アルミニウムおよび銅条材表面への小ピッチ溝列形
成法 : 高性能沸騰伝熱面製造のための溝形成圧延
に関する実験的研究
著者
中西 賢二, 福井 泰好, 木通 克男, 貝田 博英, 岡
村 俊一
雑誌名
鹿児島大学工学部研究報告
巻
27
ページ
1-9
別言語のタイトル
Fine pitch grooving on the surfaces of
aluminum and copper strip : experimental study
on grooved rolling for producing enhanced
boiling surfaces
アルミニウムおよび銅条材表面への小ピッチ溝列形
成法 : 高性能沸騰伝熱面製造のための溝形成圧延
に関する実験的研究
著者
中西 賢二, 福井 泰好, 木通 克男, 貝田 博英, 岡
村 俊一
雑誌名
鹿児島大学工学部研究報告
巻
27
ページ
1-9
別言語のタイトル
Fine pitch grooving on the surfaces of
aluminum and copper strip : experimental study
on grooved rolling for producing enhanced
boiling surfaces
アルミニウムおよび銅条材表面への小ピッチ溝列形成法
一高性能沸騰伝熱面製造のための溝形成圧延に関する実験的研究一
中 西 賢 二 ・ 福 井 泰 好 ・ 木 通 克 男
貝田博英＊・岡村俊一*＊
（受理昭和60年５月31日）ＦＩＮＥＰＩＴＣＨＧＲＯＯＶＩＮＧＯＮＴＨＥＳＵＲＦＡＣＥＳＯＦＡＬＵＭＩＮＵＭＡＮＤＣＯＰＰＥＲＳＴＲＩＰ
−ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＳＴＵＤＹＯＮＧＲＯＯＶＥＤＲＯＬＬＩＮＧＦＯＲＰＲＯＤＵＣＩＮＧＥＮＨＡＮＣＥＤ
ＢＯＩＬＩＮＧＳＵＲＦＡＣＥＳ−KenjiNAKANISHLYasuyoshiFUKUI，ＫａｔｓｕｏＫＩＺＵＳＨＩ
＊ ＊HirohideKAITA＊ａｎｄＳｈｕｎｉｃｈｉＯＫＡＭＵＲＡ
A
b
s
t
r
a
c
t
：
R
e
c
e
n
t
l
y
，
n
e
w
p
r
o
c
e
s
s
e
s
t
o
p
r
o
d
u
c
e
e
n
h
a
n
c
e
d
b
o
i
l
i
n
g
s
u
r
f
a
c
e
s
h
a
v
e
b
e
e
n
d
e
‐
v
e
l
o
p
e
d
．
T
h
o
s
e
a
r
e
e
x
t
r
u
s
i
o
n
，
a
c
o
m
b
i
n
a
t
i
o
n
o
f
e
x
t
r
u
s
i
o
n
a
n
d
c
h
i
p
p
i
n
g
，
m
e
c
h
a
n
i
c
a
l
r
o
l
l
i
n
g
，
h
y
d
r
a
u
l
i
c
e
x
p
a
n
s
i
o
n
，
a
n
d
s
i
n
t
e
r
i
n
g
o
f
m
e
t
a
l
p
o
w
d
e
r
，
a
l
l
o
f
w
h
i
c
h
i
n
v
o
l
v
e
c
o
m
p
l
e
x
o
p
e
r
a
t
i
o
n
s
a
n
d
h
i
g
h
p
r
o
d
u
c
t
i
o
n
c
o
s
t
s
・
G
r
o
o
v
e
d
r
o
l
l
i
n
g
i
s
i
n
t
r
o
d
u
c
e
d
a
s
a
s
i
m
p
l
e
p
r
o
c
e
s
s
t
o
f
o
r
m
e
n
h
a
n
c
e
d
b
o
i
l
‐
i
n
g
s
u
r
f
a
c
e
s
・
F
i
r
s
t
，
ｔ
ｈ
ｅ
d
e
f
o
r
m
a
t
i
o
n
c
a
u
s
e
d
b
y
g
r
o
o
v
e
d
