本發(fā)明涉及一種使用鍛造的環(huán)狀成型體的制造方法。另外，本發(fā)明涉及一種用于被鍛造以制備環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料。

背景技術(shù)：

例如，在航空器等用的發(fā)動(dòng)機(jī)中，多個(gè)渦輪盤以多個(gè)渦輪盤的中心軸線沿著彼此定位的方式并排地配置，多個(gè)渦輪葉片以在各渦輪盤的周向上彼此間隔開的方式安裝于各渦輪盤。特別地，在航空器用的發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的高溫、高壓燃燒氣體在渦輪盤的周部從渦輪盤的前段側(cè)(frontstageside)沿中心軸線的方向朝向渦輪盤的后段側(cè)流動(dòng)，因而渦輪盤和渦輪葉片繞著各自的中心軸線高速轉(zhuǎn)動(dòng)。由該轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力被傳送至位于渦輪盤的中心軸線方向上的前段側(cè)的壓縮機(jī)和風(fēng)扇，由此獲得了氣體的連續(xù)燃燒所需的壓縮空氣并獲得了推動(dòng)力。

通常，通過對形成為大致環(huán)狀的成型體(以下，稱作“環(huán)狀成型體”)進(jìn)行切削等的操作來制備渦輪盤。在該環(huán)狀成型體中，典型地，凸部分別在環(huán)狀成型體的環(huán)狀成型體的中心軸線方向上的兩側(cè)突出，此外，凸部沿環(huán)狀成型體的周向延伸。

渦輪盤的外周部暴露在燃燒氣體中，并且這里的溫度高達(dá)約600℃至700℃。同時(shí)，在渦輪盤的內(nèi)周部處的溫度比在外周部處的溫度低。該渦輪盤內(nèi)因發(fā)動(dòng)機(jī)反復(fù)啟動(dòng)和停止而產(chǎn)生熱應(yīng)力。因此，期望渦輪盤具有良好的低周期疲勞特性。此外，渦輪盤的外周受到與在高溫下繞著渦輪盤的軸線的高速轉(zhuǎn)動(dòng)對應(yīng)的離心力。因此，期望渦輪盤還具有高的抗蠕變強(qiáng)度特性。此外，期望渦輪盤具有高的拉伸強(qiáng)度和高的屈服強(qiáng)度。因此，期望用于渦輪盤的環(huán)狀成型體具有適用于上述期望的足夠高的機(jī)械強(qiáng)度。

因此，在環(huán)狀成型體的制造方法的示例中，為了確保環(huán)狀成型體的機(jī)械強(qiáng)度，通過鍛造(鍛壓)將待要形成為大致環(huán)狀的材料(以下稱作“環(huán)狀材料”)形成為環(huán)狀成型體。更具體地，將環(huán)狀材料載置到分別形成了與環(huán)狀成型體的凸部分別對應(yīng)的凹部的兩個(gè)模具內(nèi)，然后使環(huán)狀材料以在兩個(gè)模具之間被夾壓的方式進(jìn)行鍛造。在鍛造中，呈流體形式的環(huán)狀材料填滿兩個(gè)模具的凹部以便形成環(huán)狀成型體的凹部，由此獲得了環(huán)狀成型體(例如，參照專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2)。在鍛造中，對環(huán)狀成型體賦予應(yīng)變，由此使形成環(huán)狀成型體的晶粒細(xì)化，從而能夠特別地改善諸如拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度等的機(jī)械強(qiáng)度。對于鍛造用的設(shè)備，經(jīng)常使用能夠嚴(yán)格控制鍛造速度的液壓控制鍛壓機(jī)。此外，通過制造方法的上述示例制備的環(huán)狀成型體經(jīng)常用于制備大型的渦輪盤。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭52-131967號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2011-079043號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

關(guān)于上述鍛造步驟，特別是在鍛造的初期階段，因?yàn)榄h(huán)狀材料粘附于模具，所以難以對材料的與模具接觸的表面區(qū)域賦予應(yīng)變。此外，在鑄造步驟中，與環(huán)狀材料的中心區(qū)域的溫度相比，環(huán)狀材料的與模具接觸的表面區(qū)域的溫度因受到向主要由金屬制成的模具釋放熱的影響而降低。根據(jù)這些因素，特別是在鍛造的初期階段，環(huán)狀成型體的與模具接觸的表面區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域可以具有相比于環(huán)狀成型體的中心區(qū)域粗大的結(jié)構(gòu)，因而難以使該區(qū)域獲得期望的機(jī)械特性。上述區(qū)域被稱作“死金屬(deadmetal)”區(qū)域。期望避免該死金屬殘留在成型體的用作渦輪盤的區(qū)域(以下，稱作“渦輪盤區(qū)域”)中。為了防止渦輪盤區(qū)域包括死金屬區(qū)域，以增加環(huán)狀成型體的厚度的方式預(yù)先設(shè)置了環(huán)狀成型體的多余部分(excessportion)，然后在鍛造之后通過切削來去除多余部分。

