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強加工装置及び強加工方法 コモンズ

国内特許コード P110004736
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2008-002045
公開番号 特開2009-160628
登録番号 特許第4992064号
出願日 平成20年1月9日(2008.1.9)
公開日 平成21年7月23日(2009.7.23)
登録日 平成24年5月18日(2012.5.18)
発明者
  • 丹羽 直毅
  • 一之瀬 和夫
出願人
  • タマティーエルオー株式会社
発明の名称 強加工装置及び強加工方法 コモンズ
発明の概要

【課題】本発明は、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装置および強加工方法を提供することを目的とする。
【解決手段】互いに異なる開口形状を有する複数の孔型を順次用いて金属材料を複数回にわたって孔型圧延する。その際、上記複数の孔型を、それぞれの開口面積が素材の金属材料の横断面積に等しくなるように構成し、且つ、複数の孔型の開口形状の遷移の態様を、金属材料に対する圧下方向が複数の孔型圧延工程ごとに変化するように設計することによって、加工力を大幅に低減しつつ、金属材料に対し大きな塑性ひずみを均一に付与する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来、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、これに伴って、近年、金属材料の特性を向上させることを企図して、当該金属材料の結晶粒を微細化するための方法が種々検討されている。金属材料の結晶粒微細化を実現するための方法として、強ひずみ加工法がある。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繰り返し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6は、ECAP法を概念的に示す図である。図6に示されるように、ECAP法は、90°屈曲したパスを有する金型50を通して金属材料52を押し出すことによって、屈曲部54において金属材料52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52をバルク状態に維持したままで、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、結晶粒の微細化の度合いが不均質になる傾向が否めず、また、非連続的プロセスであるため、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52と金型50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、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7は、STSP法を概念的に示す図である。図7に示されるように、STSP法においては、電流コイル60の中に円柱状の金属材料62を通しつつ、電流コイル60の両端近傍から冷却水64を放出することによって、金属材料62に対して局所的な誘導加熱を行なうと同時に、金属材料62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62を長手方向に順次移動させことによって、金属材料62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。

【非特許文献1】Segal,V.M.,Reznikov,V.I.,Drobyshevsky,A.E.and Kopylov,V.I.:Russian Metallurgy,1,p.99(1981)

【非特許文献2】K.Nakamura, K.Neishi,K.Kaneko,M.Nakagakiand Z.Horita:Materials Transactions 45, 12,3338-3342,(2004) " Development of Severe Torsion Straining Process forRapid Continuous Grain Refinement "

産業上の利用分野


本発明は、強加工装置及び強加工方法に関し、より詳細には、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装置及び強加工方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属材料の強加工装置であって、
ロール胴長方向に複数の孔型が並設された孔型圧延ロールを備え、
前記複数の孔型は、互いに異なる開口形状を有し、且つ、その開口面積が前記金属材料の横断面積に等しいことを特徴とする、
強加工装置。

【請求項2】
金属材料の強加工装置であって、
加工軸方向に縦列的に配置された複数の孔型圧延ロールを備え、
前記複数の孔型圧延ロールに形成された複数の孔型は、その開口面積が前記金属材料の横断面積に等しく、且つ、隣接する孔型圧延ロールに形成された孔型は、互いに異なる開口形状を有することを特徴とする、
強加工装置。

【請求項3】
前記金属材料に対し、加工軸方向の引き抜き力および/または押し込み力を付与する手段をさらに備える、請求項1または2に記載の強加工装置。

【請求項4】
前記孔型の内壁面が粗面である、請求項1~3のいずれか1項に記載の強加工装置。

【請求項5】
金属材料を強加工する方法であって、
互いに異なる開口形状を有する複数の孔型を順次用いて前記金属材料を孔型圧延する複数の孔型圧延工程を含み、
前記複数の孔型は、その開口面積が前記金属材料の横断面積に等しいことを特徴とする、方法。

【請求項6】
前記複数の孔型は、加工軸方向に縦列的に配置された複数の孔型圧延ロールのそれぞれに形成された孔型である、請求項5に記載の方法。
産業区分
  • 加工
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008002045thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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