JP2822849B2 - 自動車用継目無鋼管の製造法 - Google Patents
自動車用継目無鋼管の製造法Info
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Description
法に係り、自動車用ドライブシャフト、スタビライザー
等の軽量化に適した中空軸素材としての継目無鋼管を比
較的簡易且つ能率的に製造することのできる方法を得よ
うとするものである。
ト、スタビライザー等については、自動車車体の軽量性
を得しめ、また省エネルギー効果を得しめるべく中空素
材を採用することについて検討がなされている。斯様な
中空素材としては冷間引抜き加工などの鋼管内にプラグ
その他の芯金を挿入して伸管を繰返したものが検討され
ている。即ちこのものは内表面が滑かに加工され、仕上
げられたものである。
の強度、剛性、耐疲労特性の上で好ましいことは当然
で、このような目的において焼入れなどの熱処理を施す
ことが行われた場合、そうした熱処理によって良好な耐
疲労特性を保ちつつ、100 kgf/mm2 以上のような高
強度化を図ることも可能である。
に成形された管内にプラグその他の芯金を挿入して圧延
を繰返したものはその操作が煩雑で製作に多くの工数を
必要とし、コスト高となる。
圧延を行い、最終工程ではマンドレルなどを必要としな
いストレッチレデューサーの如きによる簡易な手法で圧
延することが好ましい。しかしこのようにマンドレルな
どの芯金を用いない圧延手法で得られた鋼管はその圧延
時に中空素材が軸線に対し3方から圧延ロールによる圧
下を受けるので該圧延を経た中空素材の内面は真円にな
らず、多少角張り、多角形化した円となる。
のマンドレルを用いた圧延においても素材は高温条件下
の場合に高能率な圧延をなし得ることは当然であるた
め、通常の圧延においては、初期に高圧下率で圧延し、
後半においては低圧下率とすることが普通である。その
結果、初期の高圧下率による圧延で大きく圧延されたも
のは後半の低圧下率の場合において、中空素材とマンド
レルとの間に隙間がある状態の圧延となって、マンドレ
ルが存在しても内面形状は多角化することになる。これ
も内面の凹凸を増加させることはいうまでもない。
フト、スタビライザー等ではその焼入などによる高強度
化に伴い疲労強度の低下が認められる。即ち上記した1
00kgf/mm2 以上のような高強度化に伴い、疲労クラ
ック発生の応力集中感受性が高まり、在来の一般的強度
のものに比し表面の凹凸が疲労強度を低下させる傾向が
強くなる。
れた鋼管はドライブシャフト、スタビライザー等として
の特性が必ずしも好ましいものでなく、その修正も容易
でない。特にその内面疵や脱炭層を除去しようとしても
一般的に多角形化鋼管内面の平坦面が優先的に除去さ
れ、角部は切削が制限されることから平坦面部分では必
要以上に切削されることとなり、工数が多くかかること
になる。またこの作業により真円に近づけることは必ず
しも容易でない。
従来のものにおける技術的課題を解消することについて
検討を重ね、前記したストレッチレデューサーの如きに
よる能率的な熱間仕上げ鋼管を素材として採用し、比較
的簡易な加工によって高い疲労強度を適切に得しめるこ
とに成功したものであって以下の如くである。
レルミルによる圧延後の再加熱条件を900〜1050
℃で5〜20分間とし、次いで行われるストレッチレデ
ューサーの圧下量を各スタンド間において均一状態とな
し、これらの処理を経た継目無管の内面を切削すること
を特徴とする自動車用継目無鋼管の製造法。
レルミルによる圧延後の再加熱条件を900〜1050
℃で5〜20分間とし、次いで行われるストレッチレデ
ューサーの圧下量を各スタンド間において均一状態とな
し、これらの処理を経た継目無管の脱炭状況および疵深
さの測定結果により内面切削量を決定し、ショットブラ
スト研削することを特徴とする自動車用継目無鋼管の製
造法。
る圧延後の再加熱条件を900〜1050℃の高温とな
し、しかもその加熱時間を5〜20分間とすることによ
ってマンドレルミルによる圧延後の素管温度を充分に高
温化且つ均一化せしめる。またこのように高温且つ均一
化されたものをストレッチレデューサーの圧下する工程
において圧下量を1例として図5に示すように決定し
た。即ち、従来は図4に示したように各スタンドにおけ
る圧下量が初期においては2%前後の範囲で変動し、後
半においても2%近い範囲で変化していて必ずしも均一
でなかったものを図5に示すように各スタンドにおける
圧下量を前半、後半とも1%以下、好ましくは0.5%以
下の範囲として圧下量の均一性を高めた。これにより該
ストレッチレデューサーによる圧延後の鋼管内面におけ
る真円度を適切に向上する。
の前段階としてのマンドレルによる圧延の場合も、従来
においては図6に示すように最初の第1、第2スタンド
での圧下率が20%以上のように高く、第3スタンド以
降は7%以下で、特に第5、第6スタンドでは2%以下
であるのに対し、本発明では第1〜第5スタンドは5〜
14%、特に第1〜第4スタンドは10〜12%程度と
し、第5、第6スタンドにおいても3〜8%の如くする
ことにより、マンドレル圧延過程での多角化をも有効に
抑制することにより更に優れた真円度が確保できる。
に加熱されることが好ましく、再加熱時間の下限は5分
とした。一方、再加熱時間が20分以下であることによ
ってこの加熱時における脱炭層の深さを0.15mm以下の
如きに制限し、斯様にして制限された脱炭層であること
により研削などによる除去を容易且つ的確化する。即ち
脱炭深さは20〜30分の間において急速に増大して0.
