JP2659848B2 - 短繊維系ｆｒｍの等温鍛造法 - Google Patents
短繊維系ｆｒｍの等温鍛造法Info
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- JP2659848B2 JP2659848B2 JP13704190A JP13704190A JP2659848B2 JP 2659848 B2 JP2659848 B2 JP 2659848B2 JP 13704190 A JP13704190 A JP 13704190A JP 13704190 A JP13704190 A JP 13704190A JP 2659848 B2 JP2659848 B2 JP 2659848B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は短繊維系FRM鍛造品のマクロ欠陥（内部剥
離）の発生を防止するための等温鍛造法に関する。
離）の発生を防止するための等温鍛造法に関する。
等温鍛造法とは鍛造される材料（ワーク）と金型とを
同じ温度に加熱し、その温度を維持したままで鍛造を行
う塑性加工法であり、チタン合金、超合金等の難加工材
に対して適用されている。FRMに対してもこれらの金属
材料に対するのと同様のプロセスで等温鍛造法が適用さ
れており、その温度、荷重プロフィールは第２図に示す
通りである。
同じ温度に加熱し、その温度を維持したままで鍛造を行
う塑性加工法であり、チタン合金、超合金等の難加工材
に対して適用されている。FRMに対してもこれらの金属
材料に対するのと同様のプロセスで等温鍛造法が適用さ
れており、その温度、荷重プロフィールは第２図に示す
通りである。
短繊維系FRMは塑性加工が可能なことから、等温鍛造
法が賦形技術として利用されているが、FRMは従来の金
属材料に比べて剪断変形による欠陥を極めて生じ易く、
デッドメタルが生じないよう型形状に対する細かな配慮
が必要である。しかし、メタルフローを均一に制御し
て、マクロ的な剪断欠陥を防止しても、FRMは本質的に
ミクロ欠陥を内在しており、等温鍛造後の材料には繊維
／マトリックス界面等に多くのミクロ欠陥が存在する。
また、短繊維系FRMは材料製造プロセス上どうしても材
料内に相当量の水素ガスが存在し、繊維含有量が多くな
るにつれ水素ガス量も増加する傾向にある。
法が賦形技術として利用されているが、FRMは従来の金
属材料に比べて剪断変形による欠陥を極めて生じ易く、
デッドメタルが生じないよう型形状に対する細かな配慮
が必要である。しかし、メタルフローを均一に制御し
て、マクロ的な剪断欠陥を防止しても、FRMは本質的に
ミクロ欠陥を内在しており、等温鍛造後の材料には繊維
／マトリックス界面等に多くのミクロ欠陥が存在する。
また、短繊維系FRMは材料製造プロセス上どうしても材
料内に相当量の水素ガスが存在し、繊維含有量が多くな
るにつれ水素ガス量も増加する傾向にある。
短繊維系FRMは上記の２つの特異性があるため、第２
図に示すような従来の等温鍛造法における温度、荷重プ
ロフィールで鍛造を行うと、鍛造温度からの冷却中ある
いはその後の熱処理（溶体化処理）中に水素ガスがミク
ロ欠陥をサイトとして凝集し、内圧を発生して鍛造品内
部にマクロ的な剥離を発生するという問題があり、製造
歩留りが極めて悪くなっている。
図に示すような従来の等温鍛造法における温度、荷重プ
ロフィールで鍛造を行うと、鍛造温度からの冷却中ある
いはその後の熱処理（溶体化処理）中に水素ガスがミク
ロ欠陥をサイトとして凝集し、内圧を発生して鍛造品内
部にマクロ的な剥離を発生するという問題があり、製造
歩留りが極めて悪くなっている。
短繊維系FRM等温鍛造材におけるマクロ欠陥（内部剥
離）の発生は、前記の通り、鍛造により生成したミクロ
欠陥への水素ガスの凝集によるものであると考えられる
ことから、鍛造により生成するミクロ欠陥量の極少
化、水素ガス含有量の低減により内部剥離の発生を防
止することが可能であると考えられる。
離）の発生は、前記の通り、鍛造により生成したミクロ
欠陥への水素ガスの凝集によるものであると考えられる
ことから、鍛造により生成するミクロ欠陥量の極少
化、水素ガス含有量の低減により内部剥離の発生を防
止することが可能であると考えられる。
のミクロ欠陥量極少化の観点からは、液相を生成す
る温度での塑性加工は好ましくないことから、固相線温
度以下で鍛造することが必要であり、最も優れた塑性流
動特性を示す固相線直下の温度が最適条件である。
る温度での塑性加工は好ましくないことから、固相線温
度以下で鍛造することが必要であり、最も優れた塑性流
動特性を示す固相線直下の温度が最適条件である。
また、の水素ガス含有量低減のためには素材製造時
に充分な脱ガスを行うのが望ましいが、溶湯加工含浸法
で材料製造する場合にはガス量の低減は難しく、鍛造前
素材あるいは鍛造材の状態で脱ガス処理することが必要
となる。脱ガス処理は水素の拡散が活発となる極力高い
温度（固相線温度以上）で行うことが望ましいが、FRM
は拘束しない状態で固相線温度以上に加熱すると割れが
発生し易いことから鍛造前素材状態での完全な脱ガスは
難しく、また等温鍛造も前記の通り固相線温度以下で行
うことから、鍛造中の水素ガス量低下もあまり期待でき
ない。以上のことから鍛造が終了してから脱ガスを行う
ことが必要となるが、鍛造材は金型内に拘束した状態で
加熱することが可能であり、この場合には部分液相の生
ずる固相線温度以上に加熱しても割れを発生しないこと
から、繊維／マトリックス界面等に比較的安定に存在す
る水素ガスも減少させることができる。従って等温鍛造
