(57)【要約】【課題】傷の発生を防止できるアルミニウム棒材の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、アルミニウム棒材Ｗの表面を押圧ロール５１，５２によって押圧するようにした表面押圧工程を含むアルミニウム棒材の製造方法を対象とする。アルミニウム棒材Ｗに対する押圧ロール５１，５２の押圧力と、アルミニウム棒材Ｗの真直度との関係において、押圧ローラの押圧力が増加するに従ってアルミニウム棒材Ｗの真直度が向上する区間から、押圧ロール５１，５２の押圧力が増加しても真直度が変化しない区間に移行する際の境界点を真直度飽和点とし、その真直度飽和点における押圧ロールの押圧力を「Ｆｃ」としたとき、表面押圧工程における押圧ロール５１，５２の押圧力を１．５Ｆｃ〜４．０Ｆｃの範囲に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム棒材の表面を押圧ロールによって押圧するようにした表面押圧工程を含むアルミニウム棒材の製造方法であって、
アルミニウム棒材に対する押圧ロールの押圧力と、アルミニウム棒材の真直度との関係において、押圧ロールの押圧力が増加するに従ってアルミニウム棒材の真直度が向上する区間から、押圧ロールの押圧力が増加しても真直度が変化しない区間に移行する際の境界点を真直度飽和点とし、その真直度飽和点における押圧ロールの押圧力を「Ｆｃ」としたとき、
表面押圧工程における押圧ロールの押圧力を１．５Ｆｃ〜４．０Ｆｃの範囲に設定するようにしたことを特徴とするアルミニウム棒材の製造方法。
【請求項２】
前記押圧ロールとして、一対の矯正ロールが用いられ、
回転する一対の矯正ロール間にアルミニウム棒材を通過させて、アルミニウム棒材の曲りを矯正する矯正工程が、前記表面押圧工程を兼用している請求項１に記載のアルミニウム棒材の製造方法。
【請求項３】
表面押圧工程を行う前に、アルミニウム棒材の外周面を切削除去するピーリング工程を行うようにした請求項１または２に記載のアルミニウム棒材の製造方法。
【請求項４】
鍛造用素材として用いられるアルミニウム棒材を製造するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム棒材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されたアルミニウム棒材であって、
アルミニウム棒材の表面における輪郭曲線に対する切断レベルと、負荷長さとの関係を示す負荷曲線において、負荷曲線上に設定された２つの点のうち、負荷長さの間隔が、負荷長さの全長に対し６０％となる２つの点を一対の計測点としたとき、
前記一対の計測点を通る直線の傾きの最小値が０．５以下であることを特徴とするアルミニウム棒材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウム棒材を押圧ロールによって押圧するようにしたアルミニウム棒材の製造方法およびその方法によって製造されるアルミニウム棒材に関する。
【０００２】
なお、本明細書および特許請求の範囲において、アルミニウム（Ａｌ）の語はアルミニウム合金（Ａｌ合金）を含む意味で用いられる。
【背景技術】
【０００３】
鍛造用素材として用いられる丸棒形状のアルミニウム棒材は、例えば連続鋳造棒によって構成されている。連続鋳造棒を製造するに際しては特許文献１に示すように、鋳造によって得られた連続鋳造棒（棒材）に対し、切断処理工程、熱処理工程（均質化処理工程）、前矯正工程（第１矯正工程）、ピーリング工程（表面切削工程）、後矯正工程（第２矯正工程）、外観検査工程が順次行われた後、梱包されて搬出されるという一貫製造ラインが周知である。
【０００４】
この一貫製造ラインにおいて、ピーリング工程で外周面が除去されたアルミニウム棒材に対し、検査工程での検査精度を高めるために、後矯正工程において特許文献１，２に示すような矯正ロールを用いて曲りを矯正するようにしている。しかしながら、上記の製造ラインにおいてピーリング工程以降は、棒材に対し特に表面処理を施すことがないため、ピーリング工程以降に発生する傷はそのまま残る。このためこの傷によって、後に詳述するような不具合が生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１４１７６号
【特許文献２】特許第５２１１９２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記連続鋳造棒用の製造ラインにおいて、各工程間でのアルミニウム棒材を搬送する際には、例えば転がり搬送方式を採用している。
【０００７】
図６Ａは転がり搬送機を示す側面図である。同図に示すようにこの転がり搬送機は、搬送方向に向かって下り傾斜する架台１を備え、この架台１上にセットされた複数の丸棒状のアルミニウム棒材Ｗが連なりながら自重によって転動して搬送される。
【０００８】
