JP2005118799A - 金属管の縮径装置および金属管の縮径方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属管表面のチャタマークの発生を防ぎ、かつ増肉を抑制することができる金属管の縮径装置、およびこれを用いた金属管の縮径方法を提供する。
【解決手段】 ダイスＵＤ，ＬＤ・・・を、少なくとも３段備えた金属管３の縮径装置１であって、ダイスＵＤ，ＬＤ・・・のうち上流から数えてｎ段目のダイスの内径をＤｎとし、１段目のダイス通過前の金属管３の外径をＤｏｂとした場合に、１段目のダイスの内径Ｄ１は、Ｄ１／Ｄｏｂ≧０．９０の関係を満たし、更に、２段目以降のダイスの内径Ｄｎはそれぞれ、Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≧０．８０の関係を満たし、かつ、連続する３段のダイスおいて、それぞれのダイスの内径Ｄｎが、Ｄ（ｎ−１）／Ｄ（ｎ−２）−Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≦０．０５の関係を満たすことを特徴とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属管の縮径装置、およびこれを用いた金属管の縮径方法に関する。

金属管の外径を縮小させる縮径装置としては、ダイスを用いて引抜加工する装置が周知である。図４にこの縮径装置を用いて、金属管内にプラグを挿入せずに縮径する方法、所謂空引き抽伸により金属管を縮径する工程の概略断面図を示す。図４に示すように、縮径装置２０に設けたダイス２１は、縮径される金属管２２の外径Ｄｏｂより小さい内径Ｄを有し、かつ、金属管２２の投入口２３に絞り形状を有する縮径部２４を備えている。これにより、投入口２３から投入された金属管２２は、図示しない引抜装置にて、白抜き矢印方向に向かって引抜力Ｆで引き抜かれることにより、所定の縮径率で縮径される。ここで、ダイス２１を通過した後の金属管２２の外径をＤｏａとした場合に、縮径率は、[（Ｄｏｂ−Ｄｏａ）÷Ｄｏｂ×１００]で計算される（以下、特に断らない限り、「縮径率」の計算は同様に行うものとする）。なお、ダイス２１通過後の金属管２２の外径Ｄｏａは、ダイス２１の内径Ｄとほぼ等しくなる。

この縮径装置２０を用いて、金属管２２を空引き抽伸により縮径する際は、従来、縮径後の金属管２２の管肉厚が縮径前より厚くなっていた。金属管２２の管肉厚（以下、単に「肉厚」とする）が厚くなる理由を、図４を参照して説明する。図４に示すように、金属管２２が引抜力Ｆで引き抜かれる際、縮径部２４の曲面から金属管２２へ反作用の力、即ち抗力ＲＦが働く。この抗力ＲＦの分解成分のうち、縮径部２４の曲面の法線方向に働く力ＲＦｖにより、金属管２２の金属部材２２ａが、金属管２２の径方向へ移動し、金属管２２が縮径される。この際、金属管２２の長手方向への変形（伸び）を考えない場合、即ち、金属管２２の長さを変化させずに外径を縮小させるような塑性変形を行った場合、金属部材２２ａの占める体積は変化しないため、金属管２２の内径の縮小量（縮径前の内径Ｄｉｂ−縮径後の内径Ｄｉａ）は外径の縮小量（縮径前の外径Ｄｏｂ−縮径後の外径Ｄｏａ）より大きくなる。したがって、縮径後の肉厚Ｔａは、縮径前の肉厚Ｔｂより厚くなる（Ｔａ＞Ｔｂ）。なお、実際の縮径加工においては、引抜力Ｆにより、金属管２２は長手方向にも変形するため、金属部材２２ａは、金属管２２の径方向だけでなく、長手方向へも移動する。

