專利名稱：高尺寸精度管的制造方法和制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高尺寸精度管及其制造方法和制造裝置。涉及適用于例如機動車用驅(qū)動部件等要求高尺寸精度部件的高尺寸精度管、高尺寸精度管的制造方法、制造裝置和制造設(shè)備組。
背景技術(shù)：
金屬管例如鋼管分為普通焊接管和無縫管。通過將帶狀板材的寬度做成圓形，并對合已成圓形的寬度兩端焊接制造焊接鋼管，例如電焊鋼管。另一方面，通過將實心坯段高溫穿孔后用芯棒式無縫管軋機等軋制制造無縫鋼管。在焊接鋼管時，雖然在焊接后通過磨削焊接部分的凸起焊縫使管的尺寸精度提高，但其壁厚偏差超過3.0％。而且，在無縫鋼管的情形，在穿孔工序容易出現(xiàn)偏心，該偏心容易產(chǎn)生大的壁厚偏差。雖然在后序工序努力使該壁厚偏差降低，但盡管如此也不能充分降低，在成品階段仍殘留8.0％以上。
最近，作為環(huán)境問題的解決方案，強烈希望機動車輕量化。驅(qū)動軸等驅(qū)動類部件正在由實心金屬桿換成中空金屬管。在這些機動車用驅(qū)動類部件等金屬管中，要求壁厚、內(nèi)徑、外徑的偏差在3.0％以下，更嚴格在1.0％以下的高尺寸精度。
驅(qū)動類部件必須耐受機動車長距離行駛所造成的疲勞。如果金屬管的壁厚、內(nèi)徑、外徑的精度不高，存在于管的內(nèi)外表面上的凹凸作為引發(fā)點必然容易加速疲勞破壞，疲勞強度會顯著降低。為了保證足夠的疲勞強度，必須使金屬管的壁厚、內(nèi)徑、外徑精度良好。
下述本發(fā)明的高尺寸精度管是指外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中至少一個或者兩個以上在3.0％以下的管，各偏差由以下公式導出。
偏差＝變動幅度/(目標值或平均值)×100％變動幅度＝最大值-最小值作為提高金屬管壁厚、內(nèi)徑、外徑的精度的手段，通常已知以下兩種方法。下面就焊接鋼管和無縫鋼管(以下稱為鋼管或管)進行說明。一種方法是用模具和芯棒冷拔鋼管的方法(稱為冷拉法)(參照專利文獻5)。另一種方法是使用組裝有圓周方向組合模具的旋轉(zhuǎn)鍛造機將鋼管壓入模具孔中進行加工的方法(稱為旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法)(參照專利文獻1、2、3)。
專利文獻1特開平9-262637號公報專利文獻2特開平9-262619號公報專利文獻3特開平10-15612號公報專利文獻4特許第2858446號公報專利文獻5特許第2812151號公報但是，利用冷拉法，當設(shè)備能力不足，或者當管的壁厚、直徑較大，不能充分得到拉拔應(yīng)力而不得不降低縮徑率時，在加工間隙(芯棒和模具孔內(nèi)表面之間的間隙)內(nèi)，模具和管以及拉拔芯棒和管的接觸變得不充分。這是因為在冷拉法中管的應(yīng)力是牽引力。此時，管的內(nèi)表面、外表面的光滑化不足，容易殘留凹凸。對此，采取的措施是，在冷拉中使管的縮徑率變大，增大在加工間隙內(nèi)管的內(nèi)外表面和芯棒、模具的接觸。但是，在使用模具冷拉管時，管的縮徑率越大管由內(nèi)表面的凹凸引起的粗糙度越大。其結(jié)果是，利用冷拉法難以得到高尺寸精度管。因此管的疲勞強度不充分，強烈要求尺寸精度更良好的管。由于在冷拉法中為了施加拉力要夾住管的前端，因此要求管的前端細窄。其結(jié)果是不得不逐根地進行拉拔，存在加工效率顯著低下的問題。
而且，即使設(shè)備能力充足縮徑率可以較大時，由縮徑造成的加工變形變大，管容易加工硬化。在管拉拔后再實施彎曲或型鍛等加工。由于上述拉拔造成的加工硬化，在其后的彎曲工序等中，存在容易產(chǎn)生裂紋的問題。為了防止出現(xiàn)該問題，在拉拔后必須在高溫下進行長時間的熱處理，制造成本顯著增大，因此渴望能高效率地制造廉價且易于加工的高尺寸精度管的方法。
另外，專利文獻4記載的金屬管推壓裝置是用于降低必要的拉力的輔助設(shè)備，降低拉力是因為防止由利用其它裝置拉伸金屬管所造成的管斷裂而在管內(nèi)表面形成了槽，該推壓裝置沒有使管內(nèi)外表面平滑化。
在專利文獻1～3記載的旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法中，分離旋轉(zhuǎn)鍛造機的模具并使該模具擺動，其結(jié)果是，在該組合部分容易產(chǎn)生臺階高差，外表面的平滑化不足，或者由于在圓周方向不同的模具剛性而產(chǎn)生了不均勻變形。其結(jié)果是，由于壁厚精度也不足，不能充分得到作為目標的最終尺寸精度，該鋼管的疲勞強度也不夠，需要改善。
在旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法中，壓入鋼管后的壁厚比壓入前的壁厚要厚。由于具有復雜的結(jié)構(gòu)，因而使用難于增加載荷的旋轉(zhuǎn)鍛造機，而受到制約。為了使壁厚增加，在加工間隙內(nèi)越靠近出口側(cè)越使間隙增大，管越容易變形，從而當存在間隙使管容易變形時，在管的內(nèi)表面會發(fā)生凹凸。當進一步使壁厚增加時，間隙變大，管和模具表面或芯棒表面變得不充分接觸。其結(jié)果是具有以下缺陷管表面的平滑化沒有進展，且難于得到高尺寸精度管。
而且，在制造高尺寸精度管時，當沒有在可能的限度內(nèi)降低芯棒外表面和管內(nèi)表面、模具內(nèi)表面和管外表面之間的摩擦力時，在加工過程中在管表面會產(chǎn)生燒結(jié)等缺陷，加工后管的表面質(zhì)量低下，不僅該管不能成為成品，而且加工時載荷顯著增加，加工本身就不可能，其結(jié)果生產(chǎn)效率顯著降低。
因此，要在壓入后得到所希望的壁厚，只能將壓入前的壁厚設(shè)計得較薄。從而，為了準備多種成品尺寸的管，并提高這些管的疲勞強度等性能，必須準備多種管坯尺寸。但是，由于受管坯制造設(shè)備的制約，不能準備多種尺寸的管坯，因而難于遍及管全部要求尺寸而得到良好尺寸。而且，在機動車部件中，改變管的加工度而使用。例如，研究在某個部件中降低加工度而省略加工后的熱處理，在其它部件中，顯著增大加工度，以增高強度。
但是，在已有的冷拉法或旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法中，由于僅進行縮徑的加工，加工后管外徑由模具外徑唯一決定，壁厚也由模具和芯棒唯一決定，由同一管坯僅能得到唯一的加工度，幾乎不可能由同一管坯制造加工度不同的相同尺寸的管。因此，為了制造尺寸相同加工度不同的管，準備多種尺寸的管坯并改變縮徑率是不得已的，在管坯制造上要花費很多工夫。
如上所述，在已有技術(shù)中，難于得到高尺寸精度管，而且，在制造尺寸相同加工度不同的管時，存在必須準備多根尺寸不同的管坯的問題。
本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述問題，研究了比拉拔法更高尺寸精度地制管的加工法，得到了將沖壓作為優(yōu)選備選方法的結(jié)論。在沖壓時，如圖10所示，將芯棒1裝入管4中，由于利用管壓入機3邊使芯棒1浮動邊將管4壓入模具2中，因此在加工間隙內(nèi)全部是壓縮應(yīng)力在起作用。其結(jié)果是，無論在加工間隙的入口側(cè)和出口側(cè)，管都能充分接觸芯棒和模具。而且，即使是輕度縮徑率，由于加工間隙內(nèi)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力狀態(tài)，與拉拔相比，管和芯棒、管和模具容易充分接觸，管易于平滑化，因此能得到高尺寸精度管。
而且，在進行沖壓加工時，芯棒擠塞在管中，載荷增大，其結(jié)果，被壓入的管坯產(chǎn)生壓曲，發(fā)生了不能加工的情形。其原因可以列舉出潤滑劑涂布量不足、管坯的表面性狀變化、由沖壓加工時的摩擦熱或加工散熱所引起的芯棒或模具的變形等，為了繼續(xù)穩(wěn)定進行沖壓，首先在加工過程中必須現(xiàn)場判斷是否可以加工。
過去，操作者根據(jù)管壓入機的振動聲音或油壓表的偏轉(zhuǎn)憑感覺判定，或者勉強加工，模具破裂時中止加工，重新設(shè)置沖壓加工條件，再次進行加工。即，在相比沖壓加工界限還相當寬松的可以加工的狀態(tài)進行條件變更，或者在變?yōu)闃O端嚴重的加工狀態(tài)模具開始破裂時才變更條件，因此，浪費加工時間，或者在模具更換上費工夫，生產(chǎn)性照樣很低。
在已有的拉拔中，為了提高管的尺寸精度，在拉拔前粘附處理管后，必須涂布金屬皂，形成充分的潤滑膜。因此，必須花費足夠的時間來形成潤滑膜，還必須進行酸洗等管的前處理，在拉拔設(shè)備組中，必須有酸洗等前處理用的多個槽或潤滑處理用的多個槽。而且，為了進行拉拔加工，必須用旋轉(zhuǎn)鍛造機等在管前端部進行接口加工。并且，當將這些設(shè)備組在線化并配置在拉拔加工裝置的入口側(cè)時，由于生產(chǎn)性低下成為大問題，因而要利用其它工序進行潤滑處理，然后將該管投入拉拔在線設(shè)備組進行加工。
即，在已有的高尺寸精度管的制造設(shè)備組中，由于以必須有長的前處理工序的拉拔加工作為前提，難于提高制造效率。
在上述已有冷拉法或旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法中，照樣有未解決的問題，即難于得到高尺寸精度管，而且，管的表面質(zhì)量低下。鑒于上述已有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供遍及管的寬范圍要求尺寸、能低成本制造、具有足夠疲勞強度的高尺寸精度管及其制造方法及用于高效率生產(chǎn)的制造設(shè)備組。

發(fā)明內(nèi)容
實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明如下所述。
1.一種沖壓狀態(tài)的高尺寸精度管，其特征在于，通過進行在將芯棒裝入金屬管內(nèi)的狀態(tài)下將金屬管壓入模具孔并使其通過的沖壓制得，且外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中任一個或兩個以上在3.0％以下。
2.如1所述的沖壓狀態(tài)的高尺寸精度管，其特征在于，通過進行沖壓并將所述模具出口側(cè)的金屬管壁厚設(shè)定為小于或等于入口側(cè)的壁厚制得，所述沖壓為，在將芯棒裝入金屬管內(nèi)的狀態(tài)下將金屬管壓入模具孔并使其通過；且外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中任一個或兩個以上在3.0％以下。
3.如1或2所述的高尺寸精度管，其特征在于，使金屬管在該管同一截面內(nèi)與芯棒全圓周外接且與模具全圓周內(nèi)接而進行所述沖壓。
4.如1～3中任一項所述的高尺寸精度管，其特征在于，所述模具是一體型和/或固定型模具。
5.一種高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，進行在將芯棒裝入金屬管內(nèi)的狀態(tài)下使金屬管壓入模具孔并使其通過的沖壓。
6.如5所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，將所述模具出口側(cè)的管壁厚設(shè)定為小于或等于同入口側(cè)的同管壁厚。
7.如5或6所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，使金屬管在該管同一截面內(nèi)與芯棒全圓周外接且與模具全圓周內(nèi)接而進行所述沖壓。
8.如5～7中任一項所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述模具是一體型和/或固定型模具。
9.如5～8中任一項所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述芯棒是游動芯棒。
10.如5所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，當通過沖壓加工使管的外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中任一種或兩種以上改進形成高尺寸精度管時，將芯棒裝入管內(nèi)使其浮動，同時利用模具入口側(cè)的管送入裝置將管連續(xù)送入模具內(nèi)。
11.如10所述的前高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是夾緊加工前的管的履帶。
12.如10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是壓緊加工前的管的環(huán)形帶。
13.如10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是夾緊加工前的管且交互間歇輸送的間歇輸送機。
14.如10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是順序推壓加工前的管的壓力機。
15.如10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是夾緊加工前的管的孔型輥。
16.如15所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述孔型輥是兩個以上輥的孔型輥。
17.如15或16所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述孔型輥設(shè)置兩個以上機架。
18.如5所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，在管的內(nèi)表面和/或外表面上形成潤滑被膜后，將芯棒裝入管內(nèi)，利用模具進行管的沖壓。
