(57)【要約】【課題】熱間金型鍛造プレス用の断熱手段の厚さを低減する。【解決手段】本発明は、温度Ｔを超える作動温度を有する熱間金型タイプの鍛造プレスに関し、鍛造プレスは、二つの金型支持要素４、５の間に二つの金型７、８を備え、各金型７、８とその支持要素４、５との間に断熱手段６、６’が置かれる。プレスは、前記断熱手段６、６’が、少なくとも二つの重ねられた層Ａ、Ｂを備え、第１の層Ａは、温度Ｔを超える温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第１の材料を含み、第２の層Ｂは、温度Ｔを下回る温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第２の材料を含み、第２の材料の熱伝導度が、第１の材料の熱伝導度より低いと共に、許容誤差１０％で０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しいことを特徴とする。本発明によれば、薄い厚さの効果的な断熱手段を得ることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度Ｔを超える作動温度を有する熱間金型タイプの鍛造プレスであって、二つの金型支持要素（４、５）の間に二つの金型（７、８）を備え、各金型（７、８）と金型の支持要素（４、５）との間に断熱手段（６、６’）が置かれ、前記断熱手段（６、６’）が、少なくとも二つの重ねられた層（Ａ、Ｂ）を備え、第１の層（Ａ）が、温度Ｔを超える温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第１の材料を含み、第２の層（Ｂ）が、温度Ｔを下回る温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第２の材料を含み、第２の材料の熱伝導度が、第１の材料の熱伝導度より低いと共に、許容誤差１０％で０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しいことを特徴とする、プレス。
【請求項２】
温度Ｔが、８００℃に等しい、請求項１に記載のプレス。
【請求項３】
金型支持要素が、鋼製である、請求項１または２に記載のプレス。
【請求項４】
２０ＭＰａを超える圧力で鍛造される鍛造品のために構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のプレス。
【請求項５】
第１の材料が、許容誤差１０％で２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しい熱伝導度を有し、特にセラミックである、請求項１から４のいずれか一項に記載のプレス。
【請求項６】
第２の材料が、熱間プレスマイカペーパーである、請求項１から５のいずれか一項に記載のプレス。
【請求項７】
等温鍛造を実施するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のプレス。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の、熱間金型タイプの鍛造プレス用の断熱手段であって、少なくとも二つの重ねられた層を備えるプレートの形態をなし、第１の層が、温度Ｔを超える温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第１の材料を含み、第２の層が、温度Ｔを下回る温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第２の材料を含み、第２の材料の熱伝導度が、第１の材料の熱伝導度より低いと共に、許容誤差１０％で０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しい、断熱手段。
【請求項９】
第１の材料が、許容誤差１０％で２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しい熱伝導度を有するセラミックであり、第２の材料が、許容誤差１０％で０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しい熱伝導度を有する熱間プレスマイカペーパーである、請求項８に記載の断熱手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に等温鍛造のための熱間金型タイプの鍛造プレスに関し、また、プレス用の断熱手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間金型鍛造において、上金型は、鍛造すべき部品を徐々にプレスするために、下金型に対して降下される。これらの金型は、高温（典型的には、８００℃を超える）に加熱されている。この種類の鍛造において、鍛造すべき部品の材料は、その温度のせいで、可鍛性範囲に対応する状態にある。熱間金型鍛造における鍛造期間は、比較的長く、いずれにしても、衝撃に対応する短い瞬間にまで短くなることはない。この種類の鍛造は、一般的に、鍛造するのが困難な部品、例えば大きな表面積を有するか、または冶金学的に複雑な材料を含む部品を形成するために使用される。
