(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理温度である第１温度と第１温度よりも低い室温である第２温度との間にある最大収縮温度で最大構造収縮を呈する金属材料の塑性変形による形状加工に続いて、円筒状部品をサイジングする方法であって、
軸が縦である円筒状部品を縦シャフト炉内に置くステップと、
軸が前記円筒状部品の軸と一致しており、部品がその最大構造収縮になったときに示す直径よりも大きな直径をもつ円筒形状の内部サイジング工具を、炉の外側かつ上方に配置するステップであって、サイジング工具が、円筒状部品を支持する関節付き放射状アームを設けたフレームを備えるダミー棒と、ダミー棒を取り付けるための捕捉手段とを含み、内部サイジング工具が前記捕捉手段からケーブルによって懸架され、ダミー棒を取り付けるための捕捉手段が、中心の縦ロッドを介してダミー棒を固定する位置とケーブル介してダミー棒を懸架する位置との間で移動可能である、ステップと、
炉を閉じるステップと、
部品を前記第１温度に加熱するステップと、
炉を開放するステップと、
前記円筒形状の内部サイジング工具を円筒状部品の中に降ろして合わせ込むステップと、
円筒状部品と円筒形状の内部サイジング工具とによって形成された組み立て体を、炉の外側へ焼き戻し容器まで移動するステップと、
部品を前記第２温度まで冷却するステップと、
内部サイジング工具を引き抜くステップとの一連のステップを含む、方法。
【請求項２】
円筒状部品を縦シャフト炉内に置くステップは、円筒状部品をサイジング工具と一緒に縦シャフト炉内に置くことからなり、サイジング工具がこれと同軸の円筒状部品上にあり、その後、サイジング工具が炉の縦上方かつ外側に上昇される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属がＺ５ＣＮＵ１７合金である、請求項１または２の一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冶金分野に関し、圧延によって形成された円筒状部品のサイジングを目的とする。
【０００２】
ターボ機械分野において、円筒状部品は、特に圧縮機筐体またはブレード保持筐体を形成するために単一品として作られる。サイズが大きくて重量が重くなり得るこの種の部品は、その最終用途に適した合金ブルームを圧延することによって作られる。この圧延に続いて、材料の塑性変形に伴う作業によって生じた内部応力を緩和するために、熱を用いる熱処理が行われてその機械的特性が改善される。この処理以外に、寸法上、特にこの種の部品の内部寸法の厳しい公差の理由から、サイジング作業が必要である。
【背景技術】
【０００３】
現在、熱処理ステップの前に、内部表面を伸張するために、適切なプッシュロッドを備えて一般に油圧で運転されるエキスパンダーとして知られている装置が用いられる。しかし、部品の幾何形状は熱処理によってさらに変化しやすいことが判っており、しばしばさらに冷間サイジングが必要である。寸法変化を吸収することのできる過剰の厚さで部品を形成することが提案されたが、特に航空機ターボ機械の場合、含まれる材料の重量が増加する理由で、この解決は不十分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願は、作業の工数を低減し、複雑でなく製造が安価な構造の工具を開発して、材料の塑性変形によって得られる円筒状部品をサイジングする、より経済的な新しい方法を開発することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、熱い熱処理温度と室温間の温度で最大の構造的収縮を示す特性を有する、鋼合金Ｚ５ＣＮＵ１７を含むある種の合金に対する観察に基づく。冷却段階中の材料はこの温度で収縮し、次いで、部品の温度が室温に戻ると膨張する。
【０００６】
熱い熱処理温度などの第１温度と室温などの第２温度との間にある最大収縮温度で最大構造収縮を有する金属材料の圧延による形状加工に続いて、円筒状部品をサイジングする本発明の方法は、以下の継続ステップを含む方法である。
部品をシャフト炉に置くステップ、
部品がその最大構造収縮を行ったときに示す直径よりも大きな直径の内部サイジング装置を炉の外側で部品に整列させて配置するステップ、
部品を第１の温度に加熱するステップ、
部品がその最大構造収縮を行ったときに示す直径よりも大きな直径の内部サイジング工具を部品の中に降ろして合わせ込むステップ、
部品とサイジング工具によって形成された組み立て体を焼き戻し容器に移動するステップ、
部品を上記第２温度を下回る温度に冷却するステップ、
内部サイジング工具を引き抜くステップの継続ステップ。
【０００７】
したがって、本発明の方法によって、この材料の特性は熱を加えることによる熱処理の後の焼き戻し段階中に部品をサイジングするのに良好に使用され、したがって、部品の処理に係わる作業が簡略化される。さらに、サイジング工具は関節または機械的な部品を持たない、適切な外径の単純な環とすることができる。
