JPH01178384A - ステンレスクラッドスクリュ及びその製造方法 - Google Patents

ステンレスクラッドスクリュ及びその製造方法

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JPH01178384A
JPH01178384A JP281488A JP281488A JPH01178384A JP H01178384 A JPH01178384 A JP H01178384A JP 281488 A JP281488 A JP 281488A JP 281488 A JP281488 A JP 281488A JP H01178384 A JPH01178384 A JP H01178384A
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JP
Japan
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outer layer
clad
screw
stainless steel
rolling
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JP281488A
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English (en)
Inventor
Koichi Kuroda
浩一 黒田
Kazuyuki Nakasuji
中筋 和行
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスクリュフィーダ等に用いられるスクリュ及び
その製造方法に関し、更に詳述すると炭素鋼又は低合金
鋼製の芯材の外周面にステンレス鋼製の外層材を被嵌接
合し、耐食性、耐摩耗性を向上せしめたステンレスクラ
ッドスクリュ及びその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
押出成形機又は射出成形機等には、押出用スクリュとし
てスクリュフィーダが用いられているが、その製造は一
般に中実丸棒から機械加工により軸材とねし山部が一体
物になったものを削り出す方法が用いられている。
ところでスクリュフィーダを例えば射出成形機、食品加
工機、粉体温合機、搬送機等に用いる場合は材料と接触
するために腐食、摩耗しやすいが、食品関係に用いられ
るものにあっては、直接食品に触れるので特に耐食性が
望まれ、また食品以外の種々の液体と混合するような化
学プラント用でも耐食性が望まれる。
このため耐食性のあるステンレス丸棒(SUS304゜
5US316等)を削り出したステンレススクリュが製
造され、また特に使用条件が苛酷な射出成形機ではステ
ンレス鋼では強度が不足するので特殊鋼を切削して製造
しているが、ステンレス鋼、特殊鋼は切削に時間を要す
るので高コストになる。
そこで、一般構造用鋼例えば545C等の材料を使用し
てスクリュ形状に機械加工した上でステライト等の耐食
、耐摩耗性に優れた粉末金属を溶射する方法等が講じら
れているが、これらの皮膜は一般に皮膜自体の接着強度
不足から剥離を生じ易く、製品化に結びついていない。
その他にスクリュ軸の表層部番窒化処理し、或いはTt
N、TiCtクロムメツキなどの表面処理を施す方法も
提案されているが、このような方法では硬化深度がたか
だか20〜30μ程度であり、寿命の点で十分とはいえ
ない。
〔発明が解決しようとする問題点3 食品用のスクリュフィーダにはステンレス鋼が用いられ
ているが、ステンレス鋼は一般に切削が容易でな(、加
工に時間を要する。また丸棒から削るので削り歩留も低
くなり、材料費が高いので高価にならざるを得ない、ま
た高い搬送量が要求されるものではスクリュの羽根高さ
を高くして容量を大きくしなければならないが、羽根が
高くなるとより切削が容易でなくなり、歩留も低くなる
ので、製造コストは指数関数的に高くなる。更に射出成
形機用スクリュフィーダ等では使用条件が苛酷でステン
レス単体では強度が不足しており、特殊鋼の使用や種々
の表面処理が検討されているがコスト、寿命の面で難点
がある等の問題があった。
本発明は耐食性に優れ、且つ十分な強度を有するステン
