(57)【要約】  熱間等方圧加圧法により、コア（５）及び金属クラッド（５１）を有する金属構成要素（５０）を製造するための方法であって、カプセル（１０）がコア（５）を少なくとも部分的に囲むように、且つコア（５）の少なくとも一部とカプセル（１０）の一部との間に空間（６）が形成されるように、カプセル（１０）及びコア（５）を配置するステップを含み、コア（５）には、熱間等方圧加圧法のステップの前に、熱間等方圧加圧法のステップで得られる中実体（２０）を金属機械加工装置（３０）の中でセンタリングするための少なくとも１つのセンタリング手段（１１、１２）が提供されることを特徴とする方法。【選択図】  図２
2017511427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア（５）及び金属クラッド（６０）を有する金属構成要素体（５０）を製造するための方法であって、
カプセル（１０）が前記コア（５）を少なくとも部分的に囲むように、且つ前記コア（５）の少なくとも一部と前記カプセル（１０）の一部との間に空間（６）が形成されるように、前記カプセル（１０）及び前記コア（５）を配置するステップと、
金属クラッド材（８）が前記コア（５）の少なくとも一部を覆うように、前記空間（６）を前記金属クラッド材（８）で充填するステップと、
前記カプセル（１０）から空気を排出し、前記カプセル（１０）を密閉するステップと、
前記金属クラッド材（８）が前記コア（５）に結合され、中実体（２０）を形成するように、前記カプセル（１０）を所定温度、所定圧力で所定時間、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）に曝すステップと、
前記金属クラッド材（８）が金属機械加工装置（３０）の中で所定の厚さの金属クラッド（６０）に機械加工される金属機械加工作業に前記中実体（２０）を曝すステップと
を含み、
前記コア（５）には、前記熱間等方圧加圧法のステップの前に、前記熱間等方圧加圧法のステップで得られる前記中実体（２０）を前記金属機械加工装置（３０）の中でセンタリングするための少なくとも１つのセンタリング手段（１１、１２）が提供されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記センタリング手段（１１、１２）が、雌型センタリング手段（１１）又は雄型センタリング手段（１２）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記雄型センタリング手段（１２）が、円錐台又は円錐体である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記雌型センタリング手段（１１）が、円錐台の形状又は円錐体の形状を有する凹部である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンタリング手段（１１、１２）が、前記コア（５）の第１の表面（３ａ）に提供され、それによって前記コア（５）が、前記カプセル（１０）において前記第１の表面（３ａ）で支持される、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記コア（５）が、第２のセンタリング手段（１１、１２）を含む第２の表面（４ａ）を備える、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び第２のセンタリング手段（１１、１２）が、前記コア（５）の対向面（３ａ、４ａ）に提供され、前記コア（５）の中心を通り、且つ前記両センタリング手段（１１、１２）を通って延びる垂直軸（１３）に沿って位置合わせされる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのセンタリング手段（１１、１２）が、前記クラッド材（８）の存在しない前記コア（５）の表面（３ａ、４ａ）に配置される、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記クラッド材（８）が前記カプセル（１０）と前記センタリング手段（１１、１２）が提供される前記コア（５）の表面（３ａ、