JP2685417B2 - チタン細線の製造方法 - Google Patents

チタン細線の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、表面損傷のないチタ
ン細線を高い効率で成形することを目的としたチタン細
線の製造方法に関するものである。
【0002】
【従來の技術】従來チタン薄板を所定幅に切断した方形
断面素材を、ローラ成形する技術が提案されている(特
公平1−26763号)。
【0003】この発明の出願人は先にチタン薄板を所定
幅に切断した方形断面素材を、溝ローラによつて圧延成
形する技術を提案した(特願平6−2840号)。
【0004】従來チタンを圧延によって薄板成形された
巾の広いチタンコイルを長さ方向に切断して、これを、
溝ローラ成形法又は穴ダイス成形法によつて、チタン細
線加工を施している。
【0005】
【発明により解決すべき課題】前記先行技術中断面方形
の素材から細線加工を行う場合には、例えば方形の隅部
の影響が細線になるまで残留し(微小凹条となつたり線
状歪となつて残留)細線の断面における表面形状又は断
面内歪分布に微小な不均等を生じ、細線を各種製品とし
て使用中に腐食、破断、破損等不慮の事故を生じるおそ
れがあつた。
【0006】前記によつて製造されたチタン細線には、
しばしばその表面に傷が残つている所謂表面欠陥と、内
部に傷が残つている内部欠陥に基づき損傷・腐食を生じ
実際使用に際し寿命に問題が生じた例が報告されてい
る。
【0007】従来法に於ける常温加工法によつて生ずる
チタン成形(塑性の流)時に、溝ローラ法又は穴ダイス
法においてチタンと圧力接触する部分が他のチタン内部
に対して異状に滑り差(変形移動)が大である。故に圧
延法に依つて得たチタン薄板そしてその長手方向に切断
した、所謂線材成形以前のチタン薄板はその性質が細線
材形状に適合したチタン内部性質即ち内部歪の分布とは
全く異っている問題点があった。
【0008】
【課題を解決する為の手段】少なくともチタン薄板を切
断した帶状素材を塑性変形し易い温度に加熱し溝ローラ
により温間圧延することにより前記問題点を解決した。
【0009】チタン薄板固有の歪の分布を線材に適合し
た歪の分布に改善する必要がある。
【0010】前記改善に際し温間圧延の第一パス時は必
ず切断面を圧延圧接(圧縮)する方向において成形する
必要がある。これによってチタン内部より盛上る塑性の
流れによって線材に適合した均等化した内部歪の分布に
する為である。従來の常温成形においては、図3で説明
した如くチタン内部からの塑性の流れは、盛上る割合が
極めて少さいことがチタンの固有な性質である。それ
故、常温成形でわチタンの表面の流れが極めて多く起き
るために線素材に適合する内部歪が均等分布されないこ
とが困難となる原因である。
【0011】即ちこの発明は、圧延加工されたチタン薄
板を長手方向に切断した方形断面形状のチタンの線素材
を、塑性変形し易い温度に加熱し、溝ローラによつて前
記線素材の切断面を圧延圧縮する方向から成形すること
を特徴としたチタン細線の製造方法である。また他の発
明は、圧延加工されたチタン薄板を長手方向に切断した
方形断面形状のチタンの線素材を、塑性変形し易い温度
に加熱し、前記線素材の切断面を圧延圧縮する方向から
溝ローラによって成形することにより、前記圧延加工さ
れたチタン薄板特有の断面の歪分布を、成形すべき線材
に適合した歪分布に改善することを特徴としたチタン細
線の製造方法である。
【0012】次に他の発明は、圧延加工されたチタン薄
板を長手方向に切断した方形断面形状のチタンの線素材
を、塑性変形し易い温度に加熱し、溝ローラによって前
記線素材の切断面を圧延圧縮する方向から成形する方法
において、方形断面の巾と厚さの比は1:1.5〜1:
3としたことを特徴とするチタン細線の製造方法であ
る。この発明は、断面方形以外の線素材の加工について
も応用することができるが、例えばチタンの線素材を、
塑性変形し易い温度に加熱すると共に、溝ローラ成形に
より数分の1以下の断面積に圧延成形した後、更に溝ロ
ーラ成形によつて所定の断面形状の細線を成形すること
を特徴としたチタン細線の製造方法であり、所定断面形
状に成形した細線を、隣接溝ローラの角度を小角度宛ず
らした積層溝ローラにより加圧成形し、光沢を付与する
ことを特徴としたチタン細線の製造方法である。
【0013】線素材(例えば直径7mm)は当初700
℃〜600℃に加熱されるが、溝ローラによる加圧成形
の進行に伴い、逐次温度が低下し、最終細線(例えば直
径2.5mm)の際には150℃位の低温になる。これ
は連続加圧成形をする為に、このようは低温でも塑性変
形は容易であるが、チタン薄板の時の高い異方性がある
と、200℃付近において脆性を示すため、成形に問題
(亀裂)を起すおそれがある。然し乍ら650℃付近に
加熱し、溝ローラにより温間で切断面の方向から圧延す
れば、前記異方性が少なくなっているから、その後連続
圧延した場合に200℃付近の脆性は生じないことにな
