JPH057921A

JPH057921A - パイプ形状品の押出加工方法および装置

Info

Publication number: JPH057921A
Application number: JP16060491A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kasai; 正行笠井
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】押出加工によりパイプ形状品を製造するとき
のマンドレルが受ける引張力を軽減する方法および装置
を提供する。【構成】押出加工により穴明き素材１２ａからパイプ
形状品１２ｂを製造する際に、マンドレル５をダイス１
１のベアリング部１０の下部の材料の流れ速度と同一速
度で降下させつつ加工を行なうパイプ形状の押出加工方
法。スライド３下部に設けた筒状体１３の下端にパンチ
４を設け、補助シリンダー１４のシリンダーロッドの下
端にマンドレル５をパンチ４の内径部を挿通して垂設し
たパイプ形状品の押出加工装置。【効果】マンドレルに負荷する引張力を大幅に軽減す
ることができ、従来法によるよりも小内径のパイプ形状
品を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パイプ形状品の押出
加工の方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パイプ形状品の押出加工装置は図５に示
すように、上方に設けられた主シリンダー１のラム２の
ヘッドに固着されたスライド３、スライド３の下部に上
端を固着した中空のパンチ４、および上端をスライド３
の下部に固着し前記パンチ４の内径部を挿通して垂設し
たマンドレル５から成る上部構造と下方に設けられたボ
ルスター６、ボルスター６の上面に立設した中空のダイ
ス受け７およびダイス受け７の上部に設けられ、上部に
パンチ４が嵌合し素材を挿入する素材挿入穴８、下部に
成形穴９および素材挿入穴８と成形穴９の間に設けた勾
配穴に形成されたベアリング部１０を有するダイス１１
から成る下部構造から構成されている。

【０００３】そして、パイプ形状品を製造するには、先
ず、図５の左半分に示すように図４（Ａ）に示す穴明き
素材１２を素材挿入穴８に挿入し、パンチ４を降下させ
て素材を軽く押す。このとき、マンドレル５もパンチと
共に降下し素材１２の内径を挿通する。パンチ４を更に
降下し、図５の右半分に示すように、素材１２ａをベア
リング部１０および成形穴９を通して押出し、パイプ形
状品１２ｂを製造する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、素材１
２ａを押出加工するとき、素材の材料の流れ速度はベア
リング１０の上部ではパンチ８の降下速度（主シリンダ
ーのラムの降下速度）と同一であるが、ベアリング１０
の下側では、減面率をεとすると、その材料の流れ速度
は｛１／（１−ε）｝×（パンチの降下速度）となる。
減面率εは０．７５以下で押出加工が行なわれるから、
ベアリング部下部の材料の流れ速度がベアリング部上部
の材料の流れ速度より大きい。

【０００５】そして、マンドレル５の加工速度は、パン
チ８の加工速度と同一であるから、ベアリング部下部に
おいては、材料とマンドレルの間に相対速度が生じる。
そして、マンドレルは材料の加工圧力を受けているから
マンドレルと材料の間に摩擦力が発生する。従って、早
い速度で流れる材料によりマンドレルは下方に引っ張ら
れ、大きな引張力を受けることになる。

【０００６】このため、マンドレルが前記引張力により
破断することが多かった。特に、内径の小さいパイプ形
状品を製造する小径のマンドレルの場合は、引張応力が
径の２乗に反比例して大きくなるため高強度の材質の選
定と厳しい加工精度を強いられていた。

【０００７】本発明は、マンドレルが受ける引張力を軽
減する方法およびそのための装置を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような目
的を達成しようとするもので、その一つは、押出加工に
より穴明き素材からパイプ形状品を製造する際に、マン
ドレルをダイスのベアリング部下部の材料の流れ速度と
同一速度で降下させつつ加工を行なうことを特徴とする
パイプ形状品の押出加工方法である。

【０００９】他の一つは、上記方法を実施するための装
置であって、スライド下部に設けた筒状体の下端にパン
チを設け、前記筒状体の内径部であってスライド下部に
後端を固着して補助シリンダーを設け、該補助シリンダ
ーのシリンダーロッドの下端にマンドレルを前記パンチ
の内径部を挿通して垂設したことを特徴とするパイプ形
状品の押出加工装置である。

【００１０】

【作用】図２はダイスのベアリング部の上下部において
マンドレルが受ける圧力分布を示した図である。マンド
レルが材料から受ける圧力の掛かる部位は、次のように
大別することができる。押出加工の行なわれる圧力の最高上昇部（ベアリン
グ部、成形穴）パンチの加工力を材料を介してベアリング部に伝え
る内圧上昇部加工後の材料のスプリングバックが掛かる部位

【００１１】そして、これらの部位で材料とマンドレル
５の間に相対速度があると摩擦力が生じる。、、
の部位で材料とマンドレル５の間に相対速度があるとき
の摩擦力を、それぞれＦ₁，Ｆ₂，Ｆ₃とする。圧力の
大きさからＦ₁＞Ｆ₂≒Ｆ₃である。従来装置の場合
は、部位、ではマンドレルの降下速度がｖ₀である
のに対し、材料の流れ速度がｖ＝｛１／（１−ε）｝×
ｖ₀であり相対速度が生じるので、マンドレルに（Ｆ₁
＋Ｆ₃）の引張力が負荷する。ここで、εは減面率であ
る。

【００１２】本発明方法のように、マンドレルを部位
、の材料の流れ速度ｖ＝｛１／（１−ε）｝×ｖ₀
で降下させると、部位、の相対速度が無くなり、部
位に相対速度が発生するので、マンドレルにＦ₂の引
張力が負荷する。

