JP2000288675A - 強加工装置、強加工法並びに被強加工金属系材料 - Google Patents
強加工装置、強加工法並びに被強加工金属系材料Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【解決手段】 型Ａ、型Ａを支持する支持機構Ｂ、型Ａ
を回転せしめる回転機構Ｃから成り、型Ａには、本体
１、本体１内を貫通し内部で交差する４つの孔及び回転
機構と係止する係止手段３ａを設け、孔に対し摺動乃至
滑動自在で長さが本体１の端面から孔の交差部に達する
長さのパンチ５を各孔に配置し、支持機構Ｂには、本体
１の孔を有する外端面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６
ｃと本体１を保持する保持板７ａ、７ｂ とを設け、回
転機構は、係止手段３ａと係止せしめる係止手段、回転
手段、係止手段と回転手段とを連結する連結手段、係止
手段、回転用手段を有することを特徴とする金属系材料
の強加工装置、上記装置により金属系材料を強加工する
方法、及び強加工方法により強加工してなる金属系材
料。 【効果】 連続的に強加工を加えることにより、初期形
状と変わらず、超塑性特性を表す材料が創製できる。
を回転せしめる回転機構Ｃから成り、型Ａには、本体
１、本体１内を貫通し内部で交差する４つの孔及び回転
機構と係止する係止手段３ａを設け、孔に対し摺動乃至
滑動自在で長さが本体１の端面から孔の交差部に達する
長さのパンチ５を各孔に配置し、支持機構Ｂには、本体
１の孔を有する外端面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６
ｃと本体１を保持する保持板７ａ、７ｂ とを設け、回
転機構は、係止手段３ａと係止せしめる係止手段、回転
手段、係止手段と回転手段とを連結する連結手段、係止
手段、回転用手段を有することを特徴とする金属系材料
の強加工装置、上記装置により金属系材料を強加工する
方法、及び強加工方法により強加工してなる金属系材
料。 【効果】 連続的に強加工を加えることにより、初期形
状と変わらず、超塑性特性を表す材料が創製できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属系材料の強加
工技術に関するものであり、更に詳しくは、塑性加工が
可能な材料、好適には金属系材料、金属系複合材料を型
から取り出すことなく連続的に強加工を施すことによ
り、結晶粒径を微細化する強加工装置、その加工方法、
並びに該連続的強加工を施され、母材の結晶粒子の粒径
が１０μｍ以下に微細になった材料に関する。
工技術に関するものであり、更に詳しくは、塑性加工が
可能な材料、好適には金属系材料、金属系複合材料を型
から取り出すことなく連続的に強加工を施すことによ
り、結晶粒径を微細化する強加工装置、その加工方法、
並びに該連続的強加工を施され、母材の結晶粒子の粒径
が１０μｍ以下に微細になった材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、多結晶材料において、結晶粒径
を微細化することが該材料の強度及び延性の改善に効果
的であることがよく知られている。そのため、従来、金
属系材料に代表される塑性加工が可能な材料では、再結
晶温度以上の高温下で押出しや圧延による塑性加工によ
り結晶粒の破壊と再結晶を生じさせ、結晶粒径の微細化
が図られてきた。しかし、被加工材料が、押出し加工で
は線材化、圧延加工では薄板化するなど加工後の形状に
制限が生じたため、その形状に起因して加工後の利用に
制限があった。
を微細化することが該材料の強度及び延性の改善に効果
的であることがよく知られている。そのため、従来、金
属系材料に代表される塑性加工が可能な材料では、再結
晶温度以上の高温下で押出しや圧延による塑性加工によ
り結晶粒の破壊と再結晶を生じさせ、結晶粒径の微細化
が図られてきた。しかし、被加工材料が、押出し加工で
は線材化、圧延加工では薄板化するなど加工後の形状に
制限が生じたため、その形状に起因して加工後の利用に
制限があった。
【０００３】これに対し、Ｅｑｕａｌ−Ｃｈａｎｎｅｌ
Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＥＣＰＡ）法
は、被加工材料の融点以下の温度の下で、貫通孔が途中
である角度で曲がった屈曲孔の中に被加工材料を通過さ
せることによりせん断変形を加える方法であり、材料の
加工前後の外観形状を殆ど変えることなく強い塑性加工
を行い、被加工材料を構成する結晶の微細化を図ること
ができる加工方法である。該加工方法は、例えば、堀田
らの報告（まてりあ、３７巻、７６７〜７７４（１９９
８））の、特にその中の図面にあるようなプロセスを言
う。
Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＥＣＰＡ）法
は、被加工材料の融点以下の温度の下で、貫通孔が途中
である角度で曲がった屈曲孔の中に被加工材料を通過さ
せることによりせん断変形を加える方法であり、材料の
加工前後の外観形状を殆ど変えることなく強い塑性加工
を行い、被加工材料を構成する結晶の微細化を図ること
ができる加工方法である。該加工方法は、例えば、堀田
らの報告（まてりあ、３７巻、７６７〜７７４（１９９
８））の、特にその中の図面にあるようなプロセスを言
う。
【０００４】該加工方法は、上記図面に詳しいように、
屈曲した孔に被加工材料を通過させる方法であるが、一
度通過させるだけでは、該材料を構成する結晶の微細化
は不十分であり、少なくとも数回、通常１０回以上該強
加工を繰返さなければならない。つまり、常に加工温度
に高めてから被加工材料を該屈曲した孔に通過させなけ
ればならない。従って、被加工材料が該屈曲孔通過後、
型出口から取出して該型挿入口に挿入することを繰返さ
なければならず、該型から取出すときに必然的に被加工
材料の温度が低下するため、該型に挿入後加工温度まで
加熱しなければならない。
屈曲した孔に被加工材料を通過させる方法であるが、一
度通過させるだけでは、該材料を構成する結晶の微細化
は不十分であり、少なくとも数回、通常１０回以上該強
加工を繰返さなければならない。つまり、常に加工温度
に高めてから被加工材料を該屈曲した孔に通過させなけ
ればならない。従って、被加工材料が該屈曲孔通過後、
型出口から取出して該型挿入口に挿入することを繰返さ
なければならず、該型から取出すときに必然的に被加工
材料の温度が低下するため、該型に挿入後加工温度まで
加熱しなければならない。
【０００５】このために、被加工材料の温度制御が煩わ
