(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＣＭ４３５鋼またはＴｉ6Ａｌ4Ｖからなるダライ粉を加工原料としてシース材に充填し、シース材毎充填したダライ粉を孔型ロールを用いて、７００〜９００℃の温度範囲で、みかけ圧延率９０〜９３％で塑性加工し、所望の形状に固化成形することを特徴とするダライ粉の固化成形方法。
【請求項２】
固化成形を熱間加工又は冷間加工可能としたことを特徴とする請求項１に記載されたダライ粉の固化成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、金属加工により発生した切削屑を再利用することのできる棒材や板材として提供する固化成形方法に関する。より具体的には、本発明は、フライス等機械切削加工において発生するダライ粉を固化成形する方法に関し、ダライ粉を固化成形するだけで、切削加工前の素材に匹敵する性質を備えた金属材料を提供することを目的とする。
【０００２】
この出願のダライ粉の固化成形方法によれば、ダライ粉を再熔解することなく、固化成形する加工のみによって、素材の機械的性質を損なうことなく、強度と伸びを有する金属材料を提供することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、機械切削加工時に発生するダライ粉は、金属スクラップとして扱われ、金属スクラップは熔解に回され、熔解した金属スクラップは機械的性質が著しく変化し、素材の持つ機械的性質とまるで違う鋳物等として再利用されている。
【０００４】
これまで、必要な強度を備えた材料を確保することが求められてきたが、資源の乏しいわが国において、国内でその需要を満たすことは困難であり、外国からの輸入に依存しているのが現状である。このため、高価な材料の使用を余儀なくされてきた。
【０００５】
かかる現状において、安価で高強度の金属材料を確保するため、金属廃材の有効活用の観点から、従来、金属スクラップとして単純に熔解に回され、機械的性質が著しく変化するものであった金属廃材を、その金属素材の持つ機械的性質を生かして有効活用することの可能性が求められてきた。
【０００６】
この出願の発明は、従来の課題を解決するものとして、素材の機械的性質を損なうことなく、その強度と伸びを生かした金属素材として、廃材としてのダライ粉の有効利用を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明によるダライ粉の固化成形方法を用いることにより、金属スクラップを再熔解しない方法でも、棒材、板材等の素材を再生することができる。
【０００８】
この出願の発明は、ＳＣＭ４３５鋼またはＴｉ６Ａｌ４Ｖからなるダライ粉を加工原料としてシース材に充填し、シース材毎充填したダライ粉を孔型ロールを用いて、７００〜９００℃の温度範囲で、みかけ圧延率９０〜９３％で塑性加工し、所望の形状に固化成形することを特徴とするダライ粉の固化成形方法を提供する。
【０００９】
また、この出願の発明は、固化成形を熱間加工又は冷間加工可能とするダライ粉の固化成形方法をも提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
固化成形に孔型ロール、平ロールを用いるのは、加工時に密閉されたシース缶内に静水圧圧下が加わることで組織の異常粒成長を抑制し、素材が有する組織を確保するためであり、また、塑性加工により、ダライ粉の新生面が現出することで、固形成形が容易になるためである。
【００１１】
また、孔型ロール、平ロールを用いることで、成形体内部のポアが強度や伸びに影響のないレベルまで抑制される。これらの固化成形方法はオンラインできるため大量生産に有利である。微細結晶が必要な場合には固化成形温度(θ2)を900℃以下とするのが好ましく、これは、これ以上の温度で固化成形すると組織が異常粒成長し粗大化してしまい、素材が有する機械的性質の低下を引き起こすためである。そして、微細な組織を有する材料は、できる限り低温で成形することが望ましい。Al合金の場合は、シース缶に充填した後、真空脱気処理をしないで、室温で固化成形することができる。これによれば、真空脱気処理及び成形加熱処理も必要なくなり、Al合金固化成形が容易となる。
【００１２】
【実施例】
