(57)【要約】【課題】強ひずみ加工が施された工業的汎用材である管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供することにある。【解決手段】円錐台状部１２及びこの円錐台状部の周面１２ａとの間に鈍角θをなして連なる大径軸部１３を備えるマンドレル１１、大径軸部と間に管素材通路１９を形成して配置されたリング形ダイ１６、及び円錐台状部の周面１２ａとの間に管素材通路１９に連通する加工通路２０を形成して配置された略鼓状をなす複数の加工ロール１７とを備える加工部３と、この加工部に対して金属製管素材２を軸方向に押込む押込み部５，６とを具備した組織制御装置１を用いる。この装置１に管素材２を往復させて通しながら、この管素材２に前記鈍角部分でＥＣＡＰ法によるせん断変形を連続的に与えることにより、管素材２の少なくとも管径を変化させる強ひずみ加工を、管素材２に繰返し施すことを特徴としている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を変化させる強ひずみ加工を、前記管素材に繰返し施すことを特徴とする金属管の組織制御方法。
【請求項２】
金属製管素材壁にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を変化させる強ひずみ加工を行う加工部に対して、前記管素材を軸方向に往復移動させて、前記強ひずみ加工を前記管素材に繰返し施すことを特徴とする金属管の組織制御方法。
【請求項３】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする第１の強ひずみ加工と、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工とを、前記管素材に交互に施すことを特徴とする金属管の組織制御方法。
【請求項４】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする第１の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とを交互に用いて、前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴とする金属管の組織制御方法。
【請求項５】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする前記第１の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、この第１組織制御部に対して直列に配置されて、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とを、１組以上用いて、これら組織制御部により前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴とする金属管の組織制御方法。
【請求項６】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする前記第１の強ひずみ加工、及び前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、この第１組織制御部に対して直列に配置されて前記第１及び第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とにわたって前記管素材を往復移動させて、前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴とする金属管の組織制御方法。
【請求項７】
互いに直列に配置されるとともに、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする強ひずみ加工を施す複数の組織制御部に対して、これら組織制御部の内で相対的に加工する径が小さい組織制御部から大きい組織制御部に向けて前記管素材を移動させることによって、前記管素材の径を順次大きくしつつ前記管素材に前記強ひずみ加工を施すことを特徴とする金属管の組織制御方法。
【請求項８】
円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備える加工部と、
この加工部に対して金属製管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備していることを特徴とする金属管の組織制御装置。
【請求項９】
円錐台状部、及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備える第１の加工部と、
この第１の加工部と同一構成であって、前記第１の加工部に対して直列で且つ線対称に設置された第２の加工部と、
これら第１、第２の加工部に対して金属製管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備し、
前記第１、第２の加工部が少なくとも一組設けられていることを特徴とする金属管の組織制御装置。
【請求項１０】
互いに直列に配置されるとともに、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする強ひずみ加工を施す複数の組織制御部と、
これらの組織制御部に対して前記管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備し、
前記各組織制御部が、円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備えており、
これら各組織制御部の内で相対的に加工する径が小さい組織制御部から大きい組織制御部に向けて前記管素材を移動させることによって、前記管素材の径を順次大きくしつつ前記管素材に前記強ひずみ加工を施すことを特徴とする金属管の組織制御装置。
【請求項１１】
請求項１から７のうちのいずれか１項の金属管の組織制御方法によって管材を得る工程と、この工程で得た管材を軸方向に沿って切断し展開して板材とする工程と、を備えることを特徴とする金属板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から７のうちのいずれか１項の金属管の組織制御方法によって管材を得る工程と、この工程で得た管材を軸方向に沿って切断し展開して板材とする工程と、この工程で得た板材を圧延する工程と、を備えることを特徴とする金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管や金属板に対しその結晶粒微細化及び又は結晶配向制御等の組織制御を強ひずみ加工により施して、金属管や金属板の加工性能などを改善する金属管の組織制御方法及び装置並びに金属板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属材料の結晶粒を１ミクロン以下に微細化する強ひずみ加工としてＥＣＡＰ（Ｅｑｕａｌ‐Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
このＥＣＡＰ法では、金型に設けられて途中に角度を持った各部の孔径が等しいチャンネルに、このチャンネルの横断面と同一断面を持つ棒状の金属材料をラムで押込んで、通すことによって、前記角度に起因するせん断変形を金属材料に連続的に与える。この１回の加工により得られた加工後の金属材料の断面サイズは、加工前に金属材料の断面サイズと同じである。次に、１度加工された金属材料を繰返しチャンネルから押出すことによって、金属材料に所定の強ひずみを与えている。
【０００４】
この他に、従来、前記ＥＣＡＰ法の原理を利用して金属板にせん断変形加工を連続的に与えるＣｏｎｓｈｅａｒｉｎｇ法も提案されている（例えば特許文献２参照。）。
【０００５】
