JP7639422B2 - Manufacturing method of hot forged materials - Google Patents
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Description
本発明は、熱間鍛造材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing hot forged materials.
例えば、航空機のエンジン部品や発電用部品のうち、長尺の棒材を加工してシャフト形状とするものがある。これらを製造するには、所定の成分に調整されたインゴットを用いて、熱間鍛造によってビレットや荒地を成形し、最終製品形状に熱間鍛造されることになる。例えば、特許文献1(特開平6-238387号公報)には、長さL1と外径Dの比L1/Dが1~3である一端据込部と軸部とを有する棒材の前記一端据込部を据込比1/2u以上に据込み鍛造を行った後、再結晶温度以下に再加熱し、四面鍛造機を用いて前記軸部を鍛練比2s以上で、鍛伸した軸部の長さL2が2000mm以上とする、航空機用大型エンジンの長尺シャフト等の製造に好適に適用される長尺鋼材の鍛造方法の発明がある。 For example, some aircraft engine parts and power generation parts are made by processing long bars into shaft shapes. To manufacture these, ingots adjusted to a specified composition are used to form billets or rough areas by hot forging, which are then hot forged into the final product shape. For example, Patent Document 1 (JP Patent Publication 6-238387) discloses an invention for a forging method of long steel material suitable for manufacturing long shafts for large aircraft engines, in which a bar having an upset end portion and a shaft portion, with a ratio L1/D of length L1 to outer diameter D of 1 to 3, is upset forged at an upset ratio of 1/2u or more at the upset end portion, reheated to a temperature below the recrystallization temperature, and the shaft portion is forged using a four-sided forging machine at a forging ratio of 2s or more to a length L2 of 2000 mm or more for the forged shaft portion.
前述の特許文献1に記された長尺鋼材の鍛造方法によれば、フランジを成形するための据込鍛造時に用いる鍛造素材は、円柱状の丸棒形状のものである。そして、前記鍛造素材を所定の温度に加熱して熱間鍛造用下型に設けられた穴に挿入し、前記穴で拘束されていない部分を熱間鍛造用上型で鍛造素材端面を押圧して据込鍛造を行うものである。
この素材の一部を熱間鍛造する場合、熱間鍛造に供する鍛造素材全体を加熱温度に加熱すると、熱間鍛造しない部分も高温下で加熱されることになる。特に、γ’(ガンマプライム)相等の析出物で強化するようなNi基超耐熱合金等の難加工性材料においては、加熱温度が高くなる。
According to the forging method for long steel materials described in the above-mentioned Patent Document 1, a forging material used in upset forging to form a flange is a cylindrical round bar. The forging material is heated to a predetermined temperature and inserted into a hole provided in a lower die for hot forging, and the part not restrained by the hole is pressed against the end face of the forging material by an upper die for hot forging to perform upset forging.
When a part of the material is hot forged, if the entire forging material to be hot forged is heated to a heating temperature, the parts that are not hot forged will also be heated at a high temperature. In particular, the heating temperature becomes high for hard-to-work materials such as Ni-based superalloys that are strengthened by precipitates such as γ' (gamma prime) phase.
ところで、鍛造素材全体を加熱することにより、鍛造素材または熱間鍛造後の熱間鍛造材には曲りの不良が発生したり、熱間鍛造後の熱間鍛造材が熱間鍛造用下型に設けられた穴から抜けにくくなって生産性を低下させる問題がある。曲りの不良は、機械加工による加工代が大きくなるだけでなく、製品そのものの不良につながる。
例えば、丸棒状の鍛造素材であっても、大径部分と小径部分とが一体成形されたような直径が異なる長尺で段付きの鍛造素材においては、熱間鍛造前の加熱工程において、鍛造素材を横置きすると小径部分に曲りが生じる場合がある。そうなると、次工程の熱間鍛造において、熱間鍛造用下型に形成される穴への小径部分の挿入が難しくなる。
また、前記小径部分を前記熱間鍛造用下型に形成された穴で拘束しつつ、大径部分を押圧して熱間鍛造する場合、小径部分が熱膨張して前記の穴に挿入しにくくなったり、熱間鍛造により大径部分を所定の形状に成形後には、熱間鍛造の押圧によって大径部分と下型のキャビティ部分とが密着するため、小径部分の下側端面側をノックアウトピンで抜去する場合がある。この場合、小径部分へノックアウトピンの衝撃が加わることから、小径部分に変形が生じるおそれがある。これを防止するには、小径部分の直径と、前記の穴の直径が近似していれば、変形する空間が狭くなるが、前記のように加熱された小径部分は熱膨張を生じているため、過度に穴の直径を小さくすることができない。そのため、熱間鍛造用下型や小径部の温度を再度調整して抜去することがあり、生産性を低下させていた。
本発明の目的は、熱間鍛造時の加熱時において、鍛造素材の曲りを抑制しつつ、生産性を高めることが可能な熱間鍛造材の製造方法を提供する。
However, by heating the entire forging material, there is a problem that bending defects occur in the forging material or the hot forged material after hot forging, and the hot forged material after hot forging is difficult to remove from the hole provided in the lower die for hot forging, which reduces productivity. Bending defects not only increase the machining cost, but also lead to defects in the product itself.
