JP2017213589A - Mandrel, ring roll molding machine using the same, and manufacturing method of ring roll product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リングロール工法に用いるマンドレル、リングロール成形機、及び、リングロール工法により製造するリングロール製品の製造方法に関する。 The present invention relates to a mandrel used in a ring roll method, a ring roll molding machine, and a method of manufacturing a ring roll product manufactured by the ring roll method.
リングロール工法は、円環状のワークに対し、その内周側に位置させたマンドレルと外周側に位置させた成形ロールとでワークの円環の一部を挟圧しつつ回転させて、ワークをより薄肉で大径の製品に成形するものである(例えば、特許文献1参照)。このリングロール工法によれば、製造時の材料歩留まりを向上させることができ、また、溝付き製品を容易に製造することができ、更に、厚みのばらつきを非常に小さくすることができる。 The ring roll method is to rotate a work piece while pressing a part of the work ring with a mandrel located on the inner circumference side and a forming roll located on the outer circumference side against an annular work piece. It is formed into a thin and large-diameter product (see, for example, Patent Document 1). According to this ring roll method, the material yield at the time of manufacture can be improved, a grooved product can be easily manufactured, and the thickness variation can be extremely reduced.
従来、リングロール工法で用いるマンドレルには、全体をダイス鋼(JIS SKD61 及びその改良鋼種)により構成したり、クロムモリブデン鋼鋼材(SCM材)やニッケルクロムモリブデン鋼鋼材(SNCM材)の表面に、耐摩耗性を向上させるための表面処理皮膜を形成したものあるいは高硬度材を肉盛り溶接したものが用いられている。場合によっては、ダイス鋼に表面処理皮膜や肉盛り等の表面処理を行うこともある。しかし、ダイス鋼は、クロムモリブデン鋼鋼材(SCM材)やニッケルクロムモリブデン鋼鋼材(SNCM材)に比べて価格が高く、また、表面処理皮膜は非常に薄いので、摩耗により取れてしまうと耐摩耗性が著しく低下してしまう上に、表面処理の費用が高いという問題があった。そこで、より安価で、かつ、耐摩耗性が高いリングロール工法で用いるマンドレルの開発が望まれていた。 Conventionally, the mandrel used in the ring roll method is composed entirely of die steel (JIS SKD61 and its improved steel type), or on the surface of chromium molybdenum steel (SCM material) or nickel chromium molybdenum steel (SNCM material). A material formed with a surface treatment film for improving wear resistance or a material obtained by overlay welding a high hardness material is used. In some cases, die steel may be subjected to a surface treatment such as a surface treatment film or build-up. However, die steel is more expensive than chrome molybdenum steel (SCM) and nickel chrome molybdenum steel (SNCM), and the surface treatment film is very thin. In addition to a significant decrease in performance, the surface treatment costs are high. Therefore, it has been desired to develop a mandrel for use in a ring roll method that is cheaper and has high wear resistance.
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、より安価に耐摩耗性を向上させることができるマンドレル、それを用いたリングロール成形機、及び、リングロール製品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a problem, and provides a mandrel that can improve wear resistance at a lower cost, a ring roll molding machine using the mandrel, and a method of manufacturing a ring roll product. For the purpose.
本発明のマンドレルは、円環状ワークの内周側に配置され、円環状ワークの外周側に配置された成形ロールとの間で円環状ワークの一部を挟圧することにより、円環状ワークを薄肉化しつつ拡径するものであって、中芯部材と、この中芯部材の外周において円環状ワークが当接する領域に配設されたダイス鋼又は耐熱鋼よりなる外リング部材とを備えたものである。 The mandrel of the present invention is disposed on the inner peripheral side of the annular workpiece, and a part of the annular workpiece is sandwiched between the forming rolls disposed on the outer peripheral side of the annular workpiece, thereby thinning the annular workpiece. The center core member and the outer ring member made of die steel or heat-resistant steel disposed in a region where the annular work abuts on the outer periphery of the core member. is there.
本発明のリングロール成形機は、円環状ワークの内周側に配置されたマンドレルと、円環状ワークの外周側に配置された成形ロールとの間で、円環状ワークの一部を挟圧することにより、円環状ワークを薄肉化しつつ拡径するものであって、マンドレルは、本発明の構成を有するものである。 The ring roll molding machine of the present invention clamps a part of the annular workpiece between a mandrel arranged on the inner circumferential side of the annular workpiece and a molding roll arranged on the outer circumferential side of the annular workpiece. Thus, the diameter of the annular workpiece is increased while being thinned, and the mandrel has the configuration of the present invention.
本発明のリングロール製品の製造方法は、本発明のリングロール成形機を用いて、円環状ワークを薄肉化しつつ拡径してリングロール製品を製造するものである。 The manufacturing method of the ring roll product of this invention manufactures a ring roll product by expanding the diameter while thinning an annular workpiece using the ring roll molding machine of this invention.