19.如18所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述形成潤滑被膜的管是附著氧化皮狀態(tài)的鋼管。
20.如18或19所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，用液體潤滑劑形成所述潤滑被膜。
21.如18或19所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，用潤滑脂類潤滑劑形成所述潤滑被膜。
22.如18或19所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，用干燥性樹脂形成所述潤滑被膜。
23.如22所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，在管上涂布所述干燥性樹脂、或者用溶劑稀釋該干燥性樹脂的液體、或者該干燥性樹脂的乳膠后，在溫熱風中干燥或者風干，形成所述潤滑被膜。
24.如5所述的高尺寸精度管的制造方法，由同一尺寸的管坯高尺寸精度地制造加工度不同的一定尺寸的管，其特征在于，將可以擴管和縮徑的芯棒裝入管內(nèi)，利用模具進行管的沖壓。
25.如24所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，使所述芯棒在管內(nèi)浮動，將管連續(xù)供給到模具中。
26.如24或25所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述芯棒是擴管部分的錐形角度小于縮徑部分的錐形角度的芯棒。
27.如24～26中任一項所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述模具出口側(cè)的管的目標外徑小于同入口側(cè)的管的外徑。
28.如5所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，當通過將其中裝入有芯棒的管壓入模具孔中并使其通過的沖壓加工制造高尺寸精度管時，作為所述芯棒，使用縮徑部分的表面和加工中心軸形成的角度為5～40°且同縮徑部分的長度為5～100mm的芯棒，作為所述模具，使用入口側(cè)的孔內(nèi)表面和加工中心軸形成的角度為5～40°的模具。
29.如28所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，所述芯棒的支承部分的長度為5～200mm。
30.如28或29所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，所述模具出口側(cè)的管壁厚設(shè)定為小于或等于同入口側(cè)的管壁厚。
31.如28～30中任一項所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，作為所述模具使用一體型固定模具。
32.如28～31中任一項所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，使所述芯棒在管內(nèi)浮動。
33.如5所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并將該管壓入模具中使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，在該沖壓加工過程中，測定沖壓加工方向的載荷，由作為加工前的管的管坯的材料特性利用下述式4～式6中任一個計算出計算載荷，比較該測定載荷和該計算載荷，根據(jù)該結(jié)果判斷可否繼續(xù)沖壓加工；
式4 σk×管坯截面積其中，σk＝Y(jié)S×(1-a×λ)，λ=(L/n)/k,]]>a＝0.00185～0.0155，L管坯長度，k截面二次半徑，k2＝(d12+d22)/16，n管端狀態(tài)(n＝0.25～4)，d1管坯外徑，d2管坯內(nèi)徑，YS管坯屈服強度式5 管坯屈服強度YS×管坯截面積式6 管坯的拉伸強度TS×管坯截面積。
34.如33所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，當所述測定載荷小于或等于所述計算載荷時，判斷為可繼續(xù)，則繼續(xù)加工，另一方面，當所述測定載荷超過所述計算載荷時，判斷為不可繼續(xù)，則中斷加工，將模具和/或芯棒更換為與相同成品管尺寸對應(yīng)的其它形狀的模具和/或芯棒后，再開始加工。
35.如34所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，所述更換后使用的模具和/或芯棒的角度要小于更換前的的模具和/或芯棒的角度。
36.如33～35中任一項所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，在沖壓加工前，將潤滑劑涂布在管坯上，只有在所述測定載荷超過所述計算載荷時，改變所述潤滑劑的種類。
37.一種高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，具有可與金屬管內(nèi)表面全圓周接觸的芯棒、具有可與同管外表面全圓周接觸的孔的模具、擠壓同管的管擠壓機；并可實行沖壓，所述沖壓為，在將所述芯棒裝入該管內(nèi)的狀態(tài)下，利用所述管擠壓機將金屬管壓入所述模具孔中并使其通過。
38.如37所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述模具是一體型和/或固定型模具。
39.如37或38所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述芯棒是游動芯棒。
40.如37～39中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述管擠壓機連續(xù)擠壓所述管。
41.如37～39中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述管擠壓機間歇擠壓所述管。
42.如37所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并連續(xù)或斷續(xù)地將該管壓入模具中并使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，將孔型不同的多個模具排列在同一圓周上，根據(jù)成品尺寸使這些模具中任一個在排列的圓周方向移動，以配置在軋制線內(nèi)用于沖壓。
43.如37所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并連續(xù)或斷續(xù)地將該管壓入模具中并使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，將孔型不同的多個模具排列在同一直線上，根據(jù)成品尺寸使這些模具中任一個在排列的直線方向移動，以配置在軋制線內(nèi)用于沖壓。
44.如42或43所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，在前管和后管之間變更成品尺寸時，在前管沖壓完成后，使后管停止在模具入口側(cè)，在與后管成品尺寸對應(yīng)的模具的移動前后或移動中，將與同成品尺寸對應(yīng)的芯棒裝入后管中。
45.如37所述的高尺寸精度管的高效率制造裝置，其特征在于，具有使管通過的模具、將管壓入軋制線內(nèi)的模具中的擠壓機、和模具旋轉(zhuǎn)臺，該模具旋轉(zhuǎn)臺以使多個模具排列在同一圓周上的狀態(tài)支承多個模具，并在該圓周方向輸送所述多個模具，將其中任一個模具配置在軋制線內(nèi)。
46.如37所述的高尺寸精度管的高效率制造裝置，其特征在于，具有使管通過的模具、將管壓入軋制線內(nèi)的模具中的擠壓機、和模具直進臺；所述模具直進臺以使多個模具排列在同一直線上的狀態(tài)支承多個模具，并在該直線方向輸送所述模具，將其中任一個模具配置在軋制線內(nèi)。
47.如5所述的高尺寸精度管的制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并將該管壓入模具中使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，通過使所述模具出口側(cè)的管穿過孔型來防止管彎曲，所述孔型配置在緊靠所述模具出口側(cè)處，并已預先調(diào)整其在和通管方向垂直的平面內(nèi)的位置。
48.如47所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，使所述模具入口側(cè)和/或所述孔型出口側(cè)的管通過導向筒。
49.如47或48所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，連續(xù)將管壓入模具中。
50.如37所述的高尺寸精度管的制造裝置，具有使管通過的模具和將管壓入該模具中的擠壓機，其特征在于，在緊靠所述模具出口側(cè)處設(shè)置有管彎曲微調(diào)整裝置，該管彎曲微調(diào)整裝置具有使管通過的孔型、可以在和通管方向垂直的平面內(nèi)移動地支承該孔型的支承基板、和支承在該支承基板上使所述孔型移動的孔型移動機構(gòu)。
51.如50所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型移動機構(gòu)利用在通管方向移動的楔形金屬模的錐面在與通管方向垂直的方向上推壓孔型外周部的一個位置或兩個以上位置。
52.如51所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，利用螺桿給所述楔形金屬模的移動施力。
53.如50所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型移動機構(gòu)在和通管方向垂直的方向上推壓或牽引孔型外周部的一個位置或兩個以上位置。
54.如53所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，利用流體壓力缸給所述推壓或牽引方式的推壓或牽引施力。
55.如50～54中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型的孔徑大于或等于所述模具的出口孔徑。
56.如50～55中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型的孔是直孔或帶有錐形的孔。
57.如50～56中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，具有使所述模具入口側(cè)和/或所述管彎曲微調(diào)整裝置出口側(cè)的管通過的導向筒。
58.如50～57中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述擠壓機是可連續(xù)壓入管的連續(xù)擠壓機。
59.一種高尺寸精度管的制造設(shè)備組，具有37中所述的沖壓加工裝置，其特征在于，將可以把管的端面磨削成與管軸方向垂直的管端面磨削裝置、將潤滑劑浸漬涂布在管上的潤滑劑浸漬涂布槽、對涂布有潤滑劑的管進行干燥的干燥裝置、和所述沖壓加工裝置按上述順序配置。
60.如59所述的高尺寸精度管的制造設(shè)備組，其特征在于，將把管切斷成短尺寸的切斷裝置配置在所述管端面磨削裝置的入口側(cè)。
61.如59或60所述的高尺寸精度管的制造設(shè)備組，其特征在于，取代所述潤滑劑浸漬涂布槽和所述干燥裝置，在所述沖壓加工裝置的模具入口側(cè)配置將潤滑劑噴涂在管上的潤滑劑噴涂裝置，或者配置潤滑劑噴涂在管上然后使其干燥的潤滑劑噴涂干燥裝置。
62.如59～61中任一項所述的高尺寸精度管的制造設(shè)備組，其特征在于，在設(shè)置所述沖壓加工裝置的同時，配置更換所述模具的模具更換裝置、更換所述芯棒的芯棒更換裝置、和防止所述模具出口側(cè)的管彎曲的彎曲防止裝置中的一個或兩個以上。


圖1是表示在本發(fā)明中使用沖壓的實施方式的說明圖。
圖2是表示已有拉拔的實施方式的說明圖。
圖3A是表示使用已有的裝有組合模具并使其擺動的旋轉(zhuǎn)鍛造機的壓入的實施方式的說明圖，是包含管中心軸的截面圖。
圖3B是表示使用已有的裝有組合模具并使其擺動的旋轉(zhuǎn)鍛造機的壓入的實施方式的說明圖，是A-A向視圖。
圖4是表示疲勞試驗的應(yīng)力和耐久次數(shù)的關(guān)系的特性圖。
圖5是表示使用履帶作為管送入裝置的本發(fā)明例的縱截面圖。
圖6是表示使用環(huán)形帶作為管送入裝置的本發(fā)明例的縱截面圖。
圖7是表示使用間歇輸送機作為管送入裝置的本發(fā)明例的縱截面圖。
圖8是表示使用孔型輥作為管送入裝置的本發(fā)明例的縱截面圖。
圖9是芯棒的部分的錐形角度的說明圖。
圖10是表示沖壓加工的概要的截面圖。
圖11是表示使用本發(fā)明裝置第1例的本發(fā)明方法的實施方式的示意圖。
圖12是表示使用本發(fā)明裝置第2例的本發(fā)明方法的實施方式的示意圖。
圖13是比較例(用人工更換模具)的說明圖。
圖14是表示本發(fā)明一個實施例的透視圖。
圖15是表示本發(fā)明的管彎曲微調(diào)整裝置的例子的平面圖。
圖16是表示本發(fā)明的孔型移動機構(gòu)的一例的截面圖。
圖17是表示本發(fā)明一個實施例的透視圖。
圖18是表示本發(fā)明的管彎曲微調(diào)整裝置的一例的平面圖。
圖19是表示一個比較例的透視圖。
圖20是表示一個比較例的透視圖。
圖21是表示一個比較例的透視圖。
圖22是表示作為本發(fā)明實施例的設(shè)備組的配置的示意圖。
圖23是表示作為比較例的設(shè)備組的配置和拉拔加工所必要的前處理工序的示意圖。
