JP3256885B2 - 長尺鋼材の鍛造方法 - Google Patents
長尺鋼材の鍛造方法Info
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- JP3256885B2 JP3256885B2 JP02663993A JP2663993A JP3256885B2 JP 3256885 B2 JP3256885 B2 JP 3256885B2 JP 02663993 A JP02663993 A JP 02663993A JP 2663993 A JP2663993 A JP 2663993A JP 3256885 B2 JP3256885 B2 JP 3256885B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一端にフランジ部を一
体に形成させた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に関す
る。
体に形成させた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に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】航空機用大型ファンジェットエンジンに
は、一端に、ファンディスクが取付けられるフランジ
（傘部９を一体に形成させた長尺のシャフト用鍛造材が
使用されている。この様なシャフト素材としては、例え
ばマルエージング鋼が用いられ、素材の歩留りの向上や
靱性や引張強度等の、必要な材料力学的性質を得るため
に、シャフト部を所定の鍛練比で鍛伸させる一方、一端
部を据え込んでフランジ部が一体に形成され、製品形状
に近い形状（ニアネットシェイプ）のシャフト材を得る
ようにしている。この種のシャフト材の従来の製造方法
としては、先ず鍛造機により軸部を鍛伸させた後、プレ
ス機で端部を据え込んでフランジ部を形成させている。
は、一端に、ファンディスクが取付けられるフランジ
（傘部９を一体に形成させた長尺のシャフト用鍛造材が
使用されている。この様なシャフト素材としては、例え
ばマルエージング鋼が用いられ、素材の歩留りの向上や
靱性や引張強度等の、必要な材料力学的性質を得るため
に、シャフト部を所定の鍛練比で鍛伸させる一方、一端
部を据え込んでフランジ部が一体に形成され、製品形状
に近い形状（ニアネットシェイプ）のシャフト材を得る
ようにしている。この種のシャフト材の従来の製造方法
としては、先ず鍛造機により軸部を鍛伸させた後、プレ
ス機で端部を据え込んでフランジ部を形成させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの大型化に伴って全長が３０００ｍｍにも及ぶ長尺の
シャフト用鍛造材が要請されるようになってきた。この
ようなシャフト材は、軸部の長さが長いので、鍛伸させ
たシャフトを上下方向に立てた状態でプレス機にセット
してその端部の据込加工を行なうことは不可能に近い。
ンの大型化に伴って全長が３０００ｍｍにも及ぶ長尺の
シャフト用鍛造材が要請されるようになってきた。この
ようなシャフト材は、軸部の長さが長いので、鍛伸させ
たシャフトを上下方向に立てた状態でプレス機にセット
してその端部の据込加工を行なうことは不可能に近い。
【０００４】そこで、端部に形成させるフランジ（傘
部）の外径に等しい鋼材を準備し、フランジ部を残して
所望の径に鍛伸させた後、機械加工によりフランジを形
成させると、フランジ部のファイバフローが、このフラ
ンジ部に作用する遠心力の方向と一致せず、強度的要求
を満足しないことになる。本発明は、このような事情に
鑑みてなされたもので、軸部においては鍛伸により結晶
粒の微細化による鋼組織の改善を図り、フランジ部にお
いては所要のファイバフローを有し、且つ、ネットシェ
イプ化を図り、もって高靱性、高強度の、軸部の長さが
２０００ｍｍ以上の長尺鋼材の鍛造方法を提供すること
を目的とする。
部）の外径に等しい鋼材を準備し、フランジ部を残して
所望の径に鍛伸させた後、機械加工によりフランジを形
成させると、フランジ部のファイバフローが、このフラ
ンジ部に作用する遠心力の方向と一致せず、強度的要求
を満足しないことになる。本発明は、このような事情に
鑑みてなされたもので、軸部においては鍛伸により結晶
粒の微細化による鋼組織の改善を図り、フランジ部にお
いては所要のファイバフローを有し、且つ、ネットシェ
イプ化を図り、もって高靱性、高強度の、軸部の長さが
２０００ｍｍ以上の長尺鋼材の鍛造方法を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】上記した目的
を達成するために、本発明においては、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1/2 ｕ以上に据え込
んだ後、再結晶温度以下に再加熱し、前記軸部を鍛練比
２ｓ以上に鍛伸し、鍛伸した軸部の長さＬ２が２０００
