JPH01127132A

JPH01127132A - 熱間鍛造方法および装置

Info

Publication number: JPH01127132A
Application number: JP17423987A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Isogawa; 幸宏五十川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1989-05-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、熱間鍛造のさい素材内部の熱分布を制御する
ことにより、鍛造後の金属組織をコントロールするよう
にした熱間鍛造方法および装置に関する。

（従来の技術）熱間鍛造機として、ハンマの打撃速度が高速でしかも単
位時間当たりの繰返し数の大きな長尺高速鍛造機が知ら
れている（鉄鋼便覧ＩＶｐ、４３４〜４３６）。

長尺高速鍛造機の１つであるＧＦＭ鍛造機によりインゴ
ットまたはビレットを鍛伸する一例を説明すると、まず
、加熱炉において所定の温度に加熱された素材を搬送テ
ーブルによって運び、ローディング機により鍛造機のマ
ニプレータに受は渡し、マニプレータが１１訂進後退を
行いながら、鍛造箱に配置された４つのハンマにより素
材の径を減少させながら鍛伸する。

このＧＦＭ鍛造機による鍛造材は、圧延丸棒に比べ遜色
のない寸法精度と真円度が得られ、所要寸法を任意に設
定することができる。特に、ステンレス鋼・高合金鋼な
ど通常の圧延または鍛造では加工困難な材料に対しても
、直角２方自から複数のハンマにより均一加工を施すこ
とによって容易に鍛造することができる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の熱間鍛造法によると、
加熱炉から素材が送り出された後素材の鍛伸が開始され
るまでに相当の時間が必要であり、その間に素材の表面
から熱が奪われる。素材表面と内部に温度差が存在する
と、表面は低温のために変形抵抗が高く、内部は逆に高
温のために変形抵抗が低いので、塑性変形は表面よりも
内部に生じやすくなる。また、高速で鍛造を行うことに
より、変形熱の発生が熱輻射などによる大気の熱の流出
を上まわり、素材断面内には熱がどんどん蓄積されてい
く。

一方、ハンマから素材に与えられる打力の伝達度は、ハ
ンマと素材の接触面が最も高く、このようなハンマによ
る打力のｍＷは素材の内部にいくにしたがい減少する。

したがって、塑性変形の大きさと力の積による変形エネ
ルギが断面内の略中間点で最大となり、鍛造時の温度分
布は、素材の表層から中心層に向う途中で最大値をとる
。この場合の温度の最大値は、逐次鍛伸していくと次第
に高くなり、最大温度を生じる位置はほとんど変化しな
い。

このような温度分布の不均一が鍛造後の材料の組織に重
大な影響を及ぼし、士数分の鍛造時間の間に温度の高い
部分の組織は温度の低い部分と比較して結晶粒度が粗大
となり、断面全体でみれば不均一な組織となる。このた
め、鍛造時に割れが発生するおそれがあるという問題を
生じる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、素材内部の温度分布を均−若しくは中心層から
表層にい（にしたがい高温になるようにすることにより
熱間鍛造時の割れの発生を防止し、均一な粒度の組織を
もつ鍛造品を得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するために本発明の熱間鍛造方法では、
鍛造に先立って加熱炉で素材を熱間鍛造温度域に加熱し
、加熱炉から該素材を抽出した後鍛造前に素材の横断面
を均一温度もしくは素材中心層から表層にいくにしたが
い高温になるように素材表面を加熱することを特徴とし
ている。

前記熱間鍛造方法を実施する熱間鍛造装置は、鍛造箱の
近傍に加熱手段を設けて構成されている。

（作用）加熱炉から抽出された素材は、−時的に空気に触れて素
材表面の温度降下を生じるが、本発明によれば、鍛造時
に、加熱手段により上記素材を加熱するため、素材表面
の温度が再上界される。

したがって、鍛造直前に素材表面の温度降下が防止され
るので、鍛造時の塑性変形に伴う変形熱の発生を素材断
面内に均一に生ぜしめ、表面割れを防止することができ
るとともに、素材内部温度を一様にし結晶粒の微細均一
化を実現する。

