(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る表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法を提供する。【解決手段】  管４の内面および／または外面に潤滑被膜を形成させた後、管内にプラグ１を装入し、ダイス２で管の押し抜きを行う。管は、酸化スケールが付着したままの鋼管であってもよい。また、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（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。乾燥性樹脂系潤滑剤を用いる場合、これを管に塗布後、温熱風にあてて乾燥するのが好ましい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内面および／または外面に潤滑被膜を形成させた後、管内にプラグを装入し、ダイスで管の押し抜きを行うことを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項２】
管の内面および/または外面に潤滑被膜を形成させた後、管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を連続して送ってダイスで管の押し抜きを行うことを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項３】
前記潤滑被膜を形成させる管が、酸化スケールが付着したままの鋼管であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項４】
液体潤滑剤またはグリース系潤滑剤を用いて前記潤滑被膜を形成させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項５】
乾燥性樹脂系潤滑剤、すなわち乾燥性樹脂、乾燥性樹脂を溶剤で希釈した液および乾燥性樹脂のエマルジョンのいずれか、を用いて前記潤滑被膜を形成させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥性樹脂系潤滑剤を管に塗布後、温熱風にあてて、あるいは風乾して前記潤滑被膜を形成させることを特徴とする請求項５記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項７】
用いる潤滑剤をダイス入側で管の先端および/または後端から管に噴射して塗布することを特徴とする請求項４または５に記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項８】
用いる潤滑剤をダイス入側で噴霧した中に管を通して塗布することを特徴とする請求項４または５に記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項９】
前記塗布後に管に温熱風を通して塗膜を乾燥させることを特徴とする請求項７または８に記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項１０】
前記塗布前に管を予熱することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項１１】
前記潤滑被膜を形成させる工程の上流で管を加熱しあるいは加熱後加工し、該管を高温のまま前記潤滑被膜を形成させる工程に搬送することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【請求項１２】
前記プラグを管内に装入する工程を省くことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法。
【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製造方法に関し、詳しくは、例えば自動車用駆動系部品などのような高い寸法精度が要求される管を、表面品質が良好になるよう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】
自動車用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、図２に示すように、管４（溶接管、継目無管とも）を造管後にダイス６とプラグ５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）。また近年では、図３に示すように、円周方向に分割した分割ダイス８をロータリー鍛造機９で揺動（復動）１２させ、該分割ダイス８のダイス孔に管４を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２、３、４参照）。
【特許文献１】特許第２８１２１５１号公報
【特許文献２】特開平９−２６２６３７号公報
【特許文献３】特開平９−２６２６１９号公報
【特許文献４】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】
【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、前記特許文献２〜４などに示されたロータリー鍛造押し込み法では、分割ダイス８を揺動させて使用しているから、その分割部分で段差が生じやすくて管外面の平滑化が不足し、あるいは、円周方向に異なる分割ダイスの剛性によって仕上げ寸法精度を十分得ることができず、さらに改善を求められていた。また、このロータリー鍛造押し込み法では、管を押し込んだ後の肉厚は、押し込む前の肉厚よりも厚くなっている。これは、複雑な構造を有するために荷重を加えにくいロータリー鍛造機を用いているがゆえの制約からくるものであり、その結果、管の内面に凹凸が発生しやすくなり、管の平滑化がしにくくなっている。肉厚を増加させるには、加工バイトの中で出側になるほど隙間を増大させて管を変形しやすくしているが、隙間があって変形がしやすくなると、ダイスやプラグの表面に管が十分接触しづらくなり、その結果として管内外面の平滑化が進展せずに、高寸法精度管が得られにくい欠点を有していた。
【０００６】
