WO2015162864A1 - 予備成形体および軸対称部品の製造方法 - Google Patents

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WO2015162864A1
WO2015162864A1 PCT/JP2015/001968 JP2015001968W WO2015162864A1 WO 2015162864 A1 WO2015162864 A1 WO 2015162864A1 JP 2015001968 W JP2015001968 W JP 2015001968W WO 2015162864 A1 WO2015162864 A1 WO 2015162864A1
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plate material
preform
peripheral edge
manufacturing
side heater
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PCT/JP2015/001968
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嘉秀 今村
雄斗 坂根
恒平 三上
義郎 壁
勇人 岩崎
博 北野
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川崎重工業株式会社
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a preform for an axisymmetric part and a method for manufacturing an axisymmetric part from the preform.
  • an axisymmetric part 100 having a symmetrical shape around the central axis 101 as shown in FIG. 10 is used in various machines.
  • Some axisymmetric parts 100 include a tapered portion 110 and a flange portion 120 that protrudes inwardly from a large diameter portion of the tapered portion 110.
  • Such an axisymmetric component 100 includes, for example, an aircraft component.
  • the axially symmetric component 100 having the inward flange portion 120 as shown in FIG. 10 cannot be manufactured by press molding because there are hollow portions covered from both sides of the axially symmetric component 100 in the axial direction. Therefore, as a method of manufacturing the axially symmetric part 100, for example, it is conceivable that a block 150 having a size including the axially symmetric part 100 is produced by forging and the axially symmetric part 100 is cut out from the block 150.
  • the production of the block 150 requires a much larger amount of material than the volume of the axisymmetric component 100. For this reason, a manufacturing cost becomes high. From the viewpoint of reducing manufacturing costs, it is desirable to reduce the amount of materials used. In particular, in aircraft parts, a titanium alloy is sometimes used as a material from the viewpoint of weight reduction, and therefore there is a strong demand for reducing the amount of expensive titanium alloy used. Therefore, it is desired to manufacture a preform having a shape similar to that of the axially symmetric part 100, capable of cutting the axially symmetric part 100.
  • the thickness of the tapered portion of the preform is set to the taper of the axisymmetric component 100. It is necessary to make it thicker than the thickness from the portion 110 to the tip of the flange portion 120. It is difficult to form such a thick tapered portion by spinning molding.
  • the present invention provides a method for manufacturing a preform that can manufacture a preform for an axisymmetric part having an inward flange portion from a plate material, and manufactures an axisymmetric part from the preform. It aims to provide a way to do.
  • the method for producing a preform according to the present invention produces a preform for an axisymmetric part having a tapered portion and a flange portion projecting inwardly from a large diameter portion of the tapered portion.
  • a method of ironing in which a deformation target portion of the plate material is locally heated while rotating the plate material, and a processing tool is pressed against the deformation target portion to form a predetermined range of the plate material into a tapered shape. And rotating the plate material while locally heating the peripheral edge, which is the tapered end of the plate material, and pushing the peripheral edge in a direction perpendicular to the thickness direction of the peripheral edge. And a thickening step of inflating the peripheral portion inward by pressing a forming roller against the portion.
  • the part including the taper part of the axially symmetric part in a preforming body can be shape
  • the inward flange part of the axially symmetric part in a preforming body is included by an increase in thickness process.
  • the part can be molded. Therefore, a preform for an axisymmetric part having an inward flange portion can be manufactured from the plate material.
  • the predetermined range may be from a specific position of the plate material to a peripheral portion. According to this configuration, the amount of material used can be minimized.
  • the predetermined range may be from a specific position of the plate material to the vicinity of the peripheral edge.
  • the method for manufacturing a preform may include a cutting step for cutting an outer portion of the plate material in the predetermined range between the ironing step and the thickening step.
  • the deformation target portion of the plate material may be heated by induction heating, and in the thickening process step, the peripheral portion of the plate material may be heated by induction heating.
  • the deformation The target part may be heated. According to this configuration, for example, even when the plate material is thick, the plate material can be processed satisfactorily in the ironing process.
  • Each of the front side heater and the back side heater may include a double arc-shaped coil portion along the plate material that extends in the rotation direction of the plate material. According to this structure, the local heating of the deformation
  • a peripheral portion of the plate member may be heated using the back side heater or the front side heater. According to this structure, it is not necessary to separately prepare a heater in the thickening process.
  • the forming roller may have a cylindrical pressing surface extending in the rotation axis direction of the forming roller, and a ring-shaped guide surface extending radially outward from one end portion of the pressing surface. According to this configuration, the bulge of the peripheral portion due to the pressing can be restricted to only one direction by the guide surface while the peripheral portion of the plate material is pressed by the pressing surface.
  • the plate material may be made of a titanium alloy. Steel, aluminum alloy, and the like gradually decrease in yield strength (stress that initiates plastic deformation) as the temperature rises. However, in titanium alloys, the yield strength decreases significantly in a certain temperature range. Therefore, if the plate material is heated at a temperature higher than the temperature range, only a narrow range including the heated portion can be deformed in each of the ironing process and the thickening process.
  • the axisymmetric part may be an aircraft part.
  • the manufacturing method of the preform may include a step of removing residual stress by heat-treating the plate material between the ironing step and the thickening step. According to this configuration, it is possible to reduce the risk of deformation and cracking of the plate material in the thickening process.
  • the method for manufacturing an axisymmetric part according to the present invention is a method in which the preform obtained by the above-described method for manufacturing a preform is heat-treated to remove residual stress, and then the axisymmetric part is machined from the preform. It is characterized by shaving. According to this configuration, the axially symmetric part can be manufactured at low cost.
  • a preform for an axisymmetric part having an inward flange portion can be manufactured from a plate material.
  • FIG. 1A to 1C are views for explaining a method of manufacturing a preform according to the first embodiment of the present invention.
  • It is a schematic block diagram of the preforming body manufacturing apparatus used at an ironing process. It is sectional drawing of a back side heater and a front side heater. 4A is a plan view of the back side heater, and FIG. 4B is a bottom view of the front side heater.
  • It is a schematic block diagram of the preforming body manufacturing apparatus used at a thickening process.
  • 6A and 6B are partial cross-sectional views of the forming roller, FIG. 6A shows a state before the thickening process, and FIG. 6B shows a state after the thickening process.
  • 8A to 8C are views for explaining a method of manufacturing a preform according to the second embodiment of the present invention.
  • 9A and 9B are diagrams for explaining a method of manufacturing a preform according to another embodiment. It is sectional drawing of the axisymmetric component which has an inward flange part.
  • a preform 98 shown in FIG. 1C is manufactured from the plate material 9 shown in FIG. 1A.
  • the preform 98 is for the axially symmetric part 8 and has a shape similar to that of the axially symmetric part 8 capable of cutting the axially symmetric part 8.
