TWI295201B - - Google Patents

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1295201 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於金屬管的冷間加工方法，特別是要提供 :可飛躍地擴大金屬管的薄型化的製造範圍之利用冷間加 工法的超薄金屬管的製造方法。 【先前技術】 # 金屬管如果在熱間精製加工的狀態下，無法符合品質 上、強度上或尺寸精度上的要求的話，就改送到冷間加工 工程。所謂的冷間加工工程，一般而言係有：使用眼模和 栓塞或心棒之冷拉管法以及利用冷軋管機之冷軋法。 利用冷軋管機之冷軋法，係將胚管在於：具有在圓周 方向上逐漸地縮小直徑的錐面狀孔模之一對軋輥、與同樣 地在長度方向上逐漸縮小直徑的錐面狀心棒之間，進行縮 徑輥軋加工。亦即，在一對軋輥的圓周上係切削形成孔模 • ，該孔模的形狀係隨著軋輥的旋轉而使得孔模逐漸變窄的 形狀。軋輥係一面旋轉一面沿著心棒的錐面，反覆地前進 . 和後退，而在軋輥與心棒之間，對於胚管進行輥軋加工。 . (可參考“第3版鐵鋼便覽 第3巻（2) 條鋼·鋼 管·輥軋共通設備”等）。 第1圖係顯示利用冷軋管機的輥軋原理之圖，第1圖 ^ ( a )是往行程的開始點；（b )是復行程的開始點之説明 圖。如第1圖所示，冷軋管機係因應胚管1的外徑以及厚 度尺寸（分別是圖中的do及to )以及製品的輥軋管5的 -4- (2) 1295201 外徑及厚度尺寸（分別是圖中的d及t )，採用：一對具 有從軋輥的咬進入口側起朝向完工出口側，其直徑逐漸變 小的錐面狀孔模3之軋輥2 ;以及同樣地從咬進入口側起 朝向完工出口側，其直徑逐 胚管1反覆地進行一面予以 軋工程。 在這種往復運動的往行 點，係對於管材（胚管1 ) 角以及大約5〜15mm的進 反覆的輥軋加工。 利用冷軋管機進行冷軋 可延伸到1 0倍，對於管壁 ，此外，也具有：無需進行 但是，其反面則是，與冷拉 率極低之缺點，因此是以適 處理較花費成本的不鏽鋼鋼 的冷間加工爲主。此外，在 輥軋過程來達成高能率生産 業中的最核心的製程。 冷拉管法，係將胚管的 進行酸洗以除去表面的鏽皮 穿過眼模加以抽拉。冷拉管 塞法；拉心棒法；空拉法， 縮徑加工。 漸變小的錐面狀心棒4，對於 縮徑一面減少其厚度的往復輥 程的開始點以及復行程的開始 間歇性地賦予大約60°的旋轉 給量，以資對於新的部分進行 時，管材的加工度極高，大約 厚度不平均的矯正効果也很大 縮徑加工，良率好高之優點。 管法比較的話，具有：生産能 用於：素材費用很高，且中間 管、高合金鋼管之類的高級管 伸銅業界中，已經是利用3道 ，因此冷軋管機已經是伸銅事 管端利用縮口機予以縮徑，再 等之後，實施潤滑處理，然後 法係有：拉栓塞法；浮動拉栓 這些全部都是利用眼模來進行 -5- (3) (3)1295201 第3圖係以往的縮徑抽拉法的説明圖，第3圖（a ) 係拉栓塞法；第3圖（b )係拉心棒法。 第3圖（a )所示的拉栓塞法是最爲一般性的抽拉法 ，是將受到栓塞支承棒2 4支承的栓塞2 3插入到胚管1内 ，利用夾頭6將胚管1的管端挾持住，穿過眼模22，朝向 圖中的符号X所示的箭頭方向抽拉的方法。這種方法，栓 塞的更換容易、作業性也優異，而且又可獲得很大的加工 度。 此外，第3圖（b )所示的拉心棒法，是將心棒2 5揷 入到胚管1内’與上述方法同樣地，穿過眼模2 2而加以 抽拉的方法。