JPS61286033A - Working method for difficult workability material by rotary swaging - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To work with high efficiency a difficult workability material without generating a crack, a disconnection, a burr, etc., by specifying the revolution speed of the spindle of a rotary swaging, and also bringing a working temperature to size-down at a recrystallization temperature or above. CONSTITUTION:In case of rotary swaging working of the material to be worked 1 of the difficult workability material such as a Ni-Ti compound shape memory alloy, etc., a working temperature is set to a recrystallization temperature or above, a also the revolution speed of the spindle of the rotary swaging is set 100-600rpm and brought to size-down. In this regard, in this case the radius of curvature R of a die 2 hole mold is set to 0.75-1d (provided that (d) is a diameter of said material to be worked 1 after working),an approach part A is formed to an arcuate shape, and also it is desired to use the die 2 whose bearing part B length is 2-6d.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はロータリースェージング加工に係り。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to rotary swaging processing.

より詳細には、難加工性材料をロータリースェージング
により高減面率、高速でサイズダウン可能な加工方法に
関する。More specifically, the present invention relates to a processing method that allows difficult-to-process materials to be reduced in size at high rate of area and at high speed by rotary swaging.

（従来の技術及び問題点） ロータリースェージング装置を用いたスェージ加工法は
、円形断面を有する中小製品をスェージ加工する方法で
、テーパー管、段付管、細径線などの製造や管端加工等
々の各種用途に利用されている。(Prior art and problems) The swaging method using a rotary swaging device is a method for swaging small and medium-sized products with a circular cross section, and is used for manufacturing tapered pipes, stepped pipes, small diameter wires, etc. It is used for various purposes such as.

このスェージング装置は、第３図に示すように、２つ割
又は４つ割の丸型ダイス２と外周が凹凸形状のハンマー
３とがスピンドル４に摺動自在に設けられていて、この
スピンドルとリング５との間にハンマーローラー６を多
数介挿させた構成を有し、スピンドル４を回転させるこ
とによってハンマー３がハンマーローラー６と間欠的に
回転接触し、ダイス２に開（非加圧状態）、閉（加圧状
態）動作を付与して被加工材１をハンマリングするもの
で、スピンドル４の回転に伴い１パスで多数回のハンマ
リングを被加工材１に加えることができ、高能率で円形
断面をサイズダウンすることが可能である。As shown in FIG. 3, this swaging device includes a round die 2 divided into two or four parts and a hammer 3 having an uneven outer periphery, which are slidably mounted on a spindle 4. It has a structure in which a large number of hammer rollers 6 are inserted between the ring 5 and the hammer 3 intermittently comes into rotational contact with the hammer rollers 6 by rotating the spindle 4, causing the die 2 to open (in a non-pressurized state). ), the workpiece 1 is hammered by applying a closing (pressurized state) action, and as the spindle 4 rotates, the workpiece 1 can be hammered many times in one pass. It is possible to reduce the size of a circular cross section with efficiency.

このように、ロータリースェージングは１パスでの減面
率を大きくとることができる特長を有するが、被加工材
の材質によってはこの特長を活かすことができないこと
がある。As described above, rotary swaging has the advantage of being able to achieve a large reduction in area in one pass, but this advantage may not be utilized depending on the material of the workpiece.

すなわち、タングステンやタンタル、Ｎｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金などの難加工性材料をロータリースェージング
加工すると、割れや断線が生じやすく、減面率を大きく
することができず、またそのような欠陥或いは事故が生
じないように減面率を小さくしても、１５％程度の減面
率で線材製品にパリが生じる等の問題があった。In other words, when hard-to-process materials such as tungsten, tantalum, and Ni-Ti shape memory alloys are processed by rotary swaging, cracks and wire breakages are likely to occur, making it impossible to increase the area reduction rate, and preventing such defects or Even if the area reduction rate was made small to prevent accidents, there were problems such as cracks occurring in wire products at an area reduction rate of about 15%.

このため、特に難加工性材料に対しても高能率なロータ
リースェージングを可能にする方策の出現が望まれてい
た。Therefore, it has been desired to develop a method that enables highly efficient rotary swaging even for materials that are particularly difficult to process.

（発明の目的） 本発明は上記要請に応えるべくなされたものであって、
Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金等々の難加工性材料を割れ、
断線、パリなどを生じることなく高能率でロータリース
ェージング加工を可能にする方法を提供することを目的
とするものである。(Object of the invention) The present invention has been made to meet the above requirements, and includes:
Breaking difficult-to-process materials such as Ni-Ti shape memory alloys,
The object of the present invention is to provide a method that enables rotary swaging processing with high efficiency without causing wire breakage or cracks.

