JPH0763723B2 - 複合材の製造方法 - Google Patents
複合材の製造方法Info
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- JPH0763723B2 JPH0763723B2 JP61181635A JP18163586A JPH0763723B2 JP H0763723 B2 JPH0763723 B2 JP H0763723B2 JP 61181635 A JP61181635 A JP 61181635A JP 18163586 A JP18163586 A JP 18163586A JP H0763723 B2 JPH0763723 B2 JP H0763723B2
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
- B21B1/20—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a non-continuous process,(e.g. skew rolling, i.e. planetary cross rolling)
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
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- B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
- B21B2001/383—Cladded or coated products
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、芯材の外側に外層材を被嵌してなる丸棒材の
複合材の製造方法に関する。
複合材の製造方法に関する。
〔従来技術〕 複合材としては、例えば良導電性ばね材料の耐食性を改
善するため、その外表面に耐食性の優れた材料を被覆し
たものがある。つまり、良導電性ばね材料がAl,Al合金
である場合には、これを腐食環境下でそのまま使用する
と腐食するため、その外表面に耐食性にすぐれたTi,Ti
合金等からなる層を被覆するのである。
善するため、その外表面に耐食性の優れた材料を被覆し
たものがある。つまり、良導電性ばね材料がAl,Al合金
である場合には、これを腐食環境下でそのまま使用する
と腐食するため、その外表面に耐食性にすぐれたTi,Ti
合金等からなる層を被覆するのである。
ところで、丸棒状の複合材を製造する場合、その製造方
法としては種々提案されており、その１つに特開昭54−
160551号の方法がある。この方法は、断面円形の芯材の
外側に筒状の外層材を嵌合し、これを冷間にてダイス伸
線或いは静水圧押出を行って縮径加工し、然る後、焼鈍
して芯材と外層材との界面を拡散により接合する方法で
ある。
法としては種々提案されており、その１つに特開昭54−
160551号の方法がある。この方法は、断面円形の芯材の
外側に筒状の外層材を嵌合し、これを冷間にてダイス伸
線或いは静水圧押出を行って縮径加工し、然る後、焼鈍
して芯材と外層材との界面を拡散により接合する方法で
ある。
しかしながら、拡散が生じると界面に両金属からなる脆
弱な金属間化合物が生成するため、接合強度が低いとい
う問題がある。
弱な金属間化合物が生成するため、接合強度が低いとい
う問題がある。
この問題を解決して複合材を製造する方法としては特開
昭59−110486号の方法が提案されている。この方法は、
Cu、Cu合金並びにAl、Al合金の心材にパイプ状のTi、Ti
合金を外皮材として嵌合し冷間絞り加工を行ない、該嵌
合材の両端部に摩擦圧接によりTi、Ti合金板を溶接した
後、加熱して600〜750℃の温度範囲で熱間圧延或いは熱
間押出しを行ない、引続き酸洗、冷間線引することを特
徴とするTiクラッド線材の製造方法であり、縮径加工と
加熱との順序が上述の方法と逆である。
昭59−110486号の方法が提案されている。この方法は、
Cu、Cu合金並びにAl、Al合金の心材にパイプ状のTi、Ti
合金を外皮材として嵌合し冷間絞り加工を行ない、該嵌
合材の両端部に摩擦圧接によりTi、Ti合金板を溶接した
後、加熱して600〜750℃の温度範囲で熱間圧延或いは熱
間押出しを行ない、引続き酸洗、冷間線引することを特
徴とするTiクラッド線材の製造方法であり、縮径加工と
加熱との順序が上述の方法と逆である。
この方法により製造した複合材は、先に拡散を行ったの
ち縮径加工するので金属間化合物層の厚さが薄くなって
接合強度が増加する傾向にある。しかしながら、縮径加
工を熱間押出により行った場合には、十分な接合強度が
得られず、これを解決するために熱間静水圧押出を行う
方法を適用することが試みられている（特公昭54−8188
号，特開昭61−42416号）。しかし、この方法で製造し
た複合材であっても、冷間での二次加工時の接合部の剥
離に充分耐えられる接合強度が得られないのが現状であ
る。一方、特開昭59−110486号公報の発明で縮径加工を
孔型ロールによる熱間圧延にて行った場合には後に説明
するように孔型ロールにより圧延されて圧縮を受けた部
分が圧下方向が90゜異なる次の孔型ロールにによる圧延
時に接合界面で径方向に引張応力を受けるために芯材と
