专利名称：：异形线材的成形装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种异形线材的成形装置，其适用于发动机用活塞环等使用的异形截面的线材的成形等。
背景技术：
：由于近年来的发动机的高旋转、高输出的发展方向，高负荷的活塞环由以往的铸铁制转换为钢制，而采用高合金不锈钢等特殊钢。在活塞环中，有截面形状近似H形的油环、截面形状左右不同的侧轨、隔圈及压缩环，分别具有异形截面。在这种活塞环中，有截面近似H形的具有复杂的异形截面的活塞环作为油环使用，对于作为原材的活塞环用线材要求严格的尺寸精度。现在，这样的异形截面的活塞环用线材的成形例如如专利文献1(日本特开2003-39103号公报)所述，有以下提案在将圆线成形为矩形线后，将非驱动的前段四辊式十字形辊模和动力驱动的后段四辊式十字形辊模组合的成形单元通过1个单元或串联地排列多个单元的成形装置成形。该提案将以往分35次成形且中间进行消除应力退火的工序转变为以12次成形且省略或削减中间的消除应力退火的工序，由此，具有能够大幅度提高效率且降低成本的优点。上述专利文献1所述的成形装置虽然在大幅度提高效率和降低成本方面有利，但若以例如前一道工序成形为矩形线的状态，将在线材上残存有弯曲或扭曲的原材料成形为异形线材，则在啮入四辊式十字形辊模时或在轧制中，产生对辊孔型的填充状态不均勻、不能成形为规定的形状的问题。另外，由于轧制中的辊磨损及热膨胀等，出现了在成形后的线材上产生弯曲的问题。这些问题会给异形线材的成形性及下一工序的加工带来很大影响。
发明内容本发明的目的在于提供一种异形线材的成形装置，其解决在异形线材的成形前后的线材上产生弯曲的问题，成形性良好且具有高尺寸精度。本发明者探讨在异形线材的成形前后产生弯曲的问题，通过在成形前后采用弯曲矫正机构，能够大幅度改善异形线材的尺寸精度和在下一道工序中的成形性，从而形成本发明。即本发明提供一种异形线材的成形装置，其具有作为成形单元的四辊式十字形辊模，在所述成形单元的前段和后段分别配置有矫直机。优选所述成形单元中非驱动的四辊式十字形辊模和动力驱动的四辊式十字形辊模串联地配置。并且，优选所述成形单元中非驱动的四辊式十字形辊模和动力驱动的四辊式十字形辊模串联地排列多个单元。此外，优选在所述成形单元的最后段，配置单个或多个由非驱动的四辊式十字形辊模构成的精加工单元。发明效果根据本发明，通过在由四辊式十字形辊模构成的成形单元的前段和后段配置矫直机，从而能够抑制在异形线材的成形前后产生的弯曲，能够飞跃性地提高用于活塞环等的异形线材的制造。图1为表示本发明的异形线材的成形装置的一例的图。图2为表示在实施例中成形的异形线材的截面的图。图3为表示在异形线材中产生的横向弯曲量的示意图。图4为表示本发明的异形线材的成形装置具备的辊式矫直机的排列的一例的图。图5为表示本发明的异形线材的成形装置具备的辊式矫直机(上下方向)的啮合量的一例的示意图。图6为表示本发明的异形线材的成形装置的另一例的图。图7为表示本发明的异形线材的成形装置的另一例的图。具体实施例方式本发明的最重要的特征在于，在由四辊式十字形辊模(4方口一>夕一夕V)形成的成形单元的前段和后段配置矫直机。如上所述，若线材卷绕到滚筒等上，则线材上容易产生卷绕缺陷等变形。若将在线材上残存有弯曲或扭曲等变形的线材使用四辊式十字形辊模成形为异形线材，则线材不能相对于辊孔型的面垂直地进入。其结果是，对辊孔型的填充状态不均勻，不能成形为规定的形状或使弯曲增大。为得到规定的异形截面形状，在轧制时使线材相对于辊孔型的面垂直地啮入是很重要的。因此，在本发明中，在成形单元的前段设置矫直机，用于在使线材啮入辊孔型之前将线材的弯曲矫正。并且，在轧制中的四辊式十字形辊模中，在使用左右同样的孔型形状的辊进行轧制时，若例如左右辊的辊孔型的磨损状态不同，则使线材啮入辊时的润滑状态不同，轧制后的线材的金属塑性流动产生差异。其结果是，由于左右的线材的伸长量不同，因此在线材上产生弯曲。