JPH10166027A - 高圧ホース補強用金属線の製造方法および高圧ホース - Google Patents
高圧ホース補強用金属線の製造方法および高圧ホースInfo
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- JPH10166027A JPH10166027A JP8329595A JP32959596A JPH10166027A JP H10166027 A JPH10166027 A JP H10166027A JP 8329595 A JP8329595 A JP 8329595A JP 32959596 A JP32959596 A JP 32959596A JP H10166027 A JPH10166027 A JP H10166027A
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Abstract
性破壊しにくい金属線を製造できる方法を提供し、さら
にこのような金属線を用いて柔軟性に富み、軽量な高圧
ホースを提供する。 【解決手段】 C含有率0.90〜1.10%、Cr含
有率0.1〜0.3%の線材の表面に、Cu含有率68
〜72重量%、Zn含有率32〜28重量%のブラスめ
っき層を4.5〜7.5g/kgの付着量で形成し、ダ
イヤモンドダイスおよびダブルダイスを用いて湿式伸線
加工することにより高圧ホース補強用金属線を製造す
る。
Description
用いられる高圧ホース補強用金属線の製造方法及びこの
金属線を用いた高圧ホースに関する。
で使用される高圧ホースは、機械の大型化やスピードア
ップなどの要求性能に対応して、年々耐圧力負荷の大き
いものの開発が要求されている。こうした高圧ホース
は、例えば図1(A)及び(B)に示すように、管状の
内面層1の外側に、補強層2及び中間層3を複数層被覆
し、更に外面層4を被覆した構造を有している。内面層
1は内側に流体(油、水など)を通すものであり、その
材質としては流体の漏れを防止し流体をスムーズに流す
ように、その流体の性質に適合するゴム又はプラスチッ
クからなる可撓性材料、例えばNBR系ゴムが選択され
る。補強層2は金属線を網目に編むか、又は金属線をス
パイラル状に巻回することにより形成される。金属線を
スパイラル状に巻回する場合、隣接する補強層2で巻回
方向を互いに逆方向とすることが好ましい。中間層3は
補強層2の層間を充填し、補強層2相互の接触、摩擦を
防止する作用を有する。補強層2及び中間層3の数は目
的に応じて任意でよいが、一般には偶数層とすることが
好ましい。外面層4は補強層2を外部から保護するため
に設けられ、例えばCR系ゴムが用いられる。図1は補
強層を4層のスパイラル構造とした場合を示している。
できるように柔軟で耐久性に優れていることが最も重要
であり、しかもこれらの特性を維持しながら軽量化およ
びコンパクト化することが要求されている。このため、
補強層に用いる金属線は、強度が高く、耐久性に優れて
いることが不可欠である。
線は、C量0.7〜0.9%の高炭素鋼ワイヤにブラス
(黄銅)めっきを施し、タングステンカーバイド(W
C)からなるアプローチ角8〜12°のダイスを使用し
て伸線加工することにより製造されている。しかし、こ
のような金属線は、以下に示すような問題点を有し、ホ
ースの軽量化、コンパクト化の要求には対応が困難であ
った。
ゴムとの接着性能を付与するためであるが、めっき組成
によっては伸線加工性およびゴム接着性能が悪くなるこ
とがあった。すなわち、低Cuのブラスめっきを施す
と、ワイヤ表面形状が粗く、疲労または腐食の起点にな
ることがある。しかも、低Cuのブラスめっきではゴム
接着性能が悪くなるという問題があった。
強度を高めようとすると内部と表面とで硬度が大きく変
化するため、脆性破壊しやすくなり、高圧ホース用の金
属線としては使用できないという問題があった。
なゴム接着性を有し、高強度で、かつ脆性破壊しにくい
金属線を製造できる方法を提供し、さらにこのような金
属線を用いて柔軟性に富み、軽量な高圧ホースを提供す
ることにある。
用金属線の製造方法は、C含有率0.90〜1.10
%、Cr含有率0.1〜0.3%の線材の表面に、Cu
含有率68〜72重量%、Zn含有率32〜28重量%
のブラスめっき層を4.5〜7.5g/kgの付着量で
形成し、ダイヤモンドダイスおよびダブルダイスを用い
て湿式伸線加工することを特徴とするものである。
複数層重ねられた補強層及び中間層と、外面層とを有す
る高圧ホースにおいて、前記補強層が、C含有率0.9
0〜1.10%、Cr含有率0.1〜0.3%の線材の
表面に、Cu含有率68〜72重量%、Zn含有率32
〜28重量%のブラスめっき層を4.5〜7.5g/k
gの付着量で形成し、ダイヤモンドダイスおよびダブル
ダイスを用いて湿式伸線加工した金属線をスパイラル状
に巻くか又は編組したものからなることを特徴とするも
のである。
