JPH1043812A - 原位置成形複合材ワイヤを製造する方法およびその装置 - Google Patents
原位置成形複合材ワイヤを製造する方法およびその装置Info
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- JPH1043812A JPH1043812A JP9048671A JP4867197A JPH1043812A JP H1043812 A JPH1043812 A JP H1043812A JP 9048671 A JP9048671 A JP 9048671A JP 4867197 A JP4867197 A JP 4867197A JP H1043812 A JPH1043812 A JP H1043812A
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- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
Abstract
(57)【要約】
【課題】 寸法的を減少させられた原位置成形複合材の
強度および変形性を最大化するための方法および装置を
提供する。 【解決手段】 本発明によれば、ワイヤ引き伸ばし装置
中のダイスにより引き伸ばすことにより、原位置成形複
合材の寸法を減少させるとき、原位置成形複合材の温度
は、その再結晶温度よりも低く保たれる。原位置成形複
合材の温度を制御するために、必要に応じて、引き伸ば
し速度および他のパラメータを調節され得る。
強度および変形性を最大化するための方法および装置を
提供する。 【解決手段】 本発明によれば、ワイヤ引き伸ばし装置
中のダイスにより引き伸ばすことにより、原位置成形複
合材の寸法を減少させるとき、原位置成形複合材の温度
は、その再結晶温度よりも低く保たれる。原位置成形複
合材の温度を制御するために、必要に応じて、引き伸ば
し速度および他のパラメータを調節され得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原位置成形（in-s
itu-formed）マルチフィラメント複合材に係り、特に、
ワイヤなどを成形するためにそのサイズを減少させると
きの、そのような複合材の強度および変形性を最大化す
るプロセスに関する。
itu-formed）マルチフィラメント複合材に係り、特に、
ワイヤなどを成形するためにそのサイズを減少させると
きの、そのような複合材の強度および変形性を最大化す
るプロセスに関する。
【０００２】
【従来技術の説明】銅ワイヤを製造するためのいくつか
のプロセスにおいて、ワイヤは、一連の連続的な小さな
ダイスにより引き伸ばされる。ワイヤは、ダイスにより
引き伸ばされるときに、加熱される。そのような加熱
は、ワイヤがダイスを通るときに起こる摩擦および、転
位形成によるワイヤの加工硬化または強化による。転位
は、ワイヤの強度を増大させる結晶格子の熱力学的に不
安定な欠陥である。そのような転位は、ワイヤの断面積
を減少させるときに、形成される。転位の不安定性のた
めに、２つの隣接する転位が互いに消滅しうる。通常の
材料のように転位がワイヤ中を移動可能である場合、消
滅プロセスは、加速されうる。転位消滅は、ワイヤを加
熱することにより促進されうる。この消滅プロセスは、
引き伸ばされたワイヤ中の転位の総数を減少させ、ワイ
ヤを弱くする。
のプロセスにおいて、ワイヤは、一連の連続的な小さな
ダイスにより引き伸ばされる。ワイヤは、ダイスにより
引き伸ばされるときに、加熱される。そのような加熱
は、ワイヤがダイスを通るときに起こる摩擦および、転
位形成によるワイヤの加工硬化または強化による。転位
は、ワイヤの強度を増大させる結晶格子の熱力学的に不
安定な欠陥である。そのような転位は、ワイヤの断面積
を減少させるときに、形成される。転位の不安定性のた
めに、２つの隣接する転位が互いに消滅しうる。通常の
材料のように転位がワイヤ中を移動可能である場合、消
滅プロセスは、加速されうる。転位消滅は、ワイヤを加
熱することにより促進されうる。この消滅プロセスは、
引き伸ばされたワイヤ中の転位の総数を減少させ、ワイ
ヤを弱くする。
【０００３】通常の銅合金および複合材ワイヤに対し
て、ワイヤがダイスにより引き伸ばされる速度（「引き
伸ばし速度」）は、典型的に、上述したように生じるワ
イヤの加熱により制限されない。そのような加熱は機械
的な特性にいくらかの影響を与える可能性があるが、そ
のような影響は、通常、ワイヤの意図した使用の見地か
ら取るに足りないものである。ワイヤ製造者が最大の生
産を求めるとき、このワイヤの特性への典型的に取るに
足りない影響は、引き伸ばし速度の最大化を助ける。し
かし、摩擦力により、引き伸ばし速度は制限される。引
き伸ばし速度が増大するとき、ワイヤ上の摩擦力に打ち
勝つために必要とされる力は、増大する。
て、ワイヤがダイスにより引き伸ばされる速度（「引き
伸ばし速度」）は、典型的に、上述したように生じるワ
イヤの加熱により制限されない。そのような加熱は機械
的な特性にいくらかの影響を与える可能性があるが、そ
のような影響は、通常、ワイヤの意図した使用の見地か
ら取るに足りないものである。ワイヤ製造者が最大の生
産を求めるとき、このワイヤの特性への典型的に取るに
足りない影響は、引き伸ばし速度の最大化を助ける。し
かし、摩擦力により、引き伸ばし速度は制限される。引
き伸ばし速度が増大するとき、ワイヤ上の摩擦力に打ち
勝つために必要とされる力は、増大する。
【０００４】最大引き伸ばし速度を超えると、摩擦に打
ち勝つために必要とされる力がワイヤの強度を超えるの
で、ワイヤは破損する。したがって、典型的な銅ワイヤ
のための製造プロセスは、上述した強度限界のみに従っ
て、高いスループットを達成するために、引き伸ばし速
度を最大化することを求める。しかし、そのようなアプ
ローチは、以下に示すように、所定のクラスの材料を寸
法的に減少させてワイヤなどをつくる場合、問題を生じ
る。
ち勝つために必要とされる力がワイヤの強度を超えるの
で、ワイヤは破損する。したがって、典型的な銅ワイヤ
のための製造プロセスは、上述した強度限界のみに従っ
て、高いスループットを達成するために、引き伸ばし速
度を最大化することを求める。しかし、そのようなアプ
ローチは、以下に示すように、所定のクラスの材料を寸
法的に減少させてワイヤなどをつくる場合、問題を生じ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】原位置成形複合材とし
て知られているクラスの材料について、サイズの減少の
後のそのような複合材の機械的特性は、サイズの減少の
速度により劇的に影響を受けうることがわかった。その
高い強度のために注目に値する原位置成形複合材は、一
方の材料のサブミクロンのフィラメントの高密度分布が
他方の材料で形成されたマトリックス内に存在すること
により特徴づけられる。そのような複合材が例えばダイ
スにより引き伸ばされることにより寸法が減少させられ
る場合、フィラメントは非常に細くなり、他の材料のマ
トリックス内の転位の移動を遅延させる。従って、通常
の材料に比べて、転位消滅は抑制され、より高い強度が
得られる。
て知られているクラスの材料について、サイズの減少の
後のそのような複合材の機械的特性は、サイズの減少の
速度により劇的に影響を受けうることがわかった。その
高い強度のために注目に値する原位置成形複合材は、一
方の材料のサブミクロンのフィラメントの高密度分布が
他方の材料で形成されたマトリックス内に存在すること
により特徴づけられる。そのような複合材が例えばダイ
スにより引き伸ばされることにより寸法が減少させられ
る場合、フィラメントは非常に細くなり、他の材料のマ
トリックス内の転位の移動を遅延させる。従って、通常
の材料に比べて、転位消滅は抑制され、より高い強度が
得られる。
【０００６】Bevk,J.,"Ultrafine Filamentary Composi
tes,"Ann.Rev.Mater.Sci.1983,13:319-388;Karasek et
al.,"Normal- State Resistivity of In-Situ-Formed U
ltrafine Filametary Cu-Nb Composites,"52(3)J.Appl.
Phys.,March 1981,1370-1375;Bevk et al.,"Anomalous
Increase in Strength of In-Situ Formed Cu-Nb Multi
filimentary Composites," 49(12)J.Appl.Phys.,Dec.19
78,6031-6038;Bevk etal.,"High Temperature Strength
and Fracture Mode of In-Situ Formed Cu-Nb Multifi
limentary Composites," in New Developements and Ap
plications inComposites, Proc.TMS-AIME Phys.Metal.
