JPS6235843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、継目無し管を製造する方法に関する
ものである。

従来から一般的に用いられているマンネスマン
せん孔製管法では、軸線を傾けた２個のロールの
間に加勢棒材を挿入し、上記ロールを互いに同方
向に回転させて、棒材に前進運動を与えながら内
部に亀裂を発生させ、この亀裂発生個所に芯金の
先端を置いてせん孔することにより棒材を管状に
成形している。

この場合、加工の開始に際しては、棒材に、予
め先端の直径を減らして、ロールの傾斜面に相当
する角度に加工する先づけ加工を施し、また塑性
加工作業の終了間近になると所期の製品形状が得
られないため、管材の後端は切捨てられる。

しかしながら、この方法で製造させる管材の長
さは芯金の長さに制限され、所望の継目無し管を
得ることができない。

本発明の方法は、このような継目無し管を非常
に長い長さで製造できるようにしたもので、高温
に加熱した金属棒材を３個のロールにより径を絞
りながら軸方向に送り出し、上記ロールの出口側
において棒材の中心に紡錘形をなす芯金を浮動状
態に配設して、棒材材料を芯金のまわりに巻きつ
かせ、これによつて中空状とした棒材を冷却して
強度を高めた後、絞りダイスあるいは絞りロール
と芯金の後端部との間を通して引抜き、而して芯
金の長さの影響を受けることなく継目無し管を製
造できるようにした点に特徴を有するものであ
る。

以下に図面を参照して本発明の方法をさらに具
体的に説明する。

第１図に示すように、管素材としての金属棒材
１は、まず、加熱装置２で加熱し、３個のロール
３の間に挿入する。この３個のロール３は、供給
した棒材１の径を絞るためのテーパ面４及び後述
の芯金６のまわりに材料を巻きつかせるためのテ
ーパ面５を有し、各ロール３の軸線を棒材１に対
して一定の方向にずらせたものである。従つて、
これらのロール３を回転させると、ロール間に挿
入した棒材１はその軸心のまわりに回転しながら
軸方向に送られる。

ロール３の出口側においては、送り出される棒
材１の中心に紡錘形をなす芯金６の先端を対向配
置し、ロールから送り出される棒材材料を芯金６
に巻きつかせる。かくして中空状とした棒材即ち
管素材は、冷却装置７において注水により冷却し
ながら軸方向に引張り、絞りダイス８を通して引
抜くことにより、非常に長い継目無し管１０を得
ることができる。継目無し管１０を引張る引張り
機構としては、ロールあるいはチヤツクで管を把
持する公知の引張り機構を採用することができ
る。

上述した継目無し管の製造においては、３個の
ロールにより棒材１の直径を減らす過程でその棒
材１を加熱装置２により高温度に加熱するが、そ
の温度は棒材の延性を向上させ、かつ変形抵抗を
低下させる程度にすることが必要であり、例えば
炭素鋼においては1100〜1200℃程度が望ましい。

また、芯金６のまわりに管状に巻きついた管素
材は、絞りダイス８と芯金６の後端部との間で絞
ることによりその直径を減らすが、この場合に芯
金６のロール３側の端部に作用する荷重により芯
金６が管素材を介して絞りダイス８に押つけられ
る。管素材は、温度が高くなると材料が柔かくな
り、従つて絞りダイス８と芯金６との間において
管素材の温度が高ければ、芯金の後端が材料を押
し破り、あるいは絞りダイス８の内面に接触する
ことにもなる。それゆえ、芯金に作用する加工荷
重を絞り加工に有効に利用すると共に、芯金と絞
りダイスの間隙において管素材を滑らかに引抜く
ために、冷却装置７により管素材を冷却して管材
の硬さを十分に大きくする必要があり、例えば前
記炭素鋼の場合には絞りダイス８に接触する直前
の管素材の温度を600〜800℃程度にするのが望ま
しい。而して、このような管素材の冷却によつて
芯金先端付近の加熱部分に引張り作用を与えるこ
とができると同時に、冷却部分にその引張りに耐
えるだけの強度をもたせることができる。

なお、上記絞りダイス８の代りに絞りロールを
用いて管素材を引抜くこともできる。

上述した継目無し管の製造の開始にあたつて
は、一時的に芯金６を適宜保持手段により所要の
位置に保持してその芯金のまわりに棒材材料を巻
きつかせ、さらに絞りダイス８によつて素材管の
絞り加工を開始するにあたつて一時的に芯金６を
管の引抜き方向と逆の方向に押込む必要がある。

このような素材先端の先づけ加工及び後端部分
の切捨ては、前記従来例に関しても説明したよう
に、塑性加工において通常行われている作業であ
り、本発明においても、それらの例にならつて行
うことは当然であるが、以下にその一例を第２図
Ａ，Ｂに基づいて簡単に説明する。

加工の開始に際して施す先づけ加工において
は、先ず、管素材としての金属棒材１を加熱装置
２で加熱し、３個のロール３の間に挿入する。従
つて、これらのロール３を回転させると、ロール
間に挿入された棒材１は、その軸芯のまわりに回
転しながらその直径が減らされて、軸方向に送ら
れる。

