JPH0829338B2 - 細長い鋼合金の冷間加工に資するためにその鋼合金の表面を処理する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細長い鋼合金の冷間加
工処理法、特に、そのような製品の冷間加工に資するた
めにその製品の表面を処理する方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】細長い鋼合金、例えば、ワイヤー，ロッド
又はバーについては、実用的な製品サイズ及び形状に形
成するために冷間加工することがある。本明細書を通し
て、用語「冷間加工」とは、結果的に金属のひずみ硬化
をもたらす温度条件及びひずみ速度下における金属の塑
性変形で、一般に室温で実行されるが必ずしも室温で実
行されることを要しない金属の塑性変形を意味するもの
とする。細長い鋼合金の冷間加工法としては、引抜き，
押出し，コールドヘッディング(cold heading)又はこれ
らを組み合わせたものがある。細長い鋼合金を冷間加工
する前に、その細長い鋼合金を、例えば熱間又冷間圧延
の如きアップストリーム処理(upstreamprocessing) の
結果生じる酸化スケール又は残留物の如き表面状態を除
去するべく処理する。そのような予冷間加工処理の結
果、細長い鋼合金には、滑らかな表面が形成される。

【０００３】細長い鋼合金に滑らかな表面を形成するた
めの公知の方法の一つとしては、細長い鋼合金をシェー
ビング(shaving) 、ピーリング(peeling) 又はブローチ
ング(broaching) することによって素地から薄い外周層
を除去する方法がある。本明細書を通して、「シェービ
ング」なる用語は、通常スカルピング(scalping)と呼ば
れている如何なる処理をも含むものとする。シェービン
グ，ピーリング又はブローチング処理によれば、細長い
鋼合金には非常に滑らかで反射的な新しい面が露出す
る。予め冷間加工した鋼ワイヤーを、更に冷間加工する
前に、光輝ストランド焼なましすることができる。その
ような処理によっても非常に滑らかで非常に反射的な表
面をワイヤー上に同様に形成することができる。

【０００４】滑らかな反射面を有する細長い鋼合金は、
そのような表面が、冷間加工具又はダイ内に潤滑剤を誘
導するのに役立たないので、冷間加工しにくい。従っ
て、その細長い鋼合金は傷つけられ又は摩損され易く、
冷間加工具又はダイが傷付き易い。

【０００５】表面層を除去するための工作機械の中に
は、細長い鋼合金の表面に工作機械の跡を残してしまう
ようなものがある。このような工作機械による傷跡は、
細長い鋼合金の引抜加工性又は押出し加工性に悪影響を
及ぼす高圧力点(high pressurepoints) として作用す
る。細長い鋼合金の表面に残った工作機械による傷跡
は、冷間加工後に目に見える状態のまま残り見ばえのよ
くない外観をも露呈させてしまうこととなる。

【０００６】表面層除去処理後に、鋼合金のバー，ワイ
ヤー又はロッドを、酸エッチングし、焼なましし、次い
で酸洗浄処理を施こし、或いは、焼なましし、ショット
ブラストし(shot blasting) 、次いで酸浸せき処理を施
こして、後続の冷間加工処理中に、潤滑剤を保持するの
により役立つ曇りのある食刻表面(etched surface)を形
成する。然しながら、表面エッチングやスケール除去の
ための酸の使用には、多くの理由で望ましくない点が多
い。酸は、非常に腐食性があり、環境的に安全な態様で
処分することが難しい。酸洗浄は、インライン(in-lin
e) 又はストランド加工処理(strand processing) に簡
単に適用することはできない。更に、表面を酸洗浄した
時に、多くの鋼合金は粒界腐食(intergranular attack)
を受け易い。

【０００７】細長い鋼合金の表面処理のために、金属シ
ョットを使用したショットブラスト法を用いる場合に
も、同様に望ましくない多くの問題点がある。ショット
ブラスト法は、細長い鋼合金の表面を加工硬化させ、そ
れが冷間加工性に悪影響を及ぼす。また、ショットブラ
スト法は、表面に金属残留物を残し、それが酸洗浄によ
って除去されない限り、腐食を引き起こすこととなる。
ショットブラスト法によって表面が過度にへこみ及び傷
付いた場合には、細長い鋼合金の引抜き加工性及び押出
し加工性に悪影響を及ぼす。更に、ショットブラストに
よってもたらされる表面のへこみは、比較的鋭く、ぎざ
ぎざの割れ目で、それが、冷間加工処理中に用いられる
潤滑剤，プレコート(precoat) 又はクーラント(coolan
t) を簡単に閉じ込めてしまう。細長い鋼合金を冷間加
工した後に行なわれる高温熱処理中に、腐食作用がへこ
みに集中して起こり、それによって好ましくない表面孔
食をもたらす。

【０００８】また、ショットブラスト法を実施するため
の装置は比較的大きく、インライン又は単一のストラン
ド処理には役に立たない。また、ショットブラスト法
は、金属ショットを推進させるための大きな遠心ホイー
ルを用いるエアーレス法であるため、ショットブラスト
装置を作動させるのに可成の量のエネルギーを必要とす
る。

