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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022164401
(43)【公開日】2022-10-27
(54)【発明の名称】金型、鍛造装置、および鍛造方法
(51)【国際特許分類】
B21J 13/02 20060101AFI20221020BHJP
B21D 37/16 20060101ALI20221020BHJP
【ＦＩ】
B21J13/02 Z
B21J13/02 L
B21D37/16
B21J13/02 M
【審査請求】有
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021069868
(22)【出願日】2021-04-16
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-02-17
(71)【出願人】
【識別番号】517036563
【氏名又は名称】ハイテン工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】519135633
【氏名又は名称】公立大学法人大阪
(71)【出願人】
【識別番号】517132810
【氏名又は名称】地方独立行政法人大阪産業技術研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110002217
【氏名又は名称】弁理士法人矢野内外国特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐伯 知哉
(72)【発明者】
【氏名】江川 峻脩
(72)【発明者】
【氏名】金野 泰幸
(72)【発明者】
【氏名】佃 市三
(72)【発明者】
【氏名】福井 清
(72)【発明者】
【氏名】四宮 徳章
【テーマコード（参考）】
4E050
4E087
【Ｆターム（参考）】
4E050GA05
4E087AA10
4E087CA12
4E087CA33
4E087CB01
4E087CC01
4E087EA11
4E087EC22
4E087ED04
4E087ED12
4E087ED29
4E087HA45
(57)【要約】
【課題】被加工材の加工時にケースが高温化することを抑制してケースの冷却を不要とし、成形用金型の温度を高温に保持することができる金型等を提供する。
【解決手段】金型１は、被加工材９の加工に用いられる金型であって、被加工材９を成形する主金型２と、主金型２の外周に配置され、主金型２を支持するケース３０と、主金型２の径方向において主金型２とケース３０との間に配置され、ケース３０よりも熱伝導率が小さい断熱部４０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】金型１は、被加工材９の加工に用いられる金型であって、被加工材９を成形する主金型２と、主金型２の外周に配置され、主金型２を支持するケース３０と、主金型２の径方向において主金型２とケース３０との間に配置され、ケース３０よりも熱伝導率が小さい断熱部４０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工材の加工に用いられる金型であって、
被加工材を成形する主金型と、
前記主金型の外周に配置され、前記主金型を支持するケースと、
前記主金型の径方向において前記主金型と前記ケースとの間に配置され、前記ケースよりも熱伝導率が小さい断熱部と、
を備える金型。
被加工材を成形する主金型と、
前記主金型の外周に配置され、前記主金型を支持するケースと、
前記主金型の径方向において前記主金型と前記ケースとの間に配置され、前記ケースよりも熱伝導率が小さい断熱部と、
を備える金型。
【請求項2】
前記断熱部は、前記主金型と前記ケースとの間に形成される断熱空間と、前記主金型と前記ケースとを連結する連結部材とを有する請求項１に記載の金型。
【請求項3】
前記断熱部は、前記主金型の外周面に嵌装される内径側環状部材と、前記ケースの内周面に嵌装される外径側環状部材とを有し、
前記連結部材は、前記内径側環状部材と前記外径側環状部材とに接続されている請求項２に記載の金型。
前記連結部材は、前記内径側環状部材と前記外径側環状部材とに接続されている請求項２に記載の金型。
【請求項4】
前記断熱部においては、
前記断熱空間の熱伝導率は０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、且つ前記断熱部の体積に対する前記断熱空間の体積が占める割合である空隙率は８０％以上である請求項２または請求項３に記載の金型。
前記断熱空間の熱伝導率は０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、且つ前記断熱部の体積に対する前記断熱空間の体積が占める割合である空隙率は８０％以上である請求項２または請求項３に記載の金型。
【請求項5】
前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に位置し、加熱装置を有する加熱用金型部とを備えている請求項１～請求項４の何れか一項に記載の金型。
【請求項6】
前記成形用金型部と前記加熱用金型部とは別部材にて形成され、
前記成形用金型部は前記加熱用金型部に嵌合している請求項５に記載の金型。
前記成形用金型部は前記加熱用金型部に嵌合している請求項５に記載の金型。
【請求項7】
前記加熱用金型部は、前記加熱装置が挿入される挿入孔を有している請求項５または請求項６に記載の金型。
【請求項8】
前記ケースは、前記径方向において前記断熱部の外周に配置される外周部と、前記径方向と直交する軸線方向の一側に配置され、前記主金型を支持する支持部とを有する請求項１～請求項７の何れか一項に記載の金型。
【請求項9】
前記軸線方向において前記主金型と前記ケースの前記支持部との間に配置され、前記被加工材の加工時において前記ケースよりも高い硬さを有する耐力部を備える請求項８に記載の金型。
【請求項10】
前記被加工材を鍛造加工する際に用いられる鍛造用金型である請求項１～請求項９の何れか一項に記載の金型。
【請求項11】
前記主金型は、Ｎｉを主成分とし、Ａｌを２～１３原子％、Ｖを５～１７原子％、およびＢを０．００１０～０．１０００重量％含み、初析Ｌ１２相と（Ｌ１２＋Ｄ０２２）共析組織とからなる２重複相組織を有するＮｉ基金属間化合物合金からなる請求項１～請求項１０の何れか一項に記載の金型。
【請求項12】
前記Ｎｉ基金属間化合物合金は、０．０１～１．０原子％のＣ、０～５原子％のＣｏ、０～５原子％のＣｒ、０～５原子％のＴｉ、０～５原子％のＮｂ、０～５原子％のＴａ、および０～５原子％のＷの少なくとも一つをさらに含む請求項１１に記載の金型。
【請求項13】
第１金型と、前記第１金型に対向して配置され、前記第１金型に対して相対的に近接離間する方向へ移動可能な第２金型とを備え、
請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を、前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一つに用い、