図６Ａに示すようにこのような転がり搬送においては理論上、隣り合う前後の棒材Ｗ，Ｗが軸心方向（長手方向）の線上で線接触しているが、実際には図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、棒材Ｗの個々の曲り具合や個々の表面の状態によって線接触ではなく、軸心方向の線上において多数の点で点接触している。
【０００９】
ここで図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、隣り合う前後の棒材Ｗ，Ｗの接点のうち、最も強い力が作用している接点を「Ｗｃ」としたとき、この接点Ｗｃにおいては、前側（先行）の棒材Ｗは上向きに移動し、後側（後続）の棒材Ｗは下向きに移動している。つまり前後の棒材Ｗ，Ｗは接点Ｗｃにおいてそれぞれが互いに相反する方向に移動しているため、接点Ｗｃにおいては、円周方向に力が加わることになる。この接点Ｗｃに加わる力は、後側の一つの棒材Ｗの重量だけの影響を受けるものではなく、接点Ｗｃより後側に存在する全ての棒材Ｗの総重量の影響を受けるものであり、多大な力となる。具体的には接点Ｗｃより後側の棒材Ｗの総重量を「ｍ」、重力加速度を「ｇ」、架台１の傾斜角度を「θ」として求められる力（Ｆ＝ｍ・ｇ・ｓｉｎθ）に相関のある力Ｆが、接点Ｗｃに加わることになる。
【００１０】
このように接点Ｗｃでは、大きな力が作用しているため、接点Ｗｃに対応する位置において隣り合う棒材Ｗ，Ｗのうちいずれか一方の棒材Ｗの表面に、前工程で発生した凸傷を有していると、その凸傷が、他方の棒材Ｗの表面に食い込んで円周方向の力によってスクラッチされることにより、他方の棒材Ｗの表面に新たな傷が発生する。
【００１１】
図７はスクラッチされた傷の典型的な例を示す。同図に示すように、このスクラッチ傷２は、単なる点状の当て傷にとどまらず、接点Ｗｃで発生した部分を起点として円周上に尾を引いたように広範囲にわたって拡がっている。すなわちこの傷２は、棒材表面の一部がえぐり取られて形成される凹部２１と、えぐり取られた棒材表面の一部が押し寄せられて隆起するように塑性変形する凸部２２とを有している。なお、傷２の外径寸法は一般的には、高さα２の平均値が５０μｍ〜３００μｍ、起点幅β２の平均値が１００μｍ〜５００μｍ、長さγ２の平均値が２０ｍｍ〜５０ｍｍである。
【００１２】
こうして発生した新たな傷２は凸部２２を有しているため、その凸部２２が、接触する棒材Ｗに対し新たな傷の発生起点となり、隣り合う別の棒材Ｗに上記と同様にして傷２が発生する。このように傷２が隣り合う棒材Ｗに順次連続して転写されていき、傷２の発生が、架台１上に整列している多くの棒材Ｗに対し際限なく拡がっていく。
【００１３】
一方、表面に傷２を有する棒材Ｗを鍛造用素材として用いた場合、傷２が起点となって鍛造時に割れが発生したり、鍛造後も傷２が鍛造素形材の表面に残り、中でも一定の深さを持った傷２が残っている場合には、鍛造欠陥になってしまうおそれがある。
【００１４】
特に図７に示すように鍛造用素材の外周面に円周方向に沿って尾を引いた傷２があると、鍛造加工においては好ましくない。
【００１５】
すなわち鍛造素形材の多くは、寸法精度を向上させるため、鍛造後に表面を切削加工している。この切削加工によって、傷を確実に除去するには、傷深さよりも切削代（切削加工の深さ）を多くする必要がある。ところが、材料歩留まりの向上や加工労力の軽減等の観点から、切削代は可能な限り少ない方が望ましい。また切削代は、鍛造素形材の部位によっても異なっており、さらに要求される寸法精度が厳しくない部位において、寸法公差が許容されていれば、切削を省略して鍛造加工面のままとする場合もある。このように鍛造素形材には、切削しない部位またはほとんど切削しない部位（以下「非切削部位」と称する）が存在するのに対し、既述したようなスクラッチ傷２は、円周方向の寸法γ２が長いため、その傷２の一部が非切削部位に存在する可能性が高くなる。従って鍛造素形材に残る傷２を確実に切削除去することが困難であり、切削後の最終製品に外観不良が発生する可能性が高くなり、好ましくない。
【００１６】
また上記のような凸部２２を有する傷２は、鍛造時に凸部２２が押し潰されて、鍛造素形材の表面に層状に被さるように塑性変形部が生じることがある。この層状に被さるような部分は、微細割れのようなかぶり欠陥が発生するおそれがあり、好ましくない。
【００１７】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、押圧ロールによる表面押圧処理によって、傷が発生するのを防止できるアルミニウム棒材の製造方法およびその方法によって製造されるアルミニウム棒材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は、上記目的を達成するため、鋭意努力して、矯正ロールによる矯正処理（表面押圧処理）と、アルミニウム棒材の表面状態との関係について綿密な実験研究を繰り返し行った。
【００１９】
