JPH07223034A - チタン合金リングの製造方法 - Google Patents
チタン合金リングの製造方法Info
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- JPH07223034A JPH07223034A JP1653494A JP1653494A JPH07223034A JP H07223034 A JPH07223034 A JP H07223034A JP 1653494 A JP1653494 A JP 1653494A JP 1653494 A JP1653494 A JP 1653494A JP H07223034 A JPH07223034 A JP H07223034A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チタン合金ホロービレットからチタン合金リ
ングに径を拡大する際のリング加工中の端部の割れを抑
制し得るチタン合金リングの製造方法を提供する。 【構成】 α＋β域でチタン合金ホロービレットの端部
を優先的に鍛造するリング鍛造を行った後、さらにリン
グ鍛造またはリング圧延してチタン合金リングを製造す
る。
ングに径を拡大する際のリング加工中の端部の割れを抑
制し得るチタン合金リングの製造方法を提供する。 【構成】 α＋β域でチタン合金ホロービレットの端部
を優先的に鍛造するリング鍛造を行った後、さらにリン
グ鍛造またはリング圧延してチタン合金リングを製造す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン合金リングの製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】チタン合金リングの製造は、一般に次の
要領で製造されている。 ：チタン合金インゴットをβ域まで加熱して分塊鍛造
し、その分塊片をα＋β域まで加熱し所望の大きさのビ
レットに鍛造した後、β溶体化処理を行い組織が微細な
ビレットに加工する。 ：上記ビレットを、機械加工して中空のホロービレッ
トに加工する。 ：上記ホロービレットをα＋β域まで加熱しリング鍛
造、またはリング鍛造後にリング圧延してチタン合金リ
ングを製造する。
要領で製造されている。 ：チタン合金インゴットをβ域まで加熱して分塊鍛造
し、その分塊片をα＋β域まで加熱し所望の大きさのビ
レットに鍛造した後、β溶体化処理を行い組織が微細な
ビレットに加工する。 ：上記ビレットを、機械加工して中空のホロービレッ
トに加工する。 ：上記ホロービレットをα＋β域まで加熱しリング鍛
造、またはリング鍛造後にリング圧延してチタン合金リ
ングを製造する。
【０００３】上記リング鍛造は、図４に示す設備が用い
られ、α＋β域まで加熱したホロービレット１をマンド
レル４に通し、そのマンドレル４の両端部を受台６で受
け、この状態で図示省略するプレスに取付けられた金敷
５を上下させ、これによりマンドレル４と金敷５の間で
材料を圧下し肉厚を薄くすると共に径を拡大して行われ
る。
られ、α＋β域まで加熱したホロービレット１をマンド
レル４に通し、そのマンドレル４の両端部を受台６で受
け、この状態で図示省略するプレスに取付けられた金敷
５を上下させ、これによりマンドレル４と金敷５の間で
材料を圧下し肉厚を薄くすると共に径を拡大して行われ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、チタン合金
は稠密六方晶(h.c.p.)の結晶構造を有するため、β変態
温度以下では加工中に割れ易いことが知られている。そ
こで、この加工中の割れを防止するため、従来は、上述
したように、β域〔体心六方晶(b.c.c.)〕での分塊鍛造
を一定量与えた後、α＋β域での鍛造を一定量与えβ溶
体化処理を行い組織を微細にし、さらにα＋β域で一定
量の鍛造を与え等軸組織を得るプロセスが採用されてい
る。
は稠密六方晶(h.c.p.)の結晶構造を有するため、β変態
温度以下では加工中に割れ易いことが知られている。そ
こで、この加工中の割れを防止するため、従来は、上述