このＣｏｎｓｈｅａｒｉｎｇ法では、大径ロールとこの周面に沿って配置された複数の小径ロール群との間に板状の金属板素材を通し、この金属板素材の移動方向最下流に位置する小径ロールの出口に設けられたダイス中の通路に、金属板素材を通過させることで、金属板素材が大径ロール周面からダイスに導入される際の屈折に起因するせん断変形を、金属板素材に連続的に与えるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２７１６９３号公報（段落００１２−００１３、図１）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−２６２２２４号公報（段落０００８、００１０−００１５、００２２、図１−図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の方法は、押出し法であるために、実施し得る金属材料が棒材であることに適用上の制限があり、工業的汎用材である例えば金属管や金属板については適用が実質的に困難である。例えば、ある厚み以上の金属板への適用は可能と考えられるが、実用性が高い金属薄板に適用しようとすると、押込み力によって薄い金属板素材が容易に座屈して、加工ができなくなる。更に、特許文献１には、その方法を繰返し実施して所定の強ひずみを与えることは記載されているが、強ひずみ加工を繰返し実行するための具体的な装置については言及がない。
【０００９】
特許文献２の方法では、工業的汎用材である金属管については適用できない。更に、特許文献２の方法でも、加工前と加工後の金属板の断面が同じであるので、大きな金属板や薄い金属板を加工する場合には、金属板素材が座屈し易くなって加工ができなくなる。しかも、特許文献２の方法を実施する装置は、金属板を屈曲させる部分が金型ではなく、ダイスの入口部と大径ロールとで作られているので、これらの間に金属板が入り込んで成形不良となる恐れがあるとともに、ダイスの入口部の強度が弱く耐久性に劣る。その上、特許文献２の方法を実施する装置は、多数のガイドロール、座屈防止のために各ガイドロール間に夫々設けたガイドシュー、及びこれらを大径ロール方向に付勢する多数のスプリングを要するなど、構成が複雑である。したがって、装置としての信頼性が低い。これにより、特許文献２に記載の装置は、強ひずみ加工が施された金属板を作る組織制御装置としては不充分である。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、強ひずみ加工が施された工業的汎用材である金属の管材又は板を作るのに好適な製造方法とともに、前記金属管の組織制御方法を実施する実用的な装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御方法は、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を変化させる強ひずみ加工を、前記管素材に繰返し施すことを特徴としている。
【００１２】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御方法は、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を変化させる強ひずみ加工を行う加工部に対して、前記管素材を軸方向に往復移動させて、前記強ひずみ加工を前記管素材に繰返し施すことを特徴としている。
【００１３】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御方法は、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする第１の強ひずみ加工と、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工とを、前記管素材に交互に施すことを特徴としている。
【００１４】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御方法は、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする第１の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とを交互に用いて、前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴としている。
【００１５】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御方法は、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする前記第１の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、この第１組織制御部に対して直列に配置されて、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とを、１組以上用いて、これら組織制御部により前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴としている。
【００１６】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御方法は、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする前記第１の強ひずみ加工、及び前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、この第１組織制御部に対して直列に配置されて前記第１及び第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とにわたって前記管素材を往復移動させて、前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴としている。
【００１７】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御方法は、互いに直列に配置されるとともに、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする強ひずみ加工を施す複数の組織制御部に対して、これらの組織制御部の内で相対的に加工する径が小さい組織制御部から大きい組織制御部に向けて前記管素材を移動させることによって、前記管素材の径を順次大きくしつつ前記管素材に前記強ひずみ加工を施すことを特徴としている。
【００１８】
又、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御装置は、円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備える加工部と、この加工部に対して金属製管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備している。
【００１９】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御装置は、円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備える第１の加工部と、この第１の加工部と同一構成であって、前記第１の加工部に対して直列で且つ線対称に設置された第２の加工部と、これら第１、第２の加工部に対して金属製管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備し、前記第１、第２の加工部が少なくとも一組設けられていることを特徴としている。
