(57)【要約】本発明の鍛造方法は、矩形の開口部を有し、 矩形状の平面である壁部により形成され、ワークを入れるワーク空間４５が形成された鍛造用金型２０の該ワーク空間４５に、矩形状の６面体である第１形状のワークＷを載置する載置工程と、載置されたワークＷを矩形状の６面体である第２形状に変形させることによりワークに塑性歪みを加える加工工程と、を含み、載置工程と加工工程とを２回以上行うことを特徴とする。例えば、鍛造用金型のワーク空間でワークを加圧変形させるため、形状安定性をより確保することができる。また、鍛造用金型２０は、複数の型部品が外型の内周に嵌め込まれた構造を有するため、例えば、ワークＷの加圧時に内型５０にかかる応力を複数の型部品によって外周側により均等に分散することができ、金型の破壊などをより抑制することができる。
2013146309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の開口部を有し、 矩形状の平面である壁部により形成され、ワークを入れるワーク空間が形成された鍛造用金型の該ワーク空間に、矩形状の６面体である第１形状のワークを載置する載置工程と、
前記載置されたワークを矩形状の６面体である第２形状に変形させることにより該ワークに塑性歪みを加える加工工程と、を含み、
前記載置工程と前記加工工程とを２回以上行う、鍛造方法。
【請求項２】
前記鍛造用金型は、円形の開口部を有し該円の内周面が形成された外型と、組み合わされた複数の型部品が前記外型の内周に嵌め込まれた状態で前記ワーク空間が形成される内型と、を備えている、請求項１に記載の鍛造方法。
【請求項３】
前記鍛造用金型は、前記内型が前記ワーク空間の２面で形成される角部により各々が分離される前記複数の型部品により形成されている、請求項１又は２に記載の鍛造方法。
【請求項４】
前記鍛造用金型は、前記ワーク空間の底面を形成するスライド可能な台座部を備えており、
前記台座部をスライドさせると前記ワーク空間から外部に連通する空間が形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項５】
前記鍛造用金型は、前記ワーク空間の底面を形成する基部を備えており、
前記基部には、冷却媒体が流通する流通経路が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項６】
前記載置工程では、前記ワークの体積に対する前記ワーク空間の体積の比である体積比が、１．２０以上３．５０以下の範囲となる前記ワーク及び前記ワーク空間とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項７】
前記載置工程では、前記ワーク空間と前記ワークとの体積比が、ワーク各辺（Ｘ辺，Ｙ辺，Ｚ辺）の長さの比をｘ：ｙ：ｚとしたとき、（ｙ／ｘ）×（ｚ／ｙ）×ｚ（１＋α）／ｚ；（但し、ｘ＜ｙ＜ｚ、１．０３ｘ≦ｙ≦１．４９ｘ、１．０６ｘ≦ｚ≦２．２２ｘ、ｚ＝（ｙ／ｘ）2ｘ、０＜α≦０．５を満たす）となる範囲とし、
前記加工工程では、ワークの上面から（ｚ−ｘ）の量を押し込んだ加圧をする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項８】
前記載置工程では、１．１０ｘ≦ｙ≦１．２０ｘ、１．２１ｘ≦ｚ≦１．４４ｘを満たす範囲とする、請求項７に記載の鍛造方法。
【請求項９】
前記加工工程では、加工率が６％以上５５％未満の範囲で前記ワークを変形させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項１０】
前記加工工程では、加工率が１８％以上３３％未満の範囲で前記ワークを変形させる、請求項１〜６及び８のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項１１】
前記ワークは、Ｂｅ及びＣｕを含む合金である、請求項１〜６，８及び１０のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項１２】
前記加工工程では、前記第１形状のワークと前記第２形状のワークとがＸ，Ｙ，Ｚ軸の長さは異なるが該第１形状と第２形状とが同じ形状になる変形を前記ワークに行う、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の鍛造方法。
【請求項１３】
矩形状の６面体である第１形状のワークから矩形状の６面体である第２形状のワークに変形させることにより該ワークに塑性歪みを加える鍛造方法に用いられる鍛造用金型であって、
円形の開口部を有し該円の内周面が形成された外型と、
組み合わされた複数の型部品が前記外型の内周に嵌め込まれた状態で、矩形の開口部を有し矩形状の平面である壁部により、前記ワークを入れるワーク空間が形成される内型と、
を備えた鍛造用金型。
【請求項１４】
前記内型は、前記ワーク空間の２面で形成される角部で各々が分離される前記複数の型部品により形成されている、請求項１３に記載の鍛造用金型。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の鍛造用金型であって、
前記ワーク空間の底面を形成するスライド可能な台座部、を備え、
前記台座部をスライドさせると前記ワーク空間から外部に連通する空間が形成される、鍛造用金型。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の鍛造用金型であって、
前記ワーク空間の底面を形成する基部、を備え、
前記基部には、冷却媒体が流通する流通経路が形成されている、鍛造用金型。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の鍛造用金型であって、
前記ワーク空間の底面を形成する基部と、
前記基部部に形成され前記ワーク空間に挟まった前記ワークの底面を押圧し該ワークを浮上させる浮上機構と、