r
o
l
l
i
n
g
w
a
s
a
n
a
l
y
s
e
d
b
y
a
p
p
l
y
i
n
g
a
v
i
s
i
o
‐
p
l
a
s
t
i
c
i
t
y
m
e
t
h
o
d
w
i
t
h
p
l
a
s
t
i
c
i
n
e
m
o
d
e
l
r
o
l
l
i
n
g
．
C
h
a
r
a
c
t
e
r
i
s
t
i
c
d
e
f
o
r
m
a
t
i
o
n
s
u
s
i
n
g
t
h
e
g
r
o
o
v
e
d
r
o
l
l
i
n
g
t
e
c
h
n
i
q
u
e
o
c
c
u
r
i
n
t
h
e
f
o
r
m
o
f
a
c
o
n
t
i
n
u
o
u
s
i
n
d
e
n
t
a
t
i
o
n
b
y
t
h
e
t
e
e
t
h
o
f
t
h
e
g
r
o
o
v
e
d
r
o
ｌ
ｌ
ｔ
ｏ
ｔ
ｈ
ｅ
ｓ
ｕ
ｒ
ｆ
ａ
ｃ
ｅ
ｏ
ｆ
ａ
ｐ
ｌ
ａ
ｎ
ｅ
ｓ
ｈ
ｅ
ｅ
ｔ
ｏ
ｒ
ｓ
t
r
i
p
，
d
e
f
o
r
m
a
t
i
o
n
i
s
m
a
i
n
l
y
c
o
n
f
i
n
e
d
t
o
t
h
e
r
e
g
i
o
n
b
e
t
w
e
e
n
t
h
e
t
e
e
t
h
o
f
t
h
e
u
p
p
e
r
g
r
o
o
v
e
d
r
o
l
l
a
n
d
l
o
w
e
r
f
l
a
t
r
o
l
l
，
p
l
a
s
t
i
c
f
l
ｏ
ｗ
ｏ
ｆ
ｔ
ｈ
ｅ
ｗ
ｏ
ｒ
ｋ
ｏ
ｃ
ｃ
ｕ
ｒ
ｓ
ｍ
ａ
ｉ
ｎ
ｌ
ｙ
ｉ
ｎ
ａ
ｌ
ｏ
ｎ
‐
g
i
t
u
d
i
n
a
l
l
y
a
n
d
t
h
e
t
i
p
s
o
f
r
i
b
p
r
o
j
e
c
t
i
o
n
s
f
o
r
m
e
d
b
y
g
r
o
o
v
e
d
r
o
l
l
i
n
g
a
r
e
r
o
u
n
d
e
d
・
S
e
c
o
n
d
，
g
r
o
o
v
e
d
r
o
l
l
i
n
g
o
f
t
h
i
n
a
l
u
m
i
n
u
m
a
n
ｄ
ｃ
ｏ
ｐ
ｐ
ｅ
ｒ
ｓ
ｔ
ｒ
ｉ
ｐ
ｓ
ｗ
ａ
ｓ
ｅ
ｘ
ａ
ｍ
ｉ
ｎ
ｅ
ｄ
ａ
ｎ
ｄ
ｉ
ｔ
ｗ
a
s
f
o
u
n
d
t
h
a
t
l
m
m
p
i
t
c
h
g
r
o
o
v
e
s
c
a
n
b
e
f
o
r
m
e
d
o
n
t
h
e
s
t
r
i
p
s
u
r
f
a
c
e
s
s
u
c
c
e
s
s
f
u
l
l
y
・
F
i
n
a
l
l
y
,
t
h
r
e
e
-
s
t
a
n
d
t
a
n
d
e
m
m
i
l
l
，
b
y
w
h
i
c
h
l
o
n
g
i
t
u
d
i
n
a
l
g
r
o
o
v
i
n
g
，
a
d
d
i
t
i
o
n
a
l
4
5
d
e
g
r
e
e
c
r
o
s
s
g
r
o
o
v
i
n
g
，
a
n
d
f
l
a
t
t
e
n
i
n
g
a
n
d
t
r
i
m
m
i
n
g
o
f
t
h
e
r
o
u
n
d
e
d
t
i
p
s
o
f
t
h
e
r
i
b
p
r
o
j
e
c
t
i
o
n
s
c
o
u
l
d
b
e
p
e
r
f
o
r
m
e
d
，
w
a
s
i
n
t
r
o
d
u
c
e
d
a
s
a
t
e
s
t
s
y
s
t
e
m
，
a
n
d
s
o
m
e
e
x
a
m
p
l
e
s
o
f
p
r
o
d
u
c
t
s
w
e
r
e
o
b
t
a
i
n
e
d
b
y
t
h
e
s
y
s
t
e
m
．