しいのみならず、該被加工材料の温度低下に見合う熱エ
ネルギーを加工毎に要するため、非経済的で且つ加工温
度に到達するまで待機しなければならないために時間を
浪費して非効率的であるという問題があった。しかも、
被加工材料が大気に曝されるために、材料によっては酸
化が避けられず、また、加工作業者が火傷の危険にも曝
されていた。従って、上記強い塑性加工を繰返すために
屈曲した孔を持つ型から一回一回取出すことなく、型の
内部に被加工材料を留めた状態で連続的に上記強塑性加
工を加えることのできる装置及び方法の開発が強く望ま
れていた。
しいのみならず、該被加工材料の温度低下に見合う熱エ
ネルギーを加工毎に要するため、非経済的で且つ加工温
度に到達するまで待機しなければならないために時間を
浪費して非効率的であるという問題があった。しかも、
被加工材料が大気に曝されるために、材料によっては酸
化が避けられず、また、加工作業者が火傷の危険にも曝
されていた。従って、上記強い塑性加工を繰返すために
屈曲した孔を持つ型から一回一回取出すことなく、型の
内部に被加工材料を留めた状態で連続的に上記強塑性加
工を加えることのできる装置及び方法の開発が強く望ま
れていた。
【０００６】一方、メカニカルアロイング法として、直
径が異なる連続した孔の中を繰返し出し入れすることに
より、材料の形状を薄片化或いは線材化することなく強
加工を加える方法がある（相澤ら、金属，ｖｏｌ．６５
（１９９５）１１５５−１１６１）が、元々メカニカル
アロイング法としているところから明白な通り、粉末状
のサンプルに対して処理するものであるため、本発明の
強加工法とは似て非なるものであるのみならず、小孔か
ら大孔に移る際に材料表面に亀裂が入る可能性があり、
また、その非処理材に与える加工エネルギーが大きくな
いために材料によっては何百回も繰り返し加工を加えな
ければならず、処理に膨大な時間を要するために非効率
的であるという問題がある。
径が異なる連続した孔の中を繰返し出し入れすることに
より、材料の形状を薄片化或いは線材化することなく強
加工を加える方法がある（相澤ら、金属，ｖｏｌ．６５
（１９９５）１１５５−１１６１）が、元々メカニカル
アロイング法としているところから明白な通り、粉末状
のサンプルに対して処理するものであるため、本発明の
強加工法とは似て非なるものであるのみならず、小孔か
ら大孔に移る際に材料表面に亀裂が入る可能性があり、
また、その非処理材に与える加工エネルギーが大きくな
いために材料によっては何百回も繰り返し加工を加えな
ければならず、処理に膨大な時間を要するために非効率
的であるという問題がある。
【０００７】また、上下・左右をそれぞれ交互に押込み
・引き抜きをすることにより、材料に強加工を加える方
法がある（藤田ら、金属，ｖｏｌ．６５（１９９５）１
１４３−１１５４）が、この方法も前記相澤らと同様、
メカニカルアロイング法に関するものであり、しかも、
該方法は必然的に被加工材が軸方向に２分割されること
からバルク材の加工方法としては全く相応しくないた
め、該方法では上記問題を解決する手段とはなり得ず、
従って、上記問題を解決する手段が渇望されていた。
尚、ＥＣＰＡ法における孔の屈曲角度は１２０度前後と
９０度付近について被加工材料へ付与できる強加工の程
度についても研究がなされ、９０度の方がより強く強加
工が与えられることが分かっている。
・引き抜きをすることにより、材料に強加工を加える方
法がある（藤田ら、金属，ｖｏｌ．６５（１９９５）１
１４３−１１５４）が、この方法も前記相澤らと同様、
メカニカルアロイング法に関するものであり、しかも、
該方法は必然的に被加工材が軸方向に２分割されること
からバルク材の加工方法としては全く相応しくないた
め、該方法では上記問題を解決する手段とはなり得ず、
従って、上記問題を解決する手段が渇望されていた。
尚、ＥＣＰＡ法における孔の屈曲角度は１２０度前後と
９０度付近について被加工材料へ付与できる強加工の程
度についても研究がなされ、９０度の方がより強く強加
工が与えられることが分かっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、強加工を加
え材料を型から取り出すことなく、型内で連続的に加工
を続けられる方法を開発することを目標として鋭意研究
を積み重ねた結果、後記する構成からなる装置を用いる
ことにより、試料の型への再挿入の操作が要らずに強加
工を続けることができることを見出し、本発明を完成す
るに至った。本発明は、強加工を加えた材料を型から取
り出すことなく、型内で連続的に強加工を続けることが
可能な金属系材料の強加工装置、その加工方法、並びに
該強加工を加えて結晶粒を微細化してなる材料を提供す
ることを目的とするものである。
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、強加工を加
え材料を型から取り出すことなく、型内で連続的に加工
を続けられる方法を開発することを目標として鋭意研究
を積み重ねた結果、後記する構成からなる装置を用いる
ことにより、試料の型への再挿入の操作が要らずに強加
工を続けることができることを見出し、本発明を完成す
るに至った。本発明は、強加工を加えた材料を型から取
り出すことなく、型内で連続的に強加工を続けることが
可能な金属系材料の強加工装置、その加工方法、並びに
該強加工を加えて結晶粒を微細化してなる材料を提供す
ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）型Ａ、該型Ａを支持する支持機構Ｂ、該型Ａを回
転せしめる回転機構Ｃから成り、該型Ａには、型本体
１、該型本体１内を貫通し内部で交差する４つの孔２及
び該回転機構Ｃと係止する係止手段３ａを設け、該孔２
に対し摺動乃至滑動自在で長さが該型本体１の端面から
該孔２の交差部に達する長さのパンチ５を各該孔２に配
置し、該支持機構Ｂには、型本体１の孔２を有する外端
面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６ｃと型本体１を保持
する保持板７ａ、７ｂ とを設け、該回転機構Ｃは、該
係止手段３ａと係止せしめる係止手段３ｂ、回転手段
８、該係止手段３ｂと該回転手段８とを連結する連結手
段９、該係止手段３ｂ、該回転用手段８を有することを
特徴とする金属系材料の強加工装置。 （２）型Ａを押上げる押上機構１０を設けたことを特徴
とする前記（１）の強加工装置。 （３）前記（１）の強加工装置により強加工工程と回転
工程を組み合わせて金属系材料を強加工する方法であっ
て、強加工工程が、前記パンチ５の内の押込み自在なる