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う鍛造装置。
請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を、前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一つに用い、
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う鍛造装置。
【請求項14】
前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に位置し、加熱装置を有する加熱用金型部とを有し、
前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う請求項１３に記載の鍛造装置。
前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う請求項１３に記載の鍛造装置。
【請求項15】
請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を用いた鍛造方法であって、
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱する主金型加熱工程と、
前記被加工材を前記主金型よりも高い温度に加熱する被加工材加熱工程と、
前記主金型加熱工程および前記被加工材加熱工程の後に、前記主金型により前記被加工材を鍛造加工する鍛造工程とを備え、
前記鍛造工程を前記主金型が７００℃以上の温度にある状態で完了させる鍛造方法。
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱する主金型加熱工程と、
前記被加工材を前記主金型よりも高い温度に加熱する被加工材加熱工程と、
前記主金型加熱工程および前記被加工材加熱工程の後に、前記主金型により前記被加工材を鍛造加工する鍛造工程とを備え、
前記鍛造工程を前記主金型が７００℃以上の温度にある状態で完了させる鍛造方法。
【請求項16】
前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に位置し、加熱装置を有する加熱用金型部とを有し、
前記主金型加熱工程においては、前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱する請求項１５に記載の鍛造方法。
前記主金型加熱工程においては、前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱する請求項１５に記載の鍛造方法。
【請求項17】
前記鍛造工程において前記被加工材を鍛造加工する際に、少なくとも前記主金型の表面に不活性ガスを吹き付ける請求項１５または請求項１６に記載の鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金型、鍛造装置、および鍛造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、発電用ガスタービンや航空機のジェットエンジンのブレード等には、チタン合金やニッケル合金が用いられている。チタン合金やニッケル合金は、強度が高い反面、加工が難しい材料であり、高温での熱間鍛造加工が行われている（特許文献１参照）。
【0003】
このように高温下で行われる熱間鍛造においては、被加工材および被加工材を鍛造加工する成形用金型が高温に加熱されるため、成形用金型の周囲に配置され成形用金型を支持するケースも、成形用金型からの伝熱により高温になる。
【0004】
しかし、成形用金型を支持するケースは高温に加熱されると軟化が生じるため、被加工材の鍛造加工時にケースを冷却することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１７－１４８８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前述のように、被加工材の鍛造加工時にケースを冷却すると、成形用金型の温度が低下し、さらには被加工材の温度も低下して、被加工材の変形抵抗が増大するため、被加工材を適正に成形するために鍛造荷重を大きくしたり、鍛造工程を多数回繰り返して実施したりする必要があった。
【0007】
そこで、本発明においては、被加工材の加工時にケースが高温化することを抑制してケースの冷却を不要とし、成形用金型の温度を高温に保持することができる金型、鍛造装置、および鍛造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決する金型、鍛造装置、および鍛造方法は、以下の特徴を有する。
【0009】
即ち、金型は、被加工材の加工に用いられる金型であって、被加工材を成形する主金型と、前記主金型の外周に配置され、前記主金型を支持するケースと、前記主金型の径方向において前記主金型と前記ケースとの間に配置され、前記ケースよりも熱伝導率が小さい断熱部と、を備える。
【0010】
また、前記断熱部は、前記主金型と前記ケースとの間に形成される断熱空間と、前記主金型と前記ケースとを連結する連結部材とを有する。
【0011】
また、前記断熱部は、前記主金型の外周面に嵌装される内径側環状部材と、前記ケースの内周面に嵌装される外径側環状部材とを有し、前記連結部材は、前記内径側環状部材と前記外径側環状部材とに接続されている。
【0012】
また、前記断熱部においては、前記断熱空間の熱伝導率は０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、且つ前記断熱部の体積に対する前記断熱空間の体積が占める割合である空隙率は８０％以上である。
【0013】
また、前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に位置し、加熱装置を有する加熱用金型部とを備えている。
【0014】
また、前記成形用金型部と前記加熱用金型部とは別部材にて形成され、前記成形用金型部は前記加熱用金型部に嵌合している。
【0015】
また、前記加熱用金型部は、前記加熱装置が挿入される挿入孔を有している。
【0016】
また、前記ケースは、前記径方向において前記断熱部の外周に配置される外周部と、前記径方向と直交する軸線方向の一側に配置され、前記主金型を支持する支持部とを有する。
【0017】
また、前記軸線方向において前記主金型と前記ケースの前記支持部との間に配置され、前記被加工材の加工時において前記ケースよりも高い硬さを有する耐力部を備える。
【0018】
また、前記金型は、前記被加工材を鍛造加工する際に用いられる鍛造用金型である。
【0019】
また、前記主金型は、Ｎｉを主成分とし、Ａｌを２～１３原子％、Ｖを５～１７原子％、およびＢを０．００１０～０．１０００重量％含み、初析Ｌ１ ２相と（Ｌ１ ２＋Ｄ０ ２２）共析組織とからなる２重複相組織を有するＮｉ基金属間化合物合金からなる。
【0020】
また、前記Ｎｉ基金属間化合物合金は、０．０１～１．０原子％のＣ、０～５原子％のＣｏ、０～５原子％のＣｒ、０～５原子％のＴｉ、０～５原子％のＮｂ、０～５原子％のＴａ、および０～５原子％のＷの少なくとも一つをさらに含む。
【0021】