優(yōu)選實施方式在已有的冷拉法中，在用模具和芯棒拉拔金屬管時，難于提高管的尺寸精度。其原因是，由于拉拔力作為張力起作用，在加工間隙內(nèi)，模具和管外表面以及芯棒和管內(nèi)表面的接觸變得不充分。如圖2所示，將芯棒1裝入管5內(nèi)，從模具2的孔拉拔管5，由此，在模具2的出口側(cè)施加的拉拔力9在加工間隙內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，在管的內(nèi)外表面產(chǎn)生凹凸且從加工間隙的入口朝向出口側(cè)增加。而且，在加工間隙內(nèi)的入口側(cè)，由于管的內(nèi)表面沿芯棒1變形，管外表面不接觸或者僅輕微接觸模具2。在加工間隙內(nèi)的出口側(cè)，由于管外表面接觸模具2并變形，管內(nèi)表面不接觸或者僅輕微接觸芯棒1。因此，在管的內(nèi)外表面都存在能自由變形的部分，不能使凹凸充分平滑化，拉拔后得到的管的尺寸精度降低。
與此相反，在本發(fā)明的沖壓法中，如圖1所示，將芯棒1裝入管5內(nèi)，并將管5壓入模具2的孔中使其通過。通過在模具2的入口側(cè)施加的壓力8，在加工間隙內(nèi)部全部是壓縮應(yīng)力發(fā)生作用。其結(jié)果是，無論在加工間隙的入口側(cè)還是出口側(cè)，管5在同一截面內(nèi)在整個圓周方向能充分接觸芯棒1和模具2。而且，即使是輕度的縮徑率，由于加工間隙內(nèi)部變?yōu)閴嚎s應(yīng)力，與拉拔相比，管和芯棒、管和模具在同一截面內(nèi)在整個圓周方向接觸。因此管易于平滑化，能得到高尺寸精度的管。
其結(jié)果是，當比較這些管的疲勞強度時，由沖壓制造的管與已有的由拉拔制造的管相比，能夠得到期望的足夠的疲勞強度。而且，在沖壓時，由于即使縮徑率變小管內(nèi)外表面也可以平滑化，與拉拔時相比，加工形變不會變大，因此縮徑后的熱處理工作減輕，制造成本降低。
在圖3所示使用已有旋轉(zhuǎn)鍛造機8的壓入中，由于使用將一體型模具在圓周方向進行切分的組合模具9，并使模具擺動(如12所示)進行加工，因此產(chǎn)生臺階高差，壁厚精度不十分良好，但在本發(fā)明中，完全不會產(chǎn)生這種臺階高差，其結(jié)果是，管的內(nèi)外表面均能平滑化，能夠得到足夠的疲勞強度。在本發(fā)明中，例如，使模具為一體型模具，也可以沒有臺階高差，或者，使模具為固定型模具，也可以防止由擺動旋轉(zhuǎn)造成的臺階高差。當然，使模具為一體型且固定型模具也可以防止臺階高差。
而且，在本發(fā)明中，與使用已有旋轉(zhuǎn)鍛造機使模具擺動的方法相比，能使裝置結(jié)構(gòu)更簡單，在加工時能施加充分的載荷，設(shè)定出口側(cè)的壁厚與模具入口側(cè)的壁厚相同或比其小，即使由此造成載荷增加，由于可以充分加工，也能夠相對于寬范圍的要求尺寸得到尺寸精度良好且疲勞強度也足夠的管。
過去，作為使金屬管的外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差在3.0％以下的方法，已知的是機械加工(伴隨材料部分除去的加工)方法，但加工費用變大，作業(yè)效率也低下，而且，難于加工長尺寸小徑的金屬管。因而，難于適用于機動車部件的驅(qū)動軸等。
作為區(qū)分上述機械加工的金屬管和本金屬管(本發(fā)明沖壓狀態(tài)的金屬管)的方法，對于由于制造的前工序的加熱、軋制等在本金屬管的表面附著的氧化皮而言，由于機械加工得到的金屬管是除去氧化皮的，因此可舉出的方法是觀察管表面的狀況，通過該方法可以區(qū)分。
而且，本金屬管與用已有旋轉(zhuǎn)鍛造機將鋼管壓入模具進行加工的方法(例如參照專利文獻1、2、3)制造的管相比，壁厚偏差改善了數(shù)倍。即，過去在沖壓狀態(tài)下，不可能得到外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向偏差中一個或者兩個以上在3.0％以下的鋼管。
在本發(fā)明中，如下求得作為尺寸精度指標的外徑偏差、內(nèi)徑偏差和圓周方向壁厚偏差。
使測微計接觸管外表面(或者內(nèi)表面)，使管旋轉(zhuǎn)，通過測定的外徑(或者內(nèi)徑)圓周方向分布數(shù)據(jù)，計算出作為相對于目標外徑(或者目標內(nèi)徑)的最大偏差的外徑(或者內(nèi)徑)偏差，或者，用激光照射管外表面(或者內(nèi)表面)，通過測定的管和激光振動源的距離在圓周方向的分布數(shù)據(jù)，計算出作為相對于目標外徑(或者目標內(nèi)徑)的最大偏差的外徑(或者內(nèi)徑)偏差?；蛘?，也可以圖像分析管圓周方向截面，在圓周方向計算出與正圓的偏差，從而計算出外徑(或者內(nèi)徑)的偏差。
計算出作為上述外徑的圓周方向分布數(shù)據(jù)和上述內(nèi)徑的圓周方向分布數(shù)據(jù)的差的圓周方向壁厚偏差，或者，圖像分析管的圓周方向截面，根據(jù)壁厚截面的圖像，直接測定作為相對于目標壁厚的最大偏差的圓周方向壁厚偏差。
而且，在除去管的前后端部150mm的任意位置，以10mm以下的間距進行測定，通過10點以上的測定點值求得偏差。
即，如下定義外徑偏差、內(nèi)徑偏差和壁厚偏差(＝圓周方向壁厚偏差)。
外徑偏差(最大外徑-最小外徑)/目標外徑(或者平均外徑)×100(％)內(nèi)徑偏差(最大內(nèi)徑-最小內(nèi)徑)/目標內(nèi)徑(或者平均內(nèi)徑)×100(％)壁厚偏差(最大壁厚-最小壁厚)/目標壁厚(或者平均壁厚)×100(％)由于本發(fā)明的高尺寸精度管是上述三個尺寸精度指標中一個或者兩個以上在3.0％以下的金屬管，能夠作為要求3.0％以下高尺寸精度的機動車驅(qū)動類部件等金屬管使用。
而且，利用圖3A、3B所示已有旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法，由于模具4是組合的且使模具擺動(如12所示)，不能使圓周方向壁厚偏差十分良好，其原因是，由模具組合造成的臺階高差，或者，在高應(yīng)力下的圓周方向不同的模具剛性引起的不均勻變形。
與此相比，在本發(fā)明的沖壓中，模具為一體，不需要使其經(jīng)常擺動，因此不會發(fā)生不均勻變形，其結(jié)果是，管內(nèi)表面、外表面都能夠平滑化。
而且，在已有的旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法中，由于必須與模具4的擺動(如12所示)連動而送入管5，因而受模具的沖擊載荷限制，擺動速度不能超過一定值以上，加工效率低下。而且，在已有拉拔中，由于必須強力夾持管的前端并施加張力，因而必須使管的前端變窄以拉拔管，因此不得不用單根地進行加工，加工效率顯著降低。
對此，由于本發(fā)明是沖壓且使芯棒浮動，能夠通過使用管送入裝置3使壓入力15從模具入口側(cè)作用在管上，在模具內(nèi)連續(xù)送入管。與已有技術(shù)相比，可以實現(xiàn)特別高效率加工。另外，此處所述“連續(xù)送入”是指，如圖1所示，不間斷地送入某根管5和下一根管5，使管體在通管方向移動的狀態(tài)可以是連續(xù)移動或者是停止時間為最小限度的間歇移動。
作為合適的管送入裝置3，可以例舉出夾緊加工前的管5的履帶式輸送機13(將夾緊管的小片呈履帶狀連接，參照圖5)、壓住加工前的管5的環(huán)形帶14(參照圖6)、夾緊加工前的管且交互間歇輸送的間歇輸送機15(參照圖7)、順序壓緊加工前的管的壓力機(圖示略)、夾緊加工前的管的孔型輥16(參照圖8)。也可以將以上中的一種或兩種以上組合來構(gòu)成管送入裝置3。
根據(jù)管的尺寸(直徑、長度、壁厚)、用于沖壓管的必要的力、沖壓后的管所要求的長度等適當?shù)剡x擇管送入裝置，防止夾持或壓住時的缺陷并確保必要的沖壓力也是重要的。
另外，在用孔型輥夾持加工前的管時，當采用使用2個輥以上的孔型輥的方式和/或設(shè)置2個機架以上的孔型輥的方式時，由于不使管產(chǎn)生缺陷，同時易于確保沖壓力，因此是優(yōu)選的。
而且，當使芯棒浮動時，即使改變與模具和芯棒的角度、模具和芯棒表面的潤滑等復雜相關(guān)的沖壓條件，由于在總施加穩(wěn)定的壓縮應(yīng)力的位置存在芯棒，因而能夠穩(wěn)定得到良好的尺寸精度。
而且，在制造高尺寸精度管時，當潤滑芯棒外表面和管內(nèi)面、模具內(nèi)表面和管外表面之間時，由于加工過程中不會在管表面發(fā)生燒結(jié)等缺陷，所以能夠制造表面質(zhì)量良好的管。而且，由于通過潤滑摩擦力降低，能降低加工時必要的載荷，且能節(jié)約加工能耗，并且還能提高生產(chǎn)率。
作為發(fā)明者們研究各種潤滑方法的結(jié)果，得出以下方法，這是本發(fā)明的重要成果。即，在管的內(nèi)表面、外表面中任一方或者兩方上預先形成潤滑被膜，并進行沖壓。作為用于形成潤滑被膜的潤滑劑，最好是液體潤滑劑、潤滑脂類潤滑劑、干燥性樹脂中的任一種。作為液體潤滑劑，例如礦物油、合成酯、動植物油脂以及混合有添加劑的上述潤滑劑等。作為潤滑脂類潤滑劑，例如Li類潤滑脂潤滑劑、Na類潤滑脂潤滑劑以及含有二硫化鉬等添加劑的上述潤滑劑等。作為干燥性樹脂，例如聚丙烯類樹脂、環(huán)氧類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚酯類樹脂等。
使用上述樹脂形成潤滑被膜的方法，是在管上涂布上述樹脂或者用溶劑稀釋上述樹脂的液體，或者上述樹脂的乳膠。然后最好在溫熱風中干燥，或者風干。作為稀釋上述樹脂的溶劑，例如醚類、酮類、芳香族類烴、直鏈類·側(cè)鏈類烴等。作為用于得到上述樹脂乳膠的分散劑，例如水、醇類、它們的混合物等。
而且，在效率優(yōu)良地制造高尺寸精度管時，可以不除去氧化皮保持原狀態(tài)地對直接電焊熱軋鋼板得到的電焊鋼管、或者用爐加熱的狀態(tài)的無縫鋼管等進行加工，而且如果這樣的話能降低處理成本。
在已有的冷拔法或旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法中，只進行縮徑的加工。由同一尺寸的管坯只能得到唯一的加工度，幾乎不可能制造加工度不同的同一外徑的管。對此，在本發(fā)明中，如圖1所示，在芯棒1上設(shè)置有使管4進行擴管的擴管部分1A以及和模具2協(xié)同作用使上述已擴管的管4縮徑的縮徑部分1B。由此，用同一尺寸的管坯可以制造加工度不同的一定尺寸的管。即使管坯和沖壓加工后管的尺寸各自一定，僅調(diào)整芯棒擴管部分的擴管率，芯棒的縮徑部分的縮徑率也必然增減，其結(jié)果是，得到的管的加工度不同。
擴管率＝1-D0/D1縮徑率＝1-D2/D1
其中，D0管坯的外徑D1擴管后的目標外徑D2縮徑后的目標外徑而且，利用本發(fā)明，從提高制造效率的考慮出發(fā)，最好依次連續(xù)地向模具供給管。此時，芯棒受到模具入口側(cè)或出口側(cè)的支承時，用于該支承的桿或金屬線等裝置成為障礙，連續(xù)供給管變得困難。從而，最好使芯棒在管內(nèi)浮動。
而且，為了穩(wěn)定實施本發(fā)明的沖壓，在加工過程中必須使芯棒穩(wěn)定。即，必須不偏離相對模具的適當?shù)奈恢谩Ｒ丫痛诉M行了研究。通過擴管和縮徑，芯棒受到管的表面壓力?？芍斂s徑側(cè)的面壓力比擴徑側(cè)的面壓力大時，可實現(xiàn)芯棒的穩(wěn)定化。為了使縮徑側(cè)的面壓力比擴徑側(cè)的面壓力大，一方面，如圖9所示，芯棒1的擴管部分1A的錐形角度θA小于縮徑部分1B的錐形角度θB是有效的。在這里，所述的芯棒部分的錐形角度是指，該部分表面和與沿管的行進方向的芯棒中心軸平行的直線17之間形成的角度。另外，最好是θA＝0.3～35°，θB＝3～45°。另一方面，也可以使縮徑率比擴管率大，為此，使模具的出口側(cè)的管外徑小于入口側(cè)的管外徑是有效的。
在本發(fā)明中，由于能使用一體型固定模具，因此完全不會發(fā)生由模具組合造成的臺階高差和圓周方向的不均勻變形。其結(jié)果，管內(nèi)表面、外表面也均能平滑化。而且，通過使用一體型固定模具，加工時能施加足夠的載荷。即使由于將模具出口側(cè)的壁厚設(shè)定得等于或小于入口側(cè)的壁厚而增加了載荷，也可以進行充分加工。其結(jié)果是能得到尺寸精度良好的管。擴大了由一個管坯尺寸可以制造的成品管的尺寸范圍。
可是，為了穩(wěn)定地進行沖壓加工，必須使用滿足發(fā)明者們提出的要點的芯棒和模具。該要點是指，芯棒的縮徑部分的表面和加工中心軸之間形成的角度(芯棒縮徑部分角度)為5～40°，該部分的長度(芯棒縮徑部分長度)為5～100mm，并且，模具入口側(cè)的孔內(nèi)表面和加工中心軸之間形成的角度(模具角度)為5～40°。而且最好芯棒支承部分的長度(芯棒支承部分長度)為5～200mm。在這里，加工中心軸是指，芯棒中與芯棒的直徑方向截面垂直且通過該截面中心的軸，模具中與模具孔的直徑方向截面垂直并通過該截面的中心的軸，支承部分是指，與縮徑部分的最小直徑部分連接的圓柱部分。
如前所述規(guī)定芯棒和模具的理由如下。
(芯棒縮徑部分角度5～40°)當芯棒縮徑部分角度不足5°時，往往會和材料(管)同時拉拔芯棒，另一方面，當芯棒縮徑部分角度超過40°時，往往芯棒和材料擠塞于模具中而不能進行沖壓加工。
(芯棒縮徑部分長度5～100mm)當芯棒縮徑部分長度不足5mm時，往往會和材料同時拉拔芯棒，另一方面，當芯棒縮徑部分長度超過100mm時，芯棒和材料之間的摩擦力增加，往往兩者擠塞于模具中而不能進行沖壓加工。
(模具角度5～40°)當模具角度不足5°時，芯棒往往以陷入材料中的狀態(tài)和材料同時拉拔，另一方面，當模具角度超過40°時，芯棒和材料往往擠塞于模具中而不能進行沖壓加工。
