JPH0636953B2

JPH0636953B2 - 金属製試験材の製造方法

Info

Publication number: JPH0636953B2
Application number: JP62195830A
Authority: JP
Inventors: 定夫近藤; 英人大山; 正彦小田
Original assignee: Kobelco Research Institute Inc
Current assignee: Kobelco Research Institute Inc
Priority date: 1987-08-05
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS6440129A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、金属製試験材の製造方法に関し、詳細に
は、多数の比較的小さい複数個の金属製試験素材を同じ
加工条件で塑性加工し、金属製試験材を製造することを
目的とする金属製試験材の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術）従来、多数の比較的小さい複数個の金属製試験素材を同
じ加工条件で塑性加工し、金属製試験材を製造するに
は、金属製試験素材を１個づつ圧縮加工、鍛造加工また
は圧延加工により塑性加工していた。

（発明が解決しようとする問題点）従来、多数の比較的小さい複数個の金属製試験素材を同
じ加工条件で塑性加工し、金属製試験材を製造するに
は、金属製試験素材を１個づつ圧縮加工、鍛造加工また
は圧延加工により塑性加工していたので、その加工能率
が悪く、加工に長時間を要し、また、複数個の金属製試
験素材を同じ加工条件で塑性加工することが難しかっ
た。特に温間塑性加工、熱間塑性加工の場合は、同じ加
工条件で塑性加工することが難しかった。

この発明は、従来のものが持つ以上のような問題点を解
消させ、短時間で多数の比較的小い複数個の金属製試験
素材を同じ加工条件で塑性加工し、金属製試験材を製造
することができる金属製試験材の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この目的を達成するために、この発明は次のような構成
としている。すなわち、この発明に係わる金属製試験材
の製造方法は、次の(a)−(e)から成る金属製試験材の製
造方法である。

(a) 金属製試験素材と変形抵抗が同等の２枚の金属板
の少なくとも１枚に、２枚の金属板を重ね合わせた時に
形成される穴が金属製試験素材の形状と類似形状であっ
て、その内部に金属製試験素材を装填可能な複数個の穴
を設ける工程。

(b) 前記複数個の穴および／または金属製試験素材の
表面に溶着防止剤を塗布する工程。

(c) 前記溶着防止剤の塗布後、この複数個の穴に金属
製試験素材を装填し、２枚の金属板を重ね合わせてその
周辺を固着する工程。

(d) 前記固着された２枚の金属板を、装填された金属
製試験素材と共に塑性加工する工程。

(e) 前記塑性加工された２枚の金属板と金属製試験材
のそれぞれを分離する工程。

（作用）この発明に係わる金属製試験材の製造方法により、複数
個の金属製試験素材を同時に同じ加工条件で塑性加工す
るには、次のようにする。

金属製試験素材と変形抵抗が同等の２枚の金属板の１枚
に、金属製試験素材の形状と類似形状であって、その内
部に金属製試験素材を装填可能かつ保持可能な複数個の
穴を設ける。次にこの複数個の穴および金属製試験素材
の表面に溶着防止剤を塗布する。次にこの複数個の穴に
金属製試験素材を装填・保持し、他方の１枚の金属板を
合わせ、固着する。この固着は金属板の端部を溶接する
こと等の方法により行う。ついで、前記固着された２枚
の金属板を、装填・保持された金属製試験素材と共に所
定の塑性加工条件で塑性加工する。この加工の終了後、
前記端部の固着部を切断等の方法により、固着を解除
し、２枚の金属板を離し、ついで金属製試験材を取り出
す。

このように塑性加工すると、金属製試験素材と金属板の
変形抵抗が同等であり、金属製試験素材と金属板に設け
られた穴が類似形状であり、その穴に金属製試験素材が
装填・保持され、また、２枚の金属板が重ね合わされ固
着されているので、これを塑性加工すると塑性加工時に
おいて金属製試験素材は外れること無く、金属製試験素
材と金属板とが一体となって加工され、金属製試験素材
は金属板と同様の加工を受ける。即ち、金属製試験素材
は金属板と同様の温度および加工率を受けて加工され
る。従って、金属製試験素材に所要の塑性加工条件を付
与するには、その塑性加工条件を金属板に付与すればよ
いのである。また、金属板に設けられた複数個の穴に、
金属製試験素材を装填・保持し、同時に加工されるの
で、装填・保持された各々の金属製試験素材は各々の加
工条件を同じにすることができる。即ち、金属製試験素
材は各々が同様の加工温度および加工率を受けることが
できる。又、同時に多数加工される。また、塑性加工前
に金属板の穴および金属製試験素材の表面に溶着防止剤
が塗布されているので、塑性加工後は端部の固着部を切
断等の方法により、固着を解除し、２枚の金属板を離せ
ば、簡単に金属製試験材を取り出すことが出来る。即
ち、前記溶着防止剤の塗布により、塑性加工時における
金属製試験素材と金属板との溶着が防止されているの
で、塑性加工後は簡単に金属製試験材が外れるのであ
る。

