JP6528938B2 - 鍛造装置および鍛造製品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型を加熱して熱間鍛造を行う鍛造製品の製造方法およびそれに用いられる鍛造装置に関するものである。

蒸気タービンや航空機エンジン用のタービンディスク、タービンブレード等に用いられるＮｉ基超耐熱合金、Ｔｉ合金は難加工性材料であるため、その塑性加工には恒温鍛造やホットダイ鍛造等の熱間鍛造が適用されている。恒温鍛造やホットダイ鍛造のように金型を加熱する方法として、金型とは別体でヒータを配置する方法が一般的である。

例えば特許文献１では、上型および下型それぞれに加熱コイルを固定した従来の加熱制御装置（特許文献１の第３図）の問題点を解決するために、加熱装置を昇降する機構を備えた加熱制御装置が提案されている。金型の温度変動を効果的に修正するために、有効加熱帯の位置を動的に調整できる加熱制御装置を提供することがその目的である。

特開昭６２−２０７５２８号公報

上述した特許文献１に開示された加熱制御装置によれば、金型の温度変動を効果的に修正することが期待できるが、特許文献１の第１図に示されているように、加熱装置は上下方向に一体であるため、上下方向の寸法が大きくなる。そのため、加熱素材（鍛造素材）を搬入する状態と、鍛造加工の終期の状態との間で加熱装置を昇降させるために大きなストロークが必要であり、金型や加熱装置が大型化してしまう問題があった。かかる問題は、加圧方向に長い鍛造素材を用いる場合に顕在化し、鍛造製品の製造コスト低減の妨げとなっていた。

上記課題に鑑み、本発明は、金型を加熱する構造を備えた鍛造装置を小型化すること、およびかかる小型化によって鍛造製品の製造方法におけるコスト低減を図ることを目的とする。

本発明の鍛造装置は、鍛造素材を熱間鍛造するための鍛造装置であって、下型と、前記下型に対向して配置された上型と、前記下型および上型の周囲に配置された加熱装置とを有し、前記加熱装置が、前記下型と上型の対向方向に分割された下側加熱部と上側加熱部とを有し、前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態と、当接した状態とを切り替える駆動機構を備え、前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態では、前記下側加熱部は前記下型の周囲に配置されて前記下型を加熱可能とし、前記上側加熱部は前記上型の周囲に配置されて前記上型を加熱可能とし、前記下型と上型とが当接した状態では、前記駆動機構の作動によって前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接し、かつ前記下側加熱部を下降させ、前記上側加熱部が前記下型と上型とが当接することによって形成されるキャビティの周囲に配置されて前記下型と上型とを加熱可能としたことを特徴とする。

また、前記鍛造装置において、前記上側加熱部が前記上型と一体的に固定され、前記駆動機構が前記上型の昇降であることが好ましい。
さらに、前記下側加熱部は前記下型の周囲に位置するように弾性部材で前記対向方向に支持され、前記駆動機構の作動によって前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接し、さらに、前記下側加熱部は、前記上側加熱部からの押圧力によって前記上側加熱部が当接した状態で下降することが好ましい。

さらに、前記鍛造装置において、前記対向方向における、前記下側加熱部の寸法が前記上側加熱部の寸法よりも小さいことが好ましい。
さらに、前記下型と上型の対向方向において、前記上側加熱部の寸法が、前記下型および上型が当接することによって形成されるキャビティの寸法よりも大きいことが好ましい。

さらに、前記鍛造装置において、前記下側加熱部および上側加熱部は、前記下型および上型の側面に対向する面に、前記下型と上型の対向方向に折り返したミアンダ状の電熱線を有することが好ましい。
さらに、前記下側加熱部の加熱機能と上側加熱部の加熱機能が互いに独立に制御可能であることが好ましい。

本発明の鍛造製品の製造方法は、下型と前記下型に対向して配置された上型とを、前記下型および上型の周囲に配置された加熱装置により加熱する第１の工程と、加熱された前記下型に鍛造素材を載置する第２の工程と、前記鍛造素材を熱間鍛造する第３の工程とを有し、前記加熱装置は、前記下型と上型の対向方向に分割された下側加熱部と上側加熱部を有し、前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態と、当接した状態とを切り替える駆動機構を備え、前記第１の工程は前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に当接した状態で行い、前記第２の工程は前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態で行い、この状態では、前記下側加熱部は前記下型の周囲に配置されて前記下型を加熱し、前記上側加熱部は前記上型の周囲に配置されて前記上型を加熱する状態であり、前記第３の工程は前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に当接した状態で行い、前記第３の工程で前記下型と上型とが当接した状態では、前記駆動機構の作動によって前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接し、かつ前記下側加熱部を下降させ、前記上側加熱部が前記下型と上型とが当接することによって形成されるキャビティの周囲に配置されて前記下型と上型とを加熱する状態であることを特徴とする。
前記第３の工程で前記上側加熱部が下降した際、前記上型が前記鍛造素材に当接すると同時またはそれよりも前に、前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接することが好ましい。

