JPH01284449A - 鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、被鍛造材をその軸方向に対し直角方向の複
数方向から金敷により同時に圧下して当該被鍛造材をス
ェージングにより鍛伸（細径化、テーパ化等）するのに
利用され、とくに塑性加工性の良くない難加工性材料の
鍛造においても好適に利用される鍛造方法に関するもの
である。 （従来の技術） 従来、例えば、Ｎｉ基耐熱合金（インコネル７エ８．ウ
ディメット５２０など）を鍛造するに際しては、固定の
下部金敷と昇降可能にした上部ポンチとを備えた鍛造プ
レスを用い、被鍛造材を所定の鍛造温度に加熱した状態
で下部金敷上に設置し、上部ポンチを降下させて被鍛造
材を圧下する自由鍛造を繰り返し行い、被鍛造材の温度
が低下した場合には第５図に示すように適宜加熱炉内で
再加熱を行ったのち鍛造を再開することによって被鍛造
材を細径化するようにしていた。 （発明が解決しようとする課題） このような従来の鍛造方法では、固定の下部金敷と昇降
可能にした上部ポンチとを備えた鍛造プレスを用い、鍛
造の間に温度が低下した場合には加熱炉内で適宜再加熱
を何回か実施して鍛造を再開するようにしていたため、
被鍛造材の温度変化が大きいものとなり、内部の結晶粒
が大きくなったり、表面に疵が発生したりすることがな
いとはいえず、さらには鍛造途中に何回かの再加熱を行
う必要があることが多いため工程が煩雑なものとなり製
造効率の低いものになりやすいという問題点を有してお
り、したがって結晶粒が微細で表面疵のない品質のすぐ
れた鍛造品を効率よく製造することがむつかしいという
課題があった。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の課題にかんがみてなされた
もので、被鍛造材の結晶粒が微細なものになっていて内
部品質に優れており、かつまた表面に疵が発生するよう
なことがなく表面品質にも優れた高品質の鍛造品を得る
ことが可能であり、鍛造途中に温度低下を補うだめの加
熱が不要である（仕上げ前に炉戻しをして加熱すること
はありうる。〕ため工程の簡略化が可能でありかつまた
省エネルギーをも実現することが可能である鍛造方法を
提供することを目的としているものである。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） この発明に係る鍛造方法は、被鍛造材をその軸方向に対
し直角方向の複数方向から金敷により同時に圧下して当
該被鍛造材をスェージングにより鍛伸するに際し、前記
被鍛造材のパスサイズに対応した１パスあたりのサイズ
変化量および／または送り速度を設定することにより当
該被鍛造材の加工発熱量を調整し、前記被鍛造材の加工
発熱量と放熱量とのバランスにより加工温度を当該被鍛
造材に適した値にして鍛造を行うようにしたことを特徴
としており、このような鍛造方法を上記した従来の課題
を解決するための手段としたものである。 第１図はこの発明に係る鍛造方法の実施態様を例示して
おり、加熱炉１内で所定の鍛造温度に加熱された被鍛造
材２は、前部マニピュレータ３に把持され１片持ちによ
り浮いた状態で鍛造装置４に送り込まれる。この被鍛造
材２に対しては、後に詳述するように、その幅方向に対
し直角方向の複数方向から金敷（４ａ）、４ｂ　、（４
ｃ）。 ４ｄにより同時に圧下して当該被鍛造材２をスェージン
グにより鍛伸し、この鍛伸の間において被鍛造材２は前
部マニピュレータ３と後部マニピュレータ５とによって
適宜例えば交互に片持ち状態で把持され、鍛伸を終えた
あとの軸状鍛造材は後部マニピュレータ５によって把持
さたあと鍛造ラインから搬出される。 第２図および第３図は、第１図の鍛造装置４の原理的構
造を例示するもので、被鍛造材２の軸方向（第３図の左
右方向）に対し直角方向（第２図の上下および左右方向
）でかつ９０°の間隔で配設した四つの金敷４ａ、４ｂ
、４ｃ、４ｄを用い、前記被鍛造材２を前部マニピュレ
ータ３または後部マニピュレータ５によって片持ちで保
持した状態にして、まず、被鍛造材２の軸方向に対し直
角方向の四方向から６金ｆｉ４ａ〜４ｄを同時に求心方
