WO2019176562A1

WO2019176562A1 - 物体処理方法及び装置

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Publication number: WO2019176562A1
Application number: PCT/JP2019/007819
Authority: WO
Inventors: 落合　宏行; 将成奥田; 武彦内山; 和典田原; 法吉澤田
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2019-09-19
Also published as: EP3766993A1; CN111819297A; US20210016342A1; EP3766993A4; JPWO2019176562A1

Abstract

この物体処理方法は、処理対象物（Ｘ）に電源（４）を接続することにより特定処理を施す。

Description

物体処理方法及び装置

　本開示は、物体処理方法及び装置に関する。
　本願は、２０１８年３月１６日に日本に出願された特願２０１８－０４９８１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　金属からなる物体を塑性加工法の一種である鍛造によって成形する場合、周知のように物体は外力の作用によって変形すると共に発熱する。この物体発熱は物体の組織（例えば結晶構造）の変化（変態）を招来させ、物体の機械的特性を劣化させる場合がある。

　例えば下記特許文献１には、上記鍛造の際に鋼材からなる粗形材（物体）への外力の付加と共に粗形材を冷却（急冷）する鍛造部材の製造方法が開示されている。すなわち、この製造方法は、粗形材を金型で押圧して所定の形状に鍛造する際に、同時に金型に備えられた冷却手段で粗形材を急冷することにより、粗形材の鍛造と焼入れ及び焼戻しとを同時に行う。

日本国特開２０１５－１８８９２７号公報

　ところで、上記従来技術では、金型に備えられた冷却手段を用いて粗形材（物体）を外部から冷却するので、物体の熱容量の関係で物体の内部を外側部と同様に冷却することが難しい。このことは、物体の厚み（熱容量）が増すごとに顕著となる。したがって、従来技術では、物体の内部を外側部と同様の組織に維持することが困難である。

　本開示は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、物体の組織変化や変形を従来よりも抑制することまたは物体をより適切に冷却することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本開示の第１の態様の物体処理方法は、処理対象物に電源を接続することにより特定処理を施す。

　本開示の前記第１の態様において、前記特定処理は、前記処理対象物の冷却処理であってもよい。

　本開示の前記第１の態様において、前記特定処理は、前記処理対象物の組織の変態抑制処理であってもよい。

　本開示の前記第１の態様において、前記電源は、前記処理対象物と接続されることで前記処理対象物内の自由電子を外部に放出させてもよい。

　本開示の前記第１の態様において、前記電源は、前記処理対象物から外部に放出させた自由電子を回収してもよい。

　本開示の前記第１の態様において、前記電源が前記処理対象物に接続される際に、前記処理対象物に電流を流す他の電源は接続されずともよい。

　本開示の第１の態様において、前記処理対象物は、鍛造によって発熱する金属体であってもよく、前記特定処理は、鍛造の前に加熱された前記金属体、鍛造によって発熱しつつある前記金属体、または鍛造によって発熱した前記金属体であってもよい。

　また、本開示の第２の態様の物体処理装置は、電源と、当該電源に接続され、処理対象物に接触する電極とを備える。

　本開示の前記第２の態様において、前記電源は、前記電極を介して前記処理対象物と接続されることで前記処理対象物内の自由電子を外部に放出させるように構成されてもよい。

　本開示の前記第２の態様において、前記電源は、前記処理対象物から外部に放出させた自由電子を回収するように構成されてもよい。

　本開示の前記第２の態様において、前記処理対象物に電流を流す他の電源は設けられずともよい。

　また、本開示の前記第２の態様において、前記処理対象物は、鍛造の前に加熱された金属体、鍛造によって発熱しつつある金属体、または鍛造によって発熱した金属体であってもよい。

　本開示によれば、処理対象物に電源を接続するので、処理対象物（物体）の組織変化や変形を従来よりも抑制することまたは処理対象物をより適切に冷却することが可能である。
　また、処理対象物が鍛造によって発熱する金属材料（金属体）である場合は、鍛造の前にこの金属材料に電源を接続することで当該金属材料から電子が奪われるため、電子が奪われていない金属材料に比べて低い温度で鍛造可能である。