縮径により肉厚が厚くなる（増肉する）と、縮径後の肉厚を所定の値とするには、空引き抽伸の前工程で、予め肉厚を薄く加工しなければならないため、前工程における生産性が低下する。また、増肉した金属管２２を伝熱管に使用した場合には、冷媒流量が低下し、伝熱性能が劣化するおそれがある。
更に、金属管２２の断面図である図５（ａ）に示すように、縮径前の金属管２２に微小な疵２２ｂが存在していると、縮径による増肉に伴い、疵２２ｂが径方向に拡大する［図５（ｂ）］。そのため、縮径加工中の金属管２２の破断等の不具合が生じ易くなる。

この増肉を抑制する方法として、引抜方向と逆向きの方向に働く力（以下、単に「逆張力」という）を付与する方法が挙げられる。逆張力を付与することにより、金属管２２は、引抜方向と逆向きの方向にも引っ張られながら引き抜かれる。その結果、金属管２２の長手方向への変形量、即ち、金属部材２２ａの長手方向への移動量が増加し、その分、金属部材２２ａの径方向への移動が抑制される。これにより、増肉をある程度抑制することができる。

前記した逆張力を付与する方法としては、例えば、図６に示すようなダイスを用いる方法が特許文献１に記載されている。図６に示すように、ダイス３０は、金属管２２を縮径する縮径部３０ａおよび縮径部３０ｂを備えている。金属管２２をダイス３０により白抜き矢印方向に引き抜いて縮径する場合、縮径部３０ａから金属管２２へと、引抜方向と逆向きの方向に抗力が働く。この抗力が逆張力となるため、金属管２２は、縮径部３０ａと縮径部３０ｂとの間で、縮径部３０ａによる抗力（逆張力）と引抜力とにより引っ張られる。

また、例えば、特許文献２には、前後段２つのダイスを備えた縮径装置を用いることにより、逆張力を付与する方法が記載されている。この縮径装置を用いて金属管２２を縮径する場合は、前段ダイスの縮径部から金属管２２へと抗力が働くため、この抗力が逆張力となる。これにより、特許文献１の場合と同様に金属管２２は、前段ダイスの縮径部と後段ダイスの縮径部との間で引っ張られる。また、２段以上のダイスを直列に配列し、これらのダイスにより金属管２２を連続的に抽伸し、上流側ダイスの縮径部から金属管２２へと働く抗力を逆張力として作用させることにより、金属管２２の増肉を抑制する方法が特許文献３に記載されている。
特開昭５１−１３３５６号公報（第１頁右下欄第８〜第２頁左上欄第１０行目、第１図） 特開昭５４−８３６６６号公報（第２頁左上欄第６〜第２頁右上欄第６行目、第２図） 特開平３−４２１１２号公報（第２頁右下欄第５〜第３頁左上欄第９行目、第２図および第４図）

しかし、特許文献１に記載の縮径装置においては、縮径部３０ａによる縮径率と縮径部３０ｂによる縮径率との差が固定されているため、縮径工程の自由度が妨げられる。また、縮径率によっては、外観不良の原因となるチャタマークが発生する。このチャタマークとは、金属管２２の長手方向に対し、斜め方向に周期的に発生する表面疵であり、金属管２２の径方向への変形抵抗が高い場合に、剪断変形が起こることによって発生する。前記変形抵抗を抑えるためには、縮径部３０ａによる縮径率と縮径部３０ｂによる縮径率とをそれぞれ小さくしなければならない。それぞれの縮径率を小さくすると、縮径装置通過後の最終外径をｆＤｏａとした場合の総合縮径率[（Ｄｏｂ−ｆＤｏａ）÷Ｄｏｂ×１００]が小さくなる。よって、特許文献１に記載の縮径装置を、金属管２２の仕上げ加工に用いた場合において、チャタマークを発生させずに最終外径ｆＤｏａを小さくするためには、仕上げ加工の前工程で、予め外径を小さく加工しなければならず、前工程における生産性が低下する。

また、特許文献２に記載の縮径装置においても、縮径率によっては同様にチャタマークが発生する。また、特許文献３に記載の縮径方法においても縮径率の大きい加工工程が存在するためチャタマークの発生を完全に防止することは難しい。