上記鍛造装置に係る好ましい構成の組み合わせ方は適宜変更することができる。また、上記鍛造装置に係る構成は、上記鍛造装置の製造方法に適用することができる。

本発明に係る鍛造装置および鍛造製品の製造方法によれば、金型を加熱する構造を備えた鍛造装置を小型化すること、およびかかる小型化によって鍛造製品の製造方法におけるコスト低減が可能となる。

本発明に係る鍛造装置の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る鍛造装置の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る鍛造装置の実施形態を示す断面図である。 加熱部内壁のヒータ配置を示す図である。

本発明に係る鍛造装置は、恒温鍛造やホットダイ鍛造のように金型を加熱して鍛造素材を熱間鍛造するための鍛造装置であり、下型と、前記下型に対向して配置された上型と、前記下型および上型の周囲に配置された加熱装置とを有する。前記加熱装置が、前記下型と上型の対向方向（以下、単に対向方向ともいう）に分割された下側加熱部と上側加熱部を有し、前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態と当接した状態とを切り替える駆動機構を備えている点が本発明に係る鍛造装置の特徴の一つである。下側加熱部と上側加熱部とが下型と上型の対向方向に離間した状態を利用して鍛造素材を載置することができるので、加熱装置を昇降させるためのストロークが小さくなり、金型や加熱装置の小型化が実現される。

以下、本発明に係る鍛造装置および鍛造製品の製造方法の実施形態を、図を用いて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本実施形態において説明する各構成は、それ以外の他の構成を設ける趣旨を損なわない限りにおいて他の構成の有無にかかわらず適用することが可能である。

（鍛造装置の全体構成）
図１〜３は本発明に係る鍛造装置の実施形態であり、それぞれ、鍛造装置の動作状態を示している。図１を用いて鍛造装置の構成を説明する。図のｚ方向が鉛直方向、すなわち鍛造の加圧方向であり、図１（ａ）は鍛造装置をｚ方向に垂直な方向から見た断面図である。鍛造装置１００は、下型１と、下型１に対向して配置された上型２と、下型１および上型２の周囲に配置された加熱装置２００とを有する。金型の材質はこれを特に限定するものではなく、例えば、ＪＩＳで規定されるＳＫＤ６１、ＳＫＴ４等の熱間金型用鋼の他、Ｎｉ基超耐熱合金を用いることができる。下型１および上型２は型彫り面を備え、図１に示すように、下型１と上型２とが当接することで製品形状に対応したキャビティ３が形成される。上型２は複数の下側のダイプレート４、および上側のダイプレート５を介して上ラム（図示せず）に固定され、下型１も同様に複数のダイプレートを介してベース２１に固定されている。上ラムが上下方向（ｚ方向）に駆動されて鍛造が行われる。図１に示す鍛造装置は、ディスク状の鍛造製品を製造するために、下型１および上型２を含む金型の、ｚ方向から見た外形は円形である。そのため下型１および上型２を加熱するための加熱装置２００は略円筒形である。鍛造製品の形状に応じて、金型の形状や加熱装置の形状は適宜変更することができる。

図１（ｂ）に加熱装置２００の片側断面を示す。加熱装置２００は、下型１と上型２の対向方向に分割された下側加熱装置２００ａと上側加熱装置２００ｂとで構成され、下側加熱装置２００ａ、上側加熱装置２００ｂはそれぞれ下側加熱部７、上側加熱部８を有する。下側加熱部７、上側加熱部８にはヒータ９、１３が配置されており、図１に示すように前記対向方向に当接した状態では一体の加熱装置２００として機能する。上側加熱部を有する上側加熱装置２００ｂは接続部材６を介してダイプレート５に接続されているため、上側加熱部８は上型２とも一体的に固定されている。上側加熱部８は上型２と一体となって動作し、下側加熱部７と上側加熱部８とが対向方向に離間した状態も実現される。すなわち、上ラムを介した上型の昇降が駆動機構となり、鍛造装置１００は、下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態と当接した状態とを切り替え可能に構成される。加熱装置２００の詳細は後述する。

