(57)【要約】【課題】  金型の寿命を長くすることが可能な部材の製造方法、及び、部材の製造システムを提供する。【解決手段】  部材の製造方法は、所定の形状に変形する変形部１０１を成型前部材１０に設定する変形部設定工程と、変形部１０１の温度が成型前部材１０の変形部１０１を除く部位である非変形部１０２の温度に比べ高くなるように加熱する加熱工程と、変形誘導空間２５を有する金型２０に変形部１０１が変形誘導空間２５に向かって変形可能なよう成型前部材１０を挿入する部材挿入工程と、金型２０に挿入された成型前部材１０を加圧する加圧工程と、を含む。部材の製造方法では、変形部１０１の変形抵抗が非変形部１０２の変形抵抗に比べ低くなるため、成型前部材に作用する力を上昇させても非変形部１０２において発生する面圧は比較的小さくなる。これにより、金型２０の負荷が小さくなるため、金型２０の寿命を延ばすことができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型（２０、２００、２０１、２０２、２０３、３００、４００）を用いた鍛造加工による部材の製造方法であって、
鍛造加工によって成型される成型済部材（１１、１５）の形状に基づいて、前記成型済部材の成型前の部材である成型前部材（１０、１３、１４）に所定の形状に変形する変形部（１０１、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７）を設定する変形部設定工程（Ｓ１１）と、
前記変形部の温度が前記成型前部材の前記変形部を除く部位である非変形部（１０２）の温度に比べ高くなるよう前記成型前部材を加熱する加熱工程（Ｓ１２）と、
前記所定の形状に形成されている変形誘導空間（２５、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７）を有する前記金型に、前記変形部が前記変形誘導空間に向かって変形可能なよう前記成型前部材を挿入する部材挿入工程（Ｓ１３）と、
前記変形部によって前記変形誘導空間が充填されるよう前記金型内の前記成型前部材を加圧する加圧工程（Ｓ１４）と、
を含む部材の製造方法。
【請求項２】
前記変形部は、前記加圧工程における前記変形誘導空間への材料の流動方向が一定となる圧縮変形領域（１０１ａ）と、前記加圧工程における前記変形誘導空間への材料の流動方向が変化するせん断変形領域（１０１ｂ）と、を有し、
前記加熱工程において、前記圧縮変形領域の温度が前記せん断変形領域の温度に比べ高くなるよう前記成型前部材を加熱する請求項１に記載の部材の製造方法。
【請求項３】
前記変形部は、前記加圧工程における前記変形誘導空間への材料の流動方向が一定となる圧縮変形領域（１０１ａ）と、前記加圧工程における前記変形誘導空間への材料の流動方向が変化するせん断変形領域（１０１ｂ）と、を有し、
前記変形部設定工程の後であって前記加熱工程の前に、前記圧縮変形領域の材料を微粒化する前処理工程（Ｓ２１）をさらに含む請求項１または２に記載の部材の製造方法。
【請求項４】
前記前処理工程において、前記圧縮変形領域に歪みを加えつつ所定の温度まで加熱する請求項３に記載の部材の製造方法。
【請求項５】
前記変形部（１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７）が前記成型前部材（１４）に対して複数設定される場合、前記加圧工程において、前記成型前部材の長手方向における中央部に最も近い中央変形部（１４３）を最初に加工する請求項１〜４のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程において、前記変形部は、誘導加熱される請求項１〜５のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程において、前記変形部は、通電によって請求項１〜６のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項８】
前記加熱工程において、前記変形部は、レーザ光によって加熱される請求項１〜７のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項９】
前記加熱工程において、前記変形部は、中空状の前記成型前部材（１３）の内部に挿入される熱源（５３）によって加熱される請求項１〜８のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱工程において、前記変形部は、前記金型（３００）に前記成型前部材を挿入した後に加熱される請求項１〜９のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項１１】
金型（２０、２００、２０１、２０２、２０３、３００、４００）を用いた鍛造加工による部材の製造システム（１）であって、
鍛造加工によって成型される成型済部材（１１、１５）の形状に基づいて、前記成型済部材の成型前の部材である成型前部材（１０、１３、１４）のうち、所定の形状に変形する部分を変形部（１０１、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７）とすると、
前記変形部の温度が前記成型前部材の前記変形部を除く部位である非変形部（１０２）の温度に比べ高くなるよう前記成型前部材を加熱可能な変形部加熱装置（５、３２、４２、５２）と、
前記所定の形状に形成されている変形誘導空間（２５、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７）を有する前記金型に前記変形部が前記変形誘導空間に向かって変形可能になるよう挿入された前記成型前部材を加圧可能な加圧装置（７）と、
を備える部材の製造システム。
【請求項１２】
前記変形部は、前記変形部が前記変形誘導空間に向かって変形するとき材料の流動方向が一定となる圧縮変形領域（１０１ａ）、及び、前記変形部が前記変形誘導空間に向かって変形するとき材料の流動方向が変化するせん断変形領域（１０１ｂ）を有し、
前記圧縮変形領域の材料を微粒化する前処理装置をさらに備える請求項１１に記載の部材の製造システム。
【請求項１３】
前記金型（４００）は、内面に低熱伝導性膜（４０１）を有する請求項１１または１２に記載の部材の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の製造方法、及び、部材の製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すように上金型と下金型との間に加熱した素材を挟み込み、両金型でプレスを行うことにより自動車等の部材を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２０２３３４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、従来の鍛造加工による部材の成型方法では、ハンマープレス等で大荷重を加えることによって部材を成型するため、当該荷重による金型へのダメージが大きく、金型の寿命が短くなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、金型の寿命を長くすることが可能な部材の製造方法、及び、部材の製造システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様は、金型（２０、２００、２０１、２０２、２０３、３００、４００）を用いた鍛造加工による部材の製造方法である。