JPS6116546B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一体的なブレードを有するデイスクを
成形する方法に係る。単一のプレスを使用するこ
とによつて一体的なブレードを有するデイスクを
成形する試みがなされてきた。タービンホイール
を製造する一つの方法が米国特許第3122823号に
開示されている。更に米国特許第3791821号には
一体的なデイスク及びブレード構成成分をプロセ
ス化する方法が開示されており、また米国特許第
3750450号には相対的に運動し得る複数号の成形
要素を有する装置が開示されている。

本発明の主要な目的は、一体的にブレードを設
けられたデイスクを最終形状に成形する方法を提
供することである。

本発明の他の一つの目的は、二つのステツプ、
即ち(1)中央に於いてほぼ最終形状でありしかもそ
の縁部に配置された余剰材料を有する形状にビレ
ツトが予成形され、(2)この予成形された形状が、
余剰材料をリム及びブレードにプレスされること
により再度成形される方法を提供することであ
る。

本発明の更に他の一つの目的は、一体的なブレ
ードを有するデイスクを成形するためのダイス型
を提供することである。このダイス型は上部ダイ
ス型、下部ダイス型及びリムダイス型が含まれて
いる。

本発明の他の一つの目的は、インナーセクシヨ
ンとアウターセクシヨンとを有し、前記アウター
セクシヨンは適宜な成形を達成すべく、ステツプ
の間に於いて交換される分割された上部ダイス型
を提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、第一及び第二
のステツプのための二つに分割されたリムダイス
型装置を提供することである。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明をその好
ましい実施例について詳細に説明する。

第１図に於て、開示された装置の下方部は下部
ダイス型４が固定されているベツド１を含んでい
る。下部ダイス型４はその底部側に開孔６を有し
ており、この開孔６は120゜隔置された三つのア
ーム９を有するノツクアウトピンヘツド８を受く
べく三つの均等に隔置されて延在する溝を有して
いる。ノツクアウトピンヘツド８はノツクアウト
ピン２９の上端部に固定されている。このピン２
９はベツド１を貫通して延在しており、必要なと
きに所要の任意の装置により作動されてよい。下
部ダイス型４はデイスクの仕上げ形状とされた上
面１０を含んでいる。平端な環状面１１がダイス
型の外形面の周りに延在しており、リムダイス型
装置１４Ａ及び１４Ｂを受くべく仕上げ面の外周
縁よりも下に形成されている。

環状リセス１６が環状面１１に沿つて延在して
おり、この中にリング部材１８が入れられてい
る。このリング部材１８はこれに固定された三つ
のピン２０を有しており、このピン２０はリング
部材１８に沿つて均等に隔置された三つの部分に
於てこれより下方に延在している。これらのピン
２０はこれより説明する目的でノツクアウトピン
ヘツド８のアーム９の端部に近接して配置される
べく、下部ダイス型４内の開孔２２を貫通して延
びている。

下部ダイス型４の中央部はその中心に於て円錐
状リセス２４を有しており中央部４Ａがその中に
配置されており、またこれより説明する目的で短
軸部２６が下部ダイス型４の中央にある開孔を貫
通してこれよりノツクアウトピンヘツド８の中心
に近接した点迄下方に向けて延在している。第１
図を示す如く、上面１０の外形は下部ダイス型４
の一部とインサート４Ａとにより形成されてい
る。

開示された装置の上部はラム２を含んでおり、
これに二つの部分よりなる上部ダイス型３が固定
されている。この上部ダイス型３はアウターセク
シヨン３Ａとインナーセクシヨン３Ｂとを含んで
いる。アウターセクシヨン３Ａはラム２にボルト
締結されており、インナーセクシヨン３Ｂのため
の固定装置は図示されていないが、このインナー
セクシヨン３Ｂはアウターセクシヨン３Ａを介し
てラム２にボルト締結されていてよい。第１図に
より示されたステツプに於ては、アウターセクシ
ヨン３Ａ及びインナーセクシヨン、３Ｂは単一の
ダイス型部材として機能する。

上部ダイス型３のインナーセクシヨン３Ｂはデ
イスクの仕上げ形状とされた下面３０を含んでい
る。中央部はデイスク上に軸部を形成すべく符号
３２に於てリセスを設けられている。この軸部の
長さはノツクアウトピン３４の端部により決定さ
れている。このピン３４はラム２を貫通して延び
ており、また必要なときに所要の任意の装置によ
り作動されてよい。ノツクアウトピン３４のヘツ
ド３６は円錐形の部分が形成されており、またイ
ンナーセクシヨン３Ｂの上端部に於て円錐面３８
に係合している。もしデイスクのより短い軸部が
必要ならば、筒状部がヘツド３６に付け加えられ
てよいことが理解されよう。