【００２０】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属管の組織制御装置は、互いに直列に配置されるとともに、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする強ひずみ加工を施す複数の組織制御部と、これらの組織制御部に対して前記管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備し、前記各組織制御部が、円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備えており、これら各組織制御部の内で相対的に加工する径が小さい組織制御部から大きい組織制御部に向けて前記管素材を移動させることによって、前記管素材の径を順次大きくしつつ前記管素材に前記強ひずみ加工を施すことを特徴としている。
【００２１】
又、前記課題を解決するために、本発明に係る金属板の組織制御方法は、請求項１から７のうちのいずれか１項の金属管の組織制御方法によって管材を得る工程と、この工程で得た管材を軸方向に沿って切断し展開して板材とする工程と、を備えることを特徴としている。
【００２２】
同様に、前記課題を解決するために、本発明に係る金属板の組織制御方法は、請求項１から７のうちのいずれか１項の金属管の組織制御方法によって管材を得る工程と、この工程で得た管材を軸方向に沿って切断し展開して板材とする工程と、この工程で得た板材を圧延する工程と、を備えることを特徴としている。
【００２３】
以上の各発明において、管素材（出発素材ともいう。）には、マンネスマンピアサを用いる穿孔圧延によって棒材から所定の管径と肉厚を有して作られた粗管を、プラグミルを用いる延伸圧延等によって肉厚を減じて所定の管径と肉厚を有して作られた丸形等の管素材（なお、この管素材にはそれに加えられた圧延により既に一定の強ひずみ加工が施されている。）、又は連続鋳造又は押出し成形等によって得られる丸形等の中空ビレットで作られた管素材、或いは金属板材をその両縁が合うように曲げ加工し、合わされた両縁を溶接或いは鍛接して作られた丸形等の管素材等を好適に用いることが可能である。
【００２４】
更に、以上の各発明において、管素材をなす金属材料には、Ａｌ系材料、Ｍｇ系材料、Ｔｉ系材料、Ｆｅ系材料、Ｃｕ系材料、その他の金属系材料を用いることが可能である。以上の各発明での強ひずみ加工は、使用金属材料の再結晶温度未満で行うことが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００２６】
図１中符号１は金属製管素材２に強ひずみ加工を施す装置、つまり、金属管の組織制御装置を示している。この装置１は、単一の加工部３と、この加工部３の駆動機４と、第１及び第２の押込み部５及び６と、これら押込み部５及び６に対して個別に設けられた第１及び第２の押込み駆動機７及び８と、各駆動機４、７、８を個別に制御する制御器９とを備えている。
【００２７】
加工部３は、マンドレル１１と、リング形ダイ１６と、複数例えば一対の加工ロール１７とを備えている。
【００２８】
マンドレル１１は、円錐台状部１２、円柱状の大径軸部１３、及び小径軸部１４と、先細部１５とを備えていて、その小径軸部１４を除いた部分がプラグ状をなしている。円錐台状部１２の大径端には例えば円錐台状部１２と略同じ長さの大径軸部１３が一体に連続して設けられている。大径軸部１３には小径軸部１４がテーパ部１４ａ介して一体に連続して設けられ、この小径軸部１４は図示しない固定部に片持ち支持されている。円錐台状部１２の小径端には先細部１５が一体に連続して設けられている。先細部１５は、この先細部１５側から管素材２を後述の加工通路２０に押し込む際に、管素材２の円滑な押込みを可能とするためのガイドとして機能する。
【００２９】
円錐台状部１２は、その小径端側が等径であり、この等径部分から大径軸部１３に向かうに従い次第に径が大きくなっていて、しかも、本実施形態の場合には例えば湾曲面状をなしている。この湾曲面状の周面１２ａと大径軸部１３の周面１３ａとは、鈍角（屈曲角θ）の角部１１ａをなして連なっている。屈曲角θは、管素材２の材料及び管壁の肉厚、並びに管素材２に与える径の変化の程度、更には加工温度等を勘案して９０度を超えて１８０度未満に設定されるが、管素材２の後述の押込みをより容易にするために１３５度±３０度の範囲に設定することが好ましい。なお、この屈曲角θは、円錐台状部１２の周面１２ａが湾曲面状ではなく一定傾斜角の斜面で作られている場合も同様に作られる。しかし、円錐台状部１２の周面１２ａを湾曲面状とすることは、後述する加工ロール１７の周面との間に略９０度に近い範囲にわたる後述の加工通路２０を形成できる点で好ましい。
【００３０】
リング形ダイ１６は大径軸部１３の外側にマンドレル１１と同心的に配置されていて、図示しない固定部に支持されている。このダイ１６の内径は大径軸部１３の外径より大きく、これら大径軸部１３の周面１３ａとダイ１６の内周面との間には円環状の管素材通路１９が形成されている。
【００３１】
ダイ１６の円錐台状部側の端部は、マンドレル１１の角部１１ａより少し円錐台状部１２に被っているとともに、前記端部の端面１６ｂは、外周面に向かうにしたがって小径軸部１４側に傾斜し後退している。この端面１６ｂは加工ロール１７の接線となるように傾斜している。リング形ダイ１６の小径軸部側の端部内周側は、テーパ部１４ａと対向するテーパ部１６ａをなしている。このテーパ部１６ａはテーパ部１４ａとは逆テーパをなしている。これらテーパ部１４ａ、１６ａは、小径軸部１４側から管素材２を管素材通路１９に押し込む際に、管素材２の円滑な押込みを可能とするためのガイドとして機能する。
【００３２】
２個の加工ロール１７は、同じ大きさであって、図２に例示するように略鼓状をなしている。これらの加工ロール１７は、例えばマンドレル１１の径方向に対応する位置であって、円錐台状部１２の外側に、この円錐台状部１２の湾曲面状周面１２ａおよび管素材通路１９と夫々対向して配置されている。この配置により、両加工ロール１７の外周部１７ａと前記周面１２ａとの間に、周面１２ａに沿う湾曲状の加工通路２０が夫々形成され、これらの通路２０は管素材通路１９に連通されている。更に、各加工ロール１７は、後述のように管素材２が縮径加工される場合に管素材２の肉厚を増やすとともに、管素材２が拡径加工される場合に管素材２の肉厚を減らすように、円錐台状部１２及び管素材通路１９との相対位置が定められている。
【００３３】
加工部３の駆動機４は、油圧モータ若しくは電動モータ等を有しており、各加工ロール１７を同期して正転及び逆転させるものである。この駆動機４により各加工ロール１７は、管素材２を同一方向に移動させることを可能とする回転方向に回転され、本実施形態では互いに逆方向に同期して回転される。
【００３４】
第１押込み部５は加工部３に対する第１の管素材出入り側（加工ロール１７側）に配置され、第２押込み部６は加工部３に対する第２の管素材出入り側（ダイ１６側）に配置されている。第１押込み部５は、管素材２を径方向から挟む複数例えば一対のロール５ａ（図２参照）を回転自在に配置して形成され、第２押込み部６も、管素材２を径方向から挟む複数例えば一対の略鼓状をなすロール６ａ（図１に一方のみ図示）を回転自在に配置して形成されている。両ロール５ａ、６ａはいずれも略鼓状をなしているとともに、第２押込み部６のロール６ａは第１押込み部５のロール５ａより大きい。
【００３５】
第１、第２の押込み駆動機７、８は、油圧モータ若しくは電動モータ等を有しており、第１、第２の押込み部５、６に個別に対応して設けられている。第１押込み駆動機７は各ロール５ａを同期して正転及び逆転させ、第２押込み駆動機８は各ロール６ａを同期して正転及び逆転させるものである。これらの駆動機７、８により各ロール５ａ、６ａは、管素材２を同一方向に移動させることを可能とする回転方向に回転されるようになっている。
【００３６】
