JP3892640B2 - Method for continuous shear deformation processing of metal plate and apparatus for the method - Google Patents

Method for continuous shear deformation processing of metal plate and apparatus for the method Download PDF

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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/001Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺の被加工金属板材に連続的にせん断変形を付加し該金属板材にせん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成するための加工方法および該方法を実施するための長尺被加工金属板材の加工装置に関する。ここで、金属板材とはコイル状に巻かれる、厚さが約10mm以下の薄板状のものを意味する。
【0002】
【従来技術】
金属材料の強度σと結晶粒径dの間には次のHall−Petch(数式1)の関係が成り立つことが知られている。 σ=σo+ky(1/√d) 数式1ここでσoとkyとは材料定数である。すなわち、結晶粒径が減少するほど、材料の強度は上昇する。結晶粒の微細化による金属材料の強化は合金元素の添加を必要としないため、リサイクル性の観点からも有利な金属材料の強化方法である。そこで結晶粒径を1μm以下まで微細化しようとする試み、すなわち超微細化の研究が最近盛んに行われている。結晶粒超微細化の手法は種々提案されているが、実用化が最も有望なものは強ひずみ加工による方法である。しかしながら、通常の塑性加工法を用いる場合、変形とともに材料の寸法が変化する(断面積が小さくなる)ため、実際に到達できるひずみには限界がある。例えば、圧延加工の場合には、圧下率すなわち加工度の増加とともに材料の板厚が減少するため、圧延可能最小板厚に達すると、それ以上の加工は不可能となる。そこで材料の寸法が変化することなく少なくとも5以上の大きな相当ひずみ(ε)を導入できる新たな加工法が必要である。
【0003】
そのような加工法として、ECAE(Equal Channel Angular Extrusion)法またはECAP(Equal Channel Angular Pressing)法と呼ばれる、図6に示す通路が屈曲したダイスを用いる押出し加工法がある。この方法は元来Segalらによって集合組織制御法として発明され(V.M.Segal:Mater.Sci.Eng.,A271(1999),322.など参照)、その後Valievら〔Phys.Stat.Sol.,(a)115(1989),451-457〕、堀田らほか〔まてりあ第37巻第9号(1999),767-774〕によって結晶粒微細化方法として応用された強ひずみ加工法として提案されてきている。この方法は材料の断面積を変化させることなく単純せん断変形が導入できる点に特徴があり、この加工を繰り返すことにより大きな相当ひずみ(ε>5)を付加することができる。現在この方法により得られたアルミニウム合金は、1μm以下の粒径の超微細組織と著しく高い強度を示すことが確認されている。しかしながらこのECAE法またはECAP法はピストンを用いるため被加工材料の長さには制限があり、座屈を生じ易いので薄板材の加工はできない。したがって、前記せん断加工法はコイル材のような実用的な長尺材料の連続加工に適用できない。
【0004】
この問題を解決する試みとしてChakkingalらは類似のダイスを用いた引抜き法であるECAD(Equal Channel Angular Drawing)法を提案している(U Chakkingal et al:Mater.Sci.Eng.,A266(1999),241-249)。しかし引抜き加工では、引き細りが起こる上、板厚全体にわたって均一なせん断変形が起こりにくく、適用可能な屈折角θに力学的な限界があり、またパス数の増加は材料の加工硬化、すなわち延性の低下を引き起こし、破断に至るため、大ひずみの付加は事実上不可能である。
【0005】
ところで、金属製品の成形法として、深絞り加工法がある。該方法は、ポンチとダイスを用いて薄板をカップ状などに成形する加工法であるが、該方法により破断を生じることなく加工可能な素材ブランクの最大径とポンチ径の比(限界絞り比)は材料の深絞り性に依存する。そして該深絞り性は、金属素材(板材)の限界絞り比が大きい材料ほど良い。この深絞り性は、薄板の引張試験における幅ひずみと厚さひずみの比、すなわちr値(Lankford値)に依存し、r値が大きいほど深絞り性が良い。そして、金属板材のr値は、該板材の結晶学的集合組織(the crystallographic texture)と強い相関がある。すなわち、立方晶金属の場合には<111>//ND(NDは板面の法線方向)の成分が強いほど、また<100>//NDの成分が弱いほどr値は大きくなる。
【0006】
アルミニウムや銅などの面心立方晶(FCC)金属の薄板は通常の圧延−焼鈍工程で製造された場合には、立方体集合組織(<100>//ND)が発達し、深絞り性が劣る。そこで圧延の際にせん断集合組織を発達させれば<111>//ND成分が強まり、<100>//NDの成分が弱まって深絞り性が向上することが分かっているが、通常の圧延では、このせん断集合組織はロールから摩擦力が作用する材料の表面層にしか形成されない。そのため、最近片ロール駆動圧延あるいは異周速圧延などの非対称圧延を利用して積極的にせん断集合組織を発達させる方法が試みられている。しかし、板厚の中心部まで大きなせん断変形を付加することは極めて困難である。
【0007】
したがって、連続的に金属板材にその板圧中心部まで大きなせん断変形を付加することによって、せん断集合組織を発達させ、面心立方晶(FCC)金属の深絞り性を大きく改善できる新たな技術の開発が望まれている。更に、強いせん断変形組織および/または強いせん断集合組織を形成することにより、結晶粒を微細化して、強度、靱性を改善し、同時に/または絞り加工性や磁気異方性を改善した構造用金属材料、特に鉄鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅および銅合金、チタンおよびチタン合金などの圧延工程を経て製造される材料、が望まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、金属板材に強いせん断変形組織および/または強いせん断集合組織を形成して、強度、靱性、耐触性を改善し、同時/または優れた絞り加工性や磁気異方性を持つ長尺構造用金属材料を製造する方法および該方法を実施する装置を提供すること、特に鉄鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅および銅合金、チタンおよびチタン合金などの圧延工程を経て製造される長尺材料の前記特性を改善したものを製造する方法および該方法を実施するための装置を提供することである。前記所望のせん断変形組織の形成およびせん断集合組織を発達させる方法の原理は従来技術のところで説明したように知られているから、このようなせん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成するせん断変形をいかにして連続的に長尺の金属板材に付与することができるかを見出すことにより前記課題を解決することができる。そこで、従来のサテライトミルの技術をモディファイして、長尺の金属板材を長さ方向に進行させる圧縮力を生じる機能を増大させ、せん断変形を付与する屈曲通路を有する手段中を長尺の金属板材を進行させる手段として利用できるようにすることによって、長尺金属板材の前記加工を連続的行うことができることを発見し、前記本発明の課題を解決することが可能となった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1は、中心に配置された表面を摩擦係数(μ)0.1以上に粗面化した大径ロールの周面に沿って複数の小径ロールが配置された構成を基本とする長尺被加工金属板材PDを進行させる押圧力P〔但し、√3ktw>P>2ktwtan(θ/2)(式中k、tおよびwは被加工金属板材PDの降伏せん断応力、厚さおよび幅である。θは該大径ロールの接線方向に対して交差する方向に屈折した通路と接線方向とのなす角=屈折角)〕を発生させる該金属板材の送り装置により、最下流に配置された該小径ロールの出口に設けられた進行方向に均一な断面を持ち、且つ該大径ロールの接線方向に対して交差する方向に屈折した通路を形成するダイス中の通路を該金属板材を進行させて該金属板材に連続的にせん断変形を付与することにより、該金属板材のせん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成することを特徴とする長尺被加工金属板材の加工方法である。好ましくは、進行方向に均一な断面を持ち且つ該大径ロールの接線方向に対して交差する方向に屈折した通路を有するダイス中の通路は、該接線方向に対して80°以下の方向に屈折するように配置されていることを特徴とする前記長尺被加工金属板材の加工方法であり、より好ましくは、複数の小径ロール間には進行する長尺被加工金属板材の座屈を防止するための、大径ロール周面に平行な面を持ち、該大径ロール表面に対して該金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の間隔を持って設置されたガイドシューが配置されていることを特徴とする前記長尺被加工金属板材の加工方法であり、更に好ましくは、ダイス中に設けられた長尺被加工金属板材が進行する該進行方向に均一な通路の断面は、該長尺被加工金属板材の上面に接する取り替え可能なアッパーインサート(UI)および/または前記長尺金属板材の下面に接する取り替え可能なロウワーインサート(LI)によって調節可能であることを特徴とする前記長尺被加工金属板材の加工方法である。
