(57)【要約】  本発明は、金属製管状ワークを熱間鍛造するための鍛造芯金であって、芯金本体と芯金棒とから成り、前記芯金本体が高温素材から成るものに関する。鍛造中前記芯金本体への排熱を減らしかつ前記芯金本体（１）にしっかり付着する層（５）を前記芯金本体（１）が少なくとも作業領域に備えており、前記層（５）が前記芯金本体（１）の素材よりも低い熱伝導率と少なくとも５０μｍの厚さとを有するように、本発明に係る鍛造芯金は形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製管状ワークを熱間鍛造するための鍛造芯金であって、芯金本体と芯金棒とから成り、前記芯金本体が高温素材から成るものにおいて、鍛造中前記芯金本体への排熱を減らしかつ前記芯金本体（１）にしっかり付着する層（５）を前記芯金本体（１）が少なくとも作業領域に備えており、前記層（５）が前記芯金本体（１）の素材よりも低い熱伝導率と少なくとも５０μｍの厚さとを有することを特徴とする鍛造芯金。
【請求項２】
前記層（５）が酸化皮膜層であることを特徴とする、請求項１記載の鍛造芯金。
【請求項３】
前記膜（５）がフレーム溶射されていることを特徴とする、請求項１記載の鍛造芯金。
【請求項４】
前記層（５）がプラズマ溶射されていることを特徴とする、請求項１記載の鍛造芯金。
【請求項５】
前記膜（５）の熱伝導率が芯金素材の熱伝導率よりも少なくとも５０％低いことを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項記載の鍛造芯金。
【請求項６】
前記芯金本体（１）が片側開口部を備えた中空体として形成されており、かつ少なくとも前記作業領域内にまで延設される内部冷却機構を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の鍛造芯金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載された金属製管状ワークを熱間鍛造するための鍛造芯金に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば継目無鋼管等の管状ワークの熱間鍛造は特許文献１により公知である。
【０００３】
この方法では加工温度に加熱された鋼塊から出発して第１塑性加工工程で穿孔によって厚肉中空鋼塊が作製され、引き続きこの中空鋼塊がラジアル鍛造過程によって鍛造機の、中空鋼塊に挿入される内部工具としての鍛造芯金（マンドレル）と中空鋼塊の側面に作用する少なくとも２つの鍛造ジョーとを用いて継目無管へと鍛造される。中空鋼塊は一定のサイクルで鍛造ジョーの無負荷行程段階中に回転されかつ軸線方向に移動される。
【０００４】
鍛造芯金は鍛造過程の間著しい熱負荷、機械負荷に曝されており、そのことから工具表面に摩耗現象が生じ、鍛造芯金の寿命が低下する。鍛造温度は例えば１３００℃超までになることがある。
【０００５】
熱に起因した摩耗現象を最小にするために、特許文献２により、鍛造芯金を内部から冷却し、芯金表面から芯金内への排熱を促進することが知られている。
【０００６】
さらに、芯金の耐摩耗性を高めるために、例えばニッケル基合金またはコバルト基合金等の高温材料から成る外被で芯金本体を取り囲むことが提案されている。
【０００７】
この鍛造芯金には幾つかの欠点が結び付いている。一方でこの鍛造芯金は製造にごく手間と費用がかかり、他方で芯金素材への入熱が減らず、そのことから高い温度負荷のもとで鍛造芯金の寸法安定性が低下し、それとともに早期故障を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００５０５２１７８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第２８２５９４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、安価に製造可能でありかつ高い鍛造温度でも高い耐摩耗性と同時に大きな寸法安定性を有する、金属製管状ワークを熱間鍛造するための鍛造芯金を明示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１の前文から出発して特徴部分と合せて解決される。有利な諸構成は従属請求項の対象である。
【００１１】
