(57)【要約】  本発明は、冷間で２００ＭＰａ以上の流動応力を有し、且つ２つの端部の一方に複雑な形状（３）が延在している管状部分（２）を備える、ランディングギア等の金属部品（１）を作製するための熱間押出し法、及び工具に関する。この方法は、ビレット（１１）の加熱後、ビレット（１１）を押出しプレス（６）に高温移送する段階と、複雑な形状（３）を作製するための、第１のマンドレル（４）を用いた少なくとも１つの直接押出し段階と、第１のマンドレルと交換した第２のマンドレル（５）を用いた少なくとも１つの間接押出し段階とを含み、第２のマンドレルを、部品（１）の管状部分（２）全体を作製するように、同じ押出し工具（６）内で、第１のマンドレル（４）と同じ方向に、且つ同様に動かす。
2014514167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの端部の一方に複雑な形状（３）が延在している管状部分（２）を備える金属部片（１）を作製するための熱間押出し法であって、
−  前記部片を作製する元になるスラグ（１１）の歪み強度を低減させるために、該スラグを加熱する事前段階と、
−  前記スラグ（１１）が中に配置されるキャビティ（１２）を備え、該キャビティの形状が押出し後に得られる前記部片（１）の外形に実質的に対応するダイ（１６、１７）を含むプレス押出し工具（６）内に、前記スラグ（１１）を移送する高温移送段階と
を含む方法において、
前記金属が冷間で２００ＭＰａ以上の流動応力を有し、前記複雑な形状（３）が直接押出しによって作成され、前記管状部分（２）が逆押出しによって作成されること、及び
−  第１のパンチ（４）を用いて前記複雑な形状（３）を作製し、それによって半完成部片（１５）を得る少なくとも１つの直接押出し段階と、
−  前記押出し工具（６）上で、前記第１のパンチ（４）を第２のパンチ（５）と交換し、該第２のパンチ（５）を該第１のパンチ（４）と同じ方向、且つ同じ意味で動かす段階と、
−  同じ前記押出し工具（６）内で、前記部片（１）の前記管状部分（２）全体を作製する少なくとも１つの逆押出し段階と、
−  押し出された前記部片（１）を前記押出し工具（６）の外部に排出する段階と
を順次含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記複雑な形状（３）が、非軸対称であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複雑な形状（３）が延在している前記管状部分（２）の前記端部が、非貫通であり、該複雑な形状（３）が、該管状部分（２）の外周を越えて半径方向に延在するバルクゾーンを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記逆押出し段階が、前記半完成部片（１５）を中間加熱することなく、該直接押出し段階の後に続くことを特徴とする、請求項１から３の一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ダイ（１６、１７）内に形成され、前記スラグ（１１）を受ける前記キャビティ（１２）が、全体的に円筒状で、ボア部分を備えた非貫通形状を有し、前記パンチ（４、５）が、該キャビティ（１２）の該ボア部分内を進入することができるように設計されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のパンチ（４）が、前記直接押出し段階中に材料が逆流するのを回避するように、前記キャビティ（１２）の前記ボア部分の内径に調節された外径を有することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のパンチ（５）が、該第２のパンチ（５）の周囲での前記材料の逆押出しが可能となるように、前記第１のパンチ（４）の直径よりも小さい直径を有することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項８】
円筒状スリーブ（１９）が前記第２のパンチ（５）の周囲に締結され、該円筒状スリーブ（１９）が、前記キャビティ（１２）の前記ボア部分の内径に調節された外径を有し、該円筒状スリーブ（１９）と前記第２のパンチ（５）とによって、前記部片の前記管状部分（２）を形成するように意図された環状ゾーン（２０）が画定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ダイ（１６、１７）が、前記押出し中に加熱されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
押し出された前記部片（１）が、チタン合金から作成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
押し出された前記部片（１）が、Ｔｉ１０−２−３合金、またはＴｉ−５−５−５−３合金から作成されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記部片（１）がランディングギアロッドであること、及び前記スラグ（１１）の前記事前加熱段階中に、該スラグ（１１）を７００℃から前記合金のベータ変態温度の間の温度にすること、及び該温度を少なくとも２時間維持することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記部片（１）の前記管状部分（２）の直径が、３５０ｍｍから５００ｍｍの間で構成されること、及び前記温度を少なくとも４時間維持することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の押出し段階中の、前記第１のパンチ（４）の作業速度が２０ｍｍ／ｓ以下、好ましくは１５ｍｍ／ｓ以下であること、及び前記第２の段階中の、前記第２のパンチ（５）の該作業速度が３０ｍｍ／ｓ以下、好ましくは２０ｍｍ／ｓ以下であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
