JPH09323135A - 型材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】素材である帯板材１１を圧延して縁部分に肉厚
部分１４を有する型材１２を製造する際に、材料の流れ
を改善し、歪みがなく、また中央部分１３と肉厚部分と
の厚さの比の大きな型材を製造可能とする。 【解決手段】圧延ローラ１６により中央部分１３を厚さ
方向に圧延するとともに、サイドローラ１７により縁部
の肉厚部分１４を幅方向に圧延し、この中央部分１３と
肉厚部分１４における材料の長手方向の流れ量を等しく
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属材料の帯板材を
ロール等により圧延して少なくとも一側縁部分に肉厚部
分を有する型材を製造する方法に関する。さらに特定す
れば、本発明は圧延の際の型材の曲り等の変形を防止
し、中央部分の厚さと肉厚部分の厚さの比の大きな型材
が圧延可能であるとともに、板厚の薄い帯板材でもこの
ような圧延を可能とする型材の製造方法を提供するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえば図１に示すような銅
等の金属材料からなる帯板材をロール等により圧延し、
図２に示すように中央部分３の両側部分に肉厚部分４が
形成された型材２を製造することがおこなわれている。

【０００３】このような圧延は、たとえば図３に示すよ
うな４方向圧延装置を使用して行われる。すなわち、６
は一対の圧延ロールで、これらの圧延ロール６の間には
上記の型材２の断面形状に対応した形状の隙間が形成さ
れる。また、これらの圧延ロール６の両側には一対のサ
イドロール７が転接されている。そして、図３に示すよ
うに、帯板材１をこれらの圧延ロール６によりその板厚
方向に圧延するとともに、上記のサイドロール７により
この帯板材１が幅方向に広がるのを規制している。

【０００４】ところで、上記のような圧延の際には、板
厚方向に圧延すなわち圧縮された材料は帯板材の長手方
向や幅方向に流れ、いわゆるメタルフローを生じる。し
かし、図３に示すように、この型材２の中央部分３と肉
厚部分４とでは、素材の帯板材１の板厚方向の圧延量に
差がある。このため、この中央部分３と肉厚部分４とで
は、その長手方向の材料の流れ量に差が生じ、中央部分
３と肉厚部分４との間の段部５に大きな剪断変形が生
じ、この型材２の曲り、または段部５の割れ等の不具合
を生じる。

【０００５】ところで、実際の圧延の際には、このよう
な中央部分３と肉厚部分４との長手方向の材料の流れ量
の差は、図３の矢印に示すように、中央部分３から肉厚
部分４への幅方向の材料の流れにより軽減される。すな
わち、圧延ロール６により板厚方向に圧延された材料
は、長手方向ばかりでなく幅方向にも流れ、このような
幅方向の材料の流れにより、中央部分３と肉厚部分４と
の長手方向の材料の流れ量の差はある程度は補償され
る。

【０００６】しかし、このような幅方向の材料の流れが
生じると、圧延中の材料の流れが複雑になり、圧延され
た型材内に大きな残留応力が生じるので、圧延後にこの
型材２の焼鈍等の作業が必要となる。また、この幅方向
の材料の流れは、圧延ロール６の周面との摩擦力によっ
て大きな制約を受ける。したがって、素材となる帯板材
１または型材２の厚さが薄い場合、あるいはそれらの厚
さと幅の比が大きい場合には、上記の圧延ロール６の周
面との摩擦によって十分な幅方向の材料の流れが得られ
ない。

【０００７】したがって、上記のような従来の圧延方法
では、材料が銅材料等の軟質の金属の場合でも、素材の
帯板材の厚さが２ｍｍ以下、帯板材の幅がその板厚の５
倍以上のものは上記のような圧延が困難となる。また、
圧延する型材の中央部分と肉厚部分との厚さの比が１．
２以上の場合にも圧延が困難となり、圧延の精度が低下
してしまう等の不具合があった。さらに、上記のような
従来の方法では、圧延の際の材料の流れが複雑であり、
圧延した型材内に大きな残留応力が生じるので、割れや
歪みが生じやすく、これを防止するには圧延後の焼鈍に
十分な配慮を必要とする等の不具合もあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
基づいてさなれたもので、圧延の際の材料の流れを改善
し、素材である帯板材や圧延後の型材の厚さが薄く、ま
た厚さと幅の比が大きい場合や、型材の薄肉の中央部分
と肉厚部分との厚さの比が大きい場合でも圧延が可能で
あり、また圧延後の残留応力を軽減することができ、圧
延した型材の歪みや割れ等の不具合を防止することがで
き、また圧延後の焼鈍等も容易となる型材の製造方法を
提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された本
発明は、帯板材の中央部分を板厚方向に圧延するととも
に、この帯板材の側縁部分を幅方向に圧延し、上記の中
央部分の板厚方向の圧延によるこの帯板材の長手方向の
材料の流れ量と、上記の幅方向の圧延による長手方向の
材料の流れ量とが略等しくなるように上記の板厚方向の
圧延量と幅方向の圧延量とを設定したものである。

