(57)【要約】【課題】  管の外面を十分平滑化できて外径精度の良好な管が高能率に得られる方法、すなわち外径精度の良好な管の高能率製造方法を提供する。【解決手段】  ダイス２で管５の押し抜きを行って外径精度を高めるものとし、ダイス入側の管送り込み手段１１で管をダイス内に連続して送り込む。管送り込み手段としては、キャタピラ６、エンドレスベルト７、間欠送り機８、プレス、または孔型ロール９が好適である。【選択図】          図１
2005334901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスで管の押し抜きを行って外径精度を高める方法であって、ダイス入側の管送り込み手段で管をダイス内に連続して送り込むことを特徴とする外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【請求項２】
前記管送り込み手段が、加工前の管を掴むキャタピラであることを特徴とする請求項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【請求項３】
前記管送り込み手段が、加工前の管を押さえるエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【請求項４】
前記管送り込み手段が、加工前の管を掴んで交互に間欠送りする間欠送り機であることを特徴とする請求項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【請求項５】
前記管送り込み手段が、加工前の管を順次押すプレスであることを特徴とする請求項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【請求項６】
前記管送り込み手段が、加工前の管を挟む孔型ロールであることを特徴とする請求項１記載の外径精度の良好な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、外径精度の良好な管の高能率製造方法に関し、詳しくは、例えば自動車用駆動系部品、特にスタビライザなどのような高い外径精度が要求される管を高能率に製造しうる、外径精度の良好な管の高能率製造方法に関する。
【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し、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している。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、その外径精度は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、その後のマンドレル圧延等の工程で肉厚偏差を低減させるために、外径精度が必ずしも良好とならず、製品の段階で８.０％以上残存する。
【０００３】
最近、環境問題から自動車の軽量化に拍車がかかっており、ドライブシャフト等の駆動系部品は中実の金属棒から中空の金属管に置き換えられつつある。これら自動車用駆動系部品等の金属管には肉厚、内径、外径の各偏差として３.０％以下、さらには１.０％以下、の厳しい外径精度が要求される。
【０００４】
従って、上記の溶接管、継目無管ともに、高寸法精度管の製造方法として、従来、例えば図６に示すように、造管後にダイス２を用いて冷間で管５を引き抜く所謂冷牽法が採用されていた。また、近年では、例えば図７に示すように、円周方向に分割した分割ダイス４を組み込んだロータリー鍛造機３を用いて鋼管をダイス孔に押し込んで加工する製造技術（以下、ロータリー鍛造押し込み法という。）が提案されている（特許文献１、２、３参照）。
【特許文献１】特開平９−２６２６３７号公報
【特許文献２】特開平９−２６２６１９号公報
【特許文献３】特開平１０−１５６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記冷牽法では、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、加工バイト内でダイスと管との接触が不十分となり、管の外面の平滑化が不足して凹凸が残留する結果、管の外径精度が低下してしまうことから、さらに高い外径精度とする製造方法が強く求められていた。また、管の先端を強力に挟んで張力を加える必要があることから、管の先端を窄めて単発で引き抜かざるを得ず、加工能率が著しく低い問題があった。
【０００６】
また、設備能力があって縮径率を大きくできる場合でも、縮径による加工歪みが大きくなって管が加工硬化しやすい。管は引き抜き後にさらに曲げなどの加工を施されるが、前記引き抜きでの加工硬化によって、その後の曲げ工程などにおいて割れが発生しやすくなる問題があって、引き抜き後に高温で充分な時間をかけて熱処理を加える必要があり、製造コストが著しく多大となるため、安価で加工しやすい高外径精度の管を高能率に製造し得る方法が熱望されていた。
【０００７】
