JP2000176547A - Stress relieving method for metal material - Google Patents

Stress relieving method for metal material

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JP2000176547A
JP2000176547A JP10378062A JP37806298A JP2000176547A JP 2000176547 A JP2000176547 A JP 2000176547A JP 10378062 A JP10378062 A JP 10378062A JP 37806298 A JP37806298 A JP 37806298A JP 2000176547 A JP2000176547 A JP 2000176547A
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strain
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distortion
deformation
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廣二 樋川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove a strain of a metal material, in which a strain is exhibited in external deformation, without using a large scale device as well as large operation energy. SOLUTION: An inside bent part 11b of a bent part due to a strain A existing halfway in the longitudinal direction in a prescribed length metal material 11 is first heated and expanded, the metal material 11 is straightened. Successively, the heated part is quickly cooled to stabilize its structure. The temp. and time to heat the metal material 11 is predetermined by an experiment in reference to a kind, shape, size of the metal material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、所定長さを有する
金属材料、特に円形や非円形断面を有する棒状材料が途
中に歪みを有する場合、その材料から歪みを取り除く方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for removing distortion from a metal material having a predetermined length, particularly a rod-shaped material having a circular or non-circular cross section, when the material has distortion in the middle.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、前記金属材料が、機械要素や機械
部品に加工されるに先立って、歪みを有しているか否か
を検査し、その金属材料が歪みを有している場合、その
歪みを除去しているが、その除去は典型的には次のよう
に行われる。
2. Description of the Related Art Generally, prior to being processed into a mechanical element or a mechanical part, it is inspected whether or not the metal material has a distortion. Although the distortion is removed, the removal is typically performed as follows.

【0003】すなわち、図10に示すように、金属材料
1を先ず所定距離をおいて固定された二つの基台2a、
2bの上に載置して周面X方向に回転させる。そして、
前記基台2a、2b間に歪み測定器3を置いて、その歪
み測定器3により金属材料1の周面Xが中心線Cから最
も遠ざかったり又は近づいたりして歪みが最も大きな外
形変形となって顕在化して個所(最大歪み個所)Sを探
し出す。
[0003] That is, as shown in FIG. 10, a metal material 1 is first fixed to two bases 2a fixed at a predetermined distance.
2b and rotated in the X direction of the peripheral surface. And
A distortion measuring device 3 is placed between the bases 2a and 2b, and the peripheral surface X of the metal material 1 is moved farthest from or close to the center line C by the distortion measuring device 3 so that the outermost deformation becomes the largest deformation. To find a location (maximum distortion location) S.

【0004】次に、図11の鎖線Yに示すように、前記
金属材料1を周面X方向に回転させて、前記最大歪み個
所Sにおいて周面Xが中心線Cから最も遠ざかった個所
を上にして、図12に示すように、金属材料1に対し
て、プレス4により所定の押圧力をかけて前記金属材料
1を真っ直ぐに修正することにより金属材料1から歪み
を除去するのである。
[0004] Next, as shown by a chain line Y in FIG. 11, the metal material 1 is rotated in the direction of the peripheral surface X, and the portion where the peripheral surface X is farthest from the center line C at the maximum strain point S is moved upward. Then, as shown in FIG. 12, a predetermined pressing force is applied to the metal material 1 by the press 4 to straighten the metal material 1 to remove the distortion from the metal material 1.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記公知の
歪み取り方法において金属材料1に加えられる押圧力
は、金属材料1の太さや材質によっても相違するが、単
位平方センチメートル当たり数百キログラムにも及ぶの
で、前記プレス4そのものは非常に大掛かりな装置とな
るだけでなく、そのプレス4の運転に多大なエネルギー
を必要とする。
However, the pressing force applied to the metal material 1 in the above-mentioned known strain relief method varies depending on the thickness and the material of the metal material 1, but reaches several hundred kilograms per unit square centimeter. Therefore, the press 4 itself is not only a very large-scale device, but also requires a large amount of energy to operate the press 4.

