JPH05285582A - 外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外周に形状変化部を持つ金属製リングの製造
方法に係り、少ない対数の成形ロールを使用して、品質
の高い金属リング体を低労力及び低コストで効率良く製
造する。 【構成】 金属製リング状素材を対をなす成形ロールで
圧延することによって、外周に形状変化部を持つ金属リ
ング体を製造する技術であり、両成形ロール間に間隙を
空けた状態で圧延を行ない、金属製リング状素材の外周
面に初期環状窪部を形成して、初期環状窪部に軸方向外
方及び半径両方向の圧縮力を付与することによって所望
形状まで成形を行なう。形状変化の激しい部分を成形に
よって付与し、機械加工仕上によって完成リング体とす
ること、各成形が冷間圧延によってなされること、硬質
材料に適用されること等の手段が必要に応じて付加され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外周に形状変化部を持
つ金属リング体の製造方法に係り、特に金属リング状素
材を二つの成形ロールの間に送り込んで、圧延によって
成形する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービン機関に使用される金属リン
グの製造方法の例として、特公昭６２−２８８９号公報
に記載された技術がある。該金属リングの製造方法は、 複数対のロールダイスを利用する冷間圧延によってニ
ッケル又はコバルト基の金属リングを製造するものであ
り、 はじめの圧延段階で材料を主に軸方向に増大させ、 後の数対のロールダイスによる圧延で主にリング径を
増大させるものである。 そして、第４図と第５図に方法の概念が示されている
ように、上側ダイスと下側ダイスとが、圧延リングの断
面を完全に包囲した状態で圧延を行なうようにしてい
る。 （１） これらの技術によって、圧延した金属リング
は、その後の機械加工や熱間加工を全く必要とせずに狭
い公差に製造でき、±０．００２インチの公差限界が達
成される。 （２） 初期段階で圧延の一部を熱間で行ない、圧延作
業の早期に軸方向の形を迅速に決めることが有効であ
る。 等の特徴があるとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる金属製
リングの製造方法について検討すると、ガスタービン機
関用金属リングに使用されるＡＭＳ５７５４材の圧延を
行なう場合には、所望の寸法精度（公差）を得るため
に、例えば１７対以上のロールダイスが必要になり、ロ
ールダイスの製造費の増大、ロールダイスの交換労力、
冷間圧延工程の長期化、少量生産時の製造コストの上昇
等の点で改良すべき多くの課題が残されていることが判
明した。

【０００４】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、以下の目的を達成するものである。 （１）外周に顕著な形状変化部を持つ金属製リングを効
率良く製造すること。 （２）成形ロールの対数を２ないし３程度に著しく減少
させ、成形ロールの製造及び取り扱いに関連する労力及
びコストを低減すること。 （３）金属リング体の品質を向上させること。

