JP4601736B2 - 金属加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は金属加工方法に関し、とくに、炭素含量
【０００２】
【外２】
（Key to Steal: 鋼の手引き書）”, 1989の表に例としてあげられているような、AISI/SAE 1010からAISI/SAE 4150（Ｃ１０から５０ＣｒＭｏ４までの特定の肌焼き鋼および焼入れと調質を行った鋼）までの鋼種で製造された各種用途向けのある長さのチューブの金属加工方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
上に例示した鋼種で製造されるある長さのチューブを得るために、最近、最も広く用いられている方法は、鍛造、熱間押出し（引抜きとしても知られている）、前方冷間押出し、熱間圧延（継目なし、マンネスマン法として知られる方法）、および、ある長さの圧延塊棒からの穿孔である。
【０００４】
鍛造方法に関していえば、それは以下の工程を含む（図１および図３を参照）。得られるべき部材の体積に応じたある長さに切断されたある長さの丸棒または適切なサイズのビレット（例えば、４０〜１４０mmの四角断面の側面Ａを有するビレット）１で開始する。（図２を参照）。
このある長さのビレット１は、通常はガス燃焼型の炉の中で概ね１２００℃の温度に加熱される。
【０００５】
ついで、パンチング（punching）が行われる。まだ熱いある長さのビレット１は内部にプレスが配置されているダイ２の頂部に置かれ、直径ａを有する軸方向の空洞を備え、典型的にはコップ状の形をした部材４（図１と図３を参照）が形成されるまでパンチ３でのすえ込み（upsetting）が行われる。
この形状をした部材４はついで取出され、それがまだ熱いうちに、円筒ダイ５の内側に置かれ、続いてパンチによって変形される。
【０００６】
金属材料はパンチによって付加された力で圧縮され、そして、適当な厚みの大まかな形状をしたチューブ６を得るような、パンチとダイの形を装う。
造形されるべく残存するチューブのチップ７（底部としても知られている）が、ついで、切り取られたり切断されたりする（図４を参照）。
この方法の最後の工程は、チューブ６を切断して意図した寸法の長さを得ることである。
【０００７】
鍛造は、通常、意図する形状のチューブが得られるまで複数回行われる。
それゆえ、この公知の方法によれば、その長さは、厚みに従属することの外に、大きな困難を伴なってのみ１ｍを超えることができ、更に、外側および内側の仕上げ面にはスチール、切り傷および他の不完全さがあり、チューブの厚みの１０〜３０％にまで達し得る同心上の公差もまた生ずるような、大まかな形状をしたチューブを得ることができる。
【０００８】
また、この方法は、非常に大型で高価な機械を必要とするので別の欠点を有している。
更に、道具の交換過程は時間の浪費であるため、この公知の方法では、経費的に適切化するためには１００トン以上の最少量の製品を必要とする。
最後に、この方法は薄肉のチューブの製造にとっては不適切である。
【０００９】
この方法で得られた製品は、上記した用途のために好適なある長さのチューブを得るためには、必要な公差に復元し、また加熱によってその冶金学的な特性が変化している材料の層を除去するために内側および外側への旋盤加工のような更なる加工が必要になる。
最後に、意図する長手方向の寸法を有するある長さのチューブを得るためには、棒を切断することが必要であり、切り取り工程（trimming step)ではその処理のために材料の約２〜５％が無駄になる。
【００１０】
熱間押出し方法は、代って次の工程を含む。この方法は、パンチング工程までは鍛造方法と同じである。次いで部材はまだ熱いうちに取出され、外側と内側の引き抜きが行われる。引き抜きの過程で、引抜き板として知られている道具を通って力Ｆで引張られる金属材料は、入口で金属材料が備えていた断面よりも小さい変形断面を有する引き抜き板の形になり、そしてチューブの厚みもまた内側に挿入されているマンドレルやパンチ８によって減肉される（図５を参照）。
【００１１】
ついで前の方法の場合と同じように底部が切り取りまたは切断される。
この方法の最後の工程は、チューブを切断して選択された長手方向の寸法を有する長さを得ることから成る。
引き抜きは、通常、得るべきチューブの厚みに応じた複数回のパスを経て行われる。
【００１２】
この公知の方法は狭い種類の鋼に適用することができ、そして得られた製品は、そのチューブの長さが、厚みに従属することの外に、大きな困難を伴って２ｍを超えることができ、スケール、切り傷および他の不完全さを有する内側と外側の仕上げ表面を備え、そして厚みの１０〜３０％にまで至り得る同心上の公差を有する、大まかな形状のチューブによって構成される。
【００１３】
この方法は、長尺なチューブにとって、また薄肉にとってより好適であるという点で鍛造方法と異なっている。
更に、この方法は、非常に大型で高価な機械が必要であるため、他の欠点を含んでいる。
道具の交換過程は、依然として時間の浪費であり、したがって、この方法は、依然として、経費的に適切化するためには、１００トン以上の最少の製品量を必要とする。
【００１４】
得られた製品は、上記した用途に適切なある長さのチューブを得るために、同心上の公差を元に戻し、また加熱によって冶金学的な特性が変化している材料の層を除去するための内側と外側の旋盤加工のような更なる加工を必要とし、最後に、意図する長手方向の寸法を有するある長さのチューブを得るために棒を切断することが必要になる。
【００１５】
この公知のタイプの金属加工にとっての切り取り工程では、約２〜５％の材料が無駄になる。
われわれは、今、公知の前方冷間押出しを考察する。これは以下の工程を含む（図６に順番に示されている）。
圧延鋼の丸棒からある長さ１０を切断する（この長さは得るべき部材の寸法に応じた長手方向の寸法を有している）、
鋼の圧延スケールを除去し、そして部材の表面を調製するためにサンディング処理（sanding)をする、
洗浄−リン酸塩化する処理−中和処理−ステアリン酸塩処理（または石けんによる処理）による材料の化学的な表面処理；そして、
材料をパンチングする、すなわち、塊が圧縮機の中で（少なくとも２００トンの値で）圧縮され、最初のコップ形状の部材１１を得る。
【００１６】
この部材には、前と同様の化学的な表面処理が再び施される。
ついで、この部材が押出され（ダイの中に配置された材料は、パンチから印加される圧力により、パンチの前進と反対側の方向に流れて押出された要素になる）、かくして、要求された寸法に伸長される（参照番号１２）。
ついで、化学的な表面処理の新たな工程が行われる。
【００１７】
最後に、端部（または底部）１３が機械的に切り取られる。
この方法は、炭素含有量が0.２％までの鋼種（AISI/AIE 1020鋼）で、直径が６０mmより小さい圧延丸棒の鋼に対してのみ適用可能である。
最終製品は、寸法公差が0.２０mm以内でかつ0.４〜0.５mmで変動する同心値を備えた良好な外側と内側の仕上げ面を有するチューブ１４によって構成される。
