專利名稱：異形線材的成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
異形線材的成形裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種適于異形截面的線材的成形等的異形線材的成形裝置，該異形截面的線材用于例如發(fā)動機(jī)用活塞環(huán)等。
背景技術(shù)：
[0002]為了應(yīng)對近年來的發(fā)動機(jī)的高轉(zhuǎn)速化、高功率化的要求，對于高負(fù)荷的活塞環(huán)，從以往的鑄鐵制變?yōu)殇撝?，使用高合金不銹鋼等特殊鋼。[0003]在活塞環(huán)中，有截面形狀酷似H形的油環(huán)、截面形狀在左右不同的側(cè)環(huán)片(side rail)、隔圈(spacer)和壓力環(huán)，分別具有異形截面。在這些活塞環(huán)中，使用具有截面為酷似H形的復(fù)雜的異形截面的油環(huán)，對于作為材料的活塞環(huán)用線材，要求具有嚴(yán)格的尺寸精度。[0004]現(xiàn)在，如上述的異形截面的活塞環(huán)用線材的成形，例如如專利文獻(xiàn)1所公開地那樣，提出有以下的技術(shù)方案，即，將圓線成形為矩形線之后，使線材在1個成形單元或成串地排列多個成形單元而成的成形裝置中成形，該成形單元由非驅(qū)動的前級四輥式十字形輥模頭(turks head)與動力驅(qū)動的后級四輥式十字形輥模頭組合而成。[0005]所提出的技術(shù)方案將以往分為3 5次地成形、并在3 5次成形的中間進(jìn)行應(yīng)力消除退火的工序，通過1 2次地成形并省略或者削減中間的應(yīng)力消除退火，能夠大幅地提高效率和降低成本，在這點上是優(yōu)異的。[0006]可是，在前道工序成形為矩形線的狀態(tài)下使在線材中殘存有彎曲、扭曲的材料成形為異形線材時，在咬入到四輥軋機(jī)中時、軋制中，向軋輥孔型的填充狀態(tài)變得不均勻，存在不能成形為規(guī)定的形狀的問題。[0007]本實用新型的發(fā)明人對于在上述異形線材的成形前后的線材中產(chǎn)生的彎曲，提出以下的技術(shù)方案，即，通過使線材在由四輥軋機(jī)構(gòu)成的成形單元之前和之后分別設(shè)置矯直機(jī)(leveller)的異形線材的成形裝置中成形，能夠解決上述產(chǎn)生的彎曲(專利文獻(xiàn)2)。[0008]專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-39103號公報[0009]專利文獻(xiàn)2 日本特開2010-201492號公報[0010]上述專利文獻(xiàn)2所公開的成形裝置，在能夠解決在異形線材的成形前后的線材中產(chǎn)生的彎曲的點上是有利的。[0011]可是，對于例如在前道工序中成形為矩形線的狀態(tài)的線材、去皮后的線材、退火后的線材和拉拔后的線材，通過軋制在這些線材的材料表面上附著有異物的材料而使這些線材成形為異形線材時，異物嵌入異形線材的表面，可能在異形線材表面上產(chǎn)生缺陷，該異物是拉拔潤滑劑、爐內(nèi)堆積物等成為污垢的主要原因。此外，材料咬入到四輥軋機(jī)中時，異物有時附著在軋輥表面。在軋輥表面附著有異物的狀態(tài)下進(jìn)行軋制時，線材向軋輥孔型的填充狀態(tài)變得不均勻，也存在不能成形為高精度的規(guī)定的形狀的問題。[0012]此外，在材料線材表面附著有不連續(xù)的異物的線材被咬入到動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)中時，由于異物使軋輥與線材之間的摩擦狀態(tài)局部地變化，因此有時產(chǎn)生軋輥打滑。由于該軋輥打滑，存在異形線材的成形后的線材表面產(chǎn)生軋輥的劃痕缺陷的問題。這些問題對異形線材的成形性和成形后的線材的品質(zhì)帶來較大的影響。實用新型內(nèi)容[0013]本實用新型的目的在于提供一種解決材料表面的由污垢等引起的異物附著的問題，并能夠獲得成形性、表面潔凈度優(yōu)異的高尺寸精度的異形線材的成形裝置。[0014]本實用新型的發(fā)明人研究異形線材的尺寸精度的問題，并發(fā)現(xiàn)通過采用用于清洗成形前的材料的表面的清洗裝置，能夠較大程度地改善在異形線材的成形后產(chǎn)生的表面潔凈度、尺寸精度的問題，并得到本實用新型。