WO2023282341A1 - 製造方法および製造装置 - Google Patents

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WO2023282341A1
WO2023282341A1 PCT/JP2022/027070 JP2022027070W WO2023282341A1 WO 2023282341 A1 WO2023282341 A1 WO 2023282341A1 JP 2022027070 W JP2022027070 W JP 2022027070W WO 2023282341 A1 WO2023282341 A1 WO 2023282341A1
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core material
manufacturing
space
rolls
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健 鈴木
昌宏 細谷
啓太 高橋
良信 美濃
慎太郎 熊井
諄 仁田
翔平 大迫
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日本発條株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08—Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • B22D23/04—Casting by dipping

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus.
  • Patent Literatures 1 and 2 describe a wire (hereinafter also referred to as a clad material) having a core material and a skin material covering the surface of the core material.
  • Patent Document 1 the clad material is manufactured by performing hot rolling, cold rolling, and welding, and repeating annealing and drawing, and the work process is complicated.
  • Patent Document 2 the clad material is produced by passing a core material and a liquid skin material between rolls, and the clad material is produced in a small number of work steps.
  • the bonding strength between the core material and the skin material may be reduced only by passing between the rolls.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of joining a core material and a skin material with high strength.
  • the production method according to the present invention is a production method for producing a clad material having a core material and a skin material covering the core material, the core In a space formed by a core material heating step of heating the material and grooves of a plurality of disc-shaped rolls having grooves formed on part of the side surface, the heat-treated core material and liquid and a roll casting step of passing the skin material of and coating the surface of the core material with the skin material.
  • the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the groove extends in an arcuate groove surface, and the circular space is formed by the groove of each roll.
  • the manufacturing method according to the present invention is characterized by having three or more rolls in the above invention.
  • the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the core material is guided into the space by a second guide member.
  • a manufacturing apparatus is a manufacturing apparatus for manufacturing a clad material having a core material and a skin material covering the core material, the clad material being disc-shaped and having a groove formed on a part of the side surface thereof. a plurality of rolls, wherein the grooves of each roll form a space through which the core material and the skin material can pass, the heat-treated core material, and the liquid a guide member that guides the skin material into the space.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a clad material according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing the clad material manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the clad material manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the main part of the clad material manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a clad material manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of a clad material manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a clad material according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing the clad material manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to line QQ shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a clad material manufactured using the manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship between two rolls and four rolls.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the main part of the clad material manufacturing apparatus and the configuration of the wire according to the modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a clad material according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the clad material 1 includes a core material 2 and a skin material 3 covering the core material 2 .
  • the core material 2 is a cylindrical member formed using a first metal material.
  • the first metal material includes metals and alloys such as aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, copper, copper alloys, iron, iron alloys, steel, titanium, or titanium alloys.
  • an aluminum alloy is an alloy containing aluminum as a main component.
  • the skin material 3 is a tubular member formed using a second metal material.
  • the second metallic material includes metals and alloys such as aluminum, aluminum alloys, zinc, zinc alloys, tin, tin alloys, magnesium, or magnesium alloys.
  • a metal material having characteristics different from those of the core material 2 is used for the skin material 3 .
  • FIG. 2 is a flow chart showing the clad material manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • a core material 2 is prepared and heated (step S101).
  • the core material heat treatment the core material 2 is heated to a temperature at which the core material 2 and the skin material 3 can be sufficiently bonded.
  • the heating temperature is, for example, 350° C. or higher when aluminum is used.
  • known methods such as atmosphere furnace heat treatment, high frequency induction heat treatment, resistance heat treatment, infrared heat treatment, etc. can be used.
  • a molding is produced by coating the core material 2 with the skin material 3 by roll casting (step S102). Note that the roll casting process will be described later.
  • finishing processing includes drawing processing for realizing a desired diameter, peeling processing, cutting processing at a preset length, surface processing such as polishing, and the like.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the clad material manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the main part of the clad material manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 4 is a view of the roll member and the clad material shown in FIG. 3 as viewed from below in FIG. 3.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the clad material manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the main part of the clad material manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 4 is a view of the roll member and the clad material shown in FIG. 3 as viewed from below in FIG. 3.
  • a manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 3 is an apparatus used for roll casting.
  • the manufacturing apparatus 100 includes a roll member 110 , a guide member 120 and a protective tube 130 .
  • the roll member 110 has a first roll 111 and a second roll 112 .
  • the first roll 111 and the second roll 112 are both disc-shaped, and are arranged with their side faces facing each other.