【００１０】したがって、この中央部分と肉厚部分との
長手方向の材料の流れ量は等しくなり、これらの部分の
間の段部等に剪断変形が生じることがない。よって、こ
の圧延の際の材料の流れが改善され、良好な圧延が可能
となる。また、この圧延の際には、材料の幅方向の流れ
に依存しないので、素材の帯板材や圧延後の型材の厚さ
が薄く、また厚さと幅の比が大きい場合や、型材の薄肉
の中央部分と肉厚部分との厚さの比が大きい場合でも圧
延が可能であり、また圧延後の残留応力を軽減すること
ができ、圧延した型材の歪みや割れ等を防止することが
できる また、請求項２に記載の本発明は、前記の素材となる帯
板材の厚さをｔ１、前記の圧延した型材の両側縁部の肉
厚部分の厚さをｔ２、中央部分の厚さをｔ３、帯状材の
幅をＷ１、型材の幅をＷ２とした場合に、 ｔ２／ｔ３ ≦ ５．０ Ｗ１−Ｗ２ ≦ ５．０ｔ１ としたものである。なお、肉厚部分が片側縁部にのみ形
成されているものは、 Ｗ１−Ｗ２ ≦２．５ｔ１ とするものである。

【００１１】一般に、圧延の際の材料の流れの状態はそ
の材料の機械的な特性に影響されるが、本発明の場合に
は材料の流れが一様な長手方向の流れであり、このよう
な場合には材料の流れの状態は材料の種類等にはあまり
影響されない。そして、このような場合には、上記の各
式を満足させる条件で圧延をおこなうことにより、上記
のような長手方向の略一様な材料の流れが達成でき、ま
た素材の帯状材の縁部が幅方向の圧延の際に座屈を生じ
ることがない等、材料を問わず確実な圧延ができるもの
である。

【００１２】また、請求項３に記載の本発明は、前記の
肉厚部分の厚さは、素材となる前記の帯板材の厚さより
厚くしたものである。したがって、比較的薄い帯状材の
中央部分を厚さ方向に圧延し、またこの帯状材の縁部を
幅方向に圧延してその厚さを増大させて肉厚部分を形成
することができ、この圧延の際の全体的な塑性変形量を
少なくすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
形態を説明する。図４および図５には、本発明の第１の
実施形態を示し、このものは断面が矩形の帯板材を両縁
部に肉厚部分を有する断面Ｉ字状の型材を圧延成型する
場合のものである。

【００１４】図４には、本発明の方法に使用される圧延
装置の概略正面図を示す。この圧延装置そのものは、従
来の方法に使用される圧延装置と概略同様の構成であ
り、図中の１６は一対の圧延ロール、１７はサイドロー
ルである。そして、これらの圧延ロール１６の周面の間
には、圧延する型材１２の断面形状に対応した形状の隙
間が形成されており、またこの圧延される型材１２の幅
方向の寸法は上記のサイドロール１７によって規制され
ている。

【００１５】次に、図５を参照して本発明の方法によっ
て圧延する素材の帯板材１１と、圧延する型材１２の形
状寸法の関係を説明する。この素材となる帯状材１１
は、断面が略矩形のもので、その厚さはｔ１、幅はＷ１
である。

【００１６】また、圧延される型材１２は、薄肉の中央
部分１３と、その両側縁部の肉厚部分１４とを有する断
面Ｉ字状のもので、これらの部分の間にはテーパ状の段
部１５が形成されている。そして、図５に示すように、
上記の肉厚部分１４の厚さはｔ２、中央部分１３の厚さ
はｔ３、全体の幅はＷ２である。また、上記の肉厚部分
１４の幅はそれぞれＡ１、上記のテーパ状の段部１５の
幅はＡ２である。