并且，在使用左右不同的辊孔型成形异形线材时，由于由辊对线材施加的左右各边上的变形产生差异，左右的线材的伸长量不同，因此在线材上产生弯曲。并且，若连续进行异形线材的成形，则根据四辊式十字形辊模所用的辊的孔型形状，由各辊对异形线材施加的变形量不同，因此，施加给各辊的来自线材的加工热量可能不同。由此各辊的热膨胀量各不相同，因此，各辊的直径产生差异。在这样的情况下，各辊的轧制量不同，其结果是，由于施加于线材的各边的变形量不同，因此产生弯曲。由此，在本发明中，在成形单元的后段设置矫直机，用于矫正成形结束后的异形线材产生的弯曲。能够适用于本发明的异形线材的成形装置的矫直机有辊式矫直机(π—，一>《，一)、拉线机(74乂一7卜l·7f乂一)、张力矫直机(歹>*3>>《，一)、张力退火机(歹3>7·二一U)、旋转式张紧器(Π—夕'J^卜>)等，可以根据制造的异形线材的形状尺寸适当地选择。由于拉线机、张力矫直机在矫正时施加过大的张力，因此，为抑制线材对辊孔型的填充不足及线材的伸长所引起的尺寸变动(缩小)的产生，需要进行张力调整。所以，在本发明的异形线材的成形装置中，优选使用相对来说不对线材施加张力也能够进行矫正的辊式矫直机、张力退火机、旋转式张紧器等。在成形单元的前段，优选使用辊式矫直机、张力退火机、旋转式张紧器等。并且，在成形单元的后段，由于线材已经被加工为异形形状，需要维持由轧制得到的高精度的尺寸精度，因此优选使用作为冷加工矫正的辊式矫直机。而且，其中的辊式矫直机由于相对构造简单，容易维护，省空间化性良好，且容易与成形装置串排配置，因此最优选。辊式矫直机是指具有多段在上下方向或横向上配置为锯齿状的非驱动的圆筒形的辊，且矫正在异形线材上产生的弯曲的装置。该辊式矫直机所用的辊可以使用外周面为平面的辊，或被孔型加工成凹状的辊。这是因为，在将侧面(宽度方向的两侧面)为R形状的线材从横向由辊压下矫正时，或在将平面(厚度方向的上下表面)为锥状的线材从上下方向由辊压下矫正时，能够抑制线材从辊脱离而矫正。辊式矫直机能够根据上述线材上产生的变形(弯曲)的形状不同而使用上下方向和横向的组合或使用各自的单体。成形为异形线材之前的线材由于卷绕在卷盘或滚筒等上，因此由放线机放出的线材上多具有卷绕缺陷等的变形(平面弯曲、横向弯曲)。为消除由该卷绕缺陷等产生的平面弯曲，可以通过配置于前段的上下方向的辊式矫直机进行平面弯曲的矫正。并且，横向弯曲也可以通过配置于前段的横向的辊式矫直机进行横向弯曲的矫正来消除。并且，在成形为异形截面后的异形线材上，根据线材上产生的弯曲的状态，配置在后段上设置的上下方向的辊式矫直机及横向的辊式矫直机的组合或各自的单体，由此矫正成形后产生的弯曲，能够得到高尺寸精度的异形线材。并且，例如，如活塞环用线材中的侧轨用线材或隔圈用线材为成形后的线材的宽度尺寸相对于厚度尺寸的比例大的线材，对于这种线材的横向弯曲的矫正，优选采用上下方向的辊式矫直机进行压下线材的矫正。图1表示本发明的异形线材的成形装置的一例。如图1所示，在本发明的异形线材的成形装置的一例中，采用下述结构放线机1的紧后方配置有蓄压跳动辊(了^-一Λ夕'>寸一口一>)10、前段辊式矫直机(上下方向)2、及前段辊式矫直机(横向)3，在其后段，作为成形单元将非驱动的四辊式十字形辊模4和动力驱动的四辊式十字形辊模5串联地排列2单元，再在后段，配置有由非驱动的四辊式十字形辊模构成的精加工单元6、后段辊式矫直机(上下方向)7及后段辊式矫直机(横向)8、双卷筒绞盘12、绕线机9。在放线机1和前段辊式矫直机(上下方向)2之间配置的蓄压跳动辊10、在动力驱动的四辊式十字形辊模5和精加工单元6之间配置的跳动辊11分别以保持上述两者间的张力一定的方式来控制配置于紧前方的放线机1、动力驱动的四辊式十字形辊模5的转速。在图1所示的异形线材的成形装置的一例中，作为成形单元仅配置1段前段的非驱动的四辊式十字形辊模4，但也可以配置2段以上的非驱动的四辊式十字形辊模。