JP5644103B2 - Method for producing titanium alloy bar - Google Patents
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Description
この発明は、機械加工等を施して各種製品を製造するのに用いられるチタン合金製の棒材を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a bar made of titanium alloy used for manufacturing various products by performing machining or the like.
チタン合金は、軽量で強度が高く耐食性も優れているので、たとえば人工骨材や各種機械部品を形成するための材料として、多く用いられるようになった。そしてこれら各種製品を製造するためにチタン合金は、先ずたとえばチタン合金のビレットに圧延加工及びそれに続く矯正,表面加工等を施して、直径8〜60mm,長さ3〜6m程度の棒材に加工し、得られたチタン合金製棒材に機械加工等を施して最終的なチタン合金製品が形成される。図3は、このチタン合金製棒材の従来の製造方法を示すフローチャートである。 Titanium alloys are light in weight, high in strength, and excellent in corrosion resistance. For example, they have been widely used as materials for forming artificial aggregates and various machine parts. In order to manufacture these various products, titanium alloys are first processed into, for example, a rod material having a diameter of about 8 to 60 mm and a length of about 3 to 6 m by subjecting a billet of titanium alloy to rolling and subsequent correction and surface processing. Then, the obtained titanium alloy bar is subjected to machining or the like to form a final titanium alloy product. FIG. 3 is a flowchart showing a conventional manufacturing method of this titanium alloy bar.
すなわち、図3に示すように、所定成分のチタン合金のビレットW1を素材とし、これに圧延s1を施したのち切断s2して、所定断面寸法および所定長さの棒材とし、この棒材に焼鈍s3を施して組織調整したのち、プレス矯正s4により棒材の曲がりを矯正し、次いでシェービング装置等により棒材の表面疵を切削除去する表面疵除去s5を施したのち、冷間矯正s6により棒材の曲がりを最終矯正し、センタレスグラインダ等による表面研磨s7を施して、目標とするチタン合金製棒材である棒材製品W2を得るというものである。 That is, as shown in FIG. 3, the billet W 1 of a titanium alloy having a predetermined component and material, this cut s2 then subjected to rolling s1, a predetermined cross-sectional dimension and a predetermined length of the bar, the bar After the structure is adjusted by annealing s3, the bend of the bar is corrected by press correction s4, and then the surface flaw removal s5 is performed by cutting and removing the surface flaw of the bar with a shaving device or the like, and then cold correction s6 by finally straightening the bending of the bar, subjected to surface polishing s7 by centerless grinder or the like, is that to obtain the bar product W 2 is a titanium alloy bar as a target.
ところが上記工程で得られた棒材製品W2に機械加工を施してチタン合金製品とする場合、加工後の製品の薄肉部が局部変形したり全体が湾曲変形するなどの加工不良品が発生したり、精密機械加工中における上記の変形の発生により機械加工そのものが不能となるなどの不具合が発生している。これらは棒材製品W2の残留応力に起因するものとみられ、実際に棒材製品W2の残留応力を測定してみると大きな軸方向残留応力(たとえば480MPa以上)の存在が確認された。 However, when the bar product W 2 obtained in the above process is machined into a titanium alloy product, defective products such as local deformation of the thin-walled portion of the processed product or bending deformation of the entire product may occur. In addition, the above-described deformation during precision machining causes problems such as the machining itself becoming impossible. It is seen to be due to residual stress of the bar products W 2, the presence of and try to measure the actual residual stress of the bar product W 2 large axial residual stress (e.g. more than 480 MPa) was confirmed.
上記の残留応力の発生は、前記の図3の工程中、主として表面研磨s7直前の冷間矯正s6に起因するものとみられるので、この冷間矯正後に残留応力除去のために、たとえば特開平10−291029号公報(特許文献1)に開示されているような、チタン合金の棒材を高温に加熱保持するチタン合金製直棒の矯正方法や、残留応力の発生源である冷間矯正s6のかわりに、特開平8−300044号公報(特許文献2)に開示されているような棒線材に張力を付加しつつ通電加熱することにより温間矯正する棒線材連続矯正装置を採用することも考えられる。 The occurrence of the residual stress is considered to be mainly caused by the cold correction s6 immediately before the surface polishing s7 during the process shown in FIG. -291029 (Patent Document 1), such as a straightening method of a titanium alloy straight bar that heats and holds a titanium alloy bar at a high temperature, or a cold straightening s6 that is a source of residual stress. Instead, it is also possible to adopt a rod and wire continuous straightening device that warms the rod and wire by applying current and heating while applying tension to the rod and wire as disclosed in JP-A-8-300044 (Patent Document 2). It is done.