外層材との界面で剥離が生じ、接合強度が低くなるとい
う問題点があった。
ち縮径加工するので金属間化合物層の厚さが薄くなって
接合強度が増加する傾向にある。しかしながら、縮径加
工を熱間押出により行った場合には、十分な接合強度が
得られず、これを解決するために熱間静水圧押出を行う
方法を適用することが試みられている（特公昭54−8188
号，特開昭61−42416号）。しかし、この方法で製造し
た複合材であっても、冷間での二次加工時の接合部の剥
離に充分耐えられる接合強度が得られないのが現状であ
る。一方、特開昭59−110486号公報の発明で縮径加工を
孔型ロールによる熱間圧延にて行った場合には後に説明
するように孔型ロールにより圧延されて圧縮を受けた部
分が圧下方向が90゜異なる次の孔型ロールにによる圧延
時に接合界面で径方向に引張応力を受けるために芯材と
外層材との界面で剥離が生じ、接合強度が低くなるとい
う問題点があった。
このように従来より、丸棒状の複合材を製造する方法が
種々試みられてきたが、満足な接着強度を有する複合材
の製造法は未だ確立されていない。
種々試みられてきたが、満足な接着強度を有する複合材
の製造法は未だ確立されていない。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、この
種技術にこれまで使用されることがなかった、３個以上
のコーン型ロールを有する傾斜圧延機を使用することに
より、接合強度が高い丸棒状の複合材を能率良く熱間圧
延法により製造する方法を提供することを目的とする。
種技術にこれまで使用されることがなかった、３個以上
のコーン型ロールを有する傾斜圧延機を使用することに
より、接合強度が高い丸棒状の複合材を能率良く熱間圧
延法により製造する方法を提供することを目的とする。
本発明に係る複合材の製造方法は、断面円形の芯材の外
側に外層材を被嵌した丸棒状の複合材を製造する方法に
おいて、芯材よりも変形抵抗が大きい材質の円筒状の外
層材を用い、芯材の外表面及び外層材の内表面を脱脂，
清浄して嵌合せしめ、次いでこの嵌合材を芯材，外層材
及びこれらの金属間化合物夫々の融点より低い温度に加
熱し、３個以上のコーン型ロールを有する傾斜圧延機に
より１パス当たり30％以上の減面率で延伸圧延すること
を特徴とする。
側に外層材を被嵌した丸棒状の複合材を製造する方法に
おいて、芯材よりも変形抵抗が大きい材質の円筒状の外
層材を用い、芯材の外表面及び外層材の内表面を脱脂，
清浄して嵌合せしめ、次いでこの嵌合材を芯材，外層材
及びこれらの金属間化合物夫々の融点より低い温度に加
熱し、３個以上のコーン型ロールを有する傾斜圧延機に
より１パス当たり30％以上の減面率で延伸圧延すること
を特徴とする。
本発明者らは異種金属を種々組合わせて従来法である熱
間押出し法，熱間静水圧押出し法や孔型ロール圧延法等
により実験を重ねてきたが、金属の組合わせによっては
熱間加工中に材料が破断してしまい複合材の製造すらで
きないことが多々生じた。また製造できたとしても接着
強度の極めて低いもので実用に供することはできないも
のであった。そこで熱間加工方法自体を変更すべく種々
検討してきた結果、以外にも傾斜圧延機を利用し、異種
金属の組合わせを制限することにより、接着強度の高い
複合材の製造が可能であるということを知見するに至っ
た。
間押出し法，熱間静水圧押出し法や孔型ロール圧延法等
により実験を重ねてきたが、金属の組合わせによっては
熱間加工中に材料が破断してしまい複合材の製造すらで
きないことが多々生じた。また製造できたとしても接着
強度の極めて低いもので実用に供することはできないも
のであった。そこで熱間加工方法自体を変更すべく種々
検討してきた結果、以外にも傾斜圧延機を利用し、異種
金属の組合わせを制限することにより、接着強度の高い
複合材の製造が可能であるということを知見するに至っ
た。
本発明にあっては、加熱したのち傾斜圧延機により高圧
下で熱間圧延するから金属間化合物が生成してもその層
厚さが薄くなり、また変形抵抗を考慮して材質を定め、
また被圧延材の接合界面で引張応力が作用しないから熱
間圧延を行っても芯材と外層材との界面が剥離せず、接
合強度が増加する。
下で熱間圧延するから金属間化合物が生成してもその層
厚さが薄くなり、また変形抵抗を考慮して材質を定め、
また被圧延材の接合界面で引張応力が作用しないから熱
間圧延を行っても芯材と外層材との界面が剥離せず、接
合強度が増加する。
以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。第１図は
本発明に使用する嵌合材の正面断面図、第２図はその側
面図であり、図中10は嵌合材を示す。嵌合材10は断面円
形の芯材11の外側に筒状の外層材12を嵌合させた丸棒状
のものであり、図示しない加熱炉にて加熱された後、加
熱炉の下流側に設けられた高圧下圧延が可能な傾斜圧延
機へ送給される。
本発明に使用する嵌合材の正面断面図、第２図はその側
面図であり、図中10は嵌合材を示す。嵌合材10は断面円
形の芯材11の外側に筒状の外層材12を嵌合させた丸棒状
のものであり、図示しない加熱炉にて加熱された後、加
熱炉の下流側に設けられた高圧下圧延が可能な傾斜圧延
機へ送給される。
第３図は本発明に使用する傾斜圧延機４を示す模式図
（図中ロール1,2は第４図のIII−III線による断面図と
