JP2003019511A - 金属管の引抜き加工方法 - Google Patents

金属管の引抜き加工方法

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JP2003019511A
JP2003019511A JP2001206245A JP2001206245A JP2003019511A JP 2003019511 A JP2003019511 A JP 2003019511A JP 2001206245 A JP2001206245 A JP 2001206245A JP 2001206245 A JP2001206245 A JP 2001206245A JP 2003019511 A JP2003019511 A JP 2003019511A
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die
stainless steel
seizure
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Takayuki Kasai
貴之 笠井
Toshinao Nakamizo
利尚 中溝
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼付きが起こるまでの寿命を予測したダイス
を製作使用して、一定個数N以上の引抜き加工ができる
金属管、特にステンレス鋼管の引抜き加工方法を提供す
る。 【解決手段】 σnをステンレス鋼管の材料特性および
変形率によって定まる法線応力、ιをダイス形状および
ステンレス鋼管の形状によって定まる接触距離、dsを
ダイス形状およびステンレス鋼管の形状によって定まる
接触面積としたとき、下記式(1)によって定まる焼付
き評価パラメータφの値を3000N・m以下とし、焼
付きが起こるまでの所定の個数Nをダイスの製作前に予
測して製作したダイスを使用して、精度良く所定個数N
の引抜き加工ができることを特徴とする。 φ= σn・ι・ds ・・・・(1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属管、特にステン
レス鋼管の引抜き加工方法に関し、焼付きが起こるまで
の寿命を予測したダイスを製作使用して、一定個数以上
の引抜き加工を可能とする加工方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、金属管を引抜き加工する方法
として、プラグを挿入せずダイスのみを使用する空引き
法(以下「引抜き加工」という。)が用いられ、この引
抜き加工は管内径の大小や管の長さの大小に関係なく加
工できるため広く使用されている。
【0003】図3は従来の引抜き加工の概念図である。
【0004】従来の引抜き加工は、図3に示す通り、金
属管11の一端を細くしてダイス12を通し、そこをチ
ャック13で掴み、キャリッジ14のフック15を回転
移動しているチエーン16に引っかけて引抜くもので、
金属管の外径はダイス径により規制され所定の外径寸法
に加工される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記引
抜きの作業工程においては、ダイスによる金属管の塑性
加工によって金属管の外表面とダイスの内面との間に焼
付きが発生し、金属管の引抜き作業の効率低下、費用の
上昇といった問題を招いていた。
【0006】そして、この焼付きはステンレス鋼管の場
合、一般の炭素鋼管の場合に比較して材料強度が高いた
めに加工時の面圧が高くなるが、ステンレス鋼は一般の
炭素鋼に比較して材料表面の酸化膜が薄いため、ダイス
による塑性加工時に酸化膜が破壊して、ステンレス鋼の
洗浄面が現れ、ダイスの素材である工具鋼とステンレス
鋼管のステンレス鋼とが容易に凝着するという問題があ
った。
【0007】また、ステンレス鋼は一般の炭素鋼に比較
して熱伝導率が低いため塑性加工部の温度が上昇し易い
等の特異性があり、焼付きの問題が特に顕著であった。
【0008】そこで、ダイスの寿命を延長させるため試
行錯誤によって、異なる形状のダイスの製作、あるいは
ダイスの形状の玉成、または新たな潤滑剤の開発等が行
なわれてきた。
【0009】しかし、それにも限界があり、またダイス
の設計時間の長期化、ダイスの製作コストの上昇、引抜
き加工の生産性の低下といった問題は解消されなかっ
た。
【0010】本発明は上記問題点に鑑みてなされさもの
であり、ダイスの形状を決定する設計段階で、CAE解
析により焼付き評価パラメータφの値を算出し、その焼
付き評価パラメータφによってダイスを製作する前に、
焼付きを起すまでの個数Nを予測し、一定値以上の個数
Nの引抜き加工ができるダイスを容易に製作でき、試行
錯誤に要したダイスの製作期間の短縮、ダイスの製作コ
ストの削減および引抜き加工の生産性の向上が可能とな
る金属管、特にステンレス鋼管の引き加工方法の提供を
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第1の発明は金属管の引抜き加工方法において、σ
n を金属管の材料特性および変形率によって定まる法線
応力、ιをダイス形状および金属管の形状によって定ま
る接触距離、dsをダイス形状および金属管の形状によ
って定まる接触面積としたとき、下記式(1)によって
定まる焼付き評価パラメータφの値によって、ダイスと
金属管との焼付きが起こるまでの個数をそのダイスの製
作前に予測し、該予測に基づいて製作した一定個数以上
の引抜き加工が可能なダイスを使用して、金属管を引抜
き加工することを特徴とするものである。
【0012】 φ= σn・ι・ds ・・・・(1) この式(1)よって定まる焼付き評価パラメータφと、
該焼付き評価パラメータφの値に対応するダイスと金属
管を数種作成し、実機を使用して焼付きの起こるまでの
個数を求めて作成したグラフとを使用することにより、
ダイスを製作する前に焼付きが起こるまでの個数を予測
でき、該予測に基づいて製作したダイスを使用すれば、
一定値以上の個数の引抜き加工が可能であり、試行錯誤
に要したダイスの製作期間の短縮、ダイスの製作コスト
の削減および引抜き加工の生産性の向上が可能となる。
【0013】第2の発明は第1の発明の金属管の引抜き
加工方法における該金属管がステンレス鋼管であって、
前記焼付き評価パラメータφの値が3000N・m以下
であることを特徴とするものである。
【0014】焼付き評価パラメータφの値を3000N
・m以下としたことにより、ステンレス鋼管の引抜き加
工において、前記ダイスとステンレス鋼管との焼付きが
起こるまでの所定の個数を該ダイスの製作前に予測し、
該予測に基づいて製作されたダイスの使用により精度良
く所定の個数の引抜き加工が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るステンレス鋼
管の引抜き加工の実施の形態について説明する。
