JPH01299723A

JPH01299723A - メカニカルエキスパンダーコーン

Info

Publication number: JPH01299723A
Application number: JP12637788A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Ono; 圭一郎大野; Hiromichi Aoki; 宏道青木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1989-12-04

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】（産業上の利用分野）この発明はバイブ拡管等に用いるメカニカルエキスパン
ダーのコーンに関するものである。

（従来の技術）例えばＵＯバイブはＵ字形及び０字形に成形加工した後
、溶接接合したバイブを製造する。

この段階のバイブは真円度が不十分なため、拡管工程で
バイブを拡げながら真円度等の寸法精度を向上させる。

この工程を第５図により説明する。

第５図（ａ）においてコーン１の上をセグメント２がス
ライドしてバイブ３を拡管する。このときコーンはセグ
メントを介して大きな圧下刃を受け、コーンとセグメン
トの間の摺動面の面圧は２０〜３０ｋｇ／ｎｕ＋＋２に
も達する。従ってコーンには以下の特性が要求される。

（１）摩擦熱による焼付きが起きないこと。

（２）材料強度が高く、拡管の際受ける圧下刃に対し破
壊しないこと。

（３）その他・摩耗しないこと。

・摩擦係数が小さいこと。

上記の要求特性のうち（１）が最重要であるため、従来
はミクロ組織的に黒鉛を有する鋳鉄を使用し、この黒鉛
の自己潤滑作用により耐焼付特性を確保していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら鋳鉄では材料の強度が低いため、板厚の大
きいバイブを拡管すると、第５図（ｂ）のＴ型の溝１ａ
が破損するという問題があった。

この課題を解決するため、西独特許ＤＴ２２５８３６０
の様に構造変更を行うことが知られている。これを第６
図に示す。この構造ではコーン１にセグメント保持台４
をボルト接合し、この保持台によりセグメント２の案内
支承を行わせる。

従ってコーン１にはＴ型の案内溝が無いので応力集中が
生ずることが無く、破損が発生しないという考え方であ
る。しかしこの構造はセグメント２とセグメント保持台
４とのスライド性が悪くスライドの途中でロックしてし
まうことがあること、及びセグメントの２ａ部に応力集
中が発生しセグメントが破損し易いという欠点があり、
実用化には至っていない。

本発明はこの様なエキスパンダーコーンが持つ課題を有
利に解決したものである。

（課題を解決するための手段）本発明は鋼を素材として成形加工した後、表層に窒化処
理して０．０５〜１．５ａｍ深さの硬化層を形成したこ
とを特徴とするメカニカルエキスパンダーコーンである
。

（作　　　用）本発明のエキスパンダーコーンの母材である鋼は従来の
鋳鉄に比べて格段に優れる強度を有し、拡管の際の圧下
刃が非常に大きくなフても破損することが無い。一方表
層に形成した窒化層は窒化鉄が形成されることにより硬
度が高くなり且つ潤滑作用をもつので、耐焼付性、耐摩
耗性を従来材以上に向上させ、更に低摩擦特性も確保す
る。又、窒化層には圧縮残留応力が残るため母材の１．
１倍程度の疲れ強さを得ることができる。

次に本発明のメカニカルエキスパンダーコーンの硬化層
即ち窒化層の深さの限定理由について説明する。

硬化層の深さが０．０５ｍｍ以上としたのは、使用開始
前のコーン、セグメントはある表面粗度をもっており、
これが使用開始初期に馴しんで安定期に入る訳だが、０
．０５ｍｍ以下になると初期運転時に摩滅してしまうこ
とがあるからである。

又、１．５ｍｍ以下としたのは、これ以上になると窒化
層が脆化し表層が欠は易くなること及び窒化処理は長時
間を要し経済性が悪くなるからである。

（実　施　例）以下本発明のエキスパンダーコーンについて実施例に基
づいて説明する。

母材としテＮｌ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖｖｉ４を使用しテ２４
”外径バイブ拡管用のコーンを製作した。まず当該鋼を
造塊後鍛造した後、８８０℃で２囲焼チラシを行い、そ
の後５８０℃で焼戻しを行った上で機械加工を実施し所
定形状のコーンに仕上げた。その後窒化処理として塩浴
窒化処理の１つであるスルスルフ処理を行った。尚、ス
ルスルフ処理の塩浴温度は５６５℃として３時間浸漬し
、コーン表層に０．５＋ｎｍ深さの硬化層を形成せしめ
た。