【0010】
本発明の第2は、中心に配置された表面が摩擦係数(μ)0.1以上に粗面化された大径ロール(CR)、該大径ロールの粗面と長尺被加工金属板材PDとの摩擦力により該金属板材を進行させる押圧力P〔但し、√3ktw>P>2ktwtan(θ/2)(式中k、tおよびwは被加工金属板材PDの降伏せん断応力、厚さおよび幅である。θは屈折角)〕を発生させるための圧下力Q=P/μを発生させるため該大径ロールの周面に対して長尺被加工金属板材PDの厚さより小さい隙間を設け、且つ弾力性を持たせて取り付けられた複数の小径ロール(SR)、該小径ロール間に配置された該大径ロール周面に対して前記金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の隙間もって対向する曲面をもったガイドシュー(GS)、および該小径ロールの最下流のロールの出口側に配置されたダイスからなる前記金属板材に連続的にせん断変形を付与して該金属板材を加工する装置であり、該ダイス中には該最下流小径ロールの周面に上流側端部がほぼ接し、該大径ロール周面と該金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の隙間をもって対向する曲面、および該曲面とコーナー半径が該金属板材の厚さt以下の折曲部を介して連続する該金属板材を進行させる直線通路を形成する凹部を持つカバー(C)、および該大径ロールの周面とほぼ接する曲面、該接する曲面の上流端部と折曲して連続する、前記カバーの該金属板材を進行させる通路を形成する凹部と共同して該金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の該金属板材が通過する通路となる間隙を形成する凸部を持つアバットメント(AB)からなり、且つ該大径ロール周面とほぼ接する曲面の上流端部と該曲面の接線に対して折れ曲がって連続する前記アバットメントの凸部の平面とで形成される屈折角θが80°以下となるように配置されており、これにより該金属板材が前記屈折角で屈曲した通路を通過することによりせん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成するせん断変形が付与されることを特徴とする長尺被加工金属板材の加工装置である。好ましくは、ダイスの被加工金属板材が通過する通路となる間隙はカバーの凹部に取り外し可能に設けられる耐摩耗性の材料からなるアッパーインサート(UI)とアバットメントに形成された凹部に取り外し可能に設けられた耐摩耗性の材料からなり、該カバーの凹部に一部嵌合する凸部を形成するロウワーインサート(LI)とによりその間隙が調整可能であることを特徴とする前記長尺被加工金属板材の加工装置であり、より好ましくは、小径ロール(SR)の周面並びにガイドシュー(GS)およびカバー(C)の大径ロールの周面に対する面には長尺被加工金属板材PDの厚さt−(0.1〜0.3)mmの深さ、および該金属板材の幅w+(0.3〜0.7)mmの幅の凹部が形成されていることを特徴とする前記の長尺被加工金属板材の加工装置である。
【0011】
【本発明の実施の態様】
本発明をより詳細に説明する。A.本発明の連続せん断変形加工処理をする長尺被加工金属板材の加工装置は、図1の構成からなる。サテライトミル圧延装置(図7)を基本としているが、長手方向への長尺被加工金属板材の押出しを確実にするために、大径ロールの表面を、例えば、平均粒径65μmのSiCサンドペーパーにより周方向に研磨して粗面化するという工夫がされている。また、最下流のサテライトロールの出口に長尺被加工金属板材にせん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成するせん断変形を付与する屈曲通路を形成するようにダイス(ECAダイス)が配置されている。各小径ロール(サテライトロール)は、圧延機能を持たず(圧下率<5%)、該小径ロールが加える圧下力と、被加工金属板材と大径ロール表面との間の粗面の摩擦により実質的に長尺被加工金属板材をせん断変形付与手段へ進行させる押圧力を発生させる手段としての機能を持つ。圧下力を安定に加える機構としては、従来使用されているスプリング式圧下装置、油圧式圧下装置または剛性の低いハウジングとスクリュー式圧下装置の組合わせを用いることができる。
【0012】
因みに、押圧力をPとすると、P=μQ(式1)と表すことができる。式1において、μは大径ロール表面と被加工金属板材の間の摩擦係数、Qは各小径ロールの圧下力(Q1、Q2、・・)の総和、即ちQ=Q1+Q2+・・、但し、中心の粗面大径ロール(CR)と被加工金属板材(PD)との間の摩擦は大きく、小径ロール(サテライトロール、SR、の表面は平滑加工されている)と被加工金属板材(PD)との間の摩擦は無視しうる程度と仮定している。他方、被加工金属板材をダイス通路中の屈曲部を通過させるのに必要な押出し圧力をPeとすると、Pe=2ktwtan(θ/2)(式2)と表すことができる。式2において、k、tおよびwは被加工金属板材PDの降伏せん断応力、厚さおよび幅であり、θは屈折角である。また、式2はダイス通路と被加工金属板材との間に摩擦がないと仮定して導いている。従って、大径ロール表面の粗面化の程度と小径ロールの圧下力の総和Qを被加工金属板材の降伏せん断応力k、厚さtおよび幅wを考慮して調節することによって、被加工金属板材をせん断変形を付与するダイス通路中の屈曲部を通過させるのに必要な押出し圧力Peを越える押圧力Pを発生させることができる。即ち、押出し加工が可能な条件は、P>Pe(式3)と表すことができる。一方、被加工金属板材がダイス通路を通過するためには該金属板材はダイス通路中の屈曲部で屈折を受ける前に塑性変形(圧縮変形)してはならない。この条件は、P<√3ktw(式4)と表すことができる。式2、式3、式4より押圧力Pは、 √3ktw>P>2ktwtan(θ/2)(式5)を満足する必要がある。式5よりθ<81.8゜でなければならない。
【0013】
B.従って、中心に配置した大径ロール(CR)と該大径ロールの周面に沿って配置された複数の小径ロール(SR:サテライトロール)とにより、長尺被加工金属板材の長手方向に式5を満足する押圧力を確実にかつ安定に発生させる構成とする必要がある。図には示していないが、小径ロールは、長尺被加工金属板材の厚さt−(0.1〜0.3)mmの深さおよび長尺被加工金属板材の幅w+(0.3〜0.7)mmの幅の凹部を形成した構成とし、該金属板材の安定な(蛇行や座屈などが発生しない)進行を実現させることができるようにしても良い。
【0014】
C.各小径ロール間には該被加工金属板材の座屈を防止するため、耐摩耗性及び耐焼付き性を有する材料のガイドシュー(GS)が設けられている。該ガイドシューはこれを安定的に保持するスプリング(SP)を用いてロールまたはロールチョックにより支持する構成としても良い。被加工金属板材の座屈を防止するため、ガイトシュー底面(大径ロールと対向し被加工金属板材と接する曲面)と前記大径ロールの周面との隙間は金属板材厚さt×(1.05〜1.20)となるように設計されている。図示していないが、該ガイドシューの大径ロールの周面に対する面には長尺被加工金属板材の厚さt−(0.1〜0.3mm)の深さ、および該金属板材の幅w+(0.3〜0.7)mmの幅の凹部を設けて、該金属板材の安定な(蛇行や座屈などが発生しない)進行を実現することができるようにしても良い。
【0015】
D.ダイスの具体的構成の一例を図2に示す。ダイスはカバー(C)とアバットメント(AB)で構成され、被加工金属板材が進行する等断面積の通路は、カバー(C)の下側中央に形成された凹部とアバットメント(AB)の上側中央の前記カバーの凹部に一部嵌合する凸部により形成さる。その通路の間隙(深さ)は、カバー凹部に取り外し可能に取り付けられるアッパーインサート(UI)および/またはアバットメントの凹部に、前記カバー(C)に形成される凹部に一部嵌合する凸部を形成する取り外し可能に取り付けられるロウアーインサート(LI)により、被加工金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)に調整される。前記UIおよびLI、特にUIの折曲部(コーナー部)近傍は進行する被加工金属板材により摺擦され摩耗しやすいので、特に耐摩耗性に優れた工具材料、例えば超硬合金、CVD表面処理工具鋼などで作μられている。被加工金属板材はアッパーインサートの先端の折曲部で進行方向を急変され、ダイス中の通路に水平方向に押出される。該折曲部のコーナー半径は小さければ小さいほど良いが、最大被加工金属板材の厚さt程度までは許容しうる。また、ダイスの屈折角θは、被加工金属板材が最下流小径ロールと折曲部の間で塑性変形しない条件により概ね80゜以下でなければならない。なお、被加工金属板材とガイドシュー及びカバーとの間の摩擦をできるだけ小さくし、アッパーインサートの折曲部の摩耗を防止するために、該金属板材の上表面には固体潤滑剤、例えばポリテトラフルオロエチレン(テフロン)微粉末などが供給されるように設計される。さらに、前記ダイスの通路を通過する被加工金属板材にはカバー(C)から該金属板材表面に圧延油などの液体潤滑剤を供給することができる孔(LH)を設ける構造とすることもできる(図2)。また、カバー(C)の大径ロールの周面に対する面には被加工金属板材の厚さt−(0.1〜0.3)mmの深さ、および該金属板材の幅w+(0.3〜0.7)mmの幅の凹部を設けて、該金属板材の安定な進行を実現している。