その結果、表面押圧処理において、特有の構成を付加することによって、有害な傷の発生を防止できて、転がり搬送しても傷の転写が認められない構成を見出し、本発明をなすに至った。
【００２０】
すなわち、本発明は以下の構成を要旨とするものである。
【００２１】
［１］アルミニウム棒材の表面を押圧ロールによって押圧するようにした表面押圧工程を含むアルミニウム棒材の製造方法であって、
アルミニウム棒材に対する押圧ロールの押圧力と、アルミニウム棒材の真直度との関係において、押圧ロールの押圧力が増加するに従ってアルミニウム棒材の真直度が向上する区間から、押圧ロールの押圧力が増加しても真直度が変化しない区間に移行する際の境界点を真直度飽和点とし、その真直度飽和点における押圧ロールの押圧力を「Ｆｃ」としたとき、
表面押圧工程における押圧ロールの押圧力を１．５Ｆｃ〜４．０Ｆｃの範囲に設定するようにしたことを特徴とするアルミニウム棒材の製造方法。
【００２２】
［２］前記押圧ロールとして、一対の矯正ロールが用いられ、
回転する一対の矯正ロール間にアルミニウム棒材を通過させて、アルミニウム棒材の曲りを矯正する矯正工程が、前記表面押圧工程を兼用している前項１に記載のアルミニウム棒材の製造方法。
【００２３】
［３］表面押圧工程を行う前に、アルミニウム棒材の外周面を切削除去するピーリング工程を行うようにした前項１または２に記載のアルミニウム棒材の製造方法。
【００２４】
［４］鍛造用素材として用いられるアルミニウム棒材を製造するようにした前項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム棒材の製造方法。
【００２５】
［５］前項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されたアルミニウム棒材であって、
アルミニウム棒材の表面における輪郭曲線に対する切断レベルと、負荷長さとの関係を示す負荷曲線において、負荷曲線上に設定された２つの点のうち、負荷長さの間隔が、負荷長さの全長に対し６０％となる２つの点を一対の計測点としたとき、
前記一対の計測点を通る直線の傾きの最小値が０．５以下であることを特徴とするアルミニウム棒材。
【発明の効果】
【００２６】
発明［１］のアルミニウム棒材の製造方法によれば、アルミニウム棒材の表面に対する押圧力を特有の範囲に設定して表面押圧処理を行っているため、アルミニウム棒材の表面が良好な状態となり、表面に傷が発生するのを防止できるとともに、アルミニウム棒材の変形やロール転写痕の発生等の不具合も確実に防止することができる。
【００２７】
発明［２］のアルミニウム棒材の製造方法によれば、曲りを矯正する矯正工程によって、アルミニウム棒材の表面を良好な状態に仕上げることができる。
【００２８】
発明［３］のアルミニウム棒材の製造方法によれば、アルミニウム棒材の表面を切削した後、アルミニウム棒材の表面を良好な状態に維持することができる。
【００２９】
発明［４］のアルミニウム棒材の製造方法によれば、高品質の鍛造製品を確実に得ることができる。
【００３０】
発明［５］のアルミニウム棒材によれば、良好な表面状態を有し、鍛造用素材用等として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】図１Ａはこの発明の実施形態であるアルミニウム棒材の製造方法に用いられたロール矯正機を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは実施形態のロール矯正機を示す側面図である。
【図２】図２は矯正圧下力と表面プロファイル等との関係を示すグラフである。
【図３】図３は実施形態における表面プロファイルを説明するための負荷曲線を示すグラフである。
【図４】図４は実施例１のアルミニウム棒材の負荷曲線を示すグラフである。
【図５】図５は比較例１のアルミニウム棒材の負荷曲線を示すグラフである。
【図６Ａ】図６Ａは転がり搬送機を示す側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは転がり搬送機上で隣り合うアルミニウム棒材を示す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは転がり搬送機上で隣り合うアルミニウム棒材の接点における断面状態の輪郭線を示す図である。
【図７】図７はアルミニウム棒材表面に形成される傷周辺を示す図であって、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態である製造方法によって製造されるアルミニウム棒材は、鍛造用素材として用いられる。本実施形態のアルミニウム棒材の素材は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金であれば、特に限定されるものではないが、特に難切削材である過共晶Ｓｉ（Ｓｉ含有率１２〜１８ｗｔ％）のアルミニウム合金や、Ｏ材硬度が低くて傷が発生し易いアルミニウム合金、例えば合金番号が１０００系、３０００系、５０００系、６０００系のアルミニウム合金を好適に用いることができる。