部材の製造方法は、鍛造加工によって成型される成型済部材（１１、１５）の形状に基づいて成型済部材の成型前の部材である成型前部材（１０、１３、１４）に所定の形状に変形する変形部（１０１、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７）を設定する変形部設定工程（Ｓ１）と、変形部の温度が成型前部材の変形部を除く部位である非変形部（１０２）の温度に比べ高くなるよう成型前部材を加熱する加熱工程（Ｓ２）と、所定の形状に形成されている変形誘導空間（２５、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７）を有する金型に変形部が変形誘導空間に向かって変形可能なよう成型前部材を挿入する部材挿入工程（Ｓ３）と、変形部によって変形誘導空間が充填されるよう金型内の成型前部材を加圧する加圧工程（Ｓ４）と、を含む。
【０００７】
本発明の部材の製造方法では、成型前部材の変形部の温度を非変形部の温度に比べ高くなるよう加熱し、加圧工程における変形部の変形抵抗を小さくする。非変形部の変形抵抗は変形部の変形抵抗に比べ高いため、成型前部材の端部を加圧する加圧力を上昇させても、非変形部において発生する面圧は小さい。これにより、本発明の部材の製造方法では、金型にかかる負荷を小さくすることができるため、金型の寿命を延ばすことができる。
【０００８】
本発明の第二の態様は、金型（２０、２００、２０１、２０２、２０３、３００、４００）を用いた鍛造加工による部材の製造システム（１）である。本発明の部材の製造システムは、鍛造加工によって成型された成型済部材（１１、１５）の形状に基づいて成型済部材の成型前の部材である成型前部材（１０、１３、１４）のうち所定の形状に変形する部分を変形部（１０１、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７）とすると、変形部の温度が成型前部材の変形部を除く部位である非変形部（１０２）の温度に比べ高くなるよう成型前部材を加熱可能な変形部加熱装置（５、３２、４２、５２）と、所定の形状に形成されている変形誘導空間（２５、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７）を有する金型に変形部が変形誘導空間に向かって変形可能なよう挿入された成型前部材を加圧可能な加圧装置（７）と、を備える。
【０００９】
本発明の部材の製造システムでは、変形部加熱装置によって成型前部材の変形部の温度を非変形部の温度に比べ高くなるよう加熱する。これにより、加圧装置によって成型前部材を加圧するとき、変形部の変形抵抗は非変形部の変形抵抗に比べ小さいため、非変形部において発生する面圧は小さくなる。したがって、本発明の部材の製造システムでは、金型にかかる負荷を小さくすることができるため、金型の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態による部材の製造方法に用いられる成型前部材及び成型済部材の斜視図である。
【図２】第一実施形態による部材の製造システムの模式図である。
【図３】第一実施形態による部材の製造システムにおいて成型前部材が挿入された状態の金型の断面図である。
【図４】第一実施形態による部材の製造方法のフローチャートである。
【図５】第一実施形態による部材の製造方法の作用を説明する模式図である。
【図６】第一実施形態による部材の製造方法の作用を説明する特性図である。
【図７】第一実施形態による部材の製造方法の作用を説明する模式図及び特性図である。
【図８】第二実施形態による部材の製造システムの模式図である。
【図９】第二実施形態による部材の製造方法のフローチャートである。
【図１０】第二実施形態による部材の製造方法の作用を説明する模式図である。
【図１１】第二実施形態による部材の製造方法の作用を説明する特性図である。
【図１２】第三実施形態による部材の製造方法に用いられる成型前部材及び成型済部材の斜視図である。
【図１３】第三実施形態による部材の製造方法の作用を説明する模式図である。
【図１４】第三実施形態による部材の製造方法の作用を説明する模式図である。
【図１５】第四実施形態による部材の製造システムの模式図である。
【図１６】第五実施形態による部材の製造システムの模式図である。
【図１７】第六実施形態による部材の製造システムの模式図である。
【図１８】第六実施形態による部材の製造システムの模式図である。
【図１９】第七実施形態による部材の製造システムの模式図である。
【図２０】その他の実施形態による部材の製造方法の作用を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による部材の製造方法、及び、部材の製造システムの複数の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下の複数の実施形態について同一の構成部位には同一の符号を付し説明を省略する。
【００１２】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による部材の製造システムを図１から図３に基づいて説明する。
本実施形態による部材の製造システムでは、図１（ａ）に示す棒状の成型前部材１０を、図１（ｂ）に示す、成型前部材１０の略中央の部位から「所定の形状」として径方向に突出する突出部１１１を有する成型済部材１１に加工する。図１に示すように、成型前部材１０のうち成型前部材１０の鍛造加工時に突出部１１１の方向に材料が流動する部位を変形部１０１とする。成型前部材１０のうち、変形部１０１を除く部位を非変形部１０２とする。なお、図１（ｂ）に示す変形部１０１と非変形部１０２との境界は、一例であってこれに限定されない。
【００１３】
図２に示すように、部材の製造システム１は、全体加熱チャンバ２、全体加熱装置３、部分加熱チャンバ４、「変形部加熱装置」としての高周波誘導加熱装置５、加工チャンバ６、及び、「加圧装置」としてのプレス装置７を有する。
【００１４】
全体加熱チャンバ２は、内部に成型前部材１０及び全体加熱装置３を収容可能である。
全体加熱装置３は、成型前部材１０の全体を再結晶温度以上に加熱可能である。本実施形態では、例えば、コイルを利用した高周波誘導加熱が用いられる。全体加熱装置３内の矢印は、熱量ＨＦが成型前部材１０全体に加わっていることを表す。
【００１５】
部分加熱チャンバ４は、内部に成型前部材１０及び高周波誘導加熱装置５を収容可能である。高周波誘導加熱装置５は、成型前部材１０の変形部１０１を局所的に再結晶温度以上に加熱可能である。本実施形態では、高周波誘導加熱であるため成型前部材１０の変形部１０１は表面から加熱され中心部にはあまり熱が加わらない。部分加熱チャンバ４内の矢印は、熱量ＨＦが成型前部材１０の変形部１０１にのみ加わっていることを表す。
【００１６】