を備えた鍛造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造方法及び鍛造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鍛造方法としては、銅ベリリウム合金からなる直方体のバルク体を、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸から加圧変形させ、塑性歪みを加えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によると、塑性歪みを加えることにより、表面から内部まで均一な硬さを保持し、加工歪みが生じにくいバルク体を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１１９２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献１に記載された鍛造方法では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸から加圧変形させる工程を繰り返し行うことから、例えば、生産効率を考慮して加工速度を上げるなどすると、この繰り返しの間に、バルク体の直方体の形状が変形してしまうという課題があった。このように、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することが求められていた。【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる鍛造方法及び鍛造用金型を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明の鍛造方法は、
矩形の開口部を有し、 矩形状の平面である壁部により形成され、ワークを入れるワーク空間が形成された鍛造用金型の該ワーク空間に、矩形状の６面体である第１形状のワークを載置する載置工程と、
前記載置されたワークを矩形状の６面体である第２形状に変形させることにより該ワークに塑性歪みを加える加工工程と、を含み、
前記載置工程と前記加工工程とを２回以上行うことを特徴とするものである。【０００７】
また、本発明の鍛造用金型は、
矩形状の６面体である第１形状のワークから矩形状の６面体である第２形状のワークに変形させることにより該ワークに塑性歪みを加える鍛造方法に用いられる鍛造用金型であって、
円形の開口部を有し該円の内周面が形成された外型と、
組み合わされた複数の型部品が前記外型の内周に嵌め込まれた状態で、矩形の開口部を有し矩形状の平面である壁部により、前記ワークを入れるワーク空間が形成される内型と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。この理由は、例えば、鍛造用金型のワーク空間でワークを加圧変形させるため、形状安定性をより確保することができるためである。また、鍛造用金型は、複数の型部品が外型の内周に嵌め込まれた構造を有するため、例えば、ワークの加圧時に内型にかかる応力を複数の型部品によって外周側により均等に分散することができ、金型の破壊などをより抑制することができる。このため、例えば、金型の交換などをより抑制可能であり、ひいては、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】鍛造用金型２０の一例を示す分解斜視図。
【図２】鍛造用金型２０の平面図及び断面図。
【図３】鍛造用金型２０の斜視図及び金型ユニット４０の分解斜視図。
【図４】鍛造方法の一例を示す説明図。
【図５】ワーク空間４５とワークＷとの体積比の説明図。
【図６】鍛造方法によるワーク組織の変化の説明図。
【図７】鍛造用金型２０Ｂの平面図及び断面図。
【図８】鍛造用金型２０Ｂの斜視図。
【図９】鍛造用金型２０Ｃの平面図及び断面図。
【図１０】鍛造用金型２０Ｃの斜視図。
【図１１】鍛造用金型２０Ｄの平面図及び断面図。
【図１２】浮上機構６０を備えた鍛造用金型２０Ｅの説明図。
【図１３】浮上機構７０を備えた鍛造用金型２０Ｆの説明図。
【図１４】銅合金バルク体の組織の拡大写真。
【図１５】銅合金バルク体の超音波深傷試験の測定結果。
【図１６】自由鍛造を行ったサンプルの外観写真。
【図１７】鍛造用金型を用いたサンプルの外観写真。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに限定するものではない。まず、本発明の鍛造方法に利用する鍛造用金型２０から説明する。図１は、鍛造用金型２０の一例を示す分解斜視図であり、図２は、鍛造用金型２０の平面図及び断面図であり、図３は、鍛造用金型２０の斜視図及び金型ユニット４０の分解斜視図である。鍛造用金型２０は、矩形状の６面体である第１形状のワークから矩形状の６面体である第２形状のワークに変形させることにより該ワークに塑性歪みを加える鍛造方法に用いられるものである。この鍛造用金型２０は、図１，２に示すように、ワークＷを上方から加圧変形させる上金型２１と、直方体の空間であるワーク空間４５にワークＷを格納する下金型３０とを備えている。
【００１１】
上金型２１は、図示しない冷間鍛造用プレス装置のスライドノックアウトビームに固定され、上下方向に移動して下金型３０に載置されたワークＷを上型圧子２２により押圧する部材である。この上金型２１は、円盤状の部材の下面にワークＷを加圧変形させる上型圧子２２が設けられている。この上型圧子２２は、先端が矩形状の平面を有する角柱状に形成されている。
【００１２】
位置合せ治具２８は、上型圧子２２とワーク空間４５との位置合わせに用いられる治具である。この位置合せ治具２８は、金型ユニット４０の上部に載置して使用される。
【００１３】
下金型３０は、円盤状の部材であり、図示しない冷間鍛造用プレス装置のボトムノックアウトビームに固定される部材である。この下金型３０は、台座となる第１下金型３１と、第１下金型３１の上方に固定される第２下金型３６と、ワーク空間４５の底面を形成するスライド可能なスライド台座３５と、ワーク空間４５が形成され第１下金型３１と第２下金型３６とに挟まれて下金型３０内に固定される金型ユニット４０と、を備えている。
【００１４】
第１下金型３１は、円盤状の部材であり、その上面には、板状のスライド台座３５をスライド可能に挿入するスライド溝３２が、円盤の中央部から外周まで形成されている。また、円盤の中央には、金型ユニット４０に形成されたワーク空間４５に連通する連通空間３３が形成されている。即ち、この下金型３０では、スライド台座３５をスライドさせると、ワーク空間４５と連通空間３３とが連通し、ワーク空間４５が外部に連通するよう構成されている。したがって、下金型３０では、スライド台座３５をスライドさせると、ワーク空間４５からワークＷをこの連通空間３３へ移動可能となる。スライド台座３５は、ワーク空間４５の底面を形成し、ワークＷが載置される部材である。このスライド台座３５は、ワークＷへの鍛造処理での押圧力に耐えられる強度を有している。第２下金型３６は、第１下金型３１と同じ直径を有する円盤状の部材であり、その中央には、円形の開口を有し金型ユニット４０を装着する装着空間３７が形成されている。第１下金型３１と第２下金型３６とは、図示しないボルトにより強固に固定される。なお、第１下金型３１には、連通空間３３と外部と連通する貫通孔３４が形成されている（図２参照）。