【００１８】
しかしながら、６０mmより大きい外側寸法を有するチューブ（再度、炭素含有量が0.２％までの鋼に対し）を得るためには、更なる押出し工程を行うことが必要であるだろうし、また、各押出し工程の前と更には端部の切取りの前に、予備的な焼鈍、サンディング処理、および化学的な表面処理操作が必要になるだろう。
【００１９】
炭素含有量が0.２％より多い材料に対する押出しは可能であるが、切断、パンチングおよび押出し工程のいずれかの後および更なる各押出し工程の後に、鋼の成形性を好適化するために焼ならし（または球状化焼なまし）工程が必要となる。したがって、この方法で実現可能な利点は、大容量の生産物（５０トンから１００トンまでの製品）において、また大きな寸法と動力のプラントにおいてのみ得られる。
【００２０】
そしてまた、この方法は、運転時間が非常に長い大型で高価な機械を必要とし、それらはしたがって大きな生産バッチ量（５０〜１００トンの製品）を必要とする。
0.２０％より多い炭素含有量を有し、または６０mmより大きい径を有する鋼に対しては、成形性の好適化処理を多数回行うためにコストは上昇する。
【００２１】
リン酸塩化処理工程とステアリン酸塩処理工程の過程における材料の人手処理は更にコストを非常に高める。事実、コップ形状は、その部材が化学的な処理を離れるときに部材が液体を含んでいるかもしれないという危険があり、それゆえ、部材は空にされなければならない。
材料の約１０％がこの種の金属加工にとっての切取り過程で失われる。
【００２２】
われわれは、今、熱間圧延（継目なし）方法を考察する。
この熱間圧延法は一般に知られており、そしてマンネスマン法と呼ばれている。その詳細は、知られているので省略する（図７に例示図が提供される）。
この方法は、多品種の材料に対して適用可能である。得られる製品は、略６ｍから８ｍの長さを有し、外側と内側の表面仕上げは、既に述べた熱間方法よりも良好であり、しかし、にもかかわらず、スケールの生成、切傷や他の不完全箇所を有し、0.７mmから1.０mmに達し得る同心公差を有する大まかな形状をしたチューブである。
【００２３】
この方法は、顕著な長さと薄肉のチューブにとってより好適であるという点で他の熱間方法と異なっている。
この方法もまた、他の欠点を有している。道具の交換過程は時間の浪費であり、それゆえ、この方法は、経費上の適正化のために、再度、１００トン以上の最少の製品量を必要とする。
【００２４】
非常に大型で高価な機械が再度要求され、得られた製品は、上記用途に好適であるある長さのチューブを得るために、必要な公差を復元しまた加熱によって冶金学的な特性が変っている材料の層を除去するための内側と外側の旋盤加工のような更なる加工を必要とし、そして最後に、意図する長手寸法を有するチューブの長さを得るために、棒の切断を必要とする。
【００２５】
最後にわれわれは、ある長さの圧延棒塊から穿孔することを考察する。
この方法は以下の機械的な処理を含む。圧延鋼の丸棒から出発塊を切出すこと、その塊に対し、その内径と外径およびその長さに沿って機械的なチップ成形加工（chip forming machining）を行うこと、である。
この公知の方法は、各種の材料に適用可能であり、そして、要求される公差に適合した良好な内側と外側の仕上げ面を有するチューブによって構成される製品を得ることができる。しかしながら、とくに0.２０％より多い炭素含有量の材料に対しては、長い処理時間、道具の摩耗大というような欠点がある。更に、これらの材料に対しては、それらの限られたチップ成形性のために、硬質な金属が点在する孔を機械加工できる可能性は限定され、したがって、加工時間とコストが増大する。５０％より多い材料が加工無駄として失われるので、必要材料の大きな消費が観察される。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来技術で指摘した技術的な問題を解決し、とくに、炭素含有量0.１０〜0.５％の鋼で製造され、狭い公差を有する各種の寸法と各種の用途向けのある長さのチューブを得るために、より小型で、より低い動力量と短い運転時間の機械を必要とする金属加工方法を提供することにより、知られている各種の上記欠点を除去することである。
【００２７】
この課題の範囲内において、本発明の重要な目的は、依然として競争価格を実現するとはいえ、少量生産（例えば１トンの製品であっても）に好適でもある方法を提供することである。
本発明の他の重要な目的は、必要とする工程数と意図する製品を得るためのコストとを維持して６０mmより大きい直径、またはAISI/SAE 1020種より多い炭素含有量の材料を用いることができる方法を提供することである。
【００２８】
本発明の他の重要な目的は、例えば軸受け材を得ようとする場合、その本体の旋盤加工を回避することができる方法を提供することである。
本発明の他の重要な目的は、例えば公知の熱間方法との関連でいえば、例えば軸受け材を得るために行われる旋盤加工で除去されるべき材料が少量である方法を提供することである。
【００２９】
本発明の他の重要な目的は、例えば、ある長さの圧延棒塊から穿孔することを含む公知の方法との関連でいえば、例えば軸受け材を得るために行われる旋盤加工で除去されるべき材料が依然として少量であり、更にはより少量の鋼を使用する方法を提供することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
この課題、これらの目的と以後明らかになるであろう他の事柄を実現するために、本発明においては、0.１０〜0.５０％の炭素含有量を有する鋼から成り、狭い公差を有する各種寸法と各種用途向けのある長さのチューブを得るための金属加工方法であって、それは、熱間圧延鋼の丸棒を製造する工程；前記丸棒を皮むきする工程；前記丸棒を少なくとも１個の塊を得るように切断する工程；前記塊を穿孔する工程；前記穿孔した塊を順次、脱脂処理、洗浄処理、リン酸塩化処理、洗浄処理、不働態化処理、および潤滑性付与処理から成る処理で化学的に処理する工程；ならびに、前記塊を後方引抜きで圧縮する工程；を備えていることを特徴とする金属加工方法が提供される。
【００３１】
更に、水力用もしくは油用の円筒、高圧フィルタ用のケース、高圧用のチューブまたは軸受け材のような最終製品を得るように、必要に応じては最終的な旋盤加工と熱処理が適用可能である。この最終製品は鋼の減じた量を用いて得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる特徴と利点は、以下の図面に限定しない例としてのみ図示されたある特定の、しかしその例に限定されない以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
その場合、図１〜７は従来方法の例の部分的な断面図であり、図８〜１２は、従来方法の例を図示する前述したと同様の図であり、図１３と図１４は、前述したと同様の図であり、それは本発明による方法の実施例を図示している。