【０００９】細長い鋼合金の冷間加工性を向上させる公
知の他の方法としては、銅の如きより展性のある材料の
薄い層で細長い鋼合金を被覆する方法がある。銅コーテ
ィングは多くの鋼合金の冷間加工性を非常に向上させる
ことができるが、最終的には、冷間加工処理した製品か
らそのコーティングを除去しなければならない。銅コー
ティングを除去するには、非常に腐食性のある化学品を
用いることが要求されるため、その除去作業には、費用
がかかり、環境上の安全性に関連して重大な問題を投げ
かけることとなる。

【００１０】酸化スケール，ペイント又は乾燥した表面
残留物を除去し及びペイント又はコーティング等の良好
な付着性を確保するために金属表面を整えるべく金属製
品の表面を処理するのに、砂，アルミニューム酸化物又
はガラスビーズの如きエアーで吹き付けられる研摩媒体
が用いられている。特に、エアーで吹き付けられるガラ
スビーズは、金属表面層に有益な圧縮応力を持たせるべ
く金属表面をピーニング(peening) するのに用いられて
いる。また、エアーで吹き付けられるガラスビーズは、
丸ワイヤーからフラットロールされた鋼合金ストリップ
にダル仕上げ又はマット仕上げを施こすために同様に用
いられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ワイヤー，ロッド又は
バーの如き細長い鋼合金を冷間加工するための公知の方
法に関連する問題点は、滑らかで反射的な面を有する細
長い鋼合金を冷間加工する新規な方法及び装置を提供す
る本発明によって可成の程度解消することができる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る、細長い鋼
合金の冷間加工処理法は、細長い鋼合金を引張下で維持
しつつ微小で孔の無い非金属性ほぼ球状微粒子の高速流
の中を長手方向に通過させることによって、ランダムに
散らばった微小且つ浅い多数のへこみを有するマット組
織を前記細長い鋼合金の表面ほぼ全面に成形する工程
と、前記マット組織が成形された前記鋼合金の前記表面
に潤滑剤が接触するように潤滑剤を前記鋼合金に付加す
る工程と、前記鋼合金を次に冷間加工する工程とを含ん
でいる。

【００１３】また、本発明に係る、細長い鋼合金の冷間
加工に資するためにその鋼合金の表面を処理する方法
は、細長い鋼合金に滑らかで反射的な表面を形成する工
程と、前記鋼合金を引張下で維持しつつ微小で孔の無い
非金属性ほぼ球状微粒子の高速流の中を長手方向に通過
させることによって、ランダムに散らばった微小且つ浅
い多数のへこみを有するマット組織を前記細長い鋼合金
の前記表面のほぼ全面に成形する工程とを有し、これに
より前記鋼合金の前記表面の潤滑剤保持能力を極めて向
上させるよう構成されている。

【００１４】更に、本発明に係る、細長い鋼合金の冷間
加工に資するためにその鋼合金の表面を処理する装置
は、細長い鋼合金に滑らかで反射的な表面を形成するた
めの表面平滑処理機構と、ランダムに散らばった微小且
つ浅いへこみを多数有するマット組織を鋼合金の前記表
面ほぼ全面に成形するための表面組織成形機構と、前記
表面平滑処理機構と前記表面組織成形機構とを介して前
記細長い鋼合金を長手方向に引張するための機構とを有
し、前記表面組織成形機構が、微小で孔の無い非金属性
ほぼ球状微粒子の供給源と、鋼合金の前記表面に前記微
粒子を衝突させるようその微粒子の流れを推進させるた
めの機構とを有し、更に、前記表面組織成形機構が、前
記表面平滑処理機構と鋼合金を引張するための前記機構
との間に配置され、それにより鋼合金が前記表面平滑処
理機構と前記表面組織成形機構とを介して引張されるよ
う構成されている。

【００１５】

【作用】本発明に係る方法及び装置においては、細長い
鋼合金を冷間加工する前に、この細長い鋼合金を引張下
で維持しつつ微小で孔の無い非金属性ほぼ球状微粒子の
高速流の中を長手方向に通過させることによって、ラン
ダムに散らばった微小且つ浅い多数のへこみを有するマ
ット組織を細長い鋼合金の表面ほぼ全面に成形するよう
構成されており、それ故、マット組織成形中に細長い鋼
合金が引張されることによって、細長い鋼合金が弛んだ
り捩れたりすることがなく、細長い鋼合金の全面が万遍
なく球状微粒子の高速流に晒されるようになるから、均
一なへこみを細長い鋼合金の表面に万遍なく多数個成形
することができるようになる。従って、マット組織中の
潤滑剤保持能力にバラ付きが発生しないことから、マッ
ト組織の全面に亘って均一な潤滑剤保持能力を確保する
ことができるようになる。また、このようにランダムに
散らばった微小且つ浅い多数の均一なへこみを有するマ
ット組織を細長い鋼合金の表面に成形した後に、マット
組織が形成された鋼合金のその表面に潤滑剤を付加して
から、その鋼合金を冷間加工するので、その冷間加工処
理をなんら支障なく実施することができるようになる。
更に、腐食性の高い酸などを用いて処理する必要性がな
いので、例えば環境面での問題点を考慮することなく、
インライン加工処理に簡単に適用できて、細長い鋼合金
の効率的な処理を可能にすることができるようになる。