押し出された前記部片（１）が、鋼から作成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
押し出された前記部片（１）が、ＮＣ４０ＳＷ鋼から作成されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記部片（１）がランディングギアロッドであること、前記スラグ（１１）の前記事前加熱段階中に、該スラグ（１１）を９５０℃から１２５０℃の間の温度にすること、及び該加熱温度を少なくとも２時間維持することを特徴とする、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の押出し段階中の、前記第１のパンチの作業速度が４０ｍｍ／ｓ以下であり、前記第２の段階中の、前記第２のパンチの該作業速度が６０ｍｍ／ｓ以下であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法を実施するための押出し工具（６）であって、前記複雑な形状（３）の高さに位置する接合平面（１８）によって分離された少なくとも２つの部分（１６、１７）から構成されたダイを含み、従って該ダイの該２つの部分（１６、１７）を分解すると、押し出された前記部片（１）を前記押出し工具（６）の外部に排出することが可能となること、及び２つのパンチ（４、５）を備え、該第１のパンチ（４）により、前記スラグ（１１）に対して直接押出しを行うことによって前記複雑な形状を作製することが可能となり、該第２のパンチにより、逆押出し作業によって前記管状部分（２）全体を作製することが可能となることを特徴とする、押出し工具。
【請求項２０】
加熱装置を備えることを特徴とする、請求項１９に記載の押出し工具。
【請求項２１】
前記加熱装置が、誘導加熱装置であることを特徴とする、請求項２０に記載の押出し工具。
【請求項２２】
前記第２のパンチ（５）の周囲に締結された円筒状スリーブ（１９）を含み、該円筒状スリーブが、前記ダイ（１２）の内側ボアの内径に調節された外径を有し、該円筒状スリーブ（１９）と前記第２のパンチ（５）とによって、前記部片（１）の前記管状部分（２）を成形するように意図された環状凹部（２０）が画定されることを特徴とする、請求項１９から２１の一項に記載の押出し工具。
【請求項２３】
チタン合金または高強度鋼から作成されたランディングギアロッド（１）であって、請求項１から１８の一項に記載の方法を実施することによって得られ、前記ランディングギアロッド（１）のバレルを形成する管状部分（２）と、該ロッドのヨークを形成する複雑な形状（３）とを備えることを特徴とする、ランディングギアロッド。
【請求項２４】
Ｔｉ１０−２−３チタン合金、Ｔｉ５−５−５−３チタン合金、またはＮＣ４０ＳＷ鋼から作成されることを特徴とする、請求項２３に記載のランディングギアロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冶金分野に関し、より詳細には、航空機ランディングギアロッド等、主に航空用途の、管状部分及び複雑な形状を含む金属部品を作製するための熱間押出し法（hot extrusion method）に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ランディングギアロッドは、２つの部分、すなわちバレルと呼ばれる管状部分と、バレルの非貫通（non-emerging）端部に延在するヨークとを含む。バレルは、ボックスと呼ばれるランディングギアの主要部分の内部を貫通し、この主要部分と摺動連結をなして、特にサスペンション減衰システム（suspension-damping syste）を構成している。この理由で、ランディングギアロッドはまた、摺動ロッドとも呼ばれる。（少なくとも２つある）車輪の車軸は、回動リンクによってヨークに連結されている。ヨークは、特に１つまたは複数の半径方向且つ／または軸方向突起部（延長部）を含むので、複雑な形状を有する。
【０００３】
この種の部品には、使用するために高い機械的性質（比強度、強靭性、耐疲労性等）が必要となるので、一般に、冷間で変形しにくい材料から、打抜き、鍛造、圧延、及び／または押出しによって作成される。これらの部品を構成する材料は、例えば、２００ＭＰａ以上の流動抵抗（流動応力）を有するチタン合金または鋼である。
【０００４】
この種の部品は、いくつかの連続した熱間変形（hot transformation）段階及び機械加工段階、すなわち具体的には、
−  鍛造スタッブ（forged stub）を形成するための少なくとも１つの鍛造段階と、
−  ヨークの複雑な形状、及びバレルの外側を作製するための少なくとも２つの打抜き段階と、
−  いくつかの中間加熱段階と、
−  その後バレルに管状形状を付与するための、少なくとも１つのバレルの非貫通穿孔段階、その後のバレルの内側コアを作製するためのボア仕上げ段階と
を用いて作成することが知られている。
【０００５】
この一連の段階は長く、費用がかかり、且つ上述の異なる段階間で部品を数回操作する必要があり、各操作の際に部品が破損する危険が伴う。
【０００６】
更に、バレルの非貫通穿孔を作製することを目的とした機械加工作業には、
−  この作業によって、部品にかなりの機械加工応力が生じ、それによって変形または破損が生じ得る、
−  また、材料の著しい損失を生じる、すなわち、この材料は削り屑の形態にあり、形作る（develop）のが困難であるため、こうした材料の損失は、材料が高価であるため、特にチタン合金の場合、更に不利となる、という２つの主な欠点がある。