本開示の一実施形態に係る鍛造品冷却装置の構成を示す回路図である。本開示の一実施形態における鍛造方法を示す模式図であって、（ａ）は鍛造装置における第１の状態を示す断面図、（ｂ）は鍛造装置における第２の状態を示す断面図である。本開示の一実施形態における鍛造品の模式図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部拡大側面図である。本開示の一実施形態に係る鍛造品の冷却方法を示す模式図であって、（ａ）は鍛造装置の断面図、（ｂ）は鍛造装置の平面図である。本開示の一実施形態における鍛造品の冷却効果を示すグラフである。本開示の一実施形態の変形例における母材の断面図である。

　以下、図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。
　最初に、図１を参照して本実施形態に係る鍛造品冷却装置Ｒについて説明する。この鍛造品冷却装置Ｒは、鍛造品Ｘに対して冷却処理を施す装置であり、図１に示すように電極１、第１スイッチ２、第１抵抗器３、コンデンサブロック４、第２スイッチ５、第３スイッチ６、第２抵抗器７、第３抵抗器８、第４スイッチ９、第５スイッチ１０、直流電源１１、制御部１２及び操作部１３を備えている。なお、これら各構成要素のうち、コンデンサブロック４は、本開示の電源に相当する。また、本実施形態の鍛造品冷却装置Ｒにおいて、鍛造品Ｘに電圧をかけて電流を流す、すなわち鍛造品Ｘに電子を供給する他の電源は設けられていない。

　なお、このような鍛造品冷却装置Ｒは、本開示に係る物体処理装置に相当する。また上記鍛造品Ｘは、本開示における処理対象物（物体）に相当する。さらに、この鍛造品冷却装置Ｒが鍛造品Ｘに対して施す冷却処理及び変態抑制処理は、本開示における特定処理に相当する。

　鍛造品Ｘは、所定の金属材料によって形成されており、例えばブリスク（製品）の原型材である。ブリスクは、周知のようにターボ機械のローターディスクとブレードが一体成型された略円板状の回転体であり、例えばガスタービンのコンプレッサあるいは／及びタービンの構成部品である。このようなブリスクは、鍛造等の塑性変形加工によって得られた原型材を切削加工することによって最終的な製品として製造される。なお、鍛造品Ｘがブリスクの場合、上記金属材料は、例えば所定組成のチタン合金である。

　本実施形態に係る鍛造品冷却装置Ｒは、このような鍛造品Ｘに電源を接続することにより冷却処理を施す装置である。このような鍛造品冷却装置Ｒの構成要素のうち、電極１は、電線（電力線）を介して第１スイッチ２の一方の端子に接続された針状の端子であり、電気抵抗が比較的小さな金属、例えば白金（Ｐｔ）製である。

　この電極１は、図示するように鍛造品Ｘと電気的に接続された状態、例えば表面に接触した状態で鍛造品Ｘに設置される。このような電極１は、可撓性を有する電線によって第１スイッチ２の一方の端子に電気的に接続されている。このため、鍛造品Ｘの形状や姿勢等に応じて鍛造品Ｘの好適な場所に容易に設置することができる。なお、この電極１は、１あるいは複数設けられており、鍛造品Ｘの形状や姿勢等に応じて適宜必要な個数が鍛造品Ｘの表面に接続される。

　第１スイッチ２は、制御部１２によって制御される開閉スイッチであり、一方の端子が各電極１に接続され、他方の端子が第１抵抗器３の一端及び第３抵抗器８の一端に接続されている。第１抵抗器３は、所定の抵抗値（例えば１００Ω）を有し、一端が第１スイッチ２の他方の端子及び第３抵抗器８の一端に接続され、他端がコンデンサブロック４の一端に接続されている。