上部ダイス型３のアウターセクシヨン３Ａは下
部環状面４０を含んでおり、この環状面４０は仕
上げプレス中にデイスク及びブレードの残つてい
る所要の形状を満たすに必要なある量の金属を容
するよう、この点に於て環状に予め成形された形
状を形成し得るような中間的な形状とされてい
る。環状面４０の外側を形成する縁部Ａはこれよ
り説明する如く仕上げられたデイスク上にある点
に形成されている。

リムダイス型装置１４Ａが下部ダイス型４と上
部ダイス型３Ａとの共働する端部の周りに周縁方
向に配置されている。これより説明する如く、リ
ムダイス型装置１４Ａは下部ダイス型４上に形成
された環状面１１上にその庭面を有している。こ
のリムダイス型装置１４Ａは複数個のセクシヨン
に形成されている。図示の方法に於ては二つの半
リング４４，４６が使用されている。

リムダイス型装置１４Ａは上部内側筒状面３１
を有しており、この筒状面３１は第１図のアウタ
ーセクシヨン３Ａ上の上部外側筒状面３３と作動
的に係合しており、リムダイス型装置１４Ａは下
部内側筒状面３５を有しており、この筒状面３５
は第１図の下部ダイス型４上の下部外側筒状面３
７と作動的に係合している。これらの係合面の間
のリムダイス型装置１４Ａの内側面は、形成され
るべきブレードの環状プラツトフオームの実質的
な部分を与えるべくキヤビテイセクシヨン３９を
形成する形状とされている。このことは第２図に
示されており、ここでは環状に予め成形された形
状は最終的なプラツトホームの形状と比較して図
示されている。キヤビテイセクシヨン３９の上縁
部は、上部ダイス型３が第１図に示す如きその最
終位置に到達したとき環状面４０の縁部Ａの隣り
に配置されるようリムダイス型装置１４Ａの内側
面上に配置されている。このリムダイス型装置１
４Ａはバツクアツプリング５０により所定の位置
に保持されている。このバツクアツプリング５０
はリムダイス型装置１４Ａを支持し且所定の位置
に維持すべく、リムダイス型装置１４Ａの外周縁
壁に係合する係合傾斜面を有している。この傾斜
面にはリムダイス型装置１４Ａを内側に向つて押
圧している。バツクアツプリング５０は所要の任
意の装置によつて上下動されてよく或は必要に応
じて所定の位置に保持されてよい。

ラム２が上部ダイス型３を第１図に示された位
置（この位置に於てはビレツトが図示の如き予成
形された形状１００にプレスされている）に移動
した後、バツクアツプリング５０はリムダイス型
装置１４Ａに作用する力を除去すべく上昇され、
次いで二つの部分よりなる上部ダイス型３が取除
されてアウターセクシヨン３Ａは新しいアウター
セクシヨン３A′に置換えられる。リムダイス型
装置１４Ａも二つの半リング４４，４６を取外す
ことによつて取除かれる。このリムダイス型装置
１４Ａは複数個のブレードダイス型６０を含むリ
ムダイス型装置１４Ｂに置換えられる。

上部ダイス型３のアウターセクシヨン３A′は
デイスクの外側部の最終形状を成形すべき形状と
された下部環状面４０Ａを含んでいる。環状面４
０Ａの外側を形成している線A′がアウターセク
シヨン３A′上に配置されており、これによりア
ウターセクシヨン３A′が第３図に示された最終
位置に到達するときに、この線A′はインナーセ
クシヨン３Ｂに対して第１図に於る環状面４０の
縁部Ａの位置と同一の位置に配置されるようにな
つている。上部外側筒状面７０が、これより説明
する目的でアウターセクシヨン３Ａ上の上部外側
筒状面３３と同様に線A′よりも上にてアウター
セクシヨン３A′上に形成されている。

