JP2672355B2

JP2672355B2 - 継目なし金属管の引抜き方法及び装置

Info

Publication number: JP2672355B2
Application number: JP63294823A
Authority: JP
Inventors: クラウス・ペーテル・ウールマン
Original assignee: カーエム―カーベルメタル・アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1987-11-24
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: US4856703A; EP0317905A2; ES2034123T3; JPH01202310A; FI885335A0; EP0317905B1; DE3805838C2; FI95542C; FI95542B; DE3805838A1; EP0317905A3; FI885335A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による方法
に関する。

（従来の技術）継目なし銅管のための最近の加工方法は一般に無垢の
ブロックから例えば熱間圧延又はプレスによって管が作
られ、その管は冷間圧延装置において壁厚及び外径を減
少されそして続いて巡回する管材はダイスによって何度
も引抜き及びフライングプラグの使用の下に最終寸法に
減少される。巡回する管は第１の引抜きのための加工に
続いて予備加工されその際プラグ及び引抜き油が管内に
挿入されそして管先端は、引抜きダイスを通って案内さ
れるために尖らされる。次の引抜きのための予備加工が
同様にして行われ、その際追加的に先に引抜きされた管
の尖端が切断される。大きな材料無駄の他にこれらの加
工は非常に時間を費やす。

前記の加工時間を短縮するために多くの研究がなされ
た。例えば管の尖端を多くの引抜きステップに使用可能
なように形成することが提案された。他の提案は先行す
る管が引抜かれている間に、次に引抜かれるべき管が予
備加工される方法である。全ての提案は高い機械加工コ
ストを必要とする。

壁厚の厚い管、例えば圧延管又はプレス管が端で互に
溶接され、この間短い管材が迅速な回転によって管端で
溶接されることも公知である。しかし溶接継目は、ダイ
スを通る管材の引抜きの際にフライングプラグによって
付勢される引抜き力を伝達するのに必要な強度を有さな
い。

（発明の課題）本発明は時間のかかる尖端化加工、引抜き尖端を通す
こと及び引抜き機械によるダイスの後方での引抜き尖端
の把持が不要とされ又は軽減されるような方法を提供す
ることを課題とする。

（課題の解決のための手段）本発明の課題は特許請求の範囲記載の発明特定事項に
よって解決される。

（発明の効果）本発明の本質的な利点は結合個所が引抜き力を付勢さ
れる時間内に、即ちダイスと管材における把持力の付勢
点との間で引抜き力が減少されることにある。この時間
の間管の壁厚は減少されず、外径引抜き（空引き）のみ
が実施され、本質的に小さい引抜き力しか必要とされな
い。このことから最初の管材のみがその先端を尖らせて
ダイス中を通されるだけでよい。次の管材は先行する管
材と共にダイスを通される。これにより装置の効率は実
質的に増大されることができる。しかし次の引抜きは空
引き（プラグを伴わないダイスのみによる引抜き）によ
って減少された管の内径に合わなければならない。管相
互間の結合は接着、ろう付け又は溶接によって作られる
ことができる。管材の端の付き合わせ溶接によって連結
が特別に遊離に行われる。溶接法としてアーク溶接又は
アセチレン溶接が使用される。摩擦溶接も使用されるこ
とができる。

本発明の特別に有利な構成によれば、結合されるべき
管材の端領域は壁の抜取部を備えている。これらの抜取
部は縦スリットであり、従ってプラグは縦スリットを介
して外部から操作されることができる。抜取部を少なく
とも管壁の半周を除去して形成することが有利である。
それによって溶接個所に外方から手が届き、その結果溶
接の際に生じた溶接ばかりが除去されることができる。
この構成では引抜き工程の間プラグは自らダイスとの係
合領域外に達する。