【００１６】本発明に係る方法及び装置についての上述
した概要及び後述の詳細な説明は、添付図面を参照する
ことによってより明確に理解できるであろう。

【００１７】

【実施例】本発明に係る方法においては、ワイヤー，ロ
ッド又はバーの如き中間サイズの細長い鋼合金の表面に
滑らかな反射仕上げを施す。そのような表面を形成する
ための公知の処理方法の中には、シェービング，ピーリ
ング，ブローチング又はバックダイシェービング(back-
die shaving)がある。そのような処理法においては、細
長い鋼合金の表面から薄い表面層を除去することが行わ
れている。好適な表面を形成するための他の方法として
は、冷間引抜きしたワイヤー又はロッドを光輝焼なまし
(bright annealing)する方法がある。また、光輝ストラ
ンド焼なまし法(bright strand annealing) があるが、
この焼なまし法はインライン工程に簡単に適用できるの
で、より好ましい光輝焼なまし法である。

【００１８】細長い鋼合金に滑らかな面を形成した後
に、その細長い鋼合金のほぼ全面に均一な領域(coverag
e)を形成するよう細長い鋼合金のほぼ全面にマット組織
を形成する。このマット組織(matte texture) は、ラン
ダムに散らばった微小で浅い多数のへこみを有すること
を特徴とし、細長い鋼合金の表面に均一におおわれてい
る。例えば、長さ方向に線状に又は周囲にスパイラル状
に形成するというように方向性のあるへこみは、潤滑剤
を冷間加工具に誘導し行き渡させるのにはほとんど役に
立たないので、へこみをランダムに形成したことは極め
て重要である。マット組織が細かすぎ又粗すぎる場合に
は、潤滑剤が細長い鋼合金の表面に良好に付着しないの
で、マット組織の粗さも同様に重要である。マット組織
表面の粗さは、約３０〜５０マイクロインチＲａである
のが好ましい。マット組織の形成は、一つ又はそれ以上
の表面平滑処理工程、例えば、バックダイシェービング
又は光輝ストランド焼なましの如き工程とインラインで
実施するのが好ましい。そのようなインライン処理法に
依れば、引き続いて冷間加工される細長い鋼合金の表面
処理を非常に能率的に行うことができるようになる。

【００１９】本発明における表面組織の成形工程の実施
においては、多くの微小且つ孔の無いほぼ球状の非金属
性微粒子を細長い鋼合金の表面に向かって高速で推進さ
せる。これらのほぼ球状微粒子が細長い鋼合金の表面に
衝突することによって、所望のマット組織の特徴である
微小で浅いへこみが複数個ランダムに形成される。本明
細書を通して、用語「ほぼ球状」とは、規則的又は不規
則的に丸みの付いた形を意味するのであって、鋭った角
のあるものは意味しない。また、この用語「ほぼ球状」
には、丸みのある不完全球，偏球，長球，楕円，涙のし
ずくの如き形状，西洋ナシの如き形状並びにこれらの形
状のものを組み合わせたものが含まれるが、これらの形
状に限定されない。微粒子としては、大きさが約１００
〜１７０メッシュのガラスビーズを用いるのが好まし
い。

【００２０】ほぼ球状微粒子は、高圧源から供給される
圧縮空気の如き流体の流れの中で細長い鋼合金の表面に
向って運ばれる。それ故、ほぼ球状微粒子の比重は、そ
れら微粒子が圧縮流体、好ましくは圧縮空気によって簡
単に運搬されるのに十分な程度小さくなければならな
い。ほぼ球状微粒子が所望の高速度で運ばれるようにす
るために、流体は約６０〜１００psi で供給するのが好
ましい。本発明に依る方法を実施するのに、細長い鋼合
金の表面の予測できるピーニングや加工硬化を招来する
ことなしに所望の表面粗さを提供するべく、ほぼ球状微
粒子の速度をコントロールする。細長い鋼合金の表面の
加工硬化は、細長い鋼合金の冷間加工性に悪影響を及ぼ
す。微粒子の速度は、流体を供給する圧力を調整するこ
とによってコントロールすることができる。細長い鋼合
金のほぼ表面全体に亘って均一な領域を形成するために
は、微小且つ孔の無い非金属性微粒子の複数の流れを適
用するのが好ましい。本発明に係る装置の好ましい実施
例に関連して後述するように、微粒子の複数の流れが細
長い鋼合金の回わりを流れ、これら微粒子流の各々は、
鋼合金の周囲方向で隣接する他の微粒子流からずれて流
れて、細長い鋼合金に向ってほぼ放射方向に向いてい
る。

