大型鍛鋼品における空隙閉鎖評価式の検討橋場 大輔*Daisuke Hashiba１. 緒 言博士（工学） 柳沢 祐介*Dr. Yusuke Yanagisawa青山 明祐**Akihiro Aoyama要 旨落合 朋之*Tomoyuki Ochiai（41） Japan Steel Works M&E, Inc. uses the large ingots up to 670 ton to manufacture the large forgings by the free forging method. However, the large ingots contain many internal voids that are generated during the ingot making process. Therefore, for sound internal quality of the products, the forging process is required not only to shape the products, but also to eliminate the voids completely. Generally, the possibility of closure is determined using an evaluation equation based on the stress and strain calculated by elastic-plastic analysis because the closure of the internal void cannot be confirmed during forging. However, the conventional evaluation formula, which has been represented as the hydrostatic stress ratio integral Gm, adopts the equivalent plastic strain εeq which cannot describe the directionality of free forging, the pressing direction of which changes intricately, causing an uncertainty of void closure prediction. In this study, the evaluation formula for void closure that factors in the influence of the pressing direction was examined, assessing its validity through the forging tests with an actual ingot.*：イノベーションマネジメント本部 マテリアル技術研究所 Material Technology Laboratory, Innovation Management Headquartersしかしながら、内部空隙の閉鎖状況は鍛造中に目視で確認することができないため、鍛造時に空隙が完全閉鎖するか否かを鍛造工程の計画時に判断する評価技術が必要となる。空隙閉鎖挙動を評価する方法のひとつとして、有限要素法（FEM）による弾塑性解析がある。近年では、コンピュータの能力向上により鋼塊に内在する空隙をモデル化した大規模メッシュによる三次元弾塑性解析で空隙閉鎖挙動の評価が可能となった（2）。しかし、そのような弾**：日本製鋼所M&E（株）室蘭製作所 素形材製造部 Materials Manufacturing Department, Muroran Plant, Japan Steel Works M&E, Inc. 技術論文当社では大型鍛鋼品の製造において最大670 tonの大型鋼塊を自由鍛造で成形するが、大型鋼塊には造塊工程で発生した多数の空隙が内在しているため、鍛造工程では形状を造り上げることに加えて、内部品質確保の観点からその空隙を完全閉鎖することが求められる。内部空隙の閉鎖状況は鍛造中に確認することができないため、閉鎖の可否は弾塑性解析で計算される応力やひずみを基にした評価式で判断するのが一般的である。しかし、静水圧応力比積分Gmに代表される従来の評価式には、鍛造の方向性を表現できない相当塑性ひずみεeqが用いられており、圧下方向が複雑に変化する自由鍛造の空隙閉鎖においては評価精度に課題があった。そこで本研究では、圧下方向の影響を考慮した空隙閉鎖評価式について検討し、実鋼塊を用いた鍛造試験でその妥当性を検証した。大型鍛鋼品の製造に用いられる鋼塊の軸芯付近には、造塊の凝固過程で不可避的に発生したザクと呼ばれる多数の空隙が存在する（1）。この空隙が発電用タービンロータ軸材のような高負荷で使用される大型鍛鋼品に残留した場合、それが起点となり破壊事故に至る恐れがある。そのため、大型鍛鋼品の鍛造工程では単に形状を造り上げるだけではなく、空隙の完全閉鎖も求められる。技術論文Evaluation Formula for Void Closure in Large Forged Steel ProductsSynopsis大型鍛鋼品における空隙閉鎖評価式の検討
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