[发明专利]环状成型体的制造方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种使用锻造的环状成型体的制造方法。

背景技术

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(front stageside)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

发明内容

发明要解决的问题

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。