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強加工方法及び強加工装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P100000859
掲載日 2010年8月6日
出願番号 特願2009-159813
公開番号 特開2011-011252
登録番号 特許第5525769号
出願日 平成21年7月6日(2009.7.6)
公開日 平成23年1月20日(2011.1.20)
登録日 平成26年4月18日(2014.4.18)
発明者
  • 丹羽 直毅
  • 小久保 邦雄
  • 一之瀬 和夫
  • 久保木 功
出願人
  • 学校法人 工学院大学
発明の名称 強加工方法及び強加工装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】本発明は、材料の断面積の減少(サイズダウン)を伴うことなく、金属材料に対し高いひずみを効果的に導入することができる、工業的に実用可能な強加工方法及び強加工装置を提供することを目的とする。
【解決手段】空洞の横断面積が加工対象の金属材料の横断面積に等しく、且つ、各空洞の横断面の形状が互いに異なる複数の金型を用意し、これらの金型を順次用いて金属材料を複数回にわたって圧縮成形する。本発明の方法によれば、材料のサイズを維持したまま、金属材料の横断面方向にひずみを重層的に付与することができる。また、本発明の強加工方法は、既存の型鍛造装置を用いて容易に実施することができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



近年、金属材料において二律背反の関係にあると考えられていた強度と靭性は、金属の結晶粒を微細化することによって、その両方が好適に向上することが発見された。これを受け、金属材料の結晶粒を微細化するための加工法が種々検討されており、そのような加工法のひとつとして、強ひずみ加工法を挙げることができる。強ひずみ加工法とは、金属材料に対し、大きな塑性ひずみを付与することによって、結晶粒をナノサイズまで微細化するというものである。この点につき、非特許文献1は、代表的な強ひずみ加工法である、Equal Channel Angular Pressing法(ECAP法)を開示する。





図8は、ECAP法を概念的に示す図である。図8に示されるように、ECAP法は、大きく屈曲したパスを有する金型60を通して金属材料62を押し出すことによって、屈曲部64において金属材料62に大きなせん断ひずみを与えるというものである。ECAP法においては、加工によって材料の径が変わらないため、何度でも上記プロセスを繰り返すことができ、金属材料62の断面積の減少を伴うことなく、金属材料62に大きなひずみを付与することができる。しかしながら、ECAP法においては、ひずみを与える方向が1方向しかないため、材料の向きを変え何度も加工を繰り返す非連続的プロセスとならざるを得ず、長尺物の材料に適用することができないという問題があった。さらにECAP法の最も深刻な問題は、金属材料62と金型60のパスの壁面との摩擦力に対抗するために非常に大きな加工力を要することであり、この点が工業的な実用化を妨げていた。





この点につき、同じく金属材料の断面積の減少(サイズダウン)を伴わない強ひずみ加工の別法として、非特許文献2は、加熱とねじり変形を組合わせたSevere Torsion Straining Process法(STSP法)を開示する。図9は、STSP法を概念的に示す図である。図9に示されるように、STSP法においては、電流コイル70の中に円柱状の金属材料72を通しつつ、電流コイル70の両端近傍から冷却水74を放出することによって、金属材料72に対して局所的な誘導加熱を行なうと同時に、金属材料72を図中の矢印R方向に捻ることによって、加熱部分に集中的に塑性ひずみを生じさせる。この状態で金属材料72を長手方向に順次移動させことによって、金属材料72全長にわたって塑性ひずみを付与することができる。





この方法は、金型を必要としないため、摩擦力に起因する加工力の増大の問題が回避され、また、連続的プロセスであるため、長尺物に対し大きなひずみを連続的に付与することができる点で、工業的な実用性に対し一定の可能性を示すものであった。しかしながら、加熱効果を利用して結晶粒を微細化する上記方法は、熱の影響を受けて再結晶しやすい材料には適用することができないため、適用材料が限定されるという問題があった。

産業上の利用分野



本発明は、強加工方法及び強加工装置に関し、より詳細には、材料の断面積の減少を伴うことなく、金属材料に対し高いひずみを効果的に導入することができる強加工方法及び強加工装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
異なる複数の金型を順次用いて金属材料を圧縮成形する強加工方法であって、
前記複数の金型が備える空洞は、その横断面積がいずれも前記金属材料の横断面積に等しく、且つ、その横断面の形状が互いに異なることを特徴とする
強加工方法。

【請求項2】
前記空洞は、円柱状または角柱状である、請求項1に記載の強加工方法。

【請求項3】
前記空洞の長さは、前記金属材料の長さに等しい、請求項2に記載の強加工方法。

【請求項4】
前記空洞は、その両端が開放されている、請求項1~3にいずれか1項に記載の強加工方法。

【請求項5】
円柱状または角柱状の長尺物の金属材料を強加工する装置であって、
加工軸方向に並設された複数の金型と、
前記金属材料を前記複数の金型に対して送り出す搬送手段と、
前記搬送手段が前記金属材料を送り出す度に、前記複数の金型を加圧して前記金属材料を圧縮成形する加圧手段とを備え、
前記複数の金型が備える空洞は、いずれも両端が開放された円柱状または角柱状であって、その横断面積がいずれも前記金属材料の横断面積に等しく、且つ、隣接する金型が備える空洞の横断面の形状が互いに異なることを特徴とする
装置。

【請求項6】
前記複数の金型の前記空洞は、いずれも同じ長さを有し、前記搬送手段の1回の送り出し長さは、前記空洞の長さに等しい、請求項5に記載の装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009159813thum.jpg
出願権利状態 登録
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