【0016】
【実施例】
実施例
表面の被加工金属板材が通る部分をサンドペーパーによりRmax≧1.5μmに粗面化(後述の圧延油使用時において、摩擦係数μ≧0.1に相当する)した直径350mmの大径ロール、4本の直径76mmの小径ロールおよび屈折角θ=55°の図2に示したECAダイスからなる加工装置を用いた。被加工材料として市販の板厚1mm、板幅20mmの工業用純アルミニウムの焼鈍材JIS−A1100P−Oを用いた。該アルミニウムの第1パスにおける降伏せん断応力は概ねk=60MPaである。加工条件は、全てのロールの周速を1.3m/分とし、被加工板材とガイドシューおよびカバーとの間の摩擦係数を小さくするため、該板材の上表面には固体潤滑剤のポリテトラフルオロエチレン(ファインケミカルジャパン株式会社製NEW−TFEコート)を噴霧した。更に、圧延油として株式会社出光興産製の非鉄用圧延油(CU−50)を全てのロール面、ガイドシューおよびカバー潤滑孔に供給した。前記屈折角θに対応する押圧力は、前記式2より、Pe=2ktwtanθ/2=2(60MPa)(1mm)(20mm)tan27.5°=1.25kNとなる。そこで各小径ロールの圧下力をQ1=2kN、Q2=Q3=Q4=4kNに設定した。このとき前記式1より、このときの押圧力は、P=μ(Q1+Q2+Q3+Q4)=0.1×(2+4+4+4)=1.4kNとなり、前記式3のP>Peを満足している。2パス以降も同様にして式3を満足するように圧下力Qを調整した。このようにして最高4パスまで実施した。せん断変形を被加工金属板材の板厚方向に均一に導入するために各パス毎に被加工金属板材の表裏および先後端を反転した。
【0017】
前記加工後の被加工金属板材の種々の特性。処理前および各パス加工後の前記アルミニウム材料の機械的性質を(株)島津製作所製インストロン型材料試験機IS−5OOOを用いて調べた。試験片のサイズはJIS5号試験片の1/10サイズ(平行部幅2.5mm、標点間距離4.5mm)とした。引張速度は1.5m/分とした。面内異方性を調べるため試験片を引張方向と圧延方向のなす角度が0゜、45゜、90゜の3種類となるようにワイヤー放電加工機で切り出した。また各パス加工後の金属板材の組織を光学顕微鏡で観察撮影し、集合組織を(株)リガク製X線回折装置RAD−2Bで測定した。その際、Cu−Kα特性X線を使用した。集合組織としては<111>、<100>、<110>、<311>//NDの回折強度の無方向性標準試料の強度に対する比、すなわち相対軸密度を、水酸化ナトリウムによる化学研磨によって板厚を減少させながら、板厚全体にわたって測定した。
【0018】
試験結果処理前および各パス加工後の金属板材の板幅方向に垂直な断面の光学顕微鏡写真を図3(a)〜(e)に示す。素材は焼鈍材であるので、結晶粒径約30μmの等軸粒を呈している。加工材は表面付近を除いて長手方向(R.D.)に対して傾斜した方向に伸長した加工組織である。このことから材料に所望のせん断変形を導入できたことがわかる。また伸長方向はパス回数の増加とともに長手方向に向かって回転しており、せん断変形が重畳されることがわかる。
【0019】
図4は引張試験で得られた加工処理前および各パス加工後の金属板材の引張強さと伸びをプロットしたものである。2パスまでは強度が上昇し、伸びは低下するが、それ以降はあまり変化しない。金属板材の強度は45°方向が高い逆V形の分布の強い異方性を示しているが、その異方性はパス数の増加とともに減少している。
【0020】
図5は軸密度分布の推移をみたものである。図の横軸は金属板材の厚さ方向の相対位置であり、左端が各パスの上面、右端が下面に対応する。加工処理前の金属板材は焼鈍材であるので<100>//ND成分(□印)が厚さ全体にわたって高い。1パス後、金属板材の厚さ中心部より上表面側では表面近傍の一部(↑印で示す)を除いて、処理前の金属板材に比べて<100>//NDの成分が減少し、<111>//ND成分(△印)が増加している。2パス以降では金属板材を裏返すことにより、軸密度の上下の非対称性が改善されている。パス数の増加とともに、すなわちせん断変形の増加とともに、深絞り性に有害な<100>//ND成分は減少し、深絞り性の向上に効果のある<111>//ND成分は上昇している。
【0021】
前記装置の変形として、ダイスの出口側に、更に長尺被加工金属板材の確実な進行を確保するために、張力を付加する部材(例えばニップロール)を設ける構造とすることもできる。
【0022】
本発明の加工装置を圧延など既存の塑性加工装置と組み合わせることによって、(1)強ひずみ加工を与えること、(2)結晶粒を微細化すること、(3)工業的に有用な物性(機械的性質、磁気的性質、化学的性質など)を更に付与する集合組織に制御することが可能である。なお、本加工装置を複数回通過させる際は反転して、その反転方法を適宜変更して通過させることができる。また中間において適当な熱処理を行ってもよい。
【0023】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の薄板の連続せん断変形加工装置を用いれば、長尺の金属板材にその寸法を変えることなく、せん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成することにより、結晶粒を微細化して、強度、靱性を改善し、優れた絞り加工性や磁気異方性を持つ構造用金属材料を製造できるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の薄板の連続せん断変形加工装置の一例
【図2】 図1におけるダイスの構造の具体的構成の一例
【図3】 処理前のアルミニウム材料(a)および図1の加工装置を通した後の前記材料(b:1パス、c:2パス、d:3パス、e:4パス)の組織の光学顕微鏡写真。
【図4】 図3の(a)〜(e)に対応する材料の引張強さ、伸びの特性
【図5】 図3の(a)〜(e)に対応する材料軸密度分布(X線回折)
【図6】 従来のバッチ式せん断変形加工装置
【図7】 サテライトミル圧延装置を示す従来技術
【符号の説明】
CR 大径ロール SR 衛星ロールGS ガイドシュー SP スプリング C カバーAB アバットメント UI アッパーインサートLI ロウアーインサート LH 潤滑穴PD 被加工材(長尺被加工金属板材)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing method for continuously applying shear deformation to a long workpiece metal plate to form a shear deformation structure and / or a shear texture on the metal plate, and a long length for carrying out the method. The present invention relates to an apparatus for processing a metal sheet to be processed. Here, the metal plate means a thin plate having a thickness of about 10 mm or less wound in a coil shape.
[0002]
[Prior art]
It is known that the following Hall-Petch (Formula 1) relationship holds between the strength σ of the metal material and the crystal grain size d. σ = σo + ky (1 / √d) Formula 1 where σo and ky are material constants. That is, the strength of the material increases as the crystal grain size decreases. The strengthening of the metal material by refining crystal grains does not require the addition of an alloy element, and is therefore an advantageous method of strengthening the metal material from the viewpoint of recyclability. Therefore, attempts to reduce the crystal grain size to 1 μm or less, that is, research on ultra-miniaturization, has been actively conducted recently. Various methods of crystal grain ultrafine refinement have been proposed, but the most promising method for practical use is a method using high strain processing. However, when a normal plastic working method is used, the dimensions of the material change with deformation (the cross-sectional area becomes small), so there is a limit to the strain that can actually be reached. For example, in the case of rolling, since the plate thickness of the material decreases as the rolling reduction, that is, the degree of processing increases, further processing becomes impossible when the minimum plate thickness that can be rolled is reached. Therefore, there is a need for a new processing method that can introduce a large equivalent strain (ε) of at least 5 or more without changing the dimensions of the material.
