JPS58163541A - 長いフインを有する部品の鍛造成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、長いフィンを有する部品の鍛造成形方法に関
する。

従来、長いフィンを有する部品のような複雑形状部品の
成形方法としては、（１）粗形材からの削り出しによる
方法、（Ｓ）精密鋳造による方法。

および　（８）　　粗鍛造後、削り出しによる方法、な
ど各種の方法が行われて毅た。しかし、（１）および（
濁の削り出し工程を含む方法は、加工に時間もかかり、
叉削り出された材料の無駄も大ぎ（、経済的な方法とは
いえない、又、偉）の精密鋳造の方法も参鋳造欠陥およ
び鋳造組織に起因する成形品の強度の不足やパーツツキ
のために、いまだ信頼性の高い製造方法とはいえない。

そこで、かかる複雑惨状部品の成形方法として。

恢 経済的で、かつ量朧に適する鍛造のみによる成形方法の
開発が期待された。そして、長いフィンを有する部品の
成ｌＩｃついても鍛造のみにより行う試みがなされた。

しかし、従来の鍛造法により複軸形状の部分、特に長い
ツイン部のように薄（細長い部分の先端まで、材料を充
満させるためには。

の変形抵抗が増大すること、そこで、材料の温度低下を
避けようとして加工速度を上げても、両様に材料の変形
抵抗が増大するとのことに起因したものであった。

また、加工荷重が大きいと、単に大Ｗ装置を要するとい
う関−だけでな（、金製の破損や摩耗のために、複雑な
形の部品を成形で館なくなる。という重大な欠陥につな
がった・ 本発明は、かかる従来技術の問題点を解決し、低い加工
荷重で前記部品を鍛造成形することがで毅る方法を提供
しようとするものである。

すなわち９本発明は。

（１１長いフィンを有する部品を成形するための１＋ ダイキャビディを有するダイスにブランクを挿入し、ダ
イス、およびパンチをプランタの温度に等しく加熱した
状態において、ブランクの後端−全面をパンチにより加
圧し、ブランクの先端をダイキャビ！イ内に挿し込むよ
うに塑性変形せしめる。

予備成形工程と。

みなパンチにより再圧下して、フィン成形部にブランク
材料を充満せしめる本成形工程とよりなることを特徴と
する長いフィンを有する部品の鍛造成形方法にある。

本発明方法では、ダイスとパンチをブランクと等温に加
熱した上でパンチによりブランクを加圧するので１通常
の熱間鍛造の場合のように、ブランクにくらべて２００
℃〜数百℃も温度が低いパンチやダイスにより、ブラン
クが冷却されるとの欠陥がない。その軸条、ブランクの
冷＃による変形抵抗の増加、愛形能の低下の心配もない
。また。

冷却の心配カニなければ、低い加工速度を自由に選ぶこ
ともできるので低い加工荷重で鍛造成形ができる。さら
に、ブランク各部において温度差が生じないので、成形
が絢−に行われ、得られた成形＼く・　ガ′／ 品の寸法精度もよ−ｖ＝ｌｘ　ｆ　９ンク内の温度分布
が不拘−であれば生ずる不均一なひずみもな％１１ので
、材質もすぐれている。また、ポンチによるプ移動に有
効な箇所ｃｌ！ＩＩ定したので、低（％加工荷重で、長
いフィンを有する部品を容易に鍛造成形することがで診
る。　　　　　　゛ 本発明方法が適用できる被加工材は、＊造成形に適すミ
ー性材料であればより・、した力；って、鉄鋼、チタニ
ウム合金、アルミニウム舎会、鋼合金。

郷が加工対電となりうる。

本−明において、゛ダイス、ブランクおよ□びノ（ンチ
は、いずれも等しい温度、すなわちブランクの鍛造温度
に加熱される。′ブランクの鍛造温度番よ。

ブランクお材料の種類辷□よ−り異なる。

側層ｆ鉄鋼や千゛タニウム合金であれは８６０〜９６０
℃であり、アルミニウム合金では４００ｑ６００℃であ
る。′。

加熱方法はりダイス中に１ランクを収容し、１ンチを含
めてダイス全体をハンドヒーター等により一度に加熱す
る方法のほか、ブランクのみを外部で鍛造温度まで加熱
し、その後すでに加熱されパ たダイスとインチの間に挿入する方法でもよい。

　Ｘ６ 本発明方法で使用するダイスおよびインチの材料は、被
加工材たるブランクの材料に応じて異なる。すなわち、
ダイスおよびベンチともブランクの鍛造温度に加熱され
るので、その温度で所定の型愉度（高温強度）を備えで
いる材料でなければならない。そのため、アルミニウム
合金や鋼合金のように鍛造温度が低い場合は、ダイスお
よびパンφ材料は通常の工具綱でよい。しかし、鉄鋼の
ように鍛造温度が高い場合は、耐熱合金を使用しなけれ
は、所定の型強度が期待できない。

