塑性加工　９０°曲げ　どの方向に強度が増す？加工…

Question

塑性加工　９０°曲げ　どの方向に強度が増す？加工硬化

塑性加工をすると加工硬化により強度が増すと聞きました。
例えば、平鋼をプレスで９０°に曲げた時に、加工硬化による強度はどの方向に増すのでしょうか。
曲げられた方向に強度が増すのか？それとも、曲げられた方向とは逆の方向(スプリングバックの方向)に強度が増すのか？

そもそも何故、塑性加工をすると強度が増すのでしょうか？

宜しくお願いします。

Answer

Ｑ１
そもそも何故、塑性加工をすると強度が増すのでしょうか？
Ａ１
簡単に云えば、結晶が少しズレ事により、塑性変形します。
その時に、結晶のズレに対する抵抗が増えます。
その増え方は、材料によって異なりますし、増えない物もあります。
板の同じ所を、何回も何回も折り曲げを繰り返すと、その抵抗が増え
加工硬化を起こします。
それを続けますと、抵抗が結晶のズレる力より大きくなり、結晶が
ズレなくなり、その状態で力が加わると、結晶がズレずに破断する
事になります。（亀裂が入って、最後に破断します）

以上が、簡単な考察です。
尚、方向性は、結晶のズレに対する抵抗の増加なので、ありません。

Answer

他の回答者のアドバイスに加え、貴殿でも『加工硬化』の用語で
ネット検索してみては如何でしょうか？
少し、判ってくると思いますし、良い機会なので確認下さい。

Answer

一度曲げたくらいでは加工硬化による強度アップは望めないと思います。
逆に、バウシンガー効果により逆の方向へ曲げる場合は強度が下がることになります。

折り曲げを数回繰り返せば加工硬化しますが、やり過ぎると疲労破壊します。

回答１さんが解説している金属の強化法とメカニズムについては「金属組織学」などの書籍を読むと理解できると思います。
テキストだけで、転位のイメージを解説するのは難しいですね。
参考HPをご覧下さい

Answer

金属一般についてお話します。金属組織は粒子結晶(結晶構造を示さない場合
もありますが）の集合体で多数の(合金)粒子(：結晶格子)から成り立ってい
ます。こうした金属組織の中に不連続・不均一な部分が存在します。これを
材料欠陥(結晶構造における欠陥は格子欠陥)と呼び，材料組織列においては
転位と呼ばれます。金属の強度などの特性はこの転位の拡散が影響します。
転位の集合体をすべりといい，破壊亀裂の要因となります。合金においては
固溶体や異なった合金元素または結晶の組織形態により，転位の拡散速度が
変わります。拡散速度は温度とその組織および形態が影響します。また高温
で再結晶し粒が粗大化するのは拡散速度が高いことを意味します。たとえば
炭素鋼などは熱処理で，転位の拡散し難い組織形態を作ることで，強度・硬
度が増します。同様に塑性変形を与えて組織構造を変える(転位の形成)こと
でも転位の拡散を制限することができ，結果として強度・硬度が増します。
したがってすべりによるクラックが発生しない程度の塑性変形において，変
形率が高いほど転位が発生し強度が増します。このことから90°曲げにおい
ては変形率の高いＲの外殻部が強度が最も高くなります。しかし機械部品と
しては均一な強度の材料の方が望まれますので，局部的な強度の向上はかえ
って(特に疲労やクリープに関し)弊害があることもありますので，気を付け
て下さい。

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