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発明の名称 フィン付き押出し鋼管の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−29011
公開日 平成10年(1998)2月3日
出願番号 特願平8−202880
出願日 平成8年(1996)7月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】横井 健至
発明者 中村 宏
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 金属管の外径を規制するダイス孔と金属管の内径を規制しかつ金属管内面にフィンを形成するフィン形成用溝を有するマンドレル平行部との間に加熱した穿孔ビレットを潤滑剤にガラス粉を使用して熱間押出しすることにより内面フィン付き金属管を製造する方法において、1)鋼塊をビレット長に切断して芯出しした後ボーリングして内径を確定し、該内径を基準にしてビレット外径を旋削加工して偏芯のない穿孔ビレットを得た後、2)穿孔ビレットを熱間加工の加熱目標温度より30℃低い温度に均一な加熱速度で直線的に上昇加熱した後、この温度にON−OFFして暫時保持した後加熱目標温度に加熱することにより均熱化した加熱穿孔ビレットを得、且つ、3)潤滑剤のガラス粉の量を成品管内表面積当たり5〜6g/cm2=とすることを特徴とする内面フィン付き金属管の熱間押出加工方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器あるいは自動車部品等に使用される内面フィン付き金属管に関する。
【0002】
【従来の技術】内面にフィンを形成した内面フィン付き金属管は熱間押出加工により製造される。鋼管の熱間押出加工は一般に潤滑剤としてビレットの内外面にガラス粉を使用して行われる。すなわち、図1に示すようにマンドレル平行部3に軸方向の数状のフィン形成用溝5を刻設したマンドレル1を使用して行われるが、潤滑剤ガラスの余分なガラスがフィン形成用溝5に閉じ込められる。このため特に成品管後半部では所定のフィン高さ6が得られないか、もしくは最悪の場合フィン4が欠落した管が押し出されることがある。また、ビレット製造時にビレットに偏芯があると熱間押出し時のメタルフローが不均一となり、成品管に偏肉が大きく発生し、そのためフィンの欠落が生じることもある。さらに、マンドレルのフィン成形溝部の潤滑不良によりマンドレルフィン部に地金が付着して成品管のフィンに欠落が生じる。そしてフィンの欠落により成品管のフィン高さに高低差が生じる。このようなフィン付き管を熱交換器用として使用する場合の伝熱特性に大きく影響することとなる。そこでフィン高さが均一で且つ高く、そしてフィンに欠落がなく、伝熱効果の大きなフィン付き管の製造方法が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決しようとする課題は、従来のビレットから熱間押出加工によりフィン付き管を製造するときに発生する上記の欠点を解消することであり、ビレットの偏芯を低減し、さらにビレットの均熱化をはかり、更に熱間押出加工の潤滑剤のガラス量を最適量に設定して成品管の偏肉をなくしてフィン欠落を無くして均一で高いフィンのフィン付き管を製造することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するための本発明の手段は、金属管の外径を規制するダイス孔と金属管の内径を規制し、且つ、金属管内面にフィンを形成するフィン形成用溝を有するマンドレル平行部との間に、加熱した穿孔ビレットを潤滑剤にガラス粉を使用して熱間押出しすることにより内面フィン付き金属管を製造する方法において、1)鋼塊をビレット長に切断して芯出しした後ボーリングして内径を確定し、該内径を基準にしてビレット外径を旋削加工して偏芯のない穿孔ビレットを得た後、2)穿孔ビレットを熱間押出加工の加熱目標温度より30℃低い温度に均一な加熱速度で直線的に上昇加熱した後、この温度に暫時保持して充分にビレットを均熱化した後加熱目標温度に加熱することにより均熱化した加熱穿孔ビレットを得、且つ、3)潤滑剤のガラス粉の量を成品管内表面積当たり5〜6g/cm2 とすることを特徴とする内面フィン付き金属管の熱間押出加工方法である。
【0005】本発明の作用について従来の方法と比較しながら説明する。先ず、従来の方法のビレットの製造においては、鋼塊をビレット長に切断して芯出しすると先ずビレット外径を旋削加工し、その後ボーリングしてビレットを穿孔し穿孔ビレットを得る。
【0006】これに対し、本発明では鋼塊をビレット長に切断して芯出しすると、外径の旋削加工に先立って、先ずボーリングしてビレットに穿孔し、正確な内径の穿孔ビレットとし、その後この正確に得られた内径を基準にしてビレットの外側を旋削加工して、正確な外径のビレットを得る。従って、従来の穿孔ビレットでは偏芯が時として有ったが、本発明では、偏芯がなく、かつ正確な肉厚の穿孔ビレットが準備されることとなる。
【0007】準備された穿孔ビレットの熱間押出加工温度への加熱において、従来の方法では、図4の(b)に示すように、熱間押出加工の目標温度、例えば1,000℃〜1,250℃、に直線的に加熱したが、本発明では図4の(a)に示すように目標温度よりやや低い温度、例えば目標温度より30℃低い温度に直線的に上昇加熱した後、この温度において低周波誘導加熱炉の加熱をON−OFF制御して暫時保持した後目標温度に加熱する。従って、従来の加熱方法では、ビレットは時として均一に加熱されていない場合があり、このようなビレットは場合押出加工においてメタルフローが不均一になりマンドレルのフィン成形溝に充分にメタルが充填されない部分が生じてフィンが欠落したりフィン高さが充分でないものが形成される。しかし、本発明の方法ではビレットが均一に加熱されているのでメタルフローが均一になりマンドレルのフィン成形溝に均一に充填されるので、フィンの欠落やフィン高さの充分でないものが生じることが減少する。
