JP2005034899A - Deep-drawing method and deep-drawing cylindrical vessel - Google Patents
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本発明は、ステンレス鋼からなる円筒容器の製造に使用される深絞り加工方法、特にステンレス鋼製消火器のボディの製造に適した深絞り加工方法、及びその加工方法により製造された深絞り円筒容器に関する。 The present invention relates to a deep drawing method used for manufacturing a cylindrical container made of stainless steel, particularly a deep drawing method suitable for manufacturing a stainless steel fire extinguisher body, and a deep drawn cylinder manufactured by the processing method. Concerning the container.
従来より、消火器のボディには両端を閉止した円筒状の金属容器が使用されている。この金属容器は大きく別けて3ピース構造と2ピース構造の2種類があり、最近はコスト低減の観点から、3ピース構造から2ピース構造への転換が図られている。 Conventionally, a cylindrical metal container with closed ends is used for the body of a fire extinguisher. There are two types of metal containers, a three-piece structure and a two-piece structure. Recently, from the viewpoint of cost reduction, a shift from a three-piece structure to a two-piece structure has been attempted.
3ピース構造では、板材を巻いて円筒状の胴部を形成し、その胴部の両端開口部を碗状の端板で閉塞することにより、消火器用ボディが製造される。一方、2ピース構造では、深絞り加工により底付きの円筒容器を製造し、その開口側の端部を端板で閉止することにより、消火器用ボディが製造される。 In the three-piece structure, a fire extinguisher body is manufactured by winding a plate material to form a cylindrical body, and closing both end openings of the body with bowl-shaped end plates. On the other hand, in the two-piece structure, a cylindrical container with a bottom is manufactured by deep drawing, and an end portion on the opening side is closed with an end plate to manufacture a fire extinguisher body.
深絞り加工のうち、後で問題にする逆再絞り加工は非特許文献1に詳しく説明されている。 Among the deep drawing processes, reverse redrawing process, which will be a problem later, is described in detail in Non-Patent Document 1.
ところで、消火器用ボディの材質といえば以前は普通鋼であったが、最近はより高強度なステンレス鋼が注目されている。 By the way, the material of the fire extinguisher body was formerly plain steel, but recently, higher strength stainless steel has been attracting attention.
ところが、ステンレス鋼は普通鋼と比べて加工性が劣る。このため、2ピース構造のものは製造できず、3ピース構造に限定される問題があった。なぜなら、3ピース構造に用いられる底付きの円筒容器の深絞り加工比は3を超えており、このような高加工度の深絞り加工はステンレス鋼では困難であるからである。このため、ステンレス鋼製の消火器用ボディは3ピース構造に限定されており、製造コストが嵩む問題があった。 However, stainless steel is inferior in workability compared with ordinary steel. For this reason, the thing of a 2 piece structure cannot be manufactured, but there existed a problem limited to a 3 piece structure. This is because the deep drawing ratio of the bottomed cylindrical container used for the three-piece structure exceeds 3, and such high drawing deep drawing is difficult with stainless steel. For this reason, the stainless steel fire extinguisher body is limited to a three-piece structure, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
本発明の目的は、3以上の加工比が可能なステンレス鋼の深絞り加工方法を提供することにある。本発明の他の目的は、ステンレス鋼でありながら、絞り比が3以上の深絞り円筒容器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a stainless steel deep drawing method capable of a processing ratio of 3 or more. Another object of the present invention is to provide a deep drawn cylindrical container having a drawing ratio of 3 or more while being made of stainless steel.
上記目的を達成するために、本発明者は再絞り加工、特に逆再絞り加工に着目した。逆再絞りとは、第1絞りに続く再絞りを、第1絞りの方向とは逆の方向に行う加工法である。この加工法では、材料が裏返しとなり、比較的大きな絞り比を確保できる。しかし、ステンレス鋼の場合、第1絞りと逆再絞りの間に中間焼鈍を挟まない限り、3以上の絞り比を確保することは困難である。 In order to achieve the above object, the present inventor has focused on redrawing, particularly reverse redrawing. Reverse redrawing is a processing method in which redrawing following the first drawing is performed in a direction opposite to the direction of the first drawing. In this processing method, the material is turned over, and a relatively large drawing ratio can be secured. However, in the case of stainless steel, it is difficult to ensure a drawing ratio of 3 or more unless intermediate annealing is sandwiched between the first drawing and the reverse redrawing.
