JP6060714B2 - Manufacturing method of disk-shaped forged products - Google Patents

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Description

本発明は、ディスク状鍛造品の製造方法に関し、さらに詳しくは、容量の小さなプレス機械を用いて大口径のディスク状鍛造品を鍛造することが可能なディスク状鍛造品の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a disk-shaped forged product, and more particularly, to a method for manufacturing a disk-shaped forged product capable of forging a large-diameter disk-shaped forged product using a press machine having a small capacity.

鍛造加工は、金属材料を工具の間で圧縮して所定の形状に加工する方法であり、自由鍛造と型鍛造に大別される。また、鍛造加工は、鍛造温度に応じて、熱間鍛造と冷間鍛造に大別される。鍛造加工は、単に材料を所望の形状に塑性変形させるだけでなく、鋳造組織の破壊や結晶粒の微細化を目的として行われることもある。   Forging is a method in which a metal material is compressed between tools to be processed into a predetermined shape, and is roughly divided into free forging and die forging. Forging is roughly divided into hot forging and cold forging according to the forging temperature. Forging may be performed not only for plastic deformation of the material into a desired shape but also for the purpose of breaking the cast structure and refining crystal grains.

材料を塑性変形させるためには、材料の大きさに応じた荷重を付与する必要がある。一方、材料を塑性変形させるために必要な最小応力は、一般に、結晶粒を微細化するために必要な最小応力より小さい。そのため、プレス機械の容量が一定である場合、材料が大きくなるほど、材料に加えることができる最大ひずみが小さくなり、結晶粒を微細化するのが困難となる。   In order to plastically deform the material, it is necessary to apply a load corresponding to the size of the material. On the other hand, the minimum stress required to plastically deform a material is generally smaller than the minimum stress required to refine crystal grains. Therefore, when the capacity of the press machine is constant, the larger the material, the smaller the maximum strain that can be applied to the material, and it becomes difficult to refine the crystal grains.

そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献1には、Ni基耐熱合金の温度が再結晶開始温度未満に低下するまでの間に、1打撃当たりの圧下率が7%以上となる加工を同一箇所で2回以上行うNi基耐熱合金の製造方法が開示されている。
同文献には、再結晶開始温度にある間に複数回の加工を行うと、加工回数が多くなるほど、粒径を均一かつ微細にすることができる点が記載されている。
In order to solve this problem, various proposals have heretofore been made.
For example, Patent Document 1 discloses that Ni is a process in which the reduction rate per impact is 7% or more at the same location twice or more until the temperature of the Ni-base heat-resistant alloy falls below the recrystallization start temperature. A method for producing a base heat-resistant alloy is disclosed.
This document describes that when the processing is performed a plurality of times while at the recrystallization start temperature, the grain size can be made uniform and finer as the number of processing increases.

特許文献2には、Ni基合金からなるロッド素材を結晶粒の粒成長が起こる温度よりも低い温度で加熱し、ロッド素材を回転鍛造する方法が開示されている。
同文献には、回転鍛造を利用することにより、非常に均一な結晶粒度、高い引張強さ、良好な延性、及び、優れた応力破断特性を有する材料を製造できる点が記載されている。
Patent Document 2 discloses a method in which a rod material made of a Ni-base alloy is heated at a temperature lower than the temperature at which crystal grain growth occurs and the rod material is rotationally forged.
This document describes that a material having a very uniform crystal grain size, high tensile strength, good ductility, and excellent stress rupture properties can be produced by using rotary forging.

特許文献3には、Ni基超合金を、加熱温度950℃〜1100℃、圧下率/(加熱温度−鍛造温度)≧0.3の関係を満足する鍛造条件で鍛造を行う方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、鍛造後において、均一微細な再結晶組織を得ることができる点が記載されている。
Patent Document 3 discloses a method for forging a Ni-base superalloy under forging conditions that satisfy a relationship of heating temperature 950 ° C. to 1100 ° C., reduction ratio / (heating temperature−forging temperature) ≧ 0.3. Yes.
This document describes that a uniform fine recrystallized structure can be obtained after forging by such a method.

さらに、特許文献4には、インゴット由来の予備成形体を回転軸方向鍛造(揺動鍛造)させるスパッタターゲットの形成方法が開示されている。   Furthermore, Patent Document 4 discloses a method for forming a sputter target in which a preform formed from an ingot is forged in the rotational axis direction (oscillating forging).

ディスク状の鍛造品は、円柱状の素材を自由鍛造することにより製造することができる。ディスク状の鍛造品を鍛造する方法としては、十字鍛造と放射鍛造がある。
十字鍛造とは、最終製品である鍛造品の直径より長い長さを有する上金敷を用い、上金敷の中心と被鍛材の中心をほぼ一致させ、被鍛材の中心を回転軸として上金敷を間欠的に回転させながら打撃を繰り返す鍛造方法である。
放射鍛造とは、上金敷を被鍛材の外周部に配置し、被鍛材の中心を回転軸として上金敷を間欠的に回転させながら打撃を繰り返す鍛造方法である。
A disk-shaped forged product can be produced by free forging a cylindrical material. Methods for forging a disk-shaped forged product include cross forging and radiation forging.
Cross forging uses an upper anvil with a length longer than the diameter of the forged product, which is the final product. The center of the upper anvil and the center of the work material are almost aligned, and the center of the work material is the axis of rotation. This is a forging method in which striking is repeated while intermittently rotating.
Radial forging is a forging method in which an upper anvil is disposed on the outer periphery of a material to be forged, and striking is repeated while the upper anvil is intermittently rotated about the center of the material to be forged.

十字鍛造は、1回の打撃によって上金敷の直下にある被鍛材の全体に打撃が加えられるので、鍛造完了までのパスが少ないという特徴がある。しかしながら、直径の大きな被鍛材を加工するには、最終製品である鍛造品より大きな上金敷が必要となる。その結果、プレス機械の容量が一定である場合には、加工可能な被鍛材の大きさに限界がある。   Cross forging is characterized by the fact that there is a small number of passes until the forging is completed because the entire forged material directly under the upper anvil is struck by a single stroke. However, in order to process a workpiece having a large diameter, an upper anvil than the forged product that is the final product is required. As a result, when the capacity of the press machine is constant, there is a limit to the size of workable material that can be processed.

一方、放射鍛造は、最終製品である鍛造品の半径程度の長さを有する上金敷があれば鍛造可能である。そのため、プレス機械の容量が同一である場合、放射鍛造は、十字鍛造よりも大きな被鍛材を加工することができる。
しかしながら、放射鍛造による場合であっても、プレス機械の容量が一定である場合には、やはり加工可能な被鍛材の大きさに限界がある。
On the other hand, the radial forging can be forged if there is an upper anvil having a length about the radius of the forged product that is the final product. Therefore, when the capacity of the press machine is the same, the radial forging can process a workpiece that is larger than the cross forging.
However, even in the case of radial forging, if the capacity of the press machine is constant, there is a limit to the size of the workable material that can be processed.

特開2008−200730号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-200320 特開2000−212709号公報JP 2000-212709 A 特開平07−138719号公報JP 07-138719 A 特表2007−536431号公報Special table 2007-536431 gazette

本発明が解決しようとする課題は、プレス機械の容量が一定である場合であっても、実質的に鍛造可能な被鍛材の大きさに制限がないディスク状鍛造品の製造方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a disk-shaped forged product in which the size of the work material that can be substantially forged is not limited even when the capacity of the press machine is constant. There is.