(芯棒支承部分長度5～200mm)由于來自縮徑部分上的材料和模具的反作用力，向模具入口側(cè)退出的力作用在芯棒上，必須與此平衡而施加向模具出口側(cè)擠壓芯棒的力以使芯棒穩(wěn)定?？梢栽谛景羯显O(shè)置支承部分，從而利用作用在其表面上的摩擦力。根據(jù)發(fā)明者們的研究，為了使該摩擦力有助于芯棒的充分穩(wěn)定，芯棒支承部分長度應(yīng)為5～200mm。當芯棒支承部分長度不足5mm時，擠壓芯棒的摩擦力不足，材料和模具的反作用力容易向模具入口側(cè)壓回芯棒。另一方面，當芯棒支承部分長度超過200mm時，摩擦力過大，變得容易向模具出口側(cè)擠壓芯棒。任何一種都使芯棒的位置不穩(wěn)定。
而且，在本發(fā)明中，通過使芯棒浮動，即使與模具和芯棒的角度、它們的表面潤滑等復雜相關(guān)的沖壓條件變化，也能夠使芯棒位于可以得到通常穩(wěn)定的壓縮應(yīng)力狀態(tài)的位置。而且，當設(shè)定模具出口側(cè)的壁厚在入口側(cè)壁厚以下時，由于沖壓加工的穩(wěn)定性進一步提高，因而是優(yōu)選的。
在進行沖壓加工時，由于可能有芯棒擠塞于管中使載荷增大，其結(jié)果被壓入的管坯壓曲而不能進行加工的情況，因此要進行穩(wěn)定的沖壓加工必須在尚未發(fā)生時防止管坯壓曲。因此，本發(fā)明者們重視沖壓時的載荷。即，由于芯棒擠塞時沖壓加工方向的載荷顯著增大，因而該載荷在某個特定值以下時，可以進行沖壓，當超過該特定值時不能進行沖壓，當然使沖壓條件變化成最適當?shù)臈l件即可。該特定值稱為沖壓極限載荷。
當不可能進行沖壓時，由于被壓入的管坯發(fā)生壓曲，如果由表示管壓曲的公式設(shè)定沖壓極限載荷，則載荷在該極限載荷以下時能夠穩(wěn)定沖壓。雖然已知表示管壓曲的公式是由材料的彈性率求得的歐拉公式，但根據(jù)本發(fā)明者們的研究，表示的值和實際現(xiàn)象偏離，完全不能適用。因此，研究與此不同的各種壓曲公式的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)下面的式4能最好地表示實際現(xiàn)象。
(式4)σk×管坯截面積其中
σk＝Y(jié)S×(1-a×λ)，λ=(L/n)/k]]>a＝0.00185-0.0155L管坯長度，k截面二次半徑，k2＝(d12+d22)/16，n管端狀態(tài)(n＝0.25～4)d1管坯外徑，d2管坯內(nèi)徑，YS管坯屈服強度為了可以穩(wěn)定地進行沖壓，當測定的沖壓方向的載荷(測定載荷)不超過式4的值(計算載荷)時，可以保持狀態(tài)地繼續(xù)沖壓，當超過時，可以暫時中斷沖壓，通過變更條件再開始沖壓。
可是，式4稍稍復雜，當想更簡易地判定時，可以使用將式4簡單化的下式5。
(式5)管坯屈服強度YS×管坯截面積雖然式5比式4最大增大10％的程度來表示沖壓極限載荷，但本發(fā)明者們認為能夠簡便地充分判定。
而且，在沖壓加工過短(例如0.2m以下)的管坯時，或者在即使管有些壓曲也加快加工速度且使載荷增大到模具不破裂的程度連續(xù)進行加工等時，也可以使用下式6。
(式6)管坯的拉伸強度TS×管坯截面積另外，上述測定載荷(沖壓加工方向的實際載荷)的測定方法最好是，利用設(shè)置在沖壓沖頭上的測力傳感器進行測定的方法，或使模具從機架升起利用和該模具一體的測力傳感器進行測定的方法。
而且，當測定載荷超過用式4～6中任一個計算出的計算載荷時，即當判定為不能加工時，其措施是，暫時中斷沖壓加工，在將模具和/或芯棒更換成與相同成品管尺寸對應(yīng)的其它形狀后，再開始加工。在這里，與相同成品管尺寸對應(yīng)的其它形狀的模具和/或芯棒可以加工同一管坯，因此，可以從設(shè)定成同一縮徑率的模具和芯棒中選擇。
而且，為了設(shè)定更穩(wěn)定的加工條件，按照本發(fā)明者們的研究，認為更換后使用的模具和芯棒的角度(參照圖10)小于更換前的角度是合適的。
為了更穩(wěn)定設(shè)定可加工條件，可以變更涂布在管坯上的潤滑劑的種類。不過，當利用所謂從簡便角度出發(fā)將管坯浸漬在涂布槽內(nèi)的潤滑劑中的方法涂布潤滑劑時，由于在更換涂布槽內(nèi)的潤滑劑等上花費工夫，難于高頻率地進行種類變更。因此，作為潤滑劑重要的是，進行預先試驗選擇能顯著降低沖壓加工方向載荷的性能良好的潤滑劑。
與此相比，在按照本發(fā)明沖壓時，如圖1所示，將芯棒1裝入管4內(nèi)，將管4壓入模具2的孔中并使其通過。在這里，上述芯棒在加工間隙內(nèi)部可以全圓周接觸管內(nèi)表面，上述孔在加工間隙內(nèi)部可以全圓周接觸管外表面。通過在模具2入口側(cè)施加的壓入力11的作用，在加工間隙內(nèi)部全部是壓縮應(yīng)力起作用。其結(jié)果是，無論在加工間隙內(nèi)的入口側(cè)、出口側(cè)任一處，管4能和芯棒1和模具2充分接觸。而且，即使是輕度的縮徑率，由于加工間隙內(nèi)部變?yōu)閴嚎s應(yīng)力，與拉拔相比，管和芯棒、管和模具易于充分接觸，管易于平滑化，能得到高尺寸精度管。而且，在沖壓時，即使縮徑率較小，管內(nèi)外表面也可以平滑化，與拉拔時相比，由于加工變形較小，縮徑后的熱處理載荷也減輕，或者能省略熱處理，降低制造成本。
因此，本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有可以全圓周接觸金屬管4內(nèi)表面的芯棒1、具有可以全圓周接觸同管4的外表面的孔的模具2、擠壓同管4的擠壓機3，可以實行以下沖壓在將芯棒1裝入金屬管4的狀態(tài)下，利用擠壓機3將金屬管4壓入模具2的孔并使其通過。
而且，在利用圖3所示已有旋轉(zhuǎn)鍛造機8的沖壓中，由于使用將一體型模具在圓周方向切分的組合模具9，并使該組合模具9擺動(如12所示)，產(chǎn)生由切分造成的臺階高差，或者產(chǎn)生在高應(yīng)力下由圓周方向不同的模具剛性造成的不均勻變形，因此不能使壁厚精度十分良好。與此相反，在本發(fā)明的可實行沖壓而構(gòu)成的裝置中，模具具有在同一截面內(nèi)全圓周接觸管外表面的孔，使金屬管通過上述模具的孔，因而完全不會發(fā)生利用組合模具所產(chǎn)生的臺階高差，其結(jié)果是，管的內(nèi)外表面均能平滑化。
而且，在本發(fā)明中，使用一體型固定模具。與使用裝在已有旋轉(zhuǎn)鍛造機上的組合模具的方法相比，裝置結(jié)構(gòu)更為簡單。加工時可施加充分的載荷，通過將出口側(cè)的壁厚設(shè)定為與模具入口側(cè)的壁厚相等或在其以下，即使載荷增加，也可以充分加工。在寬范圍的成品要求尺寸范圍內(nèi)，能夠得到尺寸精度顯著良好的金屬管。
而且，在本發(fā)明中，使芯棒浮動。即使復雜改變模具和芯棒的角度、模具和芯棒表面的潤滑等沖壓條件，芯棒也能位于穩(wěn)定施加的壓縮應(yīng)力的位置。因此，能夠得到穩(wěn)定良好的尺寸精度。
而且，在已有的拉拔中，必須將管的前端變細并拉伸該部分，不得不單根地加工管。與此相反，在本發(fā)明中，由于擠壓管，不必將管的前端變細，可以連續(xù)不斷地擠壓管。如果使芯棒浮動，則可以連續(xù)地沖壓，顯著提高了生產(chǎn)性。而且，在管的長度較短時，使用進行間歇擠壓動作的管擠壓機，由此，能保持高的生產(chǎn)性，能制造高尺寸精度管。另外，管擠壓機可以支承并擠壓管的中間部分，也可以擠壓管的端部。
在需要沖壓的管中，其成品尺寸是多種多樣的。在沖壓中，為了變更成品外徑尺寸，要準備孔型不同的模具，在每次變更成品的外徑尺寸時，必須更換模具。另外，模具的孔型尺寸通常用直徑、角度、錐形長度表示。
但是，成品的外徑尺寸在每個最小數(shù)量以噸計的小批量時都不相同，每次變更時，必須將前面已經(jīng)使用過的模具卸下，然后安裝將要使用的模具，為了使模具安裝精度嚴格以±0.1mm為單位，需要相當多的時間和勞力。
為了減少更換模具的時間和勞力，本發(fā)明者們提出，可以準備和成品外徑尺寸對應(yīng)的各種孔型的模具，將它們排列，順序更換。
將芯棒裝入管中，使芯棒浮動，將上述管連續(xù)或斷續(xù)地壓入模具中并使其通過模具，在進行上述沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，孔型不同的多個模具排列在同一圓周上。只使孔型與目標成品尺寸對應(yīng)的模具在排列的圓周方向旋轉(zhuǎn)移動，配置在軋制線內(nèi)，用于沖壓。當后管的目標成品尺寸和前管不同時，使孔型和管外徑尺寸對應(yīng)的模具同樣旋轉(zhuǎn)移動，配置在軋制線內(nèi)，以便可以用于沖壓。
一個例子如圖11所示，利用將多個模具2、20、…、20排列在同一圓周上的形式支承并在圓周方向輸送使管4通過的模具2、將管4壓入軋制線內(nèi)的模具2中的擠壓機3和多個模具2、20、…、20。使用具有在軋制線內(nèi)配置有任一個模具2的模具旋轉(zhuǎn)臺19的裝置能容易實施。
而且，在另一個例子中，也可以將孔型不同的多個模具排列在同一直線上，使這些模具中的任一個與制品尺寸對應(yīng)并在排列的直線方向移動，以配置在軋制線內(nèi)用于沖壓。
如圖12所示，利用將多個模具2、20、…、20排列在同一直線上的形式支承并在直線方向輸送通有管4的模具2、將管4壓入軋制線內(nèi)的模具2中的擠壓機3和多個模具2、20、…、20。使用具有在軋制線內(nèi)配置有任一個模具2的模具直進臺19的裝置能容易實施。
而且，也必須效率良好地進行芯棒裝入。在模具更換中，若也可以容易地更換芯棒，則效率進一步提高。由于用于前次加工的芯棒1留在模具內(nèi)，在模具更換的同時要除去。下次加工所必需的芯棒22在模具交換時能裝入管中即可。
為此，在上述本發(fā)明第1和第2方法的任一種中，當在前管和后管之間變更成品尺寸時，在前管沖壓完成后，使后管停止在模具入口側(cè)。在與后管的成品尺寸對應(yīng)的模具的移動前后或移動中，將與該成品尺寸對應(yīng)的芯棒22裝入后管。由此，不僅能效率優(yōu)良地更換模具而且能高效地更換芯棒。
當進行沖壓加工時，模具出口側(cè)的管容易彎曲。由于管一彎曲就不能成為成品，因此需要不使管彎曲的加工技術(shù)。在已有的拉拔中，由于夾住模具出口側(cè)的管的前端并逐根施加拉力進行加工，加工效率低下，但是由于在拉拔方向引導管，不容易發(fā)生彎曲。但是，在沖壓時，模具出口側(cè)的管是自動運動的，由于模具的加工精度、加工前的管壁厚精度或表面狀態(tài)、模具和芯棒的潤滑不均勻狀態(tài)等，管容易彎曲。因此，強烈要求防止模具出口側(cè)的管彎曲的技術(shù)。
因此，本發(fā)明者們，針對沖壓后管的彎曲，進行了在模具的入口側(cè)、出口側(cè)設(shè)置導向筒來引導管由此通過的實驗。當在模具入口側(cè)、出口側(cè)中的任一處設(shè)置導向筒時，管變得難于彎曲，當在兩處均設(shè)置時，管更難彎曲，而且，導向筒的位置越接近模具出口側(cè)越難以彎曲。
因而，可以在緊靠模具入口側(cè)和模具出口側(cè)處設(shè)置導向筒。即，可以設(shè)置在模具出口側(cè)且非常接近模具的位置。但是，已知由于管的彎曲方向不同，這不能充分防止彎曲。為了不管管的彎曲方向如何而充分防止彎曲，管外表面和導向筒內(nèi)表面之間的間隙必須幾乎設(shè)為零。但這樣設(shè)定時，知道存在管和導向筒過分接觸產(chǎn)生缺陷或沖壓力顯著增大的問題。
本發(fā)明者們得知管彎曲在緊靠模具出口側(cè)處開始。即，由于模具的加工精度、加工前的管壁厚精度或表面狀態(tài)、模具和芯棒的潤滑不均勻狀態(tài)等，在管上產(chǎn)生殘余應(yīng)力，由于該殘余應(yīng)力在緊靠模具出口側(cè)處得到突然釋放，當然容易發(fā)生彎曲。因此，如果在緊靠模具出口側(cè)處設(shè)置能微調(diào)整管的彎曲方向的裝置，就能充分防止管彎曲。
本發(fā)明者們銳意研究的結(jié)果是，在上述緊靠模具出口側(cè)處設(shè)置管彎曲微調(diào)整裝置，該裝置具有讓管通過的孔型、在和通管方向垂直的平面內(nèi)的可移動支承上述孔型的支承基板、和支承在上述支承基板上使上述孔型移動的孔型移動機構(gòu)。通過利用上述孔型移動機構(gòu)使上述孔型在上述支承基板內(nèi)微小移動，預先微調(diào)整上述孔型在和通管方向垂直的平面內(nèi)的位置，通過使上述模具出口側(cè)的管通過上述孔型，能夠充分防止管彎曲。
為了微調(diào)整孔型位置，例如，在實際生產(chǎn)前，多次用標準管進行多點改變孔型位置的沖壓加工實驗，測定管彎曲，求出孔型位置的改變量和沖壓后管彎曲改變量之間的關(guān)系。在實際生產(chǎn)時，當管彎曲要超過規(guī)定閾值時，較好的方法是，根據(jù)上述關(guān)系使孔型向彎曲變小的方位移動。
作為孔型移動機構(gòu)，較好的方式是，借助于例如利用螺桿在通管方向運動的楔形金屬模的錐面，在和通管方向垂直的方向推壓孔型外周部的一個位置或兩個以上位置?；蛘撸^好的方式是，例如，利用流體壓力缸(油壓缸、空氣缸等)，在和通管方向垂直的方向直接推壓孔型外周部的一個位置或兩個以上位置。
當孔型的孔徑設(shè)定為大于或等于模具出口孔徑時，在沖壓加工過程中，在模具出口側(cè)最好能沒有擠塞地圓滑地加工管。特別地，由于當孔型孔徑為模具出口孔徑+0mm至模具出口孔徑+3mm以內(nèi)時容易進行微調(diào)整，因而更為優(yōu)選。另外，孔型的孔可以是直孔，也可以是帶有錐形的孔。
另外，當然在支承基板上，在和從模具出來的管的通路相交的位置，設(shè)置具有充分間隙以使管能通過的大的中空部。
而且，當在模具入口側(cè)和/或管彎曲微調(diào)整裝置出口側(cè)設(shè)置使進入模具的管和/或從管彎曲微調(diào)整裝置出來的管通過的導向筒時，管大致垂直地進入模具和/或大致垂直地從管彎曲微調(diào)整裝置出來，因此，可容易地更加防止管彎曲，因而優(yōu)選。
而且，在本發(fā)明中，最好連續(xù)送管并將其壓入模具中。通過連續(xù)送管，與用單根地加工相比，模具或芯棒受到的摩擦熱或加工熱是平穩(wěn)的，因此容易進一步防止彎曲。另外，在沖壓中，不需要像拉拔時那樣的用于使模具出口側(cè)的拉拔機夾住管前端的接口加工，因此，能利用后續(xù)管前端推壓先行管尾端的形式連續(xù)送入，能提高生產(chǎn)效率。