【０００５】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
各手段を提案している。請求項１に係る外周に形状変化
部を持つ金属リング体の製造方法は、内径が所望寸法よ
り小さく軸方向断面積が所望断面積よりも大きい金属製
リング状素材を外周成形ロールと内周成形ロールとの間
に送り込んで、両成形ロールの軸方向端部間に間隙を空
けた状態でリング体を圧延することによって外周に形状
変化部を持つ金属リング体を製造する方法であって、金
属製リング状素材の外周面に半径方向の厚さを部分的に
減少させた初期環状窪部を形成し、初期環状窪部に半径
両方向の圧縮力を付与して軸方向寸法を増大させること
によって所望形状より内径が小さく外径及び軸方向寸法
が大きくなるまでの成形を行なうようにしている。請求
項２に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造
方法は、内径外径及び軸方向寸法の一つが所望寸法に近
くなるまで成形を行なう手段を、請求項１に係る金属リ
ング体の製造方法に付加するようにしている。請求項３
に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法
は、リング体の成形工程後に、機械加工によって所望形
状まで仕上げる工程が付加される手段を、請求項１また
は請求項２に係る金属リング体の製造方法に付加するよ
うにしている。請求項４に係る外周に形状変化部を持つ
金属リング体の製造方法は、内周部の形状変化の発生を
抑制しながら外周部に形状変化部を付与する手段を、請
求項１、請求項２または請求項３に係る金属リング体の
製造方法に付加するようにしている。請求項５に係る外
周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法は、リン
グ体の成形工程後に、軸方向の途中でリング体を分割す
る工程が付加される手段を、請求項１、請求項２、請求
項３または請求項４に係る金属リング体の製造方法に付
加するようにしている。請求項６に係る外周に形状変化
部を持つ金属リング体の製造方法は、初期環状窪部が軸
方向の中央部に形成される手段を、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４または請求項５に係る金属リン
グ体の製造方法に付加するようにしている。請求項７に
係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法
は、成形工程によって形成される金属リング体が、軸方
向に対称形状である手段を、請求項１、請求項２、請求
項３、請求項４、請求項５または請求項６に係る金属リ
ング体の製造方法に付加するようにしている。請求項８
に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法
は、金属製リング状素材の軸方向移動を拘束した状態
で、初期環状窪部を形成する手段を、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請
求項７に係る金属リング体の製造方法に付加するように
している。請求項９に係る外周に形状変化部を持つ金属
リング体の製造方法は、外周成形ロールの環状凸部を、
リング体の初期環状窪部に係合させて、リング体の軸方
向のずれを抑制する手段を、請求項１、請求項２、請求
項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または
請求項８に係る金属リング体の製造方法に付加するよう
にしている。請求項１０に係る外周に形状変化部を持つ
金属リング体の製造方法は、中期成形工程以後におい
て、リング体の内周側の軸方向移動を自由にした状態
で、内周面の成形を行なう手段を、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項
７、請求項８または請求項９に係る金属リング体の製造
方法に付加するようにしている。請求項１１に係る外周
に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法は、リング
体の内周面と内周成形ロールとの接触箇所によって、リ
ング体の軸方向移動を拘束した状態で、内周面の成形を
行なう手段を、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項
９または請求項１０に係る金属リング体の製造方法に付
加するようにしている。請求項１２に係る外周に形状変
化部を持つ金属リング体の製造方法は、内周面に軸方向
端部の直径を大きくしたテーパー面が形成される手段
を、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項
１０または請求項１１に係る金属リング体の製造方法に
付加するようにしている。請求項１３に係る外周に形状
変化部を持つ金属リング体の製造方法は、内周面に軸方
向端部の直径を小さくしたテーパー面が形成される手段
を、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項
１０または請求項１１に係る金属リング体の製造方法に
付加するようにしている。請求項１４に係る外周に形状
変化部を持つ金属リング体の製造方法は、圧縮成形が冷
間圧延によってなされる手段を、請求項１、請求項２、
請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、
請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項
１２または請求項１３に係る金属リング体の製造方法に
付加するようにしている。請求項１５に係る外周に形状
変化部を持つ金属リング体の製造方法は、中期成形工程
以後における内周成形ロールが兼用される手段を、請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求
項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請
求項１１、請求項１２、請求項１３または請求項１４に
係る金属リング体の製造方法に付加するようにしてい
る。請求項１６に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法は、金属リング体がガスタービンの燃焼
器用構成材等の硬質材である手段を、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項
７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請
求項１２、請求項１３、請求項１４または請求項１５に
係る金属リング体の製造方法に付加するようにしてい
る。請求項１７に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法は、成形途中に中間焼鈍工程を付加する
手段を、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請
求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請
求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求
項１４、請求項１５または請求項１６に係る金属リング
体の製造方法に付加するようにしている。請求項１８に
係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法
は、形状変化部を、軸方向両端部近傍に形成する手段
を、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項
１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１
４、請求項１５、請求項１６または請求項１７に係る金
属リング体の製造方法に付加するようにしている。請求
項１９に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製
造方法は、形状変化部を、初期環状窪部の形成位置近傍
に形成する手段を、請求項１、請求項２、請求項３、請
求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請
求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項
１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６または請求
項１７に係る金属リング体の製造方法に付加するように
している。請求項２０に係る外周に形状変化部を持つ金
属リング体の製造方法は、成形工程の終期にリング体の
直径寸法の検出を行なう工程を、請求項１、請求項２、
請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、
請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項
１２、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１
６、請求項１７、請求項１８または請求項１９に係る金
属リング体の製造方法に付加するようにしている。