また、鍛造装置は、第１金型と、前記第１金型に対向して配置され、前記第１金型に対して相対的に近接離間する方向へ移動可能な第２金型とを備え、請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を、前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一つに用い、前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う。
【0022】
また、前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に配置され、加熱装置を有する加熱用金型部とを有し、前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う。
【0023】
また、鍛造方法は、請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を用いた鍛造方法であって、前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱する主金型加熱工程と、前記被加工材を前記主金型よりも高い温度に加熱する被加工材加熱工程と、前記主金型加熱工程および前記被加工材加熱工程の後に、前記主金型により前記被加工材を鍛造加工する鍛造工程とを備え、前記鍛造工程を前記主金型が７００℃以上の温度にある状態で完了させる。
【0024】
また、前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に配置され、加熱装置を有する加熱用金型部とを有し、前記主金型加熱工程においては、前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱する。
【0025】
また、前記鍛造工程において前記被加工材を鍛造加工する際に、少なくとも前記主金型の表面に不活性ガスを吹き付ける。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、被加工材の加工時に、主金型の温度が低下することを抑制するとともに、ケースを低温に保持してケースの冷却を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】金型を示す斜視図である。
【図2】金型を示す側面断面図である。
【図3】Ｎｉ基金属間化合物合金および他の合金の温度とビッカース硬さとの関係を示す図である。
【図4】Ｎｉ基金属間化合物合金および高強度型ニッケル超合金展伸材の温度による引張強度の変化を示す図である。
【図5】主金型の成形用金型部と加熱用金型部とを一体的に形成した金型を示す斜視図である。
【図6】主金型が成形用金型部のみを備え、加熱用金型部は備えていない構成の金型を示す斜視図である。
【図7】連結部材を主金型とケースとに直接接続した構成の金型を示す斜視図である。
【図8】鍛造装置を示す側面断面図である。
【図9】被加工材を成形用金型とパンチとにより挟み込んでプレスした状態を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【0029】
［金型］
図１、図２に示す金型１は、被加工材９を熱間鍛造加工する際に用いられる熱間鍛造用金型であり、被加工材９を成形する主金型２と、主金型２の外周に配置されるケース３０と、主金型２の径方向において主金型２とケース３０との間に配置される断熱部４０とを備えている。
図１、図２に示す金型１は、被加工材９を熱間鍛造加工する際に用いられる熱間鍛造用金型であり、被加工材９を成形する主金型２と、主金型２の外周に配置されるケース３０と、主金型２の径方向において主金型２とケース３０との間に配置される断熱部４０とを備えている。
【0030】
なお、熱間鍛造加工とは、再結晶温度以上に加熱した被加工材９に対して行う鍛造加工のことをいう。被加工材９としては、例えばチタン合金またはニッケル合金を用いることができる。具体的には、例えば被加工材９として、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８（「ＩＮＣＯＮＬ」は登録商標）を用いることができる。
【0031】
（主金型）
主金型２は、被加工材９を成形するための成形用金型部１０と、成形用金型部１０の外周に位置する加熱用金型部２０とを備えている。
主金型２は、被加工材９を成形するための成形用金型部１０と、成形用金型部１０の外周に位置する加熱用金型部２０とを備えている。
【0032】
（成形用金型部）
成形用金型部１０は円柱形状の金属部材により形成されている。図１、図２においては、成形用金型部１０は軸線Ｘが上下方向に沿う姿勢で配置されている。成形用金型部１０は、被加工材９を成形するための凹部である成形部１１と、成形部１１に連続して形成され軸線Ｘ方向に貫通する貫通孔１２とを有している。成形部１１は、成形用金型部１０の上面１０ａ側に形成されており、貫通孔１２は、成形部１１から成形用金型部１０の下面１０ｂにかけて軸線Ｘ方向に沿って形成されている。
成形用金型部１０は円柱形状の金属部材により形成されている。図１、図２においては、成形用金型部１０は軸線Ｘが上下方向に沿う姿勢で配置されている。成形用金型部１０は、被加工材９を成形するための凹部である成形部１１と、成形部１１に連続して形成され軸線Ｘ方向に貫通する貫通孔１２とを有している。成形部１１は、成形用金型部１０の上面１０ａ側に形成されており、貫通孔１２は、成形部１１から成形用金型部１０の下面１０ｂにかけて軸線Ｘ方向に沿って形成されている。
【0033】
成形用金型部１０は、工具鋼、超硬合金（ＷＣ－Ｃｏ）、ニッケル合金、コバルト合金、モリブデン合金、タングステン合金、またはＮｉ基金属間化合物合金（Ｎｉ基超々合金）等の金属により形成することができる。Ｎｉ基金属間化合物合金は、初析Ｌ１２相と（Ｌ１２＋Ｄ０２２）共析組織とからなる２重複相組織を有している。Ｎｉ基金属間化合物合金は、例えば１１Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率を有している。
【0034】
Ｎｉ基金属間化合物合金としては、例えばＮｉを主成分とし、Ａｌを２～１３原子％、Ｖを５～１７原子％、およびＢを０．００１０～０．１０００重量％含んだものを用いることができる。
【0035】
また、Ｎｉ基金属間化合物合金としては、上記成分に加えて０．０１～１．０原子％のＣ、０～５原子％のＣｏ、０～５原子％のＣｒ、０～５原子％のＴｉ、０～５原子％のＮｂ、０～５原子％のＴａ、および０～５原子％のＷの少なくとも一つをさらに含むものを用いることができる。
【0036】
上述のような構成のＮｉ基金属間化合物合金は、高温での引張強度及び硬さが高い特性を有しているため、熱間鍛造加工に用いる成形用金型部１０をＮｉ基金属間化合物合金にて形成することで、成形用金型部１０を高温に加熱して熱間鍛造加工を行った場合でも、成形用金型部１０に割れや劣化が生じることを抑制できる。これにより、高温耐久性に優れた金型１を構成することができる。
【0037】
図３に示すように、Ｎｉ基金属間化合物合金は、例えば低温から高温にかけての全ての温度域において工具鋼（ＳＫＤ６１）よりも高い硬さを有しており、６５０℃以上の高温域において超硬合金（ＷＣ－Ｃｏ）よりも高い硬さを有している。
【0038】