【0006】そこで、本発明者は大掛かりな装置や多大
な運転エネルギーを必要としない金属の歪み取り方法を
見出すべく鋭意研究した結果、機械的な手法ではなく熱
力学的手法を利用すればよいという事実を見出し、本発
明を完成した。従って、本発明の課題は、大掛かりな装
置や多大な運転エネルギーを必要としない金属材料の歪
み取り方法を提供することにある。
Accordingly, the present inventor has conducted intensive studies to find a method for removing a metal strain which does not require a large-scale device or a large amount of operating energy. After finding the fact, the present invention was completed. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for removing distortion of a metal material which does not require a large-scale apparatus or a large amount of operating energy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決するために、途中に歪みを有する所定長さの金属材料
からその歪みを除去する方法において、前記金属材料が
歪みを受けて湾曲している部分の内側湾曲面を加熱した
後、その加熱部分を急冷するという手段を採用する。
According to the present invention, there is provided a method for removing a distortion from a predetermined length of a metal material having a distortion therein, the method comprising the steps of: After heating the inside curved surface of the portion where the heating is performed, a means of rapidly cooling the heated portion is employed.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】次に、図面を用いて本発明の最も
好ましい実施の形態について説明すると、図1に示すよ
うに、本発明においても従来技術と同様に、まず所定の
距離だけおいて設置された二つの基台12a、12bの
上に金属材料として、例えば円柱状鋼材11を載置して
周面X方向に回転させる。そして、前記基台12a、1
2b間に歪み測定器13を設置してその歪み測定器13
により、前記鋼材11の周面Xが中心線Cから最も遠ざ
かる又は近づく個所を前記鋼材11が最も変形している
部分(以下、変形領域という)Bとして探し出す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. For example, a columnar steel material 11 as a metal material is placed on the two installed bases 12a and 12b and rotated in the circumferential direction X. Then, the bases 12a, 1
2b, a distortion measuring device 13 is installed and the distortion measuring device 13
As a result, a position where the peripheral surface X of the steel material 11 is farthest or approached from the center line C is searched for as a portion B where the steel material 11 is most deformed (hereinafter, referred to as a deformation region).

【0009】この変形領域Bを有する前記鋼材11は、
図2に示すように、その途中において急激かつ不連続に
変形して訳ではないから、前記変形領域Bは、変形して
いない非変形領域D間において歪みA(図面においてこ
の歪みAのある個所を符号Aにアンダラインを付けて概
念的に示す)が存在する個所を頂部として湾曲状に変形
している領域と言える。
The steel material 11 having the deformation region B is
As shown in FIG. 2, the deformation area B is not suddenly and discontinuously deformed in the middle thereof, so that the deformation area B has a distortion A between the non-deformation non-deformation areas D (in FIG. Is conceptually shown by adding an underline to the code A).

【0010】次に、前記変形領域Bの内側湾曲面11b
に相当する部分が上方を向くように鋼材11を周面X方
向に回転させ、図3に示すように、前記内側湾曲面11
bの僅か上方に加熱・急冷装置14を近づける。
Next, the inner curved surface 11b of the deformation area B
The steel material 11 is rotated in the direction of the peripheral surface X so that the portion corresponding to the upper side faces upward, and as shown in FIG.
The heating / quenching device 14 is moved slightly above b.

【0011】前記加熱・急冷装置14は、ガスバーナー
又はレーザー等の加熱手段15と急冷手段16とを備え
ており、前記鋼材11より所定距離をおいて設置された
レール17上を鋼材11の長手方向に沿って走行するよ
うになっている。そして前記加熱手段15と急冷手段1
6のそれぞれに対して、別に設置された加熱媒体源及び
急冷媒体源からエネルギーが伝送手段18、19を通し
て供給されるようになっている。
The heating and quenching device 14 includes a heating means 15 such as a gas burner or a laser, and a quenching means 16. It runs along the direction. And the heating means 15 and the quenching means 1
6, energy is supplied from the separately provided heating medium source and quench medium source through the transmission means 18, 19.

【0012】さらに、前記加熱・急冷装置14は信号線
20を介して制御装置21と接続しており、予め入力さ
れたプログラムからの信号により前記レール17上を制
御運転されるようになっている。なお、前記歪み測定器
13も信号線22を介して前記制御装置21と接続して
おり、制御装置21からの信号によりアクチュエーター
23を作動させることにより鋼材11の歪みを測定開始
し、その結果を制御装置21に送信するようになってい
る。なお、前記鋼材11は、別に設置された搬送装置
(図示なし)により前記基台12a、12b上に搬送さ
れるとともに周面X方向に回転可能になっていて、その
作動司令は前記制御装置21により前記搬送装置に発信
され、又は作業員から人為的に発信される。
Further, the heating / quenching device 14 is connected to a control device 21 via a signal line 20, and is controlled to operate on the rail 17 by a signal from a program input in advance. . The strain measuring device 13 is also connected to the control device 21 via a signal line 22, and starts measuring the strain of the steel material 11 by operating an actuator 23 according to a signal from the control device 21. The data is transmitted to the control device 21. The steel material 11 is conveyed onto the bases 12a and 12b by a separately installed conveying device (not shown) and is rotatable in the circumferential direction X. The operation command is controlled by the control device 21. Is transmitted to the transfer device or artificially transmitted from a worker.