Composites Comm.At TMS-AIME Fall Meeting, St.Loui
s,Mo.,Oct.16-17,1978,101-113;Boebinger et al.,"Bui
lding World-Record Magnets,"272(6)Sci.Amer.,June 1
995,34-40を参照のこと。
tes,"Ann.Rev.Mater.Sci.1983,13:319-388;Karasek et
al.,"Normal- State Resistivity of In-Situ-Formed U
ltrafine Filametary Cu-Nb Composites,"52(3)J.Appl.
Phys.,March 1981,1370-1375;Bevk et al.,"Anomalous
Increase in Strength of In-Situ Formed Cu-Nb Multi
filimentary Composites," 49(12)J.Appl.Phys.,Dec.19
78,6031-6038;Bevk etal.,"High Temperature Strength
and Fracture Mode of In-Situ Formed Cu-Nb Multifi
limentary Composites," in New Developements and Ap
plications inComposites, Proc.TMS-AIME Phys.Metal.
Composites Comm.At TMS-AIME Fall Meeting, St.Loui
s,Mo.,Oct.16-17,1978,101-113;Boebinger et al.,"Bui
lding World-Record Magnets,"272(6)Sci.Amer.,June 1
995,34-40を参照のこと。
【０００７】原位置成形複合材をダイスで引き伸ばすこ
とにより製造する場合、通常の材料を引き伸ばす場合よ
りも、より多くの転位が形成される。事実、通常の材料
についての引き伸ばしの間、加工硬化速度は比較的変化
しないが、原位置成形複合材を引き伸ばす場合、ワイヤ
の断面積が減少するにしたがって、加工硬化速度はほぼ
指数関数的に増加する。この転位形成の増加の結果、原
位置形成複合材を引き伸ばす場合、通常の材料に比べ
て、ずっと大きな熱を発生する。
とにより製造する場合、通常の材料を引き伸ばす場合よ
りも、より多くの転位が形成される。事実、通常の材料
についての引き伸ばしの間、加工硬化速度は比較的変化
しないが、原位置成形複合材を引き伸ばす場合、ワイヤ
の断面積が減少するにしたがって、加工硬化速度はほぼ
指数関数的に増加する。この転位形成の増加の結果、原
位置形成複合材を引き伸ばす場合、通常の材料に比べ
て、ずっと大きな熱を発生する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、原位置成
形複合材については、通常の合金または複合材と異な
り、寸法を減少させられた材料、すなわちワイヤ、フィ
ラメント、方形の棒、シートなどの極限強さは、サイズ
の減少の間に起きる材料の加熱によりかなり大きく影響
を受けうることを発見した。特に、そうしない場合に指
数関数的加工硬化速度の結果として生じることになる有
害な加熱による影響を除去するために、引き伸ばし速度
は、材料の強化につれて、低下させなければならない。
形複合材については、通常の合金または複合材と異な
り、寸法を減少させられた材料、すなわちワイヤ、フィ
ラメント、方形の棒、シートなどの極限強さは、サイズ
の減少の間に起きる材料の加熱によりかなり大きく影響
を受けうることを発見した。特に、そうしない場合に指
数関数的加工硬化速度の結果として生じることになる有
害な加熱による影響を除去するために、引き伸ばし速度
は、材料の強化につれて、低下させなければならない。
【０００９】好ましい低下させられた引き伸ばし速度
は、通常の材料で形成されたワイヤの製造において使用
される速度よりも１／１０以上遅くなりうる。「加工硬
化限界」引き伸ばし速度を超えた場合、転位のかなり大
きな部分が、ダイスを通過する間に消滅し、強度が低下
し、場合によっては、原位置成形複合材ワイヤの変形性
を低下させる。また、過剰な加熱は、フィラメントを粗
悪にし、解体し、ワイヤをさらに弱くする。ここで、
「変形性」という用語は、ワイヤが破損することなく小
さな半径で曲げられうる程度をいう。
は、通常の材料で形成されたワイヤの製造において使用
される速度よりも１／１０以上遅くなりうる。「加工硬
化限界」引き伸ばし速度を超えた場合、転位のかなり大
きな部分が、ダイスを通過する間に消滅し、強度が低下
し、場合によっては、原位置成形複合材ワイヤの変形性
を低下させる。また、過剰な加熱は、フィラメントを粗
悪にし、解体し、ワイヤをさらに弱くする。ここで、
「変形性」という用語は、ワイヤが破損することなく小
さな半径で曲げられうる程度をいう。
【００１０】本発明によれば、原位置成形複合材の温度
は、寸法が減少するときに、その再結晶温度よりも低く
保たれる。引き伸ばしプロセスを使用するワイヤ製造の
場合、原位置成形複合材ワイヤの温度は、引き伸ばし速
度、単数または複数のダイスによる断面積の減少（圧延
率）、ダイス角度、該当する場合には、ワイヤに送られ
る潤滑剤および冷却剤の量の関数である。これらのパラ
メータは、個別にまたは組み合わせで調節され、原位置
成形複合材ワイヤの温度をその再結晶温度よりも低く保
たれる。
は、寸法が減少するときに、その再結晶温度よりも低く
保たれる。引き伸ばしプロセスを使用するワイヤ製造の
場合、原位置成形複合材ワイヤの温度は、引き伸ばし速
度、単数または複数のダイスによる断面積の減少（圧延
率）、ダイス角度、該当する場合には、ワイヤに送られ
る潤滑剤および冷却剤の量の関数である。これらのパラ
メータは、個別にまたは組み合わせで調節され、原位置
成形複合材ワイヤの温度をその再結晶温度よりも低く保
たれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、ワイヤなどを引き伸ばす
ための通常の装置１の単純化した表現である。図示され
た構成において、供給ワイヤ２は、ダイス６に押し通す
ことにより、断面積が減少し、引き伸ばされたワイヤ４
となる。典型的に、供給ワイヤ２は、引き伸ばされたワ
イヤ４に引き抜き力を加えることにより、ダイス６を押
し通される。ダイス６は、ダイスホルダー８により保持
される。ダイス６の圧延率は、ワイヤがダイスにより引
き伸ばされるときのワイヤの断面積の部分的な減少とし
て定義される。
ための通常の装置１の単純化した表現である。図示され
た構成において、供給ワイヤ２は、ダイス６に押し通す
ことにより、断面積が減少し、引き伸ばされたワイヤ４
となる。典型的に、供給ワイヤ２は、引き伸ばされたワ
イヤ４に引き抜き力を加えることにより、ダイス６を押
し通される。ダイス６は、ダイスホルダー８により保持
される。ダイス６の圧延率は、ワイヤがダイスにより引
き伸ばされるときのワイヤの断面積の部分的な減少とし
て定義される。
【００１２】ダイスは、図２に示されているように、ダ
イス角度θを有するものとして特徴づけられる。図３
は、比較的大きなダイス角度θａを有するダイス６ａお
よび比較的小さなダイス角度θｂを有するダイス６ｂを
図示している。油または石鹸のような潤滑剤が、ワイヤ
をダイス６を通して引き伸ばすときに、ワイヤ２におけ
る摩擦を低減させるために使用されうる。そのようなワ
イヤ引き伸ばし装置１は、銅のような通常の材料または
本発明が関係する原位置成形複合材を引き伸ばすために
使用されうる。
イス角度θを有するものとして特徴づけられる。図３
は、比較的大きなダイス角度θａを有するダイス６ａお
よび比較的小さなダイス角度θｂを有するダイス６ｂを
図示している。油または石鹸のような潤滑剤が、ワイヤ
をダイス６を通して引き伸ばすときに、ワイヤ２におけ
る摩擦を低減させるために使用されうる。そのようなワ
イヤ引き伸ばし装置１は、銅のような通常の材料または
本発明が関係する原位置成形複合材を引き伸ばすために
使用されうる。
