JPH01245914A - 外径真円度の優れた金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は抽伸加工による金属管の製造方法に関し、更に
詳しくは高い外径真円度を有することが要求される金属
管を得るのに好適な製造方法に関する。

〔従来の技術〕

金属管にはその用途により内径の真円度に比べて外径の
真円度がより高精度であることが要求されるものがある
。例えば、シリンダーやベアリングブレース等の製作用
素材として製造される機械構造用鋼管等がそうである。

すなわち、前記製作素材である比較的長尺の金属管は通
常、所定の長さに切断されて後、外面を加工機の自動チ
ャックによって外径真円に把持された状態下で内面を真
円内径に切削加工して製品に仕上げられる。このとき素
材の外径真円度が不十分であると自動チャックの把持に
より弾性変形して真円に把持されていた外径がその把持
解放によってスプリングバック変形して元の状態にもど
る。このため仕上げられた内径が楕円化し、不良品とな
るから、内径真円度よりも外径真円度の方がより高精度
であることが要求されるのである。

ところで、前述した如き高い外径真円度を有することが
要求される金属管は、従来は第４図に示されるように、
適宜な熱間継目無製管法によって得た素管４に真円内径
の加工孔を有するダイスｌと真円外径を有するプラグ６
とを用いて冷間にて縮径減肉加工を施し、所定の寸法に
仕上げる所謂冷間抽伸加工法により製造していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この高精度な冷間抽伸加工法も、こと外
径真円度に関しては内径真円度よりも精度的にむしろ劣
るのである。したがって前述した如き内径真円度よりも
外径真円度の方がより高精度であることが要求される場
合は、満足の行く結果を示せない。

第５図はマンネスマン−マンドレルミルラインからなる
熱間継目無製管法によって得た外径１０１．６鶴、肉厚
７．９　ｍｓの炭素鋼からなる素管を、外径７７．２０
　ｆｉの真円円筒プラグと内径９０．７Ｏｎの真円加工
孔を有するテーパダイスとを用い、外径９０．７０畔、
肉厚６．７鶴に縮径減肉加工したときの製品管の外径お
よび内径を周方向６箇所で測定した結果を示したもので
ある。同図から明らかなように、内径の周方向偏差は０
．０５ｍであるが、外径の周方向偏差は０．２２ｍに達
している。

冷間抽伸加工管でこのように外径真円度が劣るのは、次
の３つの原因が相乗する結果と考えられる。

第１の原因は素管の偏肉と推定される。

第６図（イ）（ロ）は、外径９５．４Ｒ，公称肉厚５．
０龍で部分的に厚肉部を有する素管を外径８９．２　ｉ
ｎ、肉Ｉ￥４．６鰭に抽伸加工したときの応力状態のシ
ミュレーションモデル図で、（イ）は抽伸前、（ロ）は
抽伸後を示す、加工中は公称肉厚部ｉで軸方向応力δ２
、が＋０．５ｋｒ／ｎ’　　（引張）、半径方向応力δ
。

が−０，４ｋｇ／ｗ”　　（圧縮）となるのに対し、厚
肉部「では軸方向応力δ１は−０，２ｋｇ／■１２と圧
縮力に代わり、半径方向応力δ□は−１，２ｋｇ／龍２
と圧縮力を増大させる。その結果、厚肉部■では抽伸加
工後に大きな応力解放を生じ、径を増大させる。素管は
熱間継目無製造法で製造されるので、その偏肉は阻止し
得ない。

第２の原因は抽伸加工後の管の曲がりである。

抽伸加工では素管と工具との偏芯等に起因して抽伸加工
後の管に曲がりを生じる。曲がりを生じれば管は偏平と
なり楕円を発生させる。

第３の原因は素管内周面の角張りである。

第７図に模式的に示すように素管内周面の軸線断面形状
が角張っている場合、外径楕円率、角張率を下式で表わ
せば、素管の角張率と抽伸後の管の外径楕円率との関係
は第８図のようになる。第８図は外径９６．４　Ｍ、肉
厚５ｍの素管を公称外径８９、２　ｍ■、肉厚４．６　
ｍｍに抽伸した場合の結果である。第８図に示されるよ
うに、素管内周面の角張りも外径真円度を低下させる原
因になる。この角張りは素管の最終成形としてストレッ
チレデューサを用いる以上、阻止し得ない。

