線引き
棒材を、だんだん小さくなるダイスに通して引く
伸線は、金属の棒材を、だんだん小さくなる穴の列に通して引き、ワイヤーにします。電線、クリップ、ばね、フェンス、車のタイヤの中にある鋼製コードは、どれもこの加工から始まります。ねじづくりの最初の工程でもあり、ここに出てくるワイヤーが、次の 2 つのレッスンの機械に供給されます。
しくみ
棒材を準備する。 出発材料は、通常約 5.5–8 mm の太さの熱間圧延の線材で、コイル状で届きます。スケールを取り除き、先端を尖らせて（細くして）ダイスに通せるようにします。
潤滑する。 棒材は、石けん粉末の入った箱か、油の浴を通ります。潤滑剤がダイス内部の摩擦と熱を減らします。
ダイスで絞る。 ダイスは、円錐形の穴をもつ非常に硬いニブ（炭化タングステン、細線にはダイヤモンド）です。円錐が金属を絞り、ベアリングと呼ばれる短いまっすぐな部分が最終径を決めます。
キャプスタンで引く。 キャプスタン（動力付きのドラム）がワイヤーをダイスに通して引きます。押すのではなく引くから成り立ちます：ワイヤーは、入ったときより細く、長く、速くなって出てきます。
多数のダイスで繰り返す。 1 つのダイスで減らせる断面積は約 15–30% までで、それ以上だと引く力でワイヤーが切れてしまいます。そのため伸線機は、前のものより少しずつ小さい、多数のダイスとキャプスタンを連ねています。
焼なまして巻き取る。 伸線すると金属は硬く、こわくなります（加工硬化）。銅線は通常、焼なまし（加熱して再びやわらかくする）をしてからスプールに巻きます。ねじ用の鋼線は、次の工程のためにコイルにします。
主なポイント
- 材料
- 銅、アルミニウム、低炭素鋼・高炭素鋼、ステンレス鋼、タングステン、金やその他の貴金属
- 代表的な部品
- 電線、ねじや釘用のワイヤー、ばね線、フェンス、タイヤコード、溶接ワイヤー、ギターの弦
- 部品サイズ
- 約 25 mm の線材や棒材から、髪の毛より細い線（約 0.01 mm）まで
- 精度
- 直径は通常約 ±0.01–0.05 mm 以内。極細線ではさらに厳しく
- 表面仕上げ
- なめらかで光沢がある。銅は輝き、鋼は残った潤滑剤の被膜が付いていることが多い
- 向いているロット数
- 非常に大量：1 トン以上あるコイル 1 つで、ラインは何時間も動き続けます
- 金型・設備コスト
- ダイスは 1 個数十から数百ドル（ダイヤモンドダイスはさらに高い）。多段ダイスの機械は数十万ドル以上
- 速度
- 鋼線は、最後のダイスを毎秒数メートルで出ていくことが多く、細い銅線は毎秒数十メートル
強みと限界
強み
- 非常に精密で、丸くなめらかなワイヤーが、キログラムあたり低コストで得られる
- 冷間で伸線すると金属が大きく強くなる（ばねやタイヤコードに有用）
- 速く、連続的で、自動化の度合いが高い
- 安価で長持ちするダイスで、新しいサイズへの交換も簡単
限界
- 断面が一定の、長くて細い製品に限られる
- 各ダイスが減らすのはわずかなので、多数のパスが必要
- 金属が硬くなるため、段階の間に焼なましが必要になることが多い
- 汚れ、潤滑不良、棒材の欠陥があると、ワイヤーが切れることがある
使われる場所
- 電気ケーブル、モーター巻線、送電線用の銅とアルミニウムの導体
- ファスナーねじ、ボルト、リベット、釘用の鋼線
- 自動車タイヤコード、ばね、シートフレーム、ブレーキやクラッチのケーブル
- 建設コンクリート用のプレストレスワイヤー、フェンス、メッシュ、結束線
- 消費財クリップ、ハンガー、ギターやピアノの弦、ジュエリーのチェーン
見分け方
- 完全に丸くなめらかで、全長にわたって直径が一定のワイヤー。
- ルーペで見ると、ワイヤーに沿った、ダイスが残した細く直線的な線。
- 鋼線の、伸線の潤滑剤による、少しくすんだ、または油っぽい被膜。
- 明るくばね性のある金属：伸線したワイヤーは、やわらかい焼なまし材より、曲げたときに強く戻ります。
比較
動画を見る
Mecholic - For Mechanical Engineering · プロセス全体を、順を追って解説
Fundamentals of manufacturing processes · ダイスの形と、1 回のパスで減らせる量
International Wire Group · 実際の伸線工場：伸線、焼なまし、巻き取り
Bekaert · 鋼線の工業的な伸線
実写真を見る
- Wikipedia：Wire drawing — 原理、ダイス、潤滑、多段ダイスの機械。写真付き
- Wikimedia Commons の写真検索
覚えておこう
- 伸線は、棒材を円錐形のダイスに通して引きます。ダイスを通るたびに少し細く、長くなります。
- 連続した多数のダイスが、太い棒材を細いワイヤーにします。必要に応じて、焼なましでやわらかくします。
- 伸線した鋼線は、次の 2 つのレッスンで扱うねじの原料です。