（発明の構成） 上記目的を達成するため１本発明者等は、難加工性材料
のロータリースェージングに際して前記のような問題が
生じる原因の究明に努めた結果、難加工性材料であるに
も拘わらす冷間で加工が行われていたこと、更にダイス
設計が鎧加工性材料固有の特性に合致していないことな
どに起因することが判明した。これに基づき、ダイスの
形状や寸法、特にダイス孔型、アプローチ部、ベアリン
グ部などにおける適切条件を見い出すべく研究を重ね、
こ＼に本発明をなしたものである。(Structure of the Invention) In order to achieve the above object, the present inventors have endeavored to investigate the cause of the above-mentioned problems during rotary swaging of difficult-to-process materials. It was found that this was due to the fact that the processing was carried out in a cold state, and that the die design did not match the unique characteristics of the armor-processable material. Based on this, we conducted repeated research to find the appropriate conditions for the shape and dimensions of the die, especially the die hole type, approach part, bearing part, etc.
This invention is based on this.

すなわち、本発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金などの
難加工性材料のロータリースェージング加工に際し、加
工温度を再結晶温度以上にとると共に、適度のスピンド
ル回転によってサイズダウンするようにしたものであり
、更に具体的にはダイス孔型及びアプローチ部の形状並
びにベアリング部の長さを特定の条件にしたダイス設計
の下でサイズダウンするようにしたものである。That is, in the rotary swaging process of difficult-to-process materials such as Ni-Ti based shape memory alloys, the process temperature is kept above the recrystallization temperature, and the size is reduced by appropriate spindle rotation. More specifically, the size is reduced under die design with specific conditions for the die hole type, the shape of the approach part, and the length of the bearing part.

以下に図面を参照しつ＼詳細に説明する。A detailed explanation will be given below with reference to the drawings.

第１図及び第２図は本発明法で用いるダイスの一例を示
している。1 and 2 show an example of a die used in the method of the present invention.

ダイス２は、第１図に示すように、アプローチ部Ａとベ
アリング部Ｂとを有し、アプローチ部Ａはその傾斜面に
て被加工材１を噛み込むと同時にハンマリング作用を加
えて塑性変形せしめる部分で、ベアリング部Ｂは断面が
第２図に示す如き形状を有し、かつ、長さ氾の平行部を
有し、アプローチ部Ａで塑性変形を受けた被加工材１に
整形作用を加える部分である。The die 2 has an approach part A and a bearing part B, as shown in FIG. The bearing part B has a cross-sectional shape as shown in FIG. 2, and has a parallel part with a long length. This is the part to add.

ダイス孔型は、従来のダイス設計によれば、断面が第４
図に示す如く円形であり、しかもアプローチ部の形状が
直線状（テーパー形状）（第１図中、θが約３００）で
あった。このため、被加工材１をロータリースェージン
グ加工した場合には、第４図（ｂ）に示す如く被加工材
１にパリが生じ、このパリが一旦生じると、加工中消滅
することなくダイス２間に残存したま＼で被加工材１が
回転し、長手方向にパリが延在した製品となる。またア
プローチ部が直線状であるので、各加ニステップでの変
形量が等しく、二＼での変形率（すなわち、被加工材１
がサイズダウンされる各ステップでの径に対する変形量
）が次第に大きくなり、径が小さい程変形率が大きくな
るという特に難加工性材料の加工にとって厳しい条件と
なり、パリ、割れなどの発生原因となる。According to the conventional die design, the die hole type has a cross section of
As shown in the figure, it was circular, and the shape of the approach portion was linear (tapered) (θ is about 300 in FIG. 1). Therefore, when the workpiece 1 is subjected to rotary swaging processing, burrs are generated on the workpiece 1 as shown in FIG. The workpiece 1 rotates while remaining in between, resulting in a product with edges extending in the longitudinal direction. In addition, since the approach part is linear, the amount of deformation in each step is equal, and the deformation rate at 2\ (i.e., the workpiece 1
The amount of deformation relative to the diameter at each step of downsizing gradually increases, and the smaller the diameter, the greater the deformation rate, which is a particularly harsh condition for machining difficult-to-process materials, and can cause cracks, cracks, etc. .

