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引き抜き加工は、引張力を利用して金属、ガラス、またはプラスチックを伸ばす製造プロセスです。材料が引き抜かれると（引っ張られると）、材料は伸びて薄くなり、目的の形状と厚さを実現します。引き抜き加工は、板金引き抜き加工とワイヤ、バー、チューブ引き抜き加工の2種類に分類されます。板金引き抜き加工は、曲がった軸に沿った塑性変形として定義されます。ワイヤ、バー、チューブ引き抜き加工では、出発材料をダイスに通して引き抜き、直径を小さくし、長さを長くします。引き抜き加工は通常室温で行われるため、冷間加工プロセスに分類されますが、力を減らすために、より大きなワイヤ、ロッド、または中空チューブを熱間加工するために、引き抜き加工を高温で行うこともあります。[1] [2]
引抜き加工は、圧延とは異なり、圧力がミルの回転動作によって加えられるのではなく、圧縮領域の近くに局所的に加えられる力によって決まります。つまり、最大引抜き力は材料の引張強度によって制限され、この事実は細い線材を引抜くときに特に顕著です。[3]
冷間引抜加工の出発点は、適切な大きさの熱間圧延材です。
金属
引抜き加工が成功するかどうかは、材料の流れと伸びに左右されます。鋼、銅合金、アルミニウム合金は、一般的に引抜き加工される金属です。[4]
板金の絞り加工では、平らな金属板 (「ブランク」) から型が形作られるときに、材料は強制的に移動して型に合わせられます。材料の流れは、ブランクに加えられる圧力と、型またはブランクに塗布される潤滑剤によって制御されます。形が動きすぎると、部品にしわが生じます。これを修正するには、ブランクに圧力を強めたり、潤滑剤を弱めたりして材料の流れを制限し、材料が伸びたり、薄くなったりするようにします。圧力が強すぎると、部品が薄すぎて破損します。金属の絞り加工では、しわと破損の適切なバランスを見つけて、部品をうまく仕上げる必要があります。
板金絞りは、ワークピースが直径よりも長い場合に深絞りになります。ワークピースは、ピアシング、アイロニング、ネッキング、ローリング、ビーディングなどの他の成形プロセスを使用して処理されることが一般的です。浅絞りでは、絞りの深さは穴の最小寸法よりも小さくなります。
棒、管、および線の引き抜き加工はすべて同じ原理で行われます。つまり、開始材料をダイに通して直径を小さくし、長さを長くします。通常、ダイは引き抜きベンチに取り付けられています。ワークピースの開始端は、端がダイを通過できるように狭くまたは尖らせます。次に、端をグリップに置き、ワークピースの残りの部分をダイに通します。[1]
引抜き加工は、冷間成形で形作られた断面を作るのにも使えます。冷間引抜き加工された断面は、熱間押し出し加工された部品よりも精密で表面仕上げも優れています。加工硬化により、強度要件を満たす高価な合金の代わりに安価な材料を使用できます。[5]引抜き加工された棒やロッドはコイル状に巻くことができないため、ストレートプル引抜きベンチが使用されます。チェーンドライブは、最大30 m (98 フィート) のワークピースの引抜きに使用されます。油圧シリンダーは、より短い長さのワークピースに使用されます。[1]面積の減少は通常 20% から 50% に制限されます。これは、減少率が大きすぎると、延性にもよりますが、材料の引張強度を超えてしまうためです。特定のサイズや形状にするには、徐々に小さくなるダイスを複数回通過させ、中間の焼鈍処理が必要になる場合があります。[6] 管引き加工は、最初の材料が管であること以外は、棒引き加工と非常によく似ています。これは、直径を小さくし、表面仕上げを改善し、寸法精度を改善するために使用されます。マンドレルは、使用される特定のプロセスに応じて使用される場合と使用されない場合があります。また、壁の厚さを制御するために、フローティング プラグをチューブの内径に挿入することもできます。ワイヤー ドローイングは、サイズが小さくなる一連のダイスを通して材料を引き抜くことで、柔軟な金属 ワイヤーを製造するために長い間使用されてきました。これらのダイスは、いくつかの材料から製造されていますが、最も一般的なのはタングステン カーバイドとダイヤモンドです。
