薄壁细管以及制作该薄壁细管的拉拔加工装置和拉拔加工方法_5

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线图。图16(a)?(d)分别是表示与图15(a)?(d)对应 的结晶结构(六方晶结构)的取向的示意图。
[0172] 如图15(b)、(c)的曲线图所示,进行了本发明的拉拔加工的样品2、3与圆周方向 呈90[° ]倾斜,沿着圆周方向取向。此时取向的情形如图16(b)、(c)所示。即,构成圆管 143的结晶143c沿着与从圆管的内侧面143a朝向外侧面143b的方向垂直的方向(圆周方 向)同样地取向。另外,构成圆管153的结晶153c沿着与从圆管的内侧面153a朝向外侧 面153b的方向垂直的方向(圆周方向)同样地取向。
[0173] 如图15(a)的曲线图所示,进行了拉拔加工的样品1沿从圆管的轴朝向表面的方 向(半径方向)取向。此时取向的情景如图16(a)所示。即,构成圆管133的结晶133c从 圆管的内侧面133a朝向外侧面133b同样地取向。
[0174] 如图15(b)、(c)的曲线图所示,进行了本发明的拉拔加工的样品2、3与圆周方向 呈90[° ]倾斜,沿着圆周方向取向。此时取向的情景如图16(b)、(c)所示。即,构成圆管 143的结晶143c沿着与从圆管的内侧面143a朝向外侧面143b的方向垂直的方向(圆周方 向)同样地取向。另外,构成圆管153的结晶153c沿着与从圆管的内侧面153a朝向外侧 面153b的方向垂直的方向(圆周方向)同样地取向。
[0175] 如图15(d)的曲线图所示,利用现有技术进行拉拔加工的样品4向圆周方向和半 径方向随机取向。此时的取向的情景如图16(d)所示。即,构成圆管163的结晶163c沿从 圆管的内侧面163a朝向外侧面163b的方向(半径方向)和与其垂直的方向(圆周方向) 随机取向。
[0176] <第二实施方式>
[0177] (A)样品的制作
[0178] 在本实施方式中,研宄了结晶取向不同的薄壁细管的制作方法。图17是表示薄壁 细管的制作方法的流程图。
[0179] 首先,从由市售镁合金构成的挤压棒材AZ31切出外径10[mm]的坯料,在温 度450 °C、挤压比42的条件下进行热挤压成形,获得外径3 [mm] X内径2. 6 [mm](壁厚 200[ym])的挤压圆管(热间挤压加工)。这里所使用的挤压棒材AZ31的组成为:镁 (Mg) 96 [重量% ]、错(Al) 3 [重量% ]、锌(Zn) 1 [重量% ]。
[0180] 接下来,将长芯轴插入所获得的圆管中,将圆管与芯轴一起插入拉拔模具,在室温 的大气中进行拉拔加工处理(冷拉拔加工)。反复进行拉拔加工和热处理直至拉拔加工体 的最终形状为外径I. 8 [mm] X内径I. 5 [mm](壁厚150 [ μ m]),其中拉拔加工将加工前后的 圆管的与长度方向垂直的截面的面积缩小率调节为每次工序在1. 8?14. 8 [%]的范围内, 在加工处理后进行400 [°C ] X 30 [min]的退火处理(热处理)。
[0181] 然后,通过在获得最终形状的最终拉拔工序中分别使用不同的拉拔加工法,获得 以下具体叙述的结晶取向组织不同的样品5?8。图18是表示不同拉拔加工装置结构的示 意图。
[0182] (样品 5)
[0183] 作为拉拔加工法,样品5利用图18(a)所示"固定芯轴拉拔"装置制作而成。在图 18(a)中,101为模具(第一机构),102为芯轴(第二机构),103为圆管,104为固定夹具。 D表示圆管103的拉拔方向。