即ち、ステンレス鋼の場合も、逆再絞り加工で且つ中間焼鈍を併用することにより、一応3以上の絞り比が可能となる。しかし、中間焼鈍を採用すると、焼鈍コストが必要になる上に、第1絞り加工に続く逆再絞り加工を、第1絞りと同じ位置で連続的に行うことができなくなり、工数増加によるコスト増も問題になる。このため、中間焼鈍を併用することなく定位置で連続的に実施できる逆再絞り加工方法が求められる。 That is, in the case of stainless steel, a drawing ratio of 3 or more can be achieved by reverse redrawing and using intermediate annealing. However, if intermediate annealing is adopted, annealing costs are required, and reverse redrawing subsequent to the first drawing cannot be performed continuously at the same position as the first drawing, resulting in increased costs due to increased man-hours. Is also a problem. For this reason, the reverse redrawing method which can be continuously implemented in a fixed position, without using intermediate annealing together is calculated | required.
そこで本発明者は、中間焼鈍に依存せずに逆再絞り加工における絞り比を大きくする方法について種々検討した。その結果、第1絞り加工を温間加工とすること、及び第1絞り加工に続く逆再絞り加工で対向液圧加工を行うことにより、中間焼鈍なしで3以上の絞り比を確保でき、ステンレス鋼製消火器においても2ピース構造が可能になることが判明した。 Therefore, the present inventor has studied various methods for increasing the drawing ratio in reverse redrawing without depending on intermediate annealing. As a result, it is possible to secure a drawing ratio of 3 or more without intermediate annealing by making the first drawing process warm and performing counter-hydraulic processing by reverse redrawing following the first drawing process. It has been found that a two-piece structure is also possible in a steel fire extinguisher.
本発明の深絞り加工方法は、かかる知見を基礎として開発されたものであり、ステンレス鋼からなる円筒容器を逆再絞り加工により製造するに当たり、第1絞り加工を温間絞り加工とし、逆再絞り加工を対向液圧絞り加工とするものである。 The deep drawing method of the present invention has been developed on the basis of such knowledge, and in producing a cylindrical container made of stainless steel by reverse redrawing, the first drawing is warm drawing and reverse redrawing. The drawing process is a counter hydraulic drawing process.
また、本発明の深絞り円筒容器は、上記深絞り加工方法により製造されたステンレス鋼製で絞り比が3以上の絞り容器である。 Further, the deep drawn cylindrical container of the present invention is a drawn container having a drawing ratio of 3 or more made of stainless steel manufactured by the deep drawing method.
温間絞り加工とは、パンチを非加熱(通常は冷却)とし、ダイス及び板押さえ間で材料(ブランク)を加熱して絞り加工を行う加工法である。フランジ部が加熱され、パンチ肩部が冷却される温度勾配の付与により絞り性が向上する。また、対向液圧絞り加工とは、液圧ドーム内の液圧が雌型に代わる働きをし、成形中はドーム内の液圧が材料を雄型の形状に均等な圧力を押しつけながら絞り加工を行う方法である。 Warm drawing is a processing method in which the punch is unheated (usually cooled), and the drawing is performed by heating the material (blank) between the die and the plate presser. Drawing is improved by applying a temperature gradient in which the flange portion is heated and the punch shoulder is cooled. Opposite hydraulic pressure drawing is a function in which the hydraulic pressure in the hydraulic dome replaces the female die, and the hydraulic pressure in the dome is drawn while pressing the material evenly into the male shape during molding. It is a method to do.