前記各駆動機４、７、８には、これらの動作を予め定められたプログラムにしたがって制御する制御器９が接続されている。この制御器９は、各ロール５ａ、６ａ、１７の回転数を調整して、管素材２の軸方向の張力を加減しつつ、管素材２が加工部３を通過するように管素材２をその軸方向に沿って往復移動させる等、組織制御のための加工全般の制御を担っている。
【００３７】
以上の構成を備える単一の組織制御装置１を用いて行われる強ひずみ加工による管素材２の組織制御について説明する。予め用意された管素材２は、まず、回転駆動されている第１押込み部５のロール５ａ間に挟まれて加工部３の加工通路２０に押込まれる。これにより、管素材２は、マンドレル１１の円錐台状部１２と回転駆動されている加工ロール１７とにより管径を拡大される。引続いて、管素材２は、加工ロール１７の力で加工部３の管素材通路１９に押込まれてこの通路２０を通ってから第２押込み部６のロール６ａ間に挟まれて加工通路２０から引出される。
【００３８】
次に、各ロール５ａ、６ａ、１７の回転が一旦停止された後、これらが逆回転される。これにより、拡径された管素材２は、管素材通路１９から加工ロール１７に当たって加工通路２０に押込まれつつ、加工ロール１７により管径を縮められる。この管径縮小には円錐台状部１２は機能しないが、円錐台状部１２は、縮径される管部分の肉厚を増やすために機能している。引続いて、管素材２は、加工ロール１７の力で移動されて、第１押込み部５のロール５ａ間に挟まれるので、この第１押込み部５により与えられる移動力で加工部３の加工通路２０を通って引出される。
【００３９】
この後、組織制御装置１は更に管素材２を往復移動させて、以上の管径絞り及び管径拡大を交互に且つ繰返し行わせる。この場合、組織制御装置１は、管素材２の絞り工程では管壁の肉厚が増え、この逆に管素材２の管径拡大工程では管壁の肉厚が減るように調整されているので、前記管径絞り及び管径拡大を容易に行うことが可能である。所定回数往復移動されて加工が済んだ管素材２は、第１押込み部５を通って半製品又は製品として加工部３から取出される。
【００４０】
以上の組織制御装置１を用いての管径絞り及び管径拡大の繰返しにおいて、ＥＣＡＰ法の原理により、管素材２がマンドレル１１の角部１１ａを通過する度に、この角部１１ａの屈折角θに起因するせん断変形を管素材２の管壁に連続的に与えることができる。更に、以上のように管素材２の往復移動を伴う強ひずみ加工が終了するまで、連続的に加工を繰返し実施できる。この場合、加工の進行に伴い管素材２の肉厚が次第に薄くなることはないので、前記強ひずみ加工を、原理的には無限に与えることが可能である。そして、この強ひずみ加工の繰返しにより第１実施形態では、単一の組織制御装置１を用いて管素材２に目標とする大きなひずみを与えることが可能である。この場合に使用する組織制御装置１の構成は比較的単純であるので、装置コストが低く且つ設置スペースも少なくて済み、したがって、設備的に有利である。
【００４１】
更に、前記組織制御装置１を用いての加工においては、管素材２を組織制御装置１に対してセットし直す手間を要しないで、管素材２を早い速度で往復移動させることが可能である。このため、目的に応じた所定の相当ひずみを管素材２に与えるための時間が短くて済み、生産性が高い。しかも、管素材２は、その内側からマンドレル１１で支持されているとともに、外側から加工ロール１７及びリング形ダイ１６で押えられているので、管素材２が座屈することを防止できる。
【００４２】
以上により、管素材２の組織を微細化して所定の相当ひずみ例えば４（１／１００００）以上を与える強ひずみ加工を、管素材２に施して、管の種々の性質を改善できた。以下、その実施例を説明する。
【００４３】
【実施例１】
管素材２には、アルミニウムＡ５０５６合金（Ａｌ−５．０％Ｍｇ−０．１２％Ｍｎ−０．０９％Ｃｒ）の丸ビレット連続鋳造材を４２０℃で１４時間均質化処後、マンネスマンピアサおよびプラグミルを用いて穿孔圧延および延伸圧延を行ない管外径４８ｍｍ、肉厚３ｍｍに加工したものを用いた。この管素材２を得る工程は２５０℃以下となるように実施した。次に、図１及び図２に示す組織制御装置１を用い、各ロール５ａ、６ａ、１７の回転数を調整することにより管素材２の軸方向の張力を加減しつつ管素材２を往復運動させることにより、管径絞りと管径拡大とを交互に繰返す強ひずみ加工を行なった。その際、管径絞り工程で相対的に肉厚増、管径拡大工程では肉厚減となるように調整し、繰返しを容易にした。管径絞りと管径拡大との繰返し工程中の素材温度は概ね２００℃以下であった。繰返しは２４往復行なった。
【００４４】
これによる組織制御の工程は、連続、かつ短時間で完了し、この工程中に、従来のＥＣＡＰ法のように素材を入れ直すことはなかった。また、繰返し工程中において管素材２が座屈することもなかった。これは、組織制御の工程が、３次元的な加工であること、更には加工ロール１７とマンドレル１１の使用により材料の座屈が生じにくくなっていると考えられる。また、工程が連続的であるために生産性が良く短時間で省力的に工程が完了できた。
【００４５】
【実施例２】
管素材２に、溶接性に優れるアルミニウムＡ５０５２合金（Ａｌ−２．５％Ｍｇ−０．２５％Ｃｒ）の厚板材を曲げた後に溶接して管材に作製したものを用いた。この管素材２を、調質炉を用いて４００℃、１８時間の熱処理を行ない、次に、実施例１で示した管径絞りと管径拡大とを繰返し行う図１及び図２に例示の組織制御装置１を用いて、管素材２を１５往復させて相当ひずみを与えた。その結果、溶接材による管素材２は破損することなく、最後まで強ひずみ加工が繰返し可能であった。
【００４６】
【実施例３】
マグネシウムＡＺ３１Ｂ合金（Ｍｇ−３．０％Ａｌ−１．０％Ｚｎ−０．２５Ｍｎ）  製の管素材２について、実施例１と同様の方法にて２６０〜３２０℃の温度域で５０往復、管径絞りと管径拡大とを繰返す強ひずみ加工を行なった。得られた管素材から組織観察用試験片を切出しＯＩＭ  （  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、方位顕微鏡）装置を用いてＥＢＳＰ  （  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎ  、後方電子線散乱）法によって結晶粒の評価を行なった。
【００４７】
比較のために、従来の圧延および押出しによって作製された加工材を準備し、それぞれの加工材を構成している個々の結晶粒の平均サイズと比較する評価を行なった。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2004174563.tif 000003
【００４９】
この表１から実施例３では従来法と比較して平均結晶粒径が小さく、粒度が比較的揃った金属組織制御がなされたことが分かる。このことは、Ｈａｌｌ−Ｐｅｔｃｈ効果による材料の高強度化が可能であり、また、加工された製品の品質安定性が優れていることを意味している。
【００５０】
【実施例４】
管素材２には、連続鋳造法によって得られたアルミニウムＡ６０６１合金（Ａｌ−０．２０％Ｃｕ−０．６１％Ｓｉ−０．９８％Ｍｇ−０．１８％Ｃｒ）の管状素材（外径４７ｍｍ、内径２３ｍｍ）に延伸圧延を施して外径４８ｍｍ、肉厚３ｍｍに薄肉化加工したものを用いた。この管素材２に、実施例１と同様の方法にて管径絞りと管径拡大とを繰返す強ひずみ加工を１６回施した。得られた管材から引張試験片を採取し機械的性質の内、引張り強さσＢ（ＭＰａ）、０．２％耐力σ０．２（ＭＰａ）、及び伸びδ（％）を夫々調べた。その結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2004174563.tif 000004
【００５２】
この実施例４では比較例より引張り強さ及び伸びがあきらかに優れているが、とくに耐力の向上が顕著であることが分かる。
【００５３】
【実施例５】