90〜1.10%、Cr含有率0.1〜0.3%の線材
を使用する。線材のC含有率を0.90〜1.10%と
規定したのは、この範囲であればワイヤの引張り強度を
向上させることができるためである。線材のC含有率が
0.90%未満では、所定のワイヤ強度が得られない。
C含有率が1.10%を超えると、線材が硬くなりすぎ
て伸線加工時に断線が多発し、伸線加工が困難になる。
線材のCr含有率を0.1〜0.3%と規定したのは、
この範囲であればパテンティングにより組織を微細化す
ることができ、強度を向上させることができるためであ
る。線材のCr含有率が0.1%未満では、パテンティ
ングによる組織の微細化効果が少ない。Cr含有率が
0.3%を超えると、パテンティングしてもCr炭化物
が拡散せずに組織内に残り、靱性の劣化の原因になる。
面に、Cu含有率68〜72重量%、Zn含有率32〜
28重量%のブラス(黄銅)めっき層を4.5〜7.5
g/kgの付着量で形成する。この場合、ブラスめっき
層は拡散めっきにより形成することが好ましい。拡散め
っきを採用すれば、めっき層の内層部までCu含有率を
高くすることができる。このブラスめっき層は、Cuの
組成が高いので、線材の伸線加工性およびゴム接着性を
向上させることができる。
含有量が32重量%を超える場合)には、外面層に使用
するCR系ゴムと金属線とのゴム接着性が30%以下に
低下してしまい、良好なゴム接着が得られず、使用でき
ない。一方、Cu含有率が72重量%を超える場合(Z
n含有量が28重量%未満の場合)には、Cu組織がα
−Cuのみになり、内面層に使用するNBR系ゴムと金
属線とのゴム接着性が30%以下に低下してしまい、良
好なゴム接着性が得られず、使用できない。また、ブラ
スめっきの製造コストが高くなり、経済的でなくなる。
未満では、内面層に使用するNBR系ゴムおよび外面層
に使用するCR系ゴムと金属線とのゴム接着性が30%
以下に低下してしまい、良好なゴム接着性が得られず、
使用できない。一方、ブラスめっき層の付着量が7.5
g/kgを超えると、ブラスめっきの製造コストが高く
なり、経済的でなくなる。
線材を、ダイヤモンドダイスおよびダブルダイスを用い
て湿式伸線加工する。この湿式伸線加工後の金属線表面
の引張り残留応力を小さくするには、ダイスのアプロー
チ角を適切に規定することも重要である。アプローチ角
は、図2に示すように、ケース11の内部にニブ12を
取り付けた構造を有するダイスで、ニブ12において金
属線を細くしていく部分(アプローチ)の角度であり、
図中αで示される。ここで、ダイヤモンドダイスはダイ
スのニブが焼結ダイヤモンドからなるものであり、最終
引き抜きダイス(ダブルダイス)の上流に数個設けられ
る。アプローチ角は8〜10°に設定される。また、ダ
ブルダイスは最終引き抜きダイスとして設けられ、2枚
のダイスを直列に並べたものである。アプローチ角は8
〜10°に設定される。このダブルダイスの出口側ダイ
スでは引き抜き減面率1.2〜3.9%のスキンパスと
する。このような構成により、引き抜きによるワイヤの
発熱を低減し、引き抜き直後のワイヤ温度をシングルダ
イスの場合に比べ25〜40℃程度も低くすることがで
きる。スキンパス用ダイスによる減面率を1.2〜3.
9%としたのは、減面率が1.2%未満で加工量が少な
すぎると残留応力の緩和作用が少なく、減面率が3.9
%を超えて加工量が大きすぎても同様に残留応力の緩和
作用が少なくなるためである。
めっきを施した線材が高強度でかつ伸線性に優れてお
り、しかも所定の条件で線材を湿式伸線加工しているの
で、得られる金属線が以下のような優れた性能を示す。
のばらつきを抑えることができ、耐久性が向上する。
(2)伸線加工後の金属線の硬度を800±20Hv以
内という狭い範囲に抑えることができるので、耐久性が
向上する。(3)伸線加工後の金属線の表面には疲労お
よび腐食の起点となる凹凸が少ないので、耐疲労性およ
び耐腐食性が向上する。
属線をスパイラル状に巻くか又は編組して作製した補強
層を有する高圧ホースは、軽量化でき、かつ柔軟性に富
み耐久性にも優れている。
線の物性を測定し、これらの金属線を用いて作製された
高圧ホースの性能を調べた。
0.2%、線径3.90mmの線材の表面に、拡散めっ
きによりCu含有率68%(Zn含有率32%)、めっ
き厚さ0.9μm、めっき付着量6g/kgのブラスめ
っきを施した。この線材を、ダイヤモンドダイスおよび
ダブルダイス(アプローチ角:8°または10°)をセ
ットした湿式伸線機により伸線加工して、線径0.6m
mの金属線を得た。
表面に、拡散めっきによりCu含有率68%(Zn含有
率32%)、めっき厚さ0.9μm、めっき付着量6g
/kgのブラスめっきを施した。この線材を、ダイヤモ
ンドダイスおよびダブルダイス(アプローチ角:12
°)をセットした湿式伸線機、またはタングステンカー
バイド(WC)からなるダイス(アプローチ角12°)
をセットした湿式伸線機により伸線加工して、線径0.