  • the method for manufacturing the preform 98 according to the first embodiment includes an ironing process shown in FIG. 1B and a thickening process shown in FIG. 1C.
  • FIG. 1B an ironing process shown in FIG. 1B
  • FIG. 1C a thickening process shown in FIG. 1C.
  • the axially symmetric part 8 has a symmetrical shape around the central axis 80. More specifically, the axially symmetric component 8 includes a tapered portion 81 and a flange portion 82 that protrudes inward from the large diameter portion of the tapered portion 81.
  • the axially symmetric part 8 is, for example, an aircraft part. Examples of such aircraft parts include flow path walls used in aircraft gas turbine engines.
  • the angle of the tapered portion 81 is not particularly limited. Moreover, the cross-sectional shape of the taper part 81 does not necessarily need to be linear, and may be curvilinear or stepped. The angle between the flange part 82 and the taper part 81 is not specifically limited, Any of an acute angle, a right angle, and an obtuse angle may be sufficient. Moreover, the cross-sectional shape of the flange part 82 does not necessarily need to be linear, may be curved, or may be stepped.
  • a predetermined range A (see FIG. 1B) of the plate 9 is tapered into a taper 95 while rotating the plate 9 using a preformed body manufacturing apparatus 1A as shown in FIG. Mold.
  • the predetermined range A is formed into the tapered shape 95 by locally heating the deformation target portion 92 in the plate member 9 and pressing the processing tool 10 against the deformation target portion 92.
  • the local heating of the deformation target portion 92 is performed by induction heating using the back side heater 4 and the front side heater 5.
  • the back heater 4 is disposed on the opposite side of the processing tool 10 with the plate material 9 interposed therebetween, and the front heater 5 is disposed on the same side as the processing tool 10 with respect to the plate material 9.
  • the local heating of the deformation target portion 92 may be performed by only one of the back side heater 4 and the front side heater 5. That is, the preformed body manufacturing apparatus 1 ⁇ / b> A may have only one of the back side heater 4 and the front side heater 5.
  • the local heating of the deformation target portion 92 may be performed using, for example, a gas burner.
  • the preformed body manufacturing apparatus 1 ⁇ / b> A sandwiches the plate 9 together with the rotating shaft 21 that rotates the plate 9, the receiving jig 22 that is attached to the rotating shaft 21 and supports the center 91 of the plate 9, and the receiving jig 22.
  • a fixing jig 31 is included.
  • the deformation target portion 92 described above is a ring-shaped portion having a predetermined width separated from the axis 20 of the rotary shaft 21 by a predetermined distance R (see FIG. 3). As shown in FIGS. 1A to 1C, the axis 20 of the rotary shaft 21 coincides with the central axis 90 of the plate member 9 and the central axis 80 of the axisymmetric component 8.
  • the axial direction of the rotating shaft 21 (the direction in which the axis 20 extends) is the vertical direction in the present embodiment.
  • the axial direction of the rotating shaft 21 may be a horizontal direction or an oblique direction.
  • the lower part of the rotating shaft 21 is supported by the base 11, and the rotating shaft 21 is rotated by a motor (not shown).
  • the plate material 9 is, for example, a flat circular plate.
  • a circular opening 94 is provided at the center of the plate 9.
  • the opening 94 is used for positioning with respect to the receiving jig 22, for example.
  • the opening 9 is not necessarily provided in the plate 9.
  • the plate 9 is made of a titanium alloy.
  • Titanium alloys include corrosion resistant alloys (eg, Ti-0.15Pd), ⁇ alloys (eg, Ti-5Al-2.5Sn), ⁇ + ⁇ alloys (eg, Ti-6Al-4V), ⁇ alloys (Ti-15V- 3Cr-3Sn-3Al).
  • the material of the plate material 9 is not limited to the titanium alloy, and may be stainless steel, steel, aluminum alloy, or the like, for example.
  • the receiving jig 22 has a size that fits in a circle defined by the molding start position of the plate material 9. That is, the plate member 9 is not deformed by being pressed against the radially outward side surface of the receiving jig 22.
  • the preform 1A includes only the front heater 5, a mandrel whose side surface is a molding surface for the plate material may be used instead of the receiving jig 22.
  • the plate material 9 is a thick plate (for example, when the plate thickness of the plate material 9 is 20 mm or more), the ironing process (tapered 95 by pressing of the processing tool 10) is performed only by heating from the front side or the back side of the plate material 9. In some cases, it is difficult to heat the deformation target portion 92 of the plate 9 to such an extent that it can be formed. From such a viewpoint, when the plate member 9 is thick, it is desirable that the preformed body manufacturing apparatus 1 ⁇ / b> A has both the back-side heater 4 and the front-side heater 5. Moreover, in order to enable arrangement
  • the fixing jig 31 described above is attached to a pressure rod 32, and the pressure rod 32 is rotatably supported by a support portion 33.
  • the support portion 33 is driven in the vertical direction by the drive portion 34.
  • the drive unit 34 is attached to the frame 12 disposed above the rotary shaft 21.
  • the fixing jig 31 may be omitted, and the plate material 9 may be received and fixed directly to the jig 22 by, for example, bolts.
  • the processing tool 10 that presses the deformation target portion 92 of the plate material 9 is disposed above the plate material 9, and the plate material 9 is formed into a shape that opens downward so as to accommodate the receiving jig 22.
  • the processing tool 10 may be disposed below the plate material 9, and the plate material 9 may be shaped to open upward so as to accommodate the fixing jig 31.
  • the processing tool 10 is moved in the radial direction of the rotating shaft 21 by the radial moving mechanism 14 and is moved in the axial direction of the rotating shaft 21 by the axial moving mechanism 13 via the radial moving mechanism 14.
  • the axial movement mechanism 13 extends so as to bridge the base 11 and the frame 12 described above.
  • a roller that rotates following the rotation of the plate 9 is used as the processing tool 10.
  • the processing tool 10 is not limited to a roller, and may be a spatula, for example. A plurality of processing tools 10 can also be used.
  • the processing tool 10 is moved from the specific position of the plate 9 to the peripheral portion 93 by the radial movement mechanism 14 while being pressed downward against the plate 9 by the axial movement mechanism 13. That is, the predetermined range A formed into the tapered shape 95 is from a specific position of the plate material 9 to the peripheral edge portion 93.
  • the above-mentioned “specific position” that is the inner end of the predetermined range A is a position spaced radially outward from the peripheral edge of the receiving jig 22 so that the back heater 4 can be arranged directly below the specific position. Is desirable. However, when the back side heater 4 can be sufficiently heated even if it is arranged at a position shifted from directly below the specific position to the outside in the radial direction, the specific position is the peripheral portion of the receiving jig 22. May match. Moreover, when using a mandrel, a specific position corresponds with the corner part between the shaping
  • the back side heater 4 and the front side heater 5 are moved in the radial direction of the rotating shaft 21 by the radial moving mechanism 16, and are moved in the axial direction of the rotating shaft 21 by the axial moving mechanism 15 via the radial moving mechanism 16. Moved.