這種方法是利用心棒2 5來執行管内面的加 工’所以即使是細徑管，亦可製造出内面很美麗且尺寸精 度很高的製品，可用來製造出原子能用途等的高級管材。 使用在冷抽拉法的抽拉機，雖然大部分都是利用馬達 驅動的鏈條式抽拉機，但是也有其他種類，例如：油壓式 、水壓式的抽拉機。 進行金屬管的冷抽拉工程時，管材料外表面與眼模表 面之間、以及管材料内表面與栓塞或心棒表面之間，會有 摩擦阻力，因爲是克服這些阻力來進行抽拉，所以會在管 材料的長軸方向上產生張力。將這個張力除以抽拉後的斷 面積而獲得的張力應力如果變高的話，將會開始將管材抽 拉變細，當張力應力達到管材的變形阻力的話，管材就會 斷裂。當然長軸方向的張力應力是管厚度變得愈薄的話， 張力應力變得愈大，而變得更容易斷裂，因此厚度減少率 -6- (4) (4)•1295201 自有其限度。因此，當進行厚度減少率較大的抽拉加工時 ，就必須增加抽拉次數，反覆地進行抽拉作業，每次進行 抽拉作業時，都必須進行潤滑工作，將會導致成本的上揚 。此外，如果管材的加工硬化很明顯的話，則必須進行退 火處理的作業。 【發明內容】 本發明係有鑒於上述的問題而開發完成的，其課題係 在於提出一種可飛躍地擴大金屬管的薄型化的製造範圍之 利用冷間加工法的超薄金屬管的製造方法。此外，本發明 雖然是以較薄的無接縫金屬管爲主要對象，但是即使是較 薄的焊接金屬管，也會在焊接部或熱影響部產生厚度不均 勻的現象，有時候必須對其進行矯正，所以也將焊接金屬 管包含在本發明的對象之內。 本發明者爲了要解決上述的課題，乃針對於以往的問 題點不斷地加以硏究，終而獲得下列的創見，進而完成了 本發明。 一般而言，管材在進行塑性加工時的厚度加工，係藉 由將管材朝向管的長軸方向進行延伸加工，而達成的。亦 即，管材之冷軋加工，係在孔模軋輥與錐面狀心棒之間進 行厚度加工時，係一面進行縮徑一面進行輥軋，而朝向長 軸方向延伸。 又，管材之冷抽拉，則是在眼模與栓塞或心棒之間進 行厚度加工時，一面進行縮徑一面進行抽拉，而朝向長軸 (5) 1295201 方向延伸。因爲是以這種方式，只想要朝長軸方 已，所以厚度減少量受到限制，難以薄型化。 相對於此，本發明者係解釋成：當對於管材 加工而將其厚度減少之際，只是朝長軸方向延伸 度減少量受到限制，難以將其更爲薄型化，因此 如果在利用冷軋管機來使得管材的厚度減少之際 其朝向長軸方向延伸，同時也朝向管圓周方向延 即可迴避上述的問題。順便一提，如果就比較極 ，例如：利用環形輥軋機來對於環狀品進行輥軋 以檢討的話，環狀素材並不朝向長軸方向（軸心 伸，只是朝環周方向延伸而已，因此厚度的減少 受到限制。 爲了要在冷軋管機，一面令其朝管圓周方向 加工，一面又朝長軸方向進行延伸加工，只要採 輥的咬進入口側朝向完工出口側逐漸擴大其直徑 軋輥孔模、以及同樣地從咬進入口側朝向完工出 擴大其直徑的錐面狀心棒，一面對於管材進行擴 其厚度，一面進行延伸輥軋即可。在這種情況下 用具有：至少大於胚管的外徑之完工精製最大徑 心棒的話，就可將胚管確實地擴徑。 此外，爲了要在抽拉工程中，一面令其朝管 進行延伸加工，一面又令其朝長軸方向進行延伸 要利用栓塞或心棒，一面進行擴徑一面進行抽拉 要使用：具有至少大於胚管外徑的内面規制直徑 向延伸而 進行塑性 ，所以厚 乃認爲： ，除了使 伸的話， 端的情況 的情況加 方向）延 量係可不 進行延伸 用：從軋 的錐面狀 口側逐漸 徑以減少 ，只要使 的錐面狀 圓周方向 加工，只 即可。只 之栓塞或 -8 - (6) 1295201 心棒，就可確實地將胚管予以擴徑。 