ｍｍ以上であることを特徴とする長尺鋼材の鍛造方法が
提供される。
を達成するために、本発明においては、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1/2 ｕ以上に据え込
んだ後、再結晶温度以下に再加熱し、前記軸部を鍛練比
２ｓ以上に鍛伸し、鍛伸した軸部の長さＬ２が２０００
ｍｍ以上であることを特徴とする長尺鋼材の鍛造方法が
提供される。
【０００６】この発明の長尺鋼材の鍛造方法は、一端に
傘状のフランジやディスク状の歯車、カウンタウエイト
等を一体に形成させた、製品軸部長さＬ２が２０００ｍ
ｍ以上である、例えば、航空機用エンジンのスタブシャ
フトの製造に好適に適用される。図１ないし図５は、本
発明方法による航空機用エンジンのスタブシャフトの製
造工程を示し、これらの図を参照して本発明方法の詳細
を説明する。
傘状のフランジやディスク状の歯車、カウンタウエイト
等を一体に形成させた、製品軸部長さＬ２が２０００ｍ
ｍ以上である、例えば、航空機用エンジンのスタブシャ
フトの製造に好適に適用される。図１ないし図５は、本
発明方法による航空機用エンジンのスタブシャフトの製
造工程を示し、これらの図を参照して本発明方法の詳細
を説明する。
【０００７】先ず、所定形状の素材（ビレット）１０を
準備してこれをプレス機の下ダイ１２にセットする。素
材１０の鋼種としては、鍛伸により鋼組織が改善される
ものであれば特に限定されるものではないが、マルエー
ジング鋼等が好適に適用できる。素材１０は、所要の外
径（Ｄ）および長さを有する丸棒形状をなし、これを所
定温度に加熱したものである。下ダイ１２の上面中央に
は、製品のフランジ部を成形するための型１２ａが形成
されている。素材１０は、その上端１０ａを型１２ａの
型底から上方に長さＬ１だけ突出させており、この突出
させた部分１０ａ（長さＬ１×外径Ｄ）が据込部とな
る。この据込部１０ａの長さＬ１と外径Ｄの比（Ｌ１／
Ｄ）は１〜３に設定される。据込部１０ａの形状比（Ｌ
１／Ｄ）が３より大きいと、据込時に座屈が生じる虞が
あり、逆に１より小さいと、据え込んで形成されるフラ
ンジ部のファイバフローが所要のパターンに形成されな
い。
準備してこれをプレス機の下ダイ１２にセットする。素
材１０の鋼種としては、鍛伸により鋼組織が改善される
ものであれば特に限定されるものではないが、マルエー
ジング鋼等が好適に適用できる。素材１０は、所要の外
径（Ｄ）および長さを有する丸棒形状をなし、これを所
定温度に加熱したものである。下ダイ１２の上面中央に
は、製品のフランジ部を成形するための型１２ａが形成
されている。素材１０は、その上端１０ａを型１２ａの
型底から上方に長さＬ１だけ突出させており、この突出
させた部分１０ａ（長さＬ１×外径Ｄ）が据込部とな
る。この据込部１０ａの長さＬ１と外径Ｄの比（Ｌ１／
Ｄ）は１〜３に設定される。据込部１０ａの形状比（Ｌ
１／Ｄ）が３より大きいと、据込時に座屈が生じる虞が
あり、逆に１より小さいと、据え込んで形成されるフラ
ンジ部のファイバフローが所要のパターンに形成されな
い。
【０００８】素材１０は、プレス機により下ダイ１２を
回転させながら平据え込みして、型入れする（図２）。
このときの据込比は1/2 ｕ以上に据え込むのがよく（こ
の明細書全体において、「据込比は1/2 ｕ以上に据え込
む」なる表現は、据込比が1/2u,1/2.5u,1/3u…と、据込
比1/2 ｕより据込量が大になるように据え込むことを意
味する）、これ以下の場合には所要のファイバフローが
形成されない。次いで、上ダイをポンチ１４に代え、据
込部１０ａを型内１２ａに押し込み（図３）、製品のフ
ランジ形状に近いニアネットシェイプが得られる。この
ポンチによる型内押込み工程は製品によっては省略する
ことができる。
回転させながら平据え込みして、型入れする（図２）。
このときの据込比は1/2 ｕ以上に据え込むのがよく（こ
の明細書全体において、「据込比は1/2 ｕ以上に据え込
む」なる表現は、据込比が1/2u,1/2.5u,1/3u…と、据込
比1/2 ｕより据込量が大になるように据え込むことを意
味する）、これ以下の場合には所要のファイバフローが
形成されない。次いで、上ダイをポンチ１４に代え、据
込部１０ａを型内１２ａに押し込み（図３）、製品のフ
ランジ形状に近いニアネットシェイプが得られる。この
ポンチによる型内押込み工程は製品によっては省略する
ことができる。
【０００９】次に、軸部１０ｂの鍛伸工程に入るが、鍛
伸前に、フランジ部を成形した素材１０を、再結晶温度
以下（例えば、上述したマルエージング鋼では１１００
℃以下）に再加熱しておく。そして、４面鍛造機により
シャフト素材１０の軸部１０ｂを、鍛練比１．５ｓ以上
で鍛伸する（図４）。４面鍛造機の詳細な構成は図示さ
れていないけれども、この鍛造機は、マニピュレータ装
置により被鍛造材を把持し、被鍛造材をその軸方向に対
し直交する４方向から４個の金敷１６により同時に圧下