また、図４に示すように、Ｎｉ基金属間化合物合金は、６００℃以上の高温域において、高強度型ニッケル超合金展伸材であるＵｄｉｍｅｔ５２０（「ＵＤＩＭＥＴ」は登録商標）、Ｗａｓｐａｌｏｙ（「ＷＡＳＰＡＬＯＹ」は登録商標）、およびＩｎｃｏｎｅｌ７１８よりも高い引張強度を有している。
【0039】
従って、成形用金型部１０を例えば６５０℃以上の高温に加熱した状態で熱間鍛造加工を行う場合に、Ｎｉ基金属間化合物合金にて成形用金型部１０を形成することにより、被加工材９がチタン合金やニッケル合金といった難加工材であった場合でも、被加工材９を適正に成形することが容易になるとともに、成形用金型部１０の寿命を長くすることが可能となる。
【0040】
（加熱用金型部）
加熱用金型部２０は、円筒形状の金属部材により形成されている。加熱用金型部２０は、軸線Ｘ方向に貫通する嵌合孔２１と挿入孔２２とを有している。嵌合孔２１は成形用金型部１０の外径と同様の内径を有しており、嵌合孔２１には成形用金型部１０が嵌合している。これにより、加熱用金型部２０が成形用金型部１０の外周に配置されることとなっている。
加熱用金型部２０は、円筒形状の金属部材により形成されている。加熱用金型部２０は、軸線Ｘ方向に貫通する嵌合孔２１と挿入孔２２とを有している。嵌合孔２１は成形用金型部１０の外径と同様の内径を有しており、嵌合孔２１には成形用金型部１０が嵌合している。これにより、加熱用金型部２０が成形用金型部１０の外周に配置されることとなっている。
【0041】
挿入孔２２は、加熱用金型部２０の径方向において、嵌合孔２１の内周面と加熱用金型部２０の外周面との間に形成されている。加熱用金型部２０においては、複数の挿入孔２２が周方向に沿って等間隔に形成されている。挿入孔２２には、ヒータ２３が挿入されており、ヒータ２３により加熱用金型部２０を加熱することが可能である。挿入孔２２に挿入されたヒータ２３により加熱用金型部２０を加熱することで、嵌合孔２１に嵌合した成形用金型部１０を効率的に加熱すること、および加熱された成形用金型部１０の温度を効率的に保持することが可能となっている。なお、本実施形態においては、挿入孔２２は、軸線Ｘ方向に沿って形成されているが、径方向に沿って形成することも可能である。
【0042】
ヒータ２３は、加熱装置の一例である。ヒータ２３は、例えば円柱状のカートリッジヒータにて構成されている。但し、ヒータ２３は、加熱用金型部２０を加熱することが可能であれば、他の種類のヒータを用いることができる。
【0043】
加熱用金型部２０は、工具鋼、超硬合金（ＷＣ－Ｃｏ）、ニッケル合金、コバルト合金、モリブデン合金、タングステン合金、およびＮｉ基金属間化合物合金等の金属により形成することができる。加熱用金型部２０をＮｉ基金属間化合物合金にて形成する場合、成形用金型部１０において用いられるＮｉ基金属間化合物合金と同様のＮｉ基金属間化合物合金を用いることができる。金型１においては、例えば成形用金型部１０と加熱用金型部２０とを共にＮｉ基金属間化合物合金にて形成することが可能である。
【0044】
本実施形態においては、主金型２を構成する成形用金型部１０と加熱用金型部２０とは別部材にて形成され、成形用金型部１０が加熱用金型部２０に嵌合している構成となっている。これにより、成形用金型部１０を加熱用金型部２０から取り外して、単独で交換することが可能となっている。また、加熱用金型部２０から取り外した成形用金型部１０を単独で加熱することが可能である。
【0045】
但し、図５に示すように、主金型２の成形用金型部１０と加熱用金型部２０とは、一体的に形成することも可能である。また、図６に示すように、主金型２は、成形用金型部１０のみを備え、加熱用金型部２０は備えていない構成とすることも可能である。
【0046】
（ケース）
ケース３０は、主金型２の径方向において加熱用金型部２０の外周に配置される外周部３１と、主金型２の径方向と直交する軸線Ｘ方向の一側に配置され、成形用金型部１０および加熱用金型部２０を支持する支持部３２とを有している。外周部３１は、円筒形状に形成されている。支持部３２は、外周部３１の軸線Ｘ方向における一端部を閉じる円板形状に形成されている。ケース３０は、ＳＫＤ６１等の工具鋼により形成されている。ケース３０を形成するＳＫＤ６１の熱伝導率は３０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
ケース３０は、主金型２の径方向において加熱用金型部２０の外周に配置される外周部３１と、主金型２の径方向と直交する軸線Ｘ方向の一側に配置され、成形用金型部１０および加熱用金型部２０を支持する支持部３２とを有している。外周部３１は、円筒形状に形成されている。支持部３２は、外周部３１の軸線Ｘ方向における一端部を閉じる円板形状に形成されている。ケース３０は、ＳＫＤ６１等の工具鋼により形成されている。ケース３０を形成するＳＫＤ６１の熱伝導率は３０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
【0047】
ケース３０が外周部３１と支持部３２とを有することで、ケース３０により成形用金型部１０の外周および下面１０ｂを覆いつつ、成形用金型部１０をケース３０により支持することが可能となっている。なお、本実施形態においては、外周部３１と支持部３２とは一体的に形成されているが、別体に形成された外周部３１と支持部３２とを接合することによりケース３０を構成することも可能である。
【0048】
（耐力部）
金型１は、軸線Ｘ方向において成形用金型部１０および加熱用金型部２０とケース３０の支持部３２との間に配置される耐力部６０を備えている。耐力部６０は、例えば軸線Ｘ方向から見て成形用金型部１０および加熱用金型部２０と重なる範囲に配置されている。
金型１は、軸線Ｘ方向において成形用金型部１０および加熱用金型部２０とケース３０の支持部３２との間に配置される耐力部６０を備えている。耐力部６０は、例えば軸線Ｘ方向から見て成形用金型部１０および加熱用金型部２０と重なる範囲に配置されている。
【0049】
耐力部６０は、被加工材９の熱間鍛造加工時においてケース３０よりも高い硬さを有する部材にて形成されており、被加工材９の熱間鍛造加工時に成形用金型部１０にかかる軸線Ｘ方向の大きな荷重を、耐力部６０により受け止めることが可能となっている。耐力部６０は、例えば熱間鍛造加工が行われる高温環境下において高い強度を有するＮｉ基金属間化合物合金にて形成することができる。
【0050】
このように、金型１においては、成形用金型部１０および加熱用金型部２０からなる主金型２とケース３０の支持部３２との間に耐力部６０を配置しており、支持部３２は、耐力部６０を介して成形用金型部１０および加熱用金型部２０を支持している。これにより、被加工材９を高温で熱間鍛造加工した際に金型１に大きな衝撃が繰り返し加わったとしても、金型１に割れや劣化が生じることを抑制することができ、金型１の長寿命化を図ることが可能となる。
【0051】
（断熱部）
断熱部４０は、主金型２の径方向において、主金型２とケース３０との間に配置されている。具体的には、断熱部４０は主金型２の径方向において、主金型２の加熱用金型部２０とケース３０の外周部３１との間に配置されている。主金型２の径方向において、ケース３０の外周部３１は断熱部４０の外周に位置し、主金型２の加熱用金型部２０は断熱部４０の内周に位置している。断熱部４０は、軸線Ｘ方向において、主金型２および耐力部６０が位置する範囲に形成されている。つまり、断熱部４０は、主金型２の外周および耐力部６０の外周に位置している。