在已有拉拔的情況下，為了得到高尺寸精度，需要施加充分的潤滑膜，為此進行潤滑良好的粘附處理。在該方法中，預先對管進行酸洗以除去氧化皮，為了中和該酸再進行堿洗，再進行水洗。然后，將管浸在進行粘附處理的槽中，形成潤滑膜，繼續(xù)浸漬在金屬皂槽中形成膜，然后利用熱風干燥管。因此，在這些工序需要數(shù)小時以上的時間，當將這些工序編入進行管拉拔的設(shè)備組中時會顯著阻礙生產(chǎn)性，因此要在另外的工序進行處理。
與此相比，按照沖壓加工，由于即使縮徑率較小也容易得到高尺寸精度，管的潤滑可以是簡單的。即，也可以不酸洗管，只要在浸漬涂布潤滑劑后熱風干燥就可以了。然而，為了連續(xù)進行沖壓，管的端面的直角度是必要的，用于形成該直角度的磨削裝置是必要的。
在沖壓加工前的這些處理中，按照管端面的直角度形成、潤滑劑浸漬涂布、干燥的順序而進行是最有效率的。從這些觀點出發(fā)，在本發(fā)明中，將管的端面磨削成與管軸方向成直角的管端面磨削裝置、將潤滑劑浸漬涂布在管上的潤滑劑浸漬涂布槽、和使涂布有潤滑劑的管干燥的干燥裝置按上述順序配置在沖壓加工裝置的入口側(cè)作為設(shè)備組，能效率高地制造高尺寸精度管。
而且，由于在將管切斷為短尺寸后直接進行管端面直角度的形成更有效率，在本發(fā)明的設(shè)備組中最好將把管切成短尺寸的切斷裝置配置在上述管端面磨削裝置的入口側(cè)。
而且，作為潤滑劑，如果適用容易通過干燥形成膜的潤滑劑，則取代在沖壓加工入口側(cè)進行浸漬涂布并接下來干燥的做法，也可以在緊靠沖壓加工裝置內(nèi)的模具入口側(cè)處進行噴涂再進行干燥，或者，如果潤滑性更良好的話，也可以省略干燥，在濕的狀態(tài)下進行對管進行沖壓加工。因此，取代上述潤滑劑浸漬涂布槽和上述干燥裝置，在本發(fā)明的設(shè)備組中也可以在上述沖壓加工裝置的模具入口側(cè)配置將潤滑劑噴涂在管上的潤滑劑噴涂裝置、或者將潤滑劑噴涂在管上后使其干燥的潤滑劑噴涂干燥裝置。
而且，為了更加提高沖壓加工效率，最好能夠容易地在線更換模具、芯棒，而且，最好在模具出口側(cè)使管不彎曲。從這些觀點出發(fā)，在本發(fā)明的設(shè)備組中，最好在設(shè)置上述沖壓加工裝置的同時，配置更換上述模具的模具更換裝置、更換上述芯棒的芯棒更換裝置、防止上述模具出口側(cè)的管彎曲的彎曲防止裝置中的一個或兩個以上。
模具(或者芯棒)更換裝置最好構(gòu)成為，按使用順序排列并保持多個不同尺寸(和/或形狀)的模具(或芯棒)，并可順序地將模具(或芯棒)移送配置在規(guī)定的通管線內(nèi)位置上。彎曲防止裝置最好構(gòu)成為，例如，使用具有管通孔的可動圓盤等，對緊靠模具出口側(cè)處的管可作用和上述管彎曲的方向相反方向的力。
另外，無論是已有使用的拉拔還是本發(fā)明中使用沖壓，由于很多時候需要加工后已酸洗表面的管，可以利用其它工序酸洗后出廠。在拉拔時，為了在進行加工前的粘附處理時形成潤滑劑的強固膜，需要酸洗管坯，繼續(xù)拉拔加工后，為了除去潤滑劑必須再酸洗，因而不得不進行兩次酸洗。與此相比，在沖壓時，加工前的潤滑處理是簡單的，由于可以是附著氧化皮的狀態(tài)，因而可以將潤滑處理在線化并編入設(shè)備組，可成為廉價且效率高的設(shè)備組。
實施例1下面，舉出實施例進一步具體說明本發(fā)明。
在實施例1.1中，對外徑40mm×壁厚6mm的鋼管實施圖1所示方式的沖壓加工。在這里，使用使與管內(nèi)表面接觸的面為鏡面的芯棒和使與管外表面接觸的面為鏡面的模具，且模具是一體型固定模具。將芯棒一端固定并裝入管內(nèi)。加工條件為，出口側(cè)壁厚＝入口側(cè)壁厚，縮徑率＝10％。
在實施例1.2中，除縮徑率＝5％以外，與實施例1.1同樣地進行加工。
在實施例1.3中，除使芯棒浮動外，與實施例1.2同樣地進行加工。
而且，作為比較例1，除了以圖2所示方式的拉拔代替圖1所示方式的沖壓且使出口側(cè)板厚小于入口側(cè)板厚以外，與實施例1.2同樣地進行加工。
而且，作為比較例2，除用圖3所示方式的組合模具代替一體型固定模具并將其裝入旋轉(zhuǎn)鍛造機使其擺動而使用，以及用壓入代替沖壓外，與實施例1.2同樣地進行加工。
而且，作為比較例3，除加工條件為出口側(cè)壁厚＝入口側(cè)壁厚+1mm(＝7mm)以外，與比較例2同樣地進行加工。
求得縮徑加工后的這些鋼管的上述三尺寸精度指標，同時，將這些鋼管供于疲勞試驗。其結(jié)果示于表1中。
另外，通過使用上述激光的測定求得表1所示外徑和內(nèi)徑偏差，由這些測定數(shù)據(jù)的圓周方向分布的差，求出同表中圓周方向壁厚偏差。
而且，如圖4所示，在使應(yīng)力一定而求得直到發(fā)生裂紋的重復次數(shù)(即耐久次數(shù))的試驗中，使應(yīng)力水平發(fā)生各種變化，將應(yīng)力和耐久次數(shù)的關(guān)系用圖示出，表1所示疲勞試驗的耐久極限次數(shù)是指，在圖中，隨著耐久次數(shù)的增加應(yīng)力由下降趨勢開始變化到大致一定時的屈服點的耐久次數(shù)。該值越大，疲勞強度越好。即，在該例中，是應(yīng)力約為150MPa時的耐久次數(shù)。
根據(jù)表1，實施例1.1～1.3的成品管的尺寸精度明顯良好，疲勞強度也最好，特別是當使芯棒浮動時尺寸精度更好(實施例1.3)。與此相反，在已有的拉拔中，成品管的尺寸精度低下，其結(jié)果是疲勞強度也顯著降低(比較例1)。即使是使用旋轉(zhuǎn)鍛造機的壓入，成品管的尺寸精度也低下(比較例2)，當增加壁厚時，尺寸精度更差(比較例3)，不能得到充分的疲勞強度。
實施例2
作為本發(fā)明例，以φ40mm×6mmt×5.5mmL的鋼管為坯料，使用鏡面的芯棒和一體型固定模具，使芯棒浮動并裝入鋼管內(nèi)，以5％縮徑率從模具入口側(cè)擠壓鋼管，使模具出口側(cè)的鋼管壁厚和模具入口側(cè)相同，同為6mmt，實施沖壓。另外，使用圖7所示形式的間歇輸送機作為管送入裝置，以便在模具內(nèi)連續(xù)送入管。
而且，作為比較例1，進行圖2形式的拉拔。在該例中，以同樣的鋼管作坯料，使用同樣的芯棒和模具，將芯棒裝入鋼管內(nèi)，以同樣的縮徑率從模具出口側(cè)拉鋼管，模具出口側(cè)的鋼管壁厚減小到5.5mmt。
而且，作為比較例2，實行圖3A、3B的方式的旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法。在該例中，以同樣的鋼管作坯料，使用旋轉(zhuǎn)鍛造機，該旋轉(zhuǎn)鍛造機用組合模具代替上述一體型固定模具，將同樣的芯棒裝入鋼管內(nèi)，以同樣的縮徑率進行旋轉(zhuǎn)鍛造壓入，該鍛造機出口側(cè)的鋼管壁厚增加到7mmt。
測定這些用各例方法制造的鋼管的尺寸精度(外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差)，并研究加工效率。其結(jié)果示于表2中。另外，通過圖像分析管的圓周方向的截面，在圓周方向計算出與正圓的偏差，由此求得外徑偏差和內(nèi)徑偏差。而且，圖像分析管的圓周方向截面，根據(jù)壁厚截面的圖像，直接測定作為相對于平均壁厚的最大偏差的圓周方向壁厚偏差。
根據(jù)表2，利用本發(fā)明例的沖壓制造的鋼管尺寸精度顯著良好，加工效率也良好。與此相反，利用比較例1的拉拔制造的鋼管尺寸精度低下。而且，利用比較例2的旋轉(zhuǎn)鍛造壓入制造的鋼管尺寸精度也低下。而且，拉拔、旋轉(zhuǎn)鍛造壓入加工效率均明顯降低。
實施例3(比較例3.1)通過圖1所示的沖壓按下面的條件A加工表面帶有熱軋氧化皮的φ40mm×6.0mmt×5.5mL的電焊鋼管。
(條件A)芯棒將鏡面的芯棒裝入鋼管內(nèi)使其浮動模具一體型固定模具縮徑率5％模具出口側(cè)鋼管壁厚6.0mmt(＝入口側(cè)壁厚)(本發(fā)明例3.1)鋼管同上，在管的內(nèi)外兩表面涂布液體潤滑劑(礦物油)，在形成潤滑被膜后，與比較例1同樣地進行加工。
(本發(fā)明例3.2)鋼管同上，在管的內(nèi)外兩表面涂布潤滑脂類潤滑劑(將二硫化鉬添加到Li類潤滑脂潤滑劑中)，在形成潤滑被膜后，與比較例1同樣地進行加工。
(本發(fā)明例3.3)鋼管同上，在管的內(nèi)外兩表面涂布干燥性樹脂(聚烷基類樹脂)，熱風(約200℃)中干燥，在形成潤滑被膜后，與比較例1同樣地進行加工。
(本發(fā)明例3.4)鋼管同上，在管的內(nèi)外兩表面涂布在溶劑(丙酮)中稀釋干燥性樹脂(聚烷基類樹脂)的液體，在溫風(約50℃)中干燥形成潤滑被膜后，與比較例1同樣地進行加工。
(本發(fā)明例3.5)鋼管同上，在管的內(nèi)外兩表面涂布使干燥性樹脂(聚烷基類樹脂)分散在分散介質(zhì)(水)中的乳膠，在溫風(約70℃)中干燥形成潤滑被膜后，與比較例1同樣地進行加工。
(比較例3.2)鋼管同上，在鋼管的內(nèi)外兩表面涂布和本發(fā)明例1相同的液體潤滑劑，形成潤滑被膜后，通過圖2所示的冷拉法按下面的條件B進行加工。
(條件B)芯棒、模具、縮徑率分別與條件A相同模具出口側(cè)鋼管壁厚5.5mmt(＜入口側(cè)壁厚)(比較例3.3)鋼管同上，在鋼管的內(nèi)外兩表面涂布和本發(fā)明例1相同的液體潤滑劑，形成潤滑被膜后，通過圖3所示的旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法按下面的條件C進行加工。
(條件C)芯棒與條件A相同模具組合模具縮徑率與條件A相同模具出口側(cè)鋼管壁厚7.0mm(＞入口側(cè)壁厚)對利用上述各例方法制造的鋼管測定表面缺陷狀態(tài)和尺寸精度(外徑偏差、內(nèi)徑偏差、壁厚偏差)，結(jié)果示于表3。另外，通過圖像分析管的圓周方向的截面，在圓周方向計算出與正圓的最大偏差(即(最大直徑-最小直徑)/正圓直徑×100％)，而求得外徑偏差和內(nèi)徑偏差。而且，圖像分析管的圓周方向截面，根據(jù)壁厚截面的圖像直接測定作為相對于平均壁厚的最大偏差(即(最大壁厚-最小壁厚)/平均壁厚×100％)的壁厚偏差。
根據(jù)表3，在潤滑條件下進行沖壓的本發(fā)明例中，都完全沒有在加工后的鋼管表面產(chǎn)生缺陷，能得到良好的表面質(zhì)量，尺寸精度也顯著良好。與此相反，在無潤滑條件下進行沖壓的比較例1中，在加工后的鋼管表面產(chǎn)生了缺陷。在潤滑條件下由冷拉法進行加工的比較例2中，尺寸精度低下。在潤滑條件下由旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法進行加工的比較例3中，尺寸精度更低下。
另外，在本實施例中，雖然示出了在管的內(nèi)外兩表面形成潤滑被膜的所謂雙面潤滑的情況，但可以明確，本發(fā)明不限于此，也包括在內(nèi)表面、外表面中任一方上形成潤滑被膜的所謂單面潤滑的情況，即使在單面潤滑時，能有效地防止在形成潤滑膜的一側(cè)的表面上產(chǎn)生缺陷。
(實施例4)以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為坯料，按照圖1中簡要示出的本發(fā)明(使用可以擴管和縮徑的芯棒的沖壓)對該管坯進行擴管加工及隨后的縮徑加工。模具出口側(cè)的目標壁厚和入口側(cè)相同，為6.0mmt。使鏡面加工后的芯棒在管內(nèi)浮動。使用的模具是對模具孔內(nèi)表面進行鏡面加工后的一體型固定模具。將芯棒的擴管率、縮徑率、擴管部分和縮徑部分的錐形角度θA和θB、模具出口側(cè)(縮徑后)的管的目標外徑D2對每個進行的例子設(shè)定為表4中示出的值。連續(xù)向模具供給管。
(比較例A)管坯同上，用圖2所示的冷拉法(只能縮徑)縮徑加工管坯。模具出口側(cè)的目標壁厚和入口側(cè)相同，為6.0mmt。使鏡面加工后的芯棒在管內(nèi)浮動。使用的模具是對模具孔內(nèi)表面進行鏡面加工后的一體型固定模具。將芯棒的縮徑率和模具出口側(cè)的管的目標外徑對每個進行的例子設(shè)定為表4中示出的值。連續(xù)向模具供給管。
(比較例B)管坯同上，用圖3所示的旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法(只能縮徑)縮徑加工管坯。模具出口側(cè)的目標壁厚和入口側(cè)相同，為6.0mmt。使鏡面加工后的芯棒在管內(nèi)浮動。使用的模具是對模具孔內(nèi)表面進行鏡面精加工后的組合模具。將芯棒的縮徑率和模具出口側(cè)的管的目標外徑設(shè)定對每個進行的例子為表4中示出的值。連續(xù)向模具供給管。
對利用上述各例條件制造的鋼管測定尺寸精度(外徑偏差、內(nèi)徑偏差、壁厚偏差)。通過圖像分析管的圓周方向的截面，在圓周方向計算出與正圓的最大偏差(即(最大直徑-最小直徑)/正圓直徑×100％)，求得外徑偏差和內(nèi)徑偏差。而且，圖像分析管的圓周方向截面，根據(jù)壁厚截面的圖像，直接測定作為相對于平均壁厚的最大偏差(即(最大壁厚-最小壁厚)/平均壁厚×100％)的壁厚偏差。而且，測定作為加工度指標的截面硬度。并且，作為用于判斷加工后是否得到一定尺寸的管的指標，采用在測定上述尺寸精度的同時求出的加工后的管的平均外徑和平均壁厚。這些結(jié)果示于表4中。
根據(jù)表4，在本發(fā)明例中，加工后的尺寸精度都明顯良好，通過變變更芯棒和模具的組合，由同一尺寸的管坯能得到一定尺寸且加工度不同的管。與此相反，在比較例中，在尺寸精度低下的同時，要由同一尺寸的管坯得到加工度不同的管，則不能得到一定尺寸的外徑或壁厚。另外，在滿足θA＜θB，D2＜D0中任一方或者兩方的本發(fā)明例中，管內(nèi)的芯棒的浮動狀態(tài)更加穩(wěn)定。
另外，擴管率a(％)＝(D1-D0)/D1×100縮徑率b(％)＝(D1-D2)/D1×100實施例5(本發(fā)明例5.1～5.4)以外徑40mm×壁厚6mm的電焊鋼管作為管坯，使用鏡面的芯棒和一體型固定模具，試進行圖1所示的沖壓加工。使用的芯棒和模具的形狀條件(芯棒縮徑部角度、芯棒縮徑部長度、芯棒支承部長度、模具角度)示于表5中。使芯棒在管內(nèi)浮動。模具出口側(cè)的管壁厚設(shè)定為5mm。