４ａ）との間に侵入することを防止するために、密閉手段（１４）が前記カプセル（１０）の中に配置される、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱間等方圧加圧法のステップの前に、カバー片（４０）を前記少なくとも１つのセンタリング手段（１１、１２）上に配置するステップを含み、前記カバー片（４０）が、前記雌型センタリング手段（１１）で完全に受けられるように適合されている突起部（４０ｃ）を備え、又は前記カバー片（４０）が、前記雄型センタリング手段（１２）を完全に受けるように適合されている凹部（４０ｄ）を備える、請求項２から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのセンタリング手段（１１、１２）が、前記コア（５）の第１の表面（３ａ）に提供され、前記カプセル（１０）が、前記カプセル（１０）を充填及び密閉するステップの後に、前記クラッド材（８）を囲むように、且つ前記少なくとも１つの第１のセンタリング手段（１１、１２）が露出されるように、前記カプセル（１０）が前記コア（５）に取り付けられて配置される、請求項１から１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記中実体（２０）が、前記中実体（２０）の中の前記少なくとも１つのセンタリング手段（１１、１２）と、前記金属機械加工装置（３０、６０）の中の少なくとも１つの対応するセンタ（３４、３６、６４）との間の係合によって、前記金属機械加工装置（３０）の中でセンタリングされる、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記コア（５）における前記金属クラッド材（８）を所定の厚さを有する金属クラッド（６０）に機械加工するための機械加工作業が、旋回、フライス加工又は放電加工の何れかである、請求項１から１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属機械加工装置（３０）が旋盤、フライス加工切削工具又は放電加工装置である、請求項１から１３の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文によるコア及びクラッドを有する金属体を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）は、金属材料の構成要素を製造するための従来の方法である。この方法により、ニアネットシェイプの複合構成要素を製造し、また同一製品の中で異なる材料を統合することが可能になる。ＨＩＰでは、構成要素の最終形状を画定する鋼カプセルが金属粉末で充填され、その後、金属粉末の粒子が中実構成要素（ｓｏｌｉｄ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）内に結合するように、高温及び高圧に曝される。
【０００３】
熱間等方圧加圧法は、事前に製造されたコアに金属材料のクラッドを適用するために使用され得る。ＷＯ２００４／０３０８５０Ａ１には、燃料バルブノズルの製造方法が記載される。方法によれば、事前に鍛造されたノズルコア周囲に空間を形成するために、金属管部が配置される。空間には金属粉末が充填され、金属粉末、コア及び管部が中実構成要素に結合するように、その配置がカプセルで囲まれ、ＨＩＰに曝される。
【０００４】
バルブノズルを製造するための類似の方法が、ヨーロッパ特許出願ＥＰ１２１７３４１１に記載される。この方法は、金属機械加工作業中に、中実素材を、コアが延びる底壁及びコア周囲の空間を囲む側壁を備える事前製造体に形成するステップを含む。空間には、金属クラッド材が充填され、上壁によって閉鎖され、続いてＨＩＰに曝される。
【０００５】
ＨＩＰ後に、中実構成要素は、典型的には、クラッドをコア上に露出するために、機械加工に曝される。典型的には、機械加工は、旋回又はフライス加工によって実行される。
【０００６】