  • the material of the first roll 111 and the second roll 112 can be steel, copper, copper alloy, tungsten-based alloy, superalloy, or cemented carbide. Reaction between 30 and the roll can be suppressed.
  • a ceramic film such as titanium aluminum nitride or chromium nitride, an amorphous carbon film, or the like can be used.
  • Ceramics such as silicon nitride, alumina, and zirconia can also be used as the material of the first roll 111 and the second roll 112 in order to further reduce the reaction between the liquid 30 and the rolls. Furthermore, the materials of the first roll 111 and the second roll 112 may be the same or different.
  • the first roll 111 is rotatable about a first shaft 113 extending in the thickness direction of the roll and passing through the center of the main surface of the roll.
  • the second roll 112 is rotatable around a second shaft 114 extending in the plate thickness direction of the roll and passing through the center of the roll. The first roll 111 and the second roll 112 rotate in directions opposite to each other and in a direction in which the core material 2 is pulled out from the guide member 120 .
  • a recessed first groove 111a is formed on the side surface of the first roll 111 (see FIG. 4).
  • concave second grooves 112 a are formed on the side surface of the second roll 112 .
  • Both the first groove 111a and the second groove 112a have groove surfaces that are formed by partially notching the side surfaces in a semicircular shape and extend in an arc shape.
  • the first roll 111 and the second roll 112 form a circular space P 1 (see FIG. 4) by the grooves facing each other in a state where the side surfaces excluding the grooves are in contact with each other.
  • the space P 1 has the same size as the skin material 3 of the clad material 1 .
  • the space P 1 forms a circle with a diameter equivalent to that of the skin material 3, for example.
  • the "groove surface” corresponds to the wall surface forming the groove on the side surface of each roll.
  • the first roll 111 and the second roll 112 may have the same shape or different shapes (for example, different diameters) as long as they can form the space P1.
  • the guide member 120 has a tapered tip shape and forms an internal space passing through the tip and the end opposite to the tip.
  • the leading end of the guide member 120 is positioned between the first roll 111 and the second roll 112 .
  • the liquid 30 in which the skin material 3 is dissolved by heating is poured into the guide member 120 using, for example, a container 140 .
  • the guide member 120 guides the core material 2 and the liquid 30 to the space P 1 formed by the first roll 111 and the second roll 112 .
  • the liquid 30 may be introduced while guiding the core material 2 first, or the core material may be introduced after the liquid 30 is introduced. 2 may be guided, or the core material 2 and the liquid 30 may be poured at the same time.
  • the protection tube 130 has a cylindrical shape and is partially positioned inside the guide member 120 .
  • the inner peripheral surface is circular.
  • the size of the circle of this inner peripheral surface is larger than the diameter of the outer periphery of the core material 2 .
  • the central axis of the cylinder of the protective tube 130 passes through the center of the circular space P 1 formed by the first groove 111a and the second groove 112a.
  • the protective tube 130 is fixed in position with respect to the guide member 120 by a fixing member (not shown).
  • the protective tube 130 guides the core material 2 into the space P 1 formed by the first roll 111 and the second roll 112 .
  • Protective tube 130 corresponds to a second guide member.
  • both the core material 2 and the liquid 30 move from the guide member 120 side to the roll side and pass through the space P1.
  • the liquid 30 solidifies due to a drop in temperature when passing through the space P1.
  • the temperature drop at this time is cooled by heat dissipation due to contact with the surfaces of the first roll 111 and the second roll 112 and the surface of the core material 2, and the molded product (skin material 3) described above is obtained.
  • the heat-treated core material 2 and the liquid 30 are passed through the space P 1 formed by the two rolls while the liquid 30 is solidified.
  • the clad material 1 was produced by According to the first embodiment, since the liquid skin material 3 is brought into contact with the heated core material 2, the clad material 1 can be manufactured by bonding the core material 2 and the skin material 3 with high bonding strength. can.
  • the clad material can be produced in a small number of work processes without joining separately produced core material and skin material or repeating annealing and drawing as in the conventional art. be able to.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a clad material manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of a clad material manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to line QQ shown in FIG.
  • a manufacturing apparatus 100A according to the second embodiment includes a roll member 110A, a guide member 120A, and a protective tube 130.
  • the 110 A of roll members have the 1st roll 115, the 2nd roll 116, the 3rd roll 117, and the 4th roll 118.
  • the first to fourth rolls 115 to 118 each have a disk shape and are arranged so that the side surfaces of adjacent rolls face each other.
  • the first to fourth rolls 115 to 118 are arranged at regular intervals with respect to the guide member 120A. It has become.
