JPWO2006025369A1 - ダイス、段付き金属管の製造方法及び段付き金属管 - Google Patents

Abstract

ダイスの貫通孔は入口側から順に、ベル、アプローチ及びベアリングで連続的に形成された内面を有する。アプローチの径は入口側でＤ１であり、出口側でＤ２であり、入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、式（１）を満たす。さらに、径がＤ３＝Ｄ２／０．９７である内面のダイス半角Ｒ１は、Ｄ３の内面よりも出口側にある内面のダイス半角Ｒ２以上であり、かつＤ３の内面からＤ２の内面までの軸方向の距離ＬＲは式（２）を満たす。ベアリングにおける貫通孔の径はＤ２で一定であり、長さはＬＢであり、かつ式（３）を満たす。０．７≦Ｄ２／Ｄ１<０．９７ （１）２０≦ＬＲ／（（Ｄ３−Ｄ２）／２）≦１１５ （２）０．３≦ＬＢ／Ｄ２≦１０ （３）

Description

本発明は、ダイス、段付き金属管の製造方法及び段付き金属管に関し、さらに詳しくは、押出加工により金属管を縮径するためのダイス、そのダイスを用いた段付き金属管の製造方法及び段付き金属管に関する。

シャフト等の自動車部品の中には、図１に示すように軸方向に異なる外径を有する段付き形状の部品（以下、段付き部品と称する）がある。このような段付き部品は、中実材を押出加工により縮径して製造される。具体的には、図２Ａ〜図２Ｄを参照して、円柱状の中実材である素材１を所定の長さに切断する（図２Ａ）。続いて、押出加工用のダイス２上に鉛直方向に素材１を配置し、素材１の上端にプレス機３を配置する（図２Ｂ）。プレス機３により素材１をダイス２の貫通孔２１に押し込み、素材１の下端をダイス２の下面から押し出す（図２Ｃ）。素材１の下端をダイス２の下面から所定の距離押し出した後、抜き取り治具４により素材１をダイス２から引き抜く（図２Ｄ）。以上の工程により、素材１は段付き部品になる。

ダイス２の貫通孔２１は図２Ｂに示すように、ベル２１１、アプローチ２１２、ベアリング２１３、リリーフ２１４で連続的に形成された内面を有する。ベル２１１は素材１をアプローチ２１２に誘導する役割を有する。素材１はアプローチ２１２で初めて径方向に圧縮の力を受け、縮径される。通常、アプローチ２１２のダイス半角Ｒ１は一定である。

近年、自動車の軽量化を目的として、中空材である金属管を押出加工して製造された段付き金属管が段付き部品として採用されつつある。

しかしながら、ダイス２を用いた従来の押出加工により段付き金属管を製造する場合、図３に示すように、縮径した円筒部で曲がりが発生する。通常、自動車に取り付けられた段付き金属管は、軸方向に回転運動する。曲がった段付き金属管は、回転時に振れを生じるため好ましくない。

なお、特開２００２−１１５１８号公報には、引抜き加工用のダイスが開示されているが、材料先端が固定されない押出加工と異なり、材料先端をチャッキングして引抜く引抜き加工では曲がりが発生しにくい。そのため、引抜き加工用ダイスと押出加工用ダイスとでは形状が異なる。

本発明の目的は、金属管を押出加工して製造される段付き金属管の曲がりを防止できるダイス及びそのダイスを用いた段付き金属管を提供することである。

本発明者らは、段付き金属管の曲がりの発生原因について調査するため、図４に示すように従来のダイス２を用いて金属管１０を押出加工した。その結果、縮径された金属管１０の外径ＤＢがダイス２のベアリング２１３における貫通孔２１の径Ｄ１１よりも小さく変形することを見出した。以下、このような変形をアンダーシュート変形と称する。

ダイス２を用いて金属管１０を押出加工するとき、金属管１０のうちアプローチ２１２を通過中の部分はアプローチ２１２内面により径方向に曲げ加工を受け縮径される。アプローチ２１２を出てベアリング２１３に入った部分は、ベアリング２１３内面から曲げ加工を受けないが、アプローチ２１２を通過中の部分がアプローチ２１２内面から受ける曲げ加工の影響を受ける。そのためアンダーシュート変形が生じる。

