JPH0681654B2

JPH0681654B2 - 鍛造用金型

Info

Publication number: JPH0681654B2
Application number: JP63300715A
Authority: JP
Inventors: 徹山内; 友次新井; 敏郎木村
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH02147142A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、たとえばタービンホイールなどのような翼
付きディスクを鍛造成形するための鍛造金型の改良に関
するものである。

［従来の技術］一般に、タービンホイールのような翼付きディスクは、
鍛造成形によってほぼ製品の形状とした後に機械加工に
よって製品とされる。ここで、鍛造成形は、円柱状のビ
レットを段階的に鍛造して漸次偏平な円板状とし、鍛造
の最終段階でブレードを成形する工程であり、この最終
段階での鍛造金型としては、従来、第７図ないし第８図
に示すものが用いられている。

第７図は下型を示すもので、この下型は、中央部に彫刻
面1aが形成された下型ブレート１と、彫刻面1aの外周に
配置された入子型集合体２とから概略構成されている。
入子型集合体２は、複数の入子型３…をサポートリング
４内に焼嵌めしたもので、図示しない締結手段により下
型プレート１に着脱自在に固定されている。ここで、入
子型３は、第８図に示すように、リングをその半径線上
で円周方向へ等分割したような形状とされ、隣の入子型
３と接触する側面には、キャビティ５を構成するように
彫刻面3aが形成されている。

このような下型は、図示しない上型と一対として使用さ
れ、第９図に示すビレットを別の鍛造用金型で粗鍛造し
た後に最終的な鍛造成形を行うものであり、上型と下型
とによって構成されるキャビティでタービンホイール部
を、入子型３…のキャビティ５でブレードを成形するよ
うになっている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記のような鍛造用金型においては、ブレー
ドの形状が単純なものしか成形することができないとい
う問題があった。すなわち、上記鍛造用金型において成
形したタービンホイールを取り出す場合には、成形され
たタービンホイールと共に入子型集合体２を下型プレー
ト１から取り外し、サポートリング４および入子型３…
をタービンホイールから取り外すが、入子型がリングを
等分割した形状であるため、入子型３をタービンホイー
ルの半径線方向へ抜き出さなければならない。このた
め、彫刻面3aの形状は入子型３をブレードから取り外せ
るようなものに限られ、ブレードの断面積が外周側へ向
かうに従って大きくなるものや、半径線方向へ真っすぐ
延びていないものは鍛造後の入子型３の取り外しができ
なくなってしまうのである。

さらに、上記鍛造用金型にあっては、入子型３がリング
を等分割した三次元的な複雑形状であるため、その製造
に多大な時間と費用を要するという問題もあった。

［発明の目的］この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、入子型
の製造コストを低減することができるのは勿論のこと、
複雑な形状のタービンホイールを鍛造成形することがで
きる鍛造用金型を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明の鍛造用金型は、隣接する２つの入子型を一対
としてそれらの接触面部に彫刻面を形成し、上記一対の
入子型どうしの間に外周側から内周側へ挿入される中間
部材を介在させたことを主たる特徴とするものである。

［作用］上記構成の鍛造用金型にあっては、複数対の入子型と、
それらの間に介在させた中間部材により、全体としてリ
ング状の入子型集合体を構成したものであるから、個々
の入子型はリングを等分割した形状でなくても良い。つ
まり、入子型を製造し易い直方体状とすることができる
から、入子型の製造コストを大幅に低減することができ
る。さらに、鍛造成形後に中間部材を抜き取ることによ
り、入子型をその半径線方向からずれた方向へ移動させ
ることが可能となり、タービンホイールのブレードが複
雑な形状であっても入子型とブレードとの係合を解除し
て入子型を抜き取ることができ、入子型どうしの接触面
部に複雑な彫刻面を形成して所望のタービンホイールを
成形することができる。

［実施例］第１図ないし第６図はこの発明の一実施例を示すもの
で、第４図は実施例の鍛造金型の全体を示す側断面図で
あり、下型10と上型プレート11とから構成されている。
図中符号12は下型プレートであり、下型プレート12の中
央部には彫刻面12aが形成されている。彫刻面12aの外周
には円環状の溝13が形成され、溝13には入子型集合体14
が嵌合されている。

第１図は入子型集合体14を示す一部破砕平面図である。
図において符号15,16は入子型を示す。入子型15,16は、
それらを突き合わせることによって外観直方体状となる
ようになされ、接触面部には、第２図および第３図に示
すように、彫刻面15a,16aが形成されている。そして、
彫刻面15a,16aによって入子型15,16の一側から他側に連
通するキャビティ17が形成されており、この一実施例に
おいては、各キャビティ17は、一つのキャビティにおい
て、その横断面形状および横断面積が半径方向にわたっ
てどの断面でも一定とされている。また、入子型15,16
の接触面部の２隅には凹部15b,16bが形成されている。