図２には、下側加熱部７と上側加熱部８が対向方向に離間した状態を示す。加熱装置２００が分割構造になっているため、加熱装置をｚ方向の途中で開くことできる。したがって、鍛造素材を載置する際の加熱装置の昇降ストロークが小さくて済むため、鍛造装置の小型化が可能である。下側加熱部７と上側加熱部８とが離間した状態と当接した状態とを切り替える駆動機構として、下側加熱部７および上側加熱部８の少なくとも一方に、金型の動作とは独立した駆動機構（例えば、油圧シリンダ、エアシリンダ、モータ）を設けることもできる。但し、図１等に示すように、下側加熱部７と上側加熱部８とが離間した状態と当接した状態とを切り替える駆動機構が上型の昇降であることが、鍛造装置の簡略化の観点からは好ましい。下側加熱部７と上側加熱部８のうち少なくとも一方が金型から独立して昇降可能な構造を採用することで、下型１および上型２の位置関係に応じた下側加熱部７および上側加熱部８の位置設定が可能となる。

下側加熱部７と上側加熱部８とが離間した状態と当接した状態とを切り替える駆動機構について図１〜図３を参照しつつ、さらに詳述する。図１および図２に示すように、下側加熱部７は、その外周側に設けられた支持部材２０を介して、弾性部材１９によって前記対向方向に支持される。また、下側加熱部７の外周側にはキャスタ１７が設けられており、下側加熱部７はベース２１に立設されたガイド１８によって径方向（水平方向）に位置決めされているとともに、ガイド１８沿って滑らかに昇降することが可能になっている。キャスタ１７は、下側加熱部７の安定した昇降のために、下側加熱部７の対向方向の両端側に設けられている。また、同様に上側加熱部の下端側にもキャスタが設けられている。安定した支持、位置決めの観点から、支持部材２０およびガイド１８はそれぞれ三箇所以上に設置することが好ましく、設置位置は、回転対称または線対称の位置であることがより好ましい。なお、図１に示す構成では、支持部材２０およびガイド１８は外周側にそれぞれ四つずつ設けられているが、図示は省略する。

図２に示すように下側加熱部７と上側加熱部８とが離間した状態では、下側加熱部７が下型１の周囲に位置するように弾性部材１９で支持することで下型１が加熱される。駆動機構の作動、すなわち上型２の下降によって上側加熱部８が下側加熱部７に当接する（図３）。下側加熱部７は弾性部材１９によって支持されているので、上型２が更に下降する際、下側加熱部７は弾性部材からの弾性力に抗しながら上側加熱部８からの押圧力によって下降する。したがって、下側加熱部７は上側加熱部８が当接した状態で下降する。一方、鍛造が終了し、上型２が上昇する際には、弾性部材の弾性力によって加熱部材は元の位置に復元する。簡易な構造で下側加熱部７と上側加熱部８との当接を維持することが可能であるうえに、下側加熱部７の昇降のために独立した駆動機構が必要ないため、鍛造装置の小型化が可能である。弾性部材の種類はこれを限定するものではないが、例えば圧縮コイルバネを用いることができる。

（加熱装置）
図１（ｂ）に示すように、下側加熱装置２００ａ、上側加熱装置２００ｂはそれぞれ下側加熱部７、上側加熱部８を有する。ヒータ９、１３は、加熱部７、８の、下型１および上型２の側面に対向する面に配置されており、ヒータ９、１３の外周側には断熱部材１０、１４が配置されている。また、ヒータ９の下側およびヒータ１３の上側には、保温性を高めるために、下型１と上型２の対向方向（ｚ方向）から見て、ヒータ９、１３を覆うように金型側に突出した断熱部材１１、１５が配置されている。下側加熱装置２００ａの断熱部材１０、１１は円筒状の外枠１２の内側に収容され、上側加熱装置２００ｂの断熱部材１４、１５は円筒状の外枠１６の内側に収容され、それぞれ略円筒状の断熱構造を形成している。外枠１２、１６は、断熱材およびその外側を覆う金属板で構成されている。
また、図示は省略するが、下側加熱装置２００ａおよび上側加熱装置２００ｂの内周側には、熱電対等の温度センサが配置されている。該温度センサの測定値に基づきヒータ９、１３の出力を制御することができる。