【０００６】

【作用】請求項１に係る製造方法では、リング体を圧延
すると、両成形ロールに間隙が形成されていることによ
って、圧縮量の増大にしたがって軸方向の寸法が増加
し、かつ、内径が大きくなることによって軸方向断面積
が小さくなる。金属製リング状素材の外周面に最初に初
期環状窪部を形成して圧縮を続行すると、その初期環状
窪部で分割された金属材料が、軸方向両側に分配され
る。初期環状窪部に、軸方向への圧縮力と半径両方向と
の圧縮力とが付与されると、分配された材料が半径両方
向の圧縮によって軸方向にさらに分配され、外周に形状
変化部を持つリング体が成形される。請求項２に係る製
造方法であると、請求項１による作用に加えて、成形の
限度が内径外径及び軸方向寸法の一つによって管理さ
れ、所望形状及び所望寸法から外れている箇所にあって
は、成形以外の方法による加工が行なわれる。請求項３
に係る製造方法であると、請求項１にまたは請求項２に
よる作用に加えて、機械加工による削り代を残した状態
までの成形を行なうことによって、成形寸法の融通性が
生じて成形性が高められ、成形後に機械加工を付加する
ことによって不要部分が除去されるとともに、仕上げ請
度が高められる。請求項４に係る製造方法であると、請
求項１、請求項２または請求項３による作用に加えて、
成形時に内周部の形状変化の発生が抑制されることによ
り、圧縮によって生じる塑性変形分の金属材料が外周部
の形状変化部及び軸両端方向へ移行し易くなる。請求項
５に係る製造方法であると、請求項１、請求項２、請求
項３または請求項４による作用に加えて、成形工程の初
期に形成された初期環状窪部の部分等から切り分けるこ
とによって、一連の成形工程で二つの金属リング体が得
られる。請求項６に係る製造方法であると、請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４または請求項５による作
用に加えて、初期環状窪部が軸方向の中央部に形成され
ることによって、リング体が成形中に軸方向にずれる現
象の発生が抑制され、金属材料が軸方向にほぼ等分に分
配される。請求項７に係る製造方法であると、請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請
求項６による作用に加えて、一度の成形工程によって同
一形状の二つの金属リング体が成形され、この場合、成
形工程中の軸方向への材料分配が円滑になり、かつ、圧
縮力が軸方向中心の両側に均等配分される。請求項８に
係る製造方法であると、請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７によ
る作用に加えて、金属製リング状素材の所望の位置に、
初期環状窪部が形成され、この初期環状窪部の位置がそ
の後の環状窪部形成の基準となる。請求項９に係る製造
方法であると、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８によ
る作用に加えて、外周成形ロールによって成形された初
期環状窪部に、その後の外周成形ロールの環状凸部の先
端が係合することによって、リング体に軸方向のずれを
生じさせることなく成形が継続されて、初期環状窪部の
深さの増大及び幅の拡大が図られる。請求項１０に係る
製造方法であると、請求項１、請求項２、請求項３、請
求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８また
は請求項９による作用に加えて、中期成形工程以後の成
形工程において半径方向の圧縮によって生じる材料の移
行が、内周面の近傍において円滑に行なわれ、内周面の
成形を容易にする。請求項１１に係る製造方法である
と、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９または請
求項１０による作用に加えて、リング体の内周面に内周
成形ロールの接触面が係合状態となることによって、リ
ング体の軸方向移動が抑制され、リング体全体が軸方向
にずれる現象の発生を抑制する。請求項１２に係る製造
方法であると、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項
９、請求項１０または請求項１１による作用に加えて、
内周に端部の直径の大きなテーパー面を形成することに
より、金属材料が半径方向外方に移動し易くなり、端部
近傍における外周面の形状変化部の成形性が向上する。
請求項１３に係る製造方法であると、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項
７、請求項８、請求項９、請求項１０または請求項１１
による作用に加えて、内周に端部の直径の小さなテーパ
ー面を形成することにより、軸方向中央部近傍における
金属材料が半径方向外方に移動し易くなり、軸方向中央
部近傍における外周面の形状変化部の成形性が向上す
る。請求項１４に係る製造方法であると、請求項１、請
求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請
求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１
１、請求項１２または請求項１３による作用に加えて、
圧縮成形による全成形工程が冷間圧延によってなされる
ことにより、金属組織の変態が抑制され、均質な金属リ
ングが成形される。請求項１５に係る製造方法である
と、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項
１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３または請求
項１４による作用に加えて、内周成形ロールの兼用によ
って全体の成形ロールの数の減少が図られる。請求項１
６に係る製造方法であると、請求項１、請求項２、請求
項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求
項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１
２、請求項１３、請求項１４または請求項１５による作
用に加えて、燃焼器用構成材等の硬質材への適用性が高
められる。請求項１７に係る製造方法であると、請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項
６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求
項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４、請求項
１５または請求項１６による作用に加えて、成形によっ
て組織が硬化した場合に、燃鈍によって変態を生じない
程度の圧延前の組織に戻される。この中間燃鈍によって
金属組織の硬化部分の解消が行なわれ、かつ、硬化部分
の消滅によって以後の成形加工が容易になる。請求項１
８に係る製造方法であると、請求項１、請求項２、請求
項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求
項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１
２、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６
または請求項１７による作用に加えて、軸方向中央近傍
への環状窪部の形成とその拡大とによって、軸方向端部
への材料の分配が行なわれる。請求項１９に係る製造方
法であると、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項
９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１
３、請求項１４、請求項１５、請求項１６または請求項
１７による作用に加えて、軸方向中央近傍における環状
窪部の形成時に、その両側に移動した金属材料を利用し
て、その後の工程で形状変化部が形成され、環状窪部の
形成位置近傍の成形性が向上する。請求項２０に係る製
造方法であると、請求項１、請求項２、請求項３、請求
項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求
項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１
３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１
７、請求項１８または請求項１９による作用に加えて、
リング体の成形限度が直径の検出によって管理される。

【０００７】

【実施例】図１ないし図６は、本発明に係る外周に形状
変化部を持つ金属リング体の製造方法の製造工程の第１
実施例を示すものである。これらの各図において、符号
１は金属製リング状素材（リング体）、２は初期成形体
（リング体）、３は中間成形体（リング体）、４は終期
成形体（リング体）、５は完成リング体、１１は外周用
粗成形ロール（外周成形ロール）、１２は外周用中間成
形ロール（外周成形ロール）、１３は外周用仕上成形ロ
ール（外周成形ロール）、２１は内周用粗成形ロール
（内周成形ロール）、２２は内周用中間成形ロール（内
周成形ロール）、２３は内周用仕上成形ロール（内周成
形ロール）である。

【０００８】〔金属製リング状素材〕金属性リング状素
材１は、例えば、前述したＡＭ５７５４材からなり、図
１に示すように、外径３８１ｍｍ、内径３５５ｍｍ、軸
方向寸法４８ｍｍの軸方向の断面形状が長方形をなすも
のが適用される。そして、金属製リング状素材１は、図
６に実線及び破線で示す終期成形体４及び完成リング体
５と比較して、内径が小さく軸方向の断面積が大きく設
定される。

【０００９】〔製造工程の概要〕外周に形状変化部を持
つ金属リング体（終期成形体４または完成リング体５）
の製造工程は、金属製リング状素材１を、図２に示す一
対の成形ロール（外周粗成形ロール１１及び内周用粗成
形ロール２１）の間に送り込んで圧縮することによって
圧延作業を進行させる初期成形工程と、初期成形工程で
得られた初期成形体（リング体）２を、図３に示す一対
の成形ロール（外周用中間成形ロール１２及び内周用中
間成形ロール２２）の間に送り込んで圧縮する中期成形
工程と、中期成形工程で得られた中間成形体（リング
体）３を、図４及び図５に示す外周用仕上成形ロール１
３と内周用仕上成形ロール２３とで圧縮する終期成形工
程と、終期成形工程で得られた終期成形体４の余肉部分
を除去する機械加工仕上工程とに大別され、図１ないし
図６に示すように、圧延による成形と機械仕上とが実施
される。