[0003]
As such a processing method, there is an extrusion method using a die having a bent passage shown in FIG. 6, which is called an ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) method or an ECAP (Equal Channel Angular Pressing) method. This method was originally invented as a texture control method by Segal et al. (See VMSegal: Mater. Sci. Eng., A271 (1999), 322, etc.), and then Valiev et al. [Phys. Stat. Sol., (A) 115 (1989), 451-457], Hotta et al. [Materia Vol. 37, No. 9 (1999), 767-774] have been proposed as a high strain processing method applied as a grain refinement method. Yes. This method is characterized in that simple shear deformation can be introduced without changing the cross-sectional area of the material, and a large equivalent strain (ε> 5) can be added by repeating this processing. At present, it has been confirmed that the aluminum alloy obtained by this method exhibits an extremely fine structure having a particle size of 1 μm or less and extremely high strength. However, since this ECAE method or ECAP method uses a piston, the length of the material to be processed is limited, and buckling tends to occur, so that a thin plate material cannot be processed. Therefore, the shearing method cannot be applied to continuous processing of a practical long material such as a coil material.
[0004]
As an attempt to solve this problem, Chakkingal et al. Proposed an ECAD (Equal Channel Angular Drawing) method, which is a drawing method using a similar die (U Chakkingal et al: Mater. Sci. Eng., A266 (1999)). 241-249). However, in the drawing process, thinning occurs and uniform shear deformation does not easily occur throughout the plate thickness, the applicable refraction angle θ has a mechanical limit, and the increase in the number of passes is the work hardening of the material, that is, ductility. It is practically impossible to add a large strain because it causes a decrease in the thickness and leads to breakage.
[0005]
By the way, there is a deep drawing method as a method for forming a metal product. This method is a processing method in which a thin plate is formed into a cup shape using a punch and a die, but the ratio of the maximum diameter and punch diameter of a material blank that can be processed without breaking by this method (limit drawing ratio) Depends on the deep drawability of the material. The deep drawability is better as the metal material (plate material) has a larger limit drawing ratio. This deep drawability depends on the ratio between the width strain and the thickness strain in the tensile test of a thin plate, that is, the r value (Lankford value). The larger the r value, the better the deep drawability. The r value of the metal plate has a strong correlation with the crystallographic texture of the plate. That is, in the case of cubic metal, the r value increases as the component of <111> // ND (ND is the normal direction of the plate surface) is stronger and as the component of <100> // ND is weaker.
[0006]
When face-centered cubic (FCC) metal sheets such as aluminum and copper are manufactured by a normal rolling-annealing process, a cubic texture (<100> // ND) develops and deep drawability is poor. . Therefore, it is known that if the shear texture is developed during rolling, the <111> // ND component will be strengthened and the <100> // ND component will be weakened to improve deep drawability. In this case, the shear texture is formed only on the surface layer of the material on which the frictional force acts from the roll. Therefore, recently, a method of actively developing a shear texture using asymmetric rolling such as single roll driven rolling or different peripheral speed rolling has been tried. However, it is extremely difficult to add a large shear deformation to the center of the plate thickness.