ブレードダイス型６０は環状面１１上に配置さ
れており、第１図に於る半リング４４，４６によ
つて形成されるのと同一の寸法に環状リングを形
成している。各ブレードダイス型６０はブレード
プラツトフオームを形成すべく上面６１と下面６
３との間に延びているキヤビテイセクシヨン６２
を有するよう形成されている。隣接するブレード
ダイス型６０はその隣接面に補形キヤビテイを有
し、共働してブレード形状のキヤビテイ６４を形
成している。（米国特許第3122823号の第６図及び
第７図を参照）。もしブレードがそのプラツトフ
オームよりその先端までテーパがつけられるなら
ば、完全にダイス型内に形成されたブレードキヤ
ビテイを有するブレードダイス型の如き他のブレ
ードダイス型が使用されてもよい。隣接するブレ
ードダイス型６０の隣接する上面６１は上部内側
筒状面を形成しており、隣接するブレードダイス
型６０のの隣接する下面６３は下部内側筒状面を
形成している。半リング４４，４６上に形成され
たテーパと同様に、ブレードダイス型６０の外面
はバツクアツプリング５０に係合すべくテーパが
つけられている。

リムダイス型装置１４Ａは隣接する上面６１に
より成形され且アウターセクシヨン３A′上の上
部外側筒状面７０に作動的に係合するよう配列さ
れた上部内側筒状面と、隣接する下面６３により
形成された且下部ダイス型４上の下部外側筒状面
３７に作動中に係合すべく配列された下部内側筒
状面とを有している。リムダイス型装置１４Ｂの
内側面はブレードダイス型６０の複数個のキヤビ
テイ６２にて作られた環状キヤビテイを有してお
り、この環状キヤビテイはブレードダイス型６０
の間のブレードキヤビテイ６４内に形成されたブ
レードの環状プラツトフオームを与えている。

予成形された形状１００の中間的な形状は余剰
量の材料を有する環状に予成形された端部形状を
含んでおり、環状面４０Ａの最下部がこの予成形
された形状に接触するときには、上部ダイス型の
インナーセクシヨン３Ｂの上部とアウターセクシ
ヨン３A′の共働する内面５２との間に隙間Ｃが
存在することが理解されよう。外側部が新しいア
ウターセクシヨン３A′により成形されている間
デイスクの仕上げ形状に当接して下面３０を保持
するために長さＣを有する変形可能なピンが部材
３A′と３Ｂとの間の隙間に置かれてよい。ラム
２が下降すると、アウターセクシヨン３A′はデ
イスク及びブレードの外側部分が第３図に示す如
く最終的に成形される終点位置迄移動され、ピン
は平に変形される。このピンの寸法、数、材料及
び変形量を選択することによつてアウターセクシ
ヨン３A′を通つてラム２よりインナーセクシヨ
ン３Ｂに伝達される力は制御され、これにより所
要量の力が予め成形された形状１００の外側部分
上に集中され得る。またインナーセクシヨン３Ｂ
上にかくして荷重を加えることにより材料の逆流
が防止される。

第２図及び第３図に於ては、含述べたピン方法
の変形例が示されている。この変形例はアウター
セクシヨン３A′内の対称的に隔置された複数個
の円筒状開孔５６を採用しており、この開孔５６
は面５２より上方に向けて延在しており、開孔５
６がより大きな室６６に開く位置に絞り５８が配
置されている。この対称パターンは正方形であつ
てよく、四つのピンがピン３４の中心より等半径
にて90゜隔置されて配置されていてよい。かかる
変形例に於ては、Ｃよりも僅かに大きな長さを有
する頑丈なピン５４がその下端部をインナーセク
シヨン３Ｂの上面に当接して配置されており、一
方その上端部は開孔５６の下部内に延びている。
変形可能なピン６５がピン５４の上端部と絞り５
８との間に配置されている。さてラム２が下降す
ると、ピン６５は平たくされず絞り５８を通つて
室６６内に押出される。伝達される力は、単に部
材３A′と３Ｂとの間に配置された変形可能なピ
ンによる場合と同様により制御される。ピン５４
が変形可能なピン６５の一部を絞り５８を貫通し
て押出している第３図を参照されたい。

ラム２が第２図の位置より第３図の位置へ移動
すると、力は上述の如く上部ダイス型３のインナ
ーセクシヨン３Ｂとアウターセクシヨン３A′と
の間に分割され、環状面４０によりその外縁部に
於て形成された環状に予め成形された形状の材料
はキヤビテイ６２，６４内に押込まれる。各キヤ
ビテイ６４内に押込められた材料は、プレスされ
る材料とダイス型の側部との間の摩擦によりその
前端部に於ては湾曲形状Ｓとなつている。特定の
ブレード設計に於ては、各ブレードキヤビテイ６
４の長さは所要のブレード長さよりも長くされ、
これによりビレツトが第３図に示された形状にプ
レスされた後にブレードはその適当な長さに機械
加工される。

