(57)【要約】【課題】  表面品質が良好でかつ従来よりも格段に寸法精度の高い管が得られ、また該管を能率良く製造できる表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法を提供する。【解決手段】  管４内にプラグ１を装入しフローティングさせながら、管を送ってダイス２で管の押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、前記プラグおよび/または前記ダイスとして次の(1)〜(3)のいずれかを用いる。(1)超硬合金製、セラミック製、硬質樹脂製のいずれかのもの、(2)表面硬化処理されてなるもの、(3)金属製芯材を超硬合金、セラミック、硬質樹脂製のいずれかで覆って一体化してなるもの【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を送ってダイスで管の押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、前記プラグおよび/または前記ダイスが、超硬合金製、セラミック製、硬質樹脂製のいずれかであることを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項２】
管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を送ってダイスで管の押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、前記プラグおよび/または前記ダイスが、表面硬化処理されてなることを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項３】
管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を送ってダイスで管の押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、前記プラグおよび/または前記ダイスが、金属製芯材を超硬合金、セラミック、硬質樹脂のいずれかで覆って一体化してなることを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法に関し、詳しくは、例えば自動車駆動系部品用管などのような良好な表面品質と高い寸法精度が要求される管を高能率に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鋼管等の金属管（以下、単に管ともいう。）は溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、例えば電縫鋼管のように、帯板の幅を丸め、該丸めた幅の両端を突き合わせて溶接するという方法で製造され、一方、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔後マンドレルミル等で圧延するという方法で製造される。溶接管の場合、溶接後に溶接部分の盛り上がりを研削して管の寸法精度を向上させているが、その肉厚偏差は３．０％を超える。また、継目無管の場合、穿孔工程で偏心しやすく、該偏心により大きな肉厚偏差が生じやすい。この肉厚偏差は後工程で低減させる努力が払われているが、それでも充分低減することができず、製品の段階で８．０％以上残存する。
【０００３】
自動車駆動系部品等に用いる管には肉厚、内径、外径の各偏差として３．０％以下、さらに厳しくは１．０％以下、の高寸法精度が要求される。そこで、管の肉厚、内径、外径の精度を高める手段としては、従来一般に、金属管（溶接管、継目無管とも）を造管後にダイスとプラグを用いて冷間で引き抜く製造方法（いわゆる冷牽法）がとられている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２８１２１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の冷牽法では、設備上の制約や管の肉厚・径が大きいなどによって引き抜き応力が充分得られずに縮径率を低くせざるを得ない場合などでは、加工バイト（プラグとダイス孔内面との隙間）内での管の応力が引張応力であるがゆえにダイスと管外面、および引き抜きプラグと管内面との接触が不十分となり、管の内面、外面の平滑化が不足して凹凸が残留しやすい。そのため、冷牽法では管の縮径率を大きくして加工バイト内で管の内外面とプラグ、ダイスとの間の接触を十分なものとすることが図られている。しかし、ダイスを用いて管を引き抜いた場合、管の内面に凹凸が発生し、この凹凸による粗さは管の縮径率が大きくなるほど増加する。その結果、冷牽法では高寸法精度の管を得ることが難しく、寸法精度のさらに良好な管が強く求められていた。
【０００５】
また、表面品質の良好な高寸法精度管を製造するにあたっては、プラグ外面と材料管内面、ダイス内面と材料管外面との摩擦力を可能な限り低減しないと、加工中に材料管表面に焼付き等の疵が発生して、加工後の管の表面品質が低下し、その管は製品にならないばかりか、加工時の荷重が著しく増加して加工そのものが不可能になる場合があり、その場合は加工条件を変更するために加工を中断して管を抜き出し、ダイスを交換し、プラグを抜き出す必要があって、その結果、生産能率が著しく低下していた。