For example, even in the case of a round bar-shaped forging material, in a long stepped forging material with different diameters, such as a large diameter portion and a small diameter portion integrally formed, bending of the small diameter portion may occur if the forging material is placed horizontally in the heating process before hot forging. If this happens, it becomes difficult to insert the small diameter portion into the hole formed in the hot forging lower die in the next process of hot forging.
In addition, when the large diameter portion is pressed to perform hot forging while the small diameter portion is restrained by the hole formed in the lower die for hot forging, the small diameter portion may expand thermally and become difficult to insert into the hole, or after the large diameter portion is formed into a predetermined shape by hot forging, the large diameter portion and the cavity portion of the lower die are closely attached by the pressure of hot forging, so the lower end face side of the small diameter portion may be removed with a knockout pin. In this case, the small diameter portion may be deformed due to the impact of the knockout pin being applied to the small diameter portion. To prevent this, if the diameter of the small diameter portion and the diameter of the hole are similar, the space for deformation will be narrowed, but since the heated small diameter portion as described above undergoes thermal expansion, the diameter of the hole cannot be reduced excessively. Therefore, the temperature of the lower die for hot forging or the small diameter portion may be adjusted again before removal, which reduces productivity.
An object of the present invention is to provide a method for producing hot forged material that can increase productivity while suppressing bending of the forging material during heating in hot forging.
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、大径部分と小径部分とを有する棒状の鍛造素材の前記大径部分を熱間鍛造する熱間鍛造材の製造方法であって、前記鍛造素材を挿入する穴を有する素材保持治具の前記穴に、前記鍛造素材の小径部分を挿入し、前記大径部分を加熱温度まで加熱して加熱材とし、前記加熱材を前記素材保持治具から抜去した後、前記加熱材を挿入する穴を有する熱間鍛造用下型の前記穴に前記加熱材の小径部分を挿入し、熱間鍛造用上型により前記大径部分を軸方向に押圧する熱間鍛造を行って熱間鍛鍛造材とする熱間鍛造材の製造方法である。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems.
That is, the present invention is a method for producing hot forged material by hot forging the large diameter portion of a rod-shaped forging material having a large diameter portion and a small diameter portion, wherein the small diameter portion of the forging material is inserted into a hole of a material holding jig having a hole for inserting the forging material, the large diameter portion is heated to a heating temperature to form a heated material, the heated material is removed from the material holding jig, and then the small diameter portion of the heated material is inserted into the hole of a hot forging lower die having a hole for inserting the heated material, and hot forging is performed in which the large diameter portion is pressed axially with a hot forging upper die to form a hot forged forging material.
本発明によれば、熱間鍛造時の加熱時において、鍛造素材の曲りを抑制し、更に、生産性を高めることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress bending of the forging material when it is heated during hot forging, and further increase productivity.