断熱部４０は、主金型２の径方向において、主金型２とケース３０との間に配置されている。具体的には、断熱部４０は主金型２の径方向において、主金型２の加熱用金型部２０とケース３０の外周部３１との間に配置されている。主金型２の径方向において、ケース３０の外周部３１は断熱部４０の外周に位置し、主金型２の加熱用金型部２０は断熱部４０の内周に位置している。断熱部４０は、軸線Ｘ方向において、主金型２および耐力部６０が位置する範囲に形成されている。つまり、断熱部４０は、主金型２の外周および耐力部６０の外周に位置している。
【0052】
断熱部４０は、加熱用金型部２０および耐力部６０の外周面に嵌装される内径側環状部材４１と、ケース３０における外周部３１の内周面に嵌装される外径側環状部材４２と、内径側環状部材４１と外径側環状部材４２とに接続される連結部材４３と、内径側環状部材４１、外径側環状部材４２、および連結部材４３によって囲まれた断熱空間４０Ａとを有している。
【0053】
連結部材４３は、径方向における一端部が内径側環状部材４１に接続され、径方向における他端部が外径側環状部材４２に接続されている。このように、連結部材４３を内径側環状部材４１と外径側環状部材４２とに接続することで、断熱部４０を間に挟んで配置される主金型２の加熱用金型部２０および耐力部６０とケース３０の外周部３１とが、連結部材４３により連結されている。
【0054】
主金型２の径方向においては、主金型２とケース３０との間に断熱空間４０Ａが存在しているが、主金型２とケース３０とを連結部材４３によって連結することで、金型１を補強することが可能となっている。例えば、金型１の主金型２に軸線Ｘ方向への力がかかった場合に、加熱用金型部２０の外周面を連結部材４３によって支持し、加熱用金型部２０が外径側に開くことを抑制することができる。
【0055】
これにより、加熱用金型部２０と加熱用金型部２０に嵌装される成形用金型部１０との密着度合いを高めて、加熱用金型部２０から成形用金型部１０への熱の伝達を良好にすることが可能となっている。また、径方向における主金型２とケース３０との間に連結部材４３を配置することで、金型１の径方向における中心部に主金型２を位置決めすることが可能となっている。さらに、径方向における耐力部６０とケース３０との間に連結部材４３を配置することで、金型１の径方向における中心部に耐力部６０を位置決めすることが可能となっている。
【0056】
断熱空間４０Ａには空気層が形成されており、断熱空間４０Ａの熱伝導率は、成形用金型部１０の熱伝導率、加熱用金型部２０の熱伝導率、およびケース３０の熱伝導率よりも小さくなっている。空気層が形成された断熱空間４０Ａは、０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有している。
【0057】
また、断熱部４０においては、断熱部４０の体積に対する断熱空間４０Ａの体積が占める割合である空隙率が８０％以上となるように設定されている。つまり、断熱部４０においては、断熱部４０の全体の体積に対する、径側環状部材４１、外径側環状部材４２、および連結部材４３が占める体積が２０％未満となるように設定されている。
【0058】
本実施形態においては、断熱空間４０Ａには空気層が形成されているが、アルゴンガスもしくは窒素ガス等の不活性ガス、または他の気体が断熱空間４０Ａに充満した構成であってもよい。また、断熱空間４０Ａ内が減圧されて真空状態となった構成であってもよい。このように、断熱空間４０Ａに気体が充満した構成、および断熱空間４０Ａが真空状態となった構成の場合は、断熱空間４０Ａを密閉したうえで、断熱空間４０Ａに気体を充満させる、または断熱空間４０Ａを真空状態とすることが可能である。
【0059】
また、金型１においては、加熱用金型部２０とケース３０の外周部３１との間に、ケース３０の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有した、耐火レンガまたはセラミックス等の個体からなる部材を全体的に充填することにより、断熱部４０を構成することもできる。このように、断熱部４０は、ケース３０の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有した個体層により構成することも可能である。
【0060】
径側環状部材４１、外径側環状部材４２、および連結部材４３は、ケース３０の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有する部材にて形成されている。径側環状部材４１、外径側環状部材４２、および連結部材４３は、例えばインコネル（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標）６２５、またはインコネル６００により形成することができる。径側環状部材４１、外径側環状部材４２、および連結部材４３を形成するインコネル６２５の熱伝導率は９．８Ｗ／ｍ・Ｋ程度、インコネル６００の熱伝導率は１４．８Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
【0061】
このように、断熱部４０は、ケース３０の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有しているため、成形用金型部１０の径方向において、主金型２からケース３０側へ向けて熱が伝達されることを抑制することが可能となっている。また、成形用金型部１０の径方向において、主金型２からの熱が耐力部６０を通じてケース３０側へ伝達されることを抑制することが可能である。これにより、被加工材９の熱間鍛造加工時に、高温に加熱した成形用金型部１０の温度が低下することを抑制するとともに、ケース３０を低温に保持してケース３０の冷却を不要とすることが可能である。
【0062】
特に、断熱部４０においては、断熱空間４０Ａの熱伝導率が０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、且つ空隙率が８０％以上であるため、高温に加熱した成形用金型部１０と、ケース３０の外周面との温度差を大きく保つことが可能となっている。
【0063】
金型１においては、断熱部４０を有することで、成形用金型部１０を７００℃以上の高温に加熱した際に、成形用金型部１０とケース３０との温度差が５００℃以上となるように構成することができる。
【0064】
具体的には、断熱部４０の断熱空間４０Ａの空隙率を８５％に設定して、成形用金型部１０を８８８℃に加熱した場合の、ケース３０における外周部３１の外周面の温度をシミュレーションにて算出すると、２４８℃になるとの結果を得ることができた。さらに、断熱部４０の断熱空間４０Ａの空隙率を８３．６％に設定して、成形用金型部１０を８８２℃に加熱した場合の、ケース３０における外周部３１の外周面の温度をシミュレーションにて算出すると、３４４℃になるとの結果を得ることができた。なお、シミュレーションは、ＡＮＳＹＳ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ２０１９ Ｒ１を用いて行った。
【0065】