　コンデンサブロック４は、所定の静電容量（例えば０．１μＦ）を有する複数のコンデンサが並列接続された二端子回路であり、一端が第１抵抗器３の他端に接続され、他端が第２スイッチ５の一方の端子に接続されている。後述するように、コンデンサブロック４は、電極１を介して鍛造品Ｘと電気的に接続されることで鍛造品Ｘ内の自由電子を外部に放出させ、鍛造品Ｘから外部に放出させた自由電子を回収するように構成されている。第２スイッチ５は、制御部１２によって制御される開閉スイッチであり、一方の端子がコンデンサブロック４の他端に接続され、他方の端子が第３スイッチ６の一方の端子、第４スイッチ９の他方の端子及び直流電源１１のマイナス端子に接続されている。

　第３スイッチ６は、制御部１２によって制御される開閉スイッチであり、一方の端子が第２スイッチ５の他方の端子、第４スイッチ９の他方の端子及び直流電源１１のマイナス端子に接続され、他方の端子が第２抵抗器７の一端に接続されている。第２抵抗器７は、所定の抵抗値（例えば１００Ω）を有し、一端が第３スイッチ６の他方の端子に接続され、他端が接地されている。

　第３抵抗器８は、所定の抵抗値（例えば１０Ω）を有し、一端が第１スイッチ２の他方の端子及び第１抵抗器３の一端に接続され、他端が第４スイッチ９の一方の端子及び第５スイッチ１０の一方の端子に接続されている。第４スイッチ９は、制御部１２によって制御される開閉スイッチであり、一方の端子が第３抵抗器８の他端及び第５スイッチ１０の一方の端子に接続され、他方の端子が第２スイッチ５の他方の端子、第３スイッチ６の一方の端子及び直流電源１１のマイナス端子に接続されている。

　第５スイッチ１０は、制御部１２によって制御される開閉スイッチであり、一方の端子が第３抵抗器８の他端及び第４スイッチ９の一方の端子に接続され、他方の端子が直流電源１１のプラス端子に接続されている。直流電源１１は、所定の直流電圧（例えば１６Ｖ）を発生する電源であり、プラス端子が第５スイッチ１０の他方の端子に接続され、マイナス端子が第２スイッチ５の他方の端子、第３スイッチ６の一方の端子及び第４スイッチ９の他方の端子に接続されている。

　制御部１２は、操作部１３から入力される操作信号に基づいて第１～第５スイッチ２，５，６，９，１０を制御する装置である。この制御部１２は、操作信号に基づいて第１～第５スイッチ２，５，６，９，１０に関する各開閉制御信号を生成するロジック回路あるいはソフトウエア制御装置である。制御部１２がソフトウエア制御装置である場合、この制御部１２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、各種の記憶装置、及び入出力装置を備える。このような制御部１２は、操作信号に基づいて各開閉制御信号を適宜生成することにより、第１～第５スイッチ２，５，６，９，１０の動作を所望状態に制御する。

　操作部１３は、鍛造品冷却装置Ｒの管理者の操作指示を受け付ける装置であり、例えば１あるいは複数の操作ボタンである。この操作部１３は、上記操作指示に応じた操作信号を制御部１２に出力する。

　続いて、図２（ａ）を参照して本実施形態における鍛造装置Ｔについて説明する。この鍛造装置Ｔは、下金型Ａ、上金型Ｂ及び押圧用上金型Ｃを備えている。下金型Ａは、片面の中心部に円筒状の突出部ａが形成された略円板状の部材であり、中心部に近い第１の押圧面ｂ（平面）と、外周部に近い第２押圧面ｃ（波型面）とを備えている。第１の押圧面ｂは平面状に形成され、第２押圧面ｃは波形状に形成されている。また、この下金型Ａは、突出部ａの周面であると共に第１の押圧面ｂ（平面）に直交して接する円筒面（内側円筒面ｄ）を備えている。内側円筒面ｄは、突出部ａの外周面である。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、下金型Ａが位置する側を下側、押圧用上金型Ｃが位置する側を上側と称する。