【００３３】
本発明による金属加工方法は、穿孔された塊１５（図８を参照）が調製される最初の工程を準備する。この方法の素材は熱間圧延した鋼の丸棒で構成される。
最初の操作は、冶金学的な特性が変化し、通常は丸棒の外側に存在している材料の層を除去するために、丸棒を皮むきすることである。
皮むきされた丸棒は、ついで、チューブの長さである選択された最終の長手寸法に対応する長さの塊１５に切断される。これに続けて、１０mmから５０mmに変えることができる孔の径を有する塊の貫通孔の穿孔が続けて行われる。
【００３４】
この工程時に、約１０％の材料のみが削りくずとして失われる。
ついで、この方法は穿孔された塊１５の化学的な処理に進み、それゆえ、以下の溶液に順次浸漬することを準備する化学的な表面処理が施される。すなわち、
水酸化ナトリウムと金属ナトリウムけい酸塩の２〜１５％の水溶液を主体とするアルカリ脱脂液に、温度７０〜９５℃で、５〜１５分の間浸漬する；
温度６０〜８５℃で５〜１５分の間熱水中で洗浄する；
リン酸第二亜鉛、硝酸、硝酸亜鉛、およびリン酸を主体とし水で５〜２０％に希釈したリン酸塩化用の溶液に、温度６０〜８５℃で５〜１５分の間浸漬して、冷却時における材料の機械的な変形を容易にするために、緻密で均質でかつ非常に微細な結晶質構造であるリン酸亜鉛被膜を形成する；
温度６０〜８５℃で５〜１５分の間、熱水中で洗浄する；
ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、および亜硫酸ナトリウムをｐＨが７〜９．５となるように水で希釈した中和不働態化用のアルカリ反応液に浸漬する；
リン酸亜鉛被膜と反応して、被膜の減摩障壁を更に改善して優れた潤滑性を与える亜鉛石けんを生成するステアリン酸ナトリウムを主体とする潤滑性溶液（例えば石けん）に浸漬する；
ことである。
【００３５】
石けんの中への希釈割合は好ましくは３〜１２％に変化させ、温度は６０〜８０℃、時間は２〜１０分の間で変化させることができる。
ついで、この方法は、材料がプランジャの進行方向に対して反対の方向に変形するようにブロックの孔内にあるプランジャが通過することにより圧力が印加される後方引抜きによって塊を圧縮することに導かれる。化学的処理後の塊１５には、実際、圧縮操作が施される。したがって、塊は、熱間金属加工用の特別な鋼（AISA/SAE H13のような）で製造されたダイの中に挿入され、そして、孔内のプランジャ（１０°と５０°の間の口径角度を有する円錐体）が通過することによって印加される圧力で、材料はプランジャの進行との関係では反対の方向に変形し、意図する寸法に達する（参照番号１５ａ）。
【００３６】
図８はこの圧縮工程の前の塊（１５）と後の塊（１５ａ）を示す。
【００３７】
【外３】
の下記の表１〜４に記載されているようなAISI/SAE 1010からAISI/SAE 4150までの鋼種（Ｃ１０から２０ＮｉＣｒＭｏ ２ までの特定の肌焼き、焼入れおよび調質した鋼）から製造された製品に適用する。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】
この鋼は、圧縮工程を既に終了したのち、要求される公差で内側と外側に仕上げ加工が行われる。
その仕上げ加工は、要求される寸法に復元するための、また、非常に良好な表面仕上げ程度、したがって、外側と内側の表面の最大粗さがＲａ３．５に等しく、内径と外径間の同心性の最大値が0.２０mmに等しく、外径の寸法公差が0.２０mm以内であり、内径の寸法公差が0.１２mm以内である公差に適合するためのいかなる他の加工法も必要としない。
【００４３】
得ることができるチューブの長さ寸法は、そのチューブが製造されるための用途に対応するが、１ｍまでまたはそれ以上の長さに変えてよい。外径は４０mmから１５０mmまで変えることができ、得られる厚みは５mmから８０mmまで変えることができる。
製造されるチューブ素体の長さは、ついで、更なる加工により、水力用もしくは油用の円筒、高圧フィルター用のケーシング、高圧用チューブ、および軸受け材のような最終製品を得るために使用することができる。
【００４４】
熱間鍛造、熱間押出し、および熱間圧延（マンネスマン法）との関連でいえば、本発明による方法は多くの利点を有している。
必要とする機械は、実際、より単純で、より小型で、より小動力で、より安価である。
運転時間もまたより短く、したがって、この新しい方法は少量のバッチ生産（１トンの製品でも）にとっても好適である。
【００４５】
この新しい方法で得られた製品は、外側表面と内側表面の仕上げの程度が非常に良好であり、またほとんどの適用例において、熱間成形した製品はスケール、切り傷および他の不完全箇所を除去するために外側表面と内側表面の双方に更なる加工を必要としているにもかかわらず、最終製品として使用することができる。
【００４６】
この新しい方法で得られた製品は、材料の焼入れのため、熱間方法で得られた材料に比べて、更なる熱処理の必要を回避する多くの場合において、よりよい機械的な特性を実現している。
この点に関していえば、以下の比較対照表が与えられる。
【００４７】
【表５】
【００４８】
ここで、ＲＭは材料の最大の引張強度を示す。
より高い値は、機械的強度がより高いことを示す。
前方冷間押出しとの関連でいえば、新しい方法で得ることができる利点は次のとおりである。
【００４９】
要求される機械は、より小型で、より小動力で、より安価である。
更に、運転時間はより短く、したがって、この新しい方法は少量のバッチ生産（１トンの製品でも）にとっても好適である。
前方冷間押出し方法では、６０mmよりも大きな径を有し、またはAISI/SAE 1020よりも炭素含有量が多い材料を使用することは、仮に最終製品のコストを高める更なる処理工程を付加したとしても不可能である。
【００５０】
この新しい方法では、内径と外径の間でよりよい同心値を有するチューブを得ることが可能になる。
ある長さの圧延棒塊から穿孔することの関連でいえば、新しい方法によって得られる利点は次のようなことに代る。すなわち、穿孔では、とくに５０mm以上の寸法に対しては、穿孔操作が困難であり、また、部材の外径の完全な旋盤加工を行うことが必要であるため、処理時間がより一層短くなることである。
【００５１】
この新しい方法では、同じ長さのチューブを製造するために必要な鋼の量を５０％まで減ずることができる。
この新しい方法で得られた製品は、材料の焼入れのために、生の丸棒から得られた製品に比べて、添付の例示表で示されているように、より優れた機械的な特性を実現している。
【００５２】
【表６】
【００５３】
ここで、ＲＭは材料の最大の引張強度を表す。
より高い値はより高い機械的な強度を示す。
このように構成される本発明は意図する課題と目的を実現していることが観察されている。
【００５４】
例示のために、トラクタと掘削機の無限軌道用（および、一般的には全ての無限軌道車両用）の軸受け材を得るための方法の適用が記述される。
軸受け材２０の１例は図９に示される。
