JP2000312980A - 金属部材の円柱内面改質方法 - Google Patents

金属部材の円柱内面改質方法

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喜久 加藤
Takeshi Shinoda
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な製造設備で容易に円柱内面に、結晶粒が
微細で緻密な組織の高強度の改質層を形成することので
きる金属部材の円柱内面改質法を提供する。 【解決手段】金属部材１０の円柱内面１４の直径よりも
外径の大きい加圧ロッド１６を高速回転させながら開口
部１８から円柱内面１４に挿入し、且つ軸方向に相対移
動させることによって円柱内面１４の表層を摩擦発熱に
より軟化及び塑性流動させて緻密な組織の改質層２０を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は機械部品，自動車
及び鉄道車両部品特にエンジンのシリンダ，ベアリング
或いはＯＡ機器部品，航空機部品，船舶用機器部品，医
療機器部品等に適用して好適な金属部材の円柱内面改質
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】この種
円柱内面を有する金属部材の従来の製法として鋳造によ
る方法が広く行われているが、鋳造法の場合製品形状、
特に肉厚により凝固組織が不均一となり易く、また巣や
気孔等の鋳造欠陥が生じ易い問題がある。
【０００３】一方半溶融（チクソ成型法）／半凝固（レ
オ成型法）等もあるが、この方法の場合においても製品
組織の不均一，偏析等が避けられない。また半溶融金属
の流れの合流部分で所謂ウェルドラインを生じ、強度，
外観，機能の不均一を生じる問題もある。
【０００４】他方粉末冶金による方法は、結晶粒を細か
くできるものの気孔が生じる問題があり、また焼結体の
延性，強度が不足するとともに各種加工，熱処理時の収
縮量の予測，制御が極めて難しく、円柱内面への合体，
複合化は困難である。その他に溶接，レーザー等による
改質も行われているが、この方法を小径の円柱内面或い
は長尺の円柱内面の改質に適用することは極めて困難で
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の金属部材の円柱
内面改質方法はこのような課題を解決するために案出さ
れたものである。而して請求項１の改質方法は、円柱内
面を有する純金属若しくは合金から成る金属部材の該円
柱内面に沿って加圧ロッドを加圧接触させながら相対回
転運動させることによって該円柱内面の表層を摩擦発熱
により軟化及び塑性流動させて、緻密な組織の改質層を
形成することを特徴とする。
【０００６】請求項２の改質方法は、請求項１に記載の
金属部材の円柱内面改質方法において、前記加圧ロッド
は前記金属部材の軟化温度よりも高い軟化温度を有して
いることを特徴とする。
【０００７】請求項３の改質方法は、請求項１，２の何
れかに記載の金属部材の円柱内面改質方法において、前
記円柱内面の直径よりも外径の大きい前記加圧ロッドを
用い、該加圧ロッドを該円柱内面に対し相対回転させな
がら該円柱内面の開口部よりその内部に挿入し且つ軸方
向に相対移動させることによって、該円柱内面の前記表
層を塑性流動させて前記改質層を形成することを特徴と
する。
【０００８】
【作用及び発明の効果】本発明においては、円柱内面を
有する純金属若しくは合金の金属部材を予め鋳造成形，
押出成形，プレス成形，溶接等の一般的な加工法により
作成する。そしてこの金属部材における円柱内面に沿っ
て加圧ロッドを加圧接触させながら相対回転運動させ、
内面表層を摩擦発熱により軟化及び塑性流動させる。こ
の塑性流動した部分では結晶粒の微細化，表層欠陥の圧
着が行われて緻密な欠陥のない組織（改質層）となる。
この改質層は所謂ペッチの法則によって高強度化されて
おり、耐磨耗性も母材金属に比べて大幅に向上する。
【０００９】本発明によれば０．５〜５ｍｍ程度の厚み
の改質層を円柱内面に形成することができる。本発明は
アルミニウム，アルミニウム合金，マグネシウム合金等
の低融点金属から成る金属部材の加工に適用して特に効
果があるが高融点材料、例えば鋳鉄，鋼，ステンレス
鋼，銅合金等から成る金属部材の加工に適用可能であ
る。
【００１０】また加工は通常は大気中で行うことができ
るが、チタン合金のような活性材料に対してはアルゴン
等の不活性ガス雰囲気や真空等の雰囲気中、或いはやや
活性な銅等の材料の場合には窒素或いは炭酸ガス雰囲気
中で行うこともできる。更に気体中のみならず水，油等
の液体中での摩擦発熱による塑性流動を利用して加工を
行うこともできる。この場合には結晶粒の微細化効果は
更に大きい。
【００１１】本発明においては、加圧ロッドによる加圧
下での円柱内面表層の強度の塑性加工による微細化或い
は塑性流動による機械的な分断により組織を微細化さ
せ、ペッチの法則により高強度化を図ることができると
ともに、内面表層における不純物を細かく均一に分散さ
せ得、これによる強度向上も図ることができる。
【００１２】また金属部材の作製時に生じた円柱内面部
分の割れや気孔等の欠陥を塑性変形と加圧力により圧着
し封じることができる結果、健全な組織が得られるとと
もに、円柱内面に圧縮の残留応力を付与できることか
ら、円柱内面の疲労寿命を向上させることができる。ま
た本発明によれば加工設備が簡単で済み且つ加工の制
御，操作も容易であるなどの利点が得られる。
【００１３】本発明においては、上記加圧ロッドとして
金属部材の軟化温度よりも高い軟化温度を有するものを
用いることができる（請求項２）。例えば金属部材がア
ルミニウム合金から成る場合、加圧ロッドとしてステン
レス鋼から成るものを用いることができる。
【００１４】本発明においては、様々な方法で円柱内面
に対し加圧ロッドを加圧接触させ且つ相対回転運動させ
ることができるが、円柱内面の直径よりも外径の大きな
加圧ロッドを用い、これを円柱内面に対し相対回転させ
ながらその開口部より内部に挿入し且つ軸方向に相対移
