JPH0433531B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） チタン合金や超合金のホツトダイフオーミン
グ、超塑性鍛造により精密鍛造を行えば、高価な
材料の歩留り向上、鍛造後の機械加工削減が実現
され、高付加価値部材が安価に製造される。そし
て、これらの部材はガスタービン、航空機用部
材、エンジン部材として用いられる。

本発明はこれらの部材の生産に寄与する恒温鍛
造用金型に関するものである。

（従来の技術） 現在、上述の如き恒温鍛造に用いられる一般的
な金型構造としては第３図に示すような構造から
なつており、所望のインプレツシヨンを有する金
型１，１′は金型加熱用熱源、例えばインダクシ
ヨンヒータ２を備えて支持台３，４に取り付けら
れている。そして、金型１，１′の熱が支持台３，
４に逃げるのを防ぐため通常、支持台３，４との
間に断熱材５，６が挿入されている。

ところで、上記断熱材５，６は断熱効果を挙げ
るためには断熱材の厚みが大である方が望まし
く、また材料としては耐熱強度があり、熱伝導度
の小さい材料が望ましく、具体的にはジルコニア
や窒化珪素などのいわゆるセラミツクスが好適と
されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、断熱材は通常、広くなるに従つ
て単純な圧縮変化のみでなく、偏荷重による曲げ
モーメントが負荷される。

ところが、上記の如きセラミツクス材料は一般
にそれ自身、圧縮強度は高いが、引張り強度やせ
ん断強度は極めて小さい。

しかも、恒温鍛造においては850〜1150℃とい
う高温状態に繰り返しさらされ、材料固有の強度
に対しても大きい成形負荷を受けることになるた
め時間の経過と共に鍛造金型の当たり面が変形し
断熱材との当たりが不均一になつて偏荷重による
曲げモーメントを受ける。

その上、セラミツクスは大寸法になればなる
程、強度なばらつきが大きく、割れ易くなるとい
う欠点を有しており、第３図に示すような配置で
一体型の円板にすると、鍛造時の偏荷重による曲
げ変形に追随できず、割れ発生する。

例えば、実際に厚みが30mm、外径が300mmφで
窒化珪素製円板を作り、これを前記第３図におけ
る配置で断熱材５，６として用い、力量250トン
の鍛造過重で1050℃の温度下、超合金の鍛造を行
つたが、一回の鍛造でその円板は無数の破片に割
れ、再使用はできなくなつた。

そして、このような問題は鍛造金型が大きくな
ればなる程、また断熱効果を高めるために厚くす
ればする程、発生し易く、これを改善するための
手段が必要とされている。

本発明は叙上の如き実状に対処し、特に断熱材
を構成を探究することにより、その解決を図るこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、上記目的に適合する本発明の特徴とする
ところは、前記の如き恒温鍛造用金型構造におい
て、その断熱材を予め六角形や四角形等の多角形
断面としたセラミツクス柱状体を使用し、これを
敷きつめ、枠及び押さえ板で一体化した構成とな
した点にある。

ここで、セラミツクス柱状体としては窒化珪素
やジルコニアなど金属酸化物又は窒化物の焼結体
で断熱性にすぐれ、かつ高温における強度、特に
圧縮強度にすぐれたものが用いられる。

一方、枠及び押さえ板は金型に接する側には金
型材料と同一の耐熱高強度材が用いられ、例えば
1000℃以下の使用温度ではNi基合金が、又1000
℃以上の使用温度ではモリブデン合金などの超耐
熱材料が好適とされる。

又、柱状の断熱材は厚み／外径（外径：柱状体
断面の外接円形）の比を大きく、特に１以上とす
ることが好ましく、このようにすることにより柱
状体に生ずる曲げ応力は少なくあるいは分散させ
ることが容易となる。

なお、前記柱状体を枠内に敷きつめ配置する数
は金型と支持台の大きさと、柱状体の大きさによ
つて決定される。

（作用） 金型と支持台との間に上記の如き柱状体を多数
配置し、枠及び押さえ板で一体化することによ
り、Ti合金では850〜920℃、超合金では1050〜
1150℃に加熱される金型がたとえ変形するとして
も個々の柱状体には圧縮力のみが主として作用す
ることになり、上記個々の多角形柱状体は当該圧
縮力に対して強力な圧縮強度を有するところから
充分に耐え、その結果、偏荷重による曲げモーメ
ントを受けることになつても個々の柱状体を敷き
つめによる相対的な垂直方向の吸収により断熱材
の割損が防止される。