している）、第４図は第３図のIV−IV線による正面図、
第５図は傾斜角βを示す側面図である。傾斜圧延機４は
パスライン周りに臨んで３個のコーン形ロール1,2,3を
有し、３個のロール1,2,3は嵌合材10の出側端部にゴー
ジ部1a,2a,3aを備え、ゴージ部を境にして嵌合材10の入
側は軸端に向けて漸次直径を縮小され、また出側は拡大
されて円錐台形をなす入口面1b,2b,3b及び出口面1c,2c,
3cを備えており、出口面1c,2c,3cはパスラインとの距離
をゴージ部とパスラインとの距離に一致させている。
（図中ロール1,2は第４図のIII−III線による断面図と
している）、第４図は第３図のIV−IV線による正面図、
第５図は傾斜角βを示す側面図である。傾斜圧延機４は
パスライン周りに臨んで３個のコーン形ロール1,2,3を
有し、３個のロール1,2,3は嵌合材10の出側端部にゴー
ジ部1a,2a,3aを備え、ゴージ部を境にして嵌合材10の入
側は軸端に向けて漸次直径を縮小され、また出側は拡大
されて円錐台形をなす入口面1b,2b,3b及び出口面1c,2c,
3cを備えており、出口面1c,2c,3cはパスラインとの距離
をゴージ部とパスラインとの距離に一致させている。
このようなコーン形のロール1,2,3はいずれもその入口
面1b,2b,3bを嵌合材10の移動方向上流側に位置させた状
態とし、また軸心線Ｙ−Ｙと、ゴージ部1a,2a,3aを含む
平面との交点０（以下ロール設定中心という）を、嵌合
材10のパスラインＸ−Ｘと直交する同一平面上にてパス
ラインＸ−Ｘ周りに略等間隔に位置せしめるべく配設さ
れている。そして各ロール1,2,3の軸心線Ｙ−Ｙはロー
ル設定中心回りに、嵌合材10のパスラインＸ−Ｘとの関
係において第３図に示すように前方の軸端がパスライン
Ｘ−Ｘに向けて接近するよう交叉角γだけ交叉（傾斜）
せしめられ、且つ第４図，第５図に示すように前方の軸
端が嵌合材10の周方向の同じ側に向けて傾斜角βだけ傾
斜せしめられている。ロール1,2,3は図示しない駆動源
に連繋されており、第４図に矢符で示す如く同方向に回
転駆動され、これらのロール間に噛み込まれた熱間の嵌
合材10はその軸心線回りに回転駆動されつつ軸長方向に
移動される、即ち螺進移動せしめられる。
面1b,2b,3bを嵌合材10の移動方向上流側に位置させた状
態とし、また軸心線Ｙ−Ｙと、ゴージ部1a,2a,3aを含む
平面との交点０（以下ロール設定中心という）を、嵌合
材10のパスラインＸ−Ｘと直交する同一平面上にてパス
ラインＸ−Ｘ周りに略等間隔に位置せしめるべく配設さ
れている。そして各ロール1,2,3の軸心線Ｙ−Ｙはロー
ル設定中心回りに、嵌合材10のパスラインＸ−Ｘとの関
係において第３図に示すように前方の軸端がパスライン
Ｘ−Ｘに向けて接近するよう交叉角γだけ交叉（傾斜）
せしめられ、且つ第４図，第５図に示すように前方の軸
端が嵌合材10の周方向の同じ側に向けて傾斜角βだけ傾
斜せしめられている。ロール1,2,3は図示しない駆動源
に連繋されており、第４図に矢符で示す如く同方向に回
転駆動され、これらのロール間に噛み込まれた熱間の嵌
合材10はその軸心線回りに回転駆動されつつ軸長方向に
移動される、即ち螺進移動せしめられる。
嵌合材10はロール間を螺進移動せしめられる間に、第３
図に示す如くロールバイト部Ａにて外径を絞られて、例
えば最大減面率が80〜90％の高圧下を受け、嵌合材10の
圧下面Ｂが円錐台形状に形成された後、ゴージ部，出口
面にて所定の外径の丸棒材の複合材13となる。
図に示す如くロールバイト部Ａにて外径を絞られて、例
えば最大減面率が80〜90％の高圧下を受け、嵌合材10の
圧下面Ｂが円錐台形状に形成された後、ゴージ部，出口
面にて所定の外径の丸棒材の複合材13となる。
次に、上記嵌合材を斯かる装置にて圧延する本発明に係
る複合材の製造方法を説明する。
る複合材の製造方法を説明する。
嵌合材10は断面円形の芯材11の外表面と、芯材11の外径
寸法と同一の内径を有する筒状の外層材12の内表面とを
脱脂，清浄して拡散を阻害する油等を除去し、次いでこ
れらを嵌合して形成させたものであり、上記外層材12は
芯材11よりも変形抵抗が大きい材質を使用する。
寸法と同一の内径を有する筒状の外層材12の内表面とを
脱脂，清浄して拡散を阻害する油等を除去し、次いでこ
れらを嵌合して形成させたものであり、上記外層材12は
芯材11よりも変形抵抗が大きい材質を使用する。
斯かる材質を使用する理由について詳述する。例えば逆
に芯材11よりも変形抵抗が小さい材質を外層材として使
用した場合には、第６図に示す如く傾斜圧延機４にて熱
間圧延するときに芯材11の変形よりも外層材12aの方が
大きく変形して減肉される。この減肉により周長さが長
くなり、長くなった部分がロールとロールとの間で張り
出す現象、所謂フレアリングが生じ、芯材11と外層材12
aとの間に隙間Ｃが発生する。つまり加熱により既に形
成されている両金属の拡散層で剥離が生じる。この剥離
が生じるのを防止するために、本発明では芯材11よりも
変形抵抗が大きい材料を外層材12として使用するのであ
る。
に芯材11よりも変形抵抗が小さい材質を外層材として使
用した場合には、第６図に示す如く傾斜圧延機４にて熱
間圧延するときに芯材11の変形よりも外層材12aの方が