１ ． 緒 論 周知の様に，省資源，省エネルギーは工業製品の製 造過程，製品の機能の両方において達成されるべき重 要な目標の１つとなっている。熱交換器関連技術の分 野でも，より高効率の熱伝達を実現するために，伝熱 面をＦｉｇ．１に示す様な特別な幾何学的形状とした各 種高性能伝熱面が開発され，いくつか実用に供せられている')'2)。高性能伝熱面の製造には板素材のプレス
加工，液圧張り出し加工，転造加工，表面切削加工の 各 加 工 法 あ る い は こ れ ら の 複 合 加 工 法 が 用 い ら れ て い *三井アルミニウムエ業株式会社 **川内職業訓練短期大学校 る。また，高性能伝熱管製造方法として開発された技 術には，管内壁に金属粉末を焼結して多孔質層を形成 する方法，あるいは押出し加工により管内壁にフイン を形成する方法がある。生産性の上ですぐれた製造方 法として提案できる他の加工法に圧延加工法があげら れる。特に金属条材を素材に用いて高生産性を保ちな がら連続的に管を製造する装置にロールフォーミング と高周波誘導（あるいは抵抗）連続溶接を組み合わせた電縫管製造装置があるが3)，この装置のパスライン
中に圧延ロール加工による条材の表面加工過程を含め ると，他の加工法では得難い連続成形加工，かなり自ｙ/A1ter
ミヘ/-Lgu
８／司一
２ 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第 ２ ７ 号 （ 1 9 8 5 ） (ｑ）KnurIedlowfins（ｂ）Ｆｉｎｓｑｎｄｌｏｗｆｉｎｓ ２ − １ 圧 延 状 態 を 表 わ す 諸 式 a）圧下率（各段における圧下率：ｒ） 穴形圧延では素材断面積の矩形換算で得る平均板厚 （Ｆｉｇ．２(a)のｈｍ）を用いて式(1)で圧下率を表わしているが4)，薄板条材の溝歯付ロールによる圧延では
(a） ､ ） 沖 Ｂｅ↑ｏｒＰ ↑ r o l l l n p (c）Tunnelqndpore Orrdl品
g
e
m
e
n
t
(
d
)
謡
稲
R
識
龍
u
r
f
q
c
。
；雲蕊燕亙
inned（f）CorrugQtedtube ､１ ， / Ｌ ５ｆｉｎ/c、 Ｃ、 Ｌ ∼／
X fｉｎｓ畠
ｌＳｔ・pａｓｓ ａｏ 噸lj瀧繭矛 2,..ｎａｓｓ ２ ． 基 礎 式 圧延状態を表わす諸式及びプラスティシン模型実験 のひずみ解析に用いた諸式を以下に記す。 (ｅ）AxiQ1internQlfinned譲）
（９）HelicqIribroughness隠
遜
)
i
"
。
Fig.１Someenhancedboilingsurfaces，（a)-(d)， ａｎｄtypicaltube-sideenhancements，（e)-(h)． 板材の圧延がロール全面でなく溝歯部分によるもので あることから式(2)で圧下率を表わした。 ｒ ＝ １ − ( ｈ ｍ / h o ） （ １ ） ｒ ＝ １ − ( h 3 / h o ） （ ２ ）b）圧延方向伸び率（各段における伸び率死）
雛 ＝ ( 〃 ０ o ) − １ （ ３ ）c）幅方向拡がり率（各段における幅拡がり率６ｂ）
６ b ＝ ( b / b o ) − １ （ ４ ）d）圧延荷重と圧延トルク（各段における加工材の単
位幅当りの圧延荷重Ｐと圧延トルクＴｑ） Ｐ ＝ Ｆ / ｂ （ ５ ） 圧延トルクは，ロール面圧力分布の中心を接触弧中心に仮定して？次式で計算した｡なおﾛｰﾙの弾性変
Ｔ
９
＝
P
l
R
(
h
0
-
h
3
)
}
；
（６） 形によるロール肩平化の影響は，肩平化時の接触弧が 円弧を保つと仮定した式(7)のＲ′を式(6)のＲに代入することにより考慮した？