　上金型Ｂは、中心部に空洞が形成されたリング状の部材であり、上記第２押圧面ｃ（波型面）に対向する第３の押圧面ｅ（波型面）と上記内側円筒面ｄに対向する外側円筒面ｆとを備えている。第３の押圧面ｅは波形状に形成されている。外側円筒面ｆは、上金型Ｂの内周面である。この上金型Ｂにおいて、第３の押圧面ｅは第１の距離Ｌａを隔てて下金型Ａの第２押圧面ｃと対向し、また外側円筒面ｆは第２の距離Ｌｂを隔てて内側円筒面ｄに対向する。なお、下金型Ａの内側円筒面ｄと上金型Ｂの外側円筒面ｆとで挟まれた空間は、後述する母材Ｘａを収容する母材収容空間Ｋｂであり、また第２押圧面ｃと第３の押圧面ｅとで挟まれた空間は押出空間Ｋoである。

　なお、図２（ａ）における符号Ｘａは、上述した鍛造品Ｘの母材であり、リング状に形成されている。この母材Ｘａは、円筒状内周面と円筒状外周面との差（幅）が上記第２の距離Ｌｂよりも若干小さく設定され、また互いに平行する両端面（上面及び下面）の差（肉厚）が所定寸法に設定されたリング状の金属部材である。

　押圧用上金型Ｃは、片面の周縁部に円環状の突出部ｇが形成された略円板状の部材である。この押圧用上金型Ｃにおいて、突出部ｇの先端面（平面、下面）が母材Ｘａの上面（一方の端面）に当接して押圧する押圧面ｈである。このような押圧用上金型Ｃは、図示しない押圧機構に支持されており、当該押圧装置によって上下に移動することにより母材Ｘａの上面を下方に向けて押圧する。

　次に、このような鍛造品冷却装置Ｒ及び鍛造装置Ｔを用いた鍛造品Ｘの製造方法について、図２（ａ）に加え、図２（ｂ）～図５をも参照して詳しく説明する。この製造方法は、後述するように鍛造品Ｘの冷却方法及び変態抑制方法を含む。なお、これら冷却方法及び変態抑制方法は、本開示に係る物体処理方法に相当する。

　鍛造装置Ｔを用いた鍛造品Ｘの製造工程は、鍛造工程、冷却工程（変態抑制工程）及び加工工程を有する。これら各工程のうち、冷却工程（変態抑制工程）は、本実施形態における冷却方法及び変態抑制方法に相当する。最初に、鍛造工程では、図２（ａ）に示すように、母材Ｘａを母材収容空間Ｋｂに収容する。そして、図２（ｂ）に示すように、押圧用上金型Ｃを降下させることにより、上下方向において母材Ｘａを押し潰すと共に母材Ｘａの一部を押出空間Ｋoに押し出させる。

　このような押圧用上金型Ｃの押圧により、母材Ｘａは、図３（ａ）、（ｂ）に示すようにリング状のローターディスクｘ１と当該ローターディスクｘ１の外周に位置するブレードｘ２とを備えた鍛造品Ｘ（ブリスクの原型材）に成形される。上記ローターディスクｘ１は、肉厚がブレードｘ２よりも大幅に厚い部位であり、ブレードｘ２は、波型形状で肉厚が比較的薄い部位である。なお、このような鍛造品Ｘは、後述する冷却工程の後工程である加工工程において、波型のブレードｘ２が加工されることにより、ローターディスクｘ１の外周に所定間隔で環状に並ぶ個別のブレードに仕上げ加工される。

　このような母材Ｘａの鍛造工程において、母材Ｘａは発熱を伴って変形する。すなわち、鍛造品Ｘは、押圧用上金型Ｃによる外力の作用に起因して発熱する金属体であり、例えば鍛造前の温度９５０℃が１１００℃程度まで温度上昇する。そして、このような鍛造品Ｘの高温化は、鍛造品Ｘの組織（結晶構造）を変態させる可能性があるので、鍛造品Ｘを冷却（急冷）する必要がある。

　このような必要から本実施形態では以下の冷却工程を行う。詳細については後述するが、この冷却工程は、鍛造品Ｘの組織の変態を抑制する変態抑制工程でもある。この冷却工程（変態抑制工程）では、図４（ａ）に示すように鍛造品冷却装置Ｒの各電極１をローターディスクｘ１の上面に接触させることにより鍛造品Ｘにコンデンサブロック４（電源）を接続する。

