JPS61216807A - ピルガ−装置 - Google Patents
ピルガ−装置Info
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- JPS61216807A JPS61216807A JP61006623A JP662386A JPS61216807A JP S61216807 A JPS61216807 A JP S61216807A JP 61006623 A JP61006623 A JP 61006623A JP 662386 A JP662386 A JP 662386A JP S61216807 A JPS61216807 A JP S61216807A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- die
- groove
- tube
- dies
- rolling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
- B21B21/02—Rollers therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Seal Device For Vehicle (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
11Δ11
本発明は冷間成形、圧延又は絞り圧延技術に関し、特に
、管の断面寸法を減少するためのビルガー圧延に関する
ものである。
、管の断面寸法を減少するためのビルガー圧延に関する
ものである。
原子炉、特に加圧水彩原子炉(PWR)の燃料要素は、
例えばジルカロイ−4合金のようなジルカロイ合金から
形成された被覆内に収容されたウランその他の核***性
物質の化合物からなる複数のベレットを備えている。被
覆は、ペレットがその中に収容配置されて各端部を封止
溶接される管である。このような被覆管の製造において
は、先ず、熱間押出し成形により合金製の中空の円筒体
が製作される。このようにして、熱間押出し成形された
管は、実質的に室温で多段のビルガー絞り圧延により断
面寸法(直径及び壁厚)を減少される。
例えばジルカロイ−4合金のようなジルカロイ合金から
形成された被覆内に収容されたウランその他の核***性
物質の化合物からなる複数のベレットを備えている。被
覆は、ペレットがその中に収容配置されて各端部を封止
溶接される管である。このような被覆管の製造において
は、先ず、熱間押出し成形により合金製の中空の円筒体
が製作される。このようにして、熱間押出し成形された
管は、実質的に室温で多段のビルガー絞り圧延により断
面寸法(直径及び壁厚)を減少される。
典型例として、管は、最終ビルガー圧延前には、0.7
in(1,778cm)の外径と0.070in(0,
1778c+++)の壁厚を有している。最終ビルガー
圧延においては、外径(単にODとも略称する)並びに
壁厚は、それぞれ、典型例において0.375in(0
,9525cm)及び0.023in(0,05842
cm)に減少する必要がある。被覆管として用いられる
ジルコニウム合金以外の材料から形成された管の絞り圧
延ないしはレデューシングにおいては、最初の絞り圧延
はビルガー圧延により行い、最終の絞り圧延は、冷間引
抜きにより行うことができる。しかし、被覆管に用いら
れるジルカロイ−4合金その他のジルコニウム合金に課
せられる金属組織上の要件のために、最終引抜き加工は
容易ではない、熱間押出し成形された管のレデューシン
グは、最終寸法まで、総て多段のビルガー圧延により行
なわなければならない、典型例においては、熱間押出し
成形された管から最終管寸法まで上述の典型的なレデュ
ーシングを行うためには、5段のビルガー圧延が要求さ
れ、その間に焼きなまし及び化学的洗浄処理が介在する
。
in(1,778cm)の外径と0.070in(0,
1778c+++)の壁厚を有している。最終ビルガー
圧延においては、外径(単にODとも略称する)並びに
壁厚は、それぞれ、典型例において0.375in(0
,9525cm)及び0.023in(0,05842
cm)に減少する必要がある。被覆管として用いられる
ジルコニウム合金以外の材料から形成された管の絞り圧
延ないしはレデューシングにおいては、最初の絞り圧延
はビルガー圧延により行い、最終の絞り圧延は、冷間引
抜きにより行うことができる。しかし、被覆管に用いら
れるジルカロイ−4合金その他のジルコニウム合金に課
せられる金属組織上の要件のために、最終引抜き加工は
容易ではない、熱間押出し成形された管のレデューシン
グは、最終寸法まで、総て多段のビルガー圧延により行
なわなければならない、典型例においては、熱間押出し
成形された管から最終管寸法まで上述の典型的なレデュ
ーシングを行うためには、5段のビルガー圧延が要求さ
れ、その間に焼きなまし及び化学的洗浄処理が介在する
。
米国特許第4,184,352号明細書及び米国特許第
4.233,834号明細書にはビルガー装置もしくは
ビルガーミル前記述されている。このビルガー装置は、
ビルガー圧延すべき管が取り付けられるテーパの付いた
マンドレルを備えている。また、典型的には環状のダイ
スもしくはリング状のダイスが設けられている。各ダイ
スは、円弧状、典型的には半円形の断面の円形の周辺溝
を有している。該溝の断面半径は、円周上の予め定めら
れた第1の点から、典型的には該第1の点から実質的に
360゜よりも小さい角度距離だけ離れている第2の予
め定められた点に向かって徐々に減少する。ダイスは、
圧延スタンド(ロールスタンド)もしくはヨーク上に協
働するように回転可能に取り付けられている。ヨークは