以下に、本発明を詳しく説明する。なお、以下で記す「加熱素材」とは、加熱炉に装入する前の素材を言い、「加熱材」とは、加熱炉で所定の温度に加熱された素材を言い、「熱間鍛造材」とは、熱間鍛造装置によって所定の形状に成形された成形材を言う。
また、本発明で言う「熱間鍛造」とは、前述の加熱材を用いて、熱間鍛造用下型(単に「下型」と記すときがある)と熱間鍛造用上型(単に「上型」と記すときがある)とによって、前記加熱材を押圧により熱間塑性加工を行うものである。
<鍛造素材>
本発明で用いる鍛造素材1は、図1に示すように大径部分11と小径部分12とを有する段付きの棒状のものである。この鍛造素材1の形状への成形は、鍛造素材となる棒状の素材を、周方向に間欠回転しつつ、全長にわたって4方向から押圧することで全長を伸長する操作を繰り返して鍛伸にて成形する四面鍛造機によるラジアル鍛造を行うと良い。なお、鍛造素材の大径部分の端面は上型によって押圧することから、鍛造素材の長さは、座屈を生じないように大径部分の直径Dの3倍以下の長さとしておくのが好ましい。また、本発明で言う「大径」及び「小径」には、円形の他、例えば、六角形以上の多角形の場合も含むものである。多角形の場合の直径Dは、その外接円から直径Dを求めると良い。
また、本発明で用いる鍛造素材の材質は、航空機のエンジン部品や発電用部品に好適なγ’(ガンマプライム)相等の析出物で強化し、Niを最も多く含有するNi基超耐熱合金やマルエージング鋼等への適用を想定するものである。
The present invention will be described in detail below. In the following, the term "heated material" refers to a material before being charged into a heating furnace, the term "heated material" refers to a material heated to a predetermined temperature in a heating furnace, and the term "hot forged material" refers to a material formed into a predetermined shape by a hot forging device.
In addition, the "hot forging" referred to in the present invention refers to a process in which the heated material is pressed by a lower die for hot forging (sometimes simply referred to as a "lower die") and an upper die for hot forging (sometimes simply referred to as an "upper die") to perform hot plastic processing.
<Forging material>
The forging material 1 used in the present invention is a stepped rod-shaped material having a
The material of the forging material used in the present invention is reinforced with precipitates such as the γ' (gamma prime) phase, which is suitable for aircraft engine parts and power generation parts, and is intended to be applied to Ni-base superalloys and maraging steels, which contain the most Ni.
<素材保持治具>
本発明においては、前述の鍛造素材1の大径部分11を加熱するための治具として、図1に示すような素材保持治具2を用いる。素材保持治具2を用いる目的は、できるだけ大径部分11のみを加熱し、小径部分12の直接の加熱領域を少なくすることで、小径部分の熱膨張を抑制し、下型への挿入、抜去を行いやすくできるものである。
図1に示す素材保持治具2には複数個の穴21が形成されており、この穴21に鍛造素材1の小径部分12を挿入して、大径部分11を露出させる。素材保持治具2に形成する穴21の個数は1つでも良いが、複数個としておけば鍛造素材1の大径部分を同時に複数個加熱することができるため、2つ以上の穴を設けておくのが良い。なお、素材保持治具の材質は断熱効果を有する、例えば、耐熱レンガやモルタルのような断熱材料であれば良い。素材保持治具2に形成する穴21の穴径は、鍛造素材1の大径部分11の直径Dよりも、小さくすることができる。
また、図1に示すに、鍛造素材1を素材保持治具2の穴21に挿入する場合は、側面方向から挿入できるようにすることが好ましく、前記穴の深さ(長さ)は鍛造素材の小径部分よりも深い(長い)ことが好ましい。この構造とするのは、例えば、複数個の鍛造素材1の大径部分11を同時に加熱しようとする場合、鍛造素材1の小径部分12の長さに多少のばらつきがあったとしても、大径部分11を加熱することができ、小径部分12の加熱による熱膨張を抑制できるからである。また、側面方向から挿入する構造とすると、マニピュレータで鍛造素材の挿入、抜去が容易であり、生産性を高めることが可能である。上方向からの挿入、抜去はクレーンが必要になる場合があり、抜去から熱間鍛造開始までの時間がかかり過ぎてしまうことになる。
<Material holding jig>
In the present invention, a
The
As shown in FIG. 1, when inserting the forging material 1 into the
図2及び図3は、鍛造素材1の小径部分12を素材保持治具2に挿入したときの断面模式図である。素材保持治具2は、図2に示すような貫通孔(穴21)としても良いし、図3に示すように底部分22を有した非貫通の穴21としても良い。大径部分を加熱する場合に、不可避的に温度上昇する小径部分において、小径部分の温度上昇を抑制する効果が高いのは図3に示す底部分22を有した非貫通の穴21とした場合である。そのため、本発明においては底部分22を備える非貫通の穴21を有する素材保持治具の使用が好ましい。
本発明において、最も好ましい素材保持治具の構成を示すと以下のようになる。
大径部分と小径部分とを有する棒状の鍛造素材の前記大径部分を加熱するための素材保持治具であって、前記保持治具は、その側面に前記鍛造素材の小径部分を挿入する複数個の非貫通の穴が設けられており、前記穴の長さは前記小径部分の長さよりも長いことを特徴とする素材保持治具。
2 and 3 are schematic cross-sectional views of the
In the present invention, the most preferable structure of the material holding jig is as follows.