したように、β域〔体心六方晶(b.c.c.)〕での分塊鍛造
を一定量与えた後、α＋β域での鍛造を一定量与えβ溶
体化処理を行い組織を微細にし、さらにα＋β域で一定
量の鍛造を与え等軸組織を得るプロセスが採用されてい
る。
【０００５】しかしながら、上記プロセスは、チタン合
金ビレット等の中実体を製造する場合には特に問題なく
採用できるが、上述したようにβ溶体化処理後に機械加
工によりホロービレットに加工しα＋β域でリング鍛造
してチタン合金リングを製造する場合には、リング鍛造
中にビレット端部に割れが発生することがあり、特に前
記リング鍛造後にさらにリング圧延機でリング圧延する
場合には割れが顕著となり、はなはだしい場合には割れ
が大きすぎてリング製品に製品化できない場合が起こ
る。また歩留りの低下を招く。
金ビレット等の中実体を製造する場合には特に問題なく
採用できるが、上述したようにβ溶体化処理後に機械加
工によりホロービレットに加工しα＋β域でリング鍛造
してチタン合金リングを製造する場合には、リング鍛造
中にビレット端部に割れが発生することがあり、特に前
記リング鍛造後にさらにリング圧延機でリング圧延する
場合には割れが顕著となり、はなはだしい場合には割れ
が大きすぎてリング製品に製品化できない場合が起こ
る。また歩留りの低下を招く。
【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、チタン合金ホロービレット
からチタン合金リングに径を拡大する際のリング加工中
の端部の割れを抑制し得るチタン合金リングの製造方法
を提供するものである。
ものであって、その目的は、チタン合金ホロービレット
からチタン合金リングに径を拡大する際のリング加工中
の端部の割れを抑制し得るチタン合金リングの製造方法
を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わるチタン合金リングの製造方法の一
つは、α＋β域でチタン合金ホロービレットの端部を優
先的に鍛造するリング鍛造を行った後、さらにリング鍛
造またはリング圧延してチタン合金リングを製造するも
のである。
めに、本発明に係わるチタン合金リングの製造方法の一
つは、α＋β域でチタン合金ホロービレットの端部を優
先的に鍛造するリング鍛造を行った後、さらにリング鍛
造またはリング圧延してチタン合金リングを製造するも
のである。
【０００８】そして、上記チタン合金リングの製造方法
においては、α＋β域でチタン合金ホロービレットの端
部を優先的に鍛造する際の圧下量は 5％以上であること
が望ましい。
においては、α＋β域でチタン合金ホロービレットの端
部を優先的に鍛造する際の圧下量は 5％以上であること
が望ましい。
【０００９】
【作用】以下、本発明の構成並びに作用を詳細に説明す
る。上述したように、チタン合金鍛造品は、通常β域で
鍛造した後にα＋β域で鍛造するプロセスが取られる。
これは、β鍛造後は針状組織であり割れやすい。しか
し、その後に充分なα＋β鍛造を行うと、針状組織から
等軸組織に組織変化し割れにくい等軸組織が得られるた
めである。ところが、従来のチタン合金のα＋β域での
リング鍛造においては、リング鍛造時にリング端部が割
れやすい特徴を持つ。これは、チタン合金ホロービレッ
トをマンドレルと金敷の間で圧下し肉厚を薄くすると共
に径を拡大するが、その際、端部は充分な加工量が与え
られず、また冷却されやすいためと考えられる。そこ
で、本発明では、冷却される前に端部の組織を割れやす
い針状組織から割れにくい等軸組織に改善するため、α
＋β域で端部を優先的に鍛造するようにしたものであ
る。
る。上述したように、チタン合金鍛造品は、通常β域で
鍛造した後にα＋β域で鍛造するプロセスが取られる。
これは、β鍛造後は針状組織であり割れやすい。しか
し、その後に充分なα＋β鍛造を行うと、針状組織から
等軸組織に組織変化し割れにくい等軸組織が得られるた
めである。ところが、従来のチタン合金のα＋β域での
リング鍛造においては、リング鍛造時にリング端部が割
れやすい特徴を持つ。これは、チタン合金ホロービレッ
トをマンドレルと金敷の間で圧下し肉厚を薄くすると共