状態の押込みパンチ５を押込み、該押込みパンチ５の押
込み量に応じて、前記非拘束状態の非拘束パンチ５が摺
動乃至滑動自在に移動することにより、交差する孔で内
部の被加工金属系材料１１を屈曲せしめる強加工を加え
る工程からなり、回転工程が、前記回転機構Ｃにより前
記型Ａを９０度回転し、該押込みパンチ５が拘束されて
拘束パンチ５となり、該非拘束パンチが押込みパンチ５
となり、前記拘束パンチ５の内の１つが非拘束パンチ５
となる工程からなり、該強加工手段と該回転手段を交互
に繰返すことにより、連続的に繰返し強加工を行うこと
を特徴とする金属系材料の強加工方法。 （４）前記（３）の方法により強加工を施された金属系
材料であって、強加工を施す前の金属系材料を構成する
母材の結晶粒子の粒径が１００μｍ以上であり、強加工
を施された金属系材料を構成する母材の結晶粒子の粒径
が１０μｍ以下であることを特徴とする被強加工金属系
材料。 （５）金属系材料が、アルミニウム系合金、強化物を分
散したアルミニウム系合金複合材料又はチタン合金であ
ることを特徴とする前記（４）の被強加工金属系材料。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）型Ａ、該型Ａを支持する支持機構Ｂ、該型Ａを回
転せしめる回転機構Ｃから成り、該型Ａには、型本体
１、該型本体１内を貫通し内部で交差する４つの孔２及
び該回転機構Ｃと係止する係止手段３ａを設け、該孔２
に対し摺動乃至滑動自在で長さが該型本体１の端面から
該孔２の交差部に達する長さのパンチ５を各該孔２に配
置し、該支持機構Ｂには、型本体１の孔２を有する外端
面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６ｃと型本体１を保持
する保持板７ａ、７ｂ とを設け、該回転機構Ｃは、該
係止手段３ａと係止せしめる係止手段３ｂ、回転手段
８、該係止手段３ｂと該回転手段８とを連結する連結手
段９、該係止手段３ｂ、該回転用手段８を有することを
特徴とする金属系材料の強加工装置。 （２）型Ａを押上げる押上機構１０を設けたことを特徴
とする前記（１）の強加工装置。 （３）前記（１）の強加工装置により強加工工程と回転
工程を組み合わせて金属系材料を強加工する方法であっ
て、強加工工程が、前記パンチ５の内の押込み自在なる
状態の押込みパンチ５を押込み、該押込みパンチ５の押
込み量に応じて、前記非拘束状態の非拘束パンチ５が摺
動乃至滑動自在に移動することにより、交差する孔で内
部の被加工金属系材料１１を屈曲せしめる強加工を加え
る工程からなり、回転工程が、前記回転機構Ｃにより前
記型Ａを９０度回転し、該押込みパンチ５が拘束されて
拘束パンチ５となり、該非拘束パンチが押込みパンチ５
となり、前記拘束パンチ５の内の１つが非拘束パンチ５
となる工程からなり、該強加工手段と該回転手段を交互
に繰返すことにより、連続的に繰返し強加工を行うこと
を特徴とする金属系材料の強加工方法。 （４）前記（３）の方法により強加工を施された金属系
材料であって、強加工を施す前の金属系材料を構成する
母材の結晶粒子の粒径が１００μｍ以上であり、強加工
を施された金属系材料を構成する母材の結晶粒子の粒径
が１０μｍ以下であることを特徴とする被強加工金属系
材料。 （５）金属系材料が、アルミニウム系合金、強化物を分
散したアルミニウム系合金複合材料又はチタン合金であ
ることを特徴とする前記（４）の被強加工金属系材料。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳細に
説明する。上記の課題を解決するために、本発明者らが
開発した本発明の装置は、図１、図２及び図３に示すよ
うに、型Ａ、該型Ａを支持する支持機構Ｂ及び該型Ａを
回転せしめる回転機構Ｃから成り、該型Ａには、型本体
１、該型本体１内を貫通し内部で交差する孔２、及び該
回動機構Ｃと係止する係止手段３ａを設け、該孔２に対
し摺動乃至滑動自在で長さが該型本体１の端面から該孔
２の交差部に達する長さのパンチ５を各該孔２に配置
し、該支持機構Ｂ には、型本体１の孔２を有する外端
面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６ｃと型本体１を保持
する保持板７ａ、７ｂとを設け、該回転機構Ｃは、該係
止手段３ａと係止せしめる係止手段３ｂ、回転手段８、
を有し、好ましくは、該型Ａを押上げる押上機構１０を
設けたことを特徴とする強加工装置である。また、本発
明の方法は、上記装置により強加工工程と回転工程を組
み合わせて材料を強加工する方法であって、強加工工程
が、前記パンチ５の内の押込み自在なる状態でなる押込
みパンチ５を押込み、該押込みパンチの押込み量に応じ
て、前記非拘束状態の非拘束パンチ５が摺動乃至滑動自
在に移動することにより、交差する孔で内部の被強加工
金属系材料１１が屈曲する強加工を加える工程からな
り、回転工程が、前記回動機構Ｃにより前記型Ａを９０
度回転し該押込みパンチ５が拘束パンチ５となり、該非
拘束パンチ５が押込みパンチ５となり、前記拘束パンチ
５の内の１つが非拘束パンチ５となる工程からなり、該
強加工手段と該回転手段を交互に繰返すことにより、連
続的に繰返し強加工を行うことを特徴とする強加工方法
である。
説明する。上記の課題を解決するために、本発明者らが
開発した本発明の装置は、図１、図２及び図３に示すよ
うに、型Ａ、該型Ａを支持する支持機構Ｂ及び該型Ａを
回転せしめる回転機構Ｃから成り、該型Ａには、型本体
１、該型本体１内を貫通し内部で交差する孔２、及び該
回動機構Ｃと係止する係止手段３ａを設け、該孔２に対
し摺動乃至滑動自在で長さが該型本体１の端面から該孔
２の交差部に達する長さのパンチ５を各該孔２に配置
し、該支持機構Ｂ には、型本体１の孔２を有する外端
面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６ｃと型本体１を保持
する保持板７ａ、７ｂとを設け、該回転機構Ｃは、該係
止手段３ａと係止せしめる係止手段３ｂ、回転手段８、
を有し、好ましくは、該型Ａを押上げる押上機構１０を
設けたことを特徴とする強加工装置である。また、本発
明の方法は、上記装置により強加工工程と回転工程を組
み合わせて材料を強加工する方法であって、強加工工程
が、前記パンチ５の内の押込み自在なる状態でなる押込
みパンチ５を押込み、該押込みパンチの押込み量に応じ
て、前記非拘束状態の非拘束パンチ５が摺動乃至滑動自
在に移動することにより、交差する孔で内部の被強加工
金属系材料１１が屈曲する強加工を加える工程からな
り、回転工程が、前記回動機構Ｃにより前記型Ａを９０