、前方向及び後方向に振動せしめられ、そしてダイスは
この振動と同期して回転される。ダイスの回転に伴い、
これ等のダイスの周面トレッドは、溝の周辺の両側で徐
々に接触せしめられる。ダイスは、各接触点において、
・一方のダイスの溝の横断面の半径が他方のダイスの対
応の半径に実質的ζ;等しくなるように圧延スタンド上
に配置される。ダイスの回転に伴い、該ダイスの溝は回
転方向に依存し徐々に増加又は減少する横断面の円形の
通路を画定する。この通路内には、管が取り付けられた
テーパ付きのマンドレルが挿入される。管は、圧延スタ
ンドもしくはヨークの各−振動サイクルに続き段階的に
マンドレル上を短い距離ずつ進められる。同時に、管及
びマンドレルは双方共に、それ等の共通の軸線を中心に
、典型的には、約50’回転せしめられる。このビルガ
ー圧延過程は、絞り圧延(即ち、レデューシング)すべ
き管と、該管内に収容されるマンドレルと、ダイスの溝
との間の協働作用において、慣用の微調圧延に類似して
いる。
4.233,834号明細書にはビルガー装置もしくは
ビルガーミル前記述されている。このビルガー装置は、
ビルガー圧延すべき管が取り付けられるテーパの付いた
マンドレルを備えている。また、典型的には環状のダイ
スもしくはリング状のダイスが設けられている。各ダイ
スは、円弧状、典型的には半円形の断面の円形の周辺溝
を有している。該溝の断面半径は、円周上の予め定めら
れた第1の点から、典型的には該第1の点から実質的に
360゜よりも小さい角度距離だけ離れている第2の予
め定められた点に向かって徐々に減少する。ダイスは、
圧延スタンド(ロールスタンド)もしくはヨーク上に協
働するように回転可能に取り付けられている。ヨークは
、前方向及び後方向に振動せしめられ、そしてダイスは
この振動と同期して回転される。ダイスの回転に伴い、
これ等のダイスの周面トレッドは、溝の周辺の両側で徐
々に接触せしめられる。ダイスは、各接触点において、
・一方のダイスの溝の横断面の半径が他方のダイスの対
応の半径に実質的ζ;等しくなるように圧延スタンド上
に配置される。ダイスの回転に伴い、該ダイスの溝は回
転方向に依存し徐々に増加又は減少する横断面の円形の
通路を画定する。この通路内には、管が取り付けられた
テーパ付きのマンドレルが挿入される。管は、圧延スタ
ンドもしくはヨークの各−振動サイクルに続き段階的に
マンドレル上を短い距離ずつ進められる。同時に、管及
びマンドレルは双方共に、それ等の共通の軸線を中心に
、典型的には、約50’回転せしめられる。このビルガ
ー圧延過程は、絞り圧延(即ち、レデューシング)すべ
き管と、該管内に収容されるマンドレルと、ダイスの溝
との間の協働作用において、慣用の微調圧延に類似して
いる。
ダイスは、絞り圧延加工中、管に高圧を加える。
通常、5段目の最終ビルガー圧延加工中、この圧力は、
典型的には約200 、0OOps iである。このよ
うな高圧に耐えるために、ダイスは、工具用高張力鋼、
典型的には重量%で下記の公称組成を有するボフォルッ
(Bofors)の5R1855から形成されている。
典型的には約200 、0OOps iである。このよ
うな高圧に耐えるために、ダイスは、工具用高張力鋼、
典型的には重量%で下記の公称組成を有するボフォルッ
(Bofors)の5R1855から形成されている。
炭 素 −1,OO
マンガン −0,80
シリコン −1,5
り ロ ム −1,00
鉄 残部
また、マンドレルは、典型的には、^l5I−^8のよ
うな別の高強度鋼から形成されている。
うな別の高強度鋼から形成されている。
ジルコニウム合金管のビルガー圧延による減径加工(レ
デューシング加工)においては1、ダイスの破損もしく
は故障が経験的に知られている。特に、高張力鋼581
855から形成される以前においては、この破損は最初
ダイスのスポーリングとして現われた。後になって、高
張力鋼のダイスは亀裂の発生による破損を示すようにな
った。
デューシング加工)においては1、ダイスの破損もしく
は故障が経験的に知られている。特に、高張力鋼581
855から形成される以前においては、この破損は最初
ダイスのスポーリングとして現われた。後になって、高
張力鋼のダイスは亀裂の発生による破損を示すようにな
った。
本発明の目的は、上に述べた欠点を克服し、ダイスのス
ポーリングや亀裂の発生を阻止もしくは最小限度に抑止
するビルガー装置及び該装置で用いられるダイスを提供
することにある。
ポーリングや亀裂の発生を阻止もしくは最小限度に抑止
するビルガー装置及び該装置で用いられるダイスを提供
することにある。
11へ11
本発明は、−面において、ダイスの破損もしくは故障の
原因の発見から出発する。各ダイスは、ヨークに支持さ
れている軸受に支承された軸により回転可能に支持され
、その回転位置は、各軸の一端に設けられているピニオ
ン歯車により制御される。このピニオン歯車は、機械フ
レームに取り付けられている固定のラックと係合する。
原因の発見から出発する。各ダイスは、ヨークに支持さ
れている軸受に支承された軸により回転可能に支持され
、その回転位置は、各軸の一端に設けられているピニオ
ン歯車により制御される。このピニオン歯車は、機械フ
レームに取り付けられている固定のラックと係合する。
ダイスには、軸よりも小さい直径の内孔が形成されてお
り、軸に焼嵌めされる。従って、その反作用としてダイ
スには軸により圧縮力が作用する。管の絞り圧延中、特
に最終ビルガー圧延中、ダイスの溝には高い圧縮性の圧
力が発生する。この高圧によりATSI 813のよう
な低強度合金製のダイスにはスポーリングが生ずる。こ
のようなスポーリングは、Bofors 5R185の
ような高張力鋼からダイスを製造することにより最小限