[0007]
Therefore, by continuously adding a large shear deformation to the center of the plate pressure to the metal plate material, a new texture can be developed to greatly improve the deep drawability of face centered cubic (FCC) metal. Development is desired. Furthermore, by forming a strong shear deformation structure and / or a strong shear texture, the crystal grains are refined to improve the strength and toughness, and / or at the same time, and / or the drawing processability and magnetic anisotropy are improved. Materials, in particular, materials produced through rolling processes such as steel, aluminum, aluminum alloys, copper and copper alloys, titanium and titanium alloys are desired.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to form a strong shear deformation structure and / or a strong shear texture in a metal plate material to improve strength, toughness, and touch resistance, and / or excellent drawing workability and magnetic anisotropy. For producing a long structural metal material having a property and a device for carrying out the method, in particular, it is manufactured through a rolling process of steel, aluminum, aluminum alloy, copper and copper alloy, titanium and titanium alloy, etc. It is an object of the present invention to provide a method for producing a long material with improved properties and a device for carrying out the method. Since the principle of the formation of the desired shear deformation structure and the method of developing the shear texture is known as described in the prior art, the shear deformation forming such shear deformation structure and / or shear texture It is possible to solve the above problem by finding out how can be continuously applied to a long metal plate. Therefore, by modifying the technology of the conventional satellite mill, the function of generating a compressive force to advance the long metal plate material in the length direction is increased, and the means having the bent passage for imparting the shear deformation is formed in the long metal. By making it possible to use as a means for advancing the plate material, it has been found that the processing of the long metal plate material can be performed continuously, and the problems of the present invention can be solved.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The first aspect of the present invention is based on a configuration in which a plurality of small-diameter rolls are arranged along the peripheral surface of a large-diameter roll whose surface arranged at the center is roughened to a friction coefficient (μ) of 0.1 or more. A pressing force P for propelling the long metal plate PD [where √3 ktw>P> 2 kttan (θ / 2) (where k, t and w are the yield shear stress, thickness and width of the metal plate PD to be processed) Θ is arranged on the most downstream side by the feeding device of the metal plate material that generates an angle formed by a path refracted in a direction intersecting the tangential direction of the large diameter roll and the tangential direction). The metal plate material is advanced through a passage in a die having a uniform cross section in the traveling direction provided at the outlet of the small-diameter roll and forming a passage refracted in a direction intersecting the tangential direction of the large-diameter roll. To continuously apply shear deformation to the metal plate. By a method of processing a long workpiece metal plate material and forming a shear deformation tissue and / or shear texture of the metal sheet. Preferably, the passage in the die having a uniform section in the traveling direction and having a passage refracted in a direction intersecting the tangential direction of the large-diameter roll is refracted in a direction of 80 ° or less with respect to the tangential direction. The long processed metal plate material processing method is characterized in that it is arranged so as to prevent buckling of the long processed metal plate material that proceeds between a plurality of small diameter rolls. The guide shoe has a surface parallel to the peripheral surface of the large-diameter roll and is disposed with a distance of t × (1.05 to 1.20) of the metal plate material with respect to the surface of the large-diameter roll. Is disposed in the die, and more preferably, a uniform path in the advancing direction in which the long metal plate provided in the die advances. The cross section is in contact with the upper surface of the long workpiece metal sheet The method of processing a long processed metal sheet, characterized by being adjustable by a replaceable upper insert (UI) and / or a replaceable lower insert (LI) in contact with the lower surface of the long metal sheet. .
[0010]
The second aspect of the present invention is a large-diameter roll (CR) whose surface disposed in the center is roughened to a friction coefficient (μ) of 0.1 or more, a rough surface of the large-diameter roll, and a long metal plate A pressing force P that causes the metal plate to advance by frictional force with the PD [where √3 ktw>P> 2 kttan (θ / 2) (where k, t, and w are the yield shear stress and thickness of the metal plate PD to be processed) In order to generate a rolling force Q = P / μ for generating a refraction angle)], a gap smaller than the thickness of the long metal plate material PD is formed on the peripheral surface of the large-diameter roll. A plurality of small-diameter rolls (SR) provided and attached with elasticity, and a thickness t × (1.05 to 1.05) of the large-diameter roll circumferential surface disposed between the small-diameter rolls 1.20) Guide shoe (GS) having curved surfaces facing each other with a gap, and the small diameter An apparatus for continuously processing the metal plate by applying shear deformation to the metal plate made of a die disposed on the outlet side of the most downstream roll of the roll. The upstream end is substantially in contact with the peripheral surface, the curved surface facing the large-diameter roll peripheral surface with a gap of thickness t × (1.05-1.20) of the metal plate, and the curved surface and the corner radius are A cover (C) having a recess for forming a linear passage for allowing the continuous metal plate material to travel through a bent portion having a thickness t or less of the metal plate material, and a curved surface substantially in contact with the peripheral surface of the large-diameter roll The metal plate material having a thickness t × (1.05 to 1.20) in combination with a concave portion that forms a passage for the metal plate material of the cover to advance, which is bent and continuous with the upstream end portion of the curved surface. An cover having a convex portion that forms a gap through which the metal plate passes. A refraction angle θ formed by an upstream end portion of a curved surface that is substantially in contact with the circumferential surface of the large-diameter roll and a flat surface of the convex portion of the abutment that is bent with respect to the tangent line of the curved surface. Is arranged to be 80 ° or less, and thereby, the metal plate material passes through the passage bent at the refraction angle, so that shear deformation is formed to form a shear deformation structure and / or a shear texture. Is a processing apparatus for a long workpiece metal sheet. Preferably, the gap that becomes the passage through which the metal plate material to be processed passes is removable in the recess formed in the upper insert (UI) and the abutment made of wear-resistant material removably provided in the recess of the cover. The long work piece, characterized in that the gap is adjustable by a lower insert (LI) that is formed of a provided wear-resistant material and forms a convex part that partially fits into the concave part of the cover. It is a processing apparatus for a metal plate material, and more preferably, the surface of the long work metal plate material PD is provided on the surface of the small diameter roll (SR) and the surface of the guide shoe (GS) and the cover (C) with respect to the large diameter roll. A concave portion having a thickness t- (0.1 to 0.3) mm and a width w + (0.3 to 0.7) mm of the metal plate is formed. Long processing A processing apparatus genus plate.
[0011]
[Embodiments of the present invention]
The present invention will be described in more detail. A. The processing apparatus for a long workpiece metal plate that performs continuous shear deformation processing of the present invention has the configuration shown in FIG. Although based on a satellite mill rolling apparatus (FIG. 7), in order to ensure the extruding of a long workpiece metal sheet in the longitudinal direction, the surface of a large diameter roll is made of, for example, an SiC sandpaper having an average particle diameter of 65 μm. Thus, a device for polishing in the circumferential direction to roughen the surface is devised. In addition, a die (ECA die) is disposed at the outlet of the most downstream satellite roll so as to form a bent passage that imparts a shear deformation structure and / or a shear texture structure to the long workpiece metal sheet. Yes. Each small-diameter roll (satellite roll) does not have a rolling function (rolling rate <5%), and is substantially reduced by the rolling force applied by the small-diameter roll and the rough surface friction between the metal plate to be processed and the large-diameter roll surface. In particular, it has a function as a means for generating a pressing force for advancing the long workpiece metal plate material to the shear deformation applying means. As a mechanism for stably applying the reduction force, a conventionally used spring-type reduction device, hydraulic-type reduction device, or a combination of a rigid housing and a screw-type reduction device can be used.
