JP2006346689A - 高寸法精度管の安定製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を押し抜き加工によって大量に製造するに際し、安定した寸法精度で高寸法精度管を製造することができる高寸法精度管の安定製造方法を提供する。
【解決手段】予め管１の内面または／および外面に潤滑被膜を形成させて、管１の内部にプラグ３を装入しフローティングさせながら、ダイス２の入側に設けられた管押し機４によって押し込み力５を加えて管１を送り、ダイス２で押し抜き加工を行うに際して、ダイス１の出側に所定の長さの平行部分（ベアリング部分）を備え、プラグ３に所定の長さの平行部分（ベアリング部分）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車駆動系部品などの高い寸法精度が要求される管を安定して製造する方法に関わる。

金属管、例えば鋼管は、通常、溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、例えば電縫鋼管のように、帯板の幅を丸めて、概丸めた幅の両端を突き合わせて溶接する方法で製造し、一方、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔後にマンドレルミル等で圧延する方法で製造する。溶接管の場合、溶接後に溶接部分の盛り上がりを研削して管の寸法精度を向上させているが、その板厚偏差は３．０％を超える。また、継目無管の場合、穿孔工程で偏芯しやすくて、概偏芯により大きな肉厚偏差が生じやすい。この肉厚偏差は後工程で低減させる努力が払われているが、それでも充分低減することができず、製品の段階で８．０％以上残存する。

自動車部品等の管には、肉厚、内径、外径の各偏差として３．０％以下、さらに厳しくは１．０％以下の高寸法精度が要求される。

金属管（以下、単に管ともいう）の肉厚、内径、外径の精度を高める手段として、従来、一般に、例えば特許文献１等に記載されるように、金属管（溶接管、継目無管とも）を造管後にダイスとプラグを用いて冷間で管を引き抜く製造方法（いわゆる冷牽法）がとられている。

しかし、従来の冷牽法では、設備上の制約や管の肉厚・径が大きくて引き抜き応力が充分得られずに縮径率を低くせざるを得ない場合などでは、加工バイト（プラグとダイス孔内面との隙間）内で管の応力が引張力であるがゆえにダイスと管、および、引き抜きプラグと管の接触が不十分となり、管の内面、外面の平滑化が不足して凹凸が残留しやすい。そのため、冷牽で管の縮径率を大きくして加工バイト内で管の内外面とプラグ、ダイスの接触を向上させることが行われている。しかし、ダイスを用いて管を冷牽した場合、管の内面に凹凸が発生して管の縮径率が大きくなるほど凹凸による粗さが増加する。その結果、冷牽法では高寸法精度の管を得ることが難しく、寸法精度のさらに良好な管が強く求められていた。

前述のように、従来、ダイスとプラグを用いて管を引き抜いた場合、管の寸法精度を向上することが困難である理由は、引き抜きであるがゆえに加工バイト中のダイスと管外面、プラグと管内面の接触が不十分となることに由来する。すなわち、図３に示すように、プラグ３を装入してダイス２から管１を引き抜くことにより、ダイス２の出側で管引き機８によって加えられた引き抜き力９によって加工バイト中には張力が発生して、加工バイト入側では、プラグ３に管１の内面が沿って変形するため、管１の外面はダイス２に接触しないかあるいは軽度にしか接触せず、逆に、加工バイト出側では、ダイス２に管１の外面が接触して変形するため、管１の内面はプラグ３に接触しないかあるいは軽度にしか接触しない。そのため、管１の内面および外面ともに加工バイト中に自由変形の部分が存在して凹凸を十分平滑化できずに、引き抜き後には精度の低い管しか得られていなかった。

これに対して、発明者らは、外径偏差、内径偏差、円周方向肉厚偏差の良好な高寸法精度管を得るために、特許文献２において、管内にプラグを装入した状態で管をダイスの孔に押し込んで通過させる押し抜きを行うという高寸法精度管の製造方法を提案している。

押し抜きの場合、図２に示すように、プラグ３を装入してダイス２に管１を押し込むことにより、ダイス２の入側で管押し機４によって加えられた押し抜き力５によって加工バイトの内部は全て圧縮応力が作用する。その結果、加工バイト入側、出側を問わずに、管１はプラグ３およびダイス２に十分接触できる。しかも、軽度の縮径率であっても、加工バイト内部は圧縮応力となるため、引き抜きに比較して管１とプラグ３、管１とダイス２が十分接触しやすくて、管１は平滑化しやすくなって高寸法精度の管が得られる。
特開平０７−０３２０３０号公報 特開２００４−３１４０８３号公報

しかし、押し抜き加工によって高寸法精度管を大量に製造しようとした際に、ダイスまたはプラグの形状によっては、加工本数が多くなると寸法精度が安定しなくなる場合があり、必要とする精度の鋼管が得られず不良品が増加する場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を押し抜き加工によって大量に製造するに際し、安定した寸法精度で高寸法精度管を製造することができる高寸法精度管の安定製造方法を提供することを目的とするものである。

押し抜き加工によって高寸法精度管を大量に製造する際に、ダイスまたはプラグの形状によっては、加工本数が多くなると寸法精度が安定しなくなる場合があるという問題について、本発明者らが鋭意検討した結果、押し抜き加工における材料（鋼管）とダイス、プラグとダイスの間の面圧が増加する位置はダイス出側直後（ダイス孔が最小径になった位置の直後）であり、この部分のダイスとプラグとの空間に材料が充満することによって、押し抜き加工した鋼管の寸法精度がほぼ決まるということを把握した。そこで、安定して高寸法精度の管を製造するには、ダイス出側に平行部分（ベアリング部分）を設けてこの空間の長さを確保し、かつ、プラグにも平行部分（ベアリング部分）を設けてこの空間の長さを確保するとよいとの考えに至った。

