JP2001239330A - 金属管の液圧バルジ加工方法 - Google Patents
金属管の液圧バルジ加工方法Info
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- JP2001239330A JP2001239330A JP2000048138A JP2000048138A JP2001239330A JP 2001239330 A JP2001239330 A JP 2001239330A JP 2000048138 A JP2000048138 A JP 2000048138A JP 2000048138 A JP2000048138 A JP 2000048138A JP 2001239330 A JP2001239330 A JP 2001239330A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】膨出部の周辺にしわを発生させることなく高い
膨出部の成形が可能な液圧バルジ加工方法の提供。 【解決手段】上下一対の金型内に収納した金属管内に導
入した液体による内圧と、金属管の両端から負荷した軸
方向圧縮力とを組み合わせて、金属管を部分的に膨出加
工する液圧バルジ加工方法において、少なくとも膨出加
工予定部分の金属管を膨らませてから膨出部の成形加工
をおこなう金属管の液圧バルジ加工方法。
膨出部の成形が可能な液圧バルジ加工方法の提供。 【解決手段】上下一対の金型内に収納した金属管内に導
入した液体による内圧と、金属管の両端から負荷した軸
方向圧縮力とを組み合わせて、金属管を部分的に膨出加
工する液圧バルジ加工方法において、少なくとも膨出加
工予定部分の金属管を膨らませてから膨出部の成形加工
をおこなう金属管の液圧バルジ加工方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属管内に導入し
た液体による内圧と、金属管の両端から負荷した軸方向
圧縮力とを組み合わせて、金属管を部分的に膨出させて
異形管に加工する液圧バルジ加工方法に関する。
た液体による内圧と、金属管の両端から負荷した軸方向
圧縮力とを組み合わせて、金属管を部分的に膨出させて
異形管に加工する液圧バルジ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属管の液圧バルジ加工は、素材となる
金属管（以下、単に素管と記す）に加工液を導入して加
圧して得られる内圧と、管端からの軸押し力とを組み合
わせて種々の断面形状の異形管製品（以下、製品と記
す）を成形する加工方法である。
金属管（以下、単に素管と記す）に加工液を導入して加
圧して得られる内圧と、管端からの軸押し力とを組み合
わせて種々の断面形状の異形管製品（以下、製品と記
す）を成形する加工方法である。
【０００３】異形管製品を製造する従来の液圧バルジ加
工方法は以下の通りである。
工方法は以下の通りである。
【０００４】図２は、従来の液圧バルジ加工方法を説明
するための金型部分の縦断面図で、図２（ａ）は成形開
始前の状態を、図２（ｂ）は成形終了後の状態を示す図
である。図２に示すように、先ず下金型３の溝型に素管
１をセットし、膨出部を成形するためのダイス孔４が設
けられている上金型２を所定の力で下金型３に押しつ
け、左右方向から図示していない油圧シリンダ装置に取
り付けられた軸押し工具７ａ、７ｂを前進せしめ、素管
１の両管端面に軸押し工具端面を当接してシールをおこ
なう。次いで、左側の軸押し工具７ａ内に設けられた液
体流路８ａから加工液を導入しながら右側の軸押し工具
７ｂの流路８ｂから素管内の空気を押し出し、流路８ｂ
の延長上を図示していないバルブで閉鎖して、素管１の
内部を加工液で充満させる。
するための金型部分の縦断面図で、図２（ａ）は成形開
始前の状態を、図２（ｂ）は成形終了後の状態を示す図
である。図２に示すように、先ず下金型３の溝型に素管