また、前記特許文献１〜３のロータリー鍛造押し込み法では、分割ダイス４を使用しているから、その分割部分で段差を生じて管外面の平滑化が不足して外径精度を十分良好にすることができず、更なる改善が求められていた。
【０００８】
上記従来技術の諸問題に鑑み、本発明は、管の外面を十分平滑化できて外径精度の良好な管が高能率に得られる方法、すなわち外径精度の良好な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】
【０００９】
前記目的を達成した本発明は、以下のとおりである。
【００１０】
（発明項１）ダイスで管の押し抜きを行って外径精度を高める方法であって、ダイス入側の管送り込み手段で管をダイス内に連続して送り込むことを特徴とする外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【００１１】
（発明項２）前記管送り込み手段が、加工前の管を掴むキャタピラであることを特徴とする発明項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【００１２】
（発明項３）前記管送り込み手段が、加工前の管を押さえるエンドレスベルトであることを特徴とする発明項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【００１３】
（発明項４）前記管送り込み手段が、加工前の管を掴んで交互に間欠送りする間欠送り機であることを特徴とする発明項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【００１４】
（発明項５）前記管送り込み手段が、加工前の管を順次押すプレスであることを特徴とする発明項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【００１５】
（発明項６）前記管送り込み手段が、加工前の管を挟む孔型ロールであることを特徴とする発明項１記載の外径精度の良好な管の高能率製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、管を著しく良好な外径精度に仕上げることができ、しかもその仕上げ加工を極めて高能率に遂行できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明において、外径精度の指標とした外径偏差は、次のようにして求める。
【００１８】
外径偏差は、マイクロメータを管外面に接触させて、管を回転して測定した外径の円周方向分布データから、目標外径に対する最大偏差として算出するか、または、レーザ光を管外面に当てて測定した管とレーザ発振源との距離の円周方向分布データから、目標外径（または目標内径）に対する最大偏差として算出する。または、管の円周方向断面を画像解析して、真円からの偏差を円周方向に算出したものでもよい。なお、目標外径に代えて平均外径としてもよい。また、測定は管の先・後端部より１５０ｍｍ を除いた任意の位置で１０ｍｍ以下のピッチで行い、１０点以上の測定点の値より求めるものとする。すなわち、外径偏差＝（ＭＡＸ外径−ＭＩＮ外径）／目標外径（あるいは平均外径）×１００（％）、である。
【００１９】
以下、本発明の実施形態および作用を、従来技術と対比して詳しく説明する。
【００２０】
従来、ダイス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６に示すように、ダイス２から管５を引き抜くことにより、ダイス２の出側で加えられた引き抜き力１６によって加工バイト内には張力（引張応力）が発生して、加工バイト内の入側では管外面はダイス２に接触しないかあるいは軽度にしか接触せず、加工バイト内の出側でダイス２に管外面が接触して変形する。そのため、加工バイト内で管外面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、引き抜き後には外径精度の低い管しか得られていなかった。
【００２１】
これに比較して、本発明の押し抜きの場合、図１に示すように、ダイス２の入側から管５に押し込み力１５を加えて、管５をダイス２内に送り込むので、加工バイト内の全域に亘って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５はダイス２に十分接触しうる。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ダイスが十分接触しやすくて、管外面は平滑化しやすくなるので、外径精度の良好な管が得られるわけである。
【００２２】
また、図７に示す従来のロータリー鍛造押し込み法では、ダイス４は分割型のものを揺動１０（復動ともいう）させて使用するため、ダイス分割による段差、あるいは、高応力下での円周方向に異なるダイスの剛性に起因する不均一変形を原因として、外径精度を十分良好なものにすることができなかった。
【００２３】
これに比較して、本発明の押し抜きでは、ダイスは一体型のものを固定し（静止させ）て使用するから、不均一変形が発生せず、その結果として管外面を平滑化できるわけである。
【００２４】
