CN108698106A - 成型装置及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制金属管的淬硬性出现偏差的成型装置及成型方法。控制部(70)在上型(12)与下型(11)彼此合拢的状态下使气体供给部(60)向金属管材料(14)内供给气体从而将主型腔部内的金属管材料(14)成型为管部时，控制气体供给部的气体供给以使金属管材料(14)内的压力维持在第1压力。由此，能够防止管部与上型(12)及下型(11)接触而被冷却从而导致管部内的压力下降。通过防止该管部内的压力下降，能够抑制将管部按压于上型(12)及下型(11)的力量下降。因此，在成型出金属管时，能够抑制管部与上型(12)及下型(11)之间的密合性下降，从而能够抑制金属管的管部的淬硬性出现偏差。

Description

成型装置及成型方法

技术领域

本发明涉及一种成型装置及成型方法。

背景技术

以往，已知有一种向加热后的金属管材料内供给气体以使其膨胀，从而成型出具有管部及凸缘部的金属管的成型装置。例如，专利文献1所示的成型装置具备：彼此成对的上型及下型；气体供给部，向保持于上型与下型之间的金属管材料内供给气体；第1型腔部(主型腔)，通过使上型与下型合拢而形成且用于成型出管部；及第2型腔部(副型腔)，与第1型腔部连通且用于成型出凸缘部。在该成型装置中，使模具彼此合拢并且向加热后的金属管材料内供给气体以使金属管材料膨胀，从而能够同时成型出上述管部和上述凸缘部。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-000654号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

在上述成型装置中，使膨胀的金属管材料与上型及下型中的构成第1型腔部的部分接触，从而对金属管进行淬火。在进行该淬火时，金属管与上型及下型的密合性有时会下降，因而存在该金属管的淬硬性出现偏差的问题。

本发明的目的在于提供一种能够抑制金属管的淬硬性出现偏差的成型装置及成型方法。

用于解决技术课题的手段

本发明的一种实施方式所涉及的成型装置成型出具有管部的金属管，该成型装置具备：第1模具及第2模具，其彼此成对且构成用于成型出管部的第1型腔部；驱动机构，其使第1模具及第2模具中的至少一个模具向使第1模具与第2模具彼此合拢的方向移动；气体供给部，其向保持于第1模具与第2模具之间且已被加热的金属管材料内供给气体；及控制部，其分别控制驱动机构的驱动及气体供给部的气体供给，控制部在第1模具与第2模具彼此合拢的状态下使气体供给部向金属管材料内供给气体从而将第1型腔部内的金属管材料成型为管部时，控制气体供给部的气体供给以使金属管材料内的压力维持在第1压力。

根据这种成型装置，控制部在使气体供给部向金属管材料内供给气体从而在第1型腔部内将金属管材料成型为管部时，控制气体的供给以使金属管材料内的压力维持在第1压力。由此，能够防止管部与形成第1型腔部的第1模具及第2模具接触而被冷却从而导致管部内的压力下降。通过防止该管部内的压力下降，能够抑制将管部按压于第1模具及第2模具的力量下降。因此，在成型出金属管时，能够抑制管部与第1模具及第2模具之间的密合性下降，从而能够抑制金属管的管部的淬硬性出现偏差。

第1模具及第2模具除了构成第1型腔部之外，还构成与第1型腔部连通且用于成型出金属管的凸缘部的第2型腔部，在成型出管部之前从金属管材料成型出凸缘部时，控制部控制气体供给部的气体供给以使金属管材料的一部分膨胀而进入第2型腔部内。此时，可以在成型出管部之前使金属管材料的一部分向第2型腔部内膨胀，并且使用第1模具及第2模具按压膨胀的金属管材料的一部分，从而能够成型出凸缘部。由此，能够容易成型出所希望的形状的凸缘部及管部。

在控制部为了成型出凸缘部而控制气体供给部的气体供给以使金属管材料的一部分膨胀时，控制部可以控制气体供给部的气体供给以使金属管材料内的气体的压力维持在低于第1压力的第2压力。此时，通过低压气体能够容易调节金属管材料的一部分的膨胀量，从而能够将凸缘部成型为所希望的大小。而且，与凸缘部无关地，能够用高压气体成型出所希望的形状的管部。因此，能够更加容易成型出所希望的形状的凸缘部及管部。

控制部在使气体供给部向金属管材料内供给气体时，可以控制气体供给部以间歇性地进行气体供给。此时，能够容易将金属管材料内的气体的压力维持在规定的压力。

气体供给部可以具有用于储存气体的气体存储构件，控制部以使金属管材料内的气体的压力维持在第1压力的方式使储存于气体存储构件中的气体供给至金属管材料内。此时，能够容易将金属管材料内的气体的压力维持在第1压力。

本发明的另一种实施方式所涉及的成型方法成型出具有管部的金属管，该成型方法中，在第1模具与第2模具之间准备被加热的金属管材料，使第1模具及第2模具中的至少一个模具向使第1模具与第2模具彼此合拢的方向移动，从而在第1模具与第2模具之间形成用于成型出管部的第1型腔部，以使金属管材料内的压力维持在第1压力的方式供给气体，从而在第1型腔部内成型出管部。