A material holding jig for heating a large diameter portion of a rod-shaped forging material having a large diameter portion and a small diameter portion, the material holding jig having a side surface provided with a plurality of blind holes into which the small diameter portion of the forging material is inserted, the length of the holes being longer than the length of the small diameter portion.
<大径部分加熱工程>
本発明においては、鍛造素材1の小径部分12を素材保持治具2に設けられた穴21に挿入し、鍛造素材1の大径部分11を加熱温度まで加熱して加熱材とする。
鍛造素材1を部分的に加熱して、大径部分12を所定の加熱温度とするには、例えば、高周波加熱等を使用する方法があるが、この場合、鍛造素材毎に加熱を行うことになる。また、大径部分全体を十分に昇温させるにも時間が必要になることから、一度に複数本の鍛造素材を加熱可能な方法を選択することが好ましい。そのため、本発明においては、この大径部分の加熱工程を行う場合、素材保持治具を予め加熱炉内(図示しない)に設置しておき、加熱炉が所定の温度に昇温した後に、鍛造素材1の小径部分12を素材保持治具2に設けられた穴21に挿入する方法を選択するのが好ましい。
加熱炉内に設置する素材保持治具2においては、図3のような底部22を有した非貫通の穴21とするのが好ましい。例えば、鍛造素材の材質が難加工性材料のNi基超耐熱合金とすると、その加熱温度は850~1050℃となる場合がある。このとき、図2で示すような貫通孔(穴21)とした場合、小径部分の中央部の温度は、大径部分の温度より50~180℃程度低下した温度となる。これに対して、図3のような底部分22を有した非貫通の穴21とする構造の場合では、大径部分の温度マイナス300℃以上低下した500℃以下の温度に保たれており、小径部分の熱膨張を確実に抑制することができるとともに、加熱による小径部分の曲り不良を抑制することができる。
<Large diameter portion heating process>
In the present invention, the
In order to partially heat the forging material 1 and heat the
In the
<熱間鍛造工程>
前記大径部分加熱工程において、所定の温度に加熱した加熱材を前記素材保持治具から抜去した後、前記加熱材を挿入する穴を有する下型に設けられた前記穴に前記加熱材の小径部分を挿入し、上型により前記大径部分を軸方向に押圧する熱間鍛造を行って熱間鍛鍛造材とする。
図4に示すのは、鍛造素材1を所定の温度に加熱した加熱材3の小径部分を下型4に設けられた穴41に挿入したときの断面模式図である。前述のように、大径部分加熱工程において、小径部分12の温度上昇の抑制によって小径部分の熱膨張も抑制されていることから、下型4に設けられた穴41への小径部分の挿入も容易となる。
また、本発明で大径部分と小径部分とを有する段付きの棒状形状とした加熱材3であることから、加熱材3の大径部分の直径が下型4に設けられた穴41の穴径よりも大きいことで、大径部分の段付き部分31の段差を利用し、その段差部分31と下型とを接触させ(段差部分31を下型により支持し)、小径部分の端面が下型の底部と非接触で宙に浮いたような構成とすることができる。しかも、小径部分は大径部分よりも温度が低く、熱膨張も抑制されていることから、例えば、下型3に設けられた穴41の直径と小径部分12の外接円の直径との隙間を過度に大きくする必要がなくなる。また、加熱材3と下型4に設けられた穴41との中心軸を一致させれば、下型4の穴41に挿入した加熱材3の小径部分と穴41の内周面と非接触とすることも可能である。
<Hot forging process>
In the large diameter portion heating process, the heating material heated to a predetermined temperature is removed from the material holding jig, and then the small diameter portion of the heating material is inserted into a hole provided in a lower die having a hole for inserting the heating material, and hot forging is performed in which the large diameter portion is pressed axially by an upper die to produce a hot forged material.