に抑止できる。しかし、ダイスはまた溝の領域において
、同時に引張応力を受ける。この引張応力は、溝の壁に
対して及ぼされる圧力から生ずるものであって溝を開く
方向に作用する。この圧力は、ダイスの軸線に対し半径
方向の成分とダイスの軸線に対し軸方向の成分とに分解
することができる。これ等の成分は、溝の領域に軸方向
の張力を発生する。絞り圧延加工中に加えられる圧力は
高いので、この張力も高い。
り、軸に焼嵌めされる。従って、その反作用としてダイ
スには軸により圧縮力が作用する。管の絞り圧延中、特
に最終ビルガー圧延中、ダイスの溝には高い圧縮性の圧
力が発生する。この高圧によりATSI 813のよう
な低強度合金製のダイスにはスポーリングが生ずる。こ
のようなスポーリングは、Bofors 5R185の
ような高張力鋼からダイスを製造することにより最小限
に抑止できる。しかし、ダイスはまた溝の領域において
、同時に引張応力を受ける。この引張応力は、溝の壁に
対して及ぼされる圧力から生ずるものであって溝を開く
方向に作用する。この圧力は、ダイスの軸線に対し半径
方向の成分とダイスの軸線に対し軸方向の成分とに分解
することができる。これ等の成分は、溝の領域に軸方向
の張力を発生する。絞り圧延加工中に加えられる圧力は
高いので、この張力も高い。
また、ダイスは高強度を有するので、その靭性は低く、
従って引張応力に対する抵抗は比較的低く、ダイスか故
障もしくは破損する傾向が生ずる。この傾向は、圧延ス
タンドが前後に振動される際に間欠的に引張応力が加え
られることにより一層悪化する。ジルコニウム合金の場
合、最終ビルガー圧延中、振動は典型的には、毎分24
0サイクルである0間欠的引張応力下で、金属は疲労し
、故障もしくは破損の傾向は高まる。ダイスの破損に対
する抵抗は、上述の圧縮応力及び引張応力が同時に存在
することにより更に低減する0両軸方向の圧縮応力及び
引張応力が同時に存在すれば、例えば、フォノ・ミゼス
(Von Hises)の降伏基準に従がい金属の強度
が減少する。この点に関しては、マクグロウーヒル・ブ
ック(McC;raw−旧II Book)社から19
61年に発行されたディータ・ジー・イー氏(D 1e
ter G 、E 、)著の” Mechan
icalMetallur )J、第3章「初歩の塑
性理論(Elementsof the Theory
of Plasticity)」、頁54−77を参
照されたい、このように、高圧縮応力レベル、疲労を生
じさせる応力の循環性並びに圧縮応力及び引、張応力の
共存と言う点から、ビルガーダイスの溝が動作する応力
環境は極めて劣悪である。圧縮応力は、管の絞り圧延が
行なわれる結果発生するものであり、従って、材料及び
溝の設計を変えるとか或いは行なわれる全絞り圧延を低
減することによってのみ調整可能である。従って、所与
のビルガー圧延においてダイス寿命の改良又は故障に対
するダイスの抵抗性の改良は、溝に同時に存在する引張
応力に対する抵抗により達成しなければならない1本発
明の目的は、このような引張応力を減少し、それにより
ダイス寿命を改善することにある。
従って引張応力に対する抵抗は比較的低く、ダイスか故
障もしくは破損する傾向が生ずる。この傾向は、圧延ス
タンドが前後に振動される際に間欠的に引張応力が加え
られることにより一層悪化する。ジルコニウム合金の場
合、最終ビルガー圧延中、振動は典型的には、毎分24
0サイクルである0間欠的引張応力下で、金属は疲労し
、故障もしくは破損の傾向は高まる。ダイスの破損に対
する抵抗は、上述の圧縮応力及び引張応力が同時に存在
することにより更に低減する0両軸方向の圧縮応力及び
引張応力が同時に存在すれば、例えば、フォノ・ミゼス
(Von Hises)の降伏基準に従がい金属の強度
が減少する。この点に関しては、マクグロウーヒル・ブ
ック(McC;raw−旧II Book)社から19
61年に発行されたディータ・ジー・イー氏(D 1e
ter G 、E 、)著の” Mechan
icalMetallur )J、第3章「初歩の塑
性理論(Elementsof the Theory
of Plasticity)」、頁54−77を参
照されたい、このように、高圧縮応力レベル、疲労を生
じさせる応力の循環性並びに圧縮応力及び引、張応力の
共存と言う点から、ビルガーダイスの溝が動作する応力
環境は極めて劣悪である。圧縮応力は、管の絞り圧延が
行なわれる結果発生するものであり、従って、材料及び
溝の設計を変えるとか或いは行なわれる全絞り圧延を低
減することによってのみ調整可能である。従って、所与
のビルガー圧延においてダイス寿命の改良又は故障に対
するダイスの抵抗性の改良は、溝に同時に存在する引張
応力に対する抵抗により達成しなければならない1本発
明の目的は、このような引張応力を減少し、それにより
ダイス寿命を改善することにある。
本発明によれば、各ダイスは、ダイス間に加えられる管
絞り圧延力下で撓まされる。この撓みは、内孔表面に凹
部を設けることにより達成される。
絞り圧延力下で撓まされる。この撓みは、内孔表面に凹
部を設けることにより達成される。
この凹部を設けることによりダイスは絞り圧延力(レデ
ューシング力〉下で撓まされる。ダイスが撓むと、作用
圧力が加えられている溝の領域における金属繊維は圧縮
され、他方溝とは反対側の内方に形成されている凹部領
域の繊維は引っ張られる。
ューシング力〉下で撓まされる。ダイスが撓むと、作用
圧力が加えられている溝の領域における金属繊維は圧縮
され、他方溝とは反対側の内方に形成されている凹部領
域の繊維は引っ張られる。
管とダイスとの間における応力により発生されてダイス
に加わる張力には、圧縮力が打消す方向に作用し、それ
