研究開発された技術紹介

自動車、航空機共にエンジンの高機能化が求められ、部品の高強度化、高耐熱性、軽量化を目的として高機能材料の適用が図られている。これら高機能難加工材の複雑形状ネットシェイプ成形鍛造および工程短縮、成形荷重の低減によりコスト削減を実現するために、本計画はサーボプレスと付属のダイセットによる精密・複合化したひずみ速度制御鍛造を行う高能率な高度生産プロセスを開発する

Ni基合金熱間鍛造を低荷重で行うための金型技術および鍛造材の結晶粒微細化技術の開発
・金型温度制御→800℃
・金型材料の性能硬さ：61HRC、抗折力：2.0GPa、破壊靭性：20MN/m3/2
・加工荷重の低減→従来の1/2～1/4
(新技術)
サーボプレスによる鍛造プロセス
・成形荷重を低減
↓
・鍛造工程短縮
・製品精度が高くなり、後工程を最小化できる
↓
・トータルコストの低減

・金型を800℃まで加熱することが可能に
‐サーボプレス、Ni基材料を短時間で急速昇温させる高周波加熱装置、金型を800℃まで急速昇温できる金型ダイセットヒータを開発
‐金型制御温度800℃を達成し、超塑性出現が見込める加工が可能に
・熱変形量を抑え、耐酸化性を向上させた金型材料による試作用金型を作製
‐開発したすべての金型材料において、硬さ：61HRC、抗折力：2.0GPa以上を達成。また一部の材の破壊靭性は24MN/m3/2を達成
‐高温抗折力試験によって、開発した金型材料からもっとも鍛造プロセスに適した材料を選出し、Ni基合金の超塑性鍛造を可能にする試作用金型を作製
・組織微細化により、従来の66.9%まで成形荷重を低減
‐インコネル718超合金に室温でHPT加工を5回転行うことで、結晶粒径75nmのナノ結晶粒組織を得た
‐インコネル718類似組成の超合金において、温度800℃、ひずみ速度2x10-2s-1で引張試験を実施。400%以上の超塑性伸びが観察されることを確認
‐鍛造材の組織微細化により、鍛造成形荷重を従来の66.9%まで低減

・出展：素形材技術セミナー「鍛造業における新技術の開発及び保有技術の強化」(H24.7.19)
・雑誌：JFA「Ni基合金鍛造の高度量産プロセスの開発」(H24.10)
・特許：「Ni基合金の超塑性鍛造方法」(特願2012-039378)

・H27年度の実用化に向け、補完研究を継続中
・サンプルなし

・ロス削減→超塑性鍛造による高価な材料の取り代削減が可能
・複雑形状化→超塑性鍛造による鍛造荷重低減化でニアネットシェイプが可能
・強度・剛性向上→HPT処理による超微細結晶粒で、強度が向上

材料特性に合った鍛造を継続研究中
・金型材料、鍛造方案を見直し、材料特性に合った鍛造を継続研究中
・現状の装置でφ10×1t又はφ20×φ16×4t程度の結晶粒微細化試料が作成可能であり、さらなる装置の大型化を検討中
・試作品を川下ユーザーに提示し、現状のモデル以降の新規プロジェクトでの採用を目指す