【００２１】細長い鋼合金の表面にマット組織を形成し
た後、更に処理を施こす前に、潤滑剤を細長い鋼合金に
付加する。潤滑剤は、それが簡単に付着する細長い鋼合
金のマット表面に接触するよう何らかの公知の方法で付
加する。冷間加工処理に適した公知の如何なる潤滑剤を
も用いることができるが、潤滑剤は、細長い鋼合金に施
こされる特定の冷間引抜き，冷間押出し又はコールドヘ
ッディングに適合するものであることが好ましい。

【００２２】鋼合金素地を切除することなく鋼合金の断
面積を縮小させるために、潤滑剤が付加された鋼合金
を、次に、例えば、冷間圧延，冷間引抜き又は冷間押出
しによって冷間加工する。そのような冷間加工処理によ
る縮小に代えて又は加えて、潤滑剤が付加された鋼合金
をコールドヘッディング処理することもできる。然しな
がら、マット組織が形成された細長い鋼合金をその表面
組織成形直後に冷間加工する必要性のないことは容易に
理解できるであろう。むしろ、この細長い鋼合金は、完
成品又は半加工製品の状態で販売することができる。

【００２３】ここで図１を参照すれば、図１には本発明
に係る方法を実施するための装置が概略的に示されてい
る。この装置は、表面処理ライン１１０と、ワイヤー引
抜きライン１４０とを有している。表面処理ライン１１
０においては、ペイオフスタンド(pay-off stand) １１
２が鋼合金ワイヤー１１６のコイル１１４を保持してい
る。表面処理ライン１１０は、オプショナルローラーダ
イ１１８と、表面平滑処理装置１２０と、エアーワイパ
ー１２２と、表面組織成形装置１２４と、潤滑剤アプリ
ケーター１３２と、キャプスタン(capstan) １３４とを
有している。表面処理ライン１１０に到達する前のワイ
ヤー１１６は、例えば、熱間又は冷間圧延して中間サイ
ズ又は直径に処理されている。ワイヤー１１６は、オプ
ショナルローラーダイ１１８と表面平滑処理装置１２０
を介して長手方向にキャプスタン１３４によって引っ張
られる。ローラーダイ１１８は、鋼合金の素地を切除す
ることなく鋼合金の断面積を縮小させるべく鋼合金を冷
間加工する機構として機能する。必要に応じて、ストレ
ートニングダイ(straightening die) 又は引抜きダイを
ローラーダイ１１８の代わりに用いることができる。ロ
ーラーダイ１１８によって冷間加工されたワイヤー１１
６は、表面平滑処理装置１２０に到達する。表面平滑処
理装置１２０は、鋼合金の表面に滑らかで反射的な面を
形成するためのもので、この表面平滑処理装置１２０と
しては、ワイヤー１１６の薄い表面層を除去することに
よって滑らかで反射的な新しい表面を鋼合金に形成する
よう設計された工具又は機械を用いることができる。こ
の表面層除去工具１２０としては、例えばワイヤー，ロ
ッド又はバーの如き細長い鋼合金の形態に応じて、ブロ
ーチ工具，シェービングバイト，ピーリングマシン又は
バックダイシェービングバイトを用いることができる。
図１に示した実施例においては、表面層除去工具１２０
としてバックダイシェービングバイトが用いられてい
る。表面層除去工具１２０がワイヤー１１６の表面から
薄い周囲の層を除去し、それによって非常に滑らかで反
射的な新しい表面が露出する。図１に示された実施例に
おいては、上述した如く、表面平滑処理装置１２０とし
て表面層除去工具を用いたが、これに代えて、ローラー
ダイ１１８によって冷間加工されたワイヤー１１６を光
輝ストランド焼きなまし処理することによって好適な表
面を形成する炉を表面平滑処理装置１２０として用いる
こともできる。

【００２４】ある種の表面層除去技術に関しては、表面
層除去作業中に熱によって誘起される応力をコントロー
ルするためにワイヤー１１６にクーラントを付加する。
エアーワイパー１２２は、表面を乾燥させるためにワイ
ヤー１１６から何らかの余分なクーラントを除去する。
また、エアーワイパー１２２としては、ワイヤー表面か
らクーラントを除去するための真空マシンを用いること
もできる。

【００２５】エアーワイパー１２２を通過した後に、ワ
イヤー１１６は表面組織成形装置１２４を通過する。表
面組織成形装置１２４は、囲い１２５と、微小で孔の無
い非金属性ほぼ球状微粒子を貯蔵しているタンク１２６
と、複数本のスプレイ又は噴射ノズル１２８とを有して
いる。また、この表面組織成形装置１２４は、圧縮空気
でタンク１２６から供給される微粒子を、好ましくは噴
射ノズル１２８の中で撹拌するための機構を有してい
る。ワイヤー１１６が囲い１２５を通過する時に、微粒
子がワイヤー１１６の表面に衝突するよう圧縮空気によ
って噴射ノズル１２８を介して噴出される。ワイヤー表
面が全体かつ均一に微粒子と接触できるように、複数本
の噴射ノズル１２８が、囲い１２５を通過するワイヤー
１１６の通過ラインの回わりに配置されている。