然而，在環(huán)狀成型體的制造方法的上述示例中，在鍛造開始時(shí)以及初期階段，載置在兩個(gè)模具內(nèi)的環(huán)狀材料與在從模具的凹部的開口分別到凹部的內(nèi)周和外周兩側(cè)的范圍的全部區(qū)域接觸。結(jié)果，難以對環(huán)狀材料的表面區(qū)域的寬范圍賦予應(yīng)變，環(huán)狀材料的表面區(qū)域的寬范圍中的溫度可能容易降低，因而死金屬區(qū)域可能會(huì)在以上述方式制備的環(huán)狀成型體中增加。需要進(jìn)一步增加環(huán)狀成型體的與死金屬區(qū)域?qū)?yīng)的多余部分的量，然后去除大量的多余部分。因此，期望提供能夠減少死金屬區(qū)域的近凈形鍛造(near-net-shapeforging)，以便能夠減少多余部分。

此外，在環(huán)狀成型體的制造方法的上述示例中，如果待制備的環(huán)狀成型體的兩個(gè)凸部在環(huán)狀成型體的徑向上彼此相對錯(cuò)開，則在鍛造步驟中難以使呈流體形式的環(huán)狀材料填滿模具的凹部。結(jié)果，難以形成環(huán)狀成型體的凸部，難以制備環(huán)狀成型體，因而產(chǎn)生問題。

考慮到上述情況做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供能夠確實(shí)且有效率地制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀成型體的制造方法。此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種環(huán)狀材料，其經(jīng)受鍛造從而能夠制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀成型體。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一方面的環(huán)狀成型體的制造方法，其用于制造具有兩個(gè)凸部的環(huán)狀成型體，所述兩個(gè)凸部分別在所述環(huán)狀成型體的中心軸線方向上的兩側(cè)突出且沿所述環(huán)狀成型體的周向延伸，該制造方法包括：制備所述環(huán)狀成型體的步驟，在該步驟中，將環(huán)狀材料載置在分別形成有與所述凸部分別對應(yīng)的凹部的兩個(gè)模具內(nèi)，使得所述環(huán)狀材料被位于所述兩個(gè)模具中的一者的所述凹部的外周側(cè)角部的外周側(cè)的區(qū)域以及位于所述兩個(gè)模具中的另一者的所述凹部的內(nèi)周側(cè)角部的內(nèi)周側(cè)的區(qū)域支撐，然后以所述環(huán)狀材料在所述環(huán)狀材料的中心軸線方向上被所述兩個(gè)模具加壓的方式來鍛造所述環(huán)狀材料，由此制備所述環(huán)狀成型體。根據(jù)本發(fā)明的一方面的環(huán)狀材料，其用于經(jīng)受鍛造以制備具有兩個(gè)凸部的環(huán)狀成型體，所述兩個(gè)凸部分別在所述環(huán)狀成型體的中心軸線方向上的兩側(cè)突出且沿所述環(huán)狀成型體的周向延伸，其中，在所述環(huán)狀材料的一半截面以所述環(huán)狀材料的在所述環(huán)狀材料的中心軸線方向上的最大高度的中央為基準(zhǔn)沿所述環(huán)狀材料的中心軸線方向分為一側(cè)區(qū)域和另一側(cè)區(qū)域的情況下，穿過所述一側(cè)區(qū)域的重心和所述另一側(cè)區(qū)域的重心的直線相對于所述環(huán)狀材料的中心軸線以在7度至40度的范圍的角度傾斜。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的一方面的環(huán)狀成型體的制造方法，能夠確實(shí)且有效率地制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀成型體。另外，根據(jù)本發(fā)明的一方面的環(huán)狀材料，通過鍛造該環(huán)狀材料，能夠制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀成型體。

附圖說明

圖1是示意性示出了通過根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法制備的環(huán)狀成型體的平面圖。

圖2是通過根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法制備的環(huán)狀成型體的半截面圖。

圖3是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法的流程圖。

圖4是示意性示出了經(jīng)受根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法中的粗鍛的坯料的全截面圖。