(比較例5.1～5.4)以和本發(fā)明例同批的鋼管作為管坯，改變所使用的芯棒和模具的形狀條件如表5中所示，除此以外和本發(fā)明例同樣地試進行沖壓加工。
(現(xiàn)有例5.1)以和本發(fā)明例同批的鋼管作為管坯，使用鏡面的芯棒和一體型固定模具，按照圖2所示的冷拉法試進行加工。使用的芯棒和模具的形狀條件示于表5中。使芯棒在管內(nèi)浮動。模具出口側(cè)的壁厚設(shè)定為5mm。
(現(xiàn)有例5.2)以和本發(fā)明例同批的鋼管作為管坯，使用鏡面的芯棒和裝有組合模具的旋轉(zhuǎn)鍛造機，按照圖3A、圖3B所示的旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法試進行加工。使用的芯棒和模具的形狀條件示于表5中。使芯棒在管內(nèi)浮動。模具出口側(cè)的管壁厚增厚到7mm。
用上述各例的方法可否制造以及當可制造時測定的成品管的尺寸精度(外徑偏差、內(nèi)徑偏差、壁厚偏差)示于表5中。在這里，圖像分析管的圓周方向的截面，在圓周方向計算出與正圓的最大偏差(即(最大直徑-最小直徑)/正圓直徑×100％)，求得外徑偏差和內(nèi)徑偏差。而且，圖像分析管的圓周方向截面，根據(jù)壁厚截面的圖像，直接測定作為相對平均壁厚的最大偏差(即(最大壁厚-最小壁厚)/平均壁厚×100％)的壁厚偏差。
根據(jù)表5，在本發(fā)明例中，能穩(wěn)定地完成沖壓，其成品管尺寸精度顯著良好。與此相反，在任一比較例中，均不能完成沖壓加工，不能得到成品管。而且，在現(xiàn)有例中，能完成加工的成品管的尺寸精度低下。
實施例6(實施例6.1)以φ40mm×6.0mmt×5.5mL、YS400MPa的鋼管為坯料，在圖10所示的方式中，按照將縮徑率設(shè)定為13％的沖壓加工進行高尺寸精度管的制造。在制造初期使用角度21°的模具及角度21°且錐形長度11mm的芯棒。使芯棒在管內(nèi)浮動。通過將管坯浸漬在涂布槽內(nèi)的潤滑劑中，在加工前的各管坯上涂布潤滑劑。在潤滑劑中，使用由速干性溶劑稀釋的高分子潤滑劑。
在加工中，用上述測定方法經(jīng)常測定沖壓方向的載荷，邊比較其測定載荷和用上述式4計算出的計算載荷，邊進行沖壓。另外，在關(guān)于該例的式4中，作為a和n的值，使用的是進行預先實驗導出的最適合值，a＝0.00185，n＝1(與管端狀態(tài)為自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況對應(yīng))。
在某根管坯的加工途中，因為測定載荷超過計算載荷，判斷為不能繼續(xù)加工，加工中斷，然后變更加工條件，即，將模具更換成角度11°的模具，并且將芯棒更換為角度11°、錐形長度20mm的芯棒。在該更換后再開始加工，能不困難地完成剩余的多根管坯的加工。
另外，當上述更換和加工再開始時，切斷并分離進入先使用的模具中的加工途中的管的模具入口側(cè)部分和模具出口側(cè)部分，管內(nèi)裝有先使用的芯棒，將包含管的模具內(nèi)側(cè)部分的先使用的模具從規(guī)定的安裝位置取下，然后，將后使用的模具安裝在同一規(guī)定的安裝裝置，將后使用的芯棒裝入后加工用的相同尺寸、相同YS的管坯中，再開始加工。而且，上述已分離的管的模具出口側(cè)部分能用作成品。該管的模具入口側(cè)部分成為廢料。
(比較例6.1)以和實施例6.1相同的鋼管為管坯，在圖10所示的方式中，按照將縮徑率設(shè)定為13％的沖壓加工進行高尺寸精度管的制造。在制造初期使用角度21°的模具及角度21°且錐形長度20mm的芯棒。使芯棒在管內(nèi)浮動。通過將管坯浸漬在涂布槽內(nèi)的潤滑劑中，對加工前的各管坯涂布潤滑劑。在潤滑劑中，使用由速干性溶劑稀釋的高分子潤滑劑。
在加工中，不進行沖壓方向載荷的測定，異常時的條件變更依靠操作人員的判斷。
在某根管坯的加工途中，由于模具破裂，中斷加工，更換和初期相同的模具和芯棒，并且，將潤滑劑涂布槽中的潤滑劑全部替換成分子量更大的由速干性溶劑稀釋的高分子潤滑劑。其后再開始加工時，從再開始時算，在某根管坯的加工途中，模具再次破裂。因此，中斷加工，如下變更加工條件。即，將模具更換成角度11°的模具，并且將芯棒更換為角度11°、錐形長度20mm的芯棒。在該更換后再開始加工，能不困難地完成剩余的多個管坯的加工。
(比較例6.2)以和實施例6.1相同的鋼管為管坯，按照將縮徑率設(shè)定為13％的拉拔加工進行高尺寸精度管的制造。在制造初期使用角度21°的模具及角度21°且錐形長度20mm的芯棒。使芯棒在管內(nèi)浮動。對加工前的各管坯進行粘附處理并涂布金屬皂，同時，實施在拉拔中必要的管前端的接口加工(該接口加工在沖壓中不需要)。
在加工中，不進行拉拔方向載荷的測定，異常時的條件變更依靠操作人員的判斷。
在某根管坯的加工途中，由于模具破裂，中斷加工，如下變更加工條件。即，將模具更換成角度11°的模具，并且將芯棒更換為角度11°、錐形長度20mm的芯棒。在該更換后再開始加工，能不困難地完成剩余的多根管坯的加工。
針對實施例和比較例，將加工途中變更條件、相對加工時間、和加工時的損耗與成品的尺寸精度的調(diào)查結(jié)果同時示于表6中。相對加工時間用各例加工所需要的時間(總加工時間/總加工根數(shù))與比較例1的比值表示。尺寸精度用壁厚偏差和外徑偏差表示。根據(jù)圖像解析管的圓周方向截面得到的數(shù)據(jù)，求得這些偏差，壁厚偏差作為相對于平均壁厚的值而求得，外徑偏差作為相對于正圓(目標外徑)的值而求得。
由表6可知，通過本發(fā)明能穩(wěn)定地高效率地制造高尺寸精度管。
實施例7以下舉出實施例更具體地說明本發(fā)明。
實施例7.1的裝置是將芯棒1、模具2、管擠壓機3按圖1組合起來的裝置。所述芯棒和管內(nèi)表面接觸的面做成鏡面，其入口端直徑28mm，中央部直徑30mm，出口端直徑28mm；所述模具是一體型固定模具，孔內(nèi)表面做成鏡面，孔出口直徑40mm；所述管擠壓機由油壓缸構(gòu)成，并根據(jù)設(shè)定的在“連續(xù)擠壓”和“間歇擠壓”中的任一動作模式下均可動作的動作模式使擠壓力作用在管上。芯棒1采用一端固定地裝入管內(nèi)的固定式芯棒，管擠壓機3的動作模式設(shè)定為“間歇擠壓”。使用該裝置進行外徑40mm×壁厚6mm的碳鋼管的沖壓，得到外徑38mm×壁厚6mm的成品管。
在實施例7.2中，除芯棒用游動芯棒代替固定式芯棒以外，和實施例7.1相同地沖壓外徑40mm×壁厚6mm的碳鋼管，得到外徑38mm×壁厚6mm的成品管。
在實施例7.3中，除管擠壓機3的動作模式的設(shè)定由“間歇擠壓”切換為“連續(xù)擠壓”外，和實施例7.2相同地沖壓外徑40mm×壁厚6mm的碳鋼管，得到外徑38mm×壁厚6mm的成品管。
而且，作為比較例1，其構(gòu)成是使芯棒5、模具6、拉管機7按圖2組合的裝置。所述芯棒和管內(nèi)表面接觸的面做成鏡面，其入口端直徑28mm，中央部直徑28mm，出口端直徑26mm；所述模具是一體型固定模具，孔內(nèi)表面做成鏡面，孔出口直徑38mm；所述拉管機由油壓缸構(gòu)成，并根據(jù)設(shè)定的可以以“間歇拉拔”模式動作的動作模式使拉拔力作用在管上。芯棒5采用一端固定地裝入管內(nèi)的固定式芯棒。使用該裝置進行外徑40mm×壁厚7mm的碳鋼管的沖壓，得到外徑38mm×壁厚6mm的成品管。另外，在比較例1中，使鋼管前端變窄之后通過模具孔要費一些工夫。
而且，作為比較例2，除用和比較例1相同的芯棒5代替芯棒1，用組裝在旋轉(zhuǎn)鍛造機8中的組合模具9(其出口側(cè)內(nèi)徑和模具2的孔出口直徑相同)代替模具2構(gòu)成圖3所示的裝置以外，和實施例7.1同樣地沖壓外徑40mm×壁厚5mm的碳鋼管，得到外徑38mm×壁厚6mm的成品管。
測定這些成品管的尺寸精度的結(jié)果示于表7中。另外，表7所示的圓周方向壁厚、內(nèi)徑、外徑的各偏差的測定方法如下所述。
使測微計接觸管外表面(或者內(nèi)表面)，使管旋轉(zhuǎn)，通過測定的外徑(或者內(nèi)徑)圓周方向分布數(shù)據(jù)，計算出作為相對于正圓的最大偏差的外徑(或者內(nèi)徑)偏差。根據(jù)壁厚截面的圖像，直接測定作為相對于目標壁厚的最大偏差的圓周方向壁厚偏差。另外，也可以用激光照射代替使測微計接觸，通過測定的管和激光振動源的距離在圓周方向的分布數(shù)據(jù)，計算出外徑偏差和內(nèi)徑偏差。而且，圓周方向壁厚偏差也可以作為上述外徑的圓周方向分布數(shù)據(jù)和上述內(nèi)徑的圓周方向分布數(shù)據(jù)的差而計算出。
另外，如下定義壁厚偏差(＝圓周方向壁厚偏差)、內(nèi)徑偏差、外徑偏差。
壁厚偏差＝(最大壁厚-最小壁厚)/目標壁厚(或平均壁厚)×100(％)內(nèi)徑偏差＝(最大內(nèi)徑-最小內(nèi)徑)/目標內(nèi)徑(或平均內(nèi)徑)×100(％)外徑偏差＝(最大外徑-最小外徑)/目標外徑(或平均外徑)×100(％)根據(jù)表7，由實施例7.1～7.3的裝置制造的成品管尺寸精度顯著良好，特別是使芯棒浮動時更好(實施例7.2)，而且即使進行連接沖壓也能得到高尺寸精度的成品管(實施例7.3)。與此相反，在已有的拉拔中，成品管的尺寸精度低下(比較例7.1)。即使是用旋轉(zhuǎn)鍛造機的壓入，成品管的尺寸精度也低下(比較例7.2)。
實施例8(本發(fā)明例8.1)以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為管坯，如圖11所示，在模具旋轉(zhuǎn)臺19上按照預定的管加工順序組裝多個與各個管的成品尺寸對應(yīng)的模具2、20、…、20，然后，將與前管4的成品尺寸對應(yīng)的模具2配置在軋制線內(nèi)，在用擠壓機3將前管4壓入模具2并完成沖壓加工后，使模具旋轉(zhuǎn)臺19旋轉(zhuǎn)以順序輸送多個模具，更換模具2，將與后管7的成品外徑尺寸對應(yīng)的模具20配置在軋制線內(nèi)，此時，在將模具20配置在軋制線內(nèi)之前將芯棒22裝入后管5中，接著，用擠壓機3將后管7壓入模具20中并進行沖壓加工。重復上述操作，制造出各種成品尺寸的高尺寸精度管。
(本發(fā)明例8.2)以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為管坯，如圖12所示，在模具直進臺23上按照預定的管加工順序組裝多個與各個管的成品尺寸對應(yīng)的模具2、20、…、20，然后，將與前管4的成品尺寸對應(yīng)的模具2配置在軋制線內(nèi)，在用擠壓機3將前管4壓入模具2并完成沖壓加工后，使模具直進臺23直線前進以順序輸送多個模具，更換模具2，將與后管7的成品外徑尺寸對應(yīng)的模具20配置在軋制線內(nèi)。此時，在將模具20配置在軋制線內(nèi)之前將芯棒22裝入后管5中。接著，用擠壓機3將后管7壓入模具20中并進行沖壓加工。重復上述操作，制造出各種成品尺寸的高尺寸精度管。
(比較例8.1)以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為管坯，準備多個不同孔型的模具，如圖13所示進行沖壓。將開始時使用的模具2配置在軋制線內(nèi)，首先，用擠壓機3將前管4壓入模具2并完成沖壓加工。其次，手工更換模具2，將與后管7的成品外徑尺寸對應(yīng)的模具20配置在軋制線內(nèi)。此時，在將模具20配置在軋制線內(nèi)之前將芯棒22裝入后管7中。然后，用擠壓機3將后管7壓入模具20中并進行沖壓加工。重復上述操作，制造出各種成品尺寸的高尺寸精度管。
(比較例8.2)以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為管坯，準備多個不同孔型的模具，如圖13所示進行沖壓。將開始時使用的模具2配置在軋制線內(nèi)，首先，用擠壓機3將前管4壓入模具2并完成沖壓加工。其次，手工更換模具2，將與后管7的成品外徑尺寸對應(yīng)的模具20配置在軋制線內(nèi)。此時，后管7暫時移動到軋制線外，將芯棒22裝入，之后，后管7再回到軋制線內(nèi)。然后，用擠壓機3將后管7壓入模具20中并進行沖壓加工。重復上述操作，制造出各種成品尺寸的高尺寸精度管。
本發(fā)明例和比較例的加工效率和成品的尺寸精度示于表8中。用單位作業(yè)時間的鋼管沖壓根數(shù)來評價加工效率，在表8中，以比較例2的加工效率為1，用和它的相對值進行表示。用壁厚偏差和外徑偏差表示尺寸精度。根據(jù)圖像解析管的圓周方向截面得到的數(shù)據(jù)，求得這些偏差，壁厚偏差作為相對于平均壁厚的偏差值，外徑偏差作為相對于正圓(目標外徑)的偏差值而求得。
由表8可知，利用本發(fā)明能特別提高沖壓加工效率。
實施例9以下列舉實施例詳細說明本發(fā)明。
(實施例9.1)如圖14所示，在緊靠模具2出口側(cè)處設(shè)置管彎曲微調(diào)整裝置24。另外，雖然省略圖示，但在模具2入口側(cè)設(shè)置了利用履帶夾住管4并連續(xù)將管4壓入模具2的連續(xù)擠壓機。
如圖15所示，管彎曲微調(diào)整裝置24利用支承基板28在和通管方向垂直的平面內(nèi)可移動地支承具有使管通過的孔27的孔型26，并用由該支承基板28支承的孔型移動機構(gòu)29在和通管方向垂直的方向(孔型移動方向33)推壓孔型26外周部的4個位置中任一個位置或2個以上位置，如圖16所示，使楔形金屬模30的錐面接觸孔型26外周部，利用與楔形金屬模30螺合的調(diào)整用螺桿31在通管方向25上移動楔形金屬模，由此施加推壓力。在圖16中，當向右旋轉(zhuǎn)調(diào)整用螺桿31時，楔形金屬模30上升，和其錐面接觸的孔型26向左方移動。另外，孔型位置微調(diào)整后，緊固固定用螺桿32，將孔型26固定在支承基板28上。