度回転し該押込みパンチ５が拘束パンチ５となり、該非
拘束パンチ５が押込みパンチ５となり、前記拘束パンチ
５の内の１つが非拘束パンチ５となる工程からなり、該
強加工手段と該回転手段を交互に繰返すことにより、連
続的に繰返し強加工を行うことを特徴とする強加工方法
である。
【００１１】本強加工装置及び本強加工方法によれば、
前記押込みパンチ５を押込み、該押込みパンチ５の押込
み量に応じて前記非拘束パンチ５が摺動乃至滑動自在に
移動することにより内部の被強加工材料１１が型本体１
内の交差する孔で屈曲する強加工を加えることができ
る。該押込みパンチ５を型本体１の孔２を有する外端面
と同じ高さまで押込み後、図３のように前記押上機構１
０により型Ａを押上げ、前記回転機構Ｃにより型Ａを９
０度回転することにより、該押込みパンチ５が拘束パン
チ５となり、当該非拘束パンチ５が押込みパンチ５とな
り、前記拘束パンチ５の内の１つが非拘束パンチ５とな
るため、この工程によって、新たに押込みパンチ５とな
ったパンチを押込むことが可能となり、これによって、
被加工材料１１を取り出すことなく型本体１内で該被加
工材料１１に連続的に強加工を施すことができ、連続的
な強加工方法による加工が可能となる。このとき、型本
体１の中心から孔２を有する外端面までと孔２を有さな
い外端面４までとの長さが異なるために、回転中に係止
手段３ａの高さが変化するが、該回転機構Ｃの内、例え
ば連結手段９と該連結手段９を支持するスタンドに縦長
の孔を開けて、その孔に該連結手段９を通すか、あるい
はスタンドが上下にスライドして可動の機構を設けてお
くことにより、何ら問題なくスムーズに型本体を回転さ
せることができる。
前記押込みパンチ５を押込み、該押込みパンチ５の押込
み量に応じて前記非拘束パンチ５が摺動乃至滑動自在に
移動することにより内部の被強加工材料１１が型本体１
内の交差する孔で屈曲する強加工を加えることができ
る。該押込みパンチ５を型本体１の孔２を有する外端面
と同じ高さまで押込み後、図３のように前記押上機構１
０により型Ａを押上げ、前記回転機構Ｃにより型Ａを９
０度回転することにより、該押込みパンチ５が拘束パン
チ５となり、当該非拘束パンチ５が押込みパンチ５とな
り、前記拘束パンチ５の内の１つが非拘束パンチ５とな
るため、この工程によって、新たに押込みパンチ５とな
ったパンチを押込むことが可能となり、これによって、
被加工材料１１を取り出すことなく型本体１内で該被加
工材料１１に連続的に強加工を施すことができ、連続的
な強加工方法による加工が可能となる。このとき、型本
体１の中心から孔２を有する外端面までと孔２を有さな
い外端面４までとの長さが異なるために、回転中に係止
手段３ａの高さが変化するが、該回転機構Ｃの内、例え
ば連結手段９と該連結手段９を支持するスタンドに縦長
の孔を開けて、その孔に該連結手段９を通すか、あるい
はスタンドが上下にスライドして可動の機構を設けてお
くことにより、何ら問題なくスムーズに型本体を回転さ
せることができる。
【００１２】以上により、型本体１を９０度回転させる
だけで次の加工に取りかかれるため、一々被加工材を取
り出す必要がなくなり、更に、被加工材を再加熱する必
要もなく、該再加熱に要するエネルギーと時間の浪費も
なくなるため、経済的、高能率、且つ安全に連続的に強
加工を施すことができる。本強加工装置及び本強加工法
によれば、被加工材料に例えばアルミニウム系合金材料
を用いた場合、鋳造によって製造されたためデンドライ
ト構造の結晶粒径が数１００μｍと非常に大きいもの
が、加工温度３５０℃〜４５０℃において僅か１０回ま
で加工を加えることで、５〜１０μｍにまで減少した。
これを４５０℃で歪み速度６×１０-4〜１．２×１０-2
の範囲で引張試験を行ったところ、超塑性特性の重要な
指標の一つであるｍ値が０．２前後で、全伸びが約１２
０％であった。このことから、デンドライト組織を有す
るために元々超塑性が全く期待できない鋳造材でも本発
明の強加工装置を用い本発明の強加工法により連続的に
強加工を僅か１０回程度加えることによって、超塑性発
現材料を創製できることが明らかとなった。
だけで次の加工に取りかかれるため、一々被加工材を取
り出す必要がなくなり、更に、被加工材を再加熱する必
要もなく、該再加熱に要するエネルギーと時間の浪費も
なくなるため、経済的、高能率、且つ安全に連続的に強
加工を施すことができる。本強加工装置及び本強加工法
によれば、被加工材料に例えばアルミニウム系合金材料
を用いた場合、鋳造によって製造されたためデンドライ
ト構造の結晶粒径が数１００μｍと非常に大きいもの
が、加工温度３５０℃〜４５０℃において僅か１０回ま
で加工を加えることで、５〜１０μｍにまで減少した。
これを４５０℃で歪み速度６×１０-4〜１．２×１０-2
の範囲で引張試験を行ったところ、超塑性特性の重要な
指標の一つであるｍ値が０．２前後で、全伸びが約１２
０％であった。このことから、デンドライト組織を有す
るために元々超塑性が全く期待できない鋳造材でも本発
明の強加工装置を用い本発明の強加工法により連続的に
強加工を僅か１０回程度加えることによって、超塑性発
現材料を創製できることが明らかとなった。
【００１３】
【作用】本発明の好適な例を図面に基づいてより詳しく
説明すると、図４、図５に示すように断面積の等しい十
字形状の貫通孔２が空いている型本体１の該孔２に、等
しい長さのパンチ５を挿入し、該４つの孔２の内、拘束
板６ａ、６ｂに接するパンチ５を拘束し、残りの２個の
パンチは非拘束状態とし、そのうちのひとつである押込
みパンチ５は抜いた状態にしておく。
説明すると、図４、図５に示すように断面積の等しい十
字形状の貫通孔２が空いている型本体１の該孔２に、等
しい長さのパンチ５を挿入し、該４つの孔２の内、拘束
板６ａ、６ｂに接するパンチ５を拘束し、残りの２個の
パンチは非拘束状態とし、そのうちのひとつである押込
みパンチ５は抜いた状態にしておく。
【００１４】この状態で被加工材料として、被強加工金
属系材料１１を、押込みパンチ５が入るべき孔２に挿入
し、その後、押込みパンチ５を該孔２に挿入し、該押込
みパンチ５を上部より加圧して押込むと、被強加工材料
１１が非拘束状態のパンチ５の方向に押し出される。こ
のとき、被強加工材料１１は該交差する孔で強いせん断
加工を受ける。該押込みパンチ５を型本体１の外端面と
同じ高さまで押込むと、そこで該押込みパンチ５の押込
みを止める。次に、好適な例として、該拘束板６ａに型
Ａを押上げる押上機構１０を設け、前記図３に示すよう
に、該押上機構１０により型Ａを押上げ、前記回転機構
Ｃにより、該回転機構Ｃと係止する型本体１の係止手段