本発明は、金属管の縮径加工の際、金属管表面のチャタマークの発生を防ぎつつ、総合縮径率を大きくすることができ、かつ、金属管を空引き抽伸により縮径する場合には、増肉を抑制することができる金属管の縮径装置、およびこれを用いた金属管の縮径方法を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意研究実験を進めた結果、ダイスの段数およびそれぞれのダイスの内径を規制することにより、前記課題を解決することができる本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の発明の要旨は、金属管の外径を縮小させるダイスを、少なくとも３段備えた金属管の縮径装置であって、前記ダイスのうち、上流から数えてｎ段目のダイスの内径をＤｎとし、最上流に設置された１段目のダイス通過前の金属管の外径をＤｏｂとした場合に、前記１段目のダイスの内径Ｄ１は、Ｄ１／Ｄｏｂ≧０．９０の関係を満たし、更に、２段目以降のダイスの内径Ｄｎはそれぞれ、Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≧０．８０（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たし、かつ、連続する３段のダイスおいて、それぞれのダイスの内径Ｄｎが、Ｄ（ｎ−１）／Ｄ（ｎ−２）−Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≦０．０５（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たすことを特徴とする金属管の縮径装置にある。

請求項１に記載の金属管の縮径装置は、少なくとも３段のダイスを備えているため、金属管が２段目以降のダイスにより縮径される場合、それぞれ前段のダイスから抗力（逆張力）が付与される。更に、それぞれのダイスの内径Ｄｎを前記した範囲に規制することによって、それぞれのダイスによる縮径率が適正な範囲に規制されるため、金属管の空引き抽伸による増肉を抑制することができる。
また、それぞれのダイスの内径Ｄｎを前記した範囲に規制することによって、金属管の径方向への過剰な変形抵抗を抑えることができるため、金属管表面のチャタマークの発生を防ぐことができる。
また、それぞれのダイスの内径Ｄｎを前記した範囲に規制した結果、それぞれのダイスによる縮径率が小さくなっても、ダイスの段数を増やすことにより、総合縮径率を大きくすることができる。

また、請求項２に記載の発明の要旨は、請求項１に記載の金属管の縮径装置において、前記１段目のダイスと最下流に設置された最終ダイスとの間に設置されたダイスの内径Ｄｎはそれぞれ、Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≦０．９５（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たすことを特徴とする金属管の縮径装置にある。

請求項２に記載の金属管の縮径装置は、１段目のダイスと最終ダイスとの間に設置されたダイスのそれぞれの内径Ｄｎを前記した範囲に規制することによって、それぞれのダイスによる縮径率が５％以上となるため、ダイスの段数の過剰な増加を抑えることができる。これにより、金属管の引抜力を適正な範囲に設定することができるため、金属管の破断を防ぐことができる。

また、請求項３に記載の発明の要旨は、請求項１または請求項２に記載の金属管の縮径装置において、前記１段目のダイスよりも上流側に、金属管の引抜力に対して逆向きの張力を付与する張力付与装置を備えたことを特徴とする金属管の縮径装置にある。

請求項３に記載の金属管の縮径装置により金属管を縮径すると、１段目のダイスにより縮径される際も、金属管に引抜力に対して逆向きの張力が付与されるため、金属管の空引き抽伸による増肉をより一層抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明の要旨は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属管の縮径装置において、前記１段目のダイスよりも上流側に、金属管の歪を矯正する矯正機を備えたことを特徴とする金属管の縮径装置にある。

請求項４に記載の金属管の縮径装置は、１段目のダイスよりも上流側に設置された矯正機によって、金属管の歪が矯正されるので、ダイスへの金属管の供給が安定する。

また、請求項５に記載の発明の要旨は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属管の縮径装置において、前記１段目のダイスよりも上流側に、金属管の外表面の油分を除去する脱脂槽を備えたことを特徴とする金属管の縮径装置にある。