【００１３】従って、本発明方法のマンドレルの引張力
は、従来装置のマンドレルの引張力より、（Ｆ₁＋
Ｆ₃）−Ｆ₂＝Ｆ₁だけ軽減される。

【００１４】例えば、図３の中間品を押出加工をする場
合は、従来方法のように、マンドレルとパンチの降下速
度が同一のとき、マンドレルに生じる引張応力σ₀は１
１３kg/mm²となり、本発明方法のように、マンドレルの
降下速度をベアリング下の材料速度と同一とするとき、
マンドレルに生じる引張応力σは７０kg/mm²となる。

【００１５】本発明装置では、スライド下に設けた補助
シリンダーのシリンダーロッドを、（ベアリング部下部
の材料の流れ速度−パンチの下降速度）の速度で伸長さ
せることにより、マンドレルの降下速度をベアリング部
下部の材料の流れ速度と同一速度にすることができるの
で、摩擦力の大きいベアリング部下部の摩擦力（＝マン
ドレルの引張力）は無くなる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。図１は本
発明装置の説明図である。装置は、上方に設けられた主
シリンダー１のラム２のヘッドに固着されたスライド
３、スライド３の下部に取付けられた筒状体１３の下端
に取付けたパンチ４、筒状体１３の内径部であってスラ
イド下部に後端を固着した補助シリンダー１４、補助シ
リンダーのシリンダーロッド１５の先端に継手１６を介
して接続し、パンチ４の内径部を挿通して設けられたマ
ンドレル５からなる上部構造と、下方に設けられたボル
スター６、ボルスター６の上面に立設された中空のダイ
ス受け７、ダイス受け７の上部に設けられ、上部にパン
チ４が嵌合し素材を挿入する素材挿入穴８、下部に成形
穴９および素材挿入穴８の間に設けた勾配穴に形成され
たベアリング部１０を有するダイス１１からなる下部構
造から構成されている。

【００１７】上記のように構成することにより、本装置
では、マンドレル５の降下速度は、スライドの降下速度
（＝パンチ４の降下速度）に補助シリンダーのシリンダ
ーロッド１５の降下速度を加算した大きさとなる。従っ
て、補助シリンダーのロッド１５の降下速度を変えるこ
とによりマンドレル５の降下速度をパンチ４と異なった
速度で降下させることができる。

【００１８】次に、本発明方法を説明する。先ず、図１
の左半分に示すように、図４Ａに示す穴明き素材１２ａ
を素材挿入穴８に挿入し、パンチ４を降下させて素材を
軽く押す。このとき、補助シリンダーのシリンダーロッ
ド１５は上死点にある状態でスライド３と同一速度で降
下し素材１２ａの内径を挿通する。

【００１９】次に、図１の右半分に示すように、補助シ
リンダーのシリンダーロッド１５を伸長させ、マンドレ
ル５の降下速度を、ベアリング１０の下部の材料速度と
等しくなる速度で降下させながら、パンチ４を更に降下
させ素材１２ａをベアリング部１０および成形穴９を通
して押出し、図４（Ｂ）に示すパイプ形状品１２ｂを製
造する。

【００２０】表１は、サイズ：外径３７．２mmφ×内径
１０．２mmφ×長さ７４．１±０．５、材質：SCM415H
の素材から製品を製造試験したときの本発明方法と従来
方法（補助シリンダー伸長速度＝０）のマンドレル引張
応力およびマンドレル破断の有無を示したものであり、
表２は、サイズ：外径２８．９mmφ×内径８．２mmφ×
長さ５９．７±２．５、材質：SCR420H の素材から製品
を製造試験したときの本発明方法と従来方法（補助シリ
ンダー伸長速度＝０）のマンドレル引張応力およびマン
ドレル破断の有無を示したものである。なお、この試験
は、本発明装置を使用して行なった。また、パンチの下
降速度はどちらも１５mm／sec としている。

【００２１】表１および表２から、本発明方法によるマ
ンドレルの引張応力が、従来方法によるそれより大幅に
減少しており、本発明方法によるものは１００本を加工
してもマンドレルが破断しなかったが、従来方法による
ものは、少数本で破断していることが分かる。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成されている
から、マンドレルに負荷する引張力を大幅に軽減するこ
とができ、マンドレルの大幅な延命が図れる。また、従
来法によるよりも小内径のパイプ形状品を製造すること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の説明図である。

【図２】ダイスのベアリング部の上下部においてマンド
レルが受ける圧力分布を示した図である。

【図３】中間品の寸法例を示す図である。

【図４】（ａ）は穴明き素材、（ｂ）は中間品であるパ
イプ形状品の形状を示す図である。

【図５】従来装置の説明図である。

【符号の説明】

５マンドレル１３筒状体１４補助シリンダー１５シリンダーロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押出加工により穴明き素材からパイプ形
状品を製造する際に、マンドレルをダイスのベアリング
部下部の材料の流れ速度と同一速度で降下させつつ加工
を行なうことを特徴とするパイプ形状品の押出加工方
法。
【請求項２】スライド下部に設けた筒状体の下端にパ
ンチを設け、前記筒状体の内径部であってスライド下部
に後端を固着して補助シリンダーを設け、該補助シリン
ダーのシリンダーロッドの下端にマンドレルを前記パン
チの内径部を挿通して垂設したことを特徴とするパイプ
形状品の押出加工装置。