JPH05208U - 引抜加工用の口付線材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない作業量で、熱間圧延線材の先端に口付
加工を施す。 【構成】 熱間圧延線材１の先端に、この熱間圧延線材
１よりも小径の先付け線材２を同心に摩擦圧接した後
に、切削加工によって熱間圧延線材１の端部付近と摩擦
圧接部との間にテーパ状のコーン部４を付ける。 【効果】 摩擦圧接によるため、熱間圧延線材１と先付
け線材２とを短時間のうちに圧接することができ、しか
もコーン部４の加工に際しては熱間圧延線材１の角部と
ばり３だけの除去で済むので、少ない切削量で熱間圧延
線材１の先端に口付加工を施すことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、特に線材コイルから巻戻された線材の伸線加工等の二次加工に必要 な口付作業の煩雑と労力をなくし、生産性の向上を可能ならしめるようにした引 抜加工用の口付線材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

周知のように、各種金属素材を多数の圧延ロ−ルスタンドによる連続圧延設備 により熱間圧延線材に圧延成形する場合、これら線材は一部のものを除いて、そ の殆どが伸線（引抜きを含む）加工、即ち二次加工に供される。

【０００３】 このような二次加工工程は、素材の材質あるいはその用途等により異なるが、 その代表的な一例としては、例えば熱間圧延線材→熱処理→酸洗→コ−ティング →伸線→（熱処理→酸洗→コ−ティング→伸線→）製品となる。

【０００４】 周知のように、このような伸線加工は、最終用途に見合った線径、形状等を得 るために、成形ダイスを用いて線材の断面積を縮小させる加工であって、この加 工に先立って熱間圧延線材の端部には、成形ダイスを通過することができる程度 に細くする所謂口付加工が施される。

【０００５】 口付加工を行うにあたっては、先ず熱間圧延された線材は熱処理、酸洗、コ− ティングした状態で、口付機と称される端部絞り加工機へ運ばれ、ここでその口 付加工されるが、熱間圧延線材は圧延成形の終了と共にコイル状に巻取られてい るので、コイル状に巻取られた線材の円弧部を直線状に矯正される。

【０００６】 線材が細物あるいは比較的強度の低い線材の場合には、人力による矯正が可能 であるが、太物や高強度のものでは液圧等を利用した矯正機によって矯正処理し なければならない。

【０００７】 こうして端部の所定長さが矯正された線材は、そのコイル状巻周部分はホイス ト等によって空中へ吊持した状態で、その直線状とされた端部は、例えば冷間圧 延、ピ−リング（切削）、スエ−ジング（鍛圧）等により口付加工されている。

【０００８】 ところが、このような作業は人力による作業が主であって、作業者が過大な労 力を負うのみならず、伸線作業時間に比較して、その口付作業時間の方が長くな ることが多く、生産性、作業性の上でも好ましくない結果が生じていた。

【０００９】 このような問題を解決するために、例えば特公昭６０−２８５６３号公報、特 開昭５３−１４２９６１号公報に開示されているように、一連の口付作業を機械 化したものがある。

【００１０】 先ず、前者は線材の仕上圧延終了後におけるコイル状に巻取るまでの圧延ライ ン中に、圧延線材を圧延ライン中心から偏向させ、偏向させた圧延線材の一端に 圧延ライン上にあるロ−ルによって口付部を圧延形成するものである。 また、後者は熱間圧延ミルと巻取機の間に口付加工機を配設して、これにより 圧延線材の端部に口付部を形成させるものである。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

上記した従来の２例は、何れも二次加工メ−カにおける工程の省略と、作業者 の筋肉労働の負荷軽減のためになされたものであるが、何れも設備費の関係上経 済的に不利になるのに加えて、必ずしも生産性が高くはない。なによりも、何れ 場合も実用化されているという風聞もないことが、上記事実を物っている。

【００１２】 伸線工程の省略と、筋肉労働の負荷軽減のために、圧延の段階で口付加工を施 しておく口付線材に対する要望が根強いが、だからといって一次加工メ−カに大 きな負担がかかるのは好ましくない。

