JPH05285528A - アルミニウム管、引抜用金型および引抜加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 僅か一回の引抜加工によって表面粗さがＲｍ
ａｘ＝１μｍ程度以下のアルミニウム管を製作すること
ができ、生産性および歩留りの向上と、製造コストを低
減する。 【構成】 ダイス半角αおよびベアリング長さＬ1 を各
々５〜２０°、２〜１０ｍｍの範囲に設定した円錐ダイ
ス１と、アプローチ角βおよびベアリング長さＬ2 を各
々２〜８°、０．５〜３ｍｍの範囲に設定したテーパプ
ラグ２とで引抜用金型３を構成し、円錐ダイス１とテー
パプラグ２のベアリング後端１４、１５を一致させ、粘
度４００〜９００Ｃｓｔ／４０°Ｃの引抜加工油を使用
し、縮径肉比（押出管９の引抜加工前後の外径に関する
差分を分子とし、肉厚に関する差分を分母とする比）を
２０未満としてアルミニウム管４の引抜加工を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面粗さがＲｍａｘ＝
１μｍ程度以下の高い表面平滑性を有するアルミまたは
アルミニウム合金管（以下これらを総称してアルミニウ
ム管と称する）と、このようなアルミニウム管を引抜加
工するための引抜用金型および引抜加工方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】表面粗さがＲｍａｘ＝１μｍ程度以下の
高い表面平滑性と光沢が要求される複写機の感光ドラム
等の製作においては、押出加工によって押し出したアル
ミニウムまたはアルミニウム合金製のパイプ素材（以下
押出管と称する）に引抜加工を施して所望の寸法精度と
表面平滑性を得るようにしている。このような高い表面
平滑性を有するアルミニウム管を製作するための引抜用
金型としては、従来から種々提案されているが、その中
の１つに特開昭６３−１８８４２２号公報に開示された
ものが知られている。この引抜用金型は、円錐ダイスと
テーパプラグを用いて引き抜くもので、円錐ダイスのア
プローチ角を４５〜７５°、テーパプラグのアプローチ
角を１０〜２０°の範囲にそれぞれ設定することによ
り、従来必要とされていた引抜加工後のバフ研磨等の精
密切削加工工程が不要で、所望の表面平滑性と光沢を得
ることができるという利点を有している。なお、高い表
面平滑性を得る引抜加工条件のうち、それらの優先順位
は以下の通りである。 １） 金型の組み合わせ＞引抜加工油粘度＞縮径肉比 ２） ダイス半角＞アプローチ角＞ベアリング長さ

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の引抜用金型にあっては唯一回の引抜加工だけで
は所望の表面平滑性を得ることができず、複数回繰り返
し行って順次縮径することにより、表面粗さがＲｍａｘ
＝１μｍ程度以下の最終製品を得る必要があった。その
ため、生産性をさらに向上させるに当たって越えること
のできない限界があり、また引き抜きを繰り返す度にハ
ンドリング上避けることができない傷を発生させるた
め、製品の歩留りを低下させるという問題もあった。

【０００４】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、僅か一回の引抜加工によって表面粗さがＲｍａｘ
＝１μｍ程度以下のアルミニウム管を製作することがで
き、生産性および歩留りの向上と、製造コストを低減し
得るようにしたアルミニウム管、引抜用金型および引抜
加工方法を提供することにある。

【０００５】本発明者は上記目的を達成するため種々の
実験と研究を重ねた結果、素材の寸法形状、引抜加工
油、およびダイス、プラグの形状の組み合わせによって
表面粗さは大きく変化し、従来知られている引抜加工条
件と異なり、僅か一回の引抜加工だけで製品仕様を満足
する表面平滑性を得ることができる引抜加工条件を見出
すことができた。すなわち、ダイス半角およびベアリン
グ長さを５〜２０°、２〜１０ｍｍの範囲に設定した円
錐ダイスと、アプローチ角およびベアリング長さを２〜
８°、０．５〜３ｍｍの範囲に設定したテーパプラグと
で引抜加工用金型を構成し、円錐ダイスとテーパプラグ
のベアリング後端を一致させ、粘度４００〜９００Ｃｓ
ｔ／４０°Ｃの引抜加工油を使用し、縮径肉比（押出管
の引抜加工前後の外径に関する差分を分子とし、肉厚に
関する差分を分母とする比）を２０未満としてアルミニ
ウム管の引抜加工を行なうものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、その第１の発明は、円錐ダイスとテーパプラグを組
合せてアルミニウム管を引抜加工する引抜用金型におい
て、円錐ダイスとテーパプラグはベアリング後端が互い
に一致するよう配置されているものである。第２の発明
は、上記第１の発明において、円錐ダイスのダイス半角
が５〜２０°、プラグアプローチ角が２〜８°の範囲に
設定されているものである。第３の発明は、上記第１又
は第２の発明において、円錐ダイスのベアリング長さが
２〜１０ｍｍの範囲に設定されているものである。第４
の発明は、上記第１〜第３の発明の中のいずれか１つに
記載の発明において、テーパプラグのベアリング長さが
０．５〜３ｍｍの範囲に設定されているものである。第
５の発明は上記第１〜第４の発明の中のいずれか１つの
発明に係る引抜用金型を用いてアルミニウム管を引抜加
工する引抜加工方法において、粘度が４００〜９００Ｓ
ｃｔ／４０°Ｃである引抜加工油を用いたものである。
第６の発明は上記第５の発明に係る引抜加工方法におい
て、縮径肉比を２０以下として引抜加工を行うようにし
たものである。第７の発明は上記第５又は第６の発明に
係る引抜加工方法による一回の引抜加工によって製作さ
れた表面粗さが最大１μｍ以下のアルミニウム管であ
る。