【0013】本発明の歪み取り方法は、前記加熱・急冷
装置14を作動させて、次のように行なわれる。まず、
変形領域Bにおいて歪みAが存在する個所の真上に前記
加熱手段15が位置するように前記加熱・急冷装置14
を移動させて停止する。そして加熱手段15から熱ガス
又はレーザーが放射され、前記変形領域Bが加熱される
(図3参照)。
The distortion removing method of the present invention is performed as follows by operating the heating / quenching device 14. First,
The heating and quenching device 14 is arranged such that the heating means 15 is located directly above the location where the strain A exists in the deformation region B.
Move and stop. Then, hot gas or laser is emitted from the heating means 15 to heat the deformation region B (see FIG. 3).

【0014】加熱の程度は、鋼材11の組織が熱により
運動し始める温度、すなわち第三次変態点、鋼材で言え
ば通常400℃未満の温度において、前記歪みAが存在
する部分が膨張を起こして鋼材11が真っ直ぐな状態に
なる程度とする。
The degree of heating depends on the temperature at which the structure of the steel material 11 starts to move due to heat, that is, at the third transformation point, that is, when the temperature of the steel material is usually less than 400 ° C., the portion where the strain A exists expands. The steel material 11 is in a straight state.

【0015】この加熱の程度は、予め実験により決定し
ておく。すなわち、金属材料11の種類と歪みAの程度
との関連においてその金属材料11にどの程度の温度と
熱量を加えれば前記歪みAが解消されるかを実験データ
ーとして把握しておく。そしてそのデーターを前記制御
装置21に記憶させておくとともに、その温度と熱量の
相当する温度と熱量を前記加熱手段15から前記鋼材1
1の変形領域Bに放射する。
The degree of the heating is determined in advance by experiments. That is, in relation to the type of the metal material 11 and the degree of the strain A, how much temperature and heat are applied to the metal material 11 to eliminate the strain A is grasped as experimental data. Then, the data is stored in the control device 21 and the temperature and the heat amount corresponding to the temperature and the heat amount are transmitted from the heating means 15 to the steel material 1.
The light is radiated to one deformation region B.

【0016】次に、前記鋼材11の加熱が終了したら、
図4に示すように、前記加熱・急冷装置14を移動させ
て、その装置の急冷手段16を前記変形領域Bの真上に
位置させる。そして、急冷手段16から冷水や冷風等の
冷却媒体を吹き出して、それまで加熱されていた変形領
域Bを急冷して、その部分の組織を固定化する。する
と、鋼材11は真っ直ぐになって、図2の1点鎖線に示
す中心線Cに平行になり、鋼材11から歪みAが除去さ
れる。
Next, when the heating of the steel material 11 is completed,
As shown in FIG. 4, the heating / quenching device 14 is moved so that the quenching means 16 of the device is located directly above the deformation region B. Then, a cooling medium such as cold water or cold air is blown out from the quenching means 16 to quench the deformed region B which has been heated up to that time, thereby fixing the tissue in that portion. Then, the steel material 11 is straightened, becomes parallel to the center line C shown by the dashed line in FIG. 2, and the distortion A is removed from the steel material 11.

【0017】このように本発明法においては金属材料1
1の途中にある歪みを熱力学的に除去しようとするもの
であるが、この方法に使用される装置は、金属材料を単
に加熱したり急冷したりできる要件を具備した装置であ
るから、従来技術に比較して大掛かりな設備や運転エネ
ルギーを必要としないという効果を発揮し、その結果、
省資源的かつ省エネルギーな方法であると言える。
As described above, in the method of the present invention, the metallic material 1
Although it is intended to remove the strain in the middle of the method 1 thermodynamically, the device used in this method is a device which has a requirement to simply heat or rapidly cool a metal material. It has the effect of not requiring large equipment and operating energy compared to technology, and as a result,
It can be said that this is a resource-saving and energy-saving method.

【0018】本発明はその根本的技術思想を踏襲して発
明の効果を著しく損なわない限度において、前記態様の
一部分を次のように変更して実施することもできる。 (1)金属材料として歪み取りが必要な金属であって加
熱に耐える所定長さを有するいかなる金属材料も使用可
能である。 (2)そして前記金属材料の形状は、図5、図6及び図
7に示すように円形断面及び四角形や六角形等の非円形
断面形状を有するものが使用され、幅の大きさに比較し
て厚さの薄い板状物は、熱膨張作用を効率的に利用でき
ないという観点から、使用されない。
The present invention can be implemented by partially modifying the above-described embodiments as follows, as long as the effects of the present invention are not significantly impaired by following the fundamental technical concept thereof. (1) As the metal material, any metal material that needs to be strained and has a predetermined length to withstand heating can be used. (2) As the shape of the metal material, one having a circular cross section and a non-circular cross section such as a square or a hexagon as shown in FIGS. 5, 6 and 7 is used. A thin plate-like object is not used from the viewpoint that the thermal expansion effect cannot be used efficiently.