根据这种成型方法，以使金属管材料内的压力维持在第1压力的方式供给气体，从而在第1型腔部内成型出管部。由此，能够防止管部与形成第1型腔部的第1模具及第2模具接触而被冷却从而导致管部内的压力下降。通过防止该管部内的压力下降，能够抑制将管部按压于第1模具及第2模具的力量下降。因此，在成型出金属管时，能够抑制管部与第1模具及第2模具之间的密合性下降，从而能够抑制金属管的管部的淬硬性出现偏差。

发明效果

如此根据本发明，提供一种能够抑制金属管的管部的淬硬性出现偏差的成型装置及成型方法。

附图说明

图1为成型装置的概略结构图。

图2为沿图1所示的Ⅱ-Ⅱ线剖切的吹塑成型模具的剖视图。

图3中(a)为表示电极保持金属管材料的状态的图，(b)为表示密封部件与电极抵接的状态的图，(c)为电极的主视图。

图4为用于说明气体供给部的储气罐的结构的概略图。

图5中(a)为表示在使用成型装置进行的制造工序中金属管材料放置于模具内的状态的图，(b)为表示在使用成型装置进行的制造工序中金属管材料被电极保持的状态的图。

图6为表示使用成型装置进行的吹塑成型工序的概要及其后的流程的图。

图7为表示使用成型装置进行的吹塑成型工序中压力传感器的检测压力与气体供给之间的关系性的时序图。

图8中(a)至(d)为表示吹塑成型模具的动作及金属管材料的形状的变化的图。

图9为表示比较例所涉及的吹塑成型工序中压力传感器的检测压力与气体供给之间的关系性的时序图。

图10为表示另一实施例所涉及的吹塑成型工序中压力传感器的检测压力与气体供给之间的关系性的时序图。

图11中(a)至(c)为表示另一实施例所涉及的吹塑成型模具的动作及金属管材料的形状的变化的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的成型装置及成型方法的优选实施方式进行说明。另外，在各附图中，对相同的部分或相应的部分标注相同的符号，并省略重复说明。

＜成型装置的结构＞

图1为成型装置的概略结构图。如图1所示，成型出金属管100(参考图6)的成型装置10具备：吹塑成型模具13，其由彼此成对的上型(第1模具)12及下型(第2模具)11构成；驱动机构80，使上型12及下型11中的至少一个移动；管保持机构(保持部)30，在上型12与下型11之间保持金属管材料14；加热机构(加热部)50，对被管保持机构30保持的金属管材料14进行通电而对金属管材料14进行加热；气体供给部60，用于向保持于上型12与下型11之间的被加热的金属管材料14内供给高压气体(气体)；一对气体供给机构40、40，用于向被管保持机构30保持的金属管材料14内供给来自气体供给部60的气体；及水循环机构72，强制性地对吹塑成型模具13进行水冷。并且，成型装置10还具备控制部70，该控制部70分别控制上述驱动机构80的驱动、上述管保持机构30的驱动、上述加热机构50的驱动及上述气体供给部60的气体供给。

下型(第2模具)11固定于较大的基座15上。下型11由较大的钢铁制块构成，并且在其上表面具备型腔(凹部)16。此外，在下型11的左右端(图1中的左右端)附近设置有电极容纳空间11a。在成型装置10中，在该电极容纳空间11a内具备通过致动器(未图示)的驱动而能够上下进退移动的第1电极17及第2电极18。在这些第1电极17及第2电极18的上表面分别形成有与金属管材料14的下侧外周面形状相对应的半圆弧状的凹槽17a及凹槽18a(参考图3中(c))，金属管材料14恰好能够嵌入并载置在该凹槽17a及凹槽18a的部分。并且，在第1电极17的正面(模具的外侧方向的面)形成有凹槽17a的周围部分以随着朝向凹槽17a而圆锥状倾斜的方式凹陷而成的锥形凹面17b，在第2电极18的正面(模具的外侧方向的面)形成有凹槽18a的周围部分以随着朝向凹槽18a而圆锥状倾斜的方式凹陷而成的锥形凹面18b。在下型11形成有冷却水通道19，在下型11的大致中央具备从下方插入的热电偶21。该热电偶21被弹簧22支承为上下移动自如。

另外，位于下型11侧的第1电极17及第2电极18构成管保持机构30，其能够支承金属管材料14并且能够使金属管材料14在上型12与下型11之间升降。并且，热电偶21仅表示测温构件的一例，其也可以是辐射温度计或光温度计等非接触型温度传感器。另外，只要能够获得通电时间与温度之间的相关性，则完全可以省略测温构件。

上型(第1模具)12在其下表面具备型腔(凹部)24，其为内置有冷却水通道25的较大的钢铁制块。上型12的上端部固定在滑动件82。而且，固定有上型12的滑动件82被增压缸26吊起，并且以不会侧向振摆的方式被引导缸27引导。

