JP7144802B2 - How to introduce equivalent strain - Google Patents

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Description

本発明は、相当ひずみの導入方法に関する。 The present invention relates to a method of introducing equivalent strain.

従来、金属体に相当ひずみを与えて新たな特性を付与する手法として、HPS(High-Pressure Sliding)法や、HPT(High-Pressure Torsion)法等が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the HPS (High-Pressure Sliding) method, the HPT (High-Pressure Torsion) method, and the like are known as methods for imparting new characteristics by applying considerable strain to a metal body (see, for example, Patent Document 1). ).

例えばHPS法では、上下の金型間で金属体を加圧挟持しつつ、加圧方向と略直交する方向に上下の金型を相対的にスライド移動させることにより金属体に相当ひずみを付与する手法である。 For example, in the HPS method, a metal body is pressurized and sandwiched between upper and lower molds, and a considerable strain is applied to the metal body by relatively sliding the upper and lower molds in a direction substantially perpendicular to the pressing direction. method.

またHPT法では、上下金型に金属体を収容する凹状の収容部を設け、上下金型間で金属体を加圧狭持しつつ、加圧方向を軸として上下金型を相対的に回転移動させることにより金属体に相当ひずみを付与する手法である。 Also, in the HPT method, the upper and lower molds are provided with a recessed housing to accommodate the metal body, and while the metal body is pressed and held between the upper and lower molds, the upper and lower molds are rotated relative to each other around the pressing direction. This is a method of imparting an equivalent strain to a metal body by moving it.

そして、これらHPS法やHPT法によれば、金属体にひずみを多量に導入して高密度な転位を形成することで組織をナノあるいはサブミクロンサイズに微細化し、強度、弾性、延性、剛性等の向上、結晶配向の制御等が実現される。 According to these HPS and HPT methods, a large amount of strain is introduced into the metal body to form high-density dislocations, thereby refining the structure to nano- or sub-micron size. can be improved, the crystal orientation can be controlled, and the like.

従って、金属体の加工容易性を向上したり、金属体に新たな機能的特性を付与できるなど、様々な特性の向上が期待される。 Therefore, it is expected that various properties will be improved, such as improving the workability of the metal body and imparting new functional properties to the metal body.

特開2009-61499号公報JP-A-2009-61499

ところで、前述したHPS法やHPT法は、上下から挟圧しつつスライドさせたり、回転させるものであるが、その挟圧面積や圧力は、専ら相当ひずみの導入を行う装置の規模に依存することが多く、また、その装置の規模は設置場所や費用などの関係で自ずと限界がある。 By the way, the above-mentioned HPS method and HPT method involve sliding or rotating while compressing from above and below, but the clamping area and pressure depend solely on the scale of the device that introduces the equivalent strain. There are many, and the scale of the equipment is naturally limited due to installation locations, costs, and the like.

しかしながら、例えば既設の装置に装着されている上下金型の対向面の面積を超えるような大面積であったり、厚みを有するような金属体に対しても、相当ひずみの導入加工を施したいという要望が存在する。 However, for example, it is desired to introduce considerable strain to a metal body that has a large area that exceeds the area of the opposing surfaces of the upper and lower molds installed in the existing equipment, or a metal body that has a thickness. a demand exists.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、装置の大型化は可及的抑制しつつも、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を可能とする相当ひずみの導入方法を提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and while suppressing an increase in the size of the device as much as possible, the metal strain having a larger volume than the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step To provide a method for introducing equivalent strain, which enables introduction of equivalent strain over a wider range to a body.

上記従来の課題を解決するために、本発明に係る相当ひずみの導入方法では、(1)金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、導入工程が行われる標的位置に応じて前記金属体に設定した曲線状の仮想線に沿って複数箇所に亘り前記導入工程を連続又は断続的に繰り返し、前記曲線状の仮想線に沿った一方向に前記相当ひずみ導入部を形成することとした。
また、(2)金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、導入工程が行われる標的位置に応じて前記金属体に複数設定した直線状又は曲線状の仮想線に沿って仮想線を違えながら各仮想線上の複数箇所に亘り前記導入工程を連続又は断続的に繰り返し、前記直線状又は曲線状の仮想線に沿った一方向に前記相当ひずみ導入部を形成することとした。
In order to solve the conventional problems described above, in the method for introducing equivalent strain according to the present invention, (1) a pair of clamping bodies with a metal body interposed therebetween moves in parallel with each other, so that the first clamping pressure 1. A method for introducing an equivalent strain, comprising an introduction step of forming an equivalent strain introducing portion between one side of a metal body following a body and the other side of a metal body following a second clamping body, comprising: moving the pressing position on the metal body by the pressing body to the target position where the introduction step is performed, with respect to the metal body having a volume larger than the equivalent strain introducing portion formed in the introduction step of Accordingly, the introduction step is continuously or intermittently repeated over a plurality of locations along the curved virtual line set on the metal body to form the equivalent strain introducing portion in one direction along the curved virtual line. I decided to
(2) One side of the metal body that follows the first pressure body and the second pressure body follow the relative parallel movement of the pair of pressure bodies with the metal bodies interposed therebetween. A method for introducing an equivalent strain, comprising an introducing step of forming an equivalent strain introducing portion between the metal body and the other side of the metal body, the equivalent strain introducing portion having a larger volume than the equivalent strain introducing portion formed in one introducing step. Moving the pinching position on the metal body by the pinching body against the metal body, along a plurality of straight or curved imaginary lines set on the metal body according to the target position where the introduction step is performed Repeating the introduction step continuously or intermittently over a plurality of locations on each virtual line while changing the virtual line to form the equivalent strain introduction part in one direction along the straight or curved virtual line. did.

また、本発明に係る相当ひずみの導入方法では、以下の点にも特徴を有する。
(3)前記平行動作は直線的な動作又は軸線を挟圧方向とした回転動作であること
(4)前記平行動作は軸線を挟圧方向とした回転動作であって、前記複数の仮想線は同心円状に形成されていること。
In addition, the method of introducing equivalent strain according to the present invention is also characterized by the following points.
(3) The parallel motion is a linear motion or a rotary motion with the axis as the direction of pressing .
(4) The parallel movement is rotational movement with the axis being the direction of pressing, and the plurality of imaginary lines are formed concentrically.

また、本発明に係る相当ひずみの導入方法では、(金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備え、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、前記金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り前記導入工程を行う相当ひずみの導入方法であって、前記金属体は1度の前記導入工程で形成される相当ひずみ導入部の挟圧方向厚さよりも厚みを有するものであって前記平行動作は直線的な動作であり、前記第1の挟圧体と前記第2の挟圧体との間に形成した収容空間内に前記金属体を収容して厚み方向へ複数箇所に亘り層状に相当ひずみ導入部を形成するに際し、前記挟圧位置の移動は、前記第1及び第2の挟圧体の境界位置を挟圧方向へ変化させることで行うこととしても良い。 In addition, in the method for introducing equivalent strain according to the present invention, ( 5 ) one of the metal bodies following the first clamping body accompanies the relative parallel movement of the pair of clamping bodies with the metal bodies interposed therebetween. an introduction step of forming an equivalent strain introduction portion between the side and the other side of the metal body following the second clamping body, and having a larger volume than the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step A method for introducing an equivalent strain in which the introduction step is performed at a plurality of predetermined portions of the metal body by moving the pinching position on the metal body by the pinching body with respect to the metal body having , the metal body has a thickness greater than the thickness in the pinching direction of the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step, the parallel motion is a linear motion, and the first pinching When the metal body is accommodated in the accommodation space formed between the body and the second clamping body and the equivalent strain introducing portion is formed in layers over a plurality of locations in the thickness direction, the clamping position is moved. may be performed by changing the boundary position between the first and second pinching bodies in the pinching direction.

また、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法では、(6)長手方向に一定の断面外形状を有する棒状の金属体の所定の一部を挿通させた状態で把持する第1の把持体と残部一端側挿通させた状態で把持する第2の把持体との前記金属体の伸延方向と直交する方向への相対的な対向移動に伴って、前記第1及び第2の把持体の境界域に存する金属体に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記境界域に対する前記金属体の伸延方向における相対位置を前記第1の把持体と前記第2の把持体とに挿通させたまま移動して、前記金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り前記導入工程を行うこととしても良い。 In addition, in the method for introducing equivalent strain according to the present embodiment, (6) a first gripping body that is gripped while a predetermined part of a rod-shaped metal body having a constant cross-sectional outer shape in the longitudinal direction is inserted and The boundary between the first and second grips accompanies the relative movement in the direction orthogonal to the extension direction of the metal body with the second grip that is gripped with the one end of the remaining part inserted . A method for introducing an equivalent strain, comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction portion in a metal body existing in a region, wherein the metal body has a larger volume than the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step On the other hand, the relative position in the extension direction of the metal body with respect to the boundary area is moved while being inserted into the first gripping body and the second gripping body, and the metal body is moved to a predetermined portion at a plurality of locations. The introduction step may be performed over a period of time.

また、本実施形態に係る面性状変化方法では、()(1)~()いずれかに記載の相当ひずみの導入方法により相当ひずみが導入された金属材料表面の面性状を変化させるための方法であって、所望する面性状の押型面を備えた押型体に圧接させて前記金属材料表面の面性状を所望する面性状とするにあたり、前記相当ひずみの導入方法に由来して微細化された結晶粒の微細化度合いに応じた前記金属材料の伸びが200%を越える温度と圧接力とひずみ速度とを備える伸び増加条件下で行う面性状変化工程を有することとした。 Further, in the surface property changing method according to the present embodiment, the surface property of the metal material surface to which the equivalent strain is introduced by the method of introducing the equivalent strain according to any one of ( 7 ) (1) to ( 6 ) is changed. In the method of , in making the surface texture of the metal material surface the desired surface texture by pressing it against a mold body having a mold surface with a desired surface texture, miniaturization derived from the method of introducing the equivalent strain The surface property changing step is carried out under elongation-increasing conditions with a temperature, pressure contact force, and strain rate at which the elongation of the metal material exceeds 200% according to the degree of refinement of the crystal grains.

本発明に係る相当ひずみの導入方法では、金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、前記金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り前記導入工程を行うこととしたため、装置を大型化することなく、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を可能とする相当ひずみの導入方法を提供することができる。 In the method of introducing equivalent strain according to the present invention, one side of the metal body following the first clamping body and the second clamping body follow the relative parallel movement of the pair of clamping bodies with the metal bodies interposed therebetween. A method for introducing an equivalent strain, comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction portion between the other side of a metal body following a clamping body, wherein the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step is Since the introduction step is performed over a plurality of predetermined portions of the metal body by moving the clamping position on the metal body by the clamping body with respect to the metal body having a large volume, A method of introducing equivalent strain that enables introduction of equivalent strain over a wider range to a metal body having a volume larger than the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step without increasing the size of the device. can be provided.

相当ひずみ導入装置の一例を示した説明図である。It is an explanatory view showing an example of an equivalent strain introduction device. 相当ひずみ導入装置の要部断面を示した説明図である。It is an explanatory view showing a cross section of the main part of the equivalent strain introduction device. 相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the formation process of the equivalent strain introduction part. 第2のHPS手法における金型及び介在する金属体の形状を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the shapes of a mold and an intervening metal body in the second HPS technique; 相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the formation process of the equivalent strain introduction part. 第3のHPS手法における金型及び介在する金属体の形状を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the shapes of a mold and an intervening metal body in the third HPS technique; 相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the formation process of the equivalent strain introduction part. 第1のHPT手法におけるアンビル及び介在する金属体の形状を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the shape of an anvil and an intervening metal body in the first HPT method. 本実施形態に係る第1のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to the first HPS method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第1のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to the first HPS method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第1のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to the first HPS method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第1のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to the first HPS method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第1のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to the first HPS method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第1のHPT手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introduction portion according to the first HPT method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第1のHPT手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introduction portion according to the first HPT method according to the present embodiment; 金属体上に設定された仮想線を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing virtual lines set on a metal body; 本実施形態に係る第1のHPT手法に準じた相当ひずみの導入方法に用いるアンビルの構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of an anvil used in the equivalent strain introduction method according to the first HPT method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第1のHPT手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introduction portion according to the first HPT method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第2のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成に用いられる金属体の外観を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the appearance of a metal body used for forming an equivalent strain introducing portion according to the second HPS method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第2のHPS手法に準じた相当ひずみの導入方法に用いる金型の構成を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of a mold used in the equivalent strain introduction method according to the second HPS technique according to the present embodiment; 本実施形態に係る第2のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to the second HPS technique according to the present embodiment; 本実施形態に係る第2のHPS手法に準じた他の例に係る相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to another example according to the second HPS method according to the present embodiment; 本実施形態に係る第3のHPS手法に準じた相当ひずみ導入部の形成過程を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a process of forming an equivalent strain introducing portion according to the third HPS method according to the present embodiment; 実験例1に係る金属体の加工過程を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a working process of a metal body according to Experimental Example 1; 実験例1に係る金属体の加工過程を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a working process of a metal body according to Experimental Example 1; 実験例1に係る結果を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 1; 実験例2に係る実験方法を示した説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an experimental method according to Experimental Example 2; 実験例2に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 2; 実験例2に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 2; 実験例2に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 2; 実験例3に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 3; 実験例3に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 3; 実験例3に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 3; 実験例3に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 3; 実験例3に係る結果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the results of Experimental Example 3; 本実施形態に係る面性状変化方法の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a surface property changing method according to the present embodiment;

本発明は、金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、装置を大型化することなく、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を可能とする相当ひずみの導入方法を提供するものである。 The present invention relates to a pair of clamping bodies with metal bodies interposed therebetween, accompanied by relative parallel movement, one side of the metal body following the first clamping body and the metal body following the second clamping body. A method for introducing an equivalent strain comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction part between the body and the other side, wherein the equivalent strain introduction part is formed in a single introduction step without increasing the size of the device. To provide a method for introducing equivalent strain, which enables introduction of equivalent strain over a wider range to a metal body having a larger volume.

また本発明は、金属体の一部を把持する第1の把持体と残部を把持する第2の把持体との相対的な対向移動に伴って、前記第1及び第2の把持体の境界域に存する金属体に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、装置を大型化することなく、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を可能とする相当ひずみの導入方法について提供するものでもある。 In addition, according to the present invention, the boundary between the first and second grippers is moved along with the relative movement of the first gripper that grips a portion of the metal body and the second gripper that grips the remaining portion of the metal body. An equivalent strain introduction method comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction portion in a metal body existing in a region, wherein the equivalent strain introduction portion is formed in a single introduction step without increasing the size of the apparatus. The present invention also provides a method of introducing equivalent strain that enables introduction of equivalent strain over a wider range to a metal body having a large volume.

ここで金属体の素材は特に限定されるものではなく、あらゆる金属材料を採用することが可能である。中でも、アルミニウム合金やマグネシウム合金、チタン合金、ニッケル基合金などの金属材料を加工対象とし、超塑性を発現させることもできる。 Here, the material of the metal body is not particularly limited, and any metal material can be adopted. Among them, metal materials such as aluminum alloys, magnesium alloys, titanium alloys, and nickel-based alloys can be processed, and superplasticity can be expressed.

特に、INCONEL718(INCONELは登録商標)などの耐熱合金材料は、耐熱性、耐蝕性、耐酸化性などの高温特性に優れており、原子力産業や産業用タービン、航空機のジェットエンジン、過給機部品など様々な分野において利用価値の高い材料である反面、難加工性材料の材料でもあることから他の金属材料に比して加工が難しく、生産性向上やコスト低減が困難という側面も有しているが、この点、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法によれば、相当ひずみの付与装置の大型化を抑制しつつも、同相当ひずみ付与装置の1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し相当ひずみの導入が可能となるため、難加工性材料の加工性を向上できるのは勿論のこと、大量生産性に優れ、生産性向上やコスト低減を図ることが可能となる点で極めて有利である。 In particular, heat-resistant alloy materials such as INCONEL718 (INCONEL is a registered trademark) have excellent high-temperature properties such as heat resistance, corrosion resistance, and oxidation resistance, and are widely used in the nuclear industry, industrial turbines, aircraft jet engines, and turbocharger parts. Although it is a material with high utility value in various fields, it is also a material that is difficult to process, so it is difficult to process compared to other metal materials, making it difficult to improve productivity and reduce costs. However, in this regard, according to the equivalent strain introduction method according to the present embodiment, while suppressing the enlargement of the equivalent strain imparting device, the equivalent strain imparting device formed in one step of introducing the equivalent strain Since it is possible to introduce equivalent strain to a metal body that has a larger volume than the strain introduction part, not only can it improve the workability of difficult-to-work materials, but it is also excellent in mass productivity, improving productivity and reducing costs. This is extremely advantageous in that it is possible to achieve reduction.

また、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法において、金属体に相当ひずみ導入部を形成する導入工程は、金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作によって成されたり、金属体の一部を把持する第1の把持体と残部を把持する第2の把持体との相対的な対向移動によって成されるものである。 In addition, in the method for introducing equivalent strain according to the present embodiment, the introduction step of forming the equivalent strain introducing portion in the metal body is performed by relatively parallel movement of a pair of clamping bodies with the metal body interposed therebetween, This is achieved by the relative opposing movement of the first gripping body that grips a portion of the metal body and the second gripping body that grips the remaining portion.

この挟圧体の相対的な平行動作や対向移動は特に限定されるものではないが、例えば、本発明者らがこれまでに検討した様々な相当ひずみの導入手法に準ずるものを採用することができる。 The relative parallel movement and countermovement of the clamping body are not particularly limited, but for example, it is possible to adopt a method that conforms to the methods of introducing various equivalent strains that have been studied by the present inventors. can.

ここで、本発明の理解に供するため、まずは、挟圧体の相対的な平行動作や、把持体の相対的な対向動作について幾つかの代表例を示しつつ説明する。 Here, in order to provide an understanding of the present invention, first, the relative parallel movement of the clamping body and the relative opposing movement of the gripping body will be described while showing some representative examples.

HPS法に属する手法の一つとして、図1及び図2に示すような方法(以下、便宜上、第1のHSP手法と称する。)が挙げられる。図1は、第1のHSP手法により金属体に相当ひずみ導入部を形成するための相当ひずみ導入装置の構成概要を示した説明図であり、図2はその要部断面を示した説明図である。 One method belonging to the HPS method is the method shown in FIGS. 1 and 2 (hereinafter referred to as the first HSP method for convenience). FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an equivalent strain introducing device for forming an equivalent strain introducing portion in a metal body by the first HSP method, and FIG. be.