軸受け材２０の製造に関しては、前記したように、熱間成形法で製造されたチューブから出発する製造の前方冷間押出しとある長さの圧延棒鋼を穿孔する製造のような公知の方法の使用が知られている。
【００５５】
前方押出しによる製造方法が使用されるとするならば、その方法は、ある長さのチューブの製造にとって既に述べた全ての工程を必要とし、続いて、更にその部材を意図する形状にするための旋盤加工（図１０に示されている領域に行われる旋盤加工）が行われる。
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
【００５６】
熱間方法で製造が行われるとすると、その方法は、ある長さのチューブの製造にとって既に述べた全ての工程を必要とし、更にその後に、そのチューブは意図する長手寸法を得るために切断される。最後に、要求される形状の公差を得、また熱間成形によるスケールを除去するために、部材全体への、したがって、部材の全体表面に影響を及ぼす旋盤加工が行われる（図１１に示されている領域に）。
【００５７】
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
塊から穿孔することによる製造が行われたとすると、その方法は、チューブ素材の製造にとって既に述べた全ての工程を必要とし、続いて、更に意図する形状に旋盤加工（図１２に示した領域で行われる旋盤加工）が行われる。
【００５８】
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
本発明方法によれば、上記に代り、一旦、部材が前記した工程によって得られていると、その部材は、旋盤加工（図１３に示された領域で行われる旋盤加工）を経て意図する形状にもちきたらされる。
【００５９】
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
前方冷間押出しによる製造との関連における新しい方法の利点は、既に述べてあるとおりである。それゆえ、より小型で、より小動力で、より安価である機械を、より短い時間で使用し、したがって、この新しい方法は、少量のバッチ生産（１トンの製品でも）にとって好適である。
【００６０】
前方冷間押出しで同じ製品を得るためには、ほとんどの場合、多数の工程と、コスト上昇を招く中間の標準化処理を行うことが必要である。
更に、前方冷間押出しでは、仮に最終製品のコストを高める更なる処理工程が付加されるとしても、６０mmより大径であるかまたはAISI/SAE 1020タイプよりも炭素含有量が高い材料を用いることはできない。
【００６１】
新しい方法では、軸受け材の本体（図１４に示されている領域）を旋盤加工することが回避できる。
熱間成形法で製造されたチューブから出発する製造との関連における新しい方法の利点は、上述したことに加えて、チューブから出発する方法で必要とされる全体の内側と外側の旋盤加工で除去される材料の量に比べて、新しい方法で製造される軸受け材に対して行われる旋盤加工で除去される材料の量がより一層少ないことである。
【００６２】
ある長さの圧延棒塊を穿孔で製造することの関連における新しい方法の利点は、既に上述したことに加えて、ある長さの金属から出発する方法で必要とされる全体の内側と外側の旋盤加工で除去される材料の量に比べて、新しい方法で製造される軸受け材に対して行われる旋盤加工で除去される材料の量はより一層少ないことである。
【００６３】
新しい方法では、チューブを製造するために必要とされる鋼の量を５０％減ずることができる。
本発明が同じ発明概念の範囲内にある多数の修飾と変形を受けいれることができるのは当然のことである。
例えば、本発明の工程は、異なった順序で進められてもよい。
【００６４】
前記方法で得られた製品の個々の要素を構成する材料と寸法は、当然、特定の要求により最も深い対応関係にあることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビレットをパンチングする状態を示す断面図である。
【図２】ビレットを示す断面図である。
【図３】パンチングで得られたコップ状の部材を示す断面図である。
【図４】図３の部材の底部を除去した状態を示す断面図である。
【図５】熱間押出しを示す断面図である。
【図６】前方冷間押出し法を示す断面図である。
【図７】マンネスマン法を示す断面図である。
【図８】圧縮工程の前後における塊を示す断面図である。
【図９】軸受け材を示す断面図である。
【図１０】前方押出しによる軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１１】熱間方法による軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１２】穿孔で得られる軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１３】本発明方法で得られる軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１４】軸受け材の本体を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ある長さの丸棒
２ ダイ
３ パンチ
４ コップ状の部材
５ 円筒ダイ
６ チューブ
７ 底部
８ マンドレルまたパンチ
１０ 丸棒のある長さ
１１ コップ形状の部材
１２ 伸長された部材１１
１３ 底部
１４ チューブ
１５ 穿孔された塊
１５ａ 圧縮工程後の塊
２０ 軸受け材
本発明は金属加工方法に関し、とくに、炭素含量
【０００２】
【外２】
【０００３】
【従来の技術】
上に例示した鋼種で製造されるある長さのチューブを得るために、最近、最も広く用いられている方法は、鍛造、熱間押出し（引抜きとしても知られている）、前方冷間押出し、熱間圧延（継目なし、マンネスマン法として知られる方法）、および、ある長さの圧延塊棒からの穿孔である。
【０００４】
鍛造方法に関していえば、それは以下の工程を含む（図１および図３を参照）。得られるべき部材の体積に応じたある長さに切断されたある長さの丸棒または適切なサイズのビレット（例えば、４０〜１４０mmの四角断面の側面Ａを有するビレット）１で開始する。（図２を参照）。
このある長さのビレット１は、通常はガス燃焼型の炉の中で概ね１２００℃の温度に加熱される。
【０００５】
ついで、パンチング（punching）が行われる。まだ熱いある長さのビレット１は内部にプレスが配置されているダイ２の頂部に置かれ、直径ａを有する軸方向の空洞を備え、典型的にはコップ状の形をした部材４（図１と図３を参照）が形成されるまでパンチ３でのすえ込み（upsetting）が行われる。
この形状をした部材４はついで取出され、それがまだ熱いうちに、円筒ダイ５の内側に置かれ、続いてパンチによって変形される。
【０００６】
金属材料はパンチによって付加された力で圧縮され、そして、適当な厚みの大まかな形状をしたチューブ６を得るような、パンチとダイの形を装う。