向しこ移動させることにより当該被鍛造材１を圧下し、
次いで各金敷４ａ〜４ｄを同時に遠心方向に引込ませた
のち、あるいは引込ませる過程で、被鍛造材２を第２図
の矢印Ａ方向に角度θだけ回転させ、次いで再び被鍛造
材２の軸方向に対し直角方向の四方向から各金敷４ａ〜
４ｄを同時に求心方向に移動させることにより当該被鍛
造材２を圧下し、続いて再び各金敷４ａ〜４ｄを同時に
引込ませたのち、あるいは引込ませる過程で。 被鍛造材２を第２図の矢印Ａ方向にさらに角度θだけ回
転させ、かくして６金ｆｉ４ａ〜４ｄによる１回の圧下
毎に被鍛造材１を角度θだけ回転させそして被鍛造材２
を適宜その軸方向（第３図の矢印Ｂ方向）に送るという
圧下・回転・送りを繰返し、被鍛造材２の軸方向に何回
かのパスを行うことによって鍛伸（スェージング）する
ことにより、被鍛造材２を所望の大きさまで！１１径化
する。 このように、被鍛造材２をその軸方向に対し直角方向の
例えば四方向から金敷４ａ〜４ｄにより同時に圧下して
当該被鍛造材２をスェージングにより鍛伸する過程にお
いては、前記被鍛造材２のｌパスあたりのサイズ変化量
（鍛伸率、減面率）および／または送り速度をある程度
大きなものとすることによって、被鍛造材２はその塑性
加工量に対応した加工発熱を生ずる。そして１．この際
の加工発熱は、被鍛造材２の変形抵抗、パスサイズ、減
面率、送り速度、金敷４ａ〜４ｄとの接触面積などによ
って影響される。 そこで、この発明においては、前記した例えば四方向高
速鍛造時に生ずる被鍛造材２の加工発熱を利用し、前記
被鍛造材２のパスサイズに対応した１パスあたりのサイ
ズ変化量および／または送り速度を設定することによっ
て当該被鍛造材２の加工発熱量を調整し、前記被鍛造材
２の加工発熱量と放熱量とのバランスにより加工温度を
第４図に例示するように当該被鍛造材２に適した値にし
て、被鍛造材２をその軸方向に対し直角方向の例えば四
方向から金敷４ａ〜４ｄにより同時に圧下して当該被鍛
造材２をスェージングにより鍛伸する。このとき、被鍛
造材２の加工温度は、第４図に例示した温度変化におい
て、その温度幅がなるべくせまい範囲例えば±２５℃以
内、さらには±１５℃以内であるようにすることがとく
に望ましい。 そして、Ｎｉ基耐熱合金（Ｕｄｉｍｅｔ５２０、Ｉｎｃ
ｏｎｅＭ７１８など）からなる被鍛造材に対してこの発
明による鍛造方法を適用するに際しては、初期鍛造（１
〜３パス程度）における減面率（サイズ変化Ｍ）は１８
〜２５％、送り速度は１，０〜４．０ｍ／分とすること
がより望ましく、中間〜仕上げ鍛造（４パス程度以後）
における減面率は２５〜３０％、送り速度は４．０〜６
．０ｍ／分とすることがより望ましいことが種々の実験
により確認された。 すなわち、初期鍛造（１〜３パス程度）における減面率
（サイズ変化量）が１８％よりも低いと、被鍛造材の温
度低下が大きくなり、鍛造時に疵が発生しやすくなるの
で好ましくなく、減面率が２５％よりも大きくなると加
工歪が大きくなり、被鍛造材が鋳造ままの柱状晶組織で
あるため疵が発生しやすくなるので好ましくない。 また、初期鍛造（１〜３パス程度）における送り速度が
１．０ｍ／分よりも遅いと、被鍛造材の軸方向の前端部
分と後端部分とにおける温度差が大きくなってしまうの
で好ましくなく、送り速度が４．０ｍ／分よりも大きく
なると加工歪が大きくなり、被鍛造材は鋳造ままの柱状
晶組織であるため疵が発生しやすくなるので好ましくな
い。 さらに、中間〜仕上げ鍛造（４パス程度以後）における
減面率が２５％よりも小さくなると温度の低下が大きく
なるので好ましくなく、減面率が３０％よりも大きくな
ると加工発熱量が増加しすぎ、オーバーヒートにより結
晶粒が粗大化してしまうので好ましくない。 さらにまた、中間〜仕上げ鍛造（４パス程度以後）にお
ける送り速度が４゜０ｍ７分よりも小さくなると温度低
下が太きくなるので好ましくなく、送り速度が６．０ｍ
／分よりも大きくなると加工発熱量が増加しすぎ、オー
バーヒートにより結晶粒が粗大化してしまうので好まし
くない。 さらにまた、仕上げ鍛造前に炉戻しを行ったのちに仕上
げ鍛造を行う場合には、炉戻し以後の仕上げ鍛錬比が３