【0016】引抜き加工における焼付きは、ステンレ
ス鋼管とダイスの表面の潤滑状態、ダイス表面に加わ
る法線応力、ダイスとステンレス鋼管との接触面積
(長手方向および半径方向)との影響が大きい。
【0017】これらの3つの因子に着目して、下記の焼
付き評価式(1)を導いた。
【0018】 φ= σn・ι・ds ・・・・(1) ここに、 φ : 焼付き評価パラメータ σn : ステンレス鋼管の材料特性および変形率によっ
て定まる法線応力 ι : ダイス形状およびステンレス鋼管の形状によって
定まる長手方向の接触距離 ds: ダイス形状およびステンレス鋼管の形状によっ
て定まる円周方向の接触面積 そして、上記の3つの因子のうち、従来試行錯誤で改善
を行なっていたのダイスに加わる法線応力と、のダ
イスとステンレス鋼管との長手方向の接触距離に、CA
E解析手法を活用して、式(1)の σn 、ι、dsを
変化させて、焼付き評価パラメータφの値を算出した。
【0019】一方、焼付きパラメータφの各因子
σn 、ι、dsに対応するダイスとステンレス鋼管を設
計製作して、実機を使用して、焼付きを起こすまでの個
数Nを求めた。
【0020】図1は本発明の実施の形態に係るステンレ
ス鋼管をダイスで引抜き加工するときの説明図であり、
2R1は素材となるステンレス鋼管の径、2R0はダイス
のベアリング部の径、Tはステンレス鋼管の肉厚、Rは
ダイスのアプローチ径、L1はテーパ部の長さ、L2はベ
アリング部の長さ、L3は接触部の長さを示している。
【0021】また、(2R1 2−2R0 2)×100/R1 2
(%)は 減面率であり、ステンレス鋼管の加工の度合
いを示すものである。
【0022】図2は式(1)をステンレス鋼管に適用
し、焼付き評価パラメータφと焼付きを起こすまでの個
数Nをグラフにしたものである。
【0023】材種 SUS430、ステンレス鋼管の径
2R1が99.5mm、肉厚Tが12mmのステンレス鋼
管を、アプローチ径Rが285mm、ダイスのベアリン
グ部の径2R0が98.4mm、テーパ部の長さL1が1
2.8mm、ベアリング部の長さL2が5mm、接触部の
長さL3が17.8mmのダイスで引抜き加工を行った時
の点が図2に示すJ点である。
【0024】同様に、ステンレス鋼管の寸法とダイスの
形状を変更して求めた各点をプロットして図2が完成さ
れている。
【0025】従来のダイスであるアプローチ径Rが57
3mm、2R0が98.4mm、テーパ部の長さL1が2
5.1mm、ベアリング長さL2が12mm、接触部の長
さL3が37.1mmのダイスで引抜き加工を行ったとき
の焼付きを起すまでの個数Nは3万個であり、そのとき
の焼付き評価パラメータφは4080N・mである。この
値を図2にプロットした点がZ点である。
【0026】本実施の形態においては、図2に示す通
り、焼付きが起こるまでの個数Nが15万個のときの焼
付き評価パラメーφが3000N・m、同じく焼付きが
起こるまでの個数Nが40万個のときの焼付き評価パラ
メータφが1000N・m、同じく焼付きが起こるまでの
個数Nが25万個のときの焼付き評価パラメータφが2
500N・m、同じく焼付きが起こるまでの個数Nが35
万個のときの焼付き評価パラメータφが1500N・mで
ある。φが3000以下であれば Good、2500以下
であれば Bestと評価している。
【0027】これによりGoodの範囲を選択すれば焼付き
を起すまでの個数Nは従来の5倍以上にすることがで
き、Bestの範囲を選択すれば、焼付きを起すまでの個数
Nは従来の約8倍以上にすることができる。
【0028】式(1)よって定まる焼付き評価パラメー
タφと、その焼付き評価パラメータφの値に対応するダ
イスとステンレス鋼管を数種製作し、実機を使用して焼
付きの起こるまでの個数Nを求めてグラフを作成してお
けば、そのグラフにより別のダイスについても、その製
作前に焼付きが起こるまでの個数Nを予測することが可
能となる。
【0029】そして、ダイスの形状を決定する設計段階
で、CAE解析により焼付き評価パラメータφの値を算
出し、その値がBestまたはGoodならばそのままダイスの
製作を進めればよく、焼付きを起こすことなく一定値以
上の個数Nの引抜き加工ができるダイスを容易に製作で
き、ダイスの製作期間の短縮、ダイスの製作コストの削
減および引抜き加工の生産性の向上が可能となる。
【0030】また、焼付きを起すまでの個数Nを精度よ
く予測することができるので、交換用のダイスを適時に
準備することができる。
【0031】さらに、ダイスの形状の玉成で改善できる
限界が明確となるので、ダイス形状の玉成のための試行
錯誤に無駄な工数と費用を投入することがなくなる。
【0032】以上、ステンレス鋼管について説明した
が、本実施の形態はステンレス鋼管に限定されるもので
はなく、他の金属管についても広く適用することが可能
である。
【0033】なお、本実施の形態に適用する金属管は、
長尺ものに限定されるものではなく短尺ものでもよい。
また上記の引抜き加工には減面率(加工率)の低いサイ
ジングも含まれることは、特に言うまでもない。
【0034】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、焼付き評
価パラメータφと焼付きの起こるまでの個数Nをグラフ
にしておくことにより、ダイスの形状を決定する設計段
階で、CAE解析により焼付き評価パラメータφの値を
算出すれば、ダイスを製作する前に焼付きが起こるまで
の個数Nを予測することが可能となるので、一定値以上
の個数Nを引抜き加工できるダイスを容易に製作でき、
試行錯誤に要したダイスの製作期間の短縮、コストの削
減および引抜き加工の生産性の向上が可能となる。
【0035】また、焼付きを起すまでの個数Nを精度よ
く予測することができるので、交換用のダイスを適時に
準備することができるという効果が得られる。
【0036】さらに、ダイスの形状の玉成で改善できる
限界が明確となるので、ダイス形状の玉成のための試行
錯誤に無駄な工数と費用を投入することがなくなるとい
う効果が得られる。
【0037】請求項2に係る発明によれば、ステンレス
鋼管の引抜き加工において、焼付き評価パラメータφの
値が3000N・m以下となるダイスを使用するものであ
るから、上記効果に加えて焼付きが起こるまでに従来の
5倍以上のステンレス鋼管の引抜き加工が精度良くでき
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るステンレス鋼管をダ
イスで引抜き加工するときの説明図ある。
【図2】本発明の実施の形態に係る焼付き評価パラメー
タφと焼付き限界個数Nを示すグラフである。
【図3】従来例に係る引抜き加工の概念図である。
【符号の説明】
1 : テーパ部の長さ L2 : ベアリング部の長さ L3 : 接触部の長さ R : アプローチ径 2R1 : ステンレス鋼管径(素材径) 2R0 : ダイスのベアリング部の径