造形されるべく残存するチューブのチップ７（底部としても知られている）が、ついで、切り取られたり切断されたりする（図４を参照）。
この方法の最後の工程は、チューブ６を切断して意図した寸法の長さを得ることである。
【０００７】
鍛造は、通常、意図する形状のチューブが得られるまで複数回行われる。
それゆえ、この公知の方法によれば、その長さは、厚みに従属することの外に、大きな困難を伴なってのみ１ｍを超えることができ、更に、外側および内側の仕上げ面にはスチール、切り傷および他の不完全さがあり、チューブの厚みの１０〜３０％にまで達し得る同心上の公差もまた生ずるような、大まかな形状をしたチューブを得ることができる。
【０００８】
また、この方法は、非常に大型で高価な機械を必要とするので別の欠点を有している。
更に、道具の交換過程は時間の浪費であるため、この公知の方法では、経費的に適切化するためには１００トン以上の最少量の製品を必要とする。
最後に、この方法は薄肉のチューブの製造にとっては不適切である。
【０００９】
この方法で得られた製品は、上記した用途のために好適なある長さのチューブを得るためには、必要な公差に復元し、また加熱によってその冶金学的な特性が変化している材料の層を除去するために内側および外側への旋盤加工のような更なる加工が必要になる。
最後に、意図する長手方向の寸法を有するある長さのチューブを得るためには、棒を切断することが必要であり、切り取り工程（trimming step)ではその処理のために材料の約２〜５％が無駄になる。
【００１０】
熱間押出し方法は、代って次の工程を含む。この方法は、パンチング工程までは鍛造方法と同じである。次いで部材はまだ熱いうちに取出され、外側と内側の引き抜きが行われる。引き抜きの過程で、引抜き板として知られている道具を通って力Ｆで引張られる金属材料は、入口で金属材料が備えていた断面よりも小さい変形断面を有する引き抜き板の形になり、そしてチューブの厚みもまた内側に挿入されているマンドレルやパンチ８によって減肉される（図５を参照）。
【００１１】
ついで前の方法の場合と同じように底部が切り取りまたは切断される。
この方法の最後の工程は、チューブを切断して選択された長手方向の寸法を有する長さを得ることから成る。
引き抜きは、通常、得るべきチューブの厚みに応じた複数回のパスを経て行われる。
【００１２】
この公知の方法は狭い種類の鋼に適用することができ、そして得られた製品は、そのチューブの長さが、厚みに従属することの外に、大きな困難を伴って２ｍを超えることができ、スケール、切り傷および他の不完全さを有する内側と外側の仕上げ表面を備え、そして厚みの１０〜３０％にまで至り得る同心上の公差を有する、大まかな形状のチューブによって構成される。
【００１３】
この方法は、長尺なチューブにとって、また薄肉にとってより好適であるという点で鍛造方法と異なっている。
更に、この方法は、非常に大型で高価な機械が必要であるため、他の欠点を含んでいる。
道具の交換過程は、依然として時間の浪費であり、したがって、この方法は、依然として、経費的に適切化するためには、１００トン以上の最少の製品量を必要とする。
【００１４】
得られた製品は、上記した用途に適切なある長さのチューブを得るために、同心上の公差を元に戻し、また加熱によって冶金学的な特性が変化している材料の層を除去するための内側と外側の旋盤加工のような更なる加工を必要とし、最後に、意図する長手方向の寸法を有するある長さのチューブを得るために棒を切断することが必要になる。
【００１５】
この公知のタイプの金属加工にとっての切り取り工程では、約２〜５％の材料が無駄になる。
われわれは、今、公知の前方冷間押出しを考察する。これは以下の工程を含む（図６に順番に示されている）。
圧延鋼の丸棒からある長さ１０を切断する（この長さは得るべき部材の寸法に応じた長手方向の寸法を有している）、
鋼の圧延スケールを除去し、そして部材の表面を調製するためにサンディング処理（sanding)をする、
洗浄−リン酸塩化する処理−中和処理−ステアリン酸塩処理（または石けんによる処理）による材料の化学的な表面処理；そして、
材料をパンチングする、すなわち、塊が圧縮機の中で（少なくとも２００トンの値で）圧縮され、最初のコップ形状の部材１１を得る。
【００１６】
この部材には、前と同様の化学的な表面処理が再び施される。
ついで、この部材が押出され（ダイの中に配置された材料は、パンチから印加される圧力により、パンチの前進と反対側の方向に流れて押出された要素になる）、かくして、要求された寸法に伸長される（参照番号１２）。
ついで、化学的な表面処理の新たな工程が行われる。
【００１７】
最後に、端部（または底部）１３が機械的に切り取られる。
この方法は、炭素含有量が0.２％までの鋼種（AISI/AIE 1020鋼）で、直径が６０mmより小さい圧延丸棒の鋼に対してのみ適用可能である。
最終製品は、寸法公差が0.２０mm以内でかつ0.４〜0.５mmで変動する同心値を備えた良好な外側と内側の仕上げ面を有するチューブ１４によって構成される。
【００１８】
しかしながら、６０mmより大きい外側寸法を有するチューブ（再度、炭素含有量が0.２％までの鋼に対し）を得るためには、更なる押出し工程を行うことが必要であるだろうし、また、各押出し工程の前と更には端部の切取りの前に、予備的な焼鈍、サンディング処理、および化学的な表面処理操作が必要になるだろう。
【００１９】
炭素含有量が0.２％より多い材料に対する押出しは可能であるが、切断、パンチングおよび押出し工程のいずれかの後および更なる各押出し工程の後に、鋼の成形性を好適化するために焼ならし（または球状化焼なまし）工程が必要となる。したがって、この方法で実現可能な利点は、大容量の生産物（５０トンから１００トンまでの製品）において、また大きな寸法と動力のプラントにおいてのみ得られる。
【００２０】
そしてまた、この方法は、運転時間が非常に長い大型で高価な機械を必要とし、それらはしたがって大きな生産バッチ量（５０〜１００トンの製品）を必要とする。
0.２０％より多い炭素含有量を有し、または６０mmより大きい径を有する鋼に対しては、成形性の好適化処理を多数回行うためにコストは上昇する。
【００２１】
リン酸塩化処理工程とステアリン酸塩処理工程の過程における材料の人手処理は更にコストを非常に高める。事実、コップ形状は、その部材が化学的な処理を離れるときに部材が液体を含んでいるかもしれないという危険があり、それゆえ、部材は空にされなければならない。
材料の約１０％がこの種の金属加工にとっての切取り過程で失われる。
【００２２】
われわれは、今、熱間圧延（継目なし）方法を考察する。
この熱間圧延法は一般に知られており、そしてマンネスマン法と呼ばれている。その詳細は、知られているので省略する（図７に例示図が提供される）。
この方法は、多品種の材料に対して適用可能である。得られる製品は、略６ｍから８ｍの長さを有し、外側と内側の表面仕上げは、既に述べた熱間方法よりも良好であり、しかし、にもかかわらず、スケールの生成、切傷や他の不完全箇所を有し、0.７mmから1.０mmに達し得る同心公差を有する大まかな形状をしたチューブである。