如上所述，只要將胚管一面進行擴徑一面進 話，即使厚度變薄，圓周方向的周長也會増大， 會讓管材的斷面積減少太多，因此也具有可以減 的張力應力之優點。 本發明係依據上述的創見而開發完成的，其 於利用下列（1 )〜（3 )所示的冷間加工法之超 的製造方法。 (1 ) 一種利用冷軋管機之超薄金屬管的製 其特徵爲：因應胚管及製品輥軋管的外徑以及厚 使用一對具有從軋輥的咬進入口側起朝向完工出 擴大其直徑的錐面狀孔模之軋輥、同樣地從咬進 朝向完工出口側逐漸擴大其直徑的錐面狀心棒， 擴徑加工以減少厚度，一面進行延伸輥軋。 (2 ) —種利用冷拉管法之超薄金屬管的製 係以拉管機來製造超薄金屬管的方法，其特徵爲 進入口側起朝向完工出口側逐漸擴大其直徑的固 ，插入已經在管的一端實施過擴口加工後的胚管 内插入從眼模的咬進入口側起朝向完工出口側逐 直徑的栓塞或錐面狀心棒，以夾頭夾住已經實施 工後的部分，從咬進入口側起朝向完工出口側的 該胚管，以資在固體眼模與栓塞或錐面狀心棒之 進行擴徑加工以減少厚度，一面進行延伸加工。 (3 )如上述（1 )或（2 )所述的利用冷間 行抽拉的 所以並不 輕抽拉時 要旨係在 薄金屬管 造方法， 度尺寸， 口側逐漸 入口側起 一面進行 造方法， :在從咬 體眼模内 ，在胚管 漸擴大其 過擴口加 方向抽拉 間，一面 加工法之 -9- (7) 1295201 超薄金屬管的製造方法，其中，上述栓塞或錐面狀心棒之 完工精製最大徑係大於胚管的外徑。 本發明中所稱的「冷間加工法」，意指··將冷軋法以 及冷拉管法總稱在一起的加工法。 1J 式 方 施 [用以實施本發明之最佳形態] • 本發明係如上所述，係利用冷軋管機或冷拉管法之超 薄金屬管的製造方法。 其第1態樣係一種利用冷軋管機之超薄金屬管的製造 方法，其特徵爲：使用一對具有從軋輥的咬進入口側起朝 向完工出口側逐漸擴大其直徑的錐面狀孔模之軋輥、同樣 地從咬進入口側起朝向完工出口側逐漸擴大其直徑的錐面 狀心棒，一面進行擴徑加工以減少厚度，一面進行延伸輥 ® 本發明的實施形態係如第2圖所示。第2圖（a )係

往行程開始時點、第2圖（b )係復行程開始時點。如第2 圖（a )所示般地，在其周圍設置了從咬進入口側起朝向 完工出口側直徑平滑地擴大的錐面狀孔模1 3之上下一對 軋輥1 2，係沿著從咬進入口側起朝向完工出口側平滑地擴 ‘ 大其外徑的錐面狀心棒14的錐面，朝第2圖中的箭頭A - 所示的方向前進，將胚管1在軋輥12的錐面狀孔模1 3的 表面與錐面狀心棒1 4的表面之間，進行延伸輥軋。接下 來，如第2圖（b )所示般地，上下一對的軋輥12進行逆 -10- (8) (8)1295201 轉，一面朝向圖中的箭頭B所示的方向後退，一面同樣地 將胚管1在軋輥12的錐面狀孔模13與錐面狀心棒14之 間進行延伸輥軋。 藉由反覆地執行上述的這種往復輥軋工程，原本具有 外徑do以及厚度to的胚管1，將被擴徑輥軋變成具有外 徑d以及厚度t的製品輥軋管1 5。在這種往復運動的往行 程的開始點以及復行程的開始點，所執行的管材（胚管1 )之進給以及轉動的方法則係與前述之以往的方法相同。 又，本發明的第2態樣的利用冷拉管法的超薄金屬管 的製造方法之特徵爲：係在從咬進入口側起朝向完工出口 側直徑擴大的固體眼模内，揷入管端已實施過擴口加工後 的胚管，且在胚管内揷入從上述眼模的入口側起朝向出口 側直徑擴大的栓塞或錐面狀心棒，利用夾頭來夾持住已實 施過擴口加工後的部分，藉由將胚管從眼模·的入口側朝出 口側的方向抽引，而在固體眼模與栓塞或錐面狀心棒之間 ，一面進行擴徑以減少厚度，一面進行延伸加工。 