(57)【要約】【課題】  鍛造用素材を把持したときに鍛造用素材の把持された部分の温度低下をより確実に抑制することが可能な比較的安価な鍛造用素材の把持治具とその製造方法を提供する。【解決手段】  ラジアル鍛造用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、凹凸部が設けられた把持治具基材とセラミックスの被覆層でなり、前記凹凸部の凹部に前記セラミックスの被覆層が充填され、且つ、充填された前記セラミックスの被覆層が把持治具の把持面に露出した構造を有する鍛造用素材の把持治具である。前記把持治具の把持面は、把持治具基材の凸部と、凹部に充填されたセラミックスの被覆層と、が露出した構造を有することが好ましく、前記セラミックスがＺｒ酸化物であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル鍛造用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、凹凸部が設けられた把持治具基材とセラミックスの被覆層でなり、
前記凹凸部の凹部に前記セラミックスの被覆層が充填され、且つ、充填された前記セラミックスの被覆層が把持治具の把持面に露出した構造を有することを特徴とする鍛造用素材の把持治具。
【請求項２】
前記把持治具の把持面は、前記把持治具基材の凸部と、前記凹部に充填されたセラミックスの被覆層と、が露出した構造を有す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】
前記セラミックスがＺｒ酸化物であ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】
ラジアル鍛造用の鍛造用素材を把持するための把持治具の製造方法において、
前記把持治具は、凹凸部が設けられた把持治具基材とセラミックスの被覆層でなり、
前記凹凸部の凹部に前記セラミックスを溶射して前記凹部内にセラミックスを充填して前記セラミックスの被覆層を形成することを特徴とする鍛造用素材の把持治具の製造方法。
【請求項５】
前記把持治具の把持面は、前記把持治具基材の凸部と、前記凹部に充填されたセラミックスの被覆層と、が露出した構造とすることを特徴とする請求項４に記載の鍛造用素材の把持治具の製造方法。
【請求項６】
前記セラミックスがＺｒ酸化物であることを特徴とする請求項４または５に記載の鍛造用素材の把持治具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアル鍛造用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とその鍛造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
丸棒状等の鍛造用素材をその径方向の対向する部分をラジアル鍛造により鍛伸し、その鍛造用素材を伸長する熱間鍛造を行う場合、鍛造用素材の端部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）等のニッケル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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、鍛造用素材が７１８合金などのニッケル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。この高温に加熱された鍛造用素材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する方法は一定の効果はある。
しかしながら、特許文献１に示される把持治具は、その把持治具全体をチタン合金製としているため高価となる。また、チタン合金は熱伝導率が低いとはいうものの、その値は５００℃で１３〜１８Ｗ／（ｍ３／Ｋ）であるから、やはり鍛造用素材を把持するときに把持された部分の鍛造用素材は温度低下を起こす。
ところで、特許文献１には、稀にセラミックス製の把持治具が用いられることが示されている。セラミックス製の把持治具は衝撃に弱く割れやすいために、耐久性に乏しく頻繁な修理交換を必要とし、鍛造製品の製造コストの上昇を招くという問題があるとしている。
本発明の目的は、鍛造用素材を把持したときに鍛造用素材の把持された部分の温度低下をより確実に抑制することが可能で比較的安価な鍛造用素材の把持治具とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は把持治具で鍛造用素材を把持したときの鍛造用素材の把持された部分の温度低下を抑制可能な材質について種々の検討を行った。その結果、セラミックスに代表される酸化物が熱伝導率が低く、温度低下を抑制する把持治具用の材料として好適であることを知見した。その一方で、前述のようにセラミックス製の把持治具は割れやすいという問題がある。これについては、割れないセラミックスとするよりも、割れたとしても修理を容易とする方法を検討し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、ラジアル鍛造用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、凹凸部が設けられた把持治具基材とセラミックスの被覆層でなり、前記凹凸部の凹部に前記セラミックスの被覆層が充填され、且つ、充填された前記セラミックスの被覆層が把持治具の把持面に露出した構造を有する鍛造用素材の把持治具である。
前記把持治具の把持面は、把持治具基材の凸部と、凹部に充填されたセラミックスの被覆層と、が露出した構造を有することが好ましい。
