JP2000246359A - 軸押し金具とこれを用いた金属パイプの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属パイプを座屈させたり端面を変形させた
りすることなく軸押しすることができる軸押し金具とこ
れを用いた金属パイプの加工方法を提供する。 【解決手段】 軸押し金具のボディ１０の先端に、金属
パイプの内部に挿入されるランナウェイ１１を形成す
る。ボディ１０とランナウェイ１１との接続部に環状の
ショルダー１４が形成されるが、本発明ではこのショル
ダー１４を、段差の外周側を金属パイプ側に向かって傾
斜させた形状とする。この軸押し金具によれば金属パイ
プの端面を拘束しつつ軸押しすることができ、成形性が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイドロフォーミ
ング又は液圧バルジ加工と呼ばれるパイプの塑性加工に
使用される軸押し金具とこれを用いた加工方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】金属パイプを素材として素材長手方向中
間に膨出部を持つト型、人型、Ｙ型等の形状のパイプを
製造するために、従来からハイドロフォーミング又は液
圧バルジ加工と呼ばれる塑性加工法が知られている。こ
の方法は、例えば図４に示すように人型の空洞部１を持
つ金型２の内部に素材となる金属パイプＰをセットし、
その両端を液圧供給孔３を備えた軸押し金具により軸押
しする方法である。金属パイプＰは内部に液圧が加えら
れた状態で端面を軸押しされ、金型２の空洞部１の形状
に沿って塑性変形することとなる。

【０００３】このような加工を行うための軸押し金具と
しては、特開平７−１５５８５７号公報に示されるよう
に、従来は円柱状のものが用いられてきた。そしてその
円柱の軸線に垂直な端面を金属パイプＰの端面に密着さ
せて軸押しするとともに、液圧をシールする。しかしこ
のように単に金属パイプＰの端面を軸押しするだけで
は、パイプＰの長さが長くなるなど加工条件が厳しくな
ると、金属パイプＰが座屈するおそれがある。また金属
パイプＰの端面が完全に平坦に成形されていないと、液
圧のシールが完全に行えない。

【０００４】また図５に示すように、ほぼ４５°の角度
で傾斜させた環状端面４により金属パイプＰの端面を軸
押しするようにした軸押し金具もあるが、大きい軸押し
力を加えると右側に示すように金属パイプＰの端面が外
側に連続的にまくれてしまい、良好な加工ができないと
いう問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、金属パイプを座屈させたり、金属パ
イプＰの端面を変形させたりすることなく、しかも液圧
を漏らさないように確実にシールしながら軸押しするこ
とができる軸押し金具と、これを用いた金属パイプの加
工方法を提供するためになされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の軸押し金具は、金型の内部にセッ
トされた金属パイプの端面を、金属パイプ内に流体圧を
加えながら軸押しするための軸押し金具であって、円柱
状のボディの先端に金属パイプの内部に挿入されるラン
ナウェイを形成するとともに、このボディとランナウェ
イとの接続部に形成される環状のショルダーを、段差の
外周側が前記金属パイプ側に向かって傾斜した形状とし
たことを特徴とするものである。また本発明の金属パイ
プの加工方法は、上記の軸押し金具により、金属パイプ
の端面を拘束しつつ、金属パイプ内に流体圧を加えなが
ら軸押しすることを特徴とするものである。

【０００７】本発明の軸押し金具及び金属パイプの加工
方法によれば、段差の外周側が金属パイプ側に向かって
傾斜した形状の環状のショルダーによって金属パイプの
端面を軸押しするので、金属パイプの端面は外側から包
み込まれるように拘束され、的確なシールが行われると
ともに、金属パイプの座屈や変形も防止することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を示す。図１は本発明の軸押し金具を示す図であり、１
０は円柱状のボディ、１１はその先端に形成されたラン
ナウェイ、１２はさらにその先端に形成された縮径部で
ある。ボディ１０は図３(A) 、(B) に示すように金型２
の空洞部１の内部に挿入されるものであるため、金属パ
イプＰの外径とほぼ同径である。一方、ランナウェイ１
１は金属パイプＰの内部に挿入される円柱体であり、金
属パイプＰの内径とほぼ同径に形成されている。

【０００９】縮径部１２はランナウェイ１１を金属パイ
プＰへ容易に挿入するために、ランナウェイ１１の径を
先端方向に縮径した部分である。その先端部には、液圧
供給孔１３が開口している。

【００１０】ボディ１０とランナウェイ１１との接続部
には環状の段差が形成され、これを本明細書ではショル
ダー１４と呼ぶ。本発明ではこのショルダー１４を、外
周側が金属パイプＰ側に向かって傾斜した断面形状とし
てある。その具体的な実施形態の拡大図を図２に示す。

【００１１】図２の(A) のショルダー１４は、軸線に対
して垂直な直線ａの外周側を金属パイプＰ側に向かって
円弧状に湾曲させた断面形状を持つ。また軸線に対して
垂直な直線ａの内周側も円弧状に湾曲させ、全体として
応力集中を避けた凹状の断面となっている。この形状は
金属パイプＰの管端をすっぽりと覆うことにより軸押し
時に管端を強く拘束することができる。なおショルダー
１４の外周側は金型２との接触により磨耗し易いため、
図示のように小さいＲを付けておくか、面取りしておく
ことが好ましい。

【００１２】図２の(B) のショルダー１４は、外周側を
金属パイプＰ側に向かって直線状に傾斜させた断面形状
を持つ。この傾斜面ｂは、軸線に対して垂直な直線に対
して１５°程度の角度を持たせてある。またその外周端
と内周端には上記と同様にＲを付けて湾曲させてある。
この(B) のショルダー１４は、金型２との接触により磨
耗し易い外周端が(A) の形状よりも強化されており、よ
り磨耗しにくくなる。この形状も金属パイプＰの管端の
拘束性が良好である。

【００１３】図２の (C)のショルダー１４は、(B) の傾
斜面ｂと内周端のＲとの間に垂直部ｃを形成したもので
ある。この形状は(B) と基本的に同一であるが、垂直部
ｃを設けたことにより軸線に対し垂直な金属パイプＰの
管端をより安定的に収めることができ、(A) 、(B) 、
(C) の中では最も優れた特性を示す。

【００１４】このように本発明の軸押し金具は、ボディ
１０とランナウェイ１１との接続部に形成される環状の
ショルダー１４を、段差の外周側が金属パイプＰ側に向
かって傾斜した形状としたので、この軸押し金具を用い
れば、金属パイプＰの管端を確実に拘束しつつ軸押しす
ることができる。このため図３のように加工する際に
も、金属パイプＰ内に加えられる流体圧をショルダー１
４によって確実にシールし、座屈や管端の変形を生じさ
せることなく金属パイプＰを塑性加工することができ
る。金属パイプとしては、金属の種類によらず、鋼、ア
ルミ等、いずれでも構わない。

【００１５】

【実施例】（実施例１）この金属パイプＰの塑性加工で
は、図３(A) に示される中間部の膨出高さｈにより加工
性を評価することができるので、従来の軸押し金具と本
発明の軸押し金具とを用いて金属パイプＰの加工を行
い、加工性を比較した。加工に用いた金属パイプＰはＳ
ＵＳ３０４製で、直径３３ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ
１８０ｍｍのものである。この金属パイプＰを図３(A)
に示すようなト型の空洞部を持つ金型の内部にセット
し、内部に４５ＭＰａの流体圧を加えながら両端を軸押
し金具により２０ｍｍ軸押しした。

【００１６】その結果、軸線に垂直な端面を持つ従来の
円柱状の軸押し金具を用いた場合には中央部の膨出高さ
ｈを８ｍｍにまで加工するのが限界であり、それ以上に
加工しようとすると割れや変形が生じた。これに対し、
本発明の軸押し金具を用いた場合にはショルダー形状が
図２の(A) 、(B) 、(C) のいずれの場合にも中央部の膨
出高さｈが２０ｍｍとなるまで加工しても割れや変形が
なかった。

【００１７】（実施例２）この金属パイプＰの塑性加工
では、図３(B) に示される中間部の膨出高さｈにより加
工性を評価することができるので、従来の軸押し金具と
本発明の軸押し金具とを用いて金属パイプＰの加工を行
い、加工性を比較した。加工に用いた金属パイプＰはＳ
ＵＳ３０４製で、直径３３ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ
２００ｍｍのものである。この金属パイプＰを図３(B)
に示すような人型の空洞部を持つ金型の内部にセット
し、内部に４５ＭＰａの流体圧を加えながら両端を軸押
し金具により２０ｍｍ軸押しした。

【００１８】その結果、軸線に垂直な端面を持つ従来の
円柱状の軸押し金具を用いた場合には中央部の膨出高さ
ｈを１５ｍｍにまで加工するのが限界であり、それ以上
に加工しようとすると割れや変形が生じた。これに対
し、本発明の軸押し金具を用いた場合にはショルダー形
状が図２の(A) 、(B) 、(C) のいずれの場合にも中央部
の膨出高さｈが２５ｍｍとなるまで加工しても割れや変
形がなかった。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
金属パイプＰの管端を確実に拘束しつつ軸押しすること
ができるので、金属パイプを座屈させたり、金属パイプ
Ｐの端面を変形させたりすることなく軸押しすることが
できる。このため加工性が大幅に改善され、従来技術で
は成形が不可能であった製品の成形が可能となる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軸押し金具の側面図である。

【図２】本発明の軸押し金具のショルダー部分の拡大断
面図である。

【図３】本発明の軸押し金具を用いた加工法を示す断面
図である。

【図４】従来例を示す斜視図である。

【図５】他の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 空洞部 ２ 金型 ３ 液圧供給孔 １０ ボディ １１ ランナウェイ １２ 縮径部 １３ 液圧供給孔 １４ ショルダー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の内部にセットされた金属パイプの
   端面を、金属パイプ内に流体圧を加えながら軸押しする
   ための軸押し金具であって、円柱状のボディの先端に金
   属パイプの内部に挿入されるランナウェイを形成すると
   ともに、このボディとランナウェイとの接続部に形成さ
   れる環状のショルダーを、段差の外周側が前記金属パイ
   プ側に向かって傾斜した形状としたことを特徴とする軸
   押し金具。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の軸押し金具により、金
   属パイプの端面を拘束しつつ、金属パイプ内に流体圧を
   加えながら軸押しすることを特徴とする金属パイプの加
   工方法。