塑性加工第5回目 • 今日のテーマ • 圧延（つぶして伸ばす）（一度に薄くせずロールを複数段にする理由） • 転造（ねじ、歯車）（形をただ転写するだけではない、強くなる） • せん断加工（同じ穴を大量に加工可能）（穴をあけるのも大事な塑性加工）圧延加工 (Rolling) 回転する２つのロール間に素材を通して、連続的に圧縮力を加えて厚みを減少させる P  pmbL  pmb R(h1  h2 ) P：圧延荷重について pm：圧力の平均 b：板幅 L：接触部の投影長さ R：ロール半径 L R h1 h2 T：圧延トルクについて λ：トルクアーム係数 T 2λLP 2λ R h1 h2 P ロールを複数段にする理由①【摩擦角ρ】 Fx p R cos pR sin 0 tan tan 材料がロールにかみ込まれるためには，摩擦角ρよりも接触角αを小さくするしたがって圧延により圧下量が大きい場合，一度にかみ込めないので，ロール1段で完了せず，複数段になる．ロールを複数段にする理由②【圧延荷重 P】 P  pmbL  pmb R(h1  h2 ) T 2λLP 2λ R h1 h2 P P, Tを小さくするには、ロール径Rを小さくするしたがって圧延が1段で完了せず，複数段になる．ロール径が小さくなるとロールがたわむので，大径の支えロールが必要圧延機圧延ロール • 材質鋳鉄（サンドロール，チルドロール，グレンロール），鋳鋼，鍛鋼 • ロールクラウンロールの中央の直径を端部よりわずかに大きくする（圧延された板の幅方向の板厚の不均質を防止するため）管材加工薄肉管は引抜加工それ以外の管は，板を管状に丸めて溶接、鍛接、または丸棒に穴をあけ肉厚を減じて長さを伸ばす加工【継目なし管】丸棒に穴あけして中空素材とし（せん孔）、圧延または押抜きで延伸するロール素材心金棒心金ロールマンネスマンせん孔機：中高の二重円錐形のロールを上から見て平行に、水平方向に互いに反対方向傾けて設置し、丸棒を圧縮回転させる主ロール戻しロール心金棒心棒（プラグ）管材プラグミル：半円形の溝をもつロールと心金、戻しロールにより管を延伸圧延する磨管機（リーラ；Reeler）：管の肉厚を均一にするロール心金棒素管定型圧延機（サイザー；Sizer）：外径、真円度を仕上げるロール管【圧延以外の管製作：鍛接管】帯鋼（スケルプ）をベル又は加圧ロールを通して圧縮（鍛接）して引抜く連続突合せ鍛接管：フレッツムーン法重ね鍛接管【圧延以外の管製作：電気溶接管】成形ロールで円形にし、電気抵抗溶接（電縫管）、又はアーク溶接する UOプレス方式：縁曲げ、U 曲げ、 O 曲げ板板 Uプレス Oプレススパイラル方式：スパイラル状に巻いて、合わせ目を溶接外面溶接内面溶接板曲げ成形ロールエルハルトせん孔法：円筒状のダイスに素材を入れ、管の内径に相当するポンチで押して穴をあけるポンチダイス素材底板ねじと歯車の転造加工（Thread rolling, Gear rolling）素材を型で押し付けて転動し、型を素材に刻印するねじの転造 • 平形ダイス転造法 • 丸形ダイス式転造法 • プラネタリ式転造法【特徴】・素材と工具とは局部的に接触して塑性加工が進むため、小さな加工力で成形可能・ねじ底や歯元など使用時に高い応力を受ける部分が加工硬化される・繊維状の流線が得られるので、静的強さ、衝撃強さ、疲れ強さが高い切削転造ねじ転造による変形 • ねじ山が盛り上げられてゆく加工過程 • ねじ山の頂上に切れ込み，頂点割れが生じる歯車の転造 • ラック形工具による創成転造法 • ピニオン形工具による創成転造法 • 成形転造法サイエンスチャンネル making 238 歯車転造による変形 • ねじ転造ではねじ山が工具によって半密閉状態になるのに対し，歯車転造では成形される歯形の一部分ずつが工具と接触しながら変形されるため，歯形に対して左右対称に成形されず，回転方向に材料が流れて片側だけが余分に盛り上がる． • モジュール３以下冷間転造 • モジュール３以上熱間転造球の転造 • 転がり軸受用の鋼球サイエンスチャンネル making 63 段付き軸の転造 • ヘリカルロール加工せん断加工 (shearing ) 一対の刃の間に加工物をはさみせん断応力で所要の形状、寸法に切断する【せん断加工】せん断打抜き穴あけ縁取り縁仕上げ打抜き：打抜かれたものが製品穴あけ：基の薄板が製品縁取り：絞り製品の耳やばりの除去縁仕上げ：切り口面を削り平滑面とする【直刃の形状】 B D A E ε α β γ C O α：すき間角（逃げ角）、切断した材料と刃先にすき間をあける β：刃先角（刃物角）、小さくすると切れ味が良くなる ε：シャ角、せん断荷重を少なくする γ：前傾斜角、刃先角を鋭角にする【刃先の形状】 α 上刃ポンチ β β γ 下刃ダイス α せん断刃 α 抜型（α：すき間角 β：刃先角 γ：前傾斜角）せん断機構：クリアランスとせん断切り口の形状せん断加工の応力ポンチ引張応力圧縮応力ダイスせん断曲げ応力【せん断機構】 P ポンチ P,P’:せん断力 C:クリアランス F,F’: 側方力 F 素材き裂曲げ作用 F’ ダイスくさび作用 P’ C せん断口の形状せん断口の形状打抜き加工 • 打抜き（外周を打抜く場合）ポンチ径：製品より小さめの穴径ダイス径：製品の穴径 • 穴あけ（内周を打抜く場合）ポンチ径：製品の穴径ダイス径：製品より大きめの穴径 • 両方（内，外周を同時に打抜く場合）打抜き加工の板取り • 送りさん • 抜きさん両方とも板厚の１～1.5倍最低1mm ポンチとダイス【抜型】：プレス機械に設置するポンチとダイスの位置関係が適正であることが重要ポンチとダイスを一組とするポンチホルダガイドブッシュガイドポストダイホルダダイセット：ガイドブッシュを圧入したポンチホルダとガイドポストを圧入したダイホルダ送り抜き型と総抜き型 2工程以上を必要とする打ち抜き（順次穴あけと打ち抜きを行う）組合せ型（型の製作が高価）精密せん断加工 • 仕上げ抜き法ダイスの刃先に丸みを付け，クリアランスをできるだけ小さくした打抜き • 上下抜き法クリアランスの小さい上下のポンチを，上下あるいは下上に動かして打抜く，かえりはないがだれは残る • 精密打抜き法板押さえあるいはダイス面の突起を材料に食い込ませた上下抜き法，ダイスに丸みを付けた仕上げ抜き法も重ねあわされる． • 圧縮せん断法