第1絞り加工を温間絞り加工とし、これに続く逆再絞り加工を対向液圧絞り加工とすることにより、ステンレス鋼に対して中間焼鈍なしで絞り比が3以上の深絞り加工が可能になる。中間焼鈍が省略されることにより、両加工が同じ位置、即ち1つのマシン内で連続的に実施され、高い加工効率が確保される。定位置で温間絞り加工に続けて実施できる点で、対向液圧絞り加工は有意義である。 Deep drawing with a drawing ratio of 3 or more is possible without intermediate annealing for stainless steel by using the first drawing as warm drawing and the subsequent reverse redrawing as counter hydraulic drawing. Become. By omitting the intermediate annealing, both processes are continuously performed at the same position, that is, in one machine, and high processing efficiency is ensured. The counter hydraulic drawing is significant in that it can be carried out at a fixed position following the warm drawing.
本発明は、ステンレス鋼製消火器のボディに使用される深絞り容器に適用可能である。ちなみに、その深絞り容器の寸法は通常内径80〜200mm、肉厚1.0〜2.0mmである。ステンレス鋼としては温間成形が特に有効なSUS304、SUS316Lなどのオーステナイト系ステンレス鋼が好ましい。 The present invention is applicable to a deep-drawn container used for a stainless steel fire extinguisher body. Incidentally, the dimensions of the deep-drawn container are usually an inner diameter of 80 to 200 mm and a wall thickness of 1.0 to 2.0 mm. As the stainless steel, austenitic stainless steels such as SUS304 and SUS316L, in which warm forming is particularly effective, are preferable.
温間絞り加工での加熱温度は80〜130℃が好ましい。この温度が低すぎると加工硬化を起こし、第2工程で破れが発生する。高すぎる場合も同様に材料が破れるおそれがある。また対向液圧絞り加工における液圧は10〜20MPaが好ましい。この液圧が低すぎる場合は材料の滑り込みが悪くなる。高すぎる場合は材料の滑り込み部分の変形が激しく破断しやすくなる。 The heating temperature in the warm drawing process is preferably 80 to 130 ° C. If this temperature is too low, work hardening occurs and tearing occurs in the second step. If it is too high, the material may be similarly broken. Further, the hydraulic pressure in the counter hydraulic drawing process is preferably 10 to 20 MPa. When this hydraulic pressure is too low, the slipping of the material becomes worse. If it is too high, the deformation of the sliding-in portion of the material will be severe and will be easily broken.
本発明の深絞り加工方法は、ステンレス鋼からなる円筒容器を逆再絞り加工により製造するに当たり、第1絞り加工を温間絞り加工とし、逆再絞り加工を対向液圧絞り加工とすることにより、中間焼鈍を用いることなく3以上の絞り比を確保できる。これにより、両加工を同じ位置で能率よく実施できる。 In the deep drawing method of the present invention, when a cylindrical container made of stainless steel is manufactured by reverse redrawing, the first drawing is set as warm drawing and the reverse redrawing is set as counter hydraulic drawing. A drawing ratio of 3 or more can be secured without using intermediate annealing. Thereby, both processes can be efficiently performed at the same position.
また、本発明の深絞り円筒容器は、上記深絞り加工方法で製造された絞り比が3以上の容器であり、中間焼鈍を用いることなく能率よく製造できることから経済性に優れる。これをステンレス鋼製消火器のボディに使用することにより2ピース構造が可能になり、ステンレス鋼製消火器の価格引き下げに大きな効果が得られる。 The deep-drawn cylindrical container of the present invention is a container having a drawing ratio of 3 or more produced by the above-described deep-drawing method, and is excellent in economic efficiency because it can be produced efficiently without using intermediate annealing. By using this for the body of a stainless steel fire extinguisher, a two-piece structure becomes possible, and a great effect is obtained in reducing the price of the stainless steel fire extinguisher.
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1(a)〜(c)及び図2(a)〜(c)は本発明の一実施形態を示す深絞り加工方法の工程図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A to 1C and FIGS. 2A to 2C are process diagrams of a deep drawing method showing an embodiment of the present invention.
