(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上金型と下金型との間に加熱した被鍛造材を配置して鍛造する熱間鍛造方法において、前記下金型の型彫り面上に、セラミック繊維シートに潤滑剤を含浸させ可撓性を付与した潤滑シートを前記型彫り面の形状に沿うように配し、且つ、円柱状の被鍛造材の上型と接触する面には前記セラミック繊維シートは配置せず、２００〜４５０℃に加熱した前記上金型と下金型によって、前記被鍛造材をディスク状に熱間型打ち鍛造することを特徴とする熱間鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱間鍛造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｔｉ合金やＮｉ基超合金等の難加工材を熱間鍛造する場合、熱間加工性を確保しつつ、熱間鍛造に十分な潤滑性を確保することが重要となる。
この難加工性材料を熱間鍛造する場合、潤滑剤として用いられてきた硝子系潤滑剤は、潤滑きれの問題がある。そこで、例えば、特開平４−１３４３４号公報（特許文献１）に、被加工材と鍛造用金型の間に潤滑剤とともに金属箔を存在させて恒温鍛造する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の特許文献１で開示される潤滑剤と金属箔との組合せでは金属箔の剛性が高く、下金型上に金属箔を配置すると、金型の型彫り面形状が分かり難く、被鍛造材の位置決めが困難となる。そうすると被鍛造材の温度が低下して、被鍛造材の熱間加工性の低下が懸念される。
本発明の目的は、難加工性材の熱間鍛造の潤滑をより確実に行えると共に、下金型に配置する被鍛造材の位置決めが容易で、難加工性材料の熱間加工性を十分に維持可能な熱間鍛造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、上金型と下金型との間に加熱した被鍛造材を配置して鍛造する熱間鍛造方法において、前記下金型の型彫り面上に、セラミック繊維シートに潤滑剤を含浸させ可撓性を付与した潤滑シートを前記型彫り面の形状に沿うように配し、且つ、円柱状の被鍛造材の上型と接触する面には前記セラミック繊維シートは配置せず、２００〜４５０℃に加熱した前記上金型と下金型によって、前記被鍛造材をディスク状に熱間型打ち鍛造する熱間鍛造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、熱間鍛造時の潤滑をより確実に行えると共に、下金型に配置する被鍛造材の位置決めが容易で、難加工性材料の熱間加工性を十分に維持可能なため、被鍛造材が難加工性材であっても、被鍛造材と金型との焼付きや、熱間鍛造材の割れ等の熱間鍛造不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の熱間鍛造方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の重要な特徴は、下金型の型彫り面上に、繊維シートに潤滑剤を含浸させ可撓性を付与した潤滑シートを前記型彫り面の形状に沿うように配して熱間鍛造を行うことにある。
本発明において、前記潤滑シートを型彫り面上に配するのは、以下の理由によるものである。
（１）被鍛造材が金型に直接接触することによる温度低下の防止。
（２）熱間鍛造時の十分な潤滑効果の付与。
（３）被鍛造材と金型との焼付きや、熱間鍛造材の割れ等の熱間鍛造不良を防止。
（４）繊維シートを用いているため、潤滑剤が均一に含浸することから、熱間鍛造時に潤滑が不均一となり難く、金型の寿命を向上させる効果も同時に得ることができる。
が主な理由である。
【０００９】
また、本発明の潤滑シートは、繊維シートに潤滑剤を含浸させ可撓性を付与したものであるため、型彫り面の形状に沿うように潤滑シートを配することができる。
これにより、下金型に配置する被鍛造材の位置決めが容易となることから、被鍛造材の熱間加工性の低下を防止することが可能となり、熱間鍛造材の割れ等の熱間鍛造不良を防止することが可能となる。
また、本発明では、繊維シートは、セラミック繊維シートであることが必要である。
これは、セラミック繊維シートが断熱性を有しているため、温度低下が懸念される下金型と被鍛造材との間に配置することで、断熱性をより一層確保し、被鍛造材の温度低下を更に防止することができるためである。また、セラミック繊維シートそのものにも潤滑性が期待できることから、潤滑性を大きく向上させることが可能となるためである。
【００１０】
次に、上述した本発明の潤滑シートを用いた代表的な熱間鍛造方法について、図を用いて説明する。
本発明の熱間鍛造方法は、例えば、図１に示すように、加熱した被鍛造材１を潤滑剤を含浸させ可撓性をふよした潤滑シート２を用いて下金型４と上金型３との間に配置して鍛造する。可撓性を付与した潤滑シートを型彫り面の形状に沿うように配する。
熱間鍛造の条件は常法で差し支えなく、具体的には、被鍛造材１を再結晶温度以上に加熱する。なお、熱間鍛造する被鍛造材の加熱温度は再結晶温度以上凝固温度以下であれば好ましい。
そして、前述の温度範囲に加熱した被鍛造材を用いて熱間鍛造を行う。このとき、上金型と下金型は、例えば、２００〜４５０℃に加熱しておく。これは、金型の破損を防止し、被鍛造材の失熱を低減するためである。