【００３３】
本実施形態の製造方法は、連続鋳造棒製造用の一貫した製造ラインを備えている。この製造ラインは、連続鋳造棒を得る鋳造工程と、連続鋳造棒を切断する切断処理工程と、切断された連続鋳造棒を熱処理する熱処理工程（均質化処理工程）と、熱処理された連続鋳造棒の曲りを矯正する前矯正工程（第１矯正工程）と、前矯正された連続鋳造棒の表面を切削除去するピーリング工程と、表面が接触された連続鋳造棒の曲りを矯正する後矯正工程（第２矯正工程）と、後矯正された連続鋳造棒を検査する外観検査工程と、検査された連続鋳造棒を梱包する梱包工程とを含んでいる。
【００３４】
本実施形態におけるピーリング工程は、表面の逆偏析層を除去することを目的として行われる。このピーリング工程では、棒材の表面を片側１ｍｍ〜３ｍｍ程度切削する処理であり、ピーリング装置や旋盤装置等を用いて実施することができる。本実施形態では、このピーリング工程によって、アルミニウム棒材の表面粗さ（Ｒａ）を５μｍ以下に調整するのが好ましい。
【００３５】
本実施形態においては、ピーリング工程後に後矯正工程が行われるが、この後矯正工程において、特有の構成を備えている。
【００３６】
図１Ａおよび図１Ｂは後矯正工程で用いられるロール矯正機５を示す図である。両図に示すようにこのロール矯正機５は、アルミニウム棒材Ｗを挟持し得る上下一対の矯正ロール（押圧ロール）５１，５２を備えている。一対の矯正ロール５１，５２は、平面視（図１Ａ参照）において、交差するように配置されている。
【００３７】
上側の矯正ロール（ローラ）５１は、周側面が凹状に湾曲する鼓型の形状を有している。下側の矯正ロール（ローラ）５２は、周側面が凸状に湾曲する太鼓型の形状を有している。
【００３８】
このロール矯正機５によって、アルミニウム棒材Ｗを処理するには、一対の矯正ロール５１，５２の少なくともいずれか一方を、駆動機構（図示省略）によって回転させておき、一対の矯正ロール５１，５２間にアルミニウム棒材Ｗを導入することにより、アルミニウム棒材Ｗは回転しながら搬送方向（図１Ａの左方向）に搬送される。この搬送時には、一対の矯正ロール５１，５２によって、アルミニウム棒材Ｗの表面が押圧されることにより、表面押圧処理されると同時に、曲りが矯正されて、真直度が向上する。
【００３９】
一対の矯正ロール５１，５２間の間隔（ロール間隔）は、調整可能に構成されており、アルミニウム棒材Ｗの外径寸法等に応じて調整される。
【００４０】
さらに平面視（図１Ａ参照）において、アルミニウム棒材Ｗの搬送軸に対し、上側の矯正ロール５１の軸心の角度（ロール角度）Ｒβと、下側のロール５２の軸心の角度（ロール角度）Ｒαとは、調整可能に構成されており、この調整によって、各矯正ロール５１，５２とアルミニウム棒材Ｗとの接触距離を調整することができる。さらにこのように接触距離を調整することによって、アルミニウム棒材Ｗの断面が真円でないような場合でも、効率良く表面押圧処理を行うことができる。
【００４１】
なお、本実施形態において、アルミニウム棒材Ｗに対する矯正ロール５１，５２の圧下力（圧下荷重）は、ロール間隔（ロール位置）と、ロール角度Ｒα，Ｒβによって調整することができる。なお、アルミニウム棒材Ｗに対する矯正ロール５１，５２の押圧力（加工度）は、上記の圧下力（圧下荷重）と、矯正ロール５１，５２の回転数とに基づくものであり、押圧力と圧下力とは同義語ではない。
【００４２】
ここで、本発明者は、上記一連の製造ラインにおける後矯正工程において、矯正ロール５１，５２の押圧力（加工度）を、特有の範囲に設定することによって、曲りを矯正できるとともに、アルミニウム棒材Ｗの表面を良好な状態に調整できて、有害な傷が発生するのを防止できるという構成を見出した。以下にその特有な構成について説明する。
【００４３】
図２は後矯正工程において、アルミニウム棒材Ｗの真直度（矯正度）、表面プロファイルおよび外径・長さ変形量（外径・長さ変形量）と、矯正圧下力（圧下荷重）との関係を示すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は真直度、表面プロファイルおよび外径・長さ変形量を示し、下側に向かうほど良好な値となる。横軸は矯正圧下力を示しており、右側に向かうほど大きくなる。さらにグラフ中の曲線において、一点鎖線は真直度、実線は表面プロファイル、破線は外径・長さ寸法変形量を示す。なおこのグラフの圧下力の値は、後述する真円度飽和点での圧下力を「１」とした場合の比率で示している。
【００４４】