【００１３】 従って、本考案は一次加工メ−カに大きな負担をかけることない、引抜加工用 の口付線材の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って本考案に係る引抜 加工用の口付線材の特徴とするところは、熱間圧延線材の先端に、細く加工され た口付部を有する引抜加工用の口付線材において、前記口付部が、摩擦圧接機に より前記熱間圧延線材の先端に摩擦圧接された該熱間圧延線材より細径の先付け 線材と、切削装置により熱間圧延線材の先付け線材圧接側の端部外周角部をテ− パ状に削成してなるコ−ン部とからなる構成にしたところにある。

【００１５】

【作用】

本考案に係る引抜加工用の口付線材によれば、摩擦圧接は入熱量が少ないので 、熱間圧延線材を焼きなましするまでもなくこの先端に先付け線材を短時間に圧 接することができる。そして、熱間圧延線材と先付け線材との圧接部位の段部と 圧接により線圧接部の周の外方に膨出するばりとは切削装置によりテ−パ状に削 成されてコ−ン部が形成されるが、その切削量は少ない。

【００１６】

【実施例】

以下、熱間圧延線材の先端への口付加工手順説明図の図１ａ，図１ｂ，図１ｃ と、圧接部強度説明図の図２と、引抜き強さ比と線径比関係グラフ図の図３と、 摩擦圧接条件説明図の図４と、条件Ａになる供試材の摩擦圧接部断面図の図５と 、条件Ｂになる供試材の摩擦圧接部断面図の図６と、条件Ａになる供試材の硬度 分布グラフ図の図７と、条件Ｂになる供試材の硬度分布グラフ図の図８とを参照 しながら説明する。

【００１７】 先ず、図１ａに示すように、熱間圧延後の線材コイルを結束するまでの製造ラ インにおいて、熱間圧延線材１の先端の径方向の中心に、この熱間圧延線材１よ りも細径の先付け線材２の径方向の中心を合わせて、周知の構成になる摩擦圧接 機（図示省略）により圧接接合する。

【００１８】 これら両線１と２とが圧接接合されると、図１ｂに示すように、圧接部を中心 として熱間圧延線材１と先付け線材２の外周部に沿って外方に膨出して、所謂ば り３が生じることとなる。

【００１９】 このように、ばり３が生じたままの状態では伸線用の引抜きダイスに通線し得 ないので、切削装置（図示省略）により、図１ｃに示すように、ばり３と共に熱 間圧延線材１の端部の外周回りの角部をテ−パ状に削成して、その外径が熱間圧 延線材１側から先付け線材２側に接近するほど細くなるテーパ状のコ−ン部４を 形成させる。

【００２０】 この熱間圧延線材１の先端への先付け線材２の圧接では入熱量が少ないので、 例えば通常の加熱溶接のように接合部の過冷却組織の改善のために焼きなまし行 う必要がなく、故に極めて短時間に両線１と２とを圧接接合することができる。 ところで、予め準備しておく先付け線材２は、その鋼種や線径を問わないが、 引抜き加工に際してこの接合部が切断しないだけの接合強度を持つ必要がある。

【００２１】 つまり、図２に示すように、圧延線材１の直径をＤ₁ 、引張強さをＴs₁、ダイ スｄの孔径をＤ₂ 、先端線２の直径をＤ₀ 、引張強さをＴs₀、減面率をＲ、引抜 力をＰ₁ とすると、引抜力Ｐ₁ は、Ｐ₁ ＝Ｄ₁ ²・Ｔs₁・２・Ｒ（１−Ｒ）＜Ｄ₀ ² ・Ｔs₀（式）と表すことができる。つまり、Ｒ＝１−（Ｄ₂ ／Ｄ₁)² で、かつ Ｄ₀ ＜Ｄ₂ であるから、Ｄ₂ ²＝（１−Ｒ）Ｄ₁ ²式から、Ｄ₀ ²＜（１−Ｒ）Ｄ₁ ²が 導かれ、上記式が導かれる。