上記課題を解決するために本発明に係るディスク状鍛造品の製造方法は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記ディスク状鍛造品の製造方法は、
初期直径D、及び、初期高さH(≦D)であるディスク状の被鍛材を載置することができ、かつ、単軸周りに回転可能な下金敷と、
前記被鍛材に対し、単軸上で上下することにより前記被鍛材を圧下することができ、かつ、前記下金敷の中心方向に移動可能な上金敷とを用いて、
前記被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行う多重放射鍛造工程
を備えている。
In order to solve the above-described problems, the gist of a method for manufacturing a disk-shaped forged product according to the present invention is as follows.
(1) The method of manufacturing the disk-shaped forged product is as follows:
An initial diameter D and an initial height H (≦ D) can be placed on a disk-shaped work material, and a lower anvil that can rotate around a single axis;
With respect to the to-be-worked material, it is possible to reduce the to-be-worked material by moving up and down on a single axis, and using an upper anvil that is movable in the center direction of the lower anvil,
A multiple radial forging process is performed in which radial forging is performed two or more times from the outer periphery to the center of the work material.

(2)前記上金敷は、打撃面の角部に角落とし処理が施されている。
(3)前記多重放射鍛造工程は、
前記上金敷の見かけの中心方向長さをL、
前記上金敷の見かけの幅をW(≦L)、
前記上金敷の中心方向の長さの実効値(=L−前記角落とし処理の幅×2)をLeff
前記上金敷の幅の実効値(=W−前記角落とし処理の幅×2)をWeff
前記被鍛材の中心から、前記上金敷と前記被鍛材とが接触した時の接触面の内、前記被鍛材の中心から最も遠い位置までの距離をr、
距離rの位置における前記上金敷の見かけの幅をW(r)、
距離rの位置における前記上金敷の幅の実効値(=W(r)−前記角落とし処理の幅×2)をWeff(r)とした時に、
(a)前記上金敷と前記被鍛材とが接触した時の接触面の見かけの中心方向長さ(X)が、X<Leffを満たし、
(b)前記下金敷のk番目(1≦k≦n−1)の打撃と(k+1)番目の打撃の間の回転角度(θk)が、
(W(r)−Weff(r))/2<rθk≦Weff(r)を満たし、
(c)前記上金敷の前記被鍛材の中心方向への移動量(s)が、s<Leff、かつ、
(L−Leff)/2<s<D/4+(L−Leff)/2を満たすように、
前記被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行うものである。
(2) The upper anvil is subjected to a corner dropping process at the corner of the striking surface.
(3) The multiple radiation forging process includes:
The apparent central direction length of the upper anvil is L,
The apparent width of the upper anvil is W (≦ L),
The effective value of the length of the upper anvil in the center direction (= L−the width of the corner dropping process × 2) is expressed as L eff ,
The effective value of the width of the upper anvil (= W−the width of the corner dropping process × 2) is expressed as W eff ,
The distance from the center of the work material to the position farthest from the center of the work material among the contact surfaces when the upper anvil and the work material contact each other, r,
The apparent width of the upper anvil at the position of distance r is W (r),
When the effective value of the width of the upper anvil at the position of the distance r (= W (r) −width of the corner dropping process × 2) is W eff (r),
(A) The apparent central direction length (X) of the contact surface when the upper anvil and the work material contact each other satisfies X <L eff ,
(B) The rotation angle (θ k ) between the k-th (1 ≦ k ≦ n−1) hit and the (k + 1) -th hit of the lower anvil is
(W (r) −W eff (r)) / 2 <rθ k ≦ W eff (r)
(C) The amount of movement (s) of the upper anvil toward the center of the work material is s <L eff , and
In order to satisfy (L−L eff ) / 2 <s <D / 4 + (L−L eff ) / 2,
Radial forging is performed two or more times from the outer periphery to the center of the work material.

本発明に係るディスク状鍛造品の製造方法は、前記多重放射鍛造工程の後に、前記被鍛材の中心部に残った未加工部を十字鍛造する十字鍛造工程をさらに備えていても良い。   The manufacturing method of the disk-shaped forged product according to the present invention may further include a cross forging step of cross forging the unprocessed portion remaining in the central portion of the work material after the multiple radiation forging step.

ディスク状被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行うと、相対的に小さな上金敷で相対的に大きなディスク状鍛造品を製造することができる。また、プレス機械の容量が一定であっても、加工可能な被鍛材の大きさに実質的に制限がない。さらに、単に大型の被鍛材を塑性加工できるだけでなく、被鍛材を再結晶させるに十分なひずみを被鍛材に付与することができる。   When radiation forging is performed two or more times from the outer periphery to the center of the disk-shaped work material, a relatively large disk-shaped forged product can be manufactured with a relatively small upper metallization. Moreover, even if the capacity | capacitance of a press machine is constant, there is no restriction | limiting in the magnitude | size of the workable material which can be processed. Furthermore, not only can a large work material be plastically processed, but also a strain sufficient to recrystallize the work material can be imparted to the work material.

ディスク状の被鍛材及びその鍛造に用いられる上金敷の模式図である。It is a schematic diagram of a disk-shaped work material and an upper anvil used for the forging. 十字鍛造、放射鍛造、及び、多重放射鍛造を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating cross forging, radiation forging, and multiple radiation forging. 多重放射鍛造及び通常放射鍛造により直径1900mmの鍛造品を製造した時のパス数と圧下荷重との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of pass | passes, and a rolling load when manufacturing a forge goods with a diameter of 1900mm by multiple radiation forging and normal radiation forging. 多重放射鍛造により製造された直径1900mmの鍛造品の粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of the forged goods of diameter 1900mm manufactured by the multiple radiation forging.

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. ディスク状鍛造品の製造方法]
本発明に係るディスク状鍛造品の製造方法は、多重放射鍛造工程と、十字鍛造工程と、溶体化処理工程とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[1. Manufacturing method of disk-shaped forged product]
The manufacturing method of a disk-shaped forged product according to the present invention includes a multiple radiation forging process, a cross forging process, and a solution treatment process.

[1.1. 多重放射鍛造工程]
多重放射鍛造工程は、
初期直径D、及び、初期高さH(≦D)であるディスク状の被鍛材を載置することができ、かつ、単軸周りに回転可能な下金敷と、
前記被鍛材に対し、単軸上で上下することにより前記被鍛材を圧下することができ、かつ、前記下金敷の中心方向に移動可能な上金敷とを用いて、
前記被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行う工程
である。
[1.1. Multiple radiation forging process]
The multiple radiation forging process
An initial diameter D and an initial height H (≦ D) can be placed on a disk-shaped work material, and a lower anvil that can rotate around a single axis;
With respect to the to-be-worked material, it is possible to reduce the to-be-worked material by moving up and down on a single axis, and using an upper anvil that is movable in the center direction of the lower anvil,
It is a step of performing radiation forging two or more times from the outer periphery to the center of the work material.