本発明によれば、マンドレルについて、中芯部材の外周にダイス鋼又は耐熱鋼よりなる外リング部材を配設するようにしたので、円環状ワークが当接する部分は外リング部材により硬度を高くし、中芯部材はダイス鋼又は耐熱鋼よりも安価な材料で形成することができる。よって、全体として安価とすることができる。また、全体をダイス鋼又は耐熱鋼で形成する場合に比べて外リング部材の厚みが薄いので、質量効果により内部まで焼きが入りやすく、内部まで硬くすることができる。よって、表面処理皮膜などの形成を省略することもでき、安価に耐摩耗性を向上させることができる。更に、外リング部材の内部まで硬くすることができるので、使用により表面が摩耗した場合には、表面を削ることにより補修することができる。よって、長期間にわたり使用することができる。 According to the present invention, since the outer ring member made of die steel or heat-resistant steel is disposed on the outer periphery of the core member for the mandrel, the portion where the annular work abuts is made harder by the outer ring member. The core member can be formed of a material that is less expensive than die steel or heat resistant steel. Therefore, it can be made cheap as a whole. Moreover, since the thickness of the outer ring member is thinner than the case where the whole is formed of die steel or heat-resisting steel, the inner ring is easily baked by the mass effect and can be hardened to the inside. Therefore, formation of a surface treatment film or the like can be omitted, and wear resistance can be improved at a low cost. Furthermore, since the inside of the outer ring member can be hardened, when the surface is worn by use, it can be repaired by scraping the surface. Therefore, it can be used for a long time.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係るリングロール成形機10の要部の構成を表すものである。図2は、図1に示したリングロール成形機10のマンドレル11の構成を表すものであり、(A)は外観構成を表し、(B)は断面構成を表している。このリングロール成形機10は、円環状ワークWの内周側に配置されたマンドレル11と、円環状ワークWの外周側に配置された成形ロール12との間で、円環状ワークWの一部を挟圧するリングロール工法によりリングロール製品を製造するものである。
FIG. 1 shows a configuration of a main part of a ring
マンドレル11及び成形ロール12は、成形ロール12の回転によりマンドレル11及び円環状ワークWが従回転するように配設されており、マンドレル11よりも成形ロール12の方が大径となっている。このリングロール成形機10は、例えば、成形ロール12の外周面に円環状ワークWの外周面が圧接され、円環状ワークWの内周面にマンドレル11の外周面が圧接されて、それらを回転させながら、成形ロール12とマンドレル11とが相対的に近づく方向に移動するように構成されている。これにより、成形ロール12とマンドレル11とに挟持された円環状ワークWは薄肉化しつつ拡径するようになっている。マンドレル11の外周面形状は、製造するリングロール製品の内周面形状に対応して形成されており、成形ロール12の外周面形状は、製造するリングロール製品の外周面及び幅面形状に対応して形成されている。
The
マンドレル11は、中芯部材11Aと、この中芯部材11Aの外周において円環状ワークWが当接する領域に配設されたダイス鋼又は耐熱鋼よりなる外リング部材11Bとを備えている。中芯部材11Aの外周にダイス鋼又は耐熱鋼よりなる外リング部材11Bを配設するようにすれば、円環状ワークWが当接する部分は外リング部材11Bにより硬度を高くし、中芯部材11Aはダイス鋼よりも安価な材料で形成することができるので、全体として安価とすることができるからである。また、マンドレル11の全体をダイス鋼又は耐熱鋼で形成する場合に比べて外リング部材11Bの厚みが薄いので、質量効果により内部まで焼きが入りやすく、内部まで硬くすることができ、これにより表面処理皮膜などの形成を省略することもできる。なお、外部リング部材11Bの表面に表面処理皮膜などを形成するようにしてもよく、表面処理皮膜などを組み合わせることにより更に硬度を向上させることができる。
The
更に、外リング部材11Bを内部まで硬くすることができるので、使用により表面が摩耗した場合には、表面を削って再び使用することもできる。なお、ダイス鋼は、例えば、JIS SKD61及びその改良鋼種であり、耐熱鋼は、例えば、JIS SUH及びその改良鋼種である。
Furthermore, since the
中芯部材11Aは、例えば、クロムモリブデン鋼鋼材(SCM材)、ニッケルクロムモリブデン鋼鋼材(SNCM材)、又は、一般構造用圧延鋼材(SS材)により構成することが好ましい。なお、外リング部材11Bが使用により摩耗した場合には、そのまま外リング部材11Bの外削を行い、又は、場合によっては、摩耗した外リング部材11Bを取り外して中芯部材11Aの表面を削り、新しい外リング部材11Bの内径を小さく変えることにより、中芯部材11Aを継続して使用することができる。
The
外リング部材11Bの円環状ワークWが接触する部分における最少肉厚の厚みは、例えば、5mm以上10mm以下であることが好ましい。厚すぎると、外リング部材11Bの内部まで硬くすることができず、また、価格も高くなり好ましくないからであり、薄すぎると、外リング部材11Bの表面が摩耗した場合に表面を削って補修することが難しくなるからである。
The minimum thickness of the portion of the