ヒータとしては、例えば、カンタルスーパー（カンタルは登録商標）、ニクロム線等の電熱線、炭化ケイ素系の棒状抵抗発熱体を用いることができる。ヒータは断熱部材の円筒状の内周面上に配置されるため、形状自由度の高い電熱線を用いることが好ましい。電熱線の配置の仕方はこれを特に限定するものではない。図４には、加熱部の内周側に電熱線を配する例を示す。図４に示す構成は、加熱部７，８が、それぞれ、下型１および上型２の側面に対向する面に、下型１と上型２の対向方向に折り返したミアンダ状の電熱線９、１３を有する構成である。かかる構成では、電熱線の延設方向が下型１と上型２の対向方向であるため該方向の均熱性が高められる。また、電熱線の両端を、近接した位置で加熱装置の外側に引き出すことができるため、電熱線両端の引き回し構造も簡略化できる。

下側加熱部および上側加熱部の寸法は、鍛造素材や金型の大きさに応じて決めることができる。なかでも図１に示すように、下型１と上型２の対向方向における、下側加熱部７の寸法が上側加熱部８の寸法よりも小さいことが好ましい。鍛造素材２２を載置する際、上側加熱部８は上型２の上昇に伴って上昇する一方、下側加熱部７は下型１の周囲に配置された状態を維持する。ここで下側加熱部７の寸法が大きいと、下側加熱部が下型１の金型表面よりも上に大きく突出してしまうため、鍛造素材２２を載置しにくくなる。加熱部全体として所定の寸法は確保する必要があるため、相対的に下側加熱部７の寸法を小さくすることで、鍛造素材２２を容易に載置することができる。

また、図１に示すように、下型１と上型２の対向方向において、上側加熱部８の寸法が、下型１および上型２が当接することによって形成されるキャビティ３の寸法よりも大きいことが好ましい。かかる構成によれば、上側加熱部８単独でキャビティ３の周囲を加熱することができるため、金型加熱時の前記対向方向における均熱性を高めることができる。上側加熱部８の寸法が、下型と上型の合計寸法以上であることがより好ましい。

さらに、下側加熱部７の加熱機能と上側加熱部８の加熱機能が互いに独立に制御可能であることが好ましい。例えば、図１に示すような、下型１と上型２の対向方向の位置関係において、下型１および上型２の周囲から外れて下側加熱部７が配置されている状態であれば、下型１および上型２は上側加熱部８単独で加熱することも可能である。この場合、下側加熱部７の電力を切るか、低下させることで、使用電力量を抑制することができる。また、上述のように下型１の下側および上型２の上側にはそれぞれ複数のダイプレートが配置されている。かかる構成を採用することで、例えば、ダイプレートに下型および上型に比べて相対的に安価な材料を用いればコスト低減を図ることができるし、ダイプレートに下型および上型に比べて相対的に熱伝導性の低い材料を用いれば金型の保温性を高めることもできる。後者の観点からは、下型・上型とダイプレートの間、ダイプレート同士の間に、断熱材を配置することが好ましい。

（鍛造製品の製造方法）
図１〜図３を参照しつつ、本発明の鍛造製品の製造方法について説明する。上述の鍛造装置に係る構成は本発明の鍛造製品の製造方法に用いることができるため、重複する説明は省略する。鍛造装置の小型化が可能な上述の構成を用いることで、鍛造装置の設置コスト、部品コストの抑制を通じて、鍛造製品の製造方法におけるコスト低減にも寄与する。本発明に係る鍛造製品の製造方法は、下型１と、下側１に対向して配置された上型２とを、下型１および上型２の周囲に配置された加熱装置２００により加熱する第１の工程と、加熱された下型１に鍛造素材２２を載置する第２の工程と、鍛造素材２２を熱間鍛造する第３の工程とを有する。
図１は、第１の工程を、図２は第２の工程を例示する。また、図３が好ましい第３の工程の始期の状態を例示し、図１は好ましい第３の工程の終期の状態も例示している。加熱装置２００は、下型１と上型２の対向方向に分割された下側加熱部７と上側加熱部８を有する。
なお、鍛造素材はタービンディスクなどの最終的な鍛造製品形状を得るための予備成形体である。鍛造素材の材質としては、例えばＮｉ基超耐熱合金、Ｔｉ合金等を用いることができる。鍛造時の温度は、かかる合金の種類等に応じて設定すればよく、例えばＮｉ基超耐熱合金の場合は８５０〜１１５０℃、Ｔｉ合金の場合は７５０〜１０５０℃が実用的な範囲である。なお、鍛造素材は、鍛造温度への加熱のために別な加熱炉（図示せず）で所定の温度に加熱される。

