(57)【要約】【課題】  ダイス部材の更なる強度の向上を図り、疲労損傷や割れ等の発生を極めて少なくすることができる伸線用ダイスを提供すること。【解決手段】  伸線用ダイス１０は、ダイス部材１４と、環状部材１６ａとを備えている。ダイス部材１４には、金属線材１２が挿通されるダイス孔２２が形成されている。環状部材１６ａは、中心軸Ｘに沿うダイス部材１４の外周面１４ａに当接して設けられている。環状部材１６ａは、ダイス部材１４に焼きバメによって、ダイス部材１４に対して締め付け固定されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線材が挿通されるダイス孔が形成されたダイス部材と、
前記ダイス孔の中心軸に沿う前記ダイス部材の外周面に当接して設けられた第１の環状部材とを備え、
前記第１の環状部材は、前記ダイス部材に対して焼きバメ、圧入、及びかしめのいずれかによって、前記ダイス部材に対して締め付け固定されていることを特徴とする伸線用ダイス。
【請求項２】
前記第１の環状部材が、前記ダイス孔の挿出側でかつ前記中心軸と交差する方向に延びる前記ダイス部材の外側面に当接する第１の鍔部を有していることを特徴とする請求項１に記載された伸線用ダイス。
【請求項３】
前記第１の環状部材が、前記ダイス孔への挿入側でかつ前記中心軸と交差する方向に延びる前記ダイス部材の外側面に当接する第２の鍔部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載された伸線用ダイス。
【請求項４】
前記第１の環状部材の外側に設けられ、前記第１の環状部材及び前記ダイス部材を締め付ける第２の環状部材を更に備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された伸線用ダイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線材の伸線を行う伸線用ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属線材の伸線を行う伸線用ダイスとして、金属線材が挿通されるダイス孔が形成されたダイス部材としてのダイヤモンドが焼結金属によって保持され、さらにダイヤモンドを保持した焼結金属がケースに固着されているものが知られていた（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１０２９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された従来の伸線用ダイスでは、線材の伸線時において、線材からダイス部材に圧力がかかることにより、ダイス部材に疲労損傷や割れ等が発生するという問題があった。そのため、従来、ダイス部材の形状や組成を変更することで、ダイス部材の強度を向上させ、ダイス部材の疲労損傷や割れ等の低減を図っていた。
【０００４】
しかしながら、ダイス部材の形状や組成の変更を行うことは、非常に手間、時間やコスト等がかかるため容易でないばかりか、ダイス部材の疲労損傷や割れ等の発生を十分に低減させることが難しかった。
【０００５】
本発明は、ダイス部材の更なる強度の向上を図り、疲労損傷や割れ等の発生を極めて少なくすることができる伸線用ダイス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】
【０００６】
本発明に係る伸線用ダイスは、金属線材が挿通されるダイス孔が形成されたダイス部材と、ダイス孔の中心軸に沿うダイス部材の外周面に当接して設けられた第１の環状部材とを備え、第１の環状部材は、ダイス部材に対して焼きバメ、圧入、及びかしめのいずれかによって、ダイス部材に対して締め付け固定されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る伸線用ダイスでは、第１の環状部材が、ダイス部材を外側から締め付けることで、ダイス部材に対して圧力を与えている。そのため、ダイス部材に内向きに十分大きな圧縮応力が発生することとなり、金属線材の挿通時にダイス部材に外向きにかかる圧力に打ち勝つことができる。その結果、ダイス部材の更なる強度の向上を図ることができ、ダイス部材の疲労損傷や割れ等を極めて少なくすることができることとなる。
【０００８】
また、第１の環状部材が、ダイス孔の挿出側でかつ中心軸と交差する方向に延びるダイス部材の外側面に当接する第１の鍔部を有していることが好ましい。このようにすると、金属線材の挿通時にダイス部材に対して挿通方向にかかる力を第１の鍔部によって受け止めることができるため、伸線用ダイス全体としての強度を向上させることができる。
【０００９】
また、第１の環状部材が、ダイス孔への挿入側でかつ中心軸と交差する方向に延びるダイス部材の外側面に当接する第２の鍔部を有していることが好ましい。このようにすると、金属線材の伸線時に金属線材が切断した場合であっても、ダイス部材に対して挿通方向と逆向きにかかる力（後方張力、バックテンションともいう）を第２の鍔部によって受け止めることができるため、伸線用ダイス全体としての強度をより向上させることができる。