しかしながら、最終的な圧密化された構成要素は、しばしばＨＩＰプロセス中に変形する。この変形により、機械加工工具の中で構成要素を正確に留め、センタリングすることが難しくなるので、構成要素の機械加工に問題が生じる。その結果として、クラッドの寸法は、精密でなくなることもある。先行技術による更なる欠点は、構成要素の機械加工が、扱いにくい手作業であり、許容構成要素の生産量が低いため、時間及びコストがかかるということである。
【０００７】
結果として、クラッドを有する金属構成要素のＨＩＰによる製造を可能にし、最終構成要素のクラッドの厚さの変動が低くなるよう改良された方法を提示することが、本発明の目的である。本発明の更なる目的は、コスト効果の高い、クラッドを有する金属構成要素の製造方法を実現することである。しかし、本発明の更なる目的は、クラッドを有する金属構成要素の製造方法であって、短時間でほとんど労力をかけずに実行することができる方法を提示することである。
【発明の概要】
【０００８】
本発明によれば、前述の目的のうちの少なくとも１つは、コア５及び金属クラッド６０を有する金属体５０を製造するための方法であって、
カプセル１０がコア５を少なくとも部分的に囲むように、且つコア５の少なくとも一部とカプセル１０の一部との間に空間６が形成されるように、カプセル１０及びコア５を配置するステップと、
金属クラッド材８がコア５の少なくとも一部を覆うように、空間６を金属クラッド材８で充填するステップと、
カプセル１０から空気を排出し、カプセル１０を密閉するステップと、
クラッド材８がコア５に結合され、中実体２０が形成されるように、カプセル１０を所定温度、所定圧力で所定時間、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）に曝すステップと、
金属クラッド材８が金属機械加工装置３０の中で所定の厚さの金属クラッド６０に機械加工される金属機械加工作業に中実体２０を曝すステップと
を含み、
コア５には、熱間等方圧加圧法のステップの前に、熱間等方圧加圧法のステップで得られる中実体２０を金属機械加工装置３０の中でセンタリングするための少なくとも１つのセンタリング手段１１、１２が提供されることを特徴とする方法によって実現される。
【０００９】
熱間等方圧加圧法のステップの前に、センタリング手段をコアの中に提供することによって、たとえ中実体がＨＩＰプロセス中に変形されたとしても、中実体を機械加工工具の中で中実体のコアの中心に対して正確にセンタリングすることが可能である。続いて、コアの中心からある距離と決定されている所定の厚さに金属クラッドを機械加工することによって、コアのクラッド厚は、非常に狭い許容範囲内に維持され得る。
【００１０】
発明の原理が、図１３を参照して更に説明される。図１３は、第１の表面３ａと、第２の表面４ａとコア部分５ａとを有するコア５を含む中実のＨＩＰが行われた構成要素２０の縦断面図を概略的に示す。コア部分５ａは、金属クラッド材８の中に埋められ、端面３ａ、４ａは、露出されている、即ち、クラッド材により覆われていない。カプセル１０は、中実体を囲む。突起円錐台状及び円錐台凹部状のセンタリング手段１１、１２が、第１及び第２の端面３ａ、４ａに提供される。
【００１１】
図１３は、ＨＩＰプロセス中に中実体に生じた変形を概略的に示す。この変形は、ある程度、異方性がある場合が多く、特に、細長円筒形状の構成要素の場合、ＨＩＰが行われた本体の周囲は、不均等に変形することがある。
【００１２】
しかしながら、図１３は概略であり、変形の異方性が例示的理由から著しく誇張されていると理解すべきである。また、実際には、変形はもっと複雑である。
【００１３】
本発明によれば、センタリング手段１１及び１２は、ＨＩＰの前に、コア５の端面３ａ及び４ａの中心（位置Ｘ１）に適用される。焼締中に、中実体２０の周囲は、径方向に異方変形する。しかしながら、コアの端面３ａ及び４ａのセンタリング手段１１及び１２の位置は、変形に影響されない。例えば、中実体が、続いて機械加工作業に曝されると、線Ｘ１に沿って、対応するセンタにより、機械加工工具の中でセンタリングされることになる。中実体は、次にコア５の真の中心に対してセンタリングされ、機械加工作業は、コア周囲での厚さの変動が非常に小さいクラッドを得ることになる。
【００１４】