【０００７】

【作用】本発明においては、ダイス半角およびベアリン
グ長さを各々５〜２０°、２〜１０ｍｍの範囲に設定し
た円錐ダイスと、アプローチ角およびベアリング長さを
各々２〜８°、０．５〜３ｍｍの範囲に設定したテーパ
プラグとで引抜用金型を構成し、円錐ダイスのベアリン
グ後端とテーパプラグのベアリング後端を互いに一致さ
せ、粘度４００〜９００Ｃｓｔ／４０°Ｃの引抜加工油
を使用し、縮径肉比を２０未満にすると、僅か一回の引
抜加工で従来と同等の表面平滑性を得ることがきる。円
錐ダイスのダイス半角が５°未満では押出管の外面とダ
イス内壁との接触長さが長くなって、引抜加工油の油切
れを起こし、焼き付きを生じる。一方、ダイス半角が２
０°を越えると、肌荒れを生じる。プラグアプローチ角
が２°〜８°の範囲を越えると肌荒れを生じる。プラグ
のベアリング長さは０．５ｍｍ未満であると、管の寸
法、真円度が不安定になり、３．０ｍｍを越えると肌荒
れを生じ、表面平滑性を損なう。引抜加工油は粘度が４
００〜９００Ｓｃｔ／４０°Ｃの範囲であると、所期の
表面平滑性が得られ、４００Ｓｃｔ／４０°Ｃ未満であ
ると、油切れを起こして焼き付きを発生し、９００Ｓｃ
ｔ／４０°Ｃを越えると油膜が厚くなり所期の表面平滑
性が得られなくなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は円錐ダイスの断面図、図２はテ
ーパプラグの一部破断正面図、図３は円錐ダイスとテー
パプラグを組合わせた引抜用金型の断面図である。これ
らの図において、１は円錐ダイス、２はテーパプラグ
で、テーパプラグ２を円錐ダイス１内にこれと実質的に
同軸に組み込むことによってアルミニウム管４の引抜用
金型３を構成している。

【０００９】前記円錐ダイス１は、円筒状に形成された
ダイスケース１Ａと、ダイスケース１Ａ内に焼きばめた
超鋼合金、セラミックス等からなるダイス本体１Ｂとで
構成されているが、ダイス本体１Ｂとしては焼きばめに
限らず、ダイスケース１Ａと一体化させてダイス鋼、超
鋼合金等で製作されるものであってもよい。円錐ダイス
１の中央には直径Ｄのダイス孔５が形成されており、ま
たこのダイス孔５の内周面はアプローチ部６、ベアリン
グ部７およびレリーフ部８を形成している。アプローチ
部６は、押出管９の挿入側に傾斜するテーパ面とされ、
その傾斜角、すなわちダイス半角αは５〜２０°の範囲
に設定されている。ダイス半角αが５°未満では押出管
９の外面とダイス内壁との接触長さが著しく長くなるこ
とから、焼き付き（潤滑切れ）を生じ、所望の表面平滑
性を得ることができず、２０°を越えると肌荒れを生
じ、同様に目的とする表面平滑性を得ることができなく
なる。好ましいダイス半角αは１０〜２０°である。ベ
アリング部７は、アルミニウム管４の外径を規定するも
ので、その長さ（ベアリング長さ）Ｌ1 は２〜１０ｍｍ
の範囲に設定されている。ベアリング長さＬ1 が２ｍｍ
未満ではアルミニウム管４の寸法、真円度が不安定とな
り、１０ｍｍを越えると引抜加工油の供給は円周方向に
一様でなくなり表面平滑性が不均一になる。好ましいベ
アリング長さＬ1 は３〜７ｍｍである。レリーフ部８
は、アルミニウム管４の引抜方向（図３矢印Ａ方向）に
適宜角度で傾斜するテーパ面とされる。