このような入子型15,16は、２つが一対とされ、下型10
の溝13にリング状に配置されている。そして、一対の1
5,16どうしの間には、楔部材（中間部材）18が介在させ
られている。楔部材18は、表裏面が互いに傾斜したテー
パ状をなすもので、予め、溝13内に配列された入子型1
5,16の対の間に外周側から内周側へ向けて挿入されてい
る。これによって、入子型15,16は互いに離間し得ない
状態となっている。この場合、楔部材18は、入子型15,1
6と必ずしも同じ高さである必要はなく、下型10の溝13
に置かれた入子型集合体14のキャビティへの射出圧力に
よって入子型15,16を円周方向に引き離そうとする力が
作用したときに、両入子型15,16が離れない程度に保持
し得る高さであればよい。すなわち、キャビティの高さ
の中心位置よりも高く、鍛造終了時点での上型11の溝11
bの底面に接触しない範囲の高さであればよい。

なお、上型11の中央部にも下型プレート12と同様の彫刻
面11aおよび、溝11bが形成されている。

次に、上記構成の鍛造金型により、タービンホイールを
鍛造成形する手順について説明する。

まず、下型プレート12の中央部に予め粗鍛造された半製
品を置き、上型11を下降させる（第５図）。すると、半
製品は上下方向に圧縮され、その肉が水平方向にひろが
る。上型11がさらに下降すると、入子型集合体14が上型
11の溝11bに嵌まり、次いで、肉が入子型15,16のキャビ
ティ17内に押し込まれ、タービンホイール20のホイール
部20aとブレード20bが成形される。このとき、入子型集
合体14は上下型の溝11b,13によってバックアップされて
いる（第６図）。

上型11が上昇したらタービンホイール20を入子型集合体
14とともに下型プレート12から取り出す。そして、楔部
材18を外周方向へ移動させて入子型集合体14から抜き出
す。次に、入子型15,16をそれらの外周側において押し
広げ、彫刻面15a,16aをブレード20bから引き離す。この
場合、入子型15,16の内側面はキャビティ17の部分を除
いて閉じた面を形成しているが、各入子型15,16は、そ
の内側面の周方向両端においてのみ接触している。言い
換えれば、各入子型15,16は線上で接触しているだけで
あるから、入子型集合体14から１番目の入子型を外す際
には、その隣の楔部材18を予め外した後は、その後にで
きる隙間の中で入子型の外周部を他の入子型に対して離
すようにしながら、該入子型を全体として半径線方向か
らずれた方向へ移動させることができ、該１番目の入子
型を外した後は、順次他の入子型を外すことができる。
これらの作業は、入子型15,16の凹部15b,16bにバールな
どを差し込んで行う。彫刻面15a,16aがブレード20bから
離れたら、入子型15,16を外周方向へ移動させ、このよ
うにして、入子型15,16をブレード20bから順次取り外
す。

上記構成の鍛造用金型においては、入子型15,16の対の
間に楔部材18を介在させることにより入子型集合体14を
構成したものであるから、個々の入子型15,16をほぼ直
方体に近い単純な形状とすることができるので、入子型
15,16の製造コストを大幅に低減することができる。ま
た、楔部材18を抜き出すことにより、入子型15,16をブ
レード20bから容易に離型することができ、入子型15,16
の取り外しを極めて簡単に行うことができる。さらに、
楔部材18を抜き取ることにより、入子型15,16を半径線
方向からずれた方向へ抜き出すことができる。したがっ
て、前記一実施例では、一つのキャビティ17の横断面形
状および横断面積を半径方向にわたってどの断面でも一
定にしたが、これらを変化させることも可能である。例
えば、ブレード20bの断面積が外周側へ向かうに従って
増加するものや、ブレード20bが半径線方向へ真っすぐ
に延びていない場合であっても、入子型15,16を抜き出
すことができ、彫刻面15a,16aを複雑な形状として所望
のタービンホイール20を鍛造成形することができる。

