JPH04228221A - 複合材料の成形方法 - Google Patents
複合材料の成形方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば金属複合材料
（ＭＭＣ）を含むマトリクス材料の押出し成形のように
複合材料の成形あるいは再成形に関する。この発明は、
さらに金属（非複合）素材の再成形にも関する。
（ＭＭＣ）を含むマトリクス材料の押出し成形のように
複合材料の成形あるいは再成形に関する。この発明は、
さらに金属（非複合）素材の再成形にも関する。
【０００２】
【従来の技術】摩擦鍛造法はＤ．Ｒ．アンドリュース（
Ａｎｄｒｅｗｓ）とＭ．Ｊ．ギルピン（Ｇｉｌｐｉｎ）
によるザ メタラジスト アンド マテリアルズ
テクノロジスト（Ｔｈｅ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔ
ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｉｓｔ），７月号，１９７５年，ページ３５５〜３
５７，“フリクションフォージング−ア プレリミナ
リ スタディ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｆｏｒｇｉｎｇ
−Ａ Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｓｔｕｄｙ）”に
記載されている。 これには、合成ばりを形成する摩擦溶接法における金型
の使用について記載しているが押出し成形については触
れていない。
Ａｎｄｒｅｗｓ）とＭ．Ｊ．ギルピン（Ｇｉｌｐｉｎ）
によるザ メタラジスト アンド マテリアルズ
テクノロジスト（Ｔｈｅ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔ
ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｉｓｔ），７月号，１９７５年，ページ３５５〜３
５７，“フリクションフォージング−ア プレリミナ
リ スタディ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｆｏｒｇｉｎｇ
−Ａ Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｓｔｕｄｙ）”に
記載されている。 これには、合成ばりを形成する摩擦溶接法における金型
の使用について記載しているが押出し成形については触
れていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の１つの面に
よれば、複合材料の成形法または再成形法であり、複合
を作る材料を混合または再混合するため圧力をかけなが
ら相対的な回転の軸とほぼ平行に一組の素材を一緒にさ
せながら、更に複合を押出しながら一組の素材を相対的
に回転させることからなる。
よれば、複合材料の成形法または再成形法であり、複合
を作る材料を混合または再混合するため圧力をかけなが
ら相対的な回転の軸とほぼ平行に一組の素材を一緒にさ
せながら、更に複合を押出しながら一組の素材を相対的
に回転させることからなる。
【０００４】
【作用】この発明は摩擦溶解または表面技術に基づいて
おり、とりわけ金属マトリクスの押出し成形に関する。 成形された複合素材を押出す熱間加工はずれによって生
ずる温度に保たれており、さらに加えた圧力により押出
される。
おり、とりわけ金属マトリクスの押出し成形に関する。 成形された複合素材を押出す熱間加工はずれによって生
ずる温度に保たれており、さらに加えた圧力により押出
される。
【０００５】複合により一緒になった母材に対し溶解と
鋳造の両方または一方を含む方法が従来行われていたが
、微粒子状の物質の分配を合理的に行うことは困難、す
なわち激しい偏析を避けることが困難であり、さらに液
体温度未満に冷却したアルミニウムベース、または銅ベ
ースの金属または合金によりグレイン成長がかなり大き
くなる。
鋳造の両方または一方を含む方法が従来行われていたが
、微粒子状の物質の分配を合理的に行うことは困難、す
なわち激しい偏析を避けることが困難であり、さらに液
体温度未満に冷却したアルミニウムベース、または銅ベ
ースの金属または合金によりグレイン成長がかなり大き
くなる。
【０００６】これらの問題は加熱領域を保つことにより
回避できるが、その領域内で成分はマトリクスが溶解す
る温度より低い温度で混合され、その温度は十分高く荷
重を加えた状態で母材がほぼ連続的にずれる。これに関
連して、ずれまたは可塑性のある層の中にある金属材料
の移動速度は定常的であり、またはずれのない部分から
見ると可塑材料のほとんどの部分にわたり０．１ｍ／ｓ
を越えている。移動速度は０．５ｍ／ｓを越えることが
好ましい。ＭＭＣ以外の複合材料も製造でき、軸受材料
として使用されている例えばアルミニウムスズのように
非混和金属化合物により押出される。同様に、混合ガラ
スのような非金属化合物も適当な粉体から製造できる。
回避できるが、その領域内で成分はマトリクスが溶解す
る温度より低い温度で混合され、その温度は十分高く荷
重を加えた状態で母材がほぼ連続的にずれる。これに関
連して、ずれまたは可塑性のある層の中にある金属材料
の移動速度は定常的であり、またはずれのない部分から
見ると可塑材料のほとんどの部分にわたり０．１ｍ／ｓ
を越えている。移動速度は０．５ｍ／ｓを越えることが
好ましい。ＭＭＣ以外の複合材料も製造でき、軸受材料
として使用されている例えばアルミニウムスズのように
非混和金属化合物により押出される。同様に、混合ガラ
スのような非金属化合物も適当な粉体から製造できる。
【０００７】ある場合には、素材の１つは消耗品であり
、またその消耗素材は母材と微粒子の素材から成り、押
出し成形は母材のマトリクスを構成している。その他の
場合には、両方の素材はその間に粉体状に置かれた母材
に対しては消耗しない。この場合、素材の１つはスリー
ブまたはキャップとなるが、他の素材はピストンとなり
粉体材料を有したスリーブまたはキャップの中に密着し
ている。その代り、２つの素材は共通のスリーブの中で
一緒になる。消耗素材として両方の素材は細長い棒であ
ることが好ましい。
、またその消耗素材は母材と微粒子の素材から成り、押
出し成形は母材のマトリクスを構成している。その他の
場合には、両方の素材はその間に粉体状に置かれた母材
に対しては消耗しない。この場合、素材の１つはスリー
ブまたはキャップとなるが、他の素材はピストンとなり
粉体材料を有したスリーブまたはキャップの中に密着し
ている。その代り、２つの素材は共通のスリーブの中で
一緒になる。消耗素材として両方の素材は細長い棒であ
ることが好ましい。
【０００８】ある場合には複合体は素材の１つの開口部
を通して押出され、この方法により更に１つの素材から
押出し成形が分離される。一般に押出し成形は、押出し
成形処理が行われる間１つの素材を成形するための金型
または鋳型と離れているが、離れた分離段階が必要とな
る場合もある。
を通して押出され、この方法により更に１つの素材から
押出し成形が分離される。一般に押出し成形は、押出し
成形処理が行われる間１つの素材を成形するための金型
または鋳型と離れているが、離れた分離段階が必要とな
る場合もある。
【０００８】この発明は消耗素材の材料が液体または溶
解の温度より低い温度における材料が急速にずれる効果
を利用している。消耗素材には母材および微粒子が含ま
れており、これにより粒子はより細かに分割された形で
散ばり、しかも関連した機械的な作用によりマトリクス
材にかなり細かいグレインを得ることができる。とりわ
けこの発明で使用されている摩擦熱は一般には外部の熱
源が必要になるのを避けるように可塑性のある層の急速
なずれの中で発生している。しかしある場合には電気的
な加熱が必要となる場合もある。
解の温度より低い温度における材料が急速にずれる効果
を利用している。消耗素材には母材および微粒子が含ま
れており、これにより粒子はより細かに分割された形で
散ばり、しかも関連した機械的な作用によりマトリクス
材にかなり細かいグレインを得ることができる。とりわ
けこの発明で使用されている摩擦熱は一般には外部の熱
源が必要になるのを避けるように可塑性のある層の急速
なずれの中で発生している。しかしある場合には電気的
な加熱が必要となる場合もある。
【０００９】この発明による方法は融点（°Ｋ）の９０
％を越える温度まで上昇した材料における断熱的なずれ
の平面が拡大することに基づいており、しかも圧力を利
用してそのようなずれた材料を押出し、母材を連続的に
送り出すようにすることが好ましい。本発明によるこの
技術は更に、従来周知の方法として形成された現在のＭ
ＭＣを更に微細化するのに適用できるが、この方法には
