JPH08174043A

JPH08174043A - ダイス位置にある複数の標準のダイスを通して線材を伸線加工するための装置とその方法

Info

Publication number: JPH08174043A
Application number: JP7265084A
Authority: JP
Inventors: Sameer S Vijayakar; スレッシュヴィジェイアカールサミエル
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 1996-07-09
Also published as: BE1010241A5; US5535612A

Abstract

(57)【要約】【課題】伸線機内のダイス位置を増やさずに横断面の
より高い絞り率を得られる装置と方法を提供する。【解決手段】本装置と方法では、過度な発熱もこれに
伴うダイスの磨耗も起こさずに、各ダイス位置（１６’
〜２２’）ごとに横断面の絞りを増していくために、伸
線機（３０）の幾つかのまたは全てのダイス位置（１
６’〜２２’）における或る圧下率の多重ダイス（３
２）を通して、鋼線（１２）を伸線加工する。また、液
体潤滑剤がダイス／線材の境界面に達することができる
ように、ダイスのケーシングの面を横切る溝を備えてい
る新しいダイス（３２）も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は広範囲に応用される
ものであるが、特に金属線材を引き抜いて高張力線を形
成するのに適している。特に、伸線機内のダイス位置の
数を増やさずに、横断面のより高い総絞り率を得られる
ように、線材は伸線機の幾つかのダイス位置または全て
のダイス位置にある多重のダイスを通して引き抜かれ
る。

【０００２】

【従来の技術】引き抜かれた鋼線の硬度は、引抜き工程
に伴う塑性変形に関連する。線材は伸線機を通るたび
に、硬度を高める。線材が硬すぎるか、または硬いが脆
くなっていれば、引抜き工程中、もしくはねじりや曲げ
の力が加えられたとき、破壊されることになる。

【０００３】伸線加工法の機構は、本発明の譲受け人で
あるグッドイヤー社に譲り受けられた米国特許５，１８
９，８９７号（ '８９７号）に記載されているジンマー
マン他による『湿式の伸線機による細線の引抜き』とい
う文書に説明されており、参考としてここにその特許内
容を全て挿入する。線材がその横断面を絞るために、ダ
イスを通して引き抜かれるとき、この線材の外側のファ
イバは、その中央のファイバよりより速く、すなわちよ
り高速で流れるため、線材の表面に比べて線材の中心部
では延伸量が少なくなる。こうした延伸機構に由来する
応力の差は、線材の表面では縦方向の圧縮応力を生み、
そしてその中心部では縦方向の引張り応力を生じさせ
る。引張り応力が材料の破壊強度を越えるとき、中心破
裂空隙として知られるボイドが線材の中心部に生じるこ
とがある。この中心破裂空隙効果は、当該工法の構成を
制御することによって、避けることができる。

【０００４】引抜き工程により線材に生じるひずみは、
線材の引張り強さを増大させる。この増大率は、１つの
伸線機における絞り部のダイスごとに一定に保たれるこ
とが望ましい。中心破裂空隙の形成を分析すると、引張
り強さの増加が低いままであれば、破裂が生じやすくな
っていることが判る。したがって、それぞれが中心破裂
空隙域を避けるような構造を有するある多くのダイスか
らなる絞り部を通して、線材は引き抜かれる。絞り部の
ダイスの数量を減少させることは、各ダイスごとの断面
しぼり率を高めることになる。これは一方では、発生す
る熱とダイスの磨耗をともに増大させる。こうした幾つ
かの問題を未然に防ぐために、伸線加工工業界は、線引
きされた製品の品質を改善する努力を続けている。した
がって、経済的に高張力鋼線を製造するため、加工法お
よび／または設備の設計の改善を追求して、現在も研究
が続けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現在、鋼線はほぼ３．
３から３．７までの引抜き総変形度で、そして一般的に
は約３．６の総変形度のフィラメントの直径になるまで
引き抜かれている。所与の材料のフィラメントに比較的
に高い強度が要求される場合、細密伸線機によってより
高い引抜き変形度になるよう線材を引き抜くことは、有
利であるとはいえ、線材の破断のような限界がある。伸
線機は一般的に、ある圧下率の１９から２３個のダイス
を通して引き抜かれるように設計されている。標準の横
断面絞り率は、各ダイスごとに約１５％である。その結
果、引抜き総変形度は約３．６０になる。伸線機におけ
るダイス位置の数を増加させずに、引抜き変形度を増大
させるためには、ダイスごとの断面絞り率を上げること
でできる。しかし、ダイスごとの断面絞りを増加できる
量には、限度がある。引抜き変形度３．８を越えるよう
な、単一ダイスにおける過度の断面絞りは、線材とダイ
スの境界面の高い摩擦力と温度のために、線材を破断さ
せることになる。より高い摩擦力は一方では、線材のダ
イスよりの抜き出しを困難にする。線材が硬すぎると、
所望の直径に引き抜くことができなくなる。