上記において、金属製試験素材と類似形状の複数個の穴
の設け方については、金属製試験素材と変形抵抗が同等
の２枚の金属板について、２枚の金属板の両方に穴を設
け、すなわち、２枚の金属板を重ね合わせた時に形成さ
れる穴が金属製試験素材の形状と類似形状であって、そ
の内部に金属製試験素材を装填可能かつ保持可能な穴と
なるように２枚の金属板の両方に穴を設けてもよい。ま
た、穴を有底にしてもよいし、あるいは無底にしてもよ
い。また、穴の周壁と底部との為す角度は90゜にしても
よいし、あるいは、90゜より大きくすなわち穴の周壁を
テーパ状にしてもよい。また、穴を有底にしてもよい
し、或いは無底にしてもよい。或いは、これらの組合せ
により設けてもよい。但し、２枚の金属板を重ね合わせ
た時に形成される穴の周壁と底部との為す角度が90゜の
ときは、穴の両端部とも無底にすると塑性加工時におい
て金属製試験素材が外れる可能性があるので、穴の端部
の少なくとも片方は有底にすることが望ましい。

（実施例）この発明の実施例を、第１図−第２図を参照しながら説
明する。

金属製試験素材はTi−6Al−4V系のチタン合金を用い
た。その形状は、第１図に示すようなボタン状であり、
大きさは厚みが15mm、直径が最大部で31mmのものであ
る。

２枚の金属板(1)および(2)は、JIS称号のSS41相当の普
通鋼を用いた。その形状寸法は、いずれも厚みが9mm、
巾が174mm、長さが248mmである。この２枚の金属板(1)
および(2)を使用し、機械加工により、第１図に示すよ
うに金属板(1)には円柱形で有底の穴を設け、金属板(2)
には周壁がテーパ状であり、板厚を貫通した無底の穴を
設けた。すなわち、この２枚の金属板(1)および(2)を重
ね合わせた時、形成される穴が金属製試験素材の形状に
類似し、かつ、金属製試験素材の寸法より少し大きい穴
を複数個設けた。

次に、この複数個の穴および金属製試験素材の表面に溶
着防止剤を塗布した。この溶着防止剤にはアルミナ粉末
を水でねったものを用いた。塗布された溶着防止剤の乾
燥後、この複数個の穴に金属製試験素材を、第２図に示
すように装填し、２枚の金属板を合わせ、固着した。こ
の固着は金属板の端部の全周を溶接する方法により行っ
た。このようにして金属製試験素材が装填かつ保持さ
れ、固着された２枚の金属板を、950℃で１時間加熱し
た後、圧延加工を行った。すなわち、固着された２枚の
金属板の圧延前の合成板厚18mmから６mmまで圧下、すな
わち、加工率にして67％の圧延加工を行った。

上記加工後、冷却し、２枚の金属板の端部の固着部を切
断し、除去して固着を解除し、２枚の金属板を離し、つ
いで金属製試験材を取り出した。ここで、溶着防止剤の
塗布により、塑性加工時における金属製試験素材と金属
板との溶着が防止されているので、塑性加工後は簡単に
金属製試験材の分離、取り出しが可能である。この圧延
後の金属製試験材について厚みを測定した結果、複数個
すなわち15個の金属製試験材は圧延前の15mmから平均５
ｍｍになっており、これは加工率にして平均67％である
ので、金属製試験素材は金属板と同様の加工率を受けた
ことになる。また、15個の金属製試験素材の圧延後の厚
みは、上記のように平均５mmであるが、全て4.98から5.
01mmまでの範囲に入っており、従って15個の金属製試験
素材は全て同様の加工率を受けたことになる。

上記厚み測定後、金属製試験材について所定の熱処理を
行い、ついで硬さの測定および結晶粒度の測定およびミ
クロ組織の観察を行った。硬さはビッカース硬度で315
−321の範囲にあり、15個の金属製試験材の間での差は
極めて小さく、また、結晶粒度およびミクロ組織につい
ては、15個の金属製試験材の間での差は認められなかっ
た。

一方、本発明と比較するため、従来の方法による実験も
行った。すなわち、上記本発明の実施例と同様の形状寸
法のTi−6Al−4V系チタン合金を金属製試験素材とし、
これを950℃で１時間加熱した後、15個について１個ず
つ順番にプレスにより圧縮加工を行った。本発明の実施
例と異なり、圧延ではなくプレスによる圧縮加工を行っ
た理由は、金属製試験素材が小さくて圧延が極めて難し
いからである。このプレスによる圧縮加工において、目
標の加工率は、本発明の実施例と同様の67％とし、加工
後の厚みの目標値は5.00mmとした。このプレスによる圧
縮加工後の金属製試験材について厚みを測定した結果、
15個の金属製試験材の加工後の厚みは、4.86から5.23ま
での範囲に渡っており、15個の金属製試験素材の受けた
加工率はそれぞれ異なっていることになるが、この加工
率のばらつきの程度は本発明の場合に比べて大きい。厚
み測定後、金属製試験材について所定の熱処理を行い、
ついで硬さの測定を行った。硬さはビッカース硬度で29
8−357の範囲にあり、15個の金属製試験材の間での差は
本発明の場合に比べて大きかった。

