JP2009203508A - Crystal grain micronizing method and crystal grain micronizing device - Google Patents

Crystal grain micronizing method and crystal grain micronizing device Download PDF

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JP2009203508A JP2008045575A JP2008045575A JP2009203508A JP 2009203508 A JP2009203508 A JP 2009203508A JP 2008045575 A JP2008045575 A JP 2008045575A JP 2008045575 A JP2008045575 A JP 2008045575A JP 2009203508 A JP2009203508 A JP 2009203508A
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Atsunao Ito
厚直 伊東
Cho Kuroda
超 黒田
Yasuhiro Shiotani
泰宏 塩谷
Akiji Kanai
章治 金井
Toshinori Takizawa
利憲 滝沢
Naoyuki Kanetake
直幸 金武
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Art Metal Manufacturing Co Ltd
Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
Art Metal Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal grain micronizing method capable of improving material characteristics. <P>SOLUTION: This method is characterized in that a container, in which a cylindrical space filled with a metallic material and which is composed of a plurality of containers 5 and 6 divided into two relatively rotatably in the axial direction of the cylindrical space, and upper and lower punches 1 and 2, which pressurize the metallic material, are used to relatively rotate the unit containers 5 and 6 while pressurizing the metallic material by the upper and lower punches 1 and 2. Namely, the plurality of unit containers are made freely rotatable respectively independently, so that twisting is imparted to the optional part of the material to be worked, thereby micronizing the crystal grain. Concretely, since twisting can be efficiently imparted to the part in the vicinity of the divided face with which the unit containers 5 and 6 are in contact with each other, in the metallic material as the material to be worked charged into the cylindrical space, by arranging the divided face of the container in the vicinity of the part requiring crystal grain micronizing, the crystal grains of the desired part can be micronized. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属又は合金の結晶粒を微細化することにより強度,靭性等、種々の特性を向上させる方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for improving various properties such as strength and toughness by refining crystal grains of a metal or alloy.

従来より、アルミニウム合金材料の高強度化は様々な方法で実施されており、例えば、固溶強化熱処理、析出強化熱処理、冷間加工などが挙げられる。その中でも近年、アルミニウム合金材料に大きな歪を与えて冷間加工する、せん断押し出し法(ECAP:特許文献1)、繰り返し重ね接合圧延法(ARB:特許文献2)などが強度や伸びなどの材料特性を大幅に向上させる手法として注目されている。   Conventionally, the strength of aluminum alloy materials has been increased by various methods such as solid solution strengthening heat treatment, precipitation strengthening heat treatment, and cold working. Among these, in recent years, material properties such as strength and elongation have been applied to the shear extrusion method (ECAP: Patent Document 1), the repeated lap joint rolling method (ARB: Patent Document 2), etc., in which a large strain is applied to an aluminum alloy material. As a technique for greatly improving

しかしながら、特許文献1に記載の手法では歪を連続的に付与できないので数回にわたる加工が必要になり生産性の低さが問題になる。また、特許文献2に開示の手法では板形状のものを重ね合わせて圧延するので材料の形状が板状のものに制約される問題がある。   However, since the technique described in Patent Document 1 cannot continuously apply strain, processing several times is required, and low productivity is a problem. In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 has a problem that the shape of the material is restricted to a plate shape because the plate shape is overlapped and rolled.

このような課題に対して、コンテナ(ケース)内に材料を装填し、上パンチと下パンチとで装填された材料を加圧しながら捻りを加えることで連続的に歪を付与して結晶粒を微細化することで材料の特性を向上させる手法が開示されている(特許文献3)。
特許3367269号公報 特開2001−234239号公報 特許3616591号公報
In response to such a problem, the material is loaded into the container (case), and the material loaded with the upper punch and the lower punch is twisted while applying pressure to continuously apply strain to crystal grains. A technique for improving the characteristics of a material by miniaturization is disclosed (Patent Document 3).
Japanese Patent No. 3367269 JP 2001-234239 A Japanese Patent No. 3616591

しかしながら、特許文献3に開示の手法ではコンテナの内周面と被加工材である金属材料との接触面は、パンチにより高い圧力が加えられた状態で摺動するため、以下の問題が生ずることが分かった。   However, in the method disclosed in Patent Document 3, the contact surface between the inner peripheral surface of the container and the metal material that is a workpiece slides in a state in which a high pressure is applied by the punch, which causes the following problems. I understood.

特許文献3の方法において、金属材料に加えられる作用を検討すると、まず、ある程度パンチによって圧縮された後にパンチによる回転力が伝達されて捩られることになるため、金属材料とコンテナとの接触面において凝着が進行するおそれがある。   In the method of Patent Document 3, when the action applied to the metal material is examined, first, after being compressed by the punch to some extent, the rotational force by the punch is transmitted and twisted, so that at the contact surface between the metal material and the container Adhesion may progress.

つまり、パンチからの捩り方向の力は摩擦により伝達するため、ある程度、パンチによって圧縮方向の力が加えられないと、金属材料には捩り方向の力は伝達されない。従って、金属材料に対して捩り方向の力が加えられて、コンテナの内周面と金属材料との間の接触面で摺動が生じる際には金属材料からコンテナの内周面に向けて高い静水圧が加えられているため、摩擦係数に応じた高い摩擦力がコンテナの内周面と金属材料との間に加わって凝着に至るおそれがある。   In other words, since the force in the twisting direction from the punch is transmitted by friction, the force in the twisting direction is not transmitted to the metal material unless a force in the compression direction is applied by the punch to some extent. Accordingly, when a torsional force is applied to the metal material and sliding occurs on the contact surface between the inner peripheral surface of the container and the metal material, the metal material is high toward the inner peripheral surface of the container. Since the hydrostatic pressure is applied, a high frictional force corresponding to the friction coefficient may be applied between the inner peripheral surface of the container and the metal material, leading to adhesion.

コンテナの内周面と金属材料との間で凝着が進行すると、凝着が進行した部位における摩擦力が大きくなり凝着は更に進行してコンテナの寿命が短くなることが考えられる。また、凝着が進行すると、金属材料の凝着が進行した部分の近傍に十分な捩りを加えることが困難になって、結晶粒の微細化を十分に行うことができない部位が生じて全体として結晶粒の微細化が不均一になる場合があり材料全体の特性を向上させることができないことが考えられる。   When the adhesion progresses between the inner peripheral surface of the container and the metal material, it is considered that the frictional force at the site where the adhesion has progressed increases and the adhesion further progresses to shorten the life of the container. In addition, as the adhesion progresses, it becomes difficult to apply sufficient torsion in the vicinity of the portion where the adhesion of the metal material has progressed, resulting in a portion where the crystal grains cannot be sufficiently refined. It is conceivable that the refinement of crystal grains may be uneven and the characteristics of the entire material cannot be improved.

また、コンテナの内周面と金属材料との間において凝着にまでは至っていないとしても、コンテナの内周面と金属材料との間の摩擦力により、金属材料への捩りが十分に達成できない部位が生じることがあった。つまり、パンチによる回転力の伝達には限界があり、コンテナの内周面と金属材料との間の摩擦によって、金属材料の回転が制限される部位が生じ、金属材料の軸方向のすべての部位について結晶粒微細化作用が均等に進行できる訳でないことが分かった。   Moreover, even if the adhesion between the inner peripheral surface of the container and the metal material has not been reached, the twist to the metal material cannot be sufficiently achieved due to the frictional force between the inner peripheral surface of the container and the metal material. Sites sometimes occurred. In other words, there is a limit to the transmission of rotational force by the punch, and the part where the rotation of the metal material is restricted due to the friction between the inner peripheral surface of the container and the metal material, and all the parts in the axial direction of the metal material It was found that the grain refining action could not proceed evenly.

本発明は上記実情に鑑み完成されたものであり、コンテナ内に装填した材料に対し、パンチで加圧しながら捻りを加えることで連続的に歪を付与して結晶粒を微細化することで材料の特性を向上させる結晶粒微細化方法及び微細化装置について、被加工材としての金属材料とコンテナの内周面との間における凝着の発生を抑制することを解決すべき課題とする。また、凝着にまでは至らないとしてもコンテナの内における金属材料の接触による捻り作用の低下を補い、望む部位に対して結晶粒微細化を行うことができる結晶粒微細化方法及び微細化装置を提供することも解決すべき課題とする。   The present invention has been completed in view of the above circumstances, and the material loaded in the container is continuously distorted by applying a twist while applying pressure with a punch to refine crystal grains. An object of the present invention is to solve the problem of suppressing the occurrence of adhesion between a metal material as a workpiece and an inner peripheral surface of a container. In addition, even if it does not lead to adhesion, a method for refining a crystal grain and a device for refining a grain can be made to compensate for a decrease in twisting action due to contact of a metal material in a container and a desired part can be refined. Providing this is also an issue to be solved.

上記課題を解決する請求項1に係る結晶粒微細化方法の特徴は、金属材料が装填される、無底又は有底の円筒状空間を区画するコンテナと、
該円筒状空間内の該金属材料を加圧するパンチと、
を用い、
前記パンチにて前記金属材料を加圧しながら捻りを加える結晶粒微細化工程と、
前記パンチにて前記金属材料を加圧する間に前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間を相対移動する相対移動工程とを有することである。
A feature of the crystal grain refining method according to claim 1 for solving the above-mentioned problem is that a container for partitioning a bottomless or bottomed cylindrical space in which a metal material is loaded;
A punch for pressurizing the metal material in the cylindrical space;
Use
A grain refinement step of applying twist while pressing the metal material with the punch;
A relative movement step of relatively moving between the inner surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material while pressing the metal material with the punch.