【００２６】図２に図示されているように、多数本の噴
射ノズル１２８は、細長い鋼合金に対して複数の微粒子
流を付加するべく、ワイヤー１１６の通過ラインの回わ
りに螺旋状に整列配置するのが好ましい。図２Ａに図示
した好ましい実施例においては、１２本のノズルを有
し、各ノズルは、ワイヤー１１６の通過ラインから放射
方向に予め設定された間隔を隔てて配置され、ワイヤー
１１６の通過ラインの周回り方向で隣接する他のノズル
からずらして配置されている。噴射ノズル１２８の孔１
２９の内径と、噴射ノズル１２８のワイヤー１１６から
の放射方向の間隔は、一定の空気圧によって速度をもっ
てワイヤー１１６の表面に向うほぼ球状微粒子が、ワイ
ヤー表面に予測できるピーニングや加工硬化を招来する
ことなく所望の表面粗さを提供するための十分な表面へ
こみを形成できるよう選択されている。また、表面組織
成形装置１２４には、ワイヤー１１６上のほこりや表面
組織成形処理によって発生するその他の残留物を除去す
るためのエアーワイパー１３０を設けることができる。
表面組織成形装置１２４と表面平滑処理装置１２０と
は、共軸上に整合させて配置し、表面平滑処理装置１２
０と表面組織成形装置１２４とを通り抜けるワイヤー１
１６の通過ラインが前記共軸と一致するよう設定するの
が望ましい。

【００２７】ワイヤー１１６は、表面組織成形装置１２
４を通過した後に、潤滑剤を付加する潤滑剤アプリケー
ター１３２を通過してキャプスタン１３４上に巻き付け
られる。キャプスタン１３４は、駆動回転して表面処理
ライン１１０の種々の装置を介してワイヤー１１６を引
張する。ワイヤー１１６が表面処理ライン１１０を介し
て引張された時に、ワイヤー１１６はかなりの張力を受
けることは明らかである。その張力は、ワイヤー１１６
が表面平滑処理装置１２０と表面組織成形装置１２４の
共軸上に維持されるか又はその共軸に非常に近接して維
持されるのに役立つ程度、従って噴射ノズル１２８の配
置位置から等距離で維持される程度のものが好ましい。
ワイヤー１１６に加わる張力はワイヤー１１６の引張降
伏強さを超過しないようコントロールしなければならな
いことは勿論である。

【００２８】ワイヤー１１６が表面処理ライン１１０を
通過してキャプスタン１３４に巻き付けられた後に、ワ
イヤー１１６は冷間加工ライン１４０へと搬送される。
この冷間加工ライン１４０は、潤滑剤アプリケーター１
４４と、冷間加工具１４６と、冷間加工具１４６を介し
てワイヤー１１６を引張する駆動キャプスタン１４８と
を有している。ペイオフスタンド１４１は、表面処理さ
れたワイヤー１１６のコイルを保持する。ワイヤー１１
６は潤滑剤アプリケーター１４４を通過し、次いで冷間
加工具１４６を通過するが、冷間加工具１４６において
は、ワイヤー１１６の断面積が縮小され、そして公知の
方法でキャプスタン１４８に巻き取り巻回される。図１
に示した実施例においては、冷間加工ライン１４０は冷
間引抜き加工ラインとして構成され、冷間加工具１４６
は冷間加工ダイとして構成されている。

【００２９】図３は、本発明に係る方法を実施するため
の装置の別の実施例を概略的に示した図である。図３に
示した装置は、オプショナルローラーダイ３１８と、表
面平滑処理装置３２０と、エアーワイパー３２２と、表
面組織成形装置３２４と、第一の潤滑剤アプリケーター
３３２と、第一のキャプスタン３３４と、第二の潤滑剤
アプリケーター３４４と、冷間加工具３４６と、第二の
キャプスタン３４８とを有する単一の処理ラインであ
る。第一のキャプスタン３３４は駆動回転して、表面平
滑処理装置３２０と表面組織成形装置３２４と第一の潤
滑剤アプリケーター３３２とを介してワイヤー３１６を
引張する。第二のキャプスタン３４８は同様に駆動回転
して冷間加工具３４６を介してワイヤー３１６を引張す
る。尚、本発明に係る方法を実施するための図３図示の
装置は、図１図示の装置とほぼ同様に構成されている。
表面平滑処理装置３２０としては、図１に示した実施例
の装置と同様に、表面層除去工具又は鋼合金を光輝スト
ランド焼きなましするための炉として具体化することが
できる。図３中の参照符号３２５は表面組織成形装置３
２４の囲いを示し、参照符号３２６は微小で孔の無い非
金属性ほぼ球状微粒子を貯蔵しているタンクを示す。ま
た、参照符号３２８は微粒子噴射ノズルを示し、参照符
号３３０はエアーワイパーを示す。