[0015]即本實用型為作為成形單元具有四輥軋機(jī)的異形線材的成形裝置，在上述成形單元的最前一級配置用于清洗線材表面的清洗裝置。[0016]優(yōu)選上述清洗裝置利用溶劑清洗上述線材表面，進(jìn)一步優(yōu)選通過對上述溶劑施加超聲波振動而進(jìn)行清洗。[0017]優(yōu)選在上述成形單元中，成串地配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)。[0018]此外，優(yōu)選成串地排列配置多個上述成形單元，在上述成形單元中，成串配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)。[0019]此外，優(yōu)選在最后一級的上述成形單元之后，配置由一臺或者多臺非驅(qū)動的四輥軋機(jī)構(gòu)成的精加工單元。[0020]根據(jù)本實用新型，通過在由四輥軋機(jī)構(gòu)成的成形單元的最前一級配置清洗裝置， 能夠較大程度地改善在異形線材的成形后產(chǎn)生的表面潔凈度、尺寸精度的問題，能夠極大地提高用于活塞環(huán)等的異形線材的制造。


[0021]圖1是表示本實用新型的異形線材的成形裝置的一例的圖。[0022]圖2是表示實施例中成形了的異形線材的截面的圖。[0023]圖3是表示本實用新型的異形線材的成形裝置所具有的清洗裝置的一例的圖。[0024]圖4是表示本實用新型的異形線材的成形裝置的另一例的圖。[0025]圖5是表示本實用新型的異形線材的成形裝置的再一例的圖。
具體實施方式
[0026]本實用新型最重要的特征在于，在由四輥軋機(jī)構(gòu)成的成形單元的最前一級配置用于清洗材料的線材表面的清洗裝置。[0027]如上所述，在成形為異形線材之前的線材表面上，有時附著有拉拔潤滑劑、爐內(nèi)堆積物等污垢。即使在污垢等異物少量地附著在材料線材的表面的狀態(tài)下成形為截面異形線材時，也會產(chǎn)生尺寸精度的問題、誘發(fā)在異形線材表面產(chǎn)生缺陷的問題。這在四輥軋機(jī)中成形例如用于活塞環(huán)等要求具有非常高尺寸精度的異形線材時，成為特別大的問題。[0028]為了獲得規(guī)定的異形截面形狀和表面潔凈度，重要的是使材料表面始終保持均勻的潔凈。因而，本實用新型的異形線材的成形裝置在由四輥軋機(jī)構(gòu)成的成形單元的最前一級配置有用于清洗線材表面的清洗裝置。[0029]在本實用新型的異形線材的成形裝置中能夠適用的用于清洗線材表面的清洗裝置中，有利用刷子擦拂等的機(jī)械方式、利用激光等的物理方式、使用清洗液等溶劑的化學(xué)方式。這些清洗方式能夠通過與要制造的異形線材的形狀尺寸對應(yīng)地適宜選擇，也可以連續(xù)地使用機(jī)械方式和化學(xué)方式等以復(fù)合方式進(jìn)行清洗。[0030]在本實用新型的異形線材的成形裝置中，優(yōu)選設(shè)置在成形單元的最前一級處的清洗裝置使用采用了清洗液等溶劑的化學(xué)方式。作為在化學(xué)方式中使用的溶劑，除了溶劑以外能夠使用水、溫水(一般情況下30°C以上)。其中溫水對人體的影響小，且易于進(jìn)行供給以及廢棄的處理。此外，附著在線材表面上的污垢等異物多為在前道工序中附著的、主成分為金屬皂等的拉拔潤滑劑，由于該拉拔潤滑劑易于在溫水中溶解的性質(zhì)，最優(yōu)選使用溫水作為溶劑。[0031]此外，在本實用新型中適用的清洗裝置優(yōu)選的是，作為促進(jìn)清洗效果的輔助機(jī)構(gòu)在清洗槽內(nèi)設(shè)置超聲波振子，并對溶劑施加超聲波振動，通過使溶劑振動能夠進(jìn)一步提高清洗效果。[0032]圖3表示在本實用新型的異形線材的成形裝置中能夠適用的清洗裝置的一例。較佳的清洗裝置是例如如圖3所示的、將溶劑浸在由溢流槽圍成的清洗槽內(nèi)并通過使線材在溶劑內(nèi)通過而去除線材表面的污垢等異物的裝置。[0033]為了在更換溶劑時易于排出溶劑，在圖3所示的清洗裝置的溢流槽31的底面上安裝有帶閥的水管38。在溢流槽31和清洗槽30的前表面的一部分和后表面的一部分上設(shè)有供線材通過的狹縫。從清洗槽30的狹縫的間隙流出的溶劑積存在溢流槽31內(nèi)，利用設(shè)在溢流槽31內(nèi)的泵37，使溶劑再次返回到清洗槽30中。此外，在清洗槽30內(nèi)的底面上設(shè)置超聲波振子32，使其能夠?qū)θ軇┦┘映暡ㄕ駝?。