【０００６】
上記したように従来の冷牽法では、高寸法精度の管を得ることが難しく、また、管の表面品質が低下する場合があるだけでなく生産能率も低いという課題が未解決のままであった。これらの課題を解決するために、本発明は、表面品質が良好でかつ従来よりも格段に寸法精度の高い管が得られ、また該管を能率良く製造できる表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成した本発明は、以下のとおりである。
（１）管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を送ってダイスで管の押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、前記プラグおよび/または前記ダイスが、超硬合金製、セラミック製、硬質樹脂製のいずれかであることを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法。
（２）管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を送ってダイスで管の押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、前記プラグおよび/または前記ダイスが、表面硬化処理されてなることを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法。
（３）管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を送ってダイスで管の押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、前記プラグおよび/または前記ダイスが、金属製芯材を超硬合金、セラミック、硬質樹脂のいずれかで覆って一体化してなることを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の高能率製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、管をその表面品質を悪化させることなく、また、能率良く、著しく良好な寸法精度に仕上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態および作用を、従来技術と対比させながら説明する。
従来、ダイスとプラグを用いて管を引き抜いた場合、管の寸法精度を向上させることが困難である理由は、引き抜きであるがゆえに、加工バイト内でダイスと管外面、プラグと管内面の接触が不十分となることに由来する。すなわち、図２に示すように、管４内にプラグ１を装入してダイス２から管４を引き抜くことにより、ダイス２の出側で管引き抜き機６により加えられた引き抜き力によって加工バイト内には引張応力が発生する。加工バイト内の入側では、管４の内面がプラグ１に沿って変形するため、外面はダイス２に接触しないかあるいは軽度にしか接触せず、また、加工バイト内の出側では、管４の外面がダイス２に接触して変形するため、内面はプラグ１に接触しないかあるいは軽度にしか接触しない。そのため、管外面、管内面ともに加工バイト内に自由変形の部分が存在して凹凸を十分平滑化できずに、引き抜き後には寸法精度の不十分な管しか得られていなかった。
【００１０】
これに比べて、本発明の押し抜きの場合、図１に示すように、管４内にプラグ１を装入し、ダイス２の入側から管押し機３にて管４を送ってダイス２に押し込むことにより、加工バイト内の管４全域に亘り圧縮応力が作用する。その結果、加工バイト内の入側、出側を問わず、管４はプラグ１およびダイス２に十分接触できる。しかも、軽度の縮径率であっても、加工バイト内は圧縮応力状態となるため、引き抜きに比較して管とプラグ、管とダイスが十分接触しやすくて、管は平滑化しやすくなるので、高寸法精度の管が得られるわけである。なお、生産性の点から、複数の管４を次々と連続してダイス２に押し込めるよう、プラグ１は管内でフローティングさせるものとする。
【００１１】
また、高寸法精度管の製造にあたり、加工中にプラグ外面と管内面、ダイス内面と管外面が焼き付いて材料管表面に焼き付き疵が発生する場合がある。焼き付き疵が発生すると、その管は製品とならないため、製品歩留りが低下する。
本発明の押し抜き加工では、従来の引き抜き加工と異なり、加工バイト内が圧縮場であるため、同一縮径率ではダイスと材料、プラグと材料との間の面圧が上昇しやすく、焼き付きが発生しやすい条件にさらされている。
【００１２】
したがって、本発明者らはダイスおよびプラグの材質に着目した。すなわち、ダイスおよび/またはプラグが、管内外面との焼き付きが起りにくい材料で製作したもの、該材料で表面硬化処理したもの、該材料で金属製芯材を覆って一体化したもののいずれかであると、加工時の摩擦係数が低減して焼き付き疵を発生させることがなく、押し抜きを有利に行うことが可能になるわけである。
【００１３】