上記コーン実体品から試験片を切出し、実験室において
引張強さ、耐焼付性、耐摩耗性、摩擦係数について従来
のコーンと比較した。この結果を第１図乃至第４図に示
した。これらの結果から本発明品は強度及び耐焼付性及
び耐摩耗性について従来品より格段に優れ、摩擦係数に
ついても従来品と同等以上の性能をもっていることがわ
かる。

次に木実流側に示したコーンと従来コーンの実機使用に
おける状況を説明すると従来コーンでは、使用に伴い亀
裂が発生し破壊に至るため、寿命としては平均で５年間
程度で廃棄となっていた。又厚肉バイブを連続して拡管
した場合、焼付きには至らないまでも、焼付きの前兆現
象である摺動面の湯熱、異音発生が起り、摺動面の冷却
のための生産中断ロスを余儀なくされていた。

一方本実施例に示したコーンを実機使用し、従来コーン
で拡管したと同じ厚肉バイブを同等の木数分拡管してみ
た結果、摺動面の湯熱、異音は全く発生せず安定した連
続拡管作業が可能であった。尚、拡管したバイブは外径
２４インチ、肉厚２５．４ｍｍ％降伏点６０ｋｇ／ｍｍ
２で本数２０００本である。

当該コーンは現在も、実機使用継続中であり、実験室に
おける引張強さ試験データの比較（第１図）から推察す
ると寿命は半永久的に考えて良いと判断される。

尚、本実施例では母材としてＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼を
用いたが、材質はこれに限定されるものではなく、所謂
鋼であれば、従来材以上の効果を発揮する。又窒化処理
としてスルスルフ処理を適用したが、他の窒化処理例え
ばタフトライド処理、イオン窒化処理等鋼の表面に窒化
鉄を形成する方法であれば何れの処理も同等の効果を発
揮する。

（発明の効果）本発明のエキスパンダーコーンは従来品と比較して次の
様な効果がある。

■　従来の鋳鉄材と比べ、強度及び耐焼付性が格段に優
れるので厚肉バイブを拡管した場合でも亀裂が発生する
ことが無く、又摺動面の情熱、異音発生の無い安定した
拡管が可能となる。

■　更に、従来拡管不可能であった超厚肉バイブの拡管
作業が可能となり、製造領域を広げることができる。

■　耐摩耗性が格段に向上し、摩耗という点でも寿命上
全く必要無い。

■　摩擦係数が従来材より低いので、同一バイブを拡管
する場合拡管に必要な力が小さくて済むことになり、パ
ワーの節約ができる。

■　従来材では使用開始後数ケ月間で錆が発生するため
、摺動特性に悪影響を与えていたが、本発明品では表層
の窒化処理層が耐食性に優れているため錆の発生がなく
、半永久的に安定した摺動性能を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例コーンと従来コーンとの引張強
さの比較を示す図、第２図は同耐焼付性の比較を示す図
、第３図は同耐摩耗性の比較を示す図、第４図は同摩擦
係数の比較を示す図、第５図（ａ）はＵＯバイブの拡管
状況を示す図、第５図（１＋）は（ａ）図のＡ−Ａ断面
拡大図、第６図は西独特許ＤＴ２２５８３８０で提案さ
れたエキスパンダーの構造を示す断面拡大図である。１・・・エキスパンダーコーン２・・・セグメント　　　　３・・・バイブ４・・・セ
グメント保持台第５図ｌ：エキスパンダーコーン２：セグメント（ｂ）３°′＜９ブ

Claims

【特許請求の範囲】

１　鋼を素材として成形加工した後表層に窒化処理にて
０．０５〜１．５ｍｍ深さの硬化層を形成したことを特
徴とするメカニカルエキスパンダーコーン。