ラム２が上部ダイス型３を第３図に示された位
置（この位置に於ては予成形された形状１００は
デイスク及びブレードの最終形状２００にプレス
されている）へ移動した後、上部ダイス型３が取
除かれ、またバツクアツプリング５０が取除かれ
る。次いでブレードの材料とダイス型の材料との
間の熱膨張係数が異なることによりブレードダイ
ス型６０がブレード上に固着しないようにブレー
ドダイス型６０を半径方向外方へ取外す装置が使
用される。特定のダイス型を取外す装置が、ジヨ
ージ・ケルチにより本願と共に出願された米国特
許出願第635188号に示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は予成形形状にプレスされたビレツトを
示す鍛造装置の部分図である。第２図は他の一つ
の上部ダイス型部及びリムダイス型装置を用いて
予成形されたビレツトを示す鍛造装置の部分図で
ある。第３図はデイスク及びブレードの最終形状
にプレスされた予成形された部分を示す鍛造装置
の部分図である。 １〜ベツド、２〜ラム、３〜上部ダイス型、３
Ａ〜アウターセクシヨン、３Ｂ〜インナーセクシ
ヨン、４〜下部ダイス型、６〜開孔、８〜ノツク
アウトピン、９〜アーム、１０〜上面、１１〜環
状面、１４Ａ，１４Ｂ〜リムダイス型装置、１８
〜リング部材、２０〜ピン、２２〜開孔、２４〜
円錐状リセス、２６〜短軸部、２９〜ノツクアウ
トピン、30〜下面、３１〜上部内側筒状面、３２
〜リセス、３３〜上部外側筒状面、３４〜ノツク
アウトピン、３５〜下部内側筒状面、３６〜ヘツ
ド、３７〜下部外側筒状面、38〜円錐状面、３９
〜キヤビテイセクシヨン、４０〜環状面、４４，
４６〜半リング、５０〜バツクアツプリング、５
２〜共働面、５４〜頑丈なピン、５６〜円筒状開
孔、５８〜絞り、60〜ブレードダイス型、６１〜
上面、６２〜キヤビテイセクシヨン、６３〜下
面、６４〜ブレード形キヤビテイ、６５〜変形可
能なピン、６６〜室、70〜上部外側筒状面、１０
０〜予成形形状、２００〜最終形状。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一体的なブレードを有するデイスクを成形す
   る方法にして、 (a) ビレツトを最終形状に近い形状に形成された
   デイスクの中央部とその外周に近接して設けら
   れたブレードを形成するに要する量の材料を備
   えた予め成形されたデイスクに圧縮し、 (b) かくして予め成形されたデイスクの成形され
   た中央部を保持しつつその外周部に押圧力を加
   えて前記のブレードを形成するに要する材料を
   ブレード成形キヤビテイ内へ押込み、この際与
   えられる押圧力はデイスクの中央部と外周部と
   に対し外周部の方がより大きい押圧力となるよ
   うにし、 上記の段階(b)に於ては第一の中央ダイスが前記
   の予め成形されたデイスクの中央部に係合しまた
   最終形状の表面を有する第二の外側ダイスが前記
   の予め成形されたデイスクの外周部に対して保持
   されるようにし、前記第二の外側ダイスの上側表
   面を前記第一の中央ダイスの下側表面より上にく
   るように隔置し、前記中央ダイスと前記外側ダイ
   スの間に作用される力を制限すべくこれら両者の
   間に変形可能な部材を配置し、前記第二の外側ダ
   イスに鍛造のための押圧力を与えることを特徴と
   する方法。 ２ 特許請求の範囲第１項の方法にして、前記変
   形可能な部材はピンとして形成されていることを
   特徴とする方法。 ３ 一体的なブレードを有するデイスクを第一及
   び第二の上側ダイスと下側ダイスと第一及び第二
   リム部ダイスとにより成形する方法にして、 (1) 前記下側ダイスの鍛造表面をデイスクの一方
   の側の最終形状に成形し、 (2) 前記第一の上側ダイスを第一の中央部とその
   周りに配置された第一の環状部とに形成し、 (3) 前記第一の上側ダイスの前記第一の中央部の
   鍛造表面をデイスクの他方の側の中央部の最終
   形状に成形し、 (4) 前記第一の上側ダイスの前記第一の環状部の