Ｒ'＝Ｒ[(1＋Ｃｋ．Ｆ)/￨b(ho-h3)￨］（７） 式(1)一(7)において，ｈｏは各段の入口（溝付板では凸 部）板厚，ｈ１，ｈｍ，ｈ３は順に各段の圧延終了後凸部 板厚，矩形換算による平均板厚，凹部板厚を表わす。 （Fig.２(a)参照）４０，ｂｏ，２，ｂは順に各段圧延前の 板長さと板幅，圧延終了後の板長さと板幅を表わす。 Ｆは各段の荷重計による圧延荷重測定値を表わす。 Ｃｋは鋼製ロールであることからＣｋ＝2.154×10 ４ mm2/ｋ９の値を用いた。 里ｘ 由な伝熱面形状設計，均質な製品特性等を可能としな がら，高性能伝熱管が製造できるものと思われる。本 研究では，はじめにプラスティシン板を用いて，１段 圧延機による溝形成圧延を行ない，板材表面に溝列を 形成する場合の材料内部塑性流れの様相と相当ひずみ 分布を求めるとともに，溝形成圧延加工の変形機構を 明らかにした。つぎに、試作した伝熱管素材成形加工 実験機によるアルミニウム条材，銅条材を用いた各種 の溝形成圧延および３段連続（タンデム）圧延実験を 行ない，条材表面に高性能伝熱面として要求される小 ピッチ溝列が良好に形成されることを確かめた。 ﹃Ⅱ ａｎ十AI」 Dimensionsinthicknessofgroovedsheet material，（a)，anddistorionofgirdpattem inX-Yplaneprojection，（ｂ） (ｈ）HeIicqlinternqIfinned鶴つ"“
Ｆｉｇ．２ １１Ｆｉｇ．４Typesanddimensionsofthegrooves formedontheupperrolls（Ref,Ｆｉｇ．３） ３ ３ − １ 実 験 装 置 お よ び 実 験 方 法 Ｆｉｇ．３に小型１段圧延機を用いた実験の概略図を 示し，Ｆｉｇ．４に溝歯付き上ロールの溝歯形状および 配列（ピッチ）を示す。板厚１６ｍｍ，板幅４８ｍｍ，長 さ３００ｍｍのプラステイシン板素材として，板厚２ｍｍ， 板幅４８ｍｍ（または１６ｍｍ)，長さ３００ｍに成形した白 色および黒色プラスティシン板を交互に色を変えて板 厚方向に層状に積層したもの（以下，横縞ビレットと ２ − ２ ひ ず み 解 析 に 用 い た 諸 式
格子線解析法６１に従ってプラスティシン板の圧延加
工で得た塑性流れの様相から下記の式で加工材内部の ひずみ分布を計算した。なお計算には圧延前後の変形 のみに着目した全ひずみ理論にもとづく式を適用した。 Ｆｉｇ．２(b)の上図および下図に示す様に，圧延材の幅 方向，厚さ方向，長さ方向をそれぞれ直交座標系のｘ， y，Ｚ軸に一致させて，（b)の上図に示す一辺ａｏの直 交格子が変形により，（b)の下図に変わるとき，Ｘ，ｙ 方向の変位△ｕ，△ｖの測定値とｚ方向の変位△ｗ の（長さ方向の変位が場所によって変化しないとして， 体積一定の条件から求めた）計算値を用いて，基準長 さａｏの要素のひずみ成分を定義式，式(8)で計算した。 Ｅｘ＝△Ｕ／ａｏ，E1v＝△Ｖ/ａＯ−ｗ…←仏叶』帆’㈹
７Ｗ＝(△Ｖ＋△Ｗ)/a０，％鷹x＝(△Ｗ＋△Ｕ)/ａｏ また相当ひずみＥは，式(9)で計算した。 E＝(,/面/3)￨(Ex-E&)2＋(Elr-Ez)２＋
(
E
z
-
E
x
)
2
＋
(
3
/
2
)
(
γ
k
N
2
＋
恥
2
＋
）
《
,
:
x
2
)
'
１
（
９
）
式(8)において，Ｅｘ，Ｅｙ，どェは順にｘ，ｙ，ｚ軸方向ひ ずみ成分を表わし，フ,ky，池，Ｘｚ×は順にｘ，ｙ，ｚ軸 に直交する面上でｙ，ｚ，ｘ軸方向に作用するせん断 ひずみ成分を表わす。 Ｇｒｏｏｖｅｓ Ｒｅｆｆｉ９４ 声中西・福井・木通・貝田・岡村：アルミニウムおよび銅条材表面への小ピッチ溝列形成法
’一
庁一
E Ｊ Ｄ ｅ ｒ ｒ Ｃ謡