【００２３】
この方法は、顕著な長さと薄肉のチューブにとってより好適であるという点で他の熱間方法と異なっている。
この方法もまた、他の欠点を有している。道具の交換過程は時間の浪費であり、それゆえ、この方法は、経費上の適正化のために、再度、１００トン以上の最少の製品量を必要とする。
【００２４】
非常に大型で高価な機械が再度要求され、得られた製品は、上記用途に好適であるある長さのチューブを得るために、必要な公差を復元しまた加熱によって冶金学的な特性が変っている材料の層を除去するための内側と外側の旋盤加工のような更なる加工を必要とし、そして最後に、意図する長手寸法を有するチューブの長さを得るために、棒の切断を必要とする。
【００２５】
最後にわれわれは、ある長さの圧延棒塊から穿孔することを考察する。
この方法は以下の機械的な処理を含む。圧延鋼の丸棒から出発塊を切出すこと、その塊に対し、その内径と外径およびその長さに沿って機械的なチップ成形加工（chip forming machining）を行うこと、である。
この公知の方法は、各種の材料に適用可能であり、そして、要求される公差に適合した良好な内側と外側の仕上げ面を有するチューブによって構成される製品を得ることができる。しかしながら、とくに0.２０％より多い炭素含有量の材料に対しては、長い処理時間、道具の摩耗大というような欠点がある。更に、これらの材料に対しては、それらの限られたチップ成形性のために、硬質な金属が点在する孔を機械加工できる可能性は限定され、したがって、加工時間とコストが増大する。５０％より多い材料が加工無駄として失われるので、必要材料の大きな消費が観察される。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来技術で指摘した技術的な問題を解決し、とくに、炭素含有量0.１０〜0.５％の鋼で製造され、狭い公差を有する各種の寸法と各種の用途向けのある長さのチューブを得るために、より小型で、より低い動力量と短い運転時間の機械を必要とする金属加工方法を提供することにより、知られている各種の上記欠点を除去することである。
【００２７】
この課題の範囲内において、本発明の重要な目的は、依然として競争価格を実現するとはいえ、少量生産（例えば１トンの製品であっても）に好適でもある方法を提供することである。
本発明の他の重要な目的は、必要とする工程数と意図する製品を得るためのコストとを維持して６０mmより大きい直径、またはAISI/SAE 1020種より多い炭素含有量の材料を用いることができる方法を提供することである。
【００２８】
本発明の他の重要な目的は、例えば軸受け材を得ようとする場合、その本体の旋盤加工を回避することができる方法を提供することである。
本発明の他の重要な目的は、例えば公知の熱間方法との関連でいえば、例えば軸受け材を得るために行われる旋盤加工で除去されるべき材料が少量である方法を提供することである。
【００２９】
本発明の他の重要な目的は、例えば、ある長さの圧延棒塊から穿孔することを含む公知の方法との関連でいえば、例えば軸受け材を得るために行われる旋盤加工で除去されるべき材料が依然として少量であり、更にはより少量の鋼を使用する方法を提供することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
この課題、これらの目的と以後明らかになるであろう他の事柄を実現するために、本発明においては、0.１０〜0.５０％の炭素含有量を有する鋼から成り、狭い公差を有する各種寸法と各種用途向けのある長さのチューブを得るための金属加工方法であって、それは、熱間圧延鋼の丸棒を製造する工程；前記丸棒を皮むきする工程；前記丸棒を少なくとも１個の塊を得るように切断する工程；前記塊を穿孔する工程；前記穿孔した塊を順次、脱脂処理、洗浄処理、リン酸塩化処理、洗浄処理、不働態化処理、および潤滑性付与処理から成る処理で化学的に処理する工程；ならびに、前記塊を後方引抜きで圧縮する工程；を備えていることを特徴とする金属加工方法が提供される。
【００３１】
更に、水力用もしくは油用の円筒、高圧フィルタ用のケース、高圧用のチューブまたは軸受け材のような最終製品を得るように、必要に応じては最終的な旋盤加工と熱処理が適用可能である。この最終製品は鋼の減じた量を用いて得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる特徴と利点は、以下の図面に限定しない例としてのみ図示されたある特定の、しかしその例に限定されない以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
その場合、図１〜７は従来方法の例の部分的な断面図であり、図８〜１２は、従来方法の例を図示する前述したと同様の図であり、図１３と図１４は、前述したと同様の図であり、それは本発明による方法の実施例を図示している。
【００３３】
本発明による金属加工方法は、穿孔された塊１５（図８を参照）が調製される最初の工程を準備する。この方法の素材は熱間圧延した鋼の丸棒で構成される。
最初の操作は、冶金学的な特性が変化し、通常は丸棒の外側に存在している材料の層を除去するために、丸棒を皮むきすることである。
皮むきされた丸棒は、ついで、チューブの長さである選択された最終の長手寸法に対応する長さの塊１５に切断される。これに続けて、１０mmから５０mmに変えることができる孔の径を有する塊の貫通孔の穿孔が続けて行われる。
【００３４】
この工程時に、約１０％の材料のみが削りくずとして失われる。
ついで、この方法は穿孔された塊１５の化学的な処理に進み、それゆえ、以下の溶液に順次浸漬することを準備する化学的な表面処理が施される。すなわち、
水酸化ナトリウムと金属ナトリウムけい酸塩の２〜１５％の水溶液を主体とするアルカリ脱脂液に、温度７０〜９５℃で、５〜１５分の間浸漬する；
温度６０〜８５℃で５〜１５分の間熱水中で洗浄する；
リン酸第二亜鉛、硝酸、硝酸亜鉛、およびリン酸を主体とし水で５〜２０％に希釈したリン酸塩化用の溶液に、温度６０〜８５℃で５〜１５分の間浸漬して、冷却時における材料の機械的な変形を容易にするために、緻密で均質でかつ非常に微細な結晶質構造であるリン酸亜鉛被膜を形成する；
温度６０〜８５℃で５〜１５分の間、熱水中で洗浄する；
ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、および亜硫酸ナトリウムをｐＨが７〜９．５となるように水で希釈した中和不働態化用のアルカリ反応液に浸漬する；
リン酸亜鉛被膜と反応して、被膜の減摩障壁を更に改善して優れた潤滑性を与える亜鉛石けんを生成するステアリン酸ナトリウムを主体とする潤滑性溶液（例えば石けん）に浸漬する；
ことである。
【００３５】
石けんの中への希釈割合は好ましくは３〜１２％に変化させ、温度は６０〜８０℃、時間は２〜１０分の間で変化させることができる。