【００１５】
金型ユニット４０は、図３に示すように、円形の開口部を有しこの円の内周面４２が形成された外型４１と、組み合わされた複数の型部品が外型４１の内周に嵌め込まれた状態でワーク空間４５が形成される内型５０とを備えている。この金型ユニット４０では、加熱した外型４１の内周に内型５０をセットし、冷却することにより、内型５０が外型４１の内側に焼嵌められている。外型４１は、内周面４２が形成されたリング状の部材であり、その内部に内型５０が嵌め込まれる。外型４１は、その外周に段差が設けられており、この段差が第２下金型３６の内周に引っ掛かることによって、装着空間３７で固定される。内型５０は、外形が段差のある円盤状の外形を有し、ワーク空間４５の２面により形成される角部４６で各々が分離される複数の部材を備え、その中心に矩形の開口部を有するワーク空間４５が形成された部材である。この内型５０は、２個の第１型部材５１と、２個の第２型部材５５とにより構成されている。第１型部材５１は、内型５０の中心側に矩形状の平面である壁部５４を有し、その両端に凸部５２が形成されており、側面である接続面５３で第２型部材５５と接続する。第２型部材５５は、その中央側に２本の凹部５６が形成されており、凹部５６に区切られた外側が第１型部材５１と接触する接続面５７であり、内側が矩形状の平面である壁部５８となっている。この内型５０では、凸部５２と凹部５６とが嵌め込まれることにより、円盤状の部材となり、第１型部材５１及び第２型部材５５の移動が規制される。また、内型５０では、接続面５３に直交する矩形状の平面である第１型部材５１の壁部５４と、接続面５７と平行な矩形状の平面である第２型部材５５の壁部５８とによりワーク空間４５が形成されている。また、この内型５０は、複数の第１型部材５１及び第２型部材５５を、接続面５３及び接続面５７で組み合わせると、ワーク空間４５の角部４６が形成されるよう構成されている。
【００１６】
ワークＷは、例えば、銅合金とすることができる。ワークＷには、Ｂｅ及びＣｕを含む合金のほか、これと同様に加工硬化性の高く高強度となるＮｉ、Ｓｎ及びＣｕを含む銅合金、Ｔｉ、Ｆｅ及びＣｕを含む銅合金、Ｎｉ、Ｓｉ及びＣｕを含む銅合金などを採用してもよい。即ち、銅合金としては、例えば、ＣｕＢｅＣｏ、ＣｕＢｅＮｉ、ＣｕＮｉＳｎ、ＣｕＴｉＦｅなどが挙げられ、このうちＣｕＢｅＣｏ、ＣｕＢｅＮｉなどがより好ましい。これらの合金は、詳しくは後述するが、元素や組成の選択範囲によって均質化処理工程、固溶化処理工程および時効硬化処理工程の温度や時間などがそれぞれ異なる場合があるが、本発明の鍛造処理工程を実行することができる。あるいは、高純度の銅（例えば４Ｎ-Ｃｕ）をワークＷとしてもよい。また銅合金以外では、例えば、ワークＷとして、マグネシウム合金（ＡＺ３１；Ｍｇ-Ａｌ-Ｚｎ-Ｍｎ系合金など）や、鉄鋼材（Ｆｅ−２０ＣｒやＳＵＳ３０４など）、アルミニウム合金（７４７５Ａｌ；Ａｌ-Ｚｎ-Ｍｇ-Ｃｕ系合金など）などを用いるものとしてもよい。
【００１７】
このように構成された鍛造用金型２０では、複数の型部品が外型４１の内周に嵌め込まれた構造を有するため、例えば、ワークＷの加圧時に内型５０にかかる応力を複数の型部品によって外周側により均等に分散することができ、金型の破壊などをより抑制することができる。また、内型５０は、ワーク空間４５の２面で形成される角部４６で各々が分離される複数の型部品により形成されているため、応力のかかるワーク空間４５の角部４６で金型の割れが生じるのを防止することができる。更に、スライド台座３５をスライドさせるとワーク空間４５から外部に連通する空間が形成されるため、連通空間３３から加工後のワークＷを取り出しやすい。
【００１８】
次に、本発明の鍛造方法について説明する。本発明の鍛造方法は、例えば、銅ベリリウム系合金の製造処理に適用することができる。以下、銅ベリリウム系合金の製造方法を具体例として説明する。本実施形態の製造方法では、（１）均質化処理工程と、（２）固溶化処理工程と、（３）冷却処理工程と、（４）本発明の鍛造方法である鍛造処理工程と、（５）時効硬化処理工程とを含むものとしてもよい。
【００１９】
（１）均質化処理工程
この工程では、Ｃｕのマトリクス中にＢｅ（又はＢｅ化合物）を固溶させ、結晶粒に転位が生じていない銅合金を生成する処理を行う。具体的には、Ｃｕ100-(a+b)ＢｅaＣｏb（０．４％≦ａ≦２．０％，０．１５％≦ｂ≦２．８％，ａ＋ｂ≦３．５％）の質量比、またはＣｕ100-(c+d)ＢｅcＮｉd（０．０５％≦ｃ≦０．６％，１．０％≦ｄ≦２．４％，ｃ＋ｄ≦３．０％）の質量比で構成された銅合金を高周波溶解炉で溶解し、鋳塊を作製する。このとき、不純物となるＦｅ，Ｓ，Ｐを質量比で０．０１％未満に制限し得るのが好ましい。得られた鋳塊を、固溶温度域（７００℃〜１０００℃の範囲内）で所定の保持時間（１時間〜２４時間）に亘って加熱保持することにより、鋳造時に非平衡的に生成する偏析などの後工程に悪影響を及ぼす不均一な組織を除去して均質化する。次に、得られた鋳塊を、所望の大きさの直方体形状の銅合金（バルク体）に加工する。銅合金の表面に形成された酸化皮膜は切削により除去してもよい。バルク体は、互いに直交する３つの軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）方向に沿って延びる辺を有する直方体としてもよい。このバルク体は、各辺（Ｘ辺，Ｙ辺，Ｚ辺）の長さの比を、ｘ：ｙ：ｚ（但し、ｘ＜ｙ＜ｚ、１．０３ｘ≦ｙ≦１．４９ｘ、１．０６ｘ≦ｚ≦２．２２ｘ、ｚ＝（ｙ／ｘ）2ｘを満たす）とする直方体形状であることが好ましい（後述図５参照）。また、このとき、１．１０ｘ≦ｙ≦１．２０ｘ、１．２１ｘ≦ｚ≦１．４４ｘを満たす直方体形状とするのがより好ましい。
【００２０】
（２）固溶化処理工程