与下型11相同，在上型12的左右端(图1中的左右端)附近设置有电极容纳空间12a。在成型装置10中，与下型11相同，在该电极容纳空间12a内具备通过致动器(未图示)的驱动而能够上下进退移动的第1电极17及第2电极18。在这些第1电极17及第2电极18的下表面分别形成有与金属管材料14的上侧外周面的形状相对应的半圆弧状的凹槽17a及凹槽18a(参考图3中(c))，金属管材料14恰好能够与该凹槽17a及凹槽18a嵌合。并且，在第1电极17的正面(模具的外侧方向的面)形成有凹槽17a的周围部分以随着朝向凹槽17a而圆锥状倾斜的方式凹陷而成的锥形凹面17b，在第2电极18的正面(模具的外侧方向的面)形成有凹槽18a的周围部分以随着朝向凹槽18a而圆锥状倾斜的方式凹陷而成的锥形凹面18b。因此，位于上型12侧的第1电极17及第2电极18也构成管保持机构30，若使用上下一对第1电极17及第2电极18从上下方向夹持金属管材料14，则恰好能够紧密地包围金属管材料14的整个外周。

驱动机构80具备：滑动件82，其使上型12移动以便上型12与下型11彼此合拢；驱动部81，产生用于使上述滑动件82移动的驱动力；及伺服马达83，控制上述驱动部81的流体量。驱动部81由向增压缸26供给使该增压缸26驱动的流体(在将液压缸用作增压缸26的情况下为工作油)的流体供给部构成。

控制部70通过控制驱动部81的伺服马达83来控制向增压缸26供给的流体的量，从而能够控制滑动件82的移动。另外，驱动部81并不只限定于上述的经由增压缸26向滑动件82赋予驱动力的驱动部。例如，驱动部81也可以是在滑动件82上机械连接驱动机构从而将伺服马达83所产生的驱动力直接或间接地赋予给滑动件82的驱动部。例如，也可以采用具有偏心轴、赋予使偏心轴旋转的旋转力的驱动源(例如，伺服马达及减速机等)及将偏心轴的旋转运动转换成直线运动以使滑动件移动的转换部(例如，连杆或偏心套管等)的驱动机构。另外，在本实施方式中，驱动部81也可以不具备伺服马达83。

图2为沿图1所示的Ⅱ-Ⅱ线剖切的吹塑成型模具13的剖视图。如图2所示，在下型11的上表面及上型12的下表面均设置有台阶。

在下型11的上表面，若将下型11中央的型腔16表面作为基准线LV2，则形成有由第1突起11b、第2突起11c、第3突起11d及第4突起11e构成的台阶。在型腔16的右侧(图2中为右侧，图1中为纸张里侧)形成有第1突起11b及第2突起11c，在型腔16的左侧(图2中为左侧，图1中为纸张前侧)形成有第3突起11d及第4突起11e。第2突起11c位于型腔16与第1突起11b之间。第3突起11d位于型腔16与第4突起11e之间。第2突起11c及第3突起11d均比第1突起11b及第4突起11e更向上型12侧突出。第1突起11b及第4突起11e从基准线LV2突出的量大致相等，第2突起11c及第3突起11d从基准线LV2突出的量大致相等。

另一方面，在上型12的下表面，若将上型12中央的型腔24表面作为基准线LV1，则形成有由第1突起12b、第2突起12c、第3突起12d及第4突起12e构成的台阶。在型腔24的右侧(图2中为右侧)形成有第1突起12b及第2突起12c，在型腔24的左侧(图2中为左侧)形成有第3突起12d及第4突起12e。第2突起12c位于型腔24与第1突起12b之间。第3突起12d位于型腔24与第4突起12e之间。第1突起12b及第4突起12e均比第2突起12c及第3突起12d更向下型11侧突出。第1突起12b及第4突起12e从基准线LV1突出的量大致相等，第2突起12c及第3突起12d从基准线LV1突出的量大致相等。

上型12的第1突起12b与下型11的第1突起11b对置，上型12的第2突起12c与下型11的第2突起11c对置，上型12的型腔24与下型11的型腔16对置，上型12的第3突起12d与下型11的第3突起11d对置，上型12的第4突起12e与下型11的第4突起11e对置。而且，上型12中的第1突起12b相对于第2突起12c的突出量(第4突起12e相对于第3突起12d的突出量)大于下型11中的第2突起11c相对于第1突起11b的突出量(第3突起11d相对于第4突起11e的突出量)。由此，在上型12及下型11彼此嵌合的情况下，在上型12的第2突起12c与下型11的第2突起11c之间以及在上型12的第3突起12d与下型11的第3突起11d之间分别形成有空间(参考图8中(c))。并且，在上型12及下型11彼此嵌合的情况下，在上型12的型腔24与下型11的型腔16之间形成有空间(参考图8中(c))。