によりダイスが破損する傾向は低減する。ダイスは、溝
の部分においてのみ肌焼され、凹部領域では肌焼されな
い。この肌焼は溝の領域に圧縮応力を発生し、この圧縮
応力も該領域における引張応力を打消す方向に作用する
。その理由は、肌焼で鋼はマルテンサイトに変態し、該
マルテンサイトは硬化された領域における鋼を膨張させ
る傾向を有するからである。この膨張は、鋼の硬化され
ていない領域により抵抗を受け、その結果、肌焼された
領域に圧縮が生ずる。しかし、ダイス全体を硬化した場
合には、ダイスが全体として膨張することになり、引張
作用は増幅される。
に加わる張力には、圧縮力が打消す方向に作用し、それ
によりダイスが破損する傾向は低減する。ダイスは、溝
の部分においてのみ肌焼され、凹部領域では肌焼されな
い。この肌焼は溝の領域に圧縮応力を発生し、この圧縮
応力も該領域における引張応力を打消す方向に作用する
。その理由は、肌焼で鋼はマルテンサイトに変態し、該
マルテンサイトは硬化された領域における鋼を膨張させ
る傾向を有するからである。この膨張は、鋼の硬化され
ていない領域により抵抗を受け、その結果、肌焼された
領域に圧縮が生ずる。しかし、ダイス全体を硬化した場
合には、ダイスが全体として膨張することになり、引張
作用は増幅される。
本発明の構成、その動作方法及び他の目的や利点に関し
、添付図面を参照しての以下の説明から本発明の一層明
確な理解が得られるであろう。
、添付図面を参照しての以下の説明から本発明の一層明
確な理解が得られるであろう。
t の・日
第1図は、本発明を具現したビルガー装置21を示す。
このビルガー装置21は、軸受ブロックである上部軸受
25を及び下部軸受25bを有する垂直な圧延スタンド
もしくはヨーク23を備えている。軸受25L及び25
bには、それぞれ上部ダイス27を及び下部ダイス2フ
bが取付けられている。各ダイス27を及び27bは、
軸受25を及び25bに回転可能に支承されている軸(
回転手段)28に焼き嵌めされており、該軸28は、駆
動されると、ダイスを回転する。軸受25L及び25b
は、それぞれ上部及び下部にテーバが付けられている。
25を及び下部軸受25bを有する垂直な圧延スタンド
もしくはヨーク23を備えている。軸受25L及び25
bには、それぞれ上部ダイス27を及び下部ダイス2フ
bが取付けられている。各ダイス27を及び27bは、
軸受25を及び25bに回転可能に支承されている軸(
回転手段)28に焼き嵌めされており、該軸28は、駆
動されると、ダイスを回転する。軸受25L及び25b
は、それぞれ上部及び下部にテーバが付けられている。
各テーバ表面には、楔29が係合している。軸受のテー
バ面に沿う該楔29の水平方向の位置はねじ棒31によ
り調節可能である。
バ面に沿う該楔29の水平方向の位置はねじ棒31によ
り調節可能である。
各ダイス2フ(第2図)は、内孔35と、外周面に沿い
円形のテーバ付き溝3フとを有する環状のロールもしく
はリングである。内孔35は、軸z8に設けられている
キー(図示せず)と係合するキー渭36を備えており、
それにより、ダイスに高い加工圧力が加わった時に該ダ
イスが軸28に対して回転する傾向を抑止する。ダイス
27の周面に沿う各位置における溝3フの横断面は、円
弧、通常は半円形の円弧である9周面の少なくとも一部
分に渡り、該円弧の半径は、絞り圧延される管の出発外
径ODよりも若干大きい大きさから、絞り圧延後の管の
外径ODよりも若干率さい大きさに変化している。渭は
、小半径端から相当の距離だけテーバ部を越えて延在し
ている。この延長部は、「サイジング(定径)領域」と
称される。また溝は、テーパ部の大きい方の半径の端か
らも延在している。この端部においては、溝の半径は、
管・工具の接触を阻止し、管の送りを容易にするように
拡大されている。?IIから延びるダイスの円筒状の接
触面は、「トレッド(tread)Jと称され、ダイス
の側面は「フランク(flank)」と称される。
円形のテーバ付き溝3フとを有する環状のロールもしく
はリングである。内孔35は、軸z8に設けられている
キー(図示せず)と係合するキー渭36を備えており、
それにより、ダイスに高い加工圧力が加わった時に該ダ
イスが軸28に対して回転する傾向を抑止する。ダイス
27の周面に沿う各位置における溝3フの横断面は、円
弧、通常は半円形の円弧である9周面の少なくとも一部
分に渡り、該円弧の半径は、絞り圧延される管の出発外
径ODよりも若干大きい大きさから、絞り圧延後の管の
外径ODよりも若干率さい大きさに変化している。渭は
、小半径端から相当の距離だけテーバ部を越えて延在し
ている。この延長部は、「サイジング(定径)領域」と
称される。また溝は、テーパ部の大きい方の半径の端か
らも延在している。この端部においては、溝の半径は、
管・工具の接触を阻止し、管の送りを容易にするように
拡大されている。?IIから延びるダイスの円筒状の接
触面は、「トレッド(tread)Jと称され、ダイス
の側面は「フランク(flank)」と称される。
また、ビルガー装置21は、絞り圧延すべき管43を担
持するテーバの付いたマンドレル41を備えている。ダ
イスが軸28上で回転するに伴い、該ダイスは徐々にそ
れ等の溝の縁で接触関係となって溝間に円形断面の通路
を画定する。マンドレル41及び管43はこの通路内に
延びている。
持するテーバの付いたマンドレル41を備えている。ダ
イスが軸28上で回転するに伴い、該ダイスは徐々にそ
れ等の溝の縁で接触関係となって溝間に円形断面の通路
を画定する。マンドレル41及び管43はこの通路内に
延びている。
このビルガー装置21は、圧延スタンド23及び該圧延
スタンド23に取付けられている部品を前後に振動する
