JP3555353B2

JP3555353B2 - 金属製筒状部品の矯正方法

Info

Publication number: JP3555353B2
Application number: JP23824396A
Authority: JP
Inventors: 英亮小針; 良二高橋
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2016-09-09
Also published as: JPH1080726A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製筒状部品の矯正方法に係り、特に航空機などに使用されるニッケル基合金製部品の変形矯正技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジェットエンジンのケーシング等は、ニッケル基合金、チタン基合金が用いられる場合があるが、このジェットエンジンのケーシング等には、使用中の熱履歴、振動、金属疲労、応力等により変形が生じる場合がある。
【０００３】
従来、ニッケル基合金の部品等に変形が生じた場合には、加熱炉中で９００℃〜１１００℃の温度に保ち溶体化させた後、常温で変形矯正を行い、６００℃〜８００℃の温度で２４時間程度の加熱を行う時効化処理を施していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ニッケル基合金の部品の場合は、例えば常温で変形矯正を行おうとすると、強度が高くかつスプリングバックの影響があるため、寸法精度を高めることが困難であった。
また、変形矯正上適切な高温（溶体化温度）で処理する場合、修正型としてステンレス鋼の適用が考えられるが、ステンレス鋼の高温強度がニッケル基合金と比較して低いため、変形矯正時の寸法精度が低下しやすい。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼被矯正部品の変形矯正時に寸法精度の向上を図る。
▲２▼変形矯正の後に行う熱処理による変形を抑止する。
▲３▼変形矯正に係る作業性の向上を図る。
▲４▼変形矯正に係るコストを削減する。
▲５▼安価な例えばステンレス鋼の修正型等の治具を適用可能にする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
金属製筒状部品の矯正方法にあっては、被矯正部品の溶体化処理を行う工程と、該被矯正部品を常温付近まで冷却する工程と、該被矯正部品を加熱し熱膨張させる工程と、熱膨張した被矯正部品を修正型にはめ込む工程と、修正型および被矯正部品を加熱する工程と、修正型が温度上昇により熱膨張して被矯正部品の変形部分を矯正する工程と、被矯正部品の時効化処理を行う工程と、被矯正部品を冷却する工程とを組み合わせた技術が適用される。
熱膨張した被矯正部品を修正型にはめ込む際には、例えば室温状態で行われる。
被矯正部品の矯正温度にあっては、溶体化温度より低く設定することが必要であり、かつ時効化処理温度より低い温度に設定することが望ましい。
被矯正部品にあっては、ニッケル基合金製で、円筒形状横断面を有するケーシング等とされる。
修正型は被矯正部品よりも線膨張係数の大きな金属より構成されることが望ましく、被矯正部品がニッケル基合金である場合には、修正型がステンレス鋼材により構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る金属製筒状部品の矯正方法の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【０００８】
該一実施形態において適用される被矯正部品（ケーシング）１は、例えば航空機用エンジンの円筒形状横断面を有するケーシングとされ、かつ、ニッケル基合金製とされる。
該ケーシング１には、フランジ１ａと円筒壁１ｂが配され、該円筒壁１ｂには変形部分Ｃが存在し、図２（ａ）に鎖線で示す好ましい形状から変形した状態となっており、フランジ１ａも一部分が変形しているものとする。
【０００９】
図２（ｂ）に示すように、ケーシング１には修正型２が組み合わされ、該修正型２は例えばステンレス鋼材から形成されており、該修正型２の外面形状は、予めケーシング１の正しい内面形状に対応するよう設定される。
【００１０】
以下、本発明に係る金属製筒状部品の矯正方法の実施状況について、図１ないし図３を参照して工程順に説明する。
【００１１】
〔Ｓ１：ケーシングの溶体化処理〕
図３に溶体化温度Ｔ_ａで示すように、ケーシング１を加熱炉の内部に挿填し、９００℃〜１１００℃の温度で例えば１時間〜４時間の溶体化処理を行い、変形加工可能な金属組織状態とするとともに、自然冷却等により常温近傍まで冷却する。この状態におけるケーシング１のフランジ１ａ付近の平均内径を例えば常温でＤ_０とする。
【００１２】
〔Ｓ２：ケーシングの熱膨張〕
ケーシング１の内部に、常温でフランジ１ａ付近の外径がＤ_２である修正型２を装填する際、例えば変形部分Ｃにより装填が阻害されるならば、ケーシング１を１５０℃〜３００℃に熱し、熱膨張させる。この際のケーシング１のフランジ１ａ付近の平均内径をＤ_１とする。
【００１３】
〔Ｓ３：修正型のはめ込み〕
熱膨張したケーシング１に、例えば室温状態でフランジ１ａ付近の外径がＤ_２である修正型２をはめ込む。ただし、Ｄ_１＞Ｄ_２の関係を有するものとする。
【００１４】
〔Ｓ４：被矯正部品及び修正型の加熱〕
ケーシング１と修正型２とを加熱炉の内部において矯正温度Ｔ_ｃ：５００℃〜６００℃に加熱する。
【００１５】
〔Ｓ５：変形部分の矯正〕
ケーシング１と修正型２とを組み合わせた状態で加熱すると、修正型２の温度上昇にともなって修正型２の膨張が顕著になり、修正型２が外側のケーシング１を内部から押圧することになる。
その結果、ケーシング１の一部（例えば変形部分Ｃ）に塑性変形を伴う熱膨張が生じ、また、変形部分Ｃの付近に塑性変形が集中するために、ケーシング１が修正型２の矯正しようとした外形に矯正され、かつフランジ１ａもケーシング１の変形部分Ｃが矯正されることに基づいて矯正される。
このときのフランジ１ａ付近の内径はＤ_３となり、Ｄ_３＞Ｄ_１＞Ｄ_２の関係が成立する。
【００１６】
〔Ｓ６：時効化処理〕
次いで、図３に時効化温度Ｔ_ｄで示す熱処理（時効処理）を行い、ケーシング１を所望の金属組織に戻す。この場合の時効化処理では、加熱炉中において６００〜８００℃の温度で２４時間程度の加熱が施される。
【００１７】
〔Ｓ７：冷却〕
変形矯正されたケーシング１は、室温状態まで冷却されることにより、変形矯正工程が完了する。この結果、ケーシング１は正規の寸法である内径Ｄ_４となる。
【００１８】
なお、工程Ｓ３において、修正型２を室温状態ではめ込むようにしたが、室温状態よりも低くすることも有効であり、時効化温度近傍まで加熱した場合に、充分な熱膨張が得られる温度設定とする事が可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の金属製筒状部品の矯正方法によれば、以下の効果を奏する。
（１）時効化温度の近傍で変形矯正を行うことにより、被矯正部品の変形矯正時に寸法精度の向上を図ることができる。
（２）変形矯正を熱間で行うことにより応力の発生を削減し、変形矯正後の変形を抑止することができる。
（３）加熱状態の被矯正部品に低温状態の修正型をはめ込んでおくことにより、熱膨張のみで変形矯正を行うため、工程数の削減を図り作業性を向上させることができる。
（４）上記により変形矯正に係るコストを削減することができる。
（５）変形矯正の温度を時効化処理の近傍に設定することにより、安価で加工性の良い金属材料を適用し、応用範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属製筒状部品の矯正方法の一実施形態を示す作業手順の流れ図である。
【図２】本発明に係る金属製筒状部品の矯正方法の一実施形態を示す被矯正部品と修正型との組み合わせ状態を示す正断面図である。
【図３】本発明に係る金属製筒状部品の矯正方法の一実施形態における温度−時間曲線図である。
【符号の説明】
１…ケーシング
１ａ…フランジ
１ｂ…円筒壁
２…修正型
Ｃ…変形部分
Ｔ_ａ…溶体化温度
Ｔ_ｃ…矯正温度
Ｔ_ｄ…時効化温度