そこで、種々検討を重ねた結果、以下の知見を得た。すなわち、ダイスおよび/またはプラグを超硬合金製またはセラミック製とするのがよい。超硬合金やセラミックは粉体を焼結する方法で製造され、強い引張力やせん断力が作用すると割れやすくて脆い性質があることが従来知られている。しかし、本発明の押し抜き加工では、加工バイト内が圧縮場であるため、ダイスおよび/またはプラグが超硬合金製またはセラミック製であっても割れにくく、加工時の面圧が大きくなっても充分耐えられるのである。
【００１４】
本発明では、超硬合金としては、タングステンカーバイドにコバルトやニッケルを分散させたもの、あるいはさらにクロム、バナジウム、チタン等を加えたものがよく、一方、セラミックとしては、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ等がよい。
また、コストを削減して焼き付きを防止するには、通常の金属製のダイスおよび/またはプラグに表面硬化処理を施したものを用いると有利である。表面硬化処理には、超硬合金を溶射したり、ＰＶＤ、ＣＶＤ等を行ったり、浸炭等の手段がある。表面硬化処理により形成された薄い硬化膜は加工バイト内で剥離しやすいというのが従来の通説であるが、本発明の押し抜きでは、加工バイト内が圧縮場であるため、薄い硬化膜が常に圧縮されている結果、剥離が起りにくく有利に焼き付きを防止できるのである。
【００１５】
さらに、焼き付き防止に加え、管とダイス、管とプラグの摩擦力を低減させ荷重を低くするには、ダイスおよび/またはプラグを硬質樹脂製とするのがよい。この硬質樹脂としては、硬質テフロン（テフロンとはテトラフルオロエチレンＣ２Ｆ４の重合体を意味する）、硬質ナイロン等がよい。従来の引き抜きでプラグやダイスに硬質樹脂製のものを用いると、加工バイト内の管に引張力およびせん断力が作用するため、硬質樹脂の表面が摩耗したり引きちぎられて使用に耐えなかったが、本発明の押し抜きでは加工バイト内が圧縮場であるため、プラグやダイスが硬質樹脂製であっても、硬質樹脂の表面が摩耗しにくく引きちぎられることもなく、有利に焼き付きを防止できるのである。また、硬質樹脂そのものが潤滑作用をもつため摩擦力を低減でき荷重を低くできる。
【００１６】
また、プラグやダイスのコストを比較的低く抑えて寿命を長く保持するには、プラグおよび/またはダイスとして、金属製芯材を超硬合金、セラミック、硬質樹脂のいずれかで覆って一体化させたものを用いるとよい。一体化させるには熱間静水圧プレス等の手段がある。
なお、本発明では、管とプラグおよび/またはダイスとの摩擦力をさらに低減するために、プラグ装入前の管の内面および/または外面に潤滑皮膜を形成してもよい。潤滑被膜の形成に用いる潤滑剤としては、液体潤滑剤、グリース系潤滑剤、乾燥性樹脂系潤滑剤（すなわち、乾燥性樹脂、あるいは該乾燥性樹脂を溶剤で希釈した液、あるいは該乾燥性樹脂のエマルジョン）のいずれも好ましい。
【実施例】
【００１７】
φ４０ｍｍ×６．０ｍｍｔ×５．５ｍｍＬの鋼管を素材とし、図１に示した形態の押し抜き加工または図２に示した形態の引き抜き加工を行った。これらの加工では縮径率を１０％、ダイス出側の鋼管の肉厚を６．０ｍｍに設定した。プラグには鏡面のプラグを用いた。ダイスには一体型固定ダイスを用いた。加工中、管内のプラグはフローティング状態に保った。用いるプラグおよびダイスの材質を表１の各条件に示すとおり種々変え、各条件につき１０本の鋼管を加工した。
【００１８】
各条件で製造された鋼管について、表面疵の発生状況、加工能率および肉厚精度を調査した結果を表１に示す。肉厚精度は、管の円周方向断面を画像解析し、肉厚断面の画像から平均肉厚に対する最大偏差（すなわち肉厚偏差＝（最大肉厚−最小肉厚）／平均肉厚×１００％）を測定して評価した。加工能率は、従来例の１時間当たりの加工本数を１(基準)とした相対比で示した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１より、本発明要件を満たすプラグおよびダイスを用いて押し抜きを行った本発明例では表面疵の発生はない。肉厚精度は良好であり、加工能率は格段に高い。これに対し、通常の鋼製プラグおよび鋼製ダイスを用いて押し抜きを行った比較例では肉厚精度は良好であるが、表面疵が発生し、ダイスおよびプラグを交換する必要が生じたため加工能率が本発明例よりも低い。また、通常の鋼製プラグおよび鋼製ダイスを用いて引き抜きを行った従来例では肉厚精度が悪い。また、表面疵が発生し、ダイスおよびプラグを交換する必要が生じたことに加え、引き抜きでは図２に示されるように管の先端を窄める必要があって連続送りができず単発の加工になるため、加工能率は比較例よりも低い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明で用いる押し抜きの概要を示す縦断面図である。
【図２】従来の冷牽法の概要を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  プラグ
２  ダイス（一体型固定ダイス）
３  管押し機
４  管（金属管、鋼管）
５  管押し抜き方向
６  管引き抜き機
７  管引き抜き方向
【図１】
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【図２】
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