ための駆動部(振動手段)45を備えている。
スタンド23に取付けられている部品を前後に振動する
ための駆動部(振動手段)45を備えている。
この駆動部45は、米国特許第4,233,834号明
細書に開示されているクランク組立体7のようなりラン
ク組立体とすることができる。典型例として、迩躊め7
17− ノ、1.” Ifス フ2フ〃)り、iめ
軸28め一塊に設けられているピニオン(図示せず)に
係合する固定のラック(図示せず)を担持する構造が挙
げられる。圧延スタンド23の前方向のストロークにお
いて、管43との圧接関係で、一方のダイス、例えばダ
イス2フtは時計方向に回転され、他方のダイス27b
は反時計方向に回転される。他方、圧延スタンド2tの
後方向のストロークにおいては、上記一方のダイス2フ
tは管43との圧接関係で反時計方向に回転され、他方
のダイス27bは時計方向に回転される。この時の圧力
は、PA29を何れかの方向に動かすことにより調節す
ることができる。更に管を前進させるための駆動部46
も設けられている。
細書に開示されているクランク組立体7のようなりラン
ク組立体とすることができる。典型例として、迩躊め7
17− ノ、1.” Ifス フ2フ〃)り、iめ
軸28め一塊に設けられているピニオン(図示せず)に
係合する固定のラック(図示せず)を担持する構造が挙
げられる。圧延スタンド23の前方向のストロークにお
いて、管43との圧接関係で、一方のダイス、例えばダ
イス2フtは時計方向に回転され、他方のダイス27b
は反時計方向に回転される。他方、圧延スタンド2tの
後方向のストロークにおいては、上記一方のダイス2フ
tは管43との圧接関係で反時計方向に回転され、他方
のダイス27bは時計方向に回転される。この時の圧力
は、PA29を何れかの方向に動かすことにより調節す
ることができる。更に管を前進させるための駆動部46
も設けられている。
管43は、各振動周期に続いて雉い距離だけ前進される
。上に述べた代表的な管の場合には、この前進は、毎分
240回の振動の各振動毎に、0.050in(0,1
27cm)である。
。上に述べた代表的な管の場合には、この前進は、毎分
240回の振動の各振動毎に、0.050in(0,1
27cm)である。
第3図には、管47をレデューシング、即ち絞り圧延す
るための従来のビルガー装置の軸51に取付けた下部ダ
イス49bが示しである。レデューシング力(圧下刃)
は矢印もしくはベクトルFで表してある。溝53の最も
低い点より上方のダイス部分に対するこのベクトルFの
作用と関連して溝の表面に作用する合成圧力Pは、ダイ
スの軸線に関し半径方向の成分Prと、軸方向の成分P
aに分解することができる。圧力成分Paは、溝53を
開く方向に、溝53の対向する側部に加えられ、その結
果、該圧力に抵抗する引張応力が発生されてダイスが溝
53の領域で破損してしまう可能性がある。圧力Pは高
く、この圧力に耐えるために、ダイス49は?1153
の領域で肌焼されている。この肌焼により、溝表面にお
ける圧縮応力に耐えるのに要求される強度が得られる。
るための従来のビルガー装置の軸51に取付けた下部ダ
イス49bが示しである。レデューシング力(圧下刃)
は矢印もしくはベクトルFで表してある。溝53の最も
低い点より上方のダイス部分に対するこのベクトルFの
作用と関連して溝の表面に作用する合成圧力Pは、ダイ
スの軸線に関し半径方向の成分Prと、軸方向の成分P
aに分解することができる。圧力成分Paは、溝53を
開く方向に、溝53の対向する側部に加えられ、その結
果、該圧力に抵抗する引張応力が発生されてダイスが溝
53の領域で破損してしまう可能性がある。圧力Pは高
く、この圧力に耐えるために、ダイス49は?1153
の領域で肌焼されている。この肌焼により、溝表面にお
ける圧縮応力に耐えるのに要求される強度が得られる。
完全な硬化とは異なり、肌焼は、硬化された肌部分に残
留圧縮応力をも発生し、それにより、上述の破損引張応
力に対する抵抗が実現されるという別の利点が得られる
。この肌焼は全体的硬化よりもダイスの寿命を著しく改
善するが、それでもダイスは終局的には従来の仕方では
亀裂より破壊してしまう、従って、ダイスの寿命を改善
するなめに、本発明による改良が必要とされるのである
。本発明の改良によれば、肌焼ダイスの性能が高揚され
る。更に成る種の状況においては、本発明は、引張に起
因する亀裂の発生を抑止する効果があり、それにより、
肌焼の代わりに全体的硬化を採用することをも可能にす
る。
留圧縮応力をも発生し、それにより、上述の破損引張応
力に対する抵抗が実現されるという別の利点が得られる
。この肌焼は全体的硬化よりもダイスの寿命を著しく改
善するが、それでもダイスは終局的には従来の仕方では
亀裂より破壊してしまう、従って、ダイスの寿命を改善
するなめに、本発明による改良が必要とされるのである
。本発明の改良によれば、肌焼ダイスの性能が高揚され
る。更に成る種の状況においては、本発明は、引張に起
因する亀裂の発生を抑止する効果があり、それにより、
肌焼の代わりに全体的硬化を採用することをも可能にす
る。
第4図は本発明の原理を図解する図である。各ダイス2
7を及び27bには、内孔35に凹部55が設けられて
いる。この凹部は、ダイスの内孔の回りに円周方向に延
在して、軸28と同軸関係にあるリング状の凹部となっ
ている。ダイス27シ及び27bは、凹部55の横方向
にある各側部で、軸28と係合する内孔の表面57にお
いてのみ関連の軸に焼き嵌めされている。
7を及び27bには、内孔35に凹部55が設けられて
いる。この凹部は、ダイスの内孔の回りに円周方向に延
在して、軸28と同軸関係にあるリング状の凹部となっ