4 is a schematic cross-sectional view of the small diameter portion of the heating material 3, which is the forging material 1 heated to a predetermined temperature, being inserted into the hole 41 provided in the lower die 4. As described above, in the large diameter portion heating process, the thermal expansion of the small diameter portion is also suppressed by suppressing the temperature rise of the
In addition, since the heating material 3 according to the present invention has a stepped rod shape having a large diameter portion and a small diameter portion, the diameter of the large diameter portion of the heating material 3 is larger than the hole diameter of the hole 41 provided in the lower die 4, and the step of the stepped portion 31 of the large diameter portion is utilized to bring the step portion 31 into contact with the lower die (the step portion 31 is supported by the lower die), and the end face of the small diameter portion is suspended in the air without contacting the bottom of the lower die. Moreover, since the temperature of the small diameter portion is lower than that of the large diameter portion and thermal expansion is suppressed, for example, it is not necessary to excessively increase the gap between the diameter of the hole 41 provided in the lower die 3 and the diameter of the circumscribed circle of the
前述のように、下型4に設けられた穴41に加熱材3の小径部分を挿入し、大径部分の段付き部分31を下型4に接触させ(段差部分31を下型4の穴41の縁により支持し)、小径部分の端面を下型底部とは非接触とした状態で上型5を降下させ、加熱材3の大径部分を軸方向に押圧して熱間鍛造材6とする。また、小径部分が下型4の底部と非接触とすることが可能であることから、大径部分11を上型で押圧したとき、小径部分の曲りなどの変形が抑制できる。熱間鍛造材6に成形した後においても、小径部分の熱膨張は抑制されたままであり、下型4から熱間鍛造材6をスムーズに抜去することができる。
この本発明の熱間鍛造方法によると、熱間鍛造を行う大径部分を優先的に加熱し、小径部分の温度上昇を抑制可能なため、加熱工程における小径部分の曲がりを防止できる。また、小径部分の温度上昇による熱膨張も抑制可能なため、下型への加熱材の挿入、抜去がスムーズに行えることから、生産性を高めることができる。
As described above, the small diameter portion of the heating material 3 is inserted into the hole 41 provided in the lower die 4, the stepped portion 31 of the large diameter portion is brought into contact with the lower die 4 (the stepped portion 31 is supported by the edge of the hole 41 of the lower die 4), and the upper die 5 is lowered with the end face of the small diameter portion not in contact with the bottom of the lower die, and the large diameter portion of the heating material 3 is pressed in the axial direction to form the hot forged material 6. In addition, since the small diameter portion can be made not in contact with the bottom of the lower die 4, deformation such as bending of the small diameter portion can be suppressed when the
According to the hot forging method of the present invention, the large diameter portion to be hot forged is heated preferentially and the temperature rise of the small diameter portion can be suppressed, so that bending of the small diameter portion during the heating process can be prevented. In addition, since the thermal expansion due to the temperature rise of the small diameter portion can be suppressed, the heating material can be smoothly inserted and removed from the lower die, so that the productivity can be improved.
(実施例1)
航空機のエンジン部品に成形するための鍛造素材として、18%Niマルエージング鋼(クラス250)の段付きの棒状材を準備した。前記鍛造素材は、周方向に間欠回転しつつ、全長にわたって4方向から押圧することで全長を伸長する操作を繰り返して鍛伸にて成形する四面鍛造機によるラジアル鍛造により、大径部分の外接円が180~205mm、大径部分の長さが440~550mm、小径部分の外接円が118~139mm、小径部分の長さが1380~2150mmに仕上げたものである。
前記鍛造素材を用いて大径部分加熱時の曲り発生不良を確認した。大径部分加熱工程に用いた素材保持治具は図2に示す貫通孔(穴21)を有するものと、図3に示す底部分22を備える非貫通の穴21を有するものとした。本発明例の図3に示す底部分22を備える非貫通の穴21を有するものを本発明例A、図2に示す貫通孔(穴21)を有するものを用いたものを本発明例Bとして記す。
Example 1
A stepped bar-shaped material of 18% Ni maraging steel (class 250) was prepared as a forging material to be formed into an aircraft engine part. The forging material was radially forged by a four-sided forging machine that repeatedly extends the entire length by pressing from four directions while rotating intermittently in the circumferential direction, and finished to a circumscribed circle of a large diameter portion of 180 to 205 mm, a length of the large diameter portion of 440 to 550 mm, a circumscribed circle of a small diameter portion of 118 to 139 mm, and a length of the small diameter portion of 1380 to 2150 mm.