また、高寸法精度管を製造するにあたっては、プラグ外面と管内面、ダイス内面と管外面との摩擦力を可能な限り低減しないと、加工中に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、その結果、生産能率が著しく低下していた。
【０００７】
上記したように従来の冷牽法やロータリー鍛造押し込み法では、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】
【０００８】
本発明は、管の内面および／または外面に潤滑被膜を形成させた後、管内にプラグを装入し、ダイスで管の押し抜きを行うことを特徴とする表面品質の良好な高寸法精度管の製造方法である。本発明では、管内に装入したプラグをフローティングさせながら、管を連続して送ってダイスで管の押し抜きを行うことが好ましい。また、本発明では、前記潤滑被膜を形成させる管は、酸化スケールが付着したままの鋼管であってもよい。また、前記潤滑被膜を形成させるの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）のいずれも好ましく用いうる。乾燥性樹脂系潤滑剤を用いる場合の潤滑被膜の形成方法としては、これを管に塗布後、温熱風にあてて乾燥する、あるいは風乾するという方法が好ましい。
【０００９】
また、用いる潤滑剤を次のいずれか一または二以上の方法で適用し潤滑被膜とすることが好ましい。
Ｆ１）ダイス入側で管の先端および/または後端から管に噴射して塗布する。
Ｆ２）ダイス入側で噴霧した中に管を通して塗布する。
Ｆ３）Ｆ１またはＦ２の塗布後に管に温熱風を通して塗膜を乾燥させる。
Ｆ４）Ｆ１またはＦ２の塗布前に管を予熱する。
Ｆ５）潤滑被膜を形成させる工程の上流で管を加熱しあるいは加熱後加工し、該管を高温のまま前記潤滑被膜を形成させる工程に搬送する。
【００１０】
また、本発明では、前記プラグを管内に装入する工程を省くこともできる。
【発明の効果】
【００１１】
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】
【００１２】
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。
【００１３】
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５を装入してダイス６から管４を引き抜くことにより、ダイス６の出側で管引き機７により加えられた引き抜き力１０によって加工バイト内には張力（引張応力）が発生する。加工バイト内の入側では、プラグ５に管内面が沿って変形するため、管外面はダイス６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、ダイス６に管外面が接触して変形するため、管内面はプラグ５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。
【００１４】
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に押し込み力１１を加えて、管４をダイス２内に送り込む。よって、加工バイト内の管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。ここで、生産性の点から、管４内でプラグ１をフローティングさせながら、管４を連続してダイス２内に送り込むことが好ましい。
【００１５】
また、図３に示す従来のロータリー鍛造押し込み法では、分割ダイス８を揺動（復動）１２させて用いているため、分割部分による段差、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、肉厚精度を十分良好なものにすることができなかった。
【００１６】
これに比べて、本発明の押し抜きでは、ダイスは一体物でよくかつ揺動させる必要がないから、不均一変形が発生せず、その結果として管内面、管外面とも平滑化できるわけである。
【００１７】
また、高寸法精度管の製造にあたり、プラグ外面と管内面、ダイス内面と管外面の間を潤滑すると、加工中に管表面に焼付き等の疵が発生しないため、表面品質の良好な管が製造できる。さらに潤滑により摩擦力が低減するので、加工に必要な荷重を低減できて加工エネルギーを節減でき、また生産能率も向上する。
【００１８】
そのために、発明者らは種々の潤滑方法を検討し、その結果、以下の方法が良いことを見出し、本発明の要件とした。すなわち、管の内面、外面のいずれか一方又は両方に予め潤滑被膜を形成させて押し抜きを行うのが良い。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。液体潤滑剤としては、鉱物油、合成エステル、動植物油脂、およびこれらに添加剤を混合させたものなどが挙げられる。グリース系潤滑剤としては、Ｌｉ系グリース潤滑剤、Ｎａ系グリース潤滑剤、これらに二硫化モリブデンなどの添加剤を含むものなどが挙げられる。乾燥性樹脂としては、ポリアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられる。乾燥性樹脂を希釈する溶剤としては、エーテル類、ケトン類、芳香族系炭化水素、直鎖系・側鎖系炭化水素などが挙げられる。乾燥性樹脂のエマルジョンを得るための分散媒としては、水、アルコール類、これらの混合物などが挙げられる。前記乾燥性樹脂系潤滑剤を用いて潤滑被膜を形成させる方法としては、これを管に塗布して温熱風にあてて乾燥させる、あるいは風乾する方法が好ましい。
【００１９】
なお、温熱風とは、温風または熱風を意味し、温風は常温超１００℃未満の気流、熱風は１００℃超の気流を意味する。
【００２０】
これらの潤滑剤を用いて能率良く潤滑被膜を形成させる方法としては、用いる潤滑剤を次のいずれか一または二以上の方法で適用し潤滑被膜とする方法が挙げられる。
Ｆ１）ダイス入側で管の先端および/または後端から管に噴射して塗布する。
Ｆ２）ダイス入側で噴霧した中に管を通して塗布する。
Ｆ３）Ｆ１またはＦ２の塗布後に管に温熱風を通して塗膜を乾燥させる。
Ｆ４）Ｆ１またはＦ２の塗布前に管を予熱する。
Ｆ５）潤滑被膜を形成させる工程の上流で管を加熱しあるいは加熱後加工し、該管を高温のまま前記潤滑被膜を形成させる工程に搬送する。
【００２１】