また、金型１においては、例えば成形用金型部１０を８００℃に加熱した際に、ケース３０の温度を３００℃以下に保持することが可能である。
【0066】
本実施形態においては、連結部材４３は、径方向および軸線Ｘ方向に延び、断熱空間４０Ａを周方向に仕切る板状部材にて形成されており、断熱部４０は４つの連結部材４３を有している。しかし、断熱部４０は、３つ以下の連結部材４３を有した構成、および５つ以上の連結部材４３を有した構成とすることも可能である。なお、複数の連結部材４３を金型１に設けた場合、各連結部材４３は、金型１の強度バランスの観点から、周方向へ等間隔に配置することが好ましい。
【0067】
また、連結部材４３は、断熱空間４０Ａを周方向に仕切る板状部材だけでなく、中実の棒状部材、中空のパイプ状部材、六角形状が連続するハニカム形状に形成された部材、および断熱空間４０Ａを軸線Ｘ方向において仕切る円板状部材等の、他の形状の部材にて形成することも可能である。
【0068】
また、連結部材４３は、金型１の径方向における主金型２とケース３０との間に配置されているが、軸線Ｘ方向において主金型２とケース３０との間に配置することも可能である。つまり、金型１が、軸線Ｘ方向において主金型２とケース３０の支持部３２との間に空間を有する構成であった場合、主金型２と支持部３２との間に連結部材４３を配置して、主金型２を支持する構成とすることが可能である。
【0069】
本実施形態の断熱部４０においては、連結部材４３を内径側環状部材４１と外径側環状部材４２とに接続することで主金型２とケース３０とを連結しているが、図７に示すように、連結部材４３を主金型２とケース３０とに直接接続することで、主金型２とケース３０とを連結することも可能である。この場合、連結部材４３の内周側の端部は、主金型２のみに接続することができ、主金型２および耐力部６０の両方に接続することもできる。
【0070】
このように、連結部材４３を主金型２とケース３０とに直接接続した場合、内径側環状部材４１および外径側環状部材４２は不用となり、加熱用金型部２０および耐力部６０の外周面と、ケース３０における外周部３１の内周面と、連結部材４３とによって囲まれた空間が断熱空間４０Ａとなる。また、内径側環状部材４１および外径側環状部材４２を設けない構成の場合、連結部材４３は、耐力部６０とケース３０とに接続することも可能である。
【0071】
なお、図７に示した金型１においては、連結部材４３は主金型２の加熱用金型部２０とケース３０の外周部３１とに接続されているが、図６に示した主金型２が成形用金型部１０のみを備えた構成において内径側環状部材４１および外径側環状部材４２を設けない場合には、連結部材４３は、成形用金型部１０とケース３０の外周部３１とに接続することができる。
【0072】
また、本実施形態においては、耐力部６０の径方向の大きさは主金型２の径方向の大きさと同程度に形成されていて、耐力部６０とケース３０の外周部３１との間に断熱部４０が介在しているが、耐力部６０を主金型２よりも大径に形成して、耐力部６０が径方向においてケース３０の外周部３１まで延びた構成とすることもできる。この場合、断熱部４０は、軸線Ｘ方向において、主金型２が位置する範囲のみに形成される。
【0073】
本実施形態においては、金型１を、被加工材９を熱間鍛造加工する際に用いる熱間鍛造用金型に適用した例について説明したが、金型１は、被加工材９に対して、冷間鍛造加工、温間鍛造加工、またはプレス加工等の他の加工を施す場合に用いることも可能である。
【0074】
［熱間鍛造装置］
金型１は、被加工材９を熱間鍛造加工する熱間鍛造装置８に用いることができる。図８に示すように、熱間鍛造装置８は、金型１と、金型１の上方に対向して配置され、金型１に対して軸線Ｘ方向に沿った方向へ移動可能なパンチ８７とを備えている。パンチ８７は、軸線Ｘ方向に沿った方向へ移動することにより、金型１に対して近接離間する。例えば、パンチ８７は、軸線Ｘ方向に沿って下降させると金型１に近接し、軸線Ｘ方向に沿って上昇させると金型１から離間する。
金型１は、被加工材９を熱間鍛造加工する熱間鍛造装置８に用いることができる。図８に示すように、熱間鍛造装置８は、金型１と、金型１の上方に対向して配置され、金型１に対して軸線Ｘ方向に沿った方向へ移動可能なパンチ８７とを備えている。パンチ８７は、軸線Ｘ方向に沿った方向へ移動することにより、金型１に対して近接離間する。例えば、パンチ８７は、軸線Ｘ方向に沿って下降させると金型１に近接し、軸線Ｘ方向に沿って上昇させると金型１から離間する。
【0075】
なお、熱間鍛造装置８においては、金型１が固定され、パンチ８７が軸線Ｘ方向に沿った方向へ移動するように構成されているが、パンチ８７が固定されるとともに、金型１が軸線Ｘ方向に沿った方向へ移動するように構成することも可能である。また、金型１およびパンチ８７が共に軸線Ｘ方向に沿った方向へ移動するように構成することもできる。つまり、金型１とパンチ８７とが、軸線Ｘ方向に沿って相対的に近接離間する構成であればよい。
【0076】
金型１は、熱間鍛造装置における第１金型の一例である。パンチ８７は、第１金型に対向して配置され、第１金型に対して相対的に近接離間する方向へ移動可能な第２金型の一例である。
【0077】
熱間鍛造装置８においては、金型１を第１金型として用いている。但し、熱間鍛造装置８においては、金型１と同様の構成の金型を第２金型として用いても良く、さらには金型１と同様の構成の金型を第１金型と第２金型との両方に用いることもできる。
【0078】
熱間鍛造装置８は、装置本体に固定される下側ダイベース８０と、下側ダイベース８０の上方に配置され、装置本体に上下方向へ移動可能に取り付けられる上側ダイベース８５とを備えている。
【0079】
下側ダイベース８０の上面には冷却板８１が固定され、冷却板８１の上面には断熱板８２が固定され、断熱板８２の上面にはプレート８３が固定されており、プレート８３の上面に金型１が取り付けられている。
【0080】
冷却板８１は冷却管８１ａを有しており、冷却管８１ａ内に冷却水を循環させることにより、冷却板８１を冷却することが可能となっている。断熱板８２は、ケース３０の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有した部材にて形成されており、金型１からの熱が冷却板８１側へ伝達されることを抑制している。プレート８３は、平板状部材にて形成されている。熱間鍛造装置８に装着された状態の金型１の上端には、蓋板８４が固定されており、蓋板８４により断熱部４０における断熱空間４０Ａの上方が閉塞されている。
【0081】
上側ダイベース８５の下面には、パンチホルダ８６が固定されており、パンチホルダ８６にパンチ８７、第１スペーサ８８、および第２スペーサ８９が支持されている。第１スペーサ８８はパンチ８７の上方に配置され、第２スペーサ８９は第１スペーサ８８の上方に配置されている。
【0082】
パンチ８７は金型１と対向する位置に配置されており、上側ダイベース８５とともに上下方向へ移動可能に構成されている。熱間鍛造装置８においては、上側ダイベース８５によりパンチ８７を下方へ移動させて、パンチ８７を金型１の成形用金型部１０に近接させ、成形用金型部１０とパンチ８７とにより被加工材９を挟み込んで成形する。
【0083】