【０００６】たとえば、上述のジンマーマン他による文
書では、それぞれ１２°の開先角度を有する１９個のダ
イスを通して直径１．１ミリメートル（ｍｍ）の線材を
直径０．２２ｍｍに引き抜くデータの評価がされてい
る。各段階ごとの絞り率は約１６％である。一見したと
ころでは、１つのダイスにおける線材の断面絞り率の増
大は、生産速度を増し、かつ所望の寸法に線材を引き抜
くのに必要なダイスの数を減らしている。絞り率の増大
は特に、中心破裂空隙域効果を減少させるため、有利で
ある。しかしながら、熱の発生やダイス摩擦の増大のよ
うな他のパラメータによって、所与のダイス開先角度に
おける断面絞り率の増加という選択が妨げられる。

【０００７】ダイスごとの断面絞り率の増加やこれに伴
う発熱の増大を生じさせずに、中心破裂空隙の問題を克
服するため、 '８９７号特許は最終のダイス位置のみに
２重のダイスを設置することを、開示している。この２
重ダイスは、ダイスごとの断面絞り率を増やしたり、こ
れに付随するより高い発熱を生じさせたりすることな
く、フィラメントにおける中心破裂空隙を避けるために
最終のダイス位置に用いられている。しかしながら、上
記の発熱の上昇とダイスの磨耗問題のために、残ってい
る絞り部のダイス位置にある幾つかのダイスまたは全て
のダイスにおける絞り量を増大させることについては、
言及も示唆もない。したがって、過度な発熱、表面の損
傷、線材の延性の減少、伸線機への過負荷がなく、そし
てこれらに伴うダイスの過度な磨耗もなしに、ダイスご
との断面絞り率を増大させた絞り部の複数のダイスを通
して高張力鋼線を伸線加工するための方法と装置が提供
されることが望ましい。

【０００８】線材をより高い総変形度になるよう引抜き
ながら、ダイスごとの合理的な断面絞り率を維持すると
いう課題を解決するための可能な手段の一つは、引抜き
シーケンスにより多くのダイス位置を付け加えることで
ある。この解決手段の欠点は、現在用いられている伸線
機は、余分のダイス位置を組み込んだ非標準的な伸線機
に代えなければならないということである。これは非常
に費用のかかる代替案である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の利点の１つは、
伸線機の幾つかのダイス位置または全てのダイス位置に
ある多重のダイスを通して鋼線を引き抜くことにより、
上述の従来の装置における１つ以上の限界と欠点を回避
する鋼線を伸線加工するための装置と方法を提供するこ
とである。

【００１０】本発明のもう１つの利点は、過度な発熱が
なく、そして発熱に伴うダイスの磨耗もなく、幾つかの
ダイス位置または全てのダイス位置において横断面の絞
り率を増大させ、複数のダイスの絞り部を通して鋼線を
引き抜いて高張力鋼線を形成する鋼線を伸線加工する装
置と方法を提供することである。

【００１１】さらに本発明のもう一つ別の利点は、伸線
機の幾つかのダイス位置または全てのダイス位置にある
多重のダイスを通して鋼線を引き抜くことによって、複
数のダイスの絞り部を通して高張力鋼線を伸線加工する
ための方法と装置に伴う費用を削減することである。

【００１２】また本発明の更なる利点は、ダイス位置ご
との断面絞り率が増大しながら、ダイスごとの標準の断
面絞り率を維持することができるか、またはこれを減少
させることさえできるように、従来の伸線機において各
ダイス位置に多重のダイスを使用することである。

【００１３】また本発明のもう一つの利点は、２つ以上
のダイスケーシングが互いに隣接しているとき、液体潤
滑剤がダイス／線材境界面に達することができるよう
に、ダイスケーシングの面に潤滑溝を供することであ
る。

【００１４】本発明のもう１つの追加された利点は、約
２２のダイス位置（一般的には、各列がダイス位置７つ
からなる３列と出口ダイス位置１つ）を有する伸線機を
用いて当工業界で現在実施されている伸線加工が、１列
の１０か所のダイス位置しかない小型で床面積も少ない
比較的に安価な機械を用いて、実施することができると
いうことである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明にしたがって、以下の各段
階よりなる、高張力鋼線を作るために鋼線を伸線加工す
る方法が開示されている。先ず、２つ以上のダイス位置
に複数のダイスが収められている伸線装置に配置されて
いる複数のダイス位置を通して、線材が引き抜かれる。
各ダイス位置に２つのダイスがあることが望ましい。線
材の横断面は、各ダイスごとに約１５％から約１８％ま
での一定の絞り率により減じられ、複数のダイスが収め
られている各ダイス位置において合計で約３０％から約
３６％の絞り率になる。

