(57)【要約】【課題】所定の細横比を有する金属スラグを加工するアプセット方法を提供する。【解決手段】本発明は、所定の細横比を有する金属スラグ１４を加工するアプセット方法に係わり、鍛造操作の準備のために、細横比を減少させ、かつハウジングの断面と等しい断面を有する円筒形のスラグを得るために、スラグ１４が、この目的のために提供される円筒形のハウジング３で、スラグ１４の長さの方向に少なくとも部分的にアプセットポット２に配置され、スラグ１４がハウジングの全断面を充たすまで、圧力が、パンチ１０を用いて長さ方向にスラグ１４に加えられることを特徴とする。本方法により、より大きい細横比を有するスラグ１４をアプセットすることが可能となる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の細横比を有する金属スラグ（１４）を加工するアプセット方法であって、
鍛造操作の準備のために、細横比を減少させ、かつハウジングの断面と等しい断面を有する円筒形のスラグを得るために、金属スラグ（１４）が、アプセットの目的のために提供される円筒形のハウジング（３）で金属スラグ（１４）の長さの方向において、少なくとも部分的にアプセットポット（２）中に配置され、金属スラグ（１４）がハウジングの全断面を充たすまで、圧力が、パンチ（１０）を用いて長さ方向に金属スラグ（１４）に加えられることを特徴とする、方法。
【請求項２】
ハウジング（３）が、最大で金属スラグ（１４）の断面の径の１．３５倍の径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
鍛造操作のために、細横比が１２対１よりも大きい金属スラグ（１４）の準備をする方法であって、３対１にほぼ等しい細横比が得られるまで、請求項１または２に記載の方法に従って、金属スラグ（１４）が複数回アプセットされる、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法により金属スラグ（１４）を加工するアプセット装置であって、
金属スラグ（１４）を受容する円筒形のハウジング（３）を含むアプセットポット（２）と、金属スラグ（１４）を圧力下に置くパンチ（１０）とを有することを特徴とする、アプセット装置。
【請求項５】
パンチ（１０）が、プレス台（１２）によって駆動される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
ハウジング（３）の深さが、金属スラグ（１４）の寸法に従って調節可能である、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
ハウジング（３）の底部が、ハウジング（３）の深さを調節するための少なくとも一つのブロック（１５、１６）を受容できるように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
アプセットポット（２）が、少なくとも部分的に鋼からなる、請求項４から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
円筒形のハウジング（３）の径が、１５０ｍｍから５００ｍｍである、請求項４から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
アプセットスラグ（１４）を変位するシリンダ（９）を有する、請求項４から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
円筒形のハウジング（３）の底部が、金属スラグ（１４）を中心合わせしかつ事前形成するためのインプレション（１７）を含む、請求項４から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
金属スラグ（１４）を圧力下に置くパンチ（１０）の表面が、金属スラグ（１４）を中心合わせしかつ事前形成するためのインプレション（１８）を含む、請求項４から１１のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属スラグを加工するアプセット（ｕｐｓｅｔｔｉｎｇ）方法、該方法により鍛造操作のために金属スラグの準備をする方法、および該方法を実行する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、鍛造される金属部品は、スラグまたはビレットを鍛造することによって得られる。スラグやビレットは、全体的に棒の形態にある半仕上げの金属部品の生ブランクであり、鍛造によって得られる部品を形成するための基本要素として使用される。スラグやビレットの体積は、鍛造によって得られる部品の体積に対応し、鍛造中に失われた体積分だけ増大されている。例えば、ターボジェットエンジンにおいて、ファンディスクまたはコンプレッサドラムが、金属スラグの鍛造により得られる。
【０００３】
