(57)【要約】【課題】伸線後の線材のクセを制御できるダイスを提供する。【解決手段】ダイス１は、上流側から順にリダクション１ｃ、円筒形状のベアリング１ｄおよびバックリリーフ１ｅを有し、ベアリング１ｄの長さＬはベアリング１ｄの内径Ｄの０％を超え３０％以下であり、バックリリーフ１ｅの断面積がベアリング１ｄの断面積の１００％を超え１０５％以下でありバックリリーフ角θは２°以上６°以下であり、リダクション１ｃの断面積がベアリング１ｄの断面積の１００％を超え１１０％以下であり、リダクション角γは２°以上６°以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から順にリダクション、円筒形状のベアリング、およびバックリリーフを有し、
前記ベアリング長さは前記ベアリングの直径の０％を超え３０％以下であり、
前記バックリリーフの断面積が前記ベアリングの断面積の１００％を超え１０５％以下でありバックリリーフ角は２°以上６°以下であり、
前記リダクションの断面積が前記ベアリングの断面積の１００％を超え１１０％以下であり、リダクション角は２°以上６°以下である、ダイス。
【請求項２】
前記バックリリーフ角は４°以上６°以下である、請求項１に記載のダイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイスは、たとえば、特開平８−２９１３６９号公報（特許文献１）、特開２００６−５５９２５号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９１３６９号公報
【特許文献２】特開２００６−５５９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のダイスでは、伸線後の線材のクセを制御することが困難であるという問題があった。そこでこの発明は上記の問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係るダイスは、上流側から順にリダクション、円筒形状のベアリング、およびバックリリーフを有し、ベアリング長さはベアリングの内径の０％を超え３０％以下であり、バックリリーフの断面積がベアリング断面積の１００％を超え１０５％以下でありバックリリーフ角は２°以上６°以下であり、リダクションの断面積がベアリングの断面積の１００％を超え１１０％以下であり、リダクション角は２°以上６°以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施の形態１に従ったダイスの正面図である。
【図２】段付きキャプスタンローラを備えたスリップ型伸線機の模式図である。
【図３】実施の形態２に従ったノンスリップ型伸線機の模式図である。
【図４】伸線後の線材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［本発明の実施形態の説明］
（実施の形態１）
図１で示すように、実施の形態１に従った伸線用のダイス１は孔１ｈを有する。ダイス１は、上流側から順にベル１ａ、アプローチ１ｂ、リダクション１ｃ、ベアリング１ｄ、バックリリーフ１ｅおよびエクジット１ｆを有する。
【０００８】
ベル１ａは孔１ｈの最も上流側に位置している。ベル１ａを規定する孔１ｈの側面の角度αはベル角である。ベル１ａは、伸線される線材および潤滑材の入口に該当する。
【０００９】
アプローチ１ｂは、ベル１ａの下流に設けられる。ベル１ａとアプローチ１ｂとの境界において、孔１ｈの傾きが連続的に変化していてもよく、非連続的に変化していてもよい。アプローチ１ｂを規定する孔１ｈの側面の角度βはアプローチ角である。
【００１０】
リダクション１ｃは、アプローチ１ｂの下流に設けられる。アプローチ１ｂとリダクション１ｃとの境界において、孔１ｈの傾きが連続的に変化していてもよく、非連続的に変化していてもよい。リダクション１ｃを規定する孔１ｈの側面の角度γはリダクション角である。
【００１１】
ベアリング１ｄは、リダクション１ｃの下流に設けられる。リダクション１ｃとベアリング１ｄとの境界において、孔１ｈの傾きが連続的に変化していてもよく、非連続的に変化していてもよい。ベアリング１ｄを規定する孔１ｈの内径Ｄは一定である。ベアリング１ｄは円筒形状である。ベアリング１ｄは、孔１ｈにおいて最も孔径が小さい部分である。
【００１２】
バックリリーフ１ｅは、ベアリング１ｄの下流に設けられる。ベアリング１ｄとバックリリーフ１ｅとの境界において、孔１ｈの傾きが連続的に変化していてもよく、非連続的に変化していてもよい。バックリリーフ１ｅを規定する孔１ｈの側面の角度θはバックリリーフ角である。
【００１３】
エクジット１ｆは、バックリリーフ１ｅの下流に設けられる。ベアリング１ｄとバックリリーフ１ｅとの境界において、孔１ｈの傾きが連続的に変化していてもよく、非連続的に変化していてもよい。バックリリーフ１ｅを規定する孔１ｈの側面の角度φはエクジット角である。
【００１４】