【００３０】単一処理ライン３１０においては、例え
ば、熱間又は冷間圧延によって予め中間サイズ又は直径
に処理された鋼合金ワイヤー３１６のコイル３１４がペ
イオフスタンド３１２によって保持されている。ワイヤ
ー３１６は長手方向にオプショナルローラーダイ３１８
及び表面平滑処理装置３２０を通過する。そして、ワイ
ヤー３１６はワイヤー表面から余分なクーラントを除去
するためのエアーワイパー３２２を通過する。エアーワ
イパー３２２を通過した後に、ワイヤー３１６は、図１
に示し且つ上述した第一の実施例の表面組織成形装置１
２４と同じように構成された表面組織成形装置３２４内
に入る。また、表面組織成形装置３２４を通過したワイ
ヤー３１６は潤滑剤アプリケーター３３２を通過して公
知の方法で第一のキャプスタン３３４に巻き付けられ
る。必要ならば、ワイヤー３１６を中間冷間縮小させる
ために、中間の冷間加工具を潤滑剤アプリケーター３３
２と第一のキャプスタン３３４との間に随時配置しても
よい。

【００３１】ワイヤー３１６は次に第一のキャプスタン
３３４から解かれて、第二の潤滑剤アプリケーター３４
４及び冷間加工具３４６を介して引張され、公知の方法
で第二のキャプスタン３４８によって巻き取り巻回され
る。第一のキャプスタン３３４と第二のキャプスタン３
４８は、ワイヤー３１６に付加される張力が処理ライン
３１０中の如何なる点においてもワイヤー３１６の引張
降伏強さを超過することのないようにするために、同期
して駆動するようになっている。

【００３２】本発明に係る方法及び装置によって提供さ
れるマット組織表面の特異で有益な特性は、図４〜７を
参照することによってより明確に理解できるであろう。
これら図の各々は、AISI Type ３０２ステンレス鋼ワイ
ヤー試料の一部横断面の１００倍の顕微鏡写真である。
各顕微鏡写真において明るい部分はワイヤー素地を示し
ている。

【００３３】図４は、バックダイシェービング処理した
がそれ以上の処理はしなかったAISIType３０２ワイヤー
の表面輪郭を示した図である。図４に示されたワイヤー
の表面は非常に滑らかであり、それ故冷間加工具又はダ
イに潤滑剤を導き入れ行き渡らさせるワイヤー表面の能
力は制限されるので、この表面では冷間加工には役立た
ない。図５は、金属ショットでブラストしたAISI Type
３０２ワイヤーの表面輪郭を示した図である。図５に示
されたワイヤーの表面は非常に粗くぎざぎざしているの
で、引抜きやその他の冷間加工処理には役に立たない。
図６は、バックダイシェービング処理した後に、焼なま
しし酸洗浄したAISI Type ３０２ワイヤーの表面輪郭を
示した図である。図６は、そのような処理の結果ワイヤ
ー表面に好ましくない粒界腐食が生じていることを示し
ている。

【００３４】図７は、本発明に従ってバックダイシェー
ビング処理して次にガラスビーズブラスト法によって表
面組織を成形したAISI Type ３０２ワイヤーの表面輪郭
を示した図である。本発明により処理したこの表面は、
表面に予測できる加工硬化を招来することなしに、ワイ
ヤー表面の潤滑剤保持能力を非常に向上させることがで
きるランダムに散らばった微小で浅い多数のへこみを有
することを特徴としている。このマット組織が成形され
た表面がワイヤーの冷間加工に可成の程度役立つもので
あることが判った。

【００３５】上述の説明及び添付図面から明らかなよう
に、本発明に係る方法及び装置に依れば、細長い鋼合金
を表面処理して冷間加工するための公知技術を凌駕した
種々の利点を発揮することができる。例えば、本発明に
係る方法は、ワイヤー，ロッド又はバーの能率的な連続
した処理をするべく、他の表面処理及び（又は）冷間加
工処理と組み合わさったインライン処理に簡単に適用す
ることができる。この方法は、高処理ラインスピード、
例えば少なくとも約３００fpm 〜約７００fpm及びそれ
以上で実施することができる。また、この方法は、大き
い直径のワイヤー，ロッド又はバーに適用する場合に限
定されるものではなく且つ鋼合金表面の加工硬化を増大
させることもない。更に、本方法は、ショットブラスト
の物理的及び機械的欠点と、酸処理に関連する化学的及
び環境上の問題点とを回避しつつ、ピーリング，シェー
ビング又はブローチング処理されたワイヤー，バー又は
ロッドの引抜き加工性及び押出し加工性を非常に向上さ
せることができる。

【００３６】本明細書中で用いた用語及び表現は、本発
明の説明上のものとして用いたにすぎず、本発明の内容
を何ら限定するものではない。そのような用語及び表現
を用いたからといって、そのことに、記述した本発明の
形態と均等なもの又はその一部を排除する意図はない。
然しながら、権利が請求されている本発明の範囲内で種
々の変更を加えることが可能であると認められる。