プラグは機械的操作によっても外方に移動されること
ができる。このために例えばフック状工具がプラグに係
合しかつプラグを管の進行方向とは逆方向に戻す。プラ
グの移動後にプラグは合理的な方法で電磁石によって保
持され、電磁石は連結個所がダイスを通った後に初めて
管を解放しそして実質的な（「空引抜き」ではなく、プ
ラグを伴う、「フローティングプラグ引抜き」）引抜き
力は管の進行方向に見て連結個所の後方で管に付勢され
る。即ち電磁石によるプラグの移動も可能である。プラ
グの解放のために、ダイスを短時間引抜き方向に移動さ
せることも合理的である。この解決方法は電磁石と組合
わせて使用可能である。ダイスはプラグが移動した際そ
の出発個所に戻される。管の外径が連結個所の領域で減
少している場合に有利である。このことは例えば切削又
は塑性加工によって行われ、その際管の内径は不変であ
る。壁厚減少によって伝達されるべき引抜き力は減少さ
れる。

本発明の特別に有利な構成によれば、管の内径は壁厚
減少が行われない領域内ではより大きい。それによって
次の引抜き工程に秀要なプラグが困難なしに管内に移動
されることができる。

本発明の他の構成によれば、ダイスとプラグとの間に
おいて少なくとも管壁の一部分にラジアル方向に力が作
用しかつ少なくとも管壁の一部分が変形された管壁によ
ってプラグが保持されるように変形される。

フローティングプラグによる管引抜きの際に段付きプ
ラグが使用される。直径が減少した部分は引抜きされた
管の内径を確定する。管の壁厚減少はプラグの小さい直
径から大きい直径への円錐状移行部によってかつダイス
の所謂引抜き円錐によって決定される。プラグの大きな
外径はプラグを引抜かれるべき管内に挿入することがで
きるために無条件に管内径より小さくなければならず、
そしてプラグが引抜きの終了時に引抜きダイスを通り抜
けないために引抜きダイス内径よりも僅かに大きくなけ
ればならない。

プラグ並びにダイスはその円錐状部分及び引抜き部分
で引抜かれるべき管に当接することができる。先ずプラ
グと共にダイスの移動が同時に引抜き方向と逆方向に行
われることができ、その際ダイスのみを引抜き方向に移
動させるために、変形力が必要である。

ダイスの移動及び変形の作用は、装置を通って管がゆ
っくり進行する際に可能である。しかしダイスの移動中
及び管壁への力の作用開始時点では中断されることが有
利である。管壁（外面）への力の作用後に装置は再び運
転され、その際力は連結個所がダイスを通過するまでの
間管壁に作用される。プラグがダイスの作用領域に達し
て初めて、即ち引抜き力が管の進行方向に見て管の連結
個所の後方に付勢される場合に、プラグとダイスとの協
働による直径減少及び管壁厚減少が実質的な引抜き力を
伴って作用されることが本質的なことである。

出発位置へのダイスの戻し移動はプラグが再びダイス
の作用領域に達した後に行われる。プラグの戻し移動は
管内突出部が管壁に形成されかつ管の進行方向に見てプ
ラグの位置の前にあることによって達成される。

プラグの保持は特別に有利に、ダイスの移動後に管が
その進行方向に見てダイスの前に配設されたダイス状工
具によって管の外径がプラグの大きい外径よりも小さく
なるように引抜かれることによって行われる。引抜きは
この前記の方法では壁厚減少が行われないことを意味す
る。

プラグの保持は管壁にダイスの移動後は少なくとも３
つの互いに120℃ずらされて配設された溝が形成されそ
してプラグは管内に突出した溝の内面によって保持され
ることによっても有利に達成されることができる。

連続引抜きでは既に先行する引抜きにおいて空引きさ
れた領域の空引きは大きな力消費を必要とするので、引
抜かれた領域を引抜きの前に、即ち逆に冷間硬化の逆の
工程を行わせることが合理的である。

本発明は更に方法の実施のための装置にも関し、その
際装置はダイス、管内にあるプラグ及びダイスの後方で
管を把持する引抜き装置から成り、その際ダイスは管材
の縦軸線の方向に移動可能である。そのような装置では
本発明によれば進行方向に見てダイスの前に管壁を変形
させる成形工具が設けられている。この成形工具は本発
明によれば分割されたリングとして形成されている。