  • the axial movement mechanism 15 extends so as to bridge the base 11 and the frame 12 described above.
  • a displacement meter (not shown) for measuring the distance to the deformation target portion 92 of the plate material 9 is attached to at least one of the back side heater 4 and the front side heater 5.
  • the back side heater 4 and the front side heater 5 are moved in the axial direction and the radial direction of the rotary shaft 21 so that the measured value of the displacement meter becomes constant.
  • the relative positions of the back side heater 4 and the front side heater 5 and the processing tool 10 are not particularly limited as long as they are located on substantially the same circumference around the axis 20 of the rotating shaft 21. Absent.
  • the back side heater 4 and the front side heater 5 may be 180 degrees away from the processing tool 10 in the circumferential direction of the rotating shaft 21.
  • the backside heater 4 includes a conducting tube 41 having a coil portion 42 and a core 45 for collecting magnetic flux generated around the coil portion 42.
  • a cooling fluid flows in the conductive tube 41.
  • the coil portion 42 has a double arc shape extending along the plate material 9 and extending in the rotation direction of the plate material 9.
  • the opening angle of the coil portion 42 is, for example, 60 to 120 degrees.
  • the core 45 includes one inner peripheral piece 46 that covers the inner arc portion 43 of the coil portion 42 from the side opposite to the plate member 9, and two outer peripheral piece pieces that cover the outer arc portion 44 of the coil portion 42 from the opposite side of the plate member 9. 47.
  • the front heater 5 includes a conductive tube 51 having a coil portion 52 and a core 55 for collecting magnetic flux generated around the coil portion 52.
  • a cooling fluid flows in the conductive tube 51.
  • the coil portion 52 has a double arc shape along the plate material 9 extending in the rotation direction of the plate material 9.
  • the opening angle of the coil portion 52 is, for example, 60 to 120 degrees.
  • the core 55 includes one inner peripheral piece 56 that covers the inner arc portion 53 of the coil portion 52 from the side opposite to the plate member 9, and two outer peripheral side pieces that cover the outer arc portion 54 of the coil portion 52 from the opposite side of the plate member 9. 57.
  • each of the back-side heater 4 and the front-side heater 5 includes the coil portion (42 or 52) extending in the rotation direction of the plate material 9, so that the region 92 to be deformed of the plate material 9 is locally heated. It can carry out continuously in the rotation direction of the plate material 9. Thereby, favorable moldability can be obtained.
  • the frequency of the AC voltage is not particularly limited, but is preferably a high frequency of 5 k to 400 kHz. That is, the induction heating by the back side heater 4 and the front side heater 5 is desirably high frequency induction heating.
  • the peripheral portion 93 which is the end of the tapered shape 95 of the plate 9 is rotated while rotating the plate 9 using a preformed body manufacturing apparatus 1B as shown in FIG. Inflate inward (see FIG. 1C).
  • the inward expansion of the peripheral edge portion 93 locally heats the peripheral edge portion 93 of the plate member 9 and pushes the peripheral edge portion 93 in a direction orthogonal to the thickness direction of the peripheral edge portion 93. This is done by pressing the forming roller 6 against the peripheral edge 93.
  • a plurality of forming rollers 6 can be used.
  • a preformed product manufacturing apparatus 1B shown in FIG. 5 is obtained by replacing the processing tool 10 of the preformed product manufacturing apparatus 1A shown in FIG. 2 with a forming roller 6 and removing the front heater 5. That is, the local heating of the peripheral portion 93 is performed by induction heating using the back side heater 4. Therefore, it is not necessary to prepare a separate heater in the thickening process.
  • plate material 9 is measured, and the alternating voltage applied to the conduction pipe 41 of the back side heater 4 is controlled so that this measured temperature becomes target temperature.
  • the local heating of the peripheral edge portion 93 may be performed by induction heating using the front heater 5. Or the local heating of the peripheral part 93 may be performed using a gas burner etc., for example.
  • the forming roller 6 is attached to the radial movement mechanism 14 via the bracket 7. Specifically, as shown in FIG. 6A, the forming roller 6 has a through hole at the center, and a shaft 65 is inserted through the through hole. Between the shaft 65 and the through hole, a pair of bearings that rotatably support the forming roller 6 are disposed. In FIG. 6A, for simplicity of the drawing, the forming roller 6 is drawn so as to be fitted to the shaft 65, and the drawing of the bearing is omitted. Both ends of the shaft 65 are supported by the bracket 7 described above.
  • the forming roller 6 has a cylindrical pressing surface 61 extending in the rotation axis direction X of the forming roller 6 and a guide surface 62 extending radially outward from one end of the pressing surface 61. is doing.
  • the guide surface 62 forms an obtuse angle with the pressing surface 61, but the guide surface 62 may be perpendicular to the pressing surface 61 or may form an acute angle with the pressing surface 61.
  • the forming roller 6 is pressed by the peripheral edge portion 93 in a state where the rotation axis direction X is parallel to the thickness direction of the peripheral edge portion 93 of the plate 9 so that the guide surface 62 faces obliquely downward.
  • the molding roller 6 is moved by the radial direction moving mechanism 14 and the axial direction moving mechanism 13 along a direction slightly horizontal with respect to a direction orthogonal to the thickness direction of the peripheral edge portion 93, for example.
  • the peripheral part 93 can be expanded inward. That is, while the peripheral surface 93 of the plate material 9 is pushed in by the pressing surface 61 of the forming roller 6, the bulge of the peripheral portion 93 due to the pressing can be restricted only in one direction by the guide surface 62.
  • a preformed body 98 as shown in FIG. 1C is obtained by the ironing process and the thickening process described above.
  • the axisymmetric part 8 may be cut out from the preform 98 by machining after the preform 98 is heat treated to remove residual stress. Thereby, the axially symmetric component 8 can be manufactured at low cost.
  • the portion including the tapered portion 81 of the axisymmetric part 8 in the preform 98 can be formed by the ironing process, and the preliminary process can be performed by the thickening process.
  • a portion including the inward flange portion 82 of the axisymmetric part 8 in the molded body 98 can be molded. Accordingly, a preform 98 for the axially symmetric component 8 having the inward flange portion 82 can be manufactured from the plate material 9.
  • the proof stress stress for starting plastic deformation
  • the yield strength is greatly reduced at 400 ° C). Therefore, if the plate material 9 is heated at a temperature higher than the temperature range, only a narrow range including the heated portion can be deformed in each of the ironing process and the thickening process.