并且，后段的动力驱动的四辊式十字形辊模4仅配置有1段，但也可以配置2段以上的动力驱动的四辊式十字形辊模。另外，成形单元也可以将非驱动的四辊式十字形辊模4和动力驱动的四辊式十字形辊模5串联地排列多个单元。并且，由非驱动的四辊式十字形辊模构成的精加工单元6仅配置有1段，但也可以配置2段以上的非驱动的四辊式十字形辊模。并且，在图1中，以前段辊式矫直机(上下方向)2、前段辊式矫直机(横向)3的顺序配置，但该配置的顺序也可以相反。并且，前段辊式矫直机(上下方向)2、前段辊式矫直机(横向)3分别仅配置有1段，但也可以配置多段。并且，以后段辊式矫直机(上下方向)7、后段辊式矫直机(横向)8的顺序配置，但该配置的顺序也可以相反。并且，后段辊式矫直机(上下方向)7、后段辊式矫直机(横向)8分别仅配置有1段，但也可以配置多段。图6表示本发明的异形线材的成形装置的另一例。如图6所示，在本发明的异形线材的成形装置中，可以采用下述结构在放线机1的后段配置有蓄压跳动辊10、前段辊式矫直机(上下方向)2、前段辊式矫直机(横向)3，在其后段，由非驱动的四辊式十字形辊模4和动力驱动的四辊式十字形辊模5串联配置的成形单元串联地排列3单元，在各成形单元的后段，配置有非驱动的四辊式十字形辊模4，在最后段的成形单元的后段，精加工单元6串联地排列2单元，在精加工单元6的后段，配置有后段辊式矫直机(上下方向)7及后段辊式矫直机(横向)8、双卷筒绞盘12、绕线机9。通过这样配置成形单元，油环用线材、侧轨用线材、隔圈用线材及压缩环用线材能够以高尺寸精度成形，其中最适用于油环用线材的成形。并且，图7表示本发明的异性线材的成形装置的另一例。如图7所示，在本发明的异形线材的成形装置中，也可以采用以下结构在放线机1的后段配置有蓄压跳动辊10、前段辊式矫直机(上下方向)2、前段辊式矫直机(横向)3，在其后段，由非驱动的四辊式十字形辊模4和动力驱动的四辊式十字形辊模5串联配置的成形单元串联地排列3单元，在成形单元的后段，精加工单元6串联地排列5单元，在精加工单元6的后段，配置有后段辊式矫直机(上下方向)7及后段辊式矫直机(横向)8、双卷筒绞盘12、绕线机9。通过这样配置成形单元，油环用线材、侧轨用线材、隔圈用线材及压缩环用线材能够以高尺寸精度成形，其中最适用于压缩环用线材的成形。本发明的异形线材的成形装置中的成形单元优选将非驱动的四辊式十字形辊模4和动力驱动的四辊式十字形辊模5串联地配置。通过在成形单元中使用非驱动的四辊式十字形辊模4，能够减小压下率，其结果是，轧制负荷也减小。由此，由于线材对四辊式十字形辊模的反作用力也减小，因此可以在四辊式十字形辊模的刚性低的区域内轧制。通过在四辊式十字形辊模的刚性低的区域内轧制，能够抑制由辊偏差所引起的尺寸变动，因而能够成形高尺寸精度的异形线材。并且，通过在成形单元中使用动力驱动的四辊式十字形辊模5，能够减小从卷线机侧对异形线材施加的前方张力。由此，即使相对于非驱动的四辊式十字形辊模4增大压下率，由于前方张力不增加，因此也能够抑制由线材的伸长所引起的尺寸变动(缩小)及断裂，能够确保对辊孔型的高填充率。本发明的异形线材的成形装置中的成形单元优选将非驱动的四辊式十字形辊模4和动力驱动的四辊式十字形辊模5串联地排列多个单元。由此，能够将每1台四辊式十字形辊模的压小率抑制到很小，能够减小辊的磨损及破损。并且，通过将成形单元串联地排列多个单元，能够在如辊的孔型形状逐渐接近制品形状的孔型系统中将线材成形，能够不阻碍线材的金属塑性流动地进行线材的成形。由此，不仅能够成形高尺寸精度的异形线材，而且能够省略轧制次数及中间退火。本发明的异形线材的成形装置优选在所述串联地排列多个单元的成形单元的最后段，配置单个或多个由非驱动的四辊式十字形辊模构成的精加工单元6。为得到高尺寸精度的异形线材，需要使最终段的压下为轻压下。在将动力驱动的四辊式十字形辊模设置于最终段并将压下率抑制成很小地成形时，由于动力驱动的四辊式十字形辊模的驱动力产生辊打滑，异形线材上可能会产生瑕疵。