1コイル、1値？ステンレスねじ線の引張強さのばらつき

製品紹介

ステンレスねじ線はコイル単位で購入されますが、 specimen（試験片）で測定されます。1つの引張強さの値を示す証明書は、引っ張られた specimen（試験片）を表すものであり、その周囲の300kg全体を表すものではありません。冷間圧造ラインでは、この違いは頭部高さのばらつき、 occasional（時折の）ダイの過負荷、そして最初の50kgとは異なる挙動を示す最後の50kgとして現れます。

このページでは、コイル内のばらつきがどこから来るのか、コイルの末尾を実際にカバーするようにコイルをサンプリングする方法、そして購入仕様書にばらつき限度を記載する方法を説明します。これは、0.15mmから12mmまでの201、302、304、316、および304Cuワイヤに適用されます。

コイルはプロセス記録

各コイルは、その自身の伸線工程の履歴を保持しています。最初の数メートルは新しいダイを通過し、最後の数メートルは数トンの摩耗を経た同じダイを通過します。同じ線材でも、払出し位置や巻取り張力の変化によって、焼鈍炉内の位置が異なり、コイルが大きくなるにつれて張力も変化します。

これらの効果のいずれも欠陥ではありません。これらは連続プロセスの通常の勾配であり、それらが生成するばらつきは、単一の specimen（試験片）がコイル全体を表すことができない理由です。

ばらつきの原因

伸線工程中のダイの摩耗

数トンの線材を伸線したダイは、わずかに大きなベアリング面とより暖かい表面を持っています。工程の後半で伸線されたワイヤは、工程の開始時に伸線されたワイヤよりもわずかに大きく、わずかに柔らかくなります。メートルあたりの変化は小さいですが、コイル全体で蓄積されます。

焼鈍負荷内の位置

焼鈍または軟化処理された状態では、炉負荷の外側と内側では加熱および冷却速度が異なります。負荷の端にあるコイルと中心にあるコイルは、記録計が1つの設定点を示していても、異なる組織で炉から出ることができます。これは、コイル間のばらつきではなく、コイル内のばらつきを生み出し、同じ公称グレードの2つのコイルが異なる頭部形状になる理由です。

巻取り張力

張力が増加する下で巻かれたワイヤは、外層に多くの残留応力を蓄積します。その応力は引張強さを直接変えるわけではありませんが、払出し時の挙動や最初の成形ステーションでの見え方を変えます。

どの程度のばらつきが正常か

実用的な仕様書は、グレードと直径ごとに合意された2つの限度を記載しています。

• コイル内:頭部、中間部、末尾からの引張強さの最高値と最低値が、例えば60 MPaの範囲内に収まる必要があります。
• 1ロットのコイル間:焼鈍位置の影響も含まれるため、より広い範囲、例えば100 MPa。

これらの数値は仕様の選択であり、グレードの特性ではありません。重要なのは、限度が明記されており、サンプリング計画で違反を検出できることです。コイル中間部の1つの specimen（試験片）では不十分です。

末尾をカバーするサンプリング

3つの specimen（試験片）を採取します。払出し後の最初の数メートル、コイルの中間部、そして最後の数メートルから1つずつ。同じゲージ長とと同じ速度で試験し、平均値ではなく3つすべてを報告します。

末尾の specimen（試験片）は、圧造において最も重要です。それは、オペレーターが機械を停止する可能性が最も低い、ダイの寿命の終盤であることが多い、長いシフトの最後に使用されるワイヤです。

圧造ラインが見ているもの

冷間圧造は体積プロセスです。スラグの体積はワイヤの直径と切断長によって固定され、頭部高さはその体積から決まります。わずかに柔らかいワイヤは、末尾で異なる切断面でせん断され、より低い荷重で圧接されます。頭部は必ずしも公差外ではありませんが、ばらつきが増加し、コイルの開始時に調整された設定が末尾ではもはや正しくなくなります。

ねじ転造は2番目の感度を追加します。より柔らかい末尾はねじ形状をより容易に満たし、コイルの頭部に対して正しいダイ設定でクレストにラップを生成する可能性があります。

仕様

値はグレードの典型であり、合意された購入仕様に対して注文ごとに確認されます。

このワイヤの用途

• 高速ヘッダーで成形されるねじ、ボルト、セルフタッピングねじ
• 短く繰り返し可能な頭部高さを持つリベットおよび冷間成形ファスナー
• コイル全体でクレストの充填が一定でなければならないねじ転造部品
• 1シフトあたり1コイルから製造されるワイヤフォームおよび小径アップセット部品

製品の利点

• 注文ごとではなく、直径ごとの単一の引張目標。各サイズは独自の目標に対して伸線されるため、細いコイルと重いコイルは単一のバンドを共有しません。
• 3点サンプリング報告。頭部、中間部、末尾の値はコイル番号に対して記録されるため、ワイヤがヘッダーに到達する前にドリフトが可視化されます。
• ダイシーケンスは走行トン数で監視。ダイは故障時ではなくトン数スケジュールで交換されるため、後半のサイズドリフトが公差バンド内に収まります。
• 焼鈍負荷は位置でマッピング。負荷の端と中心からのコイルが識別されるため、構造的な外れ値は重要な部品から遠ざけることができます。
• コイルに突合せ溶接なし。各コイルは連続した1本の長さであるため、末尾の specimen（試験片）と実際に使用されるワイヤは同じユニットからのものです。
• グレード選択はオープン。201は乾燥した低荷重ねじ用、302および304は一般的なファスナー用、316は塩化物暴露用、304Cuは厳しいアップセット用。

条項の書き方

5行で要件をカバーします。

• グレードと規格: 合意されたASTMまたはENグレードの201、302、304、316、または304Cu。
• 注文された各サイズの直径と許容範囲。
• その直径の引張範囲、すべてのサイズにわたる単一のバンドではない。
• コイル内およびコイル間ばらつき限度、サンプリング計画を明記。
• 報告: 1つの平均値ではなく、コイルあたり3つの個別の結果。

よくある質問

1つのコイルで本当に圧造に影響するほどの違いが出ますか？

はい、部品が小さく公差が厳しい場合です。短い頭部のねじは体積のばらつきの余地がほとんどないため、コイルの柔らかい末端での引張強さの違いは、拒否されたコイルではなく、頭部高さのばらつきとして現れます。

仕様書は平均値を使用すべきですか、それとも極端値を使用すべきですか？

極端値です。平均値は1つの柔らかい末尾を隠す可能性があります。最高値と最低値の限度が、圧造ラインが実際に経験するものです。

より厳しいばらつきはコストがかかりますか？

プロセスが変わります。仕上げ速度の低下、ダイ交換頻度の増加、焼鈍負荷のソートが増加します。そのため、限度はデフォルトの数値からではなく、部品から設定する必要があります。