まず図２の一点鎖線で示す真直度（矯正度）に着目すると、圧下力が「０」から「１」のまでの区間においては、真直度の数値が次第に低下して真直度が次第に向上している。ところが、圧下力が「１」以降（「１」〜「５」）の区間では、圧下力が増加しているにもかかわらず、真直度は変化せず一定となっている。本実施形態においては、真直度が低下（変化）する区間から真円度が一定の（変化しない）区間に移行する際の境界点を「真円度飽和点（矯正度飽和点）」と称する。ここで真円度飽和点以降の区間（真円度飽和範囲）とは、圧下力が上昇しても、真円度がほとんど変化しない区間、例えば真円度の変化量が長さ１ｍあたり０．２ｍｍ以下（ｍｍ／ｍ以下）の区間である。
【００４５】
次に図２の破線に示す外径・長さ変形量に着目すると、圧下力の増加に伴って、外径・長さ変形量は徐々に増加していき、圧下力が「４」以上の「５」までの区間（過矯正範囲）に圧下力を設定した場合、アルミニウム棒材は過矯正状態となり、アルミニウム棒材Ｗに矯正ロール５１，５２による有害な転写痕が発生したり、アルミニウム棒材Ｗの外径が縮小されて棒材Ｗが伸びてしまう等の有害な変形が発生してしまう。換言すると、圧下力が「４」以下の場合には、有害な転写痕や変形等を抑制することができる。
【００４６】
このような状況下では通常の矯正工程においては、過矯正の防止、労力の軽減、作業効率の向上、ワークへの負荷の軽減等を目的として、矯正ロールによる圧下力を「１」前後に調整して行うのが通例である。
【００４７】
ところが本発明者はこの状況に満足せず、綿密な実験研究を繰り返し行った結果、矯正ロール５１，５２の圧下力を、「１」前後よりも格段に大きく設定するという斬新な構成によって、ロール転写痕の発生や棒材変形を防止しつつ、アルミニウム棒材Ｗの表面を良好な表面プロファイル（良好な状態）に押圧処理できて、傷の発生を有効に防止できることを見出した。
【００４８】
ここで本実施形態において、表面プロファイルとは、矯正後のアルミニウム棒材Ｗの表面における負荷曲線を基に求められる負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）によって定義されるものであり、その詳細については後に説明する。本実施形態では、この表面プロファイルが所定の範囲に調整されたアルミニウム棒材Ｗにおいては、表面の状態が良好となり、傷の発生を防止することができる。
【００４９】
図２のグラフにおいて、実線に示す表面プロファイルに着目すると、圧下力が「０」から「１．８近辺」までの区間においては、表面プロファイルが次第に低下して向上している。ところが、圧下力が「１．８近辺」よりも大きい区間では、圧下力が増加しているにもかかわらず、表面プロファイルは変化せず一定となっている。本実施形態においては、圧下力の上昇に対し、表面プロファイルが低下する区間から一定となる区間に移行する際の境界点を「表面プロファイル飽和点」と称する。さらに図２のグラフによると、圧下力が「１．５」の時点において、表面プロファイルが好適な範囲の上限値となっており、圧下力が「１．５」以降は、表面プロファイルが良好な範囲（区間）となっている。
【００５０】
以上の結果から、圧下力が「１．５」以上の場合、良好な表面プロファイルを得ることができ、傷の発生を有効に防止できる。さらに圧下力が「４．０」以下の場合、矯正ローラによる有害な転写痕や変形等を抑制することができる。従って本実施形態においては、矯正工程においては、真直度飽和点（矯正度飽和点）での圧下力「１」を基準にして、矯正ローラの圧下力を、１．５×「１」〜４．０×「１」に設定する必要がある。
【００５１】
ここで圧下力が、１．５×「１」〜４．０×「１」の区間は、準過矯正範囲とも称され、繰り返し述べるようにこの範囲の圧下力で矯正処理（表面押圧処理）を行うことによって、良好な表面状態のアルミニウム棒材を得ることができる。
【００５２】
具体的には、後述の実施例においても説明するように、直径φ２５ｍｍの４０００系のアルミニウム合金棒材の場合、矯正ロールの圧下力が０．５ｔｏｎ（０．５×１０３×９．８０Ｎ）で真円度飽和点「１」となり、圧下力が０．７５ｔｏｎ（０．７５×１０３×９．８０Ｎ）から２．０ｔｏｎ（２．０×１０３×９．８０Ｎ）の区間では、準過矯正範囲となり、この範囲に圧下力を設定した場合、良好な表面プロファイルのアルミニウム棒材が得られる。さらに圧下力が２．０ｔｏｎ（２．０×１０３×９．８０Ｎ）を超える区間では、過矯正範囲となり、この範囲に圧下力を設定した場合、アルミニウム棒材に伸びが発生したり、棒材が縮径したりして有害な変形が発生したり、アルミニウム棒材に有害なロール転写痕が発生するおそれもある。
【００５３】
本実施形態において、表面プロファイルは、アルミニウム棒材Ｗの表面に付与される押圧力（加工度）によって決定されるものである。既述した通り、押圧力は、矯正ローラの圧下力（圧下荷重およびローラ角度）の他に、矯正ローラの単位時間あたりの回転数にも影響される。ところが、押圧力と圧下力とは相関関係にあるため、圧下力と表面プロファイルとの関係式を基に、押圧力と表面プロファイルとの関係式を導き出すことができる。
【００５４】