【０００３】
本発明は、まず、熱間金型鍛造プレスに関し、さらに正確には、等温鍛造、すなわち、金型と鍛造すべき部品が、鍛造プロセス中一定の同じ温度に維持される鍛造用のプレスに関する。本発明は、また、金型が一定温度に維持されると共に、鍛造に先だって金型の温度を超える温度に加熱された部品が作動中に冷却される、熱間金型鍛造のさらに一般的な場合に適用される。
【０００４】
熱間金型鍛造プレスは、一般的に、下金型と上金型を備え、これらの金型は、場合によっては支持プラテンを介して、下側プレスベッドと上側プレスベッドによって支持されている。鍛造すべき部品の材料の温度は、褶曲や亀裂のような鍛造欠陥の発生を回避するように、且つ鍛造部品における高性能の微細構造の形成を促進するように、一様であるべきなので、金型は、かなり高温（８００℃を超える）であるべきであり、それに対して、しばしば鋼で作られているベッドまたは中間プラテンは、それらの機械的特性を維持するために低温のままでなければならない。結果として、金型とそれらの支持ベッドまたはプラテンとの間に、良好な断熱を設ける必要がある。
【０００５】
このために、従来技術は、各金型とその支持要素の間に、一連の厚いプレート（一般的には、２つまたは３つのプレート）を有する断熱手段を設けることを教示し、断熱手段は、合金と、例えば、ジルコニア、シリカ、または熱分解黒鉛のような、低熱伝導度のバルクセラミックスを有すると共に、高温で高い機械的強度を持つ材料とから作られる。
【０００６】
特開昭６３−１７１２３９号は、並置された多角形断面のコラムを備える構造内に置かれた各中間プレートの間に、セラミック（Ｓｉ３Ｎ４またはＺｒＯ２）の層を設けることを提案している。
【０００７】
これらの断熱手段は、金型とそれらの支持要素との間の熱勾配が大変大きいことから、大変大きな厚さを有する。一例を挙げると、４０００トンプレスの各ベッドに対するそのような手段の厚さは、６００ミリメートル、すなわち、プレス全体で１２００ミリメートルであることもあり、これに応じて、鍛造すべき部品を置くためのベッドの間の有効な距離が低減する。
【０００８】
従って、熱間金型鍛造のために従来のプレスを常に使用することができるわけでもなく、それらは、より大きな寸法の新しいプレスによって置き換えられなければならず、これにより、投資および製造コストを大幅に増大する。
【０００９】
さらに、これらの断熱手段は、本質的に高価である（ニッケル系超合金、コバルト系合金、セラミックス）と共に、機械加工が困難である材料を多く含む。従って、それらは大変コストがかかる。
【特許文献１】特開昭６３−１７１２３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
出願人は、前述された欠点を軽減するために、熱間金型鍛造プレス用の断熱手段の厚さを低減することを模索して来た。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明は、温度Ｔを超える作動温度を有する熱間金型タイプの鍛造プレスに関し、二つの金型支持要素の間に二つの金型を備え、各金型と金型の支持要素との間に断熱手段が置かれ、前記断熱手段は、少なくとも二つの重ねられた層を備え、第１の層が、温度Ｔを超える温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第１の材料を含み、第２の層が、温度Ｔを下回る温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第２の材料を含み、第２の材料の熱伝導度が、第１の材料の熱伝導度より低いと共に、許容誤差１０％で０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しいことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、低熱伝導度の材料は、通常高温において機械的強度が低いので、低熱伝導度の故に支持要素を金型から効果的に断熱する第２の材料の機械的特性が、プレスの使用に十分となる温度範囲内にするために、第１の材料の層により第２の材料の温度を十分に低下させることができる。従って、断熱手段の厚さを薄くすることができ、第１の層の厚さを第２の層の熱的保護に十分なものとすることができ、その結果、その機械的特性を維持することができ、したがって、大変低い熱伝導度を持つときは、大変薄い厚さとすることができる。
【００１３】
したがって、二つの層の機械的および熱的特性を組み合わせることによって、各金型とその支持要素との間に配置された断熱手段の厚さを低減することが可能である。
【００１４】
好ましくは、温度Ｔは８００℃に等しい。
【００１５】
また、好ましくは、金型支持要素は鋼製である。
【００１６】
さらに好ましくは、プレスは、２０ＭＰａを超える圧力で鍛造される鍛造品のために構成されている。
【００１７】
有利には、第１の材料は、許容誤差１０％で２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しい熱伝導度を有し、詳細にはセラミックである。