【００１６】更に本発明にしたがって、ねじり延性の増
大されている高張力鋼線を作るために鋼線を伸線加工す
る装置には、伸線装置内に複数のダイス位置があって、
また、線材がこの伸線装置を通過するとき、この線材が
移動する方向にダイスが移動するのを防ぐために、各ダ
イス位置ごとに２列のダイス支えが備えられている。少
なくとも２か所のダイス位置には複数のダイスが含まれ
ているが、各ダイス位置に２つのダイスが含まれている
のが、望ましい。本発明の１実施例では、各ダイス位置
にある複数のダイスは互いに間隔を置いて配置されてい
る。本発明の他の実施例では、各ダイス位置における複
数のダイスは互いに隣接して配置されている。

【００１７】また本発明にしたがって、高張力鋼線は以
下の各段階よりなる線材を引き抜く方法によって作られ
た製品である。先ず、少なくとも２か所のダイス位置
に、そして好ましくは各ダイス位置に、複数のダイスが
収められている伸線装置に配置されている複数のダイス
位置を通して、線材が引き抜かれる。それから、線材の
横断面は、各ダイスごとに約１５％から約１８％までの
一定の絞り率により減じられ、複数のダイスを収めてい
る各ダイス位置においては合計で約３０％から約３６％
の絞り率になる。

【００１８】また更に本発明にしたがって、線材の横断
面を絞るために線材が引き抜かれるダイスには、中央に
ボアを有するダイスケーシングが含まれ、その内部にダ
イス要素が収められている。液体潤滑剤がダイス／線材
境界面に達することができるように、ダイスケーシング
の面に１つ以上の潤滑溝が形成されている。潤滑溝は、
長方形か正方形または三角形の横断面形状からなる。潤
滑溝はダイスケーシングの中心から外側周縁面まで径方
向外側に向かって延ばすことができる。

【００１９】本発明と本発明の更なる展開は、添付の図
面に示されている好ましい実施例によって以下に説明さ
れる。

【００２０】

【実施例】図１と図２には、高張力鋼線１２を作るため
の従来技術による伸線装置１０が示されている。ほぼ等
しい２２個の標準のダイス１４と２１個の引抜きキャプ
スタン１５とは、この装置１０において３つの列１３
Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに交互に配置される。図示されてい
る伸線装置１０において、各列１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ
には、各ダイス位置ごとに１つのダイス１４を収めてい
る７か所のダイス位置と、出口位置１７に配置されてい
る１つのダイス１４とが含まれている。標準の各ダイス
１４は、図２に示されているように、ダイス位置１６、
１８、２０、２２（１６〜２２）に配置されており、そ
れぞれ隣接するキャプスタン１５の間に間隔を置いて配
置されている１組の調整可能なダイス支えまたはブラケ
ット２５Ａと２５Ｂか、２４Ｂと２４Ｃか、２５Ｃと２
５Ｄか、または２４Ｄと２４Ｅに支持されている。本発
明のために、本明細と請求の範囲に用いられている用語
「ダイス位置」とは、ダイス１４が配置されてる隣り合
ったキャプスタン１５間のスペースを指す。図２を参照
すると、伸線装置１０の４か所のダイス位置１６〜２２
のみが例示の目的で図示されているが、図１の従来の伸
線装置は２２か所のダイス位置を有しており、そして一
般的には１９から２２か所のダイス位置を持つことがで
きる。ダイス支えは、１つの列にダイス支え２４Ａ、２
４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ（２４Ａ〜２４Ｅ）と第
２の列にダイス支え２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｂ、２５Ｃ、
２５Ｄ、２５Ｅ（２５Ａ〜２５Ｅ）を含む２列になって
配置されている。ダイス支え２４Ａ〜２４Ｅおよび２５
Ａ〜２５Ｅは、線材１２が装置１０を通過するとき、線
材１２が移動する方向にダイス１４が移動することを妨
げる。本明細と請求の範囲に用いられている用語「標準
のダイス」とは、図５に示されている種類のダイスを指
すが、後述のような潤滑溝を欠いているものである。標
準のダイスは、伸線装置内の絞り部の他のダイスの量と
等しいほぼ一定量だけ線材の横断面を減少させる構造を
有している。この装置１０は、湿式でスリップ型の伸線
機であることが好ましく、そしてダイス１４は冷却潤滑
剤に浸されている。