１をセットし、膨出部を成形するためのダイス孔４が設
けられている上金型２を所定の力で下金型３に押しつ
け、左右方向から図示していない油圧シリンダ装置に取
り付けられた軸押し工具７ａ、７ｂを前進せしめ、素管
１の両管端面に軸押し工具端面を当接してシールをおこ
なう。次いで、左側の軸押し工具７ａ内に設けられた液
体流路８ａから加工液を導入しながら右側の軸押し工具
７ｂの流路８ｂから素管内の空気を押し出し、流路８ｂ
の延長上を図示していないバルブで閉鎖して、素管１の
内部を加工液で充満させる。
【０００５】その後、左右方向から軸押し工具７ａ、７
ｂを前進せしめ素管に圧縮力を負荷するとともに、図示
していないポンプによって素管内の液圧を徐々に増加さ
せて内圧を高め、材料をダイス孔４内に膨出させて図２
（ｂ）に示すように目的の高さの膨出部６を成形する。
成形完了後、内圧を低下させて上金型２を上昇させ、
次いで軸押し工具７ａ、７ｂを後退させて製品内の加工
液を流し出して製品を取り出す。加工液としては、防錆
のため数％の油脂分を水に分散させたエマルジョンが一
般に用いられている。
ｂを前進せしめ素管に圧縮力を負荷するとともに、図示
していないポンプによって素管内の液圧を徐々に増加さ
せて内圧を高め、材料をダイス孔４内に膨出させて図２
（ｂ）に示すように目的の高さの膨出部６を成形する。
成形完了後、内圧を低下させて上金型２を上昇させ、
次いで軸押し工具７ａ、７ｂを後退させて製品内の加工
液を流し出して製品を取り出す。加工液としては、防錆
のため数％の油脂分を水に分散させたエマルジョンが一
般に用いられている。
【０００６】しかし、上記従来の液圧バルジ加工方法に
は次のような問題がある。
は次のような問題がある。
【０００７】液圧バルジ加工においては、軸押し力と内
圧とが膨出加工に重要な役割を果たしているが、膨出部
の膨出高さの高い製品では特に軸押し力が重要になる。
膨出部の膨出高さを高くするためには、強い軸押し力に
よって材料をダイス孔内に多量押し込むことが必要であ
るが、軸押し力によって材料をダイス孔内に押し込む過
程で、膨出部分周辺の管表面にしわが発生する。
圧とが膨出加工に重要な役割を果たしているが、膨出部
の膨出高さの高い製品では特に軸押し力が重要になる。
膨出部の膨出高さを高くするためには、強い軸押し力に
よって材料をダイス孔内に多量押し込むことが必要であ
るが、軸押し力によって材料をダイス孔内に押し込む過
程で、膨出部分周辺の管表面にしわが発生する。
【０００８】図３は、しわの発生状態を説明するための
図で、図３（ａ）は膨出部成形時の初期段階に発生する
しわの状態を、図３（ｂ）は成形完了時のしわの状態を
示す図である。
図で、図３（ａ）は膨出部成形時の初期段階に発生する
しわの状態を、図３（ｂ）は成形完了時のしわの状態を
示す図である。
【０００９】膨出部を成形する初期段階では、ダイス孔
周辺の材料は図３（ａ）の矢印１３に示すような方向に
動きながらダイス孔の方向に引き込まれるため、図３
（ａ）の１２ａに示すような小さなしわが素管の膨出部
周辺（特に膨出側と反対側）に発生し易い。発生した小
さなしわは、膨出加工が進むにつれて図３（ｂ）の１２
ｂに示すような大きなしわに発展する。このとき、しわ
部分に軸押し力によってダイス孔形内に押し込まれよう
とする材料が吸収されてしまうので膨出部の膨出高さを
高くすることができないという問題があった。しわ発生
を防止するために、素管内の内圧を増加させると、膨出
部の肉厚の減少が進んで膨出部が破裂して割れが生じ
る。
周辺の材料は図３（ａ）の矢印１３に示すような方向に
動きながらダイス孔の方向に引き込まれるため、図３
（ａ）の１２ａに示すような小さなしわが素管の膨出部
周辺（特に膨出側と反対側）に発生し易い。発生した小
さなしわは、膨出加工が進むにつれて図３（ｂ）の１２
ｂに示すような大きなしわに発展する。このとき、しわ
部分に軸押し力によってダイス孔形内に押し込まれよう