大きく変形して減肉される。この減肉により周長さが長
くなり、長くなった部分がロールとロールとの間で張り
出す現象、所謂フレアリングが生じ、芯材11と外層材12
aとの間に隙間Ｃが発生する。つまり加熱により既に形
成されている両金属の拡散層で剥離が生じる。この剥離
が生じるのを防止するために、本発明では芯材11よりも
変形抵抗が大きい材料を外層材12として使用するのであ
る。
次に、上述のような材料を使用して嵌合せしめた嵌合材
10の上記界面に拡散層を形成させて接合すべく嵌合材10
を加熱する。加熱温度については、芯材11,外層材12及
びこれらの金属間化合物の各融点よりも低い温度とす
る。これは芯材11,外層材12のうち１つでも溶融すると
凝固の際にその部分に割れが生じて接合強度が低下する
からである。なお、この加熱温度は高圧下による加工熱
発生量を考慮して定める。
10の上記界面に拡散層を形成させて接合すべく嵌合材10
を加熱する。加熱温度については、芯材11,外層材12及
びこれらの金属間化合物の各融点よりも低い温度とす
る。これは芯材11,外層材12のうち１つでも溶融すると
凝固の際にその部分に割れが生じて接合強度が低下する
からである。なお、この加熱温度は高圧下による加工熱
発生量を考慮して定める。
このようにして加熱まで行われた嵌合材10を傾斜圧延機
４にて熱間圧延する。傾斜圧延機４を使用する理由は、
従来の孔形圧延による場合には不足していた接合強度を
増大させる為であり、次にこれを具体的に説明する。例
えば孔形圧延による場合は、２個１対の孔形ロールをパ
スラインに沿って圧下方向を相互に90度異ならせて複数
対設けてあるので、１対のロールによる圧延では嵌合材
10においてはロールにより拘束されている部分と、拘束
されていない部分とが存在する。
４にて熱間圧延する。傾斜圧延機４を使用する理由は、
従来の孔形圧延による場合には不足していた接合強度を
増大させる為であり、次にこれを具体的に説明する。例
えば孔形圧延による場合は、２個１対の孔形ロールをパ
スラインに沿って圧下方向を相互に90度異ならせて複数
対設けてあるので、１対のロールによる圧延では嵌合材
10においてはロールにより拘束されている部分と、拘束
されていない部分とが存在する。
ここで、拘束されていない部分について、圧延による芯
材１の延伸方向の歪をεz1,延伸方向に垂直な方向（径
方向）の歪をεr1とし、また外層材12の２つの歪を夫々
εz2,εr2とする。芯材の方が外層材12よりも変形抵抗
が小さいので、圧延により同時に圧下を受けるとεz1＞
εz2となる。
材１の延伸方向の歪をεz1,延伸方向に垂直な方向（径
方向）の歪をεr1とし、また外層材12の２つの歪を夫々
εz2,εr2とする。芯材の方が外層材12よりも変形抵抗
が小さいので、圧延により同時に圧下を受けるとεz1＞
εz2となる。
ところで、圧下を受けて変形しても体積は一定であるの
でεz1＋εo1＋εr1＝０（εo1:芯材の周方向歪），εz
2＋εo2＋εr2＝０（εo2:外層材の周方向歪）を満足
し、このときεo1≒εo2とするとεr1＜εr2となる。即
ち、外層材12の方が延伸方向に垂直な方向（径方向）の
歪が大きくなり、外層材12と芯材11との界面で径方向の
引張応力が生じることになる。つまり、或るロール対の
圧延で圧縮した部分は、圧下方向が90゜異なる次ロール
対による圧延時に非拘束部となって上記引張応力が作用
するため、剥離が生じやすい。
でεz1＋εo1＋εr1＝０（εo1:芯材の周方向歪），εz
2＋εo2＋εr2＝０（εo2:外層材の周方向歪）を満足
し、このときεo1≒εo2とするとεr1＜εr2となる。即
ち、外層材12の方が延伸方向に垂直な方向（径方向）の
歪が大きくなり、外層材12と芯材11との界面で径方向の
引張応力が生じることになる。つまり、或るロール対の
圧延で圧縮した部分は、圧下方向が90゜異なる次ロール
対による圧延時に非拘束部となって上記引張応力が作用
するため、剥離が生じやすい。
また、孔型圧延された複合材の断面は、第７図に示す如
く芯材11の周方向４等配の位置で突起部Ｅが形成され、
外層材12の肉厚はその部分で薄くなり不均一となる。
く芯材11の周方向４等配の位置で突起部Ｅが形成され、
外層材12の肉厚はその部分で薄くなり不均一となる。
これに対して傾斜圧延機を用いる場合は、第3,4,6図よ
り明らかなように嵌合材の同一周部分には拘束されてい
る部分と拘束されていない部分とがあるが、嵌合材10が
ロール間を螺旋状に進行していくので、圧縮圧力を受け
た部分に引張応力の作用がない。
り明らかなように嵌合材の同一周部分には拘束されてい
る部分と拘束されていない部分とがあるが、嵌合材10が
ロール間を螺旋状に進行していくので、圧縮圧力を受け
た部分に引張応力の作用がない。
従って、傾斜圧延機による場合には前記孔型圧延で生じ
る引張応力の発生がなく、界面の接合に対しては有利で
ある。また傾斜圧延機による場合は、その減面率が下記
（１）式にて表わされ、 １パス当たりに最大80〜90％の減面率で延伸圧延が可能
である。
る引張応力の発生がなく、界面の接合に対しては有利で
ある。また傾斜圧延機による場合は、その減面率が下記
（１）式にて表わされ、 １パス当たりに最大80〜90％の減面率で延伸圧延が可能
である。
従って、本発明は従来の孔型圧延で不足していた接合強