　より詳細には、例えば図４（ｂ）に示すように、リング状のローターディスクｘ１の上面において、中心Ｏ周りに互いに９０°の角度関係にある４点Ｐ１～Ｐ４に各電極１をそれぞれ接触させる。これら４点Ｐ１～Ｐ４は、肉厚がブレードｘ２よりも厚いローターディスクｘ１の表面に含まれ、鍛造品Ｘの各部位（ローターディスクｘ１及びブレードｘ２）のうち、内部の発熱が最も著しい部位に相当する位置である。

　この状態において、鍛造品冷却装置Ｒの制御部１２は、最初に第２スイッチ５及び第５スイッチ１０を閉状態に設定し、また第１スイッチ２、第３スイッチ６及び第４スイッチ９を開状態に設定する（第１設定状態）。この第１状態を所定時間継続することにより、コンデンサブロック４の各コンデンサは、直流電源１１によって徐々に充電されて満充電状態となる。すなわち、コンデンサブロック４は、一端に正の電荷が帯電し、他端に負の電荷が帯電すると共に、両端の電圧（端子間電圧）が直流電源１１の出力電圧（例えば１６Ｖ）に近い電圧となる。

　制御部１２は、この第１設定状態において第５スイッチ１０を閉状態から開状態に設定変更し、また第１スイッチ２及び第３スイッチ６を開状態から閉状態に設定変更する（第２設定状態）。すなわち、コンデンサブロック４は、一端が第１スイッチ２及び第１抵抗器３を介して各電極１に接続され、他端が第２スイッチ５、第３スイッチ６及び第２抵抗器７を介して接地される。この第２設定状態では、第１抵抗器３及び第２抵抗器７における若干の電圧降下があるものの、鍛造品Ｘにはコンデンサブロック４の端子間電圧に近い電圧が印加される。この際、コンデンサブロック４は、電極１を介して鍛造品Ｘと接続されることで鍛造品Ｘ内の自由電子を外部に放出させ、鍛造品Ｘから外部に放出させた自由電子を回収する。

　そして、制御部１２は、上記第２設定状態を所定時間に亘って継続すると、第２スイッチ５を閉状態から開状態に設定変更し、また第４スイッチ９を開状態から閉状態に設定変更する（第３設定状態）。この第３設定状態において、各電極１は、第１スイッチ２、第３抵抗器８、第４スイッチ９、第３スイッチ６及び第２抵抗器７を介して接地される。

　そして、制御部１２は、上記第３設定状態を所定時間に亘って継続すると、第２スイッチ５を開状態から閉状態に設定変更する（第４設定状態）。すなわち、この第４設定状態では、コンデンサブロック４は、一端が第１抵抗器３、第３抵抗器８、第４スイッチ９、第３スイッチ６及び第２抵抗器７を介して接地され、また他端が第２スイッチ５、第３スイッチ６及び第２抵抗器７を介して接地される。この第４設定状態が所定時間に亘って継続されることにより、コンデンサブロック４に充電された電荷が十分に放電される。そして、制御部１２は、この第４設定状態を所定時間に亘って継続すると、上述した第１～第４設定状態を所定回数だけ繰り返す。

　このような鍛造品冷却装置Ｒによる所定回数に亘るコンデンサブロック４（電源）の接続によって、鍛造品Ｘ（金属材料）内の自由電子は、各電極１等を介して鍛造品Ｘの外部つまりコンデンサブロック４（電源）に回収される。なお、本実施形態において、コンデンサブロック４が鍛造品Ｘに接続される際に、鍛造品Ｘに電圧をかけて電流を流す、すなわち鍛造品Ｘに電子を供給する他の電源は接続されない。

　ここで、鍛造品Ｘは、鍛造装置Ｔに保持されているので、また７００～１１００℃程度の高温状態なために電気抵抗が極めて高くなっているので、電極１から鍛造品Ｘに注入される電子（例えば電極１内の自由電子）は極めて微小である。したがって、鍛造品冷却装置Ｒによる鍛造品Ｘへのコンデンサブロック４（電源）の接続によって、専ら鍛造品Ｘ内の自由電子がコンデンサブロック４（電源）に回収される。