ダイスの前にいわゆる成形ヘッドを設けることもでき
る。この成形ヘッドは少なくとも２つの成形ローラから
成り、成形ローラは管壁上に作用する変形工具である。

成形工具が分割されたダイス状工具であり、その小さ
い直径は引抜きダイスの内径よりも大きい場合に特に有
利である。そのようなダイス状工具は各装置に存在しか
つダイスの２つの半体への分離によって簡単な方法で合
理的で変えられることができる。このダイス状工具は高
い精度を有する必要がないので、使い古しの引抜きダイ
スを使用することが可能である。

管端の間の連結方法がこれを可能にする限り、即ちろ
う付け又は溶接結合である限り固有の引抜きダイスの後
方の連結個所に達するまでプラグを戻すという課題を有
する限り簡単な壁厚減少が実施されることができる。こ
の場合制御された空引きが行われる。そのわけはプラグ
及びダイスの寸法は正確に特定された引抜き隙間が存在
するように決定されることができるからである。このこ
とは引抜きされた管の内径は次の引抜きの際にプラグの
搬送が阻止される限りは空引きによっては減少されない
という利点を有する。

（実施例）リング束状の継目なし銅管１はロールブロック２から
ダイス３を通って引抜かれ、その際外径も壁厚も減少さ
れる。このために必要な引抜き力はキャリッジ引抜き機
械４によって付勢され、この付勢は締付ジョウ５が引抜
かれた管６を把持して牽引することにより行われる。か
かる方法は銅管製造においてずっと以前から使用されて
いる。

本発明によれば、複数の管材が引抜き工程前又は引抜
き工程中に互に結合される。このために銅管から成るリ
ング束７の上方に同一断面寸法のリング束7aが支承さ
れ、かつ両リング束７及び7aの始端及び終端が多賀に連
結される。第２図はプラグ８が係入したダイス３の断面
を示す。この引抜きで生じる力は連結個所、例えばろう
付け又は溶接される個所がダイス３を通った後ダイス３
の直後で破断される程に高いものである。プラグはダイ
ス３での引抜きの際にプラグが「浮動し」、摩擦力が保
持力となる。本発明によればプラグ８は、後に連結個所
９がダイス３の領域に達した時に、引抜き方向と逆方向
に移動されかつそれによって最早ダイスと共に管壁上に
作用しないようになる（第３図）。従って管１は空引き
のみ行われて壁厚減少を生じない。プラグ８の移動は種
々の方法で、例えば管壁のスリットを通るフィンガによ
りプラグ８を戻すこと、又は磁気作用、又は管６と共に
ダイス３を管６の進行方向と逆方向に戻すことによって
も実施されることができる。第３図による実施形態では
管材の前後端に抜取部10と11とが設けられており、抜取
部は自らプラグ８のダイス範囲から解放する。キャリッ
ジ引抜き機械４の締付ジョウ５が引抜き方向において連
結個所（連結継目）９の後方で管６を把持する場合に
は、プラグ８は例えば図示しない管の管内突出部によっ
て連行されて再びダイスの領域に搬送される。本発明は
リング束状に湾曲された銅管について記載されるが、真
直管材に対しても同様な方法が使用される。引抜き力を
作用する機械も任意に選択されることができ、例えば引
抜きドラム又は周面にＶ形の無端溝を備えた所謂引抜き
円板が選択されることができる。第４図〜第12図は管材
の連結個所の実施形態を示す。全ての連結個所で１つの
管材から次の管材へのプラグ８の移動が阻止されずに可
能であり、そして連結個所の強度は少なくとも空引きに
よって生ずる力を伝達できる程度である。

第４図は管１の突き合わせを示し、突き合わせは接
着、ろう付け又は溶接によって行われることができる。
抜取部10と11は場合によっては生じる溶接ばりの除去並
びにプラグ８を移動させるためにプラグ８を掴むことを
可能にする。抜取部10と11から出発して管横断面に亘り
プラグ８は自らダイス３から解放される。

第５図中、連結個所９の形成は接合されるべき端の点
溶接により行われる。

第６図は例えば、接着、ろう付け又は溶接による突き
合わせ結合部を示す。この際プラグは磁力、例えば管を
取り囲むリング状の電磁石によって引き戻されかつ保持
される。引き戻しの確保のために、ダイス３は短時間管
１と共に連行される。ダイスはプラグ８が磁石による保
持の後再びその出発位置に戻される。