レスクラッドスクリュ及び安価で容易なそのスクリュの
製造方法を提供する、ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るステンレスクラッドスクリュは、炭素鋼ま
たは低合金鋼製の芯材の周面にステンレス鋼製の外層材
を被嵌接合せしめである。また製造方法は、芯材の外周
面及び外層材の内周面を夫々脱脂、清浄化した後、芯材
を外層材に挿入し、両端面の芯材と外層材との境界を溶
接により密封してクラッド素材を形成し5.このクラッ
ド素材を加熱した後、外周面の周方向にスクリュを造形
せしめる複数個の環状溝が入側から出側に向けて漸次広
くなる間隔で形成されている3個乃至4個のコーン型ロ
ールを有する傾斜圧延機により延伸圧延する。
〔作用〕
しかし、ステンレスは構造用炭素鋼や構造用低合金鋼(
S45C、SCM448等)に比べ機械的強度が低い、
そこで芯材に上記構造用鋼を用いて軸材の強度を持たせ
、ステンレス鋼製外層材を被嵌接合せしめることにより
スクリュ形状の耐食性、耐摩耗性を向上せしめ、従来強
度上の問題で使用できなかったステンレススクリュ軸に
本発明の適用を可能とし、またステンレスの肉厚はステ
ンレス素管の肉厚の設定によって自由にコントロールで
き、更に傾斜圧延による延伸圧延により芯材と外層材と
の十分な接合強度を得られる。
〔実施例〕
以下本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
第1図は本発明に係るステンレスクラッドスクリュの製
造方法の主要工程を示す工程図であり、図中11は芯材
、12は外層材を示している。芯材11としては炭素鋼
又は低合金鋼を材料とし、熱間圧延後、磨き加工を施し
て所定の長さ、直径を有する断面円形の柱状又は棒状に
形成し、その周面を例えばアセトン等を用いて脱脂、洗
浄し、その後芯材に対し周面にメツキを施すか、または
Ni箔を巻き付ける。磨き加工法としては例えばショッ
ト加工等があり、これによって熱間圧延後におけるスケ
ール等の酸化物を除去し、また研磨を施す。
一方、外層材12としてはステンレス鋼を材料とする溶
接管、継目無管を熱間押出し、或いは熱間圧延した後冷
間加工を施して所定の長さ、外径。
肉厚を有する断面円形の筒体に形成し、その内周面を芯
材と同様にアセトン等を用いて脱脂、洗浄する。
外層材12に対してはその内周面にNiメツキを施すの
が望ましいが、メツキは芯材と外層材とのいずれか一方
にのみ施すこととしてもよい。
このようにして得た芯材11と外層材12とは第2図に
示す如く芯材11に外層材12を外嵌した後、両端部に
おける芯材11と外層材12との境界部13を溶接密封
しクラッド素材10を得る。
また、芯材11に外層材12を外嵌した後、冷間抽伸後
側端部における芯材11と外層材12との境界部13を
溶接密封しクラッド素材10を得てもよい。
なお冷間抽伸を行わない場合は芯材11と外層材工2の
クリアランスが小さくなるよう芯材11の外径と外層材
12の内径を選択する必要がある。このクリアランスは
圧延前の加熱によって酸化膜が形成されることを防ぐ意
味で、あまり大きくない方が望ましく 、0.3〜0.
6 vanぐらいが好適である。更に大きなりリアラン
スとする場合は内部をアルゴン置換することが望ましい
芯材11と外層材12との境界部13を溶接密封するの
は後の加熱過程で芯材11と外層材12との熱膨張率の
差により両材11.12間に隙間が生じ、ここから空気
が侵入するのを防止するためである。
次にこのクラッド素材10を所定温度に加熱した後、第
3〜5図に示す如く外周面の周方向に複数個の溝を有す
る3個乃至4個のコーン型の圧延ロールを存する傾斜圧
延機により延伸圧延し、外周面にスパイラルフィンを有
するステンレスクラッドスクリュを得る。
以下ロール数が3個の場合について詳述する。
第3図は第4図(ロール溝を省略して図示)のm−m線
による断面図、第4図は第3図のIV−IV線による正
面図、第5図(ロール溝を省略して図示)はパスライン
X−X線に対する圧延ロールの傾斜状態を示す模式的側
面図である。傾斜圧延機4はバスラインX−X線周りに
臨んで3個のコーン型の圧延ロール1,2.3を有し、
3個の圧延ロールにはそれぞれ1/3回転ずつ位相をず
らせた位置に環状溝を切っている。各ロール1. 2.