【０００７】
更に、様々な鍛造段階及び打抜き段階中の部片が大きいため（通常の寸法は、直径４００ｍｍ、及び長さ２５００ｍｍ付近である）、最終の穿孔前に、その部片の冶金的健全性（metallurgical soundness）を監視することは困難である。実際に、この種の部片はこのように大きいため、超音波検査等、この種の部片に通常行われる非破壊検査では、部片の寸法が大きく、そのためあるゾーンには超音波が比較的届かなくなるため、その部片に含まれ得る欠陥の全てを有効に検出することは不可能である。
【０００８】
逆押出し（reverse extrusion）によって（すなわち、スラグの非変形部分が、スラグを収容している容器に対して固定される、または変形部分がパンチの移動方向とは反対方向に流れる押出し作業によって）、管の非貫通端部に軸方向延長部を有する管状形状を一体に作製することが知られており、従って、ランディングギアロッドの形態構造（morphology）に匹敵する形態構造を有する（特許文献１参照）。しかし、これらの方法は一般に、容易に冷間変形する（冷間で２００ＭＰａ未満の流動抵抗を有する）材料でしか実施されず、また、外側形状が実質的に円筒状の、いわゆる「複雑な」形状を有する部分、すなわちバルクゾーン（bulk zone）が部品の管状部分の外周を実質的に越えて半径方向に延在する突起部等の部分を備えない回転体部品にしか実施されない。
【０００９】
この種の方法は、高温時にのみ変形可能であり、更に、１つまたは複数の複雑な形状を含む部片の製造には適合しない。実際に、これらの方法では、特許文献１の部片（ランディングギア部片ではなく、油圧シリンダ用部片である）の形状は、比較的単純であるが、それでもいくつかの押出し段階が必要である。この種の方法に基づくと、複雑な形状が加わることによって、熱間変形に適合性のあるいくつかの押出し段階が更に必要となることになり、その理由は、この方法の実施中に、製造すべき部片が冷めてしまうことがあり、それによって最後の押出し段階の実施が阻止されることになるからである。
【００１０】
そこで、この問題に対する明確な一解決策は、加熱を必要とする押出し段階間で、数回の中間加熱段階を実施することであるが、こうした再加熱によって方法が複雑になり、従って生産性及び収益性が相当損なわれることになる。
【００１１】
更に、押し出された部片がダイのパンチ側から排出されるこの種の既知の方法では、例えばパンチの反対側に作られた複雑な形状を備える部片には、ツーリングに対して自明でない改変が必要となり、それでも部片をツーリングの外部に排出することが可能でないことがある。
【００１２】
更に、押出しによって複雑な形状を作製することはより困難であり、複雑な形状の場合、部片の材料がダイの対応するキャビティに充填されるように流れ込むことが、円筒形状を形成する場合よりも遙かに困難となるからである。この欠点を相殺することが可能な現況技術は見当たらない。
【００１３】
従って、今日、冷間で２００ＭＰａ超の流動応力を有し、一般に高温時のみ変形可能である、鋼または合金（特にチタン合金）等の冷間で変形しにくい材料から作成されたランディングギアロッド、並びに同様の形状、及び同程度の大きさを有する部片を製造するための方法を簡易にし、且つ信頼性高くすることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】英国特許出願公開第１４５９６４１号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第１５７３６６６号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９２９１４７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／００１６０７７号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／００１６２３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の目的は、２つの端部の一方に、先に説明した意味で、いわゆる「複雑な」形状が延在している管状部分を備える金属部片を作製する方法を提案することであり、本方法は、上記要求に応じるものであり、上述の欠点に対する解決策をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的で、本発明は、２つの端部の一方に複雑な形状が延在している管状部分を備える金属部片を作製するための熱間押出し法に関し、該方法は、
−  部片を作製する元になるスラグの歪み強度（strain strength）を低減させるために、このスラグを加熱する事前段階（prior step）と、
−  スラグが中に配置されるキャビティを備え、そのキャビティの形状が押出し後に得られる部片の外形に実質的に対応するダイを含むプレス押出し工具内に、前記スラグを移送する高温移送段階と
を含み、
前記金属が冷間で２００ＭＰａ以上の流動応力を有し、前記複雑な形状が直接押出しによって作成され、前記管状部分が逆押出しによって作成されること、及び
−  第１のパンチを用いて複雑な形状を作製し、それによって半完成部片（semi-finished piece）を得る少なくとも１つの直接押出し段階と、
−  押出し工具上で、第１のパンチを第２のパンチと交換し、第２のパンチを第１のパンチと同じ方向、且つ同じ意味（sens）で動かす段階と、
−  同じ押出し工具（６）内で、部片の管状部分全体を作製する少なくとも１つの逆押出し段階と、
−  押し出された部片を押出し工具の外部に排出する段階と
を順次含むことを特徴とする。
【００１７】
複雑な形状は、非軸対称でよい。
【００１８】