【００１７】本発明の方法による圧延では、上記の素材
の帯板材１１の幅Ｗ１は、型材１２の幅Ｗ２より広く形
成されている。したがって、このような帯板材１１が図
４に示すような圧延装置により圧延される際には、この
図４の矢印に示すように、一対の圧延ローラ１６，１６
によって板厚方向に圧延されるとともに、サイドローラ
１７よってこの帯板材１１の両側縁部がその幅方向の内
側に向かって圧延される。

【００１８】そして、本発明の方法では、上記の圧延ロ
ール１６，１６による中央部分１３の板厚方向の圧延量
と、サイドローラ１７，１７による両側部分、つまり肉
厚部分１４の幅方向の圧延量が所定の関係になるように
各部の寸法が設定されている。この圧延量等の設定は、
上記の中央部分１３の板厚方向の圧延によって生じる長
手方向の材料の流れ量と、肉厚部分１４の幅方向の圧延
によって生じる長手方向の材料の流れ量とが、互いに略
等しくなるように設定されるものである。このような設
定は、素材となる帯板材１１と、圧延される型材１２の
断面の各部の寸法を適宜設定することによりおこなわれ
る。

【００１９】たとえば、図５に示すような帯板材１１と
型材１２との場合には、 Ｗ１＝Ｗ２＋（ｔ２−ｔ３／ｔ３）×（２Ａ１＋Ａ２） （１） を満足するように各部の寸法を設定することにより、上
記のような適切な設定ができる。

【００２０】このような（１）式を満足することによ
り、中央部分１３と肉厚部分１４における長手方向の材
料の流れがほぼ等しくなる。したがって、この場合に
は、幅方向の材料の流れはほとんど生じない。そして、
この圧延の際には、材料流れは中央部分１３および肉厚
部分１４の断面全体において、ほぼ一様の流れ量の単純
な流れになる。よって、たとえば段部１５等において長
手方向の材料の流れ量の差による剪断変形等が生じるこ
とがなく、圧延後に過大な残留応力が生じることはな
い。よって、圧延した型材１２に歪みや割れ等が生じる
ことが確実に防止され、また圧延後の焼鈍等の作業も簡
単なものですむ。

【００２１】なお、これらの帯板材１１や型材１２の寸
法等を所定の範囲内に規制することにより、上記のよう
な略一様な材料の流れを確実に達成することができる。
すなわち、上記の中央部分１３における材料の流れの挙
動と、肉厚部分１４における材料の流れの挙動の変化は
線形ではない。したがって、これらの部分における圧延
量の差が大きくなると、上記のような関係が維持できな
くなる。そして、上記のように一様な長手方向の材料の
流れを確実に生じさせるには、 ｔ２／ｔ３ ≦ ５．０ （２） を満足することにより、上記の関係を維持し、長手方向
の材料の流れをほぼ一様なものとすることができる。

【００２２】また、上記のような帯板材１１の両端部の
部分、すなわち肉厚部分１４に形成される部分の厚さと
長さの比が過大になると、この部分をサイドローラ１
７，１７により幅方向に圧延する際に、これらの部分に
座屈が生じる可能性がある。この部分の変形は、中央部
分の圧延変形、その他の影響を受けており、一般的な座
屈の式は適用できず、実験的には、 Ｗ１−Ｗ２ ≦ ５．０ｔ１ （３） を満足するようにすることにより、この帯状材１１の両
縁部の座屈を防止することができる。

【００２３】なお、一般に圧延の際の材料の流れの状態
は材料の機械的な特性に影響されるが、本発明の場合に
は材料の流れが単純で一様な長手方向の流れであり、こ
のような場合には材料の流れの状態は材料の種類等には
あまり影響されない。そして、このような場合には、上
記の各式を満足させる条件で圧延をおこなうことによ
り、上記のような長手方向の略一様な材料の流れが達成
でき、また素材の帯状材の縁部が幅方向の圧延の際に座
屈を生じることがない等、材料を問わず確実な圧延がで
きるものである。

【００２４】なお、本発明は上記の実施形態には限定さ
れない。たとえば、第２の実施形態として、図６に示す
ように中央部分２３の一方の縁部にのみ肉厚部分２４を
形成した断面形状の型材２２を圧延することも可能であ
る。この場合には、前記の圧延装置の圧延ロール等の形
状は、このような断面の型材２２に対応したものを使用
することはもちろんである。また、この場合に、上述の
ように一様な材料の流れを達成するためには、図６に示
すような素材となる帯状材２１と圧延する型材２２との
各部の寸法を、 Ｗ１＝Ｗ２＋（ｔ２−ｔ３／２ｔ３）×（２Ａ１＋Ａ２） （４） とすることにより達成することができる。