本発明の教示によれば前記芯金（マンドレル）素材が高温合金から成り、鍛造中前記芯金本体への排熱を減らしかつ前記芯金本体にしっかり付着する層を前記芯金本体が少なくとも作業領域に備えており、前記層が少なくとも５０μｍの厚さを有する。
【００１２】
本発明の主要な改良点は、前記芯金本体を取り囲む前記層が前記芯金本体よりも低い熱伝導率を有し、これにより前記芯金本体への入熱が著しく減少し、こうして高い鍛造温度でも著しく向上した寸法安定性が達成されることである。
【００１３】
本発明によれば前記層の熱伝導率が前記芯金本体素材の熱伝導率よりもかなり下であり、有利には少なくとも５０％低い。
【００１４】
本発明によれば、前記芯金本体上の前記層は有利にはごく安価に酸化によって、あるいは例えば熱的方法によって相応する層を塗布することによって、作製することができる。
【００１５】
前記芯金の酸化は有利には炭素鋼の場合に応用することができるのに対して、高合金芯金素材の場合前記層は有利には、例えばフレーム溶射またはプラズマ溶射等の熱溶射法によって被着することができる。
【００１６】
熱被着される前記層は例えばジルコニア、アルミナまたは酸化鉄を含むことができる。
【００１７】
その際重要なことは、被覆材料の熱伝導率が前記芯金素材の熱伝導率よりも常にかなり低いことである。
前記層が前記芯金本体への入熱を著しく低下させる点で明確な作用を加えることができるように、有利には前記層は約５０μｍの最低厚で実施することができる。
【００１８】
本発明に係る前記鍛造芯金は高い鍛造温度でも寸法安定性を向上させる点で利点を有するだけでなく、アブレシブ摩耗を減らす点でも利点を有する。鍛造時に層材料の一定の潤滑作用が存在し、この潤滑作用がアブレシブ摩耗を減らすことが研究で判明した。
【００１９】
前記芯金本体用の好適な素材の選択にとって本質的なことは、この素材を、前記鍛造芯金および前記鍛造ワークの溶着が回避されるように各被鍛造素材に適応させることである。
【００２０】
本発明に係る前記鍛造芯金は、前記芯金本体上の前記層が鍛造圧力および温度のもとで溶着に対抗する分離層として働くという有利な効果を有する。
【００２１】
さらに、前記芯金本体への一定の入熱は完全には阻止できないので、前記芯金の寸法安定性を支援するために前記芯金本体に付加的内部冷却部を備えると有意義であることがある。
【００２２】
しかし選択的に、停止段階のときに前記芯金本体を外側から冷却することを予定することもでき、これは内部冷却よりもはるかに安価に実現することができる。
【００２３】
さらに、鍛造過程中の前記芯金本体への入熱を最小限に抑えるために、鍛造時に前記ワーク内で前記芯金を移動させることが有意義であることもある。というのも、この過程のとき前記鍛造芯金表面の常に別の作業領域がかみ合い、こうして局所入熱が減るからである。
【００２４】
本発明に係る鍛造芯金が図に基づいて詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】鍛造芯金を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
単一の図に示す鍛造芯金は面取り部３、４を備えた芯金本体１を有し、芯金本体は保持棒２に固着されている。保持棒２が必要とされるのは、図示しない管状ワーク内で鍛造芯金を軸線方向で回転可能に移動させることができるようにするためである。
【００２７】
芯金本体１は高温鋼から成り、本発明によれば作業領域内で芯金本体１への入熱を減らす層５を備えている。
【００２８】
入熱を減らし、こうして高い鍛造温度においても芯金本体１の寸法安定性を保証するために、層５は芯金本体１の素材よりもかなり低い熱伝導率を有する。
【００２９】
ここでは芯金本体１が中実体として形成されているが、しかし鍛造中に芯金本体１への不可避的入熱を極力迅速に排出するために芯金本体に内部冷却部を備えることも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  芯金本体
２  保持棒
３、４  面取り部
５  層
【図１】
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【国際調査報告】
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