図２は、ダライ粉(1)を充填したシース缶(2)を示す。ダライ粉(1)を充填後、通気口付きダミーブロック(2a)を介在させ、さらに脱気用パイプ(2c)付き密封材(2b)によってシース缶(2)の開口端を施蓋して閉鎖し周囲をテグ溶接する。加熱装置によりダライ粉に付着しているガスは、ダミーブロック(2a)の通気口、脱気用パイプ(2c)の内通路を通じて、排気され内部は真空脱気される。真空脱気処理後、脱気用パイプ(2c)は潰される。ダライ粉の固化成形工程の概要が、 図１のフロー図に示される。金属組成重量%で/０．３５３，Ｓｉ／０．２８，Ｍｎ／０．８０，Ｃｒ／１．０９，Ｍｏ／０，１７（ＳＣＭ４３５）の旋盤切削ダライ粉(1)を、Ｓ４５Ｃ製の外径５０ｍｍφ、内径４０ｍｍφのシース缶(2)に充填し、ダライ粉充填後,真空装置(3b)と加熱装置(3a)により、シース缶を真空(10―6torr)状態で、加熱温度(θ1):４８０℃、加熱時間:1時間の条件下で、真空脱気を行う。その後温度を定温まで下げて封缶した後、孔型ロールを用いて、第2の加熱装置(4)により加熱温度(θ2)で:加熱し、第1表に示す条件で固化成形(塑性変形加工)を行い、１４ｍｍ角×１８００ｍｍの固化成形体を得た。その後、この成形体から平行部直径３．５ｍｍ×２４．５ｍｍの引張試験片を採取し、引張試験を行った。
【００１３】
【表  １】
0003837472.tif 000002
【００１４】
第１表は、旋盤切削ダライ粉から素材を作製する手法と、その棒材の引張り特性を示し、ＪＩＳ規格製品との比較をも示している。これによれば、試料A,B,Cは、孔型ロール(溝ロール)を用いて、91%の見かけの圧延率で、塑性加工を施して作製した。また、引張り強さはそれぞれ、引張応力(TS)が865、972、1062MＰaと温度に比例して増大することを示し、降伏応力(YS)が900、794、670と逆に、温度に反比例して減少することを示している。さらに、伸びについては、温度変化によっても変化は少なかった。なお、見かけの圧延率は90〜93%の強加工が好ましいものであった。この場合、圧延率とは、シース缶内径から固化成形材の外径の断面減少率を示しており、91%圧延率とは、100%相対密度の材料を外径口14.3迄圧延した場合の計算値である。この圧延率は材料の違い、充填率の違いにより異なる。また、シース缶にダライ粉を充填した時の充填率は32%であり、これを考慮に入れた真の圧延率は、約78%に相当するものであった。発明の実施例(表１、試料A、B、C)によれば、ＪＩＳ規格の熱処理を施していないにも拘わらず、引張り強さ、引張応力(TS)=８６５〜１０６２ＭＰａ、降伏応力(ＹＳ)＝６７０〜９００ＭＰａ、全伸び１６％以上、絞り値37〜63%を示し、本発明ものは、ＪＩＳ規格に示されている比較例（表1、試料Ｄ）とは、機械的性質に劣らない特性を示すものであった。このように、固化成形温度を選択することによって、TS,YS及び絞り値等を、ＪＩＳ規格に相当する材料を創製することが可能である。なお、実施例のSCM435鋼は、900℃以下の温度で固化成形し、成形温度の違いにより機械的性質は異なるものであったが、ＪＩＳ規格に定められた熱処理を施すことにより、全ての試料は同じ機械的性質を示すものであった。また、SCM鋼のようなマルテンサイト鋼においては、成形温度は900℃以下とは限らず、成形し易い温度で成形した後、熱処理により所定の機械的性質の材料にすることができる。Ti6Al4Vの実施例においても、引張試験の結果はＪＩＳ規格に入っており、同効を奏するものであった。
【００１５】
【発明の効果】
以上、この出願の発明によれば、ダライ粉を再熔解することなく、ダライ粉を直接塑性変形することによって固化成形し、素材の機械的特性を略維持したままの好ましい特性を持った棒材や板材を提供することができる。
また、ダライ粉を固化成形するための新たな設備を導入しなくても、既存の設備を利用して生産することができため、製作が容易である。
さらに、再熔解行程を省略できるので、生産コストを低く押えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダライ粉を原料とする素材を得るための製作行程を示す概要図である。
【図２】シース缶の断面を示す図である。
【符号の説明】
１    ダライ粉
２    シース
２ａ  ダミーブロック
２ｂ  密封材
２ｃ  脱気用パイプ
３ａ  加熱装置(ダライ粉脱ガス用)
３ｂ  真空装置
４    第2の加熱装置(シース缶;固化成形用)
５    加工機
６    固化成形体
【図１】
0003837472.tif 000003
【図２】
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