３ａに該回転機構Ｃの係止手段３ｂと係止せしめ、該回
転機構Ｃにより型Ａを９０度回転させ、該押上機構１０
を戻して型Ａを元の位置に戻すと、図５（ｃ）のように
該押込みパンチ５及び該拘束パンチ５がそれぞれ拘束板
６ｂ及び６ａに接し、該押込みパンチ５が非拘束状態と
なり、前記非拘束パンチ５が押込み自在なる状態とな
る。
属系材料１１を、押込みパンチ５が入るべき孔２に挿入
し、その後、押込みパンチ５を該孔２に挿入し、該押込
みパンチ５を上部より加圧して押込むと、被強加工材料
１１が非拘束状態のパンチ５の方向に押し出される。こ
のとき、被強加工材料１１は該交差する孔で強いせん断
加工を受ける。該押込みパンチ５を型本体１の外端面と
同じ高さまで押込むと、そこで該押込みパンチ５の押込
みを止める。次に、好適な例として、該拘束板６ａに型
Ａを押上げる押上機構１０を設け、前記図３に示すよう
に、該押上機構１０により型Ａを押上げ、前記回転機構
Ｃにより、該回転機構Ｃと係止する型本体１の係止手段
３ａに該回転機構Ｃの係止手段３ｂと係止せしめ、該回
転機構Ｃにより型Ａを９０度回転させ、該押上機構１０
を戻して型Ａを元の位置に戻すと、図５（ｃ）のように
該押込みパンチ５及び該拘束パンチ５がそれぞれ拘束板
６ｂ及び６ａに接し、該押込みパンチ５が非拘束状態と
なり、前記非拘束パンチ５が押込み自在なる状態とな
る。
【００１５】これにより、各パンチの状態が９０度づつ
移動したのみで、図５（ａ）と全く同じ状態が再現され
たことになり、以上の工程を繰返すことにより、限界な
く必要なだけ連続的に被強加工材料に強せん断加工を繰
返し施すことができる。しかも、被強加工材料には、屈
曲方向が反転して１８０度づつ交互に強加工が加えられ
るため、せん断加工の効率が非常に高いという特徴もあ
る。このため、上記必要なだけ限界なく、と述べたが、
通常１０回程度、多くとも２０回程度繰返すのみで大変
微細な結晶粒からなる被強加工材料が得られる。以上
は、一回転方向のみについて述べたが、以上の機構を鏡
面対称の配置及び手順にして、上記とは逆の方向に型Ａ
を回転せしめる機構としても全く同じ効果が発揮される
ことは言うまでもない。また、型本体１は、その外形が
便宜的に八角形状としてあるが、該外形において、孔２
を有さない外端面４は、該交差する孔を中心とする円弧
状とすると前記回転がよりスムーズとなり好ましい。更
に、図６、図７に示すように、型本体１の外形を厚肉の
円板状とすると、前記押上機構１０、並びに押上工程が
不要となり、より高効率に強加工を行うことができる。
この場合、各孔が所定の位置で停まるように、ピン１２
や楔などのストップ機構を設けることが好適であること
は言うまでもない。
移動したのみで、図５（ａ）と全く同じ状態が再現され
たことになり、以上の工程を繰返すことにより、限界な
く必要なだけ連続的に被強加工材料に強せん断加工を繰
返し施すことができる。しかも、被強加工材料には、屈
曲方向が反転して１８０度づつ交互に強加工が加えられ
るため、せん断加工の効率が非常に高いという特徴もあ
る。このため、上記必要なだけ限界なく、と述べたが、
通常１０回程度、多くとも２０回程度繰返すのみで大変
微細な結晶粒からなる被強加工材料が得られる。以上
は、一回転方向のみについて述べたが、以上の機構を鏡
面対称の配置及び手順にして、上記とは逆の方向に型Ａ
を回転せしめる機構としても全く同じ効果が発揮される
ことは言うまでもない。また、型本体１は、その外形が
便宜的に八角形状としてあるが、該外形において、孔２
を有さない外端面４は、該交差する孔を中心とする円弧
状とすると前記回転がよりスムーズとなり好ましい。更
に、図６、図７に示すように、型本体１の外形を厚肉の
円板状とすると、前記押上機構１０、並びに押上工程が
不要となり、より高効率に強加工を行うことができる。
この場合、各孔が所定の位置で停まるように、ピン１２
や楔などのストップ機構を設けることが好適であること
は言うまでもない。
【００１６】以上により、被強加工材料を薄片化、細線
状化させることなく、バルク状態のままで、且つ型から
取り出すことなく連続的に強加工を加えることができ
る。これによって、動的又は静的回復・再結晶の組み合
わせを起こし、被強加工材料の結晶粒の微細化が実現す
る。
状化させることなく、バルク状態のままで、且つ型から
取り出すことなく連続的に強加工を加えることができ
る。これによって、動的又は静的回復・再結晶の組み合
わせを起こし、被強加工材料の結晶粒の微細化が実現す
る。
【００１７】以下に、本発明の構成要素について更に説
明する。 型本体 型材料は、その使用温度、つまり被加工材料の種類に応
じて種々選択可能である。被加工材料が低融点のアルミ
ニウム系金属の場合は、ＳＫＤ材、好適にはＳＫＤ６１
材がよい。被加工材が銅合金やチタン系材の場合はＭＤ
ＣＫ材が好適である。型の外観形状は簡略化のために、
その断面は多角形になっているが、上記のとおり各角部
は可能な限り取り除いて円形に近い方が好適である。孔
の断面形状は、被加工材に求められる加工後の形状に応
じて決めることができる。一般には、丸形でよいが、必
要に応じて４角形を初めとする多角形の形状とすること
ができる。
明する。 型本体 型材料は、その使用温度、つまり被加工材料の種類に応
じて種々選択可能である。被加工材料が低融点のアルミ
ニウム系金属の場合は、ＳＫＤ材、好適にはＳＫＤ６１
材がよい。被加工材が銅合金やチタン系材の場合はＭＤ
ＣＫ材が好適である。型の外観形状は簡略化のために、
その断面は多角形になっているが、上記のとおり各角部
は可能な限り取り除いて円形に近い方が好適である。孔
の断面形状は、被加工材に求められる加工後の形状に応
じて決めることができる。一般には、丸形でよいが、必
要に応じて４角形を初めとする多角形の形状とすること
ができる。
【００１８】パンチ パンチ材料は、型材料と同様、その使用温度、つまり被
加工材料の種類に応じて種々選択可能である。被加工材
料が低融点のアルミニウム系金属の場合は、ＳＫＤ材、
好適にはＳＫＤ６１材でよい。銅合金やチタン系材の場
合はＭＤＣＫ材が好適である。パンチの外観形状は、被
加工材に求められる加工後の形状に応じて決めることが
でき、型の形状に合わせる。一般には、丸形でよいが、
必要に応じて４角形を初めとする多角形の形状とするこ
とができる。型の孔とのクリアランスは被加工材料の種
類、強加工温度などに応じて種々の状態とすることがで
きる。一般には、被加工材の焼付き、食込みなどを考慮
して、０．１〜０．３μｍが好適である。
加工材料の種類に応じて種々選択可能である。被加工材
料が低融点のアルミニウム系金属の場合は、ＳＫＤ材、
好適にはＳＫＤ６１材でよい。銅合金やチタン系材の場