．５Ｓ以上となるようにすることがとくに望ましく、こ
のように仕上げ鍛錬比を３．５Ｓ以上とすることによっ
て結晶粒度番号でＮｏ、　５以上の細粒化した整細粒組
織を得ることが可能である。 （作用） この発明に係る鍛造方法では、被鍛造材をその軸方向に
対し直角方向の複数方向から金敷により同時に圧下して
当該被鍛造材をスェージングにより鍛伸するようにして
いるので、従来の固定した下部金敷と昇降可能な上部ポ
ンチとを備えた鍛造プレスを用いた鍛造に比べて、難加
工性の被鍛造材の鍛伸加工が行なえ、また鍛伸加工時に
はその際のサイズ変化量および／または送り速度を選定
することによって被鍛造材が加工発熱する。 したがって、被鍛造材のパスサイズに対応した１パスあ
たりのサイズ変化量および／または送り速度を設定する
ことによって当該被鍛造材の加工発熱量を調整し、前記
被鍛造材の加工発熱量と放熱量とのバランスにより加工
温度を当該被鍛造材に適した値にして鍛造を行うように
することによって、鍛造途中において別途加熱炉内で再
加熱を行うことなく最適温度での鍛造加工が実施される
。 （実施例） 被鍛造材２として、Ｃ：０．０４％、Ｃｒ：１９．０１
％、Ｍ　ｏ　：　６　、２２％、ＣＯ：１２．５８％、
Ａ文＋２．０６％、Ｔｉ：３．１７％、Ｗ：１．０５％
、Ｂ：０．００７％、Ｎｉ：残部よりなるＮｉ基耐熱合
金（Ｕ　５２０）を素材とし、外径が３２０ｍｍである
ものを用いた。 この被鍛造材２を加熱炉１内で約１０５０℃に加熱した
のち、前部マニピュレータ３に片持ち状態で把持させ、
鍛造装置４において、被鍛造材２の軸方向（第３図の左
右方向）に対し直角方向（第２図の上下および左右方向
）でかつ９０°の間隔で配設した四つの金敷４ａ〜４ｄ
を同時に求心方向に移動させることにより前記被鍛造材
２を圧下し、次いで金敷４ａ〜４ｄを同時に遠心方向に
引込ませるとともに被鍛造材２を第２図の矢印Ａ方向に
角度θ（θ＝約１３°）だけ回転させ、次いで再び被鍛
造材２の軸方向に対し直角方向の四方向から金敷４ａ〜
４ｄを同時に求心方向に移動させることにより前記被鍛
造材２を圧下し、続いて再び金敷４ａ〜４ｄを同時に引
込ませるとともに被鍛造材２を第２図の矢印Ａ方向に角
度θ（θ＝約１３°）だけ回転させ、かくして金敷４ａ
〜４ｄによる１回の圧下毎に被鍛造材２を角度θ（θ＝
約１３°）だけ回転させそして被鍛造材２をその軸方向
（第３図矢印Ｂ方向）に送りながらスェージングによる
鍛伸を行い、この鍛伸の間における温度が１０２５〜１
０７５°Ｃとなるように以下に示すような鍛造スケジュ
ールによる鍛伸を行った。 まず、初期鍛造の１パス目における減面率（サイズ変化
量）を第１表に示すように１９％、送り速度を１．５ｍ
／分とし、２パス目以後を同じく第１表に示す初期鍛造
スケジュールにより３パス目までの初期鍛造を行い、次
いで中間鍛造の４パス目における減面率を第１表に示す
ように２８％、送り速度を４．０ｍ／分として、中間鍛
造を行い、その後炉戻しを行って１２００℃に加熱した
のち、仕上げ鍛造の第５パス目における減面率を２８％
、送り速度５．５ｍ／分とし、６パス目以後を同じく第
１表に示す仕上げ鍛造スケジュールにより９パス目まで
の仕上げ鍛造を行い、仕上げ鍛造した軸状鍛造品の表面
品質（疵の有無）および内部品質（結晶粒度）を調べた
。 この結果を同じく第１表に示す。 また、初期鍛造の際の減面率が大きすぎる比較例１、中
間鍛造の際の減面率が大きすぎかつまた送り速度が小さ
すぎる比較例２．中間〜仕上げ鍛造の際の送り速度が小
さすぎかつまた仕上げ鍛造の際の仕上げ鍛錬比も低すぎ
る比較例３、および仕上げ鍛造の際の仕上げ鍛錬比が低
すぎる比較例。 ４についても各々鍛造を行った。 これらの結果を同じく第１表に示す。 ／ ／ 第１表に示した結果より明らかなように、初期鍛造の際
の減面率が１８〜２５％で且つ送り速度が１．０〜４．
０ｍ／分であり、中間〜仕上げ鍛造の際の減面率が２５
〜３０％で且つ送り速度が４．０〜６．０ｍ／分であり
、さらには仕上げ鍛造の際の仕上げ鍛錬比が３．５Ｓ以
上である本発明実施例の場合には、疵がなく表面品質の
良好なものとなっており、結晶粒度番号も６〜８番と結
