(57)【要約】【課題】  鍛造素材が難加工性材であっても、鍛造中の温度低下を抑制すると共に、鍛造中の鍛造素材をより確実に把持することが可能な鍛造用素材の把持治具を提供する。【解決手段】  円柱状の鍛造用素材を把持するための把持治具において、その把持治具は、Ｖ字状に角度を持って配置された２つの把持面を有し、それぞれの把持面は、複数個の突起部の先端を繋いで形成される面であり、その突起部は、前記２つの把持面の交線に垂直な方向を長手方向とする突状である、鍛造用素材の把持治具である。好ましくは、Ｖ字状に角度を持って配置された２つの把持面を構成するそれぞれの母台間の接続部分には、凹状の曲面部が形成されている鍛造用素材の把持治具。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の鍛造用素材を把持するための把持治具において、
前記把持治具は、Ｖ字状に角度を持って配置された２つの把持面を有し、
前記それぞれの把持面は、複数個の突起部の先端を繋いで形成される面であり、
前記突起部は、前記２つの把持面の交線に垂直な方向を長手方向とする突状であることを特徴とする鍛造用素材の把持治具。
【請求項２】
Ｖ字状に角度を持って配置された前記２つの把持面を構成するそれぞれの母台間の接続部分には、凹状の曲面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鍛造用素材の把持治具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の把持治具を４つ用い、前記４つの把持治具によって、円柱状の鍛造用素材を、前記鍛造用素材の軸方向に対する垂直方向の４方向から把持することを特徴とする鍛造用素材の把持方法。
【請求項４】
円柱状の鍛造用素材を把持し、回転と軸方向への移動とをさせながら、前記鍛造用素材を熱間で鍛造する、円柱状の鍛造用素材のラジアル鍛造方法において、前記鍛造用素材を請求項３に記載の把持方法によって把持することを特徴とする鍛造用素材のラジアル鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状の鍛造用素材を熱間鍛造で鍛伸するなどの場合に用いる、鍛造用素材の把持治具、把持方法およびラジアル鍛造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
丸棒状の鍛造用素材を、径方向に圧下する熱間ラジアル鍛造によって鍛伸する場合、鍛造用素材の端面をジョーと呼ばれる把持治具で把持している。
このジョーに関しては、例えば、特開２００３−２１１２４９号公報（特許文献１）には、把持治具をチタン合金製のものを用いる提案がなされている。この提案は、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ（呼称：インコネル）はハンティントン  アロイズ  カナダ  リミテッドの商標）やワスパロイ（Ｗａｓｐａｌｏｙはユナイテッドテクノロジー社の登録商標）等のＮｉ基超耐熱合金の熱間鍛造中の温度低下を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１１２４９号公報（第５−７頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、例えば、鍛造用素材が７１８合金などのＮｉ基超耐熱合金やチタン合金等の難加工性の材料の場合、鍛造前の加熱温度は９００〜１１００℃といった高温になる。この問題に対しては、前述の特許文献１のように把持治具の材質を変更することで熱間鍛造中の温度低下を防止方法は一定の効果はある。
ところで、ラジアル鍛造機を用いた熱間鍛造（鍛伸）は、おおよそ鍛造前の鍛造用素材の直径を減じるとともに長手方向を伸長する鍛造が行われている。この鍛伸では、その素材は直径が全長にわたってほぼ同じ形状のものを鍛造素材とする場合が殆どである。
このラジアル鍛造機を用いて、特殊な荒地形状とする、例えば、Ｎｉ基超耐熱合金やチタン合金製のタービンブレード用の荒地である場合、鍛造素材の温度低下に対する問題と共に、把持力が不十分となって熱間鍛造中の鍛造素材が把持治具から抜けてしまい、所望の形状が得られないと課題がある。