棒鋼および線材の冷間引抜工程は次のとおりです。
- チューブ潤滑: バーまたはチューブの表面には、冷間引抜きを容易にするためにリン酸塩や油などの引抜き潤滑剤が塗布されています。
- プッシュポインティング: バーまたはチューブの先端部を数インチ、スウェージングまたは押し出し加工で縮小し、引き抜きダイを自由に通過できるようにします。ダイの開口部は常に元のバーまたはコイル部分よりも小さいため、この処理が行われます。
- 冷間引抜、プロセス引抜: このプロセスでは、材料は室温で引抜かれます。ダイ開口部よりも小さいバーまたはコイルの縮小端は、ダイを通過して引抜機のグリップ装置に入ります。引抜機は、バーまたはコイルの残りの縮小されていない部分をダイに通して引っ張ります (「引き抜き」)。ダイはバーまたはコイルの断面を縮小し、そのプロファイルを形成し、長さを増やします。
- 完成品: 引抜加工された製品は「冷間引抜」または「冷間仕上げ」と呼ばれ、光沢のある仕上げ、高い機械的特性、改善された加工特性、および正確で均一な寸法公差を備えています。
- マルチパス引抜加工: 複雑な形状やプロファイルの冷間引抜加工では、目的の形状と許容差を実現するために、ワークピースを徐々に小さくなるダイ開口部を通して複数回引抜加工する場合があります。通常、材料は各引抜加工パスの間に焼きなまし処理され、延性を高め、冷間加工中に発生する内部応力を除去します。
- 焼鈍: これは、一般的に、引抜加工される材料を軟化させ、鋼の微細構造、機械的特性、および機械加工特性を修正し、製品の内部応力を除去するために使用される熱処理です。材料と希望する最終特性に応じて、焼鈍は冷間引抜加工の前、最中 (パス間)、または後に使用されます。
ガラス
同様の引き抜き工程は、ガラス吹きやガラス光ファイバーの製造にも応用されている。[7]
プラスチック
プラスチック引抜き加工は、冷間引抜き加工とも呼ばれ、金属棒に使用されるのと同じ加工法をプラスチックに適用したものです。[8]プラスチック引抜き加工は主にプラスチック 繊維の製造に使用されます。この加工法は、1930年にジュリアン・W・ヒルが初期のポリエステルから繊維を作ろうとしたときに発見されました。[9]
これは、材料がフィラメントに「紡糸」された後に行われます。つまり、溶融ポリマーを紡糸口金の細孔から押し出すことによって行われます。このプロセス中、個々のポリマー鎖は粘性 流のためにある程度整列する傾向があります。これらのフィラメントはまだ非晶質構造であるため、繊維をさらに整列させるために引き伸ばされ、結晶化度、引張強度、剛性が向上します。これはドローツイスターマシンで行われます。[9] [10]ナイロンの場合、繊維は紡糸長の4倍に引き伸ばされます。引き伸ばし中に形成された結晶は、 1つの鎖のアミド水素と別の鎖のカルボニル酸素との間の水素結合によって保持されます。 [10]ポリエチレンテレフタレート（PET）シートを2次元に引き伸ばして、機械的特性が向上した BoPET （二軸配向ポリエチレンテレフタレート）を作ります。
参照
参考文献
- ^ abc Degarmo、432ページ。
- ^ カルパクジャン、415–419ページ。
- ^ Ganoksin プロジェクト。「Rolling and Drawing」。2014 年 8 月 8 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ デガーモ、434ページ。
- ^ デガーモ、433-434ページ。
- ^ デガーモ、433ページ。
- ^ 「光ファイバー」www.thefoa.org。光ファイバー協会。 2015年4月17日閲覧。
- ^ デガーモ、461ページ。
- ^ ab Spinning the Elements – Cold Drawing、Chemical Heritage Foundation、2001-05-04にオリジナルからアーカイブ、2008-11-13に取得
- ^ ab Menzer, Valerie、Nylon 66、2005-06-13にオリジナルからアーカイブ、2008-11-13に取得。