複雑な形状が延在している管状部分の端部は、非貫通でよく、この複雑な形状は、管状部分の外周を越えて半径方向に延在するバルクゾーンを有する。
【００１９】
逆押出し段階は、半完成部片を中間加熱することなく、直接押出し段階の後に続けることができる。
【００２０】
ダイ内に形成され、スラグを受けるキャビティは、全体的に円筒状で、ボア部分を備えた非貫通形状を有することができ、パンチは、キャビティのボア部分内を進入することができるように設計される。
【００２１】
第１のパンチは、直接押出し段階中に材料が逆流するのを回避するように、キャビティのボア部分の内径に調節された外径を有することができる。
【００２２】
第２のパンチは、第２のパンチの周囲での材料の逆押出しが可能となるように、第１のパンチの直径よりも小さい直径を有することができる。
【００２３】
円筒状スリーブを第２のパンチの周囲に締結することができ、該円筒状スリーブは、キャビティのボア部分の内径に調節された外径を有し、該円筒状スリーブと第２のパンチとによって、部片の管状部分を形成するように意図された環状ゾーンが画定される。
【００２４】
このダイは、押出し中に加熱することができる。
【００２５】
押し出された部片は、チタン合金から作成することができる。
【００２６】
押し出された部片は、Ｔｉ１０−２−３合金、またはＴｉ５−５−５−３合金から作成することができる。
【００２７】
この部片はランディングギアロッドとすることができ、スラグの事前加熱（prior heating）段階中に、該スラグを７００℃からその合金のベータ変態温度の間の温度にし、該温度を少なくとも２時間維持する。
【００２８】
前記部片の管状部分の直径は、３５０ｍｍから５００ｍｍの間で構成することができ、前記温度を少なくとも４時間維持する。
【００２９】
第１の押出し段階中の、第１のパンチの作業速度は２０ｍｍ／ｓ以下、好ましくは１５ｍｍ／ｓ以下であり、第２の段階中の、第２のパンチの作業速度は３０ｍｍ／ｓ以下、好ましくは２０ｍｍ／ｓ以下である。
【００３０】
押し出された部片は、鋼から作成することができる。
【００３１】
押し出された部片は、ＮＣ４０ＳＷ鋼から作成することができる。
【００３２】
この部片はランディングギアロッドとすることができ、スラグの事前加熱段階中に、このスラグを９５０℃から１２５０℃の間の温度にし、この加熱温度を少なくとも２時間維持する。
【００３３】
第１の押出し段階中の、第１のパンチの作業速度は４０ｍｍ／ｓ以下でよく、第２の段階中の、第２のパンチの作業速度は６０ｍｍ／ｓ以下である。
【００３４】
本発明はまた、前述の方法を実施するための押出し工具に関し、この押出し工具は、複雑な形状の高さに位置する接合平面によって分離された少なくとも２つの部分から構成されたダイを含み、従ってダイのこれら２つの部分を分解すると、押し出された部片を押出し工具の外部に排出することが可能となること、及び２つのパンチを備え、第１のパンチにより、スラグに対して直接押出しを行うことによって前記複雑な形状を作製することが可能となり、第２のパンチにより、逆押出し作業によって前記管状部分全体を作製することが可能となることを特徴とする。
【００３５】
この押出し工具は、加熱装置を備えることができる。
【００３６】
この加熱装置は、誘導加熱装置でよい。
【００３７】
この工具は、第２のパンチの周囲に締結された円筒状スリーブを含むことができ、該円筒状スリーブは、ダイの内側ボアの内径に調節された外径を有し、該円筒状スリーブと前記第２のパンチとによって、部片の管状部分を成形するように意図された環状凹部が画定される。
【００３８】
本発明はまた、チタン合金または高強度鋼から作成されたランディングギアロッドに関し、このロッドは、前述の方法を実施することによって得られ、ランディングギアロッドのバレルを形成する管状部分と、ロッドのヨークを形成する複雑な形状とを備えることを特徴とする。
【００３９】
このランディングギアロッドは、Ｔｉ１０−２−３チタン合金、Ｔｉ５−５−５−３チタン合金、またはＮＣ４０ＳＷ鋼から作成することができる。
【００４０】
上記で理解されたように、本発明による熱間押出し法は、以下の一連の段階、すなわち
−  部片の歪み強度を低減させるための、部片の事前加熱段階と、
−  押出しすべき部片が中に配置されるキャビティを備え、キャビティの形状が、押出し後に得られる部片の外形に対応するダイを含むプレス押出し工具に、加熱した部片を移送する段階と、
−  第１のパンチを用いて、部片の端部の一方に位置する複雑な形状だけを作製する少なくとも１つの直接押出し段階と、
−  押出し工具上で、第１のパンチを第２のパンチと交換し、第２のパンチを第１のパンチと同じ方向、且つ同じ意味で動かすことができるように、第２のパンチを第１のパンチが先に占めていた位置と同軸の位置に取り付ける段階と、
−  第２のパンチを用いて、部片の管状部分全体を作製する逆押出し段階と、
−  押し出された部片を押出し工具の外部に排出する段階と
を含む。
【００４１】
「複雑な形状」とは、本発明の文脈では、バルクゾーンが管状部分の外周を越えて半径方向に延在している部片形状を指す。
【００４２】
この部片は、完全な回転体でなくともよい。このことは、ヨークの複雑な形状が非軸対称であり、半径方向／軸方向突起部を備えるランディングギアロッドの場合、特にそうである。
【００４３】
この成形はまた、それぞれが異なるパンチを用いて行われる３つ以上の押出し段階を含んでもよい。
【００４４】
従って、この押出し方法では、最初の加熱後、単一のダイ、及び少なくとも２つの異なるパンチを用いて、１片の原材料（材料スラグ）から、２つの押出し段階間で、部片を一工具から別の工具へと移す必要なく、管状部分と、管状部分の非貫通端部にある複雑な形状との両方を有する部片を作製することが可能となる。
【００４５】