   鍛造表面をデイスクの前記他方の側の外側周縁
   面の周りに上方へ突き出た増大された材料を設
   ける予成形形状に成形し、 (5) 前記リム部ダイスを前記上側ダイスと前記下
   側ダイスの間に外側の端部空間を囲む形状に成
   形し、 (6) ビレツトを前記第一の上側ダイスと前記下側
   ダイスと前記第一のリム部ダイスの間に置き、 (7) ビレツトを一方の側にてはデイスクの最終形
   状に形成され他方の側は中央部にて、最終形状
   に形成され周縁に増大された材料を有する予成
   形デイスクに圧縮し、 (8) 前記第二の上側ダイスを前記第一の中央部と
   その周りに配置された第二の環状部の二つに形
   成し、 (9) 前記第二の上側ダイスの前記第二の環状部の
   鍛造表面をデイスクの他方の側の外表面の最終
   形状に成形し、 (10) 前記第二のリム部ダイスを前記第二の上側ダ
   イスと前記下側ダイスの間に半径方向に延在す
   るブレード成形空隙を有する外側端部空隙を囲
   むように成形し、 (11) 予成形デイスクを前記第二の上側ダイスと前
   記下側ダイスと前記第二のリム部ダイスの間に
   置き、 (12) 前記第二の環状部と前記第一の中央部とをそ
   れら両者が前記予成形デイスクを両側に於て最
   終形状に成形されその周縁部の周りにブレード
   を有する最終形状に成形するように前記第二の
   環状部を動かしこれによつて前記第一の中央部
   を動かすこと、 を特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第３項の方法にして、前記段
   階(8)に於て前記第二の上側ダイスの前記第二の環
   状部は前記第二の環状部と前記第一の中央部とが
   前記予成形デイスクに係合した時これらの部分の
   表面の間に空隙が残されるように前記第一の中央
   部の周りに設けられ、前記第二の環状部と前記第
   一の中央部との間にはそれぞれに掛かる荷重を分
   割するための変形可能な部材が設けられることを
   特徴とする。 ５ 特許請求の範囲第４項の方法にして、前記変
   形可能な部材はピンとして形成されれることを特
   徴とする方法。 ６ 仕上げられた内側表面と未だ仕上げられてい
   ない拡大された外側材料とを有する予成形鍛造体
   を仕上げ成形するための装置にして、プレスと、
   下側ダイスと、上側ダイスと、リム部ダイスとを
   有し、前記上側ダイスは前記の仕上げられた内側
   表面に係合する中央の内側ダイス部とその周りに
   あつて未だ仕上げられていない拡大された外側表
   面に係合する外側ダイス部とを有し、前記内側ダ
   イス部は前記予成形された鍛造体の仕上げられた
   内側表面に一致する仕上げられた鍛造面を有し、
   前記外側ダイス部は前記の未だ仕上げられていな
   い拡大された外側表面に係合する仕上げられた鍛
   造面を有し、前記リム部ダイスは半径方向に延在
   するブレード成形空隙を有し、前記中央の内側ダ
   イス部は上方へ向いた表面を有し、前記外側ダイ
   ス部は下方へ向いた表面を有し、これらの表面は
   互に隔置されており、前記中央ダイス部と前記外
   側ダイス部の間には前記外側ダイス部と前記中央
   内側ダイス部との間に伝達される力をそれ自身の
   変形によつて制限する変形可能な部材が設けられ
   ており、これによつて前記の拡大された部分より
   材料を前記ブレード成形空隙へ押しやるべく前記
   の未だ仕上げられていない拡大された外側表面に
   鍛造力を集中させることを特徴とする装置。 ７ 特許請求の範囲第６項の装置にして、前記下
   方へ向いた表面より前記外側ダイス部に於て上方
   へ向けて少なくとも一つの円筒状の開孔が延び、
   前記の円筒状開孔内には一つの制限部が形成され
   ており、前記の上方へ向いた表面には剛固なピン
   が配置されて前記の円筒状開孔内に延びており、
   前記の円筒状開孔内には剛固なピンと制限部との
   間に変形可能な部材が設けられていることを特徴
   とする装置。