従来のクラッド構成要素（センタリング手段を含まない）製造の場合、中実体２０の端は、典型的には、チャックによって把持され、ゆえに中実体は、チャックの中心に対してセンタリングされることになる。しかしながら、中実体の周囲が異方変形するので、チャックの中心は、コアの中心と一列にならないだろう。その代わりに、中実体は、コアの中心からずれた線Ｘ２に沿って、センタリングされることになる。中実体が機械加工されると、センタリングのずれにより、中実体が偏心的に回転することになり、コアでの厚さ変動が起こるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の方法の一般的なステップを概略的に示す。
【図２】本発明の方法の一般的なステップを概略的に示す。
【図３】本発明の方法の一般的なステップを概略的に示す。
【図４】本発明の方法の一般的なステップを概略的に示す。
【図５】本発明の方法の一般的なステップを概略的に示す。
【図６】本発明の方法の一般的なステップを概略的に示す。
【図７】本発明の方法の代替手段を概略的に示す。
【図８】本発明の方法の代替手段を概略的に示す。
【図９】本発明の方法の代替手段を概略的に示す。
【図１０】本発明の方法の代替手段を概略的に示す。
【図１１】本発明の方法の代替手段を概略的に示す。
【図１２】本発明の方法の代替手段を概略的に示す。
【図１３】本発明の方法によって製作された中実体の概略図であり、本発明の原理を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の方法は、図１から図６を参照して、一般的な方法で以下に記載されることになる。例示目的で、本発明は、クラッドロール（ｃｌａｄｄｅｄ  ｒｏｌｌ）を参照して、図１から図６に記載される。しかしながら、本発明は、非常に狭い厚さの許容範囲を有するクラッドを含むコアを備える任意の種類の構成要素製造に適用可能である。
【００１７】
方法の第１のステップでは（図１を参照）、コア５が提供される。コア５は、中実コア部分５、並びに第１の端３及び第２の端４を備える。図１では、コアが、金属薄板の熱間圧延用ロールなどのロール製造を対象としており、したがって均一の円形断面を有する細長円筒である。しかしながら、問題となる構成要素次第では、コア５の設計がより複雑であり得る。コアは、任意の形状、断面及び寸法を有し得る。例えば、コアの設計は、楕円形、三角形、長方形又は六角形の断面の細長棒、マシュルーム形状などの複雑な幾何学形状、分岐したコアなどを含み得る。
【００１８】
コアは、例えば、鍛造、鋳造によって、又は材料の中実片の機械加工によって、製造され得る。コアの材料は、問題となる用途次第で決まり、適する材料の１つの例は、ＡＩＳＩ  Ｈ１３／ＳＳ２２４２などの工具鋼であり、別の例は、ＳＮＣｒＷ−ｓｔｅｅｌなどの合金化されたオーステナイト系バルブ鋼である。本例では、コアが、工具鋼の円筒棒の機械加工によって製造される。
【００１９】
本発明によれば、少なくとも１つのセンタリング手段１１、１２は、熱間等方圧加圧法のステップの前に、コア５に提供される。本実施形態では、２つのセンタリング手段１１、１２が、コア５に提供される。図１は、コア５のセンタリング手段の位置を概略的に示す。第１のセンタリング手段１１は、第１の下方端面３ａに提供され、第２のセンタリング手段１２は、コア５の第２の上方端面４ａに提供される。２つのセンタリング手段の提供により、クラッドを所定の厚さに機械加工するための好ましい工具である旋盤の中で、中実体を正確にセンタリングすることができる。
【００２０】
好ましくは、センタリング手段１１及び１２は、第１及び第２の端面３ａ、４ａ又はコア５の中心で、互いに対向して位置している。これにより、センタリング手段１１、１２は、コア部分５の中心を通り、且つ両センタリング手段１１、１２を通って縦に走る真っすぐな線１３に沿って位置合わせされる。これにより、旋盤での非常に正確なセンタリングが可能になる。
【００２１】
コアの第１の端面及び第２の端面双方のセンタリング手段は、従来の金属機械加工装置の対応するセンタが係合するように設計される。本発明によれば、「金属機械工具」又は「機械工具」としても知られている「金属機械加工装置」は、旋盤又はフライス加工切削工具（ｍｉｌｌｉｎｇ  ｃｕｔｔｅｒ）などの金属切削機械であり得る。金属機械加工装置はまた、放電機械加工デバイスでもあり得る。