本発明の目的は、鍛造素材が難加工性材であっても、鍛造中の温度低下を抑制すると共に、鍛造中の鍛造素材をより確実に把持することが可能な鍛造用素材の把持治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、円柱状の鍛造用素材を把持するための把持治具において、その把持治具は、Ｖ字状に角度を持って配置された２つの把持面を有し、それぞれの把持面は、複数個の突起部の先端を繋いで形成される面であり、その突起部は、前記２つの把持面の交線に垂直な方向を長手方向とする突状である、鍛造用素材の把持治具である。
好ましくは、Ｖ字状に角度を持って配置された２つの把持面を構成するそれぞれの母台間の接続部分には、凹状の曲面部が形成されている鍛造用素材の把持治具である。
また本発明は、上記した把持治具を４つ備え、その４つの把持治具によって、円柱状の鍛造用素材を、その鍛造用素材の軸方向に対する垂直方向の４方向から把持する、鍛造用素材の把持方法である。
また本発明は、円柱状の鍛造用素材を把持し、回転と軸方向への移動とをさせながら、その鍛造用素材を熱間で鍛造する、円柱状の鍛造用素材のラジアル鍛造方法において、上記した把持方法によって把持する、鍛造用素材のラジアル鍛造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、鍛造素材が難加工性材であっても、鍛造中の温度低下を抑制すると共に、鍛造中の鍛造素材をより確実に把持することができる。そのため、熱間鍛造後の鍛造材の形状不良を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の把持治具の一例を示す模式図である。
【図２】鍛造用素材を本発明の把持治具で把持したときの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を用いて本発明を説明する。
図１は鍛造用素材の把持治具１の斜視図である。把持治具１には、鍛造用素材（図示しない）の長手方向に複数の突起部２が形成されている。把持治具は、ラジアル鍛造機に供される鍛造用素材を把持するものであるから、４つで１組となって鍛造用素材を把持するものである。
前記の突起部２を形成することで鍛造用素材との把持面積を小さくして、強固に把持することが可能となる。そして、この突起部２は、鍛造用素材の軸方向に対して垂直な方向が長手方向となる凸状に形成されている。このことで、断面が円形の円柱状の鍛造用素材の周面を鍛造用素材の軸方向とは垂直な方向に把持して、熱間鍛造中の鍛造用素材の把持治具からの抜けを防止している。
また、鍛造用素材が、例えば、７１８合金等のＮｉ基超耐熱合金やＴｉ合金等の難加工性材料である場合、把持面積を小さくすることで被鍛造用素材の温度低下を抑制することが可能である。また、更に鍛造用素材の温度低下を抑制するには、例えば、Ｎｉ基超耐熱合金で作製すると、熱伝導率が低く、より一層鍛造用素材の温度低下を防止することができる。
この突起部２の形状は、鍛造用素材の軸方向に対して垂直な方向から見たとき、その断面形状が半円形状、台形状、矩形状等の種々の形状を採用することができる。
【０００９】
前述の突起部２の形成は、素材から機械加工で所望の形状を作製する方法の他、例えば、肉盛により大まかな形状を作製し、それを後に機械加工により形状を整えても良いし、或いは、突起部を別部材として作製し、把持治具側に突起部を収納する収納部を形成して、突起部を脱着可能としておけば、所望の形状を任意に変更することもできる。また、脱着可能な突起部を、例えば、Ｎｉ基超耐熱合金製として突起部のみを固溶化熱処理、時効処理を行うことで突起部を高強度化することもできる。
なお、この突起部は鍛造用素材を直接把持することから、過度に突起部が少ないとラジアル鍛造中に把持力不足で鍛造用素材が抜けるおそれがあることから、１つの把持面に複数個の突起部を設けることが好ましい。現実的には、３〜６個である。
【００１０】
また、本発明で用いる把持治具１は、鍛造用素材の表面を把持する把持面３が、Ｖ字状に角度を持った２つの把持面３を有している。この把持面３は、突起部２の先端の面を連続させて得られる面であり、突起部の先端が線状である場合は、その線を繋いで得られる面、言わば仮想面である。把持治具の中には、鍛造用素材の形状に沿わせるような形状を有するものや、突起部を有さない平坦面で把持するものがあるが、本発明では、その把持面３の形状をＶ字とし、１つの把持治具当たり角度を持った２つの把持面を形成する。そのため、４つの把持治具を１組として鍛造用素材を把持すれば、鍛造用素材の周面を８ヶ所で把持することになる。しかも、Ｖ字状の把持面は平坦であり、８ヶ所の把持面は鍛造用素材の周面を同時に、且つ、強固に把持することができるため確実に鍛造用素材の抜けを防止することができる。