さらに、従来のロータリー鍛造押し込み法ではダイス４の揺動１０に連動して管５を送ることが必須であるため、ダイスの衝撃荷重限界から揺動速度を一定以上に上げられず、加工能率が低い。また、従来の引き抜きでは管の先端を強力に挟んで張力を加える必要があることから、管の先端を窄めて管を引き抜く必要があって、単発で加工せざるを得ず、加工能率が著しく低かった。
【００２５】
これに対し、本発明では、押し抜きであるため、管送り込み手段１１を用いて管にダイス２入側から押し込み力１５を作用させ、ダイス２内に連続して送り込むことが可能であり、従来に比して格段に高能率の加工が可能になる。なお、ここでいう“ 連続して送り込む” とは、図１に示すように、ある管５とその次の管５とを間断なく送り込むことを指し、管体を通管方向に移動させる形態は、連続的移動、停止時間の可及的に短い断続的（間欠的）移動のいずれであってもよい。
【００２６】
管送り込み手段１１の好適なものとしては、加工前の管５を掴むキャタピラ６（管を掴む小片を無限軌道状に繋げたもの；図２参照）、加工前の管５を押さえるエンドレスベルト７（図３参照）、加工前の管を掴んで交互に間欠送りする間欠送り機８（図４参照）、加工前の管を順次押すプレス（図示省略）、加工前の管を挟む孔型ロール９（図５参照）などが挙げられる。無論これらの１種又は２種以上を組み合わせて管送り込み手段１１を構成してもよい。
【００２７】
管送り込み手段は、管のサイズ（径、長さ、肉厚）、管を押し抜きするのに必要な力、押し抜き後の管に要求される長さ等により最適に選択されるが、管を挟んだり押さえたりした際の疵を防止しつつ必要な押し抜き力を確保することも重要である。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例に基づいて説明する。
【００２９】
本発明例として、φ４０ｍｍ×６ｍｍｔ×５.５ｍｍＬの鋼管を素材とし、ダイス孔内面が鏡面の一体型固定ダイスを用いて、縮径率５％で鋼管をダイス入側から押して、ダイス出側の鋼管肉厚をダイス入側と同じ６ｍｍｔとして押し抜きを行った。なお、管送り込み手段として図４に示した形態の間欠送り機を用い、管を連続してダイス内に送り込むようにした。
【００３０】
また、比較例１として、図６の形態の引き抜きを行った。この例では同上の鋼管を素材とし、同上のダイスを用い、同上の縮径率で鋼管をダイス出側から引いて、ダイス出側の鋼管肉厚を５．５ｍｍｔと減肉させた。
【００３１】
また、比較例２として、図７の形態のロータリー鍛造押し込み法を行った。この例では同上の鋼管を素材とし、上記一体型固定ダイスの代わりに分割ダイスを用いたロータリー鍛造機を用いたが、上記二例と同じく管内面側をフリーとするためにプラグの装入は行わず、同上の縮径率でロータリー鍛造押し込みを行って同鍛造機出側の鋼管肉厚を７ｍｍｔに増肉させた。
【００３２】
これら各例の方法で製造した鋼管の外径精度（外径偏差）を測定し、かつ加工能率を調査した。その結果を表１に示す。なお、外径偏差は、管の円周方向断面を画像解析して、真円からの偏差を円周方向に算出することにより求めた。
【００３３】
【表１】
2005334901.tif 000003
【００３４】
表１より、本発明例の押し抜きで製造された鋼管は外径精度が著しく良好であり、加工能率も良好であった。これに対し、比較例１の引き抜きで製造された鋼管では外径精度が低下していた。また、比較例２のロータリー鍛造押し込みで製造された鋼管においても外径精度は低下していた。また、引き抜き、ロータリー鍛造押し込みともに加工能率は著しく低かった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、管を高い外径精度に仕上げる工程に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の骨子を示す縦断面図である。
【図２】管送り込み手段としてキャタピラを用いた本発明例を示す縦断面図である。
【図３】管送り込み手段としてエンドレスベルトを用いた本発明例を示す縦断面図である。
【図４】管送り込み手段として間欠送り機を用いた本発明例を示す縦断面図である。
【図５】管送り込み手段として孔型ロールを用いた本発明例を示す縦断面図である。
【図６】従来の冷牽法を示す縦断面図である。
【図７】従来のロータリー鍛造法を示す縦断面図（ａ）およびそのＡ−Ａ矢視図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３７】
１  プラグ
２  ダイス（一体ダイス）
３  ロータリー鍛造機
４  ダイス（分割ダイス）
５  管
６  キャタピラ
７  エンドレスベルト
８  間欠送り機
９  孔型ロール
１０  揺動
１１  管送り込み手段
１５  押し込み力
１６  引き抜き力
【図１】
2005334901.tif 000004
【図２】
2005334901.tif 000005
【図３】
2005334901.tif 000006
【図４】
2005334901.tif 000007
【図５】
2005334901.tif 000008
【図６】
2005334901.tif 000009
【図７】
2005334901.tif 000010