図1に示すように、相当ひずみ導入装置10は、第1の挟圧体に相当する第1金型11、第2の挟圧体に相当する第2金型12、上アンビル13、下アンビル14、ベッド15、スライド16、駆動装置としての第1油圧装置17、スライド装置としての第2油圧装置18を備えている。なお図1では、これら油圧装置の駆動を制御する制御部や本体フレームなどの付帯構成については、構造や動作の理解を容易とするために省略している。 As shown in FIG. 1, the equivalent strain introduction device 10 includes a first mold 11 corresponding to a first clamping body, a second mold 12 corresponding to a second clamping body, an upper anvil 13 and a lower anvil. 14, a bed 15, a slide 16, a first hydraulic device 17 as a drive device, and a second hydraulic device 18 as a slide device. Note that FIG. 1 omits additional components such as a control unit for controlling the driving of these hydraulic devices and a body frame to facilitate understanding of the structure and operation.

第1油圧装置17は、本体フレームに固定されたシリンダ部17aと、シリンダ部17aに対して伸縮自在に構成されたピストン部17bとを有している。ピストン部17bは、シリンダ部17aに対して加圧方向D3に進退可能に構成されており、ピストン部17bの先端にはスライド16が固定されている。 The first hydraulic device 17 has a cylinder portion 17a fixed to the body frame, and a piston portion 17b configured to be telescopic with respect to the cylinder portion 17a. The piston portion 17b is configured to be able to advance and retreat in the pressurizing direction D3 with respect to the cylinder portion 17a, and the slide 16 is fixed to the tip of the piston portion 17b.

スライド16の下面には、金型固定用の固定凹部16aが形成されており、固定凹部16aに上アンビル13が固定される。図1に示す例では、上アンビル13の基部を固定凹部16aに埋設状態で固定されており、上アンビル13はスライド16から下アンビル14に向けて突出した状態になっている。上アンビル13の下面の条溝には、第1金型11が入れ子状に固定されている。 A fixed concave portion 16a for fixing a mold is formed in the lower surface of the slide 16, and the upper anvil 13 is fixed to the fixed concave portion 16a. In the example shown in FIG. 1 , the base of the upper anvil 13 is embedded in the fixing recess 16 a and fixed, and the upper anvil 13 protrudes from the slide 16 toward the lower anvil 14 . A first mold 11 is fixed in a nested manner in the grooves on the lower surface of the upper anvil 13 .

スライド16の下面は、下アンビル14を固定されたベッド15の上面に対向配置されている。 The lower surface of the slide 16 faces the upper surface of the bed 15 to which the lower anvil 14 is fixed.

ベッド15の上面には、金型固定用の固定凹部15aが形成されており、固定凹部15aに下アンビル14が固定される。図1に示す例では、下アンビル14の基部が固定凹部15aに埋設状態で固定されており、下アンビル14の金型部についてはベッド15から上アンビル13に向けて突出した状態となっている。下アンビル14の上面の条溝には、第2金型12が入れ子状に嵌合されており、長さ方向D1(条溝の延びる方向)に沿って摺動可能になっている。すなわち、第2金型12の摺動移動は下アンビル14の条溝によって案内される。 A fixed concave portion 15a for fixing a mold is formed on the upper surface of the bed 15, and the lower anvil 14 is fixed to the fixed concave portion 15a. In the example shown in FIG. 1, the base of the lower anvil 14 is fixed in the fixed recess 15a in an embedded state, and the mold portion of the lower anvil 14 protrudes from the bed 15 toward the upper anvil 13. . The second mold 12 is nested in the grooves on the upper surface of the lower anvil 14 and is slidable along the length direction D1 (the direction in which the grooves extend). That is, the sliding movement of the second die 12 is guided by the grooves of the lower anvil 14 .

また、第2金型12は、第2油圧装置18によって第1金型11に対して相対的に長さ方向D1にスライド移動するように駆動される。 The second mold 12 is driven by the second hydraulic device 18 so as to slide relative to the first mold 11 in the length direction D1.

第2油圧装置18は、シリンダ部18aと、このシリンダ部18aから伸縮自在のピストン部18bとを有しており、ピストン部18bの先端には第2金型12を押すための押棒18cが設けてある。ピストン部18bは、長さ方向D1に伸縮する。第2油圧装置18のピストン部18bを長さ方向D1に伸縮して押棒18cを駆動すると、押棒18cが第2金型12に当接して第2金型12を第1金型11に対してスライド移動させる。 The second hydraulic device 18 has a cylinder portion 18a and a piston portion 18b that can extend and retract from the cylinder portion 18a. There is. The piston portion 18b expands and contracts in the length direction D1. When the piston portion 18b of the second hydraulic device 18 is extended and contracted in the length direction D1 to drive the push rod 18c, the push rod 18c contacts the second mold 12 and pushes the second mold 12 against the first mold 11. slide to move.

また、第1金型11は、第2金型12との対向面を高摩擦面としている。同様に、第2金型12も、第1金型11との対向面を高摩擦面としている。 In addition, the first mold 11 has a high-friction surface facing the second mold 12 . Similarly, the second mold 12 also has a high-friction surface facing the first mold 11 .

以上のように構成された相当ひずみ導入装置10によれば、第1油圧装置17のピストン部17bを加圧方向D3へ進出してスライド16を駆動すると、図2に示すように、上アンビル13が下アンビル14に近づく方向に駆動されることで第1金型11が第2金型12に近づいて、加工対象として介在させた板状の金属体Mの挟圧が行われる。 According to the equivalent strain introduction device 10 configured as described above, when the piston portion 17b of the first hydraulic device 17 is advanced in the pressurizing direction D3 to drive the slide 16, the upper anvil 13 is shown in FIG. is driven in a direction approaching the lower anvil 14, the first mold 11 approaches the second mold 12, and the plate-like metal body M interposed as a processing object is pressed.

次いで、この挟圧状態を維持したまま、第2油圧装置18のピストン部18bを加圧方向D1へ進出して第2金型12を駆動する(図2において紙面手前方向に移動させる)。 Next, while maintaining this clamping state, the piston portion 18b of the second hydraulic device 18 advances in the pressurizing direction D1 to drive the second mold 12 (moves forward in FIG. 2).

すると、この動作によって図3(a)に示すように、第1金型11(第1の挟圧体)に追従する金属体Mの上面側Mu(一側)と、第2金型12(第2の挟圧体)に追従する金属体Mの下面側Md(他側)との間には金属体Mに相当ひずみが導入され、図3(b)にて斜め格子の網掛けで示すように肉厚内部に相当ひずみ導入部Sが形成されることとなる。なお、この動作は第2油圧装置18と反対側に第3油圧装置を配置し、往復加工によって相当ひずみの導入を加速させても良い。 Then, by this operation, as shown in FIG. 3A, the upper surface side Mu (one side) of the metal body M following the first mold 11 (first clamping body) and the second mold 12 ( Equivalent strain is introduced into the metal body M between the lower surface side Md (the other side) of the metal body M following the second clamping body), and is shown by diagonal grid hatching in FIG. Thus, the equivalent strain introduction portion S is formed inside the thickness. For this operation, a third hydraulic device may be arranged on the opposite side of the second hydraulic device 18 to accelerate the introduction of the equivalent strain by reciprocating machining.

また、HPS法に属する手法の別例として、図4に示すような方法(以下、便宜上、第2のHPS手法と称する。)が挙げられる。図4は、第2のHPS手法に係る相当ひずみ導入装置における金型及び介在させた金属体の形状を示す模式図である。 As another example of the method belonging to the HPS method, there is a method shown in FIG. 4 (hereinafter referred to as the second HPS method for convenience). FIG. 4 is a schematic diagram showing the shapes of the mold and the intervening metal body in the equivalent strain introduction device according to the second HPS method.

図4に示すように、第2のHPS手法においても、第1の挟圧体に相当する第1金型21と第2の挟圧体に相当する第2金型22との間に金属体Mを介在させて挟圧しつつ相当ひずみ導入部を形成するのであるが、第2金型22と対向する第1金型21の下面には金属体Mの上半部と略同形状の第1凹部21aが形成され、また、第1金型21と対向する第2金型22の上面には金属体Mの下半部と略同形状の第2凹部22aが形成されており、金属体Mは、第1金型21と第2金型22とを近接させた際に、第1凹部21aと第2凹部22aとによって形成される収容空間23内に収容される。 As shown in FIG. 4, also in the second HPS method, a metal body is placed between a first mold 21 corresponding to the first clamping body and a second mold 22 corresponding to the second clamping body. The equivalent strain introducing portion is formed while pressing with the metal M interposed therebetween. A recess 21a is formed, and a second recess 22a having substantially the same shape as the lower half of the metal body M is formed on the upper surface of the second die 22 facing the first die 21. is housed in the housing space 23 formed by the first recess 21a and the second recess 22a when the first mold 21 and the second mold 22 are brought close to each other.

すなわち、前述の第1のHPS手法と同様、加圧方向に進退する第1油圧装置や長さ又は幅方向に進退する第2油圧装置等を用い、図5(a)に示すように第1金型21及び第2金型22を第1油圧装置等によって近接させて収容空間23に介在させた金属体Mを挟圧し、図5(b)に示すように、挟圧状態を維持したまま第2油圧装置等により第1金型21又は第2金型22(図5(b)においては第2金型22)を平行動作させる。 That is, as in the above-described first HPS method, the first hydraulic device that advances and retreats in the pressurizing direction, the second hydraulic device that advances and retreats in the length or width direction, etc. are used, and as shown in FIG. The metal mold 21 and the second mold 22 are brought close to each other by the first hydraulic device or the like, and the metal body M interposed in the housing space 23 is pressed, and as shown in FIG. 5B, the pressed state is maintained. The first mold 21 or the second mold 22 (the second mold 22 in FIG. 5(b)) is moved in parallel by the second hydraulic device or the like.

すると、この動作によって、第1金型21(第1の挟圧体)に追従する金属体Mの上半部(一側)と、第2金型22(第2の挟圧体)に追従する金属体Mの下半部(他側)との間、第1金型21と第2金型22との境界面に位置する金属体Mの内部、換言すれば、第1金型21と第2金型22との分割面を含む仮想の境界平面が横断する金属体Mの部位に相当ひずみが導入されて、網掛けで示すように金属体Mに対して縦割り方向へ相当ひずみ導入部Sが形成される。 Then, by this operation, the upper half (one side) of the metal body M following the first mold 21 (first clamping body) and the second mold 22 (second clamping body) are followed. The inside of the metal body M located at the boundary surface between the first mold 21 and the second mold 22, in other words, between the first mold 21 and the lower half (other side) of the metal body M Equivalent strain is induced in the portion of the metal body M crossed by the imaginary boundary plane including the dividing plane with the second mold 22, and as shown by hatching, the equivalent strain is induced in the longitudinal direction of the metal body M. Part S is formed.

このような第2のHPS手法は、例えば棒状の金属体に対して相当ひずみ導入部Sを形成するに際し極めて有用である。 Such a second HPS method is extremely useful in forming the equivalent strain introducing portion S in a rod-shaped metal body, for example.

特に、図5(b)において示すように、第1金型21及び第2金型22には、相対的な移動(ここでは、金属体Mの対向する一対の底面-底面方向への第1金型21や第2金型22の相対的な移動)に伴う金属体Mからの抗力に抗して金属体Mの第1凹部21aや第2凹部22a内での滑りを抑制するための規制壁24a~24dが設けられており、金属体Mに対しせん断力を効率的に作用させて、相当ひずみが効果的に導入された相当ひずみ導入部Sの形成を可能としている。 In particular, as shown in FIG. 5(b), the first mold 21 and the second mold 22 are subjected to relative movement (here, a pair of opposed bottom surfaces of the metal body M in the direction of the bottom surface). Regulation for suppressing the sliding of the metal body M in the first recess 21a and the second recess 22a against the drag force from the metal body M accompanying the relative movement of the mold 21 and the second mold 22) Walls 24a to 24d are provided to efficiently apply a shearing force to the metal body M, thereby enabling formation of the equivalent strain introducing portion S in which equivalent strain is effectively introduced.

なお、規制壁24a及び規制壁24dは、第2金型22が第1金型21に対して相対的に白抜き実線で示す矢印U1の方向に移動させた場合に金属体Mからの抗力に抗する規制壁として機能するものであり、規制壁24b及び規制壁24cは、白抜き破線で示す矢印U2の方向に移動させた場合に金属体Mからの抗力に抗する規制壁として機能するものである。 In addition, when the second mold 22 is moved in the direction of the arrow U1 indicated by the outline solid line relative to the first mold 21, the restriction wall 24a and the restriction wall 24d resist the reaction force from the metal body M. The control wall 24b and the control wall 24c function as control walls that resist the drag force from the metal body M when moved in the direction of the arrow U2 indicated by the outline dashed line. is.

すなわち、図5(a)に示す棒状(ここでは円柱状)の金属体Mに対し、矢印U1の方向に相対移動させた図5(b)に示す状態に変形させて相当ひずみ導入部Sを形成した後に、矢印U2の方向に相対移動させることで、図5(a)に示した元の形状と略同形状の状態に戻しても良い。勿論、形状を元の状態に戻す必要が無い場合には、必要に応じて規制壁の数を減らしても良い。 That is, the rod-shaped (here, columnar) metal body M shown in FIG. 5(a) is deformed into the state shown in FIG. After forming, it may be returned to a state of substantially the same shape as the original shape shown in FIG. 5(a) by relatively moving in the direction of arrow U2. Of course, if there is no need to return the shape to its original state, the number of control walls may be reduced as necessary.

また、第1凹部21a及び第2凹部22aの内表面は、粗面とするのが好ましい。特に、金属体MがINCONEL718などニッケル基超合金の如き高強度難加工材である場合をはじめ種々の金属材料に対し、400%以上の伸びを示すような超塑性や、100%以上400%未満の伸びを示すような性質(以下、準超塑性と称する。)を発現可能な程度に結晶粒の微細化を行う際に有用である。 Also, the inner surfaces of the first recess 21a and the second recess 22a are preferably rough surfaces. In particular, when the metal body M is a high-strength, difficult-to-work material such as a nickel-based superalloy such as INCONEL718, various metal materials, such as superplasticity exhibiting elongation of 400% or more, or 100% or more and less than 400% It is useful for refining crystal grains to the extent that a property that exhibits elongation (hereinafter referred to as quasi-superplasticity) can be expressed.

第1凹部21aや第2凹部22aの内表面における粗面の度合いは、加工対象となる金属体Mによって適宜設定することが可能であるが、概ねRz=25μm~60μm、好ましくはRz=25μm~45μmとするのが望ましい。このような構成とすることにより、金属体Mに対して効果的に相当ひずみの導入を行うことができる。 The degree of roughness of the inner surfaces of the first concave portion 21a and the second concave portion 22a can be appropriately set depending on the metal body M to be processed. 45 μm is desirable. With such a configuration, the equivalent strain can be effectively introduced to the metal body M.

また、第1及び第2の金型21,22による金属体Mに対する挟圧力は、その金属体Mの素材によって適宜設定可能であるが、概ね1.0GPa~10GPa、好ましくは1.5GPa~4GPaとすることができる。この挟圧力は、上述の超塑性や準超塑性を発現可能な程度に結晶粒の微細化を行う場合、本来であれば最低でも4GPa程度必要であることと比較すると、相当に加重が低減されている。これは、規制壁24a~24dや各凹部21a,22aの内表面に形成した粗面による効果の一つである。 The clamping pressure of the metal body M by the first and second molds 21 and 22 can be appropriately set depending on the material of the metal body M, but is generally 1.0 GPa to 10 GPa, preferably 1.5 GPa to 4 GPa. be able to. This clamping pressure is considerably reduced compared to the fact that a minimum of about 4 GPa is normally required when refining grains to the extent that the above-mentioned superplasticity or quasi-superplasticity can be expressed. ing. This is one of the effects of the rough surfaces formed on the regulation walls 24a to 24d and the inner surfaces of the recesses 21a and 22a.

このように、第2のHPS手法は、金属体M、特に棒状の金属体Mに対して相当ひずみ導入部Sを形成するにあたり、極めて有用な方法であると言える。 Thus, it can be said that the second HPS method is a very useful method in forming the equivalent strain introduction portion S in the metal body M, particularly in the rod-like metal body M.

また、HPS法に属する手法の更なる別例として、図6に示すような方法(以下、便宜上、第3のHPS手法と称する。)が挙げられる。図6は、第3のHPS手法に係る相当ひずみ導入装置における金型及び介在する金属体の形状を示す模式図である。 Further, as another example of the method belonging to the HPS method, there is a method shown in FIG. 6 (hereinafter referred to as the third HPS method for convenience). FIG. 6 is a schematic diagram showing the shapes of a mold and intervening metal bodies in an equivalent strain introduction device according to the third HPS method.

図6に示すように、第3のHPS手法では、第1の把持体に相当する第1金型25と第2の把持体に相当する第2金型26及び第3金型27とを備えており、第1~第3金型25
,26,27には、一体的につなぎ合わせると金属体Mの外形形状と略同形状の収容空間28を構成する凹部や孔部がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 6, in the third HPS method, a first mold 25 corresponding to the first grip and a second mold 26 and a third mold 27 corresponding to the second grip are provided. and the first to third molds 25
, 26 and 27 are provided with recesses and holes that form a housing space 28 having substantially the same shape as the outer shape of the metal body M when integrally connected.

具体的には、第1金型25には金属体Mの中程の一部を把持可能に形成された第1孔部25aが、第2金型26には金属体Mの残部一端側を把持可能に形成された第2孔部26aが、第3金型27には金属体Mの残部他端側を把持可能に形成された第3孔部27aが、それぞれ備えられている。 Specifically, the first mold 25 has a first hole 25a formed so as to be able to grip a part of the middle portion of the metal body M, and the second mold 26 has a first hole portion 25a formed to hold the remaining part of the metal body M. A second hole 26a formed to be grippable and a third hole 27a formed to be able to grip the other end of the remaining portion of the metal body M are provided in the third mold 27, respectively.

そして、各金型25~27をつなぎ合わせることでそれぞれの孔部25a~27aにより形成される収容空間28に金属体Mを介在させて挟圧しつつ相当ひずみ導入部を形成する。 Then, by connecting the metal molds 25 to 27 together, a corresponding strain introducing portion is formed by interposing and compressing the metal body M in the housing space 28 formed by the respective hole portions 25a to 27a.

すなわち、前述の第1のHPS手法と同様、加圧方向に進退する第1油圧装置や金属体Mを横断する方向に進退する第2油圧装置等を用い、図7(a)に示すように第1金型25を介しつつ第2金型26及び第3金型27を第1油圧装置等によって近接させて収容空間28に介在させた金属体Mを挟圧し、図7(b)に示すように、挟圧状態を維持したまま第2油圧装置等により第1金型21を第2金型26及び第3金型27に対し、図7(b)の右に矢印で示す如く相対的に対向移動させる。 That is, as in the above-described first HPS method, using the first hydraulic device that advances and retreats in the pressurizing direction and the second hydraulic device that advances and retreats in the direction crossing the metal body M, as shown in FIG. The second mold 26 and the third mold 27 are brought close to each other through the first mold 25 by the first hydraulic device or the like, and the metal body M interposed in the housing space 28 is pressed, as shown in FIG. 7(b). 7(b), the first mold 21 is moved relative to the second mold 26 and the third mold 27 by the second hydraulic device or the like while maintaining the clamping state. move in the opposite direction.

