(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、前記把持治具は、前記鍛造用素材の外周面を把持する部分に、前記鍛造用素材の長手方向に伸びる複数の突起部が形成されている鍛造用素材の把持治具。好ましくは、前記複数個の突起部は偶数個であり、前記鍛造用素材は、その片側端部が略バレル形状を有し、前記把持治具は、前記略バレル形状に沿って把持する形状を有し、前記把持する部分に、前記鍛造用素材の長手方向に伸びる複数の突起部が形成されている鍛造用素材の把持治具。【選択図】  図１
2016190249.tif 000002
【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、前記鍛造用素材の外周面を把持する部分に、前記鍛造用素材の長手方向に伸びる複数の突起部が形成されていることを特徴とする鍛造用素材の把持治具。
【請求項２】
前記複数個の突起部は偶数個であ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】
前記鍛造用素材は、その片側端部が略バレル形状を有し、
前記把持治具は、前記略バレル形状に沿って把持する形状を有し、前記把持する部分に、前記鍛造用素材の長手方向に伸びる複数の突起部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鍛造用素材の把持治具。
【請求項４】
請求項１または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５】
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４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の径方向の対向する面をラジアル鍛造による鍛伸により鍛造中の材料を伸長する熱間鍛造する場合、前記の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内で回転してしまい、所望の形状が得られないと言う新たな課題に直面した。
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、鍛造用素材の外周面を把持する部分に、前記鍛造用素材の長手方向に伸びる複数の突起部が形成されている鍛造用素材の把持治具である。
好ましくは、複数個の突起部が偶数個である。
また好ましくは、鍛造用素材の片側端部が略バレル形状を有し、把持治具は、その略バレル形状に沿って把持する形状を有し、その把持する部分に、鍛造用素材の長手方向に伸びる複数の突起部が形成されている把持治具である。
また本発明は、上記したいずれかの把持治具を４つ用い、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、鍛造用素材を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。
また、本発明の方法で得られた鍛造材は、タービンブレード用の荒地に好適である。
【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】本発明の把持治具を適用する鍛造用素材の一例を示す構成図である。
【図３】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が形成されているこれは、図２の鍛造用素材に対応したものであって、把持治具１の第１の面３に形成された突起部２が鍛造用素材の端部の斜面５に対応し、把持治具１の第２の面４に形成された突起部２が鍛造用素材の外周面６に対応するものである。尚、第１の面および第２の面は、鍛造用素材の形状に沿うように、円弧状に形成されている。この把持治具１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り、４つで１組となって鍛造用素材を把持するものである。
突起部２を形成することで鍛造用素材と接触して把持する面積を小さくして、強固に把持することが可能となる。そして、鍛造用素材の長手方向に伸びる突起部２を形成することで、断面が円形の円柱状の鍛造用素材の周面を長手方向に延びた突起部２で把持して、熱間鍛造中の鍛造用素材の把持治具内での回転を防止している。
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、鍛造用素材の長手方向から見たとき、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、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の機会的特性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被鍛造材は把持力不足で回転するおそれがあることから、把持治具の把持面（例えば、第１の面や第２の面）に複数個の突起部を設けることが好ましい。現実的には、２〜６個である。
【００１０】
また、前記した複数個の突起部は把持面（例えば、第１の面や第２の面）において偶数個であることが好ましい。これは、奇数個の場合は、対称性の観点から、通常把持治具の中心部に突起が形成される。この場合、各突起部の高さのばらつきによって、中心部の突起のみで把持するおそれがある。これを避けるために、偶数個で突起部を形成して、中心部への突起部の形成を避けることができるようにすることが好ましい。
また、図１に示すように、鍛造用素材の長手方向に形成する複数の突起部は、長手方向に、所定の間隔を設けて、不連続とするように形成するのが好ましい。所定の間隔を設けるのは、鍛造用素材にばりが生じた場合、そのばりごと把持すると把持力が低下するため、長手方向に隣り合う突起部間にばりを逃がす部分７を設けておくのが好ましい。
【００１１】
また、本発明で用いる鍛造用素材１１に中には、図２に示すように、その片側端部に、略バレル形状を有するタービンブレード用の荒地作製用素材もある。タービンブレードは今後益々大型化（長尺化）されることから、ラジアル鍛造機を用いての熱間鍛造時には、より確実に熱間鍛造用素材を把持することができなければ、ラジアル鍛造機を用いての荒地成形が困難になる。
そのため、把持治具１の把持する形状も、略バレル形状の斜面５を把持する突起部２と、外周面６を把持する突起部２とを、鍛造用素材の長手方向に、所定の間隔を設けて、不連続となるように形成し、鍛造用素材に沿って把持する形状とするのが好ましい。このような、特殊な鍛造用素材の形状に沿う形状とすることで、熱間鍛造用素材を確実に把持することができる。
なお、本発明で言う「略バレル状」とは、バレル（樽型）形状の他、例えば、把持面と長手方向との角度が途中で変わるような形状であればよく、円錐台の底面同士で組わせたような、先細りの形状の組み合わせを言う。
【００１２】
また、本発明の把持治具は、その厚み方向を分割することもできる。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他、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。
図２に示す熱間鍛造素材の一端は略バレル形状を有する。ラジアル鍛造機には図１で示す把持治具１が備えられ、前記把持治具は、前記略バレル形状に沿って把持する形状を有するものである。把持治具１の把持する形状も、前記略バレル形状の端部の斜面５を把持する突起部２と、外周面６を把持する突起部２とを、鍛造用素材の長手方向に、所定の間隔を設けて、不連続となるように形成し、前記鍛造用素材に沿って把持する形状となっている。
前記略バレル形状の端部の斜面５を把持する突起部２と、外周面６を把持する突起部２とを、鍛造用素材の長手方向に、所定の間隔を設けて、不連続となるように、Ｎｉ基超耐熱合金製の肉盛層を形成し、それを断面が半円状に機械加工したものを第１の面３と第２の面４にそれぞれ４ヶ所形成している。
【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、対向配置された熱間鍛造用金型を用いて、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  第１の面
４  第２の面
５  斜面
６  外周面
７  ばりを逃がす部分
１１  鍛造用素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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