JP2007000907A - 高寸法精度管の高能率安定製造方法 - 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製造するに際し、焼き付き疵等の発生を防止して、高寸法精度管を高能率に安定して製造することができる高寸法精度管の高能率安定製造方法を提供する。
【解決手段】予め管１の内外表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２のアプローチ部２ａの内面に押し抜き加工方向にほぼ平行に複数の溝６を形成させて、溝６から潤滑剤をダイス２内部に供給させるようにする。
【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高能率に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、及び、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の出側で管引く機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する。それによって、加工バイト入側では、管１の内面がプラグ３に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、管１の外面がダイス２に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の内面及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充分平滑化できずに、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及びダイス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、押し抜き加工による高寸法精度管の製造においては、引き抜き加工と異なり、加工バイトが圧縮場であるため、ダイスと管、プラグと管との間の面圧が大きくなりやすく、プラグ表面と管内面、ダイス表面と管外面との摩擦力を可能な限り低減しないと、加工中に管表面に焼き付き等の疵が発生して、加工後の管の表面品質が低下し、その管は製品にならないだけでなく、加工時の荷重が著しく増加して加工そのものが不可能になる場合がある。その場合は、加工条件を変更するために、加工途中で一旦止めて管を抜き出して、ダイスを交換し、プラグを抜き出す必要がある。その結果，管の生産能率が著しく低下してしまう。

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製造するに際し、焼き付き疵等の発生を防止して、高寸法精度管を高能率に安定して製造することができる高寸法精度管の高能率安定製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、高寸法精度管を押し抜き加工によって製造するに際し、焼き付きを有効に防止する手段として、ダイス内面に着目した。

すなわち、管の押し抜き加工にあたり、連続して押し抜きを継続すると管の外面が焼き付きやすくなる。この原因について、管を加工途中でかみ止めて調査したところ、押し抜き加工当初は、管の内外面ともに潤滑剤の被膜が薄く形成されたまま押し抜き加工されるが、連続して押し抜き加工すると、管内部にはプラグの入側に潤滑剤が蓄積して、その潤滑剤の塊が管内面とプラグとの潤滑剤の供給源となるため、常に充分な潤滑がなされるのに比較して、管外面は潤滑剤の供給が不十分であることが判明した。

従って、管外面に常に潤滑剤を充分供給するとよいが、通常はダイス内部（ダイス孔）において押し抜き加工途中で潤滑剤不足になり、連続して押し抜き加工するとダイスの温度が著しく上昇して焼き付きやすくなるのが最も問題であった。

そこで、本発明者らは常にダイス内部に潤滑剤が供給される方法を鋭意検討した結果、ダイスの入口テーパ部（アプローチ部）の内面に押し抜き加工方向にほぼ平行に溝を形成させて、その溝から常にダイス内部に潤滑剤を供給する方法がよいことを見出した。

本発明は以上の観点を鑑みてなされたものであり、以下の特徴を有する。

［１］金属管の内面及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、ダイスのアプローチ部の内面に押し抜き加工方向にほぼ平行に溝を形成させて、その溝から潤滑剤をダイス内部に供給させるようにしたことを特徴とする高寸法精度管の高能率安定製造方法。

［２］ダイスのアプローチ部の内面に形成する溝の幅を２ｍｍ以下、深さを１ｍｍ以下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高能率安定製造方法。

［３］ダイスのベアリング部の長さを５ｍｍ以上とすることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。

［４］潤滑剤として、乾燥性樹脂皮膜を用いることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。

［５］樹脂、あるいは樹脂を溶剤で希釈した液、あるいは樹脂のエマルジョンを金属管に塗布して、温熱風をあてて金属管表面に潤滑被膜を形成させることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。

本発明においては、ダイスのアプローチ部の内面に押し抜き加工方向にほぼ平行に溝を形成させて、その溝から潤滑剤をダイス内部に供給されるようにしているので、連続して押し抜き加工しても、常に充分な潤滑がなされ、ダイスの温度の上昇が抑止されて焼き付きが防止できる。それにより、肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を高能率に安定して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（ａ）に示すように、この実施形態においては、予め管１の内外表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、 図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイス２のアプローチ部２ａの内面に押し抜き加工方向にほぼ平行に複数（図中では１６本）の溝６を形成させて、溝６から潤滑剤をダイス２内部に供給させるようにしている。

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ため、管１とプラグ３、管１とダイス２が十分接触し、肉厚偏差等の良好な高寸法精度の管が得られるとともに、ダイス２のアプローチ部２ａの内面に形成された溝６から潤滑剤をダイス２内部に供給させるようにしているので、その溝６から供給される潤滑剤が管１外面とダイス２との潤滑剤の供給源となり、連続して押し抜き加工しても、常に充分な潤滑がなされ、ダイス２の温度の上昇が抑止されて焼き付きが防止できる。その結果、押し抜き加工途中で一旦止めて管１を抜き出して、ダイス２を交換し、プラグ３を抜き出すといったことがなくなり、生産能率を向上させることができる。

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高能率に安定して製造することができる。

なお、ダイス２のアプローチ部２ａの内面に形成する溝６の大きさは、幅が２ｍｍ以下で、深さが１ｍｍ以下とするのが好ましい。溝６の幅が２ｍｍを超える場合や溝６の深さが１ｍｍを超える場合は、押し抜き加工後の管１外面に溝６のマーク（ダイス溝マーク）が残る可能性があるからである。