[1.1.1. 被鍛材]
被鍛材は、初期直径D、初期高さH(≦D)であるディスク状の形状を持つ。D及びHの絶対値は特に限定されるものではないが、本発明に係る方法は、大型の被鍛材であっても適用することができ、被鍛材の大きさには実質的に制限がない。
具体的には、初期直径D=550mm以上、かつ、初期高さH=400mm以上、あるいは、初期直径D=900mm以上、かつ、初期高さH=630mm以上である被鍛材に対して本発明を適用することができる。
[1.1.1. Workable material]
The work material has a disk shape having an initial diameter D and an initial height H (≦ D). Although the absolute values of D and H are not particularly limited, the method according to the present invention can be applied even to a large work material and is substantially limited to the size of the work material. There is no.
Specifically, the present invention is applied to a work material having an initial diameter D = 550 mm or more and an initial height H = 400 mm or more, or an initial diameter D = 900 mm or more and an initial height H = 630 mm or more. Can be applied.

本発明において、被鍛材の材料は、特に限定されるものではなく、あらゆる金属材料に対して本発明を適用することができる。
特に、被鍛材は、オーステナイト系材料が好適である。また、被鍛材は、オーステナイト系材料の中でも、Ni基合金が好適である。さらに、被鍛材は、Ni基合金の中でも、Ni基超合金が好適である。
ここで、「Ni基合金」とは、含有元素の中でNiが最大である合金をいう。
「Ni基超合金」とは、Ni基合金の中で、特に耐熱・耐食性の向上を目的として、Al、Ti、その他の合金元素を添加したものをいう。
In the present invention, the material of the work material is not particularly limited, and the present invention can be applied to any metal material.
In particular, an austenitic material is suitable for the work material. Moreover, the Ni-based alloy is suitable for the work material among austenitic materials. Furthermore, the Ni-based superalloy is suitable as the work material among the Ni-based alloys.
Here, the “Ni-based alloy” refers to an alloy in which Ni is the largest among the contained elements.
The “Ni-base superalloy” refers to a Ni-base alloy to which Al, Ti, and other alloy elements are added for the purpose of improving heat resistance and corrosion resistance.

Ni基超合金は、特に、
15.0≦Cr≦17.0mass%、28.0≦Fe≦44.0mass%、
2.8≦Nb≦3.3mass%、1.4≦Ti≦2.2mass%、
0.1≦Al≦0.4mass%、C≦0.06mass%、Cu≦0.3mass%、
Mn≦0.35mass%、Si≦0.35mass%、S≦0.015mass%、
P≦0.02mass%、B≦0.006mass%、及び、Co≦1.0mass%
を含み、残部がNiからなるもの(インコネル(登録商標)706相当)が好ましい。
Ni-base superalloys are especially
15.0 ≦ Cr ≦ 17.0 mass%, 28.0 ≦ Fe ≦ 44.0 mass%,
2.8 ≦ Nb ≦ 3.3 mass%, 1.4 ≦ Ti ≦ 2.2 mass%,
0.1 ≦ Al ≦ 0.4 mass%, C ≦ 0.06 mass%, Cu ≦ 0.3 mass%,
Mn ≦ 0.35 mass%, Si ≦ 0.35 mass%, S ≦ 0.015 mass%,
P ≦ 0.02 mass%, B ≦ 0.006 mass%, and Co ≦ 1.0 mass%
In which the balance is made of Ni (equivalent to Inconel (registered trademark) 706) is preferable.

オーステナイト系材料(特に、Ni基合金)は、変形抵抗が大きい。一方、変形抵抗を下げるために、鍛造・リヒート温度を上昇させると、結晶粒が増大する。
これに対し、オーステナイト系材料の熱間鍛造に対して本発明を適用すると、鍛造・リヒート温度を低温化することができる。そのため、変形抵抗が大きくなった場合であっても、被鍛材に相対的に大きなひずみを付与することができる。また、大型の鍛造品(例えば、直径1500mm以上のディスク状鍛造品)を製造する場合であっても、容量の小さなプレス機械を用いて、塑性変形及び結晶粒の微細化を行うことができる。
Austenitic materials (particularly Ni-based alloys) have high deformation resistance. On the other hand, when the forging / reheating temperature is raised to lower the deformation resistance, the crystal grains increase.
On the other hand, when the present invention is applied to hot forging of austenitic materials, the forging / reheating temperature can be lowered. Therefore, even when the deformation resistance is increased, a relatively large strain can be applied to the material to be forged. Further, even when a large forged product (for example, a disk-shaped forged product having a diameter of 1500 mm or more) is manufactured, plastic deformation and crystal grain refinement can be performed using a press machine having a small capacity.

[1.1.2. 下金敷]
下金敷は、初期直径D、及び、初期高さH(≦D)であるディスク状の被鍛材を載置することができ、かつ、単軸周りに回転可能なものからなる。下金敷は、最終製品である鍛造品を載置可能な大きさ以上であれば良い。
[1.1.2. Lower anvil]
The lower anvil is made of a material on which a disk-shaped work material having an initial diameter D and an initial height H (≦ D) can be placed and is rotatable about a single axis. The lower anvil may be larger than the size on which the final product, forged product, can be placed.

[1.1.3. 上金敷]
上金敷は、被鍛材に対し、単軸上で上下することにより前記被鍛材を圧下することができ、かつ、下金敷の中心方向に移動可能なものからなる。
上金敷の平面形状は、特に限定されるものではなく、多重放射鍛造によって被鍛材を均一に変形可能なものであれば良い。上金敷の平面形状としては、例えば、長方形、正方形、台形、三角形、円、楕円、などがある。
[1.1.3. Upper anvil]
The upper anvil is made of a material that can lower the work material by moving up and down on a single axis with respect to the work material, and that can move in the center direction of the lower anvil.
The planar shape of the upper anvil is not particularly limited as long as the work material can be uniformly deformed by multiple radiation forging. Examples of the planar shape of the upper anvil include a rectangle, a square, a trapezoid, a triangle, a circle, and an ellipse.

上金敷の打撃面の角部には、角落とし処理(C面取り又はR面取り)が施されている必要がある。角落とし処理が施されていない上金敷を用いて打撃を行うと、角部によって被鍛材が断裂する場合がある。角落とし処理の幅は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な値を選択することができる。角落とし処理の幅は、通常、5〜200mm程度である。
上金敷は、上金敷に外接する四角形であって、その面積が最小であるもの(外接四角形)の長辺が下金敷(又は、これに載置される被鍛材)の中心方向と略平行となるように配置されていても良く、あるいは、非平行となるように配置されていても良い。
The corner portion of the striking surface of the upper anvil needs to be subjected to a corner dropping process (C chamfering or R chamfering). When a hit is made using an upper anvil that has not been subjected to a corner dropping process, the work material may be torn by the corner. The width of the corner dropping process is not particularly limited, and an optimum value can be selected according to the purpose. The width of the corner dropping process is usually about 5 to 200 mm.
The upper anvil is a quadrilateral circumscribing the upper anvil, and the long side of the one with the smallest area (the circumscribed quadrilateral) is substantially parallel to the center direction of the lower anvil (or the work material to be placed thereon) It may be arranged so as to be or may be arranged so as to be non-parallel.

[1.1.4. 上金敷の回転角度、及び、径方向への移動量]
図1に、ディスク状の被鍛材及びその鍛造に用いられる上金敷の模式図を示す。図1に示す例において、上金敷の平面形状は長方形になっており、かつ、上金敷の長辺がディスク状の被鍛材の中心方向(半径方向)と略平行となるように配置されている。
[1.1.4. Rotation angle of upper anvil and amount of movement in radial direction]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a disk-shaped work material and an anvil used for the forging. In the example shown in FIG. 1, the planar shape of the upper anvil is a rectangle, and the long side of the upper anvil is arranged so as to be substantially parallel to the center direction (radial direction) of the disk-shaped work material. Yes.