潤滑が不均一な場合、又は押出加工時にダイス２に対して金属管１０が僅かに傾いた場合、金属管１０は管軸に対して不均一に縮径される。また、アンダーシュート変形により金属管１０の外径ＤＢはベアリング２１３での径Ｄ１１よりも小さくなるため、金属管１０はベアリング２１３で拘束されない。そのため、アプローチ２１２での加工により生じた金属管１０の不均一な変形をベアリング２１３により矯正できない。その結果、押出加工後の金属管１０に曲がりが発生する。

本発明者らは、ベアリング２１３でアンダーシュート変形を発生させなければ、段付き金属管の曲がりを抑制できると考えた。アンダーシュート変形がなければ、ベアリング２１３で金属管１０は拘束されるからである。

ベアリング２１３でアンダーシュート変形を発生させないためには、押出加工により金属管１０の外径がＤ１１まで縮径される前に予めアンダーシュート変形を発生させ、外径がＤ１１になるまでにアンダーシュート変形を終了させればよい。

そこで、本発明者らは、種々の外径ＤＡ及び肉厚を有する金属管１０をダイス２を用いて押出加工し、各金属管１０に発生したアンダーシュート変形量を調査した。調査の結果、外径加工度が３０％以下の押出加工の場合、金属管１０のアンダーシュート変形量はベアリング２１３の径Ｄ１１の３％未満であることを新たに見出した。なお、アンダーシュート変形量は、押出加工前の金属管１０の外径ＤＡ及び肉厚には依存しなかった。

以上の検討及び調査結果に基づいて、本発明者らは、以下の発明を完成させた。

本発明によるダイスは、押出加工により金属管を縮径するための貫通孔を有するダイスであって、貫通孔は、入口側から順に、ベル、アプローチ及びベアリングで連続的に形成された内面を有する。ベルにおける貫通孔の径は入口側から出口側に向かって徐々に小さくなる。アプローチにおける貫通孔の径は入口側でＤ１であり、出口側でＤ２であり、入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、式（１）を満たし、径がＤ３＝Ｄ２／０．９７である内面のダイス半角は、Ｄ３の内面よりも出口側にある内面のダイス半角以上であり、かつＤ３の内面からＤ２の内面までの軸方向の距離ＬＲは式（２）を満たす。ベアリングにおける貫通孔の径はＤ２で一定であり、長さはＬＢであり、かつ式（３）を満たす。
０．７≦Ｄ２／Ｄ１<０．９７ （１）
２０≦ＬＲ／（（Ｄ３−Ｄ２）／２）≦１１５ （２）
０．３≦ＬＢ／Ｄ２≦１０ （３）

本発明によるダイスでは、アプローチにおける貫通孔の径がＤ３の内面のダイス半角が、Ｄ３の内面より出口側にある内面のダイス半角以上であり、かつ、距離ＬＲが式（２）を満たす長さを有する。そのため、径がＤ３の内面よりも出口側にある内面でのダイス半角は小さくなり、Ｄ３の内面からアプローチ出口までの間で金属管は曲げ加工をほとんど受けない。そのため、Ｄ３の内面からアプローチ出口までの間で金属管をアンダーシュート変形させることができる。先述した調査結果のとおり、外径加工度が３０％以下の場合のアンダーシュート変形量は３％未満であるため、径Ｄ３の内面から発生したアンダーシュート変形は、アプローチ出口までに終了する。換言すれば、アプローチ通過後の金属管はアンダーシュート変形しない。その結果、金属管はベアリングに拘束される。

さらに、ベアリングが式（３）を満たす長さを有することで、アプローチでの加工により発生した金属管の不均一な変形を矯正できる。そのため、金属管の曲がりを防止できる。

本発明による段付き金属管の製造方法は、押出加工により金属管を縮径するための貫通孔を有するダイスであって、貫通孔は、入口側から順に、ベル、アプローチ及びベアリングで連続的に形成された内面を有し、ベルにおける貫通孔の径は入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、アプローチにおける貫通孔の径は入口側でＤ１であり、出口側でＤ２であり、入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、式（１）を満たし、径がＤ３＝Ｄ２／０．９７である内面のダイス半角は、Ｄ３の内面よりも出口側にある内面のダイス半角以上であり、かつＤ３の内面からＤ２の内面までの軸方向の距離ＬＲは式（２）を満たし、ベアリングにおける貫通孔の径はＤ２で一定であり、長さはＬＢであり、かつ式（３）を満たすダイスに金属管を軸方向に押し込む工程と、押し込んだ金属管の端部をダイスの出口側から所定の距離まで押し出し、段付き金属管にする工程と、押し出しを止め、押し出した方向と反対の方向へ段付き金属管を抜き取る工程とを備える。