【００２１】本明細と請求の範囲に用いられている用語
「鋼線」とは、黄銅および／または亜鉛被覆されている
鋼線または鋼鉄製のフィラメントを指す。この鋼鉄製の
フィラメントは、α黄銅のような非常に薄い黄銅の層を
有し、そして時に黄銅被覆自体もその上に薄い亜鉛層
か、もしくはコバルトまたはニッケルのような三元合金
の添加物を有している。「鋼」という用語は、広く炭素
鋼として知られているもの、また高炭素鋼、通常の鋼
鉄、純粋な炭素鋼そして普通炭素鋼と呼ばれているもの
を指す。このような鋼鉄の一例は、アメリカ鉄鋼協会の
等級１０７０の高炭素鋼（ＡＩＳＩ１０７０）であ
る。普通炭素鋼は一般的に、約３，４００ＭＰａまでの
引張り強さを有している。このような鋼鉄の特性は主と
して炭素の存在のためで、相当な量の他の合金要素が含
まれていなくてもその特性は現れる。しかしながら、炭
素鋼の引張り強さは、少量の合金、通常は１．０％以下
の合金を添加することによって増大させることができ
る。これらは「微量合金鋼」と呼ばれ、約３，６５０か
ら４，０００ＭＰａまでの引張り強さを有している。高
い水準の延性と優れた耐疲労性を有する高張力鋼は、参
考として当文書にその全文が挿入されている米国特許
４，９６０，４７３号に記載されている。黄銅は銅と亜
鉛の合金で、多かれ少なかれ比較的に少量の他の金属を
これに含ませることも可能である。本発明において被覆
として用いられる三元合金は、０．１から１０％の鉄分
を含んでいるので、鉄・黄銅合金である。

【００２２】図２に示されている従来の装置において
は、線材１２は直接、標準の各ダイス１４を通ってここ
から異なる寸法の引抜きキャプスタン１５に向かい、そ
して更に次の標準のダイスに向かう。この線材１２は各
引抜きキャプスタン１５に巻回され、そして線材の直径
がキャプスタン１５間の各ダイス位置で絞られるにした
がって、線材は伸長する。したがって、線材はキャプス
タン１５に引っ張られ、後に続く各キャプスタン１５は
線材の伸長を補償するため前のキャプスタンより速く廻
る。直線的な絞り部の設計である装置１０のキャプスタ
ン１５間における線材１２の横断面の絞り率は、実質的
な固定値か、もしくは標準値である。線材１２が引き抜
かれる速度は、引抜きキャプスタン１５の周縁速度より
遅くなるように保証されている。その結果生じる正の滑
りによって、線材１２のあらゆる部分はぴんと張られ、
そして標準のダイス１４を通して線材を引き抜くために
キャプスタン１５によって線材に適切な摩擦力が働く。
この摩擦力がなければ、伸線装置１０内の次の位置にお
いて過負荷が生じ、そして、線材の破断が発生する。こ
こでは、各ダイス位置１６−２２に１つのダイス１４が
配置されている。 '８９７号特許に記されているような
ケースでは、２つのダイスは最後のダイス位置にのみ置
かれている。こうした方法では、この伸線機は、特別の
ダイス位置を有する非標準的な伸線機に代わらなければ
各ダイス位置における高い最終的な断面積の減少率は得
られない。

【００２３】本発明の典型的な構造では、図３に示され
ているように、各ダイス位置にまたは幾つかのダイス位
置に２つずつのダイスを収めている１列のダイス位置が
設定されているが、それぞれ所望の数のダイス位置（一
般的には、合計１９から２３か所）から成る２つ以上の
列が設定されていて、しかもこれらのダイス位置の各々
に、またはその幾つかに２つずつのダイスが配置されて
いても、本発明の条件の範囲内である。図３に示されて
いるように、本発明の伸線装置３０には、ほぼ等しい２
２個の標準のダイス１４’と２０個の引抜きキャプスタ
ン１５’があり、これらのダイス１４’とキャプスタン
１５’は、１０か所の各ダイス位置ごとに２つの標準の
ダイスと、１か所の出口位置に２つのダイスとを備えた
１つの列３３に、交互に配置されている。

【００２４】図４に示されているような本発明の第１の
実施例は、金属線材を引き抜いて高張力線にする伸線装
置３０の一部を表しており、これらの高張力線は、幾つ
かのまたは全てのダイス位置１６’〜２２’に多重の標
準のダイス３２が収められていることを除いて、図２に
示されている従来技術の装置１０の断面とほぼ等しくく
なっている。本明細書全体において、ダッシュまたは２
重ダッシュ付きの参照番号は、ダッシュの付いていない
同じ番号により表示されている構成要素とほぼ同一の構
成要素を表している。ダイス位置１６’〜２２’の各々
には、２つの標準のダイス３２が収められていることが
好ましい。好ましい実施例では、ダイス位置１６’〜２
２’にある２つの標準のダイスを多重ダイスにすること
が望ましいが、幾つかのダイス位置または全ダイス位置
に３つ以上のダイスを挿入しても、本発明の条件の範囲
内に含まれる。