リダクション１ｃの内径をＲＤとすると、ＲＤとＤとの間には、Ｄ＜ＲＤ≦１．０４９Ｄの関係が成立する。そのため、上記関係の内径ＲＤを有する部分がリダクション１ｃである。リダクション１ｃの断面積はベアリング１ｄの断面積の１００％を超え１１０％以下である。
【００１５】
バックリリーフ１ｅの内径をＢＤとすると、ＢＤとＤとの間には、Ｄ＜ＢＤ≦１．０２５Ｄの関係が成立する。そのため、上記関係の内径ＢＤを有する部分がバックリリーフ１ｅである。バックリリーフ１ｅの断面積はベアリング１ｄの断面積の１００％を超え１０５％以下である。
【００１６】
ベアリング１ｄの長さはＬである。ＬとＤとの間には、０＜Ｌ≦０．３Ｄの関係が成立する。
【００１７】
リダクション１ｃ、ベアリング１ｄおよびバックリリーフ１ｅの形状を測定するためには、孔１ｈに転写材（たとえば、丸本ストルアス株式会社製、レプリセット）を充填して、孔１ｈの形状を転写したレプリカを作製する。このレプリカを、中心線１ｐを含む平面で切断し、図１の孔１ｈのような孔１ｈの断面図を得る。断面図において、内径が最も狭くかつ円筒状の部分をベアリング１ｄとする。断面図において、ベアリング１ｄに隣接してベアリング１ｄの上流に位置し、内径ＲＤがＤ＜ＲＤ≦１．０４９Ｄを満たす部分をリダクション１ｃとする。断面図において、ベアリング１ｄに隣接してベアリング１ｄの下流に位置し、内径ＢＤがＤ＜ＢＤ≦１．０２５Ｄを満たす部分をバックリリーフ１ｅとする。
【００１８】
リダクション角γの測定にあたっては、孔１ｈの断面図において、リダクション１ｃの基準点１１ｃ（ＲＤ＝１．０４９Ｄの部分）において両側面に接線１２ｃ，１３ｃを引き、２つ接線１２ｃ，１３ｃのなす角度をリダクション角γとする。
【００１９】
バックリリーフ角θの測定にあたっては、孔１ｈの断面図において、バックリリーフ１ｅの基準点１１ｅ（ＢＤ＝１．０２５Ｄの部分）において両側面に接線１２ｅ，１３ｅを引き、２つの接線１２ｅ，１３ｅのなす角度をバックリリーフ角θとする。
【００２０】
図２は、段付きキャプスタンローラを備えたスリップ型伸線機の模式図である。図２で示すように、段付きキャプスタンローラー１０１，１０２を備えたスリップ型伸線機では複数のダイス９が配置される。各ダイス９のパス毎に所定の断面積減少率となるように各ダイス９のベアリングの直径を設定する。線材８はダイス９を通過する毎に走行速度が増加する。段付きキャプスタンローラー１０１，１０２の各段は、その周速度が、線材の走行速度よりも常に早くなるように設計される。これにより線材８がたわまないようにする。したがって、線材８の走行速度と、段付きキャプスタンローラー１０１，１０２の周速度の速度差分だけスリップしながら伸線加工が行われる。スリップしながら伸線されるため、線材８の表面に傷が発生する問題がある。線材８の直径は、最終のパスとなる仕上げ用のダイス１のベアリングの内径Ｄによって決定される。最終の仕上げ用のダイス１の精度（ベアリングの直径、真円度）は精密に制御しなければならない。実施の形態で示すダイス１は仕上げ用のダイスとして用いるとその性能を最大限に発揮する。
【００２１】
供給ボビン１０３から線材８が矢印１１１で示す方向に供給される。線材８はダイス９によって伸線される。段付きキャプスタンローラー１０１，１０２によって線材８が送られる。段付きキャプスタンローラー１０１，１０２は矢印Ｒ１で示す方向に回転する。段付きキャプスタンローラー１０１，１０２の外径は、線材８の流れの下流に行くにしたがって大きくなる。これは下流に行くほど線材８の断面積が小さくなり、線材８の送り速度が速くなるからである。最後に線材８は巻取りボビン１０４に巻き取られる。線材８は、タイヤおよび高圧ホースの補強用スチールコード、半導体インゴットのスライシング用ソーワイヤなどの鋼線材として用いられる。
【００２２】
ダイス１の中心線１ｐは、線材８に対して角度ｋだけ傾斜して配置される。ダイス１の中心線１ｐが線材８に対して傾斜することで、線材８にクセ（湾曲形状）を形成することができる。これにより、円筒状の巻取りボビン１０４に線材８を巻き付け易くなる。本発明者は、ダイス１において長距離の伸線を行った後であっても線材８に適切なクセ（湾曲形状）付与するために鋭意検討を行ったところ、線材８を巻き取る直前のダイス１を線材の方向に対して傾けることでクセを付与できることが分かった。具体的には、３００ｋｍ以上の伸線に用いる場合には、リダクション角、バックリリーフ角およびベアリング長さを特定の範囲とした場合にのみ当該課題を解決できることを見出した。
【００２３】
ベアリング長さＬはベアリングの内径Ｄの０％を超え３０％以下とする必要がある。ベアリング長さＬがベアリング１ｄの内径Ｄの３０％を超えるとベアリング１ｄが長くなりすぎて、ベアリング１ｄでの伸線抵抗が大きくなり発熱しやすいため、長距離の伸線後にカール評価が悪化する。
【００２４】