さらに能率良く高寸法精度管を製造するには、熱延鋼板をそのまま電縫溶接した電縫鋼管、あるいは炉で加熱されたままの継目無鋼管などを、酸化スケール除去せずにそのまま加工すると良く、またそのようにすれば処理コストを低減できる。
【００２２】
なお、外径精度のみ要求される管を製造する場合は、プラグの装入を省いて押し抜きを行うと、プラグ装入‐取り出しの工程が無くなる分だけ製造時間が短縮し、さらに能率良く製造することができて好ましい。
【実施例１】
【００２３】
〔比較例１〕表面に熱延スケールが付着したφ４０ｍｍ×６.０ｍｍｔ×５.５ｍｍＬの電縫鋼管を、図１に示した押し抜きにより次の条件Ａで加工した。
（条件Ａ）プラグ：鏡面のプラグを鋼管内に装入しフローティングさせる。
【００２４】
ダイス：一体型固定ダイス
縮径率：５％
ダイス出側の鋼管肉厚：６.０ｍｍｔ（＝入側肉厚）
〔本発明例１〕同上の鋼管を、その内外両面に液体潤滑剤（鉱物油）を前記Ｆ１（先端から）の方法で塗布して潤滑被膜を形成した後、比較例１と同様に加工した。
〔本発明例２〕同上の鋼管を、その内外両面にグリース系潤滑剤（Ｌｉ系グリース潤滑剤に二硫化モリブデンを添加したもの）を前記Ｆ１（後端から）の方法で塗布して潤滑被膜を形成した後、比較例１と同様に加工した。
〔本発明例３〕同上の鋼管を、その内外両面に乾燥性樹脂（ポリアルキル系樹脂）を前記Ｆ１（先端から）の方法で塗布し熱風（約２００℃）にあてて乾燥して潤滑被膜を形成した後、比較例１と同様に加工した。
〔本発明例４〕同上の鋼管を、その内外両面に乾燥性樹脂（ポリアルキル系樹脂）を溶剤（アセトン）で希釈した液を前記Ｆ１（先端から）の方法で塗布し温風（約５０℃）にあてて乾燥して潤滑被膜を形成した後、比較例１と同様に加工した。
〔本発明例５〕同上の鋼管を、その内外両面に乾燥性樹脂（ポリアルキル系樹脂）を分散媒（水）に分散させたエマルジョンを前記Ｆ１（先端から）の方法で塗布し温風（約７０℃）にあてて乾燥して潤滑被膜を形成した後、比較例１と同様に加工した。
〔比較例２〕同上の鋼管を、その内外両面に本発明例１と同じ液体潤滑剤を同じ方法で塗布して潤滑被膜を形成した後、図２に示した冷牽法により次の条件Ｂで加工した。
（条件Ｂ）プラグ、ダイス、縮径率：それぞれ条件Ａと同じ
ダイス出側の鋼管肉厚：５.５ｍｍｔ（＜入側肉厚）
〔比較例３〕同上の鋼管を、その内外両面に本発明例１と同じ液体潤滑剤を同じ方法で塗布して潤滑被膜を形成した後、図３に示したロータリー鍛造押し込み法により次の条件Ｃで加工した。
【００２５】
(条件Ｃ）プラグ：条件Ａと同じ
ダイス：分割ダイス
縮径率：条件Ａと同じ
ダイス出側の鋼管肉厚：７.０ｍｍｔ（＞入側肉厚）
これら各例の方法で製造された鋼管について、表面疵の状態、および寸法精度（外径偏差、内径偏差、肉厚偏差）を測定した結果を表１に示す。なお、外径偏差および内径偏差は、管の円周方向断面を画像解析して、真円からの最大偏差（すなわち（最大径−最小径）／真円径×１００％）を円周方向に算出することにより求めた。また、肉厚偏差は、管の円周方向断面を画像解析して、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（最大肉厚−最小肉厚）／平均肉厚×１００％）として直接測定した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１より、潤滑下で押し抜きを行った本発明例ではいずれも、加工後の鋼管表面に疵は全く発生しておらず、良好な表面品質が得られ、寸法精度も著しく良好であった。これに対し、無潤滑下で押し抜きを行った比較例１では加工後の鋼管表面に疵が発生していた。潤滑下で冷牽法による加工を行った比較例２では寸法精度が低下していた。潤滑下でロータリー鍛造押し込み法による加工を行った比較例３では寸法精度がさらに低下していた。
【実施例２】
【００２８】
比較例１と同じ鋼管を用い、液体潤滑剤（合成エステル）、グリース系潤滑剤（Ｎａ系グリース潤滑剤に二硫化モリブデンを添加したもの）または乾燥性樹脂のエマルジョンを表２に示す被膜形成条件で適用して潤滑被膜を形成した後、図１に示した押し抜きにより前記条件Ａ（ただし、一部についてはプラグ装入を省略）で加工し、本発明例６〜１０とした。
【００２９】
得られた管について実施例１と同様の調査を行うと共に、被膜形成条件ごとに加工能率を調査した。その結果を表２に示す。加工能率は、１時間当りの加工本数の相対値（比較例１に対する比）で示した。本発明によれば、無潤滑の比較例１に比べ９倍以上高い加工能率で、表面疵の無い高寸法精度管が得られることがわかる。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
なお、以上の実施例では、管の内外両面に潤滑被膜を形成したいわゆる両面潤滑の場合を示したが、本発明はこれに限定されず、内面、外面のいずれか一方に潤滑被膜を形成するいわゆる片面潤滑の場合も含むものであり、この片面潤滑の場合でも、潤滑被膜を形成した側の面に疵が発生するのを有効に防止できることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、管を高寸法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】
【００３３】
【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。
【図３】従来のロータリー鍛造押し込み法の概要を示す縦断面図（ａ）およびそのＡ−Ａ矢視図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３４】
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  プラグ
６  ダイス
７  管引き機
８  分割ダイス
９  ロータリー鍛造機
１０  引き抜き力
１１  押し込み力
１２  揺動（復動）
【図１】
2005028451.tif 000005
【図２】
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【図３】
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