（実施例）本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

本発明をＧＦＭ長尺鍛造機に適用した実施例を説明する
。

第１図に示すように、まず素材ｌを通路２より加熱炉（
回転炉）３に搬送し、この回転炉３にて熱間鍛造温度域
に加熱し、次いで加熱された素材１を搬送テーブル４か
ら給材装置５を経てＧＦＭ鍛造機６に搬送する。

ＧＦＭ鍛造機６は、第２図ないし第４図に示すように、
直角２方向に配置された４個のハンマ７ａ、７ｂ、７ｃ
、７ｄを内蔵する鍛造箱（フォージングボックス）８と
、素材１をフォージングボックス８に送り込むチャック
ヘッド９とｌＯとからなっている。チャックヘッド９．
１０は、それぞれベツド１１に取付けられる送り用シリ
ンダ１２．１３により第２図で左右方向に往復動される
。

例えば電動機によりハンマ７ｂの偏心軸１５が回転され
ると、接合棒１６ｂに往復運動が与えられ、その先端に
配置されるハンマヘッド１７ｂが素材１を加圧する。

チャックヘッド９．１０の停止位置、送り速度、素材の
回転速度は、あらかじめ製品形状に従ってプログラムし
た鍛造順序により自動制御される。

鍛造後の製品は集材装置１９を経て搬送される。

なお、ハンマ径の調整は、正逆転可能な油圧モータ２０
の回転により傘歯車２１．２２を介してつオーム２３が
所定量回転することにより行われる。つまり、ウオーム
２３の回転によりスピンドル２４が第３図で左右いずれ
かの所定方向に移動されると、アーム２５を介してハン
マ調整ハウジング２６が支点ａを中心にして所定角度に
回転することにより、ハンマヘッド１７ｂの下死点が設
定される。ハンマヘッド１７ａ、１７ｃおよび１７ｄの
ハンマ径についても同様の機構により調整される。

そして、ハンマ７ａ、７ｂ、７Ｃおよび７ｄを内蔵する
フォージングボックス８の近傍には、第２図のように、
素材ｌを加熱する加熱手段３０．３１が設けられている
。加熱手段３０．３１は、第５図に示すように、素材ｌ
の外周上面に火炎を吹き付けるように放射状に配置され
るバーナ３２．３３．３４．３５．３６．３７．３８か
らなっている。

本発明の加熱手段は、実施例に示すガスバーナ３２．３
３．３４，３５．３６．３７．３８に限られず、高周波
誘導加熱その他の加熱手段であってもよい。高周波誘導
加熱による場合、ガスバーナの場合に生じる素材の酸化
を軽減できるので、素材表面変化を起こさずに加熱でき
るという利点がある。

次に、本発明の試験例と比較例を対比しつつ本発明の効
果を明らかにする。

試験例および比較例において使用した素材の材料は、イ
ンコネル７１８であり、その組成は第１表に示すとおり
である。

素材は加熱炉３で１０５０℃に加熱し抽出した径３４０
ｍｍＥＣさ１．８ｍのインゴットを用いた。

このインゴットについて第２表に示すパススケジュール
に従いＧＦＭ社製の５ＸＰ５５機（回転速度２０Ｏｒｐ
ｍ、回転ストローク長さ３８０ｍｍ）を用いて鍛造を行
った。

比較例では、加熱手段３０．３１の動作を停止させ、試
験例では、加熱手段３０．３１を作動させて対比した。

第６図は、連続鍛造時における素材各部の温度分布の推
移をあられしている。図中、Ｏ印は素材の内部温度を示
し、Δ印は素材の表面温度を示す。

第６図から明らかなように、比較例では、鍛造時間が経
過するとともに、内部温度は上界し、表面温度は低下す
るのに対し、試験例では、時間が経過しても内部温度お
よび表面温度ともほぼ均一な温度に安定している。