本実施形態の深絞り加工方法は、2ピース構造のステンレス鋼製消火器用ボディの製造に使用され、より詳しくは、そのボディに使用される絞り比が3以上の深絞り円筒容器を、中間焼鈍を挟まない逆再絞り加工により定位置で能率的に製造するものである。 The deep drawing method of the present embodiment is used for manufacturing a stainless steel fire extinguisher body having a two-piece structure. More specifically, a deep drawing cylindrical container having a drawing ratio of 3 or more used for the body is subjected to intermediate annealing. It is an efficient manufacturing method at a fixed position by reverse redrawing without pinching.
まず、加工装置について説明する。加工装置は、ベース1上に設置された円筒形状のアウターポンチ2と、アウターポンチ2の外側に配置された環状の板押さえ3と、板押さえ3の上方に対向配置された昇降式のダイス4と、ダイス4の中心部を貫通してアウターポンチ2上に配置された昇降式のインナーポンチ5とを備えている。
First, the processing apparatus will be described. The processing apparatus includes a cylindrical
アウターポンチ2は、ベース1上に固定されており、第1絞り加工ではダイス4に対する雄型として機能し、逆再絞り加工(対向液圧絞り加工)ではインナーポンチ5に対する雌型として機能する。
The
環状の板押さえ3は、アウターポンチ2の外面に沿って昇降可能に構成されており、ダイス4の下降に伴ってダイス4との間に円板状の材料10を挟むと共に、材料10を挟んだ状態でダイス4と共に下降する。板押さえ3及びダイス4は、挟んだ材料10のフランジ部を加熱するために、ヒーター7,8を内蔵している。
The
ダイス4は、アウターポンチ2と共同して材料10を第1絞り加工する。即ち、ダイス4の下降に伴って雄型であるアウターポンチ2がダイス4内に挿入され、そのダイス4内に材料10が押し込まれる。
The
インナーポンチ5は、アウターポンチ2と共同して第1絞り加工後の材料を逆再絞り加工(対向液圧絞り加工)する。即ち、インナーポンチ5がアウターポンチ2内に挿入されることにより、第1絞り容器11がアウターポンチ2内に押し込まれ、同時にアウターポンチ2内の液圧により第1絞り容器11がインナーポンチ5の表面に押し付けられる。
The
次に、この加工装置を用いた深絞り加工方法について説明する。 Next, a deep drawing method using this processing apparatus will be described.
材料10をセットする際には、図1(a)に示すように、ダイス4及びインナーポンチ5がアウターポンチ2上の初期位置に上昇し、板押さえ3が、その上面がアウターポンチ2の上面と同レベルになる初期位置に上昇する。この状態で、板押さえ3の上に材料10としてオーステナイト系ステンレス鋼の円板が載置される。
When the
材料10のセットが終わると、図1(b)に示すように、まずダイス4が材料10に当たる位置まで下降する。これにより材料10が板押さえ3とダイス4の間に所定の圧力で挟まれる。また、材料10がヒーター7,8により所定温度に加熱される。アウターポンチ2は非加熱としている。
When the setting of the
そして図1(c)に示すように、板押さえ3との間に材料10を挟んだままダイス4が更に下がり、ダイス4内にアウターポンチ2が挿入される。その結果、材料10のフランジ部が加熱されつつその材料10がダイス4内に引き込まれ、カップ状の第1絞り容器11に形成される。かくして、温間で第1絞り加工が行われる。
Then, as shown in FIG. 1C, the
第1絞り加工が終わると、図2(a)〜(c)に示すように、インナーポンチ5が下降し、ダイス4内を経由してアウターポンチ2内に挿入される。これにより、アウターポンチ5に上方から被さったカップ状の第1絞り容器11が裏返りながらアウターポンチ5内に押し込まれ、最終製品としての再絞り容器12となる。
When the first drawing is finished, the
第1絞り容器11がインナーポンチ5によってアウターポンチ2内に押し込まれるとき、アウターポンチ2内は液圧ドームとなって液圧により材料をインナーポンチ5の表面に押しつける。これにより絞り性が向上し、温間で第1絞り加工が行われることによる絞り性の向上と相まって、絞り比が3以上のステンレス鋼製の再絞り容器12が中間焼鈍を挟むことなく定位置で能率的に製造される。
When the first squeezed
かかる深絞り加工方法により、SUS304のブランク(直径452mm、板厚1.2mm)から、内径132.6mm、深さ345mmの深絞り円筒容器を製造することを試みた(第1絞り加工での絞り比2、逆再絞り加工での絞り比1.68、トータル絞り比3.35)。この容器は2ピース構造のステンレス鋼製消火器用ボディを想定したものである。温間絞り加工での材料加熱温度は100℃、対向液圧絞り加工での液圧は15MPaとした。加工性の劣るステンレス鋼を3以上の高絞り比で絞り加工するにもかかわらず、破れもしわもない健全な深絞り容器を製造することができた。 By this deep drawing method, an attempt was made to produce a deep drawn cylindrical container having an inner diameter of 132.6 mm and a depth of 345 mm from a SUS304 blank (diameter 452 mm, plate thickness 1.2 mm) (drawing in the first drawing process). 