【００２５】図５に示されているように、標準の各ダイ
ス３２は、中央のボア３５を有し、この中にダイス要素
３７を収めたダイスのケーシング３１より構成されてい
る。このダイス要素３７はダイス角度ａ、支え面ｂ、背
面逃げ角ｃおよび入口の開口直径ｄを形成する。標準の
各ダイス３２のダイス角度ａは、約８°から約１６°ま
での範囲に含まれる。しかし、特殊な材料や寸法の絞り
率に適応してダイス３２の構造や角度を変更しても、そ
れは本発明の範囲に含まれる。標準の各ダイス３２は線
材の横断面が約１５〜１８％の一定の率で縮小されるよ
うに設計されている。したがって、本発明にしたがえ
ば、線材１２の横断面は、１対の標準のダイス１４’を
含む各ダイス位置１６’〜２２’において約３０％から
約３６％までの一定の絞り率で縮小される。より典型的
には、各ダイス１４’は約１５．５％の一定の絞り率で
線材の横断面を減少させ、そして線材１２の横断面は、
１対のダイス１４’を備えている各ダイス位置１６’〜
２２’において約３１％の一定の絞り率で減少させられ
る。

【００２６】図４に示されている実施例では、伸線装置
３０の各ダイス位置１６’〜２２’に収められている２
つ以上の標準のダイス３２は、線材１２がダイスを通し
て引き抜かれるとき、互いに接触することがあり得る。
各ダイス位置１６’〜２２’において複数の標準のダイ
ス３２を通して線材を引き抜いている間に、熱が発生し
ないように、ダイス３２は、ダイスのケーシングの面３
６に形成された１つ以上の潤滑溝３４を備えており、液
体潤滑剤が全てのダイス／線材境界面に達するようにす
ることができる。溝３４は、例えば図６に示されている
ようにダイス３２の中央から半径方向外側に向かって、
所望の配置で面３６を横切って延びることができ、そし
て図７に示されているように、長方形か、正方形か、ま
たは半円形の横断面を含むが、これらに限定されない所
望の横断面形をなすことができる。ダイス３２は、潤滑
溝３４を有することを除き、ダイス１４とほほ同じであ
る。線材１２が２つのダイスを通過し、そのために下流
のダイスがダイス支えに押し付けられ、そして上流のダ
イスが下流のダイスに押し付けられるとき、溝３４によ
って、図４に示されているように、発熱することを防ぐ
ため、１つのダイス位置に隣接して配置されている２つ
のダイス３２の間に潤滑剤を流し込むことができる。ス
ペーサ（図示されていない）のような、２つのダイス３
２を隔てる他の手段を、液体潤滑剤が全てのダイス／線
材境界面に達することができるように、両ダイス間に配
置することも可能である。

【００２７】幾つかの、または全てのダイス位置１６’
〜２２’において多重の標準ダイス３２を使用すること
によって、ダイス位置ごとに断面絞り率を増大させるこ
とができる。各ダイス位置１６’〜２２’に多重の標準
ダイス３２を設置することによって、各ダイス位置にお
ける断面絞り率を増大させることができるが、各標準ダ
イス３２における実際の断面絞り率は同じままである。
ダイス位置１６’〜２２’にある多重ダイス３２を備え
た装置で製造された線材は、ダイスごとの絞り率は等し
いが、各ダイス位置には１つだけのダイスしかない、図
２に示されているような従来技術の装置で製造された線
材に比較して、過熱を起こさせずに延性を高め、かつ表
面条件を改善させる。

【００２８】図８には、図３に示されている本発明のも
う一つの実施例の一部が図示されており、この場合、伸
線機４０には、各列において隣接するダイス支え２４Ａ
−２４Ｅ、２５Ａ−２５Ｅに支持される各ダイス位置１
６”〜２２”に複数のダイス１４”を収めている。たと
えば、第１のダイス位置１６”には、１対のダイス１
４”がダイス支え２４Ａ、２４Ｂと２５Ａ、２５Ｂに支
持されており、そして第２のダイス位置では、１対のダ
イス１４”がダイス支え２４Ｂ、２４Ｃと２５Ｂ、２５
Ｃに支持されている。第２の実施例では、ダイス１４”
の面は互いに接触することはなく、したがって、図４に
示されている実施例のように、互いに接触するダイス間
から、ダイス／線材間の境界面に発生する熱の放熱がで
きないようなことはないので、熱が蓄積せずその点が有
利である。標準のダイス１４”は、図５と図６に示され
ているように、潤滑スロットを必要としないが、所望な
らば、ダイス１４”の代わりにダイス３２を用いても本
発明の条件の範囲内である。