加工チャンバ６は、内部に成型前部材１０、プレス装置７、及び、金型２０を収容可能である。プレス装置７は、金型２０に挿入された成型前部材１０の端部に圧力印加部８を介して圧力を印加することが可能である。本実施形態では、成型前部材１０を両端から加圧するため（図１の白抜き矢印Ｆ）、加工チャンバ６内には２台のプレス装置７が収容されている。金型２０は、長手方向に沿った長さが成型前部材１０に比べ長くなるよう形成されている。これにより、プレス装置７が有する圧力印加部８は、金型２０に挿入された成型前部材１０の端部と当接する。プレス装置７には、例えば、油圧式プレスが用いられる。金型２０は、空洞状の変形誘導空間２５を有する。成型済部材１１の突出部１１１は、変形誘導空間２５が成型前部材１０の材料によって隙間なく埋められることによって成型される。
全体加熱チャンバ２と部分加熱チャンバ４との間の成型前部材１０の搬出入、及び、部分加熱チャンバ４と加工チャンバ６との間の成型前部材１０の搬出入は、図示しない機械装置等により行われる。
【００１７】
成型前部材１０が挿入された金型２０の断面図を図３に示す。図３（ａ）は成型前部材１０の長手方向に垂直な断面図であって、図３（ｂ）は成型前部材１０の長手方向に沿った断面図である。
【００１８】
金型２０は、第一金型２２と第二金型２３とに分離可能である。プレス装置７が成型前部材１０に圧力印加している間に第一金型２２と第二金型２３とが分離することのないように、金型拘束装置２１により第一金型２２と第二金型２３とが拘束されている。金型拘束装置２１は、例えば、油圧式プレス装置であり、第一金型２２と第二金型２３とを押圧し拘束する。本実施形態では、変形誘導空間２５は、金型２０の略中央に一つのみ形成されている。成型前部材１０は、変形誘導空間２５に表面が露出するよう変形部１０１が位置し、変形部１０１が変形誘導空間２５に向かって変形可能なように金型２０に挿入されている。本実施形態では、変形部１０１は、図３（ｂ）に示すように、長手方向の長さが変形誘導空間２５の長手方向の長さに比べ広くなるよう設定されている。
【００１９】
変形部１０１は、圧縮変形領域１０１ａと、せん断変形領域１０１ｂと、の二つの領域を有する。具体的には、圧縮変形領域１０１ａは、図３（ｂ）に示すように、主に、変形誘導空間２５の直下に位置する部位である。また、せん断変形領域１０１ｂは、図３（ｂ）に示すように、圧縮変形領域１０１ａの両側に位置する部位である。図３（ｂ）に、圧縮変形領域１０１ａとせん断変形領域１０１ｂとのおおよその境界を二点鎖線Ｌ１０１に示し、せん断変形領域１０１ｂと非変形部１０２とのおおよその境界を二点鎖線Ｌ１０２で示す。なお、図３（ｂ）に示す境界は、一例であってこれに限定されない。
【００２０】
次に部材の製造システム１を用いて成型前部材１０を鍛造加工する部材の製造方法について図１から図７に基づいて説明する。図４に製造方法のフローチャートを示す。
【００２１】
ステップＳ１１の変形部設定工程について説明する。変形部設定工程では、成型済部材１１の形状に基づいて成型前部材１０のうち成型前部材１０の鍛造加工時に突出部１１１の方向に材料が流動する部位を変形部１０１として設定する。
【００２２】
ステップＳ１２の加熱工程について説明する。加熱工程では、全体加熱装置３によって、全体加熱チャンバ２内に収容された成型前部材１０が全体的に加熱される。全体加熱装置３によって全体的に加熱された成型前部材１０は、部分加熱チャンバ４に搬入される。部分加熱チャンバ４に搬入された成型前部材１０は、高周波誘導加熱装置５によって変形部１０１のみが加熱され、変形部１０１の温度が非変形部１０２の温度に比べ高くなる。このとき、変形部１０１においても、圧縮変形領域１０１ａの温度がせん断変形領域１０１ｂの温度に比べ高くなるよう、変形部１０１を加熱する。
【００２３】
ステップＳ１３の部材挿入工程について説明する。部材挿入工程では、高周波誘導加熱装置５によって加熱された成型前部材１０は、加工チャンバ６に搬入される。このとき、成型前部材１０は、第二金型２３に嵌め込まれた後、第一金型２２が成型前部材１０の上側に設けられる。第一金型２２と第二金型２３との間の成型前部材１０は、変形誘導空間２５と変形部１０１とが対向するよう位置している。その後、金型拘束装置２１によって、第一金型２２と第二金型２３とが押圧され互いに当接する。
【００２４】
ステップＳ１４の加圧工程について説明する。加圧工程では、プレス装置７の圧力印加部８が成型前部材１０の両端部を加圧する。プレス装置７の圧力印加部８による成型前部材１０の両端部の加圧によって、変形部１０１の材料は、変形誘導空間２５に向かって流動し、変形誘導空間２５を満たす。これにより、突出部１１１が形成される。加圧工程における変形部１０１の変形の詳細については、後述する。
【００２５】
ステップＳ１５の取り出し工程について説明する。取り出し工程では、金型２０の冷却後、金型拘束装置２１による第一金型２２及び第二金型２３への押圧を解除する。金型２０を第一金型２２と第二金型２３とに分離し、成型済部材１１を取り出す。
【００２６】
ここで、ステップＳ１４の加圧工程における変形部１０１の変形の詳細を説明する。図５（ａ）に、図３（ｂ）と同じ位置の断面図であって、圧力印加部８によって成型前部材１０の両端に圧力がかかっている状態の断面図を示す。図５（ａ）には、成型前部材１０における圧縮変形領域１０１ａとせん断変形領域１０１ｂとの境界Ｌ１０１、及び、せん断変形領域１０１ｂと非変形部１０２との境界Ｌ１０２を参考として示してある。また、図５（ａ）には、成型済部材１１における圧縮変形領域１０１ａとせん断変形領域１０１ｂとのおおよその境界を二点鎖線Ｌａ１で示す。なお、二点鎖線Ｌａ１は、一例であってこれに限定されない。
【００２７】
また、図５（ａ）において、変形部１０１が金型２０を押す力を白抜き矢印Ｆ１１，Ｆ１２として示す。ここで、白抜き矢印Ｆ１１は、圧縮変形領域１０１ａの材料による金型２０を押す力である。また、白抜き矢印Ｆ１２は、せん断変形領域１０１ｂの材料による金型２０を押す力である。また、非変形部１０２が金型２０を押す力を白抜き矢印Ｆ２として示す。以後、金型２０を押す力Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ２は、面圧（単位はＮ/ｍ2、以後単位は省略）とする。なお、図５（ａ）に示す白抜き矢印の大きさは、おおよそそれぞれの面圧に対応するよう、面圧が大きくなれば白抜き矢印の大きさも大きくなるよう示してある。
【００２８】
加圧工程において成型前部材１０の両端部を加圧されると、温度が比較的高いため流動性が比較的高く変形抵抗が比較的低い変形部１０１が変形し、変形誘導空間２５が埋まるよう変形部１０１の材料が移動する。一方、温度が比較的低いため流動性が比較的低く変形抵抗が比較的高い非変形部１０２は、変形の程度が小さいため、金型２０に作用する面圧Ｆ２は、面圧Ｆ１１，Ｆ１２に比べ小さくなる。すなわち、加圧工程において金型２０に作用する面圧は、変形誘導空間２５の周囲に集中する。
【００２９】
また、変形誘導空間２５の直下に位置する部位である圧縮変形領域１０１ａの材料の流動方向は、変形誘導空間２５に向かっておおよそ一定となる（図５（ｂ）の実線矢印Ｆｄ１１）。一方、圧縮変形領域１０１ａの両側に位置する部位であるせん断変形領域１０１ｂの材料は、成型前部材１０の長手方向に移動したあと変形誘導空間２５に向かって流動する（図５（ｂ）の実線矢印Ｆｄ１２）。これにより、面圧Ｆ１２は、面圧Ｆ１１に比べ大きくなる。本実施形態では、加圧工程において、圧縮変形領域１０１ａの材料がせん断変形領域１０１ｂの材料の比べ優先的に変形誘導空間２５に向かうよう変形する。具体的には、圧縮変形領域１０１ａの温度をせん断変形領域１０１ｂの温度に比べ高くし、変形抵抗に違いを設けることによって、圧縮変形領域１０１ａの材料を優先的に変形誘導空間２５に向かわせる。なお、図５（ａ）に示す実線矢印のＦｄ１１，Ｆｄ１２の長さは、おおよそそれぞれの材料の流動量に対応するよう、材料の流動量が多くなれば実線矢印の材料の流動量も多くなるよう示してある。この材料の流動量と実線矢印の長さとの関係は、後述する図５（ｂ）においても同様である。