すなわち矯正ロールによる真直度飽和点での押圧力を「Ｆｃ」としたとき、矯正工程において、矯正ロールによる押圧力を、１．５×「Ｆｃ」〜４．０×「Ｆｃ」の範囲に設定することによって、良好な表面プロファイルのアルミニウム棒材を得ることができて、傷の発生を防止できるとともに、有害なロール転写痕や外径変形等の不具合も確実に防止することができる。
【００５５】
例えば図２の括弧付きの符号に示すように押圧力を真直度飽和点「Ｆｃ」に対し２倍の「Ｆｂ」に設定したり、４倍の「Ｆａ」に設定した場合には、良好な表面プロファイルのアルミニウム棒材を得ることができ、押圧力を真直度飽和点「Ｆｃ］に対し５倍の「Ｆｄ」に設定した場合には、良好な表面プロファイルのアルミニウム棒材を得ることが困難になる。
【００５６】
具体例として、直径（外径）φ２３ｍｍの丸棒形状のアルミニウム棒材に対し、矯正ロール５１，５２のロール角度Ｒα，Ｒβを１３°〜１５°とした上で、ロール間隔をアルミニウム棒材に合わせて調整し、ロール回転数を６００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍに設定することによって、押圧力を真直度飽和点（矯正度飽和点）Ｆｃ以降の区間である真直度飽和範囲（矯正度飽和範囲）に設定することができる。さらにロール間隔を狭めたり、ロール角度Ｒα，Ｒβを両方ともに小さくすることによって、押圧力を大きくすると、準過矯正範囲（好適範囲）に調整できて、良好な表面プロファイル（１．５×Ｆｃ以上）のアルミニウム棒材を得ることができる。
【００５７】
以上のように本実施形態においては、押圧力を上記の特有の範囲に設定して、後矯正工程を行うことによって、表面処理したアルミニウム棒材Ｗを、図６Ａに示すような転がり搬送機によって転がり搬送を行ったとしても、表面に傷が発生するのを防止できるとともに、傷が各アルミニウム棒材Ｗ間で転写されるような不具合も確実に防止することができる。例えば本実施形態によって得られたアルミニウム棒材Ｗは、長さ１ｍあたりに有害な傷が０．１個（個／ｍ）未満となる。
【００５８】
本実施形態において、アルミニウム棒材Ｗは、後矯正工程を行った後、検査工程、結束梱包工程を経て鍛造用素材として用いられる。例えばこの鍛造用素材としてのアルミニウム棒材に対し、切断工程、予備加熱工程および潤滑剤処理工程を行った後、その鍛造用素材を鍛造工程の鍛造装置の金型に投入して、成形加工されて所定の鍛造素形材が製造される。
【００５９】
こうして得られた鍛造素形材は、表面に傷が発生するのを防止できるとともに、凸形状の傷が潰されて層状に被されるような塑性変形部の発生も防止でき、微細割れ等のかぶり欠陥が発生するのを防止することができる。従って高品質の鍛造製品を確実に得ることができる。
【００６０】
図３は本実施形態における表面プロファイルを説明するための負荷曲線を示すグラフである。
【００６１】
このグラフの曲線は、矯正後（押圧後）のアルミニウム棒材の表面における負荷曲線（ベアリングカーブ）であって、ＪＩＳ  Ｂ０６７１によって規定されている。このグラフにおいて、縦軸は表面形状の輪郭曲線に対する切断レベル（％）を示し、横軸は輪郭曲線の負荷長さ率（％）である。具体的に横軸は、各切断レベルにおいて評価長さ（負荷長さの全長）に対する輪郭曲線要素の負荷長さの比率である。なお切断レベルや負荷長さはμｍ等の長さの単位で表記する場合もある。
【００６２】
本実施形態においては、負荷曲線上の２つの点のうち、負荷長さの間隔（負荷長さの差）が、評価する負荷長さ（評価長さ）の全長（１００％）に対し６０％の長さとなる２つの点（例えば「Ａ１，Ａ１」「Ａ２，Ａ２」等）を「一対の計測点」とし、その一対の計測点を通る直線（線分Ａ１−Ａ１、線分Ａ２−Ａ２等）の傾き（同直線と横軸（Ｘ軸）との正接関数）の最小値を「表面プロファイル（負荷曲線パラメータ）」として定義している。換言すると、負荷曲線上の２つの点であって、負荷長さの間隔が負荷長さの全長（１００％）に対し６０％の長さとなる２つの点（「Ａ１，Ａ１」「Ａ２，Ａ２」等）を通る割線（線分Ａ１−Ａ１、線分Ａ２−Ａ２等）の傾斜角度を「Ｐθ」としたとき、各割線の傾き「ｔａｎ（Ｐθ）」のうち、傾きが最も小さい割線の傾き「ｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）」を「表面プロファイル（負荷曲線パラメータ）」として定義している。
【００６３】
具体的には図３のグラフにおいて、一対の計測点を通る直線（割線）のうち、線分Ａ１−Ａ１の傾斜角度「Ｐθｍｉｎ」が最も小さいものであり、その線分Ａ１−Ａ１の傾き「ｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）」が当該アルミニウム棒材の表面プロファイル（負荷曲線パラメータ）となる。
【００６４】