請求項2に係る結晶粒微細化方法の特徴は、請求項1において、前記コンテナはそのコンテナが区画する前記円筒状空間の軸方向において相対回転可能に2以上に分割された複数の単位コンテナからなり、
前記相対移動工程は前記複数の単位コンテナのうちの少なくとも2つを相対回転させる工程であることである。
The crystal grain refinement method according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the container includes a plurality of unit containers divided into two or more so as to be relatively rotatable in the axial direction of the cylindrical space defined by the container. Become
The relative movement step is a step of relatively rotating at least two of the plurality of unit containers.

請求項3に係る結晶粒微細化方法の特徴は、請求項2において、前記パンチ及び前記複数の単位コンテナはそれぞれ隣接する該パンチ及び/又は該単位コンテナとの間で相対回転していることである。   The crystal grain refinement method according to claim 3 is characterized in that, in claim 2, the punch and the plurality of unit containers are rotated relative to each other between the adjacent punch and / or the unit container. is there.

請求項4に係る結晶粒微細化方法の特徴は、請求項1〜3の何れか1項において、前記相対移動工程は、前記結晶粒微細化工程にて前記金属材料を加圧するより前に、前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間の相対移動を行う工程であることである。   The crystal grain refinement method according to claim 4 is characterized in that, in any one of claims 1 to 3, the relative movement step is performed before pressurizing the metal material in the crystal grain refinement step. It is a process of performing a relative movement between the inner surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material.

請求項5に係る結晶粒微細化方法の特徴は、請求項1〜4の何れか1項において、前記コンテナが区画する前記円筒状空間は無底であり、
前記パンチは該円筒状空間に上下方向から挿入して該金属材料を加圧する上パンチ及び下パンチからなることである。
The crystal grain refinement method according to claim 5 is characterized in that, in any one of claims 1 to 4, the cylindrical space defined by the container is bottomless,
The punch includes an upper punch and a lower punch that are inserted into the cylindrical space from above and below to pressurize the metal material.

請求項6に係る結晶粒微細化方法の特徴は、請求項5において、前記上下パンチにて前記金属材料を加圧しながら、該上下パンチ及び前記コンテナを前記円筒状空間の軸方向に相対移動させることである。   The crystal grain refinement method according to claim 6 is characterized in that, in claim 5, the upper and lower punches and the container are relatively moved in the axial direction of the cylindrical space while pressing the metal material with the upper and lower punches. That is.

請求項7に係る結晶粒微細化方法の特徴は、請求項6において、前記コンテナは2つの単位コンテナに分割されており、
該2つの単位コンテナの接合面が前記金属材料における前記円筒状空間の軸方向の全体に隈無く位置するように前記上下パンチ及び該2つの単位コンテナを相対移動させることである。
The crystal grain refinement method according to claim 7 is characterized in that, in claim 6, the container is divided into two unit containers,
The upper and lower punches and the two unit containers are moved relative to each other so that the joint surfaces of the two unit containers are positioned throughout the entire axial direction of the cylindrical space of the metal material.

請求項8に係る結晶粒微細化装置の特徴は、金属材料が装填される、無底又は有底の円筒状空間を区画するコンテナと、
該円筒状空間内の該金属材料を加圧するパンチと、
前記パンチにて前記金属材料を加圧しながら捻りを加える結晶粒微細化手段と、
前記パンチにて前記金属材料を加圧する間、前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間を相対移動する相対移動手段とを有することである。
The crystal grain refining device according to claim 8 is characterized in that a container for partitioning a bottomless or bottomed cylindrical space in which a metal material is loaded;
A punch for pressurizing the metal material in the cylindrical space;
Crystal grain refining means for applying twist while pressing the metal material with the punch,
Relative moving means for relatively moving between the inner surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material while pressing the metal material with the punch.

請求項9に係る結晶粒微細化装置の特徴は、請求項8において、前記コンテナはそのコンテナが区画する前記円筒状空間の軸方向において相対回転可能に2以上に分割された複数の単位コンテナからなり、
前記相対移動手段は前記複数の単位コンテナのうちの少なくとも2つを相対回転させる手段であることである。
The crystal grain refiner according to claim 9 is characterized in that, in claim 8, the container comprises a plurality of unit containers divided into two or more so as to be relatively rotatable in the axial direction of the cylindrical space defined by the container. Become
The relative movement means is means for relatively rotating at least two of the plurality of unit containers.

請求項10に係る結晶粒微細化装置の特徴は、請求項8又は9において、前記相対移動手段は、前記パンチにて前記金属材料を加圧するより前に、前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間の相対移動を行う手段であることである。   The crystal grain refining device according to claim 10 is characterized in that in claim 8 or 9, the relative movement means pressurizes the metal material with the punch before the inner surface of the container and the metal material. It is a means for performing relative movement with the outer peripheral surface.

上記のように構成した請求項1に係る結晶粒微細化方法においては、相対移動工程を有することから、コンテナの内周面と金属材料との間の凝着を抑制することができる。コンテナの内周面と金属材料との間の凝着は両者の間の摩擦力が大きくなると進行しやすくなるため、常に摩擦係数が低くなるように、相対移動工程ではパンチにて金属材料を加圧する間にコンテナの内面と金属材料の外周面との間を相対移動させることにより、摩擦力を低減させている。   In the crystal grain refining method according to the first aspect configured as described above, since there is a relative movement step, adhesion between the inner peripheral surface of the container and the metal material can be suppressed. Adhesion between the inner peripheral surface of the container and the metal material is likely to proceed as the friction force between the two increases, so that the metal material is added by a punch in the relative movement process so that the friction coefficient is always low. The frictional force is reduced by relatively moving between the inner surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material during pressing.

上記のように構成した請求項2に係る結晶粒微細化方法においては、コンテナを2つ以上に分割した単位コンテナとした上で、それらの単位コンテナのうちの少なくとも2つの間で相対回転を行うことにより、パンチからの回転力の伝達に加えてそれらの単位コンテナからも回転力を伝達することが可能になる。   In the crystal grain refining method according to claim 2 configured as described above, the container is divided into two or more unit containers, and relative rotation is performed between at least two of the unit containers. Thus, in addition to the transmission of the rotational force from the punch, it is possible to transmit the rotational force from those unit containers.

特許文献3に開示の方法ではコンテナの内周と被加工材との間の摺動抵抗によって上下パンチから離れた部分の被加工材に対して捻りの伝達が充分に進行せず、その部分の結晶粒微細化が充分に進行せず、また、上下パンチに近い部分から被加工材にせん断破壊が進行することで、上下パンチから遠い部分においては充分な歪の伝達ができないものであった。そのため、パンチから離れた部位において結晶粒の微細化を望んでも充分な結晶粒微細化を進行させることができない場合があった。   In the method disclosed in Patent Document 3, the transmission of torsion does not sufficiently proceed to the part of the workpiece away from the upper and lower punches due to the sliding resistance between the inner periphery of the container and the part of the workpiece. Crystal grain refinement did not progress sufficiently, and shear fracture progressed from the portion near the upper and lower punches to the workpiece, so that sufficient strain could not be transmitted in the portion far from the upper and lower punches. For this reason, there are cases where sufficient crystal grain refinement cannot proceed even if desiring to refine crystal grains at a site away from the punch.

請求項2に係る発明のように、分割して形成した単位コンテナの2つ以上について相対回転を行うことで、その相対回転している単位コンテナから金属材料に対して接触部分を介して回転力が直接加えられることになり、それらの単位コンテナの間の部分(請求項3に係る結晶粒微細化方法のように、それらの単位コンテナが接触している場合にはその接触面(分割面))について積極的に捻りによる応力が加えることが可能になり、その部分において十分な結晶粒微細化作用が発揮されることになる。ここで、コンテナの分割の位置及び数や、分割後に相対回転させる単位コンテナの組み合わせ及び相対回転の大きさを変化させることにより、金属材料の任意の部位に捻り(歪)を加えることができる。例えば、単位コンテナの形態として、金属材料の結晶粒微細化を行いたい部位の近傍に分割面をもたせることで、その分割面近傍において結晶粒微細化効果を発揮できる。   As in the invention according to claim 2, by rotating relative to two or more of the unit containers formed by dividing, the rotational force from the relative rotating unit container to the metal material via the contact portion Are directly added, and the portion between the unit containers (if the unit containers are in contact as in the crystal grain refining method according to claim 3, the contact surface (divided surface) ) Can be positively applied by twisting, and a sufficient crystal grain refining action can be exhibited in that portion. Here, twisting (strain) can be applied to any part of the metal material by changing the position and number of the container divisions, the combination of unit containers to be relatively rotated after the division, and the magnitude of the relative rotation. For example, as a form of the unit container, by providing a divided surface in the vicinity of a portion where the metal material crystal grain refinement is desired, the crystal grain refinement effect can be exhibited in the vicinity of the divided surface.