しかしながら上記特許文献1に開示されている方法は、容器に少数本の棒を挿入し高温に長時間(たとえば40分以上)保持するものであり、また矯正とは別工程でこの加熱をおこなうものであるため、棒材製品W2を得る迄に多大の時間を要し、生産性が劣るという問題点を有するものである。また特許文献2に開示されているのは連続的に送給される連続した細径の線材には好適に適用されるものであるが、これよりも太径の棒材の場合は張力付加ロールによる張力が不足して矯正が不充分となり、また連続した線材よりも遥かに短尺である棒材の場合には、この棒材の先端及び尾端部に、加熱・張力付加不完全部、従って矯正不完全部が発生し、両端部を大きく切除する必要があり歩留まりがわるいという問題点を有するものである。
However, the method disclosed in Patent Document 1 is to insert a small number of rods into a container and hold it at a high temperature for a long time (for example, 40 minutes or more), and this heating is performed in a separate process from correction. because it takes a lot of time until obtaining the bar product W 2, and has a problem that the productivity is poor. Further,
この発明は上記の点にかんがみてなされたもので、残留応力が少量に抑制されたチタン合金製棒材を、高い生産性でかつ歩留まりよく製造することができる、チタン合金製棒材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can produce a titanium alloy bar whose residual stress is suppressed to a small amount with high productivity and high yield. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、請求項1記載のチタン合金製棒材の製造方法は、チタン合金のビレットを所定断面寸法に圧延し所定長さに切断して得られた棒材を、焼鈍する第1の焼鈍工程と、この焼鈍後の棒材の曲がりを矯正する矯正工程と、この矯正後の棒材の表面疵を切削除去する表面疵除去工程と、この表面疵除去後の棒材を焼鈍する第2の焼鈍工程と、この焼鈍後の棒材の曲がりを、該棒材を600℃以上β変態点以下の温度に加熱した状態でロール矯正する温間矯正工程と、この矯正後の棒材の表面を研磨して棒材製品とする表面研磨工程とを、有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for producing a titanium alloy bar according to claim 1 comprises annealing a bar obtained by rolling a billet of titanium alloy to a predetermined cross-sectional dimension and cutting it to a predetermined length. A first annealing step, a correction step for correcting the bending of the bar material after the annealing, a surface wrinkle removal step for cutting and removing the surface wrinkles of the bar material after the correction, and the bar material after the surface wrinkle removal A second annealing step for annealing, a warm correction step for correcting the bending of the bar after the annealing in a state in which the bar is heated to a temperature of 600 ° C. or more and a β transformation point or less, and after the correction And a surface polishing step of polishing the surface of the bar to obtain a bar product.