【００２９】各ダイス位置にある単一のダイスで伸線加
工する、図１と図２に示されているような従来技術の方
法と、各ダイス位置に２つのダイスを置く、図４と図７
に示されている新しい断面絞りとを比較している、表１
に示されている以下の試験例を見れば、本発明とその利
点はより完全に理解されよう。これらの試験例は単に例
証の目的で示されるものであり、本発明の範囲やその実
施方法を限定するものとして考えるべきではない。

【００３０】標準の工法と本発明の新工法とを比較する
ために、図１に示されている標準の工法の伸線機を用い
て試験を実施した。従来の構成に相当する１つの構成
で、２０か所のダイス位置の１つづつにそれぞれ２０個
の標準のダイス１４を配置した（列１３Ａの最初のダイ
ス位置にはダイスを配置していない）。本発明の新構成
に相当するもう一つの構成では、１０か所のみのダイス
位置に２０個のダイスを配置した（第１の列にはダイス
なしで、第２の列では３か所のダイス位置に６個、第３
の列では６か所のダイス位置に１２個、そして出口のダ
イス位置には２個のダイス）。その結果、新工法には以
下に挙げられるような多くの利点があった。これらの利
点の中には、線材処理における中間引抜き段階を削除で
きることも含まれている。新しい２重ダイス構造では細
線引抜き工程でより高い総変形度を利用することができ
るので、これが可能になった。それは、細線引抜きに先
立つ粗引抜きと中間引抜き段階で、引抜きをあまり必要
としないことを意味する。事実、中間引抜き段階は削除
することができる。

【００３１】表１標準工法新工法ダイスダイス絞り率ダイスダイス絞り率位置寸法位置寸法 1 1.044 15.6 2 .959 15.6 3 .880 15.8 4 .806 16.1 5 .741 15.5 6 .680 15.8 7 .625 15.5 8 .574 15.6 9 .527 15.7 10 .484 15.6 11 .444 15.8 11 1.044 & .959 31.2 12 .408 15.6 12 .880 & .806 31.9 13 .374 15.9 13 .741 & .680 31.3 14 .343 15.9 14 .625 & .574 31.1 15 .313 16.7 15 .527 & .484 31.3 16 .287 15.7 16 .444 & .408 31.4 17 .260 17.9 17 .374 & .343 31.8 18 .237 16.9 18 .313 & .287 32.4 19 .216 16.9 19 .260 & .237 33.8 20 .199 15.1 20 .216 & .199 32.0 従来技術の標準工法では、粗引抜き段階で鋼棒材は中間
の寸法まで引き抜かれる。次に、この引き抜かれた棒材
は、粗引抜きの影響を除去するため、中間パテンティン
グと呼ばれる熱処理を行われる。続いて、棒材は中間引
抜きとして知られる中間寸法まで引き抜かれ、中間引抜
きの影響を取り除くため、再び細線パテンティングと呼
ばれる熱処理をされる。最後に、棒材は所望の直径にな
るまで細線引抜きされる。細線引抜き段階のための開始
直径が充分大きくてよければ、中間のパテンティングと
中間の引抜き段階を完全に削除できる。

【００３２】本発明の構造と工法を用いた伸線加工の利
点の１例として、旧式の伸線装置と新式の伸線装置によ
る伸線の比較が以下になされる。従来技術による装置１
０を使用すると、５．５ｍｍの線材は３．４ミリの線材
に粗く引き抜かれ、中間パテンティングされ、次に約
２．０ｍｍの線材になるまで中間引抜きされる。続い
て、この２．０ミリの線材は細線パテンティングされ、
次いで直径０．３５ｍｍのフィラメントに引き抜かれ
る。これと対照に、本発明にしたがって各ダイス位置に
２重のダイスを用いると、最初に、直径５．５ｍｍの棒
材は直径２．６ミリの線材に粗く引き抜かれる。細線パ
テンティングをすると、細線引抜きの準備ができてい
る。再び、伸線装置の細線引抜き工程において各ダイス
位置にある２つのダイスを用いて、直径２．６ｍｍの線
材を直ちに直径０．３５ｍｍのフィラメントに引き抜く
ことができる。このようにして、本発明にしたがって製
造された装置による伸線工法では、中間のパテンティン
グと引抜きの両段階を削除することができる。

【００３３】もう一つ別の例では、表２に示されている
ように、図１に図示されている種類の伸線機の１０個所
のダイス位置に、１０個の標準のダイスが配置された。
これらのダイスは、各ダイス位置において約２９％の絞
り率を達成するように設計された。