3mmあるいはそれ以上に達することが確認されているが
20分程度であると0.15mm程度であって、20分を上
限とすることにより何れにしても脱炭深さは0.1mm以下
であり容易に除去し得る。
面を研削することにより比較的少い研削量により継目無
管の内面疵および脱炭層を除去し得る。従ってまた原鋼
管の肉厚を有効に利用せしめる。
の脱炭状況および疵深さの測定結果によって決定する
が、これは前記のように真円度が高められたことにより
合理的且つ的確な切削量を得しめる。
ラスト研削によって行うことにより上述のように真円度
の高められた条件下の鋼管内面を比較的簡易に適切な切
削量で有効に研削せしめる。
量としては中空素材の内径の如何によって変化するが、
一般的に実用化されているこの種中空素材においてはそ
の上限を500μm とすることにより切削工程を比較的
簡易低コスト化すると共に切削加工のための薄肉化を適
切に制限し、強度特性を維持する。
内面を20μm 〜500μm 切削加工することにより耐
疲労強度の向上を図る。この場合において20μm 未満
では好ましい耐疲労強度の向上が得られず、一方500
μm 超では工数が嵩み、しかもその工数、コストアップ
に見合った特性向上が求められない。
更に説明すると、本発明による継目無鋼管は一般的に図
1に示すような過程によって製造される。即ち、ビレッ
ト10は加熱炉12に装入され、加熱均熱されてから抽
出されて、マンネスマンミル13に送られ、そのロール
14とプラグ15により穿孔される。
された素管16は次いでマンドレルミル17に送られ、
マンドレルバー18を挿入後、4組以上のロール20と
マンドレルバー18により図6の本発明例のような圧下
を行った。即ちこの図6のソリッドマークで示したよう
な本発明の場合においてはマンドレルバーと鋼管との間
は殆んど密接状態で圧延され良好な内面性状であった。
れたものは孔内に位置したマンドレルバー18によって
冷却されると共に、素管16の外面におけるロール20
によっても冷却されるので相当に温度の低下したものと
なる。
は次いで再熱炉24に装入され、再加熱されるが、この
再加熱炉24における加熱条件は本発明において100
0〜1050℃で、しかも5〜20分とされる。即ちこ
のような再加熱は従来法において一般的に900℃前後
とされるものであるのに対して、本発明においてはそれ
より高い1000℃以上で且つ加熱時間については5分
以上20分以下とし、20分を超えることのないように
する。即ちこのような温度および時間が採用されること
により高温且つ均一に加熱されることは明かであるが、
その脱炭を適当に制御し、脱炭層を100μm 以下の如
きに制限することができる。
素管22は次いでストレッチレデューサー25におい
て、一般的に20組以上にも及ぶ多段の3ツ組みロール
26による圧延を受ける。即ちこのように多段の鞍型3
ツ組みロール26による圧延に当っては素管22内にマ
ンドレルバーその他の芯金を用いることなく前述のよう
な多数組のロール26群で圧延されるが、この場合にお
いて本発明では前段、後段の各ロール組間における圧下
量変動を1例として図5に示すように0.5%以下の均一
状態とした。
いては、入側ロール組みより出側ロール組に到る各スタ
ンドの圧下は既述した図4のように必ずしも均一でなか
ったが、本発明においては均一状態の2つのグループに
分割した。
ューサー処理後の鋼管28における内面の真円度、つま
り内孔面における長径と短径との差は従来法によるもの
が0.5mm程度であるのに対し、本発明によるものは一般
的に0.2mm程度とすることができ、鋼管内孔における多
角化が著しく少いものとなる。
鋼管に対しては内面に対するショットブラストなどによ
る研削を行う。この研削量については鋼管の内孔径如何
によりそれなりに変動するが、一般的には250μm 以
下、特に150μm 以下で充分であって簡易且つ能率的
に耐疲労強度の向上された目的のドライブシャフト、ス
タビライザー用等の中空素材を得ることができる。
て説明すると、図1に示し、前記したような製造設備に
よりマンドレルミル17で圧延されたものは内径が68
mmで肉厚が16mmの素管22として得られる。該素管2
2は再加熱炉24において1020℃で10分間加熱さ
れてから3組鞍型ロール24組を順次に配設したストレ
ッチレデューサー26による圧下をなし、ドライブシャ
フト用に、(a)内径15mmで外径35mm、(b)内径
20mmで外径40mm、スタビライザー用として、(c)
内径28.7mmで外径42.7mm、(d)内径25.1
mmで外径38.1mmの鋼管を製造した。
管に対する内面研削は(a)は10〜150μm 、
(b)は100〜500μm 、(c)のものは10〜1
50μm、(d)は20〜200μm であって、これら
の研削は何れもショットブラスト法により実施したもの
である。
ト用(a)(b)鋼管については、それぞれ図2に示す
ような試験片を加工して得た。即ち外面において適当な
長さ範囲の平行な試験部1を削り出して形成し、その両
端側に掴持部2を形成したものであって、こうして得ら
れた各試験片については焼入れ、熱処理した後、その負
荷トルクを種々に変え、ねじり疲労試験を行なった。
するものにおいては、内面研削量が10μm 程度でも内
面研削のない比較材に対し適当なねじり負荷トルク向上
を示しており、この研削量が増大することによって一層
向上している。
て同様であって、この(b)の場合においては研削量5
0μm 程度で比較材(内面研削なし)に対し500N・
m以上の負荷トルク上昇が得られ、研削量300μm 程
度でねじり負荷トルク1000N・m以上にも達する向
上が得られる。このような製造例(a)(b)について
のねじり疲労試験を行った結果を示したのが表1であ
る。
は図3に示すような曲げ加工を実施した。こうして得ら
れた試験体について、焼入れ焼戻し熱処理した後、コ字
型の一辺を固定し、他辺の他端を±80mmの振幅を与え
る耐久試験を行なった。結果を表2に示す。
材に対し、内面研削量が20μm で効果が現れはじめ、
この研削量が増大することによって一層向上し、100
μmで相当の耐久性の向上が認められた。すなわち、内
面研削のない比較試験体が4〜6万回程度で折損するの
に対し、内面研削量が100μm 程度の試験体でも10
万回以上の耐久性が得られた。
比較的僅少な内面切削により中空ドライブシャフト用鋼
管および中空スタビライザー用鋼管の対疲労強度を適切
に向上することができ、低コストで効果的な特性改善を
なし、有利な中空ドライブシャフト用鋼管および自動車