この発明において用いられるチタン合金としては、Ti−3Al−2.5V,Ti−3Al−2.5V−S−REM,Ti−3Al−3.5Sn−0.8Mo−1.4V−0.1Si,Ti−3Al−5Sn−1Mo−0.25Si,Ti−4.5Al−3V−2Mo−2Fe,Ti−5Al−2.5Fe,Ti−5Al−2Sn−2Zr−4Mo−4Cr,Ti−6Al−4V,Ti−6Al−6V−2Sn,Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo,Ti−6Al−2Fe−0.1Si等のα+β型チタン合金、およびTi−22V−4Al,Ti−3Al−8V−6Cr−4Zr−4Mo,Ti−13V−11Cr−3Al,Ti−11.5Mo−6Zr−4.5Sn,Ti−10V−2Fe−3Al,Ti−15V−3Cr−3Sn−3Al,Ti−15Mo−5Zr,Ti−15Mo−5Zr−3Al,Ti−15Mo−2.7Nb−3Al−0.2Si,Ti−9.5V−2.5Mo−3Al,Ti−20V−4Al−1Sn,Ti−16V−4Sn−3Al−3Nb,Ti−6.8Mo−4.5Fe−1.5Al,Ti−6Al−4V−10Cr−1.3C等のβ型チタン合金が挙げられる。 As titanium alloys used in the present invention, Ti-3Al-2.5V, Ti-3Al-2.5V-S-REM, Ti-3Al-3.5Sn-0.8Mo-1.4V-0.1Si, Ti-3Al-5Sn-1Mo-0.25Si, Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe, Ti-5Al-2.5Fe, Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr, Ti-6Al-4V, Α + β type titanium alloys such as Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-6Al-2Fe-0.1Si, and Ti-22V-4Al, Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr -4Mo, Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-3Cr-3Sn- 3Al, Ti-15Mo-5Zr, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si, Ti-9.5V-2.5Mo-3Al, Ti-20V-4Al-1Sn, Examples thereof include β-type titanium alloys such as Ti-16V-4Sn-3Al-3Nb, Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al, Ti-6Al-4V-10Cr-1.3C.
この発明において温間矯正工程における棒材の加熱温度を600℃以上とするのは、発明者が温間矯正時の加熱温度と表面研磨工程後の棒材製品の残留応力との関係について詳細に実験・調査した結果得られた知見に基づくものであり、上記の600℃以上とすることにより上記残留応力が少量値(具体的数値例は実施例の項を参照)に抑制されるからである。また上記加熱温度をβ変態点以下とするのは、該温度がβ変態点を越えると、結晶粒が粗大化して衝撃値や疲労強度が低下するので、これを回避するためである。 In the present invention, the heating temperature of the bar in the warming process is set to 600 ° C. or more in detail about the relationship between the heating temperature during the warming process and the residual stress of the bar product after the surface polishing process. This is based on the knowledge obtained as a result of experiments and investigations, and the residual stress is suppressed to a small value (see the section of Examples for specific numerical examples) by setting the temperature to 600 ° C. or higher. . The reason why the heating temperature is not higher than the β transformation point is that if the temperature exceeds the β transformation point, crystal grains become coarse and impact value and fatigue strength decrease, which is avoided.
請求項1記載の発明によれば、表面研磨工程直前の棒材の矯正工程を、棒材を上記温度範囲内の所定の温度に加熱した状態で該棒材の曲がりをロール矯正する温間矯正工程とすることにより、棒材の歪取りと同時に残留応力が少量に抑制されたチタン合金製棒材を得ることができ、棒材両端部の矯正不完全部も僅少量となるので、高い生産性でかつ歩留まりよくチタン合金製棒材を製造することができるのである。 According to the first aspect of the present invention, the straightening process of the bar immediately before the surface polishing process is performed by warming straightening the bar in a state where the bar is heated to a predetermined temperature within the temperature range. By using the process, it is possible to obtain a titanium alloy bar whose residual stress is suppressed to a small amount at the same time as removing the strain of the bar. This makes it possible to produce a bar made of titanium alloy with good performance and high yield.
この発明において、温間矯正工程における棒材の加熱は、通電加熱や誘導加熱によりおこなうことができるが、請求項2記載の発明のように、前記温間矯正工程における棒材の加熱を、通電加熱により行なうものである構成とすれば、温度制御が容易であるとともに曲がった棒材でも均一温度に加熱できるので、特に好ましい。
In this invention, the heating of the bar in the warming process can be performed by energization heating or induction heating. However, as in the invention of
またこの発明において、温間矯正工程におけるロール矯正は2ロール矯正や多ロール矯正によりおこなうことができるが、請求項3記載の発明のように、前記温間矯正工程におけるロール矯正を、2ロール矯正機により行なうものである構成とすれば、棒材の小曲がりが発生しないので、特に好ましい。
In the present invention, the roll correction in the warm correction process can be performed by two-roll correction or multi-roll correction. However, as in the invention of
またこの発明において、第1の焼鈍工程後の棒材の矯正工程は、前記従来の製造方法と同様に冷間でのプレス矯正等によってもよいが、請求項4記載の発明のように、前記第1の焼鈍工程後の棒材の矯正工程が、500℃以上β変態点以下の温度に加熱した棒材を、ロール矯正する温間矯正工程からなる構成とすれば、棒材の曲がりの矯正と同時に、前工程である圧延時において発生した棒材の偏径差が、この温間矯正により修復方向に低減化される(具体的数値例は実施例の項を参照)ので、特に好ましい。 Moreover, in this invention, although the straightening process of the bar after the first annealing process may be performed by cold press correction or the like as in the conventional manufacturing method, as in the invention according to claim 4, If the bar straightening process after the first annealing step is composed of a warm straightening process in which a bar heated to a temperature of 500 ° C. or higher and a β transformation point or lower is composed of a roll straightening process, the straightening of the bar is corrected. At the same time, the deviation in the diameter of the bar material generated during rolling, which is the previous process, is reduced in the repair direction by this warm correction (refer to the section of Examples for specific numerical examples), which is particularly preferable.