【００３０】
このように、本実施形態の加圧工程では、変形誘導空間２５に移動する圧縮変形領域１０１ａの材料に対するせん断変形領域１０１ｂの材料の割合が比較的小さくなるため、金型２０の特定の部位への負荷が低減される。
【００３１】
上述した本実施形態の部材の製造方法をさらに詳しく説明するため、図５（ｂ）に、比較例として、加熱工程において変形部１０１全体が加熱されている成型前部材１２の加圧工程における変形の詳細を示す。図５（ｂ）に示す断面図は、成型前部材１２の図５（ａ）と同じ位置の断面図であって、圧力印加部８によって成型前部材１２の両端に圧力がかかっている状態を示している。図５（ｂ）には、図５（ａ）と同様に、成型前部材１２における圧縮変形領域とせん断変形領域との境界Ｌ００１、及び、せん断変形領域と非変形部１２２との境界Ｌ００２を参考として示してある。また、図５（ｂ）には、成型前部材１２における圧縮変形領域とせん断変形領域とのおおよその境界を二点鎖線Ｌａ０で示す。
【００３２】
また、図５（ｂ）において、成型前部材１２の変形部が金型２０を押す力を白抜き矢印Ｆ０１，Ｆ０２として示す。ここで、白抜き矢印Ｆ０１は、成型前部材１２の圧縮変形領域の材料による金型２０を押す力である。また、白抜き矢印Ｆ０２は、成型前部材１２のせん断変形領域の材料による金型２０を押す力である。また、非変形部１２２が金型２０を押す力を白抜き矢印Ｆ３として示す。なお、図５（ｂ）に示す白抜き矢印の大きさは、おおよそそれぞれの面圧に対応するよう、面圧が大きくなれば白抜き矢印の大きさも大きくなるよう示してある。また、図５（ａ）の白抜き矢印Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ２と、図５（ｂ）の白抜き矢印Ｆ０１，Ｆ０２，Ｆ３との関係も同様である。
【００３３】
加圧工程において成型前部材１２の両端部を加圧されると、変形部１０１が変形し、変形誘導空間２５が埋まるよう成型前部材１２の変形部の材料が移動する。このとき、成型前部材１２の変形部では、全体が高温となるよう加熱されているため、変形誘導空間２５の直下に位置する部位である圧縮変形領域の材料（図５（ｂ）の実線矢印Ｆｄ０１）だけでなく、せん断変形領域の材料も比較的多くが変形誘導空間２５に向かう（図５（ｂ）の実線矢印Ｆｄ０２）。成型前部材１２の材料の移動について、本実施形態の図５（ａ）と比べると、図５（ａ）の実線矢印Ｆｄ１１は、図５（ｂ）の実線矢印Ｆｄ０１に比べ長く、図５（ａ）の実線矢印Ｆｄ１２は、図５（ｂ）の実線矢印Ｆｄ０２に比べ短い。このとき、図５に示すように、図５（ａ）の白抜き矢印Ｆ１１は、図５（ｂ）の白抜き矢印Ｆ０１に比べ小さく、図５（ａ）の白抜き矢印Ｆ１２は、図５（ｂ）の白抜き矢印Ｆ０２に比べ小さくなる。これにより、比較例の部材の製造方法では、特に、変形誘導空間２５の入口において金型２０への負荷が集中することとなる。
【００３４】
このように、比較例の加圧工程では、本実施形態の加圧工程に比べ変形誘導空間２５に移動する圧縮変形領域の材料に対するせん断変形領域の材料の割合が大きくなるため、金型２０の特定の部位への負荷が本実施形態の加圧工程に比べ大きくなる。
【００３５】
本実施形態の加工工程における、成型前部材１０の変形部１０１が成型前部材１０の径方向に突出する長さ、すなわち、加工ストロークと、成型前部材１０を成型済部材１１に変形するために必要なエネルギである塑性変形エネルギとの関係を図６に示す。図６では、横軸に加工ストロークを示し、縦軸に塑性変形エネルギを示している。
【００３６】
成型前部材１０を成型済部材１１に変形するとき、圧縮変形領域１０１ａの変形量は、せん断変形領域１０１ｂの変形量に関わらず概ね一定である。これにより、加工するストロークに対する塑性変形エネルギの変化は、せん断変形領域１０１ｂの変形量に関わらず概ね一定である（図６に示す一点鎖線Ｌ６０と横軸とによって囲まれている領域）。
【００３７】
一方、成型前部材１０を成型済部材１１に変形するときのせん断変形領域１０１ｂを変形させるために必要な塑性変形エネルギは、せん断変形領域１０１ｂの変形量の大きさによって変化する。これにより、成型前部材１０を成型済部材１１に変形するときに必要な全体の塑性変形エネルギの大きさは、せん断変形領域１０１ｂの変形量の大きさによって変化する。
【００３８】
図６には、せん断変形領域１０１ｂの変形量の大きさが異なる結果を示す。せん断変形領域１０１ｂの変形量が比較的小さいとき、圧縮変形領域１０１ａを変形するための塑性変形エネルギに付加的な塑性変形エネルギとしてせん断変形領域１０１ｂを変形させるための塑性変形エネルギが加算される。このときの塑性変形エネルギの変化を実線Ｌ６１で示す。
また、せん断変形領域１０１ｂの変形量が比較的大きいとき、圧縮変形領域１０１ａを変形するための塑性変形エネルギに付加的な塑性変形エネルギとしてせん断変形領域１０１ｂを変形させるための塑性変形エネルギが加算される。このときの塑性変形エネルギの変化を実線Ｌ６２で示す。
【００３９】
図６に示すように、せん断変形領域１０１ｂの変形量が小さいほど、全体の塑性変形エネルギは小さくなる。具体的には、加工ストロークＳｔ１において、せん断変形領域１０１ｂの変形量が比較的大きいときの全体の塑性変形エネルギは、エネルギＥｇ２となる。しかしながら、せん断変形領域１０１ｂの変形量が比較的小さいときの全体の塑性変形エネルギは、エネルギＥｇ２に比べ小さいエネルギＥｇ１となる。図６から、加工ストローク全域においても、せん断変形領域１０１ｂの変形量が比較的大きい場合に比べせん断変形領域１０１ｂの変形量が比較的小さい方が塑性変形エネルギは小さいことがわかる。
【００４０】
次に、本実施形態に対する比較例として、成型前部材１０の全体の温度が高く、全体的に流動性が高い場合について説明する。全体の温度が高い成型前部材１０は、全体として流動性が高い。このため、加えられた圧力が成型前部材１０全体を流動させて変形させる力になるため、金型２０にかかる面圧は強くなる。このため、金型２０にかかる負荷は大きくなりやすい。
【００４１】
一方、本実施形態では、変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くするため、非変形部１０２は圧力が加わっても変形しにくい。これにより、金型２０にかかる面圧は小さくなるため、金型２０にかかる負荷は小さくなる。
【００４２】
図７にシミュレーションの結果を示す。図７（ａ）には変形前の成型前部材１０の状態を示す。成型前部材１０を３種類の加熱条件におき、それぞれワークＡ、ワークＢ、ワークＣとする。成型前部材１０の長手方向をＸ方向、突出部１１１が変形する方向をＺ方向とする。
ワークＡは、成型前部材１０全体も変形部１０１も加熱されず、室温のままである。以下、室温を第一温度とする。ワークＡは、変形部１０１及び非変形部１０２が第一温度となっている。