[0184] 更具体地说,图18(a)的装置为至少具有第一机构101和圆柱状的第二机构102 的拉拔加工装置,第一机构101具有以使圆管103缩径的方式与圆管103的周向接触并包 围圆管103的部位α,第二机构102配置成与所述部位α的最小内径部相对,在侧面支 承所述圆管,所述最小内径部的中心轴和所述第二机构的中心轴与所述圆管的拉拔方向一 致,所述第一机构和所述第二机构在整周上仅分离所述圆管的壁厚量,并且具有机构(固 定夹具)104,机构104 -边使所述第二机构的一端在所述最小内径部向所述圆管的拉拔方 向突出,一边使所述第二机构的一端相对于所述圆管的运动后退。
[0185] 样品5是将一端固定的长芯轴(使用刚性206 [GPa],拉伸强度1900 [MPa]的 钢材)插入加工至外径I. 9 [mm] X内径I. 6 [mm](壁厚150 [μ m])并施以退火处理 400[°C ]X30[min]的圆管,并将圆管与芯轴一起插入模具,在室温的大气中仅拉动圆管而 进行拉拔加工处理所得到的样品。拉拔加工处理前后的圆管垂直于长度方向的截面的面积 缩小率为5.7[%],加工成壁厚不发生变化。在拉拔加工处理后进行400[°C ] X30[min] 的退火处理。通过进行以上处理,获得外径1.8[mm]X内径1.5[mm](壁厚150[μηι])的由 ΑΖ31合金构成的长薄壁细管。
[0186] (样品 6)
[0187] 作为拉拔加工法,样品6使用图18(b)所示的"旋转固定芯轴拉拔"装置制作而成。 图18(b)的装置与前述图18(a)的装置不同之处仅在于:还具有使模具(第一机构)101的 部位α与向拉拔方向D前进的圆管103的外侧面接触,并且沿着该圆管的外侧面旋转的机 构(未图示)。其他方面与前述图18(a)的装置相同。
[0188] 在图18(b)中,标记101为模具(第一机构),102为芯轴(第二机构),103为圆 管,104为固定夹具。D表示圆管103的拉拔方向,R表示模具(第一机构)101的旋转方向。
[0189] 样品6是将一端固定的长芯轴(使用刚性206 [GPa],拉伸强度1900 [MPa]的 钢材)插入加工至外径I. 9 [mm] X内径I. 6 [mm](壁厚150 [μ m])并施以退火处理 400[°C ]X30[min]的圆管,并将圆管与芯轴一起插入模具,在室温的大气中一边使模具旋 转,一边仅拉动圆管而进行拉拔加工处理所得到的样品。拉拔加工处理前后的圆管的垂直 于长度方向的截面的面积缩小率为5. 7 [ % ],加工成壁厚不发生变化。模具的旋转速度为 240 [rpm],拉拔速度为0. 6 [mm/s]。在拉拔加工处理后进行400 [°C ] X 30 [min]的退火处理。 通过进行以上处理,获得外径1.8[mm]X内径1.5[mm](壁厚150[μηι])的由AZ31合金构 成的长薄壁细管。
[0190] (样品 7)
[0191] 作为拉拔加工法,样品7使用图18(c)所示的"旋转芯棒拉动"装置制作而成。图 18(c)的装置具有使模具(第一机构)101的部位α与向拉拔方向D前进的圆管103的外 侧面接触,并且沿着该圆管的外侧面旋转的机构(未图示)。
[0192] 更具体地说,图18(c)的装置为至少具有第一机构241和圆柱状的第二机构242 的拉拔加工装置,第一机构241具有使圆管243缩径的方式与圆管243的周向接触并包围 圆管243的部位α,第二机构242配置成与所述部位α的最小内径部相对,并在侧面支 承所述圆管,所述最小内径部的中心轴和所述第二机构的中心轴与所述圆管的拉拔方向一 致,所述第一机构和所述第二机构在整周上仅分离所述圆管的最终壁厚量,并且具有在一 边使所述第二机构的一端在所述最小内径部向所述圆管的拉拔方向突出,一边配合所述圆 管的移动使所述第二机构也向该圆管的拉拔方向前进时,使所述第一机构的部位α与向 拉拔方向前进的所述圆管的外侧面接触,并且沿着该圆管的外侧面旋转的机构(未图示)。
