JPH0525597A - チタン合金部品の製造方法 - Google Patents
チタン合金部品の製造方法Info
- Publication number
- JPH0525597A JPH0525597A JP17414191A JP17414191A JPH0525597A JP H0525597 A JPH0525597 A JP H0525597A JP 17414191 A JP17414191 A JP 17414191A JP 17414191 A JP17414191 A JP 17414191A JP H0525597 A JPH0525597 A JP H0525597A
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- Japan
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- shape
- forging
- titanium alloy
- temperature
- molded product
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金を対象に、温度９０
０℃以上変態温度以下の恒温鍛造を、歪み速度５×１０
-3／sec 以下の条件で行ない、ニアネットシェープの成
形品を得たのち、必要な機械加工を行なって部品とす
る。 恒温鍛造は二段階に分けて行なうこともできる。 【効果】 全体が等軸（α＋β）組織をもち、強度に関
して信頼性の高い製品を、高い材料歩留りと低減された
加工コストで得ることができる。
０℃以上変態温度以下の恒温鍛造を、歪み速度５×１０
-3／sec 以下の条件で行ない、ニアネットシェープの成
形品を得たのち、必要な機械加工を行なって部品とす
る。 恒温鍛造は二段階に分けて行なうこともできる。 【効果】 全体が等軸（α＋β）組織をもち、強度に関
して信頼性の高い製品を、高い材料歩留りと低減された
加工コストで得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン合金とくにＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖ合金から、機械部品を鍛造により製造す
る方法に関する。
−６Ａｌ−４Ｖ合金から、機械部品を鍛造により製造す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金で代表されるチ
タン合金は、航空機を中心とする諸分野で機械構造用部
品の製造に広く使用されつつある。 いずれの分野で
も、部品の均質化と高信頼性の要求が高まる一方で、高
価な材料を歩留りよく使用し、かつ機械加工を最小限に
止めて部品コストを低減することが望まれている。
タン合金は、航空機を中心とする諸分野で機械構造用部
品の製造に広く使用されつつある。 いずれの分野で
も、部品の均質化と高信頼性の要求が高まる一方で、高
価な材料を歩留りよく使用し、かつ機械加工を最小限に
止めて部品コストを低減することが望まれている。
【０００３】そこで、いわゆるニアネットシェープ加工
が種々研究されているが、技術は未だ確立された段階に
は遠く、部品形状は出せても、組織の強度が不十分であ
って信頼性に欠けることがある。
が種々研究されているが、技術は未だ確立された段階に
は遠く、部品形状は出せても、組織の強度が不十分であ
って信頼性に欠けることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、チタ
ン合金のニアネットシェープ加工を組織の強度が最も大
である等軸（α＋β）組織が確保される条件に行ない、
仕上げ加工の必要を最小限にするとともに、信頼性の高
い均質な部品を与えることのできるチタン合金部品の製
造方法を提供することにある。
ン合金のニアネットシェープ加工を組織の強度が最も大
である等軸（α＋β）組織が確保される条件に行ない、
仕上げ加工の必要を最小限にするとともに、信頼性の高
い均質な部品を与えることのできるチタン合金部品の製
造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明のチタン合金部品の製造方法は、Ａｌ：５．５０〜
６．７５％、Ｖ：３．５０〜４．５０％を含有し、残部
が不可避の不純物およびＴｉからなるチタン合金の部品
を製造する方法であって、このチタン合金の素材を９０
０℃以上変態温度未満の温度において恒温鍛造し、その
際の歪み速度を５×１０-3／sec 以下に保って素材の変
形を行ない、等軸（α＋β）組織をもつニアネットシェ
ープの成形品を得、これに必要な機械加工を施して製品
とすることからなる。
発明のチタン合金部品の製造方法は、Ａｌ：５．５０〜
６．７５％、Ｖ：３．５０〜４．５０％を含有し、残部
が不可避の不純物およびＴｉからなるチタン合金の部品
を製造する方法であって、このチタン合金の素材を９０
０℃以上変態温度未満の温度において恒温鍛造し、その
際の歪み速度を５×１０-3／sec 以下に保って素材の変
形を行ない、等軸（α＋β）組織をもつニアネットシェ
ープの成形品を得、これに必要な機械加工を施して製品
とすることからなる。
【０００６】恒温鍛造の温度は、変態温度（この合金に
おいては、約９８０℃）未満であってなるべく高い方
が、等軸組織が得られる歪み速度の上限が高くとれる
が、作業の管理の面からいえば９５０℃近辺が、温度コ
ントロールが容易なうえ実用的な加工速度で実施できる
点で好都合である。
おいては、約９８０℃）未満であってなるべく高い方
が、等軸組織が得られる歪み速度の上限が高くとれる
が、作業の管理の面からいえば９５０℃近辺が、温度コ
ントロールが容易なうえ実用的な加工速度で実施できる
点で好都合である。
【０００７】ニアネットシェープ加工は、所望する製品
の形状によっては、限られた素材形状（たとえば円柱状