【００１０】そして、各成形ロールによる成形工程にあ
っては、第１実施例における被成形体が硬質の例えばＡ
Ｍ５７５４材であるために、金属組織の変態を発生させ
ないように、冷間圧延によって実施され、かつ、成形加
工の途中に複数回の中間焼鈍工程が挿入され、金属組織
の硬化部分の解消を行なって以後の成形性の向上が図ら
れる。

【００１１】〔方法の実施に適用される成形ロール〕外
周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法を実施す
る場合には、例えば図２ないし図４に示す３対の成形ロ
ールが適用される。

【００１２】前記外周用粗成形ロール（外周成形ロー
ル）１１にあっては、図２に示すように、その軸方向の
中央に位置する環状凸部１１ａと、その軸方向両側の成
形キャビテイ１１ｂと、環状凸部１１ａの両側に位置す
るテーパー面１１ｃとが形成されており、環状凸部１１
ａは、軸方向に対して平行状態の円筒面を持つように設
定されている。

【００１３】前記外周用中間成形ロール（外周成形ロー
ル）１２にあっても、図３に示すように、その軸方向の
中央に位置する環状凸部１２ａと、軸方向両側の成形キ
ャビテイ１２ｂとが配され、そして、環状凸部１２ａが
２段の山形状とされるとともに、成形キャビテイ１２ｂ
に、外周成形部１２ｃと縁部成形部１２ｄとが配され
る。

【００１４】前記外周用仕上成形ロール（外周成形ロー
ル）１３にあっても、図４に示すように、その軸方向の
中央に位置する環状凸部１３ａと、軸方向両側の成形キ
ャビテイ１３ｂと、外周成形部１３ｃと縁部成形部１３
ｄとが配され、環状凸部１３ａの幅寸法（軸方向の寸
法）は、外周用中間成形ロール１２の環状凸部１２ａよ
りも大きくなるように設定される。

【００１５】前記内周用粗成形ロール（内周成形ロー
ル）２１にあっては、図２に示すように、底部が平坦な
支持溝２１ａが形成されている。

【００１６】前記内周用中間成形ロール（内周成形ロー
ル）２２にあっては、図３に示すように、軸方向に対称
をなしかつ中央部を凹ませた状態（半径を小さくした状
態）のテーパー状成形面２２ａが形成される。

【００１７】前記内周用仕上成形ロール（内周成形ロー
ル）２３にあっても、図４に示すように、軸方向に対称
をなしかつ中央部を凹ませたテーパー状成形面２３ａが
形成されるが、図３に示した内周用中間成形ロール２２
と同一形状とする、つまり、兼用することができる。

【００１８】〔初期成形工程〕初期成形工程では、図２
に示すように、金属製リング状素材１を外周用粗成形ロ
ール１１と内周用粗成形ロール２１との間に送り込んだ
状態で成形が行なわれる。例えば、５０回ないし５００
回の圧延、望ましくは３００回程度の圧延の繰り返しに
よって、図３に示す初期成形体２が得られる。

【００１９】図２に示すように、金属製リング状素材１
の内周部を内周用粗成形ロール２１の支持溝２１ａに係
合させた状態で、金属製リング状素材１の外周面と外周
粗成形用ロール１１の環状凸部１１ａとの接触圧力を高
めると、図２に鎖線で示す初期環状窪部２ａが形成され
る。この場合にあって、金属製リング状素材１の軸方向
のずれが支持溝２１ａによって抑制されるため、金属製
リング状素材１の外周面の所望の位置、つまり、図２例
では中央に初期環状窪部２ａが形成される。

【００２０】そして、初期環状窪部２ａの形成が進行す
ると、接触圧力の高い部分に塑性変形が生じ、支持溝２
１ａの底面が円筒面状であるために、主として外周用粗
成形ロール１１の環状凸部１１ａとの接触面と直交する
方向に金属材料が移行して分配される。かつ、両成形ロ
ール１１．２１の間に間隙が形成されて、金属製リング
状素材１の軸方向の伸び変形が許容されていることによ
って、圧縮成形の進行とともに、金属製リング状素材１
の軸方向寸法と内径とが増大し、かつ、軸方向断面積が
徐々に減少する傾向を示す。

【００２１】このように、金属製リング状素材１の外周
部への初期環状窪部２ａの形成を続行すると、軸方向両
側に等量の材料分配がなされるとともに、初期成形工程
によって形成される初期成形体２にあっては、図３に示
すように、初期環状窪部２ａの両側でかつ外周部近傍に
多くの材料分配（金属材料の移行）が行なわれる。

【００２２】〔中期成形工程〕中期成形工程では、図３
に示すように、初期成形工程で得られた初期成形体２
を、外周用中間成形ロール１２と内周用中間成形ロール
２２との間に送り込んだ状態で成形が行なわれる。例え
ば、５０回ないし５００回の圧延、望ましくは３００回
程度の圧延の繰り返しによって、図４に示す中間成形体
３が得られる。

