JPH0739017B2 - 変形抵抗の大きい合金材料からなる鍛造品の製造方法 - Google Patents

変形抵抗の大きい合金材料からなる鍛造品の製造方法

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JPH0739017B2
JPH0739017B2 JP2413875A JP41387590A JPH0739017B2 JP H0739017 B2 JPH0739017 B2 JP H0739017B2 JP 2413875 A JP2413875 A JP 2413875A JP 41387590 A JP41387590 A JP 41387590A JP H0739017 B2 JPH0739017 B2 JP H0739017B2
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JP
Japan
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deformation resistance
work material
heat insulating
forged product
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悦夫 村井
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B21J1/025Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough affecting grain orientation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、変形抵抗の大きい合
金材料を圧縮加工して鍛造品を得る、鍛造品の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、オーステナイト鋼、Ni 基合
金、超合金などのように、変形抵抗が大きい合金材料
は、加工が容易ではなく、例えば、据込み鍛造する場合
にも、材料を高温に加熱して変形抵抗が小さい状態にし
ておき、さらに、相当に大きな圧縮力で変形させること
が必要とされる。また、上記材料の中でも、超合金は、
特に、変形抵抗が大きく、しかも、鍛造温度幅は、10
0〜200℃と狭い。
【0003】この超合金を用いた鍛造品としては、比較
的小型の製品が実用化されており、1万トン程度の大容
量のプレス機械を用い、図3,4に示すように、被加工
材10の全面をカバーできる鍛造工具11,12を、被
加工材10の上下にセットして圧縮加工することによっ
て、被加工材10の温度低下が進行する前に、短時間で
加工を行って鍛造品13を得ている。また、この製造方
法を、小型製品に止まらず、ガスタービンのディスク材
などに使用される大型の鍛造品に応用することが要望さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法
で、大型の製品を製造する場合には、鍛造工具と被加工
材との接触面積が増大するので、さらに、大容量のプレ
ス機械が必要になる。例えば、外径が1mを超えるよう
な大型の超合金ディスク材を据込み鍛造する場合には、
5〜7万トンの力量を有するような、きわめて大容量の
プレス機械が必要となり、設備費が嵩むため実用化が困
難であるという問題点がある。
【0005】また、小型の超合金鍛造品を製造する場合
でも、前述したように鍛造は可能であるが、材料の変形
抵抗が大きいため、鍛造品13の中央表面部に大きな不
変形領域(デッドゾ−ン)14が形成される。この領域
14では、組織の微細化などの鍛錬効果は不十分であ
り、他部に比べ機械的性質が劣っている。このため、従
来は、予め中央部に余肉を設けておき、鍛造後これを排
除することによって解決しており、歩留りが悪いという
問題点がある。
【0006】この発明は、上記課題を解決することを基
本的な目的とし、変形抵抗の大きい合金材料を、容易、
かつ効率よく鍛造できる、鍛造品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】上記課題を解決するた
め、本願のうち第1の発明は、被加工材の寸法を超える
大きさの全面型と、被加工材の寸法を超える長さと被加
工材の寸法よりも小さな幅を有する部分型とを用いて据
え込み鍛造する方法であって、加熱した被加工材の周囲
に、予め加熱しておいた高温の保温部材を配置して、
記全面型と部分型によって被加工材を部分的に圧縮する
加工を、部分型と被加工材との接触面を変えつつ同一の
圧縮方向で繰返し行って、被加工材の全面にわたり圧縮
加工を施して据え込み鍛造することを特徴とする。
【0008】また、第2の発明は、第1の発明におい
て、保温部材が、被加工材の全周を囲む形状を有し、か