バックリリーフ１ｅの断面積がベアリングの断面積の１００％を超え１０５％以下でありバックリリーフ角θは２°以上６°以下である。バックリリーフ角θが２°未満であると、バックリリーフ角θが小さすぎるためバックリリーフ１ｅがベアリング１ｄと同様の働きをするため伸線抵抗が大きくなり発熱しやすいためカール評価が悪化する。バックリリーフ角θが６°を超えるとカールを付与するためには傾き角度ｋを大きくする必要があり、ダイス１と線材との接触面が不安定になる。そのため、長距離の伸線後にカール評価が悪化する。リダクション１ｃの断面積がベアリング１ｄの断面積の１００％を超え１１０％以下であり、リダクション角γは２°以上６°以下である。リダクション角γが２°未満であるとリダクション角γが小さくなりすぎてリダクション１ｃがベアリング１ｄと同様の働きをするため伸線抵抗が大きくなり発熱しやすいため長距離の伸線後のカール評価が悪化する。リダクション角γが６°を超えるとリダクション角γが大きくなるためリダクション１ｃ内で急激に内径が変化した後にカールを付与するため、長距離の伸線後の線材の品質が不安定になる。
【００２５】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に従ったノンスリップ型伸線機の模式図である。図３で示すように、ノンスリップ型伸線機に実施の形態１で説明したダイス１を適用してもよい。ダンサープーリー５２４、ダイス９およびキャプスタンローラー５２１をひとつの伸線機として、複数の伸線機を同期制御してつなげた形式としたのがノンスリップ型伸線機である。ダイス９通過後の線材８の走行速度は、次に接触するキャプスタンローラー５２１，５２２の周速度に等しいので、線材８とキャプスタンローラー５２１，５２２の間でスリップが発生しない。ダンサープーリ―５２４が矢印で示す方向に回動可能であるためダンサープーリ―５２４によって供給ボビン１０３、キャプスタンローラー５２１，５２２、ボビン５３１間の距離を調整することができる。その結果、線材８がキャプスタンローラー５２１，５２２に対してスリップすることを防止できる。最終の伸線においてダイス１でクセが付与される。
【００２６】
（実施例１）
表１の試料番号１〜５で示すダイス（Ｄ＝０．１ｍｍ）を作成した。ダイスの素材は焼結ダイヤモンドである。形状は図１で示される。
【００２７】
【表１】
2019155437.tif 000003
【００２８】
表１において、「ベアリング長さ（％）」とはベアリングの内径Ｄに対するベアリングの長さの比率をいい、たとえば「５」とは、ベアリング長さは０．０５Ｄであることを示す。
【００２９】
表１のダイスを図２のダイス１として用いてブラスメッキピアノ線を伸線した。ブラスメッキピアノ線の伸線後の外径は０．１ｍｍで、ダイス１で伸線前のブラスメッキピアノ線の外径は０．１０５ｍｍで、伸線後の線速５００ｍ／ｍｉｎである。伸線後の線材８は図４で示すようにコイル状になった。伸線後の線材を切り取って定盤に置いたときのカール直径ｄ（図４）が３００ｍｍになるように傾き角度（図２におけるｋ）を調整しながら１ｋｍ伸線した。その後、さらに３００ｋｍ伸線してカール評価を行い、カール直径ｄが２５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下を評価「ＡＡ」、２００ｍｍ以上２５０ｍｍ未満を評価「Ａ」、１５０ｍｍ以上２００ｍｍ未満を評価「Ｂ」とした。
【００３０】
バックリリーフ角が１°の試料番号１では、カール評価が「Ｂ」である。これはバックリリーフ角が小さすぎるためバックリリーフがベアリングと同様の働きをするため伸線抵抗が大きくなり発熱しやすいためカール評価が悪化すると考えられる。さらにバックリリーフの角度が小さい場合には、線材とダイス孔側面との接触面積が増加し、伸線抵抗が増加して断線しやすくなる。
【００３１】
バックリリーフ角が７°の試料番号５ではカール評価が「Ｂ」である。これはバックリリーフ角が大きくなるためカールを付与するためには傾き角度ｋを大きくする必要があり、ダイスと線材との接触面が不安定になるからであると考えられる。
【００３２】
最も好ましいバックリリーフ角の範囲は４°以上６°以下であることが分かった。
（実施例２）
実施例２では、リダクション角を４°とした以外は、実施例１と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
表２から、実施例１と同様の傾向が見られた。
（実施例３）
実施例３では、リダクション角を６°とした以外は、実施例１と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
2019155437.tif 000005
【００３６】
表３から、実施例１と同様の傾向が見られた。
（実施例４）
実施例４では、ベアリング長さを１０％とした以外は、実施例１と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表４に示す。
【００３７】
【表４】
2019155437.tif 000006
【００３８】
表４から、実施例１と同様の傾向が見られた。
（実施例５）
実施例５では、ベアリング長さを２０％とした以外は、実施例１と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表５に示す。
【００３９】
【表５】