この工程では、均質化処理で得られたバルク体を、固溶温度域（７００℃〜１０００℃の範囲内）で所定の固溶保持時間（１時間〜２４時間）に亘って加熱保持し、Ｃｕのマトリクス中にＢｅ（又はＢｅ化合物）を固溶させる処理を行う。固溶化処理工程ののち、このバルク体に対して、過時効温度域（５５０〜６５０℃の範囲内）で所定の時間（２〜６時間）保持する過時効処理を行うものとしてもよい。こうすれば、その後の各製造工程において悪影響を及ぼさない程度の大きさ（例えば平均粒径１μｍ程度）まで銅合金の析出粒子を成長させることができると考えられる。なお、固溶化処理と過時効処理は、それぞれ独立（不連続）に処理してもよいし、連続的に処理してもよい。この過時効処理により、適度に析出した粒子が好適に働いて内部まで効率よく均一に変形する効果が得られる。これにより複数の結晶粒を横断するようなせん断帯組織の生成が抑えられて割れや破壊等が生じることがないため、表面から内部まで均一な硬さを保持でき、疲労寿命に優れ、加工ひずみが生じにくい銅ベリリウムバルク体を得ることができる。
【００２１】
（３）冷却処理工程
この工程では、固溶化処理を行ったバルク体を、水冷、空冷、又は放冷によって、銅合金の表面温度が例えば２０℃以下となるように冷却する。冷却速度はバルク体の大きさによって異なるが、−１００℃／ｓ以上（好ましくは−２００℃／ｓ以上）とするのが好ましい。
【００２２】
（４）鍛造処理工程
この工程では、冷却後のバルク体をワークＷとし、冷却抜熱しながら直方体の互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向から鍛造する処理を行う。この鍛造処理工程では、例えば鍛造用金型２０のワーク空間４５に矩形状の６面体（直方体）である第１形状のワークＷを載置する載置工程と、載置されたワークを矩形状の６面体である第２形状に変形させることによりワークＷに塑性歪みを加える加工工程と、を含み、載置工程と加工工程とを２回以上行うものとする。図４は、本発明の鍛造方法の一例を示す説明図であり、図４（ａ）が載置工程、図４（ｂ）が加工工程、図４（ｃ）が打出工程、図４（ｄ）が取出工程の説明図である。図５は、本発明の鍛造方法によるワーク組織の変化の説明図である。この鍛造処理工程では、ワークＷをワーク空間４５に入れ、加圧変形させ、打ち出して取り出す処理を繰り返し行うのである。なお、鍛造用金型２０の使用時には、ワークＷの表面やワーク空間４５を形成する壁部５４，５８などに潤滑剤を用いることが好ましい。即ち、ワークＷと鍛造用金型２０との間に潤滑剤が介在するように鍛造処理を行うものとしてもよい。潤滑剤としては、例えば、ジェル体（金属石鹸など）、粉末（ＭｏＳ2、黒鉛など）、液体（鉱油など）を用いることができる。
【００２３】
載置工程（図４（ａ））では、ワークＷの体積に対するワーク空間４５の体積の比である体積比が所定の関係となるワークＷを用いる。例えば、この体積比は、１．２０以上３．５０以下の範囲となるワークＷ及びワーク空間４５とすることが好ましく、１．２２以上２．２０以下の範囲がより好ましい。また、このワーク空間４５とワークＷとの体積比がワークＷの各辺（Ｘ辺，Ｙ辺，Ｚ辺）の長さの比をｘ：ｙ：ｚとしたとき、（ｙ／ｘ）×（ｚ／ｙ）×ｚ（１＋α）／ｚ；（但し、ｘ＜ｙ＜ｚであり、０＜α≦０．５）を満たすものとし、上型圧子２２をワークＷの上面から（ｚ−ｘ）の量を押し込んだ加圧量とすることが好ましい。即ち、ワークＷの各辺（Ｘ辺，Ｙ辺，Ｚ辺）の長さの比を、ｘ：ｙ：ｚ（但し、ｘ＜ｙ＜ｚ）の直方体形状としたとき、ワーク空間４５は、ｙ：ｚ：ｚ（１＋α）の直方体形状とすることが好ましい。このとき、ワークＷは、各辺（Ｘ辺，Ｙ辺，Ｚ辺）の長さの比ｘ：ｙ：ｚが、１．１０ｘ≦ｙ≦１．２０ｘ、１．２１ｘ≦ｚ≦１．４４ｘ、ｚ＝（ｙ／ｘ）2ｘを満たす直方体形状とすることが好ましい。なお、αは天面係数とも称する。ここで、「（ｚ−ｘ）の量を押し込む」とは、（ｚ−ｘ）に所定のマージン量を加味した量を押し込むことを含むものとする。例えば、材料の熱膨張、装置全体の剛性、金型の寸法公差などにより、設定値より実際の押し込み量が小さくなる場合がある。ここでは、上型圧子２２をワークＷの上面から｛ｚ−ｘ・β｝の量を押し込むものを含むものとする。この補正係数βは、機械トレランスの補正係数であり、熱膨張分による押し込み量の変動値、装置全体の剛性（弾性変形）分の変動値、金型等の寸法公差を含むものとし、例えば、１．０±０．０５としてもよい。この補正係数βの０．０５という値は、鋼材の熱膨張係数が約１２×１０-6／℃であり、１００℃上昇すると０．１２％線膨張することから、膨張率の５０倍として経験的に求めた値である。また、ワークＷの弾性変形分の戻り（スプリングバック）により、設定値より実際の押し込み量が小さくなる場合もある。例えば、ばね材として用いるワークＷなどでは、上記補正係数は１．０±０．０５よりも大きくなる場合があることから、この補正係数は、用いる材料に応じて適宜設定するものとすればよい。図５は、ワーク空間４５とワークＷとの体積比の説明図であり、図５（ａ）がワーク空間４５にワークＷを入れた上面図、図５（ｂ）がＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）がワークＷの斜視図である。この体積比と加圧量とを採用することで１回の処理量を自動的に決めることができ、処理後に処理前と同じ各辺の長さの比が再現されるため、繰り返し処理するための効率がよくなる。この体積比と加圧量の範囲との組合せによって、より効率よくワークＷに塑性歪みを加えることができる。また、載置工程では、ワーク空間４５のいずれかの側壁部の２面と接触した状態でワークＷを載置することが好ましい。ここでは、ワークＷを載せるスライド台座３５の上面と、壁部５４及び壁部５８の３面に沿うようにワークＷを載置するのが好ましい。こうすれば、加工工程でワークＷの位置ずれを抑制可能であるため、より効率よくワークＷに塑性歪みを加えることができる。
【００２４】
加工工程（図４（ｂ））では、十分な押圧力をもってワークＷをワーク空間４５内で変形させる。加工工程では、直方体の互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向からそれぞれ鍛造する。鍛造の順序は、ワークＷが有する辺のうち、最も長い辺に対応する軸方向から順に圧力を加えるのが好ましい。例えば、図６に示すように、ワークＷのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の順に加工工程を実行する場合について説明する。この加工工程では、加圧の際のワークＷの表面温度は、１２０℃以下（より好ましくは２０〜１００℃の範囲内）を保つようにするのが好ましい。表面温度が１２０℃を超えると、複数の結晶粒を横断するようなせん断帯組織を生じやすくなるために割れや破壊等が生じ、加工前の形状を維持することができなくなり、好ましくない。加圧圧力は１２００ＭＰａ以下とするのが好ましい。