JPH05154539A - 熱間押出による偏芯管の製造方法および熱間押出用マンドレル - Google Patents

熱間押出による偏芯管の製造方法および熱間押出用マンドレル

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JPH05154539A
JPH05154539A JP31937691A JP31937691A JPH05154539A JP H05154539 A JPH05154539 A JP H05154539A JP 31937691 A JP31937691 A JP 31937691A JP 31937691 A JP31937691 A JP 31937691A JP H05154539 A JPH05154539 A JP H05154539A
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JP
Japan
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mandrel
extrusion
diameter
hot
inner diameter
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JP31937691A
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Inventor
Yoshifumi Tokunami
善文 徳浪
Yoshinosuke Takamura
好之右 高村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏芯した丸孔又は異形管を有する金属管を熱
間押出加工する方法を提供する。 【構成】 先端部分を製品内径寸法を規定する成形部と
し、該成形部外の後部を該成形部の径の1.5〜3倍の
太径としたマンドレルと、該マンドレルの軸芯に対して
孔型の芯を偏芯させて配置したダイスを用い、且つ、マ
ンドレルを押出開始位置に固定した状態で熱間押出する
ことを特徴とする熱間押出による偏芯管の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間押出加工時のマン
ドレルの曲がり変形を防止し、外径中心と内径中心が偏
芯した丸孔又は異形孔を有する金属管や、外径中心と内
径中心が同芯である丸孔又は異形孔を有する金属管の熱
間押出加工を、安定して寸法精度良く行うための熱間押
出方法および熱間押出加工に用いるマンドレルに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】偏芯した丸孔等を有する金属管は、軽量
化および潤滑油供給などの目的で製造される。例えば、
厚肉部分に歯切り加工を行って自動車の操舵装置部分の
素材として使用される他、厚肉部分を偏摩耗する部分に
充てて寿命向上を図るブッシュとして使用される等、多
方面で使用されており、今後の需要拡大が見込まれてい
る。従来、この様な偏芯管を製造する方法として、丸棒
をドリル穿孔し、必要に応じて冷間引抜加工をして製造
する方法があるが、長尺材の製造が困難という問題があ
った。
【0003】又、ダイスとマンドレルとを組み合わせた
通常の熱間押出方法では、孔の位置精度の確保に問題が
あった。従来、外径中心と内径中心が偏芯した丸孔又は
異形孔を有する金属管を熱間押出によって製造する場合
は、全長に亘って押出管の内径寸法に合わせた外径を有
するマンドレルを用い、ダイスの孔型と相対的に軸芯を
ずらしてマンドレルをセットし、該マンドレルの全長を
成形部とし熱間押出していた。しかし、該マンドレル
は、成形部の外径が30mm以下と細くなるとダイス通過
時のメタルフローのアンバランスに起因して該マンドレ
ルに作用する曲げ荷重に耐えることが出来ないため、曲
がりを生じ所定の偏芯量が確保出来ない問題があった。
【0004】更に、外径中心と内径中心が同芯の継目無
し金属管の熱間押出では、押出比が高く、大きな押出力
を要する製品に対しスムーズな押出を行う目的で、マン
ドレル先端からの長さ40mm前後の範囲の径を成形部の
径よりも10mm〜20mm小径にして押出比を部分的に小
さくすることで、押出開始時の押出力ピークを低減する
マンドレルが使用されているが、一方で押出素材である
ビレットの加熱温度むら等に起因したメタルフローのア
ンバランスにより該マンドレルに曲がりを発生し、偏肉
を生じる等の問題点が残されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、偏芯した丸
孔または異形孔を有する金属管などを熱間押出加工によ