圖5是示意性示出了通過根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法中的粗鍛而制成的粗鍛造體的平面圖。

圖6是示意性示出了通過根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法中的穿孔加工而制成的穿孔體的全截面圖。

圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法中的環(huán)狀軋制的圖。

圖8的(a)是示意性示出了在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法中的精鍛開始的前一刻環(huán)狀軋制體的配置狀態(tài)的半截面圖。圖8的(b)是示意性示出了在精鍛完成的后一刻的狀態(tài)的半截面圖。

圖9是示意性示出了圖8的(a)的環(huán)狀軋制體的半截面圖。

具體實(shí)施方式

以下，將參照圖1至圖9說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法及用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料。注意，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式中，以下表述用于以中心軸線為基準(zhǔn)大致對稱的物體(以下，稱作“對稱物體”)的截面以及示出這種截面的圖。在沿著穿過中心軸線的平面切斷對稱物體而獲得的截面中，將其中的一個(gè)截面稱作“半截面”，并且將諸如圖2、圖8和圖9等的示出該半截面的圖稱作“半截面圖”。將沿著穿過中心軸線的平面切斷對稱物體而獲得的對稱物體的全截面稱作“全截面”，并且將諸如圖4至圖6等的示出該全截面的圖稱作“全截面圖”。

[第一實(shí)施方式]

以下，將說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制造方法制備的環(huán)狀成型體。環(huán)狀成型體用于制備在航空器等用的發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪盤。此外，通過熱處理對成型之后的環(huán)狀成型體進(jìn)行加工的操作和去除環(huán)狀成型體的多余部分的操作等來制備渦輪盤。典型地，環(huán)狀成型體由金屬制成，在本實(shí)施方式中，環(huán)狀成型體由鎳基合金718制備。然而，本發(fā)明不限于此。更具體地，可以使用能夠制造在高溫下具有高強(qiáng)度的環(huán)狀成型體的任何金屬。作為示例，可以通過使用在高溫下具有高強(qiáng)度的鎳基合金、鐵基合金或鈷基合金等來制備環(huán)狀成型體。

如圖1和圖2所示，環(huán)狀成型體包括基部1b，基部1b形成為繞著其中心軸線1a的大致環(huán)狀。環(huán)狀成型體1包括一側(cè)凸部1c和另一側(cè)凸部1d，一側(cè)凸部1c和另一側(cè)凸部1d分別從基部1b的位于環(huán)狀成型體1的中心軸線方向上的兩側(cè)突出。兩個(gè)凸部1c和1d均以沿著環(huán)狀成型體1的周向延伸的方式形成。注意，在圖2中，環(huán)狀成型體1的一側(cè)凸部1c和另一側(cè)凸部1d在環(huán)狀成型體1的徑向上大致彼此重合。然而，在可選的特征中，環(huán)狀成型體1的一側(cè)凸部1c和另一側(cè)凸部1d能夠在環(huán)狀成型體1的徑向上相對于彼此錯(cuò)開。

將參照圖3說明環(huán)狀成型體1的制造方法的概要。坯料2(如圖4所示)經(jīng)受作為第一鍛造的粗鍛，由此制備作為第一鍛造體的粗鍛造體3(如圖5所示)(粗鍛步驟(第一鍛造步驟)s1)。通過穿孔來加工粗鍛造體3以便制成穿孔體4(如圖6所示)。注意，如果需要，則可以通過中間環(huán)狀軋制來進(jìn)一步加工穿孔體4(穿孔步驟s2)。環(huán)狀軋制穿孔體4，以便制成被構(gòu)造為環(huán)狀材料的環(huán)狀軋制體5(如圖8的(a)和圖9所示)(環(huán)狀軋制步驟s3)。通過作為第二鍛造的精鍛來加工環(huán)狀軋制體5，以便制成被構(gòu)造為第二鍛造體的上述環(huán)狀成型體1(精鍛步驟(第二鍛造步驟)s4)。

以下，將說明環(huán)狀成型體1的制造方法的各步驟的細(xì)節(jié)。

[關(guān)于粗鍛步驟s1]

以下，將說明粗鍛步驟s1的細(xì)節(jié)。如圖4所示，通過使用鎳基合金718來制備作為待通過粗鍛進(jìn)行加工的材料的如下坯料2：該坯料2形成為繞著中心軸線2a的大致圓柱狀，然后，通過使用模具等對坯料2加壓以便制備圖5所示的粗鍛造體3。作為示例，如果通過使用鎳基合金718來制備坯料2，則優(yōu)選的是，在粗鍛步驟s1中使用的坯料2用的加熱溫度在900度至1075度的范圍。然而，本發(fā)明不限于此。更具體地，如果通過使用除了鎳基合金718以外的金屬來制備坯料2，則加熱溫度可以被設(shè)定成適合于在上述坯料上所執(zhí)行的粗鍛。