加圧圧力が１２００ＭＰａ以下では、銅合金に複数の結晶粒を横断するようなせん断帯組織が生じるのをより抑制可能である。加工処理の１回分の圧下量（加工率％）は、１８％以上３３％未満の範囲内とするのが好ましい。また、ワークＷに加えられる塑性歪みの量（歪み量；ε）は、０．２以上０．３６以下の範囲内とするのが好ましい。なお、「圧下量」とは、加工変形量をもとの高さで除した割合（加工率）であり、歪み量ε＝ｌｎ（１−加工率）で示される。また、ワークＷに加えられる塑性歪みの歪み速度は、１×１０-3（ｓ-1）以上１×１０+1（ｓ-1）以下の範囲が好ましく、１×１０-2（ｓ-1）以上１×１０+1（ｓ-1）以下の範囲がより好ましい。この加工工程では、例えば、変形前の第１形状のワークＷと変形後の第２形状のワークとがＸ，Ｙ，Ｚ軸の長さは異なるが第１形状と第２形状とが同じ形状になる変形をワークＷに行うことが好ましい。即ち、ワークＷの各辺の比は、変形前と変形後で１：ｅ：ｆに保たれることが好ましい。こうすれば、各軸方向に対して均等な塑性歪みを与えることができる。
【００２５】
打出工程（図４（ｃ））では、スライド台座３５をスライド溝３２に沿ってスライドさせ、連通空間３３を形成させたのち、上型圧子２２により上方から加圧してワーク空間４５内のワークＷを連通空間３３へ打ち出す処理を行う。
【００２６】
取出工程（図４（ｄ））では、打ち出したワークＷを連通空間３３から取り出す処理を行う。例えば、スライド台座３５を取り外した空間から、貫通孔３４（図２参照）に押出棒などにより押し出してワークＷを取り出す。このとき、取り出したワークＷを冷却することが好ましい。冷却方法は、空冷、水冷、放冷などいずれの方法でも構わないが、繰り返し作業の効率性と能率を考慮すると、水冷による冷却が望ましい。冷却は、加圧により銅合金から発生する熱銅合金の表面温度が２０℃以下となるように行うのが好ましい。
【００２７】
この鍛造処理工程では、載置工程、加工工程、打出工程及び取出工程を所定の加圧回数まで行うものとする。ここで、「加圧回数」とは、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向のいずれか一方からワークＷに圧力が加えられた場合を１回としてカウントアップされる回数をいうものとする。また、「所定の加圧回数」とは、銅合金に加えられる塑性歪み量の累積値（累積歪み量；εｔｏｔａｌ）が、例えば１．８以上、より好ましくは４．０以上となる回数をいうものとしてもよい。
【００２８】
（５）時効硬化処理工程
この工程では、鍛造処理後のワークＷ（銅合金）を析出温度域（２００℃〜５５０℃の範囲内）で矩形銅合金が所定の時効硬化時間（１時間〜２４時間）に亘って保持することにより、銅合金に含まれるＢｅ（又は、Ｂｅ化合物）を析出硬化させる処理を行う。このようにして、硬度などの特性をより向上した、銅ベリリウム合金を製造することができる。
【００２９】
以上説明した実施形態の鍛造方法によれば、鍛造用金型２０のワーク空間４５でワークＷを加圧変形させるため、形状安定性をより確保することができる。また、鍛造用金型２０は、複数の型部品が外型５０の内周に嵌め込まれた構造を有するため、例えば、ワークＷの加圧時に内型５０にかかる応力を複数の型部品によって外周側により均等に分散することができ、金型の破壊などをより抑制することができる。このため、例えば、金型の交換などをより抑制可能であり、ひいては、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。また、内型５０が角部４６で各々が分離される複数の型部品により形成されているため、応力のかかるワーク空間４５の角部４６で金型の割れが生じるのを防止することができ、ひいては、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。更に、スライド台座３５をスライドさせるとワーク空間４５から外部に連通する空間が形成されるため、連通空間３３から加工後のワークＷを取り出しやすいため、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。更にまた、載置工程では、ワーク空間４５とワークＷとの体積比が（ｙ／ｘ）×（ｚ／ｙ）×ｚ（１＋α）／ｚ；（但し、ｘ＜ｙ＜ｚ、１．１０ｘ≦ｙ≦１．２０ｘ、１．２１ｘ≦ｚ≦１．４４ｘ、ｚ＝（ｙ／ｘ）2ｘ、０＜α≦０．５を満たす）となる範囲とし、上型圧子２２をワークＷの上面から（ｚ−ｘ）の量を押し込んだ加圧量とするワークを用いることが好ましい。この体積比と加圧量とを採ることで１回の処理量を自動的に決めることができ、処理後に処理前と同じ各辺の長さの比が再現されるため、繰り返し処理するための効率がよくなる。この体積比と加圧量との組合せによって、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。そして、加工工程では、第１形状のワークＷと第２形状のワークＷとがＸ，Ｙ，Ｚ軸の長さは異なるが第１形状と第２形状とが同じ形状になる変形をワークＷに行うため、各軸に均等な塑性歪みを加えることができる。そしてまた、加工工程では、加工率が１８％以上３３％未満の範囲でワークＷを変形させるため、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。そして更に、ワークＷは、Ｂｅ及びＣｕを含む合金であるため、本発明を適用する意義が高い。そして更にまた、金型ユニット４０を第２下型３６に装着する構造を有するため、金型ユニット４０の交換が行いやすく、様々な形状のワークＷに対して鍛造処理をより効率よく実行することができる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。例えば、バルク体のワークの各面やこれに接する各金型の表面には、潤滑剤を塗ってもよい。この際の潤滑剤は、ジェル状、粉末状、液状など必要に応じて選択することができる。その際には熱伝導性が高く、ワークＷからの加工熱を内型へ熱伝達することを妨げない潤滑剤を選択することがより好ましい。
【００３１】