[0012]
Incidentally, if the pressing force is P, it can be expressed as P = μQ (Equation 1). In Equation 1, μ is the coefficient of friction between the surface of the large-diameter roll and the metal plate to be processed, Q is the sum of the rolling forces (Q1, Q2,...) Of each small-diameter roll, that is, Q = Q1 + Q2 +. The friction between the rough surface large-diameter roll (CR) and the processed metal plate (PD) is large, and the small-diameter roll (satellite roll, SR has a smooth surface) and the processed metal plate (PD). It is assumed that the friction between is negligible. On the other hand, when the extrusion pressure required to allow the metal plate to be processed to pass through the bent portion in the die passage is Pe, it can be expressed as Pe = 2ktwtan (θ / 2) (Equation 2). In Equation 2, k, t, and w are the yield shear stress, thickness, and width of the workpiece metal sheet PD, and θ is the refraction angle. Equation 2 is derived on the assumption that there is no friction between the die passage and the workpiece metal plate. Accordingly, by adjusting the degree Q of the rough surface of the large-diameter roll and the total rolling force Q of the small-diameter roll in consideration of the yield shear stress k, thickness t and width w of the metal plate to be processed, the metal to be processed It is possible to generate a pressing force P that exceeds the extrusion pressure Pe required to pass the plate material through the bent portion in the die passage that imparts shear deformation. That is, the conditions under which extrusion can be performed can be expressed as P> Pe (Formula 3). On the other hand, in order for the metal plate to be processed to pass through the die passage, the metal plate must not be plastically deformed (compressed) before being refracted at the bent portion in the die passage. This condition can be expressed as P <√3 ktw (Formula 4). From Formula 2, Formula 3, and Formula 4, the pressing force P needs to satisfy √3ktw>P> 2ktwtan (θ / 2) (Formula 5). From Equation 5, θ <81.8 ° must be satisfied.
[0013]
B. Accordingly, a large diameter roll (CR) arranged at the center and a plurality of small diameter rolls (SR: satellite rolls) arranged along the peripheral surface of the large diameter roll can be used in the longitudinal direction of the long metal plate material to be processed. 5 is required to generate the pressing force satisfying 5 reliably and stably. Although not shown in the drawing, the small-diameter roll has a thickness t- (0.1 to 0.3) mm of the long metal plate and a width w + (0.3 of the long metal plate). It may be configured such that a recess having a width of .about.0.7) mm is formed so that the metal plate material can be stably advanced (no meandering or buckling occurs).
[0014]
C. Between each of the small diameter rolls, a guide shoe (GS) made of a material having wear resistance and seizure resistance is provided in order to prevent buckling of the workpiece metal plate. The guide shoe may be configured to be supported by a roll or roll chock using a spring (SP) that stably holds the guide shoe. In order to prevent buckling of the metal plate to be processed, the gap between the bottom surface of the guide shoe (the curved surface facing the large-diameter roll and in contact with the metal plate to be processed) and the peripheral surface of the large-diameter roll is the metal plate thickness t × (1. 05 to 1.20). Although not shown, the surface of the guide shoe with respect to the circumferential surface of the large-diameter roll has a depth t- (0.1 to 0.3 mm) of the long processed metal plate and the width of the metal plate. A recess having a width of w + (0.3 to 0.7) mm may be provided so that the metal plate material can be stably advanced (no meandering or buckling occurs).
[0015]
D. An example of the specific configuration of the dice is shown in FIG. The die is composed of a cover (C) and an abutment (AB), and a passage having an equal cross-sectional area through which the workpiece metal plate proceeds is formed by a recess formed in the lower center of the cover (C) and the abutment (AB). It is formed by a convex part that partially fits into the concave part of the cover at the upper center. The gap (depth) of the passage is a convex part that fits partly in the concave part formed in the cover (C) in the concave part of the upper insert (UI) and / or abutment that is removably attached to the concave part of the cover. by forming the removably mounted is wax ah insert (LI), it is adjusted to the thickness t × of the processed metal sheet (1.05 to 1.20). Since the UI and LI, especially the vicinity of the UI bent portion (corner portion), are easily rubbed and worn by the metal sheet to be processed, the tool material particularly excellent in wear resistance, such as cemented carbide, CVD surface treatment, etc. Made of tool steel. The processed metal plate material is suddenly changed in the traveling direction at the bent portion at the tip of the upper insert, and is extruded in the horizontal direction into the passage in the die. The smaller the corner radius of the bent portion, the better. However, it is acceptable up to the maximum thickness t of the metal plate to be processed. Further, the refraction angle θ of the die must be approximately 80 ° or less depending on the condition that the metal plate to be processed does not undergo plastic deformation between the most downstream small-diameter roll and the bent portion. In order to minimize the friction between the metal plate to be processed and the guide shoe and cover, and to prevent wear of the bent portion of the upper insert, a solid lubricant such as polytetra Fluoroethylene (Teflon) fine powder is designed to be supplied. Further, the metal plate material to be processed that passes through the passage of the die may be provided with a hole (LH) through which a liquid lubricant such as rolling oil can be supplied from the cover (C) to the surface of the metal plate material. (FIG. 2). Further, the surface of the cover (C) with respect to the peripheral surface of the large-diameter roll has a thickness t− (0.1 to 0.3) mm of the metal plate material to be processed and a width w + (0. A concave portion having a width of 3 to 0.7) mm is provided to realize a stable progress of the metal plate material.
[0016]
【Example】
The part where the metal plate material to be processed on the surface of the example is roughened to Rmax ≧ 1.5 μm by sandpaper (corresponding to a friction coefficient μ ≧ 0.1 when using rolling oil described later), a large diameter of 350 mm A processing device comprising four rolls, a small diameter roll having a diameter of 76 mm, and an ECA die shown in FIG. 2 having a refraction angle θ = 55 ° was used. As a material to be processed, an industrial pure aluminum annealing material JIS-A1100P-O having a thickness of 1 mm and a width of 20 mm was used. The yield shear stress in the first pass of the aluminum is approximately k = 60 MPa. The processing conditions are such that the peripheral speed of all the rolls is 1.3 m / min, and the friction coefficient between the plate material to be processed and the guide shoe and cover is made small. Fluoroethylene (NEW-TFE coat manufactured by Fine Chemical Japan Co., Ltd.) was sprayed. Further, non-ferrous rolling oil (CU-50) manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd. was supplied as rolling oil to all roll surfaces, guide shoes and cover lubricating holes. The pressing force corresponding to the refraction angle θ is Pe = 2 ktwtan θ / 2 = 2 (60 MPa) (1 mm) (20 mm) tan 27.5 ° = 1.25 kN according to the equation 2. Therefore, the rolling force of each small-diameter roll was set to Q1 = 2 kN and Q2 = Q3 = Q4 = 4 kN. At this time, from Equation 1, the pressing force at this time is P = μ (Q1 + Q2 + Q3 + Q4) = 0.1 × (2 + 4 + 4 + 4) = 1.4 kN, which satisfies P> Pe in Equation 3. The rolling force Q was adjusted so as to satisfy Equation 3 in the same manner after the second pass. In this way, up to 4 passes were carried out. In order to uniformly introduce shear deformation in the thickness direction of the metal plate to be processed, the front and back sides and the front and rear ends of the metal plate to be processed were inverted every pass.