如圖5所示，粗鍛造體3被形成為包括底部3b和周壁部3c，底部3b形成為繞著中心軸線3a的大致圓板狀，周壁部3c隨著從底部3b的中心朝向底部3b的中心軸線方向的一側(cè)的方向去而從底部3b的中心朝向底部3b的外周的方向傾斜。注意，在圖5中，虛線表示底部3b和周壁部3c之間的邊界。在以下說明的穿孔加工中，沿著虛線去除底部3b。在上述粗鍛造體3中，如果周壁部3c的半截面以粗鍛造體3的中心軸線方向上的最大高度h1的中線3d為基準(zhǔn)沿粗鍛造體3的中心軸線方向分為一側(cè)區(qū)域3e和另一側(cè)區(qū)域3f，則穿過一側(cè)區(qū)域3e的重心3g和另一側(cè)區(qū)域3f的重心3h的直線3i相對于與粗鍛造體3的中心軸線3a平行的平行線3j以角度θ1傾斜、即相對于粗鍛造體3的中心軸線3a以角度θ1傾斜。優(yōu)選的是，角度θ1在7度至40度的范圍內(nèi)。

[關(guān)于穿孔步驟s2]

以下，將說明穿孔步驟s2的細(xì)節(jié)。通過諸如利用壓力加工沖出(punchingoutwithpressworking)或利用水刀切削等進(jìn)行穿孔來加工粗鍛造體3，使得圖5所示的粗鍛造體3的底部3b被去除。結(jié)果，如圖6所示，制備了包括沿著中心軸線4a形成的貫通孔4b的穿孔體4。穿孔體4包括與粗鍛造體3的周壁部3c對應(yīng)的周壁部4c。如果需要，則可以通過中間環(huán)狀軋制來加工穿孔體4。

[關(guān)于環(huán)狀軋制步驟s3]

以下，將說明環(huán)狀軋制步驟s3。在環(huán)狀軋制步驟s3中，作為示例，使用圖7所示的環(huán)狀軋制設(shè)備11。環(huán)狀軋制設(shè)備11包括：主輥12，其位于穿孔體4的外周側(cè)；和芯輥13，其位于穿孔體4的內(nèi)周側(cè)。主輥12的外周面與芯輥13的外周面彼此相面對。主輥12被構(gòu)造成能夠繞著穿過主輥12的中心且與穿孔體4的中心軸線4a大致平行地延伸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線12a轉(zhuǎn)動(dòng)。主輥12的外周面以與待制備的環(huán)狀軋制體5的外周面對應(yīng)的方式傾斜。芯輥13還被構(gòu)造成能夠繞著穿過芯輥13的中心且與穿孔體4的中心軸線4a大致平行地延伸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線13a轉(zhuǎn)動(dòng)。芯輥13的外周面以與待制備的環(huán)狀軋制體5的內(nèi)周面對應(yīng)的方式傾斜。然而，本發(fā)明不限于此。更具體地，主輥和芯輥可以形成為大致圓柱狀，并且主輥和芯輥的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線可以被配置成以分別與待制備的環(huán)狀軋制體5的外周面和內(nèi)周面對應(yīng)的方式傾斜。此外，環(huán)狀軋制設(shè)備11包括位于穿孔體4的在穿孔體4的中心軸線方向上的兩側(cè)的一對軸輥14、15。軸輥14的外周面與軸輥15的外周面彼此相面對。各軸輥14、15均被構(gòu)造成能夠繞著穿過對應(yīng)的軸輥的中心的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14a、15a轉(zhuǎn)動(dòng)。

在使用上述環(huán)狀軋制設(shè)備11的環(huán)狀軋制步驟s3中，首先，將穿孔體4投入環(huán)狀軋制設(shè)備11中。作為示例，如果通過使用鎳基合金718來制備穿孔體4，則優(yōu)選的是，待投入環(huán)狀軋制設(shè)備11中的穿孔體4的加熱溫度在900度至1050度的范圍內(nèi)。然而，本發(fā)明不限于此。更具體地，如果通過使用除了鎳基合金718以外的金屬來制備穿孔體4，則加熱溫度可以被設(shè)定成適合于在穿孔體4上所執(zhí)行的環(huán)狀軋制。主輥12的外周面與穿孔體4的外周面接觸，芯輥13的外周面與穿孔體4的內(nèi)周面接觸，此外，軸輥14、15的外周面分別與穿孔體4的在穿孔體4的中心軸線方向上的兩側(cè)面接觸。在主輥12和芯輥13分別繞著轉(zhuǎn)動(dòng)軸線12a、13a旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，主輥12和芯輥13在穿孔體4的徑向上夾壓穿孔體4。此外，在軸輥14、15分別繞著轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14a、15a旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，一對軸輥14、15在穿孔體4的中心軸線方向上夾壓穿孔體4。結(jié)果，制備了環(huán)狀軋制體5。

