(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮｉＴｉ合金ビレットを６５０〜８５０℃の温度に加熱し、前方にダイスが配置されたコンテナ内に前記ビレットを収容し、前記ビレット先端部を前記ダイスから前方に押出しつつ、当該ビレットをマンドレルを用いた後方押出方式でパイプ部分を押し出すことを特徴とする、前後方押出によるＮｉＴｉ合金パイプの製造方法。
【請求項２】
前記ビレットは中実材であることを特徴とする請求項１記載のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法。
【請求項３】
前記ダイスは、アプローチ角が９０〜５５°のものであることを特徴とする請求項１または２記載のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法。
【請求項４】
前記マンドレルがハイス（ＳＫＨ）製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法。
【請求項５】
前記ＮｉＴｉ合金が、Ｃｕ、Ｖ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｃｏの内から選ばれたる一種以上の元素を合計１０重量％以下含むものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状記憶特性あるいは超弾性特性を有することで知られるＮｉＴｉ合金のパイプの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
形状記憶合金として代表的なＮｉＴｉ合金は、超弾性合金としても知られている。この合金はその用途に応じて様々な形状に加工されるが、一般にＮｉＴｉ合金は加工が容易ではない材料として知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＮｉＴｉ合金は難加工材であるため、例えばパイプ形状に加工する場合も、スチール材やアルミニウム材等の場合に用いられる既存の穴あけ加工法を用いることが難しかった。そこで従来、ＮｉＴｉ合金を対象とした穴あけ加工は、特殊なガンドリル（ドリルヘッドとジャンクが円筒形になっている装置）を用いたＢＴ工法と呼ばれる真直性に優れた穴あけ加工法による場合が多かった。
【０００４】
上述したようなＢＴ工法を用いる場合でも、ＮｉＴｉ合金は難加工材であるため、通常の金属材料の場合に比べ、その切削速度を極端に遅くする必要がある。このため加工時間が非常に長くかかり、加工コストも非常に大きなものになってしまっていた。
【０００５】
パイプ形状に加工する方法として、スチール等の通常の材料に用いられるようなパイプ押出法もあるが、ＮｉＴｉ合金は難加工材であるため、その適用は容易ではなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題に鑑み、加工時間が短縮された効率的なパイプ押出を実現し、優れたコストでＮｉＴｉ合金パイプを製造する方法を提供しようとするものである。
即ち、本発明のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法は、ＮｉＴｉ合金ビレットを６５０〜８５０℃の温度に加熱し、前方にダイスが配置されたコンテナ内にそのビレットを収容し、そのビレットの先端部を前記ダイスから前方に押出しつつ、当該ビレットをマンドレルを用いた後方押出方式でパイプ部分を押し出すことを特徴とする前後方押出による製造方法である。
【０００７】
上述の方法におけるビレットとして中実材を用いても良い。また前記ダイスとして、そのアプローチ角が９０〜５５°のものを用いると望ましい。またマンドレルとしてハイス（ＳＫＨ）製であるものを用いると良い。
【０００８】
なお、前記ＮｉＴｉ合金は、ＮｉとＴｉの二元合金の他に、更にＣｕ、Ｖ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｃｏの内から選ばれたる一種以上の元素を合計１０重量％以下含むものであっても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照しながら本発明のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法を説明する。先ず加工すべきＮｉＴｉ合金のビレットを用意し、これを６５０〜８００℃に加熱する。そしてそのビレット（図中の符号１はＮｉＴｉ合金を示す）を図１（ア）に示すように、押出機のコンテナ２２（スリーブ等の図示は省略してある）内にセットする。次いでマンドレル２０を下降させて、ＮｉＴｉ合金１にピアシング加工（穴あけ加工）を施す。この際、ダイス２３からＮｉＴｉ合金１を少量前方に押し出しながら行う（図１（イ）参照）。
【００１０】
図１（イ）に示すＮｉＴｉ合金１は先端が貫通していないが、形状がパイプ状になっている。このようなパイプ押出によれば、上述した従来ＢＴ工法を用いた場合に比べ、加工時間の短縮と歩留りの向上等が図れ、従って製造コスト低くＮｉＴｉ合金パイプを製造することができる。
【００１１】
製造するパイプ内径は、マンドレル２０の径を変えることで変化させることができる。従って種々のサイズのパイプの製造に対し、マンドレル２０を交換するだけで容易に対応することができる。
【００１２】
ダイス２３のアプローチ角や孔径は、マンドレル２０の径その他によって選定すれば良いが、アプローチ角は９０〜５５°程度が好適である。またパイプ押出する際のＮｉＴｉ合金１の温度は、６００〜８５０℃にすると良い。６００℃未満では変形抵抗が大きすぎて、非常に高いプレス圧力が必要になる。このため、マンドレル２０に変形等の損傷が生じやすい。一方、８５０℃を超えて加熱したＮｉＴｉ合金１である場合も、温度が高すぎてマンドレル２０に変形等の問題が生じやすい。このような理由からＮｉＴｉ合金１の温度は６００〜８５０℃が適当である。特に、７００〜７５０℃程度が望ましい。
【００１３】
【実施例】
実施例１
図１を参照しながら本発明例１を説明する。
用意したＮｉＴｉ合金のビレットは、５０ｍｍ径で長さ７０ｍｍのサイズである。そのＮｉＴｉ合金ビレット（図１（ア）中の符号１に相当）には、カーボン系の潤滑剤を塗布してから８００℃に昇温させた電気炉中に入れて２０〜３０分加熱した。次いでそのＮｉＴｉ合金ビレットをコンテナ２２内にセットした。この際のＮｉＴｉ合金ビレットの温度は概ね７００〜７５０℃であった。図中の符号２４はコンテナ受け台である。
【００１４】
ＮｉＴｉ合金ビレットをコンテナ２２内にセットしてから、マンドレル２０を下降させて、ＮｉＴｉ合金１をパイプ押出した。マンドレル２０は径３１ｍｍの円柱状で材質はＳＫＤ−６１である。この図ではマンドレル２０はマンドレルホルダー２１に取り付けられたものになっているが、実施例１においては、マンドレルホルダー２１とマンドレル２０とが一体になっているものを用いた。
【００１５】
コンテナ２２の前方に配置されたダイス２３は、孔径４１ｍｍでアプローチ角（図２に示すダイス２３０でのθに相当）が６０°のものである。マンドレル２０を下降させてＮｉＴｉ合金１にパイプ押出を施す際、ＮｉＴｉ合金１は少量ずつダイス２３から前方に押し出されていくようにする。こうすることで、このパイプ押出の際のプレス圧力を大幅に小さくでき、マンドレル２０の変形等が抑制され、良好なパイプ押出が可能になった。
【００１６】
図３を参照しながら比較例１を説明する。上述した本発明例１と異なるのは、ＮｉＴｉ合金１の下方にダイスがない底有りのコンテナ２７を用いた点であり、マンドレル２５、マンドレルホルダー２６は上述した本発明例１と場合と同様である。この比較例においても上述の本発明例１と同様にマンドレル２５を下降させてＮｉＴｉ合金１にパイプ押出を施した。しかし上述の本発明例１の場合に比べ、プレス圧力が大幅に大きくなった。パイプ押出後、ＮｉＴｉ合金１からマンドレル２５を抜き取ることができなくなったので、切断して調べてみると、マンドレル２５の先端が大きく変形していることが判った。これはプレス圧力が非常に大きくなったためである。このようにマンドレル２５の変形が起きると、それを引き抜くことができなくなったり、或いはそれを引き抜くことができたとしても、十分な品質のＮｉＴｉ合金パイプが製造できなくなる等の問題がある。
【００１７】
次に本発明例２を説明する。図４はマンドレルを示す説明図だが、その図４（ア）のマンドレル３０は、マンドレルホルダーの部分とマンドレルの部分とが一体になったもので、一方、図４（イ）の例は、マンドレル３１０はマンドレルホルダー３１１に取り付けられるようになっているものである。マンドレル３１０とマンドレルホルダー３１１との固定は、図示するようなネジ固定の他、焼きばめ法やろう付け等の接合法によって行う。図４（イ）に示すようなネジ固定によれば、マンドレル３１０の交換が容易なので実用的である。
【００１８】
さて図４（イ）に示すマンドレル３１０の材質が種々異なるものを用いて、上述した実施例１と同様のパイプ押出を行ってみた。図５はマンドレル３１０の材質がハイス（ＳＫＨ−５１）の場合と、熱間工具鋼（ＳＫＤ−６１）の場合での押出回数とマンドレル３１０の先端径の変化を示した図である。尚、この２種類のマンドレルの先端部の初期径は少し異なっている。マンドレルホルダー３１１の材質は熱間工具鋼（ＳＫＤ−６１）とした。
【００１９】
図５において、黒塗り菱形で示したポイントは、ＳＫＤ−６１製のマンドレル３１０を用いた場合の、そのマンドレル先端の部分の直径の変化を示している。黒塗り四角で示したポイントは、ＳＫＨ−５１製のマンドレル３１０を用いた場合の、そのマンドレルの先端の部分の直径の変化を示している。このグラフを見れば判るように、ＳＫＤ−６１製のマンドレル３１０を用いた場合は、当初の先端径（押出回数０回のときの径）に対し、１回毎にその先端径が大きく増大している。そして３回の押出数によって、先端径が０．１５ｍｍ以上増大したので、４回目以降の押出は止めにした。一方、ＳＫＨ−５１製のマンドレル３１０を用いた場合は、押出回数が６回になっても、マンドレル３１０の先端径の増大は比較的小さいことが判った。
【００２０】
以上の結果より、マンドレル３１０としては熱間工具鋼（ＳＫＤ−６１等）より、ハイス（ＳＫＨ−５１等）製のものを用いることが望ましいことが判る。マンドレル３１０の変形の度合いは、その径や、ＮｉＴｉ合金ビレットの温度等によって異なるから、製造するＮｉＴｉ合金パイプのサイズ等により、適宜マンドレルの材質を選定すれば良い。
【００２１】
次に本発明例３について説明する。本発明例３は図１におけるダイス２３のアプローチ角（図２のθ）を種々変えて、上述の本発明例１と同様のパイプ押出を行った場合である。アプローチ角θが９０°のときは、図１（イ）に示すようにＮｉＴｉ合金１がダイス２３から押し出されることがなく、プレス圧力は２００〜２５０ｔｏｎと非常に大きなものになった。従って上述した比較例１と同様の結果となってしまった。一方、アプローチ角θを７０°とした場合と６０°にした場合は、プレス圧力が１１０〜１３０ｔｏｎと低く抑えられ、良好なパイプ押出が可能になった。またアプローチ角θを４５°とした場合も同様に行ったが、この場合は、ＮｉＴｉ合金１がパイプ押出されずにダイス２３から押し出されてしまった。
【００２２】
以上詳述したように本発明のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法は、マンドレルの変形が抑制され、精度に優れたＮｉＴｉ合金パイプが従来法に比べ安価に得られる。またマンドレルの径を変えることで、製造するＮｉＴｉ合金パイプの内径を容易に変えることができ実用的である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法は製造コストや品質の面で優れたＮｉＴｉ合金パイプの製造方法であり、高品質のＮｉＴｉ合金パイプの比較的安価な供給を可能にするものである。このためその用途の拡大等を促す等、本発明の産業上の貢献は大きなものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法を説明する図である。
【図２】本発明のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法用いるダイスを説明する図である。
【図３】比較例のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法用いるダイスを説明する図である。
【図４】本発明のＮｉＴｉ合金パイプの製造方法用いるマンドレルを説明する図である。
【図５】実施例におけるマンドレルの先端の変形度合いを示すグラフである。
【符号の説明】
１    ＮｉＴｉ合金
２０    マンドレル
２１    マンドレルホルダー
２２    コンテナ
２３    ダイス
２４    コンテナ受け台
２３０    ダイス
２５    マンドレル
２６    マンドレルホルダー
２７    コンテナ
３０    マンドレル
３１０    マンドレル
３１１    マンドレルホルダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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