第７図は管端に挿入された縮径された端が点溶接によ
って固定された連結個所９を示す。第８図は第６図によ
る連結個所９を示し、その際保持フィンガが進入しかつ
プラグ８を引き戻すことができるための縦スリット12を
備えている。ここでも磁石が必要であり、磁石は連結個
所９が引抜き力の作用領域外に至るまでプラグ８をダイ
ス３から引き戻した後にプラグ８を保持する。第９図に
よる連結個所９では管１の外径は減少されている。これ
らの直径減少部13と14とに亘って銅スリーブ15が嵌合さ
れ、これは点溶接、ろう付け又は接着により管１の表面
に固着されている。この実施形態では壁厚減少部で生じ
る引抜き力が減少される。

第10図による連結個所９では管材の内径は連結領域で
増大している。連結個所９は合理的に突き合わせ溶接さ
れている。

第11図は連結個所９を示し、その際管材の端はその外
径が減少されており、これに対して他方の管材の端は内
径が拡大されている。両管端は相互に差し込まれかつ有
利な方法でろう付けされている。

第12図による実施形態では管材の両端の外径が減少し
ており、かつ金属スリーブ16によってろう付けされてい
る。

第13図〜第16図はプラグの移動プロセスを示し、一方
第17図〜第21図はそのための装置の有利な構成を示す。

標準的な引抜き工程の間引抜きダイス３とプラグ８と
の協働によって銅管１がその直径及び壁厚を減少され
る。引抜きダイス３の内径とプラグ８の円筒状部分8aの
外径との間の引抜き隙間が銅管の壁厚を決定する。プラ
グ８の円筒状部分8bの外径は引抜きダイス３の内径より
も大きいので、プラグ８がダイス開口を通り抜けること
が阻止される。円筒状部分8aの表面の摩擦力によってプ
ラグ８は引抜きダイス３の円錐面3aに引き込まれる。プ
ラグ８の円筒状部分8aから円筒状部分8bへの円錐状移行
部は特に引抜きダイス３の円錐面3aよりも幾分勾配が緩
やかであり、その結果壁厚の連続的な減少が生じる。引
抜かれた管６の横断面は管横断面及び壁厚減少を正しく
選択すれば引抜き隙間に生じる力を伝達するのに充分で
ある。経済的な加工を達成するために、管引抜きでは通
常の最大の壁厚減少の近傍で運転される。通常の方法で
は溶接個所の強度はこの高い引抜き力を伝達するには不
充分である。

引抜かれるべき２つの管１の間の溶接され又はろう付
けされた連結個所９が引抜きダイス３の近くに達する
と、引抜き工程は中断され、引抜きダイス３は引抜き方
向に僅かに移動され、その結果プラグ８はその作用領域
外に達する（第14図）。プラグ８を解放しかつ保持する
ために、引抜きダイス３の前に配設されたダイス状工具
17が役立ち、このダイス状工具17は図示しない方法でラ
ジアル方向において分割された２つに半体から成りかつ
引抜きダイス３の代わりにプラグ８の前に移行される。
引抜き工程再開の際にプラグ８は管内方から離れかつ管
はダイス状工具17によって保持される。おの位相の間ダ
イス状工具17の内面のみが管壁上に作用し、壁厚減少な
しに直径減少が生じる（第15図）。連結個所が引抜きダ
イス３の後方に達すると、ダイス状工具17は相互に開い
てかつプラグ８は再び解放される。管内壁に形成されて
いる管内突出部18によってプラグ８は再び引抜き隙間に
搬送され、その結果壁厚減少が実施されることができ
る。ダイス状工具17及ひ引抜きダイス３の引き戻しは引
抜き工程の間実施されることができる。