航空分野では、安全基準は、制限的であり、全ての製造工程において点検が課されている。とりわけスラグは、鍛造中の割れの原因であり、また、完成品の故障の原因ともなり得る、金属における異物または欠陥の存在を検出するために、例えば、超音波を用いて点検されなくてはならない。超音波を用いて十分な点検を行うために、最近の標準は、スラグが比較的小さい断面を有することを課しており、航空分野の特別なケースでは、ニッケルまたはチタンベースの金属スラグに対して、１５０ｍｍから３３０ｍｍのオーダの断面を有することを課している。ターボジェットエンジンの完成品が大きい体積である場合、小さい断面を補償するために、スラグの細横比は大きくなくてはならない。
【０００４】
長さ対断面径の比、即ち細横比が、最初に１２対１のオーダであるこれらスラグは、特別なケースにおいて、細横比が３対１に略等しいスラグを得るために、複数回加工されなければならない。この比は、サイドウェイが含まれることなく、且つ、金属の繊維における座屈または欠陥の形成のリスクを全く伴わずに、鍛造することを可能とする。ここで与えられる値は、ターボジェットエンジンの製造部品に使用されるレオロジーを有するニッケルまたはチタンベースの金属スラグに対応する。加工とは、同じ体積で径を増大させ、かつ長さを減少させるために、金属部品の熱間変形を意味する。加工は、アプセットにより、金属スラグを圧力下に置くことによって実現される。
【０００５】
従来技術は、円錐台形状のハウジングをそれぞれ有する二枚の半シェルを備える、金属スラグを加工するためのアプセット装置を提案する。スラグは、下の半シェルに配置され、二枚の半シェルは、スラグのアプセットを提供するためにプレスによって互いに対して押し付けられ、これにより、スラグは、両方の半シェルの間のハウジングに対応し、ここでは六角形縦断面の形状となることが想定される。鍛造に使用され得るスラグを得るために、幾つかのアプセット加工が要求される。
【０００６】
最初のスラグ、即ち、第１のアプセットの前に提供されるスラグは、大きい細横比を有するため、アプセット中に座屈が生ずる可能性がある。従って、スラグを得ることを取り消すことなく、座屈が生じるリスクを抑えてスラグを得るためには、一回の操作で減少させられる細横比は僅かであるため、多数のアプセット動作を行うことが必要である。シェルの幾何学的形状が固定であるため、断面および長さの両方の観点から、スラグの幾何学的形状と同じ程度に多数のアプセット装置が必要となる。すなわち、要求される装置の数は、一方でターボジェットエンジンの部品の異なる幾何学的形状および体積、他方で多数のアプセット操作を行う必要性のため、非常に多い。更に、二枚の半シェルの存在により、従来技術の装置は寸法が大きい。得られたスラグは、既にブランクの形態にあるが、得られたスラグは、両方の半シェルの形状に一致するため、このことは鍛造の妨害となり得る。すなわち、両方の半シェル間の接触部において形成される金属フラッシュは、機械加工によって更に抑制されなくてはならない。最後に、スラグは、互いから離れた両方の半シェルの間で延在し、従って、空気と接触するため、アプセット動作中の熱損失が大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの欠点を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のために、本発明は、所定の細横比を有する金属スラグを加工するアプセット方法に係わり、鍛造操作の準備のために、細横比を減少させ、かつハウジングの断面と等しい断面を有する円筒形のスラグを得るために、スラグが、この目的のために提供される円筒形のハウジングでスラグの長さの方向において、少なくとも部分的にアプセットポットに配置され、スラグがハウジングの全断面を充たすまで、圧力が、パンチを用いて長さ方向にスラグに加えられることを特徴とする。
【０００９】
本発明により、出願人は、３０％より大きい加工率、即ち、加工後のスラグの長さに対する加工前のスラグの長さの比を得ることが可能であり、加工されたスラグが、座屈も繊維の異常も示さないことを観察した。従って、アプセット操作の回数を減らすことが可能である。更に、得られたスラグは、その後いかなる形状にも鍛造することが容易な円筒形である。パンチは、従来技術の半シェルよりも小さい径を有し得るため、装置のかさ高性は減少する。スラグが、少なくとも部分的に円筒形のハウジングに延在するため、熱損失が減少し、またスラグがアプセットの終わりでハウジングに完全に延在する場合には、機械加工を必要とするフラッシュが排除される。更に、方法は、パンチの応力が一定の値に達すると、アプセット操作が停止するように構成されることもできるため、両方の半シェルが、これら半シェルに含まれるスラグとは関係なく互いに接触すると、動作が停止する従来技術と比べて、動作に対してより良い制御を可能とする。更に、閉体積（即ち、ハウジングとパンチとによって形成されるエンクロージャから、空気だけ逃げ、金属が逃げない）で実施される、このようなアプセット方法では、方法の終わりで、円筒形のスラグが得られ、その繊維は、全て円筒形の軸に対して略平行であり、この特徴は、航空用途において有利である。
【００１０】
有利には、ハウジングは、最大でスラグの断面の径の１．３５倍の径を有する。
【００１１】