熱間鍛造装置８により被加工材９を熱間鍛造加工する場合、まず成形用金型部１０および加熱用金型部２０を所定温度に加熱するとともに、被加工材９を再結晶温度以上に加熱し、加熱された被加工材９を成形用金型部１０の成形部１１に載置する。
【0084】
この場合、成形用金型部１０および加熱用金型部２０は、ヒータ２３により加熱することができる。また、加熱用金型部２０をヒータ２３により加熱するとともに、成形用金型部１０を金型１から取り外して別途の加熱装置により加熱した後に加熱用金型部２０の嵌合孔２１に嵌合することもできる。
【0085】
次に、パンチ８７を下降させて金型１に近接させて、被加工材９を成形用金型部１０とパンチ８７とにより挟み込んでプレスする。このように被加工材９をプレスすると、図９に示すように、被加工材９が成形用金型部１０の成形部１１により成形される。
【0086】
金型１の成形用金型部１０をＮｉ基金属間化合物合金にて形成した場合は、成形用金型部１０を７００℃～１０００℃の温度に加熱した状態で、被加工材９を熱間鍛造加工することができる。このように成形用金型部１０を高温に加熱した状態で、被加工材９の熱間鍛造加工を行うことで、被加工材９がチタン合金やニッケル合金といった難加工材であった場合でも、被加工材９を適正に成形することが容易となる。
【0087】
この場合、さらに加熱用金型部２０を５００℃以上に加熱した状態で、被加工材９の熱間鍛造加工を行うことができる。このように、成形用金型部１０の周囲に位置する加熱用金型部２０を加熱した状態で被加工材９を熱間鍛造加工することで、熱間鍛造加工時に成形用金型部１０の温度が低下することを抑制することができる。これにより、成形用金型部１０を高い温度に保持した状態で被加工材９を熱間鍛造加工することができ、被加工材９がチタン合金やニッケル合金といった難加工材であった場合でも、被加工材９を適正に成形することが容易となる。
【0088】
また、成形用金型部１０および加熱用金型部２０を高温に加熱したとしても、加熱用金型部２０の外周には断熱部４０が配置されていて、成形用金型部１０の径方向において、成形用金型部１０および加熱用金型部２０からの熱がケース３０に伝達することが抑制されるため、ケース３０を低温に保持することができる。従って、被加工材９の鍛造加工時にケース３０を冷却する必要がなく、成形用金型部１０の温度を高温に保持することが可能である。
【0089】
さらに、金型１においては、主金型２の軸線Ｘ方向における一側に位置する耐力部６０の外周にも断熱部４０が配置されているため、成形用金型部１０の径方向において、成形用金型部１０および加熱用金型部２０からの熱が耐力部６０を通じてケース３０に伝達されることを抑制できる。これにより、ケース３０をより低温に保持するするとともに、成形用金型部１０の温度をより高温に保持することが可能である。
【0090】
また、ケース３０の構成材料は高温に加熱されると軟化が生じるが、高温での熱間鍛造時においてもケース３０を低温に保持することができるため、ケース３０を冷却することなく、ケース３０に軟化が生じることを抑制することができる。
【0091】
本実施形態においては、金型１を、被加工材９を熱間鍛造加工する熱間鍛造装置８に用いた例について説明したが、金型１は、被加工材９に対して冷間鍛造加工または温間鍛造加工等を施す、他の鍛造加工装置に用いることも可能である。
【0092】
［熱間鍛造方法］
また、金型１の成形用金型１０をＮｉ基金属間化合物合金にて形成し、熱間鍛造装置８を用いて被加工材９の鍛造加工を行う場合には、以下のような鍛造方法により鍛造加工を行うことが好ましい。
また、金型１の成形用金型１０をＮｉ基金属間化合物合金にて形成し、熱間鍛造装置８を用いて被加工材９の鍛造加工を行う場合には、以下のような鍛造方法により鍛造加工を行うことが好ましい。
【0093】
つまり、鍛造方法は、主金型２の成形用金型部１０を７００℃～１０００℃に加熱する主金型加熱工程と、被加工材９を成形用金型部１０よりも高い温度に加熱する被加工材加熱工程と、主金型加熱工程および被加工材加熱工程の後に、前記成形用金型部１０により被加工材９を鍛造加工する鍛造工程とを備え、鍛造工程を成形用金型部１０が７００℃以上の温度にある状態で完了させるように構成される。
【0094】
このように、成形用金型部１０を７００℃～１０００℃の高温に加熱するとともに、被加工材９を成形用金型部１０よりも高い温度に加熱した状態で被加工材９の鍛造加工を行い、被加工材９の鍛造加工を成形用金型部１０が７００℃以上の温度にある状態で完了させることで、成形用金型部１０および被加工材９を高い温度に保持した状態で鍛造加工を完了させることができる。これにより、被加工材９がチタン合金やニッケル合金といった難加工材であった場合でも、被加工材９を適正に成形することが容易となる。
【0095】
また、主金型加熱工程においては、成形用金型部１０を７００℃～１０００℃の高温に加熱するとともに、加熱用金型部２０を５００℃以上の温度に加熱することができる。
【0096】
このように、主金型加熱工程において、成形用金型部１０の周囲に位置する加熱用金型部２０を加熱しておくことで、鍛造工程において成形用金型部１０の温度が低下することを抑制することができる。これにより、成形用金型部１０を高い温度に保持した状態で鍛造加工を実施することができ、被加工材９がチタン合金やニッケル合金といった難加工材であった場合でも、被加工材９を適正に成形することが容易となる。
【0097】
また、鍛造方法においては、鍛造工程において被加工材９を鍛造加工する際に、少なくとも主金型２の表面に不活性ガスを吹き付けることが好ましい。この場合、不活性ガスは、例えば成形用金型部１０のみに吹き付ける、または成形用金型部１０および加熱用金型部２０に吹き付けることができる。また、吹き付ける不活性ガスとしては、例えば窒素またはアルゴン等の不活性ガスを用いることができる。
【0098】
このように、鍛造工程において少なくとも主金型２の表面に不活性ガスを吹き付けることで、被加工材９に空気が接触することを抑制した状態で被加工材９の鍛造加工を行うことができ、被加工材９の表面にスケールが発生することを抑制できる。
【符号の説明】
【0099】
１ 金型
２ 主金型
８ 熱間鍛造装置
９ 被加工材
１０ 成形用金型部
１１ 成形部
２０ 加熱用金型部
２３ ヒータ
３０ ケース
３１ 外周部
３２ 支持部
４０ 断熱部
６０ 耐力部
８７ パンチ
Ｘ 軸線
２ 主金型
８ 熱間鍛造装置
９ 被加工材
１０ 成形用金型部
１１ 成形部
２０ 加熱用金型部
２３ ヒータ
３０ ケース
３１ 外周部
３２ 支持部
４０ 断熱部
６０ 耐力部
８７ パンチ
Ｘ 軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2021-12-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工材の加工に用いられる金型であって、
被加工材を成形する主金型と、
前記主金型の外周に配置され、前記主金型を支持するケースと、
前記主金型の径方向において前記主金型と前記ケースとの間に配置され、前記ケースよりも熱伝導率が小さい断熱部と、
を備え、
前記断熱部は、前記主金型と前記ケースとの間に形成される断熱空間と、前記主金型の外周面に嵌装される内径側環状部材と、前記ケースの内周面に嵌装される外径側環状部材と、前記内径側環状部材と前記外径側環状部材とに接続される連結部材とを有し、