【０００８】
実施において、部品は炉中に置かれてその第１温度（その熱処理温度であることが有利である）に加熱され、次いで、上記サイジング工具は部品上に置かれ、組み立て体は部品を上記低温に冷却する焼き戻し槽中に置かれ、室温へ向かう。
【０００９】
しかし、本方法は、それが圧延によって製造された後に部品の熱処理と焼き戻しを組み合わせて適用するのが有利であるが、材料が第１温度と第２温度間（第１温度は第２温度よりも高い）にある最大収縮温度を有するとき、その都度用いることができる。
【００１０】
本発明はまた、本方法を有利に実施するための特別な装置に関する。本装置は、部品の支持部を形成する関節付き放射状アームを設けたフレームを備えるダミー棒と、ダミー棒を取り付けるための捕捉手段とを含み、サイジング工具はケーブルまたは他の同等の手段によって上記捕捉手段から懸架される。
【００１１】
他の特徴によれば、ダミー棒を取り付けるための捕捉手段は、それがロッドによってダミー棒に固定される位置と、ダミー棒がケーブルまたは他の同等の手段によって捕捉手段から懸架される位置との間を動くことができる。
【００１２】
ここで、図面を参照して、本発明の方法の非制限的な実施形態を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本方法は様々な段階を詳細にすることによって説明される。サイジングすべき部品は、Ｚ５ＣＮＵ１７鋼などの金属材料の塑性変形によって形成された円筒状部品を含む、中間筐体、圧縮機筐体、または保持筐体などのターボ機械筐体とすることができる。Ｚ５ＣＮＵ１７鋼は２００〜３００℃の間に最大構造収縮が存在する特性を有する。
【００１４】
図１から図５は、本発明の方法の第１実施形態の手順を示す。それらは、ケーブルから懸架された支持部３上に縁部によって縦に静止する円筒状部品１、例えば筐体を示し、適切な昇降装置によって動かすことができる。図２は、その上に部品と支持部の組み立て体が置かれた床７を装備したポット炉５中に、その支持部３で移動される部品１を示す。炉中にある間、部品は選択された温度、例えば、前述の鋼から作られたターボ機械の筐体の場合、１０００℃で所定時間の熱処理を受け、次いで、部品は膨張状態に入る。図３は、やはり円筒形状のサイジング工具８が部品内に置かれたことを示す。この工具は冷たく、その外部輪郭は部品１の内部輪郭と同一であり、その外部寸法は、この部品が最大構造収縮を示す温度にあるとき、部品１の内部表面の寸法よりもわずかに大きい。
【００１５】
次いで、図４に見ることができるように、支持部が昇降ケーブルおよび移動装置に取り付けられ、組み立て体を焼き戻し容器９に動かす。容器は焼き戻し流体で充填され、温度は制御された速度で室温まで下げられる。この工程中に、部品は収縮を起こし、そのサイジングゲージ８上の圧縮は、その構造収縮が最大である温度に達するとき最大である。上述の合金の場合、この温度は２００〜３００℃の間にある。サイジングゲージ８の寸法がより大きいので、部品はこのゲージ上で収縮し、その形状に順応する。温度が降下し続けるとき、部品は再び膨張し、したがってサイジングゲージ８によって形成された環から離れる。クリアランス「ｅ」が形成し、これは図５に示される。温度が安定するとき、組み立て体は焼き戻し容器から取り出され、部品は支持部から取り外される。
【００１６】
ここで、部品に対するサイジングゲージの精密な調節を可能にする本方法のさらに複雑な実施形態を説明する。
【００１７】
ここで、関節の付いた第１放射状アーム３２および水平軸の周りの関節を付けた第２放射状アーム３３を装備した下部のフレーム３１から作られた支持部、またはダミー棒３０が用いられる。これらの放射状アームは、各々、取り扱い作業中に部品を支持する働きをする。図６中において、アーム３２は上方に持ち上げられて描かれている。アーム３３は、図６に見ることができるように、負荷がないときそれらが縦に立ち上がるような重量である。ダミー棒３０はフレーム３１を懸架するための手段３４を含む。手段３４は、後に見られるように、それ自体、くわえ爪の形の捕捉手段３６に係合する中心の縦ロッド３５を含む。図６の構成において、フレーム３１は、捕捉くわえ爪３６の上部分からケーブル３７（１個だけが描かれる）によって懸架されて保持される。また、この準備段階においてサイジングゲージ８の環も、くわえ爪の上部分からケーブル３８または他の同等の手段（１個だけが描かれた）によって懸架される。部品１は環状床４０およびロッド３５によって形成された組み立て体上に静止し、サイジングゲージ８とくわえ爪は部品と同軸である。組み立て体は、縦に降ろされる。放射状アーム３２と３３が上昇すると、フレーム３１は床４０よりも低く下げることができる。次いで、サイジングゲージ８は部品の上縁部で支持するようになる。寸法は、サイジングゲージが室温で部品１の縁部によって保持されるように微調整された。位置が図８のものであるとき、放射状アーム３３は旋回し、フレーム３１は静止台５０上に静止する。