The forged material was used to confirm the occurrence of bending failures during heating of the large diameter portion. The material holding jig used in the large diameter portion heating process had a through hole (hole 21) as shown in Figure 2 and a
鍛造素材1の本発明A及びBの小径部分12を挿入する素材保持治具2の穴21の直径はおおよそ200mm、穴21の深さ(長さ)は非貫通孔の場合でおおよそ2500mmであり、素材保持治具2には4つの穴が設けられていた。なお、貫通孔を有する素材保持治具2の穴21の個数も同じである。
前記の素材保持治具については、図1に示すように、鍛造素材1を素材保持治具2の穴21に挿入する場合に側面方向から挿入できるように加熱炉に設置して、前記加熱炉を所定の温度に昇温・保持を行い、前記素材保持治具2の穴21に鍛造素材1の大径部分11をマニピュレータで把持して、小径部分12を前記穴21に順次挿入した。
熱間鍛造を行うための炉内加熱温度をおおよそ900℃に設定し、本発明A及び本発明Bの鍛造素材1は大径部分11を選択的に部分加熱した。
前記大径部分11の加熱を十分に行ったとき、小径部分12の長さの中央部付近の温度を加熱炉から抽出後測定した。その結果を表1に示す。温度の測定は放射温度計を用いてとして行った。なお、表1に示す温度は、それぞれ4本の測定結果であり、比較例は同形状素材を本発明加熱治具使用せず、炉内加熱した結果である。
The diameter of the
As shown in FIG. 1 , the material holding jig was installed in a heating furnace so that the forging material 1 could be inserted from the side when being inserted into the
The heating temperature in the furnace for hot forging was set to about 900° C., and the
When the
表1に示すように、本発明Aの小径部分の温度は、大径部分の温度よりも300℃以上低く、500℃以下の温度に抑制されている。本発明Bの小径部分の温度は、大径部分の温度よりも60~180℃低く、800℃以下の温度に抑制されている。このことから、特に本発明Aと本発明Bの方法を適用すれば、本発明の効果が達成できる。また、本発明Aについては、加熱後の小径部分の曲りも殆どないものであった。 As shown in Table 1, the temperature of the small diameter portion of present invention A is 300°C or more lower than the temperature of the large diameter portion, and is suppressed to a temperature of 500°C or less. The temperature of the small diameter portion of present invention B is 60-180°C lower than the temperature of the large diameter portion, and is suppressed to a temperature of 800°C or less. Therefore, by applying the methods of present invention A and present invention B in particular, the effects of the present invention can be achieved. Furthermore, with present invention A, there was almost no bending of the small diameter portion after heating.
(実施例2)
前述の実施例1の結果を受けて、本発明Aと本発明Bに適用した大径部分加熱工程を適用して熱間鍛造を行った。用いた鍛造素材の材質、形状、寸法と素材保持治具は実施例1で示すものと同じとした。熱間鍛造を行うための加熱温度をおおよそ900℃に設定し、本発明A及び本発明Bの鍛造素材1は大径部分11を選択的に加熱する2~7時間の部分加熱とした。続いて、おおよそ900℃に加熱した加熱材を素材保持治具から抜去した後、前記加熱材を挿入する穴を有する下型に設けられた前記穴に前記加熱材の小径部分を挿入し、上型5により前記大径部分を軸方向に押圧する熱間鍛造を行って熱間鍛造材とした。
熱間鍛造は図4に示すように、加熱材3の小径部分を下型4に設けられた穴41に挿入して行った。加熱材3が大径部分と小径部分とを有する段付きの棒状形状とした加熱材3であることから、大径部分の段付き部分31の段差を利用し、その段差部分31と下型とを接触させ(段差部分31を下型により支持し)、小径部分の端面が下型の底部と非接触で宙に浮いたような構成とし、更に、加熱材3と下型4に設けられた穴41との中心軸を一致させるようにして、下型4の穴41に挿入した加熱材3の小径部分と穴41の内周面と非接触とするようにした。なお、大径部分加熱工程において、小径部分12の温度上昇の抑制によって小径部分の熱膨張も抑制され、曲りの発生も抑制できていることから、下型4に設けられた穴41への小径部分の挿入も容易であった。
また、小径部分が下型4の底部と非接触としたことから、大径部分11を上型で押圧したとき、小径部分の曲りなどの変形も抑制できた。熱間鍛造材6に成形した後においても、小径部分の熱膨張は抑制されたままであり、下型4から熱間鍛造材6をスムーズに抜去することができた。
Example 2
Based on the results of Example 1 described above, hot forging was performed by applying the large diameter portion heating process applied to the present invention A and the present invention B. The material, shape, and dimensions of the forging material used and the material holding jig were the same as those shown in Example 1. The heating temperature for hot forging was set to approximately 900°C, and the forging material 1 of the present invention A and the present invention B was partially heated for 2 to 7 hours to selectively heat the