【００３７】

【発明の効果】以上の如く、本発明に係る方法及び装置
に依れば、細長い鋼合金を冷間加工する前に、この細長
い鋼合金を引張下で維持しつつ微小で孔の無い非金属性
ほぼ球状微粒子の高速流の中を長手方向に通過させるこ
とによって、ランダムに散らばった微小且つ浅い多数の
へこみを有するマット組織を細長い鋼合金の表面ほぼ全
面に成形するよう構成されており、それ故、マット組織
成形中に細長い鋼合金が引張されることによって、細長
い鋼合金が弛んだり捩れたりすることがなく、細長い鋼
合金の全面が万遍なく球状微粒子の高速流に晒されるよ
うになるから、均一なへこみを細長い鋼合金の表面に万
遍なく多数個成形することができる。従って、マット組
織中の潤滑剤保持能力にバラ付きが発生しないことか
ら、マット組織の全面に亘って均一な潤滑剤保持能力を
確保することができる。また、このようにランダムに散
らばった微小且つ浅い多数の均一なへこみを有するマッ
ト組織を細長い鋼合金の表面に成形した後に、マット組
織が形成された鋼合金のその表面に潤滑剤を付加してか
ら、その鋼合金を冷間加工するので、その冷間加工処理
を何ら支障なく実施することができる。更に、腐食性の
高い酸等を用いて処理する必要性がないので、例えば環
境面での問題点を考慮することなく、インライン加工処
理に簡単に適用できて、細長い鋼合金の効率的な処理を
可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面処理及び冷間加工装置の一実
施例を概略的に示した図である。

【図２】図１に示した表面組織成形装置中に採用されて
いる噴射ノズルの配列を示した平面図である。

【図２Ａ】図２に示した噴射ノズルの配列を示した側面
図である。

【図３】本発明に係る表面処理及び冷間加工装置の別の
実施例を概略的に示した図である。

【図４】バックダイシェービング処理した鋼合金ワイヤ
ーの横断面を示した１００倍の顕微鏡写真である。

【図５】金属ショットでブラスト処理したバックダイシ
ェービング処理鋼合金ワイヤーの横断面を示した１００
倍の顕微鏡写真である。

【図６】焼なましし酸洗浄したバックダイシェービング
処理鋼合金ワイヤーの横断面を示した１００倍の顕微鏡
写真である。

【図７】本発明に従って表面組織が成形されたバックダ
イシェービング処理鋼合金ワイヤーの横断面を示した１
００倍の顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１１０ 表面処理ライン １１２，１４１，３１２ ペイオフスタン
ド １１４，３１４ コイル １１６，３１６ ワイヤー １１８，３１８ ローラーダイ １２０，３２０ 表面平滑処理装
置 １２２，１３０，３２２，３３０ エアーワイパー １２４，３２４ 表面組織成形装
置 １２６，３２６ タンク １２８，３２８ 噴射ノズル １３２，１４４，３３２，３４４ 潤滑剤アプリケ
ーター １３４，１４８，３３４，３４８ 駆動キャプスタ
ン １４０ ワイヤー引抜き
加工ライン １４６，３４６ 冷間加工具 ３１０ 単一の処理加工
ライン