動させることによって、円柱内面の表層を塑性流動させ
て上記改質層を形成する方法を好適に採用することがで
きる（請求項３）。
【００１５】この方法によれば、加圧ロッドを円柱内面
に対し相対回転させながら開口部の内部に押し込むだけ
で、簡単に円柱内面に改質層を形成することができる。
尚、加圧ロッドとしては円柱状のもの（中実のもの）の
外、円筒状のもの（中空のもの）或いは中実又は中空の
六角形状等の多角形状のものを用いることも可能であ
り、更に表面に特定形状の凹凸をつけることにより更に
効果的な摩擦熱を発生させ、強力な塑性流動を助長させ
ることができる。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例を以下に詳述する。図１
に示しているようにＡｌ−Ｓｉ合金（ＡＣ８Ａ）製の金
属部材１０（この例では底部１２付きのもの）の円柱内
面１４に対して、ＳＫＤ６１から成る加圧ロッド１６を
高速回転させながら開口部１８から軸方向に押し込み、
円柱内面１４の改質を行った。
【００１７】尚円柱内面１４の直径は２０ｍｍφ、加圧
ロッド１６の外径は２３ｍｍφ、加圧ロッド１６の回転
速度は１５００ｒｐｍ、押込速度は０．２ｍｍ／ｓｅｃ
とした。この結果円柱内面１４の表層が加圧下に軟化し
て塑性流動を生じ、これにより組織の緻密な高強度の改
質層２０が円柱内面１４に形成された。
【００１８】この改質層２０の組織状態を調べるべく加
工部分の断面を切り取って（図２中Ｋで示した部分）顕
微鏡観察したところ、円柱内面１４の表層に沿って形成
された改質層２０は（参考写真（イ）で示している）母
材金属の組織（参考写真（ロ）で示している）に比べて
結晶粒が微細で組織が緻密なものであり、且つその改質
層２０は母材金属と良好に一体に固相接合或いは融合し
ていた。
【００１９】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示である。例えば本発明は上記のような底部
１２を有しない円柱内面１４を有する金属部材の加工に
対しても適用可能であるなど、その主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例方法の説明図である。
【図２】同実施例にて形成した改質層の切取部分を示す
図である。
【符号の説明】
１０ 金属部材 １４ 円柱内面 １６ 加圧ロッド １８ 開口部 ２０ 改質層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円柱内面を有する純金属若しくは合金か
    ら成る金属部材の該円柱内面に沿って加圧ロッドを加圧
    接触させながら相対回転運動させることによって該円柱
    内面の表層を摩擦発熱により軟化及び塑性流動させて、
    緻密な組織の改質層を形成することを特徴とする金属部
    材の円柱内面改質方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の金属部材の円柱内面改
    質方法において、前記加圧ロッドは前記金属部材の軟化
    温度よりも高い軟化温度を有していることを特徴とする
    金属部材の円柱内面改質方法。
  3. 【請求項３】 請求項１，２の何れかに記載の金属部材
    の円柱内面改質方法において、前記円柱内面の直径より
    も外径の大きい前記加圧ロッドを用い、該加圧ロッドを
    該円柱内面に対し相対回転させながら該円柱内面の開口
    部よりその内部に挿入し且つ軸方向に相対移動させるこ
    とによって、該円柱内面の前記表層を塑性流動させて前
    記改質層を形成することを特徴とする金属部材の円柱内
    面改質方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006015383A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Furukawa Alflex Corp 鋳物のネジ下穴の内壁面処理用工具
JP2007275980A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Kawasaki Heavy Ind Ltd 鋳造物の組織改質方法
WO2011019041A1 (ja) * 2009-08-10 2011-02-17 地方独立行政法人大阪市立工業研究所 超硬合金の改質方法および該方法によって改質された超硬合金
CN107127444A (zh) * 2017-05-19 2017-09-05 沈阳航空航天大学 一种实现圆柱结构内壁搅拌摩擦加工的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006015383A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Furukawa Alflex Corp 鋳物のネジ下穴の内壁面処理用工具
JP2007275980A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Kawasaki Heavy Ind Ltd 鋳造物の組織改質方法
WO2011019041A1 (ja) * 2009-08-10 2011-02-17 地方独立行政法人大阪市立工業研究所 超硬合金の改質方法および該方法によって改質された超硬合金
JP2011038143A (ja) * 2009-08-10 2011-02-24 Osaka Municipal Technical Research Institute 超硬合金の改質方法および該方法によって改質された超硬合金
CN107127444A (zh) * 2017-05-19 2017-09-05 沈阳航空航天大学 一种实现圆柱结构内壁搅拌摩擦加工的方法
CN107127444B (zh) * 2017-05-19 2018-11-23 沈阳航空航天大学 一种实现圆柱结构内壁搅拌摩擦加工的方法

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