請求項５に記載の金属管の縮径装置は、１段目のダイスよりも上流側に脱脂槽を備えているため、金属管の外表面の油分が、脱脂槽を通過することにより除去される。これにより、油分に起因する焼き付き等を防止することができる。

また、請求項６に記載の発明の要旨は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の縮径装置を用いて、金属管を縮径する縮径方法であって、金属管を送り出す工程と、前記金属管を縮径する工程と、前記金属管を引き抜く工程とを少なくとも有する金属管の縮径方法にある。

請求項６に記載の金属管の縮径方法によれば、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の縮径装置を用いているため、チャタマークの発生を防ぎつつ、総合縮径率を大きくすることができ、かつ、金属管を空引き抽伸により縮径する場合には、増肉を抑制することができる縮径方法を具現することができる。

このような金属管の縮径装置または金属管の縮径方法によれば、金属管表面のチャタマークの発生を防ぎつつ、総合縮径率を大きくすることができ、かつ、金属管を空引き抽伸により縮径する場合には、増肉を抑制することができる。

次に、本発明に係る金属管の縮径装置、およびこれを用いた金属管の縮径方法における実施形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。
参照する図１は、本発明の一実施形態である縮径装置に使用されるダイスの概略断面図である（図１には、多段に構成されたダイスのうち、連続する２段のダイスを示している）。また、図２は、本発明で用いられる張力付与装置の一実施形態を示す概略断面図、図３は、本発明の縮径方法の一実施形態を示す模式図である。

本発明の縮径装置により縮径される金属管の材質は特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の材質からなる金属管に適用できる。
また、縮径される金属管の外径についても特に限定されない。
更に、本発明の縮径装置に用いられるダイスを形成する材料についても特に限定されず、縮径する金属管の材質、硬度等から適正な材料を選定することができる。例えば、銅管（銅合金管を含む）を縮径する場合は、ＴｉＣ粉末等の硬質の炭化物やＴｉＮ粉末等の硬質の窒化物を焼結した超硬質ダイスが適している。

本発明の一実施形態である縮径装置１に使用されるダイスの形状については、図１に示すように、上流側ダイスＵＤおよび下流側ダイスＬＤの投入口に設けた縮径部ＵＤａ，ＬＤａと、この縮径部ＵＤａ，ＬＤａに滑らかに繋がる円筒状通路ＵＤｂ，ＬＤｂとを有しているものが使用できる。また、縮径される金属管３を安定して供給するためには、ダイスＵＤ，ＬＤは、図１に示すように、縮径部ＵＤａ，ＬＤａの長手方向の断面形状が円弧等の曲線形状であり、かつ、ダイスＵＤ，ＬＤの出口にテーパー部ＵＤｃ，ＬＤｃを有しているものが好ましい。

また、図１に示す断面方向から見て、縮径部ＵＤａ，ＬＤａと金属管３とが最初に接する点Ａ，Ｂにおける曲線の曲率半径が、それぞれのダイスＵＤ，ＬＤで縮径される前における金属管３の外径の１〜１０倍であることが好ましい。１倍未満の場合は、引抜力が過大となり、金属管３の破断が生じ易くなる。一方、１０倍を超えると、金属管３が点Ａ，Ｂに接してから円筒状通路ＵＤｂ，ＬＤｂに至るまでの移動距離を長く設ける必要があるため、装置設計上の自由度が妨げられる。
また、円筒状通路ＵＤｂ，ＬＤｂの長手方向の長さは、それぞれのダイス通過前における金属管３の外径の１／１０〜３／４であることが好ましい。１／１０未満の場合はダイスＵＤ，ＬＤが劣化し易くなるため繰返し使用することが困難となる。一方、３／４を超えると、金属管３を安定して供給することが困難となる。