以上説明したようにこの発明によれば、残留応力が少量に抑制されたチタン合金製棒材を、高い生産性でかつ歩留まりよく製造することができる。 As described above, according to the present invention, a titanium alloy bar whose residual stress is suppressed to a small amount can be manufactured with high productivity and high yield.
また上記の効果に加えて、請求項2記載の発明によれば、温間矯正時における棒材の加熱温度の制御が容易であり、曲がった棒材でも均一温度に加熱できるので、局部的な残留応力過大部のない均質なチタン合金製棒材を得ることができる。
Further, in addition to the above effect, according to the invention of
また上記の効果に加えて、請求項3記載の発明によれば、温間矯正時に小曲がりが発生しないので、表面研磨の研磨代を大きくすることなしに、真直度のすぐれたチタン合金製棒材を得ることができる。
Further, in addition to the above effect, according to the invention of
また上記の効果に加えて、請求項4記載の発明によれば、圧延時において発生した棒材の偏径差がこの温間矯正により修復方向に低減化され、後工程である表面疵除去工程時における切削抵抗の変動量が低減化されるので、表面疵除去時の加工速度を上げて生産性の向上をはかることができる。 Further, in addition to the above effect, according to the invention of claim 4, the uneven diameter difference of the bar material generated during rolling is reduced in the repair direction by this warm correction, and the surface flaw removing step which is a subsequent step Since the fluctuation amount of the cutting resistance at the time is reduced, the processing speed at the time of removing surface defects can be increased to improve the productivity.
以下図1及び図2に示す一例により、この発明の実施の形態を説明する。図1はこの発明のチタン合金製棒材の製造方法のフローチャートであり、所定成分のチタン合金を溶解・造塊・鍛造して得たビレットW1に、加熱炉,粗圧延機列および仕上圧延機列を有する圧延装置により圧延S1を施したのち、熱間ソー切断などの切断S2を施して、所定の断面寸法及び長さ(たとえば直径24mm,長さ4m)の直棒状の棒材(丸棒材)とする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to an example shown in FIGS. FIG. 1 is a flowchart of a method for producing a titanium alloy bar according to the present invention. A billet W 1 obtained by melting, ingot-making, and forging a titanium alloy having a predetermined component is provided with a heating furnace, a rough rolling mill row, and finish rolling. After rolling S1 with a rolling machine having a machine row, cutting S2 such as hot saw cutting is performed, and a straight rod-like bar (round 24 mm, length 4 m, for example) having a predetermined cross-sectional dimension and length (for example, round 4 mm) Bar).