また、前記セラミックスがＺｒ酸化物であることが好ましい。
また本発明は、ラジアル鍛造用の鍛造用素材を把持するための把持治具の製造方法において、前記把持治具は、凹凸部が設けられた把持治具基材とセラミックスの被覆層でなり、前記凹凸部の凹部に前記セラミックスを溶射して前記凹部内にセラミックスを充填してセラミックスの被覆層を形成する鍛造用素材の把持治具の製造方法である。
前記把持治具の把持面は、把持治具基材の凸部と、凹部に充填されたセラミックスの被覆層と、が露出した構造とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、鍛造用素材を把持したときに、その鍛造用素材の把持された部分の温度低下をより確実に抑制することが可能である。そのため、ニッケル基超耐熱合金やチタン合金等の難加工性材の鍛伸時の割れをより確実に防止できる。
【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断面模式図である。
【図２】本発明の把持治具の一別な例を示す断面模式図である。
【図３】本発明の把持治具の一別な例を示す断面模式図である。
【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〜図３は鍛造用素材の把持治具１の断面模式図である。本発明で用いる把持治具１の把持治具基材２には凹凸部が設けられている。図１と図２では、把持治具基材側に溝加工が施され凹部が形成されている。また、図３では把持治具基材上に凸部が接合され、隣り合う凸部の間が凹部となる構造となっている。
前記の凹部の断面形状は、図２に示すような鍛造用素材を把持する側から深さ方向に向かって同じ幅を有するものや、底（深さ方向）に向かって先細りとなる逆三角形状、台形形状、半円状等、特に形状の限定はしないが、図２に示すように鍛造用素材を把持する側の幅から底片側（深さ方向）に向かって同じ幅を有する形状とするのが好ましい。この形状とすることで、より確実に被覆層の剥離を防止することができる。なお、凹凸部の形成は、図２に示すような把持治具基材に溝を形成する方法や図３に示すような把持治具基材表面に別部品の凸部を接合する方法がある。図３に示すような、凸部を別部材とする方法では、例えば、凸部材をチタン合金製とし、凸部間の凹部にチタン合金よりも熱伝導率の低いセラミックスの被覆層を形成すると、特許文献１の構造よりも確実に鍛造用素材の抜熱を抑制することができる。
何れの構造でも差し支えないが、凹部（溝部）の断面形状に応じて選択するのが現実的である。
【０００９】
本発明では、前記凹凸部の凹部にセラミックスの被覆層が充填され、且つ、充填された前記セラミックスの被覆層が把持治具の把持面に露出した構造を有するものである。この場合、例えば、図２のように凸部上にもセラミックスの被覆層を形成しても良い。または、図１のように、把持面が把持治具基材の凸部と、凹部に充填されたセラミックスの被覆層と、が露出した構造としても良い。
この場合、図２の構造では、把持面の表面前面がセラミックスの被覆層となるため、断熱性が高いが、一方で、鍛造中にセラミックスの被覆層の割れを生じる可能性もある。図１の構造では、鍛造中にセラミックスの被覆層の割れが発生する確率は低くなるが、凸部の材質によって断熱効果に影響がでる。例えば、凸部の材質を上記したようにチタン合金製とし、把持治具基材を安価な鋼材とする等によって高い断熱性を維持しつつ、比較的安価にすることができる。何れの構造でも差し支えないが、鍛造する鍛造用素材の材質、加熱温度等を考慮して選定するのが良い。
【００１０】
なお、本発明で言うセラミックスの被覆層は、コーティングによって形成されるものとすればよく、例えば、各種の塗布法や浸漬法や溶射法やイオンプレーティング法等を用いることができ、溶射法を用いることが好ましい。本発明で被覆（コーティング）するセラミックスは、耐熱性、遮熱性（断熱性）を有するものを用いるのが好ましく、例えば、Ｚｒ酸化物を用いるのが好ましい。なお、本発明で言うＺｒ酸化物とは、例えば、エックス線分析装置で分析したとき、酸素を除いて検出される元素の５０質量％以上がＺｒである酸化物を言う。このＺｒ酸化物は、例えば、特許文献１で示されるチタン合金に比べ熱伝導率が低く、おおよそ３Ｗ／（ｍ３／Ｋ）である。これにより、鍛造用素材を把持するときに把持された部分の鍛造用素材の温度低下を大幅に抑制することが可能となる。
【００１１】
前述したセラミックスの被覆層を形成するには、把持治具基材２の鍛造用素材の把持部分（凹部、あるいは凹凸部）にセラミックスを溶射するのが良い。溶射によるセラミックスの被覆層の形成は比較的安価であることや、形成する被覆層の厚さの調整が容易であり、たとえ、把持部分の一部に割れを生じたり、欠落したとしても修理が容易である。また、溶射による被覆であれば容易に凹部内にセラミックスを充填することができる。
特に、図２にような構造の場合、溶射によってセラミックスの被膜層を形成すると、少なからず把持部分には凹凸が生じる。この凹凸が形成されることで、把持部分と鍛造用素材との接触面積を少なくして、より一層鍛造用素材の温度低下抑制が期待できる。
【００１２】
以上説明する鍛造用素材の把持治具は、把持された鍛造用素材の把持治具に接する部分の温度低下をより確実に抑制することが可能であり、更に、例えば溶射によってセラミックスの被覆層を形成することができ、鍛造用素材の製造コストを比較的安価にすることができる。
【符号の説明】
【００１３】
１  把持治具
２  把持治具基材
３  被覆層
４  凹凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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