[0017]
Various characteristics of the processed metal sheet after the processing. The mechanical properties of the aluminum material before processing and after each pass processing were examined using an Instron type material testing machine IS-5OOO manufactured by Shimadzu Corporation. The size of the test piece was 1/10 the size of the JIS No. 5 test piece (parallel portion width 2.5 mm, distance between gauge points 4.5 mm). The tensile speed was 1.5 m / min. In order to investigate the in-plane anisotropy, the test piece was cut out with a wire electric discharge machine so that there were three types of angles of 0 °, 45 ° and 90 ° between the tensile direction and the rolling direction. Moreover, the structure of the metal plate after each pass processing was observed and photographed with an optical microscope, and the texture was measured with an X-ray diffractometer RAD-2B manufactured by Rigaku Corporation. At that time, Cu-Kα characteristic X-rays were used. As the texture, the ratio of the diffraction intensity of <111>, <100>, <110>, <311> // ND to the intensity of the non-directional standard sample, that is, the relative axial density, was obtained by chemical polishing with sodium hydroxide. It was measured over the entire plate thickness with decreasing thickness.
[0018]
3A to 3E show optical micrographs of a cross section perpendicular to the plate width direction of the metal plate before the test result processing and after each pass processing. Since the material is an annealed material, it exhibits equiaxed grains with a crystal grain size of about 30 μm. The processed material is a processed structure extending in a direction inclined with respect to the longitudinal direction (RD) except for the vicinity of the surface. This indicates that the desired shear deformation could be introduced into the material. In addition, it can be seen that the extending direction rotates in the longitudinal direction as the number of passes increases, and shear deformation is superimposed.
[0019]
FIG. 4 is a plot of the tensile strength and elongation of the metal plate before and after each pass processing obtained in the tensile test. Up to two passes, the strength increases and the elongation decreases, but it does not change much thereafter. The strength of the metal plate shows a strong anisotropy of a reverse V-shaped distribution having a high 45 ° direction, but the anisotropy decreases as the number of passes increases.
[0020]
FIG. 5 shows the transition of the axial density distribution. The horizontal axis in the figure is the relative position in the thickness direction of the metal plate, with the left end corresponding to the upper surface of each path and the right end corresponding to the lower surface. Since the metal plate material before the processing is an annealed material, the <100> // ND component (□ mark) is high throughout the thickness. After one pass, the component of <100> // ND is reduced compared to the metal plate material before processing, except for a part near the surface (indicated by ↑) on the upper surface side from the thickness center of the metal plate material. <111> // ND component (Δ mark) is increased. After two passes, the asymmetry of the axial density is improved by turning the metal plate upside down. As the number of passes increases, that is, as shear deformation increases, the <100> // ND component, which is harmful to deep drawability, decreases, while the <111> // ND component, which is effective in improving deep drawability, increases. Yes.
[0021]
As a modification of the device, a member (for example, a nip roll) for applying a tension may be provided on the outlet side of the die in order to ensure a certain advance of the long metal plate.
[0022]
By combining the processing apparatus of the present invention with an existing plastic processing apparatus such as rolling, (1) giving high strain processing, (2) refining crystal grains, (3) industrially useful physical properties (machine Texture, magnetic property, chemical property, etc.) can be controlled. In addition, when passing through this processing apparatus several times, it can be reversed, and the inversion method can be changed suitably and can be passed. Further, an appropriate heat treatment may be performed in the middle.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, when the thin plate continuous shear deformation processing apparatus of the present invention is used, a crystal grain can be formed by forming a shear deformation structure and / or a shear texture without changing the size of a long metal plate material. As a result, the strength and toughness are improved, and a structural metal material having excellent drawing workability and magnetic anisotropy can be produced.
[Brief description of the drawings]
1 is an example of a thin plate continuous shear deformation processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an example of a specific configuration of a die structure in FIG. 1. FIG. 3 is an aluminum material (a) before processing and the processing apparatus of FIG. The optical micrograph of the structure | tissue of the said material (b: 1 pass, c: 2 pass, d: 3 pass, e: 4 pass) after passing through.
FIG. 4 shows tensile strength and elongation characteristics of the material corresponding to (a) to (e) of FIG. 3. FIG. 5 shows material axial density distribution (X-ray) corresponding to (a) to (e) of FIG. diffraction)
[Fig. 6] Conventional batch type shear deformation processing device [Fig. 7] Prior art showing a satellite mill rolling device [Explanation of symbols]
CR Large-diameter roll SR Satellite roll GS Guide shoe SP Spring C Cover AB Abutment UI Upper insert LI Lower insert LH Lubrication hole PD Work material (long work metal plate)

Claims (7)

中心に配置された表面を摩擦係数(μ)0.1以上に粗面化した大径ロール(CR)の周面に沿って複数の小径ロール(SR)が配置された構成の送り装置であって長尺被加工金属板材(PD)を進行させる押圧力P〔但し、√3ktw>P>2ktwtan(θ/2)(式中k、tおよびwは被加工金属板材(PD)の降伏せん断応力、厚さおよび幅である。θは該大径ロールの接線方向に対し交差する方向に屈折した通路と接線方向とのなす角=屈折角)〕を発生させる該金属板材の送り装置により、最下流に配置された該小径ロールの出口に設けられた進行方向に均一な断面を持ち、且つ該大径ロールの接線方向に対して交差する方向に屈折した通路を形成するダイス中の通路を該金属板材を進行させて該金属板材に連続的にせん断変形を付与することにより該金属板材にせん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成することを特徴とする長尺被加工金属板材の加工方法。 A feeding device having a configuration in which a plurality of small-diameter rolls (SR) are arranged along the peripheral surface of a large-diameter roll (CR) whose surface arranged at the center is roughened to a friction coefficient (μ) of 0.1 or more. Pressure P for advancing a long processed metal plate (PD) [where √3 ktw>P> 2 kttan (θ / 2) (where k, t and w are the yield shear stresses of the processed metal plate (PD)) The angle θ is the angle between the tangential direction of the passage refracted in the direction intersecting the tangential direction of the large-diameter roll and the refracted angle)). A passage in the die having a uniform cross section in the traveling direction provided at the outlet of the small-diameter roll disposed downstream and forming a passage refracted in a direction intersecting the tangential direction of the large-diameter roll; A metal plate is advanced and continuously sheared into the metal plate Method of processing a long workpiece metal plate material and forming a shear deformation tissue and / or shear texture into the sheet metal material by applying. 