とか角板状）から一挙に到達することは困難な場合が少
なくない。 そのような場合には、恒温鍛造の工程を二
分割し、素材の形状とニアネットシェープの成形品の形
状との中間にある形状を与える第一の鍛造金型を用いる
前半の工程と、それに続くニアネットシェープをもった
第二の鍛造用金型を用いる後半の工程とに分けて実施す
るとよい。
の形状によっては、限られた素材形状（たとえば円柱状
とか角板状）から一挙に到達することは困難な場合が少
なくない。 そのような場合には、恒温鍛造の工程を二
分割し、素材の形状とニアネットシェープの成形品の形
状との中間にある形状を与える第一の鍛造金型を用いる
前半の工程と、それに続くニアネットシェープをもった
第二の鍛造用金型を用いる後半の工程とに分けて実施す
るとよい。
【０００８】
【作用】チタン合金をニアネットシェープ加工しようと
する場合、その成形加工の条件を決定するため、従来
は、高温引張り試験を行なって最大の伸びが得られるよ
うな温度と歪み速度を求めるなどの手法がとられてい
た。 しかし、実際の金型鍛造では金型と材料の間に摩
擦が生じる条件下に変形が進むので、そのような影響を
考慮に入れてない引張り試験では、適確な成形条件を求
めることはできなかった。
する場合、その成形加工の条件を決定するため、従来
は、高温引張り試験を行なって最大の伸びが得られるよ
うな温度と歪み速度を求めるなどの手法がとられてい
た。 しかし、実際の金型鍛造では金型と材料の間に摩
擦が生じる条件下に変形が進むので、そのような影響を
考慮に入れてない引張り試験では、適確な成形条件を求
めることはできなかった。
【０００９】そこで発明者らは、リング圧縮試験法によ
り金型と材料の間の剪断摩擦係数を測定し、この係数が
過大にならない限界歪み速度を求め、その限界内で種々
の温度および加工速度における鍛造を、数値計算による
変形シミュレーションと実体縮小モデルを用いた実験に
より行なって、等軸（α＋β）組織が得られる条件を求
めた。
り金型と材料の間の剪断摩擦係数を測定し、この係数が
過大にならない限界歪み速度を求め、その限界内で種々
の温度および加工速度における鍛造を、数値計算による
変形シミュレーションと実体縮小モデルを用いた実験に
より行なって、等軸（α＋β）組織が得られる条件を求
めた。
【００１０】その結果が図１のグラフであって、図の左
下の斜線を施した領域が、この目的に合致する最適「鍛
造ウインドウ」である。 すなわち、恒温鍛造温度９０
０℃以上、歪み速度５×１０-3／sec 以下であって、斜
線の領域に入る組み合わせである。
下の斜線を施した領域が、この目的に合致する最適「鍛
造ウインドウ」である。 すなわち、恒温鍛造温度９０
０℃以上、歪み速度５×１０-3／sec 以下であって、斜
線の領域に入る組み合わせである。
【００１１】恒温鍛造を前半と後半の二工程に分けて実
施する必要は、たとえば図２に示す形状の成形品を得よ
うとする場合に生じる。 その理由は、図２の形状をも
った金型で一挙に鍛造を行なうと、図５に示すような、
「折れ込み欠陥」とよばれるヒケ（５）が成形品（４）
に生じるからである。 これは、素材に対して軸方向の
押込みと半径方向の張り出しと両方の変形をさせると、
押込みによる後方押出し成形によって軸方向の立ち上り
が先に起り、立ち上った部分が続いて内側に倒れるとい
う機構がもたらす。
施する必要は、たとえば図２に示す形状の成形品を得よ
うとする場合に生じる。 その理由は、図２の形状をも
った金型で一挙に鍛造を行なうと、図５に示すような、
「折れ込み欠陥」とよばれるヒケ（５）が成形品（４）
に生じるからである。 これは、素材に対して軸方向の
押込みと半径方向の張り出しと両方の変形をさせると、
押込みによる後方押出し成形によって軸方向の立ち上り
が先に起り、立ち上った部分が続いて内側に倒れるとい
う機構がもたらす。
【００１２】この対策としては、図６の上段に示すよう
なフラットな金型を上型（１Ａ）として使用し、下型
（２）に素材（３Ａ）を押込んで、中段に示すようなフ
ランジ形状をそなえた中間製品（３Ｂ）をつくり、次に
下型はそのままにして別の上型（１Ｂ）を用い、下段に
示すようなニアネットシェープ成形品（３Ｃ）を得るよ
うにすればよい。
なフラットな金型を上型（１Ａ）として使用し、下型
（２）に素材（３Ａ）を押込んで、中段に示すようなフ
ランジ形状をそなえた中間製品（３Ｂ）をつくり、次に
下型はそのままにして別の上型（１Ｂ）を用い、下段に
示すようなニアネットシェープ成形品（３Ｃ）を得るよ
うにすればよい。
【００１３】
【実施例】Ｃ：０．０１％、Ａｌ：６．３７％、Ｖ：
４．１８％を含有し、残部が実質上ＴｉであるＴｉ−６
Ａｌ−４Ｖ合金を材料とし、図２に示す断面形状の成形
品を得る鍛造を、温度９５０℃の恒温鍛造、歪み速度５
×１０-4〜１×１０-3の条件で、図６に示した二工程に
分け実施した。
４．１８％を含有し、残部が実質上ＴｉであるＴｉ−６
Ａｌ−４Ｖ合金を材料とし、図２に示す断面形状の成形
品を得る鍛造を、温度９５０℃の恒温鍛造、歪み速度５
×１０-4〜１×１０-3の条件で、図６に示した二工程に
分け実施した。
【００１４】得られた成形品のひとつを中心から縦に切
断し、切断面の各部について組織を顕微鏡観察して、す
べての部分で等軸（α＋β）組織となっていることを確
認した。
断し、切断面の各部について組織を顕微鏡観察して、す
べての部分で等軸（α＋β）組織となっていることを確
認した。
【００１５】別の成形品に機械加工を行ない、図３に示
す断面形状の完成部品とした。 従来の金型鍛造技術で
得られていた成形品は、図４に示す断面形状のものであ
る。従って切削により除去される部分は多く、これにく
らべて図３の部品は切削部分が少なく、ニアネットシェ
ープということができる。
す断面形状の完成部品とした。 従来の金型鍛造技術で
得られていた成形品は、図４に示す断面形状のものであ