り、寸法精度良く、且つ能率的に製造することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段、作用】本発明は、マンド
レルの軸芯に対して孔型の芯を偏芯させて配置したダイ
スと、先端からの長さ50mm〜100mmの範囲の先端部
を成形部とし、該成形部の後部を該成形部の径の1.5
〜3倍の太径を有する(太径部)とし、後端部に支持用
連結部を有する構造としたマンドレルとを組合せ、且
つ、前記ダイスとマンドレルが押出中に干渉するのを防
止するため、マンドレルを押出開始位置に固定して熱間
押出加工することを特徴とする。
【0007】以下に、偏芯した丸孔を有する金属管の製
造を例として本発明を説明する。図1に示す様に、押出
プレスのコンテナ1の前方にマンドレル4の軸芯に対し
て孔型を偏芯させたダイス2をセットする。次に所定温
度に加熱したビレット3をコンテナ1に装入した後、成
形部9を所定の製品内径寸法にあわせて加工したマンド
レル4を押出開始位置から押出方向に前進しないよう支
持連結部7をマンドレルホルダー8に固定しておき、ス
テム5によりダミーブロック6を前進させ、ビレット3
に押出圧力をかけてダイス2とマンドレル4の成形部9
で形成される押出成形部においてビレット3を押出変形
させて、外径中心と内径中心が偏芯した丸孔を有する金
属管を製造した。
【0008】この時使用したマンドレル4を図2に示
す。該マンドレル4は先端部に製品内径寸法を規定する
成形部9と、これに続く太径部10および後端部にマン
ドレルホルダー8(図1)と連結するための支持連結部
7とからなる構造とした。熱間押出加工時は成形部9の
方が太径部10に比べ損傷されやすいこともあるので、
マンドレル4の寿命を考慮して一体物とせず、それぞれ
別に製作してジョイント部11にてネジ込みする方式な
どにより取付けたものを用いても良い。
【0009】図3に図2と類似した構造をした公知のマ
ンドレルの例を示す。該マンドレルは、全長に亘る成形
部12と先端からの長さ約40mmの範囲の細径部13か
らなる構造をしている。細径部13は、押出開始時の押
出力ピークを低減する目的で、成形部12に対し、外径
を10mm〜20mm小径にしており、細径部13に対応す
る押出開始時の製品は内径不良となり押出後不良部分と
して除去される。図2に示したマンドレル4とは構造が
類似しているが、機能や目的が全く異なるものである。
【0010】図4に示す様に、片持ち梁に近似させた場
合のマンドレル先端部におけるたわみ量vは、マンドレ
ルの太径部の断面二次モーメントI、メタルフローのア
ンバランスにより作用する力W、マンドレルの長さl、
マンドレル材料の縦弾性係数Eを用いて、 v=Wl3 /3EI によって与えられる。又、円形断面(直径d)の断面二
次モーメントIは、 I=πd4 /64 である。通常、熱間押出においては、円形断面のマンド
レルが使用されるが、その外径をDm とすれば、 Im =πDm 4 /64 マンドレル先端部のたわみ量vm は(1)式となる。 vm =Wl3 /3EIm =64Wl3 /3EπDm 4 (1) 即ち、たわみ量vm は、作用する力Wの一乗、マンドレ
ル長さlの三乗に比例し、マンドレル外径Dm の四乗に
反比例する。
【0011】本発明者は上記考察をもとに、外径中心と
内径中心が偏芯した孔を有する金属管の熱間押出用マン
ドレルについて実験及び検討を行った。その結果、以下
に示す構造のマンドレルを使用することによって、前記
押出成形部の設定位置からの芯ずれを押さえて高寸法精
度の偏芯管を安定して製造することが可能となった。
【0012】製品内径寸法を規定する成形部を安定し
た押出成形に必要な最小限の長さに抑えるべく、先端か
ら50mm〜100mmの範囲とする。 押出成形に関与する先端の成形部に続く後部の太径部
を、ビレット内径寸法から許容される範囲内で太径とす
る。図5に示す実験結果より、該太径部の径は、前記押
出成形に関与する先端の成形部の径に対して、1.5〜
3倍とする。図5において、内径中心に位置ずれ率λ
は、次式によって定義される。 λ=(熱間押出加工時の位置ずれ量Δε/設計偏芯量
ε)×100 太径部の長さは、ビレット長さ寸法、および熱間押出
作業から許容される範囲内で短くし、その後端部は支持
連結部によって高剛性のマンドレルホルダーに固定す
る。
【0013】本発明のマンドレルは以上の様な特徴があ
るので、外径中心と内径中心が偏芯した孔を有する金属
管の熱間押出において、ダイスを通過する部分(ビレッ
ト)のメタルフローのアンバランスによるマンドレルの
曲がり変形によって生じる押出成形部の位置ずれを防止
でき、寸法精度の優れた偏芯丸孔金属管の熱間押出加工