【００２２】 次いで、上式両項のそれぞれにＴs₀を掛けると、Ｄ₀ ²・Ｔs₀＜（１−Ｒ）Ｄ₁ ² ・Ｔs₀（式）が求められ、式の左辺のＤ₀ ²・Ｔs₀を式の左辺のＤ₁ ²・Ｔs₁ ・２・Ｒ（１−Ｒ）に置換すると、Ｄ₁ ²・Ｔs₁・２・Ｒ（１−Ｒ）＜（１−Ｒ） Ｄ₁ ²・Ｔs₀となりＴs₀＞Ｔs₁・２・Ｒ（式）が求められる。

【００２３】 しかし、実用的なＲの値はＲ≦０．３５なので、Ｄ₀ ≦０．６５Ｄ₁ （式） 、Ｔs₀≧０．７Ｔs₁（式）、Ｄ₀ ²・Ｔs₀＞０．４６Ｄ₁ ²・Ｔs₁（式）の３式 が得られる。ところで、引張強さ比Ｔs₀／Ｔs₁＝Ｙとし、また線径比Ｄ₀ ／Ｄ₁ ＝Ｘとして上記、、式を変形すると、Ｘ≦０．６５（式）、Ｙ≧０．７ （式）、Ｘ² ・Ｙ＞０．４６（式）が得られる。

【００２４】 上記、、式を、縦軸にＹを採り、横軸にＸを採って示すと図３のとおり となり、その接合強度を満足し得る領域は、式のＸ≦０．６５と、式のＸ² ・Ｙ＞０．４６とで挟まれた斜線を施した範囲となり、この領域に入る条件のも のでは確実に引抜き加工することができる。 以下、摩擦圧接試験と引張試験と引抜き加工試験について、それらの概要を説 明する。先ず、供試材は表１に示すとおりである。

【００２５】

【表１】

【００２６】 表１に示す基材（熱間圧延線材に相当する）と先付け材（先付け線材に相 当する）とからなる組合せの供試材を各１２セット作成（以下、条件Ａという） すると共に、基材（熱間圧延線材に相当する）と先付け材（先付け線材に相 当する）とからなる組合せの供試材を各６セット作成（以下、条件Ｂという）し て、これらを回転数および圧接荷重を共に縦軸に採り、また経過時間を横軸に採 った、摩擦圧接条件説明図の図４に示す条件下で摩擦圧接によって接合した。

【００２７】 この図３は、回転数Ｎをｔ₁ 秒継続して回転数を０に下げ、回転数Ｎの回転と 同時に圧接荷重を増すと共に、ｔ₁ 秒まで圧接荷重をＰ₁ トンで維持し、さらに ｔ₁ から圧接荷重を増してさらにｔ₂ 秒まで圧接荷重をＰ₂ トンで維持した後、 圧接荷重を０に下げることを示すものである。上記したような摩擦圧接条件、即 ち回転数Ｎ、時間ｔ₁ 、時間ｔ₂ 、圧接荷重Ｐ₁ および圧接荷重Ｐ₂ のそれぞれ を具体的な数字で示すと表２のとおりとなる。

【００２８】

【表２】

【００２９】 摩擦圧接した後の条件Ａ（減面率５９％）になる供試材の摩擦圧接部の断面形 状は図５に示すとおりで、その摩擦圧接部において先付け材２の外周にのみにば り３が生じているのに対して、摩擦圧接した後の条件Ｂ（減面率２３％）になる 供試材の摩擦圧接部の断面形状は図６に示すとおりであって、その摩擦圧接部に おいて基材１と先付け材２の外周の両方のそれぞれにばり３が生じている。