（実施例） 以下、更に添付図面を参照し、本発明金型構造
の実施例を説明する。

第１図及び第２図は第３図に示す金型１，１′
と支持台３，４との間に介装される断熱材５，６
で本発明の実施例に係る構成の１例であり、図に
おいては六角形状の断面をもつセラミツクス製の
柱状体１１を円形枠１２内に所要数敷きつめ、上
面に押さえ板１３を被着することによつて一体と
して構成している。

この場合、セラミツクス柱状体１１が窒化珪素
やジルコニアなどで形成され、枠１２及び押さえ
板１３の少なくとも金型１，１′に接する側が金
型材料と同一の耐熱高強度材で構成されることは
前述の通りである。

又、上記実施例は六角形状の柱状体であるが、
六角形に限らず、四角形など他の多角形状の柱状
体であつてもよく、しかし、これらの場合も枠内
に安定性をもつて敷きつめ可能であることが肝要
である。

次に上記断熱材の効果を明らかにすべく、実際
に確認した状況を述べる。

第３図に示す金型構造で、断熱材５，６に従来
の円板断熱材の代わりに、高さ30mm、外接円形30
mmの六角形状柱状体を全体の外接円形が290mmφ
になるように敷きつめ、枠にはモリブデン合金製
で厚みが10mm、また押さえ板には厚み10mmのモリ
ブデン合金製の円板をあて、第１図に示す構造と
したものを使用し、金型加熱温度1050℃でNi基
超合金のボス付デイスク（外径150mmφ）をひず
み速度10^-4／secで鍛造した。

なお、鍛造荷重は260トンであつた。

鍛造後、使用済みの断熱材を取り出し損傷状況
を確認したが、特に問題はなく、その後、繰り返
し10数回の鍛造を行つたが、何れも難なく使用す
ることができ、断熱効果も充分であつた。

（発明の効果） 本発明は以上、説明したように、恒温鍛造用金
型において、金型と支持台の間に介装される断熱
材の構造を、予め断面多角状としたセラミツクス
柱状体を多数敷きつめ、枠及び押さえ板で一体化
せしめた構造となしたものであり、多角形状断面
のセラミツクス柱状体の多数の柱立により圧縮強
度が大となり、セラミツクス製であるとしても柱
状体が一体となつて鍛造時の偏荷重による曲げモ
ーメントによる変形に対しても個々の柱状体には
単に圧縮力のみが作用するようになり、すぐれた
圧縮強度から割れの発生はなく、断熱材の割損を
防止することができる。そのため恒温鍛造におけ
る断熱材の取り換えも従来に比し減少し、鍛造作
業の効率を高めるのみならず、経済性をも良好と
なし、今後、益々利用分野の拡大が注目される恒
温鍛造の生産性向上に大なる実効が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部をなす断熱材の平面図、
第２図は同断熱材の厚み方向断面図、第３図は恒
温鍛造用金型の構成例である。 １１……セラミツクス柱状体、１２……枠、１
３……押さえ板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱用熱源によつて加熱される金型を断熱材
   を介し支持台に取り付けてなる恒温鍛造用金型に
   おいて、その断熱材構造を、予め断面を六角形、
   四角形など多角形状としたセラミツクス柱状体を
   枠内に多数敷きつめ、押さえ板を被着することに
   よつて一体化せしめた構造となしたことを特徴と
   する恒温鍛造用金型。 ２ セラミツクス柱状体が窒化珪素、ジルコニア
   などの金属酸化物又は窒化物の焼結体である特許
   請求の範囲第１項記載の恒温鍛造用金型。 ３ 枠及び押さえ板が少なくとも金型に接する側
   は金型材料と同一の耐熱高強度材である特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の恒温鍛造用金型。 ４ セラミツクス柱状体の厚み／外径の比が１以
   上である特許請求の範囲第１項、第２項又は第３
   項記載の恒温鍛造用金型。