 3の輪郭形状はクラッド素材10の出側端部にゴージ
部1a、2a、3aを備え、ゴージ部xa、2a、3a
を境にしてクラッド素材10の入側は軸端に向けて漸次
直径を縮小され、また出側は拡大されて円錐台形をなす
人口面1b、2b、3b及び出口面1 c + 2 c
 + 3 cを備えており、出口面1c、、 2c、 
3cはパスラインとの距離をゴージ部とパスラインとの
距離に一致させである。
このようなコーン型圧延ロールl、2.3はいずれもそ
の入口面1b、2b、3bをクラッド素材10の移動方
向上流側に位置させた状態とし、また軸心線Y−Yと、
ゴージ部1a+2a+3aを含む平面との交点0(以下
圧延ロール設定中心という)を、クラッド素材10のパ
スラインx−xNIAと直交する同一平面上にてバスラ
インX−X線周りに略等間隔に配設されている。そして
各圧延ロール1,2.3の軸心線Y−Yは圧延ロール設
定中心0回りにクラッド素材10のパスラインX −X
 &’iとの関係において第3図に示すように前方の軸
端がパスラインX−X線に向けて接近するよう交叉角γ
だけ交叉(傾斜)せしめられ、且つ第4図、第5図に示
すように前方の軸端がクラッド素材10の周方向の同じ
側に向けて傾斜角βだけ傾斜せしめられている。
圧延ロール1,2.3は夫々図示しない駆動源に連繋さ
れており、第4図に矢符で示す如く同方向に回転駆動さ
れるようになっている。
なお、圧延ロール軸保持機構は両持型式であることが望
ましい。圧延ロール軸を両持型式にするのは、両持型式
の場合には被圧延材の外径寸法精度は±0.2%となる
のに対し、片持型式の場合にはミル剛性が低くなると同
時にクラッド素材10の両金属界面でのすべりの影響に
より、クラッド素材10の外径寸法精度は±0.7%と
悪化するからである。
圧延ロール1,2.3の外周面とパスラインX−X線と
の間の距離がクラッド素材10の外周の半径よりも小さ
い部分、つまり圧延部分の外周面には環状溝が複数、例
えば5乃至7条を軸長方向に適長離隔して周方向に切ら
れている。その溝の位置、間隔、幅、深さ夫々について
は圧延ロール1゜2.3相互で異なっており、また各圧
延ロール1゜2.3においても間隔は軸長方向で延伸量
、ねじれ量に応じて漸次広くしており、更にゴージ部よ
り出口側のり−リング面では溝間隔を一定にしである。
なお圧延ロールl’、2.3相互のほぼ同じ位置での溝
幅及び溝深さは、路間−にしである。
また各圧延ロールl、2.3での溝深さは出側端で所望
のねじ山高さが得られるように入側から出側にわたって
適宜変化せしめる。
形成すべきねし山の高さ2間隔1条数に応じて溝の位置
1間隔が定まり、またこれらと対応した圧延ロール1.
2.3の円錐半角α、傾斜角β。
交叉角γ等が決定される。
これによって1つの圧延ロールの溝から出たねじ山は次
の圧延ロール1,2.3の溝に導かれ、順次成形される
第6図はその過程を順を追って示した圧延内容説明図で
あり、図中の矢符はクラッド素材10に加わる荷重方向
を示す。傾斜圧延機にてクラッド素材10(第6図■参
照)が圧延開始されると、クラフト素材10は圧延ロー
ル1,2.3に順次噛みこまれた後それらにより周方向
3個所で圧延されて(第6図■参照)、軸心周りに回転
しつつ進行する所謂螺進により圧延ロール出側に進む。
そして、3つの圧延ロールによる順次的圧延(第6図■
、■参照)により圧延部分の内部は軸長方向に延伸しね
じ山間隔が拡がる。
間隔が拡がったねじ山部分に次の圧延に寄与する溝が来
るようにロール設計しているので、ねじ山を圧延途中で
潰すことがないことは勿論、ねじ山を高く且つ厚く、ま
た広い間隔で形成させることができる。更にステンレス
鋼の肉厚は第7図(イ)、(ロ)に示す如く外層材12
の肉厚の選択によって任意に設定することが出来る。
なお、交叉角γと傾斜角βの設定範囲を、0°くγ〈1
56 3″くβ<20” 5’<γ+β<30゜ とした場合には、クラッド素材10内部に欠陥が存在し
ていても本発明の延伸圧延により、傾斜圧延特有の破壊
であるマンネスマン破壊を起こすことなく、品質の良い
ステンレスクラッドスクリュを製造できる。
3個もしくは4個の圧延ロールを備えた交叉型の傾斜圧
延機を用いる理由は、2個の圧延ロールで上述のマンネ
スマン破壊(回転鍛造効果)が顕著となるためであり、
また圧延ロール数を5個以上にすると、圧延ロールが多
すぎて圧延機の構造がIM雑になる上、圧延ロール同士
が干渉して設定径を小さくできないため、圧延ロール径
、圧延ロール軸を材料径に対し細くせざるを得なくなり
、圧延ロール剛性が弱く、また寸法精度も低下すること
による。
〔数値例〕
次に本発明方法について具体的数値を掲げて説明する。
外層材にS[l5304の礒目無管を、また芯材に炭素
量0.06%の炭素鋼を用い、磨き工程を経た炭素鋼製
芯材の外周面を脱脂、洗浄した後、これに同じく内周面
を脱脂、洗浄したステンレス鋼製の外層材を挿入し、芯
材の周面と外層材の内周面が密接した状態となるよう外
径を57mに冷間抽伸した。
また、別に冷間抽伸工程を省略し、クリアランスを0.