6mmの金属線を得た。
内部応力の発生状況を模式的に図3(A)〜(D)に示
す。すなわち、図3(A)のようにアプローチ角が8〜
10°のダイヤモンドダイスおよびダブルダイスを用い
て伸線加工した場合、図3(B)のように金属線の表面
と中心部とで内部応力にそれほど大きなばらつきは生じ
ない。これに対して、図3(C)のようにWCダイスを
用いて伸線加工した場合、図3(D)のように金属線の
表面と中心部とで内部応力に大きなばらつきが生じる。
残留応力、ビッカース硬度分布および表面粗さを測定し
た。これらの物性の測定方法は以下の通りである。引張
強さ:マイクロメーターにより測定したワイヤ径と切断
荷重より、下記の計算式により求めた。
1×(ワイヤ径)2 } 表面粗さ:金属線を樹脂に埋め込み、金属線の断面方向
に切断した後、ブラスめっき層のみを溶解し、光学顕微
鏡を使用して鉄地表面の凹凸状態を観察し、凹凸の最大
値を表面粗さとした。なお、実施例2および比較例4に
ついては、図4(A)および(B)にも表面粗さの測定
結果を示す。
の表面部および内部(中心部までの3点)のビッカース
硬度を重り200g、荷重時間15秒の条件で求めた。
実施例2および比較例2については、図5にもビッカー
ス硬度分布の測定結果を示す。
張り残留応力の測定方法としてはX線回折法やスプリッ
ト法などが知られている。しかし、ホースに使用される
金属線は線径が細いため、これらの方法では引張り残留
応力を測定することができない。これに対して、本発明
者らは線径の細い金属線でも引張り残留応力を測定する
ことができる方法を考案した。この方法について図6
(A)および(B)を参照して説明する。図6(A)に
示すように、金属線21の片面に耐酸塗料22を塗布
し、耐酸塗料22を乾燥した後、露出部分を酸でエッチ
ングする。図6(B)に示すように金属線21は残留応
力に起因して円弧状に湾曲する。残留応力が大きいほ
ど、金属線21の湾曲が大きくなる。すなわち、残留応
力の大きさは金属線21の曲率半径Rの逆数と相関する
ので、Rを測定し、1/Rから残留応力の相対値を求め
ることができる。
留応力は比較例4の値を100とした指数で表示してい
る。また、これらの金属線をNBR系ゴムおよびCR系
ゴムに埋め込み、ゴム接着性を調べた。
巻いて、実施例1、2および比較例1〜3の金属線につ
いてはφ32mm×4S構造(ワイヤ平均密度92
%)、比較例4の金属線についてはφ32mm×6S構
造(ワイヤ平均密度92%)の高圧ホースを作製し、最
小破壊圧力、耐久性能(インパルス性能)、単位長さ当
りの質量、曲げ力を測定した。これらの性能の測定方法
は以下の通りである。
75)に規定される破壊試験法により、ホースの最小破
壊圧力を測定した。 耐久性能(インパルス性能):SAE J343Dに規
定される衝撃圧力試験法に準じて試験を行い、ホース破
壊に至る回数によりインパルス性能を評価した。なお、
取付は180ベンド (−8〜−12)、90ベンド
(−16以上)とした。試験油としてSAE #30相
当油を用い、油温を120℃に設定した。常用圧力は各
サンプルの最小破壊圧力の1/4とした。圧力波形は図
7の斜線部で表わされるSAE矩形波型とした。
長さに切断して質量(g)を測定し、ホース質量(g/
m)とした。 曲げ力:高圧ホースを3mの長さに切断して一端を固定
し、他端にバネ式はかりを取り付け、高圧ホースを曲げ
半径R=350mmで曲げるのに要する力Pを曲げ力と
した。曲げ力が小さいほど、高圧ホースは柔軟性に優れ
ている。
留応力は比較例4の値を100とした指数で表示してい
る。なお、破壊圧力および耐久性能は比較例4の値を1
00とした指数で、質量および曲げ力は絶対値と比較例
4の値を100とした指数とで表示している。
金属線は、比較例1〜4の金属線と比較して、引張強さ
が高く、ビッカース硬度のばらつきが小さい。このた
め、実施例1、2の金属線を用いて作製された高圧ホー
スは、比較例1〜4のものと比較して、軽量で柔軟性が
高く、耐久性能にも優れている。
ム接着性をさらに詳細に検討した(実施例2および比較
例4は再掲)。
有する線材の表面に拡散めっきにより表3の示すブラス
めっきを施した。この線材を表3に示すダイスをセット
した湿式伸線機により伸線加工して線径0.6mmの金
属線を得た。
系ゴムに埋め込み、ゴム接着性を調べた。なお、加硫条
件は150℃×30分とし、ゴム接着性をASTM(D
1871)にしたがって評価した。これらの結果を表4
に示す。
線はゴム接着性が不良であり、これらの金属線を用いて
作製される高圧ホースは性能が劣っている。具体的に
は、比較例5はゴム付着率が低く使用できないものであ
り、しかも鉄地表面の凹凸が多いため高圧ホースの耐疲
労性が悪くなる。比較例6はα−Cuの比率が高くNB
R系ゴムと接着しなくなるうえ、製造コストが高くなる
ため経済的でない。比較例7はゴム付着率が著しく低い
ため使用できない。比較例8は鉄地表面の凹凸が多いた
め耐高圧ホースの耐疲労性が悪くなるうえ、製造コスト
が高くなるため経済的でない。これに対して実施例2〜
6の金属線はゴム接着性が良好である。したがって、こ
れらの金属線を用いて作製される高圧ホースは優れた性
能を示す。
生じる原因は、ブラスめっき層の表面プロファイルに基
づくものであると考えられる。そこで、実施例2および
比較例4の金属線について、ESCA分析器でブラスめ
っき層をスパッタリングし、ブラスめっき層の深さ方向
のCu/Znの合金比率を測定した。その結果を図9
(A)および(B)に示す。