　このようなコンデンサブロック４（電源）の接続を１あるいは複数回行うことにより、鍛造品Ｘは図５のグラフ（特性図）に示すように冷却される。周知のように、金属の熱は、構成原子の振動に加えて自由電子の運動が寄与して発生する。これら構成原子と自由電子のうち、自由電子が鍛造品Ｘの外部に放出されることにより熱の原因の一つが解消されるので、鍛造品Ｘは温度低下する。なお、図５は、コンデンサブロック４（電源）の接続による冷却効果の実験結果であり、出力電圧が１６Ｖの直流電源１１を用いた場合を示している。

　この実験では、鍛造品Ｘを真空雰囲気中で８００°まで加熱し、その後に徐冷した場合における鍛造品Ｘの内部温度の変化をコンデンサブロック４（電源）を鍛造品Ｘに接続した場合（破線及び二点鎖線で示す）とコンデンサブロック４（電源）を接続しない場合（実線で示す）とについて計測した。また、この実験では、コンデンサブロック４（電源）を１回だけ接続した場合（破線で示す）と複数回接続した場合（二点鎖線で示す）について鍛造品Ｘの内部温度の変化を確認した。コンデンサブロック４を１回だけ鍛造品Ｘに接続する場合では、電極１を１回だけ鍛造品Ｘに接触させている。コンデンサブロック４を複数回鍛造品Ｘに接続する場合では、電極１の鍛造品Ｘに対する接触と離間とを繰り返している。

　このような図５に示すように、冷却用電圧を１回だけ接続した場合に、単純徐冷の場合よりも１０°以上の温度低下を実現することが可能であり、またコンデンサブロック４（電源）を複数回接続した場合には、単純徐冷に対して３０°度近い温度低下を実現することが可能であることが確認できた。さらに、１１００℃程度の金属であれば、自由電子の運動エネルギーが大きいので、この自由電子を外部に放出させることにより９５０℃程度まで冷却することが期待できる。

　このような本実施形態によれば、コンデンサブロック４（電源）の接続によって鍛造品Ｘを従来の単純徐冷よりも急速冷却することができるので、鍛造品Ｘの組織変化を従来よりも抑制することが可能である。なお、本実施形態によれば、鍛造品Ｘからの自由電子の放出に起因する冷却が原因ではなく、鍛造品Ｘからの自由電子の放出によって鍛造品Ｘを構成する組織（結晶）間あるいは／及び原子間の相互作用の抑制が原因となって鍛造品Ｘの組織変化が抑制されていると理解することもできる。

　すなわち、鍛造品Ｘにコンデンサブロック４（電源）を接続することによる直接の作用が鍛造品Ｘからの自由電子の放出に基づく冷却にあるのか、組織（結晶）間あるいは／及び原子間の相互作用の抑制にあるのか、あるいは他の要因にあるのか今後の検討が必要であるが、図５に示すように鍛造品Ｘへのコンデンサブロック４（電源）の接続は、鍛造品Ｘを従来よりも急速に冷却するという作用を奏する。したがって、本実施形態において鍛造品Ｘにコンデンサブロック４（電源）を接続するという工程は、少なくとも鍛造品Ｘの冷却処理及び鍛造品Ｘおける組織の変態抑制処理に相当する。

　なお、本開示は上記実施形態に限定されず、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、図４（ｂ）に示したように４点Ｐ１～Ｐ４に電極１を設けたが、本開示はこれに限定されない。電極１の鍛造品Ｘへの設置態様は、鍛造品Ｘの形状や大きさ等に応じて種々の形態が考えられる。また、上記実施形態では、針状の電極１を採用したが、電極１の形状はこれに限定されない。例えば鍛造品Ｘとの接触面積を増大させるように板状の電極を採用してもよい。さらに、上記実施形態では電極１を白金製とすることを例示したが、電極１の材料は白金に限定されない。