  • the first roll 115 is rotatable about an axis N1 extending in the thickness direction of the roll and passing through the center of the roll.
  • the second roll 116 is rotatable about an axis N2 extending in the thickness direction of the roll and passing through the center of the roll.
  • the third roll 117 is rotatable about an axis N3 extending in the thickness direction of the roll and passing through the center of the roll.
  • the fourth roll 118 is rotatable about an axis (not shown) extending in the thickness direction of the roll and passing through the center of the roll.
  • the material of the first to fourth rolls 115 to 118 can be steel, copper, copper alloy, tungsten-based alloy, superalloy, or cemented carbide. Reaction between 30 and the roll can be suppressed.
  • a ceramic film such as titanium aluminum nitride or chromium nitride, an amorphous carbon film, or the like can be used.
  • ceramics such as silicon nitride, alumina, and zirconia can be used as the material of the first to fourth rolls 115 to 118 in order to further reduce the reaction between the liquid 30 and the rolls.
  • the materials of the first roll 115 to the fourth roll 118 may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different from other materials.
  • a concave first groove 115a is formed on the side surface of the first roll 115 (see FIG. 7).
  • a concave second groove 116 a is formed on the side surface of the second roll 116 .
  • a concave third groove 117 a is formed on the side surface of the third roll 117 .
  • a concave fourth groove 118 a is formed on the side surface of the fourth roll 118 .
  • the first to fourth grooves 115a to 118a are each cut in an arc shape, and the grooves face each other to form a circular space P 2 .
  • the first to fourth rolls 115 to 118 may have the same shape or different shapes (for example, different diameters) as long as they can form the space P 2 .
  • the guide member 120A has a tapered tip shape and is provided with a main body portion 121 that forms an internal space that penetrates the tip and the end on the opposite side of the tip, and the outer periphery of the main body portion 121.
  • the first roll 115 to fourth roll 118 are sandwiched between them.
  • the liquid 30 in which the skin material 3 is dissolved is poured into the guide member 120A using a container 140 (see FIG. 6).
  • the guide member 120A guides the core material 2A and the liquid 30 to the space P 2 formed by the first to fourth rolls 115-118.
  • the guide member 120A may be manufactured by combining a plurality of members, or may be integrally manufactured as one member.
  • the protective tube 130 has a cylindrical shape and is partially positioned inside the guide member 120A.
  • the central axis of the cylinder of the protective tube 130 passes through the center of the circular space P 2 formed by the first groove 115a to the fourth groove 118a.
  • the protective tube 130 guides the core material 2 into the space P 2 formed by the first roll 111 and the second roll 112 .
  • both the heated core material 2 and the liquid 30 move from the guide member 120A side to the roll side and pass through the space P2.
  • the liquid 30 flows into the guide member 120A and then passes through the space P2 while being solidified.
  • the liquid 30 solidifies near the surface of the core material 2 and the surfaces of the first to fourth rolls 115 to 118 to form the skin material 3 . Thereby, a molding is produced.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a clad material produced using the production apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8(a) is a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) taken along a plane parallel to the longitudinal direction of the linear clad material.
  • FIG. 8(b) is a cross-sectional view (horizontal cross-sectional view) of the clad material corresponding to line AA shown in FIG. 8(a).
  • (a) and (b) of FIG. 8 show X-ray CT observation images. From the image shown in FIG. 8(a), no gap was observed between the core material and the skin material, and it can be seen that the core material and the skin material are in close contact with each other. Further, from the image shown in FIG. 8(b), it can be seen that the occurrence of burrs on the outer surface of the skin material is not confirmed and the surface is smooth.
  • the heat-treated core material 2 and the liquid 30 are passed through the space P2 formed by the four rolls while the liquid 30 is solidified.
  • the clad material 1 was produced by According to the second embodiment, as in the first embodiment, there is no need to join the core material and the skin material separately produced, or to repeat annealing and drawing, as in the conventional art.
  • a clad material can be produced by
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the state of contact between two rolls and four rolls.
  • FIG. 9 is a diagram showing the positional relationship between two rolls. See FIG. 7 for four rolls.
  • the uniformity of the roll pressure on the core material 2 is improved. Formation of voids is suppressed.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the main part of the clad material manufacturing apparatus and the configuration of the wire according to the modification of the second embodiment of the present invention.
  • a clad material 1A according to a modification includes a prismatic core material 2A and a skin material 3A covering the core material 2A. Further, grooves corresponding to the clad material are formed in the roller for roll casting. Since the rest of the configuration is the same as that of the above-described second embodiment, description thereof is omitted.