  • an auxiliary tool that supports an outer portion of the plate member 9 than the deformation target portion 92 may be used.
  • the auxiliary tool may be disposed on the back side of the plate material 9 so as to prevent the deformation of the outer portion of the plate material 9 below the deformation target portion 92, or above the outer portion of the plate material 9 than the deformation target portion.
  • the auxiliary tool may be arranged on both the back side and the front side of the plate material 9 so as to sandwich the outer portion of the plate material 9 with respect to the deformation target portion 92.
  • a roller can be used as the auxiliary tool.
  • the rotation axis direction of the auxiliary roller may be orthogonal to the thickness direction of the peripheral portion 93 so that the outer peripheral surface of the auxiliary roller contacts the peripheral portion 93, or one of both end surfaces of the auxiliary roller is the peripheral portion. It may be parallel to the thickness direction of the peripheral edge portion 93 so as to come into contact with 93.
  • the preform 98 shown in FIG. 1C is manufactured from the board
  • the manufacturing method of the preform 98 according to the second embodiment includes a cutting step shown in FIG. 8C between the ironing step shown in FIG. 8B and the thickening step shown in FIG. 1C.
  • the shape of the plate 9 is not limited to a circular shape.
  • the shape of the plate member 9 may be a polygonal shape including a triangle or a trapezoidal shape, or may be a long shape such as a rectangular shape or an elliptical shape.
  • the ironing process of the present embodiment is different from the ironing process of the first embodiment only in a predetermined range A formed into a tapered shape 95 in the plate material 9.
  • the radial movement mechanism 14 moves from a specific position of the plate 9. It is moved to the vicinity of the peripheral edge portion 93. That is, the predetermined range A formed into the tapered shape 95 is from a specific position of the plate material 9 to the vicinity of the peripheral edge portion 93.
  • “in the vicinity of the peripheral edge portion 93” is, for example, a position closer to the inside of 1/20 to 1/4 of the radius of the plate material 9 from the end surface of the plate material 9.
  • the outer portion of the predetermined range A in the plate material 9 is cut.
  • the cutting direction may be a horizontal direction as shown in FIG. 8C or a vertical direction.
  • the cut direction may be an oblique direction (for example, a thickness direction of the tapered shape 95).
  • the end 95a of the tapered shape 95 becomes the peripheral edge of the plate material 9.
  • the thickening process of the present embodiment is the same as the thickening process of the first embodiment, and the sign of the peripheral edge of the plate 9 in FIGS. 5 and 6A and 6B is only changed from 93 to 95a. is there.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • plate material 9 remains in the ironing process, ironing can be performed easily.
  • the predetermined range A is from the specific position of the plate material 9 to the peripheral portion 93 as in the first embodiment, the diameter of the plate material 9 can be reduced. As a result, the amount of material used can be minimized.
  • a preform 98 is manufactured by the following method. Also good. First, in a state where the plate material 9 is turned over so that the back surface faces upward, a step 96 is formed at a position corresponding to the annular protrusion 83 by performing ironing while pressing the processing tool 10 against the back surface of the plate material 9. . Thereafter, the plate material 9 is returned to a normal state (the state shown in FIG. 9A) with the back surface facing downward, and ironing is performed while pressing the processing tool 10 against the surface of the plate material 9 as shown in FIG. 9B.
