JP6212924B2 - 複合磁気材料の製造方法 - Google Patents
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Description
ただし、ηA:沸点が高い材料の入熱量、ηB:沸点が低い材料の入熱量
ηA/B(=ηA/ηB):入熱量比、α:合金元素の熱吸収率、β:母材の熱吸収率
W:加熱力、h:円柱形状の高さであって加熱力の密度
ri:i断目の円柱形状の半径(iは1〜l−1の正の整数)
rk:k断目の円柱形状の半径(kは沸点が高い材料と沸点が低い材料との境界に接する円柱の段数)
θi:2cos−1(rk/ri)
ただし、δA:沸点が高い材料の入熱量、δB:沸点が低い材料の入熱量
δA/B(=δA/δB):入熱量比、α:合金元素の熱吸収率、β:母材の熱吸収率
W:加熱力、v:加熱の移動速度、H:直方体形状の高さであって加熱力の密度
B:母材および合金元素の境界線の長さ
2ri:i断目の直方体形状における移動加熱方向と直角な方向の幅(iは1〜l−1の正の整数)
2rk:k断目の直方体形状における移動加熱方向と直角な方向の幅(kは沸点が高い材料と沸点が低い材料との境界に接する直方体の段数)
(請求項4)これにより、より明確な加工条件となるので、母材の広い範囲において磁性改質を精度よく行うことができる。
(請求項5)これにより、母材の表面から裏面に至るまで均一に確実に磁性改質することができる。
本発明の実施形態の複合磁気材料の製造方法は、例えば鉄(Fe)を主成分とする磁性体により形成された母材を、母材の沸点より低い沸点を有する例えばマンガン(Mn)、またはニッケルクロム(NiCr)等の合金元素を用いて磁性改質する方法である。母材には、例えば、SC材やSS材などの炭素鋼を用いる。そして、複合磁気材料の製造方法は、図1に示すように、主に、準備工程S0と、加熱工程S1とを備えている。なお、母材の加熱側の面を表面と称し、加熱側とは反対の面(すなわち表面と反対の面)を裏面と称する。
次に、複合磁気材料を製造する際の加熱工程における加工条件を明確にするため、母材1および合金元素4に対しレーザ2を照射したときの各入熱量の比を変化させ、そのときに形成される非磁性部12の均一撹拌性、並びに形成される非磁性部12における合金元素4の含有量について実験を行った。母材1としては、炭素鋼(Fe)であるSS400を用い、合金元素4としては、マンガン(Mn)を用いた。
なお、ηA:母材1の入熱量、ηB:合金元素4の入熱量
ηA/B(=ηA/ηB):入熱量比
α:合金元素の熱吸収率、β:母材の熱吸収率
W:レーザ2の照射出力(加熱力)、h:円柱形状の高さであって加熱力の密度
ri:i断目の円柱形状の半径
rk:k断目の円柱形状の半径(kは母材1と合金元素4との境界に接する円柱の段数)
θi:扇形の角度=2cos−1(rk/ri)
なお、δA:母材1の入熱量、δB:合金元素4の入熱量
δA/B(=δA/δB):入熱量比
α:合金元素4の熱吸収率、β:母材1の熱吸収率
W:レーザ2の照射出力(加熱力)、v:レーザ2の移動速度、H:直方体形状の高さであって加熱力の密度
B:母材1および合金元素4の境界線Lの長さ
2ri:i断目の直方体形状における移動加熱方向と直角な方向の幅
2rk:k断目の直方体形状における移動加熱方向と直角な方向の幅(kは母材1と合金元素4との境界に接する直方体の段数)
上述のように、母材1の入熱量ηAと合金元素4の入熱量ηBとの比ηA/B(=ηA/ηB)が1以上となるように母材1および合金元素4を加熱してキーホール3を形成しているので、母材1の沸点より低い沸点を有する合金元素4の蒸発を抑制することができる。これにより、キーホール3周辺の溶融池5内での合金元素4の対流を良好にして溶融池5内の温度分布および合金元素4の濃度分布を均一にすることができるとともに、合金元素4を母材1の深さ(厚さ)方向に拡散させて母材1裏面にまで到達させることができる。よって、明確な加工条件に基づいて母材1の表面から裏面に至るまで均一に磁性改質することができる。