第７図（ａ）および第７図（ｂ）は、鍛造後の素材横断
面の温度分布を示した等温線図である。

すなわち、第７図（ａ）は、表面の温度が低くて中心温
度が高い場合に鍛造を行った時の横断面温度分布を示し
、第７図（ｂ）は、加熱手段３０．３１により素材表面
を加熱した後鍛造した時の温度分布を示す。

第７図において、最高温度域が斜線で示されるように、
第７図（ａ）に示す比較例では、素材の中心層から表層
に向かう途中に最高温度が生じ、素材の中間層で局部的
に熱の蓄積部分が見られるが、第７図（ｂ）に示す試験
例では、最高温度が表層部に発生し１表層から内部に向
って温度は低下するような分布となる。表層部は熱輻射
などによって低下するが、次の鍛造直前において加熱す
ることにより、相対的に均一な温度分布になる。

比較例において素材の中間層に最高温度域が生じるのは
、鍛造直前に素材の表層よりも中心層の方が高温である
ため鍛造時の塑性流動は中心層に集中する一方で、ハン
マから素材に付与される力の伝導度は素材表層で最も大
きいので、これら塑性流動の大きさと力の積による変形
エネルギは断面の中間層で最大になると考えられるから
である。

これに対し試験例においては、比較例に対比して素材断
面内が略均−な温度になっていることが判る。

第８図は、鍛造後の素材横断面の金属組織をあられした
ものである。

比較例では、素材の表層、中間層、中心層とで結晶粒の
大きさにバラツキがあり、高温の中間層にて結晶粒径が
最も大きい。試験例では、素材の表層、中間層、中心層
においてそれぞれ結晶粒径が略均−であることが判る。

本発明の実施例は、ＧＦＭ社の長尺鍛造機に本発明を適
用した場合について説明したが、本発明は、その他の熱
間鍛造機に適用できることはもちろんである。また本発
明は、Ｔｉ合金、インコネル７１８に代表される難加工
性材料の鍛造にとくに有効である。

（発明の効果）以上説明したように２本発明によれば、鍛造面ｉｊＪに
素材を加熱し、素材横断面の温度分布を略均−若しくは
素材中心層から表層にいくにしたがい高温になるように
したため、素材が加熱炉から抽出されて鍛造が開始され
るまでの時間に素材表面の温度降下が防止されるので、
鍛造時に素材内部の結晶粒の微細化・均一化がはかれ、
引張強さ・絞り・伸び・衝撃強さなどの機械的性質の良
好な鍛造品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における加熱炉およびその周辺
装置をあられす概略構成図、第２図は本発明の実施例の
ＧＦＭ鍛造機をあられす概略構成図、第３図はＧＦＭ鍛
造機の機構を示す機構説明図、第４図はそのハンマと素
材の位置関係を示す図、第５図は本発明の実施例の加熱
手段をあられす概略要部構成図、第６図は連続鍛造時に
おける素材各部の温度の推移図、第７図は比較例と本発
明の試験例における鍛造後の素材横断面の温度分布をあ
られす等温線図、第８図は比較例と本発明の試験例にお
ける鍛造後の素材の各横断面部の金属組織をあられす顕
微鏡写真である。ｌ・・・素材、３・・・回転炉（加熱炉）、６−ＧＦＭｌｌｎ機、７ａ、７ｂ、１ｃ、７ｄ＝ハンマ。８・・・鍛造箱（フォージングボックス）、９．１０・
・・チャックヘッド、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、＋７ｄ・・・ハンマヘッド、２０・・・油圧モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鍛造に先立って加熱炉で素材を熱間鍛造温度域に
加熱し、この加熱炉から該素材を抽出した後鍛造前に素
材の横断面を均一温度若しくは素材中心層から表層にい
くにしたがい高温になるように素材表面を加熱すること
を特徴とする熱間鍛造方法。
（２）素材を熱間鍛造温度域に加熱する加熱炉と、この
加熱炉から抽出された素材を直角２方向から打撃する複
数のハンマと、前記ハンマを内蔵する鍛造箱に前記素材
を送り込むチャックヘッドと、鍛造箱の近傍に設けられ
た加熱手段とから構成されることを特徴とする熱間鍛造
装置。