に径を拡大するが、その際、端部は充分な加工量が与え
られず、また冷却されやすいためと考えられる。そこ
で、本発明では、冷却される前に端部の組織を割れやす
い針状組織から割れにくい等軸組織に改善するため、α
＋β域で端部を優先的に鍛造するようにしたものであ
る。
【００１０】上記端部を優先的に鍛造する方法として
は、図１に示すように、チタン合金ホロービレット１の
約半分の長さの金敷２を用い、この金敷２で、先ずホロ
ービレット１の一方、次いで他方の端部を圧下した後中
央部を圧下して鍛造する方法、あるいは図２に示すよう
に、チタン合金ホロービレット１より長く且つ中央部が
窪んだ金敷３を用い、この金敷３でホロービレット１の
両端部を優先的に圧下して鍛造する方法などがある。な
お、後者は最後は底面が平らな金敷でリング材の外周を
平らに鍛造する。また図中、４はマンドレルを示す。
は、図１に示すように、チタン合金ホロービレット１の
約半分の長さの金敷２を用い、この金敷２で、先ずホロ
ービレット１の一方、次いで他方の端部を圧下した後中
央部を圧下して鍛造する方法、あるいは図２に示すよう
に、チタン合金ホロービレット１より長く且つ中央部が
窪んだ金敷３を用い、この金敷３でホロービレット１の
両端部を優先的に圧下して鍛造する方法などがある。な
お、後者は最後は底面が平らな金敷でリング材の外周を
平らに鍛造する。また図中、４はマンドレルを示す。
【００１１】図３は、リング鍛造においてチタン合金ホ
ロービレットをマンドレルと金敷の間で圧下した時の、
圧下方向のみかけひずみ〔圧下量（％）〕と端部の最大
真ひずみを有限要素法による３次元解析してプロットし
たものである。図において、従来法は、ホロービレット
１の長さより長い金敷５を用いて、ホロービレット全長
を同時に圧下した場合のものである。また、本発明法Ａ
は、上記図１に示す金敷２を用いて圧下した場合のもの
である。また、本発明法Ｂは、上記図２に示す金敷３を
用いて圧下した場合のものである。
ロービレットをマンドレルと金敷の間で圧下した時の、
圧下方向のみかけひずみ〔圧下量（％）〕と端部の最大
真ひずみを有限要素法による３次元解析してプロットし
たものである。図において、従来法は、ホロービレット
１の長さより長い金敷５を用いて、ホロービレット全長
を同時に圧下した場合のものである。また、本発明法Ａ
は、上記図１に示す金敷２を用いて圧下した場合のもの
である。また、本発明法Ｂは、上記図２に示す金敷３を
用いて圧下した場合のものである。
【００１２】上記図３から明らかなように、チタン合金
ホロービレットに同量の圧下量を加えても、チタン合金
ホロービレットの端部に付与される最大真ひずみは、本
発明法Ａおよび本発明法Ｂは大きく、従来法は本発明法
のほぼ半部である。従って、一般にチタン合金を針状組
織から等軸組織に組織改善するには、最大真ひずみで0.
2以上を付与する必要があるとされているが、これを付
与するのに発明法Ａおよび本発明法Ｂであれば 5％以上
の圧下量で付与でき、従来、従来法で圧下量10％を付与
していたのと同じ圧下量10％を付与した場合には充分な
組織改善が図れる。このようなことから、チタン合金ホ
ロービレットの端部を優先的に鍛造する際の圧下量を 5
％以上とするが、その上限は20％程度が好ましくこれよ
り大きい圧下量を付与すると鍛造後のリング素材の品質
（円筒度、真円度等）に不具合を生じる懸念がある。な
お、本発明法Ａと本発明法Ｂとでは、同じ圧下量でも本
発明法Ｂの方が本発明法Ａより最大真ひずみが大きく付
与できる理由は、本発明法Ｂでは両端部を拘束している
ため端部での軸方向への材料の移動が主として外方向の
みとなる（本発明法Ａでは片端づつ圧下するため端部で
の軸方向への材料の移動が金敷３の中心を境にして内外
両方向となる）ため端部に大きなひずみを与えることが
できるものと考えられる。
ホロービレットに同量の圧下量を加えても、チタン合金
ホロービレットの端部に付与される最大真ひずみは、本
発明法Ａおよび本発明法Ｂは大きく、従来法は本発明法
のほぼ半部である。従って、一般にチタン合金を針状組
織から等軸組織に組織改善するには、最大真ひずみで0.