度を十分な強度まで高め得るように、後に説明する如く
１パス当たり30％以上のの減面率で嵌合材10を高圧下圧
延する。これにより、前述の低い温度に加熱した嵌合材
10に加工熱が発生し、拡散が促進される。また、金属間
化合物が生成しても高圧下圧延により金属間化合物層の
厚みを薄肉化でき、接合性に優れた複合材11を製造でき
る。
度を十分な強度まで高め得るように、後に説明する如く
１パス当たり30％以上のの減面率で嵌合材10を高圧下圧
延する。これにより、前述の低い温度に加熱した嵌合材
10に加工熱が発生し、拡散が促進される。また、金属間
化合物が生成しても高圧下圧延により金属間化合物層の
厚みを薄肉化でき、接合性に優れた複合材11を製造でき
る。
３個以上のコーン型ロールを有する傾斜圧延機を用いる
のは、２個のロールを有する傾斜圧延機においては、被
圧延機中央部にいわゆるマンネスマン破壊による内部割
れが発生するので、これを回避するために３個以上のロ
ールを有する傾斜圧延機を採用するのである。
のは、２個のロールを有する傾斜圧延機においては、被
圧延機中央部にいわゆるマンネスマン破壊による内部割
れが発生するので、これを回避するために３個以上のロ
ールを有する傾斜圧延機を採用するのである。
次に減面率と加熱温度と接合部の剪断強さとの関係等に
つき実施例に基づいて説明する。
つき実施例に基づいて説明する。
（実施例１） まず、芯材:Al、外層材:Tiの複合材を製造した場合につ
いて述べる。
いて述べる。
外径:49mmφ（精度：−0.1〜＋0.0mm），材質：純Al（1
070）の芯材と、外径:55mmφ，内径:49mmφ（精度:0.0
〜＋0.1mm），材質：純Ti（JIS 2種）の外層材とを機械
的加工により作成し、これを脱脂，清浄したのち芯材と
外層材とを嵌合した。この嵌合材を400℃,500℃,600℃
と加熱温度を変更して夫々の温度で１時間加熱し、これ
を各温度のものについて減面率を20％,30％,40％,60％,
80％と変えて傾斜圧延機により熱間圧延した。傾斜圧延
機の設定条件については、交叉角（γ）:5゜，傾斜角
（β）:13゜，ロール径:120mmφ，ロール材質:SCM440,
ロール回転数:100rpmとした。
070）の芯材と、外径:55mmφ，内径:49mmφ（精度:0.0
〜＋0.1mm），材質：純Ti（JIS 2種）の外層材とを機械
的加工により作成し、これを脱脂，清浄したのち芯材と
外層材とを嵌合した。この嵌合材を400℃,500℃,600℃
と加熱温度を変更して夫々の温度で１時間加熱し、これ
を各温度のものについて減面率を20％,30％,40％,60％,
80％と変えて傾斜圧延機により熱間圧延した。傾斜圧延
機の設定条件については、交叉角（γ）:5゜，傾斜角
（β）:13゜，ロール径:120mmφ，ロール材質:SCM440,
ロール回転数:100rpmとした。
第８図は横軸に加熱温度（℃）をとり、縦軸に減面率
（％）をとって、各加熱温度，減面率で製造した複合材
をシャーにて切断し、その切断面における芯材と外層材
との接合状態を観察し、その良否を○，×にて示した図
である。この図より理解される如く、減面率を30％以上
とした場合には、複合性の良好なチタンクラッドアルミ
複合材を製造できる。
（％）をとって、各加熱温度，減面率で製造した複合材
をシャーにて切断し、その切断面における芯材と外層材
との接合状態を観察し、その良否を○，×にて示した図
である。この図より理解される如く、減面率を30％以上
とした場合には、複合性の良好なチタンクラッドアルミ
複合材を製造できる。
また、接合界面について、走査型電子顕微鏡（SEM）観
察，電子プローブマイクロアナライザ（EPMA）観察，超
音波探傷を行ったが、夫々の結果としては剥離，酸化
物，欠陥はなかった。
察，電子プローブマイクロアナライザ（EPMA）観察，超
音波探傷を行ったが、夫々の結果としては剥離，酸化
物，欠陥はなかった。
なお、比較のために孔型圧延によりチタンクラッドアル
ミ複合材を製造した。製造条件としては、前同様の嵌合
材を600℃に加熱し、６パスで外径を55mmφ→30mmφ
（１パス当たりの平均減面率は18％）に連続圧延した。
このように孔型圧延を行って製造した複合材は、シャー
切断面を目視観察した結果、芯材と外層材とが剥離して
おり、更にこれをSEM観察すると数個所で剥離が見られ
た。
ミ複合材を製造した。製造条件としては、前同様の嵌合
材を600℃に加熱し、６パスで外径を55mmφ→30mmφ
（１パス当たりの平均減面率は18％）に連続圧延した。
このように孔型圧延を行って製造した複合材は、シャー
切断面を目視観察した結果、芯材と外層材とが剥離して
おり、更にこれをSEM観察すると数個所で剥離が見られ
た。
このため、延伸圧延工程では傾斜圧延法を用いて高圧下
圧延を行うのである。
圧延を行うのである。
（実施例２） 次いで、芯材が純Cu｛タフピッチ銅（C 1100）｝で、外
層材が純Ti（JIS 2種）,Ti−6Al−4Vの２種類のもので
あるチタン又はチタン合金クラッド銅材について述べ
る。
層材が純Ti（JIS 2種）,Ti−6Al−4Vの２種類のもので
あるチタン又はチタン合金クラッド銅材について述べ
る。
前同様にして芯材と外層材との嵌合材を作成し、これを
600,700,800℃で各１時間加熱して傾斜圧延機により前