ている。ダイス27シ及び27bは、凹部55の横方向
にある各側部で、軸28と係合する内孔の表面57にお
いてのみ関連の軸に焼き嵌めされている。
ダイス2フが破損もしくは破壊する傾向を阻止もしくは
最小限度に抑止するための仕方が第5図に示されている
。力Fの作用下で、ダイスは軸Z8上の支持部57まで
撓む、この撓みもしくは変形は、第5図には誇張して示
しである。凹部55の領域における金属の繊維は引張力
Tcを受け、そして溝37の領域の金属の繊維は圧縮を
受ける。この圧縮Pcはビルガー圧下刃Fによって発生
される張力に対し反対方向に作用してダイスが破壊する
傾向を低減する。溝37の領域におけるダイスの本体は
肌焼されており、典型的には、ロックウェルC硬度58
を有している。肌焼部は溝37の下方に短い距離61し
か延在していない、凹部55の領域においては、ロック
ウェルC硬度は典型的には40Rcである。凹部55の
領域における金属は、0部がより大きな延性を有し、従
ってより大きな靭性を有しているので、張力Tcによる
破損に対し抵抗を有する。また、溝における張力とは対
照的に、張力Tcは単独で作用し、従って材料は、既述
のような両軸方向の引張応力及び圧縮応力の存在により
実効的に弱化されることはない、内孔の四部の大きさに
依存し、曲げもしくは撓みにより、溝領域に十分な圧縮
応力が発生し、それにより、溝領域の肌焼部に残留圧縮
応力を発生する必要が除去され、従って肌焼を全く不要
にすることもできる。
最小限度に抑止するための仕方が第5図に示されている
。力Fの作用下で、ダイスは軸Z8上の支持部57まで
撓む、この撓みもしくは変形は、第5図には誇張して示
しである。凹部55の領域における金属の繊維は引張力
Tcを受け、そして溝37の領域の金属の繊維は圧縮を
受ける。この圧縮Pcはビルガー圧下刃Fによって発生
される張力に対し反対方向に作用してダイスが破壊する
傾向を低減する。溝37の領域におけるダイスの本体は
肌焼されており、典型的には、ロックウェルC硬度58
を有している。肌焼部は溝37の下方に短い距離61し
か延在していない、凹部55の領域においては、ロック
ウェルC硬度は典型的には40Rcである。凹部55の
領域における金属は、0部がより大きな延性を有し、従
ってより大きな靭性を有しているので、張力Tcによる
破損に対し抵抗を有する。また、溝における張力とは対
照的に、張力Tcは単独で作用し、従って材料は、既述
のような両軸方向の引張応力及び圧縮応力の存在により
実効的に弱化されることはない、内孔の四部の大きさに
依存し、曲げもしくは撓みにより、溝領域に十分な圧縮
応力が発生し、それにより、溝領域の肌焼部に残留圧縮
応力を発生する必要が除去され、従って肌焼を全く不要
にすることもできる。
第6図及び第7図には、本発明によるダイス27の典型
的な寸法例が示しである。これ等の寸法は、専し?諦べ
か#パ箇晶我坊り匡暮て・田い?−h入4ススのための
ものである。即ち0.700in(1,)78c+n)
から0,3フ5in(0,9525cm)に外径00を
減少し、厚さを0.0フOi n (0、1’778e
+* )から0.023インチ(0,05842cm)
に減少する加工に用いられるダイスの寸法である。
的な寸法例が示しである。これ等の寸法は、専し?諦べ
か#パ箇晶我坊り匡暮て・田い?−h入4ススのための
ものである。即ち0.700in(1,)78c+n)
から0,3フ5in(0,9525cm)に外径00を
減少し、厚さを0.0フOi n (0、1’778e
+* )から0.023インチ(0,05842cm)
に減少する加工に用いられるダイスの寸法である。
図示のように、軸28に係合する壁5フにおける孔の直
径(i’ n )は、 +1 4・49フ1−0 である。
径(i’ n )は、 +1 4・49フ1−0 である。
第7図において、寸法Bは凹部55に沿う内孔35の直
径を表す、即ちBは凹部の深さまで測った測定値である
。Bが下記の大きさくi、)を有するダイスを使用した
。
径を表す、即ちBは凹部の深さまで測った測定値である
。Bが下記の大きさくi、)を有するダイスを使用した
。
4.500
一〇
+2
4・520 。
各ダイス27の溝37のテーパ部の長さは典型例では9
1n(22,86c+n)である、大きい半径の端にお
いては、溝は0.705in(1,7907cm>の直
径を有し、管47の出発外径00よりも0.005in
(0,0127cm)だけ大きい。小さい半径の端にお
いては、溝は0.372in/八0JJOO−X小言イ
又九☆シブわh 妨り工;七もた管の外径よりも0.0
03in(0,00762cm)だけ小さい。
1n(22,86c+n)である、大きい半径の端にお
いては、溝は0.705in(1,7907cm>の直
径を有し、管47の出発外径00よりも0.005in
(0,0127cm)だけ大きい。小さい半径の端にお
いては、溝は0.372in/八0JJOO−X小言イ
又九☆シブわh 妨り工;七もた管の外径よりも0.0
03in(0,00762cm)だけ小さい。
テーバの付いた溝に沿い分析の目的で観察を行う場所を
識別するために、溝をステーションに区分する。各ステ
ーションは、溝のテーバ部分に沿う小半径の端から大き
い半径の端までの距離に対する比もしくは割合に等しい
小数で識別する。更に具体的には、テーバの思い半径の
端をステーション0にあるものとし、大きい半径の端は
ステーション1にあるものとする。小数0.2によって
識別されるステーションは、ステーション0から、溝の
小さい半径の端から大きい半径の端までの距離の20%
だけ変位した点にある。サイジング領域は、小さい半径
の端から離れる方向にステーションOを越えて存在する