ついで、この方法は、材料がプランジャの進行方向に対して反対の方向に変形するようにブロックの孔内にあるプランジャが通過することにより圧力が印加される後方引抜きによって塊を圧縮することに導かれる。化学的処理後の塊１５には、実際、圧縮操作が施される。したがって、塊は、熱間金属加工用の特別な鋼（AISA/SAE H13のような）で製造されたダイの中に挿入され、そして、孔内のプランジャ（１０°と５０°の間の口径角度を有する円錐体）が通過することによって印加される圧力で、材料はプランジャの進行との関係では反対の方向に変形し、意図する寸法に達する（参照番号１５ａ）。
【００３６】
図８はこの圧縮工程の前の塊（１５）と後の塊（１５ａ）を示す。
【００３７】
【外３】
【００３８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
この鋼は、圧縮工程を既に終了したのち、要求される公差で内側と外側に仕上げ加工が行われる。
その仕上げ加工は、要求される寸法に復元するための、また、非常に良好な表面仕上げ程度、したがって、外側と内側の表面の最大粗さがＲａ３．５に等しく、内径と外径間の同心性の最大値が0.２０mmに等しく、外径の寸法公差が0.２０mm以内であり、内径の寸法公差が0.１２mm以内である公差に適合するためのいかなる他の加工法も必要としない。
【００４３】
得ることができるチューブの長さ寸法は、そのチューブが製造されるための用途に対応するが、１ｍまでまたはそれ以上の長さに変えてよい。外径は４０mmから１５０mmまで変えることができ、得られる厚みは５mmから８０mmまで変えることができる。
製造されるチューブ素体の長さは、ついで、更なる加工により、水力用もしくは油用の円筒、高圧フィルター用のケーシング、高圧用チューブ、および軸受け材のような最終製品を得るために使用することができる。
【００４４】
熱間鍛造、熱間押出し、および熱間圧延（マンネスマン法）との関連でいえば、本発明による方法は多くの利点を有している。
必要とする機械は、実際、より単純で、より小型で、より小動力で、より安価である。
運転時間もまたより短く、したがって、この新しい方法は少量のバッチ生産（１トンの製品でも）にとっても好適である。
【００４５】
この新しい方法で得られた製品は、外側表面と内側表面の仕上げの程度が非常に良好であり、またほとんどの適用例において、熱間成形した製品はスケール、切り傷および他の不完全箇所を除去するために外側表面と内側表面の双方に更なる加工を必要としているにもかかわらず、最終製品として使用することができる。
【００４６】
この新しい方法で得られた製品は、材料の焼入れのため、熱間方法で得られた材料に比べて、更なる熱処理の必要を回避する多くの場合において、よりよい機械的な特性を実現している。
この点に関していえば、以下の比較対照表が与えられる。
【００４７】
【表５】
ここで、ＲＭは材料の最大の引張強度を示す。
より高い値は、機械的強度がより高いことを示す。
前方冷間押出しとの関連でいえば、新しい方法で得ることができる利点は次のとおりである。
【００４９】
要求される機械は、より小型で、より小動力で、より安価である。
更に、運転時間はより短く、したがって、この新しい方法は少量のバッチ生産（１トンの製品でも）にとっても好適である。
前方冷間押出し方法では、６０mmよりも大きな径を有し、またはAISI/SAE 1020よりも炭素含有量が多い材料を使用することは、仮に最終製品のコストを高める更なる処理工程を付加したとしても不可能である。
【００５０】
この新しい方法では、内径と外径の間でよりよい同心値を有するチューブを得ることが可能になる。
ある長さの圧延棒塊から穿孔することの関連でいえば、新しい方法によって得られる利点は次のようなことに代る。すなわち、穿孔では、とくに５０mm以上の寸法に対しては、穿孔操作が困難であり、また、部材の外径の完全な旋盤加工を行うことが必要であるため、処理時間がより一層短くなることである。
【００５１】
この新しい方法では、同じ長さのチューブを製造するために必要な鋼の量を５０％まで減ずることができる。
この新しい方法で得られた製品は、材料の焼入れのために、生の丸棒から得られた製品に比べて、添付の例示表で示されているように、より優れた機械的な特性を実現している。
【００５２】
【表６】
ここで、ＲＭは材料の最大の引張強度を表す。
より高い値はより高い機械的な強度を示す。
このように構成される本発明は意図する課題と目的を実現していることが観察されている。
【００５４】
例示のために、トラクタと掘削機の無限軌道用（および、一般的には全ての無限軌道車両用）の軸受け材を得るための方法の適用が記述される。
軸受け材２０の１例は図９に示される。
軸受け材２０の製造に関しては、前記したように、熱間成形法で製造されたチューブから出発する製造の前方冷間押出しとある長さの圧延棒鋼を穿孔する製造のような公知の方法の使用が知られている。
【００５５】
前方押出しによる製造方法が使用されるとするならば、その方法は、ある長さのチューブの製造にとって既に述べた全ての工程を必要とし、続いて、更にその部材を意図する形状にするための旋盤加工（図１０に示されている領域に行われる旋盤加工）が行われる。
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
【００５６】
熱間方法で製造が行われるとすると、その方法は、ある長さのチューブの製造にとって既に述べた全ての工程を必要とし、更にその後に、そのチューブは意図する長手寸法を得るために切断される。最後に、要求される形状の公差を得、また熱間成形によるスケールを除去するために、部材全体への、したがって、部材の全体表面に影響を及ぼす旋盤加工が行われる（図１１に示されている領域に）。
【００５７】
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
塊から穿孔することによる製造が行われたとすると、その方法は、チューブ素材の製造にとって既に述べた全ての工程を必要とし、続いて、更に意図する形状に旋盤加工（図１２に示した領域で行われる旋盤加工）が行われる。
【００５８】
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
本発明方法によれば、上記に代り、一旦、部材が前記した工程によって得られていると、その部材は、旋盤加工（図１３に示された領域で行われる旋盤加工）を経て意図する形状にもちきたらされる。
【００５９】
最後に、意図する機械的な特性を得るために必要な熱処理（焼入れまたは肌焼入れ）が行われる。
前方冷間押出しによる製造との関連における新しい方法の利点は、既に述べてあるとおりである。それゆえ、より小型で、より小動力で、より安価である機械を、より短い時間で使用し、したがって、この新しい方法は、少量のバッチ生産（１トンの製品でも）にとって好適である。
【００６０】
前方冷間押出しで同じ製品を得るためには、ほとんどの場合、多数の工程と、コスト上昇を招く中間の標準化処理を行うことが必要である。