【００２５】また、この場合には、圧延の際の材料の流
れを円滑にし、また帯状材２１の縁部の座屈を防止する
ための条件は、上記の（３）式の代わりに、 Ｗ１−Ｗ２ ≦ ２．５ｔ１ （５） となる。

【００２６】さらに、本発明は上記の実施形態には限定
されず、少なくとも一方の縁部に肉厚部分を有する型材
の圧延一般に適用することができる。この場合に、肉厚
部分の形状等の相違する場合には、上記の（１）または
（４）式は適用できないが、これらに相当する式は計算
および試験片の試験を重ねることにより、その肉厚部分
の形状等に対応した適切な式を導くことができることは
もちろんである。

【００２７】また、本発明の方法によれば、上記の型材
の肉厚部分の厚さを、上記の素材となる帯状材の厚さよ
り厚くなるようにして圧延をすることが可能となる。す
なわち、このような圧延は、型材の肉厚部分の厚さを、
素材となる帯板材の厚さより薄く設定し、この型材の薄
肉の中央部分のみならず、肉厚部分においても厚さ方向
に圧延し、これによりこの型材の形状寸法を正確にする
ことが一般的である。しかし、本発明の方法によれば、
この素材の帯板材の縁部を幅方向に圧延するので、この
幅方向の圧延によりこの縁部の厚さが増大する。したが
って、圧延する型材の断面形状、または材料その他の条
件により、この肉厚部分の厚さを素材である帯板材の厚
さより厚くなるように設定し、上記のようにこの帯板材
の縁部の幅方向の圧延によりその厚さを増大させ、これ
により肉厚部分を形成することができる。このようにす
ることにより、この圧延の際の全体的な塑性変形量が少
なくなるので、圧延の際の歪みをさらに減少させること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、圧延する型
材の中央部分と肉厚部分との長手方向の材料の流れ量は
等しくなり、これらの部分の間の段部等に剪断変形が生
じることがない。よって、この圧延の際の材料の流れが
改善され、良好な圧延が可能となる。また、この圧延の
際には、材料の幅方向の流れに依存しないので、素材の
帯板材や圧延後の型材の厚さが薄く、また厚さと幅の比
が大きい場合や、型材の薄肉の中央部分と肉厚部分との
厚さの比が大きい場合でも圧延が可能であり、また圧延
後の残留応力を軽減することができ、圧延した型材の歪
みや割れ等を防止することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の圧延素材の帯板材の一部の斜視図。

【図２】従来の圧延型材の一部の斜視図。

【図３】従来の圧延方法を説明するための圧延装置の正
面図。

【図４】本発明の第１の実施形態を説明する圧延装置の
正面図。

【図５】第１の実施形態の帯板材と型材の形状および寸
法を示す断面図。

【図６】第２の実施形態の帯板材と型材の形状および寸
法を示す断面図。

【符号の説明】

１１ 帯板材 １２ 型材 １３ 中央部分 １４ 肉厚部分 １６ 圧延ローラ １７ サイドローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２１Ｂ 1/08 Ｂ２１Ｂ 37/00 １４４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属材料からなる帯板材を圧延して少な
   くとも一側縁部に肉厚部分を有する型材を製造する方法
   であって、 上記の帯板材の中央部分を板厚方向に圧延するととも
   に、この帯板材の側縁部分を幅方向に圧延し、上記の中
   央部分の板厚方向の圧延によるこの帯板材の長手方向の
   材料の流れ量と、上記の幅方向の圧延による長手方向の
   材料の流れ量とが略等しくなるように上記の板厚方向の
   圧延量と幅方向の圧延量とを設定したことを特徴とする
   型材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記の帯板材の厚さをｔ１、前記の圧延
   した型材の肉厚部分の厚さをｔ２、中央部分の厚さをｔ
   ３、帯状材の幅をＷ１、型材の幅をＷ２とした場合に、 上記の肉厚部分が両側縁部に形成されている場合には、 ｔ２／ｔ３ ≦ ５．０ Ｗ１−Ｗ２ ≦ ５．０ｔ１ また、上記の肉厚部分が片側縁部にのみ形成されている
   場合には、 ｔ２／ｔ３ ≦ ５．０ Ｗ１−Ｗ２ ≦ ２．５ｔ１ としたことを特徴とする請求項１の型材の製造方法。
3. 【請求項３】 前記の肉厚部分の厚さは、素材となる前
   記の帯板材の厚さより厚くしたことを特徴とする請求項
   １の型材の製造方法。