本発明は、また、最初の細横比が１２対１よりも大きいスラグの準備をする方法に関わり、３対１に略等しい細横比が得られるまで、以下に示す方法に従ってスラグが複数回アプセットされる。
【００１２】
最後に、本発明は、上述の方法を適用する装置に係わり、スラグを受容する円筒形のハウジングを有するアプセットポットと、圧力下にスラグを置くパンチとを含むことを特徴とする。
【００１３】
有利には、パンチは、プレス台によって駆動される。
【００１４】
好ましくは、ハウジングの深さは、スラグの寸法に従って調節可能である。
【００１５】
この場合、異なる細横比のスラグに対して一つの装置だけを使用することが可能となるため、要求される装置の数が減少され、従って、生産コストおよびかさ高性が減少される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、単一の添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の以下の説明によりより良く理解される。同図は、本発明の装置の概略的な断面図であり、図面の左半分についてパンチは高い位置にあり、図面の右半分についてパンチは低い位置にある。
【００１７】
アプセット装置１は、この特別なケースでは、円筒形の鋼からなるアプセットポット２を含む。ポット２は、円筒形であり、ポット２の断面に対して相対的に中央にあり、底部４を含む、ハウジング３またはシース３を含む。ポット２は、鋼からなる支持台５上に配置され、支持台５は、ポット２を中心合わせするフランジ６を含む。台５は、ポット２を支持する台５を中心合わせするフランジ８を含み、鋼からなる固定された下プレス台７によって支持される。
【００１８】
ハウジング３の底部４には、シリンダ９を通すための孔４’が貫通され、シリンダ９は、ポット２を支持する台５に設けられる孔５’、および下プレス台７に設けられる孔７’も通って延在する。アプセット操作中、底部４の孔４’内に完全にはまるシリンダ９の上面は、ハウジング３の底部として機能する。
【００１９】
アプセット装置１は、ポット２の上方に円筒形のパンチ１０を含む。パンチ１０はその上端が、上プレス台１２に取り外せない方法で取り付けられているパンチ板１１によって支持される。上プレス台１２は、パンチ板１１を中心合わせするフランジ１３を含む。ここでは、これらの要素は、鋼からなる。上プレス台１２は、パンチ１０の軸に沿って並進して且つ垂直に移動可能である。パンチ１０の断面は、ポット２のハウジング３の断面に対応する。
【００２０】
ハウジング３は、金属スラグ１４を受容するように構成される。ハウジング３は、その底部４において、特別なケースには、シリンダ９の上表面において、鋼からなるブロック１５、１６も受容することができるように構成される。これらは、図面では二つあり、互いに対して上下に配置されている。断面がポット２のハウジング３の断面に対応するブロック１５、１６によって、ハウジング３の深さが、アプセットされるスラグ１４の長さに応じて調節されることが可能となる。従って、上ブロック１６の上表面が、スラグ１４に対する底部として機能する。
【００２１】
シリンダ９の上表面またはブロック１６の上表面のいずれであるかに関わらず、ハウジング３の底部は、スラグ１４を中心合わせし、かつ事前形成するためのインプレション１７を含む。この特別なケースでは、インプレション１７は、その周囲において小さいフランジを含み、肩部を形成し、ハウジング３によって形成されるシリンダの軸との距離は、加工される前のスラグ１４の半径に等しい。従って、スラグ１４が、ハウジング３に配置されると、インプレション１７の肩部によって中心合わせされる。更に、このインプレション１７は、アプセット操作が完了されると直ぐに、スラグ１４を鍛造することで最終部品に与えられる形状に応じて、スラグ１４の端部を事前形成するように構成されてもよい。
【００２２】
スラグ１４の上表面と接触することが意図され、スラグ１４を押圧し、そのアプセットを行うパンチ１０の下表面も、スラグ１４を中心合わせしかつ事前形成するためのインプレション１８を含み、ハウジング３の底部のインプレション１７と同じ基準に従って適合される。
【００２３】
以下に、スラグ１４を加工するアプセット操作または方法を、より詳細に説明する。
【００２４】
スラグ１４は、まだアプセットされていない最初のスラグであってもよいし、または、一回以上のアプセット操作を既に受けたスラグでもよい。スラグ１４は、一定の径の断面を有し、好ましくは１５０ｍｍから５００ｍｍの径の断面を有する。アプセット装置１は、スラグ１４の径に応じて選択される。すなわち、装置１のハウジング３の径は、スラグ１４の径よりも大きく、好ましくはスラグ１４の径よりも最大で１．３５倍だけ大きく、ここでは、スラグ１４の径の１．３倍に等しい。ブロック１５、１６は、スラグ１４の長さに応じて、ハウジング３の底部に深さを調節するために事前に配置されてもよい。
【００２５】