し、被鍛造材をスエージングにより鍛伸（細径化、テー
パ化等）する装置であり、この装置は公知である。金敷
１６としては、端部のフランジ肩部形状に適合する形状
を備えたものが使用される。鍛伸時における鍛練比が
１．５ｓより小さいと組織の改善（結晶粒の微細化）が
得られない。好ましい鍛練比としては２ｓ以上である。
この鍛伸工程により鍛伸部、すなわち軸部１０ｂが２０
００ｍｍ以上の長さＬ２に鍛伸される（図５）。なお、
鍛伸されたシャフト素材１０は、その後必要な熱処理や
機械加工が施される。
伸前に、フランジ部を成形した素材１０を、再結晶温度
以下（例えば、上述したマルエージング鋼では１１００
℃以下）に再加熱しておく。そして、４面鍛造機により
シャフト素材１０の軸部１０ｂを、鍛練比１．５ｓ以上
で鍛伸する（図４）。４面鍛造機の詳細な構成は図示さ
れていないけれども、この鍛造機は、マニピュレータ装
置により被鍛造材を把持し、被鍛造材をその軸方向に対
し直交する４方向から４個の金敷１６により同時に圧下
し、被鍛造材をスエージングにより鍛伸（細径化、テー
パ化等）する装置であり、この装置は公知である。金敷
１６としては、端部のフランジ肩部形状に適合する形状
を備えたものが使用される。鍛伸時における鍛練比が
１．５ｓより小さいと組織の改善（結晶粒の微細化）が
得られない。好ましい鍛練比としては２ｓ以上である。
この鍛伸工程により鍛伸部、すなわち軸部１０ｂが２０
００ｍｍ以上の長さＬ２に鍛伸される（図５）。なお、
鍛伸されたシャフト素材１０は、その後必要な熱処理や
機械加工が施される。
【００１０】
【実施例】本発明の製造方法を航空機用大型エンジンの
スタブシャフトの製造に適用した。先ず、外径（Ｄ）３
５０mm×長さ１６００mmの丸棒形状をなすビレット１０
を準備してこれをプレス機の下ダイ１２にセットする。
ビレット１０は、前述したマルエージング鋼であり、所
定温度（例えば、９７０℃）に加熱してある。下ダイ１
２の上面中央には、製品のフランジ部を成形するための
型１２ａが形成されており、ビレット１０は、その上端
１０ａを型１２ａの型底から上方に長さ（Ｌ１）５３０
ｍｍだけ突出させてセットされ、この突出させた部分、
すなわち据込部１０ａの長さＬ１と外径Ｄの比（Ｌ１／
Ｄ）は１．５である。
スタブシャフトの製造に適用した。先ず、外径（Ｄ）３
５０mm×長さ１６００mmの丸棒形状をなすビレット１０
を準備してこれをプレス機の下ダイ１２にセットする。
ビレット１０は、前述したマルエージング鋼であり、所
定温度（例えば、９７０℃）に加熱してある。下ダイ１
２の上面中央には、製品のフランジ部を成形するための
型１２ａが形成されており、ビレット１０は、その上端
１０ａを型１２ａの型底から上方に長さ（Ｌ１）５３０
ｍｍだけ突出させてセットされ、この突出させた部分、
すなわち据込部１０ａの長さＬ１と外径Ｄの比（Ｌ１／
Ｄ）は１．５である。
【００１１】ビレット１０は、プレス機により下ダイ１
２を回転させながら平据え込みして、型入された（図
２）。次いで、上ダイをポンチ１４に代え、据込部１０
ａを型内１２ａに完全に押し込み（図３）、製品のフラ
ンジ形状に近いニアネットシェイプを得た。次に、フラ
ンジ部を成形した素材１０を、再結晶温度以下である１
１００℃に再加熱し、４面鍛造機によりシャフト素材１
０の軸部１０ｂを鍛練比３ｓで、長さ（Ｌ２）３０００
ｍｍ、軸径（Ｄ２）２００ｍｍに鍛伸した（図４，図
５）。得られたシャフト素材１０の金属組織を顕微鏡で
観察した結果、平均結晶粒径は＃８．３であった。
２を回転させながら平据え込みして、型入された（図
２）。次いで、上ダイをポンチ１４に代え、据込部１０
ａを型内１２ａに完全に押し込み（図３）、製品のフラ
ンジ形状に近いニアネットシェイプを得た。次に、フラ
ンジ部を成形した素材１０を、再結晶温度以下である１
１００℃に再加熱し、４面鍛造機によりシャフト素材１
０の軸部１０ｂを鍛練比３ｓで、長さ（Ｌ２）３０００
ｍｍ、軸径（Ｄ２）２００ｍｍに鍛伸した（図４，図
５）。得られたシャフト素材１０の金属組織を顕微鏡で
観察した結果、平均結晶粒径は＃８．３であった。
【００１２】図６は、本発明方法により製造されるシャ
フト素材１０のフランジ部（傘部）１０ａにおけるファ
イバフローの変化を模式的に示し、図６（Ａ）は、図１
に示す素材１０の未加工時のフローを、図６（Ｂ）は、
図２に示す平据込後のフローを、図６（Ｃ）は、図３に
示すポンチ後のフローをそれぞれ示す。一方、図７は、
比較方法によりシャフト素材を製造した場合のフランジ
部のファイバフローを模式的に示す。この比較方法で
は、図７（Ａ）に示すように、製品時のフランジ部の外
径に相当する大きさのビレットを準備し、この端部に形
成させるフランジ部分を残して鍛伸した後、機械加工
（切削加工）により所要のフランジを形成させたもので
ある。図７（Ｂ）の破線は機械加工により形成させるフ
ランジの外形形状を示す。本発明方法によるシャフト素
材１０のファイバフローは、径方向に沿って延びてお
