旋压增厚成型方法以及旋压增厚成型装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在使板材旋转的同时增大所述板材的周缘部的壁厚的旋压增厚成型方法、以及适合于该旋压增厚成型方法的旋压增厚成型装置。
【背景技术】
[0002]旋压成型一般多用于引缩加工(ironing)或引伸加工(drawing)，但是也可以作为使板材的周缘部的壁厚增大的方法使用。例如，专利文献I公开了如图9所示，通过固定台110和按压板120夹持板材100，并且在使该板材100旋转的同时使该板材100上的从固定台110以及按压板120突出的突出部101的壁厚增大的方法。
[0003]在专利文献I公开的方法中，固定台110以及按压板120也发挥增厚形状的模具的功能。具体而言，固定台I1以及按压板120具有相同程度的大小，并且在固定台110侧表面的上部以及按压板120侧表面的下部形成有向板材100缩径的锥形面。
[0004]而且，在专利文献I公开的方法中，首先，通过高频加热装置对板材100的整个突出部101进行加热，之后，塞入突出部101直至形成有截面为大致三角形状的成型槽的型锻模(swaging die) 130与固定台110以及按压板120抵接为止，从而使该突出部101成型为截面箭头状。另外，根据专利文献I的其他图，可以推测型锻模130是追踪板材100进行旋转的辊。
[0005]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开平7-290181号公报。
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题:
然而，在使固定台110以及按压板120发挥增厚形状的模具功能的情况下，需要使固定台110以及按压板120形成为相同的大小，并且以高精度制造固定台110以及按压板120。因此，成型装置的成本提高。
[0007]因此，本发明的目的是提供能够廉价地增大板材的周缘部的壁厚的旋压增厚成型方法，与此同时提供适合于该成型方法的旋压增厚成型装置。
[0008]解决问题的手段:
为了解决上述问题，本发明的旋压增厚成型方法是在使中心部固定在固定治具上的板材旋转的同时使所述板材的周缘部的壁厚增大的旋压增厚成型方法，其中，以使所述板材中的至少与所述固定治具相邻的部分保持刚性的形式，对所述板材的周缘部进行局部加热，与此同时使成型辊对所述板材的周缘部进行按压而至少向与该周缘部的厚度方向正交的方向推挤所述周缘部。
[0009]根据上述结构，在对板材的周缘部进行局部加热时，在板材中，至少在固定治具的附近留有保持刚性的部分，因此通过该刚体部分承受成型辊的推挤力，换而言之，可以在离固定治具较远的位置上使周缘部的壁厚增大。因此，作为固定治具，可以使用仅具有能够对板材的中心部进行固定的功能的固定治具，可以将成型装置的成本抑制为较低。
[0010]例如，也可以通过高频感应加热对所述板材的周缘部进行加热。
[0011]也可以是使用加热器进行由所述高频感应加热进行的加热，该加热器包括:沿着所述板材的周缘部延伸的双重圆弧状的线圈部；和形成有所述线圈部被嵌入的槽、且从所述板材的周缘部的相反侧覆盖所述线圈部的芯部。根据该结构，可以将磁通集中到板材的周缘部，从而可以有效地加热周缘部。
[0012]也可以是所述成型辊以所述成型辊的旋转轴线方向与所述板材的周缘部的厚度方向平行的状态，按压所述板材的周缘部。根据该结构，可以防止过量的负荷施加于可旋转地支持成型辊的轴承上。
[0013]也可以是所述成型辊具有:在该成型辊的旋转轴线方向上延伸的圆筒状的按压面；和从所述按压面的至少一侧端部竖立的引导面。根据该结构，通过圆筒状的按压面，可以形成与板材的周缘部的厚度方向平行的端面，并且通过引导面，可以限制因推挤而导致的周缘部在厚度方向上的扩张。
[0014]也可以是所述成型辊沿着按压方向对所述板材的周缘部进行按压，所述按压方向相对于与所述板材的周缘部的厚度方向正交的方向倾斜；所述引导面以在所述按压面的所述按压方向所倾斜的一侧的相反侧的端部上，与所述按压面形成钝角的形式设置。该结构适合于以使板材的周缘部向厚度方向的一侧凸出的形式成型的情况。
[0015]也可以是所述板材由钛合金形成。钢或铝合金等随着温度上升而弹性极限应力(开始塑性变形的应力)逐渐降低，而钛合金在一定温度区域内弹性极限应力大幅度降低。因此，如果以高于该温度区域的温度对板材的周缘部进行加热，则可以仅使包含板材的周缘部的狭小的范围发生变形。
[0016]又，本发明的旋压增厚成型装置具有:对板材的中心部进行固定的固定治具；安装有所述固定治具的旋转轴；对所述板材的周缘部进行局部加热的加热器；和沿着按压方向对已加热的所述板材的周缘部进行按压，从而至少向与该周缘部的厚度方向正交的方向推挤所述周缘部的成型辊，所述按压方向相对于与该周缘部的厚度方向正交的方向倾斜；所述成型辊具有在该成型辊的旋转轴线方向上延伸的圆筒状的按压面、和从所述按压面的所述按压方向所倾斜的一侧的相反侧的端部、以与所述按压面形成钝角的形式竖立的引导面。
[0017]发明效果:
根据本发明，可以将板材的周缘部的壁厚以较少成本增大。