上述の実施形態では、準備工程S0において母材1のプレス加工の際に、母材1に合金元素4を打ち込むようにしたが、以下のような工程としてもよい。すなわち、図13に示すように、母材1の表面に合金元素4の粉末を配置するようにしてもよい。これによれば、母材1表面に合金元素4を配置しやすく、また、配置位置の制御も容易である。なお、合金元素4の粉末の代わりに、ペースト、微粒子、および、薄膜のうち少なくとも1つを配置するようにしてもよい。
Claims (5)
- 磁性体または非磁性体により形成された母材を、前記母材の沸点とは異なる沸点を有する合金元素を用いて磁性改質する複合磁気材料の製造方法であって、
前記母材に前記合金元素を配置する準備工程と、
前記母材および前記合金元素を加熱して溶融させることにより、溶融池に前記合金元素を配置する加熱工程と、
を備え、
前記加熱工程は、前記母材および前記合金元素の一方の沸点が高い材料に与える加熱手段の加熱力および前記沸点が高い材料の熱吸収率に基づいて、前記沸点が高い材料の入熱量η A を求めるとともに、前記母材および前記合金元素の他方の沸点が低い材料に与える前記加熱手段の加熱力および前記沸点が低い材料の熱吸収率に基づいて、前記沸点が低い材料の入熱量η B を求め、前記入熱量η A と前記入熱量η B との比ηA/Bが1以上となるように前記母材および前記合金元素を加熱し、
前記母材のうち加熱で溶融させた部位を、前記母材が磁性体であれば磁性を弱めまたは非磁性化し、前記母材が非磁性体であれば磁性化する複合磁気材料の製造方法。 - 前記加熱工程では、前記入熱量比(ηA/ηB)が12以下となるように前記母材および前記合金元素を加熱する、請求項1の複合磁気材料の製造方法。
- 前記加熱工程では、前記母材および前記合金元素を定点加熱する場合、加熱力の密度分布を、高さが同一で径が異なる複数の円柱形状をl段(lは1より大きい正の整数であって、全ての円柱の段数)段積みして近似することにより、前記入熱量比(ηA/ηB)を次式(1)〜(3)で求める、請求項1または2の複合磁気材料の製造方法。
ただし、ηA:沸点が高い材料の入熱量、ηB:沸点が低い材料の入熱量
ηA/B(=ηA/ηB):入熱量比、α:合金元素の熱吸収率、β:母材の熱吸収率
W:加熱力、h:円柱形状の高さであって加熱力の密度
ri:i断目の円柱形状の半径(iは1〜l−1の正の整数)
rk:k断目の円柱形状の半径(kは沸点が高い材料と沸点が低い材料との境界に接する円柱の段数)
θi:2cos−1(rk/ri) - 前記加熱工程では、前記母材および前記合金元素を移動加熱する場合、加熱力の密度分布を、高さが同一で移動加熱方向と直角な方向の幅が異なる複数の直方体形状をl段(lは1より大きい正の整数であって、全ての直方体の段数)段積みして近似することにより、前記母材および前記合金元素の一方の沸点が高い材料の入熱量δAと他方の沸点が低い材料の入熱量δBとの比δA/Bを次式(4)〜(6)で求める、請求項1または2の複合磁気材料の製造方法。
ただし、δA:沸点が高い材料の入熱量、δB:沸点が低い材料の入熱量
δA/B(=δA/δB):入熱量比、α:合金元素の熱吸収率、β:母材の熱吸収率
W:加熱力、v:加熱の移動速度、H:直方体形状の高さであって加熱力の密度
B:母材および合金元素の境界線の長さ
2ri:i断目の直方体形状における移動加熱方向と直角な方向の幅(iは1〜l−1の正の整数)
2rk:k断目の直方体形状における移動加熱方向と直角な方向の幅(kは沸点が高い材料と沸点が低い材料との境界に接する直方体の段数) - 前記加熱工程では、前記母材および前記合金元素を加熱して、前記母材の表面から裏面に向かって溶融させてキーホールを形成することにより、前記キーホールの周囲の溶融池に前記合金元素を配置する、請求項1〜4の何れか一項の複合磁気材料の製造方法。
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JP2013093161A JP6212924B2 (ja) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 複合磁気材料の製造方法 |
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