上記の考えに基づいて、本発明は以下の特徴を有する。

［１］金属管の内面または／および外面に潤滑被膜を形成させて、金属管の内部にプラグを装入しフローティングさせながら、金属管を送ってダイスで押し抜き加工を行うに際し、出側に所定長さの平行部分を設けたダイスと、所定長さの平行部分を設けたプラグを用いることを特徴とする高寸法精度管の安定製造方法。

［２］ダイスの平行部分およびプラグの平行部分の長さを２ｍｍ以上とすることを特徴とする前記［１］に記載の高寸法精度管の安定製造方法。

本発明においては、肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を押し抜き加工によって大量に製造するに際し、出側に所定長さの平行部分を設けたダイスと、所定長さの平行部分を設けたプラグを用いることによって、押し抜き加工した管の寸法精度がほぼ決まる空間の長さを確保するようにしているので、安定した寸法精度で高寸法精度管を大量に製造することができる。

本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。

図１に示すように、この実施形態においては、予め管１の内面または／および外面に潤滑被膜を形成させて、管１の内部にプラグ３を装入しフローティングさせながら、ダイス２の入側に設けられた管押し機４によって押し込み力５を加えて管１を送り、ダイス２で押し抜き加工を行うようにしている。

そして、この実施形態においては、ダイス１の出側に所定の長さの平行部分（ベアリング部分）を備えているとともに、プラグ３に所定の長さの平行部分（ベアリング部分）を備えている。

上記のようにすることによって、この実施形態においては、ダイス２の入側で管押し機４によって加えられた押し込み力５によって加工バイトの内部は全て圧縮応力が作用するとともに、出側に所定長さのベアリング部分を備えたダイスと、所定長さのベアリング部分を備えたプラグによって、押し抜き加工した管の寸法精度がほぼ決まる空間の長さが確保されるので、加工本数が多くなっても、安定した寸法精度で高寸法精度管を製造することができる。

このようにして、この実施形態においては、肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を安定して大量に製造することができる。

なお、ダイス出側のベアリング部分の長さ６と、プラグのベアリング部分の長さ７について、その最適な長さを鋭意検討した結果、ダイス出側のベアリング部分の長さ６、プラグのベアリング部分の長さ７ともに２ｍｍ以上あれば、大量の管を押し抜き加工しても充分な寸法精度の管が得られることを把握した。

以下、実施例に基づいて説明する。

一例として、φ４０ｍｍ×６．０ｍｍｔ×５．５ｍＬの鋼管を素管とし、鏡面のプラグと一体型固定ダイス（テーパ角度１１度）を用いて、ポリエチレンワックスの樹脂エマルションを鋼管内外面に塗布して、プラグをフローティングさせて鋼管内部に装入し縮径率１０％で鋼管を入側から押して、ダイス出側の鋼管肉厚を入側と同じ６．０ｍｍｔとして、下記の条件で１０本ずつ押し抜き加工または引き抜き加工を行った。

本発明例１として、押し抜き加工において、ダイス出側のベアリング部分の長さを５ｍｍとし、プラグのベアリング部分の長さを１０ｍｍとして１０本連続して加工した。

本発明例２として、押し抜き加工において、ダイス出側のベアリング部分の長さを２ｍｍとし、プラグのベアリング部分の長さを２ｍｍとして１０本連続して加工した。

比較例１として、押し抜き加工において、ダイス出側のベアリング部分の長さを１ｍｍとし、プラグのベアリング部分の長さを１．５ｍｍとして１０本連続して加工した。

比較例２として、押し抜き加工において、出側ベアリング部分を無くしたダイス、および、ベアリング部分を無くしたプラグを用いて１０本連続して加工した。

従来例として、引き抜き加工において、ダイス出側のベアリング長さを５ｍｍとし、プラグのベアリング長さを１０ｍｍとして１０本連続して加工した。

これらにより製造した鋼管の加工後の寸法精度を測定し、１０本の寸法精度の平均値および所望とする１％以下の肉厚精度になった鋼管の本数を表１に示す。

表１に示すように、従来例および比較例２では、寸法精度が低くて全ての鋼管が１％以下の肉厚精度から外れており、比較例１においても１％以下の肉厚精度から外れる鋼管があった。これらに対して、本発明例１および本発明例２では、１０本全ての鋼管について所望とする１％以下の肉厚精度を得ることができた。

本発明の一実施形態の説明図である。 比較技術の説明図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ 管
２ ダイス
３ プラグ
４ 管押し込み機
５ 押し抜き力
６ ダイス出側のベアリング部分の長さ
７ プラグのベアリング部分の長さ
８ 管引き抜き機
９ 引き抜き力

Claims (2)

1. 金属管の内面または／および外面に潤滑被膜を形成させて、金属管の内部にプラグを装入しフローティングさせながら、金属管を送ってダイスで押し抜き加工を行うに際し、出側に所定長さの平行部分を設けたダイスと、所定長さの平行部分を設けたプラグを用いることを特徴とする高寸法精度管の安定製造方法。
2. ダイスの平行部分およびプラグの平行部分の長さを２ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１に記載の高寸法精度管の安定製造方法。

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