好ましくは、金属管をマンネスマン法により製造する。

本発明による段付き金属管は、第１の円筒部、テーパ部及び第２の円筒部の順に連続的に形成された金属管であって、第１の円筒部の外径はＤＡであり、第２の円筒部の外径はＤＡより小さいＤＢであり、テーパ部の外径は、第１の円筒部から第２の円筒部に向かってＤＡからＤＢに徐々に小さくなり、かつ、外径がＤＣ＝ＤＢ／０．９７である表面からＤ２である表面までの軸方向の距離ＬＥが式（４）を満たす。
２０≦ＬＥ／（（ＤＣ−ＤＢ）／２）≦１１５ （４）

従来の段付き部品の外観図である。 従来のダイスを用いた押出加工の第１工程を示す図である。 従来のダイスを用いた押出加工の第２工程を示す図である。 従来のダイスを用いた押出加工の第３工程を示す図である。 従来のダイスを用いた押出加工の第４工程を示す図である。 曲がりが発生した段付き部品の外観図である。 押出加工時の段付き金属管の曲がりの発生原因を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態によるダイスの垂直方向の断面図である。 図５に示すダイスで押出加工するときの金属管の加工状態を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態による他の例のダイスの断面図である。 図５のダイスを用いた押出加工の第１工程を示す図である。 図５のダイスを用いた押出加工の第２工程を示す図である。 図５のダイスを用いた押出加工の第３工程を示す図である。 本実施例で用いたダイスの断面図である。 段付き金属管の曲がり量の測定方法を説明するための模式図である。 段付き金属管の軸方向の各位置での外径の測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を援用する。

１．ダイス
図５を参照して、本実施の形態によるダイス３０は、貫通孔３１を有する。貫通孔３１は、入口側から順に、ベル３１１、アプローチ３１２、ベアリング３１３、リリーフ３１４で連続的に形成された内面を有する。

以下、貫通孔３１の形状について詳細に説明する。

１．１．ベル
ベル３１１は、金属管１０を貫通孔３１に誘導する役割を有する。ベル３１１は金属管１０に圧縮の力を与えないため、ベル３１１では金属管１０は縮径されない。ベル３１１における貫通孔３１の径は入口側から出口側に向かって徐々に小さくなる。

１．２．アプローチ
アプローチ３１２は、金属管１０を縮径する役割を有する。要するに、金属管１０はアプローチ３１２で初めて径方向に圧縮応力を受け、縮径される。アプローチ３１２における貫通孔３１の径は、入口側から出口側に向かって徐々に小さくなる。アプローチ３１２の入口の径をＤ１、出口の径をＤ２とすると、Ｄ１及びＤ２は以下の（１）式を満たす。
０．７≦Ｄ２／Ｄ１<０．９７ （１）

式（１）の下限値を０．７としたのは、金属管１０の外径加工度が３０％以下のときに特に本発明の効果が有効に得られるためである。ここで、外径加工度は以下の式（Ａ）で定義される。
外径加工度＝（ＤＡ−ＤＢ）／ＤＡ×１００（％） （Ａ）

ここで、ＤＡは押出加工前の金属管１０の外径であり、ＤＢは押出加工により縮径された金属管１０の外径である。なお、式（１）の下限値未満であっても本発明の効果をある程度得ることができる。式（１）の上限値を０．９７としたのは、外径加工度が３％未満の場合は、本発明の効果が有効に得られないためである。

アプローチ３１２では、径がＤ３＝Ｄ２／０．９７である内面Ｓ_Ｄ３のダイス半角Ｒ１は内面Ｓ_Ｄ３よりも出口側にある内面Ｓ_{Ｄ３−Ｄ２}のダイス半角Ｒ２以上である。