。上述の寸法のダイスの場合には、このサイジング領域
は例えばステーション0から約41n(10,16cm
)だけ延在する。上述のダイスの場合には、ステーショ
ン1から離れる方向に約21n(5,08cm>にわた
り、溝37は、少なくともテーバ部の端の大きい半径と
同じ半径を有している。
識別するために、溝をステーションに区分する。各ステ
ーションは、溝のテーバ部分に沿う小半径の端から大き
い半径の端までの距離に対する比もしくは割合に等しい
小数で識別する。更に具体的には、テーバの思い半径の
端をステーション0にあるものとし、大きい半径の端は
ステーション1にあるものとする。小数0.2によって
識別されるステーションは、ステーション0から、溝の
小さい半径の端から大きい半径の端までの距離の20%
だけ変位した点にある。サイジング領域は、小さい半径
の端から離れる方向にステーションOを越えて存在する
。上述の寸法のダイスの場合には、このサイジング領域
は例えばステーション0から約41n(10,16cm
)だけ延在する。上述のダイスの場合には、ステーショ
ン1から離れる方向に約21n(5,08cm>にわた
り、溝37は、少なくともテーバ部の端の大きい半径と
同じ半径を有している。
第9図及び第10図は上部ダイス27を及び下部ダイス
27bのステーション0.2における切断面の拡大m微
鏡写真である。何れの事例においても、明るいもしくは
灰色の領域71は、切断部における肌焼領域を示す、各
ダイスの肌焼部は、外径00が軸線からダイスの外表面
までの距離であって内径[0が軸線から肌焼部分71の
内側の境界までの距離である環状のストリップ全体に渡
り延在している。
27bのステーション0.2における切断面の拡大m微
鏡写真である。何れの事例においても、明るいもしくは
灰色の領域71は、切断部における肌焼領域を示す、各
ダイスの肌焼部は、外径00が軸線からダイスの外表面
までの距離であって内径[0が軸線から肌焼部分71の
内側の境界までの距離である環状のストリップ全体に渡
り延在している。
肌焼部は、溝37から内向きに小さな距離に渡ってしか
延在していないことが判る。
延在していないことが判る。
第11図ないし第14図は、ダイスに沿う異なったステ
ーションにおける肌焼部の大きさを示し、肌焼部が環状
領域全体に渡り延在していることを確証する図である。
ーションにおける肌焼部の大きさを示し、肌焼部が環状
領域全体に渡り延在していることを確証する図である。
各図のグラフにおいて、ロックウェルC硬さは、外表面
または溝の上端からの深さくin)の関数として垂直軸
に取られている。何れの場合にも、曲線Aの場合、距離
は、溝の基底から測定し、曲線Bの場合には、距離はダ
イスの外側接触面もしくはトレッドから測定しな。第1
1図は、上部のダイス2フtのステーション0.25に
おける肌焼部が溝の先端から下方に約172in(約1
.27am)まで延びていることを示している。第12
図は、ステーション0.20における下側ダイス2フb
について同じ特性を示している。第13図及び第14図
は、それぞれ、ステーション0.70における上部及び
下部ダイスの同じ特性を示している。
または溝の上端からの深さくin)の関数として垂直軸
に取られている。何れの場合にも、曲線Aの場合、距離
は、溝の基底から測定し、曲線Bの場合には、距離はダ
イスの外側接触面もしくはトレッドから測定しな。第1
1図は、上部のダイス2フtのステーション0.25に
おける肌焼部が溝の先端から下方に約172in(約1
.27am)まで延びていることを示している。第12
図は、ステーション0.20における下側ダイス2フb
について同じ特性を示している。第13図及び第14図
は、それぞれ、ステーション0.70における上部及び
下部ダイスの同じ特性を示している。
なお、第6図及び第7図には、典型的な管の最終レデュ
ーシング加工(絞り圧延)に用いられる本発明による典
型的なダイスの寸法をinで示しているが、これ等寸法
は本発明の範囲を限定する意図で示したものでは決して
なく、当業者が本発明を実施するのを容易にする目的で
単に例示したに過ぎないことを理解され度い。
ーシング加工(絞り圧延)に用いられる本発明による典
型的なダイスの寸法をinで示しているが、これ等寸法
は本発明の範囲を限定する意図で示したものでは決して
なく、当業者が本発明を実施するのを容易にする目的で
単に例示したに過ぎないことを理解され度い。
以上本発明の好ましい実施例について説明したが、これ
等実施例には多くの変更が可能である。
等実施例には多くの変更が可能である。
従って本発明は、これ等実施例に限定されるものではな
い。
い。
第1図は、本発明が具現されるビルガー装置を部分的に
図解して示す側立面図、第2図は第1図図、第3図は、
本発明が解決しようとする問題を有する従来のビルガー
装置の部分を示す図であって、何故このような商運が起
きるかを図解する部分簡略図、第4図は第3図に示した
ビルガー装置に類似のものであって本発明を具現するビ
ルガー装置の部分を示す部分概略図、第5図は、管の絞
り圧延圧力を受ける本発明によるダイスの部分簡略図で
あって、溝の領域における引張力が補償される仕方を図
解する図、第6図は本発明によるダイスの平面図、第7
図は第6図の線■−■における縦断面図、第8図は第6
図に示したダイスの側立面図、第9図及び第10図は、
ビルガー装置にそれぞれ配設される上部及び下部ダイス
が肌焼されている領域を示す拡大顕微鏡写真の図、第1
1図、第12図、第13図及び第14図はビルガー装置
に配設された上部及び下部ダイスに沿う種々な位置にお
ける溝の領域の深さの関数として該ダイスの硬さを示す
グラフである。 21・・・ビルガー装置 23・・・圧延スタンド2!