【００１１】
次に本発明では、潤滑剤を含浸させた潤滑シート２を被鍛造材１と下金型４との間に介在させるように、下金型４の型彫り面上に配置する。これにより、被鍛造材１が下金型４に直接接触することによる被鍛造材の失熱を防止することができる。
本発明では、液体潤滑剤を含浸させた繊維シートを潤滑シートとして配置するため、型彫り面を目視で確認することができる。そのため、被鍛造材の位置決めが容易となり、位置ずれに起因するような欠肉等の鍛造不良を防止することができると同時に、被鍛造材を好適な位置に設置するまでの時間も短縮でき、被鍛造材の温度低下も防止することができる。
なお、繊維シートへの潤滑剤の含浸は、例えば、白色性潤滑剤などの水系潤滑剤や、黒鉛系潤滑剤など油系潤滑剤等の潤滑剤を満たした容器等に繊維シートを浸しておくのが最も簡便な方法である。
また、本発明の潤滑シートは、上述したように可撓性が付与されているため、型彫り面上に配置すると、型彫り面に沿って配置することが可能であり、形状が潤滑シート上から確認できるものなる。そのため、熱間鍛造時の十分な潤滑効果の付与と、被鍛造材と金型との焼付きや、熱間鍛造材の割れ等の熱間鍛造不良を防止効果と、熱間鍛造時に潤滑が不均一となり難く、金型の寿命を向上させる効果も同時に得ることができる。
また、繊維シートとしてはセラミック繊維シートを使用することができるが、なかでもガラス繊維シートを用いると、優れた断熱効果と共に、更に潤滑性も向上させることができる。
【００１２】
上述した潤滑シートを用いて、上金型と下金型によって、被鍛造材を熱間鍛造することにより、熱間鍛造時の潤滑をより確実に行えると共に、下金型に配置する被鍛造材の位置決めが容易で、難加工性材料の熱間加工性を十分に維持可能なため、被鍛造材が難加工性材であっても、被鍛造材と金型との焼付きや、熱間鍛造材の割れ等の熱間鍛造不良を防止することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、実施例にて本発明を説明する。
被鍛造材として、難加工性材料のＷａｓｐａｌｏｙ（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の登録商標）相当合金を用意した。被鍛造材の寸法は、直径１４０ｍｍ×３００ｍｍ（Ｔ）の円柱状であった。この被鍛造材を１０５０℃に加熱し、熱間鍛造前の予熱を行った。熱間鍛造は型打ち鍛造として、ディスク状の鍛造材を得るものとした。
熱間鍛造に用いる潤滑シートは、下金型の型彫り面全体がほぼ覆える大きさの断熱性ガラスクロスのセラミック繊維シート（２５０ｍｍ（Ｗ）×２５０ｍｍ（Ｌ）×１．５ｍｍ（Ｔ））を準備し、これを日華化学製ルブキャスター（Ｒ）の水系潤滑剤に浸して潤滑シートとした。
なお、比較例として特許文献１に記載の方法を適用しようと試みたが、金属箔を型彫り面上に設置すると型彫り面と被鍛造材の位置合わせが困難であり、欠肉のおそれがあったこと、また、ディスク状の型彫り面形状には凹凸や部分的な傾斜がなされているため、型彫り面に沿うように金属箔を配置するまでの時間がかかり過ぎることから、作業性、安全性も考慮して、熱間鍛造を断念した。
そのため、潤滑シートを用いない、通常の熱間型打ち鍛造方法を比較例とした。
【００１４】
図１に示すような上金型３と下金型４を３５０℃に加熱した。その後、潤滑シート２を下金型３の型彫り面上に配し、予熱炉から取り出した被鍛造材１を潤滑シート上に設置した。
このとき、潤滑シート２は可撓性を有していることから、下金型３の型彫り面に沿うように配置することができたため、下金型１の型彫り面形状を目視で確認することができた。そのため、被鍛造材１の位置合わせに時間がかからなかったことから、被鍛造材の温度低下も抑制することができた。なお、被鍛造材の熱間加工開始時の温度は１０３０℃程度であり、難加工性材料の熱間加工性を十分に維持可能な温度であった。
次に、上金型３と下金型４との間に加熱した被鍛造材１を配置して熱間型打ち鍛造を行った。潤滑シートに含浸させた潤滑剤と、セラミック繊維シートにより十分な潤滑が確保され、熱間型打ち鍛造中には新たに潤滑剤の供給は行わなかった。
前記の熱間型打ち鍛造で得られたディスク素材には、被鍛造材と金型との焼付きや、熱間鍛造材の割れ、欠肉や偏肉等の鍛造欠陥は見られなかった。
【００１５】
比較例として、潤滑シートを用いない他は上記と同じ条件で熱間型打ち鍛造を行った。その場合の潤滑は、下金型に潤滑剤を噴霧することとした。
比較例の熱間型打ち鍛造では、下金型に接触した被鍛造材の温度低下が見られた。その結果、被鍛造材下面に径方向に広がる割れが発生した。また、割れを抑制するために、熱間型打ち鍛造間で被鍛造材を一旦予熱炉に入れなおし再度熱間型打ち鍛造を行った場合は、結晶粒が実施例と比較して粗大化した。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の熱間鍛造方法は、潤滑性に優れ、断熱効果も期待されることから、難加工材の熱間鍛造方法として特に期待できる。また、金型の型彫り面の形状に沿って潤滑シートを設置することも可能であるため、複雑な形状の熱間鍛造材をえるのに特に好適である。
【符号の説明】
【００１７】
１  被鍛造材
２  潤滑シート
３  上金型
４  下金型
【図１】
0005963041.tif 000002