更に、前方冷間押出しでは、仮に最終製品のコストを高める更なる処理工程が付加されるとしても、６０mmより大径であるかまたはAISI/SAE 1020タイプよりも炭素含有量が高い材料を用いることはできない。
【００６１】
新しい方法では、軸受け材の本体（図１４に示されている領域）を旋盤加工することが回避できる。
熱間成形法で製造されたチューブから出発する製造との関連における新しい方法の利点は、上述したことに加えて、チューブから出発する方法で必要とされる全体の内側と外側の旋盤加工で除去される材料の量に比べて、新しい方法で製造される軸受け材に対して行われる旋盤加工で除去される材料の量がより一層少ないことである。
【００６２】
ある長さの圧延棒塊を穿孔で製造することの関連における新しい方法の利点は、既に上述したことに加えて、ある長さの金属から出発する方法で必要とされる全体の内側と外側の旋盤加工で除去される材料の量に比べて、新しい方法で製造される軸受け材に対して行われる旋盤加工で除去される材料の量はより一層少ないことである。
【００６３】
新しい方法では、チューブを製造するために必要とされる鋼の量を５０％減ずることができる。
本発明が同じ発明概念の範囲内にある多数の修飾と変形を受けいれることができるのは当然のことである。
例えば、本発明の工程は、異なった順序で進められてもよい。
【００６４】
前記方法で得られた製品の個々の要素を構成する材料と寸法は、当然、特定の要求により最も深い対応関係にあることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビレットをパンチングする状態を示す断面図である。
【図２】ビレットを示す断面図である。
【図３】パンチングで得られたコップ状の部材を示す断面図である。
【図４】図３の部材の底部を除去した状態を示す断面図である。
【図５】熱間押出しを示す断面図である。
【図６】前方冷間押出し法を示す断面図である。
【図７】マンネスマン法を示す断面図である。
【図８】圧縮工程の前後における塊を示す断面図である。
【図９】軸受け材を示す断面図である。
【図１０】前方押出しによる軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１１】熱間方法による軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１２】穿孔で得られる軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１３】本発明方法で得られる軸受け材の旋盤加工領域を示す断面図である。
【図１４】軸受け材の本体を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ある長さの丸棒
２ ダイ
３ パンチ
４ コップ状の部材
５ 円筒ダイ
６ チューブ
７ 底部
８ マンドレルまたパンチ
１０ 丸棒のある長さ
１１ コップ形状の部材
１２ 伸長された部材１１
１３ 底部
１４ チューブ
１５ 穿孔された塊
１５ａ 圧縮工程後の塊
２０ 軸受け材
Claims (12)
- 炭素含有量が0.１０〜0.５０％の鋼で製造され、狭い公差を備えている、各種の寸法を有し、また各種の用途向けのある長さのチューブを得るための金属加工方法であって、
熱間圧延鋼の丸棒を製造する工程；
前記丸棒を皮むきする工程；
前記丸棒を、少なくとも１個の塊を得るように切断する工程；
前記塊を貫通して穿孔する工程；
前記穿孔された塊を、順次、脱脂処理、洗浄処理、リン酸塩化処理、洗浄処理、不働態化処理、および潤滑性付与処理から成る処理で化学的に処理する工程；ならびに、
前記塊を後方引抜きで圧縮する工程；
を備えていることを特徴とする金属加工方法。 - 【外１】
1989の表に記載されているようなAISI/SAE 1010からAISI/SAE 4150の鋼種およびＣ１０から２０ＮｉＣｒＭｏ２の肌焼きおよび焼入れおよび調質した鋼で製造される製品に適用され、前記丸棒の前記皮むきが、冶金学的な特性が変化して外側に存在している材料の層を除去することを含む請求項１記載の金属加工方法。 - 前記穿孔された塊の前記化学的な表面処理が、水酸化ナトリウムと金属ナトリウムけい酸塩とを水に２〜１５％溶解したアルカリ脱脂溶液に、前記塊を、温度７０〜９５℃で、５〜１５分間浸漬する脱脂処理を含む請求項１の金属加工方法。
- 前記穿孔された塊の前記化学的な表面処理が、熱水中で、温度６０〜８５℃で、５〜１５分間洗浄する洗浄処理を含む請求項３の金属加工方法。
- 前記穿孔された塊の前記化学的な表面処理が、冷間時の材料の機械的な変形を容易にする緻密で、均質で、そして非常に微細な結晶質構造を有するリン酸亜鉛被膜を生成するために、リン酸第二亜鉛、硝酸、硝酸亜鉛およびリン酸を主体として水で５〜２０％に希釈されたリン酸塩化用の溶液に、前記塊を、温度６０〜８５℃で、５〜１５分の間で変化し得る時間浸漬するリン酸塩化処理を含む請求項１の金属加工方法。
- 前記穿孔された塊の前記化学的な表面処理が、前記塊を、熱水中において、温度６０〜８０℃で、５〜１５分の間で変化し得る時間洗浄する洗浄処理を含む請求項５の金属加工方法。
- 前記穿孔された塊の前記化学的な表面処理が、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、および亜硫酸ナトリウムを主体としｐＨが７〜9.５となるように水で希釈された中和・不働態化用のアルカリ反応溶液に、前記塊を、５〜１５分の間で変化し得る時間浸漬する不働態化処理を含む請求項６の金属加工方法。
- 前記穿孔された塊の前記化学的な表面処理が、リン酸亜鉛被膜と反応して、被膜の減摩障壁を更に向上させて優れた潤滑性をも付与する亜鉛石けんを生成する潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を主体とする潤滑性の石けん溶液に浸漬する潤滑性付与処理を含む請求項７の金属加工方法。
- 前記石けんの水への希釈割合が３〜１２％であり、温度６０〜８０℃で、２〜１０分の間で変化し得る時間である請求項８の金属加工方法。
- 前記圧縮工程において、前記塊が熱間金属加工用の特定の鋼から成るダイに挿入され、１０°と５０°の間の口径角度を有する円錐体で構成されるプランジャの通過によって印加される圧力で、塊の材料が孔の中でプランジャの進行との関係では反対の方向に変形して、意図する寸法に達する、請求項１の金属加工方法。
- 前記圧縮工程の終了後、得られた製品は、外径に対する寸法公差0.２０mm以内、内径に対する寸法公差0.１２mm以内、外側表面と内側表面の最大粗さ（Ｒａ）3.５、そして内径と外径の間の同心性の最大値0.２０mmになる内側と外側への仕上げ加工が行われる請求項９の金属加工方法。
- 最終製品を得るために、更に、最終の旋盤加工工程と熱処理を含む請求項１の金属加工方法。
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