更加详细而言，在进行吹塑成型时，下型11与上型12彼此合拢，而在其彼此嵌合之前的时刻，如图8中(b)所示，在上型12的型腔24的表面(成为基准线LV1的表面)与下型11的型腔16的表面(成为基准线LV2的表面)之间形成有主型腔部(第1型腔部)MC。并且，在上型12的第2突起12c与下型11的第2突起11c之间形成有与主型腔部MC连通且容积小于该主型腔部MC的容积的副型腔部(第2型腔部)SC1。同样，在上型12的第3突起12d与下型11的第3突起11d之间形成有与主型腔部MC连通且容积小于该主型腔部MC的容积的副型腔部(第2型腔部)SC2。主型腔部MC为成型出金属管100中的管部100a的部分，副型腔部SC1及副型腔部SC2为分别成型出金属管100中的凸缘部100b及凸缘部100c的部分(参考图8中(c)及(d))。而且，如图8中(c)及(d)所示，在下型11与上型12继续合拢而完全合模的情况下(嵌合的情况下)，主型腔部MC及副型腔部SC1、SC2密封在下型11及上型12之内。

如图1所示，加热机构50具有：电源51；导线52，分别从该电源51延伸并与第1电极17及第2电极18连接；及开关53，其设置于该导线52上。控制部70控制上述加热机构50，从而能够将金属管材料14加热至淬火温度(AC3相变点温度以上)。

一对气体供给机构40分别具有：缸体单元42；活塞杆43，其配合缸体单元42的动作而进退移动；及密封部件44，其连结于活塞杆43的管保持机构30侧的前端。缸体单元42经由块体41而载置并固定于基座15上。在各个密封部件44的前端形成有朝向前端逐渐变细的锥面45。一侧密封部件44的锥面45构成为能够恰好与第1电极17的锥形凹面17b嵌合并抵接的形状，另一侧密封部件44的锥面45构成为能够恰好与第2电极18的锥形凹面18b嵌合并抵接的形状(参考图3)。密封部件44从缸体单元42侧朝向前端延伸。详细而言，如图3中(a)及(b)所示，设置有供气体供给部60所供给的高压气体流过的气体通道46。

返回到图1，气体供给部60具备：气体源61、积存从该气体源61供给过来的气体的储气罐62、从该储气罐62延伸至气体供给机构40的缸体单元42的第1管63、设置于该第1管63上的压力控制阀64及转换阀65、从储气罐62延伸至形成于密封部件44内的气体通道46的第2管67、设置于该第2管67上的压力控制阀68及止回阀69。压力控制阀64发挥如下作用：向缸体单元42供给与密封部件44对金属管材料14的按压力相对应的工作压力的气体。止回阀69发挥如下作用：防止气体在第2管67内逆流。

如图4所示，储气罐62具有：气体罐111A～111D作为储存气体的气体存储构件、及受到控制部70的控制而开关的开关阀112A～112D。气体罐111A连接于气体源61并且经由开关阀112A而连接于第2管67。同样，气体罐111B～111D分别连接于气体源61并且经由对应的开关阀112B～112D而连接于第2管67。因此，从气体源61供给过来并储存于气体罐111A～111D中的气体向第2管67的供给受到对应的开关阀112A～112D的控制。另外，开关阀112A～112D分别独立地受到控制部70的控制。

储存于气体罐111A及气体罐111B中的气体的压力彼此相同，储存于气体罐111C及气体罐111D中的气体的压力彼此相同。储存于气体罐111A及气体罐111B中的气体为具有用于使金属管材料14的一部分14a、14b(参考图8中(b))膨胀的工作压力的气体(以下，称作低压气体)。另一方面，储存于气体罐111C及气体罐111D中的气体为具有用于成型出金属管100的管部100a(参考图8中(d))的工作压力的气体(以下，称作高压气体)。高压气体的压力(第1压力P1、参考图7)例如为低压气体的压力(第2压力P2、参考图7)的大致两倍至五倍。另外，第1压力P1及第2压力P2也可以并不是某一个固定的压力值。例如，优选将第1压力P1及第2压力P2分别设为基准压力值的80％～120％的范围内。作为具体例，在将用于成型出管部100a的压力的基准设为10MPa时，第1压力P1优选设为8MPa～12MPa的范围。

第2管67具有从止回阀69处分支后延伸至一个气体供给机构40的第1供给管路L1及延伸至另一个气体供给机构40的第2供给管路L2。在第1供给管路L1及第2供给管路L2上分别安装有检测流过该管路L1、L2的气体的压力的压力传感器91。

控制部70根据由压力传感器91检测出的气体的压力变化而控制储气罐62的开关阀112A～112D的开关及压力控制阀68的开关。此时，控制部70根据压力传感器91的检测结果间歇性地切换开关阀112A～112D的开关，从而控制气体供给部60的气体供给。如此，由控制部70控制气体供给部60的气体供给，从而使膨胀时的金属管材料14内的气体的压力维持在第1压力P1或第2压力P2。例如，当金属管材料14内的气体的压力达到了第1压力P1的范围的最大值时，控制部70将压力控制阀68控制为关闭。之后，当金属管材料14内的气体的压力达到了第1压力P1的范围的最小值时，控制部70将压力控制阀68控制为开启。