図１に示すように、まず、上ラムを介して一体的に固定されている上側加熱部８と上型２とを下降させ、下側加熱部７と上側加熱部８とを当接させる。第１の工程は下側加熱部７と上側加熱部８が当接した状態で行われるため、下型１と上型２の加熱・保温が効率よく行われる。また、加熱する範囲を減らすため、図１に示すように下型１と上型２とが当接した状態で加熱を行うことが好ましい。下型１と上型２の加熱等は、上側加熱部８だけで行ってもよいし、下側加熱部７と上側加熱部８の両方を用いて行ってもよい。

第２の工程は下側加熱部７と上側加熱部８が下型１と上型２の対向方向に離間した状態で行う。上型の上昇に伴い離間した上側加熱部８と下側加熱部７の間から鍛造素材を加熱装置内に挿入し、下型１の表面に載置する。鍛造素材は加熱装置内で加熱、昇温することもできるが、鍛造工程を短縮するため、鍛造装置とは別個に準備された加熱炉によってあらかじめ加熱しておくことが好ましい。図２に示すように、下側加熱部７と上側加熱部８とが離間して加熱装置が開いた状態でも、下型１は下側加熱部７に、上型２は上側加熱部８によって側方から加熱されるため、下型１と上型２の温度低下を抑制することができる。

第２の工程の後に行う第３工程では、例えば、上型２のみを下降させて鍛造素材を熱間鍛造する方法もあるが、鍛造素材の温度低下をより確実に防止する方法としては、下記の方法が好ましい。下記の方法は恒温鍛造やホットダイ鍛造には特に有効である。
前記第２の工程の後、上型２と加熱装置を固定した上ラムを下降させることで、上側加熱部８が下側加熱部７に当接し、加熱装置が閉じられる。第３の工程は下側加熱部７と上側加熱部８が前記対向方向に当接した状態で行うことが好ましい。これは、鍛造時に鍛造素材の側方から熱が逃げることを抑制するためである。第３の工程において、鍛造開始後に加熱装置が閉じるようにすることも可能であるが、上側加熱部８が下降した際、上型２が鍛造素材２２に当接すると同時またはそれよりも前に、上側加熱部８が下側加熱部７に当接することが好ましい。当接した状態で上ラムの下降を一旦停止し、金型及び鍛造素材の温度が所望の値となるよう効率的に加熱を行うことが出来るため、第２の工程により金型や鍛造素材の温度低下があった場合でも、鍛造素材の温度制御をより確実に行うことができるからである。上ラムは、下型１と上型２が当接する位置のような所定位置まで下降し、所定形状の鍛造素材２３が得られる。その後、上ラムを上昇させ、下側加熱部７と上側加熱部８が下型１と上型２の対向方向に離間した状態にし、鍛造素材２３を取り出す。

上述のように、図１〜図３に示した実施形態は、鍛造開始時から鍛造終了時までの間、鍛造素材、下型および上型を、対向方向に垂直な方向（側方）から加熱することができるため、歪速度が１０^−１〜１０^−３／ｓ程度の低速鍛造に特に有効である。

図１〜３に示す鍛造装置を用いて、鍛造素材２２としてＮｉ基超耐熱合金（質量％で、０．０１％Ｃ−２％Ａｌ−６％Ｔｉ−１３％Ｃｒ−２４％Ｃｏ−０．４％Ｆｅ−３％Ｍｏ−０．０００２％Ｍｇ−０．０２％Ｂ−０．０４％Ｚｒ−Ｂａｌ．Ｎｉ）を用いてホットダイ鍛造を行った。鍛造素材２２は、タービンディスクなどの最終的な鍛造製品形状を得るための予備成形体であり、直径９０ｍｍ、高さ１９０ｍｍで、重量は約１０ｋｇの円柱形状のビレットである。また、下型１及び下型１に対向して配置した上型２の金型材質としては、γ’の析出強化とＭｏとＷの固溶強化を併用したＮｉ基超耐熱合金を用いた。
下側加熱部７と上側加熱部８とが離間した状態と当接した状態とを切り替える駆動機構は金型の動作とは独立した形では特に設けず、上側加熱部８を上側のダイプレート５に固定し、上型を上昇させることで離間した状態と当接した状態とを切り替える構造とした。下側加熱部７には上昇側の機械的なストッパを設置し、下側加熱部７の上面が、下型１の上面と同程度の高さまでしか上昇出来ないようにした。