  • the peripheral edge (93 or 95a) which is a tapered end while swinging on the vertical plane passing through the axis 20 of the rotating shaft 21, the peripheral edge is It is possible to inflate not only in the thickness direction of the peripheral edge as shown in FIG. 1C but also in any direction.
  • each of the back side heater 4 and the front side heater 5 does not necessarily have a double arc-shaped coil part (42 or 52).
  • the back-side heater 4 and / or the front-side heater 5 may have a plurality of circular coil portions arranged in an arc shape, or may have only one circular coil portion. .
  • the present invention is useful when manufacturing a preform for an axisymmetric part used in various machines, but is extremely useful particularly when the axisymmetric part is an aircraft part.

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Abstract

　予備成形体の製造方法は、しごき加工工程と増肉加工工程を含む。しごき加工工程では、板材を回転しながら、板材における変形対象部位を誘導加熱により局所的に加熱するとともに、前記変形対象部位に加工具を押圧して、板材の所定範囲をテーパー状に成形する。増肉加工工程では、板材を回転しながら、板材におけるテーパー状の末端である周縁部を局所的に加熱するとともに、周縁部を当該周縁部の厚み方向と直交する方向に押し込むように周縁部に成形ローラを押圧して、周縁部を内向きに膨らませる。

Description

予備成形体および軸対称部品の製造方法
　本発明は、軸対称部品用の予備成形体の製造方法、およびその予備成形体からの軸対称部品の製造方法に関する。
　従来から、種々の機械で、図１０に示すような、中心軸１０１回りに対称な形状の軸対称部品１００が用いられている。軸対称部品１００の中には、テーパー部１１０と、テーパー部１１０の大径部から内向きに突出するフランジ部１２０を有するものがある。このような軸対称部品１００には、例えば、航空機部品もある。一例としては、特許文献１の図２，３に開示された、航空機のガスタービンエンジンに用いられる、後方環状内側流路壁（符号７２の部品）が挙げられる（特許文献２については、後述にて言及する）。
特開平７－１６６９６０号公報 国際公開第２０１４／０２４３８４号
　図１０に示すような内向きフランジ部１２０を有する軸対称部品１００は、軸対称部品１００の軸方向の両側から覆われた中空部が存在するため、プレス成形では製造することができない。そこで、軸対称部品１００を製造する方法として、例えば、軸対称部品１００を包含する大きさのブロック１５０を鍛造により作製し、そのブロック１５０から軸対称部品１００を削り出すことが考えられる。
　しかしながら、ブロック１５０の作製には、軸対称部品１００の体積よりも遥かに多くの量の素材が必要になる。このため、製造コストが高くなる。製造コストを安くするという観点からは、素材の使用量を減らすことが望まれる。特に、航空機部品では、軽量化の観点から素材としてチタン合金が用いられることがあるため、高価なチタン合金の使用量を減らしたいという要望が強い。そこで、軸対称部品１００を削り出し可能な、軸対称部品１００と類似の形状の予備成形体を製造することが望まれる。
　例えば、特許文献２に開示されているようなスピニング成形を用いれば、板材からテーパー状の予備成形体を製造することは可能である。しかしながら、図１０に示すような内向きフランジ部１２０を有する軸対称部品１００用の予備成形体をスピニング成形で作製するには、予備成形体のテーパー部の厚さを、軸対称部品１００のテーパー部１１０からフランジ部１２０の先端までの厚さよりも厚くする必要がある。このような肉厚のテーパー部をスピニング成形で成形することは困難である。
　そこで、本発明は、内向きフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を板材から製造することができる予備成形体の製造方法を提供すること、およびその予備成形体から軸対称部品を製造する方法を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の予備成形体の製造方法は、テーパー部および前記テーパー部の大径部から内向きに突出するフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を製造する方法であって、板材を回転しながら、前記板材における変形対象部位を局所的に加熱するとともに、前記変形対象部位に加工具を押圧して、前記板材の所定範囲をテーパー状に成形するしごき加工工程と、前記板材を回転しながら、前記板材における前記テーパー状の末端である周縁部を局所的に加熱するとともに、前記周縁部を当該周縁部の厚み方向と直交する方向に押し込むように前記周縁部に成形ローラを押圧して、前記周縁部を内向きに膨らませる増肉加工工程と、を含む、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、しごき加工工程によって予備成形体における軸対称部品のテーパー部を包含する部分を成形できるとともに、増肉加工工程によって予備成形体における軸対称部品の内向きフランジ部を包含する部分を成形できる。従って、内向きフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を板材から製造することができる。
　前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部までであってもよい。この構成によれば、素材の使用量を最小限に抑えることができる。
　あるいは、前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部の近傍までであってもよい。この場合、上記の予備成形体の製造方法は、前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材における前記所定範囲の外側部分をカットするカット工程を含んでもよい。この構成によれば、しごき加工工程で板材の周縁部が残されるため、しごき加工（加工具の押圧によるテーパー状の成形）を容易に行うことができる。
　例えば、前記しごき加工工程では、前記板材の変形対象部位を誘導加熱により加熱し、前記増肉加工工程では、前記板材の周縁部を誘導加熱により加熱してもよい。
　前記しごき加工工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置された裏側加熱器と、前記板材に対して前記加工具と同じ側に配置された表側加熱器を用いて、前記変形対象部位を加熱してもよい。この構成によれば、例えば板材が肉厚の場合でもしごき加工工程において板材を良好に加工することができる。
　前記表側加熱器および前記裏側加熱器のそれぞれは、前記板材の回転方向に延びる、前記板材に沿った二重円弧状のコイル部を含んでもよい。この構成によれば、板材の変形対象部位の局所的な加熱を板材の回転方向に連続的に行うことができる。これにより、良好な成形性を得ることができる。