  • the side surface of the first roll 115 is formed with a V-shaped first groove 115b.
  • a V-shaped second groove 116 b is formed on the side surface of the second roll 116 .
  • a V-shaped third groove 117 b is formed on the side surface of the third roll 117 .
  • a V-shaped fourth groove 118 b is formed on the side surface of the fourth roll 118 .
  • Each of the first to fourth grooves 115b to 118b is formed by two slopes extending in the circumferential direction, and the two slopes form an angle of 90°.
  • the first to fourth grooves 115b to 118b form a rectangular (square) space P 3 by facing each other.
  • both the core material 2A and the liquid 30 move from the guide member 120A side to the roll side and pass through the space P3.
  • the liquid 30 solidifies near the surface of the core material 2A and the surfaces of the first to fourth rolls 115 to 118 to form the skin material 3A.
  • a molded article according to this modified example is produced.
  • the core material 2A and the liquid 30 are allowed to pass through the space P3 formed by the four rolls while the liquid 30 is solidified. Since the clad material is produced by the method, the clad material can be produced in a small number of work processes.
  • the space formed by the rolls is circular or rectangular. There may be. Also, the number of rolls is not limited to two and four. From the viewpoint of suppressing the occurrence of burrs on the outer surface of the skin material 3 and the formation of voids between the core material 2 and the skin material 3, it is preferable to have three or more rolls. Furthermore, in cross section, the core material and the skin material may have different shapes. For example, a core material having a rectangular cross section may be covered with a skin material having a circular outer edge. In this case, it is possible to manufacture by passing a core material having a rectangular cross section through the manufacturing apparatus 100 .
  • the manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention are suitable for high-strength bonding of the core material and the skin material in the production of the clad material.

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Abstract

本発明に係る製造方法は、芯材と、該芯材を被覆する皮材とを有するクラッド材を製造する製造方法であって、芯材を加熱する芯材加熱ステップと、円板状をなし、側面の一部に溝が形成される複数のロールの溝によって形成される空間に、加熱処理が施された芯材、および液状の皮材を通過させて、芯材の表面に皮材を被覆させるロール鋳造ステップと、を含む。