従って、この方法によって、簡単な一連の段階を用いて、冷間で２００ＭＰａ以上の流動応力を有する鋼または合金、特にチタン合金等、通常は冷間で変形しにくい材料から、打抜き、鍛造、圧延、及び／または押出しによって、特に航空用途を目的とした複雑な形状を有する部片を製造することが可能となる。
【００４６】
本発明は、例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５に記載されている、複雑な形状が延在している管状部分を有する部品を作成するための既知の工程とは異なり、それと同時に、
−  押出しが、最初の２つの引用文献にあるように１段階ではなく、２段階で実施される点、
−  最後の２つの引用文献では、管状部分の成形は、第１の押出し段階中に開始されるが、第１の押出し段階は、複雑な形状を形成するためだけに行われ、管状部分全体は第２の段階で成形される点
において異なる。
【００４７】
これらの特徴によって、有利には、冷間で２００ＭＰａ以上の流動応力を有するため、大型寸法の部品を得るには成形しにくい金属を加工することが可能となる。このことは、前記文献に記載の工程では可能ではない。
【００４８】
本発明による方法を用いて製造される部片は、例えばランディングギアロッドの場合のように大型でもよい。これらのロッドでは、ロッド径が４００ｍｍよりも大きくなり、長さは２５００ｍｍ以上に達することがある。
【００４９】
更に、ランディングギアロッドの中央孔は、逆押出し段階中に直接作成され、従ってこの部片を後から材料を除去することによってこの部片を穿孔する必要が回避され、こうした穿孔は、部片を拘束する（restrictive）ものであり、部片が破損する危険がある。
【００５０】
製造後、この部片に従来の非破壊検査を行う。
【００５１】
有利には、本発明によれば、逆押出し段階は、直接押出し段階の直後に続いて行われ、すなわち部片を途中で再加熱しない。これは、異なる押出し段階間で部片を一工具から別の工具へと移すことがないということによって可能となる。従って、押出し段階中に部片を容易に変形させることが可能となるように、部片を全工程にわたって十分高温に保持することができる。
【００５２】
押し出される材料は、逆押出しでは、管状形状を形成する場合よりも、複雑な形状を形成する場合の方がより流れにくい。この理由で、本発明の第１の代替形態では、複雑な形状を直接押出しによって作成してから、逆押出しによって管状部分を作成する。
【００５３】
パンチによって部片を穿孔しなければならない場合、部片の端部が変形する、または材料が裂ける危険がある。この理由で、管状部分の、複雑な形状が延在している端部は、好ましくは非貫通である。航空機用途のランディングギアロッドではまた、液圧封止をより容易に保存できる非貫通バレルを有することが好ましい。必要であれば、この端部を、後で簡易な機械加工によって穿孔することができる。
【００５４】
ダイに形成され、押出しすべき部片を受けるキャビティは、概ね円筒状且つ非貫通形状を有し、ボア部分を備える。第１のパンチ、及び第２のパンチは、このキャビティのボア内で摺動できるように取り付けられる。
【００５５】
第２のパンチは、第２のパンチ周囲での材料の逆押出しが可能となるように、第１のパンチの直径よりも小さい直径を有する。
【００５６】
第１のパンチは、直接押出し段階中に、材料が逆流するのを回避するために、機能的な遊び（functional play）の範囲内でダイのキャビティのボアに調節された外径を有する。従って、プレスをフルパワーにして複雑な形状を作製することができるという利点が得られる。
【００５７】
本発明の第１の代替形態では、押し出された部片は、チタン合金、好ましくはＴｉ１０−２−３（Ｔｉと、Ｖが１０％、Ｆｅが２％、Ａｌが３％）またはＴｉ５−５−５−３（Ｔｉと、Ａｌが５％、Ｖが５％、Ｍｏが５％、Ｃｒが３％）から作成される。
【００５８】
事前加熱段階中、チタン合金から作成された部片の温度を７００℃からチタン合金のベータ変態温度（beta transus temperature：Ｔｉ１０−２−３では約８００℃、Ｔｉ５−５−５−３では約８５０℃）にする。部片全体にわたって均一の温度が確保できるように、部片の大きさに応じて、加熱温度を少なくとも２時間、例えば直径が４００ｍｍから５００ｍｍの間の部片では、４時間から６時間の間維持する。
【００５９】
第２の実施形態では、押し出された部片は、高強度鋼、好ましくはＮＣ４０ＳＷ鋼（４０ＮｉＳｉＣｒＭｏ７）から作成される。ＮＣ４０ＳＷ鋼は、従来、重量パーセントで、実質的に
−  炭素が０．４％、
−  ニッケルが１．８％、
−  シリコンが１．６％、
−  クロムが０．８５％、
−  モリブデンが０．４％、
の公称組成を有し、残部は鉄、及び発達（development）から生じた不純物である。
【００６０】
材料の流動応力を下げ、熱間押出しによって材料を変形させることが可能となるように、事前加熱段階中に、鋼部片を９００℃から１２５０℃の間の温度にする。好ましくは、加熱温度は、押出し中の材料の流動応力が、２００ＭＰａ未満、好ましくは１５０ＭＰａ未満となるように決定する。この場合もやはり、部片全体にわたって温度が均一となることを保証する目的で、部片の大きさに応じて、加熱温度を少なくとも２時間、例えば直径が３５０ｍｍから５００ｍｍの間の部片では、４時間から６時間の間維持する。
【００６１】
本発明はまた、上述の方法を実施するための工具に基づく。ダイは、工具の、複雑な形状を付与する部分に位置する接合平面によって分離された少なくとも２つの要素を備え、従ってこれら２つの要素を分解すると、押し出された部片を押出し工具の外部に排出することが可能となる。従来技術とは異なり、押し出された部片のダイの外部への排出は、パンチ側で行う必要がなく、パンチ側での排出は、複雑な形状を有する部片では不可能となろう。
【００６２】
