JP2006289479A - 金属材料の強加工法と強加工法に用いる金型 - Google Patents
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Abstract
【課題】 自動車や航空機等に用いられる構造用の金属材料の機械的性質を向上するとともに引張り伸びや延性等の加工性が改善された金属材料の強加工法を提供する。
【解決手段】 金属材料を内部に同じ横断面の孔が螺旋状に設けられたねじりダイスと内部に同じ横断面の孔が直進方向に設けられた戻しダイスを交互に組み合わせたねじり金型を用いて押出成形する。ねじりダイスのねじり方向は同方向または逆方向のものを組み合わせて成形材の特性を調整する。また、戻しダイスの端部にマンドレルを設けて任意の形状をした中空長尺材を成形する。
【選択図】 図5
Description
この出願の発明の金属材料の強加工法を従来から知られている方法と比較しながら説明すると、図6は従来から知られているECAP(Equal Channel Angular Pressing)法を模式的に示したものである。このECAP法は同じ横断面積の曲り部を有する孔が設けられた金型(c)に金属材料(b)を入れて上方から荷重(a)をかけることにより孔の曲り部において金属材料にせん断ひずみ(e)を付与して結晶粒組織を微小化する。そして結晶粒組織が微小化することにより強加工された金属材料を出口(d)から取り出すことにより金属材料を強加工する方法である。しかしながら、このECAP法はバッチ式(回分式)であり、生産性が低いだけでなく長尺体の成形ができず、しかもこのECAP法は金型(c)内に設けられた孔の曲り部の内角と外角とでは金属材料に負荷されるせん断ひずみの量が異なるため結晶粒組織の均質な微小化ができないという問題がある。
したものであり、この他にも様々な形状が考慮されることは言うまでもない。図2における矢印は、ねじりダイスにおけるねじり方向を示したものであり金属材料はこの方向に沿って押出される。図3の(A)、(B)および(C)は、断面形状の中心とは異なる位置にねじりの回転軸を設けることにより任意の断面にせん断ひずみを同等に付与することが可能なねじりダイスを示したものである。また、図3における矢印の方向は、ねじりダイスのねじり方向を、矢印の数は、ねじりダイスに供給する材料供給孔の数を示したものである。図3の(B)および(C)では複数の矢印が図示されているが、このように材料供給口を複数設けることにより、複数の金属材料にせん断ひずみを同時に負荷することが可能となる。図4はねじりダイス(1)と戻しダイス(2)を組み合わせた本願発明の典型的なせん断ひずみ金型を模式的に示したものであり、図5はねじりダイス(1)と戻しダイス(2)を組み合わせた本願発明のせん断ひずみ付与金型の他の態様を示したものである。図4の形態と図5の形態を比較すると、図4で示されている金型のねじりダイス(1)は、戻しダイス(2)の前後においてねじり方向が同じであるのに対し、図5で示されている金型のねじりダイス(1)は、戻しダイス(2)の前後においてねじりダイス(1)のねじり方向が逆になっている点で異なっている。そしてこの出願の発明では、ねじりダイスと戻しダイスを選択して組み合わせることにより成形体の特性を制御することも可能になる。たとえば、ねじりダイス(1)と戻しダイス(2)を図4に示したように組み合わせることにより、ねじり変形により変化する集合組織を強くすることができるのに対し、ねじりダイス(1)と戻しダイス(2)を図5のように組み合わせることにより比較的ランダムな集合組織が形成することが可能となる。また、成形される金属材料の形状においても、図3の(C)の戻しダイスにマンドレル等を設けることにより、角形などの断面形状を有するパイプの成形が可能になる。このように、この出願の発明は、ねじりダイス(1)と戻しダイス(2)を適宜組み合わせることにより種々の形態の強加工された金属材料の長尺体を成形することが可能となる。なお、この出願の発明では押出し過程における加熱処理の温度範囲は使用する金属材料の種類によって異なるが、たとえば純マグネシウムを用いた場合は、90〜150℃程度が好ましい。
b: 金属材料
c: 金型
d: 出口
e: 微細化した結晶組織
Claims (8)
- 金属材料をねじりダイスと戻しダイスが交互に組み合わされた金型を用いて押出成形することを特徴とする金属材料の強加工法。
- ねじりダイスのねじり方向が戻しダイスの前後で同じ方向の金型を用いたことを特徴とする請求項1に記載された金属材料の強加工法。
- ねじりダイスのねじり方向が戻しダイスの前後で逆の方向の金型を用いたことを特徴とする請求項1に記載された金属材料の強加工法。
- 戻しダイスの端部にマンドレルが設けられた金型を用いたことを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載された金属材料の強加工法。
- 同じ横断面を有する孔が螺旋状に設けられているねじりダイスと同じ横断面の孔が直進方向に設けられている戻しダイスが交互に組み合わされていることを特徴とするせん断ひずみ付与金型。
- ねじりダイスに設けられた孔の横断面が円形、楕円形、方形、歯車形のいずれかの1つであることを特徴とする請求項5に記載された金型。
- ねじりダイスの孔の回転軸がねじりダイス孔の中心部以外に設けられていることを特徴とする請求項5または6に記載された金型。
- ねじりダイスに材料供給孔が複数設けられていることを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載された金型。
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