　前記増肉加工工程では、前記裏側加熱器または前記表側加熱器を用いて前記板材の周縁部を加熱してもよい。この構成によれば、増肉加工工程で別途に加熱器を準備する必要がない。
　前記成形ローラは、当該成形ローラの回転軸方向に延びる円筒状の押圧面と、前記押圧面の一方の端部から径方向外向きに広がるリング状のガイド面と、を有してもよい。この構成によれば、押圧面で板材の周縁部を押し込みながら、ガイド面により、押し込みによる周縁部の膨らみを一方向のみに規制することができる。
　前記板材は、チタン合金からなってもよい。鋼やアルミニウム合金などは、温度が上昇するにつれて耐力（塑性変形を開始する応力）が徐々に低下するが、チタン合金では、ある温度域で耐力が大きく低下する。従って、その温度域よりも高い温度で板材を加熱すれば、しごき加工工程および増肉加工工程のそれぞれにおいて、加熱された部分を含む狭い範囲のみを変形させることができる。
　例えば、前記軸対称部品は、航空機部品であってもよい。
　上記の予備成形体の製造方法は、前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材を熱処理して残留応力を除去する工程を含んでもよい。この構成によれば、増肉加工工程における板材の変形や割れのリスクを低減することができる。
　また、本発明の軸対称部品の製造方法は、上記の予備成形体の製造方法により得られた予備成形体を熱処理して残留応力を除去した後、機械加工により前記予備成形体から軸対称部品を削り出す、ことを特徴とする。この構成によれば、軸対称部品を安価に製造することができる。
　本発明によれば、内向きフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を板材から製造することができる。
図１Ａ～１Ｃは、本発明の第１実施形態に係る予備成形体の製造方法を説明するための図である。 しごき加工工程で用いられる予備成形体製造装置の概略構成図である。 裏側加熱器および表側加熱器の断面図である。 図４Ａは裏側加熱器の平面図、図４Ｂは表側加熱器の下面図である。 増肉加工工程で用いられる予備成形体製造装置の概略構成図である。 図６Ａおよび６Ｂは成形ローラの部分的な断面図であり、図６Ａは増肉加工前の状態を示し、図６Ｂは増肉加工後の状態を示す。 チタン合金であるＴｉ－６Ａｌ－４Ｖの温度と耐力の関係を示すグラフである。 図８Ａ～８Ｃは、本発明の第２実施形態に係る予備成形体の製造方法を説明するための図である。 図９Ａおよび９Ｂは、その他の実施形態に係る予備成形体の製造方法を説明するための図である。 内向きフランジ部を有する軸対称部品の断面図である。
　（第１実施形態）
　第１実施形態では、図１Ａに示す板材９から、図１Ｃに示す予備成形体９８を製造する。予備成形体９８は、軸対称部品８用のものであり、軸対称部品８を削り出し可能な、軸対称部品８と類似の形状を有している。
　具体的に、第１実施形態に係る予備成形体９８の製造方法は、図１Ｂに示すしごき加工工程と、図１Ｃに示す増肉加工工程を含む。以下、軸対称部品８について説明した後に、各工程を詳細に説明する。
　（１）軸対称部品
　軸対称部品８は、中心軸８０回りに対称な形状を有している。より詳しくは、軸対称部品８は、テーパー部８１と、テーパー部８１の大径部から内向きに突出するフランジ部８２を有する。軸対称部品８は、例えば、航空機部品である。このような航空機部品としては、例えば、航空機のガスタービンエンジンに用いられる流路壁が挙げられる。
　テーパー部８１の角度は、特に限定されるものではない。また、テーパー部８１の断面形状は、必ずしも直線状である必要はなく、曲線状であってもよいし、階段状であってもよい。フランジ部８２とテーパー部８１との間の角度は、特に限定されるものではなく、鋭角、直角、鈍角のいずれであってもよい。また、フランジ部８２の断面形状も、必ずしも直線状である必要はなく、曲線状であってもよいし、階段状であってもよい。
　（２）しごき加工工程
　しごき加工工程では、図２に示すような予備成形体製造装置１Ａを用いて、板材９を回転しながら、板材９の所定範囲Ａ（図１Ｂ参照）をテーパー状９５に成形する。所定範囲Ａのテーパー状９５への成形は、図２に示すように、板材９における変形対象部位９２を局所的に加熱するとともに、変形対象部位９２に加工具１０を押圧することにより行われる。
　本実施形態では、変形対象部位９２の局所的な加熱は、裏側加熱器４および表側加熱器５を用いた誘導加熱により行われる。裏側加熱器４は、板材９を挟んで加工具１０と反対側に配置されており、表側加熱器５は、板材９に対して加工具１０と同じ側に配置されている。ただし、変形対象部位９２の局所的な加熱は、裏側加熱器４と表側加熱器５のどちらか一方のみによって行われてもよい。すなわち、予備成形体製造装置１Ａは、裏側加熱器４と表側加熱器５のどちらか一方のみを有していてもよい。また、変形対象部位９２の局所的な加熱は、例えばガスバーナーなどを用いて行われてもよい。
　予備成形体製造装置１Ａは、板材９を回転させる回転シャフト２１と、回転シャフト２１に取り付けられて板材９の中心部９１を支持する受け治具２２と、受け治具２２と共に板材９を挟持する固定治具３１を含む。上述した変形対象部位９２とは、回転シャフト２１の軸心２０から所定距離Ｒだけ離れた所定幅のリング状の部位のことである（図３参照）。なお、図１Ａ～１Ｃに示すように、回転シャフト２１の軸心２０は、板材９の中心軸９０および軸対称部品８の中心軸８０と一致する。
　図２に示すように、回転シャフト２１の軸方向（軸心２０が延びる方向）は、本実施形態では鉛直方向である。ただし、回転シャフト２１の軸方向は、水平方向や斜め方向であってもよい。回転シャフト２１の下部は基台１１に支持されており、回転シャフト２１は図略のモータによって回転させられる。
　板材９は、例えば、フラットな円形状の板である。本実施形態では、図１Ａに示すように、板材９の中心に円形状の開口９４が設けられている。開口９４は、例えば、受け治具２２に対する位置決めに利用される。ただし、板材９には必ずしも開口９４が設けられている必要はない。
　また、本実施形態では、板材９がチタン合金からなる。チタン合金には、耐食合金（例えば、Ｔｉ－０．１５Ｐｄ）、α合金（例えば、Ｔｉ－５Ａｌ－２．５Ｓｎ）、α＋β合金（例えば、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ）、β合金（Ｔｉ－１５Ｖ－３Ｃｒ－３Ｓｎ－３Ａｌ）などがある。ただし、板材９の素材は、チタン合金に限られるものではなく、例えば、ステンレス、鋼、アルミニウム合金などであってもよい。
　受け治具２２は、板材９における成形開始位置によって規定される円に収まるサイズを有している。すなわち、板材９は、受け治具２２の径方向外向きの側面に押し付けられて変形されることはない。ただし、予備成形体製造装置１Ａが表側加熱器５のみを有する場合は、受け治具２２に代えて、側面が板材に対する成形面であるマンドレルが用いられてもよい。
　ところで、板材９が厚板である場合（例えば、板材９の板厚が２０ｍｍ以上の場合）は、板材９の表側または裏側からのみの加熱では、しごき加工（加工具１０の押圧によるテーパー状９５の成形）が可能となる程度に板材９の変形対象部位９２を加熱することが困難な場合がある。このような観点からは、板材９が肉厚の場合は、予備成形体製造装置１Ａは、裏側加熱器４と表側加熱器５の双方を有することが望ましい。また、裏側加熱器４の配置を可能とするために、予備成形体製造装置１Ａは、マンドレルではなく、受け治具２２を有することが望ましい。これにより、肉厚の板材９を良好に加工することができる。
　上述した固定治具３１は、加圧ロッド３２に取り付けられており、加圧ロッド３２は、支持部３３によって回転可能に支持されている。支持部３３は、駆動部３４によって上下方向に駆動される。駆動部３４は、回転シャフト２１の上方に配置されたフレーム１２に取り付けられている。ただし、固定治具３１を省略し、例えばボルトによって板材９を受け治具２２に直接的に固定してもよい。
　板材９の変形対象部位９２を押圧する加工具１０は、板材９の上方に配置されており、板材９は、受け治具２２を収容するように下向きに開口する形状に成形される。ただし、加工具１０が板材９の下方に配置され、板材９が固定治具３１を収容するように上向きに開口する形状に成形されてもよい。