図1において、Lは、上金敷の見かけの中心方向長さである。「見かけの中心方向長さ」とは、被鍛材の重心と上金敷の重心を結ぶ線に対して垂直方向に引いた平行線であって、上金敷の輪郭に接するように引いた2本の平行線の間の距離をいう。
Wは、上金敷の見かけの幅である。Wは、W≦Lである必要がある。「見かけの幅」とは、被鍛材の重心と上金敷の重心を結ぶ線に対して平行方向に引いた平行線であって、上金敷の輪郭に接するように引いた2本の平行線の間の距離をいう。
In FIG. 1, L is the apparent center direction length of the upper anvil. “Apparent center direction length” is a parallel line drawn perpendicularly to the line connecting the center of gravity of the work material and the center of the upper anvil and drawn so as to touch the outline of the upper anvil The distance between parallel lines.
W is the apparent width of the upper anvil. W needs to satisfy W ≦ L. The “apparent width” is a parallel line drawn in a direction parallel to a line connecting the center of gravity of the work material and the center of the upper anvil, and two parallel lines drawn so as to touch the outline of the upper anvil The distance between.

effは、上金敷の中心方向長さの実効値(=L−角落とし処理の幅×2)である。
effは、上金敷の幅の実効値(=W−角落とし処理の幅×2)である。
角落とし処理の幅は、場所によらず一定であっても良く、あるいは、場所によって異なっていても良い。「角落とし処理の幅×2」とは、上金敷の両側に形成された角落とし処理の幅の和を表し、必ずしも両側の幅が同一であることを意味しない。
図1に示す例において、短辺側の角落とし処理の幅は、長辺側の角落とし処理の幅より長くなっている。また、被鍛材の中心側(紙面の左側)の短辺と外側(紙面の右側)の短辺には、それぞれ、同一幅の角落とし処理がなされている。同様に、紙面の上側の長辺と下側の長辺には、それぞれ、同一幅の角落とし処理がなされている。
L eff is an effective value of the length in the center direction of the upper anvil (= L−width of the corner dropping process × 2).
W eff is an effective value of the width of the upper anvil (= W−width of the corner dropping process × 2).
The width of the corner dropping process may be constant regardless of the location, or may be different depending on the location. “Corner drop processing width × 2” represents the sum of the widths of the corner drop processing formed on both sides of the upper anvil, and does not necessarily mean that the widths on both sides are the same.
In the example shown in FIG. 1, the width of the corner dropping process on the short side is longer than the width of the corner dropping process on the long side. In addition, a corner dropping process having the same width is performed on the short side on the center side (left side of the paper) and the short side on the outside (right side of the paper) of the work material. Similarly, a corner dropping process having the same width is performed on the upper long side and the lower long side of the sheet.

rは、被鍛材の中心から、上金敷と被鍛材とが接触した時の接触面の内、被鍛材の中心から最も遠い位置までの距離である。
W(r)は、距離rの位置における上金敷の見かけの幅である。
eff(r)は、距離rの位置における上金敷の幅の実効値(=W(r)−角落とし処理の幅×2)である。
上金敷が長方形であり、かつ、上金敷の長辺がディスク状の被鍛材の中心方向と略平行となるように配置されている場合、W=W(r)、Weff=Weff(r)となる。
r is the distance from the center of the work material to the farthest position from the center of the work material in the contact surface when the upper anvil and the work material contact.
W (r) is the apparent width of the upper anvil at the position of the distance r.
W eff (r) is an effective value of the width of the upper anvil at the position of the distance r (= W (r) −width of the corner dropping process × 2).
When the upper anvil is rectangular and the long side of the upper anvil is arranged so as to be substantially parallel to the center direction of the disc-shaped work material, W = W (r), W eff = W eff ( r).

被鍛材に相対的に大きな打ち残し(換言すれば、十字鍛造が困難となるような打ち残し)を生じさせることなく、被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行うためには、以下の条件を満たしている必要がある。
第1に、上金敷と被鍛材とが接触した時の接触面の見かけの中心方向長さ(X)は、次の(a)式を満たしている必要がある。
X<Leff ・・・(a)
ここで、「接触面の見かけの中心方向長さ(X)」とは、被鍛材の重心と上金敷の重心を結ぶ線に対して垂直方向に引いた平行線であって、接触面の輪郭に接するように引いた2本の平行線の間の距離をいう。
(a)式は、上金敷の打撃面の一部を用いて、被鍛材の打撃を行うことを意味する。これにより、1打撃当たりの荷重を軽減することができる。
To perform radial forging two or more rounds from the outer periphery to the center of the work piece without causing a relatively large remnant of the work material (in other words, a work that makes cross forging difficult) The following conditions must be satisfied.
First, the apparent center direction length (X) of the contact surface when the upper anvil and the work material are in contact with each other needs to satisfy the following expression (a).
X <L eff (a)
Here, the “apparent center direction length (X) of the contact surface” is a parallel line drawn in a direction perpendicular to a line connecting the center of gravity of the work material and the center of gravity of the upper anvil, The distance between two parallel lines drawn so as to touch the contour.
The expression (a) means that the to-be-worked material is hit using a part of the hitting surface of the upper anvil. Thereby, the load per hit can be reduced.

第2に、下金敷のk番目(1≦k≦n−1)の打撃と(k+1)番目の打撃の間の回転角度(θk)は、次の(b)式を満たしている必要がある。
(W(r)−Weff(r))/2<rθk≦Weff(r) ・・・(b)
図1に示すように、「rθ」は、θによって切られる弧の長さ(l)を表す。弧の長さ(l)がWeff(r)より短い時、1周で打ち残しが無くなる。
「(W(r)−Weff(r))/2」は、上金敷の幅方向に形成された角落としの幅の平均値を表す。弧の長さ(l)が角落としの幅の平均値より短い時、実質的に同一箇所を打撃していることになるので、実益がない。
Second, the rotation angle (θ k ) between the k-th (1 ≦ k ≦ n−1) hit and the (k + 1) -th hit of the lower anvil needs to satisfy the following equation (b). is there.
(W (r) −W eff (r)) / 2 <rθ k ≦ W eff (r) (b)
As shown in FIG. 1, “rθ” represents the length (l) of an arc cut by θ. When the length (l) of the arc is shorter than W eff (r), there is no untouched portion in one round.
“(W (r) −W eff (r)) / 2” represents an average value of the width of the corner drop formed in the width direction of the upper anvil. When the length (l) of the arc is shorter than the average value of the width of the corner drop, there is no practical benefit because the same location is hit.

「k番目の打撃と(k+1)番目の打撃の間の回転角度」とは、隣接する打撃の間の回転角度を表す。なお、「θn」は、n番目の打撃と1番目の打撃の間の回転角度を表す。
「k」及び「k+1」は、打撃の位置を表し、必ずしも打撃の順序を表さない。すなわち、円周方向に沿って、1番目の打撃、2番目の打撃、3番目の打撃、…n番目の打撃が並んでいる場合、打撃は、この順序で行っても良く、あるいは、これとは異なる順序で行っても良い。例えば、先に奇数番目の位置で打撃を行い、次いで、偶数番目の位置で打撃を行っても良い。
The “rotation angle between the k-th hit and the (k + 1) -th hit” represents the rotation angle between adjacent hits. Note that “θ n ” represents a rotation angle between the n-th hit and the first hit.
“K” and “k + 1” indicate the positions of hits, and do not necessarily indicate the order of hits. That is, when the first hit, the second hit, the third hit,... The nth hit are arranged along the circumferential direction, the hits may be performed in this order, or May be performed in a different order. For example, hitting may be performed first at odd-numbered positions, and then hitting at even-numbered positions.