【００１０】
また、第１の環状部材の外側に設けられ、第１の環状部材及びダイス部材を締め付ける第２の環状部材を更に備えていることが好ましい。このようにすると、複数の環状部材がダイス部材に対して圧力を与えているため、ダイス部材の強度を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダイス部材の更なる強度の向上を図り、疲労損傷や割れ等の発生を極めて少なくすることができる伸線用ダイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１を参照して、本実施形態に係る伸線用ダイス１０の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る伸線用ダイスの断面構成及びその周辺構成を示す側面図である。
【００１４】
伸線用ダイス１０は、金属線材１２の伸線を行うための工具である。そのために、伸線用ダイス１０は、ダイス部材１４と、環状部材１６ａ〜１６ｄと、保持ケース１８と、蓋体２０とを備えている。
【００１５】
ダイス部材１４は、その外形が略円柱形状を呈している。ダイス部材１４には、金属線材１２を挿通するためのダイス孔２２が形成されている。ダイス孔２２は、挿通される金属線材１２の線径よりも大きな径となっている開口から離れるに従って漸次径が狭まる導入部２２ａ（一般的に、アプローチ部及びリダクション部と称される）と、導入部２２ａの開口と反対側において一端が一体的に形成され、挿通される金属線材１２の線径よりも小さな径となっている伸線部２２ｂ（一般的に、ベアリング部と称される）と、伸線部２２ｂの他端と一体的に形成され、伸線部２２ｂの他端から離れるに従って漸次径が広がる出口部２２ｃ（一般的に、バックリリーフ部及びエクジット部と称される）とを有している。これにより、ダイス部材１４では、導入部２２ａによって金属線材１２の径を徐々に絞り、伸線部２２ｂによって金属線材１２の線径を決定している。なお、ダイス部材１４としては、ダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ：Polycrystalline Diamond）、超硬合金、単結晶ダイヤモンド（例えば、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド）又はＳＫＤ鋼等を用いることができる。
【００１６】
環状部材１６ａは、本発明における第１の環状部材であって、円筒形状を呈している。環状部材１６ａは、その内周面がダイス孔２２の中心軸Ｘに沿うダイス部材１４の外周面１４ａに当接するように設けられている。また、各環状部材１６ｂ，１６ｃは、本発明における第２の環状部材であって、それぞれ環状部材１６ａ，１６ｂに対応した形状に窪んだ側断面略コ字形状のカップ型となっている。すなわち、環状部材１６ｂは、ダイス孔２２の挿出側でかつ中心軸Ｘに対して交差するダイス部材１４の外側面１４ｂに当接する鍔部２４を有している。一方、環状部材１６ｃは、ダイス孔２２の挿入側でかつダイス部材１４の外側面１４ｃに当接する鍔部２６を有している。また、環状部材１６ｄは、本発明における第２の環状部材であって、円筒形状を呈している。各環状部材１６ｂ〜１６ｄは、その内周面が中心軸Ｘに沿う各環状部材１６ａ〜１６ｃの外周面にそれぞれ当接するように設けられている。
【００１７】
各環状部材１６ａ〜１６ｄは、本実施形態では焼きバメされることによってダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｃとそれぞれ締着され、締め付け固定されている（詳しくは後述する）。これにより、各環状部材１６ａ〜１６は、ダイス部材１４に対し中心軸Ｘに向かう方向に圧力を与えている。なお、各環状部材１６ａ〜１６ｄとしては、例えば、超硬合金、サーメット、ニッケル系合金といった硬質材料やステンレス鋼を用いることができるが、これに限られず、熱することである程度熱膨張し冷えたときに収縮する材料等についても適宜用いることができる。
【００１８】
保持ケース１８は、環状部材１６ｄの外形に対応した形状に窪んだ側断面略コ字形状のカップ型となっている。保持ケース１８は、蓋体２０と共にダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｄを保持するものである。保持ケース１８及び蓋体２０は、例えばステンレス鋼からなっている。
【００１９】
次に、上述した構造の伸線用ダイス１０の製造方法について説明する。
【００２０】
図２を参照して、焼きバメによって伸線用ダイス１０を製造する方法について説明する。まず、ダイス部材１４、各環状部材１６ａ〜１６ｄ、保持ケース１８及び蓋体２０を用意する。各環状部材１６ａ〜１６ｄは、その内径がダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｃの外径よりも小さくなっており、締まりしろを有している。