【００１３】原位置成形複合材の典型例は、銅（Ｃｕ）
または銀（Ａｇ）のいずれかのマトリックス内に分散さ
れた、鉄（Ｆｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム
（Ｖ）、銀（Ａｇ）またはタンタル（Ｔａ）フィラメン
トを含み、これに限定されない。しかし、銀−銀複合材
は形成できないことに留意すべきである。典型的に、最
も高い強度の原位置成形複合材は、フィラメントとマト
リックスが異なる結晶構造を有する場合に、形成される
ことになる。例えば、銅−ニオブは、面心格子立方体
（ｆｃｃ）銅マトリックスを体心立方体（ｂｃｃ）ニオ
ブフィラメントと組み合わせる。
または銀（Ａｇ）のいずれかのマトリックス内に分散さ
れた、鉄（Ｆｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム
（Ｖ）、銀（Ａｇ）またはタンタル（Ｔａ）フィラメン
トを含み、これに限定されない。しかし、銀−銀複合材
は形成できないことに留意すべきである。典型的に、最
も高い強度の原位置成形複合材は、フィラメントとマト
リックスが異なる結晶構造を有する場合に、形成される
ことになる。例えば、銅−ニオブは、面心格子立方体
（ｆｃｃ）銅マトリックスを体心立方体（ｂｃｃ）ニオ
ブフィラメントと組み合わせる。
【００１４】通常の材料および原位置成形複合材の両者
ともに、同じ装置１により引き伸ばしうるが、本発明に
よれば、これらの材料が引き伸ばされる方法が異なる。
銅のような通常の材料は、上述したように、ワイヤの強
度のみで制限される速度で、装置１により引き伸ばされ
うる。本発明によれば、最大強度の原位置成形複合材を
生産するために、そのような材料が引き伸ばされる速度
は、引き伸ばしプロセスの間に発生する熱により制限さ
れる。特に有害な加熱の影響を防止するために、原位置
成形複合材の温度は、それが引き伸ばされるときに、再
結晶温度ＴRCを超えてはならない。原位置成形複合材の
通常（高速）の引き伸ばし速度での引き伸ばしと比べ
て、本発明による複合材の引き伸ばしは、大きな変形
性、大きな引っ張り強さまたはその両者を実現すること
ができる。
ともに、同じ装置１により引き伸ばしうるが、本発明に
よれば、これらの材料が引き伸ばされる方法が異なる。
銅のような通常の材料は、上述したように、ワイヤの強
度のみで制限される速度で、装置１により引き伸ばされ
うる。本発明によれば、最大強度の原位置成形複合材を
生産するために、そのような材料が引き伸ばされる速度
は、引き伸ばしプロセスの間に発生する熱により制限さ
れる。特に有害な加熱の影響を防止するために、原位置
成形複合材の温度は、それが引き伸ばされるときに、再
結晶温度ＴRCを超えてはならない。原位置成形複合材の
通常（高速）の引き伸ばし速度での引き伸ばしと比べ
て、本発明による複合材の引き伸ばしは、大きな変形
性、大きな引っ張り強さまたはその両者を実現すること
ができる。
【００１５】再結晶温度は、マトリックスに存在する転
位のかなりの数が互いに消滅し始める温度として定義さ
れる。再結晶温度は、原位置成形複合材ワイヤについ
て、温度の関数として抵抗値を測定することにより決定
されうる。抵抗値の低下は、ＴRCにおいて起きる。これ
は、上記の文献Karasek et al.,"Normal-State Resisti
vity of In-Situ-Formed Ultrafine Filamentary Cu-Nb
Composites,"pp.1371-72に記載されている。この文献
の図２は、１５．０体積パーセントのニオブを含むＣｕ
−Ｎｂ原位置成形複合材でできた直径６１ミクロンのワ
イヤについての、抵抗値に対する温度のプロットを示
す。
位のかなりの数が互いに消滅し始める温度として定義さ
れる。再結晶温度は、原位置成形複合材ワイヤについ
て、温度の関数として抵抗値を測定することにより決定
されうる。抵抗値の低下は、ＴRCにおいて起きる。これ
は、上記の文献Karasek et al.,"Normal-State Resisti
vity of In-Situ-Formed Ultrafine Filamentary Cu-Nb
Composites,"pp.1371-72に記載されている。この文献
の図２は、１５．０体積パーセントのニオブを含むＣｕ
−Ｎｂ原位置成形複合材でできた直径６１ミクロンのワ
イヤについての、抵抗値に対する温度のプロットを示
す。
【００１６】図２についての説明によれば、下側の曲
線、すなわち再結晶温度への遷移が、約５２３Ｋ（２５
０℃）以上において観測された。再結晶温度は、異なる
複合材、例えばＣｕ−Ｎｂ対Ｃｕ−Ｖについて異なり、
異なるフィラメント複合材、例えば７．５体積パーセン
トのＮｂを含むＣｕ−Ｎｂ対１０体積パーセントのＮｂ
を含むＣｕ−Ｎｂについて異なる。また、ＴRCは、転位
密度の増加により、低下する。
線、すなわち再結晶温度への遷移が、約５２３Ｋ（２５
０℃）以上において観測された。再結晶温度は、異なる
複合材、例えばＣｕ−Ｎｂ対Ｃｕ−Ｖについて異なり、
異なるフィラメント複合材、例えば７．５体積パーセン
トのＮｂを含むＣｕ−Ｎｂ対１０体積パーセントのＮｂ
を含むＣｕ−Ｎｂについて異なる。また、ＴRCは、転位
密度の増加により、低下する。
【００１７】したがって、供給ワイヤ２において、再結
晶温度は、転位密度はワイヤの断面積の減少とともに増
大するので、引き伸ばしの間に断面積が減少する量とと
もに変化する。上述した断面積の減少によるＴRCの低下
は、より詳細に後述するように、原位置成形複合材が一
連のダイスを通して引き伸ばされるときに、重要な加工
上のかかわり合いを有する。
晶温度は、転位密度はワイヤの断面積の減少とともに増
大するので、引き伸ばしの間に断面積が減少する量とと
もに変化する。上述した断面積の減少によるＴRCの低下
は、より詳細に後述するように、原位置成形複合材が一
連のダイスを通して引き伸ばされるときに、重要な加工
上のかかわり合いを有する。
【００１８】複合材が引き伸ばされるときのその温度を
制御するための第１のパラメータは、引き伸ばし速度で
ある。引き伸ばし速度を低下させることは、熱発生を減
少させる。熱発生およびそれによるワイヤ温度に影響を
与える第２および第３のパラメータは、ダイスの圧延
率、ダイス角度、潤滑および冷却を含む。ダイスの圧延
率の減少は、熱発生を減少させ、したがって温度制御の
手段を提供する。断面積において総合的な減少Ｒを達成
できる比較的小さな圧延率をもつ一連のダイスが、以下
に説明するように、同じ減少Ｒを達成できる単一のダイ
スよりも好んで使用されうる。
制御するための第１のパラメータは、引き伸ばし速度で
ある。引き伸ばし速度を低下させることは、熱発生を減
少させる。熱発生およびそれによるワイヤ温度に影響を
与える第２および第３のパラメータは、ダイスの圧延
率、ダイス角度、潤滑および冷却を含む。ダイスの圧延
率の減少は、熱発生を減少させ、したがって温度制御の
手段を提供する。断面積において総合的な減少Ｒを達成
できる比較的小さな圧延率をもつ一連のダイスが、以下
に説明するように、同じ減少Ｒを達成できる単一のダイ
スよりも好んで使用されうる。
【００１９】図４に示されているようなダイス６０，６
２および６４のような一連のダイスを使用して、ワイヤ
を順々に縮小することは、熱が生成される速度を適度に
し、各ダイス間の冷却を可能にする。ダイス６０，６２
および６４のようなダイスを通る各パス間でワイヤを冷
却できることは、特に好都合である。特に、複数のダイ
スおよび中間冷却器７２および７４により示されたダイ
ス間の冷却の使用は、ワイヤの断面積の同じ全体的な縮
小が可能な１つのダイスを使用することよりも、より速
い引き伸ばし速度を許容する。ダイス間冷却は、ワイヤ
上に潤滑油または他の液体をスプレイすることにより行
うことができる。
２および６４のような一連のダイスを使用して、ワイヤ
を順々に縮小することは、熱が生成される速度を適度に
し、各ダイス間の冷却を可能にする。ダイス６０，６２
および６４のようなダイスを通る各パス間でワイヤを冷
却できることは、特に好都合である。特に、複数のダイ
スおよび中間冷却器７２および７４により示されたダイ
ス間の冷却の使用は、ワイヤの断面積の同じ全体的な縮
小が可能な１つのダイスを使用することよりも、より速
い引き伸ばし速度を許容する。ダイス間冷却は、ワイヤ
上に潤滑油または他の液体をスプレイすることにより行
うことができる。
【００２０】上述したように、原位置成形複合材ワイヤ
の転位密度は、その断面積が減少するにしたがって、ほ
ぼ指数関数的に増加する。ダイス６０，６２および６４
の圧延率に依存して、ダイス６２により引き伸ばす場合
に生じる熱の量は、ダイス６０に比べて増加し、ダイス
６４により引き伸ばす場合に生じる熱の量は、ダイス６
２に比べて増加する。また、上述したように、再結晶温
度は、ダイスにより断面積が減少させられる度に低下す
る。
の転位密度は、その断面積が減少するにしたがって、ほ
ぼ指数関数的に増加する。ダイス６０，６２および６４
の圧延率に依存して、ダイス６２により引き伸ばす場合
に生じる熱の量は、ダイス６０に比べて増加し、ダイス
６４により引き伸ばす場合に生じる熱の量は、ダイス６
２に比べて増加する。また、上述したように、再結晶温
度は、ダイスにより断面積が減少させられる度に低下す
る。
【００２１】図４中で、供給ワイヤ２、ダイス６０によ
り引き伸ばされたワイヤ４60、ダイス６２により引き伸
ばされたワイヤ４62、およびダイス６４により引き伸ば
されたワイヤ４64とすると、供給ワイヤ２のＴRC＞ワイ
ヤ４60のＴRC＞ワイヤ４62のＴRC＞ワイヤ４64のＴRC
り引き伸ばされたワイヤ４60、ダイス６２により引き伸
ばされたワイヤ４62、およびダイス６４により引き伸ば
されたワイヤ４64とすると、供給ワイヤ２のＴRC＞ワイ
ヤ４60のＴRC＞ワイヤ４62のＴRC＞ワイヤ４64のＴRC
【００２２】ワイヤがダイス６０，６２および６４を連
続的に通過するときに、熱の発生量が増加し、再結晶温
度が逐次的に低下する。ダイス６０に比べてダイス６２
の後において多くの冷却を必要とし、ダイス６２に比べ
てダイス６４の後において多くの冷却を必要とする。
続的に通過するときに、熱の発生量が増加し、再結晶温
度が逐次的に低下する。ダイス６０に比べてダイス６２
の後において多くの冷却を必要とし、ダイス６２に比べ
てダイス６４の後において多くの冷却を必要とする。
【００２３】上述したように、ダイス角度を減少させる
ことは、複合材がダイス６を通過するときに発生する熱
を減少させることになる。石鹸または油のような潤滑剤
は、摩擦熱を低減し、かつ冷却を提供しうる。また、ダ
イスへの供給ワイヤ２の温度を最小化することが好まし
い。好ましい一実施例において、供給温度はぼぼ室温ま
たはそれよりも低い。従って、好ましい一実施形態にお
いて、予冷器７０が、供給ワイヤ２を冷却するために使
用される。
ことは、複合材がダイス６を通過するときに発生する熱
を減少させることになる。石鹸または油のような潤滑剤
は、摩擦熱を低減し、かつ冷却を提供しうる。また、ダ
イスへの供給ワイヤ２の温度を最小化することが好まし
い。好ましい一実施例において、供給温度はぼぼ室温ま
たはそれよりも低い。従って、好ましい一実施形態にお
いて、予冷器７０が、供給ワイヤ２を冷却するために使
用される。
【００２４】本発明によるプロセスの好ましい一実施形
態が、図５のフローチャートに示されている。ブロック
１００に示されているように、再結晶温度ＴRCは、断面
積が減少したワイヤについて決定される。図４のダイス
６０，６２および６４のような一連のダイスが使用され
る場合、ＴRCは、好ましくは、ワイヤがその断面積を減
少させられる度に決定される。図４において、４60，４
62および４64のＴRCが測定されなければならない。した
がって、原位置成形複合材ワイヤは、最初に、実際の生
産において使用されるダイス６０，６２および６４のよ
うなダイスを使用して引き伸ばされる。各段階、すなわ
ち各断面積におけるワイヤのサンプルが得られ、前述し
たように、ＴRCが決定される。
態が、図５のフローチャートに示されている。ブロック
１００に示されているように、再結晶温度ＴRCは、断面
積が減少したワイヤについて決定される。図４のダイス
６０，６２および６４のような一連のダイスが使用され
る場合、ＴRCは、好ましくは、ワイヤがその断面積を減
少させられる度に決定される。図４において、４60，４
62および４64のＴRCが測定されなければならない。した
がって、原位置成形複合材ワイヤは、最初に、実際の生
産において使用されるダイス６０，６２および６４のよ
うなダイスを使用して引き伸ばされる。各段階、すなわ
ち各断面積におけるワイヤのサンプルが得られ、前述し
たように、ＴRCが決定される。
【００２５】そして、望ましい引き伸ばし速度が、ブロ
ック１１０に示されているように、決定される。製造コ
ストは、通常、生産速度を最大化することにより最小化
されるので、望ましい引き伸ばし速度は、典型的に、許
容される最大の引き伸ばし速度となる。最大の引き伸ば
し速度は、図６に示された例示的な実施形態により決定
することができる。
ック１１０に示されているように、決定される。製造コ
ストは、通常、生産速度を最大化することにより最小化
されるので、望ましい引き伸ばし速度は、典型的に、許
容される最大の引き伸ばし速度となる。最大の引き伸ば
し速度は、図６に示された例示的な実施形態により決定
することができる。
【００２６】好ましくは、ＴRCの決定に使用されたダイ
スの同じ配置が、最大引き伸ばし速度を決定するために
使用される。ブロック２００において、引き伸ばしが開
始される。ブロック２１０において、ワイヤの温度ＴW
が、その断面積が減少する度、すなわちダイスの通過の
後に測定される。決定ブロック２２０において、ＴW
は、最高許容温度ＴMと比較される。最高許容温度ＴM
は、ＴRCであるかまたはＴRCから小さなオフセットを引
いたもの、例えばＴRC−１０度でありうる。ＴW＜ＴMで
ある場合、引き伸ばし速度は、ブロック２３０において
増加する。
スの同じ配置が、最大引き伸ばし速度を決定するために
使用される。ブロック２００において、引き伸ばしが開
始される。ブロック２１０において、ワイヤの温度ＴW
が、その断面積が減少する度、すなわちダイスの通過の
後に測定される。決定ブロック２２０において、ＴW
は、最高許容温度ＴMと比較される。最高許容温度ＴM
は、ＴRCであるかまたはＴRCから小さなオフセットを引
いたもの、例えばＴRC−１０度でありうる。ＴW＜ＴMで
ある場合、引き伸ばし速度は、ブロック２３０において
増加する。
【００２７】ループバック２４０は、繰り返し処理を示
し、ステップ２１０および２２０が反復される。引き伸
ばし速度を増加させ続けることで、ワイヤ温度は、ＴW
＞ＴMとなるまで上がる。これが起きると、「フロー」
は、決定ブロック２２０から決定ブロック２５０に進
む。決定ブロック２５０は、冷却剤が利用可能かどうか
を質問する。冷却剤が利用可能でない場合、ワイヤ引き
伸ばし速度は、ブロック２６０に示されているように低
減され、次に、ループバック２７０による繰り返し処理
が行われる。そして、最大の引き伸ばし速度は、ステッ
プ２１０ないし２７０を数サイクル行うことにより、決
定されうる。
し、ステップ２１０および２２０が反復される。引き伸
ばし速度を増加させ続けることで、ワイヤ温度は、ＴW
＞ＴMとなるまで上がる。これが起きると、「フロー」
は、決定ブロック２２０から決定ブロック２５０に進
む。決定ブロック２５０は、冷却剤が利用可能かどうか
を質問する。冷却剤が利用可能でない場合、ワイヤ引き
伸ばし速度は、ブロック２６０に示されているように低
減され、次に、ループバック２７０による繰り返し処理
が行われる。そして、最大の引き伸ばし速度は、ステッ
プ２１０ないし２７０を数サイクル行うことにより、決
定されうる。
【００２８】冷却剤が利用可能である場合、決定ブロッ
ク２８０は、冷却剤がワイヤに最大速度で送り出されて
いるかどうかを質問する。もしそうである場合、引き伸
ばし速度は、ブロック２６０に示されているように低減
され、数回の繰り返しで、最大引き伸ばし速度が決定さ
れる。追加的な冷却が利用可能である場合、ステップ２
９０において、冷却が増大される。ループバック２９５
は、繰り返し処理を示す。
ク２８０は、冷却剤がワイヤに最大速度で送り出されて
いるかどうかを質問する。もしそうである場合、引き伸
ばし速度は、ブロック２６０に示されているように低減
され、数回の繰り返しで、最大引き伸ばし速度が決定さ
れる。追加的な冷却が利用可能である場合、ステップ２
９０において、冷却が増大される。ループバック２９５
は、繰り返し処理を示す。
【００２９】複数のダイス配置が使用される場合、各断
面積の低減に対応するＴWおよびＴMが存在することにな
る。典型的に、ダイスのうちの１つが、引き伸ばし速度
を制限することになる。より適切には、そのようなダイ
スを通過した後のワイヤの結果としてのＴWおよびＴM
が、引き伸ばし速度を制限することになる。上述した方
法は、固定ダイスパラメータ、すなわち圧延率およびダ
イス角度を仮定する。上述の複数のステップは、他の圧
延率および／またはダイス角度を有するダイスの他のセ
ットについて反復されうる。そのような他のダイスセッ
トを使用することは、典型的には、異なる最大引き伸ば
し速度となる。したがって、ダイスパラメータの助変数
変形により、かつ図６に示された例示的な処理ステップ
を使用することにより、最大引き伸ばし速度が、特定の
用途について決定されうる。
面積の低減に対応するＴWおよびＴMが存在することにな
る。典型的に、ダイスのうちの１つが、引き伸ばし速度
を制限することになる。より適切には、そのようなダイ
スを通過した後のワイヤの結果としてのＴWおよびＴM
が、引き伸ばし速度を制限することになる。上述した方
法は、固定ダイスパラメータ、すなわち圧延率およびダ
イス角度を仮定する。上述の複数のステップは、他の圧
延率および／またはダイス角度を有するダイスの他のセ
ットについて反復されうる。そのような他のダイスセッ
トを使用することは、典型的には、異なる最大引き伸ば
し速度となる。したがって、ダイスパラメータの助変数
変形により、かつ図６に示された例示的な処理ステップ
を使用することにより、最大引き伸ばし速度が、特定の
用途について決定されうる。
【００３０】図５に示された例示的な方法において、ブ
ロック１２０に示されているように、通常の生産が、上
記のように決定されたパラメータにより開始できる。追
加的に、ブロック１３０に示されているように、ワイヤ
断面積のそれぞれの低減の後のワイヤ温度が最大許容温
度ＴMよりも下に維持されることを確かにするために、
温度が周期的にチェックされうる。
ロック１２０に示されているように、通常の生産が、上
記のように決定されたパラメータにより開始できる。追
加的に、ブロック１３０に示されているように、ワイヤ
断面積のそれぞれの低減の後のワイヤ温度が最大許容温
度ＴMよりも下に維持されることを確かにするために、
温度が周期的にチェックされうる。
【００３１】上述の方法に対する様々な修正がなされう
る。例えば、一実施形態において、最大引き伸ばし速度
は、通常の生産の開始前に決定されている必要はない。
そのような実施形態は、図７のフローチャートにより示
されている。ワイヤの温度ＴWは、ブロック３１０に示
されているように、断面積の各低減の後に測定される。
決定ブロック３２０において、ＴWはＴMと比較される。
ＴW＜ＴMの場合、引き伸ばし速度は、ブロック３３０に
おいて増加される。ループバック３３５は、繰り返し処
理を示し、ステップ３１０および３２０が反復される。
る。例えば、一実施形態において、最大引き伸ばし速度
は、通常の生産の開始前に決定されている必要はない。
そのような実施形態は、図７のフローチャートにより示
されている。ワイヤの温度ＴWは、ブロック３１０に示
されているように、断面積の各低減の後に測定される。
決定ブロック３２０において、ＴWはＴMと比較される。
ＴW＜ＴMの場合、引き伸ばし速度は、ブロック３３０に
おいて増加される。ループバック３３５は、繰り返し処
理を示し、ステップ３１０および３２０が反復される。
【００３２】引き伸ばし速度が増加し続けると、ワイヤ
温度はＴW＞ＴMとなるまで増大することになる。これが
起きる場合、冷却剤の流量および引き伸ばし速度のよう
な引き伸ばしプロセスのパラメータは、ＴWを低減する
ように調節されなければならない。ループバック３４５
は、繰り返し処理を示す。図７に示された実施形態は、
手動温度測定およびプロセスパラメータの調節を使用す
る装置により具現化できる。代替的に、図７に示された
実施形態は、図９にさらに詳細に示されているように、
コンピュータ制御の温度測定および操作パラメータの調
節を使用して具現化することもできる。
温度はＴW＞ＴMとなるまで増大することになる。これが
起きる場合、冷却剤の流量および引き伸ばし速度のよう
な引き伸ばしプロセスのパラメータは、ＴWを低減する
ように調節されなければならない。ループバック３４５
は、繰り返し処理を示す。図７に示された実施形態は、
手動温度測定およびプロセスパラメータの調節を使用す
る装置により具現化できる。代替的に、図７に示された
実施形態は、図９にさらに詳細に示されているように、
コンピュータ制御の温度測定および操作パラメータの調
節を使用して具現化することもできる。
【００３３】上述した好ましい実施形態において、再結
晶温度が通常の生産の前に得られ、プロセス変数を制限
するために使用される。他の実施形態において、本発明
の利点は、再結晶温度を実際に決定することなしに、得
ることができる。前述したように、再結晶温度を超える
ことは、原位置成形複合材の機械的特性に劇的な影響を
与えうる。
晶温度が通常の生産の前に得られ、プロセス変数を制限
するために使用される。他の実施形態において、本発明
の利点は、再結晶温度を実際に決定することなしに、得
ることができる。前述したように、再結晶温度を超える
ことは、原位置成形複合材の機械的特性に劇的な影響を
与えうる。
【００３４】このプロセスは、引き伸ばされたワイヤの
引っ張り強さおよび／または変形性を測定し、所定の仕
様、すなわち許容される最小引っ張り強さおよび／また
は変形性を達成するために、プロセス変数を調節するこ
とにより操作されうる。そのような本発明の一実施形態
は、図８に示されている。図８の実施形態は、Ｔwを測
定する図７のブロック３１０が図８のブロック３６０に
より置き換えられていることを除けば、図７の実施形態
に類似している。ブロック３６０は、引き伸ばされたワ
イヤの特性が測定されることが示されている。
引っ張り強さおよび／または変形性を測定し、所定の仕
様、すなわち許容される最小引っ張り強さおよび／また
は変形性を達成するために、プロセス変数を調節するこ
とにより操作されうる。そのような本発明の一実施形態
は、図８に示されている。図８の実施形態は、Ｔwを測
定する図７のブロック３１０が図８のブロック３６０に
より置き換えられていることを除けば、図７の実施形態
に類似している。ブロック３６０は、引き伸ばされたワ
イヤの特性が測定されることが示されている。
【００３５】ワイヤの製造は、典型的には、利益を最大
化するために、ワイヤ生産速度を最大化することを求め
る。上述した方法は、原位置成形複合材ワイヤの生産速
度の最大化に向けられている。製造者がワイヤの生産速
度の最大化を望まないという他の状況が存在しうること
を認識すべきである。そのような状況において、ワイヤ
は、再結晶温度を超えることがほとんどないような十分
に低い速度で引き伸ばされうる。したがって、本発明に
よる方法の別の一実施形態において、引き伸ばしプロセ
ス中に、引き伸ばされたワイヤの温度も他の特性も測定
されない。
化するために、ワイヤ生産速度を最大化することを求め
る。上述した方法は、原位置成形複合材ワイヤの生産速
度の最大化に向けられている。製造者がワイヤの生産速
度の最大化を望まないという他の状況が存在しうること
を認識すべきである。そのような状況において、ワイヤ
は、再結晶温度を超えることがほとんどないような十分
に低い速度で引き伸ばされうる。したがって、本発明に
よる方法の別の一実施形態において、引き伸ばしプロセ
ス中に、引き伸ばされたワイヤの温度も他の特性も測定
されない。
【００３６】図９は、本発明による原位置成形複合材の
引き伸ばしに適したワイヤ引き伸ばし装置の一実施形態
を示す、この装置は、３個のダイス６０，６２および６
４を通して引き伸ばされていないワイヤ２を供給する供
給リールおよび引き伸ばされたワイヤ４64を受け入れる
巻き取りリール５４を含む。図９の実施形態には３個の
ダイスが示されているが、この装置は、３個よりも多い
または少ないダイスを使用することができる。巻き取り
リール５４は、ダイスによりワイヤを引き伸ばす引き伸
ばし力を供給するモータ９０により駆動される。各ダイ
ス６０，６２および６４は、ダイスホルダー８０，８２
および８４にそれぞれ受け入れられている。
引き伸ばしに適したワイヤ引き伸ばし装置の一実施形態
を示す、この装置は、３個のダイス６０，６２および６
４を通して引き伸ばされていないワイヤ２を供給する供
給リールおよび引き伸ばされたワイヤ４64を受け入れる
巻き取りリール５４を含む。図９の実施形態には３個の
ダイスが示されているが、この装置は、３個よりも多い
または少ないダイスを使用することができる。巻き取り
リール５４は、ダイスによりワイヤを引き伸ばす引き伸
ばし力を供給するモータ９０により駆動される。各ダイ
ス６０，６２および６４は、ダイスホルダー８０，８２
および８４にそれぞれ受け入れられている。
【００３７】連続するダイスのそれぞれが、ワイヤの断
面積を減少させる。したがって、断面積において、２＞
４60＞４62＞４64である。図９に示された装置は、引き
伸ばし速度をワイヤ温度の関数として調節するコンピュ
ータ制御されたプロセス制御をさらに含む。プロセス制
御ループは、温度測定装置ＴＤ１，ＴＤ２およびＴＤ
３、温度コントローラＴＣおよびモータコントローラＭ
Ｃを含む。温度測定装置ＴＤ１，ＴＤ２およびＴＤ３
は、熱電対、熱放射検出器、または当業者に知られた他
の装置として具現化されうる。
面積を減少させる。したがって、断面積において、２＞
４60＞４62＞４64である。図９に示された装置は、引き
伸ばし速度をワイヤ温度の関数として調節するコンピュ
ータ制御されたプロセス制御をさらに含む。プロセス制
御ループは、温度測定装置ＴＤ１，ＴＤ２およびＴＤ
３、温度コントローラＴＣおよびモータコントローラＭ
Ｃを含む。温度測定装置ＴＤ１，ＴＤ２およびＴＤ３
は、熱電対、熱放射検出器、または当業者に知られた他
の装置として具現化されうる。
【００３８】温度設定点ＳＰ１，ＳＰ２およびＳＰ３
が、温度コントローラＴＣに入力される。これらの設定
点は、それぞれ領域４60，４62および４64中のワイヤに
ついての最高許容温度を設定する。設定点ＳＰ１−ＳＰ
３は、前述の領域についてのワイヤの加工硬化の履歴の
関数であり、これらの領域におけるワイヤの再結晶温度
に関係する。特に、これらの設定点は、再結晶温度、ま
たは再結晶温度からオフセットを引いた温度である。
が、温度コントローラＴＣに入力される。これらの設定
点は、それぞれ領域４60，４62および４64中のワイヤに
ついての最高許容温度を設定する。設定点ＳＰ１−ＳＰ
３は、前述の領域についてのワイヤの加工硬化の履歴の
関数であり、これらの領域におけるワイヤの再結晶温度
に関係する。特に、これらの設定点は、再結晶温度、ま
たは再結晶温度からオフセットを引いた温度である。
【００３９】したがって、各温度測定装置ＴＤ１〜ＴＤ
３は、それぞれ信号ＴＳ１、ＴＳ２およびＴＳ３を温度
コントローラＴＣに送る。この信号ＴＳ１〜ＴＳ３は、
表示された場所におけるワイヤの温度に関する。温度コ
ントローラは、各信号を適切な設定点、例えばＴＤ１／
ＳＰ１，ＴＤ２／ＳＰ２，ＴＤ３／ＳＰ３と比較する。
温度コントローラＴＣは、モータ速度選択信号ＭＳをモ
ータコントローラＭＣに送る。全ての比較が、測定され
た温度が対応する設定点よりも低いことを示す場合、モ
ータ速度選択信号ＭＳは、モータコントローラＭＣにモ
ータ速度を増大させることになる。
３は、それぞれ信号ＴＳ１、ＴＳ２およびＴＳ３を温度
コントローラＴＣに送る。この信号ＴＳ１〜ＴＳ３は、
表示された場所におけるワイヤの温度に関する。温度コ
ントローラは、各信号を適切な設定点、例えばＴＤ１／
ＳＰ１，ＴＤ２／ＳＰ２，ＴＤ３／ＳＰ３と比較する。
温度コントローラＴＣは、モータ速度選択信号ＭＳをモ
ータコントローラＭＣに送る。全ての比較が、測定され
た温度が対応する設定点よりも低いことを示す場合、モ
ータ速度選択信号ＭＳは、モータコントローラＭＣにモ
ータ速度を増大させることになる。
【００４０】これは、適切なモータ駆動信号ＭＤＳをモ
ータに送ることにより達成される。この代わりに、１つ
以上の測定された温度がその対応する設定点よりも高い
場合、モータ速度選択信号ＭＳは、適切なモータ駆動信
号ＭＤＳにより、モータコントローラＭＣにモータ速度
を低減させることになる。モータ制御ループは、モータ
速度フィードバック信号ＭＦＳを使用する速度サーボル
ープとして具現化されうる。プロセス制御ループなどの
設計および具現化は、当業者の能力の範囲内にある。
ータに送ることにより達成される。この代わりに、１つ
以上の測定された温度がその対応する設定点よりも高い
場合、モータ速度選択信号ＭＳは、適切なモータ駆動信
号ＭＤＳにより、モータコントローラＭＣにモータ速度
を低減させることになる。モータ制御ループは、モータ
速度フィードバック信号ＭＦＳを使用する速度サーボル
ープとして具現化されうる。プロセス制御ループなどの
設計および具現化は、当業者の能力の範囲内にある。
【００４１】図９の装置は、中間冷却器７２および７４
をさらに含む。中間冷却器により提供される冷却を増大
させることは、引き伸ばし速度を最大化することにな
る。予冷器７０は、供給ワイヤ２を冷却するために使用
されうる。しかし、通常の場合、供給ワイヤは第１のダ
イスに室温で送り出されることになり、予冷器７０は必
要ではない。また、最後のダイスの後に配置されうる図
示されていない最終冷却器も含むことができる。
をさらに含む。中間冷却器により提供される冷却を増大
させることは、引き伸ばし速度を最大化することにな
る。予冷器７０は、供給ワイヤ２を冷却するために使用
されうる。しかし、通常の場合、供給ワイヤは第１のダ
イスに室温で送り出されることになり、予冷器７０は必
要ではない。また、最後のダイスの後に配置されうる図
示されていない最終冷却器も含むことができる。
【００４２】図９の装置において、冷却器７０〜７４
は、プロセス制御ループ中に組み込まれたものとしては
示されていない。他の実施形態において、冷却器は、そ
のように組み込まれうる。しかし、前述したように、第
１の温度制御変数は、引き伸ばし速度である。
は、プロセス制御ループ中に組み込まれたものとしては
示されていない。他の実施形態において、冷却器は、そ
のように組み込まれうる。しかし、前述したように、第
１の温度制御変数は、引き伸ばし速度である。
【００４３】図９の装置は、本発明の方法の様々な実施
形態により、ワイヤを製造するために修正されうる。た
とえば、オンラインプロセス制御を取り除くことがで
き、プロセスが、図５および６に示されているように、
あらかじめ定められた動作条件に従って操作されうる。
形態により、ワイヤを製造するために修正されうる。た
とえば、オンラインプロセス制御を取り除くことがで
き、プロセスが、図５および６に示されているように、
あらかじめ定められた動作条件に従って操作されうる。
【００４４】上述した本発明の実施形態は、ワイヤの製
造のために１つ以上のダイスを使用する引き伸ばしプロ
セスに関係する。反発明が、ローラのセットを揺らすま
たは使用することのような（ただしこれに限られない）
他の断面積低減のための技術に適用できることが当業者
には理解できるであろう。また、本発明は、ワイヤの製
造に限られず、原位置成形複合材の方形棒、高強度シー
トなどの製造にも有用である。シートの製造の場合、一
次元、例えば原位置成形複合材の厚板の厚みが低減され
る。そのような高強度シートの製造のために、１対のロ
ーラが使用されうる。本発明の教示をそのような他の実
施形態に適用することは、当業者の能力の範囲内であ
る。本発明による引き伸ばしにより得られるワイヤと通
常の方法により得られるワイヤとの比較が以下に示され
る。
造のために１つ以上のダイスを使用する引き伸ばしプロ
セスに関係する。反発明が、ローラのセットを揺らすま
たは使用することのような（ただしこれに限られない）
他の断面積低減のための技術に適用できることが当業者
には理解できるであろう。また、本発明は、ワイヤの製
造に限られず、原位置成形複合材の方形棒、高強度シー
トなどの製造にも有用である。シートの製造の場合、一
次元、例えば原位置成形複合材の厚板の厚みが低減され
る。そのような高強度シートの製造のために、１対のロ
ーラが使用されうる。本発明の教示をそのような他の実
施形態に適用することは、当業者の能力の範囲内であ
る。本発明による引き伸ばしにより得られるワイヤと通
常の方法により得られるワイヤとの比較が以下に示され
る。
【００４５】ある場合において、ＣｕＮｂ原位置成形複
合材の両方のワイヤともに、１平方インチ当たり約１６
５，０００ポンドの極限引っ張り強さを有した。通常の
方法で、すなわち加工硬化熱限界を超えて引き伸ばされ
た複合材は、非常に脆かった。０．０７６インチ×０．
１１５インチの方形断面を有するワイヤは、曲げやすい
方向に曲げた場合に、１インチの３／８の曲げ半径を有
した。ワイヤをさらに鋭く曲げる試みは、ワイヤを折っ
た。
合材の両方のワイヤともに、１平方インチ当たり約１６
５，０００ポンドの極限引っ張り強さを有した。通常の
方法で、すなわち加工硬化熱限界を超えて引き伸ばされ
た複合材は、非常に脆かった。０．０７６インチ×０．
１１５インチの方形断面を有するワイヤは、曲げやすい
方向に曲げた場合に、１インチの３／８の曲げ半径を有
した。ワイヤをさらに鋭く曲げる試みは、ワイヤを折っ
た。
【００４６】したがって、通常の方法で引き伸ばされた
ワイヤが曲げに耐えることができる変形は、９パーセン
トであった。より大きな方形断面（０．１４０インチ×
０．１６０インチ）を有するように本発明にしたがって
引き伸ばされた複合材は、同じ３／８インチの曲げ半径
を達成した。このワイヤは、曲げによる１６パーセント
の変形に耐えた。これは、本発明にしたがって引き伸ば
されたワイヤについて、可能な変形を７５パーセント以
上増加されたことを表す。
ワイヤが曲げに耐えることができる変形は、９パーセン
トであった。より大きな方形断面（０．１４０インチ×
０．１６０インチ）を有するように本発明にしたがって
引き伸ばされた複合材は、同じ３／８インチの曲げ半径
を達成した。このワイヤは、曲げによる１６パーセント
の変形に耐えた。これは、本発明にしたがって引き伸ば
されたワイヤについて、可能な変形を７５パーセント以
上増加されたことを表す。
【００４７】第２の比較例において、２つのワイヤが、
同じ変形性を有するように用意された。一方のワイヤ
は、通常の方法にしたがって用意され、他方のワイヤ
は、本発明にしたがって用意された。通常の方法で引き
伸ばされたワイヤは、１平方インチ当たり１４５，００
０ポンド（ｐｓｉ）の極限引っ張り強さを有した。本発
明の方法で引き伸ばされたワイヤの極限引っ張り強さ
は、１平方インチ当たり１７０，０００ポンドであっ
た。これは、１７パーセントの強度の増加を表してい
る。
同じ変形性を有するように用意された。一方のワイヤ
は、通常の方法にしたがって用意され、他方のワイヤ
は、本発明にしたがって用意された。通常の方法で引き
伸ばされたワイヤは、１平方インチ当たり１４５，００
０ポンド（ｐｓｉ）の極限引っ張り強さを有した。本発
明の方法で引き伸ばされたワイヤの極限引っ張り強さ
は、１平方インチ当たり１７０，０００ポンドであっ
た。これは、１７パーセントの強度の増加を表してい
る。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、得
られるワイヤ等の強度を向上させることが可能な原位置
成形複合材ワイヤの製造方法を提供することができる。
られるワイヤ等の強度を向上させることが可能な原位置
成形複合材ワイヤの製造方法を提供することができる。
【図１】通常のワイヤ引き伸ばしプロセスを単純化して
示す図。
示す図。
【図２】ダイス角度を示す図。
【図３】異なるダイス角度を有する２つのダイスを示す
比較図。
比較図。
【図４】３個のダイスおよび冷却器を有するワイヤ引き
伸ばしのための装置を示す図。
伸ばしのための装置を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態による方法を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図６】最大引き伸ばし速度を決定するための一実施形
態を示すフローチャート。
態を示すフローチャート。
【図７】本発明の第２の実施形態による方法を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図８】本発明による方法の第３の実施形態を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図９】本発明の一実施形態による装置を示す図。
１ ワイヤ引き伸ばし装置 ２ 供給ワイヤ ４ 引き伸ばされたワイヤ ５２ 供給リール ５４ 巻き取りリール ６，６０，６２，６４ ダイス ８，８０，８２，８４ ダイスホルダー ７０，７２，７４ 冷却器 ９０ モータ ＴＣ 温度コントローラ ＭＳ モータ速度選択信号 ＭＣ モータコントローラ ＭＤＳ モータ駆動信号 ＭＦＳ モータ速度フィードバック信号 ＴＤ１，ＴＤ２，ＴＤ３ 温度測定装置 ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３ 設定点 ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３ 信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 グレゴリー エス．ボービンガー アメリカ合衆国、07090 ニュージャージ ー、ウェストフィールド、ハリソン アベ ニュー 169 (72)発明者 アルバート パスナー アメリカ合衆国、08816 ニュージャージ ー、イースト ブランズウィック、ディス ブロー コート ３
Claims (22)
- 【請求項１】 原位置成形複合材料から原位置成形複合
材ワイヤを製造する方法において、 この方法は、前記原位置成形複合材ワイヤの温度に影響
を与えうるパラメータにより特徴づけられ、 前記原位置成形複合材料は、第１の断面積により特徴づ
けられ、 前記原位置成形複合材ワイヤは、第２の断面積、再結晶
温度、引っ張り強さおよび変形性を含む機械的特性によ
り特徴づけられており、 （ａ）第２の断面積を有する前記原位置成形複合材ワイ
ヤを形成するために、前記原位置成形複合材料の第１の
断面積を減少させるステップと、 （ｂ）前記原位置成形複合材ワイヤの特性の値を測定す
るステップと、 （ｃ）前記測定された値を前記原位置成形複合材ワイヤ
の特性のあらかじめ定められた値と比較するステップ
と、 （ｄ）前記測定された値が前記あらかじめ定められた値
と異なる場合、温度の低減が前記機械的特性の少なくと
も１つを向上させるように、前記パラメータのうちの少
なくとも１つを調節することにより、前記原位置成形複
合材ワイヤの温度をその再結晶温度よりも低く維持する
ステップとを有し、前記第１の断面積が第２の断面積に
減少させられるときに熱が発生することを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記ステップ（ａ）が、前記原位置成形
複合材料をダイスにより引き伸ばすステップであること
を特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記特性が、温度であり、 前記あらかじめ定められた値が、再結晶温度または再結
晶温度からオフセットを引いた温度のうちのいずれか１
つであることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記特性が、引っ張り強さであり、 前記あらかじめ定められた値が、許容される引っ張り強
さであることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記特性が、変形性であり、 前記あらかじめ定められた値が、許容される変形性であ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記パラメータは、第２の断面積を有す
る原位置成形複合材料が形成される速度であることを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記パラメータは、原位置成形複合材料
がダイスにより引き伸ばされることを特徴とする請求項
２記載の方法。 - 【請求項８】 前記ダイスは、圧延率により特徴づけら
れ、 前記パラメータは、ダイスの圧延率であることを特徴と
する請求項２記載の方法。 - 【請求項９】 前記ダイスは、ダイス角度により特徴づ
けられ、 前記パラメータは、ダイス角度であることを特徴とする
請求項２記載の方法。 - 【請求項１０】 前記パラメータは、潤滑剤の量および
冷却剤の量からなるグループから選ばれることを特徴と
する請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記原位置成形複合材料は、マトリッ
クス材料とフィラメント材料とを含み、 前記マトリックス材料が、銅および銀からなるグループ
から選択され、 前記原位置成形複合材料のマトリックス材料およびフィ
ラメント材料の両方が銀でないということを条件に、 フィラメント材料が、鉄、ニオブ、バナジウム、銀およ
びタンタルからなるグループから選択されることを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 原位置成形複合材料をダイスにより引
き伸ばし、その断面積を減少させることにより、原位置
成形複合材料から原位置成形複合材ワイヤを製造する方
法において、 前記原位置成形複合材ワイヤは、再結晶温度により特徴
づけられており、 （ａ）前記原位置成形複合材ワイヤの再結晶温度を決定
するステップと、 （ｂ）前記原位置成形複合材ワイヤの温度がその再結晶
温度よりも低くなるように、前記原位置成形複合材料の
望ましい引き伸ばし速度を決定するステップと、 （ｃ）前記原位置成形複合材料を、前記ステップ（ｂ）
で決定された速度でダイスにより引き伸ばすことによ
り、前記原位置成形複合材料の断面積を減少させるステ
ップとを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 再結晶温度が、 （ｉ）前記原位置成形複合材料の断面積を減少させるス
テップと、 （ii）前記ステップ（ｉ）において形成された断面積を
減少させられた材料の抵抗値を複数の温度において測定
するステップと、 （iii）前記ステップ（ii）において得られた抵抗測定
値を温度の関数として表現することにより、抵抗値の関
係を生成するステップと、 （iv）前記抵抗値の関係から再結晶温度を決定するステ
ップとから決定されることを特徴とする請求項１２記載
の方法。 - 【請求項１４】 前記望ましい引き伸ばし速度が、前記
原位置成形複合材ワイヤの温度をその再結晶温度よりも
低く保ちつつ、前記ワイヤを引き伸ばすことができる最
大速度であることを特徴とする請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 原位置成形複合材料の少なくとも一次
元についての寸法を減少させる方法において、 前記原位置成形複合材料は、寸法低減の後の温度および
再結晶温度により特徴づけられ、 （ａ）前記原位置成形複合材料の一次元についての寸法
を減少させるために適した装置を提供するステップと、 （ｂ）前記温度が前記寸法を減少させられた原位置成形
複合材料の再結晶温度以上とならないような速度で、前
記原位置成形複合材料を、前記装置で処理することによ
り、前記原位置成形複合材料の一次元についての寸法を
減少させるステップとを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 前記一次元についての寸法が、前記原
位置成形複合材料の厚さであることを特徴とする請求項
１５記載の方法。 - 【請求項１７】 前記ステップ（ａ）が、前記原位置成
形複合材料の二次元についての寸法を減少させるために
適した装置を提供するステップであり、 前記ステップ（ｂ）が、前記温度が前記寸法を減少させ
られた材料の再結晶温度以上とならないような速度で、
前記原位置成形複合材料の二次元についての寸法を減少
させるステップであることを特徴とする請求項１５記載
の方法。 - 【請求項１８】 原位置成形複合材料を供給するための
材料供給リールと、 第１のダイスホルダーに受け入れられており、前記供給
される複合材料の断面積よりも小さい第１の開口を定義
する第１のダイスと、 前記断面積を減少させられた複合材料を受けとるための
巻き取りリールと、 前記第１のダイスにより定義された第１の開口により前
記供給複合材料を引き伸ばす引き伸ばし力を前記断面積
を減少させられた複合材料に対して加える前記巻き取り
リールに結合されており、これを回転させるモータと、 前記断面積を減少させられた複合材料の第１の温度を測
定し、前記第１の温度を示す第１の温度信号を生成する
ことが可能な第１の温度測定装置と、 前記第１の温度信号を受け取り、前記第１の温度信号を
第１の設定点温度と比較し、前記比較結果に関する第１
の制御信号をモータ制御装置に送ることが可能な温度制
御装置とを有し、 前記モータ制御装置は、前記第１の制御信号を前記温度
制御装置から受け取り、前記モータの速度を制御する第
２の制御信号を前記モータに送ることが可能なことを特
徴とする原位置成形複合材料の断面積を減少させる装
置。 - 【請求項１９】 第２のダイスホルダーに受け入れられ
ており、前記第１の開口よりも小さい第２の開口を定義
し、前記第１のダイスにより定義される第１の開口を通
過した後に、前記複合材料が前記第２の開口により引き
伸ばされるように配置された第２のダイスと、 前記第２のダイスにより引き伸ばされた後に、前記断面
積を減少させられた複合材料の第２の温度を測定し、前
記第２の温度を示す第２の温度信号を生成可能な第２の
温度測定装置とをさらに有し、 前記温度コントローラが、第２の温度信号を受信し、こ
れを第２の設定点温度と比較することが可能であること
を特徴とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項２０】 前記第１のダイスの後かつ前記第２の
ダイスの前に配置された冷却器をさらに有し、 前記冷却器は、冷却剤を前記断面積を減少させられた複
合材料に送り出すことが可能であることを特徴とする請
求項１９記載の装置。 - 【請求項２１】 前記断面積を減少させられた複合材料
は、再結晶温度で特徴づけられ、 前記第１の設定点は、再結晶温度に関する値であること
を特徴とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項２２】 前記原位置成形複合材料は、マトリッ
クス材料とフィラメント材料とを含み、 前記マトリックス材料が、銅および銀からなるグループ
から選択され、 前記原位置成形複合材料のマトリックス材料およびフィ
ラメント材料の両方が銀でないということを条件に、 フィラメント材料が、鉄、ニオブ、バナジウム、銀およ
びタンタルからなるグループから選択されることを特徴
とする請求項１８記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US61270196A | 1996-03-08 | 1996-03-08 | |
| US612701 | 1996-03-08 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1043812A true JPH1043812A (ja) | 1998-02-17 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9048671A Pending JPH1043812A (ja) | 1996-03-08 | 1997-03-04 | 原位置成形複合材ワイヤを製造する方法およびその装置 |
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| JP (1) | JPH1043812A (ja) |
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