（２）上記実施形態では、鍛造工程後に冷却工程（変態抑制工程）を行ったが、本開示はこれに限定されない。例えば鍛造工程の途中で冷却工程（変態抑制工程）を行ってもよい。すなわち、鍛造工程において、鍛造品Ｘが完成する前の途中段階、例えば押圧用上金型Ｃを用いた鍛造によって発熱しつつある母材Ｘａに電極１を接触させ、コンデンサブロック４（電源）を母材Ｘａに接続して、母材Ｘａを冷却してもよい。鍛造によって発熱している際の母材Ｘａに電源を接続することで、発熱で生じた高エネルギーの電子を効果的に母材Ｘａから奪うことができる。
　また、鍛造の前に加熱された母材Ｘａに電極１を接触させて、コンデンサブロック４（電源）を母材Ｘａに接続してもよい。鍛造の前に加熱された母材Ｘａに電源を接続することで、予め母材Ｘａから電子を奪っておくことができ、電子が奪われていない母材（金属材料）に比べて、２０～３０℃低い温度で鍛造できる。この理由としては、電子が持つエネルギーを原子核の格子が持つことになり、同じ温度では変形抵抗が減少するためであると考えられる。
　冷却工程（変態抑制工程）は、母材Ｘａの温度に応じて適宜適切なタイミングで行えばよい。なお、温度が下がり過ぎた場合には、電子が入り込まない状態で絶縁状態で鍛造に適した温度に再加熱してもよい。母材Ｘａを加熱した後に電源に接続して冷却し、その後絶縁状態で再加熱してから鍛造を行ってもよい。

（３）上記実施形態では、複数のコンデンサを並列接続したコンデンサブロック４を採用したが、本開示はこれに限定されない。例えば各種の二次電池を採用してもよい。また、上記実施形態では単一のコンデンサブロック４を用いたが、コンデンサブロック４の個数は複数であってもよい。例えば複数用意されたコンデンサブロック４を所定の順番で電極１に順次接続することにより、コンデンサブロック４を鍛造品Ｘに対して複数回接続してもよい。

（４）図５に示す実験結果では直流電源１１の出力電圧を１６Ｖとしたが、本開示はこれに限定されない。すなわち、コンデンサブロック４の端子間電圧については、１６Ｖ近傍の電圧に限定されず、例えば鍛造品Ｘの冷却温度が最大となるように適宜設定すればよい。また、上記実施形態ではコンデンサブロック４を用いたが、鍛造品Ｘ内の自由電子を外部に放出可能な電源、つまり鍛造品Ｘ内の自由電子に外部に放出する方向の電界を作用させ得る電源であれば他の電源でもよい。すなわち、本開示の電源は鍛造品Ｘ内の自由電子を外部に放出させるように構成されていればよく、鍛造品Ｘから外部に放出させた自由電子を回収せずともよい。

（５）上記実施形態では、電極１、第１スイッチ２、第１抵抗器３、コンデンサブロック４、第２スイッチ５、第３スイッチ６、第２抵抗器７、第３抵抗器８、第４スイッチ９、第５スイッチ１０、直流電源１１、制御部１２及び操作部１３を備える鍛造品冷却装置Ｒを採用したが、本開示はこれに限定されない。鍛造品冷却装置Ｒの構成はあくまでも一例であり、他の構成を採用してもよい。

（６）上記実施形態では、所定の金属材料からなる母材Ｘａから鍛造品Ｘを製造したが、本開示はこれに限定されない。例えば図６に示すように所定の金属材料からなる基材ｘ３の表面に絶縁膜ｘ４を形成し、電子を奪った状態の母材Ｘｂを鍛造によって成形してもよい。すなわち、鍛造品冷却装置Ｒによるコンデンサブロック４の接続の前処理として、鍛造品Ｘ（処理対象物）の表面の絶縁処理を施してもよい。例えば、基材ｘ３にガラスコーティングを施すことにより、基材ｘ３の表面に絶縁膜ｘ４を形成してもよい。

（７）上記実施形態は鍛造品Ｘの組織変化の抑制に本開示を適用した場合に関するが、本開示の適用はこれに限定されない。内部に自由電子を有する種々の金属製物体に本開示は適用可能である。また、本開示の本質的な手段は処理対象物（物体）に電源を接続することにあるので、その結果得られる特定処理は、上述した処理対象物（物体）の冷却や組織の相互作用の抑制に限定されない。