しかしダイス状工具17と引抜きダイス３とを本発明に
よる装置では第14図の位置から引抜き方向と逆方向に戻
すことも可能である。

引抜き方向への移送の後に引抜き工程及びダイス３の
相対的移動の間にダイス３とプラグ８の引抜き方向と逆
方向への移動も可能である。第17図及び第18図による実
施形ではダイス状工具17の代わりに成形ローラ19があ
り、これはプラグ８を解放しかつ保持する管壁内に浅い
溝20を形成する。有利な方法で少なくとも３つのそのよ
うなローラ19が管周囲に亘って等間隔に配置されており
その中１つだけが図示されている。ローラ19は管６の中
心軸線の方向に調製可能である。引抜きダイス３を連結
個所９が通過した後にローラ19はダイス状工具17のよう
に戻されてプラグ８を解放する。

第19図と第20図はダイス状工具17の代わりいわゆる成
形ヘッドを示し、これは多数の調製可能な成形ロールか
ら成り、その中１つのみが示されている。これらの成形
ロール21はダイス状工具17のように引抜きダイスの移動
後に移動され、その結果これによって形成された孔型は
プラグ８を解放したり保持したりする状態にある。

第21図は本発明による特別に有利な実施形態を示す。
そこに示された分割されたダイス状工具17は殆ど引抜き
ダイス３と同一である。内径のみが引抜きダイス３の内
径よりも幾分大きい。ダイス状工具17とプラグ８の円筒
状部分8aとの間の引抜き隙間内でさほど壁厚減少は行わ
れず、管６は小さい力消費をもって空引きされる。引抜
きダイス３に壁厚の厚い管が供給されるので、空引きさ
れた管は引抜きダイス３を通って直径を減少される。こ
の直径減少を小さくするために、ダイス状工具17の内径
は小さい壁厚減少が円筒状部分8aとダイス状工具17との
間の引抜き隙間内で生じるように形成されている。しか
しこれは管が連結隙間の範囲内において摩耗する程著し
くない。

内径減少によって次の引抜きの際にプラグ８がその円
筒状部分8bにおいて空引き領域内の管内径よりも大きく
ないことが確保される。空引きの際の動力消費を少なく
するために、管の空引きされた領域を次の引抜きの前に
焼戻しすることが有利である。

本発明を引抜き工程順に説明する。

略80mのリング束状に巻回された管、略30300kgの重
量、58mmの外径及び2.5mmの壁厚のものが保護ガスの下
にアーク溶接により溶接された。

引抜きは次の３つのキャリッジ引抜き機械により行わ
れることができる。

1.引抜48mmx2.08mm 8b＝48.2mm 8a＝43.84mm 2.引抜38.5mmx1.75mm 8b＝38.7mm 8a＝43.84mm 3.引抜31mmx1.48mm 8b＝31.2mm 8a＝28.04mm 引抜かれた管から空引きされた領域が除去される。管
31x1.48は最後の引抜き段階から再び新たに溶接されか
つ１つの管束当り重量５〜10tまで延伸された。それか
ら連続的な引抜きが行われた。

例 1.引抜24mmx1.26mm 8b＝24.2mm 8a＝21.48mm 2.引抜19mmx1.09mm 8b＝19.2mm 16.82mm 3.引抜15mmx0.95mm 8b＝15.2mm 8a＝13.1mm 実施例においては引抜き力が、プラグ８がダイス３の
作用領域に戻された後に、溶接個所９の後方で管１に付
勢されることを示す。

このことは、例えば複数の引抜き工程後に引抜かれた
管１の壁厚が空引き力が通常の引抜き工程では必要ない
程度に減少されている場合には必要ないのである。溶接
個所９の領域の大きな壁厚はこの小さい引抜き力の伝達
には充分である、特に何回もの空引きによって溶接個所
９の接続強度が高められたからであり、また特に溶接個
所領域が焼なましされる場合にそうである。このことは
連続引抜きの経過では引抜き力は溶接個所９の前でも管
１に付勢し得ることを意味する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による引抜き方法を実施するための装置
を示し、第２図はダイスと管部材の断面図、第３図はダ
イスと管部材の断面図、第４図は管の突き合わせ、第５
図は点溶接による連結個所、第６図は接着、ろー付け、
溶接による突き合わせ部、第７図は点溶接による連結個
所、第８図は縦スリットを備えた連結個所、第９図は銅
スリーブによる連結個所、第10図は内径が増大している
突き合わせ連結個所、第11図は差し込み形連結個所、第
12図は金属スリーブによる連結個所、第13図〜第16図は
引抜き工程のプロセスを示す図、そして第17図から第21
図は本発明による装置の各部の有利な構成を示す図であ
る。図中符号１……引抜きされるべき銅管３……ダイス 3a……ダイスの円錐面６……引抜きされた銅管８……プラグ 8a……円筒状部分 8b……円筒状部分９……連結個所 17……ダイス状工具 18……管内突出部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】継目なし金属管、特に銅管の引抜き方法に
して、金属管の内方に配設されたフローティングプラグ
と管の外径を減少させるダイスとを備え、その際壁厚は
プラグとダイスの協働によって減少されかつフローティ
ングプラグ引抜き力は引抜かれた管にダイスの後方で付
勢される方法において、２つ又はそれ以上の管材が引抜きの前の互に固着され、
プラグは管材間の連結個所がダイスを通過する間ダイス
の作用領域外に移動され、その際金属管は所定の長さに
渡って壁厚減少なしに引抜かれ、そして連結個所がダイ
ス通過後にプラグはダイスの領域内に達しかつフローテ
ィングプラグ引抜き力は引き抜かれた管に特に連結個所
の後方に付勢されることを特徴とする前記方法。
【請求項２】管材の連結は接着、ろう付け又は溶接によ
り行われる請求項１記載の方法。
【請求項３】管材の端の付き合わせ溶接によって結合が
行われる、請求項２記載の方法。
【請求項４】溶接されるべき管材の端領域が管壁の抜取
部を備えている、請求項１記載の方法。
【請求項５】プラグが管壁の抜取部を通り外方から機械
的操作されることにより移動される請求項４記載の方
法。
【請求項６】プラグが電磁石によって移動され又は移動
した位置で保持される請求項１記載の方法。
【請求項７】プラグが引抜き方向へのダイスの移動によ
って相対的に移動されかつ移動した位置で保持される、
請求項１記載の方法。
【請求項８】管材の外径が連結個所の領域内で減少して
いる、請求項１記載の方法。
【請求項９】壁厚減少が行われない領域内で管材の内径
が大きい、請求項１記載の方法。
【請求項１０】ダイスとプラグとの間で力が管壁の少な
くとも一部分でラジアル方向に作用し、かつプラグが変
形された管材壁によって保持されるように管壁の少なく
とも一部分を変形する、請求項７記載の方法。
【請求項１１】ダイス中の管材進行がダイスの移動の間
及び管壁への力の作用の開始の際中断される、請求項10
記載の方法。
【請求項１２】ダイスが、プラグが再びダイスの作用領
域に達した後にその出発位置に戻される、請求項10又は
11記載の方法。
【請求項１３】ダイスは管材進行中、引抜き方向と逆方
向に移動され、管材の進行が中断され、ダイスはこの中
断中に引抜き方向に移動されそして再度引抜き開始前に
力が管壁に作用する、請求項10記載の方法。
【請求項１４】管がダイスの移動後に進行方向にてダイ
スの前に配設された分割されたダイスによって、導管の
外径がプラグの大きい直径よりも小さいように空引きさ
れる、請求項10から13項までのうちのいずれか一記載の
方法。
【請求項１５】管内にダイスの移動後に少なくとも３つ
の120゜にずらして配設された溝が形成され、かつプラ
グが溝の内面によって保持される、請求項10から14項ま
でのうちのいずれか一記載の方法。
【請求項１６】連続した引抜きの際に引抜かれた領域は
引抜きの前に焼なましされる、請求項10から15項までの
うちのいずれか一記載の方法。
【請求項１７】特許請求の範囲第１項記載の方法を実施
するための装置において、装置はダイスと管内に配設されたフライングプラグとダ
イスの後方で管を把持する引抜き装置とから成り、その
際ダイスが管材軸線の方向に移動可能であるものにおい
て、管材の進行方向に見て、ダイスの前に管壁を変形する成
形工具が設けられていることを特徴とする前記装置。
【請求項１８】成形工具は分割されたリングである、請
求項17記載の装置。
【請求項１９】成形工具が分割されたダイスであり、そ
の内径は引抜きダイスの内径よりも大きい、請求項17記
載の装置。