本発明による方法及び装置によって、特に、適切に選択されたチタン合金または高強度鋼から、ロッドのバレルを構成する管状部分、及びロッドのヨークを構成する複雑な形状を含むランディングギアトレインを作製することが可能となる。
【００６３】
チタン合金、例えばＴｉ１０−２−３から作成されたランディングギアロッドでは、直接押出し時の第１のパンチの公称作業速度は２０ｍｍ／ｓ以下、好ましくは１５ｍｍ／ｓ以下であり、逆押出し時の第２のパンチの公称作業速度は３０ｍｍ／ｓ以下、好ましくは２０ｍｍ／ｓ以下である。
【００６４】
高強度鋼、例えばＮＣ４０ＳＷから作成されたランディングギアロッドでは、第１のパンチの公称作業速度は好ましくは４０ｍｍ／ｓ以下であり、第２のパンチの公称作業速度は好ましくは６０ｍｍ／ｓ以下である。
【００６５】
一般に、第２のパンチは、第１のパンチの速度よりも高い速度で作業することが可能であり、その理由は、第２のパンチで付与すべき管状形状は、第１のパンチを用いて得られる複雑な形状よりも容易に得られるからである。
【００６６】
パンチの作業速度は、好ましくはパンチの移動終了時に低減し、これはダイのキャビティ内への材料充填終了時に対応する。このようにすると、キャビティへの充填が確実により良好となる。
【００６７】
本発明は、以下の添付の図を参照しながら示す以下の説明を読めば、よりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に従って作製することができるランディングギアロッドの一例を示す図である。
【図２】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第１の代替形態の一段階を示す図である。
【図３】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第１の代替形態の一段階を示す図である。
【図４】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第１の代替形態の一段階を示す図である。
【図５】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第１の代替形態の一段階を示す図である。
【図６】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第１の代替形態の一段階を示す図である。
【図７】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第２の代替形態の一段階を示す図である。
【図８】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第２の代替形態の一段階を示す図である。
【図９】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第２の代替形態の一段階を示す図である。
【図１０】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第２の代替形態の一段階を示す図である。
【図１１】図１の部片が製造されることになる、本発明による方法の第２の代替形態の一段階を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
図１は、本発明による方法を実施した後に得られたランディングギアロッド１の斜視図を、部分的に断面で示している。ロッド１は、部分的に断面で示す、バレルを構成する管状部分２と、ヨークを構成する複雑な部分３とを備える。この例では、管状部分は貫通していない。
【００７０】
図２から図６は、押出し工具を示す断面図であり、図１に示すランディングギアロッド１を製造するための本発明による方法の第１の代替形態の様々な段階を示している。
【００７１】
図２から図６は、概略図であることを理解されたい。例えば、パンチ４、５の、ダイ６に対する案内手段及び心出し手段は図示していない。それらの手段は、この種の工具の従来の設計に完全に従うものである。
【００７２】
図１に示すランディングギアロッド１は、例えばチタン合金Ｔｉ１０−２−３から作成され、本発明による方法を実施した後に得られたものである。この幾何形状は、完成部片に非常に近いが、最終品ではなく、こうした部片は、従来、ランディングギアを構成する他の部片と組み立てる前に、過大加工寸法（machining oversize）を排除し、且つ機能的な表面を得るために機械加工し、また、特に必要となる機械的使用性質が得られるように熱処理を行わなければならない。しかし、その後は大がかりな成形作業は必要でない。この部片は、全長が約２５００ｍｍであり、例えば以下の２つの部分、すなわち
−  ロッド１のバレルを形成する、外径が例えば約３８６ｍｍの非貫通管状部分２と、
−  管状部分２の非貫通端部に延在し、ランディングギアのヨークを形成する複雑な形状３と
を含む。
【００７３】
ヨークの形状は、管状部分２の周囲壁（enclosure）を越えて半径方向且つ軸方向に延在する突起部または突出部７、８、９、１０を含むという点で「複雑」であると言える。従って、ヨーク３は、管状部分２の外周を越えて半径方向に延在するバルクゾーンを有する。
【００７４】
管状部分２と連結されたヨーク３がこのように複雑な形状であるため、従来の方法及び装置を用いてランディングギアロッド１を製造することは困難となる。
【００７５】
特に一方を図２から図６によって示し、他方を図７から図１１によって示す以下の例示的な実施形態で説明する本発明による方法によって、かかる部片１の製造が、前文に記載の現況技術に比べて大幅に簡素化される。実際に、最初の原形状（ダイに挿入することが可能なように予め機械加工しておくことができる、図２及び図３に示す材料スラグ１１）と、図１に示すランディングギアロッド１の幾何形状との間では、製造段階数が減少しており、部片を一工具から別の工具へと移すことなく、また、部片を熱変形させることができるように最初に加熱した後は、部片の成形中に部片を中間加熱する必要がない。