管素材２として、アルミニウムＡ７０７５合金（Ａｌ−１．７％Ｃｕ−５．７％Ｚｎ−２．３％Ｍｇ−０．２２％Ｃｒ−０．２１％Ｚｒ）の丸ビレットから薄肉の管状素材を作製し、次に、穿孔圧延によって外径３２ｍｍ、肉厚４ｍｍｍの管を作製し、延伸圧延によって肉厚０．４まで肉厚を減じたものを用いた。この管素材２に、実施例１と同様の方法にて管径絞りと管径拡大とを繰返す強ひずみ加工を２０回施した。これから引張試験片を採取し温度とひずみ速度を変数とする引張試験を行なった。
【００５４】
この結果、５００〜５３０℃、ひずみ速度１０−３ｓ−１〜１０−２ｓ−１の範囲で３００％以上の巨大伸びを示した。これにより、実施例５では、組織微細化の効果によって超塑性現象が発現していることが確認された。
【００５５】
【実施例６】
管素材２として、アルミニウムＡ６０６３合金（Ａｌ−０．３７％Ｓｉ−０．６４％Ｍｇ−０．０６％Ｔｉ）の連続鋳造材（丸ビレット）を温間押出成形法によって外径４８ｍｍ、肉厚３ｍｍに作製したものを用いた。この管素材２に、実施例１と同様の方法にて管径絞りと管径拡大との繰返す強ひずみ加工を２０回施した。
【００５６】
得られた管材から引張試験片を採取しその組織を調べた結果、結晶粒径は長径、短径の相乗平均で１．３〜３．４μｍであった。これにより、実施例６では十分に結晶粒を微細化する効果があることが確認された。
【００５７】
なお、第１実施形態においては、各押込み部５、６のロール５ａ、６ａによる管素材２に対する挟圧によって、管素材２の形を円形に整えることが可能である。更に、第１実施形態において、各押込み部５、６のロール５ａ、６ａは、これが移動させる管素材２の周方向に沿う分力を発生させるように適当に傾けて配置することができ、これにより、管素材２を回転させながら軸方向に移動させることが可能である。しかも、この場合にマンドレル１１をその軸線回りに回転可能に支持して置くことにより、マンドレル１１を管素材２とともに回転させて、管素材２とマンドレル１１との焼き付きを防止できる。更に、第１実施形態では、マンドレル１１の内側に油通路を設けて、そこからマンドレル１１の外面に潤滑油を供給するようにすることも可能である。又、第１実施形態において、マンドレル１１をその先細部１５に一体に設けた連結軸により固定部に支持するとともに、小径軸部１４を除去ないしは自由端部とする場合には、押込み部６側から太い管素材２を出し入れして、この素材２に強ひずみ加工を施すことも可能である。
【００５８】
図３は本発明の第２実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じ構成であるので、同一構成については第１実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００５９】
第２実施形態では、第１組織制御部１ａと第２組織制御部１ｂとを備えている。これらの組織制御部１ａ、１ｂは、いずれも第１実施形態で説明した組織制御装置と同じ構成であるとともに、図３に示すように互いに直列で且つ線対称に設置されている。この場合、マンドレル１１間に配置される押込み部５は、両組織制御部１ａ、１ｂに対して別々に設けてもよいが、部品点数を削減する上で両組織制御部１ａ、１ｂの共有部品としてある。そして、この押込み部５を線対称中心として両組織制御部１ａ、１ｂが配置されている。更に、両組織制御部１ａ、１ｂのマンドレル１１は、互いの先細部１５を連結軸２５を介して一体に連結されているとともに、第１組織制御部１ａのマンドレル１１の先端はテーパ部１４ａとなっている。
【００６０】
この第２実施形態の組織制御装置１では、はじめに管素材２が、小径軸部を有しないマンドレル１１を備えた第１組織制御部１ａの押込み部６（図３中右側の押込み部６）により、この組織制御部１ｂの加工部３に押込まれる。この押込みに伴い管素材２は、第１組織制御部１ａの加工ロール１７により管径絞り加工を受けた後に、第２組織制御部１ｂの加工部３に押込み部５を介して押込まれる。この押込みに伴い管素材２は、第２組織制御部１ｂのマンドレル１１と加工ロール１７とにより管径拡大加工を受けた後に、第２組織制御部１ｂの押込み部６（図３中左側の押込み部６）に導かれる。
【００６１】
次に、両組織制御部１ａ、１ｂの各ロール５ａ、６ａ、１７が夫々逆回転される。このため、既に管径絞り加工と管径拡大加工を受けた管素材２は、図３中左側の押込み部６により第２組織制御部１ｂの加工部３に押込まれ、第２組織制御部１ｂの加工ロール１７により管径絞り加工を受けた後に、第１組織制御部１ａの加工部３に押込み部５を介して押込まれる。この押込みに伴い管素材２は、第１組織制御部１ａのマンドレル１１と加工ロール１７とにより管径拡大加工を受けた後に、第１組織制御部１ａの押込み部６（図３中右側の押込み部６）に導かれる。
【００６２】
この後、組織制御装置１は、更に両組織制御部１ａ、１ｂにわたって管素材２をその軸方向に沿って所定回数繰返し往復移動させて、以上の管径絞り及び管径拡大を交互に且つ繰返し行わせる。所定回数往復移動されて加工が済んだ管素材２は、第１組織制御部１ａの押込み部６を通って半製品又は製品として第１組織制御装置１から取出される。
【００６３】
以上説明した点以外の構成は、図３に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。このため、第２実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。しかも、第２実施形態では、第１実施形態で採用した組織制御装置を実質的に２台用いて、管素材２の１往復に付き２回ずつの管径絞り加工と管径拡大加工とができるので、より生産性を高めることができる。
【００６４】
なお、第２実施形態では、既述のように第１、第２の組織制御部１ａ、１ｂを、それらの加工部間に押込み部５が位置される形態で直列に配置したが、これに代えて、第１、第２の組織制御部１ａ、１ｂを、それらの加工部間に押込み部６が位置される形態で直列に配置して実施することもでき、この場合小径な管素材に対する強ひずみ加工が可能となる。
【００６５】
図４は本発明の第３実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じ構成であるので、同一構成については第１実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００６６】
この第３実施形態では、第１組織制御部１ａ及び第２組織制御部１ｂを複数組備えている。各組織制御部１ａ、１ｂは、いずれも第１実施形態で説明した組織制御装置と同じ構成であリ、その詳細は図１及び図２に示されている。各組の組織制御部１ａ、１ｂ互いに直列で且つ線対称に設置されている。
【００６７】
この場合、マンドレル１１間に配置される押込み部５は、両組織制御部１ａ、１ｂに対して別々に設けてもよいが、部品点数を削減する上で両組織制御部１ａ、１ｂの共有部品としてある。そして、この押込み部５を線対称中心として両組織制御部１ａ、１ｂが配置されている。しかも、押込み部５を中心としてみた場合にも、各組織制御部１ａ、１ｂは線対称に設置されていて、これらに対して押込み部６は共有部品となっている。以上説明した複数組の組織制御部１ａ、１ｂは直列に設けられていて、各組織制御部１ａ、１ｂの各マンドレル１１は夫々小径軸部１４又は連結軸２５で連結されている。更に、こうして連結されたマンドレル１１は、その一端部を図示しない支持装置に支持されているが、この支持は加工が開始されて、２箇所以上の絞り加工が行われるようになった時に解放されて、前記支持装置側から加工された管素材２の取出しが可能となっている。
【００６８】
この第３実施形態の組織制御装置１においては、図４中例えば矢印Ａ方向から複数の管素材２が次々に押込まれ、これらは直列に並べられた各組織制御部１ａ、１ｂを順次通過して管径拡大加工と管径縮小加工とを連続的に繰返し交互に受けた後に、図４中上段左端の組織制御部１ａを通り抜けて製品又は半製品として、図４中矢印Ｂ方向に取出される。
【００６９】
以上説明した点以外の構成は、図４に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。このため、第３実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。しかも、第３実施形態では、管素材２を往復移動させることなく一方向に移動させることによって、所定回数の管径絞り加工と管径拡大加工とを管素材に施すことが可能である。このため、組織制御装置１の動作中断時間がないとともに、同一時間内に複数の管素材２に対する強ひずみ加工を各組織制御部で施すことができるので、より高速の成形が可能となり、更に生産性を高めることが可能である。しかも、管素材２を往復させないので、駆動機４、７、８、及び制御器９の構成なども簡単にすることが可能である。
【００７０】
なお、第３実施形態において、各ロール５ａ、６ａ、１７の回転方向を逆方向として直列に配置された複数組の第１、第２の組織制御部１ａ、１ｂに対して、管素材２を矢印Ｄ方向から押込むとともに矢印Ｅ方向から取出すようにする場合には、管素材２を小径にしつつ強ひずみ加工を施すことが可能となる。
【００７１】
図５は本発明の第４実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じ構成であるので、同一構成については第１実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００７２】
第４実施形態では、大きさが異なる複数例えば第１〜第３の組織制御部１Ａ〜１Ｃを備えている。これらは、いずれも管素材２に対する管径拡大加工を施すものであり、その大きさ順に直列に配置されている。各組織制御部１Ａ〜１Ｃの構成は第１実施形態の組織制御装置と同じであり、その詳細は図１及び図２に示されている。
【００７３】
最も小さい第１組織制御部１Ａは、これに押込み部５Ａより矢印Ａ方向に押し込まれた管素材２を管径拡大加工して、この管素材２を次に大きい第２組織制御部１Ｂに向けて送る。第１、第２組織制御部１Ａ、１Ｂに共用されている押込み部５Ｂは、第１段階の管径拡大加工が済んだ管素材２を第２組織制御部１Ｂに押込む。第２組織制御部１Ｂは、押し込まれた管素材２を更に管径拡大加工して、この管素材２を次に最も大きい第３組織制御部１Ｃに向けて送る。第２、第３組織制御部１Ｂ、１Ｃに共用されている押込み部５Ｃは、第２段階の管径拡大加工が済んだ管素材２を第３組織制御部１Ｂに押込む。第３組織制御部１Ｃは、押し込まれた管素材２を最終的な大きさに管径拡大加工して、この管素材２を組織制御装置１から矢印Ｂ方向に取出す。なお、各押込み部５Ａ〜５Ｃは、それらの大きさが異なる点以外は第１実施形態の押込み部５又は６と同じである。
【００７４】
このように第４実施形態の組織制御装置１は、各組織制御部１Ａ〜１Ｃの内で相対的に加工する径が小さい組織制御部１Ａから大きい組織制御部１Ｃに向けて管素材２を一方向のみに移動させることによって、この管素材２の径を順次大きくしつつ管素材２に強ひずみ加工を施すことができる。
【００７５】
以上説明した点以外の第４実施形態の構成は、図４に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。これにより、第４実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。更に、管素材２を往復移動させることなく、複数回の管径拡大加工を管素材２に連続して施すことが可能である。このため、組織制御装置１の動作中断時間がないとともに、同一時間内に複数の管素材２に対する強ひずみ加工を複数の組織制御部で施すことができるので、より高速の成形が可能となり、更に生産性を高めることが可能である。しかも、管素材２を往復させないので、駆動機４、７、８、及び制御基の構成なども簡単にすることが可能である。更に、次第に管径を大きくするので、組織制御されたより大径な半製品又は製品を連続生産することができる。
【００７６】
なお、この第４実施形態では、管径拡大によって管壁の厚みが次第に減るので、強ひずみ加工により付与できるひずみが有限になり易い。このため、１製造ラインの途中に、図３又は図４に示した組織制御装置を、管厚を厚く回復させるための組織制御部として直列に介挿することによって、所望とする十分な加工ひずみを与えつつ管径が所定の太さとなるまで拡大された半製品又は製品を生産することが可能である。又、マンドレル１１の支持方法を変えることなど必要な措置を伴って第４実施形態の組織制御装置１に対し前記説明とは逆に、管素材２を各組織制御部１Ｃ〜１Ａに向けて移動させて、管径を縮小させながら強ひずみ加工を施すことも可能である。
【００７７】
図６（Ａ）〜（Ｄ）は組織制御された金属板を得るのに好適な本発明の第５実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じ構成であるので、同一構成については第１実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００７８】
第５実施形態では、図６（Ａ）に示す第１〜第４の実施形態で説明した組織制御装置１で作られた組織制御済みの管材３１（図６（Ｂ）に示す。）を半製品として用いる。この管材３１を、図６（Ｂ）に示すように適当な切断手段３２を用いて軸方向に沿って切断した後、適当な展開手段３３を用いて図６（Ｃ）に示すように平板状に展開して平らな板材３４を得る。尚、図６（Ｂ）中符号３２ａは切断手段３２により管材３１に与えられる切断線を示している。更に、展開された板材３４を、圧延ロールを有する通常の圧延機３５に通して所定の圧延を施して、目的の金属板（製品）３６を作る。
【００７９】
これにより、組織制御された金属板３６を製造できる。この製造によれば、前記管材３１から金属板３６を得るために、板材を圧延工程のみで所定の大きさの金属板とする場合に比較して、端材が発生しにくいので、歩留まりが高い。しかも、管材３１の管素材を丸形ビレットから得る場合には、丸形ビレットも本来的に生産効率が高く歩留まりが高いため、管素材を含めたエネルギ効率が高い。したがって、組織制御された金属板３６を製造するのに要するエネルギー総量が少なくて済むので、循環型社会に適している。更に、第４実施形態で作られた管材３１を用いる場合には、大面積の金属板３６を製造できる。
【００８０】
図６に示した製造方法により、金属板３６の組織を微細化して所定の相当ひずみ例えば４（１／１００００）以上を与える強ひずみ加工を、金属板３６に施して、この金属板３６の種々の性質を改善できた。以下、その実施例を説明する。
【００８１】
【実施例７】
管材３１の素材として、再生塊比率が高いため通常よりＦｅ含有量が高く規格外のアルミニウムＡ６０６３相当合金（Ａｌ−０．３８％Ｓｉ−０．６３％Ｍｇ−０．０７％Ｔｉ−０．５４％Ｆｅ）の丸形ビレットに、実施例１と同様に穿孔および延伸圧延を行ったものを使用した。この素材に、実施例１と同様の方法にてさらに管径絞りと管径拡大とを繰返す強ひずみ加工を２１往復行なって得られた管材３１を得た。さらに、この管材３１を軸方向に沿って縦に切開して、幅７２ｍｍ、厚さ約１．９ｍｍの板状に展伸し、その後、圧延ロールを有する通常の圧延機によって２５％の圧下を３回繰返し施した。得られた平板材から引張試験片を切出し、引張り強さσＢ（ＭＰａ）、０．２％耐力σ０．２（ＭＰａ）、及び伸びδ（％）を夫々測定した。その結果を表３に示す。比較材Ａ６０６３材（バージン材）についても通常の押出し材（Ｔ５）から同じサイズの引張試験片を採取し比較材とした。
【００８２】
【表３】
2004174563.tif 000005
【００８３】
再生塊は通常鉄分が多く、規格よりも多くのＦｅを含有する組成の合金に対して従来法で作製した板材では、耐力σ０．２はそれほど遜色ないものの、引張強さσＢおよび伸びδが低下する。実施例５では、σＢ、σ０．２、δのいずれも向上しており、純度が低いにもかかわらずバージン材を越える特性を発揮していることが分かる。
【００８４】
これは、十分な組織微細化が施された結果、Ｈａｌｌ−Ｐｅｔｃｈ効果による強度向上に加えて、延性も向上しているが、従来欠陥となりやすかったスケルトン状のＦｅ化合物（Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ）が、繰返しの強ひずみ加工によって細かく分断されて欠陥となりにくくなったことによると考えられる。
【００８５】
【実施例８】
管材３１の素材として、マグネシウムＡＺ３１Ｂ合金（Ｍｇ−３．０％Ａｌ−１．０％Ｚｎ−０．２５Ｍｎ）  の丸ビレットに、実施例１と同様に穿孔および延伸圧延を行ったものを使用した。この素材に、実施例１と同様の方法にて２６０〜３２０℃の温度域で管径絞りと管径拡大とを繰返す強ひずみ加工を２２往復行なって得られた管材３１を得た。さらに、この管材３１を軸方向に沿って縦に切開して、幅７２ｍｍ、厚さ約１．９ｍｍの板状に展伸し、その後、圧延ロールを有する通常の圧延機によって圧下率総計約６０％の圧延を施し、厚さ１．１ｍｍの薄板を得た。得られた板材の結晶粒配向をＯＩＭ装置を用いてＥＢＳＰ法によって結晶粒の評価した。
【００８６】
この結果、板面法線方向から１５°以内の方向に［０００１］が向いた結晶粒の割合は６０％であり、同じ丸ビレットから圧延法のみで１．１ｍｍまで圧下した場合の９４％と比較して結晶配向のランダム度が大きいことが確認できた。このように実施例８は加工性改善に効果が期待されているランダム度を制御できる点で優れている。
【００８７】
なお、第５実施形態では、第１〜第４の実施形態により管材３１を得る第１工程と、この工程で得た管材３１を軸方向に沿って切断し展開する第２工程と、この工程で板材３４を圧延する第３工程とを備えているが、目的とする製品によっては、最後の第３工程を省略して、前記第１、第２工程を経ることで、所望の組織制御が施された平らな板材（つまり金属板３６）をつくることが可能である。
【００８８】
図７は本発明の第６実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じ構成であるので、同一構成については第１実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００８９】
第６実施形態では、第１実施形態で説明した組織制御装置を２台用い、これらを第１、第２の組織制御部１Ｘ、１Ｙとして並列に設置することにより組織制御装置１を形成している。両組織制御部１Ｘ、１Ｙに対して管素材２は軸方向に通過して取出せるようになっている。管径ｄ１の管素材２は、一方の組織制御部１Ｘに対し矢印Ａ方向に押込まれ、この制御部１Ｘにより管径をｄ２に小さくする第１の強ひずみ加工を施されて、矢印Ｂ方向に取出される。これによって細くなった管素材２は、他方の組織制御部１Ｙに対し矢印Ｃ方向に押込まれ、この制御部１Ｙにより管径をｄ１に大きくする第２の強ひずみ加工を施され、矢印Ｄ方向に取出される。
【００９０】
このように管径縮小加工をする組織制御部１Ｘと管径拡大加工をする組織制御部１Ｙとを備えていることにより、一方の組織制御部１Ｘで第１の強ひずみ加工が施された管素材２を、次に、他方の組織制御部１Ｙにセットして、この制御部１Ｙで第２の強ひずみ加工を施すことができる。そして、こうした加工を必要回数交互に行うことによって、目的の性質を持つように管素材が組織制御された金属管を製造することが可能である。以上説明した点以外の第６実施形態の構成は、図７に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。これにより、第６実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。
【００９１】
本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、強ひずみ加工において、管素材の管壁の肉厚は必ずしも変化させなくてもよい。
【００９２】
【発明の効果】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を変化させる強ひずみ加工を前記管素材に繰返し施すことを特徴とした発明によれば、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供できる。
【００９３】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を変化させる強ひずみ加工を行う加工部に対して、前記管素材を軸方向に往復移動させて、前記強ひずみ加工を前記管素材に繰返し施すことを特徴とした発明によれば、加工部に対して管素材をセットし直す必要がなく、この管素材の軸方向への往復移動により、強ひずみ加工を管素材に繰返し施すことが可能である。このため、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供できる。
【００９４】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする第１の強ひずみ加工と、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工とを、前記管素材に交互に施すことを特徴とした発明によれば、第１、第２の強ひずみ加工を少なくとも１度ずつ行うことで、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供できる。
【００９５】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする第１の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とを交互に用いて、前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴とした発明によれば、第１、第２の強ひずみ加工を行う第１、第２組織制御部を交互に用いて、管素材に第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことが可能である。このため、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供できる。
【００９６】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする前記第１の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、この第１組織制御部に対して直列に配置されて、前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とを、１組以上用いて、これら組織制御部により前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴とした発明によれば、１組以上の第１組織制御部と第２組織制御部とを用いて、これら組織制御部により管素材に第１、第２の強ひずみ加工を交互にかつ連続的に施すことで、組織制御部に対して管素材をセットし直す必要がなく、この管素材の一方向への軸方向移動により、強ひずみ加工を管素材に繰返し施すことが可能である。このため、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供できる。
【００９７】
金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を小さくする前記第１の強ひずみ加工、及び前記管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする第２の強ひずみ加工を行う第１組織制御部と、この第１組織制御部に対して直列に配置されて前記第１及び第２の強ひずみ加工を行う第２組織制御部とにわたって前記管素材を往復移動させて、前記管素材に前記第１、第２の強ひずみ加工を交互に施すことを特徴とした発明によれば、第１組織制御部と第２組織制御部とを交互に用いて、管素材に第１、第２の強ひずみ加工をかつ連続的に施すことで、組織制御部に対して管素材をセットし直す必要がなく、この管素材の軸方向への往復移動により、強ひずみ加工を管素材に繰返し施すことが可能である。このため、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供できる。
【００９８】
互いに直列に配置されるとともに、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする強ひずみ加工を施す複数の組織制御部に対して、これらの組織制御部の内で相対的に加工する径が小さい組織制御部から大きい組織制御部に向けて前記管素材を移動させることによって、前記管素材の径を順次大きくしつつ前記管素材に前記強ひずみ加工を施すことを特徴とした発明によれば、各組織制御部に対して管素材をセットし直す必要がなく、この管素材の軸方向への往復移動により、強ひずみ加工を管素材に繰返し施しつつ管径を順次大きくすることが可能である。このため、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である大径な管材を作るのに好適な金属管の組織制御方法を提供できる。
【００９９】
又、円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備える加工部と、この加工部に対して金属製管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備した発明によれば、加工部に対する管素材の軸方向移動により、強ひずみ加工を管素材に施して組織制御をすることが可能であるとともに、マンドレルなどを備えることで、管素材の座屈を抑制しつつ、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適で実用的な金属管の組織制御装置を提供できる。
【０１００】
円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備える第１の加工部と、この第１の加工部と同一構成であって、前記第１の加工部に対して直列で且つ線対称に設置された第２の加工部と、これら第１、第２の加工部に対して金属製管素材をこの素材の軸方向に沿って押込む押込み部とを具備し、前記第１、第２の加工部が少なくとも一組設けられていることを特徴とした発明によれば、第１、第２の加工部に対して管素材をセットし直す必要がなく、この管素材の軸方向移動により、強ひずみ加工を管素材に繰返し施して組織制御することが可能であるとともに、マンドレルなどを備えることで、管素材の座屈を抑制しつつ強ひずみ加工が可能である。これにより、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である管材を作るのに好適で実用的な金属管の組織制御装置を提供できる。
【０１０１】
互いに直列に配置されるとともに、金属製管素材にせん断変形を連続的に与えることにより、前記管素材の管径又は肉厚のうちの少なくとも前記管径を大きくする強ひずみ加工を施す複数の組織制御部と、これらの組織制御部に対して前記管素材をこの素材に軸方向に沿って押込む押込み部とを具備し、前記各組織制御部が、円錐台状部及びこの円錐台状部の周面との間に鈍角をなして連なる周面を有し前記円錐台状部の大径端に連続して設けられた大径軸部を備えるマンドレルと、前記大径軸部の周面と間に管素材通路を形成して前記大径軸部の外側に配置されたリング形ダイと、前記円錐台状部の周面との間に前記管素材通路に連通する加工通路を形成して前記円錐台状部の外側に配置されるとともに、前記円錐台状部及び前記管素材通路に対向して配置された略鼓状をなす複数の加工ロールとを備えており、これら各組織制御部の内で相対的に加工する径が小さい組織制御部から大きい組織制御部に向けて前記管素材を移動させることによって、前記管素材の径を順次大きくしつつ前記管素材に前記強ひずみ加工を施すことを特徴とした発明によれば、各組織制御部に対して管素材をセットし直す必要がなく、この管素材の一方向への軸方向移動により、強ひずみ加工を管素材に繰返し施しつつ管径を順次大きくする組織制御することが可能であるとともに、マンドレルなどを備えることで、管素材の座屈を抑制しつつ強ひずみ加工が可能である。これにより、必要な強ひずみ加工が施されて組織制御された工業的汎用材である大径な管材を作るのに好適で実用的な金属管の組織制御装置を提供できる。
【０１０２】
又、請求項１から７のうちのいずれか１項の金属管の組織制御方法によって管材を得る工程と、この工程で得た管材を軸方向に沿って切断し展開して板材とする工程と、を備えることを特徴とした発明によれば、必要な強ひずみ加工が施された管材から板材を得ているので、組織制御された工業的汎用材である金属板を製造できる金属板の製造方法を提供できる。
【０１０３】
請求項１から７のうちのいずれか１項の金属管の組織制御方法によって管材を得る工程と、この工程で得た管材を軸方向に沿って切断し展開して板材とする工程と、この工程で得た板材を圧延する工程と、を備えることを特徴とした発明によれば、必要な強ひずみ加工が施された管材から板材を得て、この板材を更に圧延するので、組織制御された工業的汎用材である大形の金属板を製造できる金属板の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る組織制御装置を一部断面して示す側面図。
【図２】図１中Ｚ−Ｚ線に沿う概略断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る組織制御装置を一部断面して示す側面図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る組織制御装置を一部断面して示す側面図。
【図５】本発明の第４実施形態に係る組織制御装置を一部断面して示す側面図。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第５実施形態に係る金属板製造方法の内で組織制御された金属管から金属板を得る各工程を順に示す図。
【図７】本発明の第６実施形態に係る組織制御装置を一部断面して示す側面図。
【符号の説明】
１…組織制御装置
２…管素材
３…加工部
５、６…押込み部
１１…マンドレル
１２…マンドレルの円錐台状部
１２ａ…円錐台状部の周面
１３…マンドレルの大径軸部
１３ａ…大径軸部の周面
１１ａ…角部
θ…鈍角（屈曲角）
１６…リング形ダイ
１９…管素材通路
２０…加工通路
１ａ、１ｂ、１ｃ…組織制御部
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…組織制御部
１Ｘ、１Ｙ…組織制御部
５ａ、５ｂ、５ｃ…押込み部
３１…管材
３２…切断手段
３３…展開手段
３４…板材
３５…圧延機
３６…平らな金属板
【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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【図６】
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【図７】
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