晶粒が細かく整細粒化されて内部品質の良好なものとな
っていた。 これに対して、比較例１のように初期鍛造の際の減面率
が大きすぎる場合には、加工歪が大きくなって疵が発生
してしまい、また、比較例２のように中間鍛造の際の減
面率が大きすぎ且つ送り速度が小さすぎる場合には、温
度の低下が大きくかつまた加工歪が大きくなって疵が発
生してしまい、さらに比較例３のように中間〜仕上げ鍛
造の際の送り速度が小さすぎ且つ仕上げ鍛造の際の仕上
げ鍛錬比が低すぎる場合には、結晶粒度番号が０〜３番
と粗大化しており、内部品質のよくないものとなってし
まい、さらにまた比較例４のように仕上げ鍛造の際の仕
上げ鍛錬比が低すぎる場合には、結晶粒度番号が１〜４
番と粗大化しており、内部品質の良くないものとなって
いた。 そのほか、熱間ダイス鋼（ＳＫＤ６１）よりなる被鍛造
材２を選び、この被鍛造材２を加熱炉１内で加熱したの
ち、マニピュレータ３，５により片持ちで保持させた状
態にして、鍛造装置４において、被鍛造材２をその軸方
向に対し直角方向の四方向から金敷４ａ〜４ｄにより同
時に圧下する鍛伸を行い、この際前記被鍛造材２のパス
サイズに対応した１パスあたりのサイズ変化量および送
り速度を調整しながら被鍛造材２の加工発熱量をコント
ロールし、前記被鍛造材の加工発熱量と放熱量とのバラ
ンスをとりながら、鍛造温度が±２５℃の範囲となるよ
うにして四方向鍛造を行ったところ１表面疵がなく表面
品質に優れているとともに、結晶粒度番号が７〜９番の
細粒化したものとなっていて内部品質にも優れた軸状鍛
造品を得ることができ、従来のように鍛造途中において
加熱炉内で何回か加熱して鍛造を行う場合と比べて、結
晶粒の微細化に関しては何んらそん色のない十分に微細
化したものとなっており、そのうえ鍛造時間の大幅な短
縮を実現することが可能であった。

【発明の効果】

以上説明してきたように、この発明に係る鍛造方法では
、被鍛造材をその軸方向に対し直角方向の複数方向から
金敷により同時に圧下して当該被鍛造材をスェージング
により鍛伸するに際し、前記被鍛造材のパスサイズに対
応した１パスあたりのサイズ変化量および／または送り
速度を設定することにより当該被鍛造材の加工発熱量を
調整し、前記被鍛造材の加工発熱量と放＃Ｉ量とのバラ
ンスにより加工温度を当該被鍛造材に適した値にして鍛
造を行うようにしたから、難加工性の材料に対する鍛造
加工を行うことが可能であり、得られた軸状鍛造品の細
粒化、結晶粒のばらつきの低減化をはかることができ、
表面疵がなく表面品質に優れていると共に結晶粒が微細
化していて内部品質にも優れており、従来に比べて著し
く短時間のうちに鍛造を行うことが可能であり、従来の
ように鍛造の間における温度低下のために鍛造の途中に
おいて被鍛造材に対して何回か別途加熱炉内で再加熱す
る必要がなく、省エネルギー化をも実現することが可能
であるという著しく優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る鍛造方法の実施態様を例示する
鍛造ラインの概略説明図、第２図および第３図は第１図
の鍛造装置の原理的構造を例示する各々被鍛造材の軸直
角方向説明図および被鍛造材の軸方向説明図、第４図は
この発明の実施態様における被鍛造材の時間経過による
温度変化の概略を示すグラフ、第５図は従来における被
鍛造材の時間経過による温度変化の概略を示すグラフで
ある。 ２・・・被鍛造材、 ４・・・鍛造装置、 ４ａ〜４ｄ・・・金敷。 温／ｉ　（’Ｃ） 温　度（’Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被鍛造材をその軸方向に対し直角方向の複数方向
   から金敷により同時に圧下して当該被鍛造材をスエージ
   ングにより鍛伸するに際し、前記被鍛造材のパスサイズ
   に対応した１パスあたりのサイズ変化量および／または
   送り速度を設定することにより当該被鍛造材の加工発熱
   量を調整し、前記被鍛造材の加工発熱量と放熱量とのバ
   ランスにより加工温度を当該被鍛造材に適した値にして
   鍛造を行うことを特徴とする鍛造方法。