下型１及び上型２の外形は３００ｍｍ、高さは１１０ｍｍの略円筒形であり、鍛造素材（鍛造終了時）２３の形状に相当する形状のキャビティ３を形成するための型彫り加工を施した。また下型１及び上型２には、下型１及び上型２が当接した際の位置合わせの為のはめあいとして凹凸形状の加工を施した。
上型２については、上型２の上面から下型１と接触する面までの高さは８６ｍｍであり、下型１と上型２が当接した状態での、上型２の上面から下型１の下面までの高さの合計寸法は１９６ｍｍである。
下型・上型とダイプレート４の間、ダイプレート同士（４，５）の間に、断熱材を配置することで断熱効果を上げ、ダイプレートの温度上昇を抑制した。ダイプレート４はＮｉ基超耐熱合金とし、ダイプレート５にはＳＫＤ６１を用いた。断熱材にはシート状のセラミックスファイバを用いた。

加熱装置２００は、下側加熱部７及び上側加熱部８を有しており、それぞれ断面形状が矩形のドーナツ形状である。
下側加熱部７は内径４００ｍｍ、外形６００ｍｍ、高さ１２０ｍｍであり、断熱部材１１及び外枠１２を含めた外形は７００ｍｍ、高さは２０８ｍｍであった。また、上側加熱部８は内径４００ｍｍ、外形６００ｍｍ、高さ２００ｍｍであり、断熱部材１５及び外枠１６を含めた外形は７００ｍｍ、高さは３２３ｍｍであった。
上側加熱部８の寸法は２００ｍｍで、下型１と上型２が当接した状態での下型と上型の合計寸法は１９６ｍｍであり、下型１と上型２が当接した状態で上側加熱部８単独でキャビティ３の周囲を加熱することができる構造である。
なお、加熱装置２００のヒータ９としては、カンタルスーパー（カンタルは登録商標）を用い、下型１および上型２の側面に対向する面に、下型１と上型２の対向方向に折り返したミアンダ状の形状とした。また、ヒータ９の両端を、近接した位置で加熱装置の外側に引き出すことができ、ヒータ９両端の引き回し構造の簡略化を行った。
下側加熱装置２００ａおよび上側加熱装置２００ｂの内周側には、Ｒ熱電対を配置し、該Ｒ熱電対の測定値に基づきヒータの出力を制御した。また、下型１及び上型２の側面外周部にもＲ熱電対を配置し、金型の実温も測定出来るようにした。

以下の手順で鍛造実験を行った。
鍛造素材２２は別に用意した加熱炉を用いて予熱を行い、鍛造時の温度は１１００℃とした。
加熱装置による金型の加熱については、図３（但し鍛造素材２２がない状態）の位置で、下側加熱部７と上側加熱部８の両方を用いて加熱し、金型のキャビティが形成された表面の温度を６５０℃とした。
鍛造素材および金型の加熱が所定の温度に上昇したことを確認した後、下型２に鍛造素材を載置するため、上側加熱装置２００ｂを上昇させ、搭載に必要な間隔を設けた。高さ１９０ｍｍの鍛造素材２２を容易に所定の位置に載置するため、約３００ｍｍの間隔とした。加熱装置２００が分割構造になっているため、問題なく下型の所定の位置に鍛造素材を載置できた。
鍛造素材の搭載が完了した後、上側加熱部８を下降させ、上側加熱部８と下側加熱部７及び上型２と鍛造素材２２がそれぞれ当接するようにした。その際、上型２が鍛造素材２２に当接する約１０ｍｍ程度前の段階で上側加熱部８が下側加熱部７に当接するように調整し、上側加熱部８が下側加熱部７を１０ｍｍ程度押し下げた位置で上型２が鍛造素材２２に当接するようにした。この位置で一旦上型２の下降を停止し、金型及び鍛造素材の温度調整を行った。これは鍛造素材搭載時に金型及び鍛造素材の温度が低下するため、その低下を回復するための調整である。
金型及び鍛造素材の温度が、それぞれ６５０℃及び１１００℃の所定の温度に回復するのを待ち、上型２を下降させホットダイ鍛造を実施した。その時の歪速度は、４×１０^−２／ｓであった。
以上の手順により、鍛造素材（鍛造終了時）２３の製造をすることが出来た。鍛造素材（鍛造終了時）２３は円形のディスク形状であり、最外周の径は２００ｍｍ、最厚部の高さは６４ｍｍであり、問題なくホットダイ鍛造が行えた。

