JPS63213603A - 難加工性材の成形加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、従来延伸加工か不可能または著るしく困難
であった合金、例えばセンダスト、アルニコ（商標）、
ステライト（商標）などの合金の延伸を行う方法に関す
る。

〈従来の技術〉 上述のセンダスト等の合金は、殆ど塑性を持たないため
に、鍛造、圧延、熱間押出などの塑性変形加工を行うと
、亀裂を生じて製品化できなかつた。熱間押出加工にお
いては、鋳造などによって造ったビレットが、ピストン
の前進につれてシリンダ内で半径方向に拡がるアプセッ
トの際に、内部に無数の亀裂を生じ、ビレットがダイス
を通過して延伸される際には、その亀裂は修復されずに
延伸材に移行していたのである。

これを解消するために、ビレットを固体圧力媒体で包囲
し、２重構造の外側ピストンによって固体圧力媒体を押
圧して、ビレットの半径方向の拡がりを防ぎながら、内
側ピストンによってビレットを熱間押出しして、亀裂か
無い延伸材を得る側圧附加押出法が最近開発された。

また、従来は、金属容器内に金属粉末を充填し、これを
熱間押出しにより延伸する方法も知られてはいたが、こ
れを上述のような塑性加工が不可能と考えられていた合
金に具体的な方法を示した例は無かった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述のアプセット押出法においては、固体圧力媒体を使
用する煩雑さや２重ピストンを使用する装置の複雑さに
加えて、鋳造ビレットを使用するために、成分の偏析な
どによって組織か均一な延伸材を得られない場合がある
。

また、上述のような難加工性の合金粉末を金属容器に収
容して、熱間押出しした場合には、粉末から移行した合
金材に亀裂を生じていた。

この発明は、従来の粉末熱間押出法と大差のない簡単な
加工法によって、亀裂が存在せず組織が１００％密度の
均質な延伸材を得ることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明においては、粉末化した合金を、金属容器に充
填し、加熱して熱間押出しにより延伸する。

通常の粉末金属の熱間押出しにしばしば採用されている
容器充填後の等方静水圧による圧縮は、この発明におい
ては必ずしも必要でない、何故なら、この発明における
合金粉末は、多くが高硬度でかつ殆ど塑性を有していな
いために１等方静水圧を加えても粒子が変形せず、従り
て粉末の充填密度か増大しないからである。

容器を形成している金属の熱膨張係数は、これに収容さ
れる粉末合金のそれと同等か、またはそれ以上に大きい
いことが必要である。

一般に、上述のような難加工性の合金は、７〜８００℃
の高温から常温にまで冷却する間に、１．５％或いはそ
れ以上の収縮を示すのに対し、通常の炭素鋼や合金鋼の
収縮は、第１表及び第２表に示すようにこれよりも収縮
が少い。特に炭素鋼の場合は、６〜７００℃附近に変態
点が存在し、ここを通過する際に逆に伸びるので、その
影響が極めて大きい。

（＊は５００℃以下または６００℃以下のデータからの
推定） ところが成る種のステンレス鋼には、第３表に示すよう
に、８００°Ｃから常温まての冷却時の収縮が約１．５
％或いはそれ以上のものが存在する。

従って、第３表に掲げた１８−８．１８−８　Ｍｏ、　
１８−８　Ｔｉ、　１８−８　Ｎｂ、２５−２０のよう
なステンレス鋼は、この発明の実施に適している。

く作用〉 上述の容器に合金粉末を充填したビレットは、ピストン
の前進につれてシリンダ内で半径方向に拡がるアプセッ
トの際、内部の合金は粉末の状態を維持し続ける。そし
て、ピストンか更に前進し、ビレットがダイスを通過し
て棒状に延伸される際に、合金粉末は互に結合して金属
塊に変わる。従って、アプセット時に金属塊であるビレ
ットか変形を受ける従来法と違って、熱間押出しの最終
段階で粉末が金属塊に変った合金材は、その後に変形を
受けることがないために、亀裂か存在しない。

ここで重要なのは、延伸材の内部の合金材と、外側の金
属層との熱膨張率の関係である。金属層の熱ｉｌｌ！率
が合金材のそれよりも大きい場合は、延伸材の冷却過程
で外側の金属層か内部の合金材を圧縮し、双方の熱膨張
率が全く等しいければ、冷却過程で双方が回し割合で収
縮するから、内部の合金材に亀裂を生ずることがない。

しかし、逆に金属層の熱膨張率が合金材のそれよりも小
さい場合には、冷却過程で合金材が金属層よりも大きく
収縮するために、合金材中に亀裂か発生する。

冷却した延伸材では、合金材料は１００％密度を有し鋳
造材よりも組織が微細かつ均質である。この延伸材を、
所望の長さに切断し、容器から移行した金属層を除去し
て製品とする。この金属層の除去作業は、大きな鋳造塊
から所定の寸法の製品を切出すのに較べて、高価な材料
の損失か少なく、かつ切出しの位ｔによる成分や組織の
ばらつきが殆ど無い。

〈実施例〉 第１図において、１は５ＵＳ３０４　（１８−８ステン
レス鋼）材製の容器で、底部に排気孔２を有する。

この容器ｌ内に、センダスト合金（Ｆｅ−９Ｓｉ−６Ａ
ｉ）粉３を充填し、振とうして押詰め、適当な材料から
なるダミー４で蓋をし、溶接する。容器ｌ内を排気孔２
から排気して排気孔２を封止する。これをビレットとし
て銹導加熱し、熱間押出しにより延伸材を得た。この延
伸材は、亀裂のない充実質のセンダスト合金の芯部分の
周囲に、ＳＵＳ：１０４材の外皮か密着したものである
。これを、所定寸法に切断し、外皮を切削除去すること
によって、所望のセンダスト合金製品が得られた。なお
、センダスト合金と５ＵＳ３０４材の温度による伸び率
は、第２図に示す曲線Ａ（センダスト合金）及び曲線Ｂ
　（ＳＵＳ３０４材）のように、極めて似かよっている
。

ちなみに、一般用低炭素鋼材量ある５ｌＳＣ材をもって
容器１を作成し、これにセンダスト合金粉末３を充填し
たものを熱間押出しした場合は、延伸材の部分中に多く
の亀裂が存在していた。この５ＩＳＣ材の伸びる率は、
第２図の曲線Ｃで示すように、温度による伸び率かセン
ダスト合金よりも格段と小さく、しかも途中に逆方向の
傾斜を呈する部分を有している。

第３図に示す実施例においては、容器５は厚肉の周壁５
１．蓋５２、底５３と、Ｍ５２及び底５３の中心を貫通
している薄肉の内壁５４とからなり、これらはすべてＳ
Ｏ５：１０４材で作られ、互に気密に溶接されている。

蓋５２に設けた充填孔６から、容器５内の周壁５Ｉと内
壁５４の間の空間にセグメント合金粉末３を充填し、充
填孔６を閉鎖し、蓋５２に設けた排気孔７から内部を排
気した後、これを封止してビレットする。このビレット
を用い、マンドリルを有する熱間押出機によって押出し
加工を行って、中空管状の延伸材を得た。この延伸材を
適当な寸法に切断し、内外面のＳＯ３：１０４材を除去
して、ドーナツ形のセンダスト合金製品を得た。

第４図に示す実施例においては、容器８は、練炭の礼状
の小径の孔８１．８１．８１・・・・を有し、５ＵＳ３
０４材で作られている。これらの孔にセンダスト合金粉
末３を充填し、５ＵＳ３０４材からなる蓋９を溶接し、
蓋９の排気孔１０から内部を排気してこれを刃止し、ビ
レットとする。熱間押出しによって得た延伸材を適当な
寸法に切断し、　５ＵＳ３０４材部分を除去して、複数
の小寸法のセンダスト合金製品を得た。

〈発明の効果〉 以上のように、従来延伸加工が困難であった合金材料を
、通常の熱間押出と大差のない加工により、簡単に能率
良く加工することかでき、その製品には亀裂が存在せず
、１００％密度を有し、組織も緻密かつ均質なものを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例におけるビレットの縦断面
図、第２図は同実施例における各材料の温度による伸び
率の変化の特性曲線図、第３図はこの発明の別の実施例
におけるビレットの縦断面図、第４図はこの発明の更に
別の実施例におけるビレットの縦断面図及び横断面図で
ある。 ｌ及び５及び８・・・・金属容器、３・・・・金属粉末
、４及び９・・・・容器の蓋。 特許出願人　山陽特殊製鋼株式会社 代　　理　　人　　清　　水　　　哲　　はか２名才１
図　　　　′；？３図 （ａ）　　？４図　Ｃｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）塑性加工が不可能または困難な合金を粉末化し、
   この粉末を熱膨張係数が上記合金と同等またはこれより
   大きい金属容器中に封入してビレットを作り、このビレ
   ットを加熱した後、熱間押出加工により延伸することを
   特徴とする難加工性材の成形加工法。