パンチをこよるブランクへの加圧は、ダイス、パンチ、
および１ランクが等しい温度に加熱された状態で行われ
る。遥・常の熱間鍛造のように、ブランクに（らべて温
度が数百度も舞いダイスやポンチのために、ブランクが
冷却されること・を避けるためである。

本発明の予備成形工程では、ダイス内に収納されたブラ
ンクの後端部全面な一°ンチにより押圧して鍛造を行う
。ここで、ブランクの後端部とは。

ｌマ　　喀 ポンチが直接に接触するブランクの面をいい、最終的に
フィンが形成される面と反対の面にあたる。

ハ０ ブランクの後端部全面をインチにより加圧することによ
り、ブランク全体に、材料流れをおこさせ！Ｘ６ る、・インチによる加圧力はブランクの材料が、ダイス
内のフィン成形部の先端部分を除いた部分に充満するた
めに必要な程度でよい、そして１以上の工程は実際には
次のように行われる。

ブランクへの圧下を始めて後一定時間加圧を継続し、急
に加工荷重が上昇しだしたら、この予備成形工程が終っ
たことがわかるので、以後の加圧をやめることになる。

この時点では、ダイス内の大部分に材料が充満したこと
により、材料とダイスが広く接触して、摩擦抵抗が増大
したこと、およびブランクが半製品の形状に成形された
ため、その形状による材料流れへの拘束が生じたことか
ら。

これ以上の成形には、大′幅な加工荷重の増加が必要に
なったことを意味している。したがって、この段階では
、材料が充満しにくいフィン成形部の先端の角部分など
には材料の未充満部が翔っている。　　　゛ なお、加圧を行う前に、ダイスおよびインチ表面に炭化
物被覆等を施し、焼付き防止を図ることが望ましい。ま
た、ブランクにダイスにもあらかじめ、４１１滑剤を塗
布して、摩擦による加工荷重の上昇を少なくしておく方
がよい。

予備成形を□終ったブランク１ｃｊｌｔシて、今度は。

本成形工程としてブランクの後端部の内、ダイキャビラ
イの長いフィン成形部に近い部分のみを直径の小さいパ
ンチにより再圧下する。

この再圧下により、この部分の材料は、比較的拘束を受
けることなく、ダイスのフィン成形部において、末だ材
料が充満されていない部分、即ち未充満部分に崗うて移
動することがで會、そのため完全なフィン形状が成形さ
れる。

したがって９本成形工程のパンチの加工荷重は。

予備成形工程時の荷重と両部ないし、それ以下で足りる
。

なお、ブランクの後端部の内、パンチにより再圧下され
る部分以外の部分は、ホルダー等により押えておくこと
が望ましい。こうすることにより再圧下の時に、圧下さ
れなかった部分の材料が浮ぎ上がることを防ぐことがで
きる。

以下１本発明の実施例を示す。

実施例 第２図に示す円柱状の耐熱アルミニウム合金（ＪＩ８８
ＮＯ１）の押し出し材ブランク！（４０φ×１８−）を
被加工材とし１本発明方法により第１図に示す−いフィ
ンｌを有するタービン部品（フィンの厚さｌａｇ、　　
フィンの長さａ６〜１　Ｎ５ｇ）を鍛造成形した。

本発明方法に使用シた第８図の型構成は以下の通りであ
る。　　　　　　　　　　　　　ダイス全体は、上ダイ
ス８９分割ｌイス４．下ダイス６とよりなり、上ダイス
８の間には、パンチ６が上下移動可能な通路が設けられ
ている。パンチ６と上ダイス８．および分割メイス鳴に
より囲まれた空間が、ブランクが挿入されるダイキャビ
ディ７を形成している。ダイキャビ！４７は１部品の肉
と下ダイス５ｅＣより形成される間隙は、スペー号、８
を挿入して充填されている。スペー？８の下方には加工
後の１９ンクを取り出すためのノνクアウトヒン９が上
下に移動可能に般けられている。

ハ０ なお、ここで使用のダイスおよびポンチ６は熱、りａｂ
、　＝ｔプ炭、化物婢覆を施した。また、ダイス。

パンチ、ブランクのそれぞれの接触ｍＷ−は、潤滑性の
向上のため、黒鉛畢肩滑剤・を塗布した。

まず、と−一４１０Ｃより、ダイス全体およびパン４−
６をブランクの鍛造温度である４００℃に加熱した。つ
いで、パンチ６と上ダイス８ｖｔ上昇させて、別途４０
０’ｔに、加熱したブランク８をダイキャビデイ７に挿
入した。上型ダイス８を下降させて分割ダイス４を固定
し、ついでパンチ６を下降させてブランク２の後端部全
面を加圧して予備成形を行った。このさいの加工条件は
、無負荷ｌザ 時のプレス速Ｍ（暮ンチの移動速度をいう）を１０ｍ１
Ｉ／５ｅＣ０最大加工荷重を７９トン（最大平均面圧ｓ
ｂｋ’ｉ°ｆ／■２）、加工時間を１分とした。