Claims

被矯正部品（１）の中に修正型（２）をはめ込む工程と、修正型を加熱して熱膨張させ被矯正部品の変形部分を矯正する工程と、修正型および被矯正部品を冷却し被矯正部品を取り出す工程とを有し、被矯正部品の矯正温度（Ｔ_ｃ）を溶体化温度（Ｔ_ａ）より低く設定することを特徴とする金属製筒状部品の矯正方法。
被矯正部品（１）を加熱して熱膨張状態とする工程と、熱膨張した被矯正部品の中に修正型（２）をはめ込む工程と、修正型を加熱して熱膨張させ被矯正部品の変形部分を矯正する工程と、修正型および被矯正部品を冷却し被矯正部品を取り出す工程とを有することを特徴とする金属製筒状部品の矯正方法。
被矯正部品（１）の矯正温度（Ｔ_ｃ）を、該被矯正部品の時効化温度（Ｔ_ｄ）と近似させることを特徴とする請求項１または２記載の金属製筒状部品の矯正方法。
被矯正部品（１）の溶体化処理を行った後、常温近傍まで冷却し次いで時効化処理適温近傍まで加熱して変形部分（Ｃ）の矯正を行うことを特徴とする請求項３記載の金属製筒状部品の矯正方法。
被矯正部品（１）の矯正温度（Ｔ_ｃ）を該被矯正部品の時効化処理温度（Ｔ_ｄ）より低い温度に設定することを特徴とする請求項３または４記載の金属製筒状部品の矯正方法。
修正型（２）が被矯正部品（１）よりも線膨張係数の大きな金属によって形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の金属製筒状部品の矯正方法。
被矯正部品（１）がニッケル基合金であることを特徴とする請求項１から６のいずれか記載の金属製筒状部品の矯正方法。