例えば、上述した実施形態では、凸部５２や凹部５６が形成されている複数の型部材を備える鍛造用金型２０を用いるものとしたが、特にこれに限定されず、図７，８に示す鍛造用金型２０Ｂを用いるものとしてもよい。図７は、鍛造用金型２０Ｂの平面図及び断面図であり、図８は、鍛造用金型２０Ｂの斜視図である。鍛造用金型２０Ｂは、同一形状に形成された４個の型部材５１Ｂを組み合わせた内型５０Ｂを備えている。また、この鍛造用金型２０Ｂでは、外型４１が省略されており、第２下型３６が本発明の外型に相当する構成となっている。こうしても、ワークＷの加圧時に内型５０Ｂにかかる応力を複数の型部品５１Ｂによって外周側により均等に分散することができ、金型の破壊などをより抑制することができ、ひいては、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。なお、型部材５１Ｂの任意の位置に凸部５２や凹部５６を形成するものとしてもよい。
【００３２】
あるいは、上述した実施形態では、複数の型部材からなる内型５０を備える鍛造用金型２０を用いるものとしたが、特にこれに限定されず、図９，１０に示す鍛造用金型２０Ｃを用いるものとしてもよい。図９は、鍛造用金型２０Ｃの平面図及び断面図であり、図１０は、鍛造用金型２０Ｃの斜視図である。鍛造用金型２０Ｃは、外型４１が省略されており、分割されていない内型５０Ｃを備えている。こうしても、鍛造用金型２０Ｃを用い、直方体形状のワーク空間４５でワークＷを加圧変形させるため、形状安定性をより確保することができ、ひいては、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。
【００３３】
上述した実施形態では、複数の型部品が外型４１の内周に嵌め込まれた状態でワーク空間４５が形成される内型５０を備えているものとしたが、特にこれに限定されず、円周ではない外型の内部に組み込まれるものとしてもよい。また、角部４６で各々が分離される複数の型部品を備えているものとしたが、角部４６で各々が分離されてもよいし、角部４６以外の部分で各々が分離されるものとしてもよい。
【００３４】
上述した実施形態では、第１下金型３１、金型ユニット４０、スライド台座３５及び第２下金型３６により下金型３０が形成されるものとしたが、特にこれに限定されず、他の部材を加えてもよいし、これらのうちいずれか１以上を省略するものとしてもよい。例えば、上述した実施形態では、スライド台座３５を備えているものとしたが、スライド台座３５を備えていないものとしてもよい。
【００３５】
上述した実施形態では、鍛造処理工程において、ワークＷを取り出したあとに冷却するものとしたが、特にこれに限定されず、図１１に示すように鍛造用金型２０Ｄを用い、鍛造処理中にワークＷの冷却を図るものとしてもよい。図１１は、鍛造用金型２０Ｄの平面図及び断面図である。この鍛造用金型２０Ｄは、ワーク空間４５の底面を形成する第１下型３１（基部）を備え、この第１下型３１には、冷却媒体が流通する流通経路３４Ｄがワーク空間４５の近傍に形成されている。ワークＷの加工変形時に温度上昇が起きることがあるが、こうすれば、ワークＷを冷却してその破壊などをより抑制でき、ひいては、ワークの鍛造処理をより効率よく実行することができる。
【００３６】
上述した実施形態では特に説明しなかったが、図１２、１３に示すように、ワーク空間の底面を形成する基部と、基部部に形成されワーク空間に挟まったワークの底面を押圧しワークを浮上させる浮上機構と、を備える鍛造用金型としてもよい。このとき、浮上機構は、基部としてのスライド台座３５に形成されているものとしてもよい。図１２は、浮上機構６０を備えた鍛造用金型２０Ｅの説明図であり、図１２（ａ）が図４（ｂ）の加工工程後、図１２（ｂ）がワークＷを浮上した説明図、図１２（ｃ）がワークＷの打出しの説明図である。この浮上機構６０は、スライド台座３５に形成されており、ワークＷの底面を押圧する浮上部材６１と、浮上部材６１の移動を操作する操作棒６２と、を備えており、スライド台座３５には操作棒６２が挿入される操作空間６３が形成されている。スライド台座３５には、上面側の開口面積がより大きいすり鉢状の開口部が、ワーク空間４５を形成する領域内に形成されており、この開口部に連通して操作空間６３がスライド台座３５のスライド方向に形成されている。この操作空間６３は、スライド台座３５の外部から浮上部材６１の下方まで連通するように形成されている。浮上部材６１は、上記すり鉢状の開口部に嵌った状態で、その上面がスライド台座３５の上面の一部を構成するよう形成されている。この浮上部材６１の下方には、ラック６４が配設されている。操作棒６２は、操作空間６３に挿入され浮上部材６１の下方まで届く長さに形成されており、その先端にピニオン６５が配設されている。浮上機構６０では、このピニオン６５をラック６４に噛合した状態でピニオン６５を回転すると浮上部材６１が上下動する（図１２（ａ）の吹出図参照）。操作者は、この鍛造用金型２０Ｅを用い、ワークＷを加圧変形する加工工程を行ったあと（図１２（ａ））、操作棒６２を操作して浮上部材６１を上下動させる（図１２（ｂ））。例えば、図４（ｂ）の加工工程を行うと、ワークＷがスライド台座３５と圧着してしまい、ワークＷを円滑に取り出せないことがある。ここでは、浮上機構６０を備え、浮上部材６１の上下動により、ワークＷを上方へ僅かに押し上げることができる。これにより、スライド台座３５に圧着していたワークＷが離脱し、スライド台座３５を取り外しワークＷを連通空間３３から取り出す打出工程を円滑に行うことができる（図１２（ｃ））。なお、浮上機構６０は、浮上部材６１を上下動させる構成であれば、上記ラックアンドピニオンの構成に限られず、例えば、かさ歯車やウオームホイールなどの動作方向変換装置、さらには油圧を介した上下動機構により浮上部材６１を押し上げてもよい。また、図１２において、操作棒６２の先、浮上部材６１の下近傍に支点を設け、操作棒を用い、てこの原理により浮上部材６１を押し上げる機構を採用するものとしてもよい。こうしても、スライド台座３５に圧着していたワークＷが離脱し、スライド台座３５を取り外しワークＷを連通空間３３から取り出す打出工程を円滑に行うことができる。
【００３７】
あるいは、図１３に示すように、ワークＷ下面に圧縮空気や圧縮ガスを吐出してワークＷをスライド台座３５から浮上させるものとしてもよい。図１３は、浮上機構７０を備えた鍛造用金型２０Ｆの説明図であり、図１３（ａ）が図４（ｂ）の加工工程後、図１３（ｂ）がワークＷを浮上した説明図、図１３（ｃ）がワークＷの打出しの説明図である。