を行ってから一旦冷却後あるいは鍛造後そのまま金型内
で荷重を負荷したまま固相線温度以上に加熱、保持、そ
して冷却することにより、割れを発生させずに効率良く
水素ガスを低減させることが可能となる。
に充分な脱ガスを行うのが望ましいが、溶湯加工含浸法
で材料製造する場合にはガス量の低減は難しく、鍛造前
素材あるいは鍛造材の状態で脱ガス処理することが必要
となる。脱ガス処理は水素の拡散が活発となる極力高い
温度（固相線温度以上）で行うことが望ましいが、FRM
は拘束しない状態で固相線温度以上に加熱すると割れが
発生し易いことから鍛造前素材状態での完全な脱ガスは
難しく、また等温鍛造も前記の通り固相線温度以下で行
うことから、鍛造中の水素ガス量低下もあまり期待でき
ない。以上のことから鍛造が終了してから脱ガスを行う
ことが必要となるが、鍛造材は金型内に拘束した状態で
加熱することが可能であり、この場合には部分液相の生
ずる固相線温度以上に加熱しても割れを発生しないこと
から、繊維／マトリックス界面等に比較的安定に存在す
る水素ガスも減少させることができる。従って等温鍛造
を行ってから一旦冷却後あるいは鍛造後そのまま金型内
で荷重を負荷したまま固相線温度以上に加熱、保持、そ
して冷却することにより、割れを発生させずに効率良く
水素ガスを低減させることが可能となる。
本発明は以上の技術的事実に基いて完成されたもの
で、短繊維系FRMをそのマトリックス金属の固相線温度
以下で鍛造し、一旦、冷却後あるいは鍛造に引き続き、
金型内で荷重を負荷したままで固相線温度以上に加熱／
冷却することを特徴とする短繊維系FRMの等温鍛造法で
ある。
で、短繊維系FRMをそのマトリックス金属の固相線温度
以下で鍛造し、一旦、冷却後あるいは鍛造に引き続き、
金型内で荷重を負荷したままで固相線温度以上に加熱／
冷却することを特徴とする短繊維系FRMの等温鍛造法で
ある。
本発明で対象とするマトリックス金属としてはアルミ
ニウム合金であれば、どのようなものも使用でき、強化
繊維となる短繊維としてはSiC,Al2O3などのウィスカ、
粒子が使用できる。
ニウム合金であれば、どのようなものも使用でき、強化
繊維となる短繊維としてはSiC,Al2O3などのウィスカ、
粒子が使用できる。
短繊維系FRM等温鍛造品の鍛造後の冷却中あるいはそ
の後の溶体化処理中に発生するマクロ欠陥（内部剥離）
を防止するために採用した技術的手段は固相線温度以
下（できれば直下）の温度で鍛造する。鍛造後、金型
内で荷重を負荷したままで固相線温度以上に加熱、保
持、冷却する。の２点である。
の後の溶体化処理中に発生するマクロ欠陥（内部剥離）
を防止するために採用した技術的手段は固相線温度以
下（できれば直下）の温度で鍛造する。鍛造後、金型
内で荷重を負荷したままで固相線温度以上に加熱、保
持、冷却する。の２点である。
は内部剥離の起点（核）となるミクロ欠陥を最少化
する効果があり、 はミクロ欠陥に凝集して内部剥離を引き起す水素ガ
スを低減させる効果を有している。
する効果があり、 はミクロ欠陥に凝集して内部剥離を引き起す水素ガ
スを低減させる効果を有している。
以下、本発明の一実施例として、7075合金（Al−5.1
〜6.1Zn−2.1〜2.9Mg−1.2〜2.0Cu）をSiCウィスカで強
化したSiCw/7075FRMによる飛昇体翼モデルの鍛造例を、
温度、荷重プロフィールを示す第１図によって説明す
る。
〜6.1Zn−2.1〜2.9Mg−1.2〜2.0Cu）をSiCウィスカで強
化したSiCw/7075FRMによる飛昇体翼モデルの鍛造例を、
温度、荷重プロフィールを示す第１図によって説明す
る。
上記材料の固相線温度は500℃付近（Al−Zn−Mg−Cu
四元共晶温度は477℃。固相線温度は偏析の程度によっ
て異ってくるが、ほぼ500℃と考えられる。）であるこ
とから、鍛造温度は固相線温度直下の480℃として鍛造
によるミクロ欠陥の発生を少くし、鍛造後金型内で荷重
を負荷したままで固相線温度以上の530℃に加熱、保
持、冷却して水素ガス量を低減させて、その後の溶体化
処理におけるマクロ欠陥（内部剥離）の発生を防止し
た。
四元共晶温度は477℃。固相線温度は偏析の程度によっ
て異ってくるが、ほぼ500℃と考えられる。）であるこ
とから、鍛造温度は固相線温度直下の480℃として鍛造
によるミクロ欠陥の発生を少くし、鍛造後金型内で荷重
を負荷したままで固相線温度以上の530℃に加熱、保
持、冷却して水素ガス量を低減させて、その後の溶体化
処理におけるマクロ欠陥（内部剥離）の発生を防止し
た。
この実施例では翼モデルの鍛造は荒地鍛造、型鍛造の
２工程で行い、鍛造温度は２工程とも480℃とした。金
型内で荷重を負荷したまま加熱、保持、冷却する加圧／
加熱処理は型鍛造の後に実施したが、これは荒地鍛造の
後に実施してもよく、各工程で行えば更に有効である。
また、この実施例では等温鍛造に引き続いて昇温を行っ
て加圧／加熱処理も実施したが、一旦冷却した後に改め
て加圧／加熱処理を行っても同様の効果が得られる。
２工程で行い、鍛造温度は２工程とも480℃とした。金
型内で荷重を負荷したまま加熱、保持、冷却する加圧／
加熱処理は型鍛造の後に実施したが、これは荒地鍛造の
後に実施してもよく、各工程で行えば更に有効である。
また、この実施例では等温鍛造に引き続いて昇温を行っ
て加圧／加熱処理も実施したが、一旦冷却した後に改め
て加圧／加熱処理を行っても同様の効果が得られる。
加圧／加熱処理の温度及び荷重条件は、必要以上に塑
性変形をさせることなく、効率よく脱ガスを行える条件
とすることが必要であり、特に最終の鍛造工程の後で実
施する場合には注意が必要である。