超聲波振動的調(diào)整能夠通過超聲波振蕩器33的輸出進(jìn)行調(diào)整。[0034]此外，優(yōu)選在清洗槽30和溢流槽31的狹縫出口處分別設(shè)置擦拭紙或擦拭布34，并擦去附著在線材上的污垢和溶劑。此外，優(yōu)選在溢流槽31的出口側(cè)設(shè)置用于去除附著在線材上的溶劑的空氣擦拭器(air wiper) 35。[0035]此外，為了使線材在清洗槽30內(nèi)的溶劑的規(guī)定高度下通過，優(yōu)選設(shè)置能夠調(diào)整清洗槽30高度的升降臺39。[0036]圖1表示本實用新型的異形線材的成形裝置的一例。如圖1所示，對于本實用新型的異形線材的成形裝置的一例，采用如下結(jié)構(gòu)，即，在緊接放線機(jī)1之后配置蓄積張力調(diào)節(jié)輥7、清洗裝置2，并在清洗裝置2之后排列兩個成形單元，該成形單元通過成串配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4而構(gòu)成，并在后一級的成形單元之后配置有由非驅(qū)動的四輥軋機(jī)構(gòu)成的精加工單元5、雙筒繞線輥9、卷繞機(jī)6。[0037]對于配置在放線機(jī)1與清洗裝置2之間的蓄積張力調(diào)節(jié)輥7以及配置在動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4與精加工單元5之間的張力調(diào)節(jié)輥8而言，為了將該張力調(diào)節(jié)輥7和張力調(diào)節(jié)輥8各自位置的張力保持為恒定，控制配置在緊接該張力調(diào)節(jié)輥7和張力調(diào)節(jié)輥8之前的放線機(jī)1、動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4的轉(zhuǎn)速。[0038]在圖1所示的異形線材的成形裝置的一例中，作為成形單元只配置有一級前級的非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3，但是也能夠配置兩級以上的非驅(qū)動的四輥軋機(jī)。此外，后級的動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4只配置有一級，但是也能夠配置兩級以上的動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)。[0039]此外，也能夠排列多個成形單元，該成形單元由非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4成串配置構(gòu)成。此外，只配置有一級由非驅(qū)動的四輥軋機(jī)構(gòu)成的精加工單元 5，但是精加工單元5也能夠配置有兩級以上的非驅(qū)動的四輥軋機(jī)。[0040]此外，在圖1所示的異形線材的成形裝置的一例中，只配置有四輥軋機(jī)，但是也可以在本實用新型的異型線材的成形裝置中，在成形單元之間配置在上下或者左右為一對的二輥軋機(jī)。[0041]圖4表示本實用新型的異形線材的成形裝置的另一例。如圖4所示，在本實用新型的異形線材的成形裝置中，也可以作為如下結(jié)構(gòu)，即，在放線機(jī)1之后配置蓄積張力調(diào)節(jié)輥7、清洗裝置2，并在清洗裝置2之后成串地排列三個成形單元，該成形單元通過成串地配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4而成，并在前兩個成形單元之后配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3，并在最后的成形單元之后成串地排列兩個精加工單元5，在最后的精加工單元5之后配置雙筒繞線輥9、卷繞機(jī)6。通過如上述地配置成形單元，能夠使油環(huán)用線材、 側(cè)環(huán)片用線材、隔圈用線材和壓力環(huán)用線材高尺寸精度地成形，其中最適于油環(huán)用線材的成形。[0042]此外，圖5表示本實用新型的異形線材的成形裝置的再一例。如圖5所示，在本實用新型的異形線材的成形裝置中，也可以作為如下結(jié)構(gòu)，即，在放線機(jī)1之后配置蓄積張力調(diào)節(jié)輥7、清洗裝置2，并在清洗裝置2之后成串地排列三個成形單元，該成形單元通過成串地配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4而成，并在最后的成形單元之后成串地排列五個精加工單元5，在最后的精加工單元5之后配置有雙筒繞線輥9、卷繞機(jī)6。