环状成型体的制造方法技术

提供一种环状成型体的制造方法，该制造方法能够确实且有效率地制备减少了死金属区域的环状成型体。在本发明专利技术中，以如下方式制备环状成型体：对原材料执行第一锻造使得该材料形成为具有圆板状底部和周壁部的形状，该周壁部在从底部的外周向底部的中心轴线方向上的一侧去的方向上在从底部的中心朝向底部的外周的方向上倾斜；然后在通过第一锻造获得的第一锻造体的底部穿孔；对穿孔体进行环状轧制；将通过环状轧制获得的环状材料载置在两个模具内；然后对环状材料执行第二锻造使得环状材料在环状材料的中心轴线方向上借助于两个模具被加压。

Method for manufacturing ring shaped body

A method of manufacturing a ring shaped body capable of producing a ring shaped body that reduces dead metal areas is provided with a certain and efficient manner. In the invention, as follows: preparing a ring shaped body of raw materials to perform the first forging such that the material is formed with a circular plate bottom and a peripheral wall of the shape of the peripheral wall of one side in the central axis direction from the peripheral bottom to bottom on the go in a direction from the bottom peripheral from the center toward the bottom of the direction of tilt; then punched in the first forging body obtained by first forging at the bottom of the hole body; on the ring rolling; will get through the annular rolling annular material placed in a two mold; then the ring material second is pressurized by forging makes cyclic materials in two a mold in the central axis of the ring material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环状成型体的制造方法
本专利技术涉及一种使用锻造的环状成型体的制造方法。
技术介绍
例如，在航空器等用的发动机中，多个涡轮盘以多个涡轮盘的中心轴线沿着彼此定位的方式并排地配置，多个涡轮叶片以在各涡轮盘的周向上彼此间隔开的方式安装于各涡轮盘。特别地，在航空器用的发动机中，发动机内产生的高温、高压燃烧气体在涡轮盘的周部从涡轮盘的前段侧(frontstageside)沿中心轴线的方向朝向涡轮盘的后段侧流动，因而涡轮盘和涡轮叶片绕着各自的中心轴线高速转动。由该转动产生的驱动力被传送至位于涡轮盘的中心轴线方向上的前段侧的压缩机和风扇，由此获得了气体的连续燃烧所需的压缩空气并获得了推动力。通常，通过对形成为大致环状的成型体(以下，称作“环状成型体”)进行切削等的操作来制备涡轮盘。在该环状成型体中，典型地，凸部分别在环状成型体的环状成型体的中心轴线方向上的两侧突出，此外，凸部沿环状成型体的周向延伸。涡轮盘的外周部暴露在燃烧气体中，并且这里的温度高达约600℃至700℃。同时，在涡轮盘的内周部处的温度比在外周部处的温度低。该涡轮盘内因发动机反复启动和停止而产生热应力。因此，期望涡轮盘具有良好的低周期疲劳特性。此外，涡轮盘的外周受到与在高温下绕着涡轮盘的轴线的高速转动对应的离心力。因此，期望涡轮盘还具有高的抗蠕变强度特性。此外，期望涡轮盘具有高的拉伸强度和高的屈服强度。因此，期望用于涡轮盘的环状成型体具有适用于上述期望的足够高的机械强度。因此，在环状成型体的制造方法的示例中，执行以下操作来确保环状成型体的机械强度。通过两个模具在圆柱状坯料(billet)的中心轴线方向上进行加压的第一锻造来加工坯料，由此制备形成为圆板状的第一锻造体。以在锻造体的轴向上形成贯通孔的方式在第一锻造体上穿孔，由此制备穿孔体。通过环状轧制来加工穿孔体，由此制备形成为大致环状的材料(以下称作“环状材料”)。接着，将环状材料载置在分别形成了与环状成型体的凸部对应的凹部的两个模具内，然后使环状材料以在两个模具之间被夹压的方式进行第二锻造。在第二锻造加工中，呈流体形式的环状材料填满两个模具的凹部以形成环状成型体的凹部，由此获得了环状成型体(例如，参照专利文献1和专利文献2)。在第二锻造中，对环状成型体赋予应变，由此使形成环状成型体的晶粒细化，从而能够特别地改善诸如拉伸强度和疲劳强度等的机械强度。对于第二锻造用的设备，经常使用能够严格控制锻造速度的液压控制锻压机。此外，通过上述制造方法的示例制备的环状成型体经常用于制备大型的涡轮盘。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭52-131967号公报专利文献2：日本特开2011-079043号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在环状成型体的制造方法的上述示例中，需要去除第一锻造体的大量材料，从而在形成为圆柱状的第一锻造体内形成贯通孔。出于有效率地制备环状成型体的观点，这会产生问题。此外，关于第二锻造步骤，特别是在第二锻造的初期阶段，因为环状材料粘附于模具，所以难以对材料的与模具接触的表面区域赋予应变。此外，在第二铸造步骤中，与环状材料的中心区域的温度相比，环状材料的与模具接触的表面区域的温度因受到向主要由金属制成的模具释放热的影响而降低。