【００２１】
次に、環状部材１６ａを熱することにより、環状部材１６ａの内径がダイス部材１４の外径よりもやや大きくなるまで熱膨張させる。そして、熱膨張した環状部材１６ａをダイス部材１４に挿入し、環状部材１６ａを冷却する。これにより、環状部材１６ａが締まりしろの分だけダイス部材１４を締め付け、ダイス部材１４に対して中心軸Ｘ方向に圧力を加えることとなる。
【００２２】
続いて、環状部材１６ｂ〜１６ｄについても、挿入側の部材の内径が被挿入側の部材の外径よりもやや大きくなるまで熱膨張させ、挿入側の部材を被挿入側の部材に挿入する。これにより、各環状部材１６ｂ〜１６ｄが各環状部材１６ａ〜１６ｃを締め付け、ダイス部材１４に対して中心軸Ｘ方向に圧力を加えることとなる。
【００２３】
続いて、ダイス部材１４、鍔部２４及び鍔部２６を貫通するように穿孔して、ダイス部材１４に金属線材１２を挿通するための所定形状のダイス孔２２を形成する。そして、それぞれが締着した状態のダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｄを保持ケース１８に収容した後、蓋体２０を溶接又はろう付け等によって接合して、伸線用ダイス１０とする。
【００２４】
以上のように、本実施形態においては、環状部材１６ａ〜１６ｄがダイス部材１４を外側から締め付けることで、ダイス部材１４に対して圧力を与えている。これにより、ダイス部材１４に内向きに十分大きな圧縮応力が発生することとなり、金属線材１２の挿通時にダイス部材１４に外向きにかかる圧力に打ち勝つことができる。その結果、ダイス部材１４の更なる強度の向上を図ることができ、ダイス部材１４の疲労損傷や割れ等を極めて少なくすることができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、環状部材１６ｂがダイス孔２２の挿出側でかつダイス部材１４の外側面１４ｂに当接する鍔部２４を有している。これにより、金属線材１２の挿通時にダイス部材１４に対して挿通方向にかかる力を鍔部２４が受け止めることとなるため、伸線用ダイス１０全体としての強度を向上させることができる。
【００２６】
また、本実施形態においては、環状部材１６ｃがダイス孔２２の挿入側でかつダイス部材の外側面１４ｃに当接する鍔部２６を有している。これにより、金属線材１２の伸線時に金属線材１２が切断した場合であっても、鍔部２６がダイス部材１４にかかるバックテンションを受け止めることとなるため、伸線用ダイス１０全体としての強度をより向上させることができる。
【００２７】
ここで、本実施形態に係る伸線用ダイス１０におけるダイス部材１４の強度が向上したことを確認するため、以下の試験を行った。
【００２８】
まず、ＰＣＤからなる円柱形状のダイス部材１４と、ステンレス鋼からなる円筒形状の環状部材１６ａとを用意し、環状部材１６ａを約５５０℃まで加熱して焼きバメによってダイス部材１４に対して締め付け固定した。ここで、ダイス部材１４は、外周の直径が３．１３ｍｍ、厚さが１．５ｍｍに設定されている。また、環状部材１６ａは、外周の直径が１９ｍｍ、内周の直径が３．１ｍｍ、締まりしろが０．０３ｍｍに設定されている。その後、ダイス部材１４にダイス孔２２を形成し、伸線部２２ｂにおける最小の直径が１．５ｍｍ、導入部２２ａ側のテーパ角が１４°となるように加工した。
【００２９】
一方、比較のために、上記と同じ寸法、形状、材質であると共に、上記と同じ寸法、形状のダイス孔２２が形成されたダイス部材１４のみを用意した。
【００３０】
試験としては、用意した上記の各ダイス部材１４にそれぞれ形成されたダイス孔２２に、テーパ角を１４°とした超硬合金からなる円錐形状のピンを押し込み、ダイス部材１４が破壊されるときの荷重を測定することで、模擬的な金属線材１２の伸線時におけるダイス部材１４の強度を確認した。
【００３１】
試験結果としては、ダイス部材１４の破壊時における荷重が、ダイス部材１４のみであるときには５８８Ｎであったが、環状部材１６ａがダイス部材１４に締め付け固定されているときには１７６４Ｎであった。従って、環状部材１６ａによってダイス部材１４を締め付け固定した際には、そのような締め付け固定を行っていない場合に比べて、ダイス部材１４が約３倍もの荷重に耐えることができ、ダイス部材１４の強度が極めて向上していることが確認された。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、伸線用ダイス１０が４つの環状部材１６ａ〜１６ｄを備えるものであったが、図３（ａ）に示されるように円筒形状の環状部材２８を１つのみを備えていてもよく、図３（ｂ）に示されるように円筒形状の環状部材２８を２つ備えていてもよい。また、図３（ｃ）に示されるように、ダイス部材１４の一方の外側面側に鍔部３０ａを有し、ダイス部材１４に対応した形状に窪んだ側断面略コ字形状のカップ型の環状部材３０を１つのみ備えていてもよく、図３（ｄ）に示されるように、鍔部３０ａが共にダイス部材１４の同じ外側面側になるようにカップ型の環状部材３０を備えていてもよい。また、図３（ｅ）に示されるように円筒形状の環状部材２８とカップ型の環状部材３０とを組み合わせて備えるものであってもよく、図３（ｆ）に示されるようにカップ型の環状部材３０がそれぞれ向かい合うようにダイス部材１４に設けて金属線材１２の挿通方向にかかる力及びバックテンションを受け止めるようにしてもよい。また、図３（ｇ）に示されるように、リング状の環状部材３２を金属線材１２の挿通方向に並べるように備えてもよく、上記の環状部材の外周面に凹凸等が設けられた異形状であってもよい。さらに、上記の環状部材を各種組み合わせて用いることもできる。