【００２２】
記載された実施形態では、金属機械加工装置は、旋盤である。更に以下で説明されるように、旋盤についてのセンタは、円錐体状又は円錐台状のいわゆる「雄型センタ」である。代替的には、旋盤のセンタは、「テーパスリーブ」としても知られている、円錐体形状又は円錐台形状の開口を有するスリーブ状のいわゆる「雌型センタ」である。そのようなセンタは、例えば、ｔｈｅ  ｃｏｍｐａｎｙ  Ｒoｈｍ  ＧｍｂＨ  （ＲＯＨＭ  ＧｍｂＨ，  Ｈｅｉｎｒｉｃｈ−Ｒoｈｍ−Ｓｔｒａsｅ  ５０，８９５６７  バーデン＝ヴュルテンベルク州、ドイツ）により市販されている。
【００２３】
それゆえ、コアにおけるセンタリング手段は、「雄型センタリング手段」又は「雌型センタリング手段」の形態である。雄型センタリング手段は、例えば、円錐体状又は円錐台状の突起要素である。雌型センタリング手段は、凹部、即ち、穴である。例えば、雌型センタリング手段は、円錐体又は円錐台の形状を有する凹部又は穴の形態である。
【００２４】
図１から図５に示された実施形態では、円錐台形状の凹部の形態の雌型センタリング手段１１が、第１の端面３ａに提供される。コアが次に直立した位置にしっかりと設置され得るので、コアの下方端面に雌型センタリング手段を提供することが好ましい。突起円錐台状の雄型センタリング手段１２が、コアの第２の上方端面４ａに提供される。
【００２５】
雄型センタリング手段又は雌型センタリング手段のどちらかが、コアの第１の端面又はコアの第２の端面に提供され得ることが明らかである。例えば、雄型センタリング手段がコアの第１の端に提供され得、雌型センタリング手段が第２の端面に提供され得る、又はその逆であり得る。また、雄型センタリング手段をコアの第１及び第２の端に提供することも可能である。また、コアの第１及び第２の端双方に雌型センタリング手段を提供することも可能である。
【００２６】
雌型センタリング手段、例えば、凹部又は穴などは、穿孔又はフライス加工によって実現され得る。例えば、円錐体又は円錐台などの雄型センタリング手段は、鋼円錐体を事前に製造し、続いてコアの上端面又は底端面にその円錐体を取り付けることによって、実現され得る。円錐体は、円筒形棒の旋回によって事前に製造され得る。事前に製造された円錐体は、溶接によって取り付けられ得る。また、コアそれ自体を機械加工することによって、雄型センタリング手段を形成することも可能である。
【００２７】
本実施形態では、構成要素は、ロール状の円筒形物体であり、ゆえに円筒形コアの端面にセンタリング手段を提供するのに適している。しかしながら、コアの形状及び最終構成要素の種類次第で、センタリング手段をコアの他の表面に提供してもよいことが明らかである。
【００２８】
次のステップでは、カプセル１０が提供される。鋳型又は型枠とも呼ばれるカプセル１０は、最終構成要素の少なくとも一部の一般的な外面形状を画定し、典型的には、所望の形状に形成され一体的に溶接された鋼板から製造される。本実施形態では、カプセルは、円筒形であり、底１０ａと周方向側壁１０ｂとを備える。しかしながら、カプセルは、例えば、長方形など、当該構成要素に適した任意の形態を有し得る。カプセル１０は、例えば、ＳＳＡＢ  ＤＣ０４などの低炭素鋼から製造され得る。
【００２９】
更なるステップでは、コア５及びカプセル１０は、カプセルがコアの少なくとも一部を囲むように、且つ空間６がカプセルとコアとの間で形成されるように、配置される（図１を参照）。「配置される」とは、本文脈では、カプセル及びコアの相対的位置だけではなく、それらの形状又は形態も、カプセルとコアとの間に空間６が形成されるように適合されることを意味する。空間６の目的は、続いてカプセルに充填される金属クラッド材に枠型を提供することである。高さ、幅及び延長など、空間６の物理的寸法は、従って、ＨＩＰ後に、中実体でのクラッドの物理的寸法の限度を決定する。
【００３０】