さらに、内面Ｓ_Ｄ３から径がＤ２である内面Ｓ_Ｄ２までの軸方向の距離ＬＲは、以下の式（２）を満たす。
２０≦ＬＲ／（（Ｄ３−Ｄ２）／２）≦１１５ （２）

径差＝Ｄ３−Ｄ２に対し距離ＬＲが長いほど、内面Ｓ_{Ｄ３−Ｄ２}でのダイス半角Ｒ２が小さくなる。

ベアリング３１３において金属管１０をアンダーシュート変形させないためには、アプローチ３１２内で予めアンダーシュート変形を発生させ、アプローチ３１２出口までにアンダーシュート変形を終了させればよい。Ｄ３＝Ｄ２／０．９７である内面Ｓ_Ｄ３のダイス半角Ｒ１を内面Ｓ_{Ｄ３−Ｄ２}のダイス半角Ｒ２以上とし、かつ、距離ＬＲを式（２）を満たす長さとすれば、ダイス半角Ｒ２は非常に小さくなる。そのため、図６に示すように、金属管１０は内面Ｓ_{Ｄ３−Ｄ２}の入口側でダイス３０と接触せず（図６中の領域５０参照）、内面Ｓ_{Ｄ３−Ｄ２}でアンダーシュート変形する。

金属管１０の外径加工度が３０％以下である場合、先述のとおり、アンダーシュート変形量は径Ｄ２の３％未満である。そのため、内面ＳＤ３からアンダーシュート変形を発生させれば、アンダーシュート変形後の金属管１０の外径はＤ２以下にならない。

アンダーシュート変形後の金属管１０は、アプローチ３１２に再び接触し、ベアリング３１３入口までの間で若干縮径される（図６中の領域５１参照）。しかしながら、外径加工度が低く、かつ、内面Ｓ_{Ｄ３−Ｄ２}のダイス半角Ｒ２が小さいため、この間に金属管１０が受ける圧縮の力は非常に小さい。そのため、ベアリング３１３においてアンダーシュート変形は生じない。

なお、距離ＬＲが式（２）の下限値以上であれば、上記効果を有効に発揮できる。式（２）の上限値を１１５としたのは、これ以上距離ＬＲを長くすれば、ダイス３０自体の長さが長くなりすぎ、ダイスの製造コスト及びプレス機の設備コストが高くなるためである。式（２）の上限値が１１５以上であっても、本発明の効果は有効に得られる。

また、図５ではアプローチ３１２の形状が、入口から内面Ｓ_Ｄ３までの内面及び内面Ｓ_{Ｄ３−Ｄ２}で直線となっているが、他の形状でもよい。たとえば図７に示すように、アプローチ３１２が曲線であってもよい。要するに、アプローチ３１２の形状は、入口側から出口側に向かって径が徐々に小さくなっており、ダイス半角Ｒ１がダイス半角Ｒ２以上であり、かつ、距離ＬＲが式（２）を満たせばよい。なお、図７のようにアプローチ３１２が曲線である場合のダイス半角は、アプローチ３１２内の所定の内面の接線と貫通孔３１の中心軸とで形成された角度をいう。

１．３．ベアリング
ベアリング３１３は押出加工された金属管１０を拘束し、金属管１０の真直性を向上させる役割を有する。ベアリング３１３の長さＬＢは以下の式（３）を満たす。
０．３≦ＬＢ／Ｄ２≦１０ （３）

ベアリング長さＬＢは径Ｄ２に比例する。ベアリング長さＬＢが長いほど、アプローチ３１２での加工により発生した金属管１０の不均一な変形を矯正できる。そのため、金属管１０の曲がりを防止できる。ベアリング長さＬＢが式（３）を満足すれば、上記効果を有効に得ることができ、金属管１０の真直性が向上する。なお、式（３）の上限値を１０としたのは、これ以上ベアリング長さＬＢを長くすれば、ダイス３０自体が長くなりすぎ、ダイスの製造コストが高くなるためである。式（３）の上限値以上であっても上記効果は有効に得られる。

２．製造方法
本実施の形態による段付き金属管の製造方法について説明する。まず、高炉又は電炉溶解により溶鋼を製造し、製造した溶鋼を周知の方法で精錬する。精錬後の溶鋼を連続鋳造法又は造塊法により素材にする。ここで、素材とはたとえばスラブ、ブルーム、ビレット、又はインゴットである。