次にこの棒材に対して、焼鈍炉を用いて第1の焼鈍工程である焼鈍S3を施して組織調整を行なったのち、この焼鈍後の棒材の曲がりを矯正する矯正S4を施す。この矯正は、後工程である表面疵除去工程S5用の装置に棒材を通すために曲がりを矯正するものであり、その矯正方法としては、冷間(常温)でプレス矯正機により行なう冷間プレス矯正のほか、棒材を所定の温度に加熱した後に2ロール矯正機又は多ロール矯正機により矯正を行なう温間ロール矯正が挙げられる。このうち温間ロール矯正は、矯正が短時間で済み生産性が高い点において冷間プレス矯正より優れており、また温間ロール矯正においては、棒材の加熱温度を500℃以上β変態点以下の温度とすると、棒材のロール矯正が容易となるのに加えて棒材の偏径差が良化(低減化)されるので、特に好ましい。なお上記加熱温度をβ変態点以下とするのは、該温度がβ変態点を越えると、結晶粒が粗大化して衝撃値や疲労強度が低下するのでこれを回避するためである。そしてこの温間ロール矯正用の装置としては、後述する温間矯正工程S7用の温間矯正設備1(但し加熱温度下限値は異なる)を好適に使用することができる。 Next, after performing the structure adjustment by applying annealing S3 which is the first annealing step to the bar using an annealing furnace, correction S4 for correcting the bending of the bar after the annealing is performed. This correction is to correct the bending to pass the bar through the apparatus for the surface flaw removal step S5, which is a subsequent process, and the correction method is cold (normal temperature) performed by a press straightener. In addition to press correction, warm roll correction in which the rod is heated to a predetermined temperature and then corrected by a two-roll correction machine or a multi-roll correction machine is used. Among these, warm roll straightening is superior to cold press straightening in that the straightening takes a short time and productivity is high, and in warm roll straightening, the heating temperature of the bar is 500 ° C. or more and the β transformation point or less. This temperature is particularly preferable because the rolls of the bar can be easily straightened and the deviation in the diameter of the bar is improved (reduced). The reason why the heating temperature is not higher than the β transformation point is that if the temperature exceeds the β transformation point, the crystal grains become coarse and the impact value and fatigue strength decrease, which is avoided. And as the apparatus for this warm roll correction | amendment, the warm correction equipment 1 (however, the heating temperature lower limit is different) for warm correction process S7 mentioned later can be used conveniently.
次に上記の矯正工程S4後の棒材に対しては、棒材表面の圧延疵を除去するために、ピーリング装置により表面疵除去S5を行なったのち、この表面疵除去に伴う棒材表面に生じた残留応力を除去するために、焼鈍炉を用いて、第2の焼鈍工程である焼鈍S6を行なう。 Next, for the bar material after the straightening step S4, after removing the surface wrinkles S5 by a peeling device in order to remove the rolling wrinkles on the bar surface, In order to remove the generated residual stress, annealing S6 which is a second annealing step is performed using an annealing furnace.
続いて、棒材に残存する曲がりを矯正して棒材製品W2として要求される真直度を確保するための最終矯正として、温間矯正S7を行なう。この温間矯正工程S7は、棒材を600℃以上β変態点以下の温度に加熱したのち、ロール矯正を行なうものであり、この加熱温度範囲の限定理由は前述した通りである。 Then, as a final correction to ensure the straightness required by straightening the bends remaining bars as bar product W 2, performs warm straightening S7. In this warm straightening step S7, the bar is straightened after heating the bar to a temperature not lower than 600 ° C. and not higher than the β transformation point. The reason for limiting the heating temperature range is as described above.
この温間矯正工程S7における棒材の加熱は、通電加熱あるいは誘導加熱により行なうことができるが、通電加熱は、温度制御が容易であるとともに曲がった棒材でも均一に加熱できるので好ましい。またロール矯正は2ロール矯正機あるいは多ロール矯正機により行なうことができるが、2ロール矯正は小曲がりが発生しにくく、後続の表面研磨工程S8を円滑に行なえ真直度の優れた棒材製品W2が得られるので、好ましい。 The heating of the bar in this warm correction step S7 can be performed by energization heating or induction heating. However, the energization heating is preferable because temperature control is easy and even a bent bar can be heated uniformly. Further, the roll correction can be performed by a two-roll correction machine or a multi-roll correction machine, but the two-roll correction is less likely to bend, and the following surface polishing step S8 can be smoothly performed and the bar product W having excellent straightness. 2 is preferable.