用中空スタビライザー用鋼管等を得しめるものであるか
ら工業的にその効果の大きい発明である。
である。
る。
各スタンドの圧下率を示した図表。
ける各スタンドの圧下率を示した図表。
明法の場合を対比して示した図表であって、オープンマ
ークは従来法、ソリッドマークは本発明による場合であ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 継目無管の製造に当って、マンドレルミ
ルによる圧延後の再加熱条件を900〜1050℃で5
〜20分間とし、次いで行われるストレッチレデューサ
ーの圧下量を各スタンド間において均一状態となし、こ
れらの処理を経た継目無管の内面を切削することを特徴
とする自動車用継目無鋼管の製造法。 - 【請求項2】 継目無管の製造に当って、マンドレルミ
ルによる圧延後の再加熱条件を900〜1050℃で5
〜20分間とし、次いで行われるストレッチレデューサ
ーの圧下量を各スタンド間において均一状態となし、こ
れらの処理を経た継目無管の脱炭状況および疵深さの測
定結果により内面切削量を決定し、ショットブラスト研
削することを特徴とする自動車用継目無鋼管の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17092893A JP2822849B2 (ja) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | 自動車用継目無鋼管の製造法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18478492 | 1992-06-19 | ||
JP17092893A JP2822849B2 (ja) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | 自動車用継目無鋼管の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0663613A JPH0663613A (ja) | 1994-03-08 |
JP2822849B2 true JP2822849B2 (ja) | 1998-11-11 |
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ID=26493791
Family Applications (1)
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JP17092893A Expired - Fee Related JP2822849B2 (ja) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | 自動車用継目無鋼管の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2822849B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2004071686A1 (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | ドライブシャフト用継目無鋼管およびその製造方法 |
WO2007111258A1 (ja) | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | ドライブシャフト用冷間仕上継目無鋼管およびその製造方法 |
WO2008123363A1 (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 一体成形型ドライブシャフト用冷間仕上継目無鋼管およびそれを用いたドライブシャフト、並びにその冷間仕上継目無鋼管の製造方法 |
EP4289978A1 (de) | 2022-06-08 | 2023-12-13 | Mannesmann Precision Tubes GmbH | Verfahren zur herstellung eines nahtlosen präzisionsstahlrohrs, derartiges präzisionsstahlrohr und entsprechende herstellungsanlage |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4500193B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2010-07-14 | 新日本製鐵株式会社 | 機械構造部材用鋼管の製造方法 |
KR20130087626A (ko) * | 2007-03-14 | 2013-08-06 | 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤 | 심레스 강관의 제조방법 |
WO2019003397A1 (ja) | 2017-06-28 | 2019-01-03 | 三菱製鋼株式会社 | 中空スタビライザーの製造方法 |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP17092893A patent/JP2822849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN100384553C (zh) * | 2003-01-31 | 2008-04-30 | 住友金属工业株式会社 | 驱动轴用无缝钢管及其制造方法 |
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DE102022114337A1 (de) | 2022-06-08 | 2023-12-14 | Mannesmann Precision Tubes Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen Präzisionsstahlrohrs, derartiges Präzisionsstahlrohr und entsprechende Herstellungsanlage |
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JPH0663613A (ja) | 1994-03-08 |
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