因此，通过采用由没有驱动力影响的非驱动的四辊式十字形辊模构成的精加工单元6，即使将压下率抑制成很低也能够抑制辊打滑，能够成形没有瑕疵的高尺寸精度的异形线材。并且，通过在精加工单元6中使用非驱动的四辊式十字形辊模，能够减小压小率，轧制负荷也变小。由此，线材对四辊式十字形辊模的反作用力也变小，因此能够在四辊式十字形辊模的刚性低的区域轧制。通过在四辊式十字形辊模的刚性低的区域轧制，能够抑制辊偏差引起的尺寸变动，能够成形更高尺寸精度的异形线材。实施例如图1所示，采用下述异形线材的成形装置进行轧制在放线机1的后段设置蓄压跳动辊10、前段辊式矫直机(上下方向)2、前段辊式矫直机(横向)3，在其后段，由非驱动的四辊式十字形辊模4和动力驱动的四辊式十字形辊模5串联配置的成形单元串联地排列2单元，在成形单元的后段，配置有由非驱动的四辊式十字形辊模构成的精加工单元6、后段辊式矫直机(上下方向)7、后段辊式矫直机(横向)8、双卷筒绞盘12、绕线机9。在原材料中，采用直径为Φ1.38mm的0.8%C-17%Cr钢(质量％)，成形为如图2所示的，厚度为0.65mm，宽度为1.85mm，左右的角形状不同且分别为R0.33mm、R0.37mm的异形线材。这时，线材的后段辊式矫直机(上下方向)7的通过速度为30m/min，在辊式矫直机的进入侧的线材的后方张力为130N。并且，测定所得的异形线材的弯曲量，如图3所示，测定了每Im线材的宽度方向的横向弯曲量。后段辊式矫直机(上下方向)7如图4所示，使直径为28mm的圆筒形的非驱动辊2127配置为锯齿状的7段，辊间距调整为P1=40mm,P2=42mm,P3=44mm,P4=46謹，将啮合量调整为表1所示的条件而进行矫正。在此，啮合量如图5的示意图中所示，表示矫直机上段辊22相对于异形线材的平面压入的量。在本次成形实验中，由于原材料的平面弯曲量及横向弯曲量少，因此没有使用图1所示的成形单元的前段辊式矫直机(上下方向)2、前段辊式矫直机(横向)3。并且，在轧制后的异形线材上，由于平面弯曲的产生量少，因此没有使用后段辊式矫直机(横向)8。成形实验的结果在表1中表示。如表1所示，若在图1的异形线材的成形装置中完全不使用辊式矫直机(上下方向)2、7和辊式矫直机(横向)3、8来成形异形线材，则横向弯曲量每Im为47mm。另一方面，使用本发明的异形线材的成形装置的辊式矫直机(上下方向)7成形的异形线材的横向弯曲量均被矫正为每Im在IOmm以下，能够确认本发明的有效性。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求一种异形线材的成形装置，具有作为成形单元的四辊式十字形辊模，其特征在于，在所述成形单元的前段和后段分别配置有矫直机。2.根据权利要求1所述的异形线材成形装置，其特征在于，所述成形单元由非驱动的四辊式十字形辊模和动力驱动的四辊式十字形辊模串联配置而成。3.根据权利要求1所述的异形线材成形装置，其特征在于，所述成形单元由非驱动的四辊式十字形辊模和动力驱动的四辊式十字形辊模串联配置而成，并且，排列多个该成形单元。4.根据权利要求13中任一项所述的异形线材成形装置，其特征在于，在最后段的所述成形单元的后段，配置有单个或多个由非驱动的四辊式十字形辊模构成的精加工单元。全文摘要本发明的目的在于提供一种异形线材的成形装置，其解决在异形线材的成形前后的线材上产生弯曲的问题，具有高尺寸精度且成形性良好。本发明为一种异形线材的成形装置，其具有作为成形单元的四辊式十字形辊模，优选在所述成形单元的前段和后段分别配置有矫直机，在所述成形单元上，非驱动的四辊式十字形辊模和动力驱动的四辊式十字形辊模串联配置。文档编号B21C37/04GK101823086SQ201010125459公开日2010年9月8日申请日期2010年2月26日优先权日2009年3月5日发明者水谷行隆申请人:日立金属株式会社