PlQStIci里ＤＩ(】ＴＦ 』し 呼ぶ)，同様に板幅方向に層状に積層したもの（縦縞 ビレットと呼ぶ）および辺の長さが４ｍｍ×2.4ｍｍで 長さ３００ｍｍの棒材に成形した白色および黒色プラス テイシン棒を上下，左右方向に交互に色を変えて積層 したもの（市松模様ビレットと呼ぶ）を準備した。実 験は圧延速度，２ｍ/ｍｉｎの低速度でＦｉｇ．４Ａｌ∼Ｂ ３の各溝歯形ロールごとに上記３種類のビレットを 用いた圧延を行ない，横縞ビレットと縦縞ビレットの 圧 延 加 工 成 形 品 横 断 面 （ 切 断 面 ） か ら 成 形 品 断 面 形 状 を見るとともに，横断面の色模様の輪郭線を重ね合わ せて得る格子線のゆがみから塑1性変形の様相とひずみ 分布を求めた。市松模様ビレットを用いた実験では， 圧延途中でロールを停止して，ロールバイト内での溝 形成圧延の様子を観測した。 l Kv可匡
Ｂ３ Ｆｉｇ．３Schematicsketchoftherollingmilland rollingexperimentwithplasticineplate Ｂ ３．溝列形成圧延加工の変形特性について プラスティシン（塑性変形試験用油粘土で剛塑性体 の変形抵抗を示す）を加工素材（金属条材素材の約１６ 倍模型）に用いて，１個または複数個で等ピッチの溝 列を設けた溝歯付きロール（上ロール）と平ロール （下ロール）による溝列形成圧延の模型実験を行ない， 本圧延加工の変型特性一，下記a)，ｂ)，を明らかに した。ａ）圧延加工成形品の横断面における塑性変形 の様相とひずみ分布，ｂ）ａ)に及ぼす上ロール溝歯 の 形 状 の 影 響l
i
i
>
1
M
ｕ
:
；
i
i
i
二
嗣
三
Ｒｏｌｌ{
画
に
Ｉ
L
j
1
｡
E
Ｉ
ぅ〔】Ｍ
二
Ｍ
二
l
y
4
i
［罵趨詐俄騨秘 ４ Ｆｉｇ．５
す。Ｆｉｇ５ａ)の素材横断面がロール溝歯によりb）
からf)へと溝が形成された横断面に変形加工される様 子が分る。また変形は加工材溝部において著るし<， 加工は，素材表面へのロール溝歯の連続押し込み変形 の形態で進行している。Ｆｉｇ．６は縦縞ビレットと横 縞ビレットの溝形成圧延後の横断面における色模様の 変化を表わす。同様の結果を他の溝歯形ロールによる 圧延実験でも得た。Ｆｉｇ．７，８にＦｉｇ．４Ａ１−Ａ ３，Ｂ１−Ｂ３溝歯形ロールによる加工成形品横断 面上の格子線のゆがみ（図a)）と図a)をもとにして式 (8)，(9)を用いて計算した（計算点は１６０点∼２３０点） 横断面上の相当ひずみＥの分布（図b)）を表わす。 これらの図において，断面両端部に見られる幅拡がり は試験材料では，板幅に比較して板厚が大きい（ｂｏ /ho＝３）ためであり，実際の金属条材の場合（ｂｏ／ ho＞４０）は幅拡がりはほとんど起きないと考える。 （後述の実験で確認した｡）従って，Ｆｉｇ．７，８各図 の両端部の結果を考察の対象外とすると，板材表面の 溝形成圧延の変形の特徴を以下の様に述べることがで きる。ｉ）成形品の溝部形状はロールの溝歯形状に一 致するがロール溝部内で自由面となっている成形品凸 部上面に丸みが付くことが分る。またこれはロール溝 ３ − ２ 実 験 結 果 及 び 解 析 結 果Ｆｉｇ．５，６にＦｉｇ．４のＡ３溝歯形ロールによる圧
延過程の進行状態および圧延後の加工材に残存する変 形の様子（いずれも加工材横断面上で見た結果）を示 Ｆｉｇ．６ ，１０ｍｍ， Fig.７Distortlonsofgridpattems，ａ)，andeffec‐ tlvestraindistributions，ｂ）ｉｎｇｒooved rollingofplasticineplates｢
二
等
i
:
皇
①二。一一Ｏ﹂ 匡一①。こ□巽匡山 r=０ r＝0.116 r＝0.27ム 、 ロに二一○匡 r=0.363 r二０．４２７ の二口一一○﹄ 仁一雲×山 r＝０．４６２ ReductIonrqtior＝０．５１３ く試駄以啄啄猷唖駄ＧＥくくくくくくくくく ぃ哩四叫醒駈町“四 ｍ哩四匹蛎雌叩哩四 霊錘州舜一一一一一錘〃一一一一、郷０肥