平均外径 ただしＴｍａｘ＝６点のＴｍａｘの平均Ｔｍ１ｎ＝６点
のＴｗｉｎの平均 冷間抽伸加工管で外径真円度の低下が阻止し得ないもの
とするならば、高い外径真円度を必要とする場合には、
加工後に外径真円度の矯正が必要になる。この加工後の
矯正法としてはストレーナ−等によるロール矯正が一般
的であるが、抽伸後の再加工であることから工数、コス
トを増加させる問題がある。またこのロール矯正法では
管軸に対して傾斜配置した鼓型ロールで管にラセン運動
を与える関係から、真円度矯正のためのクラッシュ量を
多くした場合には管内面にラセン状のしわ疵を発生させ
る問題もある。

本発明は斯かる状況に鑑み、加工終了段階で高い外径真
円度が確保でき、抽伸加工後に外径真円度矯正のための
再加工を必要としない金属管製造方法を提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の製造方法は、素管に真円外径を有するプラグと
真円内径の加工孔を有するダイスとを用いて縮径減肉加
工を施す一方、前記ダイスの出側で縮径率１％以下の空
引き加工を前記縮径減肉加工に連続して施すものである
。

〔作　　用〕

管の外面整形に空引きを用いた場合、往々にして外径真
円度は十分に是正されない。これは空引きが管を弯曲さ
せ、空引きで矯正された楕円等が管の曲がりで再び発現
するためである。

本発明の製造方法では、縮径減肉加工用ダイスの出側に
空引き用ダイスが連設され、管が軸方向において２点以
上で確実に支持され、曲がりを生じ難いこと、および空
引きにおける縮径率を１％以下に規制したことから、縮
径減肉加工管の外径真円度を著しく向上させる。

第３図は第５図に結果を示したのと同じ公称寸法の製品
管を本発明法で製造したときの結果である。ダイス加工
孔の直径は縮径減肉加工ダイスが９１．０５鰭、空引き
用ダイスが９０．７Ｏｎとし、空引きにお・ける外径縮
径率は０．４％である。また縮径減肉加工で使用したプ
ラグの外径は７７．５５龍とした。

第３図と第５図の比較から明らかなように、従来法で０
．２２ｆｉもあった外径の周方向偏差が本発明の適用に
より０．０７ｔｍに激減する。なお、本発明法によれば
内径真円度は低下する。しかし内面側は外面基準で切削
加工されることが前提であるので、切削加工に支障を生
じるような１ｉＩＥ’Ｒが形成されてさえいなければ真
円度が低くても特に問題を生じない。

また本発明法では、縮径減肉加工を行う際に連続して空
引きを行い真円度の向上を図るので、製品管は高い外径
真円度を有し、製品管に対して外径真円度矯正のための
再加工を行う必要がない。

１パス内で連続して縮径減肉加工と空引き加工とを施す
技術は特開昭６１−８８９１８号公報に示されるが、こ
こにおける空引きは管を楕円化するためのものであり、
楕円を防１トし矯正する本発明とは目的が全く異なり、
使用工具も縮径率も全く異なるものである。

〔実施例〕

本発明法を実施するには、第１図に示すように、縮径減
肉加工用の真円内径の加工孔を有するダイスｌの出側に
、空引き加工用の真円内径の加工孔を有するダイス２を
前記ダイスｌと同軸に連設する０図示された２種類のダ
イス１．２はいずれも加工孔の入側がテーパ状に一広が
ったテーパダイスであるが、他の型式ダイスの使用も可
能である。

また、２種類のダイスを用いる代わりに、第２図に示す
ように１つのダイス内に縮径減肉加工部１′と空引き部
２′とを形成し、各部の加工孔入側をテーパ状にしたい
わゆる二段テーパ付ダイス３等を用いてもよい。

本発明法では主たる加工は縮径減肉加工で行われるが、
製品管の外径を決定するのは空引き加工である。したが
って縮径減肉加工においては、素管と製品管との寸法関
係によって決定される当初の縮径率から、空引き加工に
おける縮径率を差し引いて、加工孔の内径を決定する必
要がある。

空引き加工においては、縮径率が１％以下となるよう加
工孔の内径が決定されるが、これは縮径率が１％を超え
ると製品管に曲がりを発生させ、曲がりそのものが問題
となるばかりでなく、曲がりに起因する偏平化により外
径真円度を逆に悪化させたり、製品管の内面に縮径によ
るしわ疵を発生させたりするからである。この縮径率は
素管に対して塑性変化を生じる大きさが最小限必要であ
るが、その具体的大きさは素管の材質、寸法によって随
時変わるので、下限は特に規定しない、なお、空引き加
工の縮径率とは下式で表わされ壷である。　　　　゛ 以上の如き要領でダイスが選択、設置されたなら、第１
図および第２図に示すように、ダイス加工孔に素管４の
口絞り部５を挿通させ、縮径減肉のためのダイスｌの加
工孔に対してプラグ６を同軸に配置し、しかる後に口絞
り部５をグリップ７でつかんで素管４を加工孔中心線に
沿ってダイス出側に引抜く、８はプラグ６を支持するた
めのマンドレルである。