　本開示における特定処理として、例えば切削工具の冷却処理が考えられる。切削工具は被切削材との摩擦によって高温化するが、切削工具を電源と接続することにより簡単に冷却することが可能である。すなわち、高温化による切削工具の硬度低下等を容易に抑制することが可能である。

　また、本開示における特定処理として、例えば金属材料の容体化処理が考えられる。ニッケル合金、チタン合金等の金属材料は高温にしてから急冷することにより組織を緻密にして強度を上げているが、金属材料に電源と接続することにより簡単に急冷することが可能である。従来の方法では、金属材料を高温にしてから急冷すると、その表面と内部の温度差が大きくなり、大きな残留応力が生じ、よって金属材料が変形する可能性がある。一方、本開示によれば、表面と内部の温度差を緩和しつつ、金属材料の内部をも含む全体を急冷することが可能であり、よって質の高い容体化処理を実現することができる。
　また、容体化処理のために加熱された金属材料に対して電源を接続し、予め金属材料から電子を奪い、その後、他の冷却手段によって急冷することも考えられる。この場合でも、残留応力を低減して金属材料の変形を抑制することができる。

（８）上記実施形態では、第１～第４設定状態を所定回数だけ繰り返したが、本開示はこれに限定されない。例えば第３、第４設定状態を省略し、第１、第２設定状態を所定回数繰り返してもよい。

　本開示は、例えば金属からなる物体の組織変化や変形を従来よりも抑制するため、または物体をより適切に冷却するために利用することができる。

Ｒ　鍛造品冷却装置（物体処理装置）
Ｔ　鍛造装置
Ｘ　鍛造品（処理対象物）
Ｘａ、Ｘｂ　母材
ｘ１　ローターディスク
ｘ２　ブレード
ｘ３　基材
ｘ４　絶縁膜
１　電極
２　第１スイッチ
３　第１抵抗器
４　コンデンサブロック
５　第２スイッチ
６　第３スイッチ
７　第２抵抗器
８　第３抵抗器
９　第４スイッチ
１０　第５スイッチ
１１　直流電源
１２　制御部
１３　操作部
Ａ　下金型
Ｂ　上金型
Ｃ　押圧用上金型
ａ　突出部
ｂ　第１の押圧面
ｃ　第２押圧面
ｄ　内側円筒面
ｅ　第３の押圧面
ｆ　外側円筒面
ｇ　突出部
ｈ　押圧面

Claims

　処理対象物に電源を接続することにより特定処理を施す物体処理方法。
　前記特定処理は、前記処理対象物の冷却処理である請求項１に記載の物体処理方法。
　前記特定処理は、前記処理対象物の組織の変態抑制処理である請求項１に記載の物体処理方法。
　前記電源は、前記処理対象物と接続されることで前記処理対象物内の自由電子を外部に放出させる請求項１～３のいずれか一項に記載の物体処理方法。
　前記電源は、前記処理対象物から外部に放出させた自由電子を回収する請求項４に記載の物体処理方法。
　前記電源が前記処理対象物に接続される際に、前記処理対象物に電流を流す他の電源は接続されない請求項４または５に記載の物体処理方法。
　前記処理対象物は、鍛造によって発熱する金属体であり、
　前記特定処理は、鍛造の前に加熱された前記金属体、鍛造によって発熱しつつある前記金属体、または鍛造によって発熱した前記金属体に対して施される請求項１～６のいずれか一項に記載の物体処理方法。
　電源と、
　当該電源に接続され、処理対象物に接触する電極と
　を備える物体処理装置。
　前記電源は、前記電極を介して前記処理対象物と接続されることで前記処理対象物内の自由電子を外部に放出させるように構成されている請求項８に記載の物体処理装置。
　前記電源は、前記処理対象物から外部に放出させた自由電子を回収するように構成されている請求項９に記載の物体処理装置。
　前記処理対象物に電流を流す他の電源は設けられていない請求項９または１０に記載の物体処理装置。
　前記処理対象物は、鍛造の前に加熱された金属体、鍛造によって発熱しつつある金属体、または鍛造によって発熱した金属体である請求項８～１１のいずれか一項に記載の物体処理装置。