As shown in FIG. 4, the hot forging was performed by inserting the small diameter portion of the heating material 3 into a hole 41 provided in the lower die 4. Since the heating material 3 is a stepped rod-shaped heating material 3 having a large diameter portion and a small diameter portion, the step of the stepped portion 31 of the large diameter portion is utilized, the step portion 31 is brought into contact with the lower die (the step portion 31 is supported by the lower die), and the end face of the small diameter portion is suspended in the air without contacting the bottom of the lower die. Furthermore, the central axes of the heating material 3 and the hole 41 provided in the lower die 4 are aligned, so that the small diameter portion of the heating material 3 inserted into the hole 41 of the lower die 4 is not in contact with the inner circumferential surface of the hole 41. In addition, in the large diameter portion heating process, the thermal expansion of the small diameter portion is also suppressed by suppressing the temperature rise of the
In addition, because the small diameter portion was not in contact with the bottom of the lower die 4, deformation such as bending of the small diameter portion was also suppressed when the
上記の熱間鍛造により、熱間鍛造材を100本以上作製したところ、曲りによる不良率は本発明Aのもので0%、本発明Bのもので1%未満に抑制することができた。
以上のことから、この本発明の熱間鍛造方法によると、熱間鍛造を行う大径部分を優先的に加熱し、小径部分の温度上昇を抑制可能なため、加熱工程における小径部分の曲がりを防止でき、更に、小径部分の温度上昇による熱膨張も抑制可能なため、下型への加熱材の挿入、抜去がスムーズに行えることから、生産性を高めることができた。
More than 100 hot forged materials were produced by the above hot forging, and the defective rate due to bending was suppressed to 0% for invention A and to less than 1% for invention B.
From the above, according to the hot forging method of the present invention, the large diameter portion to be hot forged is heated preferentially, and the temperature rise in the small diameter portion can be suppressed, thereby preventing bending of the small diameter portion during the heating process. Furthermore, since thermal expansion due to the temperature rise in the small diameter portion can also be suppressed, the heating material can be smoothly inserted and removed from the lower die, thereby improving productivity.
1 鍛造素材
2 素材保持治具
3 加熱材
4 下型
5 上型
6 熱間鍛造材
11 大径部分
12 小径部分
21 穴
31 大径部分の段付き部分
Reference Signs List 1 Forging
Claims (1)
材の製造方法であって、
前記鍛造素材を挿入する穴を有する素材保持治具を予め加熱炉内に設置しておき、加熱炉が所定の温度に昇温した後に、前記素材保持治具の前記穴に、前記鍛造素材の小径部分を挿入し、前記大径部分を加熱温度まで加熱して加熱材とし、
前記加熱材を前記素材保持治具から抜去した後、前記加熱材を挿入する穴を有する熱間
鍛造用下型の前記穴に前記加熱材の小径部分を挿入し、熱間鍛造用上型により前記大径部
分を軸方向に押圧する熱間鍛造を行って熱間鍛造材とすることを特徴とする熱間鍛造材
の製造方法。 A method for producing a hot forged material, comprising hot forging a large diameter portion of a rod-shaped forging material having a large diameter portion and a small diameter portion,
A material holding jig having a hole into which the forging material is inserted is placed in advance in a heating furnace, and after the heating furnace is heated to a predetermined temperature, a small diameter portion of the forging material is inserted into the hole of the material holding jig , and the large diameter portion is heated to a heating temperature to form a heating material;
This method for producing hot forged material is characterized in that after the heated material is removed from the material holding jig, a small diameter portion of the heated material is inserted into a hole in a hot forging lower die having a hole for inserting the heated material, and hot forging is performed in which the large diameter portion is pressed axially by a hot forging upper die to produce a hot forged material.
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