製造した素材のうち、スラブやブルーム、インゴットはさらに熱間加工してビレットにする。このとき、熱間圧延によりビレットにしてもよいし、熱間鍛造によりビレットにしてもよい。

続いて、ビレットをマンネスマン法により金属管にする。まず、ビレットをピアサにより軸方向に穿孔して素管にする（穿孔工程）。穿孔工程後、素管をマンドレルミルにより軸方向に延伸する（延伸工程）。延伸工程後、素管をサイザにより所望の外径寸法に加工する（定径工程）。

マンネスマン法により製造された金属管を用いて、押出加工により段付き金属管を製造する。図８Ａ〜図８Ｃを参照して、金属管１０を鉛直方向に押すプレス機３とダイス３０との間に、所定の長さの金属管１０を配置する（図８Ａ）。配置後、プレス機３で金属管１０の上端を鉛直方向に押し、金属管１０の下端をダイス３０に押し込む。金属管１０の下端をダイス３０の下面から所定の距離押し出した後、プレス機３による押し出しを止める（図８Ｂ）。このとき、金属管１０は段付き金属管１１となる。続いて、抜き取り治具４を用いて段付き金属管１１を押し出した方向と反対の方向に抜き取る（図８Ｃ）。

以上の押出加工方法により製造された段付き金属管１１は、第１の円筒部１０１、テーパ部１０２、第２の円筒部１０３の順に連続的に形成される。第１の円筒部１０１の外径はＤＡであり、第２の円筒部１０３の外径ＤＢはＤＡよりも小さい。

テーパ部１０２の外径は第１の円筒部１０１から第２の円筒部１０３に向かってＤＡからＤＢに徐々に小さくなる。さらに、外径がＤＣ＝ＤＢ／０．９７である表面からＤＢである表面までの軸方向の距離ＬＥは以下の式（４）を満たす。
２０≦ＬＥ／（（ＤＣ−ＤＢ）／２）≦１１５ （４）

上述したマンネスマン法による金属管の製造方法は、穿孔工程、延伸工程及び定径工程を含むが、他の工程を含んでもよい。たとえば、金属管の軸方向の曲がりの矯正や真円度の向上を目的とした矯正工程を、定径工程後であって段付き金属管の製造前に実施してもよい。矯正工程は、たとえばストレートナを用いて実施される。また、金属管の強度や靭性等の特性を調整するために、定径工程後矯正工程前に熱処理を実施してもよい。矯正工程後、金属管端部の内径寸法を調整するために、金属管端部を絞り加工してもよい（スエージング工程）。たとえば、ダイスを用いて素管端部を押出加工して素管端部の内径寸法を調整する。この場合、スエージング工程後に段付き金属管の製造工程を実施する。

また、上記図８Ａ〜図８Ｃの工程により製造された段付き金属管には加工歪や残留応力が発生する可能性があるため、これらの歪みや応力を除去するために、段付き金属管に熱処理を実施してもよい。また、段付き金属管の強度や靭性等の特性を調整する目的で熱処理を実施してもよい。

上述した製造方法では、金属管として継目無鋼管を製造したが、金属管として溶接鋼管を用いて段付き金属管を製造してもよい。

なお、ダイス３０の素材は特に制限されない。たとえばハイス鋼でもよいし、超硬合金であってもよい。貫通孔３１の内面の粗度は問わない。研磨面であってもよいし鏡面であってもよい。また貫通孔３１の内面をコーティング加工してもよい。

また、図５では、ベル３１１のダイス半角とアプローチ３１２のダイス半角Ｒ１とを異なる角度にしているが、同じ角度にしてもよい。

表１に示す寸法の金属管及びダイスを用いて押出加工試験を実施し、押出加工後の金属管の曲がりを調査した。

［調査方法］
試験ＮＯ７，１４，２１，２８，３５，４２，４９，５６では、図９に示すように、ダイス半角がＲ１で一定である従来のダイスを使用した。図９中におけるＤ３はＤ３＝Ｄ２／０．９７とした。