控制部70通过接收从图1所示的(A)传递过来的信息，从热电偶21获取温度信息，从而控制增压缸26及开关53等。水循环机构72包括：积存水的水槽73、汲取积存于该水槽73中的水并对其进行加压而送至下型11的冷却水通道19及上型12的冷却水通道25的水泵74、及配管75。在此虽然进行了省略，但在配管75上还可以设置用于降低水温的冷却塔或净化水的过滤器。

＜使用成型装置进行的金属管的成型方法＞

接着，对使用成型装置10进行的金属管的成型方法进行说明。图5表示从投放作为材料的金属管材料14的管投放工序至对金属管材料14进行通电以进行加热的通电加热工序。首先，准备可淬火钢类的金属管材料14。如图5中(a)所示，例如利用机械手臂将该金属管材料14载置(投放)到设置于下型11侧的第1电极17及第2电极18之上。由于在第1电极17及第2电极18上分别形成有凹槽17a及凹槽18a，因此金属管材料14被该凹槽17a及凹槽18a定位。接着，控制部70(参考图1)通过控制管保持机构30以使该管保持机构30保持金属管材料14。具体而言，如图5中(b)所示，使能够驱动第1电极17及第2电极18进行进退移动的致动器(未图示)工作，从而使分别位于上下的第1电极17及第2电极18彼此接近并抵接。通过该抵接，第1电极17及第2电极18从上下方向夹持金属管材料14的两侧端部。并且，就该夹持而言，由于存在分别形成于第1电极17及第2电极18的凹槽17a及凹槽18a，因而成为与金属管材料14的整周紧贴的状态。但是，并不限于与金属管材料14的整周紧贴的结构，也可以采用第1电极17及第2电极18与金属管材料14的周向上的一部分抵接的结构。

接着，如图1所示，控制部70通过控制加热机构50来对金属管材料14进行加热。具体而言，控制部70将加热机构50的开关53设为导通(ON)。这样一来，电力从电源51供给至金属管材料14，并且通过金属管材料14自身所具有的电阻，金属管材料14自身发热(焦耳热)。此时，始终监测热电偶21的测定值，并根据该结果控制通电。

图6表示使用成型装置进行的吹塑成型工序的概要及其后的流程。如图6所示，针对加热之后的金属管材料14关闭吹塑成型模具13，使金属管材料14配置并密闭在该吹塑成型模具13的型腔内。之后，使气体供给机构40的缸体单元42工作，从而利用密封部件44对金属管材料14的两端进行密封(一并参考图3)。完成密封之后，关闭吹塑成型模具13，并且将气体吹入金属管材料14内，从而使通过加热而被软化的金属管材料14成型为与型腔的形状相同的形状(关于金属管材料14的具体成型方法，将在后面进行叙述)。

由于金属管材料14被加热成高温(950℃前后)就会软化，因此供给至金属管材料14内的气体会热膨胀。因此，作为供给气体例如供给压缩空气或压缩氮气，并且通过热膨胀的压缩空气容易使950℃的金属管材料14膨胀，从而能够获得金属管100。

具体而言，通过吹塑成型而膨胀的金属管材料14的外周面与下型11的型腔16接触就会被快速冷却，并且与上型12的型腔24接触就会被快速冷却(由于上型12与下型11的热容量较大且被管理成低温，因此只要金属管材料14与上型12或下型11接触，管表面的热量就会一下子被模具侧夺去)，从而进行淬火。这种冷却法被称为模具接触冷却或模具冷却。刚被快速冷却之后，奥氏体转变成马氏体(以下，将奥氏体转变成马氏体的现象称为马氏体相变)。由于在冷却的后期冷却速度变慢，因此马氏体通过回热而转变成另一组织(托氏体、索氏体等)。因此，无需另行进行回火处理。并且，在本实施方式中，可以代替模具冷却而向金属管100供给冷却介质而进行冷却，或在除了模具冷却之外还可以向金属管100供给冷却介质而进行冷却。例如，直到马氏体相变的开始温度为止，可以使金属管材料14与模具(上型12及下型11)接触而进行冷却，之后可以在开模的同时向金属管材料14喷吹冷却介质(冷却用气体)，从而引起马氏体相变。

接着，参考图7及图8中(a)～(d)对使用上型12及下型11进行的具体成型的一例进行详细说明。图7为表示使用成型装置进行的吹塑成型工序中压力传感器的检测压力与气体供给之间的关系性的图。图7中(a)表示压力传感器91的检测压力的经时变化，(b)表示低压气体的供给时机，(c)表示高压气体的供给时机。如图7及图8中(a)所示，在图7的期间T1中，在上型12的型腔24与下型11的型腔16之间准备被加热的金属管材料14。例如，利用下型11的第2突起11c及第3突起11d支承金属管材料14。另外，在期间T1中，上型12的第2突起12c与下型11的第2突起11c之间的距离为D1(参考图8中(a))。