本実施形態では、コア５が、カプセル１０の底１０ｂの中心の第１の端面３ａに設置される。コア５及びカプセル１０は、同軸になるように位置付けられる。これにより、均一な径方向延長の空間６がカプセルの壁とコア５の表面５ａ、即ち、コア５の円筒形表面との間に形成されるように、コア５及びカプセル１０が配置される。これにより、円筒形表面５ａとカプセル壁１０ｂの内面との間の距離は、空間６を径方向に限定する。軸方向において、空間６は、カプセルの底壁１０ａにより下に、且つカプセル壁１０ｂの軸方向延長、即ち、カプセルの長さにより上に限定される。
【００３１】
第２のステップでは（図２を参照）、コア５が金属クラッド材８の中に少なくとも部分的に覆われるように、空間６が金属クラッド材８で充填される。図３では、コア５の全円筒形表面５ａが、金属材料で埋められ、端面３ａ、４ａは、覆われないまま、即ち、クラッド材が存在しない状態である。上方のセンタリング手段１２が金属材料で覆われないように、カプセル１０は、第２の端面４ａまで充填されるだけである。
【００３２】
好ましくは、金属クラッド材８は、金属粉末である。粉末を使用する利点は、これにより、コアが複雑な形態であろうとも、容易に、空間６を完全に充填できることである。
【００３３】
金属クラッド材８は、コア５と異なる化学組成を有している。本実施形態は、鋼の冷間圧延用のロールに関し、したがって、クラッド材は、最終ロールにおける、十分な組み合わせのクラッドの耐摩耗性及び靱性を提供するために、粉末冶金高速度鋼である。
【００３４】
しかしながら、バルブスピンドルなどの他の構成要素の場合、他の特性を必要とするクラッド材が使用され得るだろう。例えば、クラッド材が耐食性であるなら、例えば、ＮｉＣｒ４９Ｎｂ１、ＮｉＣｒ２２Ａｌ６又はＮｉＣｒ２２ＭｏＮｂＴｉなどのニッケル系合金が使用されるだろう。充填後、金属クラッド材８は、すべての隙間が空間６（図示されず）において確実に充填されるように、シェイキングによって圧縮され得る。
【００３５】
その後、開口（図示されず）を有する蓋１０ｃが、カプセルの上端上で溶接される。充填後、カプセルは、クラッド材の中に封じ込められた空気を含み得る。除去されない場合、封じ込められた空気は、ＨＩＰが行われた材料及び結合の機械的特性に悪影響を及ぼし得る。空気は、カプセルの中で真空に引くことによって、カプセル１０から排出される。カプセルの中の空気を除去するために、蓋の開口を通して真空引きが行われる。引き続き、カプセルが密閉されるように、蓋の開口が溶接で閉鎖される。図３は、充填及び密閉されたカプセルを示す。
【００３６】
その後、カプセルは、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）に曝される。これにより、コア及びクラッド材を含むカプセルは、ＨＩＰ炉の中に設置され、金属クラッド材及びコアが互いに結合し、密な中実体となるように、所定温度、所定圧力に所定時間曝される。図３は、ＨＩＰ炉の中で充填及び密閉されるカプセル１０を示す。典型的には、炉の中の圧力は、７００〜１１００バールの範囲内、好ましくは、９００〜１１００バール、最も好ましくは、およそ１０００バールである。温度は、最低溶融点を含む材料の溶融点未満、又は液相を形成することができる最低温度に選択される。温度が溶融点に近づけば近づくほど、脆い縞（ｂｒｉｔｔｌｅ  ｓｔｒｅａｋｓ）が形成され得る溶融相形成のリスクはますます高くなる。しかしながら、低温では、拡散工程は減速し、ＨＩＰが行われた材料が除去できない多孔性を含み、材料間の金属結合が弱まるだろう。結果的に、温度は、９００〜１２００℃の範囲内、好ましくは、１１００〜１２００℃、最も好ましくは、およそ１１５０℃である。ＨＩＰ工程の期間は、構成要素のサイズ次第で決まるが、効率的な生産性のためには短時間が好ましい。したがって、ＨＩＰステップの期間は、いったん前述の圧力及び温度に到達してしまえば、１〜４時間の範囲内である。ＨＩＰ工程の完了後、前述の中実体は、好ましくは、アニーリングなどの任意の適した熱処理に曝され得る。ＨＩＰ後に、カプセルは、例えば、酸洗いなどによって、中実体から除去される。カプセルはまた、中実体に残ったままでもよく、その代わりに、中実体の機械加工中に除去されてもよい。図４は、ＨＩＰ後の中実体を示す。
【００３７】
本発明の方法の最終ステップで、中実体は、クラッド材８が、材料の除去によって所定の厚さのクラッドに機械加工される機械加工作業にさらされる。本発明の本実施形態では、機械加工作業は、旋盤を旋回させることによって実行されるが、例えば、フライス加工又は放電加工など、他の機械加工作業も可能である。機械加工中に、カプセル１０が存在すれば除去され、クラッドが所定の厚さまで機械加工される。
