プラグを用いない抽伸加工

3.2.1.1項の解析結果から，プラグを用いない抽伸加工ではダイス半角に関わらず偏肉率

が加工前後で減少する．本項ではこの現象を考察する．前章のFig. 3.1.5で定義した長手方 向距離laにおける，la＝99mmがlp＝0mmとなる位置の加工中における，加工中の肉厚tdと

偏肉td，偏肉率Edを，Fig. 4.2.1に示すダイステーパ部とベアリング部の境界からの長手方

向距離lpを用いて，Fig. 4.2.2～Fig. 4.2.5に示す．いずれのダイス半角においても薄肉側，

厚肉側ともに，15mm ≧lp≧ 3mmの区間で肉厚は増加し，それにともない偏肉，偏肉率は 減少する．また，3mm ≧lp≧ 0mmの区間でダイス半角が大きいほどに肉厚は大きく減少 し，偏肉や偏肉率も同様に減少する．＝ 6°の条件では，3mm ≧lp≧ 0mmの区間での 肉厚や偏肉，偏肉率の変化は非常に小さい．したがって，ダイス半角が小さい場合には

15mm ≧lp≧ 3mmの区間における肉厚の増加の影響のみで，偏肉率がわずかに減少する．

対して，＝ 12，15°の条件では，15mm ≧lp≧ 3mm の区間における増肉による偏肉率

の減少と，3mm ≧lp≧ 0mmの区間における肉厚の急激な変化による偏肉率の減少の2つ が作用しする．

ここで，＝ 6，15°の条件における，la＝99mmがlp＝0mmとなる位置の加工中におけ るを加工中の円管の周方向偏差応力の平均値をFig. 4.2.6 (a)，Fig. 4.2.7 (a)に示す．周方向偏 差応力が負の値の場合，周方向に圧縮変形が生じていることを示している．15mm ≧lp≧ 3mmの範囲では，ダイス半角の違いによる差は少なく，周方向の圧縮応力が生じることで 薄肉側と厚肉側の両方の肉厚で，加工が進むにつれて肉厚が増加し，偏肉率が減少する．

また，Fig. 4.2.6 (b)，Fig. 4.2.7 (b)に示す周方向偏差応力の拡大図を見ると，薄肉側の周方向

偏差応力が厚肉側よりもわずかに大きく，薄肉側が厚肉側よりも増肉するため，偏肉も同 様に減少する．

第4章 偏肉率減少を目的とした工具形状の提案 39

Fig. 4.2.1 Definition of position from boundary between bearing and taper parts

Fig. 4.2.2 Thickness distribution on thinnest side during drawing without plug (dt =31.5mm, t0ave=3.2mm)

l

Chucking Drawing tube

Die

Plug

2.98 3.03 3.08 3.13 3.18

-5 0

5 10

15

6 12 15

Position from boundary

between bearing and appoach of die l_p/mm Thickness on thinnest side during drawingtdmin/mm

Die half angle

/°

bearing part taper

part Drawing direction

第4章 偏肉率減少を目的とした工具形状の提案 40

Fig. 4.2.3 Thickness distribution on thickest side during drawing without plug (dt =31.5mm, t0ave=3.2mm)

Fig. 4.2.4 Distribution of thickness variation during drawing without plug (dt =31.5mm, t0ave=3.2mm)

3.16 3.21 3.26 3.31 3.36

-5 0

5 10

15

6 12 15

Position from boundary

between bearing and appoach of die lp/mm Thickness on thickest side during drawing tdmax/mm

Die half angle

/°

bearing part taper

part Drawing direction

0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21

-5 0

5 10

15

6 12 15

Position from boundary

between bearing and appoach of die lp/mm Thickness variation during drawing⊿td/mm

Die half angle

/°

bearing part taper

part Drawing direction

第4章 偏肉率減少を目的とした工具形状の提案 41

Fig. 4.2.5 Distribution of thickness variation rate during drawing without plug (dt =31.5mm, t0ave=3.2mm)

(a) Deviaoric hoop stress (15≧lp≧-5) (b) Deviaoric hoop stress (10≧lp≧5) Fig. 4.2.6 Distribution of deviaoric hoop stress during drawing without plug

(=6°, dt =31.5mm, t0ave=3.2mm) 0.050

0.055 0.060 0.065

-5 0

5 10

15

6 12 15

Position from boundary

between bearing and appoach of die l_p/mm

Thickness variation rate during drawingEd Die half angle

/°

bearing part taper

part Drawing direction

-100 -50 0 50

-5 0

5 10

15

Position from boundary

between bearing and appoach of die lp/mm bearing

part taper

part Drawing direction

Deviatoric hoop stresss' /MPa

-55 -45 -35

5 6 7 8 9 10

Position from boundary

between bearing and appoach of die l_p/mm

-100 -50 0 50

-5 0

5 10 15

Position from boundary between bearing and taper parts lp/mm Deviatoric hoop stresss' /MPa

(a)

(b)

(c)

Die half angle = 4.5°

Drawing direction Thinnest side

Thickest side

-100 -50 0 50

-5 0

5 10 15

Position from boundary between bearing and taper parts lp/mm Deviatoric radial stresssrd' /MPa

(a)

(b)

(c)

第4章 偏肉率減少を目的とした工具形状の提案 42

(a) Deviaoric hoop stress (15≧lp≧-5) (b) Deviaoric hoop stress (10≧lp≧5) Fig. 4.2.7 Distribution of deviaoric hoop stress during drawing without plug

(=15°, dt =31.5mm, t0ave=3.2mm)

-100 -50 0 50

-5 0

5 10

15

Position from boundary

between bearing and appoach of die l_p/mm bearing

part taper

part Drawing direction

Deviatoric hoop stresss' /MPa

-55 -45 -35 -25

5 6 7 8 9 10

Position from boundary

between bearing and appoach of die l_p/mm -55

-45 -35 -25

5 6 7 8 9 10

Position from boundary

between bearing and appoach of die l_p/mm Thickest side

Thinnest side Die half angle = 15°

第4章 偏肉率減少を目的とした工具形状の提案 43