環(huán)狀軋制體5被形成為繞著環(huán)狀軋制體5的中心軸線5a的大致環(huán)狀，并且環(huán)狀軋制體5的半截面形成為傾斜的。更具體地，如圖9所示，如果環(huán)狀軋制體5的半截面以環(huán)狀軋制體5的中心軸線方向上的最大高度h2的中線5b為基準(zhǔn)沿環(huán)狀軋制體5的中心軸線方向分為一側(cè)區(qū)域5c和另一側(cè)區(qū)域5d，則穿過一側(cè)區(qū)域5c的重心5e和另一側(cè)區(qū)域5d的重心5f的直線5g相對于與環(huán)狀軋制體5的中心軸線5a平行的平行線5h以角度θ2傾斜、即相對于環(huán)狀軋制體5的中心軸線5a以角度θ2傾斜。優(yōu)選的是，角度θ2在7度至40度的范圍內(nèi)。此外，更優(yōu)選的是，角度θ2在10度至25度的范圍內(nèi)。這是因?yàn)?，如果角度?在上述范圍內(nèi)，則能夠?qū)⒆銐虻膽?yīng)變量賦予在以下說明的精鍛步驟s4中的材料使得該材料可以特別適合用作航空器用渦輪盤的材料。在環(huán)狀軋制體5的一半截面中的角度θ2可以與粗鍛造體3的周壁部3c的一半截面中的角度θ1相同或不同。如果角度θ2與角度θ1不同，則穿孔體4可以以改變上述角度的方式被環(huán)狀軋制。

此外，作為示例，環(huán)狀軋制體5的外周面可以形成為從環(huán)狀軋制體5的內(nèi)周朝向環(huán)狀軋制體5的外周突出的大致圓弧狀。此外，為了形成環(huán)狀軋制體5的被形成為大致圓弧狀的外周面，主輥12的外周面可以以與環(huán)狀軋制體5的外周面對應(yīng)的方式、形成為從環(huán)狀軋制體5的內(nèi)周朝向環(huán)狀軋制體5的外周凹陷的大致圓弧狀。環(huán)狀軋制體5的內(nèi)周面可以形成為從環(huán)狀軋制體5的外周朝向環(huán)狀軋制體5的內(nèi)周突出的大致圓弧狀。此外，為了形成環(huán)狀軋制體5的被形成為上述大致圓弧狀的內(nèi)周面，芯輥13的外周面可以以與環(huán)狀軋制體5的內(nèi)周面對應(yīng)的方式形成為從環(huán)狀軋制體5的外周朝向環(huán)狀軋制體5的內(nèi)周凹陷的大致圓弧狀。

[關(guān)于精鍛步驟s4]

以下，將說明精鍛步驟s4。在精鍛步驟s4中，使用圖8的(a)和圖8的(b)所示的一側(cè)模具16和另一側(cè)模具17。一側(cè)模具16包括：凹部16a，其與環(huán)狀成型體1的一側(cè)凸部1c對應(yīng)；和開口側(cè)凹部16b，其與環(huán)狀成型體1的基部1b的一側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)。另一側(cè)模具17包括：凹部17a，其與環(huán)狀成型體1的另一側(cè)凸部1d對應(yīng)；和開口側(cè)凹部17b，其與環(huán)狀成型體1的基部1b的另一側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)。

在精鍛步驟s4中，環(huán)狀軋制體5載置在上述兩個(gè)模具16、17中，然后，環(huán)狀軋制體5被兩個(gè)模具16、17沿環(huán)狀軋制體5的中心軸線方向夾壓。作為示例，如果通過使用鎳基合金718來制備環(huán)狀軋制體5，則優(yōu)選的是，載置于兩個(gè)模具16、17的環(huán)狀軋制體5的加熱溫度在900度至1050度的范圍內(nèi)。然而，本發(fā)明不限此。更具體地，如果環(huán)狀軋制體5由除了鎳基合金718以外的金屬制備，則加熱溫度可以被設(shè)定為適合于在環(huán)狀軋制體5上所執(zhí)行的精鍛的溫度。