【００３８】
図５は、例えば、Ｏｋｕｍａ  Ｓｐａｃｅ  Ｔｕｒｎ  ＬＢ３０００ＥＸタイプであり得る、旋盤形態の金属機械加工装置３０を概略的に示す。旋盤は、フェースドライバ３２が結合される主軸台３１を備える。フェースドライバ３２は、旋盤（図示されず）のドライブユニットによって回転され、中実体２０に係合し、フライス加工中に中実体２０を回転させる。中実体に係合するために、フェースドライバ３２には、中実体２０の端面３ａに食い込む硬化されたドライブピン３３が提供され、そのため、フェースドライバの回転運動が中実体２０に移動する。フェースドライバの中心に、円錐台状の雄型センタ３４が位置する。旋盤の雄型センタ３４は、中実体の雌型センタリング手段１１に係合するように適合される。ゆえに、金属機械加工装置のセンタが、中実体の中のセンタリング手段に係合し得るように、及びその逆になるように設計される。
【００３９】
旋盤の心押し台３５は、円錐台状の内部形状を有するテーパスリーブ３７から成る雌型センタ３６を備える。スリーブ３７は、中実体２０の上壁９で雄型センタリング手段１２を受けるように適合される。センタは、それ自体が旋盤の心押し台に取り付けられるシャフト（図示されず）を更に備える。この場合、センタは、心押し台の中に回転可能に配置される回りセンタである。しかしながら、センタはまた、いわゆる止まりセンタでもあり得る。金属切削工具３８、即ち、旋盤工具又は旋盤鋼が、中実体から金属を除去するために提供される。
【００４０】
作業中にフェースドライバの雄型センタ３４が、中実体の第１の端面３ａの雌型センタリング手段１１に挿入され、旋盤の心押し台の雌型センタ３７が、中実体２０の第２の端面４ａの雄型センタリング手段１２を受ける。フェースドライバが、旋盤の心押し台の雌型センタに向かって中実体をプレスし、同時にドライブビン３３が、中実体の端面３ａに押し込まれる。中実体は、旋盤の雄型センタ及び雌型センタの双方が中実体の雄型センタリング手段及び雌型センタリング手段と係合すると、旋盤でセンタリングされる。
【００４１】
必要であれば、中実体２０のセンタリング手段１１、１２は、旋盤で中実体をセンタリングする前に、露出されてもよい。例えば、手持ち工具で粉砕し、カプセルの一部を除去することにより、露出されてもよい。
【００４２】
中実体のセンタリング後に、所望の厚さのクラッドが実現するまで旋回が行われる。これは、旋盤の制御システムが、中実体の中心と旋盤工具との所定の距離でプログラムされるので、実現される。旋回中に、カプセルは（存在すれば）、クラッド材が露出されるように、旋盤切削工具３８によって除去される。次に、露出されたクラッド材の一部はまた、所定の距離に到達し、所定の厚さのクラッドが得られるまで、旋盤工具によって径方向に除去される。
【００４３】
図６は、機械加工されたクラッド６０が適用されるコア５を含むロール状の最終構成要素５０を示す。
【００４４】
図７から図１２は、本発明のいくつかの代替例を示す。
【００４５】
図７は、内部でカプセルがコアを部分的に囲むクラッド構成要素を製造するための代替方法を示す。この場合、カプセル１０は、コアの円筒形表面５ａ及びクラッド材８を囲むように、溶接によってコアの第１及び第２の端３、４に取り付けられる。事前に製造された本体の端面３ａ及び４ｂ、特にセンタリング手段１１、１２は、カプセルによって囲まれない、即ち、それらは、周囲大気に露出される。これは、気密カプセルに囲まれていると、ＨＩＰプロセス中に変形される可能性があるため、センタリング手段が雌型センタリング手段である場合には適している。
【００４６】
図８は、カバー片４０がセンタリング手段１１、１２上に適用された代替例を示す。カバー片は、第１の平面４０ａと、突起部又は凹部４０ｃが提供されている対向する第２の面４０ｂとを有する。カバー片の突起部又は凹部は、雄型又は雌型センタリング手段１１、１２に一致する又はそれらを受けるように適合される。その１つの利点は、カバー片によって、ＨＩＰプロセス中の雌型センタリング手段の変形を防止することである。もう１つの利点は、カバー片によって、ＨＩＰプロセス中の雄型センタリング手段のカプセル貫通を防止することである。カバー片がＨＩＰ中に事前に製造されたコアに結合することを防止するために、カバー片は、好ましくは軟鋼で製造され、窒化ホウ素の層が、カバー片と事前に製造された本体との間に適用され得る。図８は、センタリング手段の代替形態、即ち、円錐体形状を更に示す。