これに対し、本発明でのダイス設計においては、まず、
アプローチ部Ａの形状を第１図に示す如く円弧形状にす
るのが望ましく、これにより被加工材１が各ステップで
減径されるに伴い変形量が減少し、変形率がサイズダウ
ン中過大に増加することを防止できる。円弧形状の曲率
半径はベアリング部との接点で円弧から直線にスムーズ
に連続化するような値を選定するのが好ましく、　２５
〜５０！ｌ１ｆｆｌとするのが望ましい。On the other hand, in the die design of the present invention, first,
It is desirable that the shape of the approach part A be an arc shape as shown in Fig. 1, so that the amount of deformation decreases as the diameter of the workpiece 1 is reduced at each step, and the deformation rate becomes excessive during downsizing. This can be prevented from increasing. It is preferable that the radius of curvature of the circular arc shape is selected such that the radius of curvature is smoothly continuous from the circular arc to a straight line at the point of contact with the bearing part.
~50! It is desirable to set it to l1ffl.

次に、ダイス孔型の形状は、第２図に示すように、大き
な曲率Ｒを有する形状とし、被加工材のサイズダウンに
よりパリが生じても、ダイス２の孔型端部７の内側にと
ゾまるようにするもので、これにより、パリの生じた被
加工材が次のサイズダウンステップにおいてダイス２と
共に回転することなく前記パリが加工され、最終的には
パリのない製品を得ることができる。そのためには、ダ
イス孔型の曲率半径Ｒを０．６以上、好ましくは０．７
５〜１ｄ（但し、ｄは加工後の材料の直径）にする必要
がある。Ｒが０．７５ｄ未満では、パリの張り出し範囲
が狭すぎてパリのある製品となり易い。逆にＲが１ｄを
超えるとパリの張り出し寸法が大きくなって円形状にサ
イズダウンするのに支障を来たすと共に割れが生じ易く
なる。Next, as shown in FIG. 2, the shape of the die hole is made to have a large curvature R, so that even if a break occurs due to downsizing of the workpiece, the inside of the hole end 7 of the die 2 As a result, the workpiece with the burr can be processed without rotating together with the die 2 in the next size down step, and finally a product without the burr can be obtained. Can be done. For this purpose, the radius of curvature R of the die hole should be 0.6 or more, preferably 0.7.
It is necessary to set the diameter to 5 to 1 d (where d is the diameter of the material after processing). When R is less than 0.75d, the overhang range of the edges is too narrow and the product tends to have edges. On the other hand, if R exceeds 1 d, the overhanging dimension of the paris becomes large, which hinders downsizing into a circular shape and makes cracks more likely to occur.

また、ベアリング部Ｂは、ダイス２のアプローチ部Ａで
ハンマリング作用で強度の変形加工を受けた被加工材１
に対し、整形作用を与える部分であるので、そのために
ベアリング部長さｉを２ｄ以上の長さにする必要がある
。しかし、Ωが６ｄを超えて長ずざると、加工を完了し
た被加工材１にねじれが生じるおそれがあり、断線発生
の原因となる。In addition, the bearing part B is the workpiece 1 which has undergone strong deformation processing by the hammering action at the approach part A of the die 2.
Since it is a part that gives a shaping effect to the bearing, it is necessary to make the length i of the bearing part 2d or more for this purpose. However, if Ω exceeds 6d and is not long, there is a risk that the processed material 1 will be twisted, which will cause wire breakage.

以上示したダイス設計は、２つ割ダイスについて説明し
たが、４つ割ダイスについても同様に適用できることは
云うまでもない。Although the die design shown above has been explained for a 2-split die, it goes without saying that it can be similarly applied to a 4-split die.

また、かＮる構成のダイスは、従来のロータリースェー
ジング装置と同様の要領にて第３図に示す如く装着する
ことができる。このように上記構成のダイスを有するロ
ータリースェージング装置は、スピンドル回転数を１０
０〜６００ｒｐｍの広範囲で運転することができる。従
来のダイスを備えた装置は通常、３００ｒｐｍ程度のス
ピンドル回転数で運転されていたが、これ以上の高速加
工は不可能であり、逆に低速加工を行ってもパリの発生
を完全に防止することができなかった。一方、本発明法
では、ダイスを上記構成にしたため、３００ｒｐｆｆｌ
より高速乃至低速のスピンドル回転数をとっても、パリ
の発生がなく、かつ、５０％以上の高減面率で加工する
ことが可能となる。スピンドル回転数が１００〜６００
ｒｐｍの範囲内であれば、被加工材の材質、寸法、加工
速度（すなわち、巻取速度）等々を勘案して、適宜設定
することができる。Further, the die having the above structure can be mounted as shown in FIG. 3 in the same manner as a conventional rotary swaging device. In this way, the rotary swaging device having the die configured as described above has a spindle rotation speed of 10
It can be operated over a wide range of speeds from 0 to 600 rpm. Conventional machines equipped with dies were normally operated at a spindle rotation speed of around 300 rpm, but higher speed machining is impossible; conversely, even when low speed machining is performed, the occurrence of paris is completely prevented. I couldn't. On the other hand, in the method of the present invention, since the die has the above configuration, 300 rpffl
Even if the spindle rotation speed is higher or lower, it is possible to process without occurrence of flashing and with a high area reduction rate of 50% or more. Spindle rotation speed is 100-600
As long as it is within the range of rpm, it can be set as appropriate by taking into account the material, dimensions, processing speed (that is, winding speed), etc. of the workpiece.