【0019】(3)1本の金属材料11に対して、図8
に示すように、歪み測定器13を複数個用意して、複数
個所同時に歪み測定を行なって、1基又は複数基の加熱
・急冷装置により歪み除去を行なうよう、システム化す
ることもできる。 (4)さらに金属材料11として、図9に示すクランク
軸のように途中に屈曲部24を有するものであって、非
屈折部25に歪みAを有する材料もその歪みAの存在個
所を加熱したとき、その加熱によりにより非屈折部25
が長さ方向の膨張が発現される限度において使用可能で
ある(この材料には従来技術による歪み除去が不可能で
ある)。
(3) For one metal material 11, FIG.
As shown in (1), a system may be provided in which a plurality of strain measuring devices 13 are prepared, strain is measured simultaneously at a plurality of locations, and strain is removed by one or a plurality of heating / quenching devices. (4) Further, as the metal material 11, a material having a bent portion 24 in the middle like a crankshaft shown in FIG. 9 and having a strain A in the non-refractive portion 25 also heated the portion where the strain A exists. At this time, the non-refractive portion 25
Can be used to the extent that longitudinal expansion is manifested (this material cannot be de-strained by the prior art).

【0020】[0020]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明はプレス装
置のような大掛かりな装置や多大な運転エネルギーを使
用しなくても金属材料からその歪みを除去できるという
優れた効果を発揮することができる。
As described above in detail, the present invention has an excellent effect that the distortion can be removed from the metal material without using a large-scale device such as a press device or a large amount of operating energy. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施に先立って、金属材料の歪みを測
定する一態様を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of measuring strain of a metal material prior to carrying out the present invention.

【図2】金属材料の変形変形領域の説明するための概念
図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a deformation region of a metal material.

【図3】金属材料を加熱する工程を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a step of heating a metal material.

【図4】金属材料を急冷する工程を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a step of rapidly cooling a metal material.

【図5】金属材料の一形状を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing one shape of a metal material.

【図6】金属材料の他の形状を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing another shape of the metal material.

【図7】金属材料のさらに他の形状を示す斜視図であ
る。
FIG. 7 is a perspective view showing still another shape of the metal material.

【図8】歪み測定法について他の態様を示す概念図であ
る。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing another aspect of the strain measurement method.

【図9】本発明の他の実施態様を示す。FIG. 9 shows another embodiment of the present invention.

【図10】従来技術の実施に先立って、金属材料の歪み
を測定する工程を示す概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a step of measuring a distortion of a metal material prior to the implementation of the conventional technique.

【図11】同じく従来技術において金属材料から歪みを
除去する準備段階を示す概念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a preparation stage for removing a strain from a metal material in the conventional technique.

【図12】従来技術において金属材料から歪みを除去し
ている工程を示す概念図である。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a process of removing distortion from a metal material in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 金属材料 11b 内側湾曲面 12a 基台 12b 基台 13 歪み測定器 14 加熱・急冷装置 15 加熱手段 16 急冷手段 17 レール 18 伝送手段 19 伝送手段 20 信号線 21 制御装置 22 信号線 23 アクチュエーター A 歪み B 変形領域 X 周面 C 中心線 D 非変形領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Metal material 11b Inner curved surface 12a Base 12b Base 13 Strain measuring device 14 Heating / quenching device 15 Heating device 16 Rapid cooling device 17 Rail 18 Transmission device 19 Transmission device 20 Signal line 21 Control device 22 Signal line 23 Actuator A Distortion B Deformation area X Peripheral surface C Center line D Non-deformation area

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】途中に歪みを有する所定長さの金属材料か
ら歪みを除去する方法において、前記金属材料(11)
が歪み(A)を受けて湾曲している部分(B)の内側湾
曲面(11b)を加熱した後、その加熱部分を急冷する
ことを特徴とする金属材料の歪み取り方法。
1. A method for removing a strain from a metal material of a predetermined length having a strain in the middle thereof, wherein the metal material (11) is provided.
A method of removing distortion of a metal material, comprising: heating an inner curved surface (11b) of a curved portion (B) receiving a strain (A) and then rapidly cooling the heated portion.
【請求項2】前記金属材料(11)の加熱が、その金属
の第三変態点未満の温度で行われる請求項1記載の金属
材料の歪み取り方法。
2. The method according to claim 1, wherein the heating of the metal material is performed at a temperature lower than a third transformation point of the metal.
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