Description

製造方法および製造装置
　本発明は、製造方法および製造装置に関するものである。
　従来、産業分野全般における部材の軽量化の要求から、加工用の部材についても、様々な観点により軽量化が試みられてきた。一方で、製品の信頼性や耐久性の向上も合わせて図る必要があり、これらの両立が必要となってきている。この両立を実現するため、二種類の材料を組み合わせて加工用の部材を作製する技術が広まってきている。例えば、特許文献１、２には、芯材と、芯材の表面を被覆する皮材とを有する線材（以下、クラッド材ともいう）が記載されている。
　特許文献１では、熱間圧延、冷間圧延および溶接を行ったり、焼鈍および引き抜きを繰り返したりしてクラッド材を作製しており、作業工程が多く複雑になっていた。これに対し、特許文献２では、芯材と、液状の皮材とを、ロール間を通過させることによってクラッド材を作製しており、少ない作業工程でクラッド材が作製される。
特開２００１－２６８３０号公報 特開昭６２－２４８５５６号公報
　ところで、特許文献２において、ロール間を通過させるのみでは芯材と皮材との接合強度が小さくなることがあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、芯材と皮材とを高強度で接合することができる製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる製造方法は、芯材と、該芯材を被覆する皮材とを有するクラッド材を製造する製造方法であって、前記芯材を加熱する芯材加熱ステップと、円板状をなし、側面の一部に溝が形成される複数のロールの溝によって形成される空間に、加熱処理が施された前記芯材、および液状の前記皮材を通過させて、前記芯材の表面に前記皮材を被覆させるロール鋳造ステップと、を含むことを特徴とする。
　また、本発明にかかる製造方法は、上記の発明において、前記溝は、溝面が弧状をなして延び、各ロールの前記溝によって円形の前記空間が形成される、ことを特徴とする。
　また、本発明にかかる製造方法は、上記の発明において、三つ以上の前記ロールを有する、ことを特徴とする。
　また、本発明にかかる製造方法は、上記の発明において、前記芯材は、第２の案内部材によって前記空間に案内されることを特徴とする。
　また、本発明にかかる製造装置は、芯材と、該芯材を被覆する皮材とを有するクラッド材を製造する製造装置であって、円板状をなし、側面の一部に溝が形成される複数のロールであって、各ロールの溝によって、前記芯材、および前記皮材が通過可能な空間を形成する複数のロールと、加熱処理が施された前記芯材、および液状の前記皮材を前記空間に案内する案内部材と、を備える。
　本発明によれば、芯材と皮材とを高強度で接合することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の製造方法を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の製造装置の構成を示す断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の製造装置の要部の構成を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかるクラッド材の製造装置の構成を示す斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態２にかかるクラッド材の製造装置の構成を示す断面図である。 図７は、図６に示すＱ－Ｑ線に対応する断面図である。 図８は、本実施の形態２にかかる製造装置を用いて作製されたクラッド材の断面図である。 図９は、二つのロールと、四つのロールとの位置関係について説明するための図である。 図１０は、本発明の実施の形態２の変形例にかかるクラッド材の作製装置の要部の構成、および線材の構成を説明するための断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の構成を示す斜視図である。クラッド材１は、芯材２と、芯材２を被覆する皮材３とを備える。
　芯材２は、第１の金属材料を用いて形成される円柱状の部材である。第１の金属材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金、鋼、チタン、又はチタン合金等の、金属や合金が挙げられる。ここで、例えばアルミニウム合金とは、アルミニウムを主成分とする合金である。
　皮材３は、第２の金属材料を用いて形成される筒状の部材である。第２の金属材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛合金、錫、錫合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金等の、金属や合金が挙げられる。皮材３は、芯材２とは異なる特性の金属材料が用いられる。
　続いて、クラッド材１の作製方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の製造方法を示すフローチャートである。芯材２を用意し、この芯材２を加熱する（ステップＳ１０１）。芯材加熱処理では、芯材２と皮材３とが十分に接合できる温度まで芯材２を加熱する。加熱温度は、例えばアルミニウムを用いる場合、３５０℃以上である。芯材加熱処理は、例えば、雰囲気炉加熱処理、高周波誘導加熱処理、抵抗加熱処理、赤外線加熱処理等の、公知の手法を用いることができる。