it 25h、、4市 */11市* ブ r7
11. 々 )2フt、2フb・・・ダイス 28・・
・軸(ダイスの回転手段)37・・・ダイスの溝 4
1・・・マンドレル43・・・管 45・・
・駆動部(振動手段)出願人 ウェスチングハウス・エ
レクトリック・FIG、I。 FIG、2゜ FIG。9 FIG、 10 表面力)6の琢力(インチ) 溝入−−ンヨン0.70Lごあ・(邦下 クイズの ′
茎釦 の石更?手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和61年特許願第6623号 2゜発明の名称 ビルガー装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 ()11)ウェスチングハウス・エレクトリッ
ク・コーポレーション 4、代理人 住所 〒100東京都千代田区丸の内二丁目4番1号丸
の内ビルディング4階 昭和61年3月25日 6、補正の対象 (1)明細書の図面の簡単な説明の欄 7、補正の内容 (1) 明細書第22頁第14行目の「を示す拡大顕
微鏡写真の図」鳩「の金属組織を示す拡大顕微鏡写真。 ?61−
図解して示す側立面図、第2図は第1図図、第3図は、
本発明が解決しようとする問題を有する従来のビルガー
装置の部分を示す図であって、何故このような商運が起
きるかを図解する部分簡略図、第4図は第3図に示した
ビルガー装置に類似のものであって本発明を具現するビ
ルガー装置の部分を示す部分概略図、第5図は、管の絞
り圧延圧力を受ける本発明によるダイスの部分簡略図で
あって、溝の領域における引張力が補償される仕方を図
解する図、第6図は本発明によるダイスの平面図、第7
図は第6図の線■−■における縦断面図、第8図は第6
図に示したダイスの側立面図、第9図及び第10図は、
ビルガー装置にそれぞれ配設される上部及び下部ダイス
が肌焼されている領域を示す拡大顕微鏡写真の図、第1
1図、第12図、第13図及び第14図はビルガー装置
に配設された上部及び下部ダイスに沿う種々な位置にお
ける溝の領域の深さの関数として該ダイスの硬さを示す
グラフである。 21・・・ビルガー装置 23・・・圧延スタンド2!
it 25h、、4市 */11市* ブ r7
11. 々 )2フt、2フb・・・ダイス 28・・
・軸(ダイスの回転手段)37・・・ダイスの溝 4
1・・・マンドレル43・・・管 45・・
・駆動部(振動手段)出願人 ウェスチングハウス・エ
レクトリック・FIG、I。 FIG、2゜ FIG。9 FIG、 10 表面力)6の琢力(インチ) 溝入−−ンヨン0.70Lごあ・(邦下 クイズの ′
茎釦 の石更?手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和61年特許願第6623号 2゜発明の名称 ビルガー装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 ()11)ウェスチングハウス・エレクトリッ
ク・コーポレーション 4、代理人 住所 〒100東京都千代田区丸の内二丁目4番1号丸
の内ビルディング4階 昭和61年3月25日 6、補正の対象 (1)明細書の図面の簡単な説明の欄 7、補正の内容 (1) 明細書第22頁第14行目の「を示す拡大顕
微鏡写真の図」鳩「の金属組織を示す拡大顕微鏡写真。 ?61−
Claims (1)
- 管を絞り圧延するためのビルガー装置において、前記管
を取り付けるマンドレルと、圧延スタンドと、該圧延ス
タンドに接続されて該圧延スタンドを振動するための振
動手段と、該圧延スタンドに設けられた軸受ブロックと
、該軸受ブロックに回転可能に且つ協働するように取り
付けられた一対のダイスとを備え、該ダイスの各々は、
該ダイスの周面に実質的に円形の形状の溝を有し、該溝
の各々の横断面は円弧であり、前記各溝の断面の半径は
該溝の囲りで円周方向において徐々に減少し、更に、前
記圧延スタンドが振動される際に前記ダイスを回転する
ように前記ダイスに接続された回転手段を備え、前記ダ
イスは、該ダイスの回転に伴い前記溝の緑が接触する領
域で該溝の境界縁が徐々に接触するように取り付けられ
、一方のダイスの溝の半径は、各接触位置において他方
のダイスの溝の半径に実質的に等しく、それにより前記
ダイスが回転する際に、前記溝の連続した部分が、徐々
に減少する半径の実質的に円形の断面を有する通路を形
成し、前記マンドレルは、前記圧延スタンドが振動され
前記ダイスが回転される際に、前記管を前記通路内に延
在させて前記ダイスと係合させるように配置され、それ
により前記通路の断面半径の減少に伴い前記管を絞り圧
延し、前記ダイスの各々は前記溝を有する表面とは反対
側の表面に周辺凹部を有し、それにより、前記各ダイス
を前記管の絞り圧延のために加えられる力により撓ませ
て、該力により前記ダイスに発生される応力を前記撓み
により発生される応力によって打ち消すようにしたビル
ガー装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/692,811 US4674312A (en) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | Pilgering apparatus |
US692811 | 2000-10-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61216807A true JPS61216807A (ja) | 1986-09-26 |
Family
ID=24782120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61006623A Pending JPS61216807A (ja) | 1985-01-18 | 1986-01-17 | ピルガ−装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4674312A (ja) |
JP (1) | JPS61216807A (ja) |
DE (1) | DE3601308A1 (ja) |
FR (1) | FR2576227B1 (ja) |
SE (1) | SE459479B (ja) |
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CN102896175B (zh) * | 2011-12-31 | 2015-05-13 | 中山市奥美森工业有限公司 | 一种椭圆管机的成型机构 |
CN104148393B (zh) * | 2014-08-06 | 2016-02-24 | 常州市环华机械有限公司 | 一种外异型管冷轧模具 |
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1985
- 1985-01-18 US US06/692,811 patent/US4674312A/en not_active Expired - Lifetime
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1986
- 1986-01-07 SE SE8600057A patent/SE459479B/xx not_active IP Right Cessation
- 1986-01-17 JP JP61006623A patent/JPS61216807A/ja active Pending
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