根据这些因素，特别是在第二锻造的初期阶段，环状成型体的与模具接触的表面区域相对应的区域可以具有相比于环状成型体的中心区域的结构粗大的结构，因而难以使该区域获得期望的机械特性。上述区域被称作“死金属(deadmetal)”区域。期望避免该死金属残留在成型体的用作涡轮盘的区域(以下，称作“涡轮盘区域”)中。为了防止涡轮盘区域包括死金属区域，以增加环状成型体的厚度的方式预先设置了环状成型体的多余部分(excessportion)，然后在第二锻造之后通过切削来去除多余部分。然而，在环状成型体的制造方法的上述示例中，在第二锻造开始时以及初期阶段，载置在两个模具内的环状材料与在从模具的凹部的开口分别到凹部的内周和外周两侧的范围的全部区域接触。结果，难以对环状材料的表面区域的宽范围赋予应变，环状材料的表面区域的宽范围中的温度可能容易降低，因而死金属区域可能会在以上述方式制备的环状成型体中增加。需要增加环状成型体的与死金属区域对应的多余部分的量，然后去除大量的多余部分。因此，期望提供能够减少死金属区域的近净形锻造(near-net-shapeforging)，以便能够减少多余部分。此外，在环状成型体的制造方法的上述示例中，如果待制备的环状成型体的两个凸部在环状成型体的径向上彼此相对错开，则在第二锻造步骤中难以使呈流体形式的环状材料填满模具的凹部。结果，难以形成环状成型体的凸部，难以制备环状成型体，因而产生问题。考虑到上述情况做出了本专利技术，本专利技术的目的是提供能够确实且有效率地制备减少了死金属区域的环状成型体的制造方法。用于解决问题的方案为了解决上述问题，根据本专利技术的一方面的环状成型体的制造方法，该制造方法包括：对材料执行第一锻造的步骤，其中，使得所述材料形成为包括底部和周壁部的形状，所述底部形成为圆板状，所述周壁部随着从所述底部的外周朝向所述底部的中心轴线方向上的一侧的方向去而从所述底部的中心朝向所述底部的外周的方向倾斜；穿孔步骤，其中，在通过执行所述第一锻造的步骤获得的第一锻造体的底部穿孔；环状轧制步骤，其中，对通过所述穿孔步骤获得的穿孔体进行环状轧制；以及环状成型体的制备步骤，其中，将通过所述环状轧制步骤获得的环状材料载置在两个模具内，然后通过第二锻造以在所述环状材料的中心轴线方向上被所述两个模具加压的方式来加工所述环状材料，由此制备所述环状成型体。专利技术的效果根据本专利技术的一方面的环状成型体的制造方法，能够确实且有效率地制备减少了死金属区域的环状成型体。附图说明图1是示意性示出了通过根据本专利技术的第一实施方式的制造方法制备的环状成型体的平面图。图2是通过根据本专利技术的第一实施方式的制造方法制备的环状成型体的半截面图。图3是用于说明根据本专利技术的第一实施方式的制造方法的流程图。图4是示意性示出了经受根据本专利技术的第一实施方式的制造方法中的粗锻的坯料的全截面图。图5是示意性示出了通过根据本专利技术的第一实施方式的制造方法中的粗锻而制成的粗锻造体的平面图。图6是示意性示出了通过根据本专利技术的第一实施方式的制造方法中的穿孔加工而制成的穿孔体的全截面图。图7是用于说明根据本专利技术的第一实施方式的制造方法中的环状轧制的图。图8的(a)是示意性示出了在根据本专利技术的第一实施方式的制造方法中的精锻开始的前一刻环状轧制体的配置状态的半截面图。图8的(b)是示意性示出了在精锻完成的后一刻的状态的半截面图。图9是示意性示出了图8的(a)的环状轧制体的半截面图。具体实施方式以下，将参照图1至图9说明根据本专利技术的第一实施方式至第三实施方式的环状成型体的制造方法。注意，在本专利技术的第一实施方式至第三实施方式中，以下表述用于以中心轴线为基准大致对称的物体(以下，称作“对称物体”)的截面以及示出这种截面的图。在沿着穿过中心轴线的平面切断对称物体而获得的截面中，将其中的一个截面称作“半截面”，并且将诸如图2、图8和图9等的示出该半截面的图称作“半截面图”。将沿着穿过中心轴线的平面切断对称物体而获得的对称物体的全截面称作“全截面”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环状成型体的制造方法，其包括：对材料执行第一锻造的步骤，其中，使得所述材料形成为包括底部和周壁部的形状，所述底部形成为圆板状，所述周壁部随着从所述底部的外周朝向所述底部的中心轴线方向上的一侧的方向去而从所述底部的中心朝向所述底部的外周的方向倾斜；穿孔步骤，其中，在通过执行所述第一锻造的步骤获得的第一锻造体的底部穿孔；环状轧制步骤，其中，对通过所述穿孔步骤获得的穿孔体进行环状轧制；以及环状成型体的制备步骤，其中，将通过所述环状轧制步骤获得的环状材料载置在两个模具内，然后通过第二锻造以在所述环状材料的中心轴线方向上被所述两个模具加压的方式来加工所述环状材料，由此制备所述环状成型体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.01 JP 2014-1770261.一种环状成型体的制造方法，其包括：对材料执行第一锻造的步骤，其中，使得所述材料形成为包括底部和周壁部的形状，所述底部形成为圆板状，所述周壁部随着从所述底部的外周朝向所述底部的中心轴线方向上的一侧的方向去而从所述底部的中心朝向所述底部的外周的方向倾斜；穿孔步骤，其中，在通过执行所述第一锻造的步骤获得的第一锻造体的底部穿孔；环状轧制步骤，其中，对通过所述穿孔步骤获得的穿孔体进行环状轧制；以及环状成型体的制备步骤，其中，将通过所述环状轧制步骤获得的环状材料载置在两个模具内，然后通过第二锻造以在所述环状材料的中心轴线方向上被所述两个模具加压的方式来加工所述环状材料，由此制备所述环状成型体。2.根据权利要求1所述的环状成型体的制造方法，其特征在于，所述环状成型体包括两个凸部，两个所述凸部分别在所述环状成型体的所述环状成型体的中心轴线方向上的两侧突出且沿所述环状成型体的周向延伸，所述两个模具形成有分别与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：石割雄二，大曾根淳，
申请(专利权)人：日立金属摩材超级合金株式会社，日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP