(57)【要約】【課題】  金属や高分子などの固体状の材料および粉末材料に非常に大きい加工ひずみを加え材料の内部組織を微細にする方法および装置を提供する。【解決手段】  コンテナー３内に装填された固体状の材料あるいは粉末材料１をプッシャー４で押し込み、押出し軸ａ方向に移動しないように押出し方向に固定されたダイス２で変形させる前方押出し法において、コンテナー３あるいはダイス２の一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸ａの周りに回転させながらプッシャーにより押出し加工を行うねじり前方押出し法、およびその装置。【選択図】  図２
2005000990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナー内に装填された材料をプッシヤーで押し込み、ダイスで変形させる前方押出し法において、コンテナーあるいはダイスの一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながらプッシャーにより押出し加工を行うねじり前方押出し法。
【請求項２】
底部を有するコンテナー内に装填された材料を先端が、中空の溝を有するダイス、となっている中空のプッシャーで押し込み、ダイス溝から材料を押し込み方向と逆方向へ押し出す後方押出し法において、コンテナーを押出し軸方向に移動しないように固定し、さらに中空プッシャーかあるいはコンテナーのいずれかを回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながら中空プッシャーにより押出し加工を行うねじり後方押出し法。
【請求項３】
コンテナー内に装填された材料をプッシャーで圧力Ｐ１で押し込み、コンテナー内面と同形状で同横断面積の溝を有するダイスを通過させる前方押出し法において、ダイスの出側からも材料の進行を妨げない程度の背圧Ｐ２をかけるとともに、コンテナーあるいはダイスの一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながらねじり両押し押出し加工を行う方法。
【請求項４】
コンテナー内に装填された材料をプッシヤーで押し込み、ダイス溝入り口部にＲ加工を施したダイスで変形させる前方押出し法において、コンテナーあるいはダイスの一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながらプッシャーにより押出し加工を行うねじり前方押出し法。
【請求項５】
底部を有するコンテナー内に装填された材料を先端が、材料に最初に接触する部分にＲ部を付けた中空溝形状をしたダイス、となっている中空のプッシャーで押し込み、ダイス溝から材料を押し込み方向と逆方向へ押し出す後方押出し法において、コンテナーを押出し軸方向に移動しないように固定し、さらに中空プッシャーかあるいはコンテナーのいずれかを回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながら中空プッシャーにより押出し加工を行うねじり後方押出し法。
【請求項６】
コンテナー内に装填された材料をプッシャーで押し込み、ダイスで変形させる前方押出し法において、ダイス内面溝形状が軸対称でないことを特徴とする、コンテナーあるいはダイスの一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながらプッシャーにより押出し加工を行うねじり前方押出し法。
【請求項７】
コンテナー内に装填された材料をプッシャーで押し込み、ダイスで変形させる前方押出し法において、ダイス内面溝形状が軸対称であり、その中心軸がコンテナーの中心軸と平行であるが一致しないようにずらしてあることを特徴とする、コンテナーあるいはダイスの一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながらプッシャーにより押出し加工を行うねじり前方押出し法。
【請求項８】
底部を有するコンテナー内に装填された材料を先端が、中空の溝を有するダイス、となっている中空のプッシャーで押し込み、ダイス溝から材料を押し込み方向と逆方向へ押し出す後方押出し法において、ダイス内面溝形状が軸対称であり、その中心軸がコンテナーの中心軸と平行であるが一致しないようにずらしてあることを特徴とする、コンテナーを押出し軸方向に移動しないように固定し、さらに中空プッシャーかあるいはコンテナーのいずれかを回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながら中空プッシヤーにより押出し加工を行うねじり後方押出し法。
【請求項９】
中空のコンテナーとコンテナー内の材料を押し込むプッシャーと中空のダイスがほぼ一線に配置した装置列であって、コンテナとダイスの一方を他方に対して、押し込み軸上で相対的に回転させることを特徴とする前方押出し装置。
【請求項１０】
回転しないように架台に固定されたコンテナーとコンテナー内の材料をダイスに向けて押し込むプッシャーと、回転自在に架台に設置されたダイスとが材料の押し込み軸上にほぼ一線に配列し、プッシヤーの押し込み力を発生可能な油圧あるいはピニオンラックなどと、ダイスを回転するモーターを併設したことを特徴とする、材料をダイス溝出口から押出すことが可能なねじり前方押出し装置。
【請求項１１】
回転しないように架台に固定されたコンテナーとコンテナー内の材料をダイスに向けて押し込むプッシャーと、回転自在に架台に設置されたダイスとが材料の押し込み軸上にほぼ一線に配列し、回転ダイスとコンテナーの接触界面にスラストベアリングを設置し、回転ダイスとそれを支持する架台の間にスラストベアリング、ラジアルベアリングのいずれかあるいは両方を設置し、プッシャーの押し込み力を発生可能な油圧あるいはピニオンラックなどと、ダイスを回転するモーターを併設したことを特徴とする、材料をダイス溝出口から押出すことが可能なねじり前方押出し装置。
【請求項１２】
架台に回転自在に固定されたコンテナーとコンテナー内の材料をダイスに向けて押し込むプッシャーと、架台に固定されたダイスとが材料の押し込み軸上にほぼ一線に配列し、プッシャーの押し込み力を発生可能な油圧あるいはピニオンラックなどと、コンテナーを回転するモーターを併設したことを特徴とする、材料をダイス溝出口から押出すことが可能なねじり前方押出し装置。
【請求項１３】
架台に回転自在に固定されたコンテナーとコンテナー内の材料をダイスに向けて押し込むプッシャーと、架台に固定されたダイスとが材料の押し込み軸上にほぼ一線に配列し、回転コンテナーとダイスの接触界面にスラストベアリングを設置し、回転コンテナーとそれを支持する架台の間にスラストベアリング、ラジアルベアリングのいずれかあるいは両方を設置し、プッシャーの押し込み力を発生可能な油圧あるいはピニオンラックなどと、コンテナーを回転するモーターを併設したことを特徴とする、材料をダイス溝出口から押出すことが可能なねじり前方押出し装置。
【請求項１４】
底部を有するコンテナーと、コンテナー内に装填された材料を押し込むプッシャーと、プッシャー先端部に固定されたダイスとからなり、コンテナとダイスの一方を他方に対して、押し込み軸上で相対的に回転させることを特徴とする後方押出し装置。
【請求項１５】
底部を有するコンテナーと、コンテナー内に装填された材料を押し込むプッシャーと、プッシャー先端部に固定されたダイスとからなり、コンテナとダイスの一方を他方に対して、押し込み軸上で相対的に回転させる装置であって、回転コンテナー内面とダイス外面との接触界面にラジアルベアリングを設置し、回転コンテナーとそれを外面から支持するホルダーの間にスラストベアリング、ラジアルベアリングのいずれかあるいは両方を設置したことを特徴とする後方押出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、微細なミクロ組織を有する材料（金属、高分子など）を製造するために、固体状の材料あるいは粉末材料に熱間あるいは冷間で非常に大きい加工ひずみ加える方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  通常、金属材料は原料を溶解精錬しこれを鋳造し、さらに加工成形することにより最終製品形状にする。これには、大別して２種類あり、熱間加工後冷却して製品とする熱間加工製品と、これをさらに冷間で加工成形した冷間加工製品である。【０００３】  これらのいずれの方法においても、金属材料に加えられる加工量は製品の材質に大きく影響することが知られている。圧延、鍛造などの加工は、特に、結晶粒などのミクロ組織を微細にする上で有効であり、鉄鋼材料、アルミニウム材料など多くの金属材料でこの方法が使用されている。これは、金属材料の結晶粒が微細であるほど優れた機械的性質が得られるからである。【０００４】  熱間加工製品においては、高温で加工した場合、加工ひずみ速度を大きくし大きなひずみを加えることにより金属材料は動的再結晶状態になり、ひずみ速度が大きいほど結晶粒が小さくなる。低温で加工した場合は、セル状に転位が堆積し、転位の再配列により微細な結晶粒になる。また、冷間加工製品では冷間における加工量が大きいほどその後に続く焼鈍を行った場合の再結晶粒の大きさを小さくできる。【０００５】  以上のように、大ひずみを加える手段は結晶粒を微細化する上で有効であり各種金属材料で利用されているが、従来の加工手段、例えば圧延や鍛造のみではその加え得る加工量に限界があり、鋳造材から出発して製品に至るまでに与えられるひずみ量には限界があった。【０００６】  たとえば、圧延法で板材を加工する場合、板幅は大きくは変化しないので、これは板
2005000990.tif 000003
は、次式のようになる。
【数１】
2005000990.tif 000004
【０００７】  ここで、ｔ０は素材厚さ、ｔは製品厚さである。【０００８】  なお、相当ひずみとはひずみ比が異なる変形のひずみを相対比較できる量であり、金属学的には転位密度に相当するものである。相当ひずみの定義式はたとえば「金属塑性加工の力学」（コロナ社）など普通の塑性力学の教科書に記載されている。【０００９】  （１）式からわかるように圧延の場合の相当ひずみは素材厚さと製品厚さの比で決まる。したがって、圧延によって加えることのできるひずみ量には限界がある。たとえば、板厚が１／１００になったとしても、相当ひずみは５．３２程度である。また、鍛造の場合、ひずみ状態は単軸圧縮変形と平面ひずみ圧縮変形の間にある。単軸圧縮変形の場合の相当ひずみは次式のようになる。
【数２】
2005000990.tif 000005
【００１０】  ここで、ｈ０は素材暑さ、ｈは製品厚さである。【００１１】  この場合でも相当ひずみは素材厚さが１／１００になったとしても４．６１程度であり、オーダーは平面ひずみの場合と同じである。したがって、鍛造の場合でも加えることのできるひずみ量には限界がある。【００１２】  なお、通常の熱間加工製品の場合、このひずみは圧延や鍛造などの加工により圧下を何回かに分けて与えられ、その加工と加工の間に加熱、冷却などが加わり、その間で回復や再結晶が起こるため、加熱や冷却を繰り返すことなく一度に加工して（１）式や（２）式のひずみを加えた場合に比べて、得られる結晶粒は大きくなる。【００１３】  押出し加工は金属材料の量産プロセスとしてよく用いられている。この場合は１パスで大ひずみを達成することができるのが利点である。相当ひずみは（２）式のｈ０を素材長さ、ｈを製品長さに置き換えれば、この式がそのまま使える。しかし、この方法でも伸び（圧減比）はやはり１００程度が限界であり、相当ひずみは４．６１程度である。この押出し法は粉末の圧密固化に対しても有効なプロセスである。【００１４】  ところで、量産プロセスではないが、非常に大きいひずみを加えた少量サンプルを作成する方法として、圧縮ねじり法がある。これは図１に示したように、円筒状のコンテナー３に高さの低い円柱試料１を装入し、上部から円柱形状上パンチ５で大きい圧縮力Ｐを加えながらトルクＴを加え回転させる方法である。【００１５】  下パンチ６は固定されているが、上パンチ５と反対方向に回転させてもよい。この方法を固体状の材料や粉末材料に適用した場合の詳細が、下記文献（ｉ）および（ｉｉ）などに記載されている。
（ｉ）Ｖａｌｉｅｖ，Ｒ  ｅｔ  ａｌ：Ｍａｔ．Ｓｃｉ．ａｎｄ  Ｅｎｇ．，Ａ１３７（１９９１），３５
（ｉｉ）金武ほか：４３回塑加連講演（１９９２）、７３【００１６】  この方法によれば、たとえばアルミニウムの場合、結晶粒径が．１μｍ以下が容易に得られるとされている。また、アルミニウムの粉末材料であれば真密度に近い値になるといわれている。しかし、ねじり変形の特徴として材料の外周部では大きいひずみが生じるが、中心部のひずみは小さいとされている。【００１７】  また、この方法では、たとえば通常のビレット（数１０ｍｍ径×数ｍ長さ）のように大きいサイズの材料を製造することは不可能である。それは、材料１が長くなると上下パンチ面で発生させたトルクがコンテナ内面と材料外面の摩擦のため材料全長に伝わらないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】たとえば、鉄鋼材料では合金元素が少なくて結晶粒が数ミクロンからサブミクロン、さらにはナノオーダーの鋼が得られれば安価な高強度構造材料となる。これは他の銅やアルミニウムなどの非鉄材料でも同様である。【００１９】  例えば、電子材料分野では集積回路チップの基板として用いられる鋼板は電気特性は優れているが、強度をより一層向上させる必要がある。これに対して銅合金を用いる試みもあるが電気伝導特性が劣化する。そこで、純銅の強度をあげる方法として加工ひずみを加え、ミクロ組織を微細にすることが考えられる。【００２０】  また、最近では微細加工の分野で、加工精度をあげるためにナノオーダーの結晶組織を持つ材料が要求されている。粉末成形の分野でも、たとえばメカニカルアロイング法やメカニカルグラインディング法により得られた微細内部組織を持つ材料の固化プロセスが種々検討されているが、決定的な方法は見いだされていない。この場合にも高圧で可能なかぎり大ひずみを与えることが有効とは認識されているが、その方法がないのが現状である。【００２１】  以上述べたように通常の加工法では、金属材料の素材の寸法と製品の寸法で決まるひずみ以上のひずみを加えることができない。本発明はこの限界ひずみを越えるひずみを加えることのできる方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】上記課題を解決するために種々検討した結果、押出し加工とねじり加工を組み合わせることにより上記のひずみの限界を越えることができる新しい加工法を開発することができた。【００２３】  （１）その第１の方法は、コンテナー内に装填された固体状の材料あるいは粉末材料をプッシャーで押し込み、ダイスで変形させる前方押出し法において、コンテナーあるいはダイスの一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながらプッシャーにより押出し加工を行うねじり前方押出し法、およびその装置である。【００２４】  （２）第２の方法は、底部を有するコンテナー内に装填された固体状の材料あるいは粉末材料を先端がダイスとなっている中空のプッシヤーで押し込み、中空部先端のダイスから材料を押し出す後方押出し法において、コンテナーを押出し軸方向に移動しないように固定し、さらに中空プッシャーかあるいはコンテナーのいずれかを回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながら中空プッシャーにより押出し加工を行うねじり後方押出し法およびその装置である。【００２５】  （３）第３の方法は、コンテナー内に装填された固体状の材料あるいは粉末材料をプッシャーで圧力Ｐ１で押し込み、コンテナー内面と同形状（円形）で同横面積の溝を有するダイスを通過させる前方押出し法において、ダイスの出側からも材料の進行を妨げない程度の背圧Ｐ２をかけるとともに、コンテナーあるいはダイスの一方を回転しないように回転方向に固定し、他方を押出し軸の周りに回転させながらねじり両押し押出し加工を行う方法、およびその装置である。
【発明の効果】
【００２６】本方式は、通常の圧延、鍛造、押出しなどの加工方法で得られる加工ひずみを大きく上まわる加工ひずみを固体状材料や粉末材料に加えることができる要素技術を提供するものであり、熱間や冷間で材料内部組織を微細ににしたり、高密度にする生産プロセスに有効に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】  上記３つの方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
（１）  第１の方法は、図２に示したように、コンテナ３内に装填された固体状の材料あるいは粉末材料１をプッシャー４で押し込みダイス２で減面させる前方押出し法において、コンテナ３あるいはダイス２の一方を固定し、他方を押出し軸ａの周りに回転させながらプッシャーにより押出し加工を行う方法、およびその装置である。図ではコンテナー３を固定しダイス２を回転させている。コンテナーおよびダイスは図示していない架台に一方は回転方向を除いて固定されている。プッシャーは油圧で駆動されるのが通常であるが、ピニオンラック機構など他の方法によってもよい。コンテナーあるいはダイスの回転は通常はモーターによってなされる。これらのプッシャーの駆動装置やコンテナーあるいはダイスの回転装置は以下で説明する第２，第３の方法、および実施例１〜４でも共通に用いられる装置である。【００２８】  コンテナー３内面と素材側材料１−１の表面との界面の面積をＢ、この界面に垂直にコンテナー３が材料におよぼす面圧をσ１、ダイス２の内面と出側材料１−２の表面との界面の面積をＣ、この界面に垂直にダイス２の内面が材料におよぼす面圧をσ２、１−１と１−２の境界の材料横断面積をＡとした場合、Ｂμ１σ１（素材側回転力）とＣμ２σ２（出側回転力）のいずれもが断面Ａの変形抵抗（Ａ×材料の変形せん断応力）より大の条件を満たす場合に材料をねじることができることが研究の結果判明した。【００２９】  なお、μ１およびμ２はそれぞれコンテナ内面と素材側材料１−１の表面との界面の間の摩擦係数、およびダイス２の内面と出側材料１−２の表面との界面の摩擦係数である。上記の事実は、摩擦による回転力が材料の変形抵抗を上回った場合に材料をねじることができることを示している。【００３０】  図３のように、ダイス２を固定してコンテナー３を回転させても同様の結果が得られる。図３はダイス形状に工夫があり、ダイス入り口部にＲ部をつけてあるので変形がスムーズになり、材料の割れなどが発生しにくくなっている。【００３１】  図２〜図３の場合、押出し比（材料の押出しによる伸び）はおよそ４程度である。この場合の相当ひずみは、（２）式から計算でき、１．３７程度である。【００３２】  つぎに、ねじりに基づく相当ひずみを計算する。今の場合、ひずみのオーダーがわかればよいので円柱のねじりを扱う。【００３３】  図５に示したように円柱のせん断ひずみは単位長さあたりの円周方向回転量（弧長）、すなわち
【数３】
2005000990.tif 000006
【００３４】で表される。図２〜図３の場合において、たとえば４０回転したときの円柱表面のせん断ひずみを計算すると、
【数４】
2005000990.tif 000007
【００３５】（４）式より、２５１．２程度になる。ただし、素材の半径ｒと変形領域の円柱軸方向長さｌはオーダーは同じであるから等しいと仮定した。【００３６】  中心軸におけるせん断ひずみは０であるから単純平均を求めると１２５．６となる。
2005000990.tif 000008
【数５】
2005000990.tif 000009
【００３７】により、７２．５となる。【００３８】  図１の圧縮ねじり法で説明したように、ねじりの性質上、材料の中心軸上のねじりは小さくなる。しかし、ねじりと押出しを組み合わせる図２〜図３の方法では、図１の場合と異なり長さ方向にひずみの分布を生じ材料が半径方向にも移動できるようになり、材料中心軸上にもひずみが生じるようになる。【００３９】  しかしながら、できるだけ少ない回転数で半径方向にできるだけ均一なひずみ分布を生じさせるためには、材料の長さ方向の一部分に非軸対称な変形をする部分を設ければよい。その例を図４および図６に示してある。図４は、コンテナの中心線（押し込み軸ａａ）と押し出し軸ａが平行ではあるが一致せず、ずらしてある場合である。【００４０】  図６はダイス２が押出し中心軸ａに関して非対称になっている。そのため、材料中心軸上のひずみが非常に大きくなり、外周部と大きな違いがなくなる。【００４１】  図７は、やはり、ダイスに非対称変形部を設けたものであるが、押出しによる材料の減面がほとんどない場合である。【００４２】  すなわち、コンテナ３内に装填された材料１をプッシャー４で押し込みダイス溝部の中心位置が押出し軸ａから離れていく形状になっているダイス２で曲げ変形させる前方押出し法において、コンテナ３あるいはダイス２の一方を固定し、他方を押出し軸ａの周りに回転させながらプッシャー４により押出し加工を行うのである。【００４３】  押出しによる減面がなくても、曲げ変形によりダイスを材料が通過することを阻止しようとする抵抗力が存在し、ダイス内で減面がある場合と同じ工具配列で、同じ効果が得られる。【００４４】  （２）第２の方法は、図８に示したように、互いに結合された胴部３−１と底部３−２を有するコンテナー３内に装填された材料あるいは粉末材料１を先端がダイス２となっている中空のプッシャー４で押し込み、中空部から材料を押し出す後方押出し法において、コンテナー３を押出し軸ａ方向に移動しないように固定し、さらに中空プッシャー４かあるいはコンテナ３のいずれかを回転方向に固定することにより回転させないようにし、他方を押出し軸ａの周りに回転させながら中空プッシャー４の先端ダイス部２により押出し加工を行うねじり後方押出し法、およびその装置である。【００４５】  図９は、中空プッシャー４およびダイス２が非対称になっているものである。これも材料軸上のひずみをできるだけ大きくする工夫をしたものである。【００４６】  この図８および図９の場合も、Ａを材料の未変形部と変形部の境界の横断面積とした場合、素材側材料１−１の素材側回転力と出側材料１−２の出側回転力の両方が断面Ａの変形抵抗（Ａ×材料の変形せん断応力）より大の場合に材料をねじることができる。【００４７】  （３）第３の方法は、図１０に示したように、コンテナー３内に装填された材料あるいは粉末材料１をプッシャー４−１で圧力Ｐ１で押し込みコンテナー３内面（円形）の横断面積とほぼ等しい横断面積をもつダイス２を通過させる前方押出し法において、ダイス２の出側からＰ１より小さい背圧Ｐ２をかけるとともに、コンテナー３あるいはダイス２の一方を回転しないようにして、他方を押出し軸ａの周りに回転させなが��ねじり両押し押出し加工を行う方法、およびその装置である。【００４８】  この方式によれば加工後の材料の寸法が加工前の素材の寸法とほとんど同じになる。そのため、素材寸法に比して比較的大きい製品寸法が要求されるような場合には有効である。【００４９】  なお、背圧Ｐ２をかけるのは、これがないと、今の場合ダイスによる減面がほとんどないのでコンテナーやダイス内面と材料外面の間の摩擦力が小さくなり、素材側回転力および出側回転力がどちらも小さくなり材料をねじる力が不足するからである。【００５０】  これらの第１、第２および第３のいずれの方法においても、用いる動力のうち、プッシャーによる圧力は通常は油圧を用いるが、モーター回転力をたとえばピニオンラック機構などにより一軸方向の力に変換して用いてもよい。【００５１】  コンテナーやダイスを回転させるトルクはモーターにより発生させる。この場合、モーター回転軸を素材側材料中心軸の延長線上に配置してもよいが、モーター回転軸をこの延長線から外して平行に配置し、工具とモーター回転軸を、たとえば駆動用ベルトなどで連結してもよい。【００５２】  また、上記の第１、第２および第３のいずれの方法においても、コンテナー３とダイス２の接触部の内で材料にも接触している部分のコンテナ３とダイス２の両工具間の隙間は、材料の変形中はほぼ０に保たれていることが望ましい。ここに隙間が存在すれば、材料表面にバリが発生し材料の進行に対する抵抗になるだけでなく、材料表面に疵あるいは割れが発生する原因になる場合があるからである。
【実施例】
【００５３】〔実施例１〕純アルミニウム（Ａ１０７０）の棒材（直径１０ｍｍ、長さ６０ｍｍ）を使用し、図１１の装置を用いて、第１の方法でダイスを回転する方式のねじり押出し法を常温で実施した。【００５４】  コンテナー３はホルダー７により支持され、回転ダイス２はホルダー８により支持されている。ダイス２は連結軸９を介してモーターＭに連結されている。押し出し中、プッシャー４に押された材料１の表面の摩擦力によりコンテナー３はダイス２に軸方向力をおよぼす。【００５５】  また、このダイス２はホルダー８に対しても軸方向力を及ぼす。ダイス２を回転させると、これらの２つの軸力に基づく２、３間および２、８間の摩擦力が２の回転に対する抵抗となる。このような工具間のしゅう動部にはグリースなどの潤滑剤を塗布するのが通常である。【００５６】  しかし、この例ではさらに摩擦抵抗を軽減するためにベアリングも用いる。コンテナー３とダイス２の接続部にスラストベアリング１０−１、またダイス２とホルダー８の接続部にスラストベアリング１０−２を設置した。【００５７】  プッシャー速度は毎分１０ｍｍ、ダイス回転数は毎分２０回の条件で試験した。ダイス溝寸法は入り口部直径１０ｍｍ、出口部直径８ｍｍ、溝長さ４０ｍｍである。【００５８】  変形中途中止めした材料の縦断面組織写真を図１２に示した。コンテナー内の未変形部ｂの結晶粒は、素材が押出し材であるため伸長していた。この部分の直径方向の粒径は５０〜６０μｍ程度であった。ダイス内の変形部ｄの結晶粒の直径は通常の光学顕微鏡では明確に測定できないほどひずみが多く入っていた。ｃは変形部と未変形部の境界である。【００５９】  図１３は途中止め材の縦断面のマイクロビッカース硬度の測定結果である。未変形部ｂと変形部ｄの直径方向分布を示しているが、変形部の硬度が大きく上昇し、しかも材料軸心部の硬度が外周部と比べて必ずしも低くなっていないことが注目される。なお、横軸の番号は直径方向位置を示しており、４が材料の軸心位置である。【００６０】〔実施例２〕純アルミニウム（Ａ１０７０）の棒材（直径１５ｍｍ、長さ４０ｍｍ）を使用し、図１４の装置を用いて、第２の方法でコンテナーを回転する方式のねじり後方押出し法を常温で実施した。【００６１】  回転コンテナー３は材料の進行方向に移動しないようにホルダー７により支持され、連結軸９を介してモーターＭにより回転させられる。１０−２はスラストベアリングである。ダイス２は回転しないプッシャー４に固定されており、ねじり押出し中プッシャー４により材料１に押出し力をおよぼし、材料１はダイス２内部の中空部に押し出されていく。コンテナー３とホルダー７の間、およびダイス２とコンテナー３の内面の間ににラジアルベアリングを設けた方がスムーズな回転が得られている。この例では図示していない。【００６２】  プッシャー速度は毎分１０ｍｍ、ダイス回転数は毎分３０回の条件で試験した。ダイス溝寸法は平行部直径５ｍｍ、ダイス先端Ｒ部は５ｍｍＲである。【００６３】  コンテナー内の未変形部の直径方向結晶粒直径はやはり５０〜６０μｍ程度であったが、ダイス内の変形部の結晶粒の直径はこの場合も通常の光学顕微鏡では明確に測定できないほどひ��みが多く入っていた。変形部のビッカース硬度の平均値は５３．５であった。【００６４】〔実施例３〕実施例１と同じ純アルミニウ厶（Ａ１０７０）の棒材（直径１０ｍｍ、長さ６０ｍｍ）を使用し、図１５の装置を用いて、第３の方法でダイスを回転する方式のねじり両押し押出し法を常温で実施した。【００６５】  回転ダイス２はコンテナ３とスラストベアリング１０−１を介して回転自在に接続されているが、コンテナー３とダイス２の接触部で材料表面と接している部分はコンテナー３とダイス２の間の隙間が０に設定されている。また、回転ダイス２はスラストベアリング１０−２を介してホルダー８と回転自在に接続されると同時にホルダー８と１３にラジアルベアリング１１により押出し軸ａの周りに回転自在に支持されている。【００６６】  材料に左方から押出し力Ｐ１を作用させて押出しを行うが、同時に右方から押出し力Ｐ２を材料の押出しによる押出し軸方向への進行を妨げないように作用させると同時にモーターＭで回転ダイス２を回転させる。【００６７】  プッシャー速度は毎分１０ｍｍ、ダイス回転数は毎分４０回の条件で試験した。ダイス溝直径はコンテナーと同じく１０ｍｍである。【００６８】  変形部には、この場合にも結晶粒の直径が通常の光学顕微鏡では明確に測定できないほどひずみが多く入っていた。
ビッカース硬度は平均で約５６．２であった。【００６９】    〔実施例４］純アルミニウム粉末（粒径約８０μｍ、水アトマイズ粉）を図１４の装置を使用して圧密した。プッシャー速度およびダイス回転数も実施例２と同様である。密度をアルキメデス法で測定した。素材粉末の充填密度は約４０％であったが、変形部は９９．９％に達していた。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮ねじり法の縦断面図
【図２】ねじり前方押出し法（ダイス回転方式）の水平断面図
【図３】ねじり前方押出し法（コンテナー回転方式）の水平断面図
【図４】非対称ねじり前方押出し法（コンテナー回転方式）の水平断面図
【図５】せん断ひずみ説明図
【図６】非対称ねじり前方押出し法（コンテナー回転方式）の水平断面図
【図７】非対称ねじり前方押出し法（コンテナー回転方式）の水平断面図
【図８】ねじり後方押出し法（ダイス回転方式）の水平断面図
【図９】非対称ねじり後方押出し法（コンテナー回転方式）の水平断面図
【図１０】ねじり両押し押出し法（ダイス回転方式）の水平断面図
【図１１】ねじり前方押出し法（ダイス回転方式）の水平断面図
【図１２】材料の縦断面組織写真
【図１３】材料縦断面のビッカース硬度分布
【図１４】ねじり後方押出し法（コンテナー回転方式）の水平断面図
【図１５】ねじり両押し押出し法（ダイス回転方式）の水平断面図
【符号の説明】
１    材料
１−１  コンテナ側材料
１−２  ダイス側材料
２    ダイス
３    コンテナー
４    プッシャー
５    上パンチ
６    下パンチ
７    コンテナーホルダー
８    ダイスホルダー
９    工具モーター間連結軸
１０    スラストベアリング
１１    ラジアルベアリング
１２    金型ホルダー
１３    ダイスホルダー
１４    駆動ベルト
Ａ    材料の未変形部と変形部の境界の横断面積
ａ    押出し軸
ａａ  押し込み軸
ｂ    材料の未変形部横断面位置
ｃ    材料の未変形部と変形部の境界の横断面位置
ｄ    材料の変形部横断面位置
ｅ    円周上の変形前位置
ｆ    円周上の変形後位置
ｇ    せん断ひずみ変形の基準位置
【図１】
2005000990.tif 000010
【図２】
2005000990.tif 000011
【図３】
2005000990.tif 000012
【図４】
2005000990.tif 000013
【図５】
2005000990.tif 000014
【図６】
2005000990.tif 000015
【図７】
2005000990.tif 000016
【図８】
2005000990.tif 000017
【図９】
2005000990.tif 000018
【図１０】
2005000990.tif 000019
【図１１】
2005000990.tif 000020
【図１２】
2005000990.tif 000021
【図１３】
2005000990.tif 000022
【図１４】
2005000990.tif 000023
【図１５】
2005000990.tif 000024