微粒子の不許容偏析の度合と金属マトリクス内のグレイ
ン成長の両方または一方が存在する。更にその技術は金
属または合金、および粒状または粉体状のセラミックま
たはカーバイドのような適当な非金属材料からＭＭＣを
形成することに適用できる。後者の極端な例では母材内
で微粒子が分散することはないが、その技術は予備的な
操作として行うより精巧なＭＭＣに適応できる。ＭＭＣ
により成分は硬くなり、強度が増し、振動の減衰が増し
、熱膨張が減少し、更に耐摩耗性が改善される。
％を越える温度まで上昇した材料における断熱的なずれ
の平面が拡大することに基づいており、しかも圧力を利
用してそのようなずれた材料を押出し、母材を連続的に
送り出すようにすることが好ましい。本発明によるこの
技術は更に、従来周知の方法として形成された現在のＭ
ＭＣを更に微細化するのに適用できるが、この方法には
微粒子の不許容偏析の度合と金属マトリクス内のグレイ
ン成長の両方または一方が存在する。更にその技術は金
属または合金、および粒状または粉体状のセラミックま
たはカーバイドのような適当な非金属材料からＭＭＣを
形成することに適用できる。後者の極端な例では母材内
で微粒子が分散することはないが、その技術は予備的な
操作として行うより精巧なＭＭＣに適応できる。ＭＭＣ
により成分は硬くなり、強度が増し、振動の減衰が増し
、熱膨張が減少し、更に耐摩耗性が改善される。
【００１０】適当なセラミックの例としては炭化ケイ素
−ＳｉＣ，窒化ケイ素−Ｓｉ３ Ｎ４ ，炭化ホウ素−
ＢＣ，二酸化チタン−ＴｉＯ２ ，窒化ホウ素−ＢＮ，
アルミナ−Ａｌ２ Ｏ３ ，窒化アルミニウム−ＡｌＮ
，ジルコニア−ＺｒＯ２ （靭性の変態），シリカ−Ｓ
ｉＯ２ ，さらにセラミックの化合物、例えばシアロン
−Ｓｉ３ Ｎ４ ／ＡｌＮ／Ａｌ２ Ｏ３ ，コランダ
ム−Ａｌ２ Ｏ３ ＋ＳｉＯ２ 。とりわけ、ジルコニ
ア（ＺｒＯ２ ）の使用によりクラック抑制特性が生ず
る−すなわち微粒子の容積のわずか４〜５％の増加は、
改善される摩耗特性と同じく靭性を有するクラックチッ
プのすぐ近くの圧力により生ずる。
−ＳｉＣ，窒化ケイ素−Ｓｉ３ Ｎ４ ，炭化ホウ素−
ＢＣ，二酸化チタン−ＴｉＯ２ ，窒化ホウ素−ＢＮ，
アルミナ−Ａｌ２ Ｏ３ ，窒化アルミニウム−ＡｌＮ
，ジルコニア−ＺｒＯ２ （靭性の変態），シリカ−Ｓ
ｉＯ２ ，さらにセラミックの化合物、例えばシアロン
−Ｓｉ３ Ｎ４ ／ＡｌＮ／Ａｌ２ Ｏ３ ，コランダ
ム−Ａｌ２ Ｏ３ ＋ＳｉＯ２ 。とりわけ、ジルコニ
ア（ＺｒＯ２ ）の使用によりクラック抑制特性が生ず
る−すなわち微粒子の容積のわずか４〜５％の増加は、
改善される摩耗特性と同じく靭性を有するクラックチッ
プのすぐ近くの圧力により生ずる。
【００１１】他の例には、アルミニーデ−チタンアルミ
ニーデ（Ｔｉ３ Ａｌ），ニッケルアルミニーデ（Ｎｉ
Ａ），鉄アルミニーデ（ＦｅＡｌ），ニオブアルミニー
デ（ＮｂＡｌ３ ）のような金属間化合物が含まれる。 この発明は更にニッケル−チタニウム合金のような形状
記憶合金（ＳＭＡ）の製造／押出し成形にも適応できる
。 鉄および非鉄材料もマトリクス材料に使用できる。
ニーデ（Ｔｉ３ Ａｌ），ニッケルアルミニーデ（Ｎｉ
Ａ），鉄アルミニーデ（ＦｅＡｌ），ニオブアルミニー
デ（ＮｂＡｌ３ ）のような金属間化合物が含まれる。 この発明は更にニッケル−チタニウム合金のような形状
記憶合金（ＳＭＡ）の製造／押出し成形にも適応できる
。 鉄および非鉄材料もマトリクス材料に使用できる。
【００１２】他の応用例として、この発明は遷移層を提
供することにも使用できる。例えば、オーステナイテッ
クステンレス鋼が低い合金性鋼またはマルテンサイト鋼
に加えることができ、（ステライト）コバルトをベース
にした合金を説明するための沈着／付着特性が改善でき
る。
供することにも使用できる。例えば、オーステナイテッ
クステンレス鋼が低い合金性鋼またはマルテンサイト鋼
に加えることができ、（ステライト）コバルトをベース
にした合金を説明するための沈着／付着特性が改善でき
る。
【００１３】多くの例において金属材料が使用されてい
るが、この技術は熱プラスチックのような非金属材料、
およびある場合にはガラスのようなアモルファス材料に
も拡張できる。このように摩擦押出し成形が適用できる
金属粉体には微粒子状の付加物を有した材料が含まれ、
例えばＭＭＣタイプの材料を有した名目的な不混合材料
の金属混融を作りだす。さらにこの技術は金属材料を２
番目の成分と一緒に取り扱うことにも適用でき、この２
番目の成分は摩擦共同押出し成形と同じく、押出し成形
のポートを通過する間はほとんど変化しない。それぞれ
の場合、所要の印加圧力と回転速度、すなわち相対的な
動きは所要の１以上のポートを通して押出されるかなり
可塑性のある領域に関係のある材料に適合するように加
えられる。
るが、この技術は熱プラスチックのような非金属材料、
およびある場合にはガラスのようなアモルファス材料に
も拡張できる。このように摩擦押出し成形が適用できる
金属粉体には微粒子状の付加物を有した材料が含まれ、
例えばＭＭＣタイプの材料を有した名目的な不混合材料
の金属混融を作りだす。さらにこの技術は金属材料を２
番目の成分と一緒に取り扱うことにも適用でき、この２
番目の成分は摩擦共同押出し成形と同じく、押出し成形
のポートを通過する間はほとんど変化しない。それぞれ
の場合、所要の印加圧力と回転速度、すなわち相対的な
動きは所要の１以上のポートを通して押出されるかなり
可塑性のある領域に関係のある材料に適合するように加
えられる。
【００１４】最も簡単な例として、素材の１つを構成す
る鋳型が簡単で平らな基板であり、他の素材が消耗素材
の場合、この方法が基板と消耗素材の間を相対的に横切
って移動するようにさせることからなるのは押出しマト
リクスが基板に沿って横になっているからである。
る鋳型が簡単で平らな基板であり、他の素材が消耗素材
の場合、この方法が基板と消耗素材の間を相対的に横切
って移動するようにさせることからなるのは押出しマト
リクスが基板に沿って横になっているからである。
【００１５】より複雑な配置では鋳型が注入鋳型からな
り、この方法は管を形成するのに使用することもできる
。消耗素材が囲まれているブッシュは消耗素材に対し回
転でき、さらに側面に対し外向きに流れるようになるフ
ラッシュを生ずるようにされている。
り、この方法は管を形成するのに使用することもできる
。消耗素材が囲まれているブッシュは消耗素材に対し回
転でき、さらに側面に対し外向きに流れるようになるフ
ラッシュを生ずるようにされている。
【００１６】ブッシュ、できればしっかり密着するブッ
シュの使用により、かなり多くの利点を達成することが
できる。しっかり密着するブッシュにより成形されるか
なり制御しやすい押出し成形されたフラッシュは一般に
は環状で薄い。ブッシュにより増加する荷重は基板上に
ある消耗素材の先端に加えられる。ブッシュはまっすぐ
配置でき、そこにある薄い押出し成形されたフラッシュ
はフラッシュ除去の固定された切除用工具の方に向けら
れている。更に、消耗素材と基板の間が相対的に横方向
に動くならば、フラッシュにより堆積材料に滑らかな表
面が与えられる。ブッシュはしっかり密着させ堆積した
表面の上に、典型的には０．１〜０．９ｍｍで大きくて
も１．５ｍｍの厚さとなることが好ましい。
シュの使用により、かなり多くの利点を達成することが
できる。しっかり密着するブッシュにより成形されるか
なり制御しやすい押出し成形されたフラッシュは一般に
は環状で薄い。ブッシュにより増加する荷重は基板上に
ある消耗素材の先端に加えられる。ブッシュはまっすぐ
配置でき、そこにある薄い押出し成形されたフラッシュ
はフラッシュ除去の固定された切除用工具の方に向けら
れている。更に、消耗素材と基板の間が相対的に横方向
に動くならば、フラッシュにより堆積材料に滑らかな表
面が与えられる。ブッシュはしっかり密着させ堆積した
表面の上に、典型的には０．１〜０．９ｍｍで大きくて
も１．５ｍｍの厚さとなることが好ましい。
【００１７】この発明は水面または油のような液体の下
でも実施できる。この原理はこの発明の１番目の範囲を
越えて金属素材の再成形の方法に拡張でき、その方法は
素材と金型を相対的に回転しながら素材を金型に向かわ
せることにより合成摩擦熱により可塑領域を生ずること
からなり、更に金型の中の開口部を通して素材を押出す
ことにより素材が可塑領域を通ることからあらゆる不連
続または不均一が再分配されることからなる。
でも実施できる。この原理はこの発明の１番目の範囲を
越えて金属素材の再成形の方法に拡張でき、その方法は
素材と金型を相対的に回転しながら素材を金型に向かわ
せることにより合成摩擦熱により可塑領域を生ずること
からなり、更に金型の中の開口部を通して素材を押出す
ことにより素材が可塑領域を通ることからあらゆる不連