ワークＢは、成型前部材１０全体が高温に加熱されている。以下、当該高温を第二温度とする。ワークＢは、変形部１０１及び非変形部１０２が第二温度となっている。
本実施形態による部材の製造方法で成型される成型前部材１０は、ワークＣに相当する。ワークＣは、成型前部材１０全体を比較的高温に加熱された後、変形部１０１のみが第二温度に加熱されている。以下、ワークＣにおける非変形部１０２の温度を第一温度に比べ高い第三温度とする。このとき、変形部１０１は、第三温度に比べ高い第二温度となっている。
【００４３】
３種類のワークＡ、Ｂ、Ｃを金型２０に挿入し、両端に圧力をかけて変形させた場合の面圧と加工ストロークとの関係を図７（ｂ）に示す。
ワークＡにおける面圧と加工ストロークとの関係を二点鎖線Ｌａ７で示す。ワークＢにおける面圧と加工ストロークの関係を一点鎖線Ｌｂ７で示す。ワークＣにおける面圧と加工ストロークの関係を実線Ｌｃ７で示す。なお、ここでの面圧は金型２０にかかる面圧がもっとも強い場所の値を示している。また、変形部１０１の変形が終了した点を図中丸印ｂ７，ｃ７で示す。
【００４４】
ワークＡは、成型前部材１０の温度がほぼ室温で再結晶温度以下であり変形抵抗がきわめて大きい。そのため、変形させるにはワークＡの両端に大きいプレス圧力をかける必要があり、面圧も高くなる。
【００４５】
ワークＢは、全体的に高温であり流動性が高く変形抵抗も低い。そのため加工ストロークが小さいうちは、低いプレス圧力で済むため、面圧も低い。しかし、加工ストロークの終端に相当する変形誘導空間２５の角部を埋めるような場合、大きなプレス圧力が必要になる。このときワークＢは非変形部１０２であっても高温であるため変形抵抗は低い。したがって、流動性が高く、Ｘ方向の両端から非変形部１０２に加えた圧力は金型２０を内側から押す力となりやすい。このため、加工ストロークの終端に近づくと、ワークＡほどではないものの面圧も大きくなる。
【００４６】
ワークＣは、加工ストロークの終端に相当する変形誘導空間２５の角部を埋めるとき非変形部１０２の流動性が低いため、Ｘ方向の両端から非変形部１０２に加えた圧力は金型２０を内側から押す力にはならない。このため、変形部１０１に圧力を集中させることが可能であり、加工ストロークの終端において面圧はワークＢよりも小さい。
【００４７】
図７（ｃ）に変形後のワーク形状及びワーク内の温度分布をそれぞれ示す。ワークＡ、Ｂの内部には温度分布がない。ワークＣは、第二温度であった変形部１０１の変形後の領域と第三温度であった非変形部１０２との境目に温度境界ｂＴ１を有するようになる。
【００４８】
上述したように、ワークＢは加工時に金型２０にかかる面圧が高く、第一金型２２と第二金型２３とを拘束する荷重も大きくなければならず、金型２０への負荷が大きい。一方、ワークＣは加工時に金型２０にかかる面圧が低く、第一金型２２と第二金型２３とを拘束する荷重も小さくてよいため、金型２０への負荷が小さい。
【００４９】
（ａ）第一実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１０の変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１０１の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。非変形部１０２の変形抵抗は比較的高いため成型前部材１０の両端を加圧する加圧力を上昇させても、非変形部１０２の面圧は小さい。これにより、金型２０にかかる面圧が全体として下がるため、第一金型２２と第二金型２３とを拘束する拘束荷重を低くなり、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第一実施形態は、金型２０の寿命を延ばすことができる。
【００５０】
（ｂ）第一実施形態による部材の製造方法では、加圧工程において、変形部１０１の圧縮変形領域１０１ａの材料が優先的に変形誘導空間２５に向かうよう変形する。これにより、図６に示すように、せん断変形領域１０１ｂを変形するための塑性変形エネルギが少なくなるため、成型前部材１０の成型に必要な塑性変形エネルギの総量を比較的少なくすることができる。したがって、第一実施形態は、成型に必要なエネルギを節約することができる。
【００５１】
（ｃ）第一実施形態による部材の製造システムは、成型前部材１０の変形部１０１を局所的に加熱可能な高周波誘導加熱装置５を備えている。これにより、上述した効果（ａ）のように、非変形部１０２の面圧が小さくなるため、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができる。したがって、第一実施形態は、金型２０の寿命を延ばすことができる。
【００５２】
（ｄ）第一実施形態による部材の製造システムでは、第一金型２２と第二金型２３とが当接するように拘束されている。これにより、第一実施形態は、バリが少なくすることができるため、材料歩留まりを向上することができる。
【００５３】
（ｅ）第一実施形態による部材の製造システムでは、高周波誘導加熱によって変形部１０１の表面のみを加熱する。これにより、成型前部材１０の中心部の変形抵抗は高いままとなる。したがって、第一実施形態は、成型前部材１０の両端を加圧しても非変形部１０２から発生する面圧を小さくすることができる。
【００５４】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態による部材の製造システムについて図８〜１１に基づいて説明する。第二実施形態による部材の製造システム１は、「前処理装置」としての前処理チャンバ９、歪み印加装置９１、全体加熱チャンバ２、全体加熱装置３、部分加熱チャンバ４、高周波誘導加熱装置５、加工チャンバ６、及び、プレス装置７を有する。
【００５５】
前処理チャンバ９は、歪み印加装置９１、成型前部材１０、及び、高周波誘導加熱装置５を収容可能である。
前処理チャンバ９には、二つの歪み印加装置９１が設けられている。二つの歪み印加装置９１は、成型前部材１０の変形部１０１を挟むよう設けられている。二つの歪み印加装置９１は、連動して相対回転可能に形成されている。これにより、変形部１０１をねじれさせ歪みを発生させることが可能である。前処理チャンバ９に収容されている高周波誘導加熱装置５は、変形部１０１のみを加熱することが可能である。
【００５６】
次に部材の製造システム１を用いて成型前部材１０を鍛造加工する部材の製造方法について図８から図１０に基づいて説明する。図９に製造方法のフローチャートを示す。
【００５７】
第一実施形態のステップＳ１１と同じ変形部設定工程の後に行われるステップＳ２１の前処理工程について説明する。前処理工程では、前処理チャンバ９において、成型前部材１０の変形部１０１を高周波誘導加熱装置５によって加熱しつつ、二つの歪み印加装置９１によって歪みを与える。このときの成型前部材１０の状態の変化について、図１０に基づいて説明する。
【００５８】
図１０に、前処理工程における成型前部材１０の変形部１０１近傍の部位の拡大図を示す。図１０（ａ）には、前処理工程前における変形部１０１を形成する結晶粒の状態を示す。図１０（ｂ）は、前処理工程において変形部１０１に作用する力を説明する模式図である。図１０（ｃ）には、前処理工程後における変形部１０１を形成する結晶粒の状態を示す。図１０には、変形誘導空間２５の位置を仮想的に点線２５で示す。