第3に、上金敷の前記被鍛材の中心方向への移動量(s)は、次の(c1)式及び(c2)式を満たしている必要がある。
s<Leff ・・・(c1)
(L−Leff)/2<s<D/4+(L−Leff)/2 ・・・(c2)
(c1)式は、上金敷を被鍛材の中心方向へ移動する際、打ち残しを生じさせないようにするために必要な条件である。
「(L−Leff)/2」は、上金敷の中心方向に形成された角落としの幅の平均値を表す。移動量(s)が角落としの幅の平均値より短い時、実質的に同一箇所を打撃していることになるので、実益がない。
(c2)式の右辺は、相対的に大きな打ち残しを生じさせることなく、被鍛材に対して2周以上の放射鍛造を行うために必要な条件である。
Thirdly, the movement amount (s) of the upper anvil in the center direction of the work material needs to satisfy the following expressions (c1) and (c2).
s <L eff (c1)
(L−L eff ) / 2 <s <D / 4 + (L−L eff ) / 2 (c2)
The expression (c1) is a condition necessary for preventing the unfinished portion from being generated when the upper anvil is moved toward the center of the work material.
“(L−L eff ) / 2” represents an average value of the width of the corner drop formed in the center direction of the upper anvil. When the amount of movement (s) is shorter than the average value of the width of the corner drop, there is no actual profit because the same portion is hit.
The right side of the equation (c2) is a necessary condition for performing radial forging of two or more rounds on the work material without causing a relatively large untouched portion.

被鍛材への打撃が被鍛材の外周から中心に向かって2周以上行われ、かつ、上述した条件を満たす限りにおいて、個々の打撃の順序は問わない。
例えば、
(a)被鍛材の外周部において1回目の打撃を行い、
(b)下金敷を回転させることなく、上金敷を被鍛材の内側に移動させ、1回目の打撃に近接した位置で2回目の打撃を行い、
(c)下金敷を回転させると同時に、上金敷を被鍛材の外周部に移動させ、上記(a)の打撃と上記(b)の打撃を繰り返しても良い。
As long as the to-be-worked material is hit two or more times from the outer periphery to the center of the to-be-formed material and the above-described conditions are satisfied, the order of the individual hits is not limited.
For example,
(A) perform the first blow on the outer periphery of the work material;
(B) Without rotating the lower anvil, move the upper anvil to the inside of the work material and perform a second blow at a position close to the first blow,
(C) At the same time as rotating the lower anvil, the upper anvil may be moved to the outer periphery of the work material, and the above-described impact (a) and the impact (b) may be repeated.

しかしながら、多重放射鍛造工程は、
下金敷を間欠的に回転させながら、上金敷を下金敷の中心方向に移動させることなく上金敷を用いて被鍛材を圧下し、被鍛材の円周方向に沿って一様なひずみを与える円周方向鍛造工程と、
上金敷を下金敷の中心方向に移動させる移動工程と
を交互に繰り返すのが好ましい。
また、円周方向に合計n個の打撃が並んでいる場合、打撃は、この順序で行うのが好ましい。
However, the multiple radiation forging process is
While rotating the lower anvil intermittently, the upper anvil is moved in the center direction of the lower anvil and the towed material is crushed using the upper anvil, and a uniform strain is applied along the circumferential direction of the torn material. The circumferential forging process to give,
It is preferable to alternately repeat the moving step of moving the upper anvil toward the center of the lower anvil.
Further, when a total of n hits are arranged in the circumferential direction, the hits are preferably performed in this order.

未加工領域に打撃を加える場合、上金敷と被鍛材の接触面の面積が大きくなるため、一定のひずみを加えるには、より大きな荷重が必要となる。一方、隣接する領域を逐次鍛造すると、初回の打撃以外は、回転角度(θk)及び/又は移動量(s)に応じて上金敷と被鍛材の接触面の面積が小さくなるので、一定のひずみを加えるのに必要なプレス荷重を小さくすることができる。 When hitting an unprocessed region, the area of the contact surface between the upper anvil and the material to be forged becomes large, and thus a larger load is required to apply a certain strain. On the other hand, when the adjacent areas are successively forged, the area of the contact surface between the upper anvil and the work material is reduced according to the rotation angle (θ k ) and / or the movement amount (s) except for the first impact, so that it is constant. It is possible to reduce the press load necessary for applying the strain of.

[1.1.5. 鍛造温度及びリヒート温度]
被鍛材を所定の鍛造温度に加熱した後、被鍛材の温度が鍛造可能な温度を下回るまで、多重放射鍛造が繰り返される。被鍛材の温度が鍛造可能な温度を下回った時には、多重放射鍛造を中断し、被鍛材のリヒートを行う。
本発明に係る方法は、従来の方法に比べて変形抵抗が小さくなるので、被鍛材の温度が従来の方法では鍛造困難な温度まで低下した場合であっても、鍛造を続行することができる。
[1.1.5. Forging temperature and reheat temperature]
After the workpiece is heated to a predetermined forging temperature, multiple radiation forging is repeated until the temperature of the workpiece is lower than the temperature at which the workpiece can be forged. When the temperature of the work material falls below the forging temperature, the multiple radiation forging is interrupted and the work material is reheated.
Since the method according to the present invention has a smaller deformation resistance than the conventional method, forging can be continued even when the temperature of the work material is lowered to a temperature at which it is difficult to forge by the conventional method. .

鍛造温度及びリヒート温度は、特に限定されるものではなく、被鍛材の組成や目的とする結晶粒径に応じて、最適な温度を選択することができる。
例えば、被鍛材が上述したNi基合金である場合、ASTM粒度≧#4の組織を安定して得るためには、多重放射鍛造工程における鍛造温度及びリヒート温度は、800℃以上1150℃以下の範囲内にあるのが好ましい。
また、被鍛材が上述した組成を有するNi基超合金である場合、ASTM結晶粒度≧#4の組織を安定して得るためには、多重放射鍛造工程における鍛造温度及びリヒート温度は、950℃以上1030℃以下の範囲内にあるのが好ましい。
The forging temperature and the reheat temperature are not particularly limited, and an optimum temperature can be selected according to the composition of the material to be trained and the target crystal grain size.
For example, when the work material is the above-described Ni-based alloy, the forging temperature and the reheat temperature in the multiple radiation forging process are 800 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower in order to stably obtain a structure of ASTM grain size ≧ # 4. It is preferable to be within the range.
Further, when the work material is a Ni-base superalloy having the above-described composition, in order to stably obtain a structure of ASTM grain size ≧ # 4, the forging temperature and the reheat temperature in the multiple radiation forging process are 950 ° C. It is preferably within the range of 1030 ° C. or lower.