【００１０】前記テーパプラグ２としては、本実施例の
場合ダイス鋼等の材質からなり後端が芯金（図３）１０
に接続されるプラグ本体２Ａと、プラグ本体２Ａの外周
に焼きばめられたダイス鋼、超硬合金、セラミックス等
の材質からなる環状のプラグチップ２Ｂの２部材で構成
されているが、これに限らずプラグ本体２Ａとプラグチ
ップ２Ｂをダイス鋼等で一体に製作したものであっても
よい。テーパプラグ２の外周面にはアプローチ部１１、
ベアリング部１２およびレリーフ部１３が前記円錐ダイ
ス１のアプローチ部６、ベアリング部７およびレリーフ
部８に対応して形成されている。アプローチ部１１は、
押出管９の挿入側に傾斜するテーパ面とされ、その傾斜
角、すなわちプラグアプローチ角βは２〜８°の範囲に
設定されている。プラグアプローチ角βが２°未満では
アルミニウム管４の内面の所期する平滑性が得られなく
なる。逆に８°を越えると内面の肌荒れを生じ、同様に
内面平滑性が得られなくなる。好ましいプラグアプロー
チ角βは２〜６°である。ベアリング部１２の長さ（ベ
アリング長さ）Ｌ2 は特に限定されるものではないが、
０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲に設定することが好まし
い。すなわち、ベアリング長さＬ2 が０．５ｍｍ未満で
はアルミニウム管４の内径寸法、真円度が不安定になる
恐れがあり、逆に３．０ｍｍを越えると肌荒れを生じ内
面平滑性を損なう恐れがあるからである。レリーフ部１
３は、アルミニウム管４の引抜方向（図３矢印Ａ方向）
に適宜角度で傾斜するテーパ面とされる。

【００１１】上記構成からなるテーパプラグ２は図３に
示すように円錐ダイス１の中心孔５内にベアリング部７
および１２が互いに全周に亙って一定の隙間を保って対
向するように中心軸線を互いに一致させて、またこれら
両ベアリング部７、１２の後端（ベアリング後端）１
４、１５が対応一致するように、すなわち軸線方向の位
置を一致させて挿入されることにより、円錐ダイス１と
共に引抜用金型３を構成する。この場合、テーパプラグ
２のベアリング後端１５が円錐ダイス１のベアリング後
端１４より引抜方向に変位すると、表面平滑性が急激に
低下し、逆に引抜方向と反対の方向に変位すると、表面
平滑性は徐々に低下する。そして、押出機によって押し
出された押出管９を引き抜いて縮径する。引抜きに際し
ては、縮径肉比を２０以下とし、粘度が４００〜９００
Ｓｃｔ／４０°Ｃである引抜加工油を用いると、一回の
引抜加工によって表面粗さが最大１μｍ以下のアルミニ
ウム管４を得ることができる。

【００１２】縮径肉比（ΔＤ／Δｔ）は、引抜加工にお
いて主に管外径を収縮させる塑性変形か、あるいは主と
して肉厚を収縮させる塑性変形かを区分する指標となる
もので、２０以下に規定したのは、縮径肉比が２０を越
えると外径を収縮させる塑性変形に仕事のかなりの部分
が費やされ、ダイスベアリングとプラグベアリングを挟
む、所謂肉厚方向のしごき加工が十分に行なわれないた
め、所定の表面平滑性を得ることができなくなるからで
ある。縮径肉比の好ましい値は１０以下である。

【００１３】粘度４００〜９００Ｓｃｔ／４０°Ｃの引
抜加工油を用いたのは、この範囲の粘度において優れた
表面の平滑性が得られ、粘度４００Ｓｃｔ／４０°Ｃ未
満または９００Ｓｃｔ／４０°Ｃを越える引抜加工油を
用いると、いずれも目的とする表面の平滑性が得られな
くなる。引抜加工において、一般には引抜加工油の粘度
の増加に伴って、ダイスとアルミニウム管外表面との間
に形成される油膜が厚くなる傾向にある。同一加工条件
で引抜加工油の粘度を変数とすると、高粘度となるほど
表面粗さは粗となる。したがって、ある基準を越える高
粘度側では塑性変形によって期待できる表面平滑性が仕
様を満足しないこととなる。逆にある基準以下の低粘度
側では油膜が異常に薄くなることから潤滑切れを起こ
し、焼き付き発生に至る可能性が高いと推察される。