2以上を付与する必要があるとされているが、これを付
与するのに発明法Ａおよび本発明法Ｂであれば 5％以上
の圧下量で付与でき、従来、従来法で圧下量10％を付与
していたのと同じ圧下量10％を付与した場合には充分な
組織改善が図れる。このようなことから、チタン合金ホ
ロービレットの端部を優先的に鍛造する際の圧下量を 5
％以上とするが、その上限は20％程度が好ましくこれよ
り大きい圧下量を付与すると鍛造後のリング素材の品質
（円筒度、真円度等）に不具合を生じる懸念がある。な
お、本発明法Ａと本発明法Ｂとでは、同じ圧下量でも本
発明法Ｂの方が本発明法Ａより最大真ひずみが大きく付
与できる理由は、本発明法Ｂでは両端部を拘束している
ため端部での軸方向への材料の移動が主として外方向の
みとなる（本発明法Ａでは片端づつ圧下するため端部で
の軸方向への材料の移動が金敷３の中心を境にして内外
両方向となる）ため端部に大きなひずみを与えることが
できるものと考えられる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （実施例１）直径 420mmのチタン合金（Ti− 6Al− 4V)
インゴットを用い次の加工工程を経てチタン合金リング
を製造した。
インゴットを用い次の加工工程を経てチタン合金リング
を製造した。
【００１４】：上記チタン合金インゴットを、β域で
ある1200℃に加熱し直径 340mmまで分塊鍛造した。 ：上記分塊鍛造材を、α＋β域である 950℃に加熱し
直径 300mmまで鍛造した。 ：上記鍛造材を、β処理（1050℃×30分加熱後水焼き
入れ）した後、機械加工により外径 300mm×内径 125mm
×長さ 400mmのホロービレットに加工した。 ：上記ホロービレットを、α＋β域である 950℃に加
熱し、直径 120mmのマンドレル、幅 250mmの金敷を備え
る図１に示すリング鍛造装置を用いて、圧下量7％で片
端部づつリング鍛造した後、中央部を同様にリング鍛造
しこれを繰り返して外径 500mm×内径 430mmまでリング
鍛造した。 ：上記リング鍛造材を、プレスでこば押しして両端面
を整えた後、α＋β域である 950℃まで加熱してリング
圧延機により外径 700mm×内径 650mmまでリング圧延し
た。
ある1200℃に加熱し直径 340mmまで分塊鍛造した。 ：上記分塊鍛造材を、α＋β域である 950℃に加熱し
直径 300mmまで鍛造した。 ：上記鍛造材を、β処理（1050℃×30分加熱後水焼き
入れ）した後、機械加工により外径 300mm×内径 125mm
×長さ 400mmのホロービレットに加工した。 ：上記ホロービレットを、α＋β域である 950℃に加
熱し、直径 120mmのマンドレル、幅 250mmの金敷を備え
る図１に示すリング鍛造装置を用いて、圧下量7％で片
端部づつリング鍛造した後、中央部を同様にリング鍛造
しこれを繰り返して外径 500mm×内径 430mmまでリング
鍛造した。 ：上記リング鍛造材を、プレスでこば押しして両端面
を整えた後、α＋β域である 950℃まで加熱してリング
圧延機により外径 700mm×内径 650mmまでリング圧延し
た。
【００１５】上記加工工程により得られたチタン合金リ
ング製品の両端部には、割れが認められず、また超音波
探傷でも欠陥がみとめられず良好な製品が得られた。ま
た、リング鍛造およびリング圧延が円滑に行え、歩留り
も大きく向上できた。
ング製品の両端部には、割れが認められず、また超音波
探傷でも欠陥がみとめられず良好な製品が得られた。ま
た、リング鍛造およびリング圧延が円滑に行え、歩留り
も大きく向上できた。
【００１６】（実施例２）直径 420mmのチタン合金（Ti
− 6Al− 4V)インゴットを用い次の加工工程を経てチタ
ン合金リングを製造した。
− 6Al− 4V)インゴットを用い次の加工工程を経てチタ
ン合金リングを製造した。
【００１７】：上記チタン合金インゴットを、β域で
ある1100℃に加熱したのち連続的に直径 300mmまで鍛造
した。 ：上記鍛造材を、機械加工により外径 300mm×内径 1
25mm×長さ 400mmのホロービレットに加工した。 ：上記ホロービレットを、β処理することなくα＋β
域である 950℃に加熱し、直径 120mmのマンドレル、中
窪み幅 250mmの金敷を備える図２に示すリング鍛造装置
を用いて圧下量10％で両端部をリング鍛造した後、中央
部を従来の金敷でリング鍛造し、このリング鍛造を繰り
返して外径 500mm×内径 430mmまでリング鍛造した。 ：上記リング鍛造材を、プレスでこば押しして両端面
を整えた後、α＋β域である 950℃まで加熱してリング
圧延機により外径 700mm×内径 650mmまでリング圧延し
た。
ある1100℃に加熱したのち連続的に直径 300mmまで鍛造
した。 ：上記鍛造材を、機械加工により外径 300mm×内径 1
25mm×長さ 400mmのホロービレットに加工した。 ：上記ホロービレットを、β処理することなくα＋β
域である 950℃に加熱し、直径 120mmのマンドレル、中
窪み幅 250mmの金敷を備える図２に示すリング鍛造装置
を用いて圧下量10％で両端部をリング鍛造した後、中央
部を従来の金敷でリング鍛造し、このリング鍛造を繰り
返して外径 500mm×内径 430mmまでリング鍛造した。 ：上記リング鍛造材を、プレスでこば押しして両端面
を整えた後、α＋β域である 950℃まで加熱してリング
圧延機により外径 700mm×内径 650mmまでリング圧延し
た。
【００１８】上記加工工程により得られたチタン合金リ
ング製品の両端部には、上記実施例１と同様に割れが認
められず、また超音波探傷でも欠陥がみとめられず良好
な製品が得られた。また、リング鍛造およびリング圧延