在配置上述環(huán)狀軋制體5的狀態(tài)下，環(huán)狀軋制體5被位于一側(cè)模具16的凹部16a的外周側(cè)角部16c的外周側(cè)的區(qū)域(以下將該區(qū)域稱作“外周側(cè)支撐區(qū)域”)支撐，并且環(huán)狀軋制體5被位于另一側(cè)模具17的凹部17a的內(nèi)周側(cè)角部17c的內(nèi)周側(cè)的區(qū)域(以下將該區(qū)域稱作“內(nèi)周側(cè)支撐區(qū)域”)支撐。注意，上述表述“凹部16a的外周側(cè)角部16c”表示位于一側(cè)模具16的凹部16a的外周面16a1與一側(cè)模具16的開口側(cè)凹部16b的外周側(cè)底面16b1之間的角部，上述表述“凹部17a的內(nèi)周側(cè)角部17c”表示位于另一側(cè)模具17的凹部17a的內(nèi)周面17a1與另一側(cè)模具17的開口側(cè)凹部17b的內(nèi)周側(cè)底面17b1之間的角部。此外，優(yōu)選的是，環(huán)狀軋制體5被配置成與除了一側(cè)模具16的外周側(cè)支撐區(qū)域和另一側(cè)模具17的內(nèi)周側(cè)支撐區(qū)域以外的區(qū)域間隔開。換言之，環(huán)狀軋制體5的在傾斜直線5g的方向上的兩端部分別與兩個(gè)模具16、17接觸，并且環(huán)狀軋制體5在環(huán)狀軋制體5的中心軸線方向上以及環(huán)狀軋制體5的徑向上受到兩個(gè)模具16、17的限制。

特別地，在本實(shí)施方式中，如圖8的(a)所示，環(huán)狀軋制體5被在一側(cè)模具16的開口側(cè)凹部16b中的外周側(cè)底面16b1和外周面16b2以及在另一側(cè)模具17的開口側(cè)凹部17b中的內(nèi)周側(cè)底面17b1和內(nèi)周面17b2支撐。此外，優(yōu)選的是，環(huán)狀軋制體被配置成與除了一側(cè)模具16的開口側(cè)凹部16b中的外周側(cè)底面16b1和外周面16b2以及另一側(cè)模具17的開口側(cè)凹部17b中的內(nèi)周側(cè)底面17b1和內(nèi)周面17b2以外的區(qū)域間隔開。

此外，在精鍛中，呈流體的形式環(huán)狀軋制體5填滿一側(cè)模具16的凹部16a和開口側(cè)凹部16b以及另一側(cè)模具17的凹部17a和開口側(cè)凹部17b。結(jié)果，制備了環(huán)狀成型體1。

根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體1的制造方法，在精鍛步驟s4中，當(dāng)將環(huán)狀軋制體5載置在兩個(gè)模具16、17中時(shí)，環(huán)狀軋制體5被一側(cè)模具16的外周側(cè)支撐區(qū)域和另一側(cè)模具17的內(nèi)周側(cè)支撐區(qū)域支撐，此外，環(huán)狀軋制體5被配置成與除了一側(cè)模具16的外周側(cè)支撐區(qū)域和另一側(cè)模具17的內(nèi)周側(cè)支撐區(qū)域以外的區(qū)域間隔開。因此，在精鍛步驟s4中，能夠減小環(huán)狀軋制體5與兩個(gè)模具16、17之間的接觸面積，結(jié)果，在精鍛的開始時(shí)以及初期階段能夠減少環(huán)狀軋制體5的材料粘附于兩個(gè)模具16、17的區(qū)域，因而能夠?qū)Υ苽涞沫h(huán)狀成型體1賦予足夠的應(yīng)變。此外，能夠防止環(huán)狀軋制體5的表面區(qū)域的溫度與向兩個(gè)模具16、17的放熱對應(yīng)地降低，因而能夠防止在制備的環(huán)狀成型體1的表面區(qū)域中的金屬結(jié)構(gòu)的結(jié)晶粗大化。因此，能夠確實(shí)且有效率地制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀成型體1。此外，能夠減少環(huán)狀成型體1的對應(yīng)于死金屬區(qū)域而設(shè)置的多余部分，因而能夠?qū)崿F(xiàn)近凈形鍛造。此外，即使在環(huán)狀成型體1的一側(cè)凸部1c和另一側(cè)凸部1d在環(huán)狀成型體1的徑向上彼此錯(cuò)開的情況下，呈流體的形式的環(huán)狀軋制體5也確實(shí)地填滿兩個(gè)模具16、17的凹部16a、17a，因而能夠確實(shí)地形成環(huán)狀成型體1的兩個(gè)凸部1c、1d。