【００１８】
また、有利には、第２の材料は、熱間プレスマイカペーパーである。
【００１９】
これらの材料を使用することにより、出願人は、４０００トンプレス用として、二つの層に関して１００ミリメートルの全厚を有する断熱手段を構成することができ、これにより、断熱手段の厚さを、従来技術に対して８３％を超えて低減した。
【００２０】
中間製品として、本発明は、前記のように規定された熱間金型タイプの鍛造プレス用の断熱手段にも関し、断熱手段は、少なくとも二つの重ねられた層を備えるプレートの形態をなし、第１の層は、温度Ｔを超える温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第１の材料を含み、第２の層は、温度Ｔを下回る温度での作動に適した機械的および熱的特性を有する第２の材料を含み、第２の材料の熱伝導度が、第１の材料の熱伝導度より低いと共に、許容誤差１０％で０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しい。
【００２１】
本発明は、特に等温鍛造に適用されるが、出願人は、本出願の権利の範囲を制限することを意図していない。
【００２２】
本発明は、添付図面を参照して、本発明の熱間金型鍛造プレスおよび断熱手段の以下の記載を用いて、より明瞭に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照して、本発明の熱間金型鍛造プレス１は、下側プレスベッド２と、下側ベッド２に対向する上側プレスベッド３とを備える。上側ベッド３は、下側ベッド２に対して垂直に並進移動することができる。下側ベッド２と上側ベッド３は、それぞれ、中間プラテン、すなわち、本実施形態では鋼製である下側プラテン４と上側プラテン５を支持している。
【００２４】
各中間プラテン４、５は、鍛造すべき部品９を支持すると共にプレスする金型、すなわち、下金型７と上金型８をそれぞれ支持している。鍛造すべき部品９は、典型的には金属合金を含み、熱間金型鍛造プロセスの使用を必要とする。当該の特定の場合では、このプロセスは、等温鍛造工程である。図示はしていないが、当業者にとってはよく知られている側方断熱手段により、そのようなプロセスが実施されることを可能にする。
【００２５】
断熱手段６、６’は、各プラテン４、５と、これに支持される金型７、８との間に介装されている。本実施形態では、二つの断熱手段６、６’は、同じであると共に、底面多角形の平行六面体形状を有するプレートの形態をとっている。また、二つの断熱手段は、断熱手段がその間に介装されているプラテン４、５と金型７、８の形状に適合しており、それらが低側位置（６）にあるか上側位置（６’）にあるかに関係なく、互いに対向している。プラテン、金型、および断熱手段の形が、本明細書において示されているが、これに限定されない。プラテンと金型は、円形または多角形の断面を有することができ、また、断熱手段は、適切な円形または多角形底面を有するプレートの形をとることができる。
【００２６】
金型７および８は、適切な加熱手段、例えば電気抵抗器（図示せず）によって、例えば、鍛造すべき部品９がチタニウム合金またはニッケル合金製である場合は、８００℃を超える高温Ｔまで加熱される。
【００２７】
図２を参照して、各断熱手段６、６’は、異なる材料製の二つの積層断熱層ＡおよびＢを備える。第１の層Ａは、第１の熱伝導度を有する第１の材料、この場合はセラミック、さらに正確には、ジルコニアタイプのモノリシックセラミックを備える。この場合、それは、マグネシア（ＭｇＯ）安定化セラミックである。材料の熱伝導度が低いほど、この材料の断熱能力が大きくなる。第２の層Ｂは、第２の熱伝導度を有する第２の材料、この場合はマイカ、さらに正確には、ブランド名「パミサーム（ＰＡＭＩＴＨＥＲＭ）」で販売されているマイカを備える。各断熱手段６、６’は、その二つの積層Ａ、Ｂによって、金型７、８とその中間支持プラテン４、５との間に断熱機能を提供できる。第１の層Ａは、金型７または８と同じ側に位置しており、第２の層Ｂは、中間プラテン４または５と同じ側に位置している。第２の層Ｂの熱伝導度は、第１の層Ａの熱伝導度より低い。
【００２８】
第１の層Ａは、本実施形態では、断面が多角形または円形の並置されたセラミックコラム１０を備える。コラム１０は、本実施形態では、柱形状である。これらのコラムは、上述の特開昭６３−１７１２３９号のように、互いに完全に重なっていてもよく、または当該の特定の場合のように、ロックウールタイプの繊維質断熱材のような他の適宜な材料を含む仕切り壁１１、すなわち充填材料１１により分離されてもよい。この種のセラミックコラム１０および断熱充填材料１１間の組み合わせは、断熱の技術分野における当業者によく知られている。柱形のコラム１０は、本実施形態では、それらの間のスペースを低減するように互いにオフセットしている。ジルコニアタイプのモノリシックセラミックは、最大１２００℃近い大変良好な機械的特性、特に強度を持ち、従って、金型７および８の作動温度Ｔ、本実施形態では８００℃を超える温度で、機械的特性を適切に維持することができる。その熱伝導度は、この場合、１０％の許容誤差で２Ｗ／（ｍ・Ｋ）にほぼ等しい（この場合、熱伝導度は、第１の層Ａの熱伝導度、すなわち、セラミックコラム１０と充填材料１１の組み合わせの熱伝導度である）。コラム１０は、第１の層Ａの下面および上面が完全に平坦であり、力が一様に分配されるように配置されている。