【００２３】図３に示すように、初期成形体２の内周部
を内周用中間成形ロール２２のテーパー状成形面２２ａ
で支持するとともに、初期成形体２の初期環状窪部２ａ
に、外周用中間成形ロール１２の環状凸部１２ａを係合
させた状態で、外周用中間成形ロール１２及び内周用中
間成形ロール２２による初期成形体２の成形を進行させ
ると、環状凸部１２ａと初期環状窪部２ａとの接触部分
やテーパー状成形面２２ａと初期成形体２の内周部との
接触部分等の接触圧力が高い箇所に塑性変形が生じて、
成形されるリング体が、軸方向の断面形状が湾曲した状
態に導かれる。

【００２４】初期環状窪部２ａに環状凸部１２ａを係合
させた状態で成形工程を実施すると、初期成形体２の軸
方向の移動が妨げられるため、内周部がテーパー状成形
面２２ａに接触してテーパー面を形成する場合にあって
も、ずれの発生が抑制され、軸方向への材料分配が円滑
にかつ均等に行なわれる。

【００２５】中期成形工程におけるリング体の成形中に
あっても、外周用中間成形ロール１２と内周用中間成形
ロール２２との間に間隙が形成されるため、環状凸部１
２ａによって初期環状窪部２ａを徐々に大きくして図４
に示す中期環状窪部３ａとした場合には、金属材料が半
径方向の圧縮によって軸方向に分配される。

【００２６】中期成形工程において、リング体の外周部
の成形は、環状凸部１２ａによって、中期環状窪部３ａ
が形成され、外周成形部１２ｃ及び縁部成形部１２ｄに
よって、形状変化の激しい部分である厚肉状の形成変化
部３ｂ・３ｃが形成される。そして、リング体の内周部
の成形は、テーパー状成形面２２ａによって、テーパー
面３ｄが形成される。したがって、成形の進行ととも
に、金属材料が内周から外周へかつ中央から軸方向端部
へと移行する。

【００２７】これらの中期成形工程にあって、リング体
の外周部では、外周用中間成形ロール１２の環状凸部１
２ａを初期環状窪部２ａに係合させた状態で圧縮成形
し、その成形の進行にしたがって外周成形部１２ｂによ
る圧縮成形を付加すると、初期環状窪部２ａを軸方向に
広げかつ深くして、初期環状窪部２ａの両側に材料を等
量ずつ分配する作用が生じる。

【００２８】そして、リング体の内周部では、内周用中
間成形ロール２２のテーパー状成形面２２ａによって、
初期成形体２の内周部にテーパー面３ｄを付与する場合
に、初期成形体２の内周部がテーパー状成形面２２ａに
支持されて、内周部における形状変化の程度が抑制され
るために、外周部の材料分配が相対的に多くなる傾向を
示す。

【００２９】〔終期成形工程〕終期成形工程では、図４
に示すように、中期成形工程で得られた中間成形体（リ
ング体）３を、外周用仕上成形ロール１３と内周用仕上
成形用ロール２３との間に送り込んだ状態で成形が行な
われる。例えば、５０回ないし５００回の圧延、望まし
くは３００回程度の圧延の繰り返しによって、図４に示
す中間成形体３が得られる。

【００３０】外周用仕上成形ロール１３の環状凸部１３
ａを中間成形体３の中期環状窪部３ａに係合させ、か
つ、内周用仕上成形ロール２３のテーパー状成形面２３
ａと、中間成形体３の両テーパー面３ｄとを係合させた
状態で成形工程を実施すると、中間成形体３の軸方向の
移動が抑制されるため、以後の成形精度が向上する。

【００３１】終期成形工程におけるリング体の内周部の
成形は、図３及び図４例の成形ロール２２・２３では、
テーパー状成形面２２ａ・２３ａが同一形状であるとし
ているため、内周部の形状変化が抑制されて、主とし
て、外周部の成形が行なわれる。

【００３２】外周用仕上成形ロール１３の環状凸部１３
ａによって、中間成形体３の中期環状窪部３ａをさらに
軸方向に広げた状態の終期環状窪部４ａの形成と、外周
成形部１３ｃによる半径外方向に突出した状態の形状変
化部４ｃと、その外方に位置する薄肉状の形状変化部４
ｄとの形成が行なわれる。

【００３３】終期成形工程における成形の限度は、図６
に寸法を併記して示すように、所望形状でかつ所望寸法
となるまで続行されるが、図５に示すように、両成形ロ
ール１３・２３の間に間隙Ｇが残される状態として、半
径方向の圧縮によって生じる塑性変形分を軸方向に逃が
して、材料分配を円滑化するように配慮される。

【００３４】終期成形工程の途中において、リング体の
各部の寸法（特に内径）の計測を適宜行なって、所望寸
法に近付いたら成形を停止する方法が有効である。詳し
くは、各部の寸法が、次の機械加工仕上工程における削
り代を考慮して、終期成形体４の内径が若干小さく、外
径が若干大きく、軸方向寸法が若干大きくなるととも
に、これらの一つが近似寸法になるように管理する。

【００３５】図３ないし図５例では、終期成形工程時
に、リング体の内周部の新たな成形がほとんど行なわれ
ないため、半径方向の圧縮によって形状変化部４ｂ・４
ｃを形成するための金属材料の移行と、終期環状窪部４
ａの部分を必要寸法近傍まで薄くする軸方向への材料移
行とを良好にする成形が円滑に実施される。