【００３４】この第２の試験の結果得られた線材は、うまく伸線機に
配置することさえできなかった。このように、各ダイス
位置に単一のダイスを備えた１０か所のダイス位置に
０．９５９ｍｍのダイス寸法から０．１９９ｍｍのダイ
ス寸法まで線材を引き抜くことは、成功しなかった。こ
れと対照的に、ここに記載されている新しい方法と装置
は、１０か所のダイス位置を用いて（複数のダイス位置
に多重のダイスを配置して）何の問題もなく同様な線材
を引き抜くことができる。

【００３５】更にもう一つ別の例では、炭素含有率０．
８％の普通炭素鋼から作られた線材は、引張り変形率が
約４．１になるため、図１に示されている装置と同様な
装置を用いる通常の伸線加工法によって、直径１．１９
ｍｍのから直径０．１５ｍｍのフィラメントを引き抜く
ことはできなかった。従来の工法にしたがって諒解でき
る総引張り変形率は約３．３から約３．７までの範囲に
保たれるという。引張り変形率が上記の値を越えると
き、線材はしばしば破断したり、何らかの他の変形をこ
うむる。しかし、図４の装置に示されているように、各
ダイス位置に単一のダイスの代わりに１対のダイスを用
いれば、総引張り変形率４．１で線材をフィラメントに
うまく引き抜くことができる。更に、本発明の２重ダイ
ス法を用いれば、普通炭素鋼の線材は約３，４００ＭＰ
ａの引張り強さを持つことができ、これは、標準の単一
ダイスの装置が通常達成できる値より約１０〜１５％高
い。また微量合金鋼では、約３，６５０〜４，０００Ｍ
Ｐａの引張り強さを達成でき、これは、標準の単一ダイ
スの装置が通常達成できる値より約１０〜１５％高い。
このフィラメントの優れた捻り特性は、良好な延性を示
しかつこのフィラメントを容易にケーブルにすることが
できることを示唆した。

【００３６】また更なる別の例では、炭素含有率０．７
％の普通炭素鋼から作られた線材が、０．８％の炭素鋼
線材から作られたものより低い引張り強さを示し、また
一方ではより高い水準の炭素さえ含んでいる微量合金鋼
から作られたフィラメントより低い引張り強さを持つフ
ィラメントを作るために、現在用いられている。各ダイ
ス位置に単一ダイスを備えている現行の伸線装置を用い
て０．８％の炭素鋼の棒材から線材フィラメント引き抜
くことにより現在達成されている引張り強さの水準を備
えている線材フィラメントを０．７％の炭素鋼の棒材か
ら引き抜けることが、望ましい。本発明の原則にしたが
って各ダイス位置に複数のダイスを配置して、直径５．
５ｍｍの棒材は直径２．６ｍｍの線材に引き抜かれた。
こうして得られた線材は、一旦パテンティングされた
後、メッキされ、４．０２の総変形率で直径０．３５ｍ
ｍのフィラメントに引き抜かれる。得られたフィラメン
トの戻り弾性は素晴らしく、そして引張り強さの水準
は、０．８％の炭素鋼フィラメントばかりではなく、よ
り高い炭素含有量のより高価な微量合金鋼から得られた
フィラメントの要求条件にも充分応えられる。

【００３７】その他、高品質で低コストのフィラメント
を作る本発明は、材料と製造コストの両方を削減する。
こうした利点は、通常の引抜き工法では達成することは
できないであろう。

【００３８】本発明では、均一の圧下率を組み込んでい
る伸線機を集中的に説明しているが、逓減する圧下率を
有する伸線機に代えることも、本発明の条件の範囲内に
含まれる。逓減圧下率の利点は、より少ない数のダイス
で線材の横断面を絞ることができるという点である。逓
減圧下率を用いていれば、線材の横断面の減少量は、一
定の圧下率の相応するダイス位置におけるよりも大きく
なるであろう。各ダイス位置における減少量はこの場
合、最後の幾つかのダイス位置に達するまで次第に少な
くなる。

【００３９】

【発明の効果】上述の目的と手段そして利点を満足させ
る高張力の金属線材を製造するための金属線材を伸線加
工する方法と装置が、本発明によって供されることは明
らかである。この新しい装置と方法には、従来はこれに
伴っていた過度の発熱とダイスの磨耗なしに、ダイスご
とに次第に横断面を減少させていくことができるよう、
伸線機における幾つかのまたは全てのダイス位置で、あ
る一定の圧下率の多重ダイスによって金属線材を伸線加
工することが含まれている。この新しい装置においては
一般的に、各ダイス位置の断面絞り率は増大しても、ダ
イスごとの標準の断面絞り率が維持できるか、または減
ずることさえあり得るように、従来の伸線機の各ダイス
位置に２つのダイスを配置することが含まれている。ま
た、液体潤滑剤が全てのダイス／線材境界面に達するよ
うに、ダイスのケーシングの面を横切っている潤滑溝を
備えている新しいダイスが、開示されている。