この浮上機構７０は、スライド台座３５に形成されており、複数の噴射口７６が形成されワークＷの底面を流体（例えば、気体や液体）により押圧する浮上部材７１と、浮上部材７１に接続され噴射口７６まで流体を送る流通孔７５が形成された流通管７２と、を備えている。また、スライド台座３５には、流通管７２が挿入される操作空間７３が形成されている。ワーク空間４５を形成するスライド台座３５の上面には、円柱形の開口部が形成されており、この開口部に連通して操作空間７３がスライド台座３５のスライド方向に形成されている。この操作空間７３は、スライド台座３５の外部から浮上部材７１の下方まで連通するように形成されている。浮上部材７１は、上記開口部に挿入された状態で、その上面がスライド台座３５の上面の一部を構成するよう形成されている。また、スライド台座３５の開口部と浮上部材７１との間には、流通孔７５から供給された流体が排出される逃がし空間７４が形成されている。流通管７２は、操作空間７３に挿入され浮上部材７１の下方に接続されている。浮上機構７０では、流通孔７５から噴射口７６までが連通しており、流通孔７５から流体としての圧縮ガスを供給すると、浮上部材７１の噴射口７６からこの圧縮ガスがワークＷの底面を押圧する。操作者は、この鍛造用金型２０Ｆを用い、ワークＷを加圧変形する加工工程を行ったあと（図１３（ａ））、流通管７２から圧縮ガスを供給し浮上部材７１の噴射口７６から圧縮ガスを吐出させる（図１３（ｂ））。すると、浮上部材７１からの圧縮ガスにより、ワークＷを上方へ僅かに押し上げることができる。なお、噴射口７６から吐出したガスは、逃がし空間７４を通って、操作空間７３から外部に排出される。こうして、スライド台座３５に圧着していたワークＷが離脱し、スライド台座３５を取り外しワークＷを連通空間３３から取り出す打出工程を円滑に行うことができる（図１３（ｃ））。なお、浮上機構６０，７０は、ワークＷの底面を押圧可能であれば、第１下型３１（基部）に形成されていてもよい。また、浮上機構６０、７０は、スライド台座３５とワークＷとを分離可能な機構であれば、上記以外の構成を採用することができる。
【００３８】
上述した実施形態では、ワークＷを、Ｂｅ及びＣｕを含む合金として説明したが、Ｂｅ及びＣｕを含む合金と同様に加工硬化性の高く高強度となるＮｉ、Ｓｎ及びＣｕを含む銅合金、Ｔｉ、Ｆｅ及びＣｕを含む銅合金、Ｎｉ、Ｓｉ及びＣｕを含む銅合金などをワークＷとして、上述した工程を実行するものとしてもよい。この合金を用いる場合、元素や組成の選択範囲によって均質化処理工程、固溶化処理工程および時効硬化処理工程の温度と時間においてＢｅ及びＣｕを含む合金と異なる場合があるが、上述した鍛造処理工程を実行することができる。あるいは、高純度の銅（例えば４Ｎ-Ｃｕ）をワークＷとして、上述した工程を実行するものとしてもよい。また銅合金以外に適用しようとする場合、上述した鍛造処理工程において、マグネシウム合金（ＡＺ３１；Ｍｇ-Ａｌ-Ｚｎ-Ｍｎ系合金など）や鉄鋼材（Ｆｅ−２０ＣｒやＳＵＳ３０４など）においては、ワーク空間４５とワークＷとの体積比が（ｙ／ｘ）×（ｚ／ｙ）×ｚ（１＋α）／ｚ；（但し、ｘ＜ｙ＜ｚ、１．２２ｘ≦ｙ≦１．４９ｘ、１．４９ｘ≦ｚ≦２．２２ｘ、ｚ＝（ｙ／ｘ）2ｘ、０＜α≦０．５を満たす）となる範囲としてもよい。更に、アルミニウム合金（７４７５Ａｌ；Ａｌ-Ｚｎ-Ｍｇ-Ｃｕ系合金など）では、ワーク空間４５とワークＷとの体積比が（ｙ／ｘ）×（ｚ／ｙ）×ｚ（１＋α）／ｚ；（但し、ｘ＜ｙ＜ｚ、１．０３ｘ≦ｙ≦１．０６ｘ、１．０６ｘ≦ｚ≦１．１２ｘ、ｚ＝（ｙ／ｘ）2ｘ、０＜α≦０．５を満たす）となる範囲としてもよい。また、この合金を用いるときには、加工工程では、加工率が６％以上５５％未満の範囲で前記ワークを変形させるものとしてもよい。
【実施例】
【００３９】
以下には、鍛造用金型２０を用い、鍛造処理工程を具体的に検討した例を説明する。なお、実験例１〜１３，２３〜３２が本発明の実施例に相当し、実験例１４〜２２が比較例に相当する。【００４０】
バルク体としては、Ｃｕ100-(a+b)ＢｅaＣｏb（ａ＝１．８％，ｂ＝０．２％）の質量比で構成した銅合金、及び、Ｃｕ100-(c+d)ＢｅcＮｉd（ｃ＝０．２％，ｄ＝１．８％）の質量比で構成された銅合金を作製した。均質化処理工程では、８４０℃、４ｈで処理を行い、６０ｍｍ×６６ｍｍ×７３ｍｍ（１：１．１：１．２１）の形状に加工した。固溶化処理では、８００℃、１ｈで処理を行い、約５０℃／ｓで急冷させて得られたバルク体をワークＷとした。鍛造処理工程では、ワーク空間４５とワークＷとの体積比を、（６６／６０）×（７３／６６）×｛（７３／６６）＋０．５ｍｍ｝＝１．１×１．１×１．６＝１．９３６とし、加工率を１８％（１回のひずみ量０．２）、歪み速度を約１×１０0（ｓ-1）、全歪み量Σεを２．４、所定の加圧回数を１２とする条件で行った。ここでは、まず鍛造による硬化について検討した。Ｃｕ−Ｂｅ−Ｃｏ系の銅合金を鍛造用金型２０により鍛造処理したワークＷを実施例１とし、鍛造を行わないものを比較例１とした。また、Ｃｕ−Ｂｅ−Ｎｉ系の銅合金を鍛造用金型２０により鍛造処理したワークＷを実施例２とし、鍛造を行わないものを比較例２とした。潤滑剤は、ＮＯＫクリューバー社製のＳＥＡＬＵＢ製品を塗布した。【００４１】
図１４は、実施例１の組織の拡大写真である。図１４（ａ）に電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示すが、全歪み量Σεを増加すると、銅合金の組織がより微細となることがわかった。また、図１４（ｂ）に光学顕微鏡（比較例１）及びＳＥＭ（実施例１）による組織観察写真を示すが、鍛造用金型２０を用いて鍛造した実施例１の銅合金の組織は、鍛造処理を行わない比較例１に比してより微細であることがわかった。なお、実施例２及び比較例２においても結果は同様であった。【００４２】
図１５は、銅合金バルク体の超音波深傷試験の測定結果であり、図１５（ａ）が鍛造前のバルク体の測定結果（比較例１）、図１５（ｂ）が鍛造後のバルク体の測定結果（実施例１）である。この測定では、一辺が１００ｍｍの立方体形状のバルク体の表面層を切削し、一辺が７０ｍｍの立方体に加工した後に、このバルク体に超音波を送信した。図１５（ａ）に示すように、鍛造処理を行わないバルク体では、厚さ７０ｍｍの底面エコーのピークが表れたが、厚さ１４０ｍｍ付近では、多重反射によるエコーのピークは表れなかった（ピーク消失）。これは、このバルク体の内部組織が粗大で不均一であることを示している。また、図１５（ａ）に示すように、波形にノイズが多いことからも、バルク体の内部組織が粗大で不均一であることが推測される。一方、図１５（ｂ）に示すように、実施例のバルク体を試験した場合は、厚さ７０ｍｍの底面エコーのピークが表れているとともに、１４０ｍｍ付近にも二重反射によるエコーのピークが表れていることが分かる。これは、超音波がベリリウム銅鍛造バルク体の内部組織によって乱れたり減衰したりしていないことを示している。図１５（ａ）に示す場合に比べて、全体の波形にノイズも表れていないことから、内部組織がより緻密で均一になっていることが推測される。【００４３】