進行方向に均一な断面を持ち且つ該大径ロールの接線方向に対して交差する方向に屈折した通路を有するダイス中の通路は、該接線方向に対して80°以下の方向に屈折するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の長尺被加工金属板材の加工方法。 A passage in a die having a uniform cross section in the traveling direction and having a passage refracted in a direction intersecting the tangential direction of the large-diameter roll is refracted in a direction of 80 ° or less with respect to the tangential direction. 2. The method for processing a long metal plate material according to claim 1, wherein the metal plate material is disposed. 複数の小径ロール間には進行する長尺被加工金属板材の座屈を防止するための、大径ロール周面に平行な面を持ち、該大径ロール表面に対して該金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の間隔を持って設置されたガイドシューが配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の長尺被加工金属板材の加工方法。 In order to prevent the buckling of the long processed metal plate that proceeds between a plurality of small-diameter rolls, it has a surface parallel to the circumferential surface of the large-diameter roll, and the thickness of the metal plate relative to the surface of the large-diameter roll 3. The method for processing a long metal plate material according to claim 1 or 2, wherein guide shoes installed at intervals of t * (1.05-1.20) are arranged. ダイス中に設けられた長尺被加工金属板材が進行する該進行方向に均一な通路の断面は、該長尺被加工金属板材の上面に接する取り替え可能なアッパーインサート(UI)および/または前記長尺金属板材の下面に接する取り替え可能なロウワーインサート(LI)によって調節可能であることを特徴とする請求項1、2または3に記載の長尺被加工金属板材の加工方法。 The cross section of the passage that is uniform in the direction of travel of the long workpiece metal plate provided in the die has a replaceable upper insert (UI) that contacts the upper surface of the long workpiece metal plate and / or the length. 4. The method of processing a long metal plate material according to claim 1, wherein the metal plate material can be adjusted by a replaceable lower insert (LI) in contact with a lower surface of the metal plate material. 中心に配置された表面が摩擦係数(μ)0.1以上に粗面化された大径ロール(CR)、該大径ロールの粗面と長尺被加工金属板材(PD)との摩擦力により該金属板材を進行させる押圧力P〔但し、√3ktw>P>2ktwtan(θ/2)(式中k、tおよびwは被加工金属板材(PD)の降伏せん断応力、厚さおよび幅である。θは屈折角)〕を発生させるための圧下力Q=P/μを発生させるため該大径ロールの周面に対して長尺被加工金属板材PDの厚さより小さい隙間を設けて、且つ弾力性を持たせて取り付けられた複数の小径ロール(SR)、該小径ロール間に配置された該大径ロール周面に対して前記金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の隙間をもって対向する曲面をもったガイドシュー(GS)、および該小径ロールの最下流のロールの出口側に配置された、アバットメントとカバーで構成されるダイスからなる前記金属板材に連続的にせん断変形を付与して該金属板材を加工する装置であり、該ダイス中には該最下流小径ロールの周面に上流側端部がほぼ接し、該大径ロールの周面と該金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の隙間をもって対向する曲面、および該曲面とコーナー半径が該金属板材の厚さt以下の折曲部を介して連続する該金属板材を進行させる直線通路を形成する凹部を持つカバー(C)および該大径ロールの周面とほぼ接する曲面、該接する曲面の上流端部と折曲して連続する前記カバーの該金属板材を進行させる直線通路を形成する凹部と共同して該金属板材の厚さt×(1.05〜1.20)の該金属板材が通過する通路となる間隙を形成する凸部を持つアバットメント(AB)からなり、且つ該大径ロール周面とほぼ接する曲面の上流端部と該曲面の接線に対して折れ曲がって連続する前記アバットメントの凸部の平面とで形成される屈折角θが80°以下となるように配置されており、これにより該金属板材が前記屈折角で屈曲した通路を通過することによりせん断変形組織および/またはせん断集合組織を形成するせん断変形が付与されることを特徴とする長尺被加工金属板材の加工装置。Large diameter roll (CR) whose surface arranged at the center is roughened to a coefficient of friction (μ) of 0.1 or more, and the frictional force between the rough surface of the large diameter roll and the long metal plate (PD) The pressing force P that advances the metal plate material [where √3ktw>P> 2ktwtan (θ / 2) (where k, t, and w are the yield shear stress, thickness, and width of the metal plate material to be processed (PD)). In order to generate a rolling force Q = P / μ for generating a refraction angle)], a gap smaller than the thickness of the long metal plate PD is provided on the peripheral surface of the large-diameter roll, A plurality of small-diameter rolls (SR) attached with elasticity, and the thickness t × (1.05-1.1 of the metal plate material with respect to the peripheral surface of the large-diameter roll disposed between the small-diameter rolls. 20) A guide shoe (GS) having curved surfaces facing each other with a gap, and the small diameter low An apparatus for processing the metal plate by continuously applying shear deformation to the metal plate made of a die composed of an abutment and a cover, which is disposed on the outlet side of the most downstream roll of the steel plate. Inside, the upstream end is almost in contact with the peripheral surface of the most downstream small-diameter roll, and faces the peripheral surface of the large-diameter roll with a gap of thickness t × (1.05 to 1.20) of the metal plate. A cover (C) having a curved surface, and a concave portion forming a straight passage for allowing the metal plate material to travel continuously through a bent portion having a curved surface and a corner radius not greater than the thickness t of the metal plate material; A thickness t × (1) of the metal plate in cooperation with a curved surface that is substantially in contact with the peripheral surface, and a concave portion that forms a linear path that advances the metal plate of the cover that is bent and continuous with the upstream end of the curved surface that contacts the peripheral surface. .05 to 1.20) and a passage through which the metal plate material passes. The abutment (AB) having a convex portion that forms a gap, and the convex portion of the abutment that is bent and continuous with respect to the upstream end portion of the curved surface substantially in contact with the peripheral surface of the large-diameter roll and the tangent to the curved surface Are arranged so that the refraction angle θ formed with the flat surface of the metal plate is 80 ° or less, whereby the metal plate material passes through the passage bent at the refraction angle, thereby causing a shear deformation structure and / or a shear texture. An apparatus for processing a long processed metal sheet material, characterized by being provided with a shear deformation to form a film. ダイスの被加工金属板材が通過する通路となる間隙はカバーの凹部に取り外し可能に設けられる耐摩耗性の材料からなるアッパーインサート(UI)とアバットメントに形成された凹部に取り外し可能に設けられた耐摩耗性の材料からなり、該カバーの凹部に一部嵌合する凸部を形成するロウワーインサート(LI)とによりその間隙が調整可能であることを特徴とする請求項5に記載の長尺被加工金属板材の加工装置。The gap that becomes the passage through which the metal plate material to be processed passes is detachably provided in the recess formed in the abutment and the upper insert (UI) made of wear-resistant material provided in the recess in the cover. made wear-resistant material, the length of the placing serial to claim 5, characterized in that the gap by a row Lower insert (LI) to form a convex portion fitted portion in the recess of the cover is adjustable A processing device for shaved metal sheet materials. 小径ロール(SR)の周面並びにガイドシュー(GS)およびカバー(C)の大径ロールの周面に対する面には長尺被加工金属板材PDの厚さt−(0.1〜0.3)mmの深さ、および該金属板材の幅w+(0.3〜0.7)mmの幅の凹部が形成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の長尺被加工金属板材の加工装置。 On the surface of the small diameter roll (SR) and the surface of the guide shoe (GS) and the cover (C) with respect to the large diameter roll, the thickness t- (0.1 to 0.3) of the long metal plate PD is processed. A long processed metal according to claim 5 or 6, wherein a recess having a depth of mm and a width w + (0.3 to 0.7) mm of the metal plate is formed. Plate material processing equipment.
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