対移動させていく。このように圧延加工して、図3(b)に示すリング状中間体Rが作製される。
From this state, the main roll 1 and the
以上説明したように、本実施形態に係るリング状成形体Pの製造方法によれば、メインロール1及びマンドレルロール2のロール外周面に夫々形成された突条11A、12Aと、リング状素材MAの溝Mdとが、互いに係合するようになっている。従って、このリング状素材MAを圧延する際、該リング状素材MAが各ロール1、2に対して軸O方向に沿って意図せず移動してしまうようなことがより確実に防止される。
As described above, according to the method for manufacturing the ring-shaped formed body P according to the present embodiment, the
すなわち、本実施形態のように、リング状素材MAの内外周面が凸曲面状に形成され、各ロール1、2のリング状素材MAに当接する部分(突条11A、12A)も突出した形状とされている場合であっても、溝Mdと突条11A、12Aとが係合してリング状素材MAと各ロール1、2との軸O方向に沿う相対移動を規制することができる。よって、圧延加工時において、リング状素材MAの材料の軸O方向への流動を精度よく制御でき、圧延加工がより安定して高精度に行える。
That is, as in the present embodiment, the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped material MA are formed in a convex curved surface shape, and the portions (
尚、本発明は前述の参考形態及び実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前述の参考形態及び実施形態においては、リング状中間体R内において、一対のリング状成形体Pが、仮想平面Cを挟んで互いの薄肉部B同士を対向させるように面対称に配置されていることとしたが、これに限定されるものではない。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned reference form and embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the reference embodiment and the embodiment described above, in the ring-shaped intermediate body R, the pair of ring-shaped molded bodies P are arranged in plane symmetry so that the thin portions B face each other across the virtual plane C. However, the present invention is not limited to this.
図4及び図5は、前述の参考形態及び実施形態の変形例を示している。
すなわち、図4に示すように、リング状中間体R内において、一対のリング状成形体Pが、仮想平面Cを挟んで互いの厚肉部A同士を対向させるように面対称に配置されていても構わない。
4 and 5 show a modification of the reference embodiment and the embodiment described above.
That is, as shown in FIG. 4, in the ring-shaped intermediate body R, a pair of ring-shaped molded bodies P are arranged in plane symmetry so that the thick portions A face each other across the virtual plane C. It doesn't matter.
また、図5に示すように、リング状中間体R内に4つのリング状成形体Pが配置されているとともに、軸O方向に隣り合うリング状成形体P同士が、仮想平面Cを挟んで互いに薄肉部B同士又は厚肉部A同士を対向させるように面対称に配置されていることとしてもよい。 Further, as shown in FIG. 5, four ring-shaped molded bodies P are arranged in the ring-shaped intermediate body R, and the ring-shaped molded bodies P adjacent in the axis O direction sandwich the virtual plane C. It is good also as arrange | positioning plane-symmetrically so that the thin parts B or the thick parts A may face each other.
また、前述の参考形態及び実施形態では、リング状中間体R内において、軸O方向に隣り合うリング状成形体P同士が、仮想平面Cを挟んで面対称に配置されていることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、図7(b)に示されるように、一方のリング状成形体Pにおける薄肉部Bと、他方のリング状成形体Pにおける厚肉部Aとが対向配置されていても構わない。ただし、この場合、リング状成形体Pの形状により、圧延加工時のバランスが安定しなくなることがあるので、前述の参考形態及び実施形態のように面対称に設定することがより望ましい。 In the reference embodiment and the embodiment described above, in the ring-shaped intermediate R, the ring-shaped molded bodies P adjacent in the direction of the axis O are arranged symmetrically with respect to the virtual plane C. However, the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 7B, the thin portion B in one ring-shaped molded body P and the thick portion A in the other ring-shaped molded body P may be arranged to face each other. However, in this case, the balance at the time of rolling may not be stable depending on the shape of the ring-shaped molded body P, so it is more desirable to set the plane symmetry as in the above-described reference embodiment and embodiment.
また、リング状中間体R内には、偶数個のリング状成形体Pが配されていればよく、その数量は前述した2つ(一対)、4つに限定されるものではない。
尚、リング状成形体Pの形状が比較的単純であって、特に上下対称に形成されているような場合には、リング状中間体R内に奇数個のリング状成形体Pを配することとしても構わない。
Further, it is sufficient that an even number of ring-shaped molded bodies P are arranged in the ring-shaped intermediate body R, and the number thereof is not limited to the above-described two (pair) or four.
In addition, when the shape of the ring-shaped molded body P is relatively simple and is formed to be vertically symmetrical in particular, an odd number of ring-shaped molded bodies P are arranged in the ring-shaped intermediate body R. It does not matter.
また、前述の参考形態及び実施形態では、リング状成形体Pは、航空機用エンジンのタービンディスクに用いられ、Ni基合金から形成されていることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、リング状成形体Pを、タービンディスク以外の航空機用エンジンのケーシングとして用いたり、軸受部材の外装に用いたり、自動車用部品に用いたりしてもよい。また、リング状成形体Pは、Ni基合金以外のFe基合金やCo基合金等で形成されていてもよい。 Moreover, in the above-mentioned reference form and embodiment, although the ring-shaped molded object P was used for the turbine disk of the aircraft engine and was formed from Ni base alloy, it is not limited to this. That is, the ring-shaped molded body P may be used as a casing for an aircraft engine other than a turbine disk, used for an exterior of a bearing member, or used for an automotive part. Further, the ring-shaped formed body P may be formed of an Fe-based alloy or a Co-based alloy other than the Ni-based alloy.