【００５９】
図１０（ａ）に示すように、前処理工程前における変形部１０１は、比較的粒径が大きい結晶粒によって形成されている。図１０（ａ）では、複数の結晶粒の一つを結晶粒１０３と示す。
【００６０】
前処理工程において変形部１０１をねじれさせる（実線矢印Ｆｄ２）。本実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、ねじれＦｄ２は、変形部１０１の圧縮変形領域１０１ａに作用させる。このとき、高周波誘導加熱装置５によって圧縮変形領域１０１ａを所定の温度まで加熱する。
【００６１】
前処理工程において加熱及びねじれが行われた後の圧縮変形領域１０１ａは、図１０（ｃ）に示すように、結晶粒の粒径が小さくなり、微細化する。図１０（ｃ）では、粒径が比較的小さい複数の結晶粒の一つを結晶粒１０４と示す。本実施形態の前処理工程は、このようにして、圧縮変形領域１０１ａの結晶粒を微粒化する目的で行われる。
【００６２】
前処理工程の後、第一実施形態のステップＳ１２と同じ加熱工程、ステップＳ１３と同じ部材挿入工程、ステップＳ１４と同じ加圧工程、及び、ステップＳ１５と同じ取り出し工程を経て、成型済部材１１が成型される。
【００６３】
第二実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１０の変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１０１の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。これにより、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができるため、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第二実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
【００６４】
（ｆ）また、第二実施形態による部材の製造方法では、前処理工程として、圧縮変形領域１０１ａを加熱しつつねじれという歪みを加える。前処理工程による効果について、図１１に基づいて説明する。図１１には、一般的な金属部材における、当該金属部材の歪みと変形抵抗との関係を示す。図１１では、横軸に金属部材の歪みを示し、縦軸に金属部材の変形抵抗を示す。
【００６５】
通常、金属部材に歪みを与えると加工硬化する。具体的には、図１１の点線Ｌ１１に示すように、歪みが大きくなると、加工硬化の度合いが増すため、変形抵抗は大きくなる。一方、金属部材に歪みを与えつつ適度な加熱を施すことによって、材料によって異なる所定の歪みＤ０を境にして、金属部材は、図１１の実線Ｌ１０に示すように、加工軟化する。
本実施形態では、前処理工程において圧縮変形領域１０１ａに加熱しつつ歪みを加えている。これにより、圧縮変形領域１０１ａは、図１１の実線Ｌ１０のように変形抵抗が低下し加工軟化するため、加圧工程における圧縮変形領域１０１ａの変形に必要な塑性変形エネルギをさらに少なくすることができる。したがって、第二実施形態は、成型に必要なエネルギをさらに節約することができる。
【００６６】
（第三実施形態）
本発明の第三実施形態による部材の製造システムについて図１２から図１４に基づいて説明する。本実施形態では、図１２（ａ）に示す棒状の成型前部材１４を図１２（ｂ）に示す複数の突出部１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７を有する成型済部材１５に成型するものである。成型済部材１５は、例えば、燃料噴射弁が噴射する燃料を蓄えることが可能なコモンレールである。成型前部材１４は、図１２（ａ）に示すように、成型済部材１５の複数の突出部１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７のそれぞれに対応する変形部１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７が設定される。
【００６７】
本実施形態による部材の製造システムは、複数の突出部１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７に対応する複数の金型２００、２０１、２０２、２０３を要する以外は第一実施形態と同様である。
【００６８】
本実施形態による部材の製造方法における変形部１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７を加工する順番について、図１３に基づいて説明する。
【００６９】
図１３（ａ）の左側に金型２００が有する変形誘導空間２１３と中央変形部１４３とが向かい合うよう成型前部材１４が金型２００に挿入された状態を示す。ここで、成型前部材１４の両端部に圧力を加えると、図１３（ａ）の右側に示すように、突出部１５３が加工される。
【００７０】
次に、金型２０１が有する変形誘導空間２１２、２１４と変形部１４２、１４４とが向かい合うよう成型前部材１４を金型２０１に挿入する。この状態を図１３（ｂ）左側に示す。このとき、加工済みの突出部１５３は、金型２０１が有する変形誘導空間２１３に嵌合されている。成型前部材１４の両端部に圧力を加えると、図１３（ｂ）の右側に示すように、突出部１５２、１５４が加工される。
【００７１】
次に、金型２０２が有する変形誘導空間２１１、２１７と変形部１４１、１４７とが向かい合うよう成型前部材１４を金型２０２に挿入する。この状態を図１３（ｃ）左側に示す。このとき、加工済みの突出部１５２、１５３、１５４は金型２０２が有する変形誘導空間２１２、２１３、２１４に嵌合されている。成型前部材１４の両端部に圧力を加えると、図１３（ｃ）の右側に示すように、突出部１５１、１５７が加工される。
【００７２】
次に、金型２０３が有する変形誘導空間２１５、２１６と変形部１４５、１４６とが向かい合うよう成型前部材１４を金型２０３に挿入する。この状態を図１３（ｄ）の左側に示す。このとき、加工済みの突出部１５１、１５２、１５３、１５４、１５７は、金型２０３が有する変形誘導空間２１１、２１２、２１３、２１４、２１７に嵌合されている。成型前部材１４の両端部に圧力を加えると、図１３（ｄ）の右側に示すように、突出部１５５、１５６が加工され、成型済部材１５が成型される。
【００７３】
このように、複数の突出部１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７を有する成型済部材１５を成型する場合、成型前部材１４の最も中心に近い中央突出部１５３から順々に端部に向かって加工する。例えば、図１４に示すように、最初に、端部に近い側である突出部１５１と中心に近い突出部１５３とを加工したとする。次に変形部１４２を成型して突出部１５２を形成しようとすると、突出部１５１が変形誘導空間２１１で係止され、突出部１５３が変形誘導空間２１３で係止される。このため、圧力Ｆが変形部１４２に加わらなくなるため、突出部１５２を成型できなくなる。このように、成型前部材１４の長手方向において成型済みの突出部が成型前の変形部を挟むような順番で加工してしまうと所望の変形部に圧力を印加できない。
【００７４】