根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體1的制造方法和被構(gòu)造為本實(shí)施方式的環(huán)狀材料的環(huán)狀軋制體5，在精鍛的開始時(shí)以及初期階段，載置在兩個(gè)模具16、17中的環(huán)狀軋制體5的傾斜角度θ2在7度至40度的范圍內(nèi)。因此，因?yàn)閮A斜角度θ2為7度以上，所以在精鍛步驟s4中能夠防止環(huán)狀軋制體5的縱曲。此外，因?yàn)閮A斜角度θ2為40度以下，所以在精鍛步驟s4中，能夠防止由環(huán)狀軋制體5的旋轉(zhuǎn)造成的不穩(wěn)定精鍛而引起不能獲得期望形狀的現(xiàn)象(以下，將該現(xiàn)象稱作“環(huán)狀軋制體5的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象”)。因此，能夠確實(shí)且有效率地制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀成型體1。

[第二實(shí)施方式]

將說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法和用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料。根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法的基本特征和用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料的基本特征與以上說明的第一實(shí)施方式的基本特征大致相同。然而，根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法和用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料與第一實(shí)施方式的制造方法和環(huán)狀材料的區(qū)別如下。

雖然圖中未示出，但是在被構(gòu)造成環(huán)狀材料的環(huán)狀軋制體中，以與一側(cè)模具的凹部的外周側(cè)角部對應(yīng)的方式形成凹陷部。作為示例，在環(huán)狀軋制之后可以通過諸如切削加工或壓力加工等的機(jī)械加工來形成凹陷部。在精鍛步驟中，該環(huán)狀軋制體被一側(cè)模具的凹部中的與凹陷部接合的外周側(cè)角部支撐，并且該環(huán)狀軋制體也被另一側(cè)模具的開口側(cè)凹部中的內(nèi)周側(cè)底面和內(nèi)周面支撐。此外，優(yōu)選的是，環(huán)狀軋制體被配置成與除了一側(cè)模具的凹部中的外周側(cè)角部以及另一側(cè)模具的開口側(cè)凹部中的內(nèi)周側(cè)底面和內(nèi)周面以外的區(qū)域間隔開。

根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法和被構(gòu)造為環(huán)狀材料的環(huán)狀軋制體，除了由第一實(shí)施方式獲得的有益效果以外，還能夠獲得以下的有益效果。也就是說，因?yàn)榄h(huán)狀軋制體的凹陷部與一側(cè)模具的凹部中的外周側(cè)角部接合，所以環(huán)狀軋制體能夠被穩(wěn)定地支撐在兩個(gè)模具內(nèi)。因此，能夠確實(shí)且有效率地制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀軋制體。

[第三實(shí)施方式]

將說明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法和用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料。根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法的基本特征和用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料的基本特征與以上說明的第一實(shí)施方式的基本特征大致相同。然而，根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法和用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料與第一實(shí)施方式的制造方法和環(huán)狀材料的區(qū)別如下。

雖然圖中未示出，但是在被構(gòu)造成環(huán)狀材料的環(huán)狀軋制體中，以分別與一側(cè)模具的凹部中的外周側(cè)角部和另一側(cè)模具的凹部中的內(nèi)周側(cè)角部對應(yīng)的方式形成凹陷部。作為示例，在環(huán)狀軋制之后，可以通過諸如切削加工或壓力加工等的機(jī)械加工來形成凹陷部。在精鍛步驟中，該環(huán)狀軋制體被一側(cè)模具的凹部中的與兩個(gè)凹陷部中對應(yīng)的凹陷部接合的外周側(cè)角部支撐，并且該環(huán)狀軋制體也被另一側(cè)模具的凹部中的內(nèi)周側(cè)角部支撐。此外，優(yōu)選的是，環(huán)狀軋制體被配置成與除了一側(cè)模具的凹部中的外周側(cè)角部以及另一側(cè)模具的開口側(cè)凹部中的內(nèi)周側(cè)角部以外的區(qū)域間隔開。