続または不均一が再分配されることからなる。
【００１８】このように、この発明はより一般的には金
属素材の摩擦押出し成形に関しており、その金属素材に
はアルミニウム、アルミニウム合金等のモノリシック素
材が含まれている。
属素材の摩擦押出し成形に関しており、その金属素材に
はアルミニウム、アルミニウム合金等のモノリシック素
材が含まれている。
【００１９】
【実施例】図１ａに示す好都合な配置において、圧縮複
合素材１は、プランジャすなわちラム３が取り付けられ
ている円筒状の本体、すなわちスリーブの中に押込めら
れており、荷重はそれに関係した回転が続いている間、
シリンダ状の本体とプランジャの間に加えられる。操作
が適当な状態ならばずれによる変形はプランジャ３の面
のほぼ近くに生ずるが、圧縮粉体は殆どが回転本体に密
着したままである。加えた荷重と回転の保持により機械
的な仕事はずれの平面で消費され、共通の可塑性の層４
が発達するまで材料は加熱される。
合素材１は、プランジャすなわちラム３が取り付けられ
ている円筒状の本体、すなわちスリーブの中に押込めら
れており、荷重はそれに関係した回転が続いている間、
シリンダ状の本体とプランジャの間に加えられる。操作
が適当な状態ならばずれによる変形はプランジャ３の面
のほぼ近くに生ずるが、圧縮粉体は殆どが回転本体に密
着したままである。加えた荷重と回転の保持により機械
的な仕事はずれの平面で消費され、共通の可塑性の層４
が発達するまで材料は加熱される。
【００２０】加熱された複合は可塑性の層４の両側にあ
る遷移領域４´にあるが、粉体の熱伝導は金属の熱伝導
より悪いので可塑性のずれの層はほぼ断面全体にわたっ
て広がるが軸方向に限定される傾向にある。
る遷移領域４´にあるが、粉体の熱伝導は金属の熱伝導
より悪いので可塑性のずれの層はほぼ断面全体にわたっ
て広がるが軸方向に限定される傾向にある。
【００２１】成形される材料にずれが生じ、加えられた
荷重による回転により連続的に加熱されたプランジャ３
のポート６にあるプラグ、すなわちストップ５を取り除
くと、最初の停滞層１´を取り除いた図４ｂのように可
塑性の層はプランジャにほぼ接触する。その後、力学的
な平衡が加えられた荷重のもとで連続的な回転により保
たれ、粉体複合材料が図１ｃのようにポートを通した可
塑性の材料のずれによる変形を伴なって発達しつづける
。この過程は複合がほぼなくなり、図１ｄのように金属
マトリクスの中に細かい非金属成分が分散したずれの部
分に変化するまで続く。押出し材７はその後取り除かれ
る。
荷重による回転により連続的に加熱されたプランジャ３
のポート６にあるプラグ、すなわちストップ５を取り除
くと、最初の停滞層１´を取り除いた図４ｂのように可
塑性の層はプランジャにほぼ接触する。その後、力学的
な平衡が加えられた荷重のもとで連続的な回転により保
たれ、粉体複合材料が図１ｃのようにポートを通した可
塑性の材料のずれによる変形を伴なって発達しつづける
。この過程は複合がほぼなくなり、図１ｄのように金属
マトリクスの中に細かい非金属成分が分散したずれの部
分に変化するまで続く。押出し材７はその後取り除かれ
る。
【００２２】必要があれば押出し材７は粉体の形にくだ
かれ、また必要があれば更に複合粉体と混合され、その
全体が図１ａのように設置され、図１ｂから図１ｄに示
す過程が続き、更に微粒子の分配が精密に行われ、金属
マトリクスが仕上げられる。
かれ、また必要があれば更に複合粉体と混合され、その
全体が図１ａのように設置され、図１ｂから図１ｄに示
す過程が続き、更に微粒子の分配が精密に行われ、金属
マトリクスが仕上げられる。
【００２３】直径が比較的小さい時、プランジャ３に中
央の押出しポート６がくっつく場合がある。しかし直径
が大きいと、いくつかのポートには中央の軸の回りに共
通した放射状の距離が生ずる。更に特殊な形のノズルが
与えられるのは可塑性の材料が最初棒の中に発達する管
のような形をとるからである。全ての場合ともプランジ
ャは中空であり押出し材を含んでいる。
央の押出しポート６がくっつく場合がある。しかし直径
が大きいと、いくつかのポートには中央の軸の回りに共
通した放射状の距離が生ずる。更に特殊な形のノズルが
与えられるのは可塑性の材料が最初棒の中に発達する管
のような形をとるからである。全ての場合ともプランジ
ャは中空であり押出し材を含んでいる。
【００２４】圧縮複合粉体と逆回転である他の場合も配
置され、圧力のもので圧縮粉体に使われた連続供給シス
テムは停滞領域の中に連続して加えられ、その停滞領域
は適当なポートまたは金型を通して押出し成形する前に
、ずれのある可塑性のある層となる。
置され、圧力のもので圧縮粉体に使われた連続供給シス
テムは停滞領域の中に連続して加えられ、その停滞領域
は適当なポートまたは金型を通して押出し成形する前に
、ずれのある可塑性のある層となる。
【００２５】可塑性の層を適当に上昇した温度に保持す
るのに必要な力は、所要のトルクを逆回転素材２，３の
回転速度から得られるが、他の方法を採用し機械的な熱
を補うことができる。例えば、電流は素材２，３のいず
れか一方または両方を通り、機械的なずれの領域の外に
ある押出し材を適当な鍛冶温度に保つのに役立つ。同様
に素材２，３に適当な方法により予熱を行うことができ
る。更に可塑性の領域の近くにかなりの高周波の交番電
流を生ずる伝導加熱が用いられ押出しに役立つ。
るのに必要な力は、所要のトルクを逆回転素材２，３の
回転速度から得られるが、他の方法を採用し機械的な熱
を補うことができる。例えば、電流は素材２，３のいず
れか一方または両方を通り、機械的なずれの領域の外に
ある押出し材を適当な鍛冶温度に保つのに役立つ。同様
に素材２，３に適当な方法により予熱を行うことができ
る。更に可塑性の領域の近くにかなりの高周波の交番電
流を生ずる伝導加熱が用いられ押出しに役立つ。
【００２６】実際には、広範囲な回転速度が使用される
が（更に、押出し速度は回転速度の逆関数である）、処
理の開始が十分であるならば、ほぼ断熱によるずれの状
態で押出し速度を上げるには、比較的低い回転速度を用
いることが好ましい。速度が速くなれば、可塑性の層は
静圧軸受のように動き、押出し速度はかなり下がる。操
作の一方法として、素材２，３は最初は中位の速度で回
転し、可塑性の層が発達するにつれて速度が下がり、所
要の制限速度まで押出し速度が増加する。しかし低い速
度では処理は共通の可塑領域の破壊によりうまくいかな
くなる。急速な押出しに対する最適な速度は処理が終り
安定するまで臨界速度より２０％から５０％高い範囲に
ある。しかし速度が速くなれば、細かなグレインと分散
の両方又は一方のような特殊な生成特性を選ぶ必要があ
る。
が（更に、押出し速度は回転速度の逆関数である）、処
理の開始が十分であるならば、ほぼ断熱によるずれの状
態で押出し速度を上げるには、比較的低い回転速度を用
いることが好ましい。速度が速くなれば、可塑性の層は
静圧軸受のように動き、押出し速度はかなり下がる。操
作の一方法として、素材２，３は最初は中位の速度で回
転し、可塑性の層が発達するにつれて速度が下がり、所
要の制限速度まで押出し速度が増加する。しかし低い速
度では処理は共通の可塑領域の破壊によりうまくいかな
くなる。急速な押出しに対する最適な速度は処理が終り
安定するまで臨界速度より２０％から５０％高い範囲に
ある。しかし速度が速くなれば、細かなグレインと分散
の両方又は一方のような特殊な生成特性を選ぶ必要があ
る。
【００２７】上述の例で、素材２，３の両方は消耗しな
い。しかし、消耗する素材を用いた他の配置は図２から
図１１まで、更に図１３と図１８に示すように可能であ
る。図２において、可塑性領域９は回転する消耗棒１０
の一方の端と静止金型、すなわち鋳型１１の間に作られ
、その鋳型の中で押出し棒の所要の横断面が作られる。 分散を対称にするため、できれば棒１０には１つ以上の
反対穴１２，１３があり、所要の微粒子で満たされてお
り、同様に１つ以上の押出しポート１４（１ケのみ図示
）が回転棒の軸の回りに対称に配置されている。金型１
１には傾斜した穴１１´がありフラッシュが作られる。 更に、補助的な熱が加えられ、可塑性の材料と最初の押
出した可塑性が適当に保たれる。
い。しかし、消耗する素材を用いた他の配置は図２から
図１１まで、更に図１３と図１８に示すように可能であ
る。図２において、可塑性領域９は回転する消耗棒１０
の一方の端と静止金型、すなわち鋳型１１の間に作られ
、その鋳型の中で押出し棒の所要の横断面が作られる。 分散を対称にするため、できれば棒１０には１つ以上の
反対穴１２，１３があり、所要の微粒子で満たされてお
り、同様に１つ以上の押出しポート１４（１ケのみ図示
）が回転棒の軸の回りに対称に配置されている。金型１
１には傾斜した穴１１´がありフラッシュが作られる。 更に、補助的な熱が加えられ、可塑性の材料と最初の押
出した可塑性が適当に保たれる。
【００２８】その他の配置（図３）では、鋳型１５は２
つの部分１５Ａ，１５Ｂに分離され、部分１５Ａは回転
棒１６の先端に対し固定されており、部分１５Ｂは押出
された（すなわち成形された）ＭＭＣ１７に対し固定さ
れている。図３Ａに示すように、処理は初め所要の補助
的な熱により鋳型１５に対する荷重のもとで微粒子を有
した母材１６を回転することにより行われ、最初の可塑
性の層が形成される。この層が所要の量まで大きくなる
のは（図３Ｂ），ＭＭＣが回転棒の直径の殆ど全てで押
出されるように鋳型または金型の２つの部分が分離して
からである（図３Ｃ）。ＭＭＣの露出した先端には更に
支持と強制冷却により数度下げることが必要であり、十
分な機械的強度を保ち、回転棒に加わる先端荷重をはね
かえす。
つの部分１５Ａ，１５Ｂに分離され、部分１５Ａは回転
棒１６の先端に対し固定されており、部分１５Ｂは押出
された（すなわち成形された）ＭＭＣ１７に対し固定さ
れている。図３Ａに示すように、処理は初め所要の補助
的な熱により鋳型１５に対する荷重のもとで微粒子を有
した母材１６を回転することにより行われ、最初の可塑
性の層が形成される。この層が所要の量まで大きくなる
のは（図３Ｂ），ＭＭＣが回転棒の直径の殆ど全てで押
出されるように鋳型または金型の２つの部分が分離して
からである（図３Ｃ）。ＭＭＣの露出した先端には更に
支持と強制冷却により数度下げることが必要であり、十
分な機械的強度を保ち、回転棒に加わる先端荷重をはね
かえす。
【００２９】処理は周囲の状況に従って行われるが、窒
素のような非反応ガス、またはアルゴンのような不活性
ガスを用いた環境汚染から可塑性領域と押出しを保護す
ることが好ましい。代りに処理が真空で行われる材料も
ある。
素のような非反応ガス、またはアルゴンのような不活性
ガスを用いた環境汚染から可塑性領域と押出しを保護す
ることが好ましい。代りに処理が真空で行われる材料も
ある。
【００３０】システムを更に変化させると（図４，図５
），回転棒を含まない鋳型の一部分が横向きに移され、
ＭＭＣの押出し層１８が広い幅で比較的薄い層のように
堆積する。この層は所要の厚さが得られるまで、より厚
い次の層が作られ前の堆積層を横切る。チーク（ｃｈｅ
ｅｋ）１９（図５）と固定金型１９´は堆積の長さに沿
って成形するように材料を幅の方向に保持する。堆積物
はセラミックのような非混和材の上に、または適当な金
属表面の上に積み重ねられるが、その表面から堆積物は
分離でき、金属のあらゆる不必要な痕跡がＭＭＣの下層
面を機械にかけまたはみがくことにより取り除かれる。
），回転棒を含まない鋳型の一部分が横向きに移され、
ＭＭＣの押出し層１８が広い幅で比較的薄い層のように
堆積する。この層は所要の厚さが得られるまで、より厚
い次の層が作られ前の堆積層を横切る。チーク（ｃｈｅ
ｅｋ）１９（図５）と固定金型１９´は堆積の長さに沿
って成形するように材料を幅の方向に保持する。堆積物
はセラミックのような非混和材の上に、または適当な金
属表面の上に積み重ねられるが、その表面から堆積物は
分離でき、金属のあらゆる不必要な痕跡がＭＭＣの下層
面を機械にかけまたはみがくことにより取り除かれる。
【００３１】上記の技術により成形されたＭＭＣは更に
金属を形成する分野において良く知られた方法を用いて
高温で打つことによりまたは転がすことにより形が変え
られる。
金属を形成する分野において良く知られた方法を用いて
高温で打つことによりまたは転がすことにより形が変え
られる。
【００３２】直径が２５ｍｍの金属棒に対する典型的な
処理条件として、必要な押出し速度と金属の熱強度に対
して回転速度は４００から８００ｒｐｍで荷重は２０か
ら４０ＫＮである。動作条件は通常クリティカルではな
く、実際の経験により容易に達成できる。回転棒の寸法
を変えると、棒の単位断面積当りの印加圧力はほぼ一定
に保つことができ、回転速度は調整され、所要の押出し
速度を与えるように制限された周辺速度と同じになる。 同様に、補助熱は棒を回転させる機械的な仕事に対する
必要量または所要の押出し特性を与えるのに必要な印加
荷重を下げるように加えられる。加熱の電気的な方法（
抵抗または伝導）は制御された環境の中で、または真空
中で操作に対し容易に加えられる。
処理条件として、必要な押出し速度と金属の熱強度に対
して回転速度は４００から８００ｒｐｍで荷重は２０か
ら４０ＫＮである。動作条件は通常クリティカルではな
く、実際の経験により容易に達成できる。回転棒の寸法
を変えると、棒の単位断面積当りの印加圧力はほぼ一定
に保つことができ、回転速度は調整され、所要の押出し
速度を与えるように制限された周辺速度と同じになる。 同様に、補助熱は棒を回転させる機械的な仕事に対する
必要量または所要の押出し特性を与えるのに必要な印加
荷重を下げるように加えられる。加熱の電気的な方法（
抵抗または伝導）は制御された環境の中で、または真空
中で操作に対し容易に加えられる。
【００３３】図６は消耗素材に対する４つの異なる断面
を図示しており、この素材は図２から図５に示す素材を
代えたものである。それぞれの場合、セラミック材に対
する穴８０の中央は消耗素材の軸からかなりまたはわず
かにずれている。前の例において、消耗棒は固定金型に
対して回転する。図７には代りの配置を図示しており、
その配置の中で消耗素材３０は図２の棒１０と類似して
おり、金型３１が回転している間は固定されている。押
出し材は前と同じく金型の中の穴３３を通して出ている
。
を図示しており、この素材は図２から図５に示す素材を
代えたものである。それぞれの場合、セラミック材に対
する穴８０の中央は消耗素材の軸からかなりまたはわず
かにずれている。前の例において、消耗棒は固定金型に
対して回転する。図７には代りの配置を図示しており、
その配置の中で消耗素材３０は図２の棒１０と類似して
おり、金型３１が回転している間は固定されている。押
出し材は前と同じく金型の中の穴３３を通して出ている
。
【００３４】図８にはその他の例を図示しており、前に
用いた金型を注入鋳型３３と取り替えている。
用いた金型を注入鋳型３３と取り替えている。
【００３５】この場合、消耗素材３０は鋳型３３が静止
している間回転する。静止金型３４は鋳型３３に取付け
られており、押出し材は鋳型３３の穴３５の中に入る。 通気孔５０は鋳型３３を通り穴３５と接続している。
している間回転する。静止金型３４は鋳型３３に取付け
られており、押出し材は鋳型３３の穴３５の中に入る。 通気孔５０は鋳型３３を通り穴３５と接続している。
【００３６】この発明では図９に示すように特殊な形の
金型を用いることにより、更に管状とりわけ継ぎ目無し
管を用いることができる。この場合、取付けられている
金型３６は固定された消耗材３０に対し２回転する。金
型には円錐形の入口開口部３７があり中央素材４４の回
りにほぼ等しく、円周方向に配置された４１から４３の
３つのウェブの間にある３つの部分的に環状の３８から
４０の穴で終結している。３８から４０の穴は金型３６
の底の方に向い傾斜しており、これにより３８から４０
の穴から離れた押出し部を合体し継ぎ目のない管４５を
形成する。
金型を用いることにより、更に管状とりわけ継ぎ目無し
管を用いることができる。この場合、取付けられている
金型３６は固定された消耗材３０に対し２回転する。金
型には円錐形の入口開口部３７があり中央素材４４の回
りにほぼ等しく、円周方向に配置された４１から４３の
３つのウェブの間にある３つの部分的に環状の３８から
４０の穴で終結している。３８から４０の穴は金型３６
の底の方に向い傾斜しており、これにより３８から４０
の穴から離れた押出し部を合体し継ぎ目のない管４５を
形成する。
【００３７】図１０にはその他の例を図示しており、固
定金型５１が外側に傾斜した穴５３の中に広がる中央の
穴５２を持つようにされている。前述の消耗素材に類似
の消耗素材５４には初め、前方に傾斜した部分５５があ
り、この部分５５は傾斜した穴５３の中で受けられてい
る。消耗素材５４が回転するのは、金型５１に対し金属
マトリクス複合材５６が穴５２を通して押出されるよう
にされる間である。
定金型５１が外側に傾斜した穴５３の中に広がる中央の
穴５２を持つようにされている。前述の消耗素材に類似
の消耗素材５４には初め、前方に傾斜した部分５５があ
り、この部分５５は傾斜した穴５３の中で受けられてい
る。消耗素材５４が回転するのは、金型５１に対し金属
マトリクス複合材５６が穴５２を通して押出されるよう
にされる間である。
【００３８】図１１には図１０と同様な例を図示してい
るが、この場合金型５７は消耗素材５４が静止している
間回転している。更に金型５７は図に示すように上側に
向けられている。図１２には他の例を図示しており、２
つの消耗素材６０，６１には同様な面、すなわちディス
ク６２，６３があり、そのディスクはチャンバ６４にあ
る粉体混合６５を押している。非消耗棒６０，６１とそ
れに面したディスク６２，６３は一緒になり、反対方向
に回転し粉体材料６５の中に摩擦熱を生ずる。この配置
は両端、すなわち対称的な変形コップ、および図１のプ
ランジャの配置と考えられ、図１のプランジャの配置は
半分閉じたチャンバ６４の内で放射方向に１つ以上のポ
ートからの押出しと一緒にある。押出しポート６６は押
出し材６７の所要の形に従った断面の形をしている。
るが、この場合金型５７は消耗素材５４が静止している
間回転している。更に金型５７は図に示すように上側に
向けられている。図１２には他の例を図示しており、２
つの消耗素材６０，６１には同様な面、すなわちディス
ク６２，６３があり、そのディスクはチャンバ６４にあ
る粉体混合６５を押している。非消耗棒６０，６１とそ
れに面したディスク６２，６３は一緒になり、反対方向
に回転し粉体材料６５の中に摩擦熱を生ずる。この配置
は両端、すなわち対称的な変形コップ、および図１のプ
ランジャの配置と考えられ、図１のプランジャの配置は
半分閉じたチャンバ６４の内で放射方向に１つ以上のポ
ートからの押出しと一緒にある。押出しポート６６は押
出し材６７の所要の形に従った断面の形をしている。
【００３９】処理時に、反対に回転する面６２，６３に
より成形される可塑性の層は中央領域で合体し、ポート
６６を通して押出される。必要ならば、電流がロッド６
０と６１の間、およびディスク６２と６３の間に通され
、絶縁チャンバ６４内に粉体材料６５の抵抗熱が与えら
れる。代りに、熱伝導法は操作領域を加熱するのに使用
できる。
より成形される可塑性の層は中央領域で合体し、ポート
６６を通して押出される。必要ならば、電流がロッド６
０と６１の間、およびディスク６２と６３の間に通され
、絶縁チャンバ６４内に粉体材料６５の抵抗熱が与えら
れる。代りに、熱伝導法は操作領域を加熱するのに使用
できる。
【００４０】全ての場合、粉体材料６５は粒状または細
かい粉末状の金属または合金からなり、必要ならばセラ
ミックまたはダイヤモンド粒子のような微粒子を伴い、
これらの微粒子は材料６５の面６２，６３の間に形成さ
れ共通の可塑領域内で分割され、しかも６７を押出す。
かい粉末状の金属または合金からなり、必要ならばセラ
ミックまたはダイヤモンド粒子のような微粒子を伴い、
これらの微粒子は材料６５の面６２，６３の間に形成さ
れ共通の可塑領域内で分割され、しかも６７を押出す。
【００４１】ある場合には、粉体材料は分離して働き、
あるいは準連結的な面６２，６３の中の適当なポート（
図示していない）を通って回転ロッド６０，６１を経て
加えられるが、それは荷重を逆回転が同時に混合部６５
に加えられている間である。
あるいは準連結的な面６２，６３の中の適当なポート（
図示していない）を通って回転ロッド６０，６１を経て
加えられるが、それは荷重を逆回転が同時に混合部６５
に加えられている間である。
【００４２】面６２，６３は材料の一部であることが好
ましく、あるいはかなりコーティングされており、材料
６５と混ぜられる傾向が減少する。更に羽根またはリッ
ヂはディスク６２，６３の内面に形成されるのは、可塑
材料のずれの面が逆回転ディスク６２，６３の中間の面
から離れて発達するように、粉体材料を保持するように
するためである。
ましく、あるいはかなりコーティングされており、材料
６５と混ぜられる傾向が減少する。更に羽根またはリッ
ヂはディスク６２，６３の内面に形成されるのは、可塑
材料のずれの面が逆回転ディスク６２，６３の中間の面
から離れて発達するように、粉体材料を保持するように
するためである。
【００４３】共通のインタフェイスは、例えば中央領域
の両側にあるスリーブに取付けた熱電対により検出され
るように、保持スリーブ６４に対し中心にはないので、
１つの素材の回転速度は他の素材の回転速度に対して変
化させ、共通の可塑領域の位置を調整できる。
の両側にあるスリーブに取付けた熱電対により検出され
るように、保持スリーブ６４に対し中心にはないので、
１つの素材の回転速度は他の素材の回転速度に対して変
化させ、共通の可塑領域の位置を調整できる。
【００４４】図１３に示す例では直径のほぼ等しい２つ
の消耗棒７１，７２が互いに接触しており、軸荷重が加
えられている間、反対方向に回転している。棒には金属
棒の軸と平行な放射状にオフセットされた位置にそれぞ
れ反対の穴７３，７４，７５，７６があり、出来れば粒
状の圧縮粉体が好ましい所定の微粒子で満たされている
。回転を連結させ荷重を加えることにより、共通のイン
タフェイスは棒７１，７２の母材の融点に近い温度まで
加熱され、その段階において回転している固い棒の間の
空間はずれが連続して生ずる可塑領域として広がる。 加えた荷重の影響により、この可塑領域は逆回転棒７１
，７２の回りに広い継ぎ輪を形成するように放射状に押
出され、継ぎ輪は母材が示すより多くの微粒子の分散が
金属マトリクスの中で生ずる。
の消耗棒７１，７２が互いに接触しており、軸荷重が加
えられている間、反対方向に回転している。棒には金属
棒の軸と平行な放射状にオフセットされた位置にそれぞ
れ反対の穴７３，７４，７５，７６があり、出来れば粒
状の圧縮粉体が好ましい所定の微粒子で満たされている
。回転を連結させ荷重を加えることにより、共通のイン
タフェイスは棒７１，７２の母材の融点に近い温度まで
加熱され、その段階において回転している固い棒の間の
空間はずれが連続して生ずる可塑領域として広がる。 加えた荷重の影響により、この可塑領域は逆回転棒７１
，７２の回りに広い継ぎ輪を形成するように放射状に押
出され、継ぎ輪は母材が示すより多くの微粒子の分散が
金属マトリクスの中で生ずる。
【００４５】押出し材は可塑材料が押出された領域７８
の回りに鋳型７７をしっかり密着させることにより、通
常は長方形または円形の形をしている。対称性を保つた
め、母材は金属棒の断面に対し与えられた半径で１カ所
以上（図示のとおり）反対に穴があけられており、鋳型
は同様に必須ではないが回転棒の軸の回りに対称に１つ
以上の押出し穴を有している。
の回りに鋳型７７をしっかり密着させることにより、通
常は長方形または円形の形をしている。対称性を保つた
め、母材は金属棒の断面に対し与えられた半径で１カ所
以上（図示のとおり）反対に穴があけられており、鋳型
は同様に必須ではないが回転棒の軸の回りに対称に１つ
以上の押出し穴を有している。
【００４６】処理を始めるため、接触棒７１，７２は相
手側の先端で傾斜しており、共通の可塑領域の形成を助
けるため最初に接触する限定された領域を形成している
。更に電流は相手側の棒の中を通ることができ、初期の
接触領域の加熱と利用した高周波誘導方法の両方または
一方の役に立つ。これらの全ての場合に、目的は可塑材
料が逆回転棒から流出するようにすることであり、更に
鋳型を通して所要の形に押出すことである。
手側の先端で傾斜しており、共通の可塑領域の形成を助
けるため最初に接触する限定された領域を形成している
。更に電流は相手側の棒の中を通ることができ、初期の
接触領域の加熱と利用した高周波誘導方法の両方または
一方の役に立つ。これらの全ての場合に、目的は可塑材
料が逆回転棒から流出するようにすることであり、更に
鋳型を通して所要の形に押出すことである。
【００４７】処理中、鋳型７７はかなり接近した止め具
（図示していない）の間で自由に浮き、それにより鋳型
は逆回転棒の間から出る押出し材の中央に来る。必要な
らば１つ以上の棒の速度は調整され中央領域で対称な可
塑領域を支える。都合よく、止め具の間で鋳型の動きが
制限されることによりフィードバック機構が利用でき、
対称的な運動を保つため棒の速度を他の棒に合わせるこ
とができる。
（図示していない）の間で自由に浮き、それにより鋳型
は逆回転棒の間から出る押出し材の中央に来る。必要な
らば１つ以上の棒の速度は調整され中央領域で対称な可
塑領域を支える。都合よく、止め具の間で鋳型の動きが
制限されることによりフィードバック機構が利用でき、
対称的な運動を保つため棒の速度を他の棒に合わせるこ
とができる。
【００４８】消耗素材の全ての例において、ＭＭＣの殆
どには金属の囲いまたは覆いがあり、必要に応じ金属の
合金による粉体状または粒状の微粒子である成分が付着
している。
どには金属の囲いまたは覆いがあり、必要に応じ金属の
合金による粉体状または粒状の微粒子である成分が付着
している。
【００４９】最も簡単な場合、外側すなわち一番大きな
成分８０（図１４）は軟鋼またはアルミニウム合金のよ
うな形をつくり、押出され、加工できる合金であり、そ
れらの特性は強化する。この成分は厚くへいの形をした
管であり中空の穴８１があり、その中にセラミックのコ
ア線８２のような成分が加えられている。図１５にその
変形を示しており、いくつかの中心軸の外れた穴があり
、それぞれにはセラミックのコア線８３がある。図１６
には消耗性の中心軸の外れた１個の穴８１´を図示して
いる。同様にいくつかの形の穴が利用できる。
成分８０（図１４）は軟鋼またはアルミニウム合金のよ
うな形をつくり、押出され、加工できる合金であり、そ
れらの特性は強化する。この成分は厚くへいの形をした
管であり中空の穴８１があり、その中にセラミックのコ
ア線８２のような成分が加えられている。図１５にその
変形を示しており、いくつかの中心軸の外れた穴があり
、それぞれにはセラミックのコア線８３がある。図１６
には消耗性の中心軸の外れた１個の穴８１´を図示して
いる。同様にいくつかの形の穴が利用できる。
【００５０】これらの配置の組合せは希望するだけ考え
られる。例えば外側の成分は丸い棒とすることができ、
１ケ以上の穴があり、他の金属材料と微粒子の両方また
は一方で充てんされている。追加の金属成分はほぼ純粋
な金属または合成とすることができ、または部分的焼結
金属または完全焼結金属とすることができる。微粒子は
粒状または粉体状であり部分的焼結材料とすることがで
きる。
られる。例えば外側の成分は丸い棒とすることができ、
１ケ以上の穴があり、他の金属材料と微粒子の両方また
は一方で充てんされている。追加の金属成分はほぼ純粋
な金属または合成とすることができ、または部分的焼結
金属または完全焼結金属とすることができる。微粒子は
粒状または粉体状であり部分的焼結材料とすることがで
きる。
【００５１】これらの変形はこの発明の範囲内であり、
荷重による相対的な動きにより可塑性領域を成形するこ
とにより非混和合金またはＭＭＣ材料のような組合せ材
料が作られる。とりわけ可塑領域またはアマルガムは分
離して押出され、いわゆる摩擦表面作用により基板の中
に堆積する。
荷重による相対的な動きにより可塑性領域を成形するこ
とにより非混和合金またはＭＭＣ材料のような組合せ材
料が作られる。とりわけ可塑領域またはアマルガムは分
離して押出され、いわゆる摩擦表面作用により基板の中
に堆積する。
【００５２】図１７には図４に示す装置の変形を図示し
ており、消耗体１６は中央孔９２のあるポータルフレー
ム支持９１に取付けられており、中央孔９２には適当な
ベアリング９３´を通り案内ブッシュ９３が取り付けら
れている。ブッシュ９３はフレーム９１の中にある反対
穴９５に入った環状のフランジ９４による軸状の動きに
対し固定されており、環状の保持プレート９６はフレー
ム支持９１の底面に固定されているが自由に回転する。 ブッシュ９３は堆積が比較的硬い材料としてモリブテン
またはセラミックからできており、堆積が比較的軟らか
い材料としてＨ１３工具鋼のコバルトベース合金からで
きている。
ており、消耗体１６は中央孔９２のあるポータルフレー
ム支持９１に取付けられており、中央孔９２には適当な
ベアリング９３´を通り案内ブッシュ９３が取り付けら
れている。ブッシュ９３はフレーム９１の中にある反対
穴９５に入った環状のフランジ９４による軸状の動きに
対し固定されており、環状の保持プレート９６はフレー
ム支持９１の底面に固定されているが自由に回転する。 ブッシュ９３は堆積が比較的硬い材料としてモリブテン
またはセラミックからできており、堆積が比較的軟らか
い材料としてＨ１３工具鋼のコバルトベース合金からで
きている。
【００５３】旋回台９７はフレーム支持９１の下に取り
付けられており、穴９２の下で動き、基板１５Ａを動か
す。
付けられており、穴９２の下で動き、基板１５Ａを動か
す。
【００５４】処理中、消耗素材１６は基板１５Ａに対し
動かされている間、図示されていない装置により従来の
方法で回転する。消耗素材１６の回転により消耗素材と
基板の間のインタフェイスで熱が生ずるが、それは消耗
素材１６から基板に材料の変化が生じ、ＭＭＣ堆積９８
を成形することによる。同時に、旋回台９７が動くのは
基板１５Ａが細長い堆積を形成する消耗素材１６の下を
ゆっくり横切るようにするためである。
動かされている間、図示されていない装置により従来の
方法で回転する。消耗素材１６の回転により消耗素材と
基板の間のインタフェイスで熱が生ずるが、それは消耗
素材１６から基板に材料の変化が生じ、ＭＭＣ堆積９８
を成形することによる。同時に、旋回台９７が動くのは
基板１５Ａが細長い堆積を形成する消耗素材１６の下を
ゆっくり横切るようにするためである。
【００５５】処理の間、フラッシュは堆積の側面に生ず
るが、ブッシュ９３があることによりこのフラッシュ９
９はかなり薄く、一組の切断工具１００の下を案内する
が、この切断工具はフラッシュを周期的に動かすＭＭＣ
堆積９８の反対側にある。その代わり切断工具１００は
連続に配置され処理の間にフラッシュを取除く。
るが、ブッシュ９３があることによりこのフラッシュ９
９はかなり薄く、一組の切断工具１００の下を案内する
が、この切断工具はフラッシュを周期的に動かすＭＭＣ
堆積９８の反対側にある。その代わり切断工具１００は
連続に配置され処理の間にフラッシュを取除く。
【００５６】横に動く間、ブッシュ９８もまた堆積９８
の表面を滑らかに動く。図においてブッシュ９８の低い
部分は耐水耐熱材１０１を成形する。
の表面を滑らかに動く。図においてブッシュ９８の低い
部分は耐水耐熱材１０１を成形する。
【００５７】ここで用いた用語の摩擦共同押出しの中で
、消耗棒には更に少なくとも１つの成分がほとんど変ら
ず、押出しポートに至る領域にある可塑領域に回転のず
れを受けるような１つ以上の成分がある。図１０，図１
１の変形と考えられる図１８に示すように消耗棒１１０
にはこの場合、中央コアのような成分１１１が更にある
。外側の成分１１０には金属材または合金があるが、そ
れは図１０または図１１に示すと類似の方法で挿入した
他の材料または微粒子の有無にかかわらない。結合した
消耗部１１０，１１１は回転し、穴１１３を通して押出
される金型１１２に対して圧縮される。通常行われてい
るように、摩擦による押出しはコア１１１の融点より低
い温度で行われ、コア１１１はほぼ変化せず、更に摩擦
ずれの面または可塑領域１１６の部分を成形しない。 押出し部１１５には外側の成分１１０があり多くの微粒
子と一緒になっており、場合によっては元のコア材から
形成される内側のコア１１１と一緒になっている。金型
１１２と穴１１３は都合の良い型をしており、押出し部
１１５の外側は、内側のコア１１１がほぼ変化しない間
は断面部の穴１１３の形をとるのと同じである。コア１
１１は外側の成分１１０にゆっくり接触している方が良
いのは外側の成分に穴をあけ更にクリアランス１１４を
残す穴より直径のわずかに小さいコアに入るようにする
ためである。
、消耗棒には更に少なくとも１つの成分がほとんど変ら
ず、押出しポートに至る領域にある可塑領域に回転のず
れを受けるような１つ以上の成分がある。図１０，図１
１の変形と考えられる図１８に示すように消耗棒１１０
にはこの場合、中央コアのような成分１１１が更にある
。外側の成分１１０には金属材または合金があるが、そ
れは図１０または図１１に示すと類似の方法で挿入した
他の材料または微粒子の有無にかかわらない。結合した
消耗部１１０，１１１は回転し、穴１１３を通して押出
される金型１１２に対して圧縮される。通常行われてい
るように、摩擦による押出しはコア１１１の融点より低
い温度で行われ、コア１１１はほぼ変化せず、更に摩擦
ずれの面または可塑領域１１６の部分を成形しない。 押出し部１１５には外側の成分１１０があり多くの微粒
子と一緒になっており、場合によっては元のコア材から
形成される内側のコア１１１と一緒になっている。金型
１１２と穴１１３は都合の良い型をしており、押出し部
１１５の外側は、内側のコア１１１がほぼ変化しない間
は断面部の穴１１３の形をとるのと同じである。コア１
１１は外側の成分１１０にゆっくり接触している方が良
いのは外側の成分に穴をあけ更にクリアランス１１４を
残す穴より直径のわずかに小さいコアに入るようにする
ためである。
【００５８】処理中外側の材料が押出されるのは穴が押
出し部の中央を通る間であり、ほぼ同一軸のクラッドビ
レット（ｃｌａｄｂｉｌｌｅｔ）１１５の中にあるため
である。処理の間、余分な材料１１７のフラッシュは金
型１１２の入口に生ずる。例えば摩擦共同押出しの過程
はアルミニウム合金のような比較的強度の低い材料に適
用できるが、それは微粒子の挿入の有無にはよらないが
、軟鋼またはステンレス鋼等のかなり融点の高い材料の
中央コアがある場合である。従って押出し部にある外側
のアルミニウム合金は可塑領域１１６を経由して摩擦に
より押出されているが、軟鋼またはステンレス鋼の内側
のコア１１１が一緒になっている。この場合、コアは例
えば４００℃のような高温で張力を増すように働く。