金属線におけるブラスめっき層では内部ほどCu含有率
が高くなっているため、CR系ゴムとのゴム接着性に優
れていると考えられる。一方、比較例4の金属線におけ
るブラスめっき層では内部でCu含有率がそれほど高く
ないため、CR系ゴムとのゴム接着性に劣っていると考
えられる。
好なゴム接着性を有し、高強度で、かつ脆性破壊しにく
い金属線を製造することができ、さらにこのような金属
線を用いて柔軟性に富み、軽量な高圧ホースを提供でき
る。
ースの端面を示す平面図。
生状況を模式的に示す図。
面粗さを示す図。
ッカース硬度分布を示す図。
中の試験油に加える圧力波形を示す図。
ラスめっき層の表面プロファイル分析結果を示す図。
Claims (2)
- 【請求項1】 C含有率0.90〜1.10%、Cr含
有率0.1〜0.3%の線材の表面に、Cu含有率68
〜72重量%、Zn含有率32〜28重量%のブラスめ
っき層を4.5〜7.5g/kgの付着量で形成し、ダ
イヤモンドダイスおよびダブルダイスを用いて湿式伸線
加工することを特徴とする高圧ホース補強用金属線の製
造方法。 - 【請求項2】 内面層と、交互に複数層重ねられた補強
層及び中間層と、外面層とを有する高圧ホースにおい
て、前記補強層が、C含有率0.90〜1.10%、C
r含有率0.1〜0.3%の線材の表面に、Cu含有率
68〜72重量%、Zn含有率32〜28重量%のブラ
スめっき層を4.5〜7.5g/kgの付着量で形成
し、ダイヤモンドダイスおよびダブルダイスを用いて湿
式伸線加工した金属線をスパイラル状に巻くか又は編組
したものからなることを特徴とする高圧ホース。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8329595A JPH10166027A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 高圧ホース補強用金属線の製造方法および高圧ホース |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8329595A JPH10166027A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 高圧ホース補強用金属線の製造方法および高圧ホース |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10166027A true JPH10166027A (ja) | 1998-06-23 |
Family
ID=18223113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8329595A Pending JPH10166027A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 高圧ホース補強用金属線の製造方法および高圧ホース |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10166027A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002257266A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Toyox Co Ltd | 自動販売機用飲料ホース |
JP2011196402A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴムホースの製造方法 |
JP2012057734A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴムホースおよびその製造方法 |
WO2024088499A1 (en) | 2022-10-24 | 2024-05-02 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Cooling system for linear product and method for manufacturing linear product |
-
1996
- 1996-12-10 JP JP8329595A patent/JPH10166027A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002257266A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Toyox Co Ltd | 自動販売機用飲料ホース |
JP2011196402A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴムホースの製造方法 |
JP2012057734A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴムホースおよびその製造方法 |
WO2024088499A1 (en) | 2022-10-24 | 2024-05-02 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Cooling system for linear product and method for manufacturing linear product |
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