【００４０】本発明はその実施例と組み合わされて説明
されたが、上述の説明に照らせば、当該技術に熟達して
いる専門家には、多くの代替案、修正または変形が可能
であることは、明白であろう。したがって、そのような
代替案、修正または変形は添付の特許請求の精神と範囲
に含まれているものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属線材を引き抜くための従来技術による伸線
装置のキャプスタンとダイスの模式図である。

【図２】２２か所のダイス位置（各列ごとに７か所のダ
イス位置の３列と１か所の出口ダイス位置）を有する従
来技術による伸線機の模式図である。

【図３】本発明にしたがった、１列に１０か所のダイス
位置を有する２０個のダイスと出口位置に２個のダイス
を備えた伸線機の模式図である。

【図４】本発明にしたがった、各ダイス位置に２重のダ
イスを収めている図３に示されている種類の伸線機の第
１の実施例の一部を図示する模式図である。

【図５】本発明にしたがった標準ダイスの断面を示す側
面拡大図である。

【図６】ダイスのケーシングの面にある潤滑溝を示す図
５の線６−６にそって切断された断面図である。

【図７】ダイスケーシングの面にある半円形の潤滑溝を
備えた実施例を示す図５の線６−６にそって切断された
部分図である。

【図８】本発明にしたがって、各ダイス位置に間隔を置
いて配置されている２重のダイスを収めている伸線機の
第２の実施例の一部の模式図である。

【符号の説明】

１０伸線装置１２鋼線１３キャプスタン列１４標準のダイス１５キャプスタン１６ダイス位置１７出口位置１８ダイス位置２０ダイス位置２２ダイス位置２４ダイス支え２５ダイス支え３０伸線機３１ケーシング３２ダイス３３ダイスの列３４潤滑溝３５中央のボア３６ケーシングの面３７ダイス要素４０伸線機ａダイス角度ｂ支え面ｃ背面逃げ角ｄ入口の開口直径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サミエルスレッシュヴィジェイアカールアメリカ合衆国 44313 オハイオ州アクロンヘザーコート 2089

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線材を伸線加工するための装置におい
て、該伸線加工装置は複数のダイス位置を有し、２つ以上の前記ダイス位置は複数のダイスを収めてお
り、前記ダイスの各々は、約１５％から約１８％までの
一定の絞り率によって前記線材の横断面を減少させ、そ
れによって前記の複数のダイスが収められている前記ダ
イス位置の各々では、前記線材の前記横断面が、約３０
％から約３６％までの一定の絞り率により減少させられ
ることを特徴とする、ダイス位置にある複数の標準のダ
イスを通して線材を伸線加工するための装置。
【請求項２】前記の複数のダイス位置の各々には前記
の複数のダイスが収められている請求項１に記載の線材
を伸線加工するための装置。
【請求項３】前記線材が前記伸線装置を通過すると
き、前記線材が移動する方向に前記ダイス位置の前記ダ
イスが移動するのを防ぐために、前記ダイス位置ごとに
２列のダイス支えが備えられている請求項１に記載の線
材を伸線加工するための装置。
【請求項４】前記の複数のダイスは前記ダイス位置に
おいて前記の２列のダイス支えの間に配置されている請
求項３に記載の金属線材を伸線加工するための装置。
【請求項５】前記ダイスのそれぞれがダイスケーシン
グにより構成され、該ダイスケーシングは前記のダイス
位置にある前記の複数のダイスが互いに隣接していると
きはいつでも、液体潤滑剤が全てのダイス／線材境界面
に達することができるように、前記ダイスケーシングの
面に１つ以上の潤滑溝を有している請求項４に記載の金
属線材を伸線加工するための装置。
【請求項６】前記の１つ以上の潤滑溝は前記の複数の
ダイスの面を横切って延びている幾つかの溝を含む請求
項５に記載の金属線材を伸線加工するための装置。
【請求項７】前記の１つ以上の潤滑溝は、長方形か、
正方形か、または半円形の横断面形状から成っている請
求項６に記載の金属線材を伸線加工するための装置。
【請求項８】前記の１つ以上の潤滑溝は前記ダイスの
中心から外側周縁面まで半径方向外側に延びている請求
項６に記載の金属線材を伸線加工するための装置。
【請求項９】前記の各ダイス位置にある前記の複数の
ダイスは、互いに間隔をおいて配置されている請求項３
に記載の金属線材を伸線加工するための装置。
【請求項１０】前記の各ダイス位置にある前記の複数
のダイスはそれぞれ前記の各ダイス位置において、前記
２列のダイス支えの１列にある隣接する複数の前記ダイ
ス支えに接している請求項９に記載の金属線材を伸線加
工するための装置。