出し部の中央を通る間であり、ほぼ同一軸のクラッドビ
レット（ｃｌａｄｂｉｌｌｅｔ）１１５の中にあるため
である。処理の間、余分な材料１１７のフラッシュは金
型１１２の入口に生ずる。例えば摩擦共同押出しの過程
はアルミニウム合金のような比較的強度の低い材料に適
用できるが、それは微粒子の挿入の有無にはよらないが
、軟鋼またはステンレス鋼等のかなり融点の高い材料の
中央コアがある場合である。従って押出し部にある外側
のアルミニウム合金は可塑領域１１６を経由して摩擦に
より押出されているが、軟鋼またはステンレス鋼の内側
のコア１１１が一緒になっている。この場合、コアは例
えば４００℃のような高温で張力を増すように働く。
【００５９】コア１１１は固体である必要はないが、中
空であり図１４から図１６のように溶剤の入ったコア材
料の棒で満たすことができるのは、圧縮力が十分であり
、押出し操作の圧力に耐えることができ、コアの完全崩
壊または瓦解を避けることができる場合である。コアは
とりわけ押出し部１１５を強く支えるのに役立つが、外
側の材料は強度の低い材料でありまたはその代り外側の
材料は内側のコアを支えまたは保護するのに役立ち、特
に内側のコアは粉体のつまった管または図１４から図１
６のようにワイヤコアの集合である。
空であり図１４から図１６のように溶剤の入ったコア材
料の棒で満たすことができるのは、圧縮力が十分であり
、押出し操作の圧力に耐えることができ、コアの完全崩
壊または瓦解を避けることができる場合である。コアは
とりわけ押出し部１１５を強く支えるのに役立つが、外
側の材料は強度の低い材料でありまたはその代り外側の
材料は内側のコアを支えまたは保護するのに役立ち、特
に内側のコアは粉体のつまった管または図１４から図１
６のようにワイヤコアの集合である。
【００６０】その他の変形として、コアには外側の材料
１１０の中央の回りに対称に分布した更に１つの成分が
ある。例として、比較的直径の小さい３つのコアは中央
の回りに対称に分布され、これらのコアはコア材料が可
塑領域１１６を通る様に部分的にらせん形にされるが、
各コアはほぼ無変化かまたは崩壊を生じない。押出し部
１１５にはもとの３つのコア１１１に対応して３つのら
せん形に巻いた成分が見える。
１１０の中央の回りに対称に分布した更に１つの成分が
ある。例として、比較的直径の小さい３つのコアは中央
の回りに対称に分布され、これらのコアはコア材料が可
塑領域１１６を通る様に部分的にらせん形にされるが、
各コアはほぼ無変化かまたは崩壊を生じない。押出し部
１１５にはもとの３つのコア１１１に対応して３つのら
せん形に巻いた成分が見える。
【００６１】ある例では、炭素ファイバのようなファイ
バ材料は外側または覆い材料１１０内に分布されている
が、それによりファイバが可塑領域１１６内で崩壊し、
連結したファイバのようにはもはや見えない。ここで材
料は短いファイバに切れ、外側の材料１１０の中に分散
されても変化せず、結合または複合構造１１５と同じく
押出される。幾何学的なこれらの変形は摩擦共同押出し
のようにしたこの発明の範囲にある。
バ材料は外側または覆い材料１１０内に分布されている
が、それによりファイバが可塑領域１１６内で崩壊し、
連結したファイバのようにはもはや見えない。ここで材
料は短いファイバに切れ、外側の材料１１０の中に分散
されても変化せず、結合または複合構造１１５と同じく
押出される。幾何学的なこれらの変形は摩擦共同押出し
のようにしたこの発明の範囲にある。
【００６２】今まで述べた例は金属マトリクス複合押出
しの変形を図示している。上述のように、この発明は複
合、非複合、またはモノシリック素材の変形に応用でき
る。図１９は摩擦押出しの概念の例を図示しており、ア
ルミニウム棒１２０はブッシュ１２２にある傾斜した穴
１２１を通り、金型１２４の傾斜した穴１２３の中に動
く。金型１２４が固定されているのは棒１２０が矢印１
２５の方向に回転している間であり、金型と棒の間のイ
ンタフェイスにおいて摩擦熱を生ずる。この摩擦熱によ
り軟らかくなる棒は穴１２６を通して押出され、この穴
１２６は傾斜した穴１２３と連結しており押出し部１２
７を形成している。押出し部１２７のグレイン構造は元
の棒１２０に比べて押出し部の直径の７０％以上が不均
一に分布されていることが判る。この過程の間に生ずる
フラッシュは傾斜した穴１２１により調整させる。
しの変形を図示している。上述のように、この発明は複
合、非複合、またはモノシリック素材の変形に応用でき
る。図１９は摩擦押出しの概念の例を図示しており、ア
ルミニウム棒１２０はブッシュ１２２にある傾斜した穴
１２１を通り、金型１２４の傾斜した穴１２３の中に動
く。金型１２４が固定されているのは棒１２０が矢印１
２５の方向に回転している間であり、金型と棒の間のイ
ンタフェイスにおいて摩擦熱を生ずる。この摩擦熱によ
り軟らかくなる棒は穴１２６を通して押出され、この穴
１２６は傾斜した穴１２３と連結しており押出し部１２
７を形成している。押出し部１２７のグレイン構造は元
の棒１２０に比べて押出し部の直径の７０％以上が不均
一に分布されていることが判る。この過程の間に生ずる
フラッシュは傾斜した穴１２１により調整させる。
【図１】１番目の実施例の概略の側面図。
【図２】２番目の実施例の側面からの部分的な断面図。
【図３】３番目の実施例の側面からの部分的な断面図。
【図４Ａ】押出し成形が細長い形で横たわっている４番
目の方法の平面図。
目の方法の平面図。
【図４Ｂ】４番目の方法の側面図。
【図５Ａ】側面のガイドが加わった４番目の方法の平面
図。
図。
【図５Ｂ】側面のガイドが加わった４番目の方法の側面
図。
図。
【図６】消耗部が取りうる１番目（Ａ），２番目（Ｂ）
，３番目（Ｃ）及び４番目（Ｄ）の断面図。
，３番目（Ｃ）及び４番目（Ｄ）の断面図。
【図７】６番目の実施例の側面の部分的な断面図。
【図８】７番目の実施例の側面の部分的な断面図。
【図９Ａ】押出し成形金型の側面の部分的な断面図。
【図９Ｂ】８番目の実施例の側面の部分的な断面図。
【図１０】図８に類似した９番目の実施例。
【図１１】図８に類似した１０番目の実施例。
【図１２】非消耗素材を２つ用いた実施例を示す図。
【図１３】消耗素材を２つ用いた実施例を示す図。
【図１４】消耗素材の１番目の実施例の横断面図。
【図１５】消耗素材の２番目の実施例の横断面図。
【図１６】消耗素材の３番目の実施例の横断面図。
【図１７】ブッシュの使用を示す図。
【図１８】共通押出し成形の実施例を示す図。
【図１９】モノシリック棒の摩擦押出し成形の実施例を
示す図。
示す図。
１ 圧縮複合材
１´ 停滞層
２ スリーブ
３ プランジャ
４ 可塑性の層
４´ 遷移領域
５ ストップ
６，１４，６６ 押出しポート
７，６７ 押出し材
９，１１６ 可塑領域
１０ 消耗棒
１１，１５，３３，３４，７７ 鋳型１１´，５
３ 傾斜した穴 １２，１３ 反対穴 １６ 母材 １７ ＭＭＣ １８ 押出し層 １９ チーク １９ ´，３１，３６，５１，５７，１１２，１２４
金型３０，３４ 消耗素材 ３３ 注入鋳型 ３５，３８，３９，４０，７３，７４，７５，７６，９
５，１１３，１２１，１２３ 穴３７ 入
口開口部 ４１，４２，４３ ウェブ ４４ 中央素材 ４５ 継ぎ目のない管 ５０ 通気孔 ５２，９２ 中央の穴 ５５ 傾斜した部分 ５６ 金属マトリクス複合材 ６０，６１ 非消耗素材 ６２，６３ ディスク ６４ チャンバ ６５ 粉体材料 ７１，７２，１１０ 消耗棒 ７８ 押出し領域 ８０ 成分 ８１ 中空の穴 ８２，８３ コア線 ９１ フレーム支持 ９３ 案内ブッシュ ９３´ ベアリング ９４ 環状のフランジ ９６ 保持プレート ９７ 旋回台 ９８ ＭＭＣ堆積 １００ 切断工具 １１４ クリアランス １１５ 押出し部 １１７ 余分な材料 １２０ ブッシュ １２２ 棒
３ 傾斜した穴 １２，１３ 反対穴 １６ 母材 １７ ＭＭＣ １８ 押出し層 １９ チーク １９ ´，３１，３６，５１，５７，１１２，１２４
金型３０，３４ 消耗素材 ３３ 注入鋳型 ３５，３８，３９，４０，７３，７４，７５，７６，９
５，１１３，１２１，１２３ 穴３７ 入
口開口部 ４１，４２，４３ ウェブ ４４ 中央素材 ４５ 継ぎ目のない管 ５０ 通気孔 ５２，９２ 中央の穴 ５５ 傾斜した部分 ５６ 金属マトリクス複合材 ６０，６１ 非消耗素材 ６２，６３ ディスク ６４ チャンバ ６５ 粉体材料 ７１，７２，１１０ 消耗棒 ７８ 押出し領域 ８０ 成分 ８１ 中空の穴 ８２，８３ コア線 ９１ フレーム支持 ９３ 案内ブッシュ ９３´ ベアリング ９４ 環状のフランジ ９６ 保持プレート ９７ 旋回台 ９８ ＭＭＣ堆積 １００ 切断工具 １１４ クリアランス １１５ 押出し部 １１７ 余分な材料 １２０ ブッシュ １２２ 棒
Claims (18)
- 【請求項１】 複合材料の成形法または再成形法であ