性変形をさせることなく、効率よく脱ガスを行える条件
とすることが必要であり、特に最終の鍛造工程の後で実
施する場合には注意が必要である。
本発明による等温鍛造プロセスを適用することによ
り、鍛造中に生成するミクロ欠陥量及び鍛造後の材料に
含まれる水素ガス量が低減され、これによって溶体化処
理工程でのマクロ欠陥（内部剥離）の発生が防止され
る。
り、鍛造中に生成するミクロ欠陥量及び鍛造後の材料に
含まれる水素ガス量が低減され、これによって溶体化処
理工程でのマクロ欠陥（内部剥離）の発生が防止され
る。
特に繊維（例えばSiCウィスカ）含有量の多い高強度F
RMでは素材の水素含有量が多いことから、鍛造品の製品
歩留りが大幅に向上する。
RMでは素材の水素含有量が多いことから、鍛造品の製品
歩留りが大幅に向上する。
第１図は本発明よる等温鍛造法の温度、荷重プロフィー
ルを示す図、第２図は従来の等温鍛造法の温度、荷重プ
ロフィールを示す図である。
ルを示す図、第２図は従来の等温鍛造法の温度、荷重プ
ロフィールを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 都筑 隆之 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱 重工業株式会社名古屋航空宇宙システム 製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−132263（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】短繊維系FRMをそのマトリックス金属の固
相線温度以下で鍛造し、一旦、冷却後あるいは鍛造に引
き続き、金型内で荷重を負荷したままで固相線温度以上
に加熱／冷却することを特徴とする短繊維系FRMの等温
鍛造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13704190A JP2659848B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 短繊維系ｆｒｍの等温鍛造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13704190A JP2659848B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 短繊維系ｆｒｍの等温鍛造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0433737A JPH0433737A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2659848B2 true JP2659848B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=15189483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13704190A Expired - Fee Related JP2659848B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 短繊維系ｆｒｍの等温鍛造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659848B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2713662B1 (fr) * | 1993-12-08 | 1996-01-12 | Snecma | Procédé d'obtention d'une pièce circulaire métallique renforcée par des fibres. |
| US6609286B2 (en) | 2000-05-10 | 2003-08-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for manufacturing a part of a metal matrix composite material |
| CN104175062B (zh) * | 2013-05-28 | 2017-02-22 | 陕西华威锻压有限公司 | 全纤维组织大型双法兰电机主轴锻造方法 |
| CN104175063B (zh) * | 2013-05-28 | 2016-12-28 | 陕西华威锻压有限公司 | 全纤维组织大型连体法兰风机主轴锻造方法 |
| CN103894792B (zh) * | 2014-02-26 | 2017-05-24 | 陕西华威锻压有限公司 | 全纤维组织大型单法兰防爆电机主轴锻件加工方法 |
| CN109622840A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-16 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种大型多筋类复杂7075铝合金机匣等温模锻方法 |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP13704190A patent/JP2659848B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0433737A (ja) | 1992-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |