JPS6231043B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体潤滑引抜法の原理を利用した、従
来とは全く異なる発想に基づく複合材の製造方法
に関するものである。

従来、芯材の周上に被覆材を被覆形成して特に
長尺の複合材を製造する方法としては次のような
方法がある。

(1) 芯材とこれに合つた被覆材からなる管を用意
し、芯材に被覆管をかぶせて一体化したもの
（複合素材）を共引きする方法（共引き法） (2) 芯材の周上に、被覆材である粉末材料を圧延
して固めた後、粉末材料を焼結して一体化する
方法（この方法は複合材がアルミ被鋼線の場合
にはアルモウエルド法と呼ばれている） (3) 芯材の周上に、被覆材であるテープ状材料を
圧接して一体化する方法（テープクラツド
法）。

(4) 芯材の周上に、押出機を用いて被覆材を押出
被覆する方法（押出被覆法）。

(5) 芯材と被覆材からなる複合ビレツトを液圧押
出しする方法（液圧押出法）。

このうち、(1)の方法（共引き法）と(5)の方法
（液圧押出法）は、素材の構造から製品条長に限
界があるため、その適用は製品の種類によつてし
ばしば限定される。

(2)の方法（アルモウエルド法）と、(4)の方法
（押出被覆法）は、製品条長に限界がなく、被覆
材の均質性という点でも優れた方法であるといえ
るが、反面大規模で当然高価な設備と高度な技術
を要する。

又、(3)の方法（クラツド法）は、前記(2)、(4)の
アルモウエルド法および押出被覆法と比較して、
設備的に有利であるという利点があるが、被覆材
の均質性という点で前記(2)、(4)のアルモウエルド
法および押出被覆法に劣り、この場合被覆材の均
質性の改善にはきわめて高度な技術を要するが完
全ではない。

本発明は、以上の点に鑑み、比較的簡単な設備
で経済的な方法により、しかも被覆材の均質性を
十分確保し得る有利な複合材の製造方法の提供を
目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは、芯材の径
より若干大きい内径を有すると共に少なくともそ
の内径の２倍以上の長さを有する筒状体を引抜ダ
イスの入口に連通して設け、該筒状体の入口に被
覆材である粉末状材料の層を存在させ、該粉末状
材料の層を介して芯材を前記筒状体および引抜ダ
イスの中を順次走行させることにより、芯材と粉
末状材料の相互の摩擦粘着力をもつて粉末状材料
を筒状体内部に引き摺り込むと共にこのように筒
状体内部に引き摺り込まれた粉末状材料を引抜ダ
イスに向つて漸次高圧化させ、これにより高圧化
された粉末状材料を一種の潤滑剤として引抜ダイ
ス入口の芯材の周上に存在させると共に、その状
態で芯材を引抜ダイスを通して引抜くことにより
芯材の周上に粉末状材料の圧接による被覆層を形
成させることを特徴とする複合材の製造方法にあ
る。

本発明は流体潤滑引抜法の原理を利用した複合
材の製造方法に関するものである。流体潤滑引抜
法について簡単に説明すると、一般の引抜加工法
では、潤滑剤の有無にかかわらず工具（ダイス）
と被加工材が局部的に金属接触する状態、即ち境
界潤滑状態の域を脱していない。このような状態
では摩擦抵抗が大きく、従つて加工に要する動力
は大きく、また工具の摩耗も著しく大きく、その
結果加工限度は小さくなり、時には被加工材とダ
イスとの融着（焼付き）を引き起こし引抜き不可
能な状態を作り出すことがある。しかしながら、
工具と被加工材との間に連続的な厚い潤滑膜を形
成させれば摩擦の問題は解決されるといえる。こ
のような点から開発されたのが流体潤滑引抜法で
あり、これは要するに被加工材の周上に高圧の潤
滑剤を作用させた状態で引抜きを行うという方法
であり、これにより被加工材とダイスとの間で流
体潤滑状態が達成される。従つてこの流体潤滑引
抜法では、引抜ダイスの入口に高圧の潤滑剤が作
用するように工夫されており、例えば引抜ダイス
の入口に被加工材の径より若干大きい内径の細長
い筒状体（圧力管）を配置するという方法があ
る。

この方法では筒状体の中を通して被加工材を高
速引抜きすることによつて、筒状体内部に潤滑剤
を引き摺り込むと共に、筒状体内部に引き摺り込
んだ潤滑剤に流体動力学的に高圧を発生させ、そ
してその圧力をダイスと被加工材の接触圧力以上
にすることによつて、芯材の周上に破断しにくい
厚い潤滑膜を形成させた状態で引抜きを行うこと
ができる。

このような流体潤滑引抜法の原理を複合材の製
造法に利用したのが本発明である。従つて本発明
においては複合材の製造にあたり、上記した引抜
ダイスや筒状体を用いると共に被覆材として粉末
状材料を用い、そしてこの粉末状材料に上記した
潤滑剤の流体潤滑作用を発揮させることによつ
て、その引抜きと同時に芯材の周上に粉末状材料
からなる被覆材の圧接による均一な被覆層を形成
させることを特徴としている。

本発明によれば粉末状材料の筒状体内部におけ
る挙動及び筒状体内部から引抜ダイスのベアリン
グ部への侵入及びベアリング部を通過する際の粉
末状材料の挙動は、流体潤滑引抜法の場合の潤滑
剤の挙動と近似している。即ち、粉末状材料は走
行する芯材との摩擦粘着力によりあるいはこれに
加圧力による送り込みが加わつて筒体部内部に引
き摺り込まれるが、ここに引き摺り込まれた粉末
状材料は流体力学的な作用により引抜ダイスに向
つて漸次高圧化される。

これにより高圧化された粉末状材料は、芯材周
上に強く押付けられた状態で芯材とともに引抜ダ
イスのベアリング部内に引き込まれる。

ここにおいて粉末状材料は高圧の一種の潤滑剤
としての機能をなし、芯材を流体潤滑引抜きさせ
る存在であるといえる。

引抜ダイスのベアリング部内に引き込まれた粉
末状材料は、引抜ダイスを通して芯材の周上に圧
接被覆され、そこに均一な被覆層を形成する。

本発明によれば粉末状材料は流体潤滑引抜法に
おける潤滑剤としての機能と、芯材周上に圧接被
覆されるべき被覆材としての機能の両方を有する
ものである。この点本発明は一般の流体潤滑引抜
法の技術思想そのものではないことが明からであ
る。一般の流体潤滑引抜法の場合には、潤滑剤は
あくまでも潤滑剤として引抜素材とは全く関係な
く別に用意される。

本発明において粉末状材料としては、普通は金
属の粉末であり、場合によつてはプラスチツクな
どの粉末、粒状体、フレークなどが用いられる。

粉末状材料は十分に緻密であつて、流動性を有
するものが使用される。

流動性を有しない粉末状材料は、筒状体内部に
おいて流体動力的な動きをしないので高圧を発生
せず、従つて引抜ダイスのベアリング部内部に引
き込まれることもないから、芯材を流体潤滑引抜
することができないと同時に引抜ダイスを通して
芯材の周上を圧接被覆されることもない。

筒状体の寸法は、粉末状材料の発生圧力をコン
トロールする意味から設計上非常に重要なところ
であり、発明者らの実験結果によれば筒状体の長
さは、その内径、芯材の径及び材質、粉末状材料
の材質などによつて異なるが、少なくともその内
径の２倍以上は必要であるとされる。

筒状体の長さが十分に長くないと、筒状体の内
部に引き摺り込んだ粉末状材料を十分に高圧化さ
せることができないことは勿論である。

筒状体の形状としてはその軸方向にストレート
なもの、あるいはテーパーを付したものなどが考
えられるが、テーパーを付したものについては、
テーパーの程度が半角として５゜以下であること
が好ましい。この角度が大きすぎると筒状体内部
において、粉末状材料を流体動力学的に漸次高圧
にもつていくことが困難となる。一方筒状体の内
壁と芯材との間隔もあまり大きすぎると、粉末状
材料を流体動力学的に漸次高圧にもつていくこと
が困難となる。

尚、テーパーを付した筒状体を用いる場合、引
抜ダイスに向つて先が細くなるように配置して用
いることはもちろんである。

筒状体の内壁と芯材との間隔については、粉末
状材料としていわゆる粉末を使用した場合は、５
mm以下の狭い間隔とし、とくに２mm以下のところ
で最も良い結果を得た。

芯材としては、線材に限らず、板材、異形材、
管材を含む、あるいは素材としての複合材を含む
ものである。このような芯材としては、比較的硬
質のものが用いられる。

前記複合材としては、例えば予め表面にメツキ
した複合材などが使用される。

このような複合材の場合メツキ材の選択によつ
ては、芯材と粉末状材料との接着性を高めること
に有効であり、例えばメツキ材として粉末状材料
と同材質のものを使用することが考えられる。

本発明によれば金属の複合材を製造するにあた
り、芯材と粉末状材料の両方もしくはどちらか一
方を予熱又は予熱しないで行うことができる。

金属の複合材の場合予熱は、芯材と粉末状材料
との接着性を良くするために普通は必要とされる
が、本発明によれば省略することができる。しか
しながら本発明においても、芯材と粉末状材料と
の接着性をさらに良くするために、又芯材と粉末
状材料の両方もしくはどちらかの一方の性状を改
変するために行うことが考えられるが、絶対必要
なものではない。

次に添付図面により本発明複合材の製造方法の
一実施例を説明すると、１は芯材にして、直径８
mmの鋼線である。２は粉末状材料にして、アルミ
ニウムの粉末である。３は内径18mm、長さ150mm
のストレートな筒状体、４はアプローチ角（半
角）７゜、ベアリング部内径８mmの引抜ダイスで
ある。この引抜ダイス４は、筒状体３の形状とも
関係を有するが、アプローチ角があまり大きいと
流体潤滑引抜きを行なうことが著しく困難とな
る。

本実施例の場合、流体潤滑用引抜ダイスの構成
としては筒状体３と引抜ダイス４とを連結したも
のがそれといえる。

この場合筒状体３と引抜ダイス４とがはじめか
ら一体のものを使用してももちろん差支えない。

鋼線からなる芯材１については、予備工程で表
面を研磨、清浄化した後不活性雰囲気中で400℃
に加熱したものを筒状体３および引抜ダイス４中
に導く。

一方、筒状体３の前に設置した粉末槽５中のア
ルミニウム粉末状材料２についても、200〜500℃
に予備加熱したものを用いる。

ここで芯材１を筒状体３および引抜ダイス４を
通して引抜くことにより、芯材１と粉末状材料２
との摩耗粘着力をもつて粉末状材料２を筒状体３
内部に引き摺り込み、筒状体３内部では粉末状材
料２を引抜ダイス４に向つてさらに高圧化させ
る。

その結果引抜ダイス４のベアリング部付近にお
いては、芯材１の周上に高圧の粉末状材料２が潤
滑剤として作用、このような粉末状材料を芯材と
共に引抜ダイス４を通すことにより芯材１を流体
潤滑引抜きする。

このように引抜ダイス４を通して流体潤滑引抜
きされた。芯材に１はその周上にアルミニウムの
粉末状材料２が圧接被覆され、複合材としてアル
ミ被鋼線６を形成することになる。

このアルミ被鋼線６は、外径８mm、アルミ被厚
さ0.4mmのものである。

尚、上記製造過程において、アルミニウムの粉
末状材料の一部を溶融させる程度に加熱せしめた
芯材１を導入して、芯材１とアルミニウムの粉末
状材料の圧接性を良くするように工夫することも
可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明の複合
材の製造方法によれば、流体潤滑引抜法の原理を
利用したきわめて簡単な設備とそれを用いた経済
的な方法により、被覆材の均質性に優れた長尺の
複合材を工業的に有利に製造することができ、生
産性の著しい向上も期待できるなどその工業的価
値はきわめて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明複合材の製造方法の一実施例説明図
である。 １：芯材、２：粉末状材料、３：筒状体、４：
引抜ダイス、５：粉末槽、６：アルミ被鋼線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 芯材の径より若干大きい内径を有すると共に
   少なくともその内径の２倍以上の長さを有する筒
   状体を引抜ダイスの入口に連通して設け、該筒状
   体の入口に被覆材である粉末状材料の層を存在さ
   せ、該粉末状材料の層を介して芯材を前記筒状体
   および引抜ダイスの中を順次走行させることによ
   り、芯材と粉末状材料の相互の摩擦粘着力をもつ
   て粉末状材料を筒状体内部に引き摺り込むと共に
   このように筒状体内部に引き摺り込まれた粉末状
   材料を引抜ダイスに向つて漸次高圧化させ、これ
   により高圧化された粉末状材料を一種の潤滑剤と
   して引抜ダイス入口の芯材の周上に存在させると
   共に、その状態で芯材を引抜ダイスを通して引抜
   くことにより芯材の周上に粉末状材料の圧接によ
   る被覆層を形成させることを特徴とする複合材の
   製造方法。