り、本発明方法に依れば、遠心力が作用するフランジ部
のファイバフローを、比較方法のフローと比較して、好
ましいパターンに形成させることができる。
フト素材１０のフランジ部（傘部）１０ａにおけるファ
イバフローの変化を模式的に示し、図６（Ａ）は、図１
に示す素材１０の未加工時のフローを、図６（Ｂ）は、
図２に示す平据込後のフローを、図６（Ｃ）は、図３に
示すポンチ後のフローをそれぞれ示す。一方、図７は、
比較方法によりシャフト素材を製造した場合のフランジ
部のファイバフローを模式的に示す。この比較方法で
は、図７（Ａ）に示すように、製品時のフランジ部の外
径に相当する大きさのビレットを準備し、この端部に形
成させるフランジ部分を残して鍛伸した後、機械加工
（切削加工）により所要のフランジを形成させたもので
ある。図７（Ｂ）の破線は機械加工により形成させるフ
ランジの外形形状を示す。本発明方法によるシャフト素
材１０のファイバフローは、径方向に沿って延びてお
り、本発明方法に依れば、遠心力が作用するフランジ部
のファイバフローを、比較方法のフローと比較して、好
ましいパターンに形成させることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
長尺鋼材の鍛造方法に依れば、軸部を鍛伸する前に、一
端据込部の据込加工が実行されるために、製品時の軸部
の長さが２０００ｍｍ以上のものでも、据込機（プレス
機）による据込加工ができる。そして、長さＬ１と外径
Ｄの比Ｌ１／Ｄが１〜３である一端据込部を、据込比1/
2 ｕ以上に据え込むので、このように据え込んだ一端据
込部には、好ましいファイバフローを形成させることが
できる。一方、軸部は鍛練比１．５ｓ以上に鍛伸される
ので、この部分の結晶粒が微細化し、所要の材料力学的
性能、すなわち、靱性に優れ、高強度の長尺鋼材を得る
ことができる。
長尺鋼材の鍛造方法に依れば、軸部を鍛伸する前に、一
端据込部の据込加工が実行されるために、製品時の軸部
の長さが２０００ｍｍ以上のものでも、据込機（プレス
機）による据込加工ができる。そして、長さＬ１と外径
Ｄの比Ｌ１／Ｄが１〜３である一端据込部を、据込比1/
2 ｕ以上に据え込むので、このように据え込んだ一端据
込部には、好ましいファイバフローを形成させることが
できる。一方、軸部は鍛練比１．５ｓ以上に鍛伸される
ので、この部分の結晶粒が微細化し、所要の材料力学的
性能、すなわち、靱性に優れ、高強度の長尺鋼材を得る
ことができる。
【図１】本発明に係る長尺鋼材の鍛造方法の製造工程を
示し、素材をダイにセットした状態の断面図である。
示し、素材をダイにセットした状態の断面図である。
【図２】本発明の製造方法により素材の一端を平据込し
た状態の断面図である。
た状態の断面図である。
【図３】図２に示す平据込加工後に、ポンチにより型内
に押込加工を行なった状態の断面図である。
に押込加工を行なった状態の断面図である。
【図４】本発明の製造方法により素材軸部の鍛伸加工状
態を示す側面図である。
態を示す側面図である。
【図５】本発明の製造方法による素材の鍛伸加工を終え
た状態を示す側面図である。
た状態を示す側面図である。
【図６】本発明の製造方法により製造される鋼材の一端
据込部のファイバフローの形成過程を示す図である。
据込部のファイバフローの形成過程を示す図である。
【図７】比較方法により製造される鋼材の一端部のファ
イバフローの形成過程を示す図である。
イバフローの形成過程を示す図である。
１０ 素材（ビレット） １０ａ 一端据込部 １２ 下ダイス １２ａ 型 １４ ポンチ １６ 金敷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−101252（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−318018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−286639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−72448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−50149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−134232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−95443（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−139649（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00
Claims (1)
- 【請求項１】 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1/2 ｕ以上に据え込んだ後、再結晶温度以下