外リング部材11Bの内周には、長さ方向における一方の端部に、内径が徐々に大きくなるように傾斜された外リング傾斜部11Cが設けられていることが好ましい。また、中芯部材11Aの外周には、外リング部材11Bの配設位置において外リング傾斜部11Cに対応して、外径が徐々に大きくなるように傾斜された中芯傾斜部11Dが設けられていることが好ましい。これらは、中芯部材11Aの一端部から外リング部材11Bを嵌めこんで中芯部材11Aの外周に外リング部材11Bを配設する際に、外リング部材11Bの配設位置を位置決めするためのものである。具体的には、外リング傾斜部11Cの側から外リング部材11Bの中に、中芯部材11Aを外径が小さい方を頭にして挿入し、外リング傾斜部11Cと中芯傾斜部11Dとが当接するまで移動させることにより位置決めする。
It is preferable that an outer ring inclined
このように外リング部材11Bと中芯部材11Aとの位置決め部を段差ではなく傾斜状とするのは、段差にすると角に応力が集中してしまい亀裂が発生する恐れがあるからである。中芯傾斜部11D及び隣接する外径が小さい方の側面の中芯傾斜部11Dの側には、例えば、フレームハードンあるいは高周波焼き入れなどにより部分的に焼き入れをして、硬度を高くした高硬度領域を形成するようにしてもよい。亀裂の発生をより抑制することができるからである。
The reason why the positioning portions of the
なお、外リング部材11Bは、例えば、温めて膨張させた状態で中芯部材11Aに配設し、冷却による収縮により中芯部材11Aに固着させることが好ましい。例えば、外リング部材11Bを中芯部材11Aに配設する前における外リング部材11Bの内径と中芯部材11Aの外径とは、0.04mm以上0.06mm以下の範囲内で中芯部材11Aの外径の方が外リング部材11Bの内径よりも大きいことが好ましい。また、外リング部材11Bと中芯部材11Aとの間にゆるみがあり、外リング部材11Bが中芯部材11Aに対して回ってしまう場合には、固定ピン(図示せず)等の固定部材で固定するようにしてもよい。
The
このリングロール成形機10は、例えば、次のようにしてリングロール製品を製造する。まず、例えば、円環状ワークWの内周面にマンドレル11の外周面を当接させて配設すると共に、円環状ワークWの外周面に成形ロール12の外周面を当接させて配設する。次いで、これらを回転させながら、マンドレル11と成形ロール12とを相対的に近づけるように移動させる。これにより、円環状ワークWの肉厚が薄くなると共に、その分、円環状ワークWの径が拡大されて、リングロール製品が得られる。なお、リングロール製品の製造を繰り返すに従い、マンドレル11の外リング部材11Bが摩耗した場合には、上述したように表面を削って補修する。
For example, the ring
このように、本実施の形態によれば、マンドレル11について、中芯部材11Aの外周にダイス鋼又は耐熱鋼よりなる外リング部材11Bを配設するようにしたので、円環状ワークWが当接する部分は外リング部材11Bにより硬度を高くし、中芯部材11Aはダイス鋼又は耐熱鋼よりも安価な材料で形成することができる。よって、全体として安価とすることができる。また、全体をダイス鋼又は耐熱鋼で形成する場合に比べて外リング部材11Bの厚みが薄いので、質量効果により内部まで焼きが入りやすく、内部まで硬くすることができる。よって、表面処理皮膜などの形成を省略することもでき、安価に耐摩耗性を向上させることができる。更に、外リング部材11Bの内部まで硬くすることができるので、使用により表面が摩耗した場合には、表面を削ることにより補修することができる。よって、長期間にわたり使用することができる。
Thus, according to this embodiment, since the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。 The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, each component has been specifically described. However, not all the components may be provided, and other components may be provided.
リングロール工法に用いることができる。 It can be used for the ring roll method.
10…リングロール成形機、11…マンドレル、11A…中芯部材、11B…外リング部材、11C…外リング傾斜部、11D…中芯傾斜部、12…成形ロール、W…円環状ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
中芯部材と、
この中芯部材の外周において前記円環状ワークが当接する領域に配設されたダイス鋼又は耐熱鋼よりなる外リング部材と
を備えたことを特徴とするマンドレル。 A part of the annular workpiece is sandwiched between the forming rolls arranged on the inner circumferential side of the annular workpiece and arranged on the outer circumferential side of the annular workpiece, so that the annular workpiece is thinned and expanded. A mandrel that diameters,
A core member;
A mandrel comprising: an outer ring member made of die steel or heat-resistant steel disposed in a region where the annular workpiece abuts on an outer periphery of the core member.
前記マンドレルは、請求項1から請求項3のいずれか1に記載の構成を有することを特徴とするリングルール成形機。 By sandwiching a part of the annular workpiece between a mandrel arranged on the inner circumferential side of the annular workpiece and a forming roll arranged on the outer circumferential side of the annular workpiece, the annular workpiece is A ring roll forming machine that expands the diameter while thinning,
The said mandrel has the structure of any one of Claims 1-3, The ring rule molding machine characterized by the above-mentioned.
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