通過如上述地配置成形單元，能夠使油環(huán)用線材、側(cè)環(huán)片用線材、隔圈用線材和壓力環(huán)用線材高尺寸精度地成形，其中最適于壓力環(huán)用線材的成形。[0043]本實用新型的異形線材的成形裝置的成形單元，優(yōu)選成串地配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4。[0044]通過在成形單元中使用非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3，能夠減小壓下率，其結(jié)果，軋制載荷也變小。由此，來自線材的對四輥軋機(jī)的反作用力也變小，因此能夠在四輥軋機(jī)的小變形量區(qū)域中進(jìn)行軋制。通過在四輥軋機(jī)的小變形量區(qū)域中進(jìn)行軋制，能夠抑制由軋輥振動引起的尺寸變動，因此能夠成形高尺寸精度的異形線材。[0045]此外，通過在成形單元中使用動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4，能夠降低在異形線材上來自卷繞機(jī)側(cè)所施加的前方張力。由此，即使與非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3相比加大壓下率也不會使前方張力增加，因此能夠抑制由線材的伸長引起的尺寸變動(縮小)和斷裂，能夠確保向軋輥孔型的高填充率。[0046]本實用新型的異形線材的成形裝置的成形單元，優(yōu)選成串地排列多個由非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4成串配置而成的單元。由此，能夠?qū)⒚颗_四輥軋機(jī)的壓下率抑制得較小，能夠減少軋輥的磨損和損壞。[0047]此外，通過成串地排列多個成形單元，能夠按照將軋輥的孔型形狀逐漸接近產(chǎn)品形狀這樣的軋制表(pass schedule)使線材成形，能夠不阻礙線材的金屬流動地進(jìn)行線材的成形。由此，能夠成形高尺寸精度的異形線材，而且能夠省略軋制次數(shù)和中間退火(工序間退火)。[0048]本實用新型的異形線材的成形裝置，優(yōu)選在上述成串地排列的多個成形單元的最后一級，配置由一臺或多臺四輥軋機(jī)構(gòu)成的精加工單元5。為了獲得高尺寸精度的異形線材，需要使在最終一級中的壓下為小幅壓下。在通過在最后一級配置動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)而將壓下率抑制得較小地進(jìn)行成形的情況下，可能因動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)的驅(qū)動力產(chǎn)生軋輥打滑，并在異形線材上產(chǎn)生缺陷。因此，通過使用由不受驅(qū)動力影響的非驅(qū)動的四輥軋機(jī)構(gòu)成的精加工單元5，即使將壓下率抑制得較小也能夠抑制軋輥打滑，能夠成形無缺陷的高尺寸精度的異形線材。[0049]此外，通過在精加工單元5中使用非驅(qū)動的四輥軋機(jī)，能夠減小壓下率，使軋制載荷也變小。由此，來自線材的對四輥軋機(jī)的反作用力也變小，因此能夠在四輥軋機(jī)的低剛性區(qū)域中進(jìn)行軋制。通過在四輥軋機(jī)的低剛性區(qū)域中進(jìn)行軋制，能夠抑制由軋輥振動引起的尺寸變動，因此能夠成形更高尺寸精度的異形線材。實施例[0050]如圖1所示，使用下述的異形線材的成形裝置進(jìn)行了軋制，即，在放線機(jī)1之后配置蓄積張力調(diào)節(jié)輥7、清洗裝置2，并在清洗裝置2之后成串地排列兩個成形單元，該成形單元是成串地配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)3和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)4而構(gòu)成的，并在最后的成形單元之后配置了由非驅(qū)動的四輥軋機(jī)構(gòu)成的精加工單元5、雙筒繞線輥9、卷繞機(jī)6。材料使用直徑為5. Omm的0. 