【0008】熱間押出加工に使用する潤滑剤のガラス粉の量において、従来の方法では成品管内表面積当たり3〜4g/cm2 であったが、本発明の方法では、成品管内表面積当たり5〜6g/cm2 とする。従来の方法ではマンドレルのフィン成形溝部の潤滑不良によりマンドレルのフィン成形溝部に地金が付着して成品管のフィンに欠落が生じる場合があった。しかし、本発明では潤滑剤のガラス粉の量を充分にしたので、潤滑は充分に行われてマンドレルのフィン成形溝部に地金が付着して成品管のフィンが欠落するようなことがなくなる。
【0009】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明は、図1に示すフィン形成用溝5を有する平行部3と段付部2とマンドレルホルダー14に装着するネジ15を有する後端部13からなるマンドレル1を使用して、加熱した穿孔ビレット7を図2に示す熱間押出装置により内面フィン付き金属管を製造する方法で、金属管の外径を規制するダイス11の孔と金属管の内径を規制しかつ金属管内面にフィンを形成するフィン形成用溝を有するマンドレル1の平行部3との間に加熱した穿孔ビレット7を潤滑剤としてガラスパッド12のガラス粉を使用して熱間押出しするものである。
【0010】すなわち、図2において、熱間押出温度に加熱され内外面にガラス潤滑が施された穿孔ビレット7をコンテナー8内に装填し、ビレット7の後方から上記マンドレル1を挿入しプレッシングディスク9を介し、ステム10により高圧で押出し、前方に配した潤滑用ガラスパッド12を具備したダイス11を通過させることにより、所定の寸法、形状の内面フィン付き金属管16を製造する。
【0011】本発明は上記方法において、鋼塊をビレット長に切断して芯出しし、外径の旋削加工に先立って、先ず、ボーリングしてビレットに穿孔して正確な内径の穿孔ビレット7とする。その後この正確に得られたビレット7の内径を基準にしてビレット7の外側を旋削加工して正確な外径のビレット7とする。従って、偏芯がなく、かつ正確な肉厚の穿孔ビレットが準備されることとなる。
【0012】準備された穿孔ビレットの熱間押出加工温度への加熱において、図4の(b)に示すように目標温度、例えば1,000℃、よりやや低い温度、例えば目標温度より30℃低い温度に低周波誘導加熱炉で直線的に上昇して加熱する。次いで、この温度において低周波誘導加熱炉の加熱回路をON−OFF制御して暫時、例えば1分、保持し、その後目標温度に加熱する。従って、ビレットが均一に加熱されているので、押出加工時のメタルフローが均一になりマンドレル1のフィン成形溝5に均一に充填されるので、フィンの欠落やフィン高さの充分でないものが生じることが減少する。
【0013】上記の熱間押出において使用する潤滑剤のガラス粉の量を成品管内表面積当たり5〜6g/cm2 とする。従って、潤滑剤のガラス粉の量は充分であるので、潤滑は充分に行われ、マンドレル1のフィン成形溝5に地金が付着して成品管のフィンが欠落することなく成形できる。
【0014】
【実施例】熱間押出により、穿孔ビレット7を熱間押出加工して内面フィン付き金属管を製造した。使用したビレットはSiC10ステンレス鋼製の鋼塊を、先ず、長さ390mmに切断し、次いで芯出した後、ボーリング加工して内径を42.5mmに仕上げる。次いで、この内径を基準にして外側を旋削加工して外径149.0mmに仕上げる。次いで、旋削して仕上げた穿孔ビレット7を余熱炉で500℃〜850℃に余熱した後、低周波誘導加熱炉で目標加熱温度の1,000℃より約30℃低い温度の970℃に加熱し、この温度で低周波誘導加熱炉の加熱回路のON−OFF制御して約1分保持した後、目標加熱温度の1,000℃に加熱し、図2に示すように熱間押出装置に加熱した孔空きビレットをセットし、ガラス粉の量を成品管内表面積当たり6g/cm2 として押出加工をして内面フィン付き金属管を製造した。
【0015】一方、比較例として、従来の方法により芯出し後に先ず外径を旋削し次いでボーリングして穿孔ビレットを得て、この穿孔ビレットを従来の加熱方法で目標値に一気に加熱した後、この加熱穿孔ビレットをガラス粉の量を成品管内表面積当たり4g/cm2 として熱間押出加工して内面フィン付き金属管を製造した。成品管の内面フィン付き金属管のフィン成形度を以下の式で定義し、本発明と従来例を複数例行い、結果を以下に示す。
【0016】
【数1】フィン成形度=(平均フィン高さ/目標フィン高さ)×100【0017】本発明:フィン成形度 60〜98% 、平均偏肉 0.21〜0.62従来例:フィン成形度 40〜60% 、平均偏肉 0.53〜1.06【0018】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の熱間押出加工により内面フィン付き金属管を製造するとき、従来の製造方法に比してフィンの成形度が極めて高く、従ってフィンの欠落が少なく、フィン高さが高く、且つ偏肉の小さい内面フィン付き金属管が製造され、極めて精度の高いレキュペレーター用の内面フィン付き金属管がえられる。




 

 


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