ｍｍｍＥｍ
ｍｍｍ、５ｇ ６犯配回叫剛削 咋乍季国産ごＩ ，ｎ○ｈ．ｈＲｐ．Ｏ 卯Ｒ １１０ｍｍ， Seriesofthedistortlonofgridpattem observedonthecrosssect,｡、Ofplasticine plateduringthegroovedroIling 〔Typeofgroovedroll：Ａ３ｉｎＦｉｇ４〕 １ｔｌ卜 ho＝１６ｍｍ ｈｌ＝１３．２ｍｍ ｈ３＝8.7ｍｍ 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第 ２ ７ 号 （ 1 9 8 5 ） r＝０．５１３ Ｒｏｌｌ：Ａ３ Distortlonsoflaminapattemsofplasticine plateobservedbygroovedrolling 〔Typeofgroovedroll：Ａ３ｉｎＦｉｇ､４〕坐
ｈ ｏ ＝ 1 ６ ｍ ｍ ｈｌ=13.2ｍｍ h3二７．８ｍｍ r＝０，４５６ RollrA2mlIMlI川協
１Ｊ ４ − ２ 試 験 お よ び 試 験 結 果 a）金属条材の小ピッチ溝列形成圧延の変形試験 ４ ． 試 作 加 工 実 験 機 に よ る 加 工 試 験 アルミニウム素材あるいは銅条材表面に前２段の溝 歯付ロールによる圧延加工で小ピッチ溝列を形成し， 後１段の平ロール圧延で成形材の山形頂部の丸みを平 担に修正するパススケジュールで表面加工が行なえる ３段タンデム（連続）圧延加工試作機による下記の試 験を行なった。ａ）前１段ロールのみを用いた，金属 条材の小ピッチ溝列形成圧延の変形試験およびｂ） 前述の３段タンデム圧延加工による小ピッチ溝列形成 圧延試,験 TａｃＩ−１ｏｍｅｔｅｒｓｅｎｓｏｌ Ｆｉｇ．８ グ 該 Ｉ Ｆ " F ■ が郷fCL3<e<0ム eductlon＝＝ｑ４<e<０５
『
粥
,
霧
:
:
:
:
：
JPPerrolI至善量０７<e<､８ ９｢oove黙ﾐﾐｉ０Ｂ<e<o9 RolI:Ｂ１１州No9<Ｅ (RefFig.４）蕊
北Ii蕊雲簿
４ − １ 試 験 装 置Ｆｉｇ．９に３段タンデム（連続）圧延加工機（試験
用の試作機）を示す。各段のロールは独立に油圧モー タ で 駆 動 す る 機 構 と な っ て い て ， 回 転 数 は ０ ∼ Ｆｉｇ．９３−standtandemmill，rollsandmeasure‐ ｍｅｎｔｍｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｌｏｎ Ｒｏｌｌａｘｌｅｄｉａｍｅｔｅｒ：４５ｍｍ， Rollwidth：ＩＯＯｍｍ Ｒｏｌｌｇａｐ：Max,７５ｍｍ' Rollseparatingforce：Max,５ton Standpitch：２５０ｍｍ 175ｒｐｍの範囲で無段階に調整可能である。実験条 件（運転条件）はコントロールボックス正面のダイヤ ルとスイッチで設定し，各段のロール回転数と圧延荷 重は光パルスを利用した回転計，ロードセル，動ひず み増幅器，電磁オシログラフで構成した計測装置で測 定・記録した。Ｆｉｇ．９の上部３面のロール写真は３ 段タンデム圧延加工試験に用いたロールを示す。前１ 段のみを用いた試験では下ロールに平ロールを用いた。 （上ロールは写真と同じロールを用いた｡） Lｏａｄｃｅｌｌ r＝０．４９４ Roll；Ｂ２ 己 ､f釜曇