すると、この動作によって、第1金型25(第1の把持体)に追従する金属体Mの中途部(一部)と第2金型26(第2の把持体)に追従する金属体Mの左部(残部一端側)との境界域、及び、第1金型25(第1の把持体)に追従する金属体Mの中途部(一部)と第3金型27(第2の把持体)に追従する金属体Mの右部(残部他端側)との境界域に存する金属体Mの内部に相当ひずみが導入されて、網掛けで示すような相当ひずみ導入部Sが形成される。 Then, by this operation, the middle portion (part) of the metal body M following the first mold 25 (first gripped body) and the metal body M following the second metal mold 26 (second gripped body) are formed. and the middle portion (part) of the metal body M following the first mold 25 (first gripping body) and the third mold 27 (second Equivalent strain is introduced into the inside of the metal body M existing in the boundary area with the right part (remaining other end side) of the metal body M following the gripping body), and the equivalent strain introduction part S shown by hatching is formed. be done.

次に、HPT法に属する手法について引き続き例示する。HPT法の一つとして、図8に示すような方法(以下、便宜上、第1のHPT手法と称する。)が挙げられる。図8は、第1のHPT手法に係る相当ひずみ導入装置における金型及び介在する金属体の形状を示す模式図である。 Next, the methods belonging to the HPT method will continue to be illustrated. As one of the HPT methods, there is a method shown in FIG. 8 (hereinafter referred to as the first HPT method for convenience). FIG. 8 is a schematic diagram showing the shapes of the mold and the intervening metal bodies in the equivalent strain introduction device according to the first HPT method.

第1のHPT手法に係る相当ひずみ導入装置は、図8(a)に示すように、対向させて配置したそれぞれ第1の挟圧体及び第2の挟圧体に相当する横断面略円形状の2つのアンビル(上アンビル31,下アンビル32)を備えている。2つのアンビル31,32の成形面33,34にはディスク状に形成された金属体Mの直径と略同一の直径を有する円形状の凹部33a,34aを形成しており、円形状の凹部33a,34a間でディスク状の金属体Mを狭圧することができる。2つのアンビル31,32の少なくとも一方には、支持基台を介して図示しない押圧手段が接続されており、2つのアンビル31,32の円形状の凹部33a,34a間に狭圧したディスク状の金属体Mに対して、金属体Mの厚み方向に数GPaの圧力を加えることができる。2つのアンビル31,32の少なくとも一方には、支持基台を介し、図示しない回転手段が接続されており、2つのアンビル31,32の円形状の凹部33a,34aの中心を回転軸とし、一方のアンビルを他方のアンビルに対して回転させることで相対的な平行動作を行わせる。 As shown in FIG. 8(a), the equivalent strain introduction device according to the first HPT method has a substantially circular cross section corresponding to the first pressing body and the second pressing body arranged to face each other. two anvils (upper anvil 31, lower anvil 32). Forming surfaces 33 and 34 of the two anvils 31 and 32 are formed with circular recesses 33a and 34a having substantially the same diameter as the diameter of the disk-shaped metal body M. The circular recess 33a , 34a. A pressing means (not shown) is connected to at least one of the two anvils 31 and 32 via a support base, and a disc-shaped pressing means is squeezed between the circular concave portions 33a and 34a of the two anvils 31 and 32. A pressure of several GPa can be applied to the metal body M in the thickness direction thereof. A rotating means (not shown) is connected to at least one of the two anvils 31 and 32 via a support base. Rotating one anvil with respect to the other provides relative parallel motion.

このような構成を有する相当ひずみ導入装置を用いて、2つのアンビル31,32の円形状の凹部33a,34a間でディスク状の金属体Mを数GPa、例えば6GPa程度の圧力で挟圧しながら、一方のアンビルを他方のアンビルに対して相対的に回転させる。 Using the equivalent strain introduction device having such a configuration, while pressing the disk-shaped metal body M between the circular recesses 33a and 34a of the two anvils 31 and 32 with a pressure of several GPa, for example, about 6 GPa, One anvil is rotated relative to the other anvil.

すると、この動作によって図8(b)に示すように、上アンビル31(第1の挟圧体)に追従する金属体Mの上面側Mu(一側)と、下アンビル32(第2の挟圧体)に追従する金属体Mの下面側Md(他側)との間には金属体Mに相当ひずみが導入され、図8(c)にて網掛けで示すように肉厚内部に相当ひずみ導入部Sが形成されることとなる。 As a result of this operation, as shown in FIG. 8B, the upper surface side Mu (one side) of the metal body M following the upper anvil 31 (first clamping member) and the lower anvil 32 (second clamping member) are formed. An equivalent strain is introduced into the metal body M between the lower surface side Md (the other side) of the metal body M following the pressure body), and as shown by hatching in FIG. A strain introducing portion S is formed.

ここまで、第1~第3のHPS手法や、第1のHPT手法を例に挙げつつ説明してきたが、第1のHPS手法や第1のHPT手法では、より大きな金属体Mを対象として相当ひずみの導入工程を行うためには、より大きな挟圧体で処理を行う必要があり、相当ひずみ導入装置自体を大型化する必要がある。 So far, the first to third HPS methods and the first HPT method have been described as examples. In order to perform the strain introduction step, it is necessary to perform processing with a larger clamping body, and it is necessary to increase the size of the equivalent strain introduction device itself.

また、第2及び第3のHPS手法では、金属体Mの一部に相当ひずみ導入部Sを形成するにとどまり、全体的に相当ひずみ導入部Sを形成するのは困難であった。 Further, in the second and third HPS methods, the equivalent strain introducing portion S is only formed in a part of the metal body M, and it is difficult to form the equivalent strain introducing portion S as a whole.

すなわち、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな厚みや広がりなど、大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を行うことは困難であった。 That is, it has been difficult to introduce an equivalent strain over a wider range to a metal body having a large volume such as a thickness and a spread larger than the equivalent strain introducing portion formed in a single introduction step.

そこで、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法では、その特徴的な構成の一つとして、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、挟圧体による金属体上の挟圧位置を移動して、金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り導入工程を行うこととしている。 Therefore, in the equivalent strain introduction method according to the present embodiment, as one of its characteristic configurations, a metal body having a larger volume than the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step is subjected to pinching. By moving the clamping position on the metal body by the body, the introduction step is performed to a plurality of predetermined portions of the metal body.

また、金属体の一部を把持する第1の把持体と残部を把持する第2の把持体との相対的な対向移動に伴って、第1及び第2の把持体の境界域に存する金属体に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、境界域に対する金属体の相対位置を移動して、金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り導入工程を行うことにも特徴を有している。 In addition, as the first gripping body that grips a part of the metal body and the second gripping body that grips the remaining part of the metal body move relative to each other, the metal existing in the boundary area between the first and second gripping bodies A method for introducing an equivalent strain, comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction part in a body, wherein a metal body having a larger volume than the equivalent strain introduction part formed in one introduction step is applied to the boundary region It is also characterized by moving the relative position of the metal body and performing the introduction step over a plurality of predetermined parts of the metal body.

特に前者によれば、前述の第1及び第2のHPS手法や第1のHPT手法に準じ、更に汎用性が高くより拡張された相当ひずみの導入方法とすることができ、金属体のより広い範囲に渡って相当ひずみ導入部の形成を行うことが可能となる。 In particular, according to the former, according to the above-mentioned first and second HPS methods and the first HPT method, it can be a method of introducing equivalent strain that is more versatile and expanded, and the metal body can be wider It becomes possible to form the equivalent strain introduction part over a range.

また後者においても、前述の第3のHPS手法に準じ、同様に、更に汎用性が高くより拡張された相当ひずみの導入方法とすることができ、金属体のより広い範囲に渡って相当ひずみ導入部の形成を行うことが可能となる。 Also, in the latter, in accordance with the above-mentioned third HPS method, similarly, it is possible to introduce a method of introducing equivalent strain that is more versatile and expanded, and introduces equivalent strain over a wider range of the metal body. It becomes possible to form a part.

従来の手法に比してより拡張されたこれら本実施形態に係る相当ひずみの導入方法は、以下に述べるより具体的な例として解釈することもできる。 These methods of introducing equivalent strain according to the present embodiment, which are more extended than conventional methods, can also be interpreted as more specific examples described below.

図9は、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、第1のHPS手法に準じた導入工程により応用した例を示す説明図である。なお、以下に説明する応用例において、図9中の凡例の如く、挟圧体による金属体M上での挟圧位置は濃い網掛けで示し、相当ひずみが導入された部位(相当ひずみ導入部S)は斜め格子の網掛けで示す。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example in which the equivalent strain introduction method according to the present embodiment is applied by an introduction process according to the first HPS method. In the application examples described below, as shown in the legend in FIG. S) is indicated by slanted grid shading.

図9(a)に示すように、金属体Mは、導入工程が行われることにより表面から裏面に至る厚み方向へは相当ひずみ導入部Sを形成可能であるものの、挟圧体による挟圧面積よりも広い面積を有しており、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部Sよりも大きな体積を有する金属体である。 As shown in FIG. 9( a ), the metal body M can be formed with an equivalent strain introducing portion S in the thickness direction from the front surface to the back surface by performing the introduction step, but the pressing area by the pressing body The metal body has an area larger than that of the equivalent strain introduction portion S formed in one introduction step and a volume larger than that of the equivalent strain introduction portion S formed in one introduction step.

そこでまず、任意の位置P1にて導入工程を行って相当ひずみ導入部Sを形成し、次いで金属体Mを移動させ、図9(b)に示す任意の位置P2を挟圧体による挟圧位置として導入工程を行う。また、更に金属体Mを移動させて図9(c)に示す任意の位置P3を挟圧位置として導入工程を行っても良い。 Therefore, first, an introduction step is performed at an arbitrary position P1 to form an equivalent strain introduction portion S, then the metal body M is moved, and an arbitrary position P2 shown in FIG. Perform the introduction process as Alternatively, the introduction step may be performed by further moving the metal body M and setting an arbitrary position P3 shown in FIG. 9(c) as the clamping position.

このように、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法によれば、これまで加工可能な金属体Mの大きさが挟圧体にて挟持可能な範囲の大きさに限られていたのに対し、金属体M上の挟圧位置を移動して金属体Mの所定部位へ複数箇所に亘り導入工程を行うこととしたため、装置を大型化することなく、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を行うことができる。 As described above, according to the method of introducing equivalent strain according to the present embodiment, the size of the metal body M that can be processed has been limited to the size range that can be clamped by the clamping body. Since the introduction step is performed at a plurality of locations on the metal body M by moving the clamping position on the metal body M, the device can be formed in a single introduction process without increasing the size of the apparatus. Equivalent strain can be introduced over a wider range to a metal body having a volume larger than that of the strain introduction portion.

また、図9に示した相当ひずみの導入方法は、金属体M上において相当ひずみ導入部Sを形成したい複数の位置がそれぞれ離れている場合、一例としては、ニッケル基合金などの難加工性金属である金属体M上においてそれぞれ離れた複数の部位に鍛造成形加工を施したい場合、二次元方向への自由度を持って標的部位の結晶微細化を惹起させ、超塑性を付与して加工を行うことが可能となる。 Further, the method of introducing equivalent strain shown in FIG. When forging is to be performed on a plurality of parts separated from each other on the metal body M, the target part is given a degree of freedom in the two-dimensional direction to cause crystal refinement and superplasticity is applied to perform the forging process. can be done.

また、導入工程を施す複数の標的部位は、離隔した位置である必要はない。図10(a)に示すように、まず任意の位置P1へ導入工程を行って相当ひずみ導入部Sを形成した後、図10(b)に示す如く位置P1に近接する位置P2を標的部位として導入工程を行うようにしても良いし、図10(c)にて示す位置P2と位置P3の関係のように相当ひずみ導入部Sと標的領域との一部(場合によっては全部)が重畳するように導入工程を行っても良い。 Also, the multiple target sites subjected to the introduction step do not have to be spaced apart. As shown in FIG. 10(a), first, an introduction step is performed at an arbitrary position P1 to form an equivalent strain introduction portion S, and then, as shown in FIG. The introduction step may be performed, and part (or all) of the equivalent strain introduction portion S and the target region overlap like the relationship between the position P2 and the position P3 shown in FIG. 10(c). The introduction step may be performed as follows.

このような構成とすることにより、先に形成した相当ひずみ導入部Sと連続する相当ひずみ導入部Sを形成することができ、相当ひずみ導入部Sを形成したい金属体M上の領域が1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部Sよりも大きい場合であっても、隙間無く相当ひずみ導入部Sの形成を行うことが可能となる。 With such a configuration, the equivalent strain introduction portion S continuous with the previously formed equivalent strain introduction portion S can be formed, and the region on the metal body M where the equivalent strain introduction portion S is desired to be formed is once Even if it is larger than the equivalent strain introduction portion S formed in the introduction step of 1, it is possible to form the equivalent strain introduction portion S without a gap.

なお、図9や図10に示す例では、複数箇所に相当ひずみ導入部Sを形成するにあたり、挟圧位置を固定したまま金属体Mを動かすことで金属体M上の挟圧位置の変更を行ったが、これに限定されるものではない。加工対象となる金属体Mよりも、挟圧体を備える相当ひずみ導入装置の方が一般的には移動困難とは思われるものの、場合によっては移動装置を備えるなどして、加工対象となる金属体Mを固定したまま挟圧体による挟持位置を変更しても良いし、双方動かすようにしても良い。 In the examples shown in FIGS. 9 and 10, when forming the equivalent strain introducing portions S at a plurality of locations, the pressing position on the metal body M can be changed by moving the metal body M while the pressing position is fixed. I did, but it's not limited to this. Although it is generally thought that an equivalent strain introduction device having a clamping body is more difficult to move than a metal body M to be processed, a moving device may be provided in some cases to move the metal to be processed. The clamping position of the clamping body may be changed while the body M is fixed, or both may be moved.

すなわち、金属体M上の挟圧位置の移動は、挟圧体と金属体Mとの位置関係が相対的に変化できれば良い。なお、以下の説明で参照する図では、金属体Mと挟圧体との位置関係に関し、専ら相対的な位置関係のみを示すこととする。 That is, the movement of the pinching position on the metal body M is sufficient if the positional relationship between the pinching body and the metal body M can be relatively changed. In addition, in the drawings referred to in the following description, regarding the positional relationship between the metal body M and the clamping body, only the relative positional relationship is shown.

本実施形態に係る相当ひずみの導入方法を実施するにあたり、金属体M上には、導入工程が行われる標的部位を結ぶように仮想線を設定しても良い。この仮想線は実際に金属体M上に描線されることを妨げるものではないが、描線の有無に拘わらず、導入工程が行われる標的部位を結ぶ線と解するべきである。 In carrying out the method of introducing the equivalent strain according to the present embodiment, a virtual line may be set on the metal body M so as to connect the target sites where the introduction step is performed. Although this imaginary line does not prevent the line from being actually drawn on the metal body M, it should be understood as a line connecting the target sites where the introduction step is performed, regardless of the presence or absence of the drawn line.

そして、この仮想線に沿って導入工程を連続的又は断続的に繰り返し、一次元方向、すなわち、仮想線に沿った一方向に相当ひずみ導入部Sを形成するようにしても良い。 Then, the introduction step may be continuously or intermittently repeated along the virtual line to form the equivalent strain introduction portion S in one dimension, that is, in one direction along the virtual line.

図面を参照しながら説明すると、図11(a)において金属体M上には、一点鎖線で示す直線状の仮想線Lが設定されている。a-1に示すように、まず仮想線Lの一端である位置P1を挟圧位置として導入工程を施すと、次にa-2に示す挟圧位置P2は仮想線Lに沿った位置としている。 To explain with reference to the drawings, in FIG. 11(a), a straight imaginary line L indicated by a one-dot chain line is set on the metal body M. As shown in FIG. As shown in a-1, first, the introduction step is performed with the position P1, which is one end of the imaginary line L, as the pinching position, and then the pinching position P2 shown in a-2 is set along the imaginary line L. .

このように仮想線Lに沿って導入工程を行うことにより、金属体M上に存在する複数の標的部位に対して堅実な相当ひずみ導入部Sの形成を行うことが可能となる。 By performing the introduction step along the imaginary line L in this manner, it is possible to steadily form the equivalent strain introduction portion S for a plurality of target portions existing on the metal body M.

また、a-2において位置P1と位置P2との関係は近接する位置としたが、a-3において位置P3で示すように重畳する位置であったり、位置P1~P3のように連続的な位置ではなく、a-4において位置P4で示すように離隔した位置、すなわち断続的な位置に相当ひずみ導入部Sを形成しても良い。 Also, in a-2, the position P1 and the position P2 are close to each other, but in a-3, they are overlapping positions as shown by position P3, or continuous positions such as positions P1 to P3. Instead, equivalent strain introducing portions S may be formed at discrete positions, ie, intermittent positions, as indicated by position P4 in a-4.

また、仮想線は必ずしも直線状である必要はなく、導入工程が行われる標的位置に応じた曲線状であっても良い。 Also, the imaginary line does not necessarily have to be straight, and may be curved according to the target position where the introduction step is performed.

すなわち、図11(b)において金属体M上には、一点鎖線で示す曲線状の仮想線Lが設定されており、b-1に示すように、まず仮想線Lの一端である位置P1を挟圧位置として導入工程を施し、次にb-2に示す挟圧位置P2は仮想線Lに沿った位置P1と近接する位置としているが、仮想線Lが曲線であるため、位置P2は位置P1の長辺に隣接するものの、短辺は不揃いとなっている。 That is, in FIG. 11(b), a curved imaginary line L indicated by a dashed dotted line is set on the metal body M. The introduction step is performed as the pinching position, and then the pinching position P2 shown in b-2 is a position close to the position P1 along the imaginary line L. Since the imaginary line L is a curve, the position P2 is a position Although it is adjacent to the long side of P1, the short sides are irregular.

このように曲線状の仮想線Lに沿って導入工程を行うことにより、金属体M上に存在する複数の標的部位に対し、更なる自由度を持って相当ひずみ導入部Sの形成を行うことが可能となる。 By performing the introduction step along the curved imaginary line L in this manner, the equivalent strain introduction portion S can be formed with a higher degree of freedom for a plurality of target portions existing on the metal body M. becomes possible.