くわえ爪３６は、図９に見ることができるように、ロッド３５に係合するまで下げられる。次いで、組み立て体は縦に上昇する。この動きによって、部品は床４０と共に放射状アーム３３によって運ばれる（図１０）。組み立て体は、熱処理炉５中の静止台７０に降ろされる（図１１）。静止台７０はフレーム３１を部品１のレベルより下に降下することを可能にする。次いで、アーム３３は縦位置にされ得、支持組み立て体は再びケーブル３８によって懸架されたサイジングゲージ８と共に上昇し、部品１自体は静止台７０上に静止して残る（図１３）。炉はそのベル５１で閉じられ、熱処理が行われる。ダミー棒３０は、放射状アーム３２の降下とくわえ爪３６をロッド３５から開放すること以外に取り扱い作業することなく、縦に持ち上げられたことを見ることができる（図１３）。
【００１８】
熱処理が完成すると、炉は開放されてダミー棒３０は降ろされる（図１４）。放射状アームは部品１に沿って滑る（図１４）。部品１は膨張した状態にあるので、ダミー棒が部品を支持する床より下に降ろされると、サイジングゲージ８はその孔の中に入る。次いで、ダミー棒３０が再び上昇すると、アーム３２は展開されて部品の下に嵌合する（図１５）。このようにして、そのサイジングゲージ８を装着した部品１を含む組み立て体は、ここに図示されない焼き戻し容器に運ばれる。焼き戻しの後、組み立て体は、サイジングゲージを取り外すことができるようにベンチ５０上に降ろされる（図１６）。ダミー棒３０は放射状アーム３２が立ち上がるようにベンチ５０より下に降ろされる（図１７）。捕捉くわえ爪３６は、ロッド３５から取り外され、ダミー棒３０は上昇する。次いで、くわえ爪３６はケーブル３８によってサイジングゲージ８を運び、ケーブル３７によってフレーム３１を運ぶ。最終的に、サイジングされた部品１は、必要とする任意の他の処理に運び出される。
【００１９】
後者の実施形態によるダミー棒の構成は、工具８に特別の作業を行うことなく、工程の全ての段階を通して、部品１に対するサイジング工具８の正しい位置決めと心出しを確実にする利点を提供する。この解決は部品が炉中にあって熱処理温度である間に、サイジング工具が合わせ込む最初のものに比べて、有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態による本発明の方法における様々なステップを示す。
【図２】第１実施形態による本発明の方法における様々なステップを示す。
【図３】第１実施形態による本発明の方法における様々なステップを示す。
【図４】第１実施形態による本発明の方法における様々なステップを示す。
【図５】第１実施形態による本発明の方法における様々なステップを示す。
【図６】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図７】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図８】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図９】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１０】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１１】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１２】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１３】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１４】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１５】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１６】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１７】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【図１８】他の特に有利な実施形態による方法における様々なステップを示す。
【符号の説明】
【００２１】
１  円筒状部品
３  支持部
５  熱処理炉
８  サイジングゲージ
９  焼き戻し容器
３０  ダミー棒
３１  フレーム
３２、３３  放射状アーム
３４  懸架するための手段
３５  縦ロッド
３６  捕捉手段
３７、３８  ケーブル
４０  環状床
５０  ベンチ
５１  ベル
７０  静止台
【図１】
0005350596.tif 000002
【図２】
0005350596.tif 000003
【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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