此外，爲了將管材的上述擴徑抽拉方法予以實用化， 冷抽拉的作業方法與以往的抽拉方法比較之下，必須做下 列的變更。 第1是利用擴口機先將胚管的管端擴徑成錐面狀。至 於擴口機只要是採用例如：推壓擴口方式的擴口機即可。 第2是將已實施過擴口加工的胚管進行酸洗、潤滑處理之 後，從固體眼模的完工出口側導入到眼模内，在具有較胚 管的外徑更大的内面規制直徑的栓塞或錐面狀心棒與固體 -11 - (9) (9)1295201 眼模之間’ 一面進行擴徑一面進行抽拉。第3是栓塞或錐 面狀心棒的支承工作也是從眼模的完工出口側來進行。將 附屬設備集中在眼模的完工出口側的做法上有一些難點， 但是，卻具有：能夠抽拉薄型的金屬管之很大的優點。 第4圖係顯示發明的實施形態。第4圖（a )係拉栓 塞法；第4圖（b )係拉心棒法。如第4圖（a )及（b ) 所示，係從：從眼模的咬進入口側（圖中的固體眼模3 2 的左側）起朝向完工出口側（圖中的固體眼模3 2的右側 )其直徑擴大的固體眼模3 2的完工出口側，將已實施過 擴口加工後的胚管1插入到固體眼模3 2内。再者，在胚 管1内揷入：從固體眼模3 2的入口側起朝向出口側直徑 擴大，且其完工精製最大直徑較胚管i的外徑更大的栓塞 3 3或錐面狀心棒3 5，利用夾頭6夾住已經過擴口加工後 的胚管1的管端，朝向圖中的符号X所示的箭頭方向抽拉 。藉由這種操作，胚管1可在栓塞3 3或錐面狀心棒3 5與 固體眼模3 2之間一面進行擴徑一面被抽拉。 (實施例） 爲了要確認本發明之利用冷軋法以及冷拉管法的超薄 金屬管的製造方法之効果，乃進行了下列的試驗，並且對 其結果加以評判。此外，抽拉心棒的情況下的作用以及効 果係與抽拉栓塞的情況下的作用以及効果幾乎沒有不胃， 所以在本實施例中，係就抽拉栓塞的情況加以説明。

-12- (10) 1295201 (本發明例1 ) 將利用曼內斯曼斜軋機（Mannesman!! mill ) •心棒 輥軋製程而製造出來的外徑34.0mm、厚度3.5mm的18% Cr - 8 % Ni不鏽鋼鋼管當作試驗用胚管，利用冷軋管機將 其擴徑輥軋成：外徑50.8mm、厚度1.3mm。 將試驗條件以及結果簡單地彙整如下。 錐面狀心棒的直徑：d m : 2 6.0〜4 7.2 m m 進給：f = 10.0mm 轉動角度：0 = 6Ό° 胚管外徑：do = 34.0mm 胚管厚度：to=3.5mm 輥軋後的管外徑：幻=50.8mm 輥軋後的管厚度：1.3mm 擴徑比：1/(10 = 1.49 延伸比：to(do— to) / {ti(di— ti) } =1.66 (厚度/外徑）比：L = 2.56% 依據上述試驗所獲得的鋼管的内外面肌膚很美麗’品 質上沒有特別的問題。此外，利用傳統的縮徑輥軋法來進 行冷乳的話，18%Cr— 8%Ni不鏽鋼鋼管之可製造的最小 厚度，如果外徑是50.8mm的話，係2.0mm的程度’由此 可看出本發明的擴徑輥軋法所帶來的効果很顯著。 (本發明例2 ) 將利用曼內斯曼斜軋機·心棒輥軋製程而製造出來的 -13- 1295201 ' (11) 外徑34.0mm、厚度3.5mm的18% Cr — 8% Ni不鏽鋼鋼管 當作試驗用胚管，在冷抽拉工程中，將其擴徑抽拉成：外 徑 50.8mm、厚度 1.6mm。 將試驗條件以及結果簡單地彙整如下。 