に再加熱し、前記軸部を鍛練比２ｓ以上に鍛伸し、鍛伸
した軸部の長さＬ２が２０００ｍｍ以上であることを特
徴とする長尺鋼材の鍛造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02663993A JP3256885B2 (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 長尺鋼材の鍛造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02663993A JP3256885B2 (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 長尺鋼材の鍛造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06238387A JPH06238387A (ja) | 1994-08-30 |
| JP3256885B2 true JP3256885B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=12199023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02663993A Expired - Fee Related JP3256885B2 (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 長尺鋼材の鍛造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3256885B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2807160B2 (ja) * | 1993-12-17 | 1998-10-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱間据込鍛造法 |
| US6144367A (en) * | 1997-03-26 | 2000-11-07 | International Business Machines Corporation | Method and system for simultaneous operation of multiple handheld control devices in a data processing system |
| JP2006181577A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Denso Corp | 高圧配管部品の製造方法および高圧配管部品 |
| JP5915937B2 (ja) * | 2011-06-20 | 2016-05-11 | 日立金属株式会社 | 鍛造材の製造方法 |
| CN105689611B (zh) * | 2016-03-06 | 2018-08-21 | 江苏海宇机械有限公司 | 一种单头花键轴套加工工艺 |
| CN106238660B (zh) * | 2016-10-28 | 2017-12-29 | 河北科技大学 | 一种电机轴复合成形装置及方法 |
| CN106363117B (zh) * | 2016-11-17 | 2019-03-15 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 大规格gh1016合金圆棒的锻造方法 |
| CN109604510A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-12 | 攀枝花市科发机械制造有限公司 | 一种载重卡车半轴锻造工艺 |
| CN110695304B (zh) * | 2019-10-17 | 2021-01-05 | 浙江凯名瑞汽车部件股份有限公司 | 用于汽车的球壳锻件的加工方法 |
| CN110744001B (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-01 | 海安金锻工业有限公司 | 一种长轴的锻造工艺 |
| CN114309410B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-04-16 | 湖南中创空天新材料股份有限公司 | 一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法 |
-
1993
- 1993-02-16 JP JP02663993A patent/JP3256885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06238387A (ja) | 1994-08-30 |
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