【００１４】次に、本発明の実施例について説明する。
Ａ３００３アルミニウム合金からなる外径３１．０ｍｍ
φ、内径２９．２ｍｍφ、肉厚０．９ｍｍと、外径３
４．０ｍｍφ、内径３２．４ｍｍφ、肉厚０．８ｍｍの
２種類の押出管（調質Ｈ１１２）を多数本用意し、これ
らの押出管に対し上記した引抜加工条件で引抜加工を一
回実施して外径３０．０ｍｍφ、内径２８．６ｍｍφ、
肉厚０．７ｍｍのアルミニウム管を製作し、その表面粗
さを測定した。その結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記表１に示す結果から明らかなように、
この発明に係る引抜用金型を用いて引抜加工を行なえ
ば、僅か一回の引抜加工を行なうだけで従来と同等の表
面粗さ、すなわちＲｍａｘ＝１μｍ以下の表面平滑性を
有するアルミニウム管を得ることができ、従来よりも生
産性および歩留まりを向上させることができ、安価に提
供することが可能である。

【００１７】次に、表２に押出管、金型等の引抜加工条
件を固定し、引抜加工油の粘度のみを変数として引抜加
工を実施し、その表面粗さを測定したところ、表２に示
す結果が得られた。

【００１８】

【表２】

【００１９】表２から明らかなように粘度４００Ｓｃｔ
／４０°Ｃ未満または９００Ｓｃｔ／４０°Ｃを越える
引抜加工油を用いると、いずれも目的とする表面の平滑
性が得られなくなる。なお、表面平滑性が優れているも
のに対しては◎、良好なものに対しては○印、不可の対
しては×印で表した。

【００２０】なお、本実施例においてはテーパプラグ２
を芯金１０によって支持した芯金方式により引抜加工を
行なう場合について説明したが、本発明はこれに特定さ
れるものではなく、テーパプラグ２を固定しない浮きプ
ラグ式の引抜用金型として引抜加工を行なってもよいこ
とは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る引抜用
金型および引抜加工方法によれば僅か一回の引抜加工に
より、表面粗さが最大１μｍ以下の表面平滑性を有する
アルミニウム管を製作することができる。その結果、従
来よりも生産性および歩留まりを向上させることがで
き、安価なアルミニウム管を提供することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】円錐ダイスの断面図である。

【図２】テーパプラグの一部破断正面図である。

【図３】本発明に係る引抜用金型の断面図である。

【符号の説明】

１ 円錐ダイス ２ テーパプラグ ３ 引抜用金型 ４ アルミニウム管 ６ アプローチ部 ７ ベアリング部 ８ レリーフ部 ９ 押出管 １１ アプローチ部 １２ ベアリング部 １３ レリーフ部 １４、 １５ ベアリング後端 Ｌ1 、Ｌ2 ベアリング長さ α ダイス半角 β プラグアプローチ角

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円錐ダイスとテーパプラグを組合せてア
   ルミニウム管を引抜加工する引抜用金型において、円錐
   ダイスとテーパプラグはベアリング後端が互いに一致す
   るよう配置されていることを特徴とする引抜用金型。
2. 【請求項２】 請求項１記載の引抜用金型において、円
   錐ダイスのダイス半角が５〜２０°、テーパプラグのプ
   ラグアプローチ角が２〜８°の範囲に設定されているこ
   とを特徴とする引抜用金型。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の引抜用金型におい
   て、円錐ダイスのベアリング長さが２〜１０ｍｍの範囲
   に設定されていることを特徴とする引抜用金型。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の中のいずれか１つに記載
   の引抜用金型において、テーパプラグのベアリング長さ
   が０．５〜３ｍｍの範囲に設定されていることを特徴と
   する引抜用金型。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の中のいずれか１つに記載
   の引抜用金型により、粘度が４００〜９００Ｓｃｔ／４
   ０°Ｃである引抜加工油を用いてアルミニウム管を引抜
   加工することを特徴とする引抜加工方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の引抜加工方法において、
   縮径肉比を２０以下として引抜加工を行うことを特徴と
   する引抜加工方法。
7. 【請求項７】 請求項５又は６記載の引抜加工方法によ
   る１回の引抜加工によって製作された表面粗さが最大１
   μｍ以下のアルミニウム管。