[1.2. 十字鍛造工程]
十字鍛造工程は、多重放射鍛造工程の後に、被鍛材の中心部に残った未加工部を十字鍛造する工程である。
多重放射鍛造を行う場合において、被鍛材の中心方向への移動量(s)を最適化すると、多重放射鍛造のみにより被鍛材の全体を均一に鍛造することもできる。しかしながら、多重放射鍛造は、従来の方法に比べて鍛造回数が多くなる。そのため、未加工部の面積がある程度小さくなった時には、未加工部を十字鍛造しても良い。
[1.2. Cross forging process]
The cross forging step is a step of cross forging the unprocessed portion remaining in the center of the to-be-formed material after the multiple radiation forging step.
In the case of performing multiple radiation forging, if the amount of movement (s) in the center direction of the work material is optimized, the entire work material can be uniformly forged only by multiple radiation forging. However, multiple radiation forging requires a larger number of forgings than the conventional method. Therefore, when the area of the unprocessed portion is reduced to some extent, the unprocessed portion may be cross-forged.

[1.3. 溶体化処理工程]
溶体化処理工程は、被鍛材の鍛造(多重放射鍛造、又は、多重放射鍛造+十字鍛造)が終了した後、被鍛材の溶体化処理を行う工程である。
鍛造品によっては、鍛造終了後、そのまま各種の用途に用いることができる。しかしながら、鍛造直後は、一般に結晶粒が不均一になっている。そのため、再結晶により結晶粒の大きさを揃えるためには、鍛造終了後に溶体化処理を行うのが好ましい。
[1.3. Solution treatment process]
The solution treatment step is a step of performing a solution treatment of the work material after the forging of the work material (multiple radiation forging or multiple radiation forging + cross forging) is completed.
Depending on the forged product, it can be used for various purposes as it is after the forging is completed. However, crystal grains are generally non-uniform immediately after forging. Therefore, in order to make the crystal grains have the same size by recrystallization, it is preferable to perform a solution treatment after the end of forging.

一般に、溶体化処理温度が低すぎると、十分な効果が得られない。一方、溶体化処理温度が高すぎると、結晶粒が粗大化する。
最適な温度は、被鍛材の組成や用途により異なる。例えば、被鍛材が上述したNi基超合金からなる場合、ASTM結晶粒度≧#4の組織を安定してい得るためには、溶体化処理温度は、950℃以上1030℃以下が好ましい。
In general, if the solution treatment temperature is too low, sufficient effects cannot be obtained. On the other hand, when the solution treatment temperature is too high, the crystal grains become coarse.
The optimum temperature varies depending on the composition and application of the work material. For example, when the work material is made of the above-described Ni-base superalloy, the solution treatment temperature is preferably 950 ° C. or higher and 1030 ° C. or lower in order to be able to stabilize the structure of ASTM grain size ≧ # 4.

[2. 作用]
図2に、十字鍛造、放射鍛造、及び、多重放射鍛造を説明するための模式図を示す。
「十字鍛造」とは、図2の「1」に示すように、被鍛材の中心と上金敷の中心をほぼ一致させ、被鍛材の中心を回転軸として上金敷を間欠的に回転させながら打撃を繰り返す鍛造方法である。十字鍛造は、鍛造完了までのパスが少ないという利点がある。
しかしながら、十字鍛造は、被鍛材と上金敷の接触面積が大きいので、被鍛材の直径が大きくなるほど、より大きな圧下荷重が必要となり、所定の大きさのひずみを加えるのが困難となる。
[2. Action]
In FIG. 2, the schematic diagram for demonstrating cross forging, radiation forging, and multiple radiation forging is shown.
“Cross forging” means that the center of the work material and the center of the upper anvil are substantially coincided as shown in “1” of FIG. 2, and the upper anvil is rotated intermittently about the center of the work material as the rotation axis. It is a forging method that repeats striking while. Cross forging has the advantage that there are few passes to forging completion.
However, since cross forging has a large contact area between the work material and the upper anvil, as the diameter of the work material increases, a larger rolling load is required, and it becomes difficult to apply a predetermined amount of strain.

「放射鍛造」とは、図2の「3」に示すように、上金敷を被鍛材の外周部に配置し、被鍛材の中心を回転軸として上金敷を間欠的に回転させながら打撃を繰り返す鍛造方法である。放射鍛造終了後に被鍛材の中央部に未加工部が存在する場合には、図2の「4」に示すように、未加工部の十字鍛造が行われる。放射鍛造は、圧下荷重に余裕がない場合に、上金敷と被鍛材の接触面積を抑制することで、圧下荷重を軽減することができる。
しかしながら、被鍛材の大きさがさらに大きくなると、放射鍛造であっても、より大きな圧下荷重が必要となり、所定の大きさのひずみを加えるのが困難となる。
“Radiation forging” means that, as shown in “3” of FIG. 2, the upper anvil is placed on the outer periphery of the work material, and the upper anvil is intermittently rotated with the center of the work material as the rotation axis. Is a forging method that repeats. When the unprocessed portion exists in the central portion of the work material after the completion of the radiation forging, the cross-forging of the unprocessed portion is performed as shown by “4” in FIG. Radial forging can reduce the rolling load by suppressing the contact area between the upper anvil and the work material when there is no allowance for the rolling load.
However, if the size of the work material is further increased, even a radial forging requires a larger rolling load, making it difficult to apply a predetermined amount of strain.

これに対し、「多重放射鍛造」とは、図2の「2」及び「3」に示すように、被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行う鍛造方法である。多重放射鍛造は、被鍛材の中心部の未加工部が無くなるまで行っても良く、あるいは、2回以上の多重放射鍛造を行った後、図2の「4」に示すように、未加工部の十字鍛造を行っても良い。   On the other hand, “multiple radiation forging” is a forging method in which, as shown in “2” and “3” in FIG. Multiple radial forging may be performed until there is no unprocessed portion in the center of the work material, or after performing multiple multiple radial forging, as shown in “4” in FIG. Cross forging of the part may be performed.

多重放射鍛造は、鍛造時間が劇的に増加するため、被鍛材の温度が低下しやすい。しかしながら、上金敷と被鍛材の接触面積を放射鍛造に比べて小さくすることができる。
そのため、相対的に小さな上金敷で相対的に大きなディスク状鍛造品を製造することができる。また、プレス機械の容量が一定であっても、加工可能な被鍛材の大きさに実質的に制限がない。さらに、単に大型の被鍛材を塑性加工できるだけでなく、被鍛材を再結晶させるに十分なひずみを被鍛材に付与することができる。
In multi-radiation forging, the forging time increases dramatically, so the temperature of the work material tends to decrease. However, the contact area between the upper anvil and the work material can be made smaller than that of radiation forging.
Therefore, a relatively large disk-shaped forged product can be manufactured with a relatively small upper metallization. Moreover, even if the capacity | capacitance of a press machine is constant, there is substantially no restriction | limiting in the magnitude | size of the workable material which can be processed. Furthermore, not only can a large work material be plastically processed, but also a strain sufficient to recrystallize the work material can be imparted to the work material.