また、ダイスＵＤ，ＬＤとの摩擦による金属管３の表面の劣化を防ぐため、それぞれのダイスＵＤ，ＬＤにより縮径する前に、金属管３の表面に潤滑油を塗布することが好ましい。この潤滑油の塗布方法は特に限定されないが、例えば、図１に示すように、ダイスＵＤ，ＬＤを保持するダイスケース４に潤滑油の流通孔５を設け、注入口５ａから潤滑油を注入することにより、金属管３の表面に潤滑油を塗布すれば良い。なお、過剰な潤滑油は排出口５ｂから排出されるため、排出口５ｂの下方に潤滑油受け皿６を設けるのが好ましい。

ダイスの段数については、３段以上であれば特に限定されないが、好ましくは３〜６段である。１段では、金属管３を空引き抽伸により縮径した場合に、抗力（逆張力）が付与されないために、増肉量が大きくなる。２段では、総合縮径率が小さい場合は、増肉をある程度抑制することができるが、総合縮径率を大きくしなければならない場合は増肉を抑制することが困難となる。つまり、１段目のダイスによる縮径率を大きくする（１段目のダイスの内径を小さくする）と、抗力（逆張力）が付与されないために、金属管３が１段目のダイスを通過する際の増肉量が大きくなる。また、１段目のダイスによる縮径率を抑えて、２段目のダイスによる縮径率を大きくすると、１段目のダイスにより付与される抗力（逆張力）が小さくなるため、２段目のダイスを通過する際の増肉量が大きくなる。
一方、６段を超える場合は、引抜力が過大となり、金属管３を縮径する際に、破断が生じ易くなる。

ダイスの内径については、上流から数えてｎ段目のダイスの内径をＤｎとし、最上流に設置された１段目のダイス通過前の金属管３の外径をＤｏｂとした場合に、１段目のダイスの内径Ｄ１は、Ｄ１／Ｄｏｂ≧０．９０の関係を満たし、更に、２段目以降のダイスの内径Ｄｎはそれぞれ、Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≧０．８０（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たしている。これにより、１段目のダイスによる縮径率が１０％以下となり、２段目以降のダイスによる縮径率が、それぞれ２０％以下となる。１段目のダイスによる縮径率が１０％を超えると、金属管３を空引き抽伸により縮径した場合に、金属管３が１段目のダイスを通過する際の増肉量が大きくなる。２段目以降のそれぞれのダイスにより縮径する際は、隣接する上流側のダイスＵＤの縮径部ＵＤａにより抗力（逆張力）を受けるので、２段目以降のそれぞれのダイスによる縮径率は、１段目のダイスによる縮径率より大きくても良い。しかし、２段目以降のそれぞれのダイスによる縮径率が２０％を超える場合は、前記抗力（逆張力）を受けても、増肉を抑制することが困難となるだけでなく、金属管３を縮径する場合に、径方向の変形抵抗が高くなるため、金属管３の表面にチャタマークが発生し易くなる。

また、それぞれのダイスの内径Ｄｎを前記した範囲に規制した結果、それぞれのダイスによる縮径率が小さくなっても、引抜力が過大とならない範囲で、ダイスの段数を増やせば、総合縮径率を大きくすることができる。

また、連続する３段のダイスおいて、それぞれのダイスの内径Ｄｎが、Ｄ（ｎ−１）／Ｄ（ｎ−２）−Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≦０．０５（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たしている。これにより、２段目のダイスから最終ダイスまで、連続する２つのダイス間において、下流側のダイスＬＤによる縮径率から上流側のダイスＵＤによる縮径率を差し引いた値が５％以下となる。前記値が５％を超えると、上流側のダイスＵＤの縮径部ＵＤａから受ける抗力が、引抜力に対し小さくなるため、金属管３を空引き抽伸により縮径した場合に、増肉抑制効果が不充分となる。なお、２段目のダイスによる縮径率から１段目のダイスによる縮径率を差し引いた値が５％を超える場合において、縮径加工の際、２段目のダイス通過時における金属管３の肉厚が一時的に増加しても、前記した関係を満たしていれば、３段目以降のダイスで縮径される際に、上流側のダイスＵＤの縮径部ＵＤａから受ける抗力（逆張力）と引抜力とにより、金属管３の金属部材の長手方向への移動が促進され、総合増肉量は抑制される。よって、２段目のダイスによる縮径率から１段目のダイスによる縮径率を差し引いた値は５％を超えてもよい。