が可能である。
【0014】外径中心と内径中心が同芯の継目無し金属
管においても、本発明のマンドレルを用いて熱間押出加
工をした結果、偏肉の減少に大きな効果があった。又、
本発明のマンドレルの成形部断面形状は丸断面の他、異
形断面のものを使用しても良く、これにより異形管も精
度良く、且つマンドレルのコストを低減しつつ製造する
ことが出来る。
【0015】
【実施例】S45Cからなる、外径170mm、内径50
mm、長さ440mmの円柱形ビレットを1190℃に加熱
し、先端からの長さ80mmの範囲が直径20.2mmで、
これに続く部分の直径を45mmに加工した長さ565mm
のマンドレルと、該マンドレルの軸芯に対し7mm偏芯さ
せて、直径39.8mmの孔加工をしたダイスをセットし
て熱間押出加工をしたところ、外径39.8mm、内形2
0.0mm、外径と内形の偏芯量5.6mmの偏芯丸孔管が
約7m得られた。内径位置ずれは1.4mm以下で長さ方
向の寸法変動も少なく、形状も良好であった。
【0016】次に、SCM435からなる、外径170
mm、内径58mm、長さ446mmの円柱形ビレットを12
00℃に加熱し、先端からの長さ80mmの範囲が直径2
7.6mmで、これに続く部分の直径を51.0mmに加工
した長さ565mmのマンドレルと、該マンドレルの軸芯
に対し3mm偏芯させて、直径55.2mmの孔加工をした
ダイスをセットして熱間押出加工をしたところ、外径5
4.0mm、内径27.5mm、外径と内径の偏芯量2.3
mmの偏芯丸孔管が約4m得られた。内径位置ずれは0.
6mm以下で長さ方向の寸法変動も少なく、形状も良好で
あった。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、熱間押出加工中のマン
ドレルの曲がり変形を阻止出来るので、外径中心と内径
中心が偏芯した丸孔を有する金属管などを、長尺で精度
良く、且つ能率的に製造出来る。また、本発明を応用し
て、外径中心と内径中心が、同芯の金属管を偏肉の無い
良好な寸法精度で製造することや、異形孔を有する金属
管などを寸法精度良く、且つ低いマンドレルコストで製
造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による押出方法を示す図。
【図2】本発明によるマンドレルを示す図。
【図3】図2に示すマンドレルと類似した構造をした従
来のマンドレルを示す図。
【図4】片持ち梁に近似させた場合のマンドレル先端部
における撓み変形状態を示す図。
【図5】実験結果を示す図。
【符号の説明】
1 コンテナ 2 ダイス 3 ビレット 4 マンドレル 5 ステム 6 ダミーブロック 7 支持連結部 8 マンドレルホルダー 9 成形部 10 太径部 11 ジョイント部 12 成形部 13 細径部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部分を製品内径寸法を規定する成形
    部とし該成形部の後部を該成形部の径の1.5〜3倍の
    太径としたマンドレルと、該マンドレルの軸芯に対して
    孔型の芯を偏芯させて配置したダイスを用い、前記マン
    ドレルを押出開始位置に固定した状態で熱間押出するこ
    とを特徴とする熱間押出による偏芯管の製造方法。
  2. 【請求項2】 先端から50mm〜100mmの範囲の先端
    部分に製品内径寸法を規定する成形部(9)と、成形部
    (9)の後部に該成形部の径の1.5〜3倍の径を有す
    る太径部(10)と、後端部に支持用連結部(7)とを
    有することを特徴とする熱間押出用マンドレル。
JP31937691A 1991-12-03 1991-12-03 熱間押出による偏芯管の製造方法および熱間押出用マンドレル Pending JPH05154539A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6581431B2 (en) * 2000-08-09 2003-06-24 Alcan Technology & Management Ltd. Eccentric pipe sections
CN104550297A (zh) * 2014-12-25 2015-04-29 上海友升铝业有限公司 7系铝合金挤压模具

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0259810B2 (ja) * 1984-11-16 1990-12-13 Sumitomo Chemical Co

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980721