使用該裝置，以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為管坯，將芯棒1插入該管內(nèi)使芯棒浮動，并且連續(xù)輸送該坯料以將其壓入模具2中，通過這種沖壓加工制造高尺寸精度管。沖壓加工后的鋼管貫通緊靠模具2出口側(cè)處的孔型26的孔27?？仔?6的孔27是直孔，其孔徑比模具出口孔徑(在該例中為φ35mm)大0.5mm。
在實際制造前，多次用標準管進行多點改變孔型位置的沖壓加工實驗，測定管彎曲，求得孔型位置的變化量和沖壓后管彎曲變化量的關(guān)系。在實際制造中，當管彎曲要超過規(guī)定的閾值時，根據(jù)上述關(guān)系使孔型向彎曲變小的方位移動，從而進行孔型位置的微調(diào)整。
(實施例9.2)如圖17所示，在緊靠模具2出口側(cè)設(shè)置管彎曲微調(diào)整裝置24，在緊靠模具2入口側(cè)設(shè)置導向筒35，在緊靠管彎曲微調(diào)整裝置24的出口側(cè)處設(shè)置導向筒36。另外，雖然圖示作了省略，但在入口側(cè)導向筒35的入口側(cè)設(shè)置用履帶夾住管4并將管連續(xù)壓入模具2的連續(xù)擠壓機。
如圖18所示，管彎曲微調(diào)整裝置24利用支承基板28在和通管方向垂直的平面內(nèi)可移動地支承具有使管通過的孔27的孔型26，并用由該支承基板28支承的孔型移動機構(gòu)29在和通管方向垂直的方向(孔型移動方向33)推壓或牽引孔型26外周部的4個位置中任一個位置或2個以上位置，利用與孔型26外周部接觸的小型油壓缸34施加壓力。在圖18中，通過調(diào)整相對的兩個油壓缸34的壓力差，孔型26在該兩個油壓缸34的相對方向移動。另外，孔型位置微調(diào)整后，設(shè)定相對的油壓缸34之間的壓力差為零，將孔型26固定在支承基板28上。
使用該裝置，以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為坯料，將芯棒1插入該管內(nèi)使芯棒浮動，并且連續(xù)輸送該坯料以將其壓入模具2中，通過這種沖壓加工制造高尺寸精度管。沖壓加工前的鋼管貫通入口側(cè)的導向筒35，沖壓加工后的鋼管依次貫通緊靠模具2出口側(cè)處的孔型26的孔27和出口側(cè)的導向筒36?？仔?6的孔27是錐形孔，其最大內(nèi)徑部(位于入口側(cè))的孔徑比模具2出口孔徑(在該例中為φ33mm)大2.5mm。另外，孔型26的最小內(nèi)徑部(位于出口側(cè))的孔徑與模具2出口孔徑相同。而且，要使管不產(chǎn)生缺陷，入口側(cè)和出口側(cè)的導向筒35、36的內(nèi)徑比同側(cè)的管的外徑還大0.5mm。
在實際制造前，多次用標準管進行多點改變孔型位置的沖壓加工實驗，測定管彎曲，求得孔型位置的變化量和沖壓后管彎曲的變化量的關(guān)系。在實際制造中，當管彎曲要超過規(guī)定的閾值時，根據(jù)上述關(guān)系使孔型向彎曲變小的方位移動，從而進行孔型位置的微調(diào)整。
(比較例9.1)如圖19所示，在緊靠模具2的入口側(cè)處設(shè)置導向筒35，在緊靠同出口側(cè)處設(shè)置導向筒36。另外，雖然圖示作了省略，但在入口側(cè)導向筒35的入口側(cè)設(shè)置用履帶夾住管4并將管連續(xù)壓入模具2的連續(xù)擠壓機。
使用該裝置，以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為坯料，將芯棒1插入管內(nèi)使芯棒浮動，并且連續(xù)輸送該坯料以將其壓入模具2(在該例中出口孔徑為φ35mm)中，通過這種沖壓加工制造高尺寸精度管。沖壓加工前的鋼管貫通入口側(cè)導向筒35，沖壓加工后的鋼管貫通入口側(cè)導向筒36。
(比較例9.2)如圖20所示，在緊靠模具2入口側(cè)處和緊靠出口側(cè)處不設(shè)置任何裝置。另外，雖然圖示作了省略，但在模具2入口側(cè)設(shè)置用履帶夾住管4并將管連續(xù)壓入模具2的連續(xù)擠壓機。
使用該裝置，以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為坯料，將芯棒1插入管內(nèi)使芯棒浮動，并且連續(xù)輸送該坯料以將其壓入模具2(在該例中出口孔徑為φ35mm)中，通過這種沖壓加工制造高尺寸精度管。
(比較例9.3)如圖21所示，在緊靠模具2入口側(cè)處和緊靠出口側(cè)處不設(shè)置任何裝置。在模具2入口側(cè)不設(shè)置擠壓機，但在模具2出口側(cè)設(shè)置拉拔機37。
使用該裝置，以φ40mm×6.0mmt×5.5mL的鋼管為坯料，將芯棒1插入管內(nèi)使芯棒浮動，并且用拉拔機37夾持管前端，從模具2(在該例中出口孔徑為φ35mm)向拉拔方向38拉拔鋼管，通過這種拉拔加工制造高尺寸精度管。
利用上述實施例和比較例的方法制造的管的彎曲和尺寸精度的調(diào)查結(jié)果示于表9中。使直線定規(guī)接觸管，用管長度500mm時的管中央部的直線規(guī)尺和管之間的間隙的最大值來評價管彎曲。用壁厚偏差和外徑偏差(各例都是制造的多根管的數(shù)據(jù)的最大值)表示管的尺寸精度。根據(jù)圖像解析管的圓周方向截面得到的數(shù)據(jù)，求得這些偏差，壁厚偏差作為相對于平均壁厚的偏差值，外徑偏差作為相對于正圓(目標外徑)的偏差值而求出。
由表9可知，利用本發(fā)明能得到顯著良好的尺寸精度，能充分防止沖壓后管彎曲。
實施例10本發(fā)明的實施例構(gòu)成如圖22所示的設(shè)備組。39是沖壓加工裝置，該裝置進行如下沖壓加工，即將芯棒1裝入管中并使其浮動，并用連續(xù)擠壓裝置43將該管連續(xù)地壓入模具2并使其通過。作為適當?shù)姆绞?，如上述?gòu)成的模具更換裝置45、芯棒更換裝置44和彎曲防止裝置46同時設(shè)置在該沖壓加工裝置39中。
從上游側(cè)開始，順次將管端面磨削裝置40、潤滑劑浸漬涂布槽41和干燥裝置42配置在沖壓加工裝置39的入口側(cè)。管端面磨削裝置40的構(gòu)成為，可以用磨削刀具和管軸方向成直角地切齊在臺上并列的管的端面，從而磨削形成直角。潤滑劑浸漬涂布槽41貯存干燥性液體潤滑劑乳膠，通過將管浸漬在上述乳膠浴中，向管上涂布潤滑劑。干燥裝置42構(gòu)成為，可以通過向臺上并列的涂布潤滑劑后的管吹熱風進行干燥。另外，在該設(shè)備組的入口側(cè)配置接受從前工序送來的管坯并傳遞給管端面磨削裝置40的管接收臺47，而且，在出口側(cè)配置向后工序輸出管的出管臺48，所述管通過沖壓加工已成為成品管。
使用該設(shè)備組，對在外徑25～120mmφ、壁厚2～8mm、長度5～13m的尺寸范圍內(nèi)具有各種不同的尺寸且附著氧化皮的管坯，順序?qū)嵤┕芏嗣嬷苯切纬?，潤滑劑浸漬涂布、干燥、沖壓加工，得到成品管。
一方面，在圖23中，示出了作為比較例的按照已有拉拔加工的制造設(shè)備組。該設(shè)備組在拉拔加工裝置50的入口側(cè)設(shè)置管接收臺47，在出口側(cè)設(shè)置出管臺48，拉拔加工裝置50，將芯棒1裝入管中使其浮動，并用拉拔加工裝置50從模具2拉拔管。另外，在拉拔加工裝置39中同時設(shè)有和實施例同樣構(gòu)成的芯棒更換裝置44和模具更換裝置45。在該設(shè)備組中，不能直接拉拔和實施例同樣的具有氧化皮的管坯，必須以經(jīng)過圖23所示的第1前處理工序和在其后的第2前處理工序的管作為管坯。
第1前處理工序必須是形成用于拉拔加工的強固潤滑膜的工序，由以下多個順序步驟構(gòu)成將帶有氧化皮的管坯切成短尺寸→通過酸洗除去氧化皮→用堿中和酸→水洗→粘附處理→涂布金屬皂→干燥。進行該第1前處理工序的多個浸漬槽或裝置和拉拔加工裝置50同線配置時，生產(chǎn)性低下，因此要另線配置。而且，為了使拉拔加工裝置50能夾持管，第2前處理工序必須是例如用旋轉(zhuǎn)鍛造機進行管前端的接口加工的工序，當該旋轉(zhuǎn)鍛造機也和拉拔加工裝置50同線配置時，生產(chǎn)性低下，因此要另線配置。
使用該比較例的設(shè)備列，利用第1、2前處理工序順序處理和實施例相同的帶有氧化皮的管坯，只對處理完的管施加拉拔加工，制得成品管。
研究實施例和比較例得到的制造所需時間和成品管尺寸精度示于表10中。用從規(guī)定批量的帶有氧化皮的管坯開始到得到成品管為止的總處理時間/總處理根數(shù)評價制造所需時間，在表10中，設(shè)比較例的評價值為1，用與其的比值進行表示。用壁厚偏差和外徑偏差表示尺寸精度。根據(jù)圖像解析管的圓周方向截面得到的數(shù)據(jù)，求得這些偏差，壁厚偏差作為相對于平均壁厚的偏差值，外徑偏差作為相對于正圓(目標外徑)的偏差值而求出。
由表10可知，利用本發(fā)明能高效率地制造高尺寸精度管。
本發(fā)明的高尺寸精度管具有顯著良好的尺寸精度，因而具有良好的疲勞強度，并且可低成本制造，因此，具有明顯有助于促進機動車用驅(qū)動類部件等的輕量化的優(yōu)異效果。而且，按照本發(fā)明的制造方法，具有能低成本制造在寬范圍的管要求尺寸范圍內(nèi)的尺寸精度顯著良好的金屬管的優(yōu)異效果。
表1

*與目標值的偏差表2

表3

*旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法表4

*1旋轉(zhuǎn)鍛造壓入法*2模具出口側(cè)的管的目標外徑表5

表6

表7

表8

表9

表10

權(quán)利要求
1.一種沖壓狀態(tài)的高尺寸精度管，其特征在于，通過進行在將芯棒裝入金屬管內(nèi)的狀態(tài)下將金屬管壓入模具孔并使其通過的沖壓制得，且外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中任一個或兩個以上在3.0％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的沖壓狀態(tài)的高尺寸精度管，其特征在于，通過進行沖壓并將所述模具出口側(cè)的金屬管壁厚設(shè)定為小于或等于入口側(cè)的壁厚制得，所述沖壓為，在將芯棒裝入金屬管內(nèi)的狀態(tài)下將金屬管壓入模具孔并使其通過；且外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中任一個或兩個以上在3.0％以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高尺寸精度管，其特征在于，使金屬管在該管同一截面內(nèi)與芯棒全圓周外接且與模具全圓周內(nèi)接而進行所述沖壓。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的高尺寸精度管，其特征在于，所述模具是一體型和/或固定型模具。
5.一種高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，進行在將芯棒裝入金屬管內(nèi)的狀態(tài)下使金屬管壓入模具孔并使其通過的沖壓。
6.如權(quán)利要求5所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，將所述模具出口側(cè)的管壁厚設(shè)定為小于或等于同入口側(cè)的同管壁厚。
7.如權(quán)利要求5或6所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，使金屬管在該管同一截面內(nèi)與芯棒全圓周外接且與模具全圓周內(nèi)接而進行所述沖壓。
8.如權(quán)利要求5～7中任一項所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述模具是一體型和/或固定型模具。
9.如權(quán)利要求5～8中任一項所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述芯棒是游動芯棒。
10.如權(quán)利要求5所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，當通過沖壓加工使管的外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中任一種或兩種以上改進形成高尺寸精度管時，將芯棒裝入管內(nèi)使其浮動，同時利用模具入口側(cè)的管送入裝置將管連續(xù)送入模具內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的前高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是夾緊加工前的管的履帶。
12.如權(quán)利要求10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是壓緊加工前的管的環(huán)形帶。
13.如權(quán)利要求10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是夾緊加工前的管且交互間歇輸送的間歇輸送機。
14.如權(quán)利要求10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是順序推壓加工前的管的壓力機。
15.如權(quán)利要求10所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述管送入裝置是夾緊加工前的管的孔型輥。
16.如權(quán)利要求15所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述孔型輥是兩個以上輥的孔型輥。
17.如權(quán)利要求15或16所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，所述孔型輥設(shè)置兩個以上機架。