ho＝１６ｍｍ h'二１２．２ｍｍ h3＝８．１ｍｍ Distort,onsofgirdpattems，ａ)，andeffec‐ t1vestraindistributions，ｂ）ｉｎｇｒooved rollingofplasticineplates Ｘ _ｏａｄｃｅｌｌ 部 へ の 歯 に よ る 加 圧 部 か ら の 塑 性 流 れ に よ る も の で は なく，溝歯に近い部分ほど板厚方向への圧縮変形量が 大きいことによる。（凸部の最大板厚は素材板厚の約 0.75∼０．８３倍となっていて，これは圧延ロール溝歯列 の連続押込み変形による圧延加工の結果と言える｡） Ⅱ）成形品の横断面上の相当ひずみの分布は，溝歯付 きロールの歯の部分と平ロールの間で加工材料は大き な圧縮変形を受けるが，ロールの溝部分と平ロール間 の変形は小さいことを示している。また成形品の溝部 分のひずみ分布の結果から，上ロール歯形による成形 面の表層近くに最大ひずみが現われることが分る。 iii）ロールの溝歯形が矩形の場合の変形は，三角形の 場合よりも上ロールの歯と下ロール間に集中する傾向 が強い。 中西・福井・木通・貝田・岡村：アルミニウムおよび銅条材表面への小ピッチ溝列形成法 蕊 … LＯａｄＣｅ１１ r二o４８１ ＲｏＩｌＢ３ ｍｍｍ ｍｍｍ ４３ ６３︿己 １１ 和、︲咽 氏Ｊ剤卜恥訓ｌ汁﹃︲一一;
;
蕊
：
蕊
蕊
霧
零蟻畔識蕪群識舞群議輪隅瞳溌噸恋謬鞭恥８︲騨翻識蝋総鯛 ６
；
r＝０.ム０６ 叩蔀。。﹄ｍ評索浄Ｅ己一三の一麦一ｍこ・一ぢのいい叩。﹄。ご①一ン８ｍ↑﹄．の ↑①①ヱいむの一亡﹂ＯＬ 一一○匡 Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅ八
乳
１．０−'
1
1
1
議
議
I
i
l
I
I
幾識一蕊懲講鍵鱗灘灘灘
tI､iｇ識
r＝０．３９３ 1.0蕊！
雛
８６４２００００
︵ＥＥ︶二一Ｑ①ロ①ン○○﹄の ２０m
L
ii
ｉ
；
⋮．ｆ・侭匙 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第 ２ ７ 号 （ 1 9 8 5 ） 0 0 . 2 0 4 0 . 6 0 8 ℃ Reduciion Fig,l1Theexperlmentalvalues （a)，elongat,ｏｎratio，（b)， que，（｡）withregard groovedrolling （Ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｇｒｏｏｖｅｄ ａｒｅｓｈｏｗｎｉ、Fig.１０．） ness,（＝ｈｏ），ｍ、Ｚ
卒
ロ r＝０．４０４ 〔Aluminumstrip：Thickness：１．２mm,Width：49.98ｍｍ〕 lOExamplesofgroovedrollingofaluminumstripbyusingthreetypesofgroovedrolls（Rolldiameter： ｲメ (ｃ） 0０ ０ ２ ０ ４ ０ ６ ０ ８ Reduction (＆）００００８６４２
︵ＥＥ−ｍ二︶Ｄｍｏ］'
1 ０ １４６ １０［ 中西・福井・木通・貝田・岡村：アルミニウムおよび銅条材表面への小ピッチ溝列形成荘 歯形が三角形の場合は，圧下率の増加とともに急激に 増加する。（圧下率の増加とともにロールと加工材の 接触面積が急速に増加することによると考える）圧延 荷重と圧延トルクはいずれの溝歯形の場合も圧下率の 増加とともに増大する。また同一材料で同一板厚の条 材で得た結果を比較すると，溝歯形が矩形，台形，三 角形の順に圧延荷重と圧延トルクは大きな値となるこ とが分る。なお図に示さなかったが加工材の幅拡がり はほとんど無視できる程度であることを確かめた。 （６､ｂは0.005程度） b）３段タンデム（連続）圧延加工による小ピッチ 溝 列 形 成 圧 延 試 験 Fig.１２にＦｉｇ．９の各段圧延ロールに使用したロール 形状と主要寸法を示す。第１段ロールは矩形に近い台 形溝歯の縦溝ロールであり，第２段ロールは同様の歯 形の山形溝ロールである。