る。従って切削により除去される部分は多く、これにく
らべて図３の部品は切削部分が少なく、ニアネットシェ
ープということができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の方法によりチタン合金の部品を
製造すれば、ニアネットシェープの成形品であって全体
が等軸（α＋β）組織のものが得られる。 この成形品
は、強度に関して高い信頼をおけるとともに、機械加工
による仕上げで切削除去する部分がわずかで、加工の簡
単さと材料歩留りの高さから、コストは従来技術による
場合よりも低くできる。
製造すれば、ニアネットシェープの成形品であって全体
が等軸（α＋β）組織のものが得られる。 この成形品
は、強度に関して高い信頼をおけるとともに、機械加工
による仕上げで切削除去する部分がわずかで、加工の簡
単さと材料歩留りの高さから、コストは従来技術による
場合よりも低くできる。
【図１】 本発明のチタン合金の部品の製造方法におい
て、恒温鍛造を行なう温度および歪み速度の領域である
「鍛造ウインドウ」を示すグラフ。
て、恒温鍛造を行なう温度および歪み速度の領域である
「鍛造ウインドウ」を示すグラフ。
【図２】 本発明の方法により製造する部品の一例につ
いて、恒温鍛造により得たニアネットシェープの成形品
を示す縦断面図。
いて、恒温鍛造により得たニアネットシェープの成形品
を示す縦断面図。
【図３】 図２の成形品を機械加工して得た部品の、図
２に対応する縦断面図。
２に対応する縦断面図。
【図４】 従来の金型鍛造技術により得られていた成形
品を示す、図２に対応する縦断面図。
品を示す、図２に対応する縦断面図。
【図５】 チタン合金の鍛造において生じた「折れ込み
欠陥」を示す、部分の縦断面図。
欠陥」を示す、部分の縦断面図。
【図６】 本発明において恒温鍛造を二工程に分けて実
施する場合を示す、金型と材料の縦断面図。
施する場合を示す、金型と材料の縦断面図。
１Ａ，１Ｂ 上型
２ 下型
３Ａ 素材
３Ｂ 中間製品
３Ｃ 成形品
４ 成形品
５ ヒケ
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ：５．５０〜６．７５％、Ｖ：３．
５０〜４．５０％を含有し、残部が不可避の不純物およ
びＴｉからなるチタン合金の部品を製造する方法であっ
て、このチタン合金の素材を９００℃以上変態温度未満
の温度において恒温鍛造し、その際の歪み速度を５×１
０-3／sec 以下に保って素材の変形を行ない、等軸（α
＋β）組織をもつニアネットシェープの成形品を得、こ
れに必要な機械加工を施して製品とすることからなる製
造方法。 - 【請求項２】 恒温鍛造を、９５０℃内外の温度で実施
する請求項１の製造方法。 - 【請求項３】 恒温鍛造を、素材の形状とニアネットシ
ェープの成形品の形状との中間にある形状を与える第一
の鍛造金型を用いる工程と、それに続く、ニアネットシ
ェープをもった第二の鍛造用金型を用いる工程とに分け
て実施する請求項１の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17414191A JPH0525597A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | チタン合金部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17414191A JPH0525597A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | チタン合金部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525597A true JPH0525597A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=15973387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17414191A Pending JPH0525597A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | チタン合金部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0525597A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012091230A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | General Electric Co <Ge> | ニアネットシェイプ鍛造のためのシステムと方法 |
| CN102896267A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种tc17钛合金盘形锻件的等温锻造方法 |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP17414191A patent/JPH0525597A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012091230A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | General Electric Co <Ge> | ニアネットシェイプ鍛造のためのシステムと方法 |
| CN102896267A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种tc17钛合金盘形锻件的等温锻造方法 |
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