18.如權(quán)利要求5所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，在管的內(nèi)表面和/或外表面上形成潤滑被膜后，將芯棒裝入管內(nèi)，利用模具進行管的沖壓。
19.如權(quán)利要求18所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述形成潤滑被膜的管是附著氧化皮狀態(tài)的鋼管。
20.如權(quán)利要求18或19所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，用液體潤滑劑形成所述潤滑被膜。
21.如權(quán)利要求18或19所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，用潤滑脂類潤滑劑形成所述潤滑被膜。
22.如權(quán)利要求18或19所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，用干燥性樹脂形成所述潤滑被膜。
23.如權(quán)利要求22所述的表面質(zhì)量良好的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，在管上涂布所述干燥性樹脂、或者用溶劑稀釋該干燥性樹脂的液體、或者該干燥性樹脂的乳膠后，在溫熱風中干燥或者風干，形成所述潤滑被膜。
24.如權(quán)利要求5所述的高尺寸精度管的制造方法，由同一尺寸的管坯高尺寸精度地制造加工度不同的一定尺寸的管，其特征在于，將可以擴管和縮徑的芯棒裝入管內(nèi)，利用模具進行管的沖壓。
25.如權(quán)利要求24所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，使所述芯棒在管內(nèi)浮動，將管連續(xù)供給到模具中。
26.如權(quán)利要求24或25所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述芯棒是擴管部分的錐形角度小于縮徑部分的錐形角度的芯棒。
27.如權(quán)利要求24～26中任一項所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，所述模具出口側(cè)的管的目標外徑小于同入口側(cè)的管的外徑。
28.如權(quán)利要求5所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，當通過將其中裝入有芯棒的管壓入模具孔中并使其通過的沖壓加工制造高尺寸精度管時，作為所述芯棒，使用縮徑部分的表面和加工中心軸形成的角度為5～40°且同縮徑部分的長度為5～100mm的芯棒，作為所述模具，使用入口側(cè)的孔內(nèi)表面和加工中心軸形成的角度為5～40°的模具。
29.如權(quán)利要求28所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，所述芯棒的支承部分的長度為5～200mm。
30.如權(quán)利要求28或29所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，所述模具出口側(cè)的管壁厚設(shè)定為小于或等于同入口側(cè)的管壁厚。
31.如權(quán)利要求28～30中任一項所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，作為所述模具使用一體型固定模具。
32.如權(quán)利要求28～31中任一項所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，使所述芯棒在管內(nèi)浮動。
33.如權(quán)利要求5所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并將該管壓入模具中使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，在該沖壓加工過程中，測定沖壓加工方向的載荷，由作為加工前的管的管坯的材料特性利用下述式4～式6中任一個計算出計算載荷，比較該測定載荷和該計算載荷，根據(jù)該結(jié)果判斷可否繼續(xù)沖壓加工；式4 σk×管坯截面積其中，σk＝Y(jié)S×(1-a×λ)，λ=(L/n)/k,]]>a＝0.00185～0.0155，L管坯長度，k截面二次半徑，k2＝(d12+d22)/16，n管端狀態(tài)(n＝0.25～4)，d1管坯外徑，d2管坯內(nèi)徑，YS管坯屈服強度式5 管坯屈服強度YS×管坯截面積式6 管坯的拉伸強度TS×管坯截面積。
34.如權(quán)利要求33所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，當所述測定載荷小于或等于所述計算載荷時，判斷為可繼續(xù)，則繼續(xù)加工，另一方面，當所述測定載荷超過所述計算載荷時，判斷為不可繼續(xù)，則中斷加工，將模具和/或芯棒更換為與相同成品管尺寸對應(yīng)的其它形狀的模具和/或芯棒后，再開始加工。
35.如權(quán)利要求34所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，所述更換后使用的模具和/或芯棒的角度要小于更換前的的模具和/或芯棒的角度。
36.如權(quán)利要求33～35中任一項所述的高尺寸精度管的穩(wěn)定制造方法，其特征在于，在沖壓加工前，將潤滑劑涂布在管坯上，只有在所述測定載荷超過所述計算載荷時，改變所述潤滑劑的種類。
37.一種高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，具有可與金屬管內(nèi)表面全圓周接觸的芯棒、具有可與同管外表面全圓周接觸的孔的模具、擠壓同管的管擠壓機；并可實行沖壓，所述沖壓為，在將所述芯棒裝入該管內(nèi)的狀態(tài)下，利用所述管擠壓機將金屬管壓入所述模具孔中并使其通過。
38.如權(quán)利要求37所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述模具是一體型和/或固定型模具。
39.如權(quán)利要求37或38所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述芯棒是游動芯棒。
40.如權(quán)利要求37～39中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述管擠壓機連續(xù)擠壓所述管。
41.如權(quán)利要求37～39中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述管擠壓機間歇擠壓所述管。
42.如權(quán)利要求37所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并連續(xù)或斷續(xù)地將該管壓入模具中并使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，將孔型不同的多個模具排列在同一圓周上，根據(jù)成品尺寸使這些模具中任一個在排列的圓周方向移動，以配置在軋制線內(nèi)用于沖壓。
43.如權(quán)利要求37所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并連續(xù)或斷續(xù)地將該管壓入模具中并使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，將孔型不同的多個模具排列在同一直線上，根據(jù)成品尺寸使這些模具中任一個在排列的直線方向移動，以配置在軋制線內(nèi)用于沖壓。
44.如權(quán)利要求42或43所述的高尺寸精度管的高效率制造方法，其特征在于，在前管和后管之間變更成品尺寸時，在前管沖壓完成后，使后管停止在模具入口側(cè)，在與后管成品尺寸對應(yīng)的模具的移動前后或移動中，將與同成品尺寸對應(yīng)的芯棒裝入后管中。
45.如權(quán)利要求37所述的高尺寸精度管的高效率制造裝置，其特征在于，具有使管通過的模具、將管壓入軋制線內(nèi)的模具中的擠壓機、和模具旋轉(zhuǎn)臺，該模具旋轉(zhuǎn)臺以使多個模具排列在同一圓周上的狀態(tài)支承多個模具，并在該圓周方向輸送所述多個模具，將其中任一個模具配置在軋制線內(nèi)。
46.如權(quán)利要求37所述的高尺寸精度管的高效率制造裝置，其特征在于，具有使管通過的模具、將管壓入軋制線內(nèi)的模具中的擠壓機、和模具直進臺；所述模具直進臺以使多個模具排列在同一直線上的狀態(tài)支承多個模具，并在該直線方向輸送所述模具，將其中任一個模具配置在軋制線內(nèi)。
47.如權(quán)利要求5所述的高尺寸精度管的制造方法，在進行將芯棒裝入管中使芯棒浮動并將該管壓入模具中使其通過的沖壓的高尺寸精度管的制造方法中，其特征在于，通過使所述模具出口側(cè)的管穿過孔型來防止管彎曲，所述孔型配置在緊靠所述模具出口側(cè)處，并已預先調(diào)整其在和通管方向垂直的平面內(nèi)的位置。
48.如權(quán)利要求47所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，使所述模具入口側(cè)和/或所述孔型出口側(cè)的管通過導向筒。
49.如權(quán)利要求47或48所述的高尺寸精度管的制造方法，其特征在于，連續(xù)將管壓入模具中。
50.如權(quán)利要求37所述的高尺寸精度管的制造裝置，具有使管通過的模具和將管壓入該模具中的擠壓機，其特征在于，在緊靠所述模具出口側(cè)處設(shè)置有管彎曲微調(diào)整裝置，該管彎曲微調(diào)整裝置具有使管通過的孔型、可以在和通管方向垂直的平面內(nèi)移動地支承該孔型的支承基板、和支承在該支承基板上使所述孔型移動的孔型移動機構(gòu)。
51.如權(quán)利要求50所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型移動機構(gòu)利用在通管方向移動的楔形金屬模的錐面在與通管方向垂直的方向上推壓孔型外周部的一個位置或兩個以上位置。
52.如權(quán)利要求51所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，利用螺桿給所述楔形金屬模的移動施力。
53.如權(quán)利要求50所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型移動機構(gòu)在和通管方向垂直的方向上推壓或牽引孔型外周部的一個位置或兩個以上位置。
54.如權(quán)利要求53所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，利用流體壓力缸給所述推壓或牽引方式的推壓或牽引施力。
55.如權(quán)利要求50～54中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型的孔徑大于或等于所述模具的出口孔徑。
56.如權(quán)利要求50～55中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述孔型的孔是直孔或帶有錐形的孔。
57.如權(quán)利要求50～56中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，具有使所述模具入口側(cè)和/或所述管彎曲微調(diào)整裝置出口側(cè)的管通過的導向筒。
58.如權(quán)利要求50～57中任一項所述的高尺寸精度管的制造裝置，其特征在于，所述擠壓機是可連續(xù)壓入管的連續(xù)擠壓機。
59.一種高尺寸精度管的制造設(shè)備組，具有權(quán)利要求37中所述的沖壓加工裝置，其特征在于，將可以把管的端面磨削成與管軸方向垂直的管端面磨削裝置、將潤滑劑浸漬涂布在管上的潤滑劑浸漬涂布槽、對涂布有潤滑劑的管進行干燥的干燥裝置、和所述沖壓加工裝置按上述順序配置。
60.如權(quán)利要求59所述的高尺寸精度管的制造設(shè)備組，其特征在于，將把管切斷成短尺寸的切斷裝置配置在所述管端面磨削裝置的入口側(cè)。
61.如權(quán)利要求59或60所述的高尺寸精度管的制造設(shè)備組，其特征在于，取代所述潤滑劑浸漬涂布槽和所述干燥裝置，在所述沖壓加工裝置的模具入口側(cè)配置將潤滑劑噴涂在管上的潤滑劑噴涂裝置，或者配置潤滑劑噴涂在管上然后使其干燥的潤滑劑噴涂干燥裝置。
62.如權(quán)利要求59～61中任一項所述的高尺寸精度管的制造設(shè)備組，其特征在于，在設(shè)置所述沖壓加工裝置的同時，配置更換所述模具的模具更換裝置、更換所述芯棒的芯棒更換裝置、和防止所述模具出口側(cè)的管彎曲的彎曲防止裝置中的一個或兩個以上。
全文摘要
本發(fā)明提供滿足管的寬范圍的要求尺寸、能低成本制造且具有充分的疲勞強度的高尺寸精度管及其制造方法。具體內(nèi)容如下。通過進行在將芯棒(1)裝入金屬管(5)內(nèi)的狀態(tài)下將金屬管(5)壓入模具(2)的孔中并使其通過的沖壓，制得沖壓狀態(tài)的高尺寸精度管，所述管的外徑偏差、內(nèi)徑偏差、圓周方向壁厚偏差中任一個或兩個以上在3.0％以下。
文檔編號B21C37/06GK1744956SQ20048000305
公開日2006年3月8日 申請日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月11日
發(fā)明者劍持一仁, 長濱拓也, 坂田敬, 菅野康二, 大西壽雄, 依藤章, 豐岡高明 申請人:杰富意鋼鐵株式會社