【００７６】
図２から図６は、押出し工具、並びに本方法の４つの連続した段階を示す。図２及び図３は、同じ押出し段階を９０°ずらして見た異なる２つの図に相当する。図４から図６は、図３と同じ角度から見た工具を示す。押出し工具を、単一方向プレスの下に、単一のダイブロックと共に配置し、このプレスの作用をパンチ４、５に連続して加え、このプレスの力は例えば約１５ｋｔである。
【００７７】
この工具は、ダイ６、及び１組の異なる２つのパンチ４、５を備える。ダイ６は、その複数の部品の特定の構成について後述するが、垂直方向に向き、その上端１３が、押出しすべき材料のスラグ１１を受けるように開口した、全体が円筒状のキャビティ１２を備える。キャビティ１２の形状を第２のパンチ５の形状と組み合わせると、本発明による方法の最後の押出し段階後に得られるランディングギアロッド１の形状に対応する。
【００７８】
キャビティ１２の上側部分２１にはボアが設けられ、本発明の第２の代替実施形態（図示せず）で考慮されることになる、外側円筒状スリーブが第２のパンチ５に設けられる場合を除き、バレル２の外径に対応している。キャビティ１２の円筒状ボア部分２１によって、第１のパンチ４を案内することが可能となり、第２のパンチ５が外側円筒状スリーブを備える場合には、おそらくは第２のパンチ５をより有効に案内することが可能となる。
【００７９】
キャビティ１２の下側部分２２は、ランディングギアロッド１のヨーク３の複雑な外形に対応する。
【００８０】
図２及び図３は、押出し工具内に、より具体的には押出し工具のダイ６のキャビティ１２内に垂直な位置に配置された材料スラグ１１を、９０°ずらした２つの角度から見た図を示す。
【００８１】
図示の例では、Ｔｉ１０−２−３から作成されたスラグ１１は、直径約３８０ｍｍ、長さ約２０００ｍｍの円筒回転体形状を有する。材料スラグ１１は、典型的には鍛造スラグから得られ、またはスラグが比較的小さい直径、例えば１００ｍｍ未満の直径を有しなければならない場合は鍛造され、その後圧延されたスラグから得られる。この目的で、鍛造後の高減少率段階（「分塊圧延（blooming）」）を含めて、鍛造後にいくつかの圧延段階に進む必要が生じ得る。
【００８２】
スラグ１１は、ダイ６に導入する前に、処理炉内で７３０℃の温度で予め加熱しておく。スラグ１１の表皮とコアとの間で同じ温度が得られるように、この温度を約６時間維持した。この熱処理の目的は、押出し段階中にスラグ１１の材料の熱間変形を可能とすることである（「熱間押出し段階」）。Ｔｉ１０−２−３から作成された部片の冷間変形は困難となるか、または押出し工具が早期に破損することになり得る。
【００８３】
図２及び図３では、第１の押出しパンチ４を、ダイ６のキャビティ１２内に事前係合させてある。キャビティ１２の上側部分２１は、押出し後のランディングギアロッド１のバレル２の外径に対応する円筒回転体形状を有する。キャビティ１２の下側部分２２は、突起部、すなわち軸方向及び半径方向突出部を含む複雑な形状を有する。この複雑な形状は、ランディングギアロッドのヨーク３の形状を反転させたもの（negative）である。キャビティ１２の上側部分２１は、第１のパンチ４の外径が、機能的な遊びの範囲内で、そのボア２１に合うようにボアが設けられている。
【００８４】
図４は、第１のパンチ４をキャビティ１２のボア２１内で動かし、摺動させることによる、スラグ１１の直接押出し段階の最後を示す。この直接押出し段階によって、スラグ１１の端部に、ランディングギアロッド１のヨーク３の複雑な形状に対応する複雑な形状を得ることが可能となる。
【００８５】
直接押出しによってヨーク３の複雑な形状を作成するには、第１のパンチ４を制御するのに、その同じ形状を逆押出しによって作成した場合ほど強力な工程でなくともよく、その理由は、材料を第１のパンチ４に沿って逆流させる必要なく、第１のパンチ４の移動方向に流すからである。
【００８６】
更に、逆押出しによってランディングギアロッド１の管状部分２を作製するために、直接押出しによってその同じロッド１のヨーク３の複雑な形状を作成することによって、第１のパンチ４により、ランディングギアロッド１の管状部分２の開放端部に対応することになる環状端部上だけでなく、スラグ１１の上面全体にわたって分散した力を加えることが可能となる。
【００８７】
同一のプレス力では、環状端部の方が、その上面で、固体材料スラグの端部にかかる圧力よりも大きい圧力を受けることになる。
【００８８】
その結果、本発明によれば、スラグ１１に直接押出し力を加えることによって、管状部分に伝達された場合の力よりも強い力を伝達することが可能となり、この管状部分は、更に、より脆弱となろう。
【００８９】
従って、同等のプレス力で、またはそれよりも低いプレス力でも、ヨーク３の複雑な形状を作製する間の押出し力を最大にするために、直接押出しによって複雑な形状を作製してから、管状部分２自体を逆押出しによって形成することが好ましく、このことは、本発明が好ましくは依拠する原理の１つである。
【００９０】
ヨーク３の複雑な形状を作製することを可能とする、部片の直接押出し中の、パンチの移動速度は、押出しの初めで約１５ｍｍ／ｓでよい。上述のように、ダイ１２の複雑な形状２２への充填がより良好になることを保証するために、押出し終了時に、この速度を徐々に低減させることができる。
【００９１】