また、本実施形態において、リング状素材MAの内外周面には、周方向に沿って延びる環状の溝Mdが夫々形成されていることとしたが、参考として、溝Mdは、前記内外周面のうちいずれか一方にのみ形成可能である旨述べておく。 In the present embodiment , the annular grooves Md extending along the circumferential direction are formed on the inner and outer peripheral surfaces of the ring-shaped material MA . For reference, the grooves Md are formed on the inner and outer peripheral surfaces. It should be noted that it can be formed only on one of them.
1 メインロール
2 マンドレルロール
11、12 加工部
11A、12A 突条
C 軸Oに直交する仮想平面
M リング状素材
MA リング状素材(溝有り)
Md リング状素材の溝
O リング状素材(リング状成形体)の軸
O1 メインロールの軸
O2 マンドレルロールの軸
P リング状成形体
R リング状中間体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Md Ring-shaped material groove O Ring-shaped material (ring-shaped formed body) axis O1 Main roll shaft O2 Mandrel roll shaft P Ring-shaped formed body R Ring-shaped intermediate body
Claims (3)
前記リング状素材の外周側には、該リング状素材の外周面に形状を付与するメインロールを当接させ、前記リング状素材の内周側には、該リング状素材の内周面に形状を付与するマンドレルロールを当接させ、前記メインロールと前記マンドレルロールとを夫々軸周りに回転させながら、互いの軸同士を接近させるように相対移動させて、リング状中間体を作製する工程と、
前記リング状中間体を、その軸方向に交差する向きに沿って分断し、複数のリング状成形体を形成する工程と
を備え、
前記リング状中間体を作製する工程にて、前記リング状素材の外周面及びその軸方向の両端面を、前記メインロールの外周面に形成されて周方向に沿って延びる環状の溝からなる加工部の形状に対応して塑性変形させ、かつ前記リング状素材の内周面を、前記マンドレルロールの外周面に形成された加工部の形状に対応して塑性変形させるように、前記リング状素材を圧延加工する際に、前記メインロールの加工部における軸方向の中央部から突出するとともに周方向に沿って延びる環状の突条に、前記リング状素材の外周面にて周方向に沿って延びるように予め形成された環状の溝を係合させ、かつ前記マンドレルロールの加工部における軸方向の中央部から突出するとともに周方向に沿って延びる環状の突条に、前記リング状素材の内周面にて周方向に沿って延びるように予め形成された環状の溝を係合させ、さらに、前記マンドレルロールの前記加工部を含む前記メインロール側の部分を前記メインロールの前記加工部内に収容することを特徴とするリング状成形体の製造方法。 A method for manufacturing a ring-shaped molded body, in which a ring-shaped material made of an alloy is molded to produce a ring-shaped molded body,
A main roll for imparting a shape to the outer peripheral surface of the ring-shaped material is brought into contact with the outer peripheral side of the ring-shaped material, and a shape is formed on the inner peripheral surface of the ring-shaped material on the inner peripheral side of the ring-shaped material. A step of making a ring-shaped intermediate by bringing the main roll and the mandrel roll into contact with each other and relatively moving the axes close to each other while rotating the main roll and the mandrel roll around the axes, respectively, ,
Dividing the ring-shaped intermediate body along a direction intersecting the axial direction thereof, and forming a plurality of ring-shaped molded bodies, and
At the step of producing the ring-shaped intermediate, the outer peripheral surface and both end surfaces in the axial direction of the ring-shaped material, comprising an annular groove formed on an outer peripheral surface extending along the circumferential direction of the main roll processing corresponds to the shape of the part is plastically deformed, and the inner peripheral surface of the ring-shaped material, so as to plastically deform in response to the shape of the processed portion formed on an outer peripheral surface of said mandrel roll, the ring-shaped material Is rolled along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the ring-shaped material to the annular ridge that protrudes from the axial central portion of the machined portion of the main roll and extends along the circumferential direction. The ring-shaped material has an inner periphery that engages with an annular groove formed in advance and protrudes from the axial center of the processed portion of the mandrel roll and extends in the circumferential direction. Is engaged with an annular groove formed in advance so as to extend in the circumferential direction, and the main roll side portion including the processed portion of the mandrel roll is accommodated in the processed portion of the main roll. A method for producing a ring-shaped formed body.
前記リング状中間体が、前記軸方向に直交する仮想平面を挟んで面対称に形成されていることを特徴とするリング状成形体の製造方法。 It is a manufacturing method of the ring-shaped fabrication object according to claim 1,
The method for producing a ring-shaped molded body, wherein the ring-shaped intermediate body is formed symmetrically with respect to a virtual plane orthogonal to the axial direction.
前記リング状中間体内には、前記リング状成形体が偶数個配されていることを特徴とするリング状成形体の製造方法。
It is a manufacturing method of the ring-shaped fabrication object according to claim 1 or 2,
An even number of the ring-shaped molded bodies are arranged in the ring-shaped intermediate body.
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