JP4597896B2 - 冷間引抜き加工方法及び引抜き管の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明者らは、高い潤滑性を得るための樹脂系被膜を用いた潤滑法について検討した。樹脂系被膜に関しては、一般に、樹脂からなる潤滑被膜が高い潤滑性を有するには、滑りを与える潤滑機能と被膜を守る保護機能との両者が必要である。すなわち、冷間引抜き加工では、被加工材である素管と工具であるダイス及びプラグとの摩擦面で、特に加工の進行方向に変形を与えられながら被加工材表面積が急激に拡大されるため、潤滑剤には、これらの変化に追随して常に摩擦面を覆う展性延性、及び圧力に耐える強度が要求される。しかしながら、これらの機能を一層の被膜に兼備させるのは実質的に困難とされていた。
引抜き加工に対して上記樹脂系被膜を用いるに際しては、潤滑被膜の樹脂のガラス転移温度(Tg)により焼き付きの発生が異なることがわかった。さらに、潤滑被膜の厚さと素管の表面粗さとの関係で引抜き加工時の焼き付きの発生頻度が異なることも究明した。
本発明の加工方法及び製造方法で用いられる潤滑被膜は、樹脂と該樹脂中に分散されたワックス粒子とを有して樹脂層を形成している。そして該樹脂層が素管表面に形成されることにより潤滑被膜となるものである。
0.02≦h/Ry≦50 ・・・(A)
すなわち、本発明の引抜き加工方法及び引抜き管の製造方法では、潤滑被膜の厚さ(h)と、素管の最大高さで表される表面粗さ(Ry)との比(h/Ry)が、0.02〜50であることを特徴とする。
本発明に適用される潤滑被膜が形成される素管の材質は特に限定されるものではない。通常、鉄、炭素鋼、ステンレス鋼等の鋼及び鉄合金であるが、その他、「インコネル」(商品名)、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、及び銅合金等の非鉄金属でもよい。また冷間引抜き加工に用いられる素管の製造方法については特に限定なく、連続鋳造法または造塊法によって、スラブやビレットまたは鋼塊に鋳造され、これらから継目無鋼管を製造する場合には、例えばビレットを押出し製管したり、傾斜ロール式のピアサで穿孔圧延して製管したりすればよい。
(実施例1)
実施例1では、実際に本発明の引抜き方法及び引抜き管の製造方法により引抜き加工を行った1つの例を示す。また、本発明とは異なる条件の場合を比較例として示し、その結果を説明する。
(i)組成物の成分
表1に本実施例で適用される潤滑被膜形成のための組成物の成分を示した。
Aは組成物No.1に用いられる本発明例に該当する樹脂であり、Tgが5℃である。具体的には次のようなものである。すなわち、撹拌機、温度計及び還流コンデンサー付のセパラブルフラスコに、水250質量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.5質量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル0.5質量部を仕込み、撹拌下に、窒素置換しながら80℃迄昇温した。その後、内温を80℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム0.1質量部を添加し、溶解後、メタクリル酸メチル0.45質量部、アクリル酸ブチル0.5質量部、メタクリル酸0.05質量部、及びラウリルメルカプタン0.01質量部の混合液を仕込み、1時間反応させた。次いで、反応終了後、予め、メタクリル酸メチル45質量部、アクリル酸ブチル50質量部、メタクリル酸5質量部、及びラウリルメルカプタン1質量部の混合液、並びに水20質量部に過硫酸カリウム1質量部を溶かした水溶液を、4時間かけて連続的に添加し、反応させた。添加終了後、さらに4時間の熟成を行い、このエマルションを常温まで冷却した。その後、カルシウム架橋剤32.9質量部を30分かけて滴下した。次いで、85℃で6時間加温して架橋反応を進行させた後、常温まで冷却し、固形分20%になるように水で調整し、樹脂溶液を調製した。なお、上記カルシウム架橋剤は、乳鉢でよくすりつぶした酸化カルシウム5質量部と、水95質量部とからなる分散液である。
素管は、ASTM UNS NO8026の、外径178.5mm×肉厚10.3mm×長さ5000mmの引抜加工用素管とした。素管の表面粗さは、ショット加工により表面粗さ(最大高さRy)を74μmに調整した。
潤滑被膜は、上記組成物を素管の内面および外面にブラシを用いて手で塗布した。その後、80℃で膜厚に応じて20分〜2時間で乾燥することにより、素管表面に樹脂層を形成した。具体的には潤滑膜の厚さが、1、5、60、100、850、1000(μm)である6種類の潤滑被膜についておこなった。ここで、膜厚の測定は膜厚計(MiniTest3100、エレクトロ・フィジック社)で行った。
引抜き加工は、5〜8m/分の引抜速度で行い、外径165.5mm×肉厚8.6mm×長さ6420mmの引抜き管を得た。この時の断面リダクション率(減面率)は22.1%であった。
実施例2として、素管の材質及び表面粗さを変更した場合について試験を行った。表3に条件及び結果を示した。実施例2で形成された潤滑被膜は、実施例1でNo.1で示した組成物により形成されたものである。被膜形成は当該組成物を素管の内面および外面にブラシを用いて手で塗布し、80℃で膜厚に応じて20分〜1時間で乾燥することにより行った。また、表3における試験番号2−1〜2−3では、表面粗さの調整をショット加工によって行い、試験番号2−4及び2−5は、グラインダ−により調整した。各試験に用いられた素管の材質は表3に示した通りである。膜厚の測定は実施例1と同じく、膜厚計(MiniTest3100、エレクトロ・フィジック社)で行った。引抜き速度は5〜8m/分で行った。
2 プラグ
3 被加工材(素管及び引抜き管)
4 潤滑被膜
Claims (2)
- 潤滑被膜が表面に形成された素管の冷間引抜き加工方法であって、
前記潤滑被膜が、樹脂と、該樹脂中に分散されたワックス粒子とを含む樹脂層を有し、前記樹脂が、前記樹脂層を100質量%とした場合に、25〜99質量%含有されるとともに、ガラス転移温度が30℃以下で、かつ典型金属元素及び遷移金属元素のうちの少なくとも1種の金属元素を含む化合物及び/又はそのイオンにより架橋された樹脂であり、
さらに前記潤滑被膜の厚さ(h)と、前記素管の最大高さで表される表面粗さ(Ry)との比(h/Ry)が、0.02〜50であることを特徴とする冷間引抜き加工方法。 - 素管表面に潤滑被膜を形成した後、該素管を引抜き加工して得られる引抜き管の製造方法であって、
前記潤滑被膜が、樹脂と、該樹脂中に分散されたワックス粒子とを含む樹脂層を有し、
前記樹脂が、前記樹脂層を100質量%とした場合に、25〜99質量%含有されるとともに、ガラス転移温度が30℃以下で、かつ典型金属元素及び遷移金属元素のうちの少なくとも1種の金属元素を含む化合物及び/又はそのイオンにより架橋された樹脂であり、
さらに前記潤滑被膜の厚さ(h)と、前記素管の最大高さで表される表面粗さ(Ry)との比(h/Ry)が、0.02〜50であることを特徴とする引抜き管の製造方法。
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