また、本発明の実施に当たっては、難加工性材料である
被加工材１を熱間でロータリースェージングするため、
ロータリースェージング装置の入側に加熱装置を設置し
、再結晶温度以上の加工温度に加熱する必要がある。再
結晶温度に至らない温度では難加工性材料を５０％以上
の高減面率で高速加工を行うことが困難となる。In addition, in carrying out the present invention, in order to perform hot rotary swaging on the workpiece 1, which is a difficult-to-process material,
It is necessary to install a heating device on the inlet side of the rotary swaging device and heat it to a processing temperature higher than the recrystallization temperature. At temperatures below the recrystallization temperature, it is difficult to process difficult-to-process materials at high speed with a high area reduction of 50% or more.

なお、本発明に用いるロータリースェージング加工設備
としては、上記構成のダイスを備えたロータリースェー
ジング装置並びに加熱装置を配置するが、その他には、
入側に被加工線材を供給するための綜合や、必要に応じ
て矯正機を設け、出側に巻取機を設け、綜合→（矯正機
）→加熱装置→ロータリースェージング装置→巻取機の
連続加工ラインとするのが好ましい。Note that the rotary swaging processing equipment used in the present invention includes a rotary swaging device equipped with a die configured as described above and a heating device;
A helix for supplying the wire to be processed and a straightening machine if necessary are installed on the input side, and a winding machine is installed on the output side. It is preferable to use a continuous processing line.

（実施例） 第１図及び第２図に示したダイスを備えたロータリース
ェージング装置を用い、縁台→矯正機→加熱装置→ロー
タリースェージング装置→巻取機の加工設備にてＮｉ−
４５％Ｔｉ形状記憶合金を熱間で加工し、５ｍｎ＋φの
線材を得た。その結果を第５図に示す。(Example) Using a rotary swaging device equipped with the dies shown in FIGS. 1 and 2, Ni-
A 45% Ti shape memory alloy was hot processed to obtain a wire rod of 5 mm+φ. The results are shown in FIG.

なお、本実施例１のダイス設計は、ダイス孔型の曲率半
径ＲをＲ＝０．８５ｄ（但し、加工後の材料の直径ｄ＝
５ｎ＋ｍ）、アプローチ部の円弧形状の曲率半径を３５
ｍｍ、ベアリング部の長さＱを　Ｑ：＋：５ｄとし、ス
ピンドル回転数は４００ｒｐｍにし、加工温度８００℃
とした。In addition, in the die design of Example 1, the radius of curvature R of the die hole shape is R=0.85d (however, the diameter of the material after processing d=
5n+m), the radius of curvature of the arc shape of the approach part is 35
mm, the length Q of the bearing part is Q:+:5d, the spindle rotation speed is 400 rpm, and the processing temperature is 800°C.
And so.

また、ダイスのアプローチ部を従来と同様にテーパー形
状（ストレート）とし、ダイス孔型の曲率半径Ｒを０．
５ｄ、０．６ｄとし、ベアリング部長さ息を３ｄ、４ｄ
、８ｄに変化させ、スピンドル回転数を３０．８ｏ、４
００ｒｐｍに各々変化させ、他は本実施例１と同一の条
件で加工した。本実施例２、比較例１〜２の条件及びそ
の結果を第５図に示した。In addition, the approach part of the die is made into a tapered shape (straight) as in the conventional case, and the radius of curvature R of the die hole shape is set to 0.
5d and 0.6d, and the bearing part length is 3d and 4d.
, 8d, and the spindle rotation speed was changed to 30.8o, 4
00 rpm, and other conditions were the same as in Example 1. The conditions and results of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIG.