【附图说明】
[0018]图1是使用于根据本发明的一种实施形态的旋压增厚成型方法中的旋压增厚成型装置的概略结构图；
图2中的图2A是加热器的俯视图，图2B是沿着图2A的I1-1I线剖切的剖视图；
图3中的图3A以及图3B是成型辊的局部剖视图，图3A示出增厚加工前的状态，图3B不出增厚加工后的状态；
图4中的图4A?图4D是示出板材的周缘部的形状的图； 图5是示出作为钛合金的T1-6A1-4V的温度与弹性极限应力之间的关系的图表；
图6是变形例的成型辊以及板材的剖视图；
图7是包括辅助辊在内的旋压增厚成型装置的结构图；
图8中的图8A以及图8B是示出变形例的辅助辊的图；
图9是现有的旋压增厚成型装置的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0019]图1示出使用于根据本发明的一种实施形态的旋压增厚成型方法中的旋压增厚成型装置I。根据该装置1，执行在使中心部83固定于固定治具3的板材8进行旋转的同时、使板材8的周缘部81的壁厚增大的方法。更具体而言，装置I形成为如下结构:以能够保持板材8中至少靠近固定治具3的部分的刚性的形式对板材8的周缘部81进行局部加热，与此同时使成型辊6对板材的周缘部81进行按压而至少向与该周缘部81厚度方向正交的方向推挤周缘部81。之后，周缘部81的壁厚已增大的板材8也可通过机械加工切削为所期待的形状。
[0020]具体而言，装置I具备:旋转轴2 ;安装于旋转轴2的固定治具3 ;和与固定治具3一起夹持板材8的按压治具4。在固定治具3上固定有板材8的中心部83。此外，装置I具备:对板材8的周缘部81进行局部加热的加热器7 ;和按压已加热的周缘部81的成型辊
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[0021]在本实施形态中，旋转轴2的旋转轴线方向为铅垂方向。然而，旋转轴2的旋转轴线方向也可以是水平方向或倾斜方向等。旋转轴2的下部支持于基台11，在基台11内配置有使旋转轴2旋转的马达(未图示)。
[0022]板材8的形状只要从旋转轴2的旋转轴线方向观察时(以下简称为“俯视时”)为圆形状即可，并无特别限定。在本实施形态中，板材8形成为向下扩径的碟状，但是板材8也可以形成为周壁从底壁的周缘垂直地悬垂的杯状。在板材8为碟状或杯状等的情况下，板材8也可以以向上开口的姿势固定于固定治具3。或者，板材8也可以是整体上弯曲的碗状，也可以是平坦的板状(参照图6)。
[0023]在本实施形态中，板材8是由钛合金形成。钛合金例如有耐腐蚀合金(例如，T1-0.15Pd)、α 合金(例如 Τ?-5Α1-2.5Sn)、α + β 合金(例如 Ti_6Al_4V)、β 合金(T1-15V-3Cr-3Sn-3Al)等。然而，板材8的材质不限于钛合金，例如可以是钢或铝合金等。
[0024]固定治具3例如是俯视时比板材8小的圆形状的台，具有与板材8的中心部83相符的形状的支持面(本实施形态中为上表面)。即，板材8中的俯视时位于固定治具3的周围的环状部分是与固定治具3相邻的邻近部(proximal port1n)82，周缘部81为从邻近部82观察到的梢端部(distal end)。在固定治具3的支持面上，在中心可以设置有定位销，在该情况下，在板材8的中心设置有与定位销嵌合的贯通孔。
[0025]按压治具4安装于通过升降机构52升降的加压杆51上。通过升降机构52使按压治具4按压固定治具3上的板材8，以此板材8固定于固定治具3。升降机构52固定于配置在旋转轴2的上方的框架12上，在升降机构52内设有可旋转地支持加压杆51的轴承。然而，按压治具4是非必需的部件，也可以将板材8通过螺丝固定方式固定于固定治具3。
[0026]加热器7和成型辊6例如夹着旋转轴2彼此配置在相反侧。例如，加热器7通过第一水平移动机构13向以旋转轴2的旋转轴线为中心的径向移动，第一水平移动机构13通过第一上下移动机构14在铅垂方向上移动。同样地，例如，成型辊6通过第二水平移动机构15向以旋转轴2的旋转轴线为中心的径向移动，第二水平移动机构15通过第二上下移动机构16在铅垂方向上移动。第一上下移动机构14以及第二上下移动机构16以对上述基台11和框架12进行桥接的形式延伸。
[0027]在本实施形态中，作为加热器7，可使用通过高频感应加热对板材8的周缘部81进行加热的加热器。在这里，“高频感应加热”是指频率为5kHz?400kHz的感应加热。然而，作为加热器7，例如也可以使用气体燃烧器等。
[0028]具体而言，加热器7如图2A以及图2B所示，包括具有线圈部72的导线71、和用于汇集发生在线圈部72周围的磁通的芯部75。在板材8的材质为钛合金的本实施形态中，加热器7例如通过感应加热所产生的趋肤效应，将板材8的周缘部81加热至500?1000°C左右。导线71是使冷却液在内部流通的中空的管。例如，测定板材8的周缘部81的温度，并且以使该测定温度达到目标温度的形式控制施加于导线71的交流电压。
[0029]在本实施形态中，板材8的周缘部81如图4A所示形成为在水平方向被切割的形状，但是可以如图4B所示形成为在铅垂方向被切割的形状，也可以如