合はＭＤＣＫ材が好適である。パンチの外観形状は、被
加工材に求められる加工後の形状に応じて決めることが
でき、型の形状に合わせる。一般には、丸形でよいが、
必要に応じて４角形を初めとする多角形の形状とするこ
とができる。型の孔とのクリアランスは被加工材料の種
類、強加工温度などに応じて種々の状態とすることがで
きる。一般には、被加工材の焼付き、食込みなどを考慮
して、０．１〜０．３μｍが好適である。
【００１９】支持機構 支持機構は、通常は型本体と共に被加工温度に晒される
ため、ある程度の耐熱性があった方がよい。
ため、ある程度の耐熱性があった方がよい。
【００２０】回転機構 型本体、被加工材料、パンチを９０度に回転できる機構
であれば、制限はない。ここでは、好適な例として、型
本体１の回転中心付近に六角状の出っ張り（六角ボルト
の頭部）を設け、それにフィットする六角レンチと、そ
のレンチを支えるスタンドを設けている。また、スタン
ドには係止手段３ｂ、回転手段８及び連結手段９を上下
動できるスライド機構が設けてある。
であれば、制限はない。ここでは、好適な例として、型
本体１の回転中心付近に六角状の出っ張り（六角ボルト
の頭部）を設け、それにフィットする六角レンチと、そ
のレンチを支えるスタンドを設けている。また、スタン
ドには係止手段３ｂ、回転手段８及び連結手段９を上下
動できるスライド機構が設けてある。
【００２１】被強加工金属系材料 本発明において、強加工を加える被加工材は、塑性加工
が可能な材料であればよく、基本的に材質に制限はない
が、比較的低融点で非鉄系金属材料の鋳造材や、高硬度
な粒子が分散され、後加工が困難な該非鉄系金属材料の
複合材などが好適である。本発明の強加工は、例えば、
マグネシウム系合金、強化粒子やウィスカーを分散した
マグネシウム系合金、アルミニウム系合金や、強化粒子
やウィスカーを分散したアルミニウム系合金複合材料、
チタン系合金や銅合金などに適用できる。
が可能な材料であればよく、基本的に材質に制限はない
が、比較的低融点で非鉄系金属材料の鋳造材や、高硬度
な粒子が分散され、後加工が困難な該非鉄系金属材料の
複合材などが好適である。本発明の強加工は、例えば、
マグネシウム系合金、強化粒子やウィスカーを分散した
マグネシウム系合金、アルミニウム系合金や、強化粒子
やウィスカーを分散したアルミニウム系合金複合材料、
チタン系合金や銅合金などに適用できる。
【００２２】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
するが、該実施例は本発明の好適な一例を示すものであ
り、本発明は該実施例によって何ら限定されるものでは
ない。被加工材にはＡＣ４Ｃ合金を使用し、これを旋盤
で直径２０ｍｍ×長さ４０ｍｍの円柱形に加工し、押し
出しをスムーズに行えるようにその外表面に潤滑剤とし
て黒鉛を塗布した。加工温度は６２３Ｋ、６７３Ｋ、７
２３Ｋ、加工回数は、６回、１０回、２０回とした。そ
の結晶粒径は、図８の図面代用光学顕微鏡写真に示す通
り、各々約１００μｍ、約５０μｍ、約５μｍであっ
た。更に、高温の塑性特性を調べるために引張速度を変
えて試験を行った。その結果、表１に示すようにひずみ
速度感受性指数ｍ値が０．２１で、超塑性に近い特性を
示した。比較に、出発材料が同一の材料で本発明の強加
工装置による加工を全く加えない材料の同様の引張試験
の結果、全伸びは僅か２５％であった。
するが、該実施例は本発明の好適な一例を示すものであ
り、本発明は該実施例によって何ら限定されるものでは
ない。被加工材にはＡＣ４Ｃ合金を使用し、これを旋盤
で直径２０ｍｍ×長さ４０ｍｍの円柱形に加工し、押し
出しをスムーズに行えるようにその外表面に潤滑剤とし
て黒鉛を塗布した。加工温度は６２３Ｋ、６７３Ｋ、７
２３Ｋ、加工回数は、６回、１０回、２０回とした。そ
の結晶粒径は、図８の図面代用光学顕微鏡写真に示す通
り、各々約１００μｍ、約５０μｍ、約５μｍであっ
た。更に、高温の塑性特性を調べるために引張速度を変
えて試験を行った。その結果、表１に示すようにひずみ
速度感受性指数ｍ値が０．２１で、超塑性に近い特性を
示した。比較に、出発材料が同一の材料で本発明の強加
工装置による加工を全く加えない材料の同様の引張試験
の結果、全伸びは僅か２５％であった。
【００２３】
【表１】
【００２４】実施例２ 被加工材には、窒化ケイ素ウィスカーを２７％分散強化
した２０２４アルミニウム合金複合材料を用いた。実施
例１と同様に種々の条件で強加工を施し、４６０℃〜５
４０℃の範囲で高温引っ張り試験を行った。表２の通り
の伸びを示し、ｍ値は０．３４となり、超塑性を示し
た。比較に、出発材料が同一の材料で本発明の強加工装
置による加工を全く加えない材料の同様の引張試験の結
果、全伸びは室温時僅か２％、４５０℃時１０％であっ
た。
した２０２４アルミニウム合金複合材料を用いた。実施
例１と同様に種々の条件で強加工を施し、４６０℃〜５
４０℃の範囲で高温引っ張り試験を行った。表２の通り
の伸びを示し、ｍ値は０．３４となり、超塑性を示し
た。比較に、出発材料が同一の材料で本発明の強加工装
置による加工を全く加えない材料の同様の引張試験の結
果、全伸びは室温時僅か２％、４５０℃時１０％であっ
た。
【００２５】
【表２】
【００２６】実施例３ 被加工材には、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖのチタン合金を用い
た。実施例１と略同様に６５０℃の条件で５回強加工を
施した結果、平均粒径を約３μｍに微細化することがで
き、超塑性を発現させることができた。
た。実施例１と略同様に６５０℃の条件で５回強加工を
施した結果、平均粒径を約３μｍに微細化することがで
き、超塑性を発現させることができた。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明の強加工装置によ
り、従来、全く塑性特性の優れなかった材料を高効率
に、高能率に、且つ安全に連続的に強加工を加えること
が可能であり、これにより、初期形状と変わらず、超塑
性特性を表す材料を創製することができる。また、従
来、鋳造材では優れた塑性特性を付与することが大変困
難で、たとえできたとしても非効率的であったが、本発
明の強加工装置により、高効率に、高能率、且つ安全に
強加工を行えるようになったので、工業生産上のメリッ
トが頗る大きい。
り、従来、全く塑性特性の優れなかった材料を高効率
に、高能率に、且つ安全に連続的に強加工を加えること
が可能であり、これにより、初期形状と変わらず、超塑
性特性を表す材料を創製することができる。また、従