第三実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１４の変形部１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。これにより、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができるため、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第三実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
【００７５】
（ｇ）また、第三実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１４の中央に近い中央変形部１４３を最初に加工する。その後、中央から端部に向かうよう成型前部材１４の変形部１４１、１４２、１４４、１４５、１４６、１４７を順番に加工していく。このような順番で加工することによって、プレス装置７による圧力を全ての変形部１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７に確実に加えることができる。したがって、第三実施形態は、所望の形状の突出部１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７を確実に成型することができる。
【００７６】
（第四実施形態）
本発明の第四実施形態による部材の製造システムを図１５に基づいて説明する。煩雑になるため図１５には成型前部材１０を鍛造加工する場合のみを示す。
【００７７】
本実施形態による部材の製造システムは、高周波誘導加熱装置５に代えて、「変形部加熱装置」としての通電加熱装置３２を備える以外は第一実施形態と同様である。通電加熱装置３２は、成型前部材１０の変形部１０１を加熱可能である。通電加熱装置３２は、電源３３から配線３４を通じて電極３５と電極３６とに電位差を発生させる。電極３５と電極３６とは、図１５に示すように、変形部１０１に接触しているため、変形部１０１には電流が流れる。これにより、変形部１０１は、ジュール熱によって加熱される。このとき、電流が成型前部材１０の内部を通過するため、成型前部材１０の内部まで加熱可能である。
加熱後の成型前部材１０を鍛造加工する部材の製造方法については第一実施形態と同様であり説明を省略する。
【００７８】
第四実施形態による部材の製造方法では、通電によって成型前部材１０の変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１０１の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。これにより、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができるため、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第四実施形態は、第一実施形態と効果（ａ）〜（ｄ）を奏する。
【００７９】
（ｈ）また、第四実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１０を内部まで加熱することができるため、変形部１０１の変形抵抗をさらに下げることができる。これにより、第四実施形態は、鍛造加工時に成型前部材１０の両端に加える圧力を小さくすることができる。
【００８０】
（第五実施形態）
本発明の第五実施形態による部材の製造システムを図１６に基づいて説明する。煩雑になるため図１６には成型前部材１０を鍛造加工する場合のみを示す。本実施形態による部材の製造システムは、高周波誘導加熱装置５に代えて、「変形部加熱装置」としてのレーザ加熱装置４２を備える以外は第一実施形態と同様である。
【００８１】
レーザ加熱装置４２は、レーザ光源４３からレンズ４４、ミラー４５等を介して二点鎖線で表すレーザ光Ｌｚ１を照射する。照射されたレーザ光Ｌｚ１は、成型前部材１０の変形部１０１の表面に焦点があっており、変形部１０１を表面から加熱可能である。
加熱後の成型前部材１０を鍛造加工する製造方法については第一実施形態と同様であり説明を省略する。
【００８２】
第五実施形態による部材の製造方法では、レーザ光Ｌｚ１によって成型前部材１０の変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１０１の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。これにより、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができるため、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第五実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
【００８３】
（第六実施形態）
本発明の第六実施形態による部材の製造システムを図１７に基づいて説明する。本実施形態において使用される成型前部材１３は、長手方向に通孔が形成されている中空状の部材である。本実施形態による部材の製造システムは、高周波誘導加熱装置５に代えて、「変形部加熱装置」としての熱源挿入装置５２を備える以外は第一実施形態と同様である。
【００８４】
熱源挿入装置５２は、「熱源」としてのブロックヒータ５３及びマンドレル５４を有する。マンドレル５４の中心にはブロックヒータ５３に接続する電源線５５が設けられている。電源線５５は、電源５６と接続し、ブロックヒータ５３に電流を供給する。熱源挿入装置５２は、マンドレル５４に装着されたブロックヒータ５３を成型前部材１３の一端部から変形部１０１まで挿入し、変形部１０１を内部から加熱可能である。
加熱後の成型前部材１３を鍛造加工する製造方法については第一実施形態と同様であり説明を省略する。
【００８５】
第六実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１３の変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１０１の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。これにより、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができるため、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第六実施形態は、第一実施形態と効果（ａ）〜（ｄ）を奏する。
【００８６】
（ｉ）また、第六実施形態による部材の製造方法では、中空状の成型前部材１３を内側から加熱する。これにより、成型前部材１３の内側から表面に向けて均等に熱を加えることができる。したがって、第六実施形態は、熱の偏りがなく、加工が安定させることができる。
【００８７】
（第七実施形態）
本発明の第七実施形態による部材の製造システムを図１８に基づいて説明する。煩雑になるため、図１８には成型前部材１０を鍛造加工する場合のみを示す。
【００８８】