り、複合を作る材料を混合または再混合するため圧力を
かけながら相対的な回転の軸とほぼ平行な方向に一組の
素材を一緒にさせながら、更に複合を押し出しながら一
組の素材を相対的に回転させることから成ることを特徴
とする方法。 - 【請求項２】 素材の両方が非消耗的であり、複合を
作る材料が素材の間にあることを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 素材の１つがスリーブまたはカップか
ら成り、他の素材がそのスリーブまたはカップの中に固
定されたプランジャからなることを特徴とする請求項２
に記載の方法。 - 【請求項４】 素材の１つが複合を作る材料と一体に
なった消耗素材であることを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項５】 消耗素材が母材と微粒子材料から成り
、押出し成形がその母材のマトリクスからなることを特
徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 消耗素材がブッシュにより囲まれてい
ることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の方
法。 - 【請求項７】 複合が素材の１つの中の開口部を通し
て押出され、更に押出しを１つの素材から分離すること
を特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項８】 素材の１つが金型からなることを特徴
とする前述の請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項９】 金型により複合が管の形で押出される
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 素材の１つが鋳型からなることを特
徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法
。 - 【請求項１１】 請求項４による時、鋳型が平面の基
板から成り、基板と消耗素材の間を相対的に横切るよう
に動かすことにより押出しマトリクスが基板に沿って置
かれていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 鋳型が注入鋳型からなることを特徴
とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 両方の素材が消耗素材から成り、そ
れぞれの素材の中央に穴があり、その中で素材の並置さ
れた先端を一緒にさせしかも相対的に回転し、複合が中
央の穴の一方または両方を通して押出されることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 両方の素材が消耗素材から成り、押
出し材料の型を作るため素材の間のインタフェイスの回
りに与えられている鋳型によりその素材が一緒になりし
かも相対的に回転することを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項１５】 金属素材を再成形する方法で、素材
と金型を相対的に回転しながら素材を金型に向かわせる
ことにより合成摩擦熱が可塑領域を発生し、更に素材を
金型の開口部を通して押出すことにより素材が可塑領域
を通過することからあらゆる不連続または不均一の再分
配が生ずることを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 金属素材を再成形する方法で、素材
と金型を相対的に回転しながら素材を金型に向かわせる
ことによりねじりによるずれが素材の断面の少なくとも
１部分を通して広がる領域に生じ、更に金型の中の開口
部を通して素材を押出すことにより母材が押出しの段階
より前に再分配されることを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 領域が素材の横断面のほぼ７０％以
上広がることを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 領域が素材の直径の全てを越えて広
がることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909012572A GB9012572D0 (en) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | Forming metal extrusions |
| GB9012571.7 | 1990-06-06 | ||
| GB9012572.5 | 1990-06-06 | ||
| GB909012571A GB9012571D0 (en) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | Friction surfacing |
| GB909018225A GB9018225D0 (en) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | Forming composite materials |
| GB9018225.4 | 1990-08-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228221A true JPH04228221A (ja) | 1992-08-18 |
| JP2725482B2 JP2725482B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=27265120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3160770A Expired - Lifetime JP2725482B2 (ja) | 1990-06-06 | 1991-06-06 | 複合材料の成形方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0460900B1 (ja) |
| JP (1) | JP2725482B2 (ja) |
| AT (1) | ATE152013T1 (ja) |
| CA (1) | CA2043739A1 (ja) |
| DE (1) | DE69125753T2 (ja) |
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| JP2007167952A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-07-05 | General Electric Co <Ge> | ナノサイズ／サブミクロン均質粒状組織を有する構造構成部品を形成する方法 |
| JP2019115909A (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-18 | 株式会社Uacj | 押出複合材及びその製造方法 |
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Families Citing this family (17)
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|---|---|---|---|---|
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| WO1997048549A1 (en) * | 1996-06-18 | 1997-12-24 | Gubenko, Lev | Method and die assembly for pressing powders and other fragmented materials |
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| CN109365560A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-02-22 | 江苏科技大学 | 一种制备超细晶杯形件的旋转反挤压装置与方法 |
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| TWI802421B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-05-11 | 安炬科技股份有限公司 | 複合材料製造設備 |
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