も円滑に行え、歩留りも大きく向上できた。
ング製品の両端部には、上記実施例１と同様に割れが認
められず、また超音波探傷でも欠陥がみとめられず良好
な製品が得られた。また、リング鍛造およびリング圧延
も円滑に行え、歩留りも大きく向上できた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるチ
タン合金リングの製造方法によれば、チタン合金ホロー
ビレットからチタン合金リングに径を拡大する際の、リ
ング鍛造またはリング圧延中の端部の割れが抑制でき、
これにより品質のよいチタン合金リングが歩留りよく製
造できる。
タン合金リングの製造方法によれば、チタン合金ホロー
ビレットからチタン合金リングに径を拡大する際の、リ
ング鍛造またはリング圧延中の端部の割れが抑制でき、
これにより品質のよいチタン合金リングが歩留りよく製
造できる。
【図１】本発明のチタン合金リングの製造方法に使用さ
れるリング鍛造装置の概要図である。
れるリング鍛造装置の概要図である。
【図２】本発明のチタン合金リングの製造方法に使用さ
れる別の実施態様のリング鍛造装置の概要図である。
れる別の実施態様のリング鍛造装置の概要図である。
【図３】リング鍛造においてチタン合金ホロービレット
をマンドレルと金敷の間で圧下した時の、圧下方向のみ
かけひずみ〔圧下量（％）〕と端部の最大真ひずみの関
係を示すグラフ図である。
をマンドレルと金敷の間で圧下した時の、圧下方向のみ
かけひずみ〔圧下量（％）〕と端部の最大真ひずみの関
係を示すグラフ図である。
【図４】従来のチタン合金リングの製造方法に使用され
るリング鍛造装置の概要図である。
るリング鍛造装置の概要図である。
１：チタン合金ホロービレット ２，３：金敷 ４：マンドレル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 裕文 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 落 敏行 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 大西 良市 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 諸藤 弘之 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 α＋β域でチタン合金ホロービレットの
端部を優先的に鍛造するリング鍛造を行った後、さらに
リング鍛造またはリング圧延してチタン合金リングを製
造することを特徴とするチタン合金リングの製造方法。 - 【請求項２】 α＋β域でチタン合金ホロービレットの
端部を優先的に鍛造する際の圧下量が 5％以上である請
求項１記載のチタン合金リングの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01653494A JP3242521B2 (ja) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | チタン合金リングの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01653494A JP3242521B2 (ja) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | チタン合金リングの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07223034A true JPH07223034A (ja) | 1995-08-22 |
| JP3242521B2 JP3242521B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=11918940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01653494A Expired - Fee Related JP3242521B2 (ja) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | チタン合金リングの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3242521B2 (ja) |
Cited By (10)
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| JP2010188414A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Nsk Ltd | 金属製リング状部品の製造方法及び金属製部品の塑性加工装置 |
| CN103358100A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-10-23 | 江南工业集团有限公司 | 一种钛合金管形件锻造成型工艺方法 |
| CN106425327A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 西北有色金属研究院 | 一种大规格tc4钛合金环件的制备方法 |
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-
1994
- 1994-02-10 JP JP01653494A patent/JP3242521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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