(実施例1、比較例1)
[1. 試料の作製]
[1.1. 実施例1]
Ni基超合金からなる直径700mm、高さ1680mmの被鍛材に対し、据込鍛造及び十字鍛造を行い、直径1800mm×高さ450mmのディスクとした。
次に、このディスクに対して、
(a)二重放射鍛造・上面(比較例1の「通常放射鍛造・上面」と同じ鍛造条件)、
(b)二重放射鍛造・下面外周(中心部にφ1100mmの未鍛造領域を残す)、
(c)二重放射鍛造・下面内周(中心部にφ400mmの未鍛造領域を残す)、及び、
(d)十字鍛造(中心部に残った未鍛造領域の十字鍛造)
を行い、直径1900mmの鍛造品を得た。鍛造が終了するまでの間、必要に応じて、被鍛材のリヒートを行った。鍛造温度及びリヒート温度は、それぞれ、980℃とした。
鍛造終了後、室温まで空冷(AC)した。さらに、鍛造品を溶体化処理(ST)温度まで再加熱した。溶体化処理温度は、980℃とした。
(Example 1, Comparative Example 1)
[1. Preparation of sample]
[1.1. Example 1]
Upset forging and cross forging were performed on a forged material made of a Ni-base superalloy having a diameter of 700 mm and a height of 1680 mm, to obtain a disk having a diameter of 1800 mm and a height of 450 mm.
Next, for this disc,
(A) Double radiation forging / upper surface (the same forging conditions as “normal radiation forging / upper surface” in Comparative Example 1),
(B) Double radiation forging and lower surface outer periphery (leaving an unforged region of φ1100 mm in the center),
(C) Double radiation forging, lower surface inner periphery (leaves a non-forged region of φ400 mm in the center), and
(D) Cross forging (cross forging of unforged area remaining in the center)
And a forged product having a diameter of 1900 mm was obtained. The forged material was reheated as necessary until forging was completed. The forging temperature and the reheat temperature were 980 ° C., respectively.
After completion of forging, it was air-cooled (AC) to room temperature. Furthermore, the forged product was reheated to a solution treatment (ST) temperature. The solution treatment temperature was 980 ° C.

[1.2. 比較例1]
直径1800mm×高さ450mmのディスク状被鍛材に対し、
(a)通常放射鍛造・上面(実施例1の「二重放射鍛造・上面」と同じ鍛造条件)、
(b)通常放射鍛造・下面(中心部にφ600mm未鍛造領域を残す)、及び、
(c)十字鍛造(中心部に残った未鍛造領域の十字鍛造)、
を行った。鍛造温度は、980℃とした。
[1.2. Comparative Example 1]
For a disk-shaped work material with a diameter of 1800 mm and a height of 450 mm,
(A) Normal radial forging / upper surface (the same forging conditions as “double radial forging / upper surface” in Example 1),
(B) Normal radiation forging, lower surface (leaving a φ600 mm unforged region in the center), and
(C) Cross forging (cross forging of unforged area remaining in the center),
Went. The forging temperature was 980 ° C.

[2. 試験方法]
[2.1. 圧下荷重]
1パス毎に、圧下荷重を測定した。
[2.2. 結晶粒度]
ASTM E 112に準じた方法により、ASTM結晶粒度を測定した。
[2. Test method]
[2.1. Reduced load]
The rolling load was measured for each pass.
[2.2. Crystal grain size]
ASTM grain size was measured by a method according to ASTM E112.

[3. 結果]
[3.1. 圧下荷重]
図3に、多重放射鍛造(実施例1)及び通常放射鍛造(比較例1)により直径1900mmの鍛造品を製造した時のパス数と圧下荷重との関係を示す。図3より、以下のことが分かる。
(1)上面の鍛造(パス数:〜45)は、実施例1及び比較例1ともに実質的に同一条件で鍛造が行われているので、鍛造荷重にほとんど差は認められなかった。
(2)上面の鍛造が終了した後、被鍛材を反転させ、下面の通常放射鍛造を行った場合、下面の鍛造時(パス数:45〜105)には、圧下荷重が著しく増大した。これは、被鍛材の径拡大に伴い、被鍛材と上金敷の接触面積が増大したためである。
(3)上面の鍛造が終了した後、被鍛材を反転させ、下面の多重(二重)放射鍛造を行った場合、下面外周の鍛造時(パス数:45〜80)と下面内周の鍛造時(パス数:80〜160)のいずれにおいても、著しい圧下荷重の増大は認められなかった。これは、多重放射鍛造により、被鍛材と上金敷の接触面積が減ったためである。
[3. result]
[3.1. Reduced load]
FIG. 3 shows the relationship between the number of passes and the rolling load when a forged product having a diameter of 1900 mm is manufactured by multiple radial forging (Example 1) and normal radial forging (Comparative Example 1). The following can be seen from FIG.
(1) Forging of the upper surface (number of passes: -45), since forging was performed under substantially the same conditions in both Example 1 and Comparative Example 1, almost no difference was found in the forging load.
(2) After the forging of the upper surface was completed, the to-be-worked material was inverted and the normal radial forging of the lower surface was performed. When the lower surface was forged (pass number: 45 to 105), the rolling load increased significantly. This is because the contact area between the to-be-worked material and the upper anvil increased as the diameter of the to-be-worked material increased.
(3) After the forging of the upper surface is finished, the work material is inverted and the lower surface is subjected to multiple (double) radial forging. When the lower surface is forged (number of passes: 45 to 80) and the inner surface of the lower surface At any time of forging (pass number: 80 to 160), no significant increase in the rolling load was observed. This is because the contact area between the work material and the upper anvil is reduced by the multiple radiation forging.

[3.2. 結晶粒度]
図4に、多重放射鍛造により製造された直径1900mmの鍛造品の粒度分布を示す。図4中、「1」、「2」及び「3」は、それぞれ、被鍛材の左側の上部、中間及び下部の結晶粒度を表す。「4」、「5」及び「6」は、それぞれ、被鍛材の中央の上部、中間及び下部の結晶粒度を表す。「7」、「8」及び「9」は、それぞれ、被鍛材の右側の上部、中間及び下部の結晶粒度を表す。
図4より、多重放射鍛造による場合であっても、溶体化処理後においてASTM結晶粒度≧#4を達成できていることがわかる。
[3.2. Crystal grain size]
FIG. 4 shows the particle size distribution of a forged product having a diameter of 1900 mm manufactured by multiple radiation forging. In FIG. 4, “1”, “2”, and “3” respectively represent the upper, middle, and lower crystal grain sizes on the left side of the work material. “4”, “5”, and “6” represent the upper, middle, and lower grain sizes of the center of the work material, respectively. “7”, “8”, and “9” represent the upper, middle, and lower crystal grain sizes on the right side of the work material.
From FIG. 4, it can be seen that ASTM crystal grain size ≧ # 4 can be achieved after the solution treatment even in the case of multiple radiation forging.

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明に係るディスク状鍛造品の製造方法は、ガスタービンディスク、蒸気タービンディスク、コンプレッサーディスクなどの製造方法として用いることができる。   The method for manufacturing a disk-shaped forged product according to the present invention can be used as a method for manufacturing a gas turbine disk, a steam turbine disk, a compressor disk, and the like.