接着，在图7所示的期间T1之后的期间T2中，通过驱动机构80使上型12向与下型11合拢的方向移动。由此，在图7所示的期间T2之后的期间T3中，如图8中(b)所示，上型12与下型11并未完全合拢，上型12的第2突起12c与下型11的第2突起11c之间的距离成为D2(D2＜D1)。在型腔24的基准线LV1上的表面与型腔16的基准线LV2上的表面之间形成有主型腔部MC。并且，在上型12的第2突起12c与下型11的第2突起11c之间形成有副型腔部SC1，在上型12的第3突起12d与下型11的第3突起11d之间形成有副型腔部SC2。主型腔部MC与副型腔部SC1、SC2处于彼此连通的状态。此时，上型12的第1突起12b的内边缘与下型11的第2突起11c的外边缘接触并紧贴在一起，并且上型12的第4突起12e的内边缘与下型11的第3突起11d的外边缘接触并紧贴在一起，主型腔部MC及副型腔部SC1、SC2相对于外部被密封。而且，在上型12的第1突起12b与下型11的第1突起11b之间以及在上型12的第4突起12e与下型11的第4突起11e之间分别形成有空间(间隙)。

而且，在期间T3中，通过气体供给部60向通过加热机构50的加热而被软化的金属管材料14的内部供给低压气体。该低压气体为储存于气体供给部60的储气罐62所具有的气体罐111A及气体灌111B中的气体。气体供给部60的低压气体的供给受到开关阀112A、开关阀112B及压力控制阀68的控制。此时，通过控制部70的控制，气体供给部60将低压气体间歇性地供给至金属管材料14内，以便由压力传感器91检测出的低压气体的压力维持在第2压力P2。通过这种低压气体的供给，如图8中(b)所示，金属管材料14在主型腔部MC内膨胀。并且，金属管材料14的一部分(两侧部)14a、14b以分别进入与该主型腔部MC连通的副型腔部SC1及副型腔部SC2内的方式进行膨胀。

接着，在图7所示的期间T3之后的期间T4中，通过驱动机构80使上型12移动。具体而言，通过驱动机构80使上型12移动，从而使上型12与下型11彼此嵌合(夹紧)，以使上型12的第2突起12c与下型11的第2突起11c之间的距离如图8中(c)所示成为D3(D3＜D2)。此时，上型12的第1突起12b与下型11的第1突起11b彼此紧贴在一起，并且上型12的第4突起12e与下型11的第4突起11e彼此紧贴在一起。通过该驱动机构80的驱动，用上型12及下型11按压膨胀的金属管材料14的一部分14a、14b，从而在副型腔部SC1成型出金属管100的凸缘部100b，并且在副型腔部SC2成型出金属管100的凸缘部100c。凸缘部100b及凸缘部100c是沿着该金属管100的长度方向使金属管材料14的一部分折叠而成型的(参考图6)。

接着，在图7所示的期间T4之后的期间T5中，利用气体供给部60向成型出凸缘部100b及凸缘部100c之后的金属管材料14的内部供给高压气体。该高压气体为储存于气体供给部60的储气罐62所具有的气体罐111C及气体灌111D中的气体。气体供给部60的高压气体的供给受到开关阀112C、开关阀112D及压力控制阀68的控制。此时，通过控制部70的控制，气体供给部60将高压气体间歇性地供给至金属管材料14内，以便由压力传感器91检测出的高压气体的压力维持在第1压力P1。通过这种高压气体的供给，主型腔部MC内的金属管材料14膨胀，如图8中(d)所示，成型出金属管100的管部100a。另外，期间T5中的高压气体的供给时间比期间T3中的低压气体的供给时间长。由此，金属管材料14充分膨胀至主型腔部MC的各个角落，管部100a成为与被上型12及下型11区划的主型腔部MC的形状相同的形状。

经过上述期间T1～T5，能够制造出具有管部100a、凸缘部100b及凸缘部100c的金属管100。这些从金属管材料14的吹塑成型到金属管100的成型结束为止的时间根据金属管材料14的种类而不同，但是大致需要几秒至几十秒左右就结束。另外，在图8中(d)所示的例子中，主型腔部MC截面构成为矩形形状，因此金属管材料14吹塑成型成与该形状相同的形状，因而管部100a成型为矩形筒状。但是，主型腔部MC的形状并不受特别限定，可以根据所希望的形状而采用截面为圆形、截面为椭圆形、截面为多边形等任何形状。

接着，通过与比较例进行比较而对本实施方式的成型装置10及使用该成型装置10的成型方法的作用及效果进行说明。

首先，参考图9对使用比较例所涉及的成型装置进行的成型方法进行说明。比较例所涉及的成型装置的控制部控制气体供给部进行低压气体及高压气体的供给直至其分别到达规定值。由此，如图9所示，在比较例中的期间T3中，先将金属管材料14内的压力设为第2压力P2，之后停止气体供给部的气体供给。即，即使之后金属管材料14内的压力下降至第2压力P2的范围外，也不会使气体供给部再次进行气体供给。此时，分别进入副型腔部SC1及副型腔部SC2的金属管材料14的一部分14a、14b的膨胀量与本实施方式的成型方法相比更小。若用上型12及下型11按压上述膨胀较少的金属管材料14的一部分14a、14b，则会导致凸缘部100b及凸缘部100c无法具有足够的大小。