【００３６】〔機械加工仕上工程〕図６において、実線
と破線とで示すように、終期成形体４は、切削、研磨等
の機械加工によって、余肉部分が除去される。終期成形
体４は、図６に実線で示す形状まで一連の成形工程によ
って成形されるが、図６の実線と破線との差で表わされ
る余肉部分（削り代）を残している。したがって、Ｘ−
Ｙ線で二つのリング体に切り離した状態で機械加工する
か、あるいは、機械加工によって余肉部分を切削、研磨
しながら二つのリング体に切り離すか等によって、完成
リング体５が得られる。

【００３７】完成リング体５を成形する限度となる余肉
部は、機械加工による削り代を小さくするように設定さ
れているが、加工精度や製造効率を高めるために、例え
ば３０〜６０％、望ましくは４０％程度に設定される。

【００３８】そして、図１ないし図６で示した一連の成
形工程及び機械加工仕上工程によって、当初の１個の金
属製リング状素材１から、同型の２個の完成リング体５
を製造する場合であると、初期成形工程における初期環
状窪部２ａを軸方向中央の正確な位置に形成することが
必要であり、以後の材料分配に影響を及ぼして、機械加
工時の余肉量を左右する。

【００３９】〔第２実施例〕図７は、２対の成形ロール
を使用して、外周に形状変化部を持つ金属リング体を製
造する第２実施例の工程を示している。

【００４０】この製造工程では、（ａ）ないし（ｇ）に
示すように成形を進行させるものであるが、（ｃ）に示
す外周用粗成形ロール１１及び内周用粗成形ロール２
１、（ｆ）に示す外周用仕上成形ロール１３及び内周用
仕上成形ロール２３が使用され、中間成形ロールに相当
する部分が仕上成形ロール１３．２３で兼用される。

【００４１】これら（ａ）ないし（ｇ）に示すリング体
の成形工程においても、対をなす成形ロールに間隙が残
されるようにして、成形中におけるリング体の軸方向の
伸びを許容しながら、図２ないし図６例に準じて実施さ
れる。

【００４２】また、図７（ｇ）に示すように、終期成形
体４は、中心寄りに厚肉の形状変化部４ｂが残されてお
り、軸方向端部には大きな伸びを付与することによって
薄肉状の形状変化部４ｃが形成される。

【００４３】〔他の実施態様〕本発明にあっては、次の
実施態様を採用することができる。 リング体の内周面に軸方向端部の直径を小さくしたテ
ーパー面を形成すること。 リング体に円筒状内周面を形成すること。 前記項にあって、軸方向端部または中央部等の任
意位置における外周面に、形状変化部を形成すること。 形状変化部が厚肉状または形状変化の激しい部分であ
り、かつ、その数が任意であること。