かくして素管４は１回の引抜きにおいて縮径減肉加工と
空引き加工とを連続して受け、縮径減肉加工で不可避的
に生じる外径の周方向偏差が空引き加工で解消されると
ともに、引抜き中の素管のダイスによる効果的な支持と
、空引き加工における縮径率の制限とにより問題となる
曲がりを生じることがなく、内面にしわ疵等を生じるこ
ともなく、製品管は高い外径真円度を有することとなる
。

次に、本発明法と従来法との比較試験結果を説明する。

熱間継目無製造管法で製造された外径１０１．６鶴、内
径９５．８　龍Ｔ！材質がＪ　Ｉ　Ｓ−５−３ＴＫ　１
３Ｃの素管を１回の縮径減肉加工で外径９０．７ｎ、内
径７７．２鶴の製品管とした。

その一方、同じ素管に１回の引抜きで縮径減肉加工およ
び空引き加工を施し、同じ寸法の製品管を得た。空引き
加工における縮径率は０．１７〜１゜２５％の間で変化
させた。縮径減肉加工における縮径率は全縮、径率から
この空引き加工に、おける縮径率を差し引いたものとな
る。

得られた各製品管の外径および内径についての楕円量（
最大直径−最小直径）、曲がり、内面性状を第１表に示
す。曲がりは軽クラッシュロール矯正のみにより１／１
０００以下の曲がりに矯正可能なものをＯ１矯正不可能
なものを×で表わしている。

Ｎａｌ、２は縮径減肉加工のみで製品管を得る従来法で
ある。製品管に外周面整形のためのロール矯正を行わな
かった隘１では外径の楕円量は０．２２ｆｌに達してお
り、製品管にロール矯正を行った磁２でも外径の楕円量
は０．１９ｍを示し、内径の楕円量よりかなり大きく、
内面にロール疵も発生させている。

１１ｈ３〜７は縮径減肉加工に続けて空引き加工を行っ
た例である。空引き加工で塑性変形を生じさせ得なかっ
た阻６では外径の楕円量に改善は見られない。また空引
き加工における縮径率が１％を超えた磁７セは曲がりが
大となり、かつ内面に微小なしわ疵を発生させた。

しかるに、１１ｈ３〜５（本発明例）では外径の楕円量
が内径の楕円量と同等あるいはそれ以下まで著しく減少
し、高い外径真円度が得られるとともに、問題となる曲
がりを生じず、内面性状も良好であった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の方法は外径真
円度の方が内径真円度よりも高い冷間抽伸加工管を製造
することができる。また、斯かる冷間抽伸加工管が製造
できたとしても、製品管に曲がりや内面節を生じたので
は、後で矯正が必要となり、外径真円度を高める意味が
なくなる０本発明の方法は問題となる曲がりや内面節を
生じることがなく、したがってシリンダーやベアリング
ブレース等、外面基準で内面切削加工を受ける物品の素
材管の製造に適用して、斯かる素材管を少ない工数で能
率よく低コストに製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の代表的な実施態様を示す
縦断側面図、第３図は本発明の方法で製造した管の外径
および内径の周方向分布を示すグラフ、第４図は従来法
を示す縦断側面図、第５図は従来法で製造した管の外径
および内径の周方向分布を示すグラフ、第６図Ｃイ）（
ロ）は抽伸加工における材料状態を抽伸前と抽伸後で示
した模式図、第７図は素管内周面の角張りを示す端面図
、第８図は角張りの外径楕円率に与える影響を示すグラ
フである。 図中、１．２，３：ダイス、４：素管、６：ブ゛　　ラ
グ、７：グリップ。 第　　５　図 第３図 製品管の周方内位ｆｆ１（６σピツチ）第　　１　　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、素管に真円外径を有するプラグと真円内径の加工孔
   を有するダイスとを用いて縮径減肉加工を施す一方、前
   記ダイスの出側で縮径率１％以下の空引き加工を前記縮
   径減肉加工に連続して施すことを特徴とする外径真円度
   の優れた金属管の製造方法。