第七実施形態による部材の製造システムに使用される金型３００は、図１８（ａ）に示すように、成型前部材１０の変形部１０１と対応する場所に外部と連通する連通空間３０１を有する。これにより、連通空間３０１を介して金型３００に挿入された状態の変形部１０１を加熱することが可能である。変形部１０１を加熱する加熱装置には、第一、四、五実施形態のいずれかの変形部加熱装置を用いてもよい。
【００８９】
図１８（ａ）に示す状態において、一定の温度まで変形部１０１を加熱した後、図１８（ｂ）に示すように、金型３００の連通空間３０１を蓋３０２により閉塞する。閉塞された連通空間３０１は、第一実施形態の変形誘導空間２５に対応する。
加熱後の成型前部材１０を鍛造加工する製造方法については第一実施形態と同様であり説明を省略する。
【００９０】
第七実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１０の変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１０１の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。これにより、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができるため、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第七実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
【００９１】
（ｊ）また、第七実施形態による部材の製造方法では、金型３００に成型前部材１０を挿入した後にも加熱できる。これにより、実際に変形するまでに変形部１０１の温度が低下することを防止することができる。したがって、第七実施形態は、比較的流動性が高い状態で成型することができる。
【００９２】
（第八実施形態）
本発明の第八実施形態による部材の製造システムを図１９に基づいて説明する。煩雑になるため図１９には成型前部材１０を鍛造加工する場合のみを示す。
【００９３】
本実施形態による部材の製造システムに使用される金型４００には、耐圧が高くかつ熱伝導性が低い「低熱伝導性膜」としてのカーボン−カーボン複合膜（以下、「Ｃ/Ｃコンポジット膜」という）４０１が金型２０の内面にコーティングされている。変形部１０１を加熱する加熱装置には第一、四〜六実施形態のいずれかの変形部加熱装置を用いてもよい。成型前部材１０と金型４００の内面との間にＣ/Ｃコンポジット膜４０１を存在するため、成型前部材１０の熱が金型４００に伝わりにくい。
加熱後の成型前部材１０を鍛造加工する製造方法については第一実施形態と同様であり説明を省略する。
【００９４】
第八実施形態による部材の製造方法では、成型前部材１０の変形部１０１の温度を非変形部１０２の温度に比べ高くし、変形部１０１の変形抵抗を非変形部１０２の変形抵抗に比べ小さくする。これにより、金型２０にかかる面圧を全体として下げることができるため、金型２０への負荷も小さくすることができる。したがって、第八実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
【００９５】
（ｋ）また、第八実施形態による部材の製造システムでは、金型４００の内面に熱伝導性が低いＣ/Ｃコンポジットがコーティングされている。これにより、第八実施形態は、熱伝導による変形部１０１の温度の低下を防止することができる。
【００９６】
（その他の実施形態）
上記実施形態において、部材の製造システムは、全体加熱チャンバの中に全体加熱装置を、部分加熱チャンバの中に変形部加熱装置を有していた。これに代えて、例えば、部分加熱チャンバの中に全体加熱装置を収容してもよい。あるいは、全体加熱チャンバの中に変形部加熱装置を収容してもよい。または、加工チャンバの中に、全体加熱装置及び変形部加熱装置を収容してもよい。このような装置構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得られる。
【００９７】
上記実施形態では、部材の製造システムは成型前部材の両端部に圧力を印加するように各装置が構成されている。これに代えて、成型前部材の一方の端部にのみ圧力を加えてもよい。この場合、プレス装置７は一つでよいため部材の製造システムをより簡単な構成にできる。
【００９８】
上記実施形態では、加熱工程において成型前部材は、全体加熱装置によって全体的に加熱されるとした。しかしながら、加熱工程における成型前部材の加熱は、全体的に行われなくてもよい。変形部のみ加熱してもよいし、変形部が加熱されるとき非変形部は冷却ガスなどによって冷却されてもよい。
【００９９】
第二実施形態において、部材の製造方法では、前処理工程として、圧縮変形領域を加熱しつつねじれを加えるとした。しかしながら、圧縮変形領域に加えるのは、ねじれに限定されない。圧縮変形領域に歪みが発生する加工であればよい。
【０１００】
第三実施形態において、部材の製造システムは、複数の金型２００、２０１、２０２、２０３を要した。これに代えて、１つの金型２０３のみで成型前部材１４を加工してもよい。図２０に基づいて説明する。図２０の左側に金型２０３が有する変形誘導空間２１３と中央変形部１４３とが向かい合うように加熱後の成型前部材１４が金型２０３に挿入された状態を示す。ここで、成型前部材１４の両端部に圧力を加えると、図２０の右側に示すように、突出部１５３が加工される。このとき、変形誘導空間２１３以外の変形誘導空間２１１、２１２、２１４、２１５、２１６、２１７には成型前部材１４から突出部が成型されないように、成型前部材１４の温度や端部に加えられる圧力等を調整する。以下、突出部１５１、１５２、１５４、１５５、１５６、１５７を、第三実施形態と同様の順序で成型する。
この場合、一つの金型で複数の変形部を加工できるようになるため部材の製造システム内に金型交換装置などの機械構造を設置する必要がなく、簡単な構成にできる。
【０１０１】
第七実施形態において、金型３００の連通空間３０１を介して成型前部材１０の変形部１０１を加熱した後、蓋３０２にて連通空間３０１を閉塞している。これに代えて、蓋３０２にて連通空間３０１を閉塞せず、成型前部材１０を加熱しながらプレス装置７により成型前部材１０に圧力を印加してもよい。この場合、加熱しながら圧力を印加できるため、変形部１０１の温度低下をさらに防ぐことができる。これにより、さらに低いプレス圧力でも所望の形状に鍛造加工できる。
【０１０２】
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、１３、１４・・・成型前部材
１１、１５・・・成型済部材
１１１、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７・・・突出部
１０１、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７・・・変形部
１０２・・・非変形部
２０、２００、２０１、２０２、２０３、３００・・・金型
２５、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７・・・変形誘導空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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