つ被加工材の厚さを超える高さを有することを特徴とす
る。
【0009】本発明に用いられる合金材料としては、変
形抵抗が大きくて、従来のプレス機械などでは負担が大
きいものが好適であり、オーステナイト鋼、Ni 基合
金、超合金などからなる大型素材を例示することができ
る。なお、上記合金材料からなる被加工材の加熱温度
は、従来の鍛造方法と同様に、材料の組成などにしたが
って、最適な数値に定められる。
【0010】この被加工材の周囲に配置する保温部材
は、十分な保温効果を有するように、被加工材の加熱温
度と同等またはそれ以上の温度を有するのが望ましい。
但し、保温材の温度が高すぎると、被加工材の温度が上
昇して、鍛造温度を超えるので、保温材の温度は、過度
に高い温度とならないように設定する。その上限は、被
加工材の寸法や、保温部材の位置、高さなどによって異
なるが、例えば、被加工材の加熱温度+100℃を上限
として定めることができる。
【0011】なお、保温部材は、被加工材の周囲に、保
温部材を囲むように配置されるので、リング形状を有す
るものが望ましい。但し、本願発明としては、この形状
に限定されるものではなく、枠状のものであってもよ
く、さらに、複数の部材で被加工材を囲むものであって
もよい。なお、保温部材は、保温効果が良好であるよう
に、十分な高さを有するのが望ましく、さらには、被加
工材の厚さを超えるのが望ましい。
【0012】そして、部分圧縮は、被加工材の寸法を超
える長さと被加工材の寸法よりも小さな幅を有する部分
型で行う。部分圧縮は、同一位置での圧縮を繰返しても
よく、さらに、被加工材の部位を変えて繰返すものであ
り、工具または被加工材、もしくは両者を適当に移動さ
せて行う。これらの移動は、平行移動、回転移動などを
単独で、または複合して行うことができる。
【0013】
【0014】
【作用】すなわち、第1の発明によれば、被加工材の周
囲に予め加熱された高温の保温部材を配置することによ
り、被加工材の熱放射が抑制されるとともに、保温部材
が発する輻射対流熱によって、被加工材の温度が低下す
るのが抑制されるので、鍛造装置に特別な加熱装置を設
置することなく被加工材が鍛造温度の下限にまで冷却す
る時間が延び、鍛造可能な時間が長くなる。さらに、被
加工材を部分的に圧縮することにより、工具と被加工材
との接触面積が低減し、単位面積あたりの圧縮力を増加
させる。したがって、変形抵抗が大きな材料でも、全面
を一度に圧縮する場合よりも、小さな容量のプレス機械
で圧縮することができる。この部分圧縮を部位を変えて
繰返すことによって、一度に全面を圧縮する場合と同様
に、全面を一様に圧縮加工して据え込む鍛造することが
できる。なお、部分圧縮によって、作業時間は延びる
が、保温部材によって被加工材の冷却が抑制されている
ので、鍛造温度範囲内で作業を行うことが可能である。
【0015】また、第2の発明によれば、全周を囲み、
かつ十分に高さのある保温材によって被加工材の冷却が
より有効に抑制される。
【0016】
【実施例】(実施例1)先ず、第1の発明の実施例を、
図1および図2に基づいて説明する。変形抵抗の大きい
合金材料として、超合金であるインコネル706(商標
名)合金を用いて、径900mm、厚さ400mmのディス
ク材1(被加工材)を用意した。次に実施例に用いる鍛
造装置を説明する。上記ディスク材1を圧縮する上金型
2は、直方体形状を有し、長辺側が水平方向に位置して
おり、その長さは、ディスク材1の径を十分に超えてい
る。この長辺角部には、下面側に面取り1aまたは丸み
を設けておく。なお、上金型2の幅は、ディスク材1の
径に比べて十分に小さく、したがって、上金型2はディ
スク材1とは、部分的にのみ接触することができる。
【0017】この上金型2は、3,000トンの力量を
有するプレス機械の駆動装置(図示しない)に連結され
ており、上下に移動可能とされている。なお、上金型2
の材質としては、耐摩耗性、耐熱性に優れた耐熱鋼が望
ましく、変形抵抗が大きいものほど望ましい。本実施例
ではインコネル718(商標名)合金を用いた。
【0018】さらに、上金型2に対向して、下金型3
が、ラム4上に固定配置されている。下金型3は、ディ
スク材1の面積に対し、十分に大きな面積を有してい
る。なお、下金型3には、耐熱材を用いるのが望まし
い。前記ラム4は、回転装置(図示しない)に連結され
ており、下金型3とともに、回転可能とされている。
【0019】次いで、製造工程を説明すると、先ず、前
記下金型3上に、予め加熱してあるリング状の保温部材
5を設置する。この保温部材5の内径は、ディスク材1
の外径よりも500〜1000mm大きく、上金型2の長
辺長さを超える寸法を有しており、また高さは、ディス
ク材1の厚さを若干上回っている。なお、保温部材5
は、ディスク材1の加熱温度以上で、この加熱温度+1
00℃以下の範囲内に加熱してある。ディスク材1は、