ついで、パンチ６を上昇させた後１本成形のためＩＣ直
径２８ｍの小径パンチ６１と交換した。

なお番小径パンチ６１４４００℃に加熱してあうた。つ
いで、第亀図に示すごとく、小径バンチ６１を下降させ
て、ブランク２の中心部のみを約３−再圧下して１本成
形工程を行った。この場合に。

ブランクの再圧下された中心部以外の部分は、ホルダー
１１により押えられ固定されている。このさいの加工条
件は、プレス速度ｌ調／　ｓｅａ　、最大加工荷重２１
１ン（最大平均面圧５６に９°／／ｍｌ）・ホルダー荷
重４０トン、加工時間１分であった。

予備成形工程を終った段階でのフィンの形成状況は、第
１図に１分割ダイス番のキャビティ内に斜線を付して示
すごとくであった。すなわち、ダイキャビティの厚肉部
形成部りｌは、完全に材料が充満していたがフィン成形
部７８は、フィン先端の角部分に材料の未充満部が生じ
ていた。ところが１本成形工程を終った段階では箒８図
に、キャビティ内に斜線を付して示すごとく、材料の未
完の未充満部であつた部分に向りて、すなわち−第８図
に示す入方向への材料の流れが見られた。

比較例１ 次に比較のためＩＣ，王妃と同一の被加工材を対鹸に同
一の型構成により、今度は一段成形で１１図に示すター
ビン部品の鍛造を試みた。

実施例と同様にダイスとパンチ６およびブランク２をい
ずれもブランクの鍛造温度の４００℃に加熱した上で、
パンチ６１Ｃよりブランク２の後端部金山を圧下し、そ
のまま加圧しつづけて、成形品を得た。しかし、この間
の最大加工荷重はｌＢＯトン（Ｊｌ大平ｊｉｉｏ１ｉ圧
８８＃−／／ｓｌ＋”）＃ｃ４ｊ１１．実１ｃ９！施例
の場合の１６倍の高荷重を要した。

比較例８ また、ダイ私パンチ、およびブランクを等温に加熱し鍛
造を行う本発明方法と異なり、ダイスおよびパンチｄ温
度がブランクの湯度より低−１状態で鍛造を行う通常の
艶聞鍛造で、かつ一段成形により第１図に示すタービン
部品を成形することを試みた。

ダイスおよび−パンチは、１６０〜１１００℃に加熱さ
れ、耐熱アルミニウム会合の押し出し材ブランクは４０
０℃に加熱された。８５０トンの機械プレスを用いて、
このブランクの後端部全面をノ（ンチにより約α８秒圧
下したが、最大加工荷重＄１００トン（最大平均面圧６
４＃・ｌ／間３）でもフィン部の成形量は、ダイスおよ
゛びパンチを４００℃に加熱し、最大加工荷重８０）ン
（最大平均面圧８５峙・１７ｍ”　）め場合よりもはる
かに少なく、フィン成形部に材料を充満させることはで
きなかった。

そして、これ以上の荷重での加工は、′ｍの破損の危険
性が大きいため実施できなかつた。

【図面の簡単な説明】

鶴１図は１本発明方法により製造したタービン部品の斜
視図。 鴎８図は９本発明方法の予備成形ニーの前後のブランク
およびａｍ装置の断面図、第８図は１本発装置の断面図
である。 １−一・・・・タービン部品のフィン、８鋳軸ＩＩ紳プ
ツンク。 ８・・・−・・上ダイスｅ’　４　ｓｅａｍ−分割ダイ
ス。 ハ１ ｂ・・−・・・下ダイス、　　６　ｍｗ＊−ポンチ　７
　ｍｗｅ＋＋＊ダイキャビティ、　　８−・・・−スペ
ーサ、９・−榊ノツクアウトビン、ｔｏ−・ゆ−・ヒー
タ、ｌ卜・−ホルダー（外１１名） 第７図 −７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 長いフィンを有する部品な威ｌするためのｌイキャビ！
   イを有するダイスに、ブランクを挿入し。 ダイスおよびパンチをプランタの温度に等し−く加熱し
   た状ｍにおいて、プランタの一端部金一をパンチにより
   加圧し、プツνりの先端をｌイキャビテイ内に押し込む
   ように麿性変惨せしめる予備成形工種と。 続いて、ブランク後端部の内、Ｉイキャビ！イの長いフ
   ィン成形部に近いブランクの部分のみをパンチにより再
   圧下し゛て、フィン成形部にプラン？材料を充満せしめ
   る本或潜工穏 とよりなることを特徴とする長いツインを有する部品の
   鍛造成形方法。