金属製試験材は、金属材料や金属製品の開発等のための
金属材料特性に係る試験に供するものであり、通常多数
製造される。例えば、高強度且つ高耐食性の高張力ステ
ンレス鋼の開発に際し、種々の化学成分を含有するステ
ンレス鋼について、圧延等の塑性加工をして小塊状の試
験材を多数製造した後、種々の熱処理を施し、これらの
試験材より試験片を採取し、硬さ試験や耐食性試験を行
い、化学成分の影響や熱処理の影響を調べ、かかる研究
を繰り返すことにより所要の高張力ステンレス鋼を開発
する。このように多数の試験材が必要になるので、上記
の如く多数の小塊状の試験材を製造することが多い。

上記塑性加工においてバラツキがあると、これにより試
験評価精度が低下し、化学成分や熱処理の差異による強
度、靭性、耐食性の微妙な差異を明確にし得ず、試験の
目的を達成し難くなる。かかるバラツキの低減のため、
先ずは多数の試験材を同時に一緒に塑性加工する手段が
採用される。このとき更に塑性加工のバラツキの少ない
ことが必要である。

かかる点において、前記の如く、従来の方法では金属製
試験素材の受けた加工率は個体間でそれぞれ異なってお
り、その差が比較的大きいが、これに対し本発明の方法
は金属製試験素材の受ける加工率は個体間での差が極め
て小さく、いずれの金属製試験素材にも同様の加工率を
付与することが出来、塑性加工のバラツキを極めて少な
くし得るので、試験精度を向上し得、試験目的をより達
成し易くなる。

（発明の効果）本発明に係る金属製試験材の製造方法は、試験素材を保
持する金属板として試験素材と変形抵抗が同等のものを
用いているので、試験素材と金属板とが一体となって塑
性加工され、試験素材は金属板と同様の加工を受け、一
方金属板の加工率制御は容易であり、従って試験素材に
所要の加工率を容易に付与し得る。

２枚の金属板により形成される穴に試験素材を装填・保
持すると共に２枚の金属板の周辺を固着しているので、
塑性加工中に試験材が外れる等の不具合の発生を止し
得、又、それにより試験素材に所定の塑性加工を確実に
付与し得る。又、試験材を拘束した状態で加工し得るた
めに試験材表面近傍と内部との加工率の差が極小にし
得、加工を均一に付与し得る。更には、脆い試験素材の
場合でも飛散することなく塑性加工し得、試験材を完全
に回収し得る。

試験素材の装填・保持用の穴を複数個設けているので、
多数の試験素材を同時に所要の加工条件で塑性加工し
得、従って加工条件を同一にし得、試験材間の加工条件
のバラツキを無くし得る。又、試験材加工の能率が高ま
り、所要時間が短縮化される。

穴の形状、大きさは種々変化させ得るので、いろいろな
形状、大きさの試験素材を同等の加工条件下で塑性加工
し得る。

従って、本発明に係る金属製試験材の製造方法によれ
ば、短時間で多数の比較的小さい複数個の金属製試験素
材を同時に同じ加工条件で再現性良く塑性加工すること
ができ、又、塑性加工後は簡単に金属製試験材を取り出
すことが出来るので作業性も良好である。そのため、短
時間で多数の金属製試験材を同じ加工条件で精度良く製
造し得るようになる。

このように試験材を精度良く製造し得るので、塑性加工
のバラツキに基づく試験材評価精度の低下を防止し得、
その結果試験精度を著しく向上し得、例えば成分等の差
異による金属材料特性の差異を明確に把握し得るように
なる。

更には、試験素材が小さい場合は一般的に一方向圧延等
の如き偏向塑性加工が極めて難しいが、本発明に係る方
法によれば容易に偏向塑性加工し得るようになるという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は２枚の金属板を重ね合わせたときに形成される
穴に装填された金属製試験素材と金属板のＢ−Ｂ側断面
図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ断面図である。 (1)(2)……金属板、(3)……金属製試験素材 (4)……穴、(5)……溶着防止剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭48−90961（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−193703（ＪＰ，Ａ) 特公昭33−5105（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次の(a)−(e)から成る金属製試験材の製造
方法。 (a) 金属製試験素材と変形抵抗が同等の２枚の金属板
の少なくとも１枚に、２枚の金属板を重ね合わせた時に
形成される穴が金属製試験素材の形状と類似形状であっ
て、その内部に金属製試験素材を装填可能かつ保持可能
な複数個の穴を設ける工程。 (b) 前記複数個の穴および／または金属製試験素材の
表面に溶着防止剤を塗布する工程。 (c) 前記溶着防止剤の塗布後、この複数個の穴に金属
製試験素材を装填し、２枚の金属板を重ね合わせてその
周辺を固着する工程。 (d) 前記固着された２枚の金属板を、装填された金属
製試験素材と共に塑性加工する工程。 (e) 前記塑性加工された２枚の金属板と金属製試験材
のそれぞれ分離する工程。