来、鋳造材では優れた塑性特性を付与することが大変困
難で、たとえできたとしても非効率的であったが、本発
明の強加工装置により、高効率に、高能率、且つ安全に
強加工を行えるようになったので、工業生産上のメリッ
トが頗る大きい。
【図１】保持板と回転機構Ｃを除いた状態の強加工装置
の外観図である。
の外観図である。
【図２】強加工装置の側面図である。
【図３】押上機構１０により型Ａを押し上げた状態で型
Ａを回転せしめ得る状態の強加工装置の側面図である。
Ａを回転せしめ得る状態の強加工装置の側面図である。
【図４】保持板と回転機構Ｃを除いた状態で、型本体内
の孔、被強加工金属材料及びパンチを透視した状態の強
加工装置の外観図である。
の孔、被強加工金属材料及びパンチを透視した状態の強
加工装置の外観図である。
【図５】強加工工程の概略を示す横断面図である。
【図６】強加工装置の変形例で、保持板と回転機構Ｃを
除いた状態で型本体が厚肉円板形状の外観図である。
除いた状態で型本体が厚肉円板形状の外観図である。
【図７】型本体が厚肉円板形状の強加工装置の側面図で
ある。
ある。
【図８】強加工前後の金属材料の微組織を示す図面代用
光学顕微鏡写真である（（ａ）：強加工前、（ｂ）：強
加工回数６回、（ｃ）：強加工回数１０回、（ｄ）：強
加工回数２０回）。
光学顕微鏡写真である（（ａ）：強加工前、（ｂ）：強
加工回数６回、（ｃ）：強加工回数１０回、（ｄ）：強
加工回数２０回）。
Ａ 型 Ｂ 支持機構 Ｃ 回転機構 １ 型本体 ２ 孔 ３ａ、３ｂ 係止手段 ４ 孔２を有さない外端面 ５ パンチ ６ 拘束板 ７ 保持板 ８ 回転手段 ９ 連結手段 １０ 押上機構 １１ 被強加工金属系材料 １２ 回転止めピン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年４月２８日（２０００．４．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】これに対し、Ｅｑｕａｌ−Ｃｈａｎｎｅｌ
Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＥＣＡＰ）法
は、被加工材料の融点以下の温度の下で、貫通孔が途中
である角度で曲がった屈曲孔の中に被加工材料を通過さ
せることによりせん断変形を加える方法であり、材料の
加工前後の外観形状を殆ど変えることなく強い塑性加工
を行い、被加工材料を構成する結晶の微細化を図ること
ができる加工方法である。該加工方法は、例えば、堀田
らの報告（まてりあ、３７巻、７６７〜７７４（１９９
８））の、特にその中の図面にあるようなプロセスを言
う。
Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＥＣＡＰ）法
は、被加工材料の融点以下の温度の下で、貫通孔が途中
である角度で曲がった屈曲孔の中に被加工材料を通過さ
せることによりせん断変形を加える方法であり、材料の
加工前後の外観形状を殆ど変えることなく強い塑性加工
を行い、被加工材料を構成する結晶の微細化を図ること
ができる加工方法である。該加工方法は、例えば、堀田
らの報告（まてりあ、３７巻、７６７〜７７４（１９９
８））の、特にその中の図面にあるようなプロセスを言
う。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）型Ａ、該型Ａを支持する支持機構Ｂ、該型Ａを回
転せしめる回転機構Ｃから成り、該型Ａには、型本体
１、該型本体１内を貫通し内部で交差する４つの孔２及
び該回転機構Ｃと係止する係止手段３ａを設け、該孔２
に対し摺動乃至滑動自在で長さが該型本体１の端面から
該孔２の交差部に達する長さのパンチ５を各該孔２に配
置し、該支持機構Ｂには、型本体１の孔２を有する外端
面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６ｃと型本体１を保持
する保持板７ａ、７ｂ とを設け、上記４つの孔２の
内、拘束板６ａ、６ｂに接するパンチ５を拘束し、残り
の２個のパンチは非拘束状態とし、該回転機構Ｃは、該
係止手段３ａと係止せしめる係止手段３ｂ、回転手段
８、該係止手段３ｂと該回転手段８とを連結する連結手
段９を有し、上記４つの孔２に配置した４つのパンチ５
の内の押込み自在なる状態の押込パンチを押込み、該押
込みパンチの押込み量に応じて、非拘束状態の非拘束パ
ンチが擢動乃至滑動自在に移動することにより、交差す
る孔で内部の被強加金属系材料１１が屈曲する強加工を
加えるようにしたことを特徴とする金属系材料の強加工
装置。 （２）型Ａを押上げる押上機構１０を設けたことを特徴
とする前記（１）の強加工装置。 （３）前記（１）の強加工装置により強加工工程と回転
工程を組み合わせて金属系材料を強加工する方法であっ
て、強加工工程が、前記パンチ５の内の押込み自在なる
状態の押込みパンチ５を押込み、該押込みパンチ５の押
込み量に応じて、前記非拘束状態の非拘束パンチ５が摺
動乃至滑動自在に移動することにより、交差する孔で内
部の被加工金属系材料１１を屈曲せしめる強加工を加え
る工程からなり、回転工程が、前記回転機構Ｃにより前
記型Ａを９０度回転し、該押込みパンチ５が拘束されて
拘束パンチ５となり、該非拘束パンチが押込みパンチ５
となり、前記拘束パンチ５の内の１つが非拘束パンチ５
となる工程からなり、該強加工手段と該回転手段を交互
に繰返すことにより、連続的に繰返し強加工を行うこと
を特徴とする金属系材料の強加工方法。 （４）前記（３）の方法により強加工を施された金属系
材料であって、強加工を施す前の金属系材料を構成する
母材の結晶粒子の粒径が１００μｍ以上であり、強加工
を施された金属系材料を構成する母材の結晶粒子の粒径
が１０μｍ以下であることを特徴とする被強加工金属系
材料。 （５）金属系材料が、アルミニウム系合金、強化物を分
散したアルミニウム系合金複合材料又はチタン合金であ
ることを特徴とする前記（４）の被強加工金属系材料。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）型Ａ、該型Ａを支持する支持機構Ｂ、該型Ａを回
転せしめる回転機構Ｃから成り、該型Ａには、型本体
１、該型本体１内を貫通し内部で交差する４つの孔２及
び該回転機構Ｃと係止する係止手段３ａを設け、該孔２
に対し摺動乃至滑動自在で長さが該型本体１の端面から
該孔２の交差部に達する長さのパンチ５を各該孔２に配
置し、該支持機構Ｂには、型本体１の孔２を有する外端
面を拘束する拘束板６ａ、６ｂ、６ｃと型本体１を保持
する保持板７ａ、７ｂ とを設け、上記４つの孔２の
内、拘束板６ａ、６ｂに接するパンチ５を拘束し、残り