【００４７】
好ましくは、雄型センタリング手段は、最大６０度、好ましくは、４０〜６０度の傾斜角を有する円錐台状である。雌型センタリング手段は、最大６０度、好ましくは、４０〜６０度の傾斜角を有する円錐台形状を有する凹部、即ち、穴である。
【００４８】
カバー片が使用されるときには、凹部又は突起部４０ｃもまた、４０〜６０度の傾斜角を有する円錐台状であることが好ましい。ＨＩＰ後に４０〜６０度の傾斜角を有する円錐台状の雄型センタリング手段は、同一形状の凹部を有するカバー片から分離しやすいことが試験により示された。この理由は、ＨＩＰ中に凹部に変形がほとんど生じないためであると考えられる。
【００４９】
図９は、コアの１つの表面３ａだけにクラッド材が存在しないように、コア表面５ａ及びコアの上端４が金属クラッド材８によって覆われる代替例を示す。この場合、上壁９は、充填されたカプセルの中のクラッド材の最上部に配置され得る。上壁９は、工具鋼で製造され、カプセルの上部においてクラッド材料を覆うように設計される。上壁９は、旋盤の対応するセンタと係合するセンタリング手段１２を備える。
【００５０】
センタリング手段がクラッド材によって覆われないことが重要である。特に粉末状のクラッド材が使用されるときには、したがって、カプセルとコアの中のセンタリング手段との間へのクラッド材の侵入を防止するために、カプセルの中に密閉要素を配置することが有利であり得る。図１０は、周縁部状の密閉要素１４がコア５の端部３周囲に配置された本発明の方法の実施形態を示す。縁部１４は、例えば、短い管部又はカプセル壁のひだであり得る。
【００５１】
図１１は、コア５が金属クラッド材に部分的にだけ覆われている又は埋められている代替例を示す。この場合、コア部分５は、平行な管形状を有しており、その側壁の３つとその上面４ａだけが金属クラッド材で覆われるように、カプセルの中に位置付けられている。しかしながら、他の幾何学形状のコアでも、クラッド材に部分的にだけ埋められ得る。
【００５２】
図１２は、フライス加工によって図１０の設定から生じた、ＨＩＰが行われた中実体２０の機械加工を示す。しかしながら、例えば、放電加工など、他の金属機械加工装置もまた、使用され得る。中実体２０は、少なくとも１つのセンタを備える作業台６０上に設置される。中実体は、作業台のセンタ６４が中実体２０の底面３ａのセンタリング手段１１と係合するように設置される。フライス加工の制御ユニットは、フライス加工具６８と作業台のセンタ６４との所定距離でプログラムされる。制御ユニットは、フライス加工具とセンタとの所定距離に達するまで、クラッド材８に向かって、且つクラッド材８に沿って、フライス加工具６８を移動させる。中実体は、フライス加工中に運動の自由度が０度の状態で確実にロック位置にあるように、好ましくは、２つのセンタリング手段を含むべきである。したがって、第２のセンタリング手段は、中実体の底面において第１のセンタリング手段に隣接して提供され得る（図１２には示されず）。次に、作業台は、互いに隣接する２つの対応するセンタを含むべきである（図１２には示されず）。
【００５３】
特定の実施形態が詳しく説明されてきたが、これは例示目的のために行われたにすぎず、限定を目的とするものではない。特に、様々な置換、代替、修正が添付の特許請求の範囲内で行われ得ると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【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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【国際調査報告】
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