図2は、上記の温間矯正工程S7用の温間矯正設備1を略図示したものであり、2は通電加熱装置で、矯正対象である焼鈍工程S6後の棒材B1の端部を把持する通電クランプ2a,2aを、電源2bに接続してなり、また3は2ロール矯正機である。前記焼鈍工程S6後の棒材B1は、給材部4上から図示しない移送手段により1本ずつ通電加熱装置2部へ供給されて、600℃以上β変態点以下の所定温度になるよう短時間で通電加熱されたのち、搬送路5上へ移送され、2ロール矯正機3の上ロール(凹ロール)3a,下ロール(凸ロール)3b間を通過して温間矯正されたのち、搬送路6上を経て、矯正済みの棒材B2として棒材集材部7上へと移送され、集材状態となる。
Figure 2 is an illustration schematically a warm straightening equipment 1 for warm straightening step S7 in the above, 2 is a resistance heating apparatus, the end of the bar B 1 after the annealing step S6 is corrected target The energizing clamps 2a and 2a to be gripped are connected to a
上記の温間矯正工程S7後の棒材B2に対しては、センタレスグラインダにより表面研磨S8を施して、棒材表面の黒皮部を除去すれば、このチタン合金製棒材の製造方法の最終製品である残留応力の少ない棒材製品W2が得られるのである。 For bar B 2 after S7 above warm straightening step, subjected to a surface polishing S8 by centerless grinder, by removing the mill scale portion of the bar surface, the manufacturing method of this titanium alloy rod material the final product small bar product W 2 residual stress is is that obtained.
次に、この発明のチタン合金製棒材の製造方法の具体的な実施例を、比較例と併せて更に詳細に説明する。 Next, specific examples of the method for producing a titanium alloy bar according to the present invention will be described in more detail together with comparative examples.
[実施例1]
Ti−6Al−4V合金からなる断面116mm×116mm,長さ4mの角棒状のビレットW1に、圧延S1及びそれに続く切断S2を施して、直径24mm,長さ4mの丸棒状の棒材を得、この棒材に対して焼鈍炉により740℃,1.5時間の焼鈍S3を施したのち、矯正工程S4として、プレス矯正機により冷間プレス矯正(表1には冷間PKと表記)を施し、ピーリング装置により削り代1.5mmの表面疵除去S5を行なったのち、焼鈍炉により650℃,1時間の焼鈍S6を施し、得られた棒材B1に対して、前記温間矯正設備1を用いて、加熱温度800℃の温間矯正S7を施し、この矯正後の棒材B2に対してセンタレスグラインダにより削り代0.5mmの表面研磨S8を施して、直径22mm,長さ4mの棒材製品W2を得た。
[Example 1]
A round bar-like bar with a diameter of 24 mm and a length of 4 m is obtained by subjecting a billet W 1 made of Ti-6Al-4V to a square bar-like billet W 1 having a cross section of 116 mm × 116 mm and a length of 4 m to rolling S1 and subsequent cutting S2. After this bar material was subjected to annealing S3 at 740 ° C. for 1.5 hours in an annealing furnace, cold press straightening (indicated as cold PK in Table 1) by a press straightening machine as the straightening step S4 After removing surface flaw removal S5 with a cutting allowance of 1.5 mm using a peeling device, annealing is performed at 650 ° C. for 1 hour in an annealing furnace, and the warm straightening equipment is applied to the obtained bar B 1 with 1, subjected to warm straightening S7 in heating temperature 800 ° C., subjected to cash 0.5mm surface polishing S8 in scraping the centerless grinder against bar B 2 after the correction, the diameter 22 mm, length 4m It was obtained of the bar products W 2.
この棒材製品W2に対して、棒材の一端部から1mの位置で且つ棒材表面から1.1mm内側の位置における残留応力を、下記の測定条件及び解析条件のもとでX線回折法により測定したので、その測定結果を表1に示す。なおこの測定値は、棒材製品W2の3本のサンプルの測定値の平均値であり、以下他の実施例及び比較例に関する残留応力測定値も同様にして求めたものである。
測定条件
測定方法 :並傾法
測定モード :ψ0一定法
ピーク角度(度):142.0
応力定数(MPa/度):−258.09
コリメータ(mm):1.0(直径)
電圧(kV):40
電流(mA):30
ターゲット :CuKα
ψ角度(度):0,3,6,9,12,15,18,21,24
解析条件
ピークサーチ方法:ピークトップ法
バックグランド点数:高5,低5
平滑化点数 :25
For this bar product W 2, the residual stress in and from the bar surface of 1.1mm inner position at the position of 1m from one end of the bar, under X-ray diffraction measurement conditions and analysis conditions below The measurement results are shown in Table 1. Note This measurement is the average of the measured values of the three samples of the bar products W 2, those obtained in the same manner the residual stress measurements for other examples and comparative examples below.