根據(jù)本實(shí)施方式的環(huán)狀成型體的制造方法和用于制造環(huán)狀成型體的環(huán)狀材料，除了由第一實(shí)施方式獲得的有益效果以外，還能夠獲得以下的有益效果。也就是說，因?yàn)榄h(huán)狀軋制體的凹陷部分別與一側(cè)模具的凹部中的外周側(cè)角部和另一側(cè)模具的凹部中的內(nèi)周側(cè)角部接合，所以環(huán)狀軋制體能夠被穩(wěn)定地支撐在兩個(gè)模具內(nèi)。因此，能夠確實(shí)且有效率地制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀軋制體。

以上說明了本發(fā)明的實(shí)施方式；然而，本發(fā)明不限于此。更具體地，能夠基于本發(fā)明的技術(shù)思想通過各種變型和改變來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

例如，作為本發(fā)明的變型例，可以采用以下特征。也就是說，在該特征中，如果在精鍛步驟s4中使用的兩個(gè)模具16、17的凹部16a、17a以與環(huán)狀成型體1的在徑向上錯(cuò)開的一側(cè)凸部1c和另一側(cè)凸部1d對應(yīng)的方式在環(huán)狀成型體1的徑向上錯(cuò)開，則環(huán)狀軋制體5能夠在環(huán)狀軋制體5的一半截面沒有傾斜的狀態(tài)下、即在一半截面的傾斜角度θ2為0度的狀態(tài)下被支撐。在該特征中，例如，環(huán)狀軋制體5的一半截面可以形成為大致矩形形狀，此外，兩個(gè)模具16、17的凹部16a、17a之間的在環(huán)狀軋制體5的徑向上的錯(cuò)開量可以比在環(huán)狀軋制體5的徑向上的一側(cè)截面的厚度小。在該特征中，環(huán)狀軋制體5能夠被一側(cè)模具16的外周側(cè)支撐區(qū)域和另一側(cè)模具17的內(nèi)周面?zhèn)戎螀^(qū)域支撐。如果采用上述特征，則能夠以抑制死金屬現(xiàn)象的方式實(shí)現(xiàn)鍛造。然而，出于環(huán)狀軋制體5的穩(wěn)定配置和環(huán)狀軋制體5的形狀的自由度的觀點(diǎn)，優(yōu)選的是，采用環(huán)狀軋制體的一半截面傾斜的特征。

實(shí)施例

將說明本發(fā)明的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，待制備的環(huán)狀成型體1具有如下尺寸：最大外徑為1090mm、徑向上的最大厚度為120mm以及中心軸線方向上的最大高度為110mm。在用于制備該環(huán)狀成型體1的精鍛步驟s4中，分別在如下多種配置狀態(tài)下執(zhí)行精鍛步驟s4：環(huán)狀軋制體5的傾斜的一半截面的傾斜角度θ2被設(shè)定為5度、7度、10度、20度、25度、30度、40度、45度或50度。在各配置狀態(tài)下的鍛造步驟中，確認(rèn)是否發(fā)生環(huán)狀軋制體5的縱曲。此外，在各配置狀態(tài)下的鍛造步驟中，確認(rèn)是否發(fā)生環(huán)狀軋制體5的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

作為上述確認(rèn)的結(jié)果，在傾斜角度θ2為5度的情況下，發(fā)生了環(huán)狀軋制體5的縱曲。在傾斜角度θ2分別為45度和50度的各情況下，發(fā)生了環(huán)狀軋制體5的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。另一方面，在傾斜角度θ2分別為7度、10度、20度、30度和40度的各情況下，能夠確實(shí)且有效率地制備減少了死金屬區(qū)域的環(huán)狀成型體1。特別是在傾斜角度θ2分別為10度、20度、25度的各情況下，能夠更確實(shí)且更有效率地制備如下的環(huán)狀成型體1：在該環(huán)狀成型體1中，充分地賦予了適合于航空器用渦輪盤的材料的應(yīng)變，并且減少了死金屬區(qū)域。

附圖標(biāo)記說明

1環(huán)狀成型體

1a中心軸線

1c一側(cè)凸部

1d另一側(cè)凸部

5環(huán)狀軋制體(環(huán)狀材料)

5a中心軸線

5b中線

5c一側(cè)區(qū)域

5d另一側(cè)區(qū)域

5e、5f重心

5g直線

5h平行線

16一側(cè)模具

16a凹部

16c凹部的外周側(cè)角部

17另一側(cè)模具

17a凹部

17c凹部的內(nèi)周側(cè)角部

h1、h2最大高度

θ1、θ2角度

s1粗鍛步驟(第一鍛造步驟)

s2穿孔步驟

s3環(huán)狀軋制步驟

s4精鍛步驟(第二鍛造步驟)