Claims (5)

以下の構成を備えたディスク状鍛造品の製造方法。
(1)前記ディスク状鍛造品の製造方法は、
初期直径D、及び、初期高さH(≦D)であるディスク状の被鍛材を載置することができ、かつ、単軸周りに回転可能な下金敷と、
前記被鍛材に対し、単軸上で上下することにより前記被鍛材を圧下することができ、かつ、前記下金敷の中心方向に移動可能な上金敷とを用いて、
前記被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行う多重放射鍛造工程
を備え、
前記多重放射鍛造工程では、加熱及びリヒートを行い、塑性変形及び結晶粒の微細化を行う
(2)前記上金敷は、打撃面の角部に角落とし処理が施されている。
(3)前記多重放射鍛造工程は、
前記上金敷の見かけの中心方向長さをL、
前記上金敷の見かけの幅をW(≦L)、
前記上金敷の中心方向の長さの実効値(=L−前記角落とし処理の幅×2)をLeff
前記上金敷の幅の実効値(=W−前記角落とし処理の幅×2)をWeff
前記被鍛材の中心から、前記上金敷と前記被鍛材とが接触した時の接触面の内、前記被鍛材の中心から最も遠い位置までの距離をr、
距離rの位置における前記上金敷の見かけの幅をW(r)、
距離rの位置における前記上金敷の幅の実効値(=W(r)−前記角落とし処理の幅×2)をWeff(r)とした時に、
(a)前記上金敷と前記被鍛材とが接触した時の接触面の見かけの中心方向長さ(X)が、X<Leffを満たし、
(b)前記下金敷のk番目(1≦k≦n−1)の打撃と(k+1)番目の打撃の間の回転角度(θk)が、
(W(r)−Weff(r))/2<rθk≦Weff(r)を満たし、
(c)前記上金敷の前記被鍛材の中心方向への移動量(s)が、s<Leff、かつ、
(L−Leff)/2<s<D/4+(L−Leff)/2を満たすように、
前記被鍛材の外周から中心に向かって2周以上放射鍛造を行うものである。
(4)前記被鍛材は、ニッケル基合金からなる。
A method for producing a disk-shaped forged product having the following configuration.
(1) The method of manufacturing the disk-shaped forged product is as follows:
An initial diameter D and an initial height H (≦ D) can be placed on a disk-shaped work material, and a lower anvil that can rotate around a single axis;
With respect to the to-be-worked material, it is possible to reduce the to-be-worked material by moving up and down on a single axis, and using an upper anvil that is movable in the center direction of the lower anvil,
E Bei multiple radiation forging step of performing an outer radiation forged two laps or more toward the center from the object 鍛材,
In the multiple radiation forging step, heating and reheating are performed, and plastic deformation and crystal grain refinement are performed .
(2) The upper anvil is subjected to a corner dropping process at the corner of the striking surface.
(3) The multiple radiation forging process includes:
The apparent central direction length of the upper anvil is L,
The apparent width of the upper anvil is W (≦ L),
The effective value of the length of the upper anvil in the center direction (= L−the width of the corner dropping process × 2) is expressed as L eff ,
The effective value of the width of the upper anvil (= W−the width of the corner dropping process × 2) is expressed as W eff ,
The distance from the center of the work material to the position farthest from the center of the work material among the contact surfaces when the upper anvil and the work material contact each other, r,
The apparent width of the upper anvil at the position of distance r is W (r),
When the effective value of the width of the upper anvil at the position of the distance r (= W (r) −width of the corner dropping process × 2) is W eff (r),
(A) The apparent central direction length (X) of the contact surface when the upper anvil and the work material contact each other satisfies X <L eff ,
(B) The rotation angle (θ k ) between the k-th (1 ≦ k ≦ n−1) hit and the (k + 1) -th hit of the lower anvil is
(W (r) −W eff (r)) / 2 <rθ k ≦ W eff (r)
(C) The amount of movement (s) of the upper anvil toward the center of the work material is s <L eff , and
In order to satisfy (L−L eff ) / 2 <s <D / 4 + (L−L eff ) / 2,
Radial forging is performed two or more times from the outer periphery to the center of the work material.
(4) The work material is made of a nickel-based alloy.
前記多重放射鍛造工程は、
前記下金敷を間欠的に回転させながら、前記上金敷を前記下金敷の中心方向に移動させることなく前記上金敷を用いて前記被鍛材を圧下し、前記被鍛材の円周方向に沿って一様なひずみを与える円周方向鍛造工程と、
前記上金敷を前記下金敷の中心方向に移動させる移動工程と
を交互に繰り返すものである
請求項1に記載のディスク状鍛造品の製造方法。
The multiple radiation forging process includes:
While intermittently rotating the lower anvil, the work material is crushed using the upper anvil without moving the upper anvil in the center direction of the lower anvil, and along the circumferential direction of the work material. Circumferential forging process that gives uniform strain,
The manufacturing method of the disk-shaped forged product according to claim 1, wherein the moving step of moving the upper anvil in the center direction of the lower anvil is repeated alternately.
前記多重放射鍛造工程は、鍛造温度及びリヒート温度が800℃以上1150℃以下の範囲内にある請求項1又は2に記載のディスク状鍛造品の製造方法。 3. The method for producing a disk-shaped forged product according to claim 1 , wherein the multiple radiation forging step has a forging temperature and a reheat temperature in a range of 800 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower. 以下の構成をさらに備えた請求項1から3までのいずれか1項に記載のディスク状鍛造品の製造方法。
(1)前記ニッケル基合金は、
15.0≦Cr≦17.0mass%、
28.0≦Fe≦44.0mass%、
2.8≦Nb≦3.3mass%、
1.4≦Ti≦2.2mass%、
0.1≦Al≦0.4mass%、
C≦0.06mass%、
Cu≦0.3mass%、
Mn≦0.35mass%、
Si≦0.35mass%、
S≦0.015mass%、
P≦0.02mass%、
B≦0.006mass%、及び、
Co≦1.0mass%
を含み、残部がNiからなるNi基超合金からなり、
ASTM結晶粒度≧#4の組織である。
(2)前記多重放射鍛造工程は、鍛造温度及びリヒート温度が950℃以上1030℃以下の範囲内にある。
(3)前記被鍛材の鍛造が終了した後、前記被鍛材を950℃以上1030℃以下の温度で溶体化処理を行う溶体化処理工程をさらに備えている。
The manufacturing method of the disk-shaped forged product of any one of Claim 1 to 3 further provided with the following structures.
(1) The nickel-base alloy is
15.0 ≦ Cr ≦ 17.0 mass%,
28.0 ≦ Fe ≦ 44.0 mass%,
2.8 ≦ Nb ≦ 3.3 mass%,
1.4 ≦ Ti ≦ 2.2 mass%,
0.1 ≦ Al ≦ 0.4 mass%,
C ≦ 0.06 mass%,
Cu ≦ 0.3 mass%,
Mn ≦ 0.35 mass%,
Si ≦ 0.35 mass%,
S ≦ 0.015 mass%,
P ≦ 0.02 mass%,
B ≦ 0.006 mass%, and
Co ≦ 1.0 mass%
Comprising the Ni-base superalloy with the balance being Ni ,
It is a structure of ASTM grain size ≧ # 4.
(2) In the multiple radiation forging step, the forging temperature and the reheat temperature are in the range of 950 ° C. to 1030 ° C.
(3) The method further includes a solution treatment step of performing a solution treatment on the work material at a temperature of 950 ° C. or more and 1030 ° C. or less after the forging of the work material is completed.
前記多重放射鍛造工程の後に、前記被鍛材の中心部に残った未加工部を十字鍛造する十字鍛造工程をさらに備えた請求項1から4までのいずれか1項に記載のディスク状鍛造品の製造方法。 The disk-shaped forged product according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a cross-forging step for cross-forging the unprocessed portion remaining in the center portion of the work material after the multiple radiation forging step. Manufacturing method.
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