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 σn を金属管の材料特性および変形率に
    よって定まる法線応力、ιをダイス形状および金属管の
    形状によって定まる接触距離、dsをダイス形状および
    金属管の形状によって定まる接触面積としたとき、 下記式(1)によって定まる焼付き評価パラメータφの
    値によって、ダイスと金属管との焼付きが起こるまでの
    個数をそのダイスの製作前に予測し、該予測に基づいて
    製作したダイスを使用して、金属管を引抜き加工するこ
    とを特徴とする金属管の引抜き加工方法。 φ= σn・ι・ds ・・・・(1)
  2. 【請求項2】 σn をステンレス鋼管の材料特性および
    変形率によって定まる法線応力、ιをダイス形状および
    ステンレス鋼管の形状によって定まる接触距離、dsを
    ダイス形状およびステンレス鋼管の形状によって定まる
    接触面積としたとき、 下記式(1)によって定まる焼付き評価パラメータφの
    値が3000N・m以下であることを特徴とするステン
    レス鋼管の引抜き加工方法。 φ= σn・ι・ds ・・・・(1)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170029239A (ko) 2015-09-07 2017-03-15 주식회사 엘지화학 고분자 가공성의 평가 장치 및 방법
JP2017538581A (ja) * 2015-11-13 2017-12-28 ブコク ステンレス シーオー., エルティーディー.Bugok Stainless Co., Ltd. 装入シリンダーとクランプを用いたステンレス鋼素材成形装置、及びその装置を用いたステンレス鋼素材製造方法

Cited By (2)

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