また、１段目のダイスと最終ダイスとの間に設置されたダイスの内径Ｄｎはそれぞれ、Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≦０．９５（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たすことが好ましい。前記関係を満たせば、１段目のダイスと最終ダイスとの間に設置されたそれぞれのダイスによる縮径率が５％以上となるため、ダイスの段数の過剰な増加を抑えることができる。これにより、金属管３の引抜力を適正な範囲に設定することができるため、金属管３の破断を防ぐことができる。

本発明の縮径装置１には、金属管３の増肉をより一層抑制するために、１段目のダイスよりも上流側において、逆張力を付与する張力付与装置を設けても良い。この張力付与装置は、引抜力よりも弱い力で逆張力を付与することができる装置であれば、特に限定されない。例えば、図２に示すような、パウダーブレーキ１１，１１と、このパウダーブレーキ１１，１１に連結するキャタピラ１２，１２とを備えた張力付与装置１０を用いることができる。図２に示すように、張力付与装置１０は、１段目のダイス１３の上流側に設けられている。また、キャタピラ１２，１２は、それぞれ縮径する金属管３の上面および下面に転接している。このキャタピラ１２，１２は回転可能であるが、キャタピラ１２，１２が回転する際、パウダーブレーキ１１，１１によって一定の回転抵抗力ＲＲＦ，ＲＲＦが付与される。なお、キャタピラ１２，１２の表面はウレタン等の樹脂（図示せず）により被覆されているため、金属管３を傷つけることはない。

この張力付与装置１０を用いて、金属管３を空引き抽伸により縮径する場合は、図示しない引抜装置により金属管３に引抜力Ｆを与え、金属管３を引き抜く。これにより、金属管３が白抜き矢印方向に移動し、この移動に伴ってキャタピラ１２，１２が回転する。しかし、キャタピラ１２，１２にはパウダーブレーキ１１，１１により、引抜力Ｆより小さい回転抵抗力ＲＲＦ，ＲＲＦが付与されるため、この回転抵抗力ＲＲＦ，ＲＲＦが逆張力として働く。これにより、金属管３は、キャタピラ１２，１２と、１段目のダイス１３との間で金属管３の長手方向に引っ張られ、金属管３の増肉を抑制することができる。なお、回転抵抗力ＲＲＦ，ＲＲＦの合力は、引抜力Ｆの１０〜７０％であることが好ましい。１０％未満では、増肉抑制効果が不充分である。一方、７０％を超えると、金属管３の引抜をスムーズに行うことが困難となる。

また、本発明の縮径装置１には、ダイスへの金属管３の供給を安定させるために、１段目のダイス１３よりも上流側において、金属管３の歪を矯正する矯正機を設けても良い。この矯正機は特に限定されないが、ロールを用いて矯正するローラーレベラー１８（図３参照）が好適に使用できる。なお、前記した張力付与装置１０を用いる場合は、逆張力を付与する際の妨げとならないように、張力付与装置１０の上流側に矯正機を設けるのが好ましい。

また、本発明の縮径装置１には、金属管３の外表面の油分に起因する焼き付きを防止するために、１段目のダイス１３よりも上流側に脱脂槽１７（図３参照）を設けても良い。この脱脂槽１７に使用する溶剤は特に限定されないが、灯油等が好適に使用できる。なお、前記した張力付与装置１０やローラーレベラー１８を用いる場合は、それぞれの装置の上流側に脱脂槽１７を設ければ、張力付与装置１０のキャタピラ１２，１２や、ローラーレベラー１８のローラー部をクリーンな状態に保つことができる。