本実施形態では、負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）が０．５以下の場合、良好な表面プロファイルの表面状態となり、傷の発生を防止することができる。また負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）が０．５を超える場合には、不十分な表面プロファイルの表面状態となり、傷が発生するおそれがある。
【００６５】
従って本実施形態では、上記の後矯正工程において、矯正ロールによる押圧力を既述した通り１．５Ｆｃ〜４．０Ｆｃの範囲に設定することによって、負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）が０．５以下の良好な表面プロファイルを有するアルミニウム棒材を製造することができる。
【００６６】
なお本実施形態においては、アルミニウム棒材として、連続鋳造棒を用いているが、本発明においては、連続鋳造棒以外の棒材も用いることができる。例えば本発明においては、鋳造ビレットを押出加工した押出棒を用いることもできる。
【００６７】
また上記実施形態においては、矯正工程に押圧工程を兼用させる場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、矯正工程（後矯正工程）とは別に、表面押圧工程を行うようにしても良い。
【実施例】
【００６８】
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ合金（Ｓｉ：１１％、Ｃｕ：４．５％、Ｍｇ：０．７％、残部：Ａｌおよび不可避成分）を連続鋳造して、直径３０ｍｍの丸棒状のアルミニウム合金連続鋳造棒を得た。
【００６９】
そのアルミニウム合金連続鋳造棒の表面を切削処理により除去して、切削済み（未矯正）のアルミニウム合金棒材（アルミニウム棒材）を準備した。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
＜実施例１＞
上記切削済みアルミニウム合金棒材を、図１Ａおよび図１Ｂと同様なロール矯正機を用いて表面押圧処理（矯正処理）を行って、実施例１のアルミニウム合金棒材を得た。矯正処理の条件は、ロール角度Ｒα，Ｒβ（図１Ａ参照）を１４°，１４°に設定し、圧下荷重を２．０ｔｏｎ（２．０×１０３×９．８０Ｎ）に設定し、ロール回転数を１２００ｒｐｍに設定した。
【００７２】
なお表１において、圧下荷重に相当する押圧力は、圧下荷重０．５ｔｏｎ（０．５×１０３×９．８０Ｎ）である真直度飽和点（矯正度飽和点）を「１」とした場合の比率で示している。また表１の押圧点の「Ｆａ」〜「Ｆｄ］は、図２のグラフの押圧点「Ｆａ」〜「Ｆｄ］のいずれに対応しているかを示しており、実施例１は、図２のグラフの押圧点「Ｆａ」に相当している。
【００７３】
また実施例１のアルミニウム棒材の表面における負荷曲線を測定したところ、図４に示すような負荷曲線であった。さらにこの負荷曲線から、上記の負荷曲線パラメータ（表面プロファイル）ｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）を求めたところ０．４２であった。
【００７４】
さらに表１に示すようにこの実施例１のアルミニウム棒材に対し、「傷発生防止効果」「鍛造欠陥」「真直度」「外径・長さ寸法変形／ロール転写痕」の各評価を行った。
【００７５】
傷発生防止効果（傷発生度数）の評価は、実施例１のアルミニウム棒材において、長さ１ｍあたりの傷の発生数を基に評価した。すなわち０．１０個／ｍ未満の場合は「○（良好）」とし、０．１０個／ｍ以上〜１．０個／ｍ未満の場合「△（やや不良）」とし、１．０個／ｍ以上の場合「×（不良）」とした。
【００７６】
真直度の評価は、実施例１のアルミニウム棒材において、長さ１ｍあたりの軸心のずれ（ｍｍ）を基に評価した。すなわちずれが０．７ｍｍ／ｍ未満の場合は「○（良好）」とし、０．７ｍｍ／ｍ以上〜１．０ｍｍ／ｍ未満の場合「△（やや不良）」とし、１．０ｍｍ／ｍ以上の場合「×（不良）」とした。
【００７７】
外径・長さ寸法変形／ロール転写痕の評価は、実施例１のアルミニウム棒材において、長さ寸法の変形率が０．２％以下、かつ外径変形量が０．０５ｍｍ以下、さらに矯正ロールによる螺旋状の凹凸（転写痕）がない場合は「○（良好）」と評価した。また長さ寸法の変形率が０．２％超、かつ外径変形量が０．０５ｍｍ超、さらに矯正ロールによる螺旋状の凹凸（転写痕）がある場合は「×（不良）」と評価した。
【００７８】
鍛造欠陥の評価は、実施例１のアルミニウム棒材を所定の長さに切断して鍛造用素材を得、その鍛造用素材を据込加工（鍛造加工）して得られた鍛造加工品（鍛造素形材）における鍛造欠陥の発生率を基に評価した。すなわち発生率が１％未満の場合は「○（良好）」とし、１％以上〜５％未満の場合「△（やや不良）」とし、５％以上の場合「×（不良）」とした。
【００７９】
表１に示すように実施例１のアルミニウム棒材は、全ての評価が「○（良好）」であった。
【００８０】
＜実施例２＞