【００４４】

【発明の効果】請求項１に係る外周に形状変化部を持つ
金属リング体の製造方法によれば、以下のような効果を
奏する。 （１） リング体を、外周成形ロールと内周成形ロール
との間に送り込んで、両成形ロールの軸方向端部間に間
隙を空けた状態で圧延することによって、半径方向の圧
縮によって生じる軸方向への金属材料の移行を円滑にし
て、形状変化部の成形精度を向上させることができる。 （２） 金属製リング状素材の外周面に初期環状窪部を
形成することによって、金属材料を軸方向両側に所望量
ずつ分配して、以後の成形を円滑に実施することができ
る。 （３） 上記によって、成形ロールの対数を少なくし
て、製造時の労力及び製造コストを著しく低減すること
ができる。請求項２に係る外周に形状変化部を持つ金属
リング体の製造方法によれば、成形ロールによる成形の
限度が、内径外径及び軸方向寸法の一つによって管理さ
れ、寸法の一つが管理範囲から外れることによる不良品
の発生を防止するとともに、その後の加工性を高めるこ
とができる等の効果を奏する。請求項３に係る外周に形
状変化部を持つ金属リング体の製造方法によれば、以下
のような効果を奏する。 （１） 成形工程後のリング体を機械加工によって仕上
げることによって、圧延による成形時の精度が不十分な
ものである場合にも、精度の高いリング体を製造するこ
とができる。 （２） 圧延による成形と機械加工とを組み合わせるこ
とによって、両者の短所を補い合い、両者の長所を活か
して所望のリング体を、従来技術例と比較して短い時間
で製造することができる。請求項４に係る外周に形状変
化部を持つ金属リング体の製造方法によれば、以下のよ
うな効果を奏する。 （１） 内周部の形状変化の発生を抑制しながら外周部
に形状変化部を付与することによって、成形時の圧縮に
よって生じる金属材料の移行を外周部に集中させ、外周
部の成形を円滑に行なうことができる。 （２）成形時における内周部の形状変化を小さくするこ
とによって、成形の進行状況の把握を容易に行なうこと
ができる。請求項５に係る外周に形状変化部を持つ金属
リング体の製造方法によれば、終期成形体を二分割する
ことによって、二つのリング体が簡単に得られ、製造効
率を向上させることができる等の効果を奏する。請求項
６に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方
法によれば、以下のような効果を奏する。 （１） 初期環状窪部を軸方向中央部に形成することに
よって、内周部の形状に左右されることなく、リング体
の軸方向のずれ発生を防止することができる。 （２） 初期環状窪部形成後における軸方向への金属材
料の分配を等分とすることができる。請求項７に係る外
周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法によれ
ば、以下のような効果を奏する。 （１） 金属リング体が、軸方向に対称形状であること
により、一度の成形工程によって同一形状の二つのリン
グ体または軸方向に対称のリング体を得ることができ
る。 （２） 中央の環状窪部から軸方向両端に向かう金属材
料の分配を均等にして、形状変化部の形成を円滑に実施
することができる。請求項８に係る外周に形状変化部を
持つ金属リング体の製造方法によれば、金属製リング状
素材の軸方向移動を拘束した状態で初期環状窪部を形成
することにより、軸方向の所望の位置に、初期環状窪部
を正確に形成して、この初期環状窪部を基準として以後
の成形工程を高い精度で実施することができる。請求項
９に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方
法によれば、以下のような効果を奏する。 （１） 初期環状窪部に、外周成形ロールの先端を係合
させることによって、初期成形体の軸方向ずれの発生を
防止しながら、初期環状窪部の寸法精度を以後の成形工
程に引き継いで、高い精度の成形を実施することができ
る。 （２） 外周部で軸方向ずれの発生を防止することによ
り、外周部の成形作業性を高めて、形状の任意性を付与
することができる。請求項１０に係る外周に形状変化部
を持つ金属リング体の製造方法によれば、以下のような
効果を奏する。 （１） リング体の内周部の軸方向移動を自由にした状
態で内周部の成形を行なうと、半径方向の圧縮によって
生じる金属材料の移行が、内周面の近傍において円滑に
行なわれ、外周部の成形性を高めることができる。 （２） 上記により、軸方向の形状変化の大きなリング
体の成形性を向上させることができる。請求項１１に係
る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法によ
れば、リング体の内周部と内周成形ロールとの接触箇所
によって、リング体の軸方向移動を拘束しながら外周部
の成形が行なわれ、外周部の所望の位置に高い精度の成
形を行なうことができる等の効果を奏する。請求項１２
に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法
によれば、以下のような効果を奏する。 （１） リング体の内周部に形成されるテーパー面が、
軸方向端部の直径を大きくしたものであると、内周成形
ロールとの係合によってリング体の軸方向移動が抑制さ
れ、外周部の成形精度を高めることができる。 （２） 上記により、内周部の形状を単純化して端部近
傍における半径外方向への金属材料の移行を容易にし、
外周部の形状変化部の成形性を向上させることができ
る。請求項１３に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法によれば、以下のような効果を奏する。 （１） リング体の内周部に形成されるテーパー面が、
軸方向端部の直径を小さくしたものであると、内周成形
ロールとの係合によってリング体の軸方向移動が抑制さ
れ、外周部の成形精度を高めることができる。 （２） 上記により、軸方向中央部近傍における半径外
方向への金属材料の移行を容易にし、中央部近傍に位置
する形状変化部の成形性を向上させることができる。請
求項１４に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の
製造方法によれば、圧縮成形が冷間圧延によってなされ
ることにより、金属組織の変態を抑制して、均質な金属
リングを成形することができる等の効果を奏する。請求
項１５に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製
造方法によれば、中期成形工程以後の内周用成形ロール
の兼用によって、使用する成形ロール数を減少させるこ
とができる等の効果を奏する。請求項１６に係る外周に
形状変化部を持つ金属リング体の製造方法によれば、以
下のような効果を奏する。 （１） ガスタービンの燃焼器用構成材等の硬質材に対
しての適用性が高めることができる。 （２） 上記により、製造方法の適用範囲を拡大するこ
とができる。請求項１７に係る外周に形状変化部を持つ
金属リング体の製造方法によれば、成形途中にリング体
が中間焼鈍されることにより、成形によって組織が硬化
した場合にあっても、圧延前の組織に戻して金属組織の
硬化部分の解消が行なわれ、次の成形加工性を高めるこ
とができる等の効果を奏する。請求項１８に係る外周に
形状変化部を持つ金属リング体の製造方法によれば、環
状窪部を拡大することによって、金属材料を軸方向端部
に移行させ、成形性を向上させることができる。請求項
１９に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造
方法によれば、環状窪部の形成時に、その両側に金属材
料が移動するため、環状窪部の形成位置近傍における形
状変化部の成形性を向上させることができる。請求項２
０に係る外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方
法によれば、リング体の成形限度を直径寸法の検出によ
って管理することによって、余肉部の発生を抑制し、終
期成形体の後工程における余肉部の除去作業性を高める
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法の第１実施例に適用される金属製リング
状素材の一部を省略した正断面図である。

【図２】本発明に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法の第１実施例における初期成形工程の実
施状況を示す一部を省略した正断面図である。

【図３】本発明に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法の第１実施例における中期成形工程の実
施状況を示す一部を省略した正断面図である。

【図４】本発明に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法の第１実施例における終期成形工程の実
施状況を示す一部を省略した正断面図である。

【図５】図４の工程後の終期成形体を示す一部を省略し
た正断面図である。

【図６】図５の工程後における終期成形体及び完成リン
グ体を示す一部を省略した正断面図である。

【図７】本発明に係る外周に形状変化部を持つ金属リン
グ体の製造方法の第２実施例における各工程の実施状況
を示す一部を省略した正断面図である。

【符号の説明】

１ 金属製リング状素材（リング体） ２ 初期成形体（リング体） ２ａ 初期環状窪部 ３ 中間成形体（リング体） ３ａ 中期環状窪部 ３ｂ・３ｃ形状変化部 ３ｄ テーパー面 ４ 終期成形体（リング体） ４ａ 終期環状窪部 ４ｂ・４ｃ形状変化部 ４ｄ テーパー面 ５ 完成リング体 １１ 外周用粗成形ロール（外周成形ロール） １１ａ 環状凸部 １１ｂ 成形キャビテイ １１ｃ テーパー面 １２ 外周用中間成形ロール（外周成形ロール） １２ａ 環状凸部 １２ｂ 成形キャビテイ １２ｃ 外周成形部 １２ｄ 縁部成形部 １３ 外周用仕上成形ロール（外周成形ロール） １３ａ 環状凸部 １３ｂ 成形キャビテイ １３ｃ 外周成形部 １３ｄ 縁部成形部 ２１ 内周用粗成形ロール（内周成形ロール） ２１ａ 支持溝 ２２ 内周用中間成形ロール（内周成形ロール） ２２ａ テーパー状成形面 ２３ 内周用仕上成形ロール（内周成形ロール） ２３ａ テーパー状成形面