[0193] 样品7是将未固定的长芯轴(使用刚性206 [GPa],拉伸强度1900 [MPa]的 钢材)插入加工至外径1. 92 [mm] X内径I. 6 [mm](壁厚160 [μ m])并施以退火处理 400[°C ]X30[min]的圆管,并将圆管与芯轴一起插入模具,在室温的大气中一边使模具 旋转,一边一起拉动圆管和芯轴而进行拉拔加工处理所得到的样品。拉拔加工处理前后 的圆管的垂直于长度方向的截面的面积缩小率为12. 1[% ],壁厚加工为150 [μ m]。模 具的旋转速度为240[rpm],拉拔速度为0. 6[mm/s]。在拉拔加工处理后取出芯轴,进行 400[°C ] X30[min]的退火处理。通过进行以上处理,获得外径I. 8[mm] X内径I. 5[mm](壁 厚150[μm])的由AZ31合金构成的长薄壁细管。
[0194] (样品 8)
[0195] 作为拉拔加工法,样品8使用图18(d)所示的"芯棒(芯轴)拉动"装置制作而成。 即,利用现有"芯棒拉动"装置制作的样品8为比较例。
[0196] 图18(d)的装置与前述图18(c)的装置不同之处仅在于:不具有使所述第一机构 的部位α与向拉拔方向前进的所述圆管的外侧面接触,并且沿着该圆管的外侧面旋转的 机构(未图示)。其他方面与前述图18(c)的装置相同。
[0197] 样品8作为上述样品5?7的比较对象,进行了利用现有技术的芯棒(芯轴)拉动 的样品制作,是将未固定的长芯轴(使用刚性206 [GPa],拉伸强度1900 [MPa]的钢材)插入 加工至外径1.92[mm] X内径1.6[mm](壁厚160[μm])并施以退火处理400[°C] X30[min] 的圆管,并将圆管与芯轴一起插入模具,在室温的大气中一起拉动圆管和芯轴而进行拉拔 加工处理得到的样品。拉拔加工处理前后的圆管的垂直于长度方向的截面的面积缩小率为 12. 1[% ],壁厚加工为150[μπι]。在拉拔加工处理后取出芯轴,进行400[°C ]X30[min] 的退火处理。通过进行以上处理,获得外径1.8[mm]X内径1.5[mm](壁厚150[μηι])的由 ΑΖ31合金构成的长薄壁细管。
[0198] (B)利用EBSD法对结晶结构的评价
[0199] (Bl)EBSD测定用的样品制作
[0200] 对样品5?8,利用电子背散射衍射(EBSD)法测定结晶结构(六方晶结构)的底 面(0001)取向。EBSD用的样品SS利用以下步骤制作。图19是表示EBSD测定用样品的表 面的示意图。
[0201] 首先,利用电火花加工机在与轴垂直的面(半径方向)将圆管的样品S切断[图 19 (a)]。在将其埋入树脂后,对截面使用砂纸按照#400、#600、#800、#1000、#1500、#2000 的顺序进行研磨。然后使用氧化铝磨粒按照1微米的顺序进行镜面最终加工。然后,通过 使用离子研磨装置,对最终加工后的样品的表面进一步研磨,获得如图19所示的EBSD测定 用样品SS。图19(a)是表示最终加工后的样品SS的表面的整体的俯视图,图19(b)是放大 表示在图19(a)中利用双点划线包围的一部分区域的俯视图。
[0202] 需要说明的是,在图19中,为了表示模具101和作为加工体的圆管103S之间的 相对位置关系,使用双点划线描画模具101的一部分。作为加工体的圆管103S的表面为 103Sos,在加工该表面103Sos时与该表面103Sos接触的模具101的内表面为lOlis。
[0203] (B2) EBSD 测定法
[0204] 参照图19说明EBSD测定的样品坐标系。
[0205] 如图19所示,EBSD测定是对半径截面(与圆管轴C垂直的纸面),以半径方向RD 与圆周方向TD(与半径方向RD垂直的方向)相交的管壁厚中心部分为中心,高度相
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