2), drawing ratio in reverse redrawing process 1.68, total drawing ratio 3.35). This container assumes a two-piece stainless steel fire extinguisher body. The material heating temperature in the warm drawing process was 100 ° C., and the hydraulic pressure in the counter hydraulic drawing process was 15 MPa. Despite drawing stainless steel with poor workability at a high drawing ratio of 3 or more, it was possible to produce a sound deep-drawn container without tearing or wrinkling.
ここで使用される逆再絞りは、絞り比を確保するのに有効な加工法であり、ステンレス鋼で3 以上の絞り比を確保するためには不可欠な方法と考えられる。しかし、ステンレス鋼の逆再絞り加工は材料に対する負荷が大きく非常に難しい加工であり、ここに第1絞り加工を温間で行い、且つ逆再絞り加工を対向液圧加工とすることの意義がある。 The reverse redrawing used here is an effective processing method for securing a drawing ratio, and is considered an indispensable method for securing a drawing ratio of 3 or more with stainless steel. However, the reverse redrawing of stainless steel is a very difficult process with a large load on the material, and the significance of performing the first drawing process warmly and the reverse redrawing process as counter hydraulic processing is important. is there.
ちなみに、前述のブランクからの絞り加工において、第1絞り加工を冷間で行うと、第1工程では一応同程度の絞り加工を行うことができるが、ここでの加工硬化のために、第2工程の逆再絞り加工は不可能となり、一般的な再絞り加工を採用せざるを得なくなる。その結果、第2工程における絞り比は1.2程度になり、トータル絞り比は2.4程度に制限される。また、第1絞り加工を温間で行っても第2工程の逆再絞りにおいて対向液圧加工を採用しないと、材料の滑り込みに対する抵抗が大きく、すぐに破断が発生するため、ここでの絞り比が一般的な再絞り程度に制限され、トータル絞り比はやはり2.4程度に制限される。言うならば、この程度の絞り比が、従来法で中間焼鈍を挟まない場合の上限ということである。 By the way, in the drawing process from the above-mentioned blank, if the first drawing process is performed cold, the first process can perform the drawing process of about the same degree. Reverse redrawing of the process becomes impossible, and general redrawing must be employed. As a result, the aperture ratio in the second step is about 1.2, and the total aperture ratio is limited to about 2.4. Also, even if the first drawing is performed warmly, if counter hydraulic processing is not employed in the reverse redrawing in the second step, the resistance to material slipping is large and breakage occurs immediately. The ratio is limited to a general redrawing level, and the total drawing ratio is also limited to about 2.4. In other words, this degree of drawing ratio is the upper limit when intermediate annealing is not sandwiched by the conventional method.
なお、前記実施形態では逆再絞り加工を常温で行ったが、第1絞り加工と同様に温間絞り加工とすることも可能である。 In the above-described embodiment, the reverse redrawing process is performed at room temperature. However, the warm drawing process may be performed similarly to the first drawing process.
1 ベース
2 アウターポンチ
3 板押さえ
4 ダイス
5 インナーポンチ
7,8 ヒーター
10 材料(ブランク)
11 第1絞り容器
12 深絞り容器(製品)
1
11 First drawn
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