上記試験ＮＯ以外の試験では、図５に示すように、２つの異なるダイス半角Ｒ１及びＲ２を有するダイスを使用した。ここで、ダイス半角Ｒ１>ダイス半角Ｒ２とした。

各試験ＮＯで用いたダイスの径Ｄ１〜Ｄ３、ダイス半角Ｒ１及びＲ２、距離ＬＲ及びベアリング長さＬＢを表１に示す。また、各試験ＮＯでのダイスの寸法に基づいて、式（５）及び（６）に示すＦ１及びＦ２を算出した。算出したＦ１及びＦ２を表１に示す。
Ｆ１＝ＬＲ／（（Ｄ３−Ｄ２）／２） （５）
Ｆ２＝ＬＢ／Ｄ２ （６）

表１を参照して、試験ＮＯ２〜５，９〜１２，１６〜１９，２３〜２６，３０〜３４，３７〜４１，４４〜４８，５１〜５５で使用されたダイスは、いずれも本発明の規定範囲を満足するダイスであった。

一方、試験ＮＯ１，７，８，１４，１５，２１，２２，２８，３５，４２，４９，５６で使用されたダイスは、Ｆ１値が式（２）を満足しなかった。具体的には、いずれのダイスのＦ１値も２０未満であった。

また、試験ＮＯ２９，３６，４３，５０で使用されたダイスはＦ２値が式（３）を満足しなかった。具体的には、Ｆ２値が０．３未満であった。 素材としての金属管は炭素鋼鋼管とし、表１に示す外径ＤＡ、肉厚とし、かつ長さを５００ｍｍとした。

各試験ＮＯの金属管及びダイスを用いて、押出加工を実施し段付き金属管を製造した。具体的には、金属管の下端がダイス下面から３３０ｍｍの距離になるまで押し出した後、金属管を押し出した方向と反対の方向に引き抜いた。

押出加工後、段付き金属管の縮径された円筒部の外径ＤＢをノギスを用いて測定した。さらに、段付き金属管の曲がりを調査した。図１０に示すように、段付き金属管の第２円筒部の端部を旋盤６０で固定した。旋盤６０により段付き金属管を周方向に１回転し、旋盤６０に固定された端部から３５０ｍｍの表面に設置されたダイヤルゲージ６１で段付き金属管の曲がり量Ｓを測定した。曲がり量Ｓが０．５ｍｍ以内である場合、合格とし（表１中「○」で表示）、曲がり量Ｓが０．５ｍｍを超えた場合、不合格とした（表１中「×」で表示）。

［調査結果］
表１を参照して、試験ＮＯ２〜６，９〜１３，１６〜２０，２３〜２７，３０〜３４，３７〜４１，４４〜４８，５１〜５５の段付き金属管の曲がり量Ｓは全て０．５ｍｍ以下であった。

一方、試験ＮＯ１，７，８，１４，１５，２１，２２，２８，３５，４２，４９，５６の段付き金属管の曲がり量Ｓは０．５ｍｍを超えた。これらの試験ＮＯの段付き金属管の外径ＤＢはダイスの径Ｄ２＝３４．０ｍｍよりも小さかった。これらの試験ＮＯで使用したダイスの距離ＬＲが短いために、ベアリングにおいてアンダーシュート変形が発生し、その結果曲がり量Ｓが０．５ｍｍを超えたと考えられる。

試験ＮＯ２９，３６，４３，５０の段付き金属管の外径ＤＢは３４．０ｍｍであったにもかかわらず、その曲がり量Ｓは０．５ｍｍを超えた。アンダーシュート変形は発生しなかったものの、使用したダイスのベアリング長ＬＢが短かったために、曲がりが発生したと考えられる。

なお、金属管の肉厚は曲がり量に影響しなかった。

［段付き金属管の形状の調査結果］
従来のダイスで押出加工した試験ＮＯ７，１４，２１，２８，３５，４２，４９，５６で製造された段付き金属管の形状と、本発明の規定内であるダイスで押出加工した試験ＮＯ２〜５，９〜１２，１６〜１９，２３〜２６，３０〜３３，３７〜４０，４４〜４７，５１〜５４で製造された段付き金属管の形状とを比較した。外径ＤＣ、距離ＬＥの測定結果を表１に示す。また、表１中の「式（４）」欄は、ＬＥ／（（ＤＣ−ＤＢ）／２）の値を示す。