第１段と第２段の下ロール には条材を保持するための段付きロールを用いて，条 材表面に小ピッチ（ここでは１ｍｍピッチ）の溝列が 正しく形成される様にした。第３段ロールには上下 ロールとも平ロールを用いた。Fig.１３に上述のロー ルを用いた３段タンデム圧延加工によりアルミニウム 条材表面に（第１段ロールにより）１ｍｍピッチの縦溝 列が形成され，（第２段ロールにより）その上に１ｍｍ ピッチの山形港列が重合されて，最後に（第３段）平 ロールによる表層部の圧延で凸部頂面の丸みが平担に 修正された微小なひし形突起の配列が形成される加工 １ s t ･ R o l l 2 , . . R o l l 3 r d R o I I Ｆｉｇ．’２Dimenslonsoftherollsinstalledinthe3-standtandemmill（Ref・Ｆｉｇ．９） Fig.’３Sequenceofthegroovedrollingofametal stripbyoperat1ngthe3-standtandemmill
雲
Fｏｒｍｅｄｓｈｅｅｔ ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｒ Ａ 畠 ３ ９ Ｂ 写 ３ ５ Ｃ ： ３ ９ Ａ ： ３ ７ Ｂ ｇ ３ ５ Ｃ ： ３ ８ トト３ 画刺引 氏Ｓ﹃一ｉｌｌｌｌｌｌＩｌｌｌｌｌｌｌｌ１１ rｍｅｄ ｈＰｅｆ IＳｔＲｏＩｌ Ａ ： ３ ７ Ｂ ： ３ Ｅ へ . つ う ２nｄＲｏｌｌ ＳｅｆｔｉｏｎＡ−Ａ 1ｓt､Ｒｏｌｌ ｴ､ユロａｌｈａｒｄｅｎｅｓｓｏでAluminumstrip：Hv=31 Rollin91oadandtorquearepresentedbythGvaluesperl]ｎｉｔｗﾕdth-Rollin91Oad：Kq／ｍｍＲｏ]_linqtorquG:Ｋｑｍｍ／ｍｍ ＲｏｌｌユngspGed[lst・ｒｏﾕﾕﾕn9:2.32m/ｍｉｎ,2,..and3rd・rollエｎｑｓ:2.58m/ｍｉｒ， Table・lExperimentalresultsI
f
i
五
三
ｌＳｔａｎｄＺｎｄ L−’蕊
Ｌｏｗｅ｢Ｒｏｌｌ ３ｒｄＲｏＩＩ Ａ ム '００ 一 一 一 一 一 Ａ ： ３ ７ Ｂ ： ３ ｇ ｆ １ ． 旬 勺蛎 箪
灘
蕊
１．２ Zr。、Ｒｏｌｌ ￨ -lGroovedepth,m、 欝群群鍵爵.苛蕊鰯溌蕊蕊蕊蕊蕊 Ａ ： ３ ７ Ｂ ： ３ ６ Ｃ 日 ３ ７ ０−２３２ Material：Aluminumstrip，Thickness：１．１８ｍｍ，Width：49.98ｍｍ Ｇ ｒ ｏ ｏ ｖ ｅ ｄ ｅ ｐ ｔ ｎ ， ｍ ｍ ｌ Ｏ ' ５ ０ ２ ０ ． ４ ６ ５ ｌｒｄ・Rｏｌｌ１ｎｑ Ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ユ Ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｌ ｃ ０−４５〕 ０−３〕１ ０−０９２ １１３ ６．（】 ０−３５９ ３３５ ０．１９〔 7F１ ２６−０１ z − Ｕ ０．２ 加唾荊睦星 :黒：.RＯＬ息邑nｑ Ｚ:蝿.R〔〕二：畠･糊 Ｒｏｌｌ生nqEnjhd HK>ユニユ謡Ｈｔ;Ql-ql｡G ]idE･gIn笹q蓋邑馬，や
R B c 弓i
八
i
-
j
：
シ
０． {.ｏｒ軸己。開跡や竜灘
；
︾一
蕊蕊蕊霧
雷驚iii
評謬裁驚蕊騨瀞f噸 鰯愛蕊蕊蕊率撰騨譲識灘 撫 懲
隙
. ＃I識:蕊織
鷺
】【1塞錠PR-GnLpaBs室唾ｈ堂㎡uユ〔.SWC唖ｮ胃･勇同亡Ｇｄ；
霞
熱綴
鷺⋮
ＡＢＣ ８ Ｆｏｒｍｅｄｓｈｅｅｔ ｓｕｒ正ａｃｅ Exper1mentalresults