り、安全作業が出來る。
【0014】そこで当初加熱温度にしても線素材の材質
(チタンに対する他金属の添加量)、断面形状、断面積
などによって異なる。更に加工速度、加工頻度などによ
り温度低下の度合が異なる。例えば、直径7mmの線素
材を650℃に加熱して、12セツトの溝ローラで直径
2.5mmまで加圧成形した際に最終細線温度が150
℃になつたとしても、純チタンの場合と、チタン合金の
場合とでは当初加熱温度と最終温度が異なるし、最終加
圧成形に必要な溝ローラのセツト数も異なる場合があ
り、加圧成形速度も異なる。そこでこの発明に示した基
本技術をふまえ、純チタンか合金か、線素材の断面形
状、断面積、細線直径などを勘案して最終細線及び用途
等適宜の条件を選定すれば最終細線を高い効率で加圧成
形できる。
【0015】この発明におけるチタンの線素材とは、純
チタン金属及びチタン合金をいう。従つてJIS第1
種、第2種、第3種、α合金、α−β合金、β合金を含
むものである。
【0016】前記塑性変形し易い温度とは、700℃〜
150℃であつて線素材の断面積及び断面形状により加
圧成形時の材料の流れを容易にすべく適温を選定使用す
る。
【0017】加工済チタン細線の表面に歪その他の不整
形部分が残留することがあるがこれらは極薄いので表面
研磨により容易に除去できる。
【0018】この発明の加工においては線素材を加温し
て溝ローラにより加圧成形する。例えば図2における矩
形断面の線素材1は上面(イ)と、下面(ロ)とは、薄
板成形時に圧延平ローラによつて何回も圧延された面で
あつて、圧延パス毎の歪を内蔵している。この発明にお
いては、この線素材を断面円形(丸線)に適合した塑性
の流れとする為に図2−(a)中、左右端面(ハ)、
(ニ)の方向から矢示ののように溝ローラ圧延し、チタ
ン内部の歪を断面内矢示2、2のように上下に盛り上げ
る。これによつて圧延薄板特有(チタン薄板特有)の歪
を丸線断面に見合つた均等歪とすることができる。この
ような場合であつても、溝ローラにより過リダクシヨン
すると図2−(b)のように、上下凸形1a、1aとな
る。また溝ローラにより不足リダクシヨンすると図2−
(c)のように上下に平面Δbが残る。何れにしても図
2の(b)、(c)に示すように、材料は矢示2、2の
ように外方へ移動し、その図2の(b)中高さΔh、又
は(c)中平面Δbは細線化の過程でだんだん微小化す
る特質がある。
【0019】一方溝ローラ又は穴ダイスで常温成形加工
すれば、図3のように成形過程で生じた凹部1cは、線
素材の表面が矢示3、3のように流動して生じたもので
あるから細線化の過程で微小化率が小さく比較的深く残
る。即ちチタンの線素材1の溝ローラ5の溝5aと当接
する面に近い部分が矢示3、3のように、溝ローラ5の
溝に当接しない側へ流動するので、必然的に凹部1c、
1cが成形される。このように線素材1の表面側が移動
する結果、細線になっても凹部1cは前記温度圧延と比
較するとより深く残存することになる。これは線素材1
の中心部からの盛り上りによる塑性の流れがきわめて弱
いことによる。そこでこれを取去る為に「皮むき」を行
う場合には、一応外形に表われない程度にする為に、前
記凹部1cの深さ分を削るので、200μ〜500μの
深さに研削しなければならない。
【0020】前記のように温間加工の場合には、加圧成
形時の材料の流れが容易になる為に、細材表面の高さΔ
h又は平面部分Δbが、細線化の過程で益々小さくな
り、細線製品では殆んど見えなくなる。従つて常温加工
時のような「皮むき」が不必要になる。尤も必要があれ
ば表面研磨(深さ20μ〜50μ)することにより求め
る高級表面の線材ができる。
【0021】次に図3によれば、凹部1cができるけれ
ども溝ローラの圧接中心部は凹部が出來にくいことが明
らかである。チタン細線はその特性上表皮部における塑
性の流れが生じやすいことを利用し、図4の(a)
(b)(c)(d)のように、例えば隣接溝ローラの軸
心を45度宛変化させてスキンパスさせると、(又は更
にこのユニツトを重合させると1台1μ程度の加圧とな
る)細線の表皮部の移動が均等化され、表面の微細傷が
消滅することになり、光澤のある細線が出來る。このよ
うに表面が滑性で光澤を有する場合には、空気中へ放置
した場合でも変化が少なく、濕度、又は弱酸性などによ
る経時的変化がなく、かつ高精度の真円(±10μ以
内)を有するチタン細線ができた。
【0022】尚細線の熱処理では加工履歴が残り、製品
となつた時に問題を生じるおそれがあるが、この発明に
よればそのようなことはない。このことは微小な表面欠
陥が塑性の流れで埋められたことを示すものである。
【0023】前記において軟化熱処理後溝ロールで成形
し、ついで酸洗処理した細線に前記光澤圧延する為に複
数の溝ローラによるスキンパスすれば比較的軟かい光澤
チタン細線ができる。
【0024】
【作用】この発明によればチタンの線素材を塑性変形し
易い温度付近に加熱すると共に、溝ローラ成形するの