8% C-17% Cr的鋼(質(zhì)量％ )，成形為圖2所示的、作為厚度為3. 07mm 寬度為4. 07mm的活塞環(huán)用線材的異形線材。此時，通過清洗裝置2的速度設(shè)為30m/min。[0051]清洗裝置2如圖3所示，在能夠調(diào)整高度的升降臺39上，配置由長度為800mm、寬度為600mm、深度為200mm的溢流槽31包圍的長度為450mm、寬度為350mm、深度為300mm的清洗槽30，并在該清洗槽30的底面上設(shè)置有超聲波振子32。在清洗槽30內(nèi)，充滿作為溶劑的40°C 45°C的溫水。此時，在溢流槽31和清洗槽30的前表面的一部分和后表面的一部分設(shè)有供線材通過的狹縫。從清洗槽30的狹縫的間隙流出的溫水積存在溢流槽31內(nèi)， 利用設(shè)在溢流槽31內(nèi)的水中泵37，再次使該溫水返回到清洗槽30。此外，在溢流槽31的底面上安裝有帶閥的水管38。[0052]此外，在清洗槽30和溢流槽31的狹縫出口處分別設(shè)置擦拭紙34，擦去了附著在線材上的污垢和清洗液。此外，在溢流槽31的出口側(cè)設(shè)置空氣擦拭器35，去除了附著在線材上的溫水。[0053]在圖1的異形線材的成形裝置中完全不使用清洗裝置地使異形線材成形時，在異形線材的表面上確認(rèn)到多處嵌入缺陷，該嵌入缺陷寬度為2mm、長度為20mm、深度為5 μ m左右，被認(rèn)為是由于污垢等異物的壓入引起的。[0054]另一方面，在通過使用本實用新型例的清洗裝置2而成形了的異形線材的表面上，未發(fā)現(xiàn)有由于污垢等異物的壓入引起的嵌入缺陷，能夠確認(rèn)到本實用新型的有效性。[0055]附圖標(biāo)記的說明[0056]1、放線機(jī)；2、清洗裝置；3、非驅(qū)動四輥軋機(jī)；4、動力驅(qū)動四輥軋機(jī)；5、精加工單元；6、卷繞機(jī)；7、蓄積張力調(diào)節(jié)輥；8、張力調(diào)節(jié)輥；9、雙筒繞線輥；30、清洗槽；31、溢流槽； 32、超聲波振子；33、超聲波振蕩器；34、擦拭紙；35、空氣擦拭器；37、水中泵；38、帶閥的水管；39、升降臺。
權(quán)利要求1.一種異形線材的成形裝置，其是作為成形單元包括四輥軋機(jī)的成形裝置，其特征在于，在上述成形單元的最前一級配置用于清洗線材表面的清洗裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形線材的成形裝置，其特征在于， 上述清洗裝置是利用溶劑清洗上述線材表面的清洗裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異形線材的成形裝置，其特征在于，上述清洗裝置是通過對上述溶劑施加超聲波振動而進(jìn)行清洗的清洗裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的異形線材的成形裝置，其特征在于， 在上述成形單元中，成串地配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的異形線材的成形裝置，其特征在于，成串地排列配置多個上述成形單元，在上述成形單元中，成串地配置非驅(qū)動的四輥軋機(jī)和動力驅(qū)動的四輥軋機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的異形線材的成形裝置，其特征在于，在最后一級上述成形單元之后，配置由一臺或者多臺非驅(qū)動的四輥軋機(jī)構(gòu)成的精加工單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的異形線材的成形裝置，其特征在于， 上述異形線材為活塞環(huán)用線材。
專利摘要本實用新型的目的在于提供一種解決材料表面的污垢等異物附著的問題，并能夠獲得成形性優(yōu)異的高尺寸精度的異形線材的成形裝置。本實用新型是作為成形單元具有四輥軋機(jī)的異形線材的成形裝置，在上述成形單元的最前一級設(shè)置用于清洗線材表面的清洗裝置，上述清洗裝置優(yōu)選利用溶劑清洗上述線材表面，進(jìn)一步優(yōu)選通過對上述溶劑施加超聲波振動而進(jìn)行清洗。
文檔編號B21B1/16GK202316573SQ20112044145
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者水谷行隆 申請人:日立金屬株式會社