栓塞直徑：dp = 47.5mm 胚管外徑：do = 34.0mm 胚管厚度：to = 3.5mm • 抽拉後的管外徑：ch = 50.8mm 抽拉後的管厚度：tpl.6mm 擴徑比：c^/ do= 1.49 延伸比：to(do— to) / {ti(di— ti) } =1.36 (厚度/外徑）比：tl/3·15% 依據上述試驗所獲得的鋼管的内外面肌膚很美麗，品 質上沒有特別的問題。此外，利用一般的縮徑抽拉法所能 夠獲得的1 8 % Cr — 8 % Ni不鏽鋼鋼管的最小厚度，如果外 β 徑是5 0.8 m m的話，係2.4 m m的程度，由此可看出本發明 的擴徑輥軋法所帶來的効果很顯著。 [産業上的可利用性] 只要採用本發明的利用冷間加工法之超薄金屬管的製 造方法，可以飛躍性地擴大冷間加工法對於金屬管的薄型 ‘ 化的可製造的範圍。依據本發明的方法，只要能夠經濟性 地穩定製造出：傳統的冷間精製加工的無接縫金屬管的大 約2 / 3以下的厚度之無接縫金屬管的話，即可以本發明 -14- (12) 1295201 法所製造的高可靠性的超薄型無接縫金屬管來取代TIG焊 接管、雷射焊接管之類的薄型焊接金屬管。此外，如果能 夠穩定地製造厚度0.6mm以下的超薄型無接縫金屬管的話 ，則亦可應用在彩色雷射印表機之加熱套管、彩色雷射印 表機之加壓輥、或者燃料電池的細胞格子之類的高科技領 域上。 【圖式簡單說明】 第1圖是以往的縮徑輥軋法之説明圖，第1圖（a) 係往行程開始點、第1圖（b )係復行程開始點。 第2圖是本發明的擴徑輥軋法之説明圖，第2圖（ )係往行程開始時點、第2圖（b )係復行程開始時點。 第3圖是以往的縮徑抽拉法之説明圖，第3圖（a ) 係拉栓塞法、第3圖（b )係拉心棒法。 第4圖是本發明的擴徑抽拉法之説明圖，第4圖（ )係拉栓塞法、第4圖（b )係拉心棒法。 6 :夾頭 1 3 :錐面狀孔模 1 5 :製品輥軋管 3 3 ·检塞 主要元件符號說明】 1 :胚管 1 2 :軋輥 1 4 ·錐面狀心棒 3 2 :固體眼模 3 5 :錐面狀心棒

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Claims (1)

1. (1) 1295201 參 十、申請專利範圍 第95 1 1 8882號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國96年8月3〇曰修正 1 · 一種利用冷拉管法之超薄金屬管的製造方法，係以 拉管機來製造超薄金屬管的方法，其特徵爲： 在從咬進入口側起朝向完工出口側逐漸擴大其直徑的 固體眼模内，插入已經在管的一端實施過擴口加工後的胚 管，在胚管内插入從眼模的咬進入口側起朝向完工出口側 逐漸擴大其直徑的栓塞或錐面狀心棒，以夾頭夾住已經實 施過擴口加工後的部分，從咬進入口側起朝向完工出口側 的方向抽拉該胚管，以資在固體眼模與栓塞或錐面狀心棒 之間，一面進行擴徑加工以減少厚度，一面進行延伸加工 〇 2 ·如申請專利範圍第1項之利用冷拉管法之超薄金屬 管的製造方法，其中，上述栓塞或錐面狀心棒的完工精製 最大直徑係較胚管的外徑更大。 1295201

   圖明 }說 單 2 簡 C號 第符 :表 為代 圖件 表元 代之 定圖 指表 :案代 圖本本 代 定一二 指CC 七 1 z胚管 12 ： 軋輥 13 ： 錐面狀孔模 14 ： 錐面狀心棒 15 ： 製品輥軋管 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：無 -3-