また、a-3やa-4と同様、b-3において位置P3で示すように重畳する位置であったり、b-4において位置P4で示すように離隔する位置に断続的に導入工程を行って相当ひずみ導入部Sを形成しても良い。 In addition, as in a-3 and a-4, the introduction step is intermittently performed at a position where b-3 is superimposed as shown by position P3, or at a separated position as shown by position P4 in b-4. Equivalent strain introducing portion S may be formed.

また、仮想線は、金属体M上において必ずしも1本である必要はなく、複数本設定しても良い。 Also, the number of virtual lines on the metal body M is not necessarily one, and a plurality of lines may be set.

図11(b)において示した曲線状の仮想線を設定すると、直線状の仮想線を設定した場合に比して、紙面左右方向へ変位しながら相当ひずみ導入部Sを形成できる分、より自由度が高い相当ひずみの導入方法であると言えるが、曲線状の仮想線を設定した場合でも、挟圧体の左右幅を超えて相当ひずみ導入部Sを形成することは困難である。 When the curved virtual line shown in FIG. 11B is set, compared to the case where the straight virtual line is set, the equivalent strain introduction portion S can be formed while being displaced in the left and right direction of the paper, so it is more flexible. Although it can be said that this is a method of introducing a high degree of equivalent strain, it is difficult to form the equivalent strain introducing portion S beyond the left-right width of the clamping body even when a curved imaginary line is set.

これに対し、金属体M上に複数の仮想線を設定することとすれば、金属体Mのより広範囲について二次元的な広がりを持って加工を施すことが可能となる。 On the other hand, if a plurality of virtual lines are set on the metal body M, it becomes possible to process a wider range of the metal body M with a two-dimensional spread.

図面を参照しつつ説明すると、図12において金属体M上には、一点鎖線で示す2本の直線状の仮想線L1及びL2が設定されている。図12(a)に示すように、まず仮想線L1の一端である位置P1を挟圧位置として導入工程を施し、仮想線L1に沿いながら図12(b)に示すように挟圧位置を位置P2として挟圧体により導入工程を施す。 To explain with reference to the drawings, two straight imaginary lines L1 and L2 indicated by one-dot chain lines are set on the metal body M in FIG. As shown in FIG. 12(a), first, a position P1, which is one end of the imaginary line L1, is set as the pinching position, and the introduction step is performed. As P2, an introduction step is performed by a clamping body.

このような処理を仮想線L1に沿って繰り返し、図12(c)にて位置P3で示す他端まで行うと、次に、図12(d)で示すように、仮想線L2の一端となる位置P4から再び仮想線L2に沿って導入工程を繰り返し行う。 When such processing is repeated along the virtual line L1 until the other end indicated by the position P3 in FIG. 12(c) is reached, then, as shown in FIG. The introduction step is repeated again along the virtual line L2 from the position P4.

このように、金属体M上に設定された複数の仮想線に沿って導入工程を行うことで、金属体Mのより広範囲について二次元的な広がりを持って加工を施すことができる。 By performing the introduction step along a plurality of imaginary lines set on the metal body M in this manner, a wider range of the metal body M can be processed with a two-dimensional spread.

また、金属体M上に複数の仮想線を設定した場合、所定の仮想線上における導入工程の処理を終えてから他の仮想線上での導入工程へ移す必要はなく、仮想線を違えながら相当ひずみ導入部Sを形成しても良い。 In addition, when a plurality of virtual lines are set on the metal body M, it is not necessary to move to the introduction process on another virtual line after finishing the processing of the introduction process on a predetermined virtual line, and considerable strain is applied while changing the virtual line. An introduction part S may be formed.

具体的には、図13(a)に示すように、2本の直線状の仮想線L1及びL2が設定された金属体Mに対し、まず、仮想線L1の一端である位置P1を挟圧位置として導入工程を施した後、図13(b)に示すように標的部位を仮想線L2上の位置P2に違えて導入工程を行い、図13(c)に示すように再び標的部位を仮想線L1上の位置P3に違えて導入工程を行う。 Specifically, as shown in FIG. 13(a), first, a position P1, which is one end of the virtual line L1, is pressed against the metal body M on which two straight virtual lines L1 and L2 are set. After performing the introduction step as the position, the introduction step is performed with the target site changed to a position P2 on the virtual line L2 as shown in FIG. The introduction step is performed at a different position P3 on the line L1.

このような千鳥状の動作を繰り返し行うことによっても、図13(d)に示すように金属体Mのより広範囲について二次元的な広がりを持って加工を施すことができる。なお、図12及び図13にて示した例は、いずれも先に形成された相当ひずみ導入部Sと挟圧位置とは隣接させて導入工程を行うこととしているが、前述の如く重畳させたり離隔させても良いのは言うまでもない。 By repeating such a zigzag motion, it is possible to process a wider range of the metal body M with a two-dimensional spread, as shown in FIG. 13(d). In the examples shown in FIGS. 12 and 13, the introduction step is performed while the previously formed equivalent strain introduction portion S and the pinching position are adjacent to each other, but as described above, they are overlapped or overlapped. It goes without saying that they can be separated from each other.

このように、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法は、挟圧体の相対的な平行動作が直線的な第1のHPS手法に準じた導入工程に照らせば上述した例として解釈されるが、前述の第1のHPT手法に準じた導入工程により応用することも可能である。 As described above, the equivalent strain introduction method according to the present embodiment can be interpreted as the above-described example in light of the introduction process according to the first HPS method in which the relative parallel movement of the clamping body is linear. , it is also possible to apply the introduction process according to the above-mentioned first HPT method.

図14は、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、第1のHPT手法に準じた導入工程により応用した例を示す説明図である。 FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example in which the equivalent strain introduction method according to the present embodiment is applied by an introduction process according to the first HPT method.

第1のHPT手法に準じた導入工程を行う場合であっても、先の第1のHPS手法に準じた導入工程と同様に、これまで加工可能な金属体Mの大きさが挟圧体にて挟持可能な範囲の大きさに限られていたのに対し、金属体M上の挟圧位置を移動して金属体Mの所定部位へ複数箇所に亘り導入工程を行うことで、装置を大型化することなく、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を行うことが可能である。 Even in the case of performing the introduction step according to the first HPT method, the size of the metal body M that can be processed so far is reduced to the pinching body, as in the introduction step according to the first HPS method. However, by moving the clamping position on the metal body M and performing the introduction step to a predetermined portion of the metal body M over a plurality of locations, the apparatus can be enlarged. It is possible to introduce equivalent strain over a wider range to a metal body having a larger volume than the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step without becoming distorted.

すなわち、図14(a)に示すように、挟圧位置P1が先に形成された相当ひずみ導入部Sである位置P2や位置P3から離隔した位置とすることや、図14(b)に示すように、挟圧位置P1や先に相当ひずみ導入部Sを形成した位置P2,P3を隣接又は重畳したり、図14(c)に示すように直線状の仮想線Lに沿って挟圧位置P1や相当ひずみ導入部Sが形成された位置P2~P4を隣接又は重畳させたり、図14(d)に示すように曲線状の仮想線Lに沿って導入工程を複数回行ったり、図14(e)に示すように複数の仮想線L1,L2に沿って導入工程を行うようにしても良い。 That is, as shown in FIG. 14(a), the pinching position P1 may be a position separated from the position P2 or the position P3, which is the equivalent strain introduction portion S previously formed, or the position shown in FIG. 14(b) As shown in FIG. 14C, the pinching position P1 and the positions P2 and P3 where the equivalent strain introduction portion S is previously formed are adjacent or overlapped, or the pinching position The positions P2 to P4 where P1 and the equivalent strain introduction portion S are formed are adjacent or superimposed, or the introduction step is performed multiple times along the curved imaginary line L as shown in FIG. As shown in (e), the introduction step may be performed along a plurality of virtual lines L1 and L2.

また、図15(a)に示すように、3本の直線状の仮想線L1~L3が設定された金属体Mに対し、まず、仮想線L1の一端である位置P1を挟圧位置として導入工程を施した後、図15(b)に示すように標的部位を仮想線L2上の位置P2に違えて導入工程を行い、次いで図15(c)に示すように標的部位を仮想線L3上の位置P3に違えて導入工程を行い、図15(d)に示すように再び標的部位を仮想線L1上の位置P4に違えて導入工程を行うようにしても良い。このような千鳥状の動作を繰り返し行うことによっても、図15(e)に示すように金属体Mのより広範囲について二次元的な広がりを持って加工を施すことができる。 Further, as shown in FIG. 15(a), first, a position P1, which is one end of the virtual line L1, is introduced as a clamping position to the metal body M on which three straight virtual lines L1 to L3 are set. After performing the steps, the target site is moved to a position P2 on the virtual line L2 as shown in FIG. 15(b), and the introduction step is performed. The introduction step may be performed at a different position P3, and the introduction step may be performed again at a different position P4 on the virtual line L1 as shown in FIG. 15(d). By repeating such a zigzag motion, it is possible to process a wider range of the metal body M with a two-dimensional spread, as shown in FIG. 15(e).

また、第1のHPT手法に準じた導入工程を行う場合、図16に示すように金属体M上に同心円状の仮想線を設定しても良い。この場合、前述の複数本の仮想線を設定して導入工程を行った例の如く、1本の仮想線に対し複数回の導入工程を施すことによっても相当ひずみ導入部Sを金属体Mに対して形成することが可能であるが、ここでは、また異なった相当ひずみ導入部Sの形成例について説明する。 Further, when performing the introduction step according to the first HPT method, concentric imaginary lines may be set on the metal body M as shown in FIG. In this case, as in the example in which a plurality of virtual lines are set and the introduction process is performed, the equivalent strain introducing portion S can be formed in the metal body M by performing the introduction process a plurality of times with respect to one virtual line. Although it is possible to form the corresponding strain introducing portion S, here, another example of forming the equivalent strain introduction portion S will be described.

同心円状に設定した仮想線L1~L3に沿って相当ひずみ導入部Sを形成するに際し、本実施例では図17に示す第1~第3の3つのアンビルを使用して導入工程を行う。 When forming the equivalent strain introduction portion S along the virtual lines L1 to L3 set concentrically, in this embodiment, the first to third three anvils shown in FIG. 17 are used to perform the introduction step.

図17(a)に示す第1アンビル40は、仮想線L1に沿った導入工程を行うに際し挟圧体として機能するものであり、上アンビル41及び下アンビル42には金属体M上に設定された仮想線L1よりも大径で、且つ仮想線L1に沿った直径を有する円形状の成形面43,44が形成されている。 The first anvil 40 shown in FIG. 17(a) functions as a pinching body when performing the introduction process along the imaginary line L1. Circular molding surfaces 43 and 44 having diameters larger than the imaginary line L1 and having diameters along the imaginary line L1 are formed.

また、図17(b)に示す第2アンビル45は、仮想線L2に沿った導入工程を行うに際し挟圧体として機能するものであり、上アンビル46及び下アンビル47には仮想線L2よりも大径で且つ仮想線L2に沿った直径の円形領域から第1アンビル40の成形面43,44の円形領域に相当する部分が凹部50,51により除かれたリング状の成形面48
,49が形成されている。
Further, the second anvil 45 shown in FIG. 17(b) functions as a clamping body when performing the introduction process along the imaginary line L2, and the upper anvil 46 and the lower anvil 47 are arranged more than the imaginary line L2. A ring-shaped molding surface 48 in which portions corresponding to the circular regions of the molding surfaces 43 and 44 of the first anvil 40 are removed by the recesses 50 and 51 from the large diameter circular region along the imaginary line L2.
, 49 are formed.

また、図17(c)に示す第3アンビル52は、仮想線L3に沿った導入工程を行うに際し挟圧体として機能するものであり、上アンビル53及び下アンビル54には、仮想線L3よりも大径で且つ仮想線L3に沿った直径の円形領域から第1アンビル40の成形面43,44の円形領域、及び第2アンビル45の成形面48,49のリング状領域に相当する部分が凹部55,56により除かれたリング状の成形面57,58が形成されている。 Further, the third anvil 52 shown in FIG. 17(c) functions as a clamping body when performing the introduction process along the imaginary line L3. A portion corresponding to the circular area of the molding surfaces 43 and 44 of the first anvil 40 and the ring-shaped area of the molding surfaces 48 and 49 of the second anvil 45 from the circular area having the largest diameter along the imaginary line L3. Ring-shaped molding surfaces 57, 58 are formed which are excluded by recesses 55, 56. FIG.

なお、図8を参照して説明した第1のHPT手法にて使用する上下アンビル31,32は、それぞれの成形面33,34に凹部33a,34aを形成し、この凹部33a,34aの周縁壁にて金属体Mを拘束しつつ相当ひずみの導入を行っていたが、上記第1~第3アンビル40,45,52は成形面に拘束壁を備えていない点で特徴的である。すなわち、成形面に拘束壁を備えずフラットな状態とすることで、遂次加工を可能としており、金属体を拘束壁によって拘束することなく挟圧する点で先の第1のHPT手法にて示した上下アンビル31,32と異なっている。また、ここでフラットとは必ずしも平面である必要はなく、第1~第3アンビル40,45,52の上下アンビル間において平行な曲面や不定形面であっても良い。 The upper and lower anvils 31, 32 used in the first HPT method described with reference to FIG. , the equivalent strain is introduced while constraining the metal body M. However, the first to third anvils 40, 45, 52 are characteristic in that they do not have a constraining wall on the forming surface. In other words, by making the forming surface flat without a restraining wall, it is possible to perform sequential processing. The upper and lower anvils 31, 32 are different. In addition, the term "flat" as used herein does not necessarily mean a flat surface, and may be a parallel curved surface or irregular surface between the upper and lower anvils of the first to third anvils 40, 45, 52.

なお、対になる各金型等は、対向面の互いに対向する部位、例えば成形面に、高摩擦面と、同高摩擦面の縁部に沿って近接して形成された低摩擦面と、を有することとし、金属体Mに対し高摩擦面にてしっかりとグリップさせつつ、低摩擦面であえてスリップさせ圧潰伸長を抑制するようにしても良い。また、更なる特徴として、以下の点を備えつつ本実施形態に係る相当ひずみの導入方法が実施されても良い。
・搬送距離を高摩擦面の搬送方向における幅員以下とすること。
・対になる一方の金型等の高摩擦面と他方の金型等の高摩擦面は互いに平行な略平坦面にすること。
・対になる一方の金型等の低摩擦面と他方の金型等の低摩擦面は、高摩擦面から離れるほど互いに遠ざかる漸次離間構造を有すること。
・高摩擦面を頂部平坦面とする丘陵形状とすること。
In addition, each pair of molds and the like has a high friction surface, a low friction surface formed in proximity along the edge of the high friction surface, , and while the high-friction surface grips the metal body M firmly, the low-friction surface may slip on purpose to suppress crushing and elongation. Further, as a further feature, the method of introducing equivalent strain according to the present embodiment may be implemented while providing the following points.
・The conveying distance should be less than the width of the high-friction surface in the conveying direction.
・The high-friction surface of one of the paired molds and the other high-friction surface of the mold should be substantially flat surfaces parallel to each other.
- The low-friction surface of one mold or the like and the low-friction surface of the other mold or the like that are paired should have a gradual separation structure in which the further away from the high-friction surface, the farther away they are from each other.
・Make a hill shape with a flat top surface as the high-friction surface.

これらの構成は、第1のHPT手法のみならず、他の手法においても適用することができる。また、これらの具体的な一例としては、例えば特願2016-026443を挙げることができる。 These configurations can be applied not only to the first HPT method but also to other methods. Moreover, as a specific example of these, for example, Japanese Patent Application No. 2016-026443 can be cited.

そして、図18(a)の左図に示すように、相当ひずみ導入装置に装着された第1アンビル40の上下アンビル41,42間に、仮想線L1の中心軸と第1アンビル40の回転軸とが同軸状態となるよう金属体Mを介在させて挟圧し、中図に示すように相対的な回転動作を行うことで、右図に示すように仮想線L1に沿った相当ひずみ導入部S1を形成する。 Then, as shown in the left diagram of FIG. 18(a), between the upper and lower anvils 41 and 42 of the first anvil 40 attached to the equivalent strain introduction device, the central axis of the virtual line L1 and the rotation axis of the first anvil 40 By pressing the metal body M so that it is coaxial with each other, and performing a relative rotation operation as shown in the middle diagram, the equivalent strain introducing portion S1 along the virtual line L1 as shown in the right diagram to form

次に、金属体M上の挟圧位置を仮想線L1から仮想線L2へ移動させるに際し、相当ひずみ導入装置の挟圧体を第2アンビル45とした上で、図18(b)の左図に示すように、上下アンビル46,47間に、仮想線L2の中心軸と第2アンビル45の回転軸とが同軸状態となるよう金属体Mを介在させて挟圧し、中図に示すように相対的な回転動作を行うことで、右図に示すように仮想線L2に沿った相当ひずみ導入部S2を形成する。 Next, when moving the clamping position on the metal body M from the virtual line L1 to the virtual line L2, the clamping body of the equivalent strain introduction device is set to the second anvil 45, and the left figure of FIG. As shown in FIG. 2, a metal body M is interposed between the upper and lower anvils 46 and 47 so that the center axis of the imaginary line L2 and the rotation axis of the second anvil 45 are coaxial with each other. By performing a relative rotational motion, an equivalent strain introducing portion S2 is formed along the virtual line L2 as shown in the right figure.

そして、金属体M上の挟圧位置を仮想線L2から仮想線L3へ移動させるに際し、相当ひずみ導入装置の挟圧体を第3アンビル52とした上で、図18(c)の左図に示すように、上下アンビル53,54間に、仮想線L3の中心軸と第3アンビル52の回転軸とが同軸状態となるよう金属体Mを介在させて挟圧し、中図に示すように相対的な回転動作を行うことで、右図に示すように仮想線L3に沿った相当ひずみ導入部S3を形成する。 Then, when moving the pinching position on the metal body M from the virtual line L2 to the virtual line L3, the pinching body of the equivalent strain introduction device is set to the third anvil 52, and the left figure of FIG. As shown, between the upper and lower anvils 53 and 54, a metal body M is interposed and pressed so that the central axis of the imaginary line L3 and the rotation axis of the third anvil 52 are coaxial. Equivalent strain introduction portion S3 is formed along virtual line L3 as shown in the right figure by performing a typical rotation operation.