5 +n (片側)とした試験片を製作し、双方とも芯
材と外層材の端面が揃うように両端部を切断した後、両
端面の境界部を溶接密封しクラッド素材を得た。使用し
た外層材、芯材の寸法は表1に示す通りである。
(以下余白) 表1 次にこのクラッド素材を加熱し、温度1100℃で交叉
型の傾斜圧延機にて傾斜圧延を行った。傾斜圧延条件は
次のとおりである。
〔傾斜圧延条件〕
・交叉角(γ):3゜ ・傾斜角(β):5゜ ・圧延ロール直径 :180鶴(ゴージ部)・圧延ロー
ル材質 : SCM440 ・圧延ロール回転数: 100rpi ・スクリュ径:山径55鶴φ、谷径39nφ、ねじ山高
さ8龍 ・スクリュピッチ:14mm 次に供試材1.2.3.4を用いて形成したステンレス
クラッドスクリュの両金属界面の接合状況を調べるため
に超音波探傷試験を行った。
〔試験条件〕
・探傷器: USIP12 ・探傷形式:水浸 ・探傷感度: 66dB ・周波数710MH2 ・探触子: LIOK 結果は供試材1〜4のいずれの製品にも欠陥信号はなく
、良好な接合状況であることが確認された。
〔効果〕
以上の如く本発明方法によれば傾斜圧延による延伸工程
でステンレスクラッドスクリュを製造することができ、
安価な方法で耐食性を有し、高強度なスクリュフィーダ
等を得ることができる等本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の製造工程を示すブロック図、第2
図(イ)は本発明方法において用いるクラッド素材の模
式的正面図、第2図(ロ)は同じく模式的側面図、第3
図は第4図のnr−m線による断面図、第4図は第3図
のIV−IV線による正面図(溝を省略して図示)、第
5図はパスラインX−X線に対するロールの傾斜状態を
示す模式的側面図(溝を省略して図示)、第6図は本発
明の詳細な説明図、第7図(イ)、(ロ)はその部分拡
大半裁図である。 1、 2. 3・・・圧延ロール Ia、2a、3a・
・・ゴージ部lb、2b、3b−・・入口面 lc、2
c、3cm・・出口面4・・・傾斜圧延機 10・・・
クラッド素材11・・・芯材 12・・・外層材 時 許 出願人  住友金属工業株式会社代理人 弁理
士  河  野  登  夫【ガ東岨%L亡゛レト又1
裏他合金i組        〔ステンレス鋼管〕(イ
)                 (ロ)′v3 
z 図 第 4 口 第 5 図 第6図 (イ)                      
(ロ)′l、7  図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.炭素鋼または低合金鋼製の芯材の周面にステンレス
    鋼製の外層材を被嵌接合せしめてあることを特徴とする
    ステンレスクラッドスクリュ。
  2. 2.芯材の外周面及び外層材の内周面を夫々脱脂、清浄
    化した後、芯材を外層材に挿入し、両端面の芯材と外層
    材との境界を溶接により密封してクラッド素材を形成し
    、このクラッド素材を加熱した後、外周面の周方向にス
    クリュを造形せしめる複数個の環状溝が入側から出側に
    向けて漸次広くなる間隔で形成されている3個乃至4個
    のコーン型ロールを有する傾斜圧延機により延伸圧延す
    ることを特徴とするステンレスクラッドスクリュの製造
    方法。
  3. 3.芯材の外周面及び外層材の内周面を夫々脱脂、清浄
    化した後、芯材を外層材に挿入し、冷間抽伸を行って外
    層材と芯材を密接させ、両端における両材の境界部を溶
    接により密封してクラッド素材を形成し、このクラッド
    素材を加熱した後、外周面の周方向にスクリュを造形せ
    しめる複数個の環状溝が入側から出側に向けて漸次広く
    なる間隔で形成されている3個乃至4個のコーン型ロー
    ルを有する傾斜圧延機により延伸圧延することを特徴と
    するステンレスクラッドスクリュの製造方法。
JP281488A 1988-01-08 1988-01-08 ステンレスクラッドスクリュ及びその製造方法 Pending JPH01178384A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0842721A1 (en) * 1996-10-31 1998-05-20 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Method for processing a rotor used for a super charger and the like
US9005767B2 (en) 2009-10-22 2015-04-14 Cladinox International Limited Corrosion resistant metal products

Cited By (3)

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US9005767B2 (en) 2009-10-22 2015-04-14 Cladinox International Limited Corrosion resistant metal products

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