同様にして熱間圧延を行った。またチタンクラッド銅材
については、その嵌合材をダイスにて外径で2mm縮径す
る絞り加工を施したのち熱間圧延を行った。即ち、嵌合
した材質が異なるものが２種類，製法が異なるものが１
種類、合計３種類製造した。
600,700,800℃で各１時間加熱して傾斜圧延機により前
同様にして熱間圧延を行った。またチタンクラッド銅材
については、その嵌合材をダイスにて外径で2mm縮径す
る絞り加工を施したのち熱間圧延を行った。即ち、嵌合
した材質が異なるものが２種類，製法が異なるものが１
種類、合計３種類製造した。
製造した複合材の接合強度を調査すべく、第９図に示す
如く所定長さの複合材の一端側を一定長さｈでそのまま
とし、他端側を芯材の外径よりも小さい外径の円柱部と
した試験片を各調査対象材について２個づつ作成し、芯
材の外径よりも少し大きい直径の円形開口部の縁部に、
試験片の一端側の外層材部分に当接し、その状態で他端
側より押圧力を付与して芯材と外層材とが破断する荷重
Ｐを測定し、その測定値を下記（２）式に代入し、 剪断強度＝P/（π・Ｄ・ｈ） ……（２） 但し、Ｄ＝芯材の外径 剪断強度を求めた。
如く所定長さの複合材の一端側を一定長さｈでそのまま
とし、他端側を芯材の外径よりも小さい外径の円柱部と
した試験片を各調査対象材について２個づつ作成し、芯
材の外径よりも少し大きい直径の円形開口部の縁部に、
試験片の一端側の外層材部分に当接し、その状態で他端
側より押圧力を付与して芯材と外層材とが破断する荷重
Ｐを測定し、その測定値を下記（２）式に代入し、 剪断強度＝P/（π・Ｄ・ｈ） ……（２） 但し、Ｄ＝芯材の外径 剪断強度を求めた。
第10図は横軸に加熱温度（℃）をとり、縦軸に剪断強さ
（kg f/mm2）をとって、各加熱温度，減面率で製造した
複合材の剪断強さの調査結果をまとめたグラフであり、
材料，製造法が異なる３種類の複合材の加熱温度，減面
率が同一のものについては剪断強さは略同値であったの
で、これを平均したもので表示している。図中の■印，
△印，▲印，○印，●印は夫々減面率20％,30％,40％,6
0％,80％を示す。この図より理解される如く、剪断強さ
の最低基準値として、銅及び銅合金クラッド鋼での剪断
強さ基準値（JIS G 3604）を用いるとすると10kgf/mm2
となっており、この基準値を満足させるには減面率を30
％以上とする必要があり、本発明では高圧下で圧延でき
る傾斜圧延機を用いるので、剪断強さ、つまり接合強度
を満足させ得る。
（kg f/mm2）をとって、各加熱温度，減面率で製造した
複合材の剪断強さの調査結果をまとめたグラフであり、
材料，製造法が異なる３種類の複合材の加熱温度，減面
率が同一のものについては剪断強さは略同値であったの
で、これを平均したもので表示している。図中の■印，
△印，▲印，○印，●印は夫々減面率20％,30％,40％,6
0％,80％を示す。この図より理解される如く、剪断強さ
の最低基準値として、銅及び銅合金クラッド鋼での剪断
強さ基準値（JIS G 3604）を用いるとすると10kgf/mm2
となっており、この基準値を満足させるには減面率を30
％以上とする必要があり、本発明では高圧下で圧延でき
る傾斜圧延機を用いるので、剪断強さ、つまり接合強度
を満足させ得る。
また、接合界面については、SEM 観察,EPMA観察，超音
波探傷を行ったが、その結果、夫々剥離，酸化物，欠陥
がなかった。
波探傷を行ったが、その結果、夫々剥離，酸化物，欠陥
がなかった。
なお、比較のために実施例１と同様にして作成したチタ
ンクラッド銅材を800℃に加熱して孔型圧延を行った。
製造した複合材の接合強度を測定した結果6.5kgf/mm2で
あり、基準値を下回っていた。
ンクラッド銅材を800℃に加熱して孔型圧延を行った。
製造した複合材の接合強度を測定した結果6.5kgf/mm2で
あり、基準値を下回っていた。
第11図は減面率80％で本発明により製造した複合材の接
合界面をSEM 観察した写真であり、また第12図は上記比
較のために孔型圧延にて製造した複合材の接合界面を同
じくSEM 観察した写真である。これら両図より理解され
る如く、比較例の場合には拡散層とCu側との界面で割れ
が観察され、接合部で剥離が存在することが確認され
た。これに対し、本発明による場合には剥離が生じてい
なかった。
合界面をSEM 観察した写真であり、また第12図は上記比
較のために孔型圧延にて製造した複合材の接合界面を同
じくSEM 観察した写真である。これら両図より理解され
る如く、比較例の場合には拡散層とCu側との界面で割れ
が観察され、接合部で剥離が存在することが確認され
た。これに対し、本発明による場合には剥離が生じてい
なかった。
（実施例３） 更に、芯材が純Cu｛タフピッチ銅（C1100）｝で外層材
がSUS304のステンレスクラッド銅材の場合について述べ
る。
がSUS304のステンレスクラッド銅材の場合について述べ
る。
実施例１同様にして芯材と外層材との嵌合材を作成し、
これを900,950,1000℃で各１時間加熱して、傾斜圧延機
により実施例１同様に圧延を行った。また嵌合材をダイ
スにて外径で2mm縮径する絞り加工して上同様にして圧
延を行った。そして、製造された各複合材より第９図に
示すような試験片を２個づつ作成し、剪断強さを測定し
た。