このように金属体M上に同心円状に設定された仮想線L1~L3に沿って導入工程を行うことで、図18(c)の右図に示すように相当ひずみ導入部S1~S3よりなる相当ひずみ導入部Sを、金属体Mのより広範囲について二次元的な広がりを持って加工を施すことができる。なお、先に形成した相当ひずみ導入部S1に対する相当ひずみ導入部S2を形成する際の狭圧位置や、相当ひずみ導入部S2に対する相当ひずみ導入部S3を形成する際の挟圧位置は、図18においていずれも隣接する位置としたが、前述の如く重畳させたり離隔させても良いのはいうまでもない。 By performing the introduction step along the virtual lines L1 to L3 set concentrically on the metal body M in this way, the equivalent strain introduction portions S1 to S3 are formed as shown in the right diagram of FIG. 18(c). The equivalent strain introducing portion S can be machined over a wider range of the metal body M with a two-dimensional spread. The narrowing position when forming the equivalent strain introducing portion S2 for the previously formed equivalent strain introducing portion S1 and the pinching position when forming the equivalent strain introducing portion S3 for the equivalent strain introducing portion S2 are shown in FIG. , the positions are adjacent to each other, but it goes without saying that they may be superimposed or separated from each other as described above.

次に、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、第2のHPS手法に準じた導入工程により応用した例について説明する。 Next, an example in which the equivalent strain introduction method according to the present embodiment is applied by an introduction process according to the second HPS technique will be described.

先述した第2のHPS手法においては、図5を参照しつつ説明したように、例えば円柱状の金属体Mに対して加工を施す場合、金属体Mの上半部と下半部の境界部分1箇所でしか相当ひずみ導入部Sを形成することができず、金属体Mの一部に相当ひずみ導入部Sを形成するにとどまり、全体的に相当ひずみ導入部Sを形成するのは困難であった。 In the second HPS method described above, as described with reference to FIG. The equivalent strain introducing portion S can be formed only at one location, and the equivalent strain introducing portion S is only formed in a part of the metal body M, and it is difficult to form the equivalent strain introducing portion S as a whole. there were.

この点、第2のHPS手法に準じた導入工程により本実施形態に係る相当ひずみの導入方法を実施することで、金属体Mの全体に相当ひずみ導入部Sを形成することが可能となる。 In this respect, the equivalent strain introduction portion S can be formed in the entire metal body M by performing the equivalent strain introduction method according to the present embodiment through the introduction step according to the second HPS method.

図19は、本実施例において加工対象の一例として使用する金属体Mを示した説明図であり、この金属体Mは、先の第2のHPS手法で加工対象とした金属体と略同形状のものである。 FIG. 19 is an explanatory diagram showing a metal body M used as an example of the object to be processed in this embodiment. This metal body M has substantially the same shape as the metal object to be processed in the second HPS method. belongs to.

本実施例において金属体Mは、図19に示すように厚み方向について、実際は一体形状であるが、概念的に分割して捉えられる。ここでは金属体Mについて、厚み方向にそれぞれ平行な層状の第1部位60a~第6部位60fに概念的に分割される。なお、この分割数は特に限定されるものではなく、ここでは金属体Mの厚み方向全体について相当ひずみ導入部Sを形成するため、各部位の境界部に導入工程を行った際に形成される相当ひずみ導入部Sの範囲が互いに隣接又は重複する分割数として6分割を例示しているが、金属体Mの全体ではなく、任意かつ複数の境界部に相当ひずみ導入部Sを形成するのであれば、その必要な境界部に対応した分割数及び分割位置とすれば良い。 In this embodiment, as shown in FIG. 19, the metal body M is conceptually divided in the thickness direction, although it is actually an integral shape. Here, the metal body M is conceptually divided into layered first portions 60a to sixth portions 60f each parallel to the thickness direction. In addition, the number of divisions is not particularly limited, and here, in order to form the equivalent strain introducing portion S for the entire thickness direction of the metal body M, it is formed when performing the introducing step at the boundary portion of each portion Six divisions are illustrated as the number of divisions in which the range of the equivalent strain introduction portion S is adjacent to or overlaps with each other. For example, the number of divisions and the division positions corresponding to the necessary boundaries may be set.

また、図20は、本実施例において使用する金型の構成を示した分解斜視図である。導入工程を行うにあたり使用される金型は、ここでは一例として図20に示す分割金型61を使用する。分割金型61は、第1金型62~第6金型67を備えている。 Moreover, FIG. 20 is an exploded perspective view showing the structure of the mold used in this embodiment. A split mold 61 shown in FIG. 20 is used here as an example of the mold used for the introduction step. The split mold 61 has a first mold 62 to a sixth mold 67 .

第1金型62は、やや厚手に形成した矩形板状の金型基板62aの下面に、金属体Mの第1部位60aと略同形状とした収容凹部62bが形成されている。 The first mold 62 has a slightly thick rectangular plate-shaped mold substrate 62a, and an accommodation recess 62b having substantially the same shape as the first portion 60a of the metal body M is formed on the lower surface of the mold substrate 62a.

金型基板62aの隅部近傍4箇所には、金型基板62aの上下を貫通する調整桿挿通孔62cが穿設されており、同調整桿挿通孔62cには、それぞれ境界位置上部調整桿68が挿通されている。 Adjustment rod insertion holes 62c penetrating the upper and lower sides of the mold substrate 62a are formed in four locations near the corners of the mold substrate 62a. is inserted.

また、各境界位置上部調整桿68には、それぞれストッパ69が装着されており、各境界位置上部調整桿68の挿入深さを任意の位置で金型基板62aの上面に対し固定可能としている。 A stopper 69 is attached to each boundary position upper adjusting rod 68, so that the insertion depth of each boundary position upper adjusting rod 68 can be fixed to the upper surface of the mold substrate 62a at an arbitrary position.

第6金型67は、第1金型62を上下反転させた略同形状に構成しており、金型基板67aの上面には、金属体Mの第6部位60fと略同形状とした収容凹部67bが形成されている。また、隅部近傍4箇所には、金型基板67aの上下を貫通する調整桿挿通孔67cが穿設され、調整桿挿通孔67cにはそれぞれ金型基板67aの下面に係止可能とするストッパ69を備えた境界位置下部調整桿70が挿通されている。 The sixth mold 67 is configured to have substantially the same shape as the first mold 62 by upside down. A recess 67b is formed. In addition, adjusting rod insertion holes 67c are formed through the upper and lower sides of the mold base plate 67a at four locations near the corners, and stoppers are provided in the adjustment rod insertion holes 67c so that they can be engaged with the lower surface of the mold base plate 67a. A boundary position lower adjustment rod 70 with 69 is inserted therethrough.

第2金型63~第5金型66は、第1金型62と第6金型67との間に配置される金型であり、矩形板状とした金型基板62a~67aを備え、各隅部には境界位置上部調整桿68又は境界位置下部調整桿70を挿通させるための挿通孔62c~67cが穿設されている。 The second mold 63 to the fifth mold 66 are molds arranged between the first mold 62 and the sixth mold 67, and have mold substrates 62a to 67a in the shape of rectangular plates, Insertion holes 62c to 67c for inserting the boundary position upper adjusting rod 68 or the boundary position lower adjusting rod 70 are formed in each corner.

また、第2金型63~第5金型66には、金属体Mの各部位形状に対応した収容孔部63b~66bが穿設されている。第2金型63の収容孔部63bは、金属体Mの第2部位60bと略同形状であり、第3金型64の収容孔部64bは第3部位60cと、第4金型65の収容孔部65bは第4部位60dと、第5金型66の収容孔部66bは第5部位60eと略同形状の孔部としている。すなわち、これら第2金型63~第5金型66の収容孔部63b~66bは、第1金型62と第6金型67の収容凹部62b,67bと共に、金属体Mを収容する収容空間を構成する。 Further, the second to fifth molds 63 to 66 are provided with receiving holes 63b to 66b corresponding to the shape of each portion of the metal body M. As shown in FIG. The housing hole portion 63b of the second mold 63 has substantially the same shape as the second portion 60b of the metal body M, and the housing hole portion 64b of the third mold 64 has the third portion 60c and the fourth mold 65. The accommodating hole portion 65b has substantially the same shape as the fourth portion 60d, and the accommodating hole portion 66b of the fifth mold 66 has substantially the same shape as the fifth portion 60e. That is, the housing holes 63b to 66b of the second mold 63 to the fifth mold 66 are the housing spaces for housing the metal body M together with the housing recesses 62b and 67b of the first mold 62 and the sixth mold 67. configure.

このような構成を備える分割金型61は、第1金型62~第6金型67を積層した状態で、各境界位置上部調整桿68及び各境界位置下部調整桿70の深さ位置を調整することにより、境界位置を挟圧方向へ変更することができる。 The split mold 61 having such a configuration adjusts the depth position of each boundary position upper adjustment rod 68 and each boundary position lower adjustment rod 70 in a state in which the first mold 62 to the sixth mold 67 are stacked. By doing so, the boundary position can be changed in the pinching direction.

例えば、各境界位置上部調整桿68を第2金型63の挿通孔63cの中途位置まで挿入する一方、各境界位置下部調整桿70を第3金型64の挿通孔64cの中途位置まで挿入すれば、第1金型62及び第2金型63が一方の挟圧体としての上部金型として機能し、第3金型64~第6金型67が他方の挟圧体としての下部金型として機能することとなる。なお、本実施例を説明する上で便宜上、例えば上部金型が第1金型62であり下部金型が第2金型63~第6金型67で構成される場合の両金型間の境界を第1境界と称し、また例えば、上部金型が第1金型62~第4金型65であり下部金型が第5金型66及び第6金型67で構成される場合の両金型間の境界を第4境界のように称する。 For example, while each boundary position upper adjustment rod 68 is inserted to the middle position of the insertion hole 63c of the second mold 63, each boundary position lower adjustment rod 70 is inserted to the middle position of the insertion hole 64c of the third mold 64. For example, the first mold 62 and the second mold 63 function as upper molds as one clamping body, and the third mold 64 to sixth mold 67 function as lower molds as the other clamping body. will function as For convenience in describing this embodiment, for example, when the upper mold is the first mold 62 and the lower mold is composed of the second mold 63 to the sixth mold 67, the distance between both molds The boundary is called a first boundary, and for example, when the upper mold is composed of the first mold 62 to the fourth mold 65 and the lower mold is composed of the fifth mold 66 and the sixth mold 67 The boundary between molds is referred to as the fourth boundary.

そして、この分割金型61を用い、第2のHPS手法に準じた導入工程により本実施形態に係る相当ひずみの導入方法を実施するにあたっては、まず、図21(a)の左図に示すように、金属体Mを分割金型61内の収容空間内に収容すると共に、各境界位置上部調整桿68を第1金型62の調整桿挿通孔62cの中途位置まで挿入する一方、各境界位置下部調整桿70を第2金型63の挿通孔63cの中途位置まで挿入した状態として第1境界を境とする上部金型及び下部金型を構成する。 Then, using this split mold 61, in implementing the method of introducing the equivalent strain according to the present embodiment by the introduction process according to the second HPS method, first, as shown in the left diagram of FIG. Then, the metal body M is accommodated in the accommodation space in the split mold 61, and each boundary position upper adjustment rod 68 is inserted to the middle position of the adjustment rod insertion hole 62c of the first mold 62, while each boundary position With the lower adjusting rod 70 inserted to the middle position of the insertion hole 63c of the second mold 63, an upper mold and a lower mold bordering on the first boundary are constructed.

次いで、前述した第1のHPS手法と同様、加圧方向に進退する第1油圧装置や長さ又は幅方向に進退する第2油圧装置等を用い、上部金型及び下部金型を第1油圧装置等によって近接させて収容空間に介在させた金属体Mを挟圧し、図21(a)の中図に示すように、挟圧状態を維持したまま第2油圧装置等により上部金型又は下部金型を平行動作させる。 Next, similar to the first HPS method described above, the upper and lower molds are moved to the first hydraulic pressure level using the first hydraulic system that advances and retreats in the pressurizing direction and the second hydraulic system that advances and retreats in the length or width direction. The metal bodies M brought close to each other and interposed in the housing space are clamped by a device or the like, and as shown in the middle diagram of FIG. Move the mold in parallel.

すると、この動作によって、上部金型(第1の挟圧体)に追従する金属体Mの第1部位60a(一側)と、下部金型(第2の挟圧体)に追従する金属体Mの第2部位60b~第6部位60f(他側)との間、すなわち、第1境界に位置する金属体Mの内部に相当ひずみが導入されて、図21(a)の中図及び右図にて濃い網掛けで示すような相当ひずみ導入部S1が形成される。 Then, by this operation, the first portion 60a (one side) of the metal body M following the upper die (first clamping body) and the metal body following the lower die (second clamping body) are formed. Between the second part 60b to the sixth part 60f (other side) of M, that is, equivalent strain is introduced inside the metal body M located at the first boundary, and the middle and right sides of FIG. An equivalent strain introducing portion S1 is formed as indicated by dark shading in the drawing.

ここで一旦、図21(a)の左図の状態に上部金型と下部金型の相対位置を戻し、次に図21(b)の左図に示すように、各境界位置上部調整桿68を第2金型63の挿通孔63cの中途位置まで挿入する一方、各境界位置下部調整桿70を第3金型64の挿通孔64cの中途位置まで挿入した状態として第2境界を境とする上部金型及び下部金型を構成する。すなわち、上部金型と下部金型の境界位置を挟圧方向へ変化させる。 Here, the relative positions of the upper and lower molds are temporarily returned to the state shown in the left diagram of FIG. 21(a), and then, as shown in the left diagram of FIG. is inserted to the middle position of the insertion hole 63c of the second mold 63, while each boundary position lower adjusting rod 70 is inserted to the middle position of the insertion hole 64c of the third mold 64. It constitutes an upper mold and a lower mold. That is, the boundary position between the upper mold and the lower mold is changed in the pressing direction.

そして、上部金型及び下部金型を第1油圧装置等によって近接させて収容空間に介在させた金属体Mを挟圧し、図21(b)の中図に示すように、挟圧状態を維持したまま第2油圧装置等により上部金型又は下部金型を平行動作させると、上部金型(第1の挟圧体)に追従する金属体Mの第1部位60a及び第2部位60b(一側)と、下部金型(第2の挟圧体)に追従する金属体Mの第3部位60c~第6部位60f(他側)との間、すなわち、第2境界に位置する金属体Mの内部に相当ひずみが導入されて、図21(b)の中図及び右図にて濃い網掛けで示すような相当ひずみ導入部S2が形成される。 Then, the upper mold and the lower mold are brought close to each other by the first hydraulic device or the like, and the metal body M interposed in the housing space is compressed, and the compressed state is maintained as shown in the middle diagram of FIG. 21(b). When the upper mold or the lower mold is moved in parallel by the second hydraulic device or the like, the first part 60a and the second part 60b (one part) of the metal body M following the upper mold (first clamping body). side) and the third part 60c to sixth part 60f (other side) of the metal body M following the lower mold (second clamping body), that is, the metal body M located at the second boundary An equivalent strain is introduced into the inside of the , forming an equivalent strain introducing portion S2 as indicated by dark hatching in the middle and right diagrams of FIG. 21(b).

同様に、この後も境界位置を第3境界、第4境界と挟圧方向へ変化させながら導入工程を行い、それぞれ相当ひずみ導入部S3及びS4を形成する。 Similarly, after this, the introduction step is performed while changing the boundary position in the third boundary and the fourth boundary in the pinching direction to form equivalent strain introduction portions S3 and S4, respectively.

このようにして、図21(c)の左図に示すように、第5境界を境とする上部金型と下部金型とを構成し、図21(c)の中図に示すように導入工程を実施して相当ひずみ導入部S5を形成し、金型の相対位置を元に戻すことで、金属体Mの全体に相当ひずみ導入部Sを形成することができる。付言するならば、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな厚み(大きな体積)を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を行うことができる。 In this way, as shown in the left diagram of FIG. 21(c), an upper mold and a lower mold are configured with the fifth boundary as a boundary, and the mold is introduced as shown in the middle diagram of FIG. 21(c). By carrying out the steps to form the equivalent strain introducing portion S5 and returning the relative position of the mold, the equivalent strain introducing portion S can be formed in the entire metal body M. In addition, it is possible to introduce equivalent strain over a wider range to a metal body having a thickness (larger volume) larger than the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step.

次に、第2のHPS手法に準じた導入工程の他の例について説明する。本他の例では、前述の第2のHPS手法に準じた導入工程の例と同様に、棒状の金属体Mについて複数箇所に亘り導入工程を行って、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体Mに対し相当ひずみ導入部Sを形成するものであるが、導入工程を行う毎に当該棒状の金属体Mの軸線周りに金属体Mを所定角度ずつ位相を違えながら行う点で構成を異にしている。 Next, another example of the introduction process according to the second HPS method will be described. In this other example, similar to the example of the introduction process according to the second HPS method described above, the introduction process is performed on the rod-shaped metal body M over a plurality of locations, and the equivalent is formed in one introduction process. The equivalent strain introducing portion S is formed on the metal body M having a volume larger than that of the strain introducing portion. The configuration is different in that they are performed with different phases.

具体的には、まず、図4にて示した第1金型21及び第2金型22を用い、図5に示すように金属体Mを挟圧しつつ第1金型21及び第2金型22の分割面に沿って金型を所定方向へ相対的に移動させ、図22(a)に示すように、第1金型21と第2金型22との分割面を含む仮想の境界平面が横断する金属体Mの部位に相当ひずみ導入部S1を形成し、金属体Mが元の形状となるよう両金型21,22の相対位置を戻す。 Specifically, first, using the first mold 21 and the second mold 22 shown in FIG. The molds are relatively moved in a predetermined direction along the dividing plane of 22, and as shown in FIG. A corresponding strain introducing portion S1 is formed in the portion of the metal body M crossed by the two dies 21 and 22 so that the metal body M returns to its original shape.

次いで、一旦金型を開くなどして、図22(b)に示すように金属体Mを軸線周りに所定角度回転させ、境界平面が横断する金属体Mの部位が相当ひずみ導入部S1とは異なるよう位相を変化させて両金型を閉じる。 Next, the mold is opened once, and the metal body M is rotated by a predetermined angle around the axis as shown in FIG. 22(b). Both molds are closed with different phase changes.

この状態で2度目の導入工程を行うと、図22(c)に示すように、新たな相当ひずみ導入部S2が形成される。 When the second introduction step is performed in this state, a new equivalent strain introduction portion S2 is formed as shown in FIG. 22(c).

このような作業を3度目(図22(d))、4度目(図22(e))と所定の回数に亘り繰り返し行うことで、図22(f)に示すように、金属体Mの略全体に亘り相当ひずみ導入部を形成することができる。付言するならば、本他の例によっても、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな厚み(大きな体積)を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を行うことができる。 By repeating this operation a predetermined number of times (FIG. 22(d)) and a fourth time (FIG. 22(e)), the metal body M becomes approximately approx. An equivalent strain introducing portion can be formed over the entirety. In addition, according to this other example as well, it is possible to introduce equivalent strain over a wider range to a metal body having a greater thickness (larger volume) than the equivalent strain introducing portion formed in a single introduction step. It can be carried out.

次に、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、第3のHPS手法に準じた導入工程により応用した例について説明する。 Next, with regard to the method of introducing the equivalent strain according to the present embodiment, an example in which the method is applied by the introduction process according to the third HPS method will be described.

先述した第3のHPS手法においては、図6及び図7を参照しつつ説明したように、例えば円柱状の金属体Mに対して加工を施す場合、金属体Mの一部に相当ひずみ導入部Sを形成するにとどまり、金属体Mの伸延方向(長手方向)への広がりを持って相当ひずみ導入部Sを形成するのは困難であった。 In the third HPS method described above, as described with reference to FIGS. 6 and 7, for example, when the cylindrical metal body M is processed, a part of the metal body M is provided with an equivalent strain introducing portion It was difficult to form the equivalent strain introducing portion S with a spread in the extension direction (longitudinal direction) of the metal body M.

この点、第3のHPS手法に準じた導入工程により本実施形態に係る相当ひずみの導入方法を実施することで、金属体Mの長手方向へ広い範囲に亘り連続又は断続的に相当ひずみ導入部Sを形成することが可能となる。 In this regard, by implementing the method of introducing the equivalent strain according to the present embodiment through the introduction step according to the third HPS method, the equivalent strain introducing portion can be continuously or intermittently spread over a wide range in the longitudinal direction of the metal body M. It becomes possible to form S.

図23は、本実施例において加工対象の一例として使用する金属体Mを示した説明図であり、この金属体Mは、先の第3のHPS手法で加工対象とした金属体よりもより長い形状のものである。 FIG. 23 is an explanatory diagram showing a metal body M used as an example of the object to be processed in this embodiment. It is of shape.

また、先に説明した第3のHPS手法と同様、本実施例においても、第1の把持体に相当する第1金型71と第2の把持体に相当する第2金型72及び第3金型73とを備えるのであるが、図23にて示すように、第1~第3金型71,72,73には、一体的につなぎ合わせるとこれら金型を貫通する金属体Mの外形形状と略同形状の収容空間28を構成する孔部がそれぞれ設けられている。 Further, as in the third HPS method described above, also in this embodiment, the first mold 71 corresponding to the first gripping body, the second mold 72 corresponding to the second gripping body, and the third As shown in FIG. 23, the first to third molds 71, 72, 73 have the outer shape of the metal body M passing through these molds when integrally connected. Holes are provided to form the housing space 28 having substantially the same shape as the shape.

具体的には、第1金型71には金属体Mの所定の一部を把持可能に形成された第1孔部71aが、第2金型72には金属体Mの残部一端側を把持可能に形成された第2孔部72aが、第3金型73には金属体Mの残部他端側を把持可能に形成された第3孔部73aが、それぞれ備えられている。 Specifically, the first mold 71 has a first hole 71a formed so as to be able to grip a predetermined part of the metal body M, and the second mold 72 has a remaining one end side of the metal body M. A second hole portion 72a is formed so as to be able to hold the second hole portion 72a, and the third mold 73 is provided with a third hole portion 73a formed so that the other end side of the remaining portion of the metal body M can be gripped.

そして、各金型71~73をつなぎ合わせることでそれぞれの孔部71a~73aにより形成される収容空間74に金属体Mを挿通し介在させて挟圧しつつ相当ひずみ導入部を形成する。 Then, by connecting the metal molds 71 to 73, the metal body M is inserted into the housing space 74 formed by the holes 71a to 73a, and pressed to form the equivalent strain introducing portion.

すなわち、前述の第3のHPS手法と同様、加圧方向に進退する第1油圧装置や金属体Mを横断する方向に進退する第2油圧装置、また第2金型72や第3金型73を挿通するMを滑り無くしっかりと把持する把持機構(図示せず)を駆動させるための油圧装置等を用い、図23(a)に示すように金属体Mを把持した第2金型72及び第3金型73を第1油圧装置等によって第1金型71に近接させて収容空間74に介在させた金属体Mを挟圧し、図23(b)に示すように、挟圧状態を維持したまま第2油圧装置等により第1金型71を第2金型72及び第3金型73に対し相対的に対向移動させる。 That is, as in the above-described third HPS method, the first hydraulic device that advances and retreats in the pressurizing direction, the second hydraulic device that advances and retreats in the direction across the metal body M, the second mold 72 and the third mold 73 A second mold 72 holding the metal body M as shown in FIG. The third mold 73 is brought close to the first mold 71 by the first hydraulic device or the like, and the metal body M interposed in the housing space 74 is pressed, and as shown in FIG. 23(b), the pressed state is maintained. In this state, the first mold 71 is moved relatively to face the second mold 72 and the third mold 73 by the second hydraulic device or the like.

すると、この動作によって、第1金型71(第1の把持体)に追従する金属体Mの所定の一部と第2金型72(第2の把持体)に追従する金属体Mの左部(残部一端側)との境界域、及び、第1金型71(第1の把持体)に追従する金属体Mの所定の一部と第3金型73(第2の把持体)に追従する金属体Mの右部(残部他端側)との境界域に存する金属体Mの内部に相当ひずみが導入されて、網掛けで示すような相当ひずみ導入部S1a,S1bが形成される。 Then, due to this operation, a predetermined part of the metal body M following the first mold 71 (first gripped body) and the left side of the metal body M following the second metal mold 72 (second gripped body) part (remaining one end side), and a predetermined part of the metal body M following the first mold 71 (first gripped body) and the third mold 73 (second gripped body) Equivalent strain is introduced into the interior of the metal body M existing in the boundary area with the right portion (remaining other end side) of the following metal body M, and equivalent strain introduction portions S1a and S1b are formed as indicated by hatching. .

ここで一旦、図23(a)の状態(金属体Mが直線状となる状態)に第1金型71と第2金型72及び第3金型73との相対位置を戻し、図23(c)に示すように、第2金型72及び第3金型73による金属体Mの挟圧方向で所定の向き(ここでは、黒矢印で示す紙面左方向)へ金属体Mと境界域との相対的な位置を所定距離だけ移動させる。 Here, the relative positions of the first mold 71, the second mold 72 and the third mold 73 are temporarily returned to the state shown in FIG. As shown in c), the metal body M and the boundary area are moved in a predetermined direction (here, the left direction of the paper surface indicated by the black arrow) in the direction in which the metal body M is pressed by the second mold 72 and the third mold 73. is moved by a predetermined distance.

そして再び、金属体Mを把持した第2金型72及び第3金型73を第1金型71に近接させて金属体Mを挟圧し、図23(d)に示すように、挟圧状態を維持したまま第2油圧装置等により第1金型71を第2金型72及び第3金型73に対し相対的に対向移動させて相当ひずみ導入部S2a,S2bを形成する。 Then, again, the second mold 72 and the third mold 73 holding the metal body M are brought close to the first mold 71 to clamp the metal body M, and as shown in FIG. is maintained, the first mold 71 is moved relative to the second mold 72 and the third mold 73 by the second hydraulic device or the like to form the equivalent strain introducing portions S2a and S2b.

このように、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体Mに対して上述の動作及び導入工程を繰り返し、境界域に対する金属体Mの相対位置を移動して、金属体Mの所定の部位へ複数箇所に亘り導入工程を行うことで、金属体Mの長手方向へ広い範囲に亘り連続又は断続的に相当ひずみ導入部Sを形成することができる。 In this way, the above-described operation and introduction steps are repeated for the metal body M having a volume larger than the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step, and the relative position of the metal body M with respect to the boundary area is moved. By performing the introduction step to a predetermined portion of the metal body M over a plurality of locations, the equivalent strain introduction portion S can be formed continuously or intermittently over a wide range in the longitudinal direction of the metal body M.

次に、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、実験例を参照しながらより具体的に説明する。
〔実験例1〕
本実験例では、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、第1のHPS手法に準じた導入工程により応用した例を示す。
Next, the method of introducing equivalent strain according to this embodiment will be described more specifically with reference to experimental examples.
[Experimental example 1]
In this experimental example, an example in which the equivalent strain introduction method according to the present embodiment is applied by an introduction process according to the first HPS technique is shown.

図24に示すように、長さ190mm×幅100mm×厚さ1mmに形成されたINCONEL718製の板材を金属体Mとし、室温条件下において相当ひずみ導入部Sの形成領域を離隔させたり、一部を重畳させながら10回に亘り導入工程を行った。導入工程における挟圧体による挟圧力は4GPa、平行動作スピードは1mm/sec、平行動作距離は1パス目及び2パス目が5mm、3パス目~10パス目までは10mmとし、室温にて加工した。その結果を図24に示す。なお、図24の1&2パス目に記載された破線は導入工程が行われる仮想線を示しており、各パスは、仮想線を違えながら千鳥状に行った。 As shown in FIG. 24, a plate material made of INCONEL718 having a length of 190 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1 mm is used as a metal body M, and the formation region of the equivalent strain introduction part S is separated or partially separated under room temperature conditions. The introduction step was performed 10 times while overlapping the . The clamping pressure by the clamping body in the introduction process is 4 GPa, the parallel movement speed is 1 mm/sec, the parallel movement distance is 5 mm for the 1st and 2nd passes, and 10 mm for the 3rd to 10th passes, and processed at room temperature. did. The results are shown in FIG. The dashed lines in the 1st and 2nd passes in FIG. 24 indicate virtual lines along which the introduction step is performed, and each pass was performed in a zigzag pattern while changing the virtual lines.

図24からも分かるように、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法によれば、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する板材に対し、金型による挟圧位置を移動して板材の所定部位へ複数箇所に亘り導入工程を行うことで、板材の広い範囲に亘り相当ひずみ導入部を形成できることが示された。 As can be seen from FIG. 24, according to the method of introducing equivalent strain according to the present embodiment, a plate material having a volume larger than the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step is pressed by a mold. It was shown that by moving the position and performing the introduction step over a plurality of predetermined portions of the plate material, it is possible to form the equivalent strain introduction part over a wide range of the plate material.

次に、同じくINCONEL718製の板材を金属体Mとし、平行動作距離を違えた場合における加工後の板材の伸び率について検討を行った。具体的には、図25(a)に示すように、板材に対して7回に亘り導入工程を施した。図25(a)において交差する網掛け部分は、2パス目と3パス目、4パス目と5パス目、6パス目と7パス目の間で重畳して導入工程が施された部位を示しており、太い破線は仮想線を示している。 Next, a plate material made of INCONEL718 was used as the metal body M, and the elongation rate of the plate material after processing when the parallel movement distance was changed was examined. Specifically, as shown in FIG. 25( a ), the plate material was subjected to the introduction process seven times. In FIG. 25( a ), the intersecting shaded portions overlap between the 2nd and 3rd passes, the 4th and 5th passes, and the 6th and 7th passes, and indicate the portions where the introduction process was performed. , and thick dashed lines indicate imaginary lines.

また、導入工程はいずれのパスも、挟圧体による挟圧力は4GPa、平行動作スピードは1mm/sec、室温にて行ったが、平行動作距離は、1パス目~3パス目は5mm、4パス目及び5パス目は10mm、6パス目及び7パス目は15mmとした。実際に加工された板材の状態を図25(b)に示し、同加工後の板材から試験サンプルが採取された後の板材の状態を図25(c)に示す。 In each pass of the introduction process, the clamping pressure by the clamping body was 4 GPa, the parallel movement speed was 1 mm/sec, and the room temperature was used. The thickness was 10 mm for the 5th and 5th passes, and 15 mm for the 6th and 7th passes. FIG. 25(b) shows the state of the actually processed plate material, and FIG. 25(c) shows the state of the plate material after the test sample is taken from the processed plate material.

試験サンプルは、平行動作距離をそれぞれ5mm、10mm、15mmとした2パス目、4パス目、6パス目の重畳させていない領域(以下、右側領域という。)と、3パス目、5パス目、7パス目の重畳させていない領域(以下、左側領域という。)と、平行動作距離をそれぞれ5mm、10mm、15mmとしつつ2パス目及び3パス目、4パス目及び5パス目、6パス目及び7パス目の間で重畳して導入工程が施された領域(以下、重畳領域という。)とより採取した。 The test samples consisted of a non-overlapping area (hereinafter referred to as the right area) in the 2nd, 4th, and 6th passes with parallel motion distances of 5 mm, 10 mm, and 15 mm, respectively, and , the non-overlapping area of the 7th pass (hereinafter referred to as the left area), the 2nd and 3rd passes, the 4th and 5th passes, and the 6th pass with the parallel motion distances set to 5 mm, 10 mm, and 15 mm, respectively. The sample was taken from the area where the introduction step was performed by overlapping between the first pass and the seventh pass (hereinafter referred to as the overlapped area).

得られた試験サンプルの伸び率について測定した結果を図26に示す。図26からも分かるように、同じ試験条件下における未加工の板材の伸び率が35%程度であるところ、重畳させていない左側領域及び右側領域のいずれにおいても、未加工の板材を超える伸び率を示しており、板材に対し2次元方向への広がりをもって相当ひずみが導入されていることが示唆された。 FIG. 26 shows the results of measuring the elongation of the obtained test samples. As can be seen from FIG. 26, under the same test conditions, the unprocessed plate has an elongation of about 35%, but the elongation rate exceeds that of the unprocessed plate in both the left and right regions that are not overlapped. , suggesting that the equivalent strain is introduced into the plate with a two-dimensional spread.

また、平行移動距離との関係については、5mmの場合約60%程度の伸び率であったところ、10mmでは約240%となり、更には15mmにおいて優に400%を超える超塑性の発現が見られた。なお、左側領域と右側領域の顕著な差異は見られなかった。 Regarding the relationship with the parallel displacement distance, the elongation rate was about 60% at 5 mm, but it was about 240% at 10 mm, and furthermore, at 15 mm, the expression of superplasticity well over 400% was observed. rice field. No significant difference was observed between the left and right regions.

また、重畳領域においては、平行移動距離が10mmの場合であっても、15mmの場合と略同等の伸び率が見られ超塑性が発現していることが確認された。図26の下図は、6パス目と7パス目の間で重畳して導入工程が施された部位より採取された試験サンプルの試験後の状態を示している。 In addition, in the overlapping region, even when the translation distance is 10 mm, the elongation rate is almost the same as when the translation distance is 15 mm, confirming that superplasticity is manifested. The lower diagram of FIG. 26 shows the state after the test of the test sample collected from the site where the introduction process was superimposed between the 6th and 7th passes.

これらのことから、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法を実施することにより、相当ひずみ付与装置の1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、相当ひずみ導入装置の大型化を伴うことなく、相当ひずみの導入が可能であることが示された。 From these, by implementing the equivalent strain introduction method according to the present embodiment, for a metal body having a volume larger than the equivalent strain introduction part formed in one introduction step of the equivalent strain imparting device, It was shown that equivalent strain can be introduced without increasing the size of the equivalent strain introduction device.

また、難加工性材料の加工性を向上することができ、大量生産性やコスト低減を図ることが可能となる点で極めて有利であると考えられた。 In addition, it is considered to be extremely advantageous in that the workability of difficult-to-work materials can be improved, and mass productivity and cost reduction can be achieved.

〔実験例2〕
本実験例では、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、第1のHPT手法に準じた導入工程により応用した例、特に、図18等を参照しつつ説明した同心円状に仮想線を設定した場合の相当ひずみの導入方法の例を示す。
[Experimental example 2]
In this experimental example, the equivalent strain introduction method according to the present embodiment is applied by the introduction process according to the first HPT method. An example of how to introduce an equivalent strain when

直径80mm、厚さ1mmに形成されたINCONEL718製の板材を金属体Mとし、室温条件下において、例えば図17(a)及び図17(b)に示したような直径の異なる成形面をそれぞれ備えた2つのアンビルを用いて導入工程を行った。実験条件の詳細を図27に示す。 A plate material made of INCONEL718 having a diameter of 80 mm and a thickness of 1 mm was used as a metal body M, and under room temperature conditions, for example, as shown in FIGS. The introduction step was performed using two anvils. Details of the experimental conditions are shown in FIG.

アンビルは、直径35mmの円形状の成形面を備えた第1アンビルと、第1のアンビルの成形面に相当する部分が凹部によって除かれた直径50mmののリング状の成形面を備えた第2アンビルを用いた。挟圧力は4GPa、平行動作としての回転動作における回動量は第1アンビルは128度、第2アンビルは18度、回動の速さは0.2rpm、温度は室温にて導入工程を行った。 The anvils consisted of a first anvil with a circular molding surface of 35 mm in diameter and a second anvil with a ring-shaped molding surface of 50 mm in diameter from which the portion corresponding to the molding surface of the first anvil was removed by a recess. An anvil was used. The clamping pressure was 4 GPa, the amount of rotation in the rotational motion as parallel motion was 128 degrees for the first anvil and 18 degrees for the second anvil, the speed of rotation was 0.2 rpm, and the temperature was room temperature.

また本実験例では、加工後の板材より採取したサンプルについて、引張試験と硬度試験に供した。各サンプルの採取位置及び試験条件は図27に示す通りである。 In addition, in this experimental example, a tensile test and a hardness test were performed on a sample taken from the processed plate material. The sampling positions and test conditions of each sample are as shown in FIG.

図28に加工前の板材と加工後の板材の状態を示す。なお、加工前の板材に示す太破線は、導入工程を行うにあたり予め設定された仮想線を示している。また、加工後の板材は、第1アンビル及び第2アンビルでの加工をそれぞれ別個の板材に対して使用した状態を示しているが、同一の板材に対して加工可能であることも既に実際に行って確認している。 FIG. 28 shows the state of the plate material before processing and the state of the plate material after processing. In addition, the thick dashed line shown in the plate material before processing indicates a virtual line set in advance when performing the introduction process. In addition, the plate material after processing shows a state in which the processing with the first anvil and the second anvil is applied to separate plate materials, but it is already possible to process the same plate material. I go and check.

図28からも分かるように、実際は同一の板材に加工を施すことで、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法によれば、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する板材に対し、金型による挟圧位置を移動して板材の所定部位へ複数箇所に亘り導入工程を行うことで、板材の広い範囲に亘り相当ひずみ導入部を形成できることが示された。 As can be seen from FIG. 28, in fact, by processing the same plate material, according to the equivalent strain introduction method according to the present embodiment, the volume of the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step is larger. Equivalent strain introduction part can be formed over a wide range of the plate material by moving the clamping position by the mold and performing the introduction step over a plurality of predetermined parts of the plate material.

次に、硬度試験の結果を図29に示す。図29は相当ひずみと硬度の関係を示したグラフである。図29からも分かるように、第1アンビル及び第2アンビルのいずれによる導入工程においても、相当ひずみに応じて硬度上昇していることが確認された。 Next, FIG. 29 shows the results of the hardness test. FIG. 29 is a graph showing the relationship between equivalent strain and hardness. As can be seen from FIG. 29, it was confirmed that the hardness increased according to the equivalent strain in both the introduction steps using the first anvil and the second anvil.

次に、高温引張試験の結果を図30に示す。図30の左図は高温引張試験に供したサンプルの試験後の状態を示しており、右図はサンプルの公称応力と伸び率との関係を示したグラフである。図30からも分かるように、第1又は第2のアンビルを用いて導入工程が行われた領域では高い伸び率が確認された。特に、第1アンビルにて加工した半径5mmの部位から得られたサンプルでは僅かに及ばなかったものの、その他の領域から採取されたサンプルは、いずれも400%を超える伸び率を示し、超塑性が見られた。また中でも、第2アンビルは18度しか回転していないにも拘わらず、超塑性が見られたのは極めて興味深い結果である。 Next, FIG. 30 shows the results of the high temperature tensile test. The left figure in FIG. 30 shows the state of the sample after the high temperature tensile test, and the right figure is a graph showing the relationship between the nominal stress and elongation of the sample. As can be seen from FIG. 30, a high elongation rate was confirmed in the region where the introduction step was performed using the first or second anvil. In particular, although the sample obtained from the 5 mm radius region processed by the first anvil was slightly lower, the samples collected from the other regions all showed an elongation rate of over 400%, indicating that superplasticity was present. seen. In particular, it is extremely interesting that superplasticity was observed even though the second anvil only rotated 18 degrees.

〔実験例3〕
本実験例では、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法に関し、第2のHPT手法に準じた導入工程により応用した例、特に、図5を参照しつつ説明した例や、図22等を参照しつつ説明した金属体Mを回転させつつ相当ひずみの導入を行う例について、1回分の導入工程による金属体Mに対する相当ひずみの入り方について検討を行った。
[Experimental example 3]
In this experimental example, the equivalent strain introduction method according to the present embodiment is applied by the introduction process according to the second HPT method, especially the example described with reference to FIG. 5, FIG. 22, etc. Regarding the example of introducing the equivalent strain while rotating the metal body M described above, the method of introducing the equivalent strain into the metal body M by one introduction step was examined.

実験に供した試料は、φ10×80mmの丸棒材であり、長尺方向に二分割し、片側の断面に格子模様を罫書き、瞬間接着剤を用いて元の丸棒に接着したものを使用した。また、試料は、A1050(純アルミニウム)製の丸棒材と、INCONEL718製の丸棒材との2種類を使用した。なお、以下の説明において、A1050製の試料をA1050グリッド試料と称し、INCONEL718製の試料をINCONEL718グリッド試料と称する。 The sample used in the experiment was a round bar with a diameter of 10 x 80 mm. used. Also, two types of samples, a round bar made of A1050 (pure aluminum) and a round bar made of INCONEL718, were used. In the following description, a sample made of A1050 is called an A1050 grid sample, and a sample made of INCONEL718 is called an INCONEL718 grid sample.

図31(a)に、導入工程に供したA1050グリッド試料の変形状況を示し、図31(b)にA1050グリッド試料における格子のゆがみを示す。なお、図31(b)では、格子のゆがみが目視判別し易いように、一部の罫書線をマーカにて強調表示している。 FIG. 31(a) shows the deformation of the A1050 grid sample subjected to the introduction step, and FIG. 31(b) shows the distortion of the lattice of the A1050 grid sample. In addition, in FIG. 31(b), some ruled lines are highlighted with markers so that the distortion of the grid can be easily visually determined.

図31(a)に示すように、挟圧力1GPa、スライド量10mm、金型内面の表面粗さRz=30で導入工程の往路動作のみ行ったA1050グリッド試料は、外観的に観察すると上半部と下半部とが相対的にずれた状態となっていた。また、この時の試料内部は、図31(b)の上図に示すように、縦横へ直角に交わるよう罫書かれていた格子模様が斜め方向に変形しており、相当ひずみが効果的に導入されていることが示唆された。 As shown in Fig. 31(a), the A1050 grid sample, which was subjected to only the forward motion of the introduction process under the conditions of a clamping pressure of 1 GPa, a sliding distance of 10 mm, and a surface roughness of the inner surface of the mold of Rz = 30, was visually observed in the upper half. and the lower half were relatively displaced. In addition, as shown in the upper diagram of FIG. 31(b), the lattice pattern drawn so as to intersect the vertical and horizontal lines at right angles to the inside of the sample at this time is obliquely deformed, and the equivalent strain is effectively introduced. It was suggested that

また、同様の条件で、導入工程の往復動作を行ったA1050グリッド試料は、図31(b)の下図に示すように、左右が概ね対称の太鼓模様に戻されていることが確認された。 In addition, it was confirmed that the A1050 grid sample, which had been subjected to the reciprocating motion of the introduction step under the same conditions, returned to the drum pattern that was generally symmetrical left and right, as shown in the lower drawing of FIG. 31(b).

ところで、内面を粗面とした金型により導入工程を行った場合、内面に金属体が強い挟圧力で圧着させられて粗面に密着した状態となるため、金型凹部から金属体を取出すにあたり離型性の問題が生じる場合がある。 By the way, when the introduction step is performed using a mold with a rough inner surface, the metal body is crimped to the inner surface with a strong clamping pressure and adheres to the rough surface. Releasability problems may occur.

そこで次に、離型性の改善を図るべく、金型内面に離型用樹脂シートを装着し、内面に形成した粗面が実質的に機能しない状態として導入工程を同様に行った。離型用樹脂シートを装着しない場合と装着した場合とのサンプルの違いを図32に示す。 Therefore, next, in order to improve releasability, a release resin sheet was attached to the inner surface of the mold, and the introduction step was performed in a state in which the rough surface formed on the inner surface did not substantially function. FIG. 32 shows the difference between samples without and with a release resin sheet.

A1050グリッド試料に対し往路動作のみの導入工程を行った結果、図32の上サンプルに示すように、粗面が機能するよう離型用樹脂シートを装着しなかったサンプルは、先の試験結果と同様に内部グリッドが歪み、相当ひずみが効果的に導入されていることが分かる。 As a result of performing the introduction process of only the forward movement on the A1050 grid sample, as shown in the upper sample of FIG. Similarly, it can be seen that the internal grid is distorted and equivalent distortion is effectively introduced.

その一方、驚いたことに、粗面を実質的に機能させない状態で導入工程を行ったサンプルは、外観形状自体は粗面を機能させたサンプルと同様の形状を呈していたものの、内部グリッドに歪みは殆ど見られない結果となった。 On the other hand, surprisingly, the sample that was subjected to the introduction process without the rough surface functioning had the same external shape as the sample with the rough surface functioning, but the internal grid The result was that almost no distortion was observed.

このことから、金型凹部内面の粗面の無効化又は粗面形成しないことで、本試験の課題であった離型性については改善されることが示唆されたが、第2のHPT手法に準じた導入工程の他の例により応用した場合、本来の目的である相当ひずみの導入に際し、粗面が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。 From this, it was suggested that releasability, which was an issue in this test, could be improved by invalidating the rough surface on the inner surface of the concave portion of the mold or not forming a rough surface. When applied to other examples of the corresponding introduction process, it became clear that the rough surface plays an important role in the introduction of equivalent strain, which is the original purpose.

また、試験結果の図示は割愛するが、面粗さがそれぞれ異なる金型凹部内面の金型を用いて検討を行ったところ、同内面の面粗さは概ねRz=25μm~60μm、好ましくはRz=25μm~45μmで良好な結果が得られることが示された。なお、この面粗さは、他のHPS手法やHPT手法においても採用可能であるが、少なくとも他のHPS手法やHPT手法において当該面粗さが必須の構成であることを示唆する結果ではないことに留意すべきである。 In addition, although illustration of the test results is omitted, a study was conducted using molds with different surface roughness on the inner surface of the concave portion of the mold. It was shown that good results can be obtained with a thickness of 25 μm to 45 μm. Although this surface roughness can be applied to other HPS and HPT methods, at least the results do not suggest that the surface roughness is essential for other HPS or HPT methods. should be noted.

次に、INCONEL718グリッド試料に対し、挟圧力4GPa、スライド量10mm、金型内面の表面粗さRz=30で導入工程を行った際のサンプルの状態を図33に示す。図33において上サンプルは導入工程の往路動作のみ行ったものであり、下サンプルは往復動作を行ったものである。 Next, FIG. 33 shows the state of the sample when the introduction process was performed on the INCONEL718 grid sample with a clamping pressure of 4 GPa, a sliding distance of 10 mm, and a surface roughness of the inner surface of the mold of Rz=30. In FIG. 33, the upper sample is for the forward movement of the introduction process only, and the lower sample is for the reciprocating movement.

図33の上図からも分かるように、A1050グリッド試料と同様、INCONEL718グリッド試料においても、外観的に上半部と下半部とが相対的にずれた状態に変形しており、また、この時の試料内部は格子模様が斜め方向に変形しており、相当ひずみが効果的に導入されていることが示唆された。 As can be seen from the upper diagram of FIG. 33, in the same way as the A1050 grid sample, the INCONEL718 grid sample is also deformed so that the upper and lower halves are displaced from each other. The lattice pattern inside the sample was obliquely deformed, suggesting that the equivalent strain was effectively introduced.

また、同様の条件で、導入工程の往復動作を行った場合、図33の下図に示すように、左右が概ね対称の太鼓模様に戻されていることが確認された。 In addition, when the reciprocating motion of the introduction step was performed under the same conditions, it was confirmed that the drum pattern was returned to a substantially symmetrical left-right pattern, as shown in the lower diagram of FIG. 33 .

次に、図33の上図に示したINCONEL718グリッド試料について、グリッドの変形に基づいてコンピュータ上で解析を行うことにより、サンプルの各部における硬度と相当ひずみについて確認を行った。その結果を図34に示す。 Next, for the INCONEL718 grid sample shown in the upper diagram of FIG. 33, the hardness and equivalent strain in each part of the sample were confirmed by analyzing on a computer based on the deformation of the grid. The results are shown in FIG.

図34中において、(a)はグリッドの変形を状態を示した図であり、(b)は硬度のコンター図、(c)は相当ひずみのコンター図である。図34に示すように、ひずみは厚み方向中心に集中し、若干斜めにひずみが印加されていることが分かる。また、図34(b)に示す硬度と、図34(c)に示す相当ひずみには相関が見られ、超塑性の発現の目安である硬度500HVに到達している部位の存在が確認された。 In FIG. 34, (a) is a diagram showing the state of deformation of the grid, (b) is a contour diagram of hardness, and (c) is a contour diagram of equivalent strain. As shown in FIG. 34, strain is concentrated at the center in the thickness direction, and the strain is applied slightly obliquely. In addition, there is a correlation between the hardness shown in Fig. 34(b) and the equivalent strain shown in Fig. 34(c). .

次に、挟圧力の違いによる影響について確認を行った。A1050グリッド試料に対し、挟圧力を0.8GPa、1GPa、1.5GPaにそれぞれ違え、スライド量10mm、金型内面の表面粗さRz=30で往路のみの導入工程を施した際のサンプルの状態について確認を行った。 Next, the effect of the difference in clamping pressure was confirmed. A1050 grid sample was subjected to the introduction process only in the forward pass with different clamping pressures of 0.8 GPa, 1 GPa, and 1.5 GPa, a sliding distance of 10 mm, and a surface roughness of the inner surface of the mold of Rz = 30. did

その結果、図35(a)~図35(c)に示すように、挟圧力が大きいほどひずみは導入されることが示された。また、図35(c)に示すように、1.5GPaの挟圧力を加えた場合には、図33の上図にて示した4GPaの結果と同等レベルのひずみが導入されることが示された。 As a result, as shown in FIGS. 35(a) to 35(c), it was shown that the greater the clamping pressure, the more strain was introduced. In addition, as shown in FIG. 35(c), when a clamping pressure of 1.5 GPa is applied, it was shown that the same level of strain as the result of 4 GPa shown in the upper diagram of FIG. 33 is introduced. .

これらの結果から、第2のHPT手法に準じた導入工程の他の例の応用においては、素材がINCONEL718である場合、挟圧力は概ね1.0GPa以上、好ましくは1.5GPa以上、更に好ましくは2GPa以上が適当であるものと考えられた。この結果は、例えば第1のHPT手法によりINCONEL718製の板材の加工を行う際に、大凡4GPa程度の挟圧力を要することを勘案すると、2GPa程の加重低減が図れることが示された。また、挟圧力の上限は特に限定されるものではないが、金型の強度等を勘案すると、概ね10GPa以下、好ましくは6GPa以下、例えば4GPa以下が適当であるものと考えられた。併せて、素材として試験に供したINCONEL718は、高強度難加工材であるニッケル基超合金であり、このような高強度難加工材に対応可能な挟圧力や面粗度等の数値範囲は、他の金属材料を素材とした加工においても適用可能であることが示唆された。 From these results, in the application of another example of the introduction step according to the second HPT method, when the material is INCONEL718, the clamping pressure is generally 1.0 GPa or more, preferably 1.5 GPa or more, and more preferably 2 GPa or more. was considered appropriate. This result shows that the load can be reduced by about 2 GPa, considering that a clamping force of about 4 GPa is required when processing a plate material made of INCONEL718 by the first HPT method, for example. Also, the upper limit of the clamping pressure is not particularly limited, but in consideration of the strength of the mold and the like, it was considered to be approximately 10 GPa or less, preferably 6 GPa or less, for example 4 GPa or less. In addition, INCONEL718, which was tested as a material, is a nickel-based superalloy that is a high-strength, difficult-to-work material. It was suggested that the method can be applied to the processing of other metal materials.

〔面性状変化方法〕
次に、上述してきた各HPS手法や各HPT手法により加工が施された金属体の面性状を所望の面性状に変化させるための技術について説明する。
[Surface property change method]
Next, a technique for changing the surface texture of the metal body processed by each HPS method or each HPT method described above to a desired surface texture will be described.

これまで説明してきた各HPS手法や各HPT手法は、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有するか否かに拘わらず、金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備える点で共通するものである。 Each HPS method and each HPT method described so far, regardless of whether or not the volume of the equivalent strain introduction part formed in one introduction process is larger, An equivalent strain introducing portion is formed between one side of the metal body following the first clamping body and the other side of the metal body following the second clamping body as the body moves in parallel relative to each other. It is common in that it includes an introduction step for

また、金属体を挟圧する第1及び第2の挟圧体は、それぞれ金属体との接触面、すなわち挟圧面を粗面化する態様が考えられる。 In addition, it is conceivable that the first and second pinching bodies for pinching the metal bodies each have a contact surface with the metal bodies, ie, a pinching surface, which is roughened.

ただ、先に第2のHPT手法に準じた導入工程の他の例を代表例として述べたように、粗面が形成された金型により導入工程を行った場合、強い挟圧力で圧着させられて粗面に密着した状態となるため、金属体に粗面が転写されることとなる。 However, as described above as a representative example of the introduction process according to the second HPT method, when the introduction process is performed using a mold with a rough surface, it is crimped with a strong clamping pressure. As a result, the rough surface is transferred to the metal body.

この粗面が転写された金属体の表面部分(以下、転写面ともいう。)は、金属体を製品として利用するに際し、製品としての機能や意匠に影響を及ぼさない場合は特に問題とはならないが、何らかの影響を及ぼす場合には転写面を滑面化したり、変形させるなど所望の面性状に整える必要がある場合も考えられる。 The surface portion of the metal body to which the rough surface is transferred (hereinafter also referred to as the transfer surface) poses no particular problem when the metal body is used as a product, as long as it does not affect the function or design of the product. However, in some cases, it may be necessary to adjust the transfer surface to a desired surface property, such as by smoothing or deforming the transfer surface.

しかしながら、各HPS手法や各HPT手法で導入工程が施された金属体は、微細化により硬度が著しく上昇しており、例えば、元来難加工性材料として知られるINCONEL718の如きニッケル基超合金にあっては、転写面を所望の面性状に整えるのは一般に容易ではない。 However, the hardness of metal bodies that have undergone the introduction process by each HPS method and each HPT method has significantly increased due to miniaturization. In general, it is not easy to arrange the transfer surface to have the desired surface properties.

そこでここでは、上述してきた各HPS手法や各HPT手法により相当ひずみの導入工程が行われた金属材料表面の転写面について、その面性状を所定の面性状に変化させるための方法について説明する。 Therefore, here, a method for changing the surface texture to a predetermined surface texture for the transfer surface of the metal material surface that has been subjected to the process of introducing equivalent strain by each HPS method and each HPT method described above will be described.

特に、本実施形態に係る面性状変化方法の特徴としては、所望する面性状の押型面を備えた押型体に圧接させて金属材料表面の面性状、すなわち転写面を所望する面性状とするにあたり、各HPS手法や各HPT手法にて行われた相当ひずみの導入工程に由来して微細化された結晶粒の微細化度合いに応じ、金属材料の伸びが増加する温度と圧接力とひずみ速度とを備える伸び増加条件下で行う面性状変化工程を有する点で特徴的である。 In particular, as a feature of the surface texture changing method according to the present embodiment, the surface texture of the surface of the metal material, that is, the surface texture of the transfer surface is obtained by press-contacting the mold body having the mold surface with the desired surface texture. , the temperature, pressure contact force, strain rate, and It is characteristic in that it has a surface property changing step that is performed under elongation increasing conditions.

この面性状変化工程は、少なくとも金属材料の伸びが増加する温度と圧接力とひずみ速度とを備える伸び増加条件下で行われるものであるが、この伸び増加条件は面性状を変化させる対象である金属体の素材や結晶粒の微細化度合いに応じて適宜設定することができる。 This surface property changing step is carried out under elongation increasing conditions including at least a temperature, pressure contact force, and strain rate at which elongation of the metal material increases, and this elongation increasing condition is the target for changing the surface property. It can be appropriately set according to the material of the metal body and the degree of refinement of crystal grains.

すなわち、伸び増加条件は、温度と圧接力とひずみ速度をその要素とするものであるが、所定の加工条件における温度、圧接力、ひずみ速度に対し、温度は高く、圧接力は大きく、ひずみ速度は小さくすることで、当該所定の加工条件で金属体の加工を行う場合に比して金属体の伸びを増加傾向とすることが可能である。 That is, the conditions for increasing elongation have temperature, contact pressure, and strain rate as their elements. By reducing the , it is possible to increase the elongation of the metal body as compared with the case where the metal body is processed under the predetermined processing conditions.

面性状変化工程を行うにあたり、金属体の伸びは特に限定されるものではなく、常温の状態における伸びよりも大きな伸びを示す状態であればその加工性を改善することが可能であるが、例えば先に言及した準超塑性を発現可能な条件下であったり、更には200%を越える伸びを示す準超塑性を発現可能な伸び増加条件下で行われるのが好ましい。 When performing the surface property changing step, the elongation of the metal body is not particularly limited, and if it is in a state that exhibits a greater elongation than the elongation at room temperature, it is possible to improve the workability. It is preferably carried out under conditions capable of exhibiting quasi-superplasticity mentioned above, or under elongation increasing conditions capable of exhibiting quasi-superplasticity exhibiting an elongation exceeding 200%.

このような構成とすることにより、上述してきた各HPS手法や各HPT手法によって獲得した結晶粒の微細化に由来する金属体の性質を利用して、転写面を所望の面性状に整えることができる。 By adopting such a configuration, it is possible to arrange the transfer surface into a desired surface property by utilizing the properties of the metal body derived from the refinement of the crystal grains obtained by the HPS and HPT methods described above. can.

また、金属体の伸びが400%を越える伸びを示す伸び増加条件下、すなわち、超塑性発現条件下で行われるのが更に好ましい。 Further, it is more preferable to carry out under elongation increasing conditions in which elongation of the metal body exceeds 400%, that is, under superplasticity development conditions.

このような構成とすることにより、転写面の面性状を、所望の面性状が象られている押し型面により忠実に整えることができる。 By adopting such a configuration, the surface texture of the transfer surface can be more faithfully adjusted by the stamping surface having the desired surface texture.

なお、面性状変化工程は、先に言及した伸び増加条件の下、転写面部分の金属体が押型面に追従しつつ変形可能であれば、金属材料に対して単独で行っても良いし、他の加工工程と同時に行っても良い。 The surface property changing step may be performed on the metal material alone, provided that the metal body of the transfer surface portion can be deformed while following the stamping surface under the elongation increasing conditions mentioned above. It may be performed simultaneously with other processing steps.

例えば、単独で面性状変化工程を行う例としては、転写面を有する板状の金属材料の面性状を整えるに際し、熱間圧延ローラのローラ面を押し型面として、押し型体としての熱間圧延ローラを伸び増加条件下にて転写面に圧接させて所望の面性状とする場合が挙げられる。 For example, as an example of performing the surface property changing process alone, when adjusting the surface property of a plate-shaped metal material having a transfer surface, the roller surface of a hot rolling roller is used as a stamp surface, and a hot roll is used as a stamp body. A desired surface property may be obtained by pressing a rolling roller against the transfer surface under conditions of increased elongation.

また、他の加工工程と同時に面性状変化工程を行う例としては、転写面を有する円盤状の金属材料を所謂カップ成型する場合が挙げられる。 Further, as an example of performing the surface property changing process simultaneously with other processing processes, there is a case where a disk-shaped metal material having a transfer surface is molded into a so-called cup.

具体的には、カップ成形を伸び増加条件下にて行うことで、成形工程と面性状変化工程とが同時に行われることとなり、製品成形しつつその面性状を所望の面性状に変化させることが可能となる。 Specifically, by performing the cup molding under conditions of increased elongation, the molding process and the surface texture changing process are performed simultaneously, so that the surface texture can be changed to the desired surface texture while the product is being molded. It becomes possible.

以下、本実施形態に係る面性状変化方法に関する試験例について説明する。なお本試験例では、面性状変化工程を単独で行う場合よりも技術的に困難な他の工程と同時に行う例、特にカップ成形の例について言及することとし、比較的容易な単独で行う例、例えば熱間圧延ローラによる例についてはその実施例を割愛するが、カップ成形可能であれば当然に熱間圧延ローラにより面性状の改変は当然に可能である。また、使用する金属材料は、第1のHPS手法により得た板状の金属体を使用するが、本実施形態に係る面性状変化方法は、各HPS手法や各HPT手法で微細化されたその金属体における結晶粒の状態に由来するものであり、各HPS手法や各HPT手法の別を問うものではない。 Test examples relating to the surface property changing method according to the present embodiment will be described below. In this test example, the case where the surface property changing process is performed simultaneously with other processes that are technically more difficult than the case where the process is performed alone, particularly the case of cup molding, will be referred to. For example, an example using a hot rolling roller will be omitted, but if cup forming is possible, it is of course possible to modify the surface properties by using the hot rolling roller. The metal material used is a plate-like metal body obtained by the first HPS method. It is derived from the state of crystal grains in the metal body, and does not matter whether the HPS method or the HPT method is different.

長さ100mm×幅100mm×厚み1mmのINCONEL718製の板材を加工対象の金属体とし、図1~図3及び図11に示す第1のHPT手法によって金属体に対し相当ひずみの導入工程を行った。 A plate material made of INCONEL718 with a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1 mm was used as a metal body to be processed, and a process of introducing equivalent strain was performed on the metal body by the first HPT method shown in FIGS. 1 to 3 and 11. .

次いで、得られた金属体から直径62mmの円形状に切り出しを行い、本実施形態に係る面性状変化方法に供するための円盤金属体を得た。同金属体には、挟圧面に粗面が形成された挟圧体による挟圧で転写された転写面が形成されていた。同転写面の表面粗さは、測定の結果Rz=31であった。また、円盤金属体を切り出した金属体から各種試験用サンプルを採取し、各種試験に供した結果、硬さは500HV超、結晶粒径は0.2μm以下であり、これらの事項から円盤金属体が超塑性を発現する温度は800℃以上、ひずみ速度は2×10-2/s-1以下であり、超塑性を発現させた際に成形に必要な応力は約0.2GPa以上であることが予測された。 Next, a circular shape with a diameter of 62 mm was cut from the obtained metal body to obtain a disc metal body for use in the surface property changing method according to the present embodiment. On the same metal body, a transfer surface was formed which was transferred by pressing with a pressing body having a rough surface formed on the pressing surface. The surface roughness of the transfer surface was Rz=31 as a result of measurement. In addition, various test samples were taken from the metal body cut from the disk metal body and subjected to various tests. The temperature at which superplasticity is expressed is 800°C or higher, the strain rate is 2×10 -2 /s -1 or lower, and the stress required for forming when superplasticity is expressed is predicted to be about 0.2 GPa or higher. was done.

次に、カップ成形を行うことで、成形加工と同時に面性状変化工程を行った。具体的には、図36(a)に示すカップ成形装置80の上部ダイ80aと下部ダイ80bとの間に円盤金属体81を配置し、図36(b)に示すように上下のダイ80a,80bで挟圧力を加えつつ、上部ダイ80aを押型体とし、同上部ダイ80aの下面を押型面として、圧接された金属体の表面の面性状を滑面化した。なお、前述した伸び増加条件を満たすべく、配置した円盤金属体81は予め800℃に加熱しており、挟圧力及びひずみ速度はそれぞれ0.2GPa以下、2×10-2/s-1以下となるようカップ成形装置80に設定した。また、押型面となる上部ダイ80aの下面の表面粗さはRz=6.3以下(▽▽▽, Ra=1.6以下)とした。 Next, by performing cup molding, the surface property changing step was performed simultaneously with the molding process. Specifically, a disk metal body 81 is arranged between an upper die 80a and a lower die 80b of a cup forming apparatus 80 shown in FIG. While applying a clamping force at 80b, the upper die 80a was used as a pressing die, and the lower surface of the upper die 80a was used as a pressing die surface to smoothen the surfaces of the pressed metal bodies. In order to meet the elongation increase condition described above, the disk metal bodies 81 are preheated to 800° C., and the clamping pressure and strain rate are 0.2 GPa or less and 2×10 −2 /s −1 or less, respectively. It was set to the cup forming device 80. The surface roughness of the lower surface of the upper die 80a, which serves as the stamping surface, is Rz=6.3 or less (▽▽▽, Ra=1.6 or less).

その結果、図36(c)に示すような形状のカップ成形体82が得られた。 As a result, a molded cup 82 having a shape as shown in FIG. 36(c) was obtained.

次に、カップ成形体82の内底面82aについて、円盤金属体81に形成されていた転写面が滑面化されたか否かについて確認を行った。 Next, regarding the inner bottom surface 82a of the cup molded body 82, it was confirmed whether or not the transfer surface formed on the disc metal body 81 was smoothed.

その結果、表面粗さはRa=1.1μmであり、Rzでは大凡4~5μmに相当すると考えられることから、内底面82aが十分に滑面化されたことが示された。特に、この加工後のRa=1.1μm(Rz=4~5μm)という表面粗さは、金属加工の分野において表面仕上げの度合いを示す三角記号で「▽▽:切削仕上」よりも滑面化された表面状態であることから、一般的な金属加工レベルにおいて十分実用に耐えうる表面性状の改変が可能であることが示された。 As a result, the surface roughness was Ra=1.1 μm, which is considered to correspond to approximately 4 to 5 μm in Rz, indicating that the inner bottom surface 82a was sufficiently smoothed. In particular, the surface roughness of Ra = 1.1 μm (Rz = 4 to 5 μm) after this processing is a triangular symbol that indicates the degree of surface finish in the field of metal processing, and is smoother than "▽▽: Cutting finish". It was shown that it is possible to modify the surface texture sufficiently to withstand practical use at the level of general metal processing.

このように、本実施形態に係る面性状変化方法によれば、各HPS手法や各HPT手法により加工が施された金属体に形成された転写面に対し、所望する面性状の押型面を備えた押型体に圧接させて転写面の面性状を所望する面性状とするにあたり、各HPS手法や各HPT手法に由来して微細化された結晶粒の微細化度合いに応じた金属体の伸びが増加する温度と圧接力とひずみ速度とを備える伸び増加条件下で行う面性状変化工程を施すことにより、転写面の面性状を所定(所望)の面性状に変化させることができる。 As described above, according to the surface texture changing method according to the present embodiment, a stamping surface having a desired surface texture is provided with respect to a transfer surface formed on a metal body processed by each HPS method or each HPT method. When the surface texture of the transfer surface is made to be the desired surface texture by pressing against the stamped body, the elongation of the metal body according to the degree of refinement of the crystal grains derived from each HPS method and each HPT method is increased. By performing the surface texture changing process under conditions of increased elongation with increasing temperature, pressing force, and strain rate, the surface texture of the transfer surface can be changed to a predetermined (desired) surface texture.

上述してきたように、本実施形態に係る相当ひずみの導入方法によれば、金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、前記金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り前記導入工程を行うこととしたため、相当ひずみ導入装置の大型化等を伴うことなく、1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する金属体に対し、より広範囲に亘って相当ひずみの導入を行うことができる。 As described above, according to the method for introducing equivalent strain according to the present embodiment, the pair of pinching bodies with the metal body interposed follows the first pinching body along with the relative parallel movement of the pair of pinching bodies. A method for introducing equivalent strain, comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction portion between one side of the metal body and the other side of the metal body following the second clamping body, wherein the introduction step is performed once. With respect to the metal body having a larger volume than the equivalent strain introducing portion formed in, the pressing position on the metal body by the pressing body is moved to a predetermined portion of the metal body over a plurality of places Since the introduction step is performed, the metal body having a larger volume than the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step can be applied to a wider range without enlarging the equivalent strain introduction device. Equivalent strain can be introduced by

最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 Finally, the description of each embodiment mentioned above is an example of this invention, and this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications other than the above-described embodiments can be made in accordance with the design and the like within the scope not departing from the technical idea of the present invention.

例えば、相当ひずみ導入装置に備えられる挟圧体は一対に限定されるものではなく、複数対備えるようにしても良いのは勿論である。 For example, the number of pinching members provided in the equivalent strain introduction device is not limited to one pair, and it is of course possible to provide a plurality of pairs.

10 相当ひずみ導入装置
11,21,25 第1金型
12,22,26 第2金型
27 第3金型
13,31 上アンビル
14,32 下アンビル
23,28 収容空間
40 第1アンビル
45 第2アンビル
52 第3アンビル
61 分割金型
L 仮想線
M 金属体
S 相当ひずみ導入部
10 equivalent strain introduction device 11, 21, 25 first mold 12, 22, 26 second mold 27 third mold 13, 31 upper anvil 14, 32 lower anvil 23, 28 accommodation space 40 first anvil 45 second Anvil 52 Third anvil 61 Split mold L Virtual line M Metal body S Equivalent strain introduction part

Claims (7)

金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、
1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、導入工程が行われる標的位置に応じて前記金属体に設定した曲線状の仮想線に沿って複数箇所に亘り前記導入工程を連続又は断続的に繰り返し、前記曲線状の仮想線に沿った一方向に前記相当ひずみ導入部を形成することを特徴とする相当ひずみの導入方法。
One side of the metal body that follows the first pressure body and the other side of the metal body that follows the second pressure body with the relative parallel movement of the pair of pressure bodies with the metal bodies interposed therebetween. An equivalent strain introduction method comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction portion between
A target position where the introducing step is performed by moving the pinching position on the metal body by the pinching body with respect to the metal body having a volume larger than the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step. The introduction step is continuously or intermittently repeated over a plurality of locations along the curved virtual line set on the metal body according to the above, and the equivalent strain introduction part is applied in one direction along the curved virtual line. A method for introducing equivalent strain, characterized by forming .
金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、
1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、導入工程が行われる標的位置に応じて前記金属体に複数設定した直線状又は曲線状の仮想線に沿って仮想線を違えながら各仮想線上の複数箇所に亘り前記導入工程を連続又は断続的に繰り返し、前記直線状又は曲線状の仮想線に沿った一方向に前記相当ひずみ導入部を形成することを特徴とする相当ひずみの導入方法。
One side of the metal body that follows the first pressure body and the other side of the metal body that follows the second pressure body with the relative parallel movement of the pair of pressure bodies with the metal bodies interposed therebetween. An equivalent strain introduction method comprising an introduction step of forming an equivalent strain introduction portion between
A target position where the introducing step is performed by moving the pinching position on the metal body by the pinching body with respect to the metal body having a volume larger than the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step. The introduction step is continuously or intermittently repeated over a plurality of locations on each virtual line while changing the virtual line along a plurality of linear or curved virtual lines set on the metal body according to the linear or curved line A method for introducing an equivalent strain, characterized in that the equivalent strain introducing portion is formed in one direction along a virtual line of a shape .
前記平行動作は直線的な動作又は軸線を挟圧方向とした回転動作であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の相当ひずみの導入方法。 3. The method of introducing equivalent strain according to claim 1, wherein the parallel motion is a linear motion or a rotary motion with the axis as the direction of the pressing . 前記平行動作は軸線を挟圧方向とした回転動作であって、前記複数の仮想線は同心円状に形成されていることを特徴とする請求項に記載の相当ひずみの導入方法。 3. The method of introducing equivalent strain according to claim 2 , wherein the parallel movement is a rotational movement with the axis being the direction of pressing, and the plurality of imaginary lines are formed concentrically. 金属体を介在させた一対の挟圧体の相対的な平行動作に伴って、第1の挟圧体に追従する金属体の一側と第2の挟圧体に追従する金属体の他側との間に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備え、
1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記挟圧体による前記金属体上の挟圧位置を移動して、前記金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り前記導入工程を行う相当ひずみの導入方法であって、
前記金属体は1度の前記導入工程で形成される相当ひずみ導入部の挟圧方向厚さよりも厚みを有するものであって前記平行動作は直線的な動作であり、前記第1の挟圧体と前記第2の挟圧体との間に形成した収容空間内に前記金属体を収容して厚み方向へ複数箇所に亘り層状に相当ひずみ導入部を形成するに際し、前記挟圧位置の移動は、前記第1及び第2の挟圧体の境界位置を挟圧方向へ変化させることで行うことを特徴とする相当ひずみの導入方法。
One side of the metal body that follows the first pressure body and the other side of the metal body that follows the second pressure body with the relative parallel movement of the pair of pressure bodies with the metal bodies interposed therebetween. An introduction step of forming an equivalent strain introduction part between
With respect to the metal body having a volume larger than the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step, the pressing position on the metal body by the pressing body is moved to a predetermined portion of the metal body. A method for introducing an equivalent strain in which the introduction step is performed over a plurality of locations,
The metal body has a thickness greater than the thickness in the pinching direction of the equivalent strain introducing portion formed in one introduction step, the parallel movement is a linear movement, and the first pinching body When the metal body is accommodated in the accommodation space formed between the second clamping body and the second clamping body to form the equivalent strain introduction part in layers over a plurality of locations in the thickness direction, the movement of the clamping position is 1. A method of introducing an equivalent strain, characterized by changing a boundary position between the first and second pinching bodies in the pinching direction.
長手方向に一定の断面外形状を有する棒状の金属体の所定の一部を挿通させた状態で把持する第1の把持体と残部一端側挿通させた状態で把持する第2の把持体との前記金属体の伸延方向と直交する方向への相対的な対向移動に伴って、前記第1及び第2の把持体の境界域に存する金属体に相当ひずみ導入部を形成する導入工程を備えた相当ひずみの導入方法であって、
1度の導入工程で形成される相当ひずみ導入部よりも大きな体積を有する前記金属体に対し、前記境界域に対する前記金属体の伸延方向における相対位置を前記第1の把持体と前記第2の把持体とに挿通させたまま移動して、前記金属体の所定の部位へ複数箇所に亘り前記導入工程を行うことを特徴とする相当ひずみの導入方法。
A first gripping body that grips a rod-shaped metal body having a constant cross-sectional shape in the longitudinal direction with a predetermined part inserted therethrough, and a second gripping body that grips a rod-shaped metal body with one end side of the remaining portion inserted therethrough. An introduction step of forming an equivalent strain introducing portion in the metal body existing in the boundary area of the first and second gripping bodies as the metal body moves relative to each other in a direction orthogonal to the extending direction of the metal body. A method for introducing an equivalent strain,
With respect to the metal body having a larger volume than the equivalent strain introduction portion formed in one introduction step, the relative position in the extension direction of the metal body with respect to the boundary area is determined by the first holding body and the second A method of introducing an equivalent strain, characterized in that the introduction step is performed at a plurality of locations on a predetermined portion of the metal body by moving the metal body while it is being inserted into the holding body .
請求項1~いずれか1項に記載の相当ひずみの導入方法により相当ひずみが導入された金属材料表面の面性状を変化させるための方法であって、
所望する面性状の押型面を備えた押型体に圧接させて前記金属材料表面の面性状を所望する面性状とするにあたり、前記相当ひずみの導入方法に由来して微細化された結晶粒の微細化度合いに応じた前記金属材料の伸びが200%を越える温度と圧接力とひずみ速度とを備える伸び増加条件下で行う面性状変化工程を有することを特徴とする面性状変化方法。
A method for changing the surface properties of a metal material surface to which equivalent strain has been introduced by the method for introducing equivalent strain according to any one of claims 1 to 6 ,
In order to obtain the desired surface texture of the surface of the metal material by pressing it against a mold body having a mold surface with the desired surface texture, the crystal grains refined due to the method of introducing the equivalent strain are refined. A surface property changing process, characterized in that the surface property changing step is performed under an elongation increasing condition comprising a temperature, a pressure contact force, and a strain rate at which the elongation of the metal material exceeds 200% according to the degree of deformation.
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