Measurement conditions Measurement method: Parallel tilt method Measurement mode: ψ0 constant method Peak angle (degrees): 142.0
Stress constant (MPa / degree): -258.09
Collimator (mm): 1.0 (diameter)
Voltage (kV): 40
Current (mA): 30
Target: CuKα
ψ angle (degree): 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24
Analysis conditions Peak search method: Peak top method Background points:
Number of smoothing points: 25
[実施例2及び比較例1]
表1に記載の加熱温度で温間矯正S7を施したほかは、実施例1と同様にして棒材製品W2を得、この棒材製品W2に対して、実施例1と同じ測定法により残留応力を測定した測定結果を表1に示す。
[Example 2 and Comparative Example 1]
Other subjected to warm straightening S7 at the heating temperature shown in Table 1, to obtain a bar product W 2 in the same manner as in Example 1, with respect to the bar product W 2, the same measuring method as in Example 1 Table 1 shows the measurement results obtained by measuring the residual stress.
[比較例2,3]
温間矯正工程S7として、温間矯正のかわりにプレス矯正機を用いて冷間プレス矯正を施し(比較例2,3)、さらに比較例3では焼鈍工程S6を省略したほかは、実施例1と同様にして棒材製品W2を得、この棒材製品W2に対して、実施例1と同じ測定法により残留応力を測定した測定結果を表1に示す。なお比較例3では上記のように焼鈍工程S6を省略し、表面疵除去工程S5の次に冷間プレス矯正を施すので、この比較例3の全工程は従来技術として前述した図3に示す工程に相当するものとなり、従来のチタン合金製棒材の製造方法の一例を示すものである。
[Comparative Examples 2 and 3]
As the warm straightening step S7, cold press straightening was performed using a press straightening machine instead of warm straightening (Comparative Examples 2 and 3), and in Comparative Example 3, the annealing step S6 was omitted. and give the bar product W 2 in the same manner, with respect to the bar product W 2, showing a measurement result of measuring the residual stress by the same measuring method as in example 1 in Table 1. In Comparative Example 3, the annealing step S6 is omitted as described above, and cold press straightening is performed after the surface flaw removing step S5. Therefore, all the steps of Comparative Example 3 are the steps shown in FIG. This is an example of a conventional method for producing a titanium alloy bar.
[実施例3〜6及び比較例4,5]
矯正工程S4として、冷間プレス矯正のかわりに前記温間矯正設備1を用いて表1に記載の加熱温度で温間矯正を行なうとともに、表1に記載の加熱温度で温間矯正S7を施したほかは、実施例1と同様にして棒材製品W2を得、この棒材製品W2に対して、実施例1と同じ測定法により残留応力を測定した測定結果を表1に示す。
[Examples 3 to 6 and Comparative Examples 4 and 5]
As the correction step S4, the warm correction equipment 1 is used instead of the cold press correction to perform the warm correction at the heating temperature shown in Table 1, and the warm correction S7 is performed at the heating temperature shown in Table 1. Otherwise, the bar product W 2 was obtained in the same manner as in Example 1, and the measurement results of measuring the residual stress of this bar product W 2 by the same measurement method as in Example 1 are shown in Table 1.
表1に示されるように、温間矯正工程S7における棒材の加熱温度を600℃以上とすることにより、残留応力が減少しており、本発明の優位性は明らかである。 As shown in Table 1, the residual stress is reduced by setting the heating temperature of the bar in the warm correction step S7 to 600 ° C. or more, and the superiority of the present invention is clear.