　加工具１０は、径方向移動機構１４により回転シャフト２１の径方向に移動させられるとともに、軸方向移動機構１３により径方向移動機構１４を介して回転シャフト２１の軸方向に移動させられる。軸方向移動機構１３は、上述した基台１１とフレーム１２を橋架するように延びている。本実施形態では、加工具１０として、板材９の回転に追従して回転するローラが用いられている。ただし、加工具１０は、ローラに限定されず、例えばヘラであってもよい。また、複数の加工具１０を用いることも可能である。
　本実施形態では、加工具１０が、軸方向移動機構１３により板材９に対して下向きに押圧されながら、径方向移動機構１４により板材９の特定位置から周縁部９３まで移動させられる。すなわち、テーパー状９５に成形される所定範囲Ａは、板材９の特定位置から周縁部９３までである。
　所定範囲Ａの内側端である上記の「特定位置」は、当該特定位置の真下に裏側加熱器４が配置できるように、受け治具２２の周縁部から径方向外側に離間した位置であることが望ましい。ただし、裏側加熱器４を特定位置の真下から径方向外側にずれた位置に配置しても特定位置での加熱を十分に行うことができる場合には、特定位置は受け治具２２の周縁部と一致していてもよい。また、マンドレルを用いる場合には、特定位置は、マンドレルの側面である成形面と板材９を受ける支持面との間のコーナー部と一致する。
　裏側加熱器４および表側加熱器５は、径方向移動機構１６により回転シャフト２１の径方向に移動させられるとともに、軸方向移動機構１５により径方向移動機構１６を介して回転シャフト２１の軸方向に移動させられる。軸方向移動機構１５は、上述した基台１１とフレーム１２を橋架するように延びている。
　例えば、裏側加熱器４および表側加熱器５の少なくとも一方には、板材９の変形対象部位９２までの距離を計測する変位計（図示せず）が取り付けられる。裏側加熱器４および表側加熱器５は、その変位計の計測値が一定となるように、回転シャフト２１の軸方向および径方向に移動させられる。
　裏側加熱器４および表側加熱器５と加工具１０との相対位置は、それらが回転シャフト２１の軸心２０を中心とするほぼ同一円周上に位置している限り、特に限定されるものではない。例えば、裏側加熱器４および表側加熱器５は、回転シャフト２１の周方向に加工具１０から１８０度離れていてもよい。
　図３および図４Ａに示すように、裏側加熱器４は、コイル部４２を有する電通管４１と、コイル部４２の周囲に発生する磁束を集約するためのコア４５を含む。電通管４１内には、冷却液が流れる。コイル部４２は、板材９の回転方向に延びる、板材９に沿った二重円弧状をなしている。コイル部４２の開き角度（両端部間の角度）は、例えば６０～１２０度である。コア４５は、コイル部４２の内側円弧部４３を板材９と反対側から覆う１つの内周側ピース４６と、コイル部４２の外側円弧部４４を板材９と反対側から覆う２つの外周側ピース４７とで構成されている。
　同様に、図３および図４Ｂに示すように、表側加熱器５は、コイル部５２を有する電通管５１と、コイル部５２の周囲に発生する磁束を集約するためのコア５５を含む。電通管５１内には、冷却液が流れる。コイル部５２は、板材９の回転方向に延びる、板材９に沿った二重円弧状をなしている。コイル部５２の開き角度（両端部間の角度）は、例えば６０～１２０度である。コア５５は、コイル部５２の内側円弧部５３を板材９と反対側から覆う１つの内周側ピース５６と、コイル部５２の外側円弧部５４を板材９と反対側から覆う２つの外周側ピース５７とで構成されている。
　上述したように、裏側加熱器４および表側加熱器５のそれぞれは板材９の回転方向に延びるコイル部（４２または５２）を含んでいるので、板材９の変形対象部位９２の局所的な加熱を板材９の回転方向に連続的に行うことができる。これにより、良好な成形性を得ることができる。
　裏側加熱器４および表側加熱器５の電通管４１，５１には、交流電圧が印加される。交流電圧の周波数は、特に限定されるものではないが、５ｋ～４００ｋＨｚの高周波数であることが望ましい。すなわち、裏側加熱器４および表側加熱器５による誘導加熱は、高周波誘導加熱であることが望ましい。
　（３）増肉加工工程
　増肉加工工程では、図５に示すような予備成形体製造装置１Ｂを用いて、板材９を回転しながら、板材９におけるテーパー状９５の末端である周縁部９３を内向きに膨らませる（図１Ｃ参照）。周縁部９３の内向きへの膨らませは、図５に示すように、板材９の周縁部９３を局所的に加熱するとともに、周縁部９３を当該周縁部９３の厚み方向と直交する方向に押し込むように周縁部９３に成形ローラ６を押圧することにより行われる。なお、複数の成形ローラ６を用いることも可能である。
　図５に示す予備成形体製造装置１Ｂは、図２に示す予備成形体製造装置１Ａの加工具１０を成形ローラ６に取り換えるとともに、表側加熱器５を取り外したものである。すなわち、周縁部９３の局所的な加熱は、裏側加熱器４を用いた誘導加熱により行われる。それ故に、増肉加工工程で別途に加熱器を準備する必要がない。例えば、板材９の周縁部９３の温度が計測され、この計測温度が目標温度となるように、裏側加熱器４の電通管４１に印加される交流電圧が制御される。ただし、周縁部９３の局所的な加熱は、表側加熱器５を用いた誘導加熱により行われてもよい。あるいは、周縁部９３の局所的な加熱は、例えばガスバーナーなどを用いて行われてもよい。
　成形ローラ６は、ブラケット７を介して径方向移動機構１４に取り付けられている。具体的に、成形ローラ６は、図６Ａに示すように、中心に貫通穴を有し、その貫通穴にシャフト６５が挿通されている。シャフト６５と貫通穴の間には、成形ローラ６を回転可能に支持する一対の軸受が配置される。なお、図６Ａでは、図面の簡略化のために、成形ローラ６をシャフト６５に嵌合するように描き、軸受の作図を省略している。シャフト６５の両端部は、上述したブラケット７に支持されている。
　より詳しくは、成形ローラ６は、当該成形ローラ６の回転軸方向Ｘに延びる円筒状の押圧面６１と、押圧面６１の一方の端部から径方向外向きに広がるガイド面６２と、を有している。本実施形態では、ガイド面６２が押圧面６１と鈍角をなしているが、ガイド面６２は押圧面６１と垂直であってもよいし、押圧面６１と鋭角をなしていてもよい。
　例えば、成形ローラ６は、ガイド面６２が斜め下方を向くように回転軸方向Ｘが板材９の周縁部９３の厚み方向と平行にされた状態で、周縁部９３に押圧される。このとき、成形ローラ６は、径方向移動機構１４および軸方向移動機構１３により、例えば、周縁部９３の厚み方向と直交する方向に対して僅かに水平に近い方向に沿って移動させられる。これにより、図６Ｂに示すように、周縁部９３を内向きに膨らませることができる。すなわち、成形ローラ６の押圧面６１で板材９の周縁部９３を押し込みながら、ガイド面６２により、押し込みによる周縁部９３の膨らみを一方向のみに規制することができる。
　以上説明したしごき加工工程および増肉加工工程により、図１Ｃに示すような予備成形体９８が得られる。この予備成形体９８から軸対称部品８を製造するには、予備成形体９８を熱処理して残留応力を除去した後に、機械加工により予備成形体９８から軸対称部品８を削り出せばよい。これにより、軸対称部品８を安価に製造することができる。
　なお、しごき加工工程と増肉加工工程の間にも、板材９を熱処理して残留応力を除去する工程があってもよい。この構成によれば、増肉加工工程における板材９の変形や割れのリスクを低減することができる。
　以上説明したように、本実施形態の予備成形体の製造方法では、しごき加工工程によって予備成形体９８における軸対称部品８のテーパー部８１を包含する部分を成形できるとともに、増肉加工工程によって予備成形体９８における軸対称部品８の内向きフランジ部８２を包含する部分を成形できる。従って、内向きフランジ部８２を有する軸対称部品８用の予備成形体９８を板材９から製造することができる。
　ところで、鋼やアルミニウム合金などは、温度が上昇するにつれて耐力（塑性変形を開始する応力）が徐々に低下するが、チタン合金では、例えば図７に示すように、ある温度域（約３２０℃～４００℃）で耐力が大きく低下する。従って、その温度域よりも高い温度で板材９を加熱すれば、しごき加工工程および増肉加工工程のそれぞれにおいて、加熱された部分を含む狭い範囲のみを変形させることができる。
　＜変形例＞
　しごき加工工程では、板材９の変形対象部位９２よりも外側部分を支持する補助具を用いてもよい。補助具は、板材９の変形対象部位９２よりも外側部分の下方への変形を防止するように板材９の裏側に配置されていてもよいし、板材９の変形対象部位よりも外側部分の上方への変形を防止するように板材９の表側に配置されていてもよい。あるいは、補助具は、板材９の変形対象部位９２よりも外側部分を挟み込むように、板材９の裏側および表側の双方に配置されていてもよい。補助具としては、例えばローラを用いることができる。
