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【引抜加工】とは?仕組みや特徴、種類、製品例についてご紹介!

引き抜き加工 | 2021年04月22日

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引抜加工(ひきぬきかこう)と押出加工(おしだしかこう)は、金属の塑性加工法の中でも代表格のものです。今回は、引抜加工の仕組みや種類を大まかにつかんで頂き、どんなものに使われているのかも見ていきましょう。

引抜加工とは

引抜加工は引抜成形とも言います。英語ではdrawingと訳します。

引抜加工とは金属の塑性加工の一つで、引抜ダイと呼ばれる引抜作業専用の金型にある穴に材料(金属)を通し、先端を引っ張ることで断面積を減少させ、ダイの穴と同じ形状の管や棒、線などを製造する加工法です。

引抜加工の仕組み

①引抜ダイ(金型)の穴に材料を通す

②先端を引っ張り、断面積を減少させる

③ダイの穴と同じ形状の管や棒を生み出す

身近なもので例えると、金太郎飴がそれにあたるのではないでしょうか。飴を引き延ばして思いの大きさにするのですが、材料を通す金型のほか、引抜に使われるドローウィングがあります。

また、単純な鋼材の針金だけでなく、中空形状を形成するプラグを用いてパイプを作ることもできます。


引抜加工は材料を熱間圧延(金属を高温に加熱して行う圧延加工のこと)後、または温間押出(おんかんおしだし)によってある程度製品の形状にしたのちに、仕上げ加工を行うために施す加工です。通常は冷間(再結晶温度以下)で行うため、寸法の精度が上がり、加工硬化によって強度が増していきます。

冷間加工では材料が加工硬化によって硬くなる傾向が強いため、製品の質などを鑑みて必要に応じて焼きなましなどの熱処理を併用することもあります。

引抜加工の種類

引抜加工には次にご紹介する工法によって、さまざまな成果物を作り上げることができます。代表的なものをいくつかここでご紹介したいと思います。 

①単純引抜加工

その名の通り、単純に引抜を行う工法です。棒線をダイス(金属の引抜加工に使用する型)に通し、ダイスについている穴からその先端を単純に引抜くことで、断面を小さくします。一般的に”引抜き加工”といえば、単純引抜加工を指すほどです。

単純引抜き加工では、押出加工で作った鋼線の10~35%、アルミニウムなどの軟質材料では20~50%の割合で断面を小さくできます。

②管の引抜加工

中空の素材を引き抜いて、ストロー状の細い管を作り出すこともできます。管の引抜方によっていくつか違いがあります。

・空引き(そらびき)

…単純に引抜きを行う工法のこと。外径を小さくするのが目的。

・心金引き(しんがねひき)

…ダイスの内側に心金(しんがね:管を広げるため端に押し込む金具のこと)を固定し、厚みをコントロールしながら、管の内面も圧迫してなめらかに仕上げる工法のこと。内側と外側がともに美しい仕上がりになるのが特徴。

・浮きプラグ引き

…心金を固定しないで、自動的に正しい位置に配置されるようコントロールし、引き抜く工法のこと。比較的細い管を製造するのが目的。

・マンドレル引き

…マンドレル(mandrel:心棒、回転軸)と言われる工具を使って行う工法のこと。金属バットのような薄肉の管の加工に適しており、外径を減少させると同時に厚みも薄くできるのが特徴。

このほかにも、引抜に使用する工具(ダイ)によっても製造結果が変わります。

ダイの形状や引抜加工での温度や材料を引っ張る条件、加えて引抜加工後の熱処理によって線材の機械的特性を変化させることができるので、ターゲットとする数字に材料を近づけることができるのも特徴です。

機械的特性を変化させる要素

①ダイの形状

②引抜加工の温度

③材を引っ張る条件

④引抜加工後の熱処理

③ローラーダイスによる引抜き加工

一対の孔型ロールに線を通して引き抜く工法のこと。ローラーそのものは回転せず、材料が引き抜かれる際に発する摩擦力によって回転します。

小さい力で引抜くことができるので、摩擦熱の減少が期待でき、不必要な変形等が防げるのが特徴。

④タークスヘッド引抜加工

上下左右に配置されたローラーダイスに線を通して引抜く工法のこと。断面を自由に変形できるのが特徴で、たとえば丸棒から角棒への加工も可能です。

⑤ダイレス伸線加工

ダイスを使わない加工法。材料を加熱しながら引っ張ることで径を小さくし、急速に冷やすことで寸法を安定させます。ダイスとの接触で焼きつきが発生するような材料の引き延ばしに使われます。

引抜加工を用いた製品例

引抜加工は、私たちの身の回りにあるさまざまな製品に利用されています。ピアノ線や車両の部品、テレビや冷蔵庫などの家電の一部、注射針など、金属の性質に合わせ、さまざまな用途で部品が作り出されています。

おもに直径5ミリ以下の線材の仕上げ加工に使われています。また、管の引抜加工は、継ぎ目なし管を希望の寸法に仕上げる加工にも使用されています。

 

まとめ

いかがでしたか? 引抜加工の概略をご紹介しましたが、押出加工とセットで覚えておくとよいという理由がおわかりいただけたでしょうか。

引抜加工は冷間(常温)で行われる加工法で、温間押出加工をした材料の精度アップと仕上げを見込んだ作業であるということがわかりました。さらにもうひと手間かけることが、製品の精度と強度を上げ、私たちの身の回りに使われる製品をしっかりと支えてくれているのですね。

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この記事を書いた人
株式会社Catallaxy

株式会社Catallaxyは "未来の製造業をつくる" をミッションに掲げ、製造業における従来のサプライチェーン/バリューチェーンの刷新を目指しています。記事内容に関するお問い合わせはこちらへ。

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