[実施例7〜10]
次に矯正工程S4における棒材の加熱温度が棒材の偏径差に与える影響を調査するために、実施例1と同ビレットに対して実施例1と同じ圧延S1,切断S2,焼鈍S3の各工程を経て得た直径24mmの棒材に対して、矯正工程S4として、冷間プレス矯正装置による冷間プレス矯正を行なった場合、および温間矯正設備1を用いて表2に示す異なる3通りの加熱温度で温間矯正を行なった場合について、各矯正前と矯正後の棒材の偏径差を測定した結果を表2に示す。
[Examples 7 to 10]
Next, in order to investigate the influence of the heating temperature of the bar in the straightening step S4 on the deviation of the diameter of the bar, the same rolling S1, cutting S2, and annealing S3 as in Example 1 are performed on the same billet as in Example 1. When the cold press straightening by the cold press straightening device is performed as the straightening step S4 on the bar material having a diameter of 24 mm obtained through the respective steps, and the different 3 shown in Table 2 using the warm straightening equipment 1 Table 2 shows the results of measuring the difference in diameter between the bars before and after each correction when warm correction was performed at various heating temperatures.
なおこの偏径差は、棒材の一端部から1mの位置においてマイクロメータにより棒材(直径24mm)の直径の最大値と最小値を測定し、この最大値と最小値の差として算出したものであり、また各条件ごとに棒材の5本のサンプルを測定して得られた偏径差の平均値を、表2に示してある。 The deviation in diameter was calculated as the difference between the maximum and minimum values of the diameter of the bar (24 mm in diameter) measured by a micrometer at a position 1 m from one end of the bar. Table 2 shows the average deviation diameter obtained by measuring five samples of the bar for each condition.
表2に示されるように、矯正工程S4における棒材の加熱温度を500℃以上とすることにより、矯正工程S4後の棒材の偏径差は矯正前に比べて修復方向に低減化されている。 As shown in Table 2, by setting the heating temperature of the bar in the straightening step S4 to 500 ° C. or higher, the deviation in the diameter of the bar after the straightening step S4 is reduced in the repair direction compared to before the straightening. Yes.
この発明は以上説明した実施の形態や実施例に限定されるものではなく、たとえば棒材の材種、各工程における加熱温度や使用装置などは、上記以外のものとしてもよい。 The present invention is not limited to the embodiments and examples described above. For example, the bar material type, the heating temperature in each step, the device used, and the like may be other than those described above.
S1…圧延工程、S2…切断工程、S3…焼鈍工程、S4…矯正工程、S5…表面疵除去工程、S6…焼鈍工程、S7…温間矯正工程、S8…表面研磨工程、W1…ビレット、W2…棒材製品、B1…棒材、B2…棒材、1…温間矯正設備、2…通電加熱装置、3…2ロール矯正機。 S1 ... rolling step, S2 ... cutting step, S3 ... annealing step, S4 ... straightening step, S5 ... surface flaws removing step, S6 ... annealing step, S7 ... warm straightening step, S8 ... surface polishing process, W 1 ... billet, W 2 ... Bar product, B 1 ... Bar material, B 2 ... Bar material, 1 ... Warm straightening equipment, 2 ... Current heating device, 3 ... 2 roll straightening machine.
Claims (4)
この焼鈍後の棒材の曲がりを矯正する矯正工程と、
この矯正後の棒材の表面疵を切削除去する表面疵除去工程と、
この表面疵除去後の棒材を焼鈍する第2の焼鈍工程と、
この焼鈍後の棒材の曲がりを、該棒材を600℃以上β変態点以下の温度に加熱した状態でロール矯正する温間矯正工程と、
この矯正後の棒材の表面を研磨して棒材製品とする表面研磨工程とを、
有することを特徴とするチタン合金製棒材の製造方法。 A first annealing step of annealing a bar obtained by rolling a billet of a titanium alloy into a predetermined cross-sectional dimension and cutting it to a predetermined length;
A straightening process to correct the bending of the bar after annealing,
A surface wrinkle removing step of cutting and removing the surface wrinkles of the bar after the correction;
A second annealing step for annealing the bar material after removal of the surface flaws;
A warm straightening step of correcting the roll of the bar after the annealing in a state where the bar is heated to a temperature of 600 ° C. or higher and a β transformation point or lower;
The surface polishing step of polishing the surface of the bar after correction to make a bar product,
A method for producing a titanium alloy bar material, comprising:
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