なお、本発明でいう「Ｖ字状」とは、鍛造用素材を把持治具で把持したとき、鍛造用素材の長手方向から見たときの形状を言う。
【００１１】
また、図１に示すように、突起部と突起部の間には溝部６が設けられている。溝部６は鍛造用素材から脱落するスケールを溜めておく場所としても機能する。例えば、突起部の高さが低く、溝部の深さが浅い場合には、溜まったスケールによって把持力が低下するおそれがあるため、好ましくは３〜１０ｍｍの深さの溝部６が形成できるようにしておくのが好ましい。
【００１２】
また、本発明では、Ｖ字状に角度を持って配置された２つの把持面を構成するそれぞれの母台間の接続部分に、凹状の曲面部５を形成すると良い。曲面部５を形成することにより、Ｖ字状の底面に加わる局部的な応力集中を防止して、把持治具の応力集中に起因する破壊や損傷を防止することができる。
また、本発明の把持治具は、その把持面側とその反対側とに分割して構成することもできる。。厚み方向を分割して、例えば、把持治具片Ａと把持治具片Ｂとにすれば、把持面側とは反対側の把持治具片Ｂを安価な材料で作製することができる。また、鍛造用素材の温度の影響を受ける把持治具片Ａを、例えば高強度で耐熱性の高いＮｉ超耐熱合金とし、鍛造用素材の温度の影響を受け難い把持治具片ＢをＪＩＳで規定される熱間金型用鋼とすれば、強度が高く、寿命も向上させた把持治具とすることができる。分割する場合は、それぞれの把持治具片をボルト等の締結部品で一体化すると良い。
【００１３】
ここで、本発明の把持治具１を用いたラジアル鍛造機を用いた熱間鍛造方法について、説明しておく。
ラジアル鍛造機は、熱間鍛造用素材に対して、その軸を挟んだ２方向、または、その軸に垂直な４方向からの金敷や金型による同時圧下動作と、熱間鍛造用素材の回転動作、更に、前記回転動作と軸方向の移動動作とを順次に繰り返し行いつつ鍛造するものである。
ラジアル鍛造機には図１で示す把持治具１が備えられ、図２に示すように熱間鍛造用素材を４つの把持治具１で把持する。図２では、上下の把持治具１と、正面の把持治具１が記載されている。図２に例示された熱間鍛造素材１１は、その形状が円柱状のタービンブレード用の荒地作製用素材である。
把持治具１の把持する形状は鍛造用素材の表面を把持する把持面が、Ｖ字状に角度を持った２つの把持面を有し、２つの把持面には、それぞれ複数個の突起部を有し、突起部は、鍛造用素材の軸方向に対して垂直方向が長手方向となる形状に形成されているものである。そして、鍛造用素材を把持する突起部２には、Ｎｉ基超耐熱合金製の肉盛層を形成し、それを断面が台形状に機械加工したものを１つの把持面３にそれぞれ５ヶ所形成し、１つの把持治具に１０ヶ所の突起部２を設けている。
【００１４】
熱間鍛造用素材は、所定の温度に加熱され、ラジアル鍛造機に備えられた把持治具で把持されている。
熱間鍛造用素材の加熱温度は、Ｎｉ基超耐熱合金であれば９５０〜１１５０℃であり、Ｔｉ合金であれば８００〜１０００℃である。この他、析出強化型ステンレス鋼では９００〜１２００℃である。
熱間鍛造は、加熱された鍛造用素材１１を回転させつつ、対向配置された２つの熱間鍛造用金型を１組（一対）とし、押圧面で鍛造素用材を押圧することにより、鍛造用素材をタービンブレード用の荒地に成形を行う。このとき、接触面積を小さくした突起部により把持された熱間鍛造用素材は、ラジアル鍛造中でも十分な把持力を保持して把持力不足による鍛造用素材の回転を防止することができる。また、直接鍛造用素材を把持する突起部を熱伝導率の低いＮｉ基超耐熱合金で作製しているため、より確実に鍛造用素材の温度低下を抑制することもできる。
そのため、鍛造素材が難加工性材であっても、鍛造中の温度低下を抑制すると共に、鍛造中の鍛造素材をより確実に把持することができる。そのため、熱間鍛造後の鍛造材の形状不良を確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００１５】
１  把持治具
２  突起部
３  把持面
４  把持接触面
５  曲面部
６  溝部
１１  鍛造用素材
【図１】
2016190250.tif 000003
【図２】
2016190250.tif 000004