なお、後記するように、本発明の縮径装置１は、金属管３を送り出すための装置として例えば巻き出し装置１５（図３参照）等を備えている。更に、金属管３を引き抜くための装置として例えばドラム１６（図３参照）等を備えている。また、金属管３の製品形状がコイル状であれば、ドラム１６等によって引き抜かれた金属管３を巻き取るための巻き取り装置１９（図３参照）等を設けても良い。

次に、本発明に係る金属管の縮径方法の一実施形態について、図３を用いて説明する。図３に示すように、本実施形態の縮径方法は、前記した縮径装置１（張力付与装置１０は設けていない）を用いて金属管３を縮径する方法であって、金属管３を送り出す工程（送り出し工程）と、前記したダイスＵＤ，ＬＤ・・・からなる多段ダイス１４（ダイスは図示せず）により金属管３を縮径する工程（縮径工程）と、金属管３を引き抜く工程（引抜工程）とを少なくとも有している。

送り出し工程に使用する装置としては、図３に示すようなコイル状の金属管３を送り出す場合は、巻き出し装置１５等を使用するが、本発明の送り出し工程に使用する装置はこれに限定されず、例えば、直管状の金属管を送り出す場合は、公知の直管供給装置を使用することができる。

また、引抜工程に使用する装置としては、図３に示すように、コイル状に巻き付け可能な金属管３を引き抜く場合は、ドラム１６等を使用するが、本発明の引抜工程に使用する装置はこれに限定されず、例えば、直管状の金属管を引き抜く場合は、ドローベンチ式の抽伸装置等を使用することができる。

また、図３に示すように、送り出し工程後に、脱脂槽１７を用いた脱脂工程と、ローラーレベラー１８（矯正機）を用いた矯正工程とを設けても良い。
また、金属管３の製品形状が、図３に示すようなコイル状であれば、最終工程として、巻き取り装置１９等により巻き取る工程（巻き取り工程）を設けても良い。
更に、図示はしないが、縮径工程の前に、前記した張力付与装置１０を用いて逆張力を付与する工程を設けても良い。

以上、本発明に係る金属管の縮径装置、およびこれを用いた金属管の縮径方法における実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、ドラム１６等の引抜装置の下流側に探傷装置を備えた縮径装置とし、この探傷装置によって金属管３の表面傷の有無を検査する探傷工程を有する縮径方法としても良い。

次に、本発明の実施例について、特許請求の範囲から外れる比較例を参照しつつ説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

縮径する金属管として、外径が７．００ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍの銅管（燐脱酸銅管）を使用し、下記に示す条件により、図３に示す工程に従い縮径した。なお、いずれの条件も、総合縮径率を同一の値とするために、最終ダイスの内径は全て５．００ｍｍとした。
（条件）
ダイス：超硬質ダイス（円弧状タイプ）
段数および内径：表１に示す条件
それぞれのダイスの円筒状通路の長さ：３ｍｍ
巻き取り速度：１０ｍ／ｍｉｎ
潤滑油：Ｊ２ＢＳ（共英油化社製）

前記条件にて、それぞれ銅管を４ｍだけ空引き抽伸により縮径加工し、縮径後の銅管表面のチャタマークの有無および縮径による増肉率について評価した。縮径による増肉率は、縮径前および縮径後の肉厚をマイクロメーターで測定した値をそれぞれ、Ｔｂ，Ｔａとした場合に、［（Ｔａ−Ｔｂ）／Ｔｂ×１００］で計算した値とした。ＴｂおよびＴａは、縮径前および縮径後において、銅管の前端部および後端部より長さ１０ｍｍの輪切り試料を採取し、それぞれの部分の断面において０，３，６，９時の位置で肉厚を測定し、これら８点の値の平均値とした。評価結果を表１に示す。なお、表１において、Ｄｎ（ｎ＝１〜４）は上流から数えてｎ段目のダイスの内径を示し、Ｄｏｂは１段目のダイス通過前の銅管の外径（７．００ｍｍ）を示す。また増肉率の評価については、２％以下である場合、増肉抑制効果が優れるとして「○」、２％を超える場合、増肉抑制効果が劣るとして「×」と判定した。