の２個のパンチは非拘束状態とし、該回転機構Ｃは、該
係止手段３ａと係止せしめる係止手段３ｂ、回転手段
８、該係止手段３ｂと該回転手段８とを連結する連結手
段９を有し、上記４つの孔２に配置した４つのパンチ５
の内の押込み自在なる状態の押込パンチを押込み、該押
込みパンチの押込み量に応じて、非拘束状態の非拘束パ
ンチが擢動乃至滑動自在に移動することにより、交差す
る孔で内部の被強加金属系材料１１が屈曲する強加工を
加えるようにしたことを特徴とする金属系材料の強加工
装置。 （２）型Ａを押上げる押上機構１０を設けたことを特徴
とする前記（１）の強加工装置。 （３）前記（１）の強加工装置により強加工工程と回転
工程を組み合わせて金属系材料を強加工する方法であっ
て、強加工工程が、前記パンチ５の内の押込み自在なる
状態の押込みパンチ５を押込み、該押込みパンチ５の押
込み量に応じて、前記非拘束状態の非拘束パンチ５が摺
動乃至滑動自在に移動することにより、交差する孔で内
部の被加工金属系材料１１を屈曲せしめる強加工を加え
る工程からなり、回転工程が、前記回転機構Ｃにより前
記型Ａを９０度回転し、該押込みパンチ５が拘束されて
拘束パンチ５となり、該非拘束パンチが押込みパンチ５
となり、前記拘束パンチ５の内の１つが非拘束パンチ５
となる工程からなり、該強加工手段と該回転手段を交互
に繰返すことにより、連続的に繰返し強加工を行うこと
を特徴とする金属系材料の強加工方法。 （４）前記（３）の方法により強加工を施された金属系
材料であって、強加工を施す前の金属系材料を構成する
母材の結晶粒子の粒径が１００μｍ以上であり、強加工
を施された金属系材料を構成する母材の結晶粒子の粒径
が１０μｍ以下であることを特徴とする被強加工金属系
材料。 （５）金属系材料が、アルミニウム系合金、強化物を分
散したアルミニウム系合金複合材料又はチタン合金であ
ることを特徴とする前記（４）の被強加工金属系材料。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】パンチ パンチ材料は、型材料と同様、その使用温度、つまり被
加工材料の種類に応じて種々選択可能である。被加工材
料が低融点のアルミニウム系金属の場合は、ＳＫＤ材、
好適にはＳＫＤ６１材でよい。銅合金やチタン系材の場
合はＭＤＣＫ材が好適である。パンチの外観形状は、被
加工材に求められる加工後の形状に応じて決めることが
でき、型の形状に合わせる。一般には、丸形でよいが、
必要に応じて４角形を初めとする多角形の形状とするこ
とができる。型の孔とのクリアランスは被加工材料の種
類、強加工温度などに応じて種々の状態とすることがで
きる。一般には、被加工材の焼付き、食込みなどを考慮
して、０．１〜０．３ｍｍが好適である。
加工材料の種類に応じて種々選択可能である。被加工材
料が低融点のアルミニウム系金属の場合は、ＳＫＤ材、
好適にはＳＫＤ６１材でよい。銅合金やチタン系材の場
合はＭＤＣＫ材が好適である。パンチの外観形状は、被
加工材に求められる加工後の形状に応じて決めることが
でき、型の形状に合わせる。一般には、丸形でよいが、
必要に応じて４角形を初めとする多角形の形状とするこ
とができる。型の孔とのクリアランスは被加工材料の種
類、強加工温度などに応じて種々の状態とすることがで
きる。一般には、被加工材の焼付き、食込みなどを考慮
して、０．１〜０．３ｍｍが好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599049783 今井 恒道 愛知県名古屋市北区尾上町１−２ 尾上団 地６−503 (72)発明者 西田 義則 愛知県春日井市高森台１−17−19 (72)発明者 粂 正市 愛知県津島市鹿伏兎町上春日台４−17 (72)発明者 今井 恒道 愛知県名古屋市北区尾上町１−２ 尾上団 地６−503 Ｆターム(参考） 4E087 AA10 BA03 BA04 BA05 BA15 BA23 BA24 CA41 EA00 EA41 EB03 EB10 EC01 GB01
Claims (5)
- 【請求項１】 型Ａ、該型Ａを支持する支持機構Ｂ、該
型Ａを回転せしめる回転機構Ｃから成り、 該型Ａには、型本体１、該型本体１内を貫通し内部で交
差する４つの孔２及び該回転機構Ｃと係止する係止手段
３ａを設け、該孔２に対し摺動乃至滑動自在で長さが該
型本体１の端面から該孔２の交差部に達する長さのパン
チ５を各該孔２に配置し、 該支持機構Ｂには、型本体１の孔２を有する外端面を拘
束する拘束板６ａ、６ｂ、６ｃと型本体１を保持する保
持板７ａ、７ｂ とを設け、 該回転機構Ｃは、該係止手段３ａと係止せしめる係止手
段３ｂ、回転手段８、該係止手段３ｂと該回転手段８と
を連結する連結手段９、該係止手段３ｂ、該回転用手段
８を有することを特徴とする金属系材料の強加工装置。 - 【請求項２】 型Ａを押上げる押上機構１０を設けたこ
とを特徴とする請求項１に記載の強加工装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の強加工装置により強加
工工程と回転工程を組み合わせて金属系材料を強加工す
る方法であって、強加工工程が、前記パンチ５の内の押
込み自在なる状態の押込みパンチ５を押込み、該押込み
パンチ５の押込み量に応じて、前記非拘束状態の非拘束
パンチ５が摺動乃至滑動自在に移動することにより、交
差する孔で内部の被加工金属系材料１１を屈曲せしめる
強加工を加える工程からなり、 回転工程が、前記回転機構Ｃにより前記型Ａを９０度回
転し、該押込みパンチ５が拘束されて拘束パンチ５とな
り、該非拘束パンチが押込みパンチ５となり、前記拘束
パンチ５の内の１つが非拘束パンチ５となる工程からな
り、 該強加工手段と該回転手段を交互に繰返すことにより、
連続的に繰返し強加工を行うことを特徴とする金属系材
料の強加工方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の方法により強加工を施
された金属系材料であって、強加工を施す前の金属系材
料を構成する母材の結晶粒子の粒径が１００μｍ以上で
あり、強加工を施された金属系材料を構成する母材の結
晶粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする被
強加工金属系材料。 - 【請求項５】 金属系材料が、アルミニウム系合金、強
化物を分散したアルミニウム系合金複合材料又はチタン
合金であることを特徴とする請求項４に記載の被強加工
金属系材料。
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