加熱炉(図示しない)で所望の温度に加熱し、上記した
保温部材5の設置後に出炉して、保温部材5の内周側に
位置する、下金型3の中央上部に設置する。
【0020】次いで、上金型2を、駆動装置によって下
降させ、ディスク材1に押し当てて部分的な圧縮加工を
行い、その後、上金型2を上昇させる。上金型2を上昇
させる間に、回転装置によって下金型3を適当量回転さ
せ、回転停止後に、上金型2を再度下降させて引き続
き、部分圧縮を行う。この動作を繰返すことによって、
上金型2によって、ディスク材1の上面全面にわたっ
て、一様な圧縮加工を行う。所定量の加工が終了した後
は、ディスク材1を上下に反転させ、同様の作業を繰り
返して、ディスク材1が1250mmの外径を有するに至
るまで圧縮加工を施した。なお、加工時に、ディスク材
1の温度が、鍛造温度を下回った場合には、再度、加熱
炉で加熱して作業を続行した。
【0021】また、比較のために、実施例と同材のディ
スク材を用いて、従来と同様に、全面据込み鍛造を行っ
たところ、10,000トンの容量を有するプレス機械
を用いた場合でも、ディスク材が1050mmの外径とな
った状態で、プレス力量とディスク材の変形抵抗とがバ
ランスして、それ以上圧縮することは困難であった。
【0022】なお、実施例の圧縮加工中には、保温部材
5の作用により、ディスク材1の冷却が抑制されていた
ので、鍛造温度下限まで冷却される時間は、保温部材を
使用しない場合の約2倍に延びた。このため、ディスク
材の再加熱回数を減らすことができ、合計した加熱時間
も、保温部材を用いない場合に比べて25%減少し、作
業効率が大幅に向上した。なお、小型の被加工材や、鍛
造可能温度が広い被加工材では、再加熱を要することな
く鍛造することも可能である。
【0023】なお、上記実施例では、予め保温部材を加
熱しておいたが、上記製造工程後、同様の工程を繰返す
場合には、保温部材の温度が十分に高ければ、再加熱を
要することなく作業を行うことができる。
【0024】
【0025】
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、被加工材の周囲に高温の保温部材を配置し、被加工
材を刻みながら圧縮加工して全面を一様に圧縮するもの
としたので、必要とされるプレス機械の容量が小さくな
り、設備費を低減することができる。また、大型で、特
に変形抵抗が大きい材料の鍛造も容易となり、応用範囲
が広がる効果がある。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に用いる鍛造機械の断面図である。
【図2】同じく、上金型の斜視図である。
【図3】全面据込み鍛造に用いる鍛造装置の斜視図であ
る。
【図4】同じく、得られた鍛造品の正面図である。
【符号の説明】
1 ディスク材 2 上金型 3 下金型 5 保温部材 10 ディスク材 13 鍛造品 14 不変形領域 15 不変形領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工材の寸法を超える大きさの全面型
    と、被加工材の寸法を超える長さと被加工材の寸法より
    も小さな幅を有する部分型とを用いて据え込み鍛造する
    方法であって、加熱した被加工材の周囲に、予め加熱し
    ておいた高温の保温部材を配置しておき、前記全面型と
    部分型によって被加工材を部分的に圧縮する加工を、
    分型と被加工材との接触面を変えつつ同一の圧縮方向で
    繰返し行って、被加工材の全面にわたり圧縮加工を施
    て据え込み鍛造することを特徴とする変形抵抗の大きい
    合金材料からなる鍛造品の製造方法
  2. 【請求項2】 保温部材は、被加工材の全周を囲む形状
    を有し、かつ被加工材の厚さを超える高さを有すること
    を特徴とする請求項1記載の変形抵抗の大きい合金材料
    からなる鍛造品の製造方法
JP2413875A 1990-12-26 1990-12-26 変形抵抗の大きい合金材料からなる鍛造品の製造方法 Expired - Lifetime JPH0739017B2 (ja)

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Family Cites Families (6)

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JPS57209736A (en) * 1981-06-19 1982-12-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hot plastic working method for metallic material
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