ところで、入子型重合体14を溝13に固定する手段として
は、例えば、テーパーリングなどで入子型集合体14の外
周を締突け固定するなど、周知の手段を用いることがで
きるが、例えば、入子型15,16または楔部材18、あるい
はそれら両方を下型プレート12よりも熱膨張係数の大き
い材料で構成しても良い。例えば、入子型15,16や楔部
材18の材料としては商標名Waspaloy（Ni-20Cr-14Co-4Mo
-3Ti-1Al合金）、下型プレート12としては、それより熱
膨張係数の小さい商標名TZM（Mo-0.5Ti-0.08Zr合金）が
挙げられる。室温から950℃までの平均熱膨張係数は、
前者が17.5×10^-6/℃であり、後者が5.7×10^-6/℃であ
る。つまり、温度鍛造や熱間鍛造では、肉の回りを良く
するために、鍛造作業開始前に金型を予め加熱しておく
のが通常であるため、この加熱により、焼嵌めと同じ原
理で入子型集合体14が溝13に締付け固定されるのであ
る。また、このように構成すれば、金型等が冷却される
ことにより溝13による締付けが自然に解除されるので、
タービンホイール20を下型プレート12から容易に取り出
すことができる。

なお、上記実施例では、一対の入子型15,16の外観が第
２図および第３図に示すように直方体をなしているの
で、いわゆる中間部材として楔部材18を用いているが、
この中間部材をどのような形状にするかは、一対の入子
型の外観形状によって定まり、入子型を集合したときに
生じる隙間に挿入されて、入子型を締付け固定し得るも
のであればその形状は任意である。また、上記鍛造金型
は入子型15,16の対を円周方向に等間隔に配列したもの
であるが、不等間隔であっても同様の効果を奏すること
は勿論である。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明の鍛造用金型では、隣接す
る２つの入子型を一対としてそれらの接触面部に彫刻面
を形成し、上記一対の入子型どうしの間に外周側から内
周側へ挿入される中間部材を介在させたものであるか
ら、個々の入子型をほぼ直方体に近い極めて単純な形状
とすることができるので、入子型の製造コストを大幅に
低減することができる。また、中間部材を抜き出すこと
により、入子型をタービンホイール等のブレードから容
易に離型することができ、入子型の取り外しを極めて簡
単に行うことができる。さらに、中間部材を抜き取るこ
とにより、入子型を半径線からずれた方向へ抜き出すこ
とができ、例えば、ブレードの断面積が外周側へ向かう
に従って増加するものや、ブレードが半径線方向へ真っ
すぐに延びていない場合であっても、入子型を抜き出す
ことができ、入子型どうしの接触面部に複雑な彫刻面を
形成して所望のタービンホイールを成形することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は入子型集合体を示す一部破砕平面図、第２
図は２つの入子型を突き合わせた状態を示す側面図、第
３図は一方の入子型を示す第２図のIII−III線矢視図、
第４図は鍛造用金型の全体を示す側断面図、第５図は鍛
造成形を行っている状態を示す鍛造金型の側断面図、第
６図は上型が下死点に達した状態を示す鍛造金型の側断
面図、第７図および第８図は従来の鍛造用金型を示し、
第７図は下型を示す平面図、第８図は入子型集合体を示
す斜視図、第９図はビレットを示す斜視図である。 10……下型、 11……上型、 13……溝、 15,16……入子型、 15a,16a……彫刻面、 17……キャビティ、 18……楔部材（中間部材）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状のホイール部と、このホイール部の
外周部に突設されホイール部の略半径線方向へ延びる複
数のブレードからなる翼付きディスクを鍛造する鍛造用
金型であって、閉じたときにキャビティを構成するよう
に互いの突合わせ部に彫刻面（11a,12a）が形成された
上下型（10,11）と、下型（10）の彫刻面（12a）を取り
囲むようにリング状に連設され、互いに接触するものど
うしの接触面部に彫刻面（15a,16a）が形成された複数
の入子型（15,16）とを備え、上下型（10,11）のキャビ
ティによりホイール部、入子型（15,16）の彫刻面（15
a,16a）で構成されるキャビティ（17）によりブレード
を成形するように構成した鍛造用金型において、隣接する２つの入子型（15,16）を一対としてそれらの
接触面部に彫刻面（15a,16a）を形成し、上記一対の入
子型（15,16）どうしの間に外周側から内周側へ挿入さ
れる中間部材（18）を介在させたことを特徴とする鍛造
用金型。
【請求項２】前記下型（10）の彫刻面（12a）の回りに
彫刻面（12a）を取り囲むようにリング状の溝（13）を
設け、この溝（13）に前記入子型（15,16）を挿入した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の鍛造用
金型。
【請求項３】前記入子型（15,16）と中間部材（18）の
うち少なくともいずれか一方を、前記下型（10）の溝
（13）を構成する部分の材料の熱膨張係数よりも大きな
熱膨張係数を有する材料で構成したことを特徴とする特
許請求の範囲第２項に記載の鍛造用金型。