これを900,950,1000℃で各１時間加熱して、傾斜圧延機
により実施例１同様に圧延を行った。また嵌合材をダイ
スにて外径で2mm縮径する絞り加工して上同様にして圧
延を行った。そして、製造された各複合材より第９図に
示すような試験片を２個づつ作成し、剪断強さを測定し
た。
第13図は横軸に加熱温度（℃）をとり、縦軸に剪断強さ
（kgf/mm2）をとって、各加熱温度，減面率で製造した
複合材の剪断強さの測定結果をまとめたグラフであり、
製法が異なる２種類の複合材の加熱温度，減面率が同一
のものについては剪断強さは略同値であったので、これ
を平均したもので表示している。図中の表示部は実施例
２と同一である。この図より理解される如く、前同様剪
断強さの最低基準として10kg f/mm2を用いると、減面率
を30％以上とすることによって剪断強さが基準値以上と
なり、剪断強さ、つまり接合強度を満足させ得る。
（kgf/mm2）をとって、各加熱温度，減面率で製造した
複合材の剪断強さの測定結果をまとめたグラフであり、
製法が異なる２種類の複合材の加熱温度，減面率が同一
のものについては剪断強さは略同値であったので、これ
を平均したもので表示している。図中の表示部は実施例
２と同一である。この図より理解される如く、前同様剪
断強さの最低基準として10kg f/mm2を用いると、減面率
を30％以上とすることによって剪断強さが基準値以上と
なり、剪断強さ、つまり接合強度を満足させ得る。
また、接合界面についても異常はなかった。
なお、上記説明では２種類の金属を嵌合した材料をその
まま加熱して傾斜圧延機にて延伸圧延を行うか、嵌合し
た材料を冷間絞り加工した後加熱して傾斜圧延機にて延
伸圧延を行っているが、両金属の間に浸炭防止等の目的
で中間材を介在せしめた材料を加熱して傾斜圧延機にて
延伸圧延を行う方法も本発明の方法に属するものであ
る。
まま加熱して傾斜圧延機にて延伸圧延を行うか、嵌合し
た材料を冷間絞り加工した後加熱して傾斜圧延機にて延
伸圧延を行っているが、両金属の間に浸炭防止等の目的
で中間材を介在せしめた材料を加熱して傾斜圧延機にて
延伸圧延を行う方法も本発明の方法に属するものであ
る。
以上詳述した如く本発明による場合は、加熱したのち傾
斜圧延機により高圧下圧延するので金属間化合物層の厚
みを薄くでき、また変形抵抗を考慮した材料を使用する
のでフレアリングの防止が可能となり、また接合界面に
径方向の引張応力が作用しないので接合強度の増大を図
り得、これにより芯材と外層材との接合強度に優れた丸
棒状の複合材を熱間圧延により製造でき、このため従来
では使用できなかった高い応力が作用する用途等にも適
用可能となり、用途の拡大を図れ、また従来嵌合材の両
端を摩擦圧延により密封していた工程を省略できる。そ
して１パスで30％以上の減面率での圧延を行うので細径
のものの製造に際しての製造能率が高い。更に嵌合材を
ダイスにて冷間絞り加工した場合にはより接合性を均一
化することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
斜圧延機により高圧下圧延するので金属間化合物層の厚
みを薄くでき、また変形抵抗を考慮した材料を使用する
のでフレアリングの防止が可能となり、また接合界面に
径方向の引張応力が作用しないので接合強度の増大を図
り得、これにより芯材と外層材との接合強度に優れた丸
棒状の複合材を熱間圧延により製造でき、このため従来
では使用できなかった高い応力が作用する用途等にも適
用可能となり、用途の拡大を図れ、また従来嵌合材の両
端を摩擦圧延により密封していた工程を省略できる。そ
して１パスで30％以上の減面率での圧延を行うので細径
のものの製造に際しての製造能率が高い。更に嵌合材を
ダイスにて冷間絞り加工した場合にはより接合性を均一
化することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
第１図は本発明に使用する嵌合材の正面断面図、第２図
はその側面図、第３図は本発明に使用する傾斜圧延機を
示す模式図、第４図は第３図のIV−IV線による正面図、
第５図は傾斜角βを示す側面図、第６図はフレアリング
の発生状況を示す模式図、第７図は孔型圧延により圧延
した複合材の正面断面図、第８図は加熱温度と減面率と
を変更してチタンクラッドアルミ材を製造した場合の接
合良否を示すグラフ、第９図は剪断強さの測定内容説明
図、第10図は減面率を変更して本発明により製造したチ
タン又はチタン合金クラッド銅材の場合の加熱温度と剪
断強さとの関係を示すグラフ、第11図は本発明により製
造したチタン又はチタン合金クラッド銅材の芯材と外層
材との界面近傍の組織を示す写真、第12図は孔型圧延に
より製造した前同様の複合材の界面近傍の組織を示す写
真、第13図は減面率を変更して本発明により製造したス
テンレスクラッド銅材の場合の加熱温度と剪断強さとの
関係を示すグラフである。 1,2,3……コーン型ロール、４……傾斜圧延機、10……
嵌合材、11……芯材、12……外層材
はその側面図、第３図は本発明に使用する傾斜圧延機を
示す模式図、第４図は第３図のIV−IV線による正面図、
第５図は傾斜角βを示す側面図、第６図はフレアリング
の発生状況を示す模式図、第７図は孔型圧延により圧延
した複合材の正面断面図、第８図は加熱温度と減面率と
を変更してチタンクラッドアルミ材を製造した場合の接