一例として従来のダイスを用いた試験ＮＯ１４の段付き金属管及び本発明の範囲内のダイスを用いたＮＯ１１の段付き金属管の軸方向の各位置での外径の測定結果を図１１に示す。軸方向での位置は、段付き金属管のテーパ部と第２円筒部との境界を基準点（図１１中の横軸「０」）として、第２円筒部方向を正方向、第１円筒部方向を負方向とした。なお、ノギスを用いて外径を測定した。図１１に示すように、段付き金属管のテーパ部の形状は、試験ＮＯ１４とＮＯ１１とで大きく異なった。具体的には、ＮＯ１１の段付き金属管は式（４）を満たしたが、ＮＯ１４の段付き金属管は満たさなかった。同様に、試験ＮＯ２〜５，９〜１２，１６〜１９，２３〜２６，３０〜３３，３７〜４０，４４〜４７，５１〜５４の段付き金属管は、式（４）を満たしたが、ＮＯ７，２１，２８，３５，４２，４９，５６の段付き金属管は、式（４）を満たさなかった。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明によるダイスは、素材を縮径するための押出加工に広く利用可能であり、特に、素材としての金属管を縮径するための押出加工に利用可能である。

Claims (4)

1. 押出加工により金属管を縮径するための貫通孔を有するダイスであって、
   前記貫通孔は、入口側から順に、ベル、アプローチ及びベアリングで連続的に形成された内面を有し、
   前記ベルにおける貫通孔の径は入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、
   前記アプローチにおける貫通孔の径は入口側でＤ１であり、出口側でＤ２であり、入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、式（１）を満たし、径がＤ３＝Ｄ２／０．９７である内面のダイス半角は、前記Ｄ３の内面よりも出口側にある内面のダイス半角以上であり、かつ前記Ｄ３の内面からＤ２の内面までの軸方向の距離ＬＲは式（２）を満たし、
   前記ベアリングにおける貫通孔の径はＤ２で一定であり、長さはＬＢであり、かつ式（３）を満たすことを特徴とするダイス。
   ０．７≦Ｄ２／Ｄ１<０．９７ （１）
   ２０≦ＬＲ／（（Ｄ３−Ｄ２）／２）≦１１５ （２）
   ０．３≦ＬＢ／Ｄ２≦１０ （３）
2. 押出加工により金属管を縮径するための貫通孔を有するダイスであって、前記貫通孔は、入口側から順に、ベル、アプローチ及びベアリングで連続的に形成された内面を有し、前記ベルにおける貫通孔の径は入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、前記アプローチにおける貫通孔の径は入口側でＤ１であり、出口側でＤ２であり、入口側から出口側に向かって徐々に小さくなり、式（１）を満たし、径がＤ３＝Ｄ２／０．９７である内面のダイス半角は、前記Ｄ３の内面よりも出口側にある内面のダイス半角以上であり、かつ前記Ｄ３の内面からＤ２の内面までの軸方向の距離ＬＲは式（２）を満たし、前記ベアリングにおける貫通孔の径はＤ２で一定であり、長さはＬＢであり、かつ式（３）を満たすダイスに金属管を軸方向に押し込む工程と、
   前記押し込んだ金属管の端部を前記ダイスの出口側から所定の距離まで押し出し、段付き金属管にする工程と、
   押し出しを止め、押し出した方向と反対の方向へ前記段付き金属管を抜き取る工程とを備えたことを特徴とする段付き金属管の製造方法。
   ０．７≦Ｄ２／Ｄ１<０．９７ （１）
   ２０≦ＬＲ／（（Ｄ３−Ｄ２）／２）≦１１５ （２）
   ０．３≦ＬＢ／Ｄ２≦１０ （３）
3. 請求項２に記載の段付き金属管の製造方法であって、
   前記金属管をマンネスマン法により製造することを特徴とする段付き金属管の製造方法。
4. 第１の円筒部、テーパ部及び第２の円筒部の順に連続的に形成された金属管であって、
   前記第１の円筒部の外径はＤＡであり、
   前記第２の円筒部の外径は前記ＤＡより小さいＤＢであり、
   前記テーパ部の外径は、前記第１の円筒部から第２の円筒部に向かってＤＡからＤＢに徐々に小さくなり、かつ、外径がＤＣ＝ＤＢ／０．９７である表面からＤＢである表面までの軸方向の距離ＬＥが式（４）を満たすことを特徴とする段付き金属管。
   ２０≦ＬＥ／（（ＤＣ−ＤＢ）／２）≦１１５ （４）

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