第５図かられかるように、比較例１〜２ではいずれも限
界加工減面率（すなわち、パリを生じない加工できる最
大減面率）が低く、スピンドル回転数が４０Ｏｒｐｍの
高速回転では加工速度を増すに従い限界加工減面率が急
激に低下し、高減面率で高速の加工ができなかった。As can be seen from Fig. 5, in Comparative Examples 1 and 2, the limit machining area reduction rate (that is, the maximum area reduction rate that can be machined without causing flash) is low, and the machining speed is low at a high spindle rotation speed of 40 Orpm. As the area increase rate increased, the limit machining area reduction rate decreased rapidly, making it impossible to perform high-speed machining with a high area reduction rate.

これに対し、本発明法では、４００　ｒｐｍの高速スピ
ンドル回転で加工速度を増大させても、約５０％以上の
高減面率でパリの発生がなく、良好な線材が得られた。On the other hand, in the method of the present invention, even when the processing speed was increased by rotating the spindle at a high speed of 400 rpm, a good wire rod was obtained with a high area reduction of about 50% or more and no flashing.

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、Ｎｉ−Ｔｉ形状
記憶合金等の難加工性材料を割れや断線を生じることな
く、パリのない良好な製品を１バス当たり５０％以上の
高減面率で、しかも高速で加工することができる。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, a good product without cracks can be produced in difficult-to-process materials such as Ni-Ti shape memory alloys without causing cracks or disconnections, and with 50% per bus. % or more, and can be processed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図及び第２図は本発明の実施に用いるダイスの一例
を示す図で、第１図は側面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ
断面図、 第３図及び第４図Ｃａ）、（ｂ）は従来のダイス並びに
このダイスを備えたロータリースェージング装置を示す
図であり、第３図は断面図で、左側は加工状態を示し、
右側は非加工状態を示し、第４図（ａ）、（ｂ）はダイ
ス形状とパリ発生状況を示しており、 第５図は種々のダイス設計によるダイスを用いてロータ
リースェージング加工した際の限界加工減面率（パリが
発生した場合を黒印で示す）と加工速度の関係を示す図
である。 １・・・被加工材、　　　　２・・・ダイス、３・・・
ハンマー、　　　　４・・・スピンドル、５・・・リン
グ、　　　　　６・・・ハンマーローラー、７・・・孔
型端部、　　　８・・・ピンチローラ。 特許出願人　　　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　　中　村　　　尚 第１図 第３図 （Ｃ１）　　　　（ｂ）1 and 2 are diagrams showing an example of a die used in carrying out the present invention, FIG. 1 is a side view, and FIG.
Cross-sectional views, Figures 3 and 4 Ca) and (b) are views showing a conventional die and a rotary swaging device equipped with this die. Figure 3 is a cross-sectional view, and the left side shows the processing state. ,
The right side shows the unprocessed state, Figures 4(a) and (b) show the die shape and the occurrence of paris, and Figure 5 shows the results of rotary swaging processing using dies with various die designs. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the limit machining area reduction rate (the case where paring occurs is indicated by a black mark) and the machining speed. 1...Work material, 2...Dice, 3...
Hammer, 4... Spindle, 5... Ring, 6... Hammer roller, 7... Hole end, 8... Pinch roller. Patent applicant: Daido Steel Co., Ltd. Patent attorney Hisashi Nakamura Figure 1 Figure 3 (C1) (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １　難加工性材料をロータリースエージングによりサイ
ズダウンする方法において、前記ロータリースエージン
グのスピンドル回転数１００〜６００ｒｐｍにて再結晶
温度以上の加工温度でサイズダウンすることを特徴とす
るロータリースエージングによる難加工性材料の加工方
法。 ２　難加工性材料をロータリースエージングによりサイ
ズダウンする方法において、ダイス孔型の曲率半径Ｒを
０．７５〜１ｄ（但し、ｄは加工後の材料の直径）とし
、アプローチ部形状を円弧形状とし、かつ、ベアリング
部長さｌを２〜６ｄとしたダイスを用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のロータリースエージン
グによる難加工性材料の加工方法。[Claims] 1. A method for reducing the size of a difficult-to-process material by rotary swaging, characterized in that the size is reduced at a processing temperature equal to or higher than the recrystallization temperature at a spindle rotation speed of 100 to 600 rpm in the rotary swaging. A method for processing difficult-to-process materials using rotary swaging. 2. In the method of downsizing difficult-to-process materials by rotary swaging, the radius of curvature R of the die hole is 0.75 to 1 d (where d is the diameter of the material after processing), and the approach part shape is an arc. 2. A method for processing a difficult-to-process material by rotary swaging according to claim 1, characterized in that a die having a bearing part length l of 2 to 6 d is used.