ロール３の出口側においては、送り出される棒
材１の中心に芯金６またはそれと同様な形状の先
付け芯金６ａの先端を対向配置し（第２図Ａ）、
ロールから送り出される棒材１をその先づけ芯金
６ａのまわりに巻きつかせて中空部分を形成す
る。次いで、先端が一部分中空状になつた棒素材
１を再び始めの位置に戻すと共に、その中空部分
に紡錘形をなす芯金６を奥まで挿入する。

このようにして芯金６を中に抱いた中空部分を
持つ棒材１をロール３の間隙に再び通すことによ
り、棒材１の先端の中空部分は圧縮され、第２図
Ｂに示すような芯金６を内部に抱いた棒材が得ら
れる。次に、ロール３の間隙を芯金６を内部に抱
いた棒材が送られるほどに拡げて、棒材の先端を
絞りダイス８の穴まで送り、棒材の温度管理を適
切に行いながらロール３の回転を継続することに
より、棒材はその絞りダイス８を通して引抜けば
よい。

継目無し管の製造を終了するときは、絞りダイ
ス８から管１０を引抜くことにより、芯金６が管
１０から取出される。この場合、管１０の終端付
近は寸法、形状の誤差等により切捨てられる。

芯金の形状については、先端が細くなつた紡錘
形であればよく、従来から知られているせん孔製
管法で用いられるような形状を選択すればよい。

次に、本発明に関連する実験例等について説明
する。

金属棒材を軸線に送り角をもたせた複数のロー
ル間に挿入して、それらのロールにより棒材の径
を絞りながら軸方向に送り出し、上記ロールの出
口側において棒材の中心に紡錘形をなす芯金を配
置して、棒材材料を芯金のまわりに巻きつかせる
ことにより、棒材中心にせん孔することができ
る。この方法は従来から知られており、種々の実
験例が報告されている（例えば、T.Z.
Blazynski：“An Assessment of ａ
Combined Rotary Piercing and Elongating
Process for Tube Making”、JOURNAL OF
THE INSTITUTE OF METALS、1967
Vol.95）。従つて、本発明において棒材に対しせ
ん孔する場合の加工条件については、それらの実
験例における加工条件を援用することができる。

本発明者が20φmmの鉛丸棒を用いて行つた実験
においても、直径が８、10、12、13mmの芯金を用
い、ロールに14゜の送り角をつけて丸棒を送るこ
とにより、外径18、16、14mmで、内径が芯金の径
に対応した８〜13mmの管を得ることができた。

一方、絞りダイスと芯金の端部との間を通して
管素材を引抜くことにより絞り加工を行うことも
従来から知られており、種々の実験例が報告され
ている（例えば、T.Z.BLAZYNSKI：
“Theoreticalmethod of designing tools for
metal−forming processes”、METAL
FORMING、 MAY 1967、Vol.34、No.５）。而
して、本発明において管素材の絞り加工を行う場
合の加工条件についても、ほぼそれらの実験例に
おける加工条件を援用することができる。

そこで、最も問題になるのは芯金を浮動状態に
保つための加工条件、即ち棒材の温度分布をどの
ように保つかという点にあり、さらに具体的に
は、３個のロールにより棒材の直径を減らすと同
時にその棒材にせん孔するための加熱温度が材料
によつて決まる一定の温度範囲に限定されること
から、中空状の棒材をどの程度冷却するかという
問題に帰着する。そして、棒材の冷却の程度によ
つてその材料の強度が決まることから、第３図に
示すような模型を想定してシミユレーシヨンを行
つた。第３図は、強さを異にする二つの鉛丸棒１
１，１２を予め別々に中空状に成形しておき、両
者の端部表面を適宜手段によつて接合し、これを
管素材として、内部に芯金６を入れ、強度が大き
い方の鉛丸棒１２を絞りダイス８側にして、ロー
ル３の間にセツトし、引抜き用チヤツクで端部を
把持して引抜く状態を示している。このシミユレ
ーシヨンの結果によれば、芯金を管素材内に浮動
状態に保持し、強度が大きい方の鉛丸棒１２を所
期の継目無し管に加工できることを確認すること
ができた。従つて材料に応じた適正な冷却の態様
を確めたうえで適度の冷却を行うことにより、本
発明による無限長継目無し管を得ることができ
る。

以上に詳述したように、本発明の方法によれ
ば、芯金の長さによる制約を受けることなく、無
限長継目無し管を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の態様を示す部分断面
図、第２図Ａ，Ｂは先づけ加工の説明図、第３図
は本発明に関連するシミユレーシヨンについての
説明図である。 １…棒材、２…加熱装置、３…ロール、６…芯
金、７…冷却装置、８…絞りダイス、１０…継目
無し管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高温に加熱した金属棒材を、軸線をずらせた
   ３個のロール間に挿入して、それらのロールの回
   転により棒材の径を絞りながら軸方向に送り出
   し、上記ロールの出口側において棒材の中心に紡
   錘形をなす芯金を浮動状態に配設して、棒材材料
   を芯金のまわりに巻きつかせ、これによつて棒材
   を中空状に形成すると同時に、芯金の上記ロール
   側の端部に作用する荷重により、その芯金を、中
   空状にした棒材を介して絞りダイスあるいは絞り
   ロールに押し付け、上記中空状の棒材を冷却して
   強度を高めた上で、その絞りダイスあるいは絞り
   ロールと芯金の後端部との間を通して引抜くこと
   を特徴とする継目無し管の製造方法。