［実験例１〜２２］
次に、鍛造用金型２０を用いた鍛造処理について検討した。ワークの形状、体積比、加工率などを表１、２に示すように変化させて鍛造前後の形状や直線性、最大寸法差などをその外形から評価した。上述したものと同様の工程で、Ｃｕ100-(a+b)ＢｅaＣｏb（ａ＝１．８％，ｂ＝０．２％）の質量比で構成した銅合金、及び、Ｃｕ100-(c+d)ＢｅcＮｉd（ｃ＝０．２％，ｄ＝１．８％）の質量比で構成された銅合金を作製した。なお、表１では、短辺ｘ、中辺ｙ、長辺ｚにおいて、短辺ｘを１に規格化した各辺の長さを示した。【００４４】
［実験例２３〜３２］
また、Ｃｕ97.85Ｂｅ0.35Ｎｉ1.8の質量比で構成された銅合金、Ｃｕ78Ｎｉ15Ｓｎ7の質量比で構成した銅合金、Ｃｕ96.9Ｔｉ3Ｆｅ0.1の質量比で構成した銅合金、Ｃｕ89Ｎｉ9Ｓｉ2の質量比で構成した銅合金、マグネシウム合金（ＡＺ３１）、Ｆｅ80Ｃｒ20の質量比で構成した鉄鋼、ＳＵＳ３０４、アルミニウム合金（７４７５Ａｌ）なども作製し、検討した。【００４５】
（形状評価）
形状評価は、クラックや角の丸みなどの有無を目視で調べ、形状のよいものを○、クラックや角に丸みのあるものを×と評価した。また、直線性は、６つの各面が平面を保っているか否かを、平面に物差しを当てたときの隙間の有無を目視により調べ、隙間のないものを○、隙間のあるものを×とした。また、最大寸法差は、鍛造前後の各辺の寸法（長さ）の差異の最大値を測定し、鍛造前後で最大寸法差が２％以下であるものを○、２％を超えたものを×とした。なお、表１、２には、Ｃｕ−Ｂｅ−Ｃｏ合金の結果を示したが、Ｃｕ−Ｂｅ−Ｎｉ合金でも同様の結果であった。【００４６】
表２に、各ワークの鍛造処理結果を示す。表２に示すように、長辺ｚや中辺ｙが短辺ｘに対して比較的長くない実験例１４、１５や、長辺ｚや中辺ｙが短辺ｘに対して比較的長い実験例１６、１７では、形状安定性が悪かった。また、累積歪みのサイクル数の少ない実験例１８や、サイクル数の多い実験例１９では、形状安定性が悪かった。また、天面のギャップを表す天面係数αの大きい実験例２０では、結果が良好であったが、鍛造開始までの上型圧子の降下時間がかかり、生産効率が良好とはいえなかった。また、天面係数αがない実験例２１では、上型圧子の挿入時のがたつきによるぶれが懸念されたため、鍛造を行わなかった。また、鍛造用金型２０を用いず、自由鍛造を行った実験例２２では、形状安定性が極めてよくなかった。図１６は、自由鍛造を行ったサンプル（実験例２２）の外観写真であり、図１７は、実験例１〜１３の外観写真である。自由鍛造では、加圧変形を繰り返すと直方体形状の平面が曲面になってしまうのに対して、鍛造用金型２０による鍛造を行った実験例１〜１３のサンプルでは、加圧変形を繰り返しても直方体形状が維持されていることがわかった。表１、２に示すように、Ｃｕ−Ｂｅ合金では、天面係数αが０．０１〜０．５、短辺ｘ：中辺ｙ：長辺ｚ（ｘ＜ｙ＜ｚ）において、１．１０ｘ≦ｙ≦１．２０ｘ、１．２１ｘ≦ｚ≦１．４４ｘ、体積比が１．２２〜２．１６であるものについては、良好な形状維持性を示した。また、上述した実験例１〜２２に対して鍛造処理を行ったあとに、時効硬化処理を実行したところ、実験例１〜１３については、実験例１４〜２２に比して、ＪＩＳＺ２２４４に準じた方法で測定したビッカース硬さや、ＪＩＳＺ２２４１に準じた方法で測定した引張強さなどが向上していた。【００４７】
また、表１、２に示すように、マグネシウム合金（ＡＺ３１）や鉄鋼材（Ｆｅ−２０Ｃｒ，ＳＵＳ３０４）では、天面係数αが０．０１〜０．５、短辺ｘ：中辺ｙ：長辺ｚ（ｘ＜ｙ＜ｚ）において、１．２２ｘ≦ｙ≦１．４９ｘ、１．４９ｘ≦ｚ≦２．２２ｘ、体積比が１．５０５〜３．３３０で、良好な形状維持性を示した。また、アルミニウム合金（７４７５Ａｌ）では、天面係数αが０．０１〜０．５、短辺ｘ：中辺ｙ：長辺ｚ（ｘ＜ｙ＜ｚ）において、１．０３ｘ≦ｙ≦１．０６ｘ、１．０６ｘ≦ｚ≦１．１２ｘ、体積比が１．０７〜１．６８では、良好な形状維持性を示した。【００４８】
【表１】
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【００４９】
【表２】
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【００５０】
なお、鍛造用金型２０Ｃのように、内型が分割されていない金型を用いても上記実施例と同様に、形状安定性を高めた状態で鍛造処理を実行することができた。しかしながら、内型に応力が掛かり、ワーク空間が形成される内型の角部に亀裂が生じる場合もあった。一方、内型５０が複数の型部材からなる鍛造用金型２０では、このような亀裂が生じず、安定した鍛造処理を実行することができることがわかった。【００５１】
本出願は、２０１２年３月２７日に出願された日本国特許出願第２０１２−０７２２５９号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、耐久性と信頼性の要求される機械構造用部品、例えば航空機用ベアリング・海底ケーブル中継器のケーシング・船舶のローターシャフト・油田掘削ドリルのカラー・射出成形用金型・溶接電極ホルダーなどに利用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ  鍛造用金型、２１  上金型、２２  上型圧子、２８  位置合せ治具、３０  下金型、３１  第１下金型、３２  スライド溝、３３  連通空間、３４  貫通孔、３４Ｄ  流通経路、３５  スライド台座、３６  第２下金型、３７  装着空間、４０  金型ユニット、４１  外型、４２  内周面、４５  ワーク空間、４６  角部、５０，５０Ｂ，５０Ｃ  内型、５１  第１型部材、５１Ｂ  型部材、５２  凸部、５３  接続面、５４  壁部、５５  第２型部材、５６  凹部、５７  接続面、５８  壁部、６０  浮上機構、６１  浮上部材、６２  操作棒、６３  操作空間、６４  ラック、６５  ピニオン、７０  浮上機構、７１  浮上部材、７２  流通管、７３  操作空間、７４  逃がし空間、７５  流通孔、７６  噴射口、Ｗ  ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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