【００３３】
また、本実施形態では、各環状部材１６ａ〜１６ｄを焼きバメによってダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｄにそれぞれ締着させるようにしていたが、これに限られない。すなわち、各環状部材１６ａ〜１６ｄにダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｃを順次圧入することによってそれぞれを締着させるようにしてもよい。また、詳しくは後述するが、各環状部材１６ａ〜１６ｄをダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｃに対してかしめることによってそれぞれを締着させてもよい。さらに、上記の焼きバメ、圧入及びかしめを組み合わせて用いることにより、各環状部材１６ａ〜１６ｄをダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｃにそれぞれ締着させることもできる。
【００３４】
ここで、図４を参照して、かしめによって伸線用ダイス１０を製造する方法について説明する。図４は、伸線用ダイスをかしめによって製造する場合の製造工程を示す図である。
【００３５】
まず、内径がダイス部材１４の外径と略同一であり、外周面が治具３６と嵌合するように加工された嵌合部３４ａを有する環状部材３４を用意して、環状部材３４をダイス部材１４に挿入する（図４（ａ）参照）。続いて、治具３６を環状部材３４の嵌合部３４ａに嵌合させ、環状部材３４をダイス部材１４に対して締め付ける（図４（ｂ）参照）。このとき、環状部材３４が塑性変形するので、環状部材３４がダイス部材１４に締着され、ダイス部材１４に対して圧力をかけることができることとなる。続いて、環状部材３４の嵌合部３４ａを削りとり、環状部材３４の形を整える（図４（ｃ）参照）。なお、かしめにより環状部材３４をダイス部材１４に締着させる場合には、環状部材３４としてステンレス等の塑性変形する材料を用いることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、ダイス部材１４としてＰＣＤ、超硬合金、単結晶ダイヤモンド又はＳＫＤ鋼等の単体物を用いているが、これらに限られない。すなわち、図５（ａ）に示されるように、ダイス部材１４が、ダイス孔２２が形成される基体３８と、基体３８の外周面を囲うと共にダイス孔２２の形成時における基体３８の破損を防止するためのリング状の補強部材４０とによって形成されていてもよい。このとき、基体３８としてはＰＣＤ、超硬合金、単結晶ダイヤモンドあるいはＳＫＤ鋼等を用いることができ、補強部材４０としては超硬合金、ステンレス等を用いることができる。また、図５（ｂ）に示されるように、補強部材４０がカップ状であってもよい。また、図５（ｃ）に示されるように、ダイス孔２２の形成時における基体３８の破損を更に防止するため、補強部材４０の周囲に焼結金属４２が設けられているものであってもよい。
【００３７】
また、各環状部材１６ａ〜１６ｄとしては、特にその形状を限定されず、ダイス部材１４及び各環状部材１６ａ〜１６ｄそれぞれ締着するものであれば、中心軸Ｘから見て内周面又は外周面がそれぞれ略円形状、略六角形状、略八角形状等の種々の形状とすることができる。
【００３８】
また、本実施形態では伸線用ダイス１０で金属線材１２の伸線を行っているが、管材の引抜を行う際にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係る伸線用ダイスの断面構成及びその周辺構成を示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る伸線用ダイスの分解斜視図である。
【図３】変形例に係る各種の伸線用ダイスの断面構成を一部示す側面図である。
【図４】伸線用ダイスをかしめによって製造する場合の製造工程を示す図である。
【図５】本発明に適用可能なダイス部材の断面構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…伸線用ダイス、１２…金属線材、１４…ダイス部材、１６ａ〜１６ｄ…環状部材、１８…保持ケース、２２…ダイス孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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