で、線素材の成形による材料の流れがきはめて良好で、
所定面積の線断面を成形することができる。ついで溝ロ
ーラで成形した場合においても中間線材の表面性が良い
ので最終細線も良好な表面に仕上げることができる。
【0025】また所定細線になった後、数回スキンパス
をすれば細線表面の微細凹凸がなくなり光澤細線を得る
ことができる。このような光澤細線は空気中へ放置して
も酸化その他変化しにくく、安定性のよい細線を提供す
ることができる。
【0026】
【実施例】この発明の実施例について説明する。幅10
mm、厚さ4mmのチタンの線素材1が加熱炉4を通過
する間に650℃に加熱し、厚さ端面と直角の方向から
第1の溝ローラ5により加圧成形し、直径7mmのほゞ
円形の線材とし、ついで第2、第3、第4の溝ローラ
7、8、9に引続き数セツトタンデムに連結した溝ロー
ラを通過する間に(直列12組)直径2.5mmとな
る。この場合の最終細線の温度はほゞ100℃であつ
た。図中6は案内溝ローラである。
【0027】前記細線を、溝ローラの積層装置(例えば
16組とか32組)でスキンパスさせれば、細線表面の
微細凹凸部が修正されて極めて平滑表面をもつた光澤の
ある細線ができる。
【0028】この細線は比較的軟かく、しかも光澤を有
する優れた製品である。
【0029】例えば図4のように、溝ローラの組10、
11、12、13を順次45度宛ずらして固定し、これ
を1セツトとすれば、このようにした4セツト(即ち溝
ローラ16組)を通過させることによりスキンパスを行
えば、光澤のあるチタン細線を得ることができる。前記
は必要に応じ16組を2箇所(即ち32組)とすること
もできる。
【0030】
【発明の効果】この発明によればチタンの線素材を溝ロ
ーラで成形するに際し、加熱するので、成形時の材料の
流れがきわめて良好であって、表面凹凸など(又は平面
など)のない細線を効率よく成形することができる。
【0031】従來チタン細線は表面に歪が偏在したり、
凹凸条が残留し易い為に、製品とした後に不慮の事故を
生じるおそれがあつたが、この発明の方法によって斯る
事故を皆無できる効果がある。また細線の表面を研磨
し、或いはスキンパスにより滑性光澤を付与すれば酸化
等に対し安定性のよいチタン細線を提供できる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施する装置の概畧図。
【図2】(a)は同じく方形断面の線素材を円形断面の
丸線に成形する場合の材料の流れを示す図、(b)は同
じく溝ローラによる過剩加圧成形時の材料の流れを示す
図、(c)は同じく溝ローラによる不足加圧成形時の材
料の流れを示す図。
【図3】従來の溝ローラによる常温加圧成形時の材料の
流れを示す図。
【図4】(a)ないし(d)はこの発明のスキンパスに
おける各溝ローラの架設角度の変化の一例を示す図。
【符号の説明】
1 線素材 4 加熱炉 5、6、7、8、9 溝ローラ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧延加工されたチタン薄板を長手方向に
    切断した方形断面形状のチタンの線素材を、塑性変形し
    易い温度に加熱し、溝ローラによつて前記線素材の切断
    面を圧延圧縮する方向から成形することを特徴としたチ
    タン細線の製造方法。
  2. 【請求項2】 圧延加工されたチタン薄板を長手方向に
    切断した方形断面形状のチタンの線素材を、塑性変形し
    易い温度に加熱し、溝ローラによって前記線素材の切断
    面を圧延圧縮する方向から成形することにより、前記圧
    延加工されたチタン薄板特有の断面の歪分布を、成形す
    べき線材に適合した歪分布に改善することを特徴とした
    チタン細線の製造方法。
  3. 【請求項3】 圧延加工されたチタン薄板を長手方向に
    切断した方形断面形状のチタンの線素材を、塑性変形し
    易い温度に加熱し、溝ローラによって前記線素材の切断
    面を圧延圧縮する方向から成形する方法において、方形
    断面の巾と厚さの比は1:1.5〜1:3としたことを
    特徴とするチタン細線の製造方法。
  4. 【請求項4】 チタンの線素材を、塑性変形し易い温度
    に加熱すると共に、溝ローラ成形により数分の1以下の
    断面積に圧延成形した後、更に溝ローラ成形によつて所
    定の断面形状の細線を成形することを特徴としたチタン
    細線の製造方法。
  5. 【請求項5】 塑性変形し易い温度を700℃〜150
    ℃としたことを特徴とする請求項1又は2記載のチタン
    細線の製造方法。
  6. 【請求項6】 所定断面形状に成形した細線を、隣接溝
    ローラの角度を小角度宛ずらした積層溝ローラにより加
    圧成形し、光沢を付与することを特徴とした請求項1又
    は2記載のチタン細線の製造方法。
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