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長い鋼合金を引張下で維持しつつ微小
   で孔の無い非金属性ほぼ球状微粒子の高速流の中を長手
   方向に通過させることによって、ランダムに散らばった
   微小且つ浅い多数のへこみを有するマット組織を前記細
   長い鋼合金の表面ほぼ全面に成形する工程と、前記マッ
   ト組織が成形された前記鋼合金の前記表面に潤滑剤が接
   触するように潤滑剤を前記鋼合金に付加する工程と、前
   記鋼合金を次に冷間加工する工程とを有していることを
   特徴とする、細長い鋼合金の冷間加工処理方法。
2. 【請求項２】 前記冷間加工工程が、鋼合金の素地を除
   去することなく鋼合金の断面積を縮小させる工程を含ん
   でいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 微小で孔の無い非金属性ほぼ球状の前記
   微粒子を高圧流体によって推進させるようにしたことを
   特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記高圧流体が圧縮空気であることを特
   徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 細長い鋼合金を微小で孔の無い非金属性
   ほぼ球状微粒子の高速流の中を長手方向に通過させるこ
   とによって、ランダムに散らばった微小且つ浅い多数の
   へこみを有するマット組織を前記細長い鋼合金の表面ほ
   ぼ全面に成形する前記工程が、前記微粒子の複数の流れ
   を鋼合金の表面に向かって推進させる工程と、その鋼合
   金を前記複数の微粒子流の中を長手方向に通過させる工
   程とを含み、前記複数の微粒子流が鋼合金を取り囲み且
   つその各々が、鋼合金の表面の異なった部分に衝突する
   よう鋼合金の回りで隣接する他の微粒子流からずれて流
   れるようにし、それにより前記微粒子が鋼合金の表面ほ
   ぼ全体に衝突するようにしたことを特徴とする、請求項
   １に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記微小で孔の無い非金属性ほぼ球状微
   粒子のサイズが、約１００〜１７０メッシュであること
   を特徴とする、請求項１〜５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記微小で孔の無い非金属性ほぼ球状微
   粒子が、ガラスビーズであることを特徴とする、請求項
   １〜６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記ガラスビーズのサイズが、１００〜
   １７０メッシュであることを特徴とする、請求項７に記
   載の方法。
9. 【請求項９】 鋼合金にマット組織を成形する前に、そ
   の鋼合金の表面に滑らかで反射的な面を形成する工程を
   更に含んでいることを特徴とする、請求項１〜８に記載
   の方法。
10. 【請求項１０】 鋼合金の表面に滑らかで反射的な面を
    形成する前記工程が、鋼合金に新しい表面が露出するよ
    うにその鋼合金の表面から薄い周囲の層を除去する工程
    を含んでいることを特徴とする、請求項９に記載の方
    法。
11. 【請求項１１】 細長い鋼合金に滑らかで反射的な表面
    を形成する工程と、前記鋼合金を引張下で維持しつつ微
    小で孔の無い非金属性ほぼ球状微粒子の高速流の中を長
    手方向に通過させることによって、ランダムに散らばっ
    た微小且つ浅い多数のへこみを有するマット組織を前記
    細長い鋼合金の前記表面のほぼ全面に成形する工程とを
    有し、これにより前記鋼合金の前記表面の潤滑剤保持能
    力を極めて向上させたことを特徴とする、細長い鋼合金
    の冷間加工に資するためにその鋼合金の表面を処理する
    方法。
12. 【請求項１２】 細長い鋼合金を微小で孔の無い非金属
    性ほぼ球状微粒子の高速流の中を長手方向に通過させる
    ことによって、ランダムに散らばった微小且つ浅い多数
    のへこみを有するマット組織を前記細長い鋼合金の表面
    ほぼ全面に成形する前記工程が、前記微粒子の複数の流
    れを鋼合金の表面に向かって推進させる工程と、その鋼
    合金を前記複数の微粒子流の中を長手方向に通過させる
    工程とを含み、前記複数の微粒子流が鋼合金を取り囲み
    且つその各々が、鋼合金の表面の異なった部分に衝突す
    るよう鋼合金の回りで隣接する他の微粒子流からずれて
    流れるようにし、それにより前記微粒子が鋼合金の表面
    ほぼ全面に衝突するようにしたことを特徴とする、請求
    項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 鋼合金の表面に滑らかで反射的な面を
    形成する前記工程が、鋼合金に新しい表面が露出するよ
    う鋼合金の表面から薄い周囲の層を除去する工程を含ん
    でいることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
14. 【請求項１４】 鋼合金の表面から薄い周囲の層を除去
    する前記工程が、その薄い層を除去する工具を介して鋼
    合金を引張する工程を含み、鋼合金を微小で孔の無い非
    金属性ほぼ球状微粒子の複数の流れの中を長手方向に通
    過させる前記工程が、微小で孔の無い非金属性ほぼ球状
    微粒子の複数の流れの中で鋼合金を前記工具から引張す
    る工程を含んでいることを特徴とする、請求項１３に記
    載の方法。
15. 【請求項１５】 前記微小で孔の無い非金属性ほぼ球状
    微粒子のサイズが、約１００〜１７０メッシュであるこ
    とを特徴とする、請求項１１〜１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 鋼合金の表面に滑らかで反射的な面を
    形成する前記工程が、鋼合金を光輝ストランド焼なまし
    する工程を含んでいることを特徴とする、請求項１１に
    記載の方法。
17. 【請求項１７】 請求項１１〜１６に記載の方法によっ
    て表面処理した細長い鋼合金。
18. 【請求項１８】 請求項１１〜１６に記載の方法によっ
    て表面処理した鋼合金ワイヤー。
19. 【請求項１９】 細長い鋼合金に滑らかで反射的な表面
    を形成するための表面平滑処理機構と、ランダムに散ら
    ばった微小且つ浅いへこみを多数有するマット組織を鋼
    合金の前記表面ほぼ全面に成形するための表面組織成形
    機構と、前記表面平滑処理機構と前記表面組織成形機構
    とを介して前記細長い鋼合金を長手方向に引張するため
    の機構とを有し、前記表面組織成形機構が、微小で孔の
    無い非金属性ほぼ球状微粒子の供給源と、鋼合金の前記
    表面に前記微粒子を衝突させるようその微粒子の流れを
    推進させるための機構とを有し、更に、前記表面組織成
    形機構が、前記表面平滑処理機構と鋼合金を引張するた
    めの前記機構との間に配置され、それにより鋼合金が前
    記表面平滑処理機構と前記表面組織成形機構とを介して
    引張されるようになっていることを特徴とする、細長い
    鋼合金の冷間加工に資するためにその鋼合金を表面処理
    する装置。
20. 【請求項２０】 前記表面平滑処理機構が、鋼合金の表
    面から薄い周囲の層を除去する機構を有していることを
    特徴とする、請求項１９に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記表面平滑処理機構が、鋼合金の素
    地を除去することなく鋼合金の断面積を縮小させるため
    に鋼合金を冷間加工するための機構と、鋼合金が前記冷
    間加工処理機構中で冷間加工された後にその鋼合金を光
    輝ストランド焼なましするための炉とを有していること
    を特徴とする、請求項１９に記載の装置。