与期间T3相同，在比较例中的期间T5中，先将金属管材料14内的压力设为第1压力P1，之后停止气体供给部的气体供给。即，在将金属管材料14内的压力设为第1压力P1之后，即使金属管材料14内的压力下降至第1压力P1的范围外，也不会使气体供给部再次进行气体供给。此时，在气体供给部停止气体供给之后，形成于主型腔部MC内的金属管100的管部100a内的气体的压力会下降，随之，该气体将管部按压于第1模具及第2模具的力量下降。由此，通过上型12及下型11对管部100a进行淬火时，金属管100与上型12及下型11的密合性会下降，会导致金属管100的淬硬性出现偏差。

相比之下，若采用本实施方式的成型装置10，则在气体供给部60向金属管材料14内供给高压气体而使金属管材料14在主型腔部MC内成型为管部100a时，控制部70控制气体的供给以使金属管材料14内的压力维持在第1压力P1。由此，能够防止管部100a与形成主型腔部MC的上型12及下型11接触而被冷却从而导致管部100a内的压力下降。通过防止该管部100a内的压力下降，能够抑制将管部100a按压于上型12及下型11的力量下降。因此，在成型出金属管100时，能够抑制管部100a与上型12及下型11之间的密合性下降，从而能够抑制金属管100的管部100a的淬硬性出现偏差。

上型12及下型11除了构成主型腔部MC之外，还构成与主型腔部MC连通且用于成型出金属管100的凸缘部100b及凸缘部100c的副型腔部SC1及副型腔部SC2，在成型出管部100a之前从金属管材料14成型出凸缘部100b及凸缘部100c时，控制部70控制气体供给部60的气体供给以使金属管材料14的一部分14a、14b分别向副型腔部SC1、SC2内膨胀，因此，可以在成型出管部100a之前使金属管材料14的一部分14a、14b分别向副型腔部SC1、SC2内膨胀，并且使用上型12及下型11按压膨胀的金属管材料14的一部分14a、14b，从而能够成型出凸缘部100b及凸缘部100c。由此，能够容易成型出所希望的形状的凸缘部100b、凸缘部100c及管部100a。

在控制部70为了成型出凸缘部100b及凸缘部100c而控制气体供给部60的气体供给以使金属管材料14的一部分14a、14b膨胀时，控制部70控制气体供给部60的气体供给以使金属管材料14内的低压气体的压力维持在低于第1压力P1的第2压力P2，因此，通过稳定的低压气体能够容易调节金属管材料14的一部分14a、14b的膨胀量，从而能够将凸缘部100b及凸缘部100c成型为所希望的大小。而且，与凸缘部100b及凸缘部100c无关地，能够用高压气体成型出所希望的形状的管部100a。因此，能够更加容易成型出所希望的形状的凸缘部100b、凸缘部100c及管部100a。

控制部70在使气体供给部60向金属管材料14内供给低压气体或高压气体时，控制气体供给部60以间歇性地进行气体供给，因此，能够容易将金属管材料14内的气体的压力维持在第1压力P1或第2压力P2。

气体供给部60具有气体罐111A～111D作为用于储存气体的气体存储构件，控制部70使储存于气体罐111C及气体灌111D中的至少一个气体灌中的气体供给至金属管材料14内以使金属管材料14内的气体的压力维持在第1压力P1，因此，能够容易将金属管材料14内的气体的压力维持为第1压力P1。

接着，参考图10及图11中(a)～(c)对不具有凸缘部100b及凸缘部100c的金属管100A(参考图11中(c))的成型方法进行说明。为了成型出该金属管100A，如图11中(a)～(c)所示，使用未设置有第1突起11b、第2突起11c、第3突起11d及第4突起11e的下型11以及未设置有第1突起12b、第2突起12c、第3突起12d及第4突起12e的上型12。另外，由于在金属管100A不设置凸缘部，因此储气罐62可以不具有气体罐111A、111B及开关阀112A、112B。

首先，如图10及图11中(a)所示，在图10的期间T1中，在上型12的型腔24与下型11的型腔16之间准备被加热的金属管材料14。例如，将金属管材料14载置于下型11的型腔24中。接着，在图10所示的期间T1之后的期间T11中，通过驱动机构80使上型12向与下型11合拢的方向移动。由此，如图11中(b)所示，使上型12与下型11紧贴在一起，形成封闭的主型腔部MC。

接着，在图10所示的期间T11之后的期间T12中，通过气体供给部60向金属管材料14内部供给高压气体。该高压气体以使金属管材料14内的压力维持在第1压力P1的方式间歇性地供给至金属管材料14内。通过这种高压气体的供给，使得主型腔部MC内的金属管材料14膨胀，如图11中(c)所示成型出不具有凸缘部的金属管100A。在如此成型出金属管100A时，向金属管材料14内间歇性地供给高压气体，从而能够防止金属管100A内的压力下降，能够抑制将金属管100A按压于上型12及下型11的力量下降。因此，能够抑制金属管100A的淬硬性出现偏差。

以上，对本发明的一种优选的实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式的任何限定。例如，上述实施方式中的成型装置10并非一定要具有加热机构50，也可以使用预先被加热的金属管材料14。