切削済みのアルミニウム棒材に対し、圧下荷重を１．０ｔｏｎ（１．０×１０３×９．８０Ｎ）に設定し（押圧点は図２のＦｂに相当）、それ以外は、上記実施例１と同様の押圧処理条件で、表面押圧処理（矯正処理）を行って、実施例２のアルミニウム棒材を得た。このアルミニウム棒材の負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）は、０．３８であった。
【００８１】
さらに表１に示すように実施例２のアルミニウム棒材においても、上記と同様の評価を行ったところ、全ての評価が良好であった。
【００８２】
＜比較例１＞
切削済みのアルミニウム棒材を矯正処理（表面押圧処理）を行わずにそのままの状態で比較例１のアルミニウム棒材とした。このアルミニウム棒材における負荷曲線を測定したところ、図５に示すような負荷曲線であった。さらにこの負荷曲線から、上記の負荷曲線パラメータ（表面プロファイル）ｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）を求めたところ０．７０であった。
【００８３】
さらに表１に示すようにこの比較例２においても、上記と同様の評価を行ったところ、傷発生防止効果、鍛造欠陥、真直度の評価において、良好な評価が得られなかった。
【００８４】
＜比較例２＞
切削済みのアルミニウム棒材に対し、圧下荷重を０．５ｔｏｎ（０．５×１０３×９．８０Ｎ）に設定し（押圧点は図２のＦｃに相当）、それ以外は、上記実施例１と同様の条件で矯正処理を行って、比較例２のアルミニウム棒材を得た。このアルミニウム棒材の負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）は０．６１であった。
【００８５】
さらに表１に示すように比較例２のアルミニウム棒材においても、上記と同様の評価を行ったところ、傷発生防止効果および鍛造欠陥の評価において、良好な評価が得られなかった。
【００８６】
＜比較例３＞
切削済みのアルミニウム棒材に対し、 ロール角度Ｒα，Ｒβを１５°，１３°に設定し、圧下荷重を２．５ｔｏｎ（２．５×１０３×９．８０Ｎ）に設定し（押圧点は図２のＦｄに相当）、それ以外は、上記実施例１と同様の条件で矯正処理を行って、比較例３のアルミニウム棒材を得た。このアルミニウム棒材の負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）は０．４３であった。
【００８７】
さらに表１に示すように比較例３のアルミニウム棒材においても、上記と同様の評価を行ったところ、外径・長さ寸法変形／ロール転写痕の評価において、良好な評価が得られなかった。
【００８８】
＜総合評価＞
実施例１と比較例１とを比較すると、ロール矯正（矯正処理）を実施していない比較例１では、負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）が０．５０を超えてしまい、十分な傷発生防止効果等が得られていなかった。これに対し、負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）が０．５０以下の実施例１では、十分な傷発生防止効果が得られた。
【００８９】
比較例２は、ロール矯正を実施しているが、押圧力が所定値（１．５×Ｆｃ）未満と小さいため、負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）が０．５０を超えてしまい、十分な傷発生防止効果が得られていなかった。
【００９０】
比較例３では、押圧力が所定値（４．０×Ｆｃ）を超えて大きいため、過矯正となってしまい、外径・長さ寸法の変形量が大きくなり、またロールによるらせん状の有害な凹凸（転写痕）の発生が認められた。
【００９１】
実施例および比較例をそれぞれ比較すると、押圧力が１．５×Ｆｃ以上の場合、負荷曲線パラメータｔａｎ（Ｐθｍｉｎ）が０．５０以下のとなり、傷発生防止効果、鍛造欠陥および真直度において、好評価が得られる一方、押圧力が４．０×Ｆｃ以下の場合、過矯正とならず、外径・長さ寸法変形／ロール転写痕において、好評価が得られているのが判る。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
この発明のアルミニウム棒材の製造方法は、例えば鍛造用素材として用いられるアルミニウム棒材を製造する際に用いることができる。
【符号の説明】
【００９３】
５１，５２：矯正ロール（押圧ロール）
Ｆｃ：真直度飽和点での押圧力
Ｗ：アルミニウム棒材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
2016087612.tif 000010
【図６Ｂ】
2016087612.tif 000011
【図６Ｃ】
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【図７】
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