　増肉加工工程では、成形ローラ６の押圧によって板材９の周縁部９３が外向きに膨らむことが抑制されるように、補助ローラを板材９の表側から周縁部９３に補助的に押圧してもよい。例えば、補助ローラの回転軸方向は、補助ローラの外周面が周縁部９３に当接するように周縁部９３の厚さ方向と直交していてもよいし、補助ローラの両端面の一方が周縁部９３に当接するように周縁部９３の厚さ方向と平行であってもよい。
　（第２実施形態）
　第２実施形態では、図８Ａに示す板材９から、図１Ｃに示す予備成形体９８を製造する。具体的に、第２実施形態に係る予備成形体９８の製造方法は、図８Ｂに示すしごき加工工程と図１Ｃに示す増肉加工工程との間に、図８Ｃに示すカット工程を含む。
　本実施形態では、カット工程があるために、板材９の形状は、円形状に限られない。例えば、板材９の形状は、三角形や台形状などを含む多角形状であってもよいし、長方形状や楕円状などの長尺状であってもよい。
　本実施形態のしごき加工工程は、第１実施形態のしごき加工工程と、板材９におけるテーパー状９５に成形される所定範囲Ａが異なるだけである。具体的に、本実施形態では、図２に示すように、加工具１０が、軸方向移動機構１３により板材９に対して下向きに押圧されながら、径方向移動機構１４により板材９の特定位置から周縁部９３の近傍まで移動させられる。すなわち、テーパー状９５に成形される所定範囲Ａは、板材９の特定位置から周縁部９３の近傍までである。ここで、「周縁部９３の近傍」とは、例えば、板材９の端面から、板材９の半径の１／２０～１／４内側に寄った位置である。
　カット工程では、板材９における所定範囲Ａの外側部分をカットする。このカットの方向は、図８Ｃに示すように水平方向であってもよいし、鉛直方向であってもよい。あるいは、カットの方向は、斜め方向（例えば、テーパー状９５の厚み方向）であってもよい。カット工程によって、テーパー状９５の末端９５ａが、板材９の周縁部となる。なお、板材９における所定範囲Ａの外側部分をカットした後に、板材９の周縁部に面取り加工や角丸め加工を施してもよい。
　本実施形態の増肉加工工程は、第１実施形態の増肉加工工程と同様であり、図５ならびに図６Ａおよび６Ｂ中の板材９の周縁部の符号が９３から９５ａに変更になるだけである。
　本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の予備成形体９８の製造方法では、しごき加工工程で板材９の周縁部９３が残されるため、しごき加工を容易に行うことができる。ただし、第１実施形態のように、所定範囲Ａが板材９の特定位置から周縁部９３までであれば、板材９の直径を小さくすることができる。その結果、素材の使用量を最小限に抑えることができる。
　（その他の実施形態）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、図９Ａに示すように、軸対称部品８がテーパー部８１の小径部側にテーパー部８１と対向する環状突起８３を有する場合は、以下のような方法で予備成形体９８を製造してもよい。まず、板材９を裏面が上方を向くようにひっくり返した状態で、板材９の裏面に加工具１０を押圧しながらしごき加工を行うことによって、環状突起８３に対応する位置に段差９６を形成する。その後、板材９を裏面が下方を向く正規の状態（図９Ａに示す状態）に戻し、図９Ｂに示すように板材９の表面に加工具１０を押圧しながらしごき加工を行う。
　また、増肉加工工程において、成形ローラ６を回転シャフト２１の軸心２０を通る鉛直面上でスイングさせながらテーパー状の末端である周縁部（９３または９５ａ）に押圧すれば、周縁部を、図１Ｃに示すような周縁部の厚さ方向だけでなく、任意の方向に膨らませることが可能である。
　また、裏側加熱器４および表側加熱器５のそれぞれは、必ずしも二重円弧状のコイル部（４２または５２）を有する必要はない。例えば、裏側加熱器４および／または表側加熱器５は、円弧状に並べられた複数の円形のコイル部を有していてもよいし、１つの円形のコイル部のみを有していてもよい。
　本発明は、種々の機械に用いられる軸対称部品用の予備成形体を製造する際に有用であるが、特に軸対称部品が航空機部品である場合に極めて有用である。
　１０　加工具
　４　　裏側加熱器
　４２　コイル部
　５　　表側加熱器
　５２　コイル部
　６　　成形ローラ
　６１　押圧面
　６２　ガイド面
　８　　軸対称部品
　８１　テーパー部
　８２　フランジ部
　９　　板材
　９２　変形対象部位
　９３　周縁部
　９５　テーパー状
　９５ａ　周縁部

Claims (12)

  1. 　テーパー部および前記テーパー部の大径部から内向きに突出するフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を製造する方法であって、
    　板材を回転しながら、前記板材における変形対象部位を局所的に加熱するとともに、前記変形対象部位に加工具を押圧して、前記板材の所定範囲をテーパー状に成形するしごき加工工程と、
    　前記板材を回転しながら、前記板材における前記テーパー状の末端である周縁部を局所的に加熱するとともに、前記周縁部を当該周縁部の厚み方向と直交する方向に押し込むように前記周縁部に成形ローラを押圧して、前記周縁部を内向きに膨らませる増肉加工工程と、
    を含む、予備成形体の製造方法。
  2. 　前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部までである、請求項１に記載の予備成形体の製造方法。
  3. 　前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部の近傍までであり、
    　前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材における前記所定範囲の外側部分をカットするカット工程を含む、請求項１に記載の予備成形体の製造方法。
  4. 　前記しごき加工工程では、前記板材の変形対象部位を誘導加熱により加熱し、
    　前記増肉加工工程では、前記板材の周縁部を誘導加熱により加熱する、請求項１～３のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
  5. 　前記しごき加工工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置された裏側加熱器と、前記板材に対して前記加工具と同じ側に配置された表側加熱器を用いて、前記変形対象部位を加熱する、請求項１～４のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
  6. 　前記表側加熱器および前記裏側加熱器のそれぞれは、前記板材の回転方向に延びる、前記板材に沿った二重円弧状のコイル部を含む、請求項５に記載の予備成形体の製造方法。
  7. 　前記増肉加工工程では、前記裏側加熱器または前記表側加熱器を用いて前記板材の周縁部を加熱する、請求項５または６に記載の予備成形体の製造方法。
  8. 　前記成形ローラは、当該成形ローラの回転軸方向に延びる円筒状の押圧面と、前記押圧面の一方の端部から径方向外向きに広がるリング状のガイド面と、を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
  9. 　前記板材は、チタン合金からなる、請求項１～８のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
  10. 　前記軸対称部品は、航空機部品である、請求項１～９のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
  11. 　前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材を熱処理して残留応力を除去する工程を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
  12. 　請求項１～１１のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法により得られた予備成形体を熱処理して残留応力を除去した後、機械加工により前記予備成形体から軸対称部品を削り出す、軸対称部品の製造方法。
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