前記内径側環状部材と前記外径側環状部材とに接続された連結部材により主金型とケースとが連結されている金型。
被加工材を成形する主金型と、
前記主金型の外周に配置され、前記主金型を支持するケースと、
前記主金型の径方向において前記主金型と前記ケースとの間に配置され、前記ケースよりも熱伝導率が小さい断熱部と、
を備え、
前記断熱部は、前記主金型と前記ケースとの間に形成される断熱空間と、前記主金型の外周面に嵌装される内径側環状部材と、前記ケースの内周面に嵌装される外径側環状部材と、前記内径側環状部材と前記外径側環状部材とに接続される連結部材とを有し、
前記内径側環状部材と前記外径側環状部材とに接続された連結部材により主金型とケースとが連結されている金型。
【請求項2】
前記連結部材は、前記主金型の径方向および軸線方向に延び、前記断熱空間を周方向に仕切る板状部材にて形成される請求項１に記載の金型。
【請求項3】
前記内径側環状部材と、前記外径側環状部材と、前記連結部材とは、ケースの熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有する部材にて形成されている請求項１または請求項２に記載の金型。
【請求項4】
前記断熱部においては、
前記断熱空間の熱伝導率は０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、且つ前記断熱部の体積に対する前記断熱空間の体積が占める割合である空隙率は８０％以上である請求項２または請求項３に記載の金型。
前記断熱空間の熱伝導率は０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、且つ前記断熱部の体積に対する前記断熱空間の体積が占める割合である空隙率は８０％以上である請求項２または請求項３に記載の金型。
【請求項5】
前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に位置し、加熱装置を有する加熱用金型部とを備えている請求項１～請求項４の何れか一項に記載の金型。
【請求項6】
前記成形用金型部と前記加熱用金型部とは別部材にて形成され、
前記成形用金型部は前記加熱用金型部に嵌合している請求項５に記載の金型。
前記成形用金型部は前記加熱用金型部に嵌合している請求項５に記載の金型。
【請求項7】
前記加熱用金型部は、主金型の軸線方向に貫通し、前記加熱装置が挿入される挿入孔を有し、
前記加熱用金型部には、複数の前記挿入孔が、周方向に沿って等間隔に形成されている請求項５または請求項６に記載の金型。
前記加熱用金型部には、複数の前記挿入孔が、周方向に沿って等間隔に形成されている請求項５または請求項６に記載の金型。
【請求項8】
前記ケースは、前記径方向において前記断熱部の外周に配置される外周部と、前記径方向と直交する軸線方向の一側に配置され、前記主金型を支持する支持部とを有する請求項１～請求項７の何れか一項に記載の金型。
【請求項9】
前記軸線方向において前記主金型と前記ケースの前記支持部との間に配置され、前記被加工材の加工時において前記ケースよりも高い硬さを有する耐力部を備え、
前記耐力部は、前記主金型よりも大径に形成され、径方向において前記ケースまで延びている請求項８に記載の金型。
前記耐力部は、前記主金型よりも大径に形成され、径方向において前記ケースまで延びている請求項８に記載の金型。
【請求項10】
前記被加工材を鍛造加工する際に用いられる鍛造用金型である請求項１～請求項９の何れか一項に記載の金型。
【請求項11】
前記主金型は、Ｎｉを主成分とし、Ａｌを２～１３原子％、Ｖを５～１７原子％、およびＢを０．００１０～０．１０００重量％含み、初析Ｌ１２相と（Ｌ１２＋Ｄ０２２）共析組織とからなる２重複相組織を有するＮｉ基金属間化合物合金からなる請求項１～請求項１０の何れか一項に記載の金型。
【請求項12】
前記Ｎｉ基金属間化合物合金は、０．０１～１．０原子％のＣ、０～５原子％のＣｏ、０～５原子％のＣｒ、０～５原子％のＴｉ、０～５原子％のＮｂ、０～５原子％のＴａ、および０～５原子％のＷの少なくとも一つをさらに含む請求項１１に記載の金型。
【請求項13】
第１金型と、前記第１金型に対向して配置され、前記第１金型に対して相対的に近接離間する方向へ移動可能な第２金型とを備え、
請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を、前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一つに用い、
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う鍛造装置。
請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を、前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一つに用い、
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う鍛造装置。
【請求項14】
前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に位置し、加熱装置を有する加熱用金型部とを有し、
前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う請求項１３に記載の鍛造装置。
前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱した状態で、前記被加工材の鍛造加工を行う請求項１３に記載の鍛造装置。
【請求項15】
請求項１１または請求項１２に記載の前記金型を用いた鍛造方法であって、
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱する主金型加熱工程と、
前記被加工材を前記主金型よりも高い温度に加熱する被加工材加熱工程と、
前記主金型加熱工程および前記被加工材加熱工程の後に、前記主金型により前記被加工材を鍛造加工する鍛造工程とを備え、
前記鍛造工程を前記主金型が７００℃以上の温度にある状態で完了させる鍛造方法。
前記主金型を７００℃～１０００℃に加熱する主金型加熱工程と、
前記被加工材を前記主金型よりも高い温度に加熱する被加工材加熱工程と、
前記主金型加熱工程および前記被加工材加熱工程の後に、前記主金型により前記被加工材を鍛造加工する鍛造工程とを備え、
前記鍛造工程を前記主金型が７００℃以上の温度にある状態で完了させる鍛造方法。
【請求項16】
前記主金型は、被加工材を成形するための成形用金型部と、前記成形用金型部の外周に位置し、加熱装置を有する加熱用金型部とを有し、
前記主金型加熱工程においては、前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱する請求項１５に記載の鍛造方法。
前記主金型加熱工程においては、前記成形用金型部を７００℃～１０００℃に加熱するとともに、前記加熱用金型部を５００℃以上に加熱する請求項１５に記載の鍛造方法。
【請求項17】
前記鍛造工程において前記被加工材を鍛造加工する際に、少なくとも前記主金型の表面に不活性ガスを吹き付ける請求項１５または請求項１６に記載の鍛造方法。