在上述实施方式中，在期间T3及期间T5中，通过控制部70的控制也可以使气体供给部60不间断地供给气体，即，可以连续供给气体。在气体供给部60连续进行气体供给时，优选通过压力控制阀68等控制管部100a内的压力。

在上述实施方式中，在使金属管材料14的一部分14a、14b膨胀时，也可以不将金属管材料14内的低压气体的压力维持为第2压力P2。例如，在期间T3中，可以如同比较例那样控制气体供给部60的气体供给。即，在期间T3中，控制部70可以控制体供给部60的气体供给直至达到规定值。

上述实施方式所涉及的气体源61也可以具有用于供给高压气体的高压气体源及用于供给低压气体的低压气体源这两个气体源。此时，通过控制部70对气体供给部60的气体源61的控制，可以根据情况从高压气体源或低压气体源向气体供给机构40供给气体。另外，在气体源61具有高压气体源及低压气体源的情况下，气体供给部60可以不包括储气罐62(或者气体罐111A～111D)。

上述实施方式所涉及的储气罐62具有四个气体罐111A～111D，但是，储气罐62所具有的气体罐的个数可以是三个以下，也可以是五个以上。并且，储存于气体罐111A～111D中的气体的压力可以全部都是第1压力P1。此时，在期间T3中，例如可以使用低压气体源来使金属管材料14的一部分14a、14b膨胀。

上述实施方式所涉及的驱动机构80仅使上型12移动，但是，也可以代替上型12而使下型11移动，或者使上型12下型11均移动。在使下型11移动的情况下，该下型11并未固定于基座15上，而是安装于驱动机构80的滑动件上。

上述实施方式所涉及的金属管100也可以只在其一侧具有凸缘部。此时，由上型12及下型11形成的副型腔部为一个。

在上述实施方式中，放置于上型12与下型11之间的金属管材料14也可以是左右方向上的直径比上下方向上的直径大的截面为椭圆形的金属管材料。由此，可以使金属管材料14的一部分容易进入到副型腔部SC1、SC2内。此外，上述金属管材料14也可以是预先沿着轴线方向实施弯曲加工(预弯加工)的金属管材料。此时，成型出的金属管100成为具有凸缘部并且弯曲的筒形状。

符号说明

10-成型装置，11-下型，12-上型，13-吹塑成型模具(模具)，14-金属管材料，30-管保持机构，40-气体供给机构，50-加热机构，60-气体供给部，68-压力控制阀，70-控制部，80-驱动机构，91-压力传感器，100-金属管，100a-管部、100b、100c-凸缘部，111A～111D-气体罐，112A～112D-开关阀，MC-主型腔部，SC1、SC2-副型腔部。

Claims (6)

1.一种成型装置，其成型出具有管部的金属管，该成型装置的特征在于，具备：

第1模具及第2模具，其彼此成对且构成用于成型出所述管部的第1型腔部；

驱动机构，其使所述第1模具及所述第2模具中的至少一个模具向使所述第1模具与所述第2模具彼此合拢的方向移动；

气体供给部，其向保持于所述第1模具与所述第2模具之间且已被加热的金属管材料内供给气体；及

控制部，其分别控制所述驱动机构的驱动及所述气体供给部的气体供给，

所述控制部在所述第1模具与所述第2模具彼此合拢的状态下使所述气体供给部向所述金属管材料内供给气体从而将所述第1型腔部内的所述金属管材料成型为管部时，控制所述气体供给部的气体供给以使所述金属管材料内的压力维持在第1压力。

2.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，

所述第1模具及所述第2模具除了构成所述第1型腔部之外，还构成与所述第1型腔部连通且用于成型出所述金属管的凸缘部的第2型腔部，

在成型出所述管部之前从所述金属管材料成型出所述凸缘部时，所述控制部控制所述气体供给部的气体供给以使所述金属管材料的一部分膨胀而进入所述第2型腔部内。

3.根据权利要求2所述的成型装置，其特征在于，

在所述控制部为了成型出所述凸缘部而控制所述气体供给部的气体供给以使所述金属管材料的一部分膨胀时，所述控制部控制所述气体供给部的气体供给以使所述金属管材料内的气体的压力维持在低于所述第1压力的第2压力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的成型装置，其特征在于，

所述控制部在使所述气体供给部向所述金属管材料内供给气体时，控制所述气体供给部以间歇性地进行气体供给。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的成型装置，其特征在于，

所述气体供给部具有用于储存气体的气体存储构件，

所述控制部以使所述金属管材料内的气体的压力维持在所述第1压力的方式使储存于所述气体存储构件中的气体供给至所述金属管材料内。

6.一种成型方法，其成型出具有管部的金属管，该成型方法的特征在于，

在第1模具与第2模具之间准备被加热的金属管材料，

使所述第1模具及所述第2模具中的至少一个模具向使所述第1模具及所述第2模具彼此合拢的方向移动，从而在所述第1模具与所述第2模具之间形成用于成型出所述管部的第1型腔部，

以使所述金属管材料内的压力维持在第1压力的方式供给气体，从而在所述第1型腔部内成型出所述管部。