１：下型
２：上型
３：キャビティ
４：ダイプレート
５：ダイプレート
６：接続部材
７：下側加熱部
８：上側加熱部
９：ヒータ
１０：断熱部材
１１：断熱部材
１２：外枠
１３：ヒータ
１４：断熱部材
１５：断熱部材
１６：外枠
１７：キャスタ
１８：ガイド
１９：弾性部材
２０：支持部材
２１：ベース
２２：鍛造素材
２３：鍛造素材（鍛造終了時）

Claims (9)

1. 鍛造素材を熱間鍛造するための鍛造装置であって、
   下型と、前記下型に対向して配置された上型と、前記下型および上型の周囲に配置された加熱装置とを有し、
   前記加熱装置が、前記下型と上型の対向方向に分割された下側加熱部と上側加熱部とを有し、
   前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態と、当接した状態とを切り替える駆動機構を備え、
   前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態では、前記下側加熱部は前記下型の周囲に配置されて前記下型を加熱可能とし、前記上側加熱部は前記上型の周囲に配置されて前記上型を加熱可能とし、
   前記下型と上型とが当接した状態では、前記駆動機構の作動によって前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接し、かつ前記下側加熱部を下降させ、前記上側加熱部が前記下型と上型とが当接することによって形成されるキャビティの周囲に配置されて前記下型と上型とを加熱可能としたことを特徴とする鍛造装置。
2. 前記上側加熱部が前記上型と一体的に固定され、
   前記駆動機構が前記上型の昇降であることを特徴とする請求項１に記載の鍛造装置。
3. 前記下側加熱部は前記下型の周囲に位置するように弾性部材で前記対向方向に支持され、
   前記駆動機構の作動によって前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接し、さらに前記下側加熱部は、前記上側加熱部からの押圧力によって前記上側加熱部が当接した状態で下降することを特徴とする請求項２に記載の鍛造装置。
4. 前記対向方向における、前記下側加熱部の寸法が前記上側加熱部の寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鍛造装置。
5. 前記下型と上型の対向方向において、
   前記上側加熱部の寸法が、前記下型および上型が当接することによって形成されるキャビティの寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鍛造装置。
6. 前記下側加熱部および上側加熱部は、前記下型および上型の側面に対向する面に、前記下型と上型の対向方向に折り返したミアンダ状の電熱線を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の鍛造装置。
7. 前記下側加熱部の加熱機能と上側加熱部の加熱機能が互いに独立に制御可能であることを特徴とする請求項５に記載の鍛造装置。
8. 下型と前記下型に対向して配置された上型とを、前記下型および上型の周囲に配置された加熱装置により加熱する第１の工程と、
   加熱された前記下型に鍛造素材を載置する第２の工程と、
   前記鍛造素材を熱間鍛造する第３の工程とを有し、
   前記加熱装置は、前記下型と上型の対向方向に分割された下側加熱部と上側加熱部を有し、
   前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態と、当接した状態とを切り替える駆動機構を備え、
   前記第１の工程は前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に当接した状態で行い、
   前記第２の工程は前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に離間した状態で行い、この状態では、前記下側加熱部は前記下型の周囲に配置されて前記下型を加熱し、前記上側加熱部は前記上型の周囲に配置されて前記上型を加熱する状態であり、
   前記第３の工程は前記下側加熱部と上側加熱部が前記対向方向に当接した状態で行い、前記第３の工程で前記下型と上型とが当接した状態では、前記駆動機構の作動によって前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接し、かつ前記下側加熱部を下降させ、前記上側加熱部が前記下型と上型とが当接することによって形成されるキャビティの周囲に配置されて前記下型と上型とを加熱する状態であることを特徴とする鍛造製品の製造方法。
9. 前記第３の工程で前記上側加熱部が下降した際、前記上型が前記鍛造素材に当接すると同時またはそれよりも前に、前記上側加熱部が前記下側加熱部に当接することを特徴とする請求項８に記載の鍛造製品の製造方法。