【００３０】 そして、これら両供試材に焼なまし処理を施すことなく、抜き取りによって引 張試験を行って、条件Ａの供試材では３３．８トン（４２Kgf/mm²)と３３．９ト ン（４２Kgf/mm²)の、また条件Ｂの供試材では３４．２トン（４３Kgf/mm²)の引 張強度が得られ、しかも何れの供試材もその圧接接合部の破断ではなく、先付け 材２の絞り破断によるものであった。

【００３１】 次いで、伸線機（図示省略）の能力の関係からＢ条件の供試材について、ばり ３と基材１の先付け材２の圧接接合側の角部をテ−パ状に切削して口付部を形成 すると共に、前処理として酸洗・ボンデライト処理した後、φ３２mm→φ２７． ４mm（減面率２７％）の引抜き条件で引抜加工することによって、その圧接接合 部が破断したりすることもなく引抜くことができた。

【００３２】 ところで、上記したように、引抜きダイスの孔径がφ２７．４mmのため、先付 け材２をφ２６mmに切削して引抜き試験に供したものである。さらに、条件Ａに なる供試材と条件Ｂになる供試材とについて、径方向の中心における長手方向に 沿う高度分布（●印と実線により示す）と、径方向の中心と外周との中間におけ る長手方向に沿う高度分布（×印と破線により示す）とを調べた。

【００３３】 条件Ａになる供試材の結果は図７に示すとおりで、その圧接接合部付近が最も 高硬度（●印では４２９Ｈ_mv、×印では３１９Ｈ_mv）であることを示し、また条 件Ｂになる供試材の結果は図８に示すとおりで、その圧接接合部付近が最も高硬 度（●印では４６８Ｈ_mv、×印では４９８Ｈ_mv）であることを示しており、しか もこれらの供試材それぞれの圧接接合部のミクロ組織に欠陥が認められないので 、このような事実からも供試材の圧接接合部に引抜き加工に必要な強度が確保さ れているものといえる。なお、実際にはこれら摩擦圧接装置や切削装置を圧延工 場の精製ラインに配設すれば良い。

【００３４】 このように、３０秒足らずで圧接溶接し得るのに加えて、短時間の切削作業で 口付部を形成することができるので、極めて少ない負荷で引抜加工用の口付線材 を二次加工メ−カに提供することが可能になる。

【００３５】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案に係る引抜加工用の口付線材によれば、摩擦圧接 は入熱量が少ないので、熱間圧延線材を焼きなましするまでもなくこの先端に先 付け線材を短時間に圧接することができ、そして熱間圧延線材と先付け線材との 圧接部位の段部と圧接により線圧接部の周の外方に膨出するばりとは切削装置に よりテ−パ状に削成されてコ−ン部が形成されるが、その切削量は少ないので、 一次加工メ−カにとっての負担を少なくし得て、しかも二次加工メ−カにおける 工程の省略と、作業者の筋肉労働の負荷軽減と、生産性の向上に対して極めて多 大な効果を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図ａ，図ｂ，図ｃは熱間圧延線材の先端への口
付加工手順説明図である。

【図２】圧接部強度説明図である。

【図３】引抜き強さ比と線径比関係グラフ図である。

【図４】摩擦圧接条件説明図である。

【図５】条件Ａになる供試材の摩擦圧接部断面図であ
る。

【図６】条件Ｂになる供試材の摩擦圧接部断面図であ
る。

【図７】条件Ａになる供試材の圧接接合部の硬度分布グ
ラフ図である。

【図８】条件Ｂになる供試材の圧接接合部の硬度分布グ
ラフ図である。

【符号の説明】

１…熱間圧延線材または基材 ２…先付け線材または先付け材 ３…ばり ４…コ−ン部

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 熱間圧延線材の先端に、細く加工された
   口付部を有する引抜加工用の口付線材において、前記口
   付部が、摩擦圧接機により前記熱間圧延線材の先端に摩
   擦圧接された該熱間圧延線材より細径の先付け線材と、
   切削装置により熱間圧延線材の先付け線材圧接側の端部
   外周角部をテ−パ状に削成してなるコ−ン部とからなる
   ことを特徴とする引抜加工用の口付線材。