【００２９】
第２の層Ｂは、本実施形態では、熱間プレスマイカシートの積層の形態をとる。マイカは、熱伝導度が大変に低く、この場合、１０％の許容誤差で約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）に等しいが、その機械的強度は、Ｔを幾分下回る温度、この場合Ｔ０＝７５０℃を超える温度で、大きく低下する。マイカが被る温度がＴ０を下回るときは、第２の層Ｂは、プレスでの使用に耐えることができ、大変良好な断熱能力を持つ。
【００３０】
各断熱手段６、６’において、二つの層ＡおよびＢは、それらの双方に対してＳ１で示される表面の一つを介して接触し、層Ｂは、表面Ｓ３を介して中間プラテン４、５に接触していると共に、層Ａは、表面Ｓ２を介して金型７、８に接触している。
【００３１】
セラミック層Ａは、表面Ｓ２の温度である金型７、８の高温Ｔから、マイカ層Ｂを機械的に保護する。表面Ｓ２の温度では、セラミック層Ａは機械的特性を維持し、その厚さは、その熱伝導度のために、表面Ｓ１の温度が、Ｔ０を下回る温度、すなわち、マイカ層Ｂがプレスで使用されるのに十分な機械的強度を維持する温度に対応する温度、この場合は約５５０℃を下回るように構成されている。層Ｂ自体は、その低熱伝導度のために、その表面Ｓ１と表面Ｓ３との間の温度を大幅に低下させることができる。表面Ｓ３の温度は、本実施形態では約３００℃である。
【００３２】
換言すれば、二つの層Ａ、Ｂは、低熱伝導度の第２の層Ｂを使用できるように、それらの相対的な機械的および熱的特性に従って選択されると共に、金型７、８に対して配置されている。第２の層Ｂは、金型７、８に対して第１の層Ａによって提供された断熱のおかげで、その機械的特性を維持している。
【００３３】
表面Ｓ１がＴ０を下回る温度になるために、第１の層Ａの厚さは、その熱伝導度のために、少なくとも所定の最小厚さＨａに等しいことが必要である。４０００トンプレスに対して、この厚さＨａは、８０ミリメートル未満であってもよい。コラム１０の断面は、例えば本実施形態では、これが正方形であろうと長方形であろうと、約４０ミリメートルから６０ミリメートルに等しい長さの辺を有している。コラム１０の断面が円形であるときは、その直径は、約６０ミリメートルであってもよい。
【００３４】
第２の層Ｂの厚さは、その熱伝導度のため、表面Ｓ３の温度を中間プラテン４、５に受け入れられる温度に低下させるように、少なくとも最小高さＨｂに選択されている。上述の例では、Ｈｂは２０ミリメートル未満であってもよい。
【００３５】
ＨａおよびＨｂの厚さは、できる限り薄く選択されることはいうまでもないが、当業者が決定する温度によっては、直前で説明したそれらの断熱機能を満たすために充分なように選択される。
【００３６】
４０００トンプレスに対しては、このように得られた断熱手段の全厚（Ｈａ＋Ｈｂ）は、金型毎に１００ミリメートル未満、すなわち、二つの手段に対して全部で２００ミリメートルであることができる。ベッド、それらの中間プラテン、およびそれらが支持する金型を備えるシステムの寸法、特に厚さは、大幅に低下する。従って、プレスの寸法を増大する必要なく、且つ鍛造すべき部品９を位置決めするのに充分な金型間の垂直スペースを設けつつ、従来のプレスに熱間金型鍛造プロセスを用いることができる。
【００３７】
二つの層ＡおよびＢは、互いに単に重なるか、または適切に結合されてもよい。それらの間が、例えば、層ＡおよびＢを貫通すると共に、プラテン４、５および対応する金型７、８にそれぞれ締結された連結部材を使用して、機械的に連結されてもよい。
【００３８】
熱間金型の鍛造プロセスに対するプレス１の動作は、また、完全に従来のものであり、上側ベッド３は、二つの金型７、８の間で鍛造すべき部品９をプレスするために降下される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の熱間金型鍛造プレスの好ましい実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明の断熱手段の好ましい実施形態の概略部分断面斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  熱間金型鍛造プレス
２  下側プレスベッド
３  上側プレスベッド
４  下側プラテン
５  上側プラテン
６、６’  断熱手段
７  下金型
８  上金型
９  鍛造すべき部品
１０  セラミックコラム
１１  断熱材充填材料
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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