上記のように構成した請求項4に係る結晶粒微細化方法においては、相対移動工程として、結晶粒微細化工程にて金属材料を加圧するより前に、コンテナと金属材料との間の相対移動を行うことにより、結晶粒微細化工程において凝着を効果的に防止することができる。   In the crystal grain refining method according to claim 4 configured as described above, the relative movement between the container and the metal material is performed before the metal material is pressurized in the crystal grain refinement process as the relative movement process. By performing the above, adhesion can be effectively prevented in the crystal grain refining step.

結晶粒微細化工程は、金属材料に対しパンチにて加圧を行いながら捻りを加える工程であるため、ある程度の力がパンチにより金属材料に加わらないと、捻りの付与(そして結晶粒微細化作用)も進行しない構成である。そのため、結晶粒微細化工程により金属材料に対して捻りが付与される際には高い静水圧が金属材料からコンテナの内周面に向けて伝達されていることになる。従って、捻りが加えられることによりコンテナの内周面と金属材料との間が摺動を始めるときにはコンテナの内周面と金属材料との間には高い静水圧が加えられており、摺動開始時には非常に高い摩擦力が発生して凝着が生じるおそれがある。   The crystal grain refining process is a process of applying twist to the metal material while applying pressure to the metal material. Therefore, if a certain amount of force is not applied to the metal material by the punch, the twisting (and crystal grain refining action) is applied. ) Also does not proceed. Therefore, when a twist is applied to the metal material by the crystal grain refining process, a high hydrostatic pressure is transmitted from the metal material toward the inner peripheral surface of the container. Therefore, when torsion is applied, when the sliding between the inner peripheral surface of the container and the metal material starts, a high hydrostatic pressure is applied between the inner peripheral surface of the container and the metal material, and the sliding starts. Sometimes very high frictional forces are generated and adhesion may occur.

そこで、結晶粒微細化工程前に予めコンテナの内周面と金属材料の外周面との間を相対移動させることによって、結晶粒微細化工程において最初に摺動する際に発生する摩擦力を小さくすることが可能になり、凝着の発生を効果的に抑制できる。つまり、結晶粒微細化工程において加圧するより前の静水圧が小さいときにコンテナと金属材料との間の相対移動を行って予めコンテナの内周面と金属材料との摺動を継続的に行うことにより、両者の間の摩擦係数が小さくできるため、コンテナの内周面と金属材料との間の圧力がパンチによる加圧により上昇した後にコンテナの内周面と金属材料との摺動を静止状態から開始するよりも、摩擦力の最大値を小さくすることが可能になり凝着が生じるおそれを小さくできる。   Therefore, the relative friction between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material is preliminarily moved before the crystal grain refining step, thereby reducing the frictional force generated when sliding first in the crystal grain refining step. And the occurrence of adhesion can be effectively suppressed. That is, when the hydrostatic pressure before pressurization in the crystal grain refining process is small, the container and the metal material are moved relative to each other, and the inner peripheral surface of the container and the metal material are continuously slid in advance. Since the friction coefficient between the two can be reduced, the sliding between the inner peripheral surface of the container and the metal material is stopped after the pressure between the inner peripheral surface of the container and the metal material is increased by the pressurization by the punch. Rather than starting from the state, it is possible to reduce the maximum value of the frictional force and reduce the risk of adhesion.

上記のように構成した請求項5に係る結晶粒微細化方法においては、コンテナが区画する円筒状空間として無底の形態を採用し、パンチの形態としてその円筒状空間に上下方向から挿入して該金属材料を加圧する上パンチ及び下パンチからなる構成を採用することで、金属材料への加圧乃至捻りの付与を金属材料の上下方向から行うことが可能になって、加圧や捻り付与の自由度を向上することができる。また、請求項6に係る結晶粒微細化方法のように、上下パンチにて金属材料を加圧しながら、その上下パンチ及びコンテナを円筒状空間の軸方向に相対移動させることが可能になり、相対移動として回転運動を採用する場合と比較して、より優れた凝着防止効果が発揮できる。具体的には、金属材料はコンテナの円筒状空間内において、上下パンチの近傍における塑性流動が大きく、その上下パンチ近傍にて温度上昇が大きくなるため、上下パンチとコンテナとをコンテナの軸方向に相対移動させることで、局所的な温度上昇を抑制できる。温度上昇が進行すると、その部分での凝着が生起しやすくなるからである。また、請求項7に係る結晶粒微細化方法においては、請求項6に係る結晶粒微細化方法と請求項2に係る結晶粒微細化方法とを組み合わせて上下パンチを分割された単位コンテナを相対的に回転させながら軸方向に相対移動させることにより、単位コンテナにより金属材料に対して捻りが付与される位置も軸方向に移動することになり、金属材料の軸方向における捻り付与の均一化、つまり結晶粒の微細化の軸方向における均一化が達成できることになる。   In the crystal grain refining method according to claim 5 configured as described above, a bottomless form is adopted as the cylindrical space defined by the container, and the punch is inserted into the cylindrical space from above and below. By adopting a configuration consisting of an upper punch and a lower punch that pressurizes the metal material, it is possible to apply pressure or twist to the metal material from the vertical direction of the metal material. The degree of freedom can be improved. Further, as in the crystal grain refining method according to claim 6, it is possible to relatively move the upper and lower punches and the container in the axial direction of the cylindrical space while pressing the metal material with the upper and lower punches. Compared with the case where a rotational movement is adopted as the movement, an excellent anti-adhesion effect can be exhibited. Specifically, the metal material has a large plastic flow in the vicinity of the upper and lower punches in the cylindrical space of the container, and the temperature rises in the vicinity of the upper and lower punches. By making the relative movement, a local temperature rise can be suppressed. This is because as the temperature rises, adhesion at that portion is likely to occur. Further, in the crystal grain refining method according to claim 7, the unit container in which the upper and lower punches are divided by combining the crystal grain refining method according to claim 6 and the crystal grain refining method according to claim 2. By rotating relative to each other in the axial direction while rotating, the position where the twist is imparted to the metal material by the unit container is also moved in the axial direction, and the twist imparting in the axial direction of the metal material is made uniform. That is, uniformity in the axial direction of crystal grain refinement can be achieved.

上記のように構成した請求項8に係る結晶粒微細化装置においては、相対移動手段を有することから、コンテナの内周面と金属材料との間の凝着を抑制することができる。コンテナの内周面と金属材料との間の凝着は両者の間の摩擦力が大きくなると進行しやすくなるため、常に摩擦係数が低くなるように、相対移動手段はパンチにて金属材料を加圧する間にコンテナの内面と金属材料の外周面との間を相対移動させることにより、摩擦力を低減させている。   In the crystal grain refining device according to the eighth aspect configured as described above, since the relative movement means is provided, adhesion between the inner peripheral surface of the container and the metal material can be suppressed. Adhesion between the inner peripheral surface of the container and the metal material is likely to proceed as the friction force between the two increases, so the relative movement means applies the metal material with a punch so that the friction coefficient is always low. The frictional force is reduced by relatively moving between the inner surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material during pressing.

上記のように構成した請求項9に係る結晶粒微細化装置においては、コンテナを2つ以上に分割した単位コンテナとした上で、それらの単位コンテナのうちの少なくとも2つの間で相対回転を行うことにより、パンチからの回転力の伝達に加えてそれらの単位コンテナからも回転力を伝達することが可能になる。分割して形成した単位コンテナの2つ以上について相対回転を行うことで、その相対回転している単位コンテナから金属材料に対して接触部分を介して回転力が直接加えられることになり、それらの単位コンテナの間の部分について積極的に捻りによる応力が加えることが可能になり、その部分において十分な結晶粒微細化作用が発揮されることになる。   In the crystal grain refining apparatus according to claim 9 configured as described above, the container is divided into two or more unit containers, and relative rotation is performed between at least two of the unit containers. Thus, in addition to the transmission of the rotational force from the punch, it is possible to transmit the rotational force from those unit containers. By performing relative rotation on two or more of the unit containers formed by dividing, a rotational force is directly applied to the metal material from the unit container that is rotating relative to each other through the contact portion. It is possible to positively apply a stress due to twisting to the portion between the unit containers, and a sufficient crystal grain refining action is exhibited in that portion.

上記のように構成した請求項10に係る結晶粒微細化装置においては、相対移動手段が、結晶粒微細化手段にて金属材料を加圧するより前に、コンテナの内周面と金属材料の外周面との間の相対移動を行うことにより、コンテナの内周面と金属材料との凝着を効果的に防止することができる。結晶粒微細化手段により金属材料を加圧する前に予めコンテナの内周面と金属材料との間を相対移動させることによって、コンテナの内周面と金属材料との間を最初に摺動する際に発生する摩擦力を小さくすることが可能になり、凝着の発生を効果的に抑制できる。   In the crystal grain refining device according to claim 10 configured as described above, before the relative movement means pressurizes the metal material by the crystal grain refinement means, the inner peripheral surface of the container and the outer circumference of the metal material. By performing relative movement between the surfaces, adhesion between the inner peripheral surface of the container and the metal material can be effectively prevented. When the metal material is first slid between the inner peripheral surface of the container and the metal material by first relatively moving between the inner peripheral surface of the container and the metal material before pressurizing the metal material by means of grain refinement. It is possible to reduce the frictional force generated in the film, and it is possible to effectively suppress the occurrence of adhesion.

以下、本発明の結晶粒微細化方法及び装置について実施形態に基づき詳細に説明する。本実施形態の方法及び装置は金属材料に対して適用するものであり、金属材料の結晶粒を微細化することができる方法及び装置である。本発明方法又は装置は金属材料中の晶出物又は析出物の直径が5μm以下になるまで処理を行うことが望ましい。   Hereinafter, the crystal grain refining method and apparatus of the present invention will be described in detail based on embodiments. The method and apparatus of the present embodiment is applied to a metal material, and is a method and apparatus that can refine crystal grains of the metal material. In the method or apparatus of the present invention, it is desirable to carry out the treatment until the diameter of the crystallized product or precipitate in the metal material is 5 μm or less.

適用できる金属材料の種類としては限定しない。例えば、アルミニウム合金に適用することができる。例えば、鉄、銅、マグネシウム及びニッケルから選択される1種以上の元素とAlとSiとからなるアルミニウム合金であって、第二相が初晶Si、共晶Siからなるアルミニウム合金、又は、第二相が初晶Si、共晶Si、Al−Si−Fe系金属間化合物からなるアルミニウム合金に適用することが好ましい。これらのようなアルミニウム合金に適用すると、アルミニウム素地(マトリクス)に、初晶Si、共晶Si、Al−Si−Fe系金属間化合物が均一・微細に分布した組織を形成することが可能になる上に、マトリクス自身の結晶粒も微細化することができるので、機械特性、耐熱性、鍛造特性、摩擦特性が向上する。   The type of metal material that can be applied is not limited. For example, it can be applied to an aluminum alloy. For example, an aluminum alloy composed of one or more elements selected from iron, copper, magnesium and nickel and Al and Si, the second phase being an aluminum alloy composed of primary Si, eutectic Si, or It is preferable to apply to an aluminum alloy whose two phases are primary crystal Si, eutectic Si, and Al—Si—Fe intermetallic compound. When applied to aluminum alloys such as these, it is possible to form a structure in which primary Si, eutectic Si, and Al—Si—Fe intermetallic compounds are uniformly and finely distributed on an aluminum substrate (matrix). In addition, since the crystal grains of the matrix itself can be made finer, mechanical characteristics, heat resistance, forging characteristics, and friction characteristics are improved.

(結晶粒微細化方法)
本実施形態の結晶粒微細化方法はコンテナとパンチとを用いて行う方法である。コンテナは円筒状空間を区画する。円筒状空間は本実施形態の結晶粒微細化方法において結晶粒を微細化する金属材料を装填する空間である。
(Grain refinement method)
The crystal grain refinement method of this embodiment is a method performed using a container and a punch. The container defines a cylindrical space. The cylindrical space is a space for loading a metal material for refining crystal grains in the crystal grain refining method of the present embodiment.

円筒状空間内には被加工材である金属材料が装填される。装填される金属材料の形態は特に限定されず、円筒状空間の形状に応じて成形された中実の円筒状の部材としたり、粉末状の部材とすることができる。   A metal material, which is a workpiece, is loaded in the cylindrical space. The form of the metal material to be loaded is not particularly limited, and can be a solid cylindrical member formed according to the shape of the cylindrical space or a powdered member.

円筒状空間は無底又は有底である。無底の円筒状空間とはコンテナの円筒状空間が軸方向に貫通した形態をもち、有底の円筒状空間とはそのうちの一方の端部が塞がっている形態である。   The cylindrical space is bottomless or bottomed. The bottomless cylindrical space has a form in which the cylindrical space of the container penetrates in the axial direction, and the bottomed cylindrical space has a form in which one end thereof is closed.

コンテナは複数の単位コンテナから構成することができる。その場合にはこれらの単位コンテナは組み合わせることで円筒状空間を区画する。単位コンテナはこの円筒状空間をその軸方向にて分割するように形成されている。単位コンテナは相対回転可能な形状になっている。   A container can be composed of a plurality of unit containers. In that case, these unit containers are combined to define a cylindrical space. The unit container is formed so as to divide the cylindrical space in the axial direction. The unit container has a shape that allows relative rotation.

パンチはコンテナ内に装填される金属材料を加圧して捻りを加える部材である。パンチが金属材料に当接する部分は捻りを加えるときに滑らないように凹凸を形成することができる。円筒状空間として無底の形態を採用する場合にはパンチとしては上パンチと下パンチとの2つのパンチから構成することができる。2つのパンチのうち少なくとも1つを移動させることにより円筒状空間内の金属材料を加圧する。円筒状空間として有底の形態を採用する場合には、パンチは1つでも良い。   The punch is a member that pressurizes and twists the metal material loaded in the container. The portion where the punch abuts on the metal material can be formed with irregularities so that it does not slip when twisting is applied. When a bottomless form is adopted as the cylindrical space, the punch can be composed of two punches, an upper punch and a lower punch. The metal material in the cylindrical space is pressurized by moving at least one of the two punches. When the bottomed form is adopted as the cylindrical space, one punch may be used.

本実施形態の結晶粒微細化方法は結晶粒微細化工程と相対移動工程とを有する。   The crystal grain refinement method of this embodiment includes a crystal grain refinement process and a relative movement process.

結晶粒微細化工程はパンチにて金属材料を加圧しながら捻りを加える工程である。加圧はパンチをコンテナの円筒状空間内をその軸方向に移動させることで行う。捻りはパンチが上下パンチからなる場合には、その上下パンチの間に相対回転を加えることで行い(例えば逆方向に回転させる)、円筒状空間が有底である場合などのパンチが1つである場合にはパンチとコンテナとの間を相対回転させることにより行う。捻りを加えることにより金属材料中の結晶粒に引き延ばされるなどの力が加わって結晶粒が微細化される。金属材料において結晶粒微細化が進行する部位は、パンチ及びコンテナのうち互いに相対回転する部材間に位置する部位である。   The crystal grain refining step is a step of applying twist while pressing a metal material with a punch. The pressurization is performed by moving the punch in the cylindrical space of the container in the axial direction. When the punch is composed of upper and lower punches, twisting is performed by applying a relative rotation between the upper and lower punches (for example, rotating in the reverse direction), and the punch is a single punch when the cylindrical space has a bottom. In some cases, this is done by relatively rotating the punch and the container. By applying a twist, a force such as stretching of the crystal grains in the metal material is applied to refine the crystal grains. The part where the crystal grain refinement proceeds in the metal material is a part located between members of the punch and the container that rotate relative to each other.

本実施形態の方法において、加圧を行う際の金属材料の適正な温度範囲としては金属材料の再結晶温度未満にすることが望ましい。再結晶温度以上で処理を行う場合には再結晶の進行速度より結晶粒微細化の速度が大きくなるように相対回転などを制御する。また、金属材料としてアルミニウム合金を採用した場合には50℃以上300℃以下にすることが望ましく、50℃以上200℃以下にすることがより望ましい。   In the method of the present embodiment, it is desirable that the appropriate temperature range of the metal material when pressurizing is lower than the recrystallization temperature of the metal material. When the treatment is performed at a temperature higher than the recrystallization temperature, the relative rotation and the like are controlled so that the speed of crystal grain refinement becomes larger than the progress speed of recrystallization. Further, when an aluminum alloy is used as the metal material, it is preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.

相対移動工程はパンチによって金属材料を加圧する間にコンテナの内周面と金属材料の外周面との間を相対移動する工程である。本工程では、コンテナの内周面と金属材料の外周面との間を相対移動させているため、常に摩擦係数を小さくでき、コンテナの内周面と金属材料の外周面との間で発生する摩擦力が小さくなる。つまり、相対移動工程における相対移動の程度はコンテナの内周面と金属材料の外周面との間で滑りが生じていれば十分である。   The relative movement process is a process of relative movement between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material while the metal material is pressed by the punch. In this process, since the relative movement is made between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material, the friction coefficient can always be reduced, and it occurs between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material. The frictional force is reduced. That is, it is sufficient for the degree of relative movement in the relative movement process to be a slippage between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material.

相対移動工程は、コンテナの内周面と金属材料の外周面との間を相対移動させる工程であるが、簡易的にはコンテナとパンチとの間を相対移動させることにより実現される工程である。コンテナとパンチとの間の相対移動としては、回転(円筒状空間の円筒における軸を回転中心としてコンテナとパンチとを回転させる)、軸方向での往復移動(円筒状空間の軸方向にコンテナ及びパンチを往復運動させる)が挙げられ、それらの何れかを単独で行うことができることはもちろん、両者を組み合わせることもできる。る。   The relative movement step is a step of relatively moving between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material, but is simply a step realized by relatively moving between the container and the punch. . The relative movement between the container and the punch includes rotation (the container and the punch are rotated about the axis of the cylinder in the cylindrical space), and reciprocation in the axial direction (the container and the punch in the axial direction of the cylindrical space). The punch can be reciprocated), and any one of them can be performed alone, or both can be combined. The

コンテナの内周面と金属材料の外周面との間の相対移動は、コンテナがもつ円筒状空間の周方向であっても軸方向であってもいずれでもよい。周方向の場合にはコンテナとパンチとの間を相対回転させ、軸方向の場合にはコンテナとパンチとの間を軸方向に相対移動させることで行う。パンチとコンテナとの間の相対移動は回転方向と軸方向とを組み合わせて適用することが望まもできる。   The relative movement between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material may be either the circumferential direction or the axial direction of the cylindrical space of the container. In the circumferential direction, the container and the punch are relatively rotated, and in the axial direction, the container and the punch are relatively moved in the axial direction. It may be desirable to apply the relative movement between the punch and the container in combination of the rotational direction and the axial direction.

コンテナが複数の単位コンテナから構成される場合は、パンチにて金属材料を加圧しながら単位コンテナを相対回転することができる。相対回転させることにより、相対回転するそれぞれの単位コンテナに接触する金属材料の部位に単位コンテナの回転運動が伝達される。その結果、金属材料には捻りが伝達されて金属材料中の結晶粒に引き延ばされるなどの力が加わって結晶粒が微細化される。金属材料において結晶粒微細化が進行する部位は、パンチ及び複数の単位コンテナのうち互いに相対回転する部材間に位置する部位である。   When the container is composed of a plurality of unit containers, the unit container can be relatively rotated while pressurizing the metal material with a punch. By making the relative rotation, the rotational movement of the unit container is transmitted to the portion of the metal material that comes into contact with each of the relatively rotating unit containers. As a result, twisting is transmitted to the metal material, and a force such as stretching is applied to the crystal grains in the metal material, so that the crystal grains are refined. In the metal material, the portion where the crystal grain refinement proceeds is a portion located between members that rotate relative to each other among the punch and the plurality of unit containers.

相対移動工程では単位コンテナを相対回転させると共にパンチについても相対回転することが望ましい。より望ましくはパンチ及び単位コンテナのすべてについて、隣接するパンチ及び/又は単位コンテナとの間で相対回転させる。更に、パンチ及び単位コンテナを一番端から順に逆方向に回転させることがより望ましい。隣接する、パンチ及び/又は単位コンテナの間での相対回転の大きさとしては特に限定しない。   In the relative movement process, it is desirable that the unit container is relatively rotated and the punch is also relatively rotated. More preferably, all punches and unit containers are rotated relative to adjacent punches and / or unit containers. Furthermore, it is more desirable to rotate the punch and the unit container in the reverse direction in order from the extreme end. The magnitude of relative rotation between adjacent punches and / or unit containers is not particularly limited.

更に、コンテナが区画する円筒状空間を無底とした上で、その両端からパンチ(上下パンチ)にて加圧しながら、コンテナとパンチとの軸方向における相対位置を移動させることで円筒状空間内の金属材料に付与される捻りの位置も軸方向に移動し、その移動を制御することで金属材料の軸方向にて望む位置について結晶粒を微細化することができる。   Furthermore, the cylindrical space defined by the container is made bottomless, and the container and the punch are vertically pressed to move the relative position in the axial direction between the container and the punch. The position of twist imparted to the metal material also moves in the axial direction, and by controlling the movement, crystal grains can be refined at a desired position in the axial direction of the metal material.

本方法によれば被加工部材の形状を変形させずに被加工材の両端部に加えて中央近傍についても捻りを加えることができ、従来、限定的であった被加工材に対する結晶粒の微細化領域を拡大することができる。   According to this method, twisting can be applied to the vicinity of the center in addition to both ends of the workpiece without deforming the shape of the workpiece, and the fineness of the crystal grains with respect to the workpiece that has been limited in the past has been conventionally achieved. Can be expanded.

更に、相対移動工程としては前述した結晶粒微細化工程においてパンチにより金属材料を加圧するより前にコンテナの内面と金属材料の外周面との間の相対移動を行うことが望ましい。結晶粒微細化工程では金属材料を加圧しながら捻りを加えるため、金属材料の外周面はコンテナの内周面に対して高圧が加わった状態で摺動が開始されることになる。従って、コンテナの内周面と金属材料の外周面との間の圧力が加圧により大きくなる前に、予めコンテナの内周面と金属材料の外周面との間を相対移動させることによって、摩擦係数が高い状態(静摩擦係数)から小さい状態(動摩擦係数)にすることができ、コンテナの内周面と金属材料の外周面との間に作用する摩擦力を小さくできるため、凝着の発生を抑制できる。   Further, as the relative movement step, it is desirable to perform the relative movement between the inner surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material before pressurizing the metal material with a punch in the crystal grain refining step. In the crystal grain refining process, the metal material is twisted while being pressed, so that the outer peripheral surface of the metal material starts to slide with a high pressure applied to the inner peripheral surface of the container. Therefore, before the pressure between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material is increased by pressurization, the friction between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material is previously determined by relative movement. Since the coefficient can be changed from a high coefficient (static friction coefficient) to a small condition (dynamic friction coefficient), and the frictional force acting between the inner peripheral surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material can be reduced. Can be suppressed.

(結晶粒微細化装置)
本実施形態の結晶粒微細化装置はコンテナとパンチと回転手段とを有する。コンテナは円筒状空間を区画する。コンテナは複数の単位コンテナから構成されることもできる。これらの単位コンテナは組み合わせることで円筒状空間を区画する。パンチ及びコンテナは前述の実施形態における結晶粒微細化方法におけるものと同じものが採用できる。
(Crystal grain refiner)
The crystal grain refining device of this embodiment has a container, a punch, and a rotating means. The container defines a cylindrical space. A container can also be composed of a plurality of unit containers. These unit containers are combined to define a cylindrical space. The same punch and container as those used in the crystal grain refining method in the above-described embodiment can be employed.

パンチはコンテナ内に装填される金属材料を加圧する部材である。無底の円筒状空間に対しては、その両端から金属材料を加圧するものである。両端から加圧する場合には2つのパンチ(上下パンチ)のうちの少なくとも1つが一端に挿入されて加圧している。パンチは前述の実施形態における結晶粒微細化方法におけるものと同じものが採用できる。   The punch is a member that pressurizes the metal material loaded in the container. For a bottomless cylindrical space, a metal material is pressurized from both ends thereof. When pressurizing from both ends, at least one of two punches (upper and lower punches) is inserted into one end to pressurize. The same punch as that used in the crystal grain refining method in the above-described embodiment can be employed.

相対移動手段はパンチにて金属材料を加圧しながら、コンテナを相対移動させる手段である。コンテナが複数の単位コンテナから形成される場合には相対移動手段は前述の複数の単位コンテナのうちの少なくとも2つを相対回転させることもでき、更には複数の単位コンテナの間以外にもパンチ及び単位コンテナの間についても相対回転させることができる。   The relative movement means is means for moving the container relative to the metal material while pressurizing the metal material with a punch. When the container is formed of a plurality of unit containers, the relative movement means can relatively rotate at least two of the plurality of unit containers described above. Relative rotation is also possible between unit containers.

相対移動手段がパンチ及びコンテナについて相対移動させる時期(加圧中、加圧前から)、相対移動方向(回転方向又は軸方向での往復移動)の選択、相対回転させる程度については前述の実施形態の方法におけるものと同様である。   The timing for the relative movement means to move relative to the punch and the container (during pressurization and before pressurization), the selection of the relative movement direction (reciprocating movement in the rotational direction or axial direction), and the degree of relative rotation are described in the above embodiment. This is the same as in the above method.

(試験1:結晶粒微細化工程を開始するより前に相対移動工程を行う試験)
金属材料としての被加工材は、質量基準でSiが16.8%、Cuが3.0%、Mgが0.92%、Feが6.5%、Tiが0.2%未満、そして残部がAlであるアルミニウム合金を採用し、以下に説明する結晶粒微細化装置にて処理を行った。被加工材は直径が15mm、長さが10mmの円筒形状とした。
(Test 1: Test in which a relative movement process is performed before the grain refinement process is started)
Workpiece as a metal material is 16.8% Si, 3.0% Cu, 0.92% Mg, 6.5% Fe, less than 0.2% Ti, and the balance on a mass basis An aluminum alloy in which Al is Al was employed, and processing was performed using a crystal grain refining apparatus described below. The workpiece was cylindrical with a diameter of 15 mm and a length of 10 mm.

本実施例の結晶粒微細化装置は、図1に示すように、コンテナ7と上パンチ1及び下パンチ2からなるパンチとこれら上下パンチ1及び2を独立して回転できる回転手段(相対移動手段:図略)と上下パンチ1及び2を加圧する加圧手段(図略)とパンチ1及び2、コンテナ7並びに被加工材Wを加熱する加熱手段(図略)とコンテナ7とパンチ1及び2との間を軸方向に相対移動させる相対移動手段(図略)とを有する。コンテナ7、上下パンチ1及び2はSKD11から形成している。   As shown in FIG. 1, the crystal grain refining apparatus of the present embodiment includes a punch composed of a container 7, an upper punch 1 and a lower punch 2, and a rotating means (relative moving means) capable of rotating these upper and lower punches 1 and 2 independently. : Pressing means (not shown) for pressurizing the upper and lower punches 1 and 2, punches 1 and 2, heating means (not shown) for heating the container 7 and workpiece W, container 7 and punches 1 and 2 Relative movement means (not shown) for relatively moving between the two in the axial direction. The container 7 and the upper and lower punches 1 and 2 are formed from the SKD 11.

コンテナ7は円筒形状(外径が80mm、長さが80mm)であり、その円筒に対して同軸の貫通した無底の円筒状空間(内径が15mm、長さが80mm)を区画している。パンチ1及び2は被加工材Wに接する面が楔形になっており、加圧・捻り中に被加工材Wに対して滑らないようになっている。   The container 7 has a cylindrical shape (outer diameter is 80 mm, length is 80 mm), and defines a bottomless cylindrical space (inner diameter is 15 mm, length is 80 mm) that is coaxial with the cylinder. The surfaces of the punches 1 and 2 that are in contact with the workpiece W are wedge-shaped so that they do not slide with respect to the workpiece W during pressing and twisting.

この円筒状空間内に被加工材Wを装填した状態で上下パンチ1及び2に100MPaの圧力を加えながら上下パンチ1及び2とコンテナ7との間を相対回転させた。このときの上下パンチ1及び2、コンテナ7並びに被加工材Wは300℃に加熱した。   With the workpiece W loaded in the cylindrical space, the upper and lower punches 1 and 2 and the container 7 were rotated relative to each other while applying a pressure of 100 MPa to the upper and lower punches 1 and 2. At this time, the upper and lower punches 1 and 2, the container 7, and the workpiece W were heated to 300 ° C.

上パンチ1は下パンチ2に対して5rpmで10回転回転させた。コンテナ6は上パンチ1と反対方向で5rpmの速さで10回転させた。コンテナ6とパンチ1及び2との間は1mm/秒の速度で軸方向に移動させた。この移動は加圧が始まる前から行った。   The upper punch 1 was rotated 10 times with respect to the lower punch 2 at 5 rpm. The container 6 was rotated 10 times at a speed of 5 rpm in the opposite direction to the upper punch 1. The container 6 and the punches 1 and 2 were moved in the axial direction at a speed of 1 mm / second. This movement was performed before pressurization began.

比較例として、コンテナ7とパンチ1及び2との間の相対移動を行わないこと以外は実施例と同じ被加工材W、同じ装置、同じ方法にて試験を行った。つまり、被加工材Wに対し、加圧及び捻りを加えている間であっても、コンテナ7とパンチ1及び2との間の相対移動を行わなかった。   As a comparative example, a test was performed using the same workpiece W, the same apparatus, and the same method as in the example except that the relative movement between the container 7 and the punches 1 and 2 was not performed. That is, the relative movement between the container 7 and the punches 1 and 2 was not performed even while the workpiece W was being pressurized and twisted.

実施例及び比較例の装置にて処理したそれぞれの被加工材Wについての断面の金属顕微鏡写真を図2(実施例)及び図3(比較例)に示す。図2及び図3の顕微鏡写真は、図4に示すように、軸に平行な方向における断面のAの部位の写真である。   FIG. 2 (Example) and FIG. 3 (Comparative Example) show cross-sectional metal micrographs of the workpieces W processed by the apparatuses of the Examples and Comparative Examples. The micrographs of FIGS. 2 and 3 are photographs of a portion A of a cross section in a direction parallel to the axis, as shown in FIG.

実施例と比較例とについて、比較すると、図2及び3から明らかなように、同じ部位における組織であっても実施例の被加工材Wの方が結晶粒が微細化されていることが分かる。これは比較例のように相対移動手段を有さない(相対移動工程を行わない)場合にはコンテナ7の内周面と被加工材Wの外周面との間の摩擦力が大きくなって、被加工材Wがコンテナ7に凝着する部位が生じ、捩り方向に十分な力が加わらなくなるためと考えられる。つまり、実施例の方法では広い範囲にわたって結晶粒が微細化されることが分かった。なお、被加工材Wにおける結晶粒の微細化はパンチ1及び2が当接する面から進行することが分かっている。その範囲は比較例の方法の方が実施例よりは範囲は狭いことが明らかになった。   Comparing the example and the comparative example, as can be seen from FIGS. 2 and 3, it can be seen that the workpiece W of the example has finer crystal grains even in the structure at the same site. . This is because the frictional force between the inner peripheral surface of the container 7 and the outer peripheral surface of the workpiece W becomes large when there is no relative movement means (the relative movement process is not performed) as in the comparative example. It is considered that a site where the workpiece W adheres to the container 7 is generated, and a sufficient force is not applied in the twisting direction. That is, it was found that the crystal grains were refined over a wide range by the method of the example. It has been found that the refinement of crystal grains in the workpiece W proceeds from the surface where the punches 1 and 2 abut. The range was found to be narrower in the comparative method than in the examples.

(試験2:相対移動工程と摩擦係数(摩擦力)との関係)
コンテナと被加工材との間を相対移動させる相対移動工程の効果を検討するため、相対移動工程を行った場合の摩擦係数(摩擦力)の変化を検討した。具体的には、図5に示す摩擦試験装置を用いて以下の試験を行った。
(Test 2: Relationship between relative movement process and coefficient of friction (friction force))
In order to examine the effect of the relative movement process of relative movement between the container and the workpiece, the change of the friction coefficient (friction force) when the relative movement process was performed was examined. Specifically, the following tests were conducted using the friction test apparatus shown in FIG.

摩擦試験装置は、図5に示すように、リング・オン・プレート式摩擦摩耗試験機を用いた。被加工材Wと同じ材質からなるリング材81(外径:26.6mm、内径:20mm、高さ:17mm)とコンテナ7と同じ材質からなるプレート82(32mm×32mm×厚み5mm)とを使用した。このような試験装置を準備して、以下の方法で測定を行なった。   As the friction test apparatus, as shown in FIG. 5, a ring-on-plate friction and wear tester was used. A ring material 81 (outer diameter: 26.6 mm, inner diameter: 20 mm, height: 17 mm) made of the same material as the workpiece W and a plate 82 (32 mm × 32 mm × thickness 5 mm) made of the same material as the container 7 are used. did. Such a test apparatus was prepared and measured by the following method.

本発明方法(実施例:加圧前から相対移動させてコンテナと被加工材との間を摺動させる)を模擬するために、リング・プレート間には負荷を加えない状態(加圧前)で、リング81を回転させ、リング81とプレート82とを摺動させる。その後、加圧を開始し、両者間の摩擦係数、摩擦力を測定した。   A state in which no load is applied between the ring plates (before pressurization) in order to simulate the method of the present invention (example: sliding between the container and the workpiece by relative movement from before pressurization) Then, the ring 81 is rotated, and the ring 81 and the plate 82 are slid. Thereafter, pressurization was started, and the friction coefficient and friction force between them were measured.

また、本発明方法を用いない方法(比較例:加圧後から摺動を開始する)場合を模擬するために、あらかじめリング・プレート間を加圧して負荷を加えた状態で、リング81を回転させ、リング81とプレート82とを摺動させたときの摩擦係数、摩擦力を測定した。   Further, in order to simulate a method not using the method of the present invention (comparative example: sliding is started after pressurization), the ring 81 is rotated while a pressure is applied between the ring and the plate in advance and a load is applied. The friction coefficient and the friction force when the ring 81 and the plate 82 were slid were measured.

試験条件は、摺動速度は4mm/秒、加圧力は100kNとした。潤滑は無潤滑とした。結果を図6(実施例)及び図7(比較例)に示す。   The test conditions were a sliding speed of 4 mm / second and a pressure of 100 kN. Lubrication was not lubricated. The results are shown in FIG. 6 (Example) and FIG. 7 (Comparative example).

図7から明らかなように、比較例の方法では、摺動開始時にリング81とプレート82との間の摩擦係数はピークを示し、その後、減少して一定となることが分かった。これに対し、実施例の方法では、図6から明らかなように、加圧直後(材料接触時)に摩擦係数はピークを示すが、その値は比較例と比べると低い結果となった。また、全体的にみても、実施例の方法の方が比較例の方法よりも摩擦係数が小さいことが分かった。静止状態から十分に加圧した状態で摺動を始める場合、接触面の接触圧力(ヘルツ圧)が高くなっており、この状態の摩擦力が、本方法における工程を通して、最大となっていると推測される。   As apparent from FIG. 7, in the method of the comparative example, it was found that the friction coefficient between the ring 81 and the plate 82 showed a peak at the start of sliding, and then decreased and became constant. On the other hand, in the method of the example, as is clear from FIG. 6, the friction coefficient has a peak immediately after pressing (at the time of material contact), but the value is lower than that of the comparative example. Moreover, it turned out that the coefficient of friction of the method of an Example is smaller than the method of a comparative example also if it sees generally. When sliding is started from a static state with sufficient pressure, the contact pressure (Hertz pressure) of the contact surface is high, and the frictional force in this state is maximum throughout the process in this method. Guessed.

この結果から、あらかじめ加圧前より相対移動させた後に、加圧を開始させる方が、摩擦係数(=摩擦力)は小さくなり、凝着が起こりにくいことがわかった。   From this result, it was found that the friction coefficient (= friction force) is smaller and the adhesion is less likely to occur when the pressure is started after the relative movement in advance than before the pressure.

(試験3:コンテナ分割の有無による結晶粒微細化効果の相違)
金属材料としての被加工材は、質量基準でSiが16.8%、Cuが3.0%、Mgが0.92%、Feが6.5%、Tiが0.2%未満、そして残部がAlであるアルミニウム合金を採用し、以下に説明する結晶粒微細化装置にて処理を行った。被加工材は直径が20mm、長さが15mmの円筒形状とした。
(Test 3: Difference in crystal grain refining effect depending on presence / absence of container division)
Workpiece as a metal material is 16.8% Si, 3.0% Cu, 0.92% Mg, 6.5% Fe, less than 0.2% Ti, and the balance on a mass basis An aluminum alloy in which Al is Al was employed, and processing was performed using a crystal grain refining apparatus described below. The workpiece has a cylindrical shape with a diameter of 20 mm and a length of 15 mm.

本実施例の結晶粒微細化装置は、図8に示すように、単位コンテナ5及び6からなるコンテナと上パンチ1及び下パンチ2からなるパンチとこれら上下パンチ1及び2を独立して回転できる回転手段(相対移動手段:図略)と上下パンチ1及び2を加圧する加圧手段(図略)とパンチ1及び2、コンテナ5及び6並びに被加工材Wを加熱する加熱手段(図略)とを有する。   As shown in FIG. 8, the crystal grain refining apparatus of the present embodiment can independently rotate a container made up of unit containers 5 and 6, a punch made up of an upper punch 1 and a lower punch 2, and these upper and lower punches 1 and 2. Rotating means (relative movement means: not shown), pressurizing means (not shown) for pressurizing the upper and lower punches 1 and 2, punches 1 and 2, containers 5 and 6 and heating means for heating the workpiece W (not shown) And have.

コンテナは貫通した無底の円筒状空間を区画しており、単位コンテナ5及び6はその円筒状空間の軸に垂直な面にて接している。   The container defines a penetrating bottomless cylindrical space, and the unit containers 5 and 6 are in contact with each other at a plane perpendicular to the axis of the cylindrical space.

この円筒状空間内に被加工材Wを装填した状態で上下パンチ1及び2に100MPaの圧力を加えながら上下パンチ1及び2並びに単位コンテナ5及び6を回転させた。このときの上下パンチ1及び2、単位コンテナ5及び6並びに被加工材Wは200℃に加熱した。   With the workpiece W loaded in this cylindrical space, the upper and lower punches 1 and 2 and the unit containers 5 and 6 were rotated while applying a pressure of 100 MPa to the upper and lower punches 1 and 2. At this time, the upper and lower punches 1 and 2, the unit containers 5 and 6, and the workpiece W were heated to 200 ° C.

上下パンチ1及び2は反対方向に5rpmで10回転回転させた。上パンチ1側に位置する単位コンテナ5は上パンチ1と同じ回転方向で1rpmの速さで2回転させた。下パンチ2側に位置する単位コンテナ6は下パンチ2と同じ回転方向で1rpmの速さで2回転させた。   The upper and lower punches 1 and 2 were rotated 10 times at 5 rpm in the opposite direction. The unit container 5 located on the upper punch 1 side was rotated twice in the same rotational direction as the upper punch 1 at a speed of 1 rpm. The unit container 6 located on the lower punch 2 side was rotated twice in the same rotational direction as the lower punch 2 at a speed of 1 rpm.

単位コンテナ5及び6は上下パンチ1及び2が回転することで連動して回転する。単位コンテナ5及び6の間での摩擦力を調節することで単位コンテナ5及び6の回転数が調節できる。   The unit containers 5 and 6 rotate in conjunction with the rotation of the upper and lower punches 1 and 2. The rotational speed of the unit containers 5 and 6 can be adjusted by adjusting the frictional force between the unit containers 5 and 6.

比較例として図9に示すような装置を用いて被加工材Wの結晶粒微細化を行った。比較例の装置は上下パンチ91及び92からなるパンチと1の部材で円筒状空間を区画するコンテナ95と上下パンチ1及び2を独立して回転できる回転手段(図略)と上下パンチ1及び2を加圧する加圧手段(図略)とパンチ91及び92、コンテナ95並びに被加工材Wを加熱する加熱手段(図略)とを有する。   As a comparative example, the crystal grain refinement of the workpiece W was performed using an apparatus as shown in FIG. The apparatus of the comparative example includes a punch composed of upper and lower punches 91 and 92, a container 95 partitioning a cylindrical space with one member, a rotating means (not shown) capable of independently rotating the upper and lower punches 1 and 2, and upper and lower punches 1 and 2. And a heating means (not shown) for heating the punches 91 and 92, the container 95, and the workpiece W.

実施例の装置とは分割されていない一体的なコンテナ95を採用している点以外は同じ構成を持つ。比較例の装置では上下パンチ91及び92を反対方向に回転させてもコンテナ95は静止したままである。   The apparatus has the same configuration as that of the apparatus of the embodiment except that an integrated container 95 that is not divided is adopted. In the comparative apparatus, the container 95 remains stationary even when the upper and lower punches 91 and 92 are rotated in opposite directions.

実施例及び比較例の装置にて処理したそれぞれの被加工材Wについての断面を図10(実施例)及び図11(比較例)に示す。図10及び図11は断面における結晶粒の様子を模式的に分類して表示している。   Sections of the workpieces W processed by the apparatus of the example and the comparative example are shown in FIG. 10 (Example) and FIG. 11 (Comparative example). 10 and 11 schematically show the state of the crystal grains in the cross section.

図10におけるW1、W4及びW7と、図11におけるR1及びR4とは結晶粒微細化が同程度進行しており、結晶粒が全体的に細かくなっている。図10におけるW2及びW6と、図11におけるR2及びR5とについても結晶粒微細化が同程度進行しており、細かい結晶粒と大きいままの結晶粒とが混在している。図10におけるW3及びW5と、図11におけるR3とは結晶粒微細化が進行しておらず、結晶粒が加工前のように大きいままである。   W1, W4, and W7 in FIG. 10 and R1 and R4 in FIG. 11 have progressed to the same degree of crystal grain refinement, and the crystal grains are generally finer. Grain refinement is also progressing to the same extent for W2 and W6 in FIG. 10 and R2 and R5 in FIG. 11, and fine crystal grains and large crystal grains are mixed. W3 and W5 in FIG. 10 and R3 in FIG. 11 have not undergone crystal grain refinement, and the crystal grains remain large as before processing.

代表的な部位として、図10におけるA〜Cについて金属顕微鏡にて観察した顕微鏡写真を図12〜14に示す。結晶粒が良く微細化されたAの部分(図12)、良く微細化された部分と一部微細化された部分との境界であるBの部分(図13)、そして、微細化が進行していないCの部分(図14)が良く判る。   As typical parts, microphotographs of A to C in FIG. 10 observed with a metallographic microscope are shown in FIGS. A portion (FIG. 12) in which the crystal grains are finely refined, a B portion (FIG. 13) that is a boundary between the well refined portion and the partially refined portion, and the refinement proceeds. The part of C (FIG. 14) which is not well understood.

結晶粒が微細化された部分(Aの部分)と微細化されていない部分(Cの部分)との間では結晶粒の大きさが10倍以上異なっており大幅な結晶粒の微細化が実現されていることが判る。実施例の装置ではコンテナを2分割し、その分割面を被加工材Wの軸方向における中央に位置させることで、その分割面がある部分についても微細化を進行させることが可能になることが明らかになった。従って、分割面の位置を加工中に移動させたり、分割面の数を増やすことで、結晶粒の微細化が進行する領域を拡大させることができることが推測された。   The crystal grain size is more than 10 times different between the part where the crystal grains are refined (part A) and the part where the grains are not refined (part C). It can be seen that In the apparatus of the embodiment, by dividing the container into two parts and positioning the divided surface at the center in the axial direction of the workpiece W, it may be possible to proceed with the miniaturization even for the portion with the divided surface. It was revealed. Therefore, it has been estimated that the region where crystal grain refinement proceeds can be expanded by moving the position of the dividing surface during processing or increasing the number of dividing surfaces.

(試験4:結晶粒微細化効果の単位コンテナ間の相対回転速度依存性について)
図8に示した装置において単位コンテナ5及び6の回転方向及び速度を制御することによる結晶粒微細化効果を検討した。
(Test 4: Relative rotational speed dependence between unit containers of grain refinement effect)
In the apparatus shown in FIG. 8, the effect of crystal grain refinement by controlling the rotation direction and speed of the unit containers 5 and 6 was examined.

図15に示すように、上パンチ1と単位コンテナ5との間を歯車により連動するように構成した。具体的には上パンチ1と連動して動くサンギヤ33と、サンギヤ33の周囲に配置され回転自在に台座31に固定されたプラネタリーギヤ41〜44とプラネタリーギヤ41〜44の周囲に配置され単位コンテナ5に連動して回転するように固定されたリングギヤ37とをもつ。そして、下パンチ2と連動して動くサンギヤ34と、サンギヤ34の周囲に配置され回転自在に台座32に固定されたプラネタリーギヤ45〜48とプラネタリーギヤ45〜48の周囲に配置され単位コンテナ6に連動して回転するように固定されたリングギヤ38とをもつ。   As shown in FIG. 15, the upper punch 1 and the unit container 5 are configured to be interlocked by a gear. Specifically, the sun gear 33 that moves in conjunction with the upper punch 1, the planetary gears 41 to 44 that are disposed around the sun gear 33 and are rotatably fixed to the pedestal 31, and the planetary gears 41 to 44 are disposed. And a ring gear 37 fixed so as to rotate in conjunction with the unit container 5. The sun gear 34 that moves in conjunction with the lower punch 2, the planetary gears 45 to 48 that are arranged around the sun gear 34 and are rotatably fixed to the pedestal 32, and the unit containers arranged around the planetary gears 45 to 48. 6 and a ring gear 38 fixed so as to rotate in conjunction with the motor 6.

その結果、図15(b)に示すように、下パンチ2が反時計回りに回転すると、プラネタリーギヤ45〜48は時計回りに回転し、リングギヤ38も時計回りに回転する。下パンチ2とリングギヤ38との回転比はそれぞれのギヤのギヤ比によって任意に制御できるが今回の実験では2分の1とした。   As a result, as shown in FIG. 15B, when the lower punch 2 rotates counterclockwise, the planetary gears 45 to 48 rotate clockwise and the ring gear 38 also rotates clockwise. The rotation ratio between the lower punch 2 and the ring gear 38 can be arbitrarily controlled by the gear ratio of each gear, but in this experiment, it was set to half.

被加工材Wを装填後、上下パンチ1及び2を反対方向にそれぞれ5rpmで10回転させた。すると、単位コンテナ5及び6も反対方向に2.5rpmで5回転した。試験1における場合よりも単位コンテナ5及び6が多く回転したことで、図10におけるW4に相当する結晶粒が微細化された領域が上下方向に拡大して、より広範囲にわたって結晶粒の微細化が実現できた。すなわち、単位コンテナ5及び6についても相対回転を多くすることで結晶粒の微細化の程度を大きくすることができることが明らかになった。   After loading the workpiece W, the upper and lower punches 1 and 2 were rotated 10 times in the opposite directions at 5 rpm each. Then, the unit containers 5 and 6 also rotated 5 times at 2.5 rpm in the opposite direction. Since the unit containers 5 and 6 are rotated more than in the case of the test 1, the region where the crystal grains corresponding to W4 in FIG. 10 are refined expands in the vertical direction, so that the crystal grains can be refined over a wider range. Realized. That is, it became clear that the degree of crystal grain refinement can be increased by increasing the relative rotation of the unit containers 5 and 6 as well.

試験1にて用いた結晶粒微細化装置を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a crystal grain refining device used in Test 1. FIG. 実施例の方法にて処理された被加工材の組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the workpiece processed by the method of the Example. 比較例の方法にて処理された被加工材の組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the workpiece processed by the method of the comparative example. 試験1にて処理された被加工材の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a workpiece processed in Test 1. FIG. 試験2にて用いた摩擦試験装置の概略図である。3 is a schematic view of a friction test apparatus used in Test 2. FIG. 試験2の実施例における摩擦係数の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the friction coefficient in the Example of Test 2. FIG. 試験2の比較例における摩擦係数の時間変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in friction coefficient with time in a comparative example of test 2. 実施例にて用いた結晶粒微細化装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the crystal grain refiner used in the Example. 比較例にて用いた結晶粒微細化装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the crystal grain refiner used in the comparative example. 図8の装置で処理された被加工材の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the workpiece processed with the apparatus of FIG. 図9の装置で処理された被加工材の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the workpiece processed with the apparatus of FIG. 図10に示す被加工材の組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the workpiece shown in FIG. 図10に示す被加工材の組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the workpiece shown in FIG. 図10に示す被加工材の組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the workpiece shown in FIG. 実施例にて用いた結晶粒微細化装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the crystal grain refiner used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1、91…上パンチ
2、92…下パンチ
5、6…単位コンテナ
95…コンテナ
33、34…サンギヤ
41〜48…プラネタリーギヤ
37、38…リングギヤ
31、32…台座
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 91 ... Upper punch 2, 92 ... Lower punch 5, 6 ... Unit container 95 ... Container 33, 34 ... Sun gear 41-48 ... Planetary gear 37, 38 ... Ring gear 31, 32 ... Base

Claims (10)

金属材料が装填される、無底又は有底の円筒状空間を区画するコンテナと、
該円筒状空間内の該金属材料を加圧するパンチと、
を用い、
前記パンチにて前記金属材料を加圧しながら捻りを加える結晶粒微細化工程と、
前記パンチにて前記金属材料を加圧する間に前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間を相対移動する相対移動工程とを有することを特徴とする結晶粒微細化方法。
A container that defines a bottomed or bottomed cylindrical space that is loaded with a metallic material;
A punch for pressurizing the metal material in the cylindrical space;
Use
A grain refinement step of applying twist while pressing the metal material with the punch;
A crystal grain refining method comprising: a relative movement step of relatively moving between an inner surface of the container and an outer peripheral surface of the metal material while the metal material is pressed by the punch.
前記コンテナはそのコンテナが区画する前記円筒状空間の軸方向において相対回転可能に2以上に分割された複数の単位コンテナからなり、
前記相対移動工程は前記複数の単位コンテナのうちの少なくとも2つを相対回転させる工程である請求項1に記載の結晶粒微細化方法。
The container is composed of a plurality of unit containers divided into two or more so as to be relatively rotatable in the axial direction of the cylindrical space defined by the container,
The crystal grain refining method according to claim 1, wherein the relative movement step is a step of relatively rotating at least two of the plurality of unit containers.
前記パンチ及び前記複数の単位コンテナはそれぞれ隣接する該パンチ及び/又は該単位コンテナとの間で相対回転している請求項2に記載の結晶粒微細化方法。   The crystal grain refining method according to claim 2, wherein the punch and the plurality of unit containers are rotated relative to each other between the adjacent punch and / or the unit container. 前記相対移動工程は、前記結晶粒微細化工程にて前記金属材料を加圧するより前に、前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間の相対移動を行う工程である請求項1〜3の何れか1項に記載の結晶粒微細化方法。   The relative movement step is a step of performing a relative movement between the inner surface of the container and the outer peripheral surface of the metal material before pressurizing the metal material in the crystal grain refining step. 4. The crystal grain refining method according to any one of 3 above. 前記コンテナが区画する前記円筒状空間は無底であり、
前記パンチは該円筒状空間に上下方向から挿入して該金属材料を加圧する上パンチ及び下パンチからなる請求項1〜4の何れか1項に記載の結晶粒微細化方法。
The cylindrical space defined by the container is bottomless,
The crystal grain refining method according to any one of claims 1 to 4, wherein the punch includes an upper punch and a lower punch that are inserted into the cylindrical space from above and below to pressurize the metal material.
前記上下パンチにて前記金属材料を加圧しながら、該上下パンチ及び前記コンテナを前記円筒状空間の軸方向に相対移動させる請求項5に記載の結晶粒微細化方法。   The crystal grain refining method according to claim 5, wherein the upper and lower punches and the container are relatively moved in the axial direction of the cylindrical space while pressing the metal material with the upper and lower punches. 前記コンテナは2つの単位コンテナに分割されており、
該2つの単位コンテナの接合面が前記金属材料における前記円筒状空間の軸方向の全体に隈無く位置するように前記上下パンチ及び該2つの単位コンテナを相対移動させる請求項6に記載の結晶粒微細化方法。
The container is divided into two unit containers,
The crystal grains according to claim 6, wherein the upper and lower punches and the two unit containers are relatively moved so that the joint surfaces of the two unit containers are positioned throughout the entire axial direction of the cylindrical space in the metal material. Refinement method.
金属材料が装填される、無底又は有底の円筒状空間を区画するコンテナと、
該円筒状空間内の該金属材料を加圧するパンチと、
前記パンチにて前記金属材料を加圧しながら捻りを加える結晶粒微細化手段と、
前記パンチにて前記金属材料を加圧する間、前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間を相対移動する相対移動手段とを有することを特徴とする結晶粒微細化装置。
A container that defines a bottomed or bottomed cylindrical space that is loaded with a metallic material;
A punch for pressurizing the metal material in the cylindrical space;
Crystal grain refining means for applying twist while pressing the metal material with the punch,
A crystal grain refining device, comprising: a relative movement means for relatively moving between an inner surface of the container and an outer peripheral surface of the metal material while the metal material is pressurized by the punch.
前記コンテナはそのコンテナが区画する前記円筒状空間の軸方向において相対回転可能に2以上に分割された複数の単位コンテナからなり、
前記相対移動手段は前記複数の単位コンテナのうちの少なくとも2つを相対回転させる手段である請求項8に記載の結晶粒微細化装置。
The container is composed of a plurality of unit containers divided into two or more so as to be relatively rotatable in the axial direction of the cylindrical space defined by the container,
The crystal grain refining apparatus according to claim 8, wherein the relative movement unit is a unit that relatively rotates at least two of the plurality of unit containers.
前記相対移動手段は、前記パンチにて前記金属材料を加圧するより前に、前記コンテナの内面と前記金属材料の外周面との間の相対移動を行う手段である請求項8又は9に記載の結晶粒微細化装置。   The said relative movement means is a means to perform relative movement between the inner surface of the said container and the outer peripheral surface of the said metal material, before pressurizing the said metal material with the said punch. Crystal grain refiner.
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