表１に示すように、実施例１〜４はいずれも本発明（請求項１に記載の発明）の条件範囲内とした結果、縮径後の銅管表面にチャタマークが発生せず（無し）、更に、増肉率も２％以下となり、増肉抑制効果も優れていた（「○」）。

一方、比較例１〜５はいずれも本発明の条件から外れた条件で縮径加工を行った結果、増肉率が２％を超えており、いずれも増肉抑制効果が劣っていた（「×」）。
この内、比較例１、比較例２および比較例３については、それぞれ、Ｄ２／Ｄ１の値、Ｄ１／Ｄｏｂの値、（Ｄ２／Ｄ１−Ｄ３／Ｄ２）の値が本発明の条件から外れている。そのため、増肉抑制効果が劣る結果となった（「×」）。
また、比較例４および比較例５については、ダイスの段数がそれぞれ１段および２段であり、いずれも本発明の条件から外れているうえ、比較例４はＤ１／Ｄｏｂの値、比較例５はＤ２／Ｄ１の値が、本発明の条件から外れている。これにより、増肉抑制効果が劣り（「×」）、更に、銅管の径方向への変形抵抗が高くなり、縮径後の銅管表面にチャタマークが発生した（有り）。

以上の実施例および比較例に示すように、銅管を縮径加工するダイスの段数およびそれぞれのダイスの内径を、本発明の条件範囲内とした場合のみ、銅管表面のチャタマークの発生を防ぎ、かつ、増肉を抑制することができた。

本発明の一実施形態である縮径装置に使用されるダイスの概略断面図である。 本発明で用いられる張力付与装置の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の縮径方法の一実施形態を示す模式図である。 従来の縮径装置を説明するための概略断面図である。 従来の縮径装置により金属管を縮径した際に、金属管内部の疵が深さ方向に拡大する様子を説明するための金属管の断面図である。 従来の縮径装置を説明するための概略断面図である。

符号の説明

１ 縮径装置
３ 金属管
１０ 張力付与装置
１３，ＬＤ，ＵＤ ダイス
１７ 脱脂槽
１８ ローラーレベラー（矯正機）

Claims (6)

1. 金属管の外径を縮小させるダイスを、少なくとも３段備えた金属管の縮径装置であって、
   前記ダイスのうち、上流から数えてｎ段目のダイスの内径をＤｎとし、最上流に設置された１段目のダイス通過前の金属管の外径をＤｏｂとした場合に、前記１段目のダイスの内径Ｄ１は、Ｄ１／Ｄｏｂ≧０．９０の関係を満たし、更に、２段目以降のダイスの内径Ｄｎはそれぞれ、Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≧０．８０（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たし、かつ、連続する３段のダイスおいて、それぞれのダイスの内径Ｄｎが、Ｄ（ｎ−１）／Ｄ（ｎ−２）−Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≦０．０５（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たすことを特徴とする金属管の縮径装置。
2. 前記１段目のダイスと最下流に設置された最終ダイスとの間に設置されたダイスの内径Ｄｎはそれぞれ、Ｄｎ／Ｄ（ｎ−１）≦０．９５（ｎは式中のダイスの段数を表す数以上の整数）の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の金属管の縮径装置。
3. 前記１段目のダイスよりも上流側において、金属管の引抜力に対して逆向きの張力を付与する張力付与装置を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属管の縮径装置。
4. 前記１段目のダイスよりも上流側において、金属管の歪を矯正する矯正機を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属管の縮径装置。
5. 前記１段目のダイスよりも上流側において、金属管の外表面の油分を除去する脱脂槽を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属管の縮径装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の縮径装置を用いて、金属管を縮径する縮径方法であって、
   金属管を送り出す工程と、
   前記金属管を縮径する工程と、
   前記金属管を引き抜く工程とを少なくとも有する金属管の縮径方法。

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