そして、ダイス２のベアリング部（平行部）２ｂの内面はできるだけ平滑にして、アプローチ部２ａにおいて溝６が管１外面に転写されて生じた突起（溝突起）を平滑にすることが望ましい。この際、ベアリング部２ｂの長さを５ｍｍ以上とすると、溝突起を充分平滑にできる。

また、用いる潤滑剤については、できるだけ厚い潤滑膜を形成させるため、乾燥性樹脂がよく、ポリエチレンワックス、ポリアクリレートなどがよい。

また、予め管表面に潤滑被膜を形成させるには、樹脂、あるいは樹脂を溶剤で希釈した液、あるいは樹脂のエマルジョンを管に塗布して、温熱風をあてるとよい。

以下、実施例に基づいて説明する。

一例として、φ３４ｍｍ×７．０ｍｍｔ×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、プラグをフローティングさせて鋼管内部に装入し、縮径率を１２％、ダイス出側の鋼管肉厚を入側と同じ７．０ｍｍｔ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、図１に示した押し抜き加工を用い、押し抜き加工方向に平行な幅２ｍｍ、深さ１ｍｍの溝６をダイス２のアプローチ部２ａの内面に２５本形成させるとともに、ダイス２のベアリング部２ｂの長さを１０ｍｍとし、予め潤滑被膜を形成させるために、ポリエチレンワックスの樹脂エマルションを管内外面に塗布して、温熱風をあてて乾燥性樹脂被膜を付着させて１０本連続して押し抜き加工した。

本発明例２として、図１に示した押し抜き加工を用い、押し抜き加工方向に平行な幅０．２ｍｍ、深さ０．０５ｍｍの溝６をダイス２のアプローチ部２ａの内面に１００本形成させるとともに、ダイス２のベアリング部２ｂの長さを５ｍｍとし、予め潤滑被膜を形成させるために、溶剤で希釈した樹脂を管内外面に塗布して、温熱風をあてて、ポリアクリレートからなる乾燥性樹脂被膜を付着させて１０本連続して押し抜き加工した。

本発明例３として、図１に示した押し抜き加工を用い、押し抜き加工方向に平行な幅３ｍｍ、深さ２ｍｍの溝６をダイス２のアプローチ部２ａの内面に１５本形成させるとともに、ダイス２のベアリング部２ｂの長さを２ｍｍとし、予め潤滑被膜を形成させるために、ポリエチレンワックスの樹脂エマルションを管内外面に塗布して、温熱風をあてて乾燥性樹脂被膜を付着させて１０本連続して押し抜き加工した。

比較例として、図２に示した押し抜き加工を用い、ダイス２の内面を溝が形成されていない鏡面にするとともに、ダイス２のベアリング部の長さを５ｍｍとし、予め潤滑被膜を形成させるために、ポリエチレンワックスの樹脂エマルションを管内外面に塗布して、温熱風をあてて乾燥性樹脂被膜を付着させて１０本連続して押し抜き加工した。

従来例として、図３に示した引き抜き加工を用い、ダイス２の内面を鏡面にするとともに、ダイスのベアリング部の長さを２ｍｍとし、予め潤滑被膜を形成させるために、ポリエチレンワックスの樹脂エマルションを管に塗布して、温熱風をあてて乾燥性樹脂被膜を付着させて１０本連続して引き抜き加工した。

これらにより製造した鋼管の表面疵の発生状態、溝マークの残留度合い、加工能率について、結果を表１に示す。なお、加工能率は、１時間当たりの加工本数について、従来例の１時間当たりの加工本数を１（基準）として、その比率で示した。

表１に示すように、ダイスの内面が鏡面である比較例及び従来例では、加工後の鋼管表面に焼き付き疵が発生し、ダイス及びプラグを交換せざるを得なくなり、そのために加工能率が著しく低下したが、ダイスのアプローチ部の内面に溝を形成させた本発明例１〜３では、加工後の鋼管表面に焼き付き疵が発生することはなく、加工能率も著しく良好であった。

特に、ダイスのアプローチ部の溝の大きさとベアリング部の長さを適切な寸法とした本発明例１、２では、加工後の鋼管表面に焼き付き疵が全く発生しないとともに、鋼管外面にダイス溝マークも残留せず、良好な表面状態であった。

これによって、本発明においては、肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を高能率に安定して製造できることが確認された。

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
２ａ ダイスのアプローチ部
２ｂ ダイスのベアリング部
３ プラグ
４ 管押し込み機
５ 押し抜き力
６ 溝
８ 管引き抜き機
９ 引き抜き力

Claims (5)

1. 金属管の内面及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、ダイスのアプローチ部の内面に押し抜き加工方向にほぼ平行に溝を形成させて、その溝から潤滑剤をダイス内部に供給させるようにしたことを特徴とする高寸法精度管の高能率安定製造方法。
2. ダイスのアプローチ部の内面に形成する溝の幅を２ｍｍ以下、深さを１ｍｍ以下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高能率安定製造方法。
3. ダイスのベアリング部の長さを５ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。
4. 潤滑剤として、乾燥性樹脂皮膜を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。
5. 樹脂、あるいは樹脂を溶剤で希釈した液、あるいは樹脂のエマルジョンを金属管に塗布して、温熱風をあてて金属管表面に潤滑被膜を形成させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。
   
   

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