　芯材２を加熱後、ロール鋳造処理によって芯材２に皮材３を被覆させた成形物を作製する（ステップＳ１０２）。なお、ロール鋳造処理については後述する。
　成形物を作成後、この成形物に仕上げ加工処理を施して、クラッド材１を作製する（ステップＳ１０３）。仕上げ加工処理は、所望の直径を実現するための引抜加工処理や、皮むき加工処理、予め設定された長さでの切断処理、研磨等の表面加工処理等を含む。
　続いて、ステップＳ１０２におけるロール鋳造処理について、図３および図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の製造装置の構成を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかるクラッド材の製造装置の要部の構成を示す図である。図４は、図３に示すロール部材およびクラッド材を、図３の下方からみた図である。
　図３に示す製造装置１００は、ロール鋳造処理に用いる装置である。製造装置１００は、ロール部材１１０と、案内部材１２０と、保護管１３０とを備える。
　ロール部材１１０は、第１ロール１１１および第２ロール１１２を有する。第１ロール１１１および第２ロール１１２は、ともに円板状をなし、側面同士を対向させて配置される。第１ロール１１１および第２ロール１１２の材質は、鋼、銅、銅合金、タングステン基合金、超合金、又は超硬合金を用いることができ、これら金属材料の表面に皮膜を形成させて、液体３０とロールとの反応を抑制することができる。皮膜には、例えば、窒化チタンアルミ、窒化クロム等のセラミック被膜や、非晶質炭素膜等を用いることができる。また、第１ロール１１１および第２ロール１１２の材質は、液体３０とロールとの反応をさらに軽減するため、窒化ケイ素やアルミナ、ジルコニアなどのセラミックを用いることもできる。さらに、第１ロール１１１および第２ロール１１２の材質は、互いに同じであってもよいし、互い異なっていてもよい。
　第１ロール１１１は、当該ロールの板厚方向に延び、かつロールの主面の中心を通過する第１軸１１３を回転軸として回転可能である。また、第２ロール１１２は、当該ロールの板厚方向に延び、かつロールの中心を通過する第２軸１１４を回転軸として回転可能である。第１ロール１１１および第２ロール１１２は、互いに反対方向、かつ、案内部材１２０から芯材２を引き出す方向に回転する。
　第１ロール１１１の側面には、凹状の第１溝１１１ａが形成される（図４参照）。また、第２ロール１１２の側面には、凹状の第２溝１１２ａが形成される。第１溝１１１ａおよび第２溝１１２ａは、ともに側面の一部を半円状に切欠いてなり、弧状をなして延びる溝面を有する。第１ロール１１１および第２ロール１１２は、溝を除く側面同士を当接させた状態において、溝同士が対向することにより円形の空間Ｐ1（図４参照）を形成する。空間Ｐ1は、クラッド材１の皮材３と同等の大きさである。空間Ｐ1は、例えば皮材３と同等の直径の円状を形成する。なお、「溝面」は、各ロールの側面における、溝を形成する壁面に相当する。
　第１ロール１１１および第２ロール１１２は、空間Ｐ1を形成することができれば、互いに同じ形状であってもよいし、互いに異なる（例えば、径が異なる）形状であってもよい。
　案内部材１２０は、先細な先端形状をなし、先端と、該先端とは反対側の端部とを貫通する内部空間を形成する。案内部材１２０は、先端が第１ロール１１１および第２ロール１１２の間に位置する。案内部材１２０には、例えば容器１４０を用いて、皮材３が加熱によって溶解した状態の液体３０が流し入れられる。案内部材１２０は、芯材２および液体３０を、第１ロール１１１および第２ロール１１２が形成する空間Ｐ1に案内する。
　なお、案内部材１２０から空間Ｐ1への芯材２および液体３０の案内順は、芯材２の案内を先に開始しつつ液体３０を流し入れてもよいし、液体３０を流し入れた後に芯材２を案内してもよいし、芯材２及び液体３０を同時に流し入れてもよい。
　保護管１３０は、筒状をなし、一部が案内部材１２０の内部に位置する。保護管１３０の断面において、内周面は円状をなす。この内周面の円の大きさは、芯材２の外周のなす径よりも大きい。また、保護管１３０は、筒の中心軸が、第１溝１１１ａおよび第２溝１１２ａによって形成される円形の空間Ｐ1の中心を通過する。保護管１３０は、図示しない固定部材によって、案内部材１２０に対して位置が固定される。保護管１３０によって、芯材２が、第１ロール１１１および第２ロール１１２が形成する空間Ｐ1に案内される。保護管１３０は、第２の案内部材に相当する。
　ロール鋳造処理において、芯材２および液体３０が、ともに案内部材１２０側からロール側に移動し、空間Ｐ1を通過する。この際、液体３０は、案内部材１２０内に流し入れられた後、空間Ｐ1を通過時に、温度低下によって固化する。この際の温度低下は、第１ロール１１１および第２ロール１１２の表面や、芯材２の表面に接触することによる抜熱により冷却され、上述した成形物（皮材３）となる。
　以上説明したように、本実施の形態１では、二つのロールが形成する空間Ｐ1に、加熱処理が施された芯材２と、液体３０とを、該液体３０を固化させながら通過させることによってクラッド材１を作製するようにした。本実施の形態１によれば、加熱された芯材２に、液状の皮材３を接触させるため、芯材２と皮材３とを高い接合強度で接合したクラッド材１を作製することができる。また、本実施の形態１によれば、従来のように、別々に作製した芯材と皮材とを接合したり、焼鈍および引き抜きを繰り返したりすることなく、少ない作業工程でクラッド材を作製することができる。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について、図５～７を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態２にかかるクラッド材の製造装置の構成を示す斜視図である。図６は、本発明の実施の形態２にかかるクラッド材の製造装置の構成を示す断面図である。図７は、図６に示すＱ－Ｑ線に対応する断面図である。
　実施の形態２にかかる製造装置１００Ａは、ロール部材１１０Ａと、案内部材１２０Ａと、保護管１３０とを備える。
　ロール部材１１０Ａは、第１ロール１１５、第２ロール１１６、第３ロール１１７および第４ロール１１８を有する。第１ロール１１５～第４ロール１１８は、それぞれ円板状をなし、隣り合うロールの側面同士を対向させて配置される。第１ロール１１５～第４ロール１１８は、案内部材１２０Ａに対して等間隔に配置され、例えば、第１ロール１１５は、隣り合う第２ロール１１６および第４ロール１１８に対して９０°回転した向きとなっている。第１ロール１１５は、当該ロールの板厚方向に延び、かつロールの中心を通過する軸Ｎ1を回転軸として回転可能である。第２ロール１１６は、当該ロールの板厚方向に延び、かつロールの中心を通過する軸Ｎ2を回転軸として回転可能である。第３ロール１１７は、当該ロールの板厚方向に延び、かつロールの中心を通過する軸Ｎ3を回転軸として回転可能である。第４ロール１１８は、当該ロールの板厚方向に延び、かつロールの中心を通過する軸（図示略）を回転軸として回転可能である。
　第１ロール１１５～第４ロール１１８の材質は、鋼、銅、銅合金、タングステン基合金、超合金、又は超硬合金を用いることができ、これら金属材料の表面に皮膜を形成させて、液体３０とロールとの反応を抑制することができる。皮膜には、例えば、窒化チタンアルミ、窒化クロム等のセラミック被膜や、非晶質炭素膜等を用いることができる。また、第１ロール１１５～第４ロール１１８の材質は、液体３０とロールとの反応をさらに軽減するため、窒化ケイ素やアルミナ、ジルコニアなどのセラミックを用いることもできる。さらに、第１ロール１１５～第４ロール１１８の材質は、互いに同じであってもよいし、互い異なっていてもよいし、一部が他の材質と異なっていてもよい。
　第１ロール１１５の側面には、凹状の第１溝１１５ａが形成される（図７参照）。第２ロール１１６の側面には、凹状の第２溝１１６ａが形成される。第３ロール１１７の側面には、凹状の第３溝１１７ａが形成される。第４ロール１１８の側面には、凹状の第４溝１１８ａが形成される。第１溝１１５ａ～第４溝１１８ａは、それぞれ弧状に切欠かれてなり、溝同士が対向することによって円形の空間Ｐ2を形成する。
　第１ロール１１５～第４ロール１１８は、空間Ｐ2を形成することができれば、形状が互いに同じ形状であってもよいし、互いに異なる（例えば、径が異なる）形状であってもよい。
　案内部材１２０Ａは、先細な先端形状をなし、先端と、該先端とは反対側の端部とを貫通する内部空間を形成する本体部１２１と、本体部１２１の外周に設けられ、第１ロール１１５～第４ロール１１８を挟みこむ挟持部１２２とを有する。案内部材１２０Ａには、容器１４０を用いて、皮材３が溶解した状態の液体３０が流し入れられる（図６参照）。案内部材１２０Ａは、芯材２Ａおよび液体３０を、第１ロール１１５～第４ロール１１８が形成する空間Ｐ2に案内する。なお、案内部材１２０Ａは、複数の部材を組み合わせて作製してもよいし、一つの部材として一体的に作製してもよい。
　保護管１３０は、筒状をなし、一部が案内部材１２０Ａの内部に位置する。保護管１３０は、筒の中心軸が、第１溝１１５ａ～第４溝１１８ａによって形成される円形の空間Ｐ2の中心を通過する。保護管１３０によって、芯材２が、第１ロール１１１および第２ロール１１２が形成する空間Ｐ2に案内される。
　ロール鋳造処理では、実施の形態１と同様に、加熱された芯材２、および液体３０が、ともに案内部材１２０Ａ側からロール側に移動し、空間Ｐ2を通過する。この際、液体３０は、案内部材１２０Ａ内に流し入れられた後、固化しながら空間Ｐ2を通過する。液体３０は、芯材２の表面および第１ロール１１５～第４ロール１１８の表面近傍で固化し、皮材３となる。これにより、成形物が作製される。
　図８は、本実施の形態２にかかる製造装置を用いて作製されたクラッド材の断面図である。図８の（ａ）は、線状のクラッド材の長手方向と平行な平面を切断面とする断面図（縦断面図）である。図８の（ｂ）は、図８の（ａ）に示すＡ－Ａ線に対応するクラッド材の断面図（横断面図）である。図８の（ａ）および（ｂ）は、Ｘ線ＣＴ観察画像を示している。図８の（ａ）に示す画像から、芯材と皮材との間に空隙は確認されず、芯材と皮材とが密着していることが分かる。また、図８の（ｂ）に示す画像から、皮材の外表面にバリの発生は確認されず、滑らかな表面を形成していることが分かる。
　以上説明したように、本実施の形態２では、四つのロールが形成する空間Ｐ2に、加熱処理が施された芯材２と、液体３０とを、該液体３０を固化させながら通過させることによってクラッド材１を作製するようにした。本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、従来のように、別々に作製した芯材と皮材とを接合したり、焼鈍および引き抜きを繰り返したりすることなく、少ない作業工程でクラッド材を作製することができる。
　ここで、ロールの数と、ロール同士の位置関係について、図９を参照して説明する。図９は、二つのロールと、四つのロールとの接触状態について説明するための図である。図９は、二つのロールの位置関係を示す図である。四つのロールについては、図７を参照する。ここで、ロールの数が多い方が、芯材２に対するロール圧力の均一性が向上するため、製造時の皮材３の外表面のバリの発生や芯材２と皮材３との間の空隙の形成が抑制される。
（実施の形態２の変形例）
　次に、実施の形態２の変形例について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の実施の形態２の変形例にかかるクラッド材の作製装置の要部の構成、および線材の構成を説明するための断面図である。変形例にかかるクラッド材１Ａは、角柱状の芯材２Ａと、芯材２Ａを被覆する皮材３Ａとを備える。また、ロール鋳造処理にかかるローラには、クラッド材に応じた溝が形成される。それ以外の構成は、上述した実施の形態２と同じであるため説明を省略する。
　本変形例において、第１ロール１１５の側面には、Ｖ字状の第１溝１１５ｂが形成される。第２ロール１１６の側面には、Ｖ字状の第２溝１１６ｂが形成される。第３ロール１１７の側面には、Ｖ字状の第３溝１１７ｂが形成される。第４ロール１１８の側面には、Ｖ字状の第４溝１１８ｂが形成される。第１溝１１５ｂ～第４溝１１８ｂは、それぞれが周方向に延びる二つの斜面によって形成され、該二つの斜面のなす角度は９０°である。第１溝１１５ｂ～第４溝１１８ｂは、溝同士が対向することによって矩形（正方形）の空間Ｐ3を形成する。
　ロール鋳造処理では、実施の形態２と同様に、芯材２Ａおよび液体３０が、ともに案内部材１２０Ａ側からロール側に移動し、空間Ｐ3を通過する。空間Ｐ3通過の際、液体３０は、芯材２Ａの表面および第１ロール１１５～第４ロール１１８の表面近傍で固化し、皮材３Ａとなる。これにより、本変形例にかかる成形物が作製される。
　以上説明したように、本変形例では、実施の形態２と同様に、四つのロールが形成する空間Ｐ3に、芯材２Ａと、液体３０とを、該液体３０を固化させながら通過させることによってクラッド材を作製するようにしたので、少ない作業工程でクラッド材を作製することができる。
　なお、上述した実施の形態では、ロール同士が形成する空間が、円や矩形である例について説明したが、このほか、楕円や、台形、五角形以上の多角形、星形等の他の形状であってもよい。また、ロールの数は、二つおよび四つに限らない。皮材３の外表面のバリの発生や芯材２と皮材３との間の空隙の形成を抑制するという観点においては、ロールは三つ以上有することが好ましい。さらに、断面において、芯材および皮材の形状が異なるものであってもよい。例えば、矩形断面を有する芯材に、外縁が円をなす皮材を被覆してもよい。この場合、製造装置１００に、矩形断面を有する芯材を通過させることによって作製することが可能である。
　このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
　以上説明したように、本発明に係る製造方法および製造装置は、クラッド材の作製において、芯材と皮材とを高強度で接合するのに好適である。
　１、１Ａ　クラッド材
　２、２Ａ　芯材
　３、３Ａ　皮材
　１００、１００Ａ　製造装置
　１１０、１１０Ａ　ロール部材
　１１１、１１５　第１ロール
　１１１ａ、１１５ａ　第１溝
　１１２、１１６　第２ロール
　１１２ａ、１１６ａ　第２溝
　１１３　第１軸
　１１４　第２軸
　１１７　第３ロール
　１１７ａ　第３溝
　１１８　第４ロール
　１１８ａ　第４溝
　１２０、１２０Ａ　案内部材
　１２１　本体部
　１２２　挟持部
　１３０　保護管
　１４０　容器

Claims (5)

  1. 　芯材と、該芯材を被覆する皮材とを有するクラッド材を製造する製造方法であって、
    　前記芯材を加熱する芯材加熱ステップと、
    　円板状をなし、側面の一部に溝が形成される複数のロールの溝によって形成される空間に、加熱処理が施された前記芯材、および液状の前記皮材を通過させて、前記芯材の表面に前記皮材を被覆させるロール鋳造ステップと、
    　を含むことを特徴とする製造方法。
  2. 　前記溝は、溝面が弧状をなして延び、
    　各ロールの前記溝によって円形の前記空間が形成される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 　三つ以上の前記ロールを有する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 　前記芯材は、第２の案内部材によって前記空間に案内される、
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の製造方法。
  5. 　芯材と、該芯材を被覆する皮材とを有するクラッド材を製造する製造装置であって、
    　円板状をなし、側面の一部に溝が形成される複数のロールであって、各ロールの溝によって、前記芯材、および前記皮材が通過可能な空間を形成する複数のロールと、
    　加熱処理が施された前記芯材、および液状の前記皮材を前記空間に案内する案内部材と、
    　を備えることを特徴とする製造装置。
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