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【００４０】
表５から、実施例１と同様の傾向が見られた。
（実施例６）
実施例６では、ベアリング長さを３０％とした以外は、実施例１と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表６に示す。
【００４１】
【表６】
2019155437.tif 000008
【００４２】
表６から、実施例１と同様の傾向が見られた。
（実施例７）
実施例７では、リダクション角を４°とした以外は実施例４と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表７に示す。
【００４３】
【表７】
2019155437.tif 000009
【００４４】
表７から、実施例４と同様の傾向が見られた。
（実施例８）
実施例８では、リダクション角を６°とした以外は実施例４と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表８に示す。
【００４５】
【表８】
2019155437.tif 000010
【００４６】
表８から、実施例４と同様の傾向が見られた。
（実施例９）
実施例９では、リダクション角を４°とした以外は実施例５と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表９に示す。
【００４７】
【表９】
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【００４８】
表９から、実施例５と同様の傾向が見られた。
（実施例１０）
実施例１０では、リダクション角を６°とした以外は実施例５と同様にしてダイスを作成し、同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表１０に示す。
【００４９】
【表１０】
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【００５０】
表１０から、実施例５と同様の傾向が見られた。
（実施例１１）
表１１の試料番号１１０１〜１１０９で示すダイス（Ｄ＝０．１ｍｍ）を作成した。ダイスの素材はバインダを含まないバインダレスナノ多結晶ダイヤモンドである。形状は図１で示される。
【００５１】
実施例１と同様の伸線条件でカール評価をした。ブラスメッキピアノ線の伸線後の外径は０．１ｍｍで、ダイス１で伸線前のブラスメッキピアノ線の外径は０．１０５ｍｍで、伸線後の線速５００ｍ／ｍｉｎである。その結果を表１１に示す。なお、試料番号１１０３および１１０４は、試料番号２２および３２と同じである。
【００５２】
【表１１】
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【００５３】
リダクション角が１°の試料番号１１０１，１１０６，１１０７では、カール評価が「Ｂ」である。これはリダクション角が小さすぎるためリダクションがベアリングと同様の働きをするため伸線抵抗が大きくなり発熱しやすいためカール評価が悪化すると考えられる。
【００５４】
リダクション角が７°の試料番号１１０５，１１０８，１１０９では、カール評価が「Ｂ」である。これはリダクション角が大きくなるためリダクション内において急激に内径が変化した後にカールを付与するため線材の品質が不安定になるからであると考えられる。
【００５５】
（実施例１２）
表１２の試料番号１２０１〜１２０８で示すダイス（Ｄ＝０．１ｍｍ）を作成した。ダイスの素材はバインダを含まないバインダレスナノ多結晶ダイヤモンドである。形状は図１で示される。
【００５６】
実施例１１と同様の伸線条件でカール評価をした。その結果を表１２に示す。なお、試料番号１２０２、１２０３および１２０４は、試料番号２、４２および５２と同じである。
【００５７】
【表１２】
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【００５８】
ベアリング長さが３５％の試料番号１２０６，１２０７，１２０８では、カール評価が「Ｂ」である。これはベアリング長さが長くなるため伸線抵抗が大きくなり発熱しやすいためカール評価が悪化すると考えられる。
【００５９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６０】
１，９  ダイス、１ａ  ベル、１ｂ  アプローチ、１ｃ  リダクション、１ｄ  ベアリング、１ｅ  バックリリーフ、１ｆ  エクジット、１ｈ  孔、１ｐ  中心線、８  線材、１１ｃ，１１ｅ  基準点、１２ｃ，１２ｅ，１３ｃ，１３ｅ  接線、１０１，１０２  段付きキャプスタンローラー、１０３  供給ボビン、１０４  巻取りボビン、５２１，５２２  キャプスタンローラー、５２４  ダンサープーリー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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