スラグ１４は、例えば、ニッケルベースの金属の場合には９８５℃から１１００℃、チタンベースの金属の場合には９２０℃から９５０℃に事前に加熱される。スラグ１４は、アプセットのために標準的なレオロジー条件下におかれる。鋼からなるポット２も、鋼がその脆弱強度範囲にないようにするために、例えば、４００℃から５００℃に事前に加熱される。ポット２は、大きく寸法付けられ、この特別なケースでは、機械的基準によって要求されるよりも大きく寸法付けることにより、熱は、より良く保持される。
【００２６】
スラグ１４は、ハウジング３に配置され、上ブロック１６のインプレション１７によって中心合わせされる。スラグ１４の最適な中心合わせを行い、かつ壁がハウジング３の壁に接して、後に鍛造欠陥を発生し得ることを回避するために、機械のオペレータあるいはグリッパは、上端の近傍で、側壁によって中心合わせされたスラグ１４を維持してもよい。スラグ１４は、エナメル層を有するガラス化物によって被覆されてもよく、それにより、装置１が潤滑になる。潤滑は、グリースを塗ることで得られても良い。
【００２７】
図の左半分に示されるように、最初は高い位置にある上プレス台１２は、標準的なプレス流体圧機構によって下げられ、スラグ１４の上端に向かってパンチ１０を駆動する。そして、アプセットが行われ、パンチ１０が、上プレス台１２の作用によりスラグ１４に対して圧力を加える。この特別なケースでは、最初はスラグ１４の高さの約四分の三がハウジング３に含まれるように、アプセットされる。アプセット操作中、毎秒１０ｍｍから２０ｍｍの速さで、パンチ１０が低下する。スラグ１４のアプセットは、その長さの減少および断面の増大によって表される。
【００２８】
スラグ１４に対する応力が一定の値に達すると、アプセット操作が停止する。スラグ１４は、ハウジングのほぼ全断面を充たし、その断面は、ここでは３０％だけ増大する。体積が変化しないため、長さが相応じて減少する。この状況では、図の右半分に示されるように、パンチは、低い位置にある。スラグ１４は、アプセットによって実際に加工された。
【００２９】
パンチ１０が、ハウジング３の外に上方に移動して戻る。特別の装置によって駆動されるシリンダ９は、上方に作動され、ハウジング３からスラグ１４を出現させるために、ブロック１５、１６およびスラグ１４をこの上方向に押し返す。従って、スラグ１４は、取り除かれてもよく、再びアプセットされるか、その長さ対径の比が、許容可能な値、この特別なケースでは３対１に到達した場合には、ターボエンジンの最終部品、ファンディスク、またはコンプレッサドラムを製造するために鍛造されてもよい。
【００３０】
シリンダ９は、再び低下する。ブロック１５、１６は、取り除かれてもよく、あるいはポット２を持上げて交換されてもよく、これは、ブロックを自由にしてアクセス可能にする作用を有する。
【００３１】
このように、細横比が３対１に略等しくなるまで、上述した方法に従って複数回にわたってスラグをアプセットすることで、鍛造操作のために最初の細横比が１２対１よりも大きいスラグの準備をすることが可能となる。
【００３２】
本発明のアプセット装置１を用いると、スラグ１４が、円筒形のハウジング３の完全にまたは部分的に含まれているため、座屈の可能性を全く有することなく、典型的には１２対１よりも大きい比の細横比のスラグ１４をアプセットすることが可能となる。更に、方法の終わりには、円筒形に加工されたスラグ１４が得られ、任意の形状に従って鍛造することが容易となる。鍛造は、ハウジング３の底部のインプレッション１７、およびパンチ１０の下表面インプレション１８によって、スラグ１４の端部を事前形成することによって容易にされることができる。
【００３３】
ハウジング３でスラグ１４が保持されるため、その外周における熱損失が低くなり、アプセット操作の効率性が向上する。更に、アプセット動作中に時間のロスを発生する出来事があった場合でも、熱損失が低いため、スラグ１４およびポット２を再び加熱するためにオーブンに戻すことが必ずしも必要ではなくなる。熱損失を更に減少させるためには、加熱素子、例えば、鋼に埋め込まれた抵抗器を、ハウジング３の壁に設け、ハウジング３の一定のおよび／または調節可能な温度を提供してもよい。
【００３４】
ブロック１５、１６をハウジング３の底部に配置することにより、同じアプセットポット２が、異なる長さのスラグ１４に対するアプセット操作を行うことが可能となり、スラグ１４を鍛造して得られる金属部品を生産する工場で必要となるアプセット装置１の数が減少される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の装置の概略的な断面側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  アプセット装置
２  アプセットポット
３  ハウジング
４  底部
４’、５’、７’  孔
５  支持台
６、８、１３  フランジ
７  下プレス台
９  シリンダ
１０  パンチ
１１  パンチ板
１２  上プレス台
１４  金属スラグ
１５、１６  ブロック
１７、１８  インプレション
【図１】
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【外国語明細書】
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