合良否を示すグラフ、第９図は剪断強さの測定内容説明
図、第10図は減面率を変更して本発明により製造したチ
タン又はチタン合金クラッド銅材の場合の加熱温度と剪
断強さとの関係を示すグラフ、第11図は本発明により製
造したチタン又はチタン合金クラッド銅材の芯材と外層
材との界面近傍の組織を示す写真、第12図は孔型圧延に
より製造した前同様の複合材の界面近傍の組織を示す写
真、第13図は減面率を変更して本発明により製造したス
テンレスクラッド銅材の場合の加熱温度と剪断強さとの
関係を示すグラフである。 1,2,3……コーン型ロール、４……傾斜圧延機、10……
嵌合材、11……芯材、12……外層材
Claims (1)
- 【請求項１】断面円形の芯材の外側に外層材を被嵌した
丸棒状の複合材を製造する方法において、 芯材よりも変形抵抗が大きい材質の円筒状の外層材を用
い、芯材の外表面及び外層材の内表面を脱脂，清浄して
嵌合せしめ、次いでこの嵌合材を芯材，外層材及びこれ
らの金属間化合物夫々の融点より低い温度に加熱し、３
個以上のコーン型ロールを有する傾斜圧延機により１パ
ス当たり30％以上の減面率で延伸圧延することを特徴と
する複合材の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181635A JPH0763723B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 複合材の製造方法 |
| US07/079,143 US5004143A (en) | 1986-07-31 | 1987-07-28 | Method of manufacturing clad bar |
| EP87306748A EP0255382B1 (en) | 1986-07-31 | 1987-07-30 | A method of manufacturing a clad bar |
| DE8787306748T DE3763930D1 (de) | 1986-07-31 | 1987-07-30 | Verfahren zur herstellung von plattierten staeben durch aufwalzen. |
| CA000543584A CA1300931C (en) | 1986-07-31 | 1987-07-31 | Method of manufacturing clad bar |
| AU76333/87A AU591573B2 (en) | 1986-07-31 | 1987-07-31 | Method of manufacturing clad bar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181635A JPH0763723B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336903A JPS6336903A (ja) | 1988-02-17 |
| JPH0763723B2 true JPH0763723B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=16104209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61181635A Expired - Fee Related JPH0763723B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763723B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10128485A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-19 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | スーパーチャージャなどのロータの加工方法 |
| CN112139237A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种金属复合长材的制造方法及金属复合长材 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594902A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 円形断面金属材の製造方法 |
| JPS59110486A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-26 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | Ｔｉクラツド線材の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-31 JP JP61181635A patent/JPH0763723B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6336903A (ja) | 1988-02-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |