JP2022055907A - 三層クラッド板の熱間圧延の設計方法及び三層クラッド板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 金属板からなる心材の一面側に前記心材とは異なる金属板からなる第1皮材を配置するとともに、前記心材の他面側に前記心材とは異なる金属板からなる第2皮材を配置し、熱間圧延することにより三層クラッド板を製造する際の前記熱間圧延の設計方法であり、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の合計厚みCLTに対する前記第1皮材の厚みの比である板厚比CL1と、前記合計厚みCLTに対する前記第2皮材の厚みの比である板厚比CL2との差(CL1-CL2)をΔCLとし、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材のひずみ速度0.1sec-1における熱間圧延温度での変形抵抗をそれぞれsc、s1、s2とした場合に、Δs及びSをそれぞれ、下記式(1)及び下記式(2)の通りに定義し、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数をそれぞれmc、m1、m2とした場合に、Δm及びMをそれぞれ、下記式(3)及び下記式(4)の通りに定義した場合に、
S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合、またはS≦0.65の場合において、下記式(5)を満たす条件となるように、前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材を選択することを特徴とする三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
Δs=(s1-s2)/sc …(1)
S=0.5(s1+s2)/sc …(2)
Δm=m1-m2 …(3)
M=0.5(m1+m2)/mc …(4)
|k1Δs+k2Δm+k3ΔCL|≦0.3 …(5)
但し、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合は、上記式(5)においてk1=1.0、k2=2.6及びk3=-9.9+7.7S+1.5Mとし、
S≦0.65の場合は、上記式(5)においてk1=-1.0、k2=-0.7及びk3=1.2-3.2S-4.3Mとする。
[2] 前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材をそれぞれ、純アルミニウムあるいはアルミニウム基合金とする、[1]に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
[3] 前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材をそれぞれ、純銅あるいは銅基合金とする、[1]に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
[4] 前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材をそれぞれ、純アルミニウム、アルミニウム基合金、純銅、銅基合金、チタン、チタン基合金、マグネシウム、マグネシウム基合金のいずれかとする、[1]に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
[5] [1]乃至[4]の何れか一項に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法において選択された前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材を用い、前記心材の一面側及び他面側にそれぞれ、前記第1皮材及び前記第2皮材を配置し、熱間圧延することを特徴とする三層クラッド板の製造方法。
心材、第1皮材及び第2皮材の厚みは、特に制限はないが、熱間圧延設備の制約上、熱間圧延前の心材、第1皮材及び第2皮材の合計厚みCLTは、例えば、600mm以下とすることが好ましい。
本実施形態の三層クラッド板の製造方法では、上記の設計方法において選択された心材、第1皮材及び第2皮材を用い、心材の一面側及び他面側にそれぞれ、第1皮材及び第2皮材を配置し、熱間圧延することにより、三層クラッド板を製造する。
先に説明した有限要素法による圧延解析においては、表1のNo.1~56に示すように、所定の材料物性を仮定したモデル材料を用いて物性とクラッド率の影響を評価した。
式(D)におけるΔs値の影響は、条件No.1~21で確認できる。表1及び図2において、条件No.1~21をS値の範囲で区分しており、No.1~9はS>0.65となる条件であり、No.10~21はS≦0.65となる条件である。また、No.1~5、No.6~9、No10~15、No16~21をそれぞれ1つのグループとしたとき、各グループ内においてそれぞれ、Δsだけを変量している。なお、s1、s2及びscは単位(MPa)を有する物理量であるので、scで除することで一般性をもたせている(式(D))。S値は、皮材が心材と比べ軟らかいかどうかを判別する平均的評価値である(式(B))。
図3に示すように、Δmの影響はNo.22~38で確認できる。表1及び図3において、No.22~38をS値で区分しており、No.22~30はS>0.65であり、No.31~38はS≦0.65である。また、No.22~25、No.26~30、No.31~34、No.35~38をそれぞれ1つのグループとしたとき、各グループ内においてそれぞれ、Δmだけを変量している。なお、m1、m2及びmcは単位がない無次元数なので、mcで除することは行わない。
図4に示すように、ΔCLの影響はNo.39~56で確認できる。表1及び図4において、No.39~56をS値で区分しており、No.39~48はS>0.65であり、No.49~56はS≦0.65である。また、No.39~43、No.44~48、No.49~52、No.53~56をそれぞれ1つのグループとしたとき、各グループ内においてそれぞれ、ΔCLだけを変量している。
なお、図5の詳細については後述する。
また、本実施形態の三層クラッド金属板の製造方法によれば、反り量が小さな三層クラッド金属板を製造することができる。
下記表2及び表3に示す材料を準備した。表2及び表3には、各材料の材種、440℃、480℃及び520℃における変形抵抗s(MPa)並びにひずみ速度感受性係数mの実測値を示す。
「AA2」Al-Si系ろう材AA2。溶解鋳造。均質化熱処理450℃。熱間圧延。
「AA3」Al-Si系ろう材AA3。溶解鋳造。均質化熱処理500℃。熱間圧延。
「AB1」Al-Mn系心材AB1。溶解鋳造。均質化熱処理500℃。
「AB2」Al-Mn系心材AB2。溶解鋳造。均質化熱処理600℃。
「AC1」Al-Zn系犠牲材AC1。溶解鋳造。均質化熱処理550℃。熱間圧延。
「AC2」Al-Zn系犠牲材AC2。溶解鋳造。均質化熱処理450℃。熱間圧延。
「AC3」Al-Zn系犠牲材AC3。溶解鋳造。均質化熱処理550℃。熱間圧延。
「AC4」Al-Zn系犠牲材AC4。溶解鋳造。均質化熱処理450℃。熱間圧延。
「AC5」Al-Zn系犠牲材AC5。溶解鋳造。均質化熱処理500℃。熱間圧延。
「No57の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:510mm。圧着後、厚さ400mm以上においては圧下率4~10%、400mm未満では圧下率10%超で圧延。反りがほとんどなく、製造性良。
「No58の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:510mm。圧着後、厚さ350mm以上においては圧下率4~10%、350mm未満では圧下率10%超で圧延。大きく上反りし、製造性悪。
「No59の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:590mm。圧着後、厚さ400mm以上においては圧下率4~10%、400mm未満では圧下率10%超で圧延。わずかな上反りで製造性良好。
「No60の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:510mm。圧着後、厚さ350mm以上においては圧下率4~10%、350mm未満では圧下率10%超で圧延。大きく上反りし、製造性悪。また度々パスの途中でロールを停止、戻しを行いながら圧延。
Claims (5)
- 金属板からなる心材の一面側に前記心材とは異なる金属板からなる第1皮材を配置するとともに、前記心材の他面側に前記心材とは異なる金属板からなる第2皮材を配置し、熱間圧延することにより三層クラッド板を製造する際の前記熱間圧延の設計方法であり、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の合計厚みCLTに対する前記第1皮材の厚みの比である板厚比CL1と、前記合計厚みCLTに対する前記第2皮材の厚みの比である板厚比CL2との差(CL1-CL2)をΔCLとし、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材のひずみ速度0.1sec-1における熱間圧延温度での変形抵抗をそれぞれsc、s1、s2とした場合に、Δs及びSをそれぞれ、下記式(1)及び下記式(2)の通りに定義し、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数をそれぞれmc、m1、m2とした場合に、Δm及びMをそれぞれ、下記式(3)及び下記式(4)の通りに定義した場合に、
S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合、またはS≦0.65の場合において、下記式(5)を満たす条件となるように、前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材を選択することを特徴とする三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
Δs=(s1-s2)/sc …(1)
S=0.5(s1+s2)/sc …(2)
Δm=m1-m2 …(3)
M=0.5(m1+m2)/mc …(4)
|k1Δs+k2Δm+k3ΔCL|≦0.3 …(5)
但し、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合は、上記式(5)においてk1=1.0、k2=2.6及びk3=-9.9+7.7S+1.5Mとし、
S≦0.65の場合は、上記式(5)においてk1=-1.0、k2=-0.7及びk3=1.2-3.2S-4.3Mとする。 - 前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材をそれぞれ、純アルミニウムあるいはアルミニウム基合金とする、請求項1に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
- 前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材をそれぞれ、純銅あるいは銅基合金とする、請求項1に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
- 前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材をそれぞれ、純アルミニウム、アルミニウム基合金、純銅、銅基合金、チタン、チタン基合金、マグネシウム、マグネシウム基合金のいずれかとする、請求項1に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
- 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法において選択された前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材を用い、前記心材の一面側及び他面側にそれぞれ、前記第1皮材及び前記第2皮材を配置し、熱間圧延することを特徴とする三層クラッド板の製造方法。
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