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径が所望寸法より小さく軸方向断面積
   が所望断面積よりも大きい金属製リング状素材を外周成
   形ロールと内周成形ロールとの間に送り込んで、両成形
   ロールの軸方向端部間に間隙を空けた状態でリング体を
   圧延することによって外周に形状変化部を持つ金属リン
   グ体を製造する方法であって、金属製リング状素材の外
   周面に半径方向の厚さを部分的に減少させた初期環状窪
   部を形成し、初期環状窪部に半径両方向の圧縮力を付与
   して軸方向寸法を増大させることによって所望形状より
   内径が小さく外径及び軸方向寸法が大きくなるまでの成
   形を行なうことを特徴とする外周に形状変化部を持つ金
   属リング体の製造方法。
2. 【請求項２】 内径外径及び軸方向寸法の一つが所望寸
   法に近くなるまで成形を行なうことを特徴とする請求項
   １記載の外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方
   法。
3. 【請求項３】 リング体の成形工程後に、機械加工によ
   って所望形状まで仕上げる工程が付加されることを特徴
   とする請求項１または２記載の外周に形状変化部を持つ
   金属リング体の製造方法。
4. 【請求項４】 内周部の形状変化の発生を抑制しながら
   外周部に形状変化部を付与することを特徴とする請求項
   １、２または３記載の外周に形状変化部を持つ金属リン
   グ体の製造方法。
5. 【請求項５】 リング体の成形工程後に、軸方向の途中
   でリング体を分割する工程が付加されることを特徴とす
   る請求項１、２、３または４記載の外周に形状変化部を
   持つ金属リング体の製造方法。
6. 【請求項６】 初期環状窪部が軸方向の中央部に形成さ
   れることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記
   載の外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法。
7. 【請求項７】 成形工程によって形成される金属リング
   体が、軸方向に対称形状であることを特徴とする請求項
   １、２、３、４、５または６記載の外周に形状変化部を
   持つ金属リング体の製造方法。
8. 【請求項８】 金属製リング状素材の軸方向移動を拘束
   した状態で、初期環状窪部を形成することを特徴とする
   請求項１、２、３、４、５、６または７記載の外周に形
   状変化部を持つ金属リング体の製造方法。
9. 【請求項９】 外周成形ロールの環状凸部を、リング体
   の初期環状窪部に係合させて、リング体の軸方向のずれ
   を抑制することを特徴とする請求項１、２、３、４、
   ５、６、７または８記載の外周に形状変化部を持つ金属
   リング体の製造方法。
10. 【請求項１０】 中期成形工程以後において、リング体
    の内周側の軸方向移動を自由にした状態で、内周面の成
    形を行なうことを特徴とする請求項１、２、３、４、
    ５、６、７、８または９記載の外周に形状変化部を持つ
    金属リング体の製造方法。
11. 【請求項１１】 リング体の内周面と内周成形ロールと
    の接触箇所によって、リング体の軸方向移動を拘束した
    状態で、内周面の成形を行なうことを特徴とする請求項
    １、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の
    外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法。
12. 【請求項１２】 内周面に軸方向端部の直径を大きくし
    たテーパー面が形成されることを特徴とする請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載
    の外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法。
13. 【請求項１３】 内周面に軸方向端部の直径を小さくし
    たテーパー面が形成されることを特徴とする請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載
    の外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方法。
14. 【請求項１４】 圧縮成形が冷間圧延によってなされる
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２または１３記載の外周に形状
    変化部を持つ金属リング体の製造方法。
15. 【請求項１５】 中期成形工程以後における内周成形ロ
    ールが兼用されることを特徴とする請求項１、２、３、
    ４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３また
    は１４記載の外周に形状変化部を持つ金属リング体の製
    造方法。
16. 【請求項１６】 金属リング体がガスタービンの燃焼器
    用構成材等の硬質材であることを特徴とする請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
    １３、１４または１５記載の外周に形状変化部を持つ金
    属リング体の製造方法。
17. 【請求項１７】 成形途中に中間焼鈍工程を付加するこ
    とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１
    ６記載の外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方
    法。
18. 【請求項１８】 形状変化部を、軸方向両端部近傍に形
    成することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
    ６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１
    ５、１６または１７記載の外周に形状変化部を持つ金属
    リング体の製造方法。
19. 【請求項１９】 形状変化部を、初期環状窪部の形成位
    置近傍に形成することを特徴とする請求項１、２、３、
    ４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１
    ４、１５、１６または１７記載の外周に形状変化部を持
    つ金属リング体の製造方法。
20. 【請求項２０】 成形工程の終期にリング体の直径寸法
    の検出を行なう工程が付加されることを特徴とする請求
    項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、
    １２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９
    記載の外周に形状変化部を持つ金属リング体の製造方
    法。