図４では、直接押出し段階がこの段階で完了し、半完成部片１５が得られている。ヨーク３の複雑な形状が作製され、第１のパンチ４が除去されている。図５では、パンチ４が第２のパンチ５に交換されている。第１のパンチ４の直径よりも小さい直径を有する第２のパンチ５が、ダイ６のキャビティ１２の上側部分２１に既に事前係合されているのが分かる。パンチ５の心出し手段（図示せず）によって、第１のパンチ４の長手軸と同様に、パンチ５の長手軸が、キャビティ１２の長手軸と確実に組み合わされる。
【００９２】
図４に示す段階と、図５に示す段階との間では、スラグ１１から作成された半完成部片１５は移されることなく、２つのパンチ４、５だけが交換されていた。
【００９３】
図６は、ランディングギアロッド１の管状部分２の成形を確実にする逆押出し段階に相当する。第２のパンチ５によって半完成部片１５に加わる力のため、材料が第２のパンチ５に沿って、その周囲から逆流してランディングギアロッド１の管状部分２（バレル）を形成している。このようにして最終部片１が得られ、この部片には、過大厚さ（overthickness）を排除し、且つ機能的な表面を得るための最終の仕上げ加工、並びに、特に必要となる機械的性質が得られるように通常の熱処理を行うだけでよい。
【００９４】
管状部分２を形成するための逆押出し中は、第２のパンチ５の移動速度は、押出しの開始時で約２０ｍｍ／ｓである。好ましくは、この移動速度は押出し終了時に徐々に低減させることができる。
【００９５】
この逆押出し段階中、半完成部片１５は、なおも高温のままである。いくつかの理由で部片１５の温度を維持することが可能であった。
【００９６】
第１の理由は、両押出し段階に同じダイ６を使用するので、半完成部片１５を一工具から別の工具へと移す必要がなかったことにある。このように、異なる段階を、半完成部片１５が冷める時間なく迅速に続けることができる。
【００９７】
第２の理由は、各押出し段階の際に、パンチ４または５は、スラグ１１または半完成部片１５にエネルギーを伝達し、こうしたエネルギーは熱に変換され、加工すべき金属、及びダイ６の温度を維持する一助となることにある。
【００９８】
別の理由は、スラグ１１がその中で押し出され、次いで半完成部片１５が完全に中を貫通することになる工具のダイ６の大きさからもたらされる。実際に、工具がこのように大きいため、かなりの熱慣性が得られ、それによって加工した金属が冷めるのが遅くなる。
【００９９】
工具の有利な一代替実施形態では、押出し前、または押出し中に、例えば誘導加熱システムを用いて工具もやはり加熱し、温度を維持することができる。
【０１００】
図示していない最後の段階で、最終部片１を工具から排出する。この目的で、工具のダイ６は、２つの部分１６、１７から組み立てられている。２つの部分１６と１７との接合平面１８は、最終部片１が第２のパンチ５を逆流した後、ダイ６の２つの部分１６、１７を分解し、最終部片１を解放することが可能となるように、ダイ６の長手軸に対して実質的に垂直であり、２つの半径方向延長部（半径方向突起部）９、１０に位置している。図２に示すように、この図示の例では、接合平面１８は規則正しいわけではなく、最終部片１を工具から容易に取り外すことが可能となるように、複雑な形状３の、管２の長手軸から最も離れた外周点を通過している。
【０１０１】
作製すべき最終部片１の複雑さ、及び工具の大きさに応じて、ダイ６を形成するために組み立てられる部分の個数は、３個以上でもよいことが容易に理解されよう。
【０１０２】
図７から図１１に示す第２の代替実施形態では、第２のパンチ５は、パンチ５と同心の外側円筒状スリーブ１９を備える。円筒状スリーブ１９は、第２のパンチ５の周囲に締結され、従ってその中央部分と共に環状凹部２０を形成し、その中に半完成部片１５が逆押出し中に流れ込んで、ランディングギアロッド１の管状部分２が形成される。スリーブ１９の内径、及び第２のパンチ５の中央部分の直径を改変することによって、様々な直径の管２を形成することが可能となり、従って第２のパンチ５を改変するだけで、様々なランディングギアロッド１を製造することが可能となる。更に、円筒状スリーブ１９の別の利点は、スリーブの外径が、第１のパンチ４と同様に、ダイ６の内側ボア１２に調節してあるので、第２のパンチ５がダイ６の内部を進むとき、より有効に案内することが可能となる点である。
【０１０３】
図７から図１１に示す例では、ロッド１は、図１から図６の例の形状とは異なる形状を有し、これは、図７から図１１では、接合平面１８がなぜ規則正しくなっているかを説明している。
【０１０４】
有利には、半完成部片１５が異なる押出し作業間で冷めるのを防止するために、例えば工具の外部にある、または工具に組み込まれた誘導加熱システムによって、スラグ１１を工具のダイ６内に配置する前にこのダイ６を加熱し、且つ／または成形中に高温に保持することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  金属部片（ランディングギアロッド）
２  管状部分（バレル）
３  複雑な形状（ヨーク）
４  第１のパンチ
５  第２のパンチ
６  プレス押出し工具（ダイ）
７、８、９、１０  突起部
１１  スラグ
１２  キャビティ
１３  上端
１５  半完成部片
１６、１７  ダイ
１８  接合平面
１９  円筒状スリーブ
２０  環状ゾーン（環状凹部）
２１  上側部分（ボア）
２２  下側部分
【図１】
2014514167.tif 000003
【図２】
2014514167.tif 000004
【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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【国際調査報告】
2014514167.tif 000014
2014514167.tif 000015
2014514167.tif 000016
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