とする材料が吸収されてしまうので膨出部の膨出高さを
高くすることができないという問題があった。しわ発生
を防止するために、素管内の内圧を増加させると、膨出
部の肉厚の減少が進んで膨出部が破裂して割れが生じ
る。
【００１０】図４は膨出部の破裂により生じた割れ１４
の状態を示す図である。
の状態を示す図である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、金属
管を異形管に膨出加工する際、膨出部周辺にしわを発生
させることなく高い膨出部を成形することのできる液圧
バルジ加工方法を提供することにある。
管を異形管に膨出加工する際、膨出部周辺にしわを発生
させることなく高い膨出部を成形することのできる液圧
バルジ加工方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、液圧バルジ
加工により金属管に高い膨出部を成形加工する際に、軸
押し力により膨出部周辺に発生するしわを防止する方法
を開発するため種々実験、検討を重ねた。その結果、膨
出部周辺のしわの発生する素管部分をわずかに太鼓状に
膨らませつつ膨出部を成形することによりしわの発生を
防止することができるという知見を得た。
加工により金属管に高い膨出部を成形加工する際に、軸
押し力により膨出部周辺に発生するしわを防止する方法
を開発するため種々実験、検討を重ねた。その結果、膨
出部周辺のしわの発生する素管部分をわずかに太鼓状に
膨らませつつ膨出部を成形することによりしわの発生を
防止することができるという知見を得た。
【００１３】本発明は、このような知見に基づきなされ
たもので、その要旨は以下の通りである。
たもので、その要旨は以下の通りである。
【００１４】上下一対の金型内に収納した金属管内に導
入した液体による内圧と、金属管の両端から負荷した軸
方向圧縮力とを組み合わせて、金属管を部分的に膨出加
工する液圧バルジ加工方法において、少なくとも膨出加
工予定部の金属管軸方向に占める長さに相当する領域の
金属管を膨らませてから膨出部の成形加工をおこなう金
属管の液圧バルジ加工方法。
入した液体による内圧と、金属管の両端から負荷した軸
方向圧縮力とを組み合わせて、金属管を部分的に膨出加
工する液圧バルジ加工方法において、少なくとも膨出加
工予定部の金属管軸方向に占める長さに相当する領域の
金属管を膨らませてから膨出部の成形加工をおこなう金
属管の液圧バルジ加工方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の液圧バルジ加工方
法について詳しく説明する。
法について詳しく説明する。
【００１６】図１は、本発明の液圧バルジ加工方法を説
明するための金型部分の縦断面図で、図１（ａ）は素管
を上下金型間に収納した加工前の状態を示す図、図１
（ｂ）は素管に膨出部を成形した加工後の状態を示す図
である。
明するための金型部分の縦断面図で、図１（ａ）は素管
を上下金型間に収納した加工前の状態を示す図、図１
（ｂ）は素管に膨出部を成形した加工後の状態を示す図
である。
【００１７】図１（ａ）に示すように、上金型２には膨
出部を形成するためのダイス孔４が設けられている。膨
出部の膨出方向は同図に示すような素管の長手方向に直
交する方向のみに限定されるものではなく、素管の軸方
向に対して斜めに膨出する方向でもよい。また、製品の
形状によっては下金型に設けてもよい。
出部を形成するためのダイス孔４が設けられている。膨
出部の膨出方向は同図に示すような素管の長手方向に直
交する方向のみに限定されるものではなく、素管の軸方
向に対して斜めに膨出する方向でもよい。また、製品の
形状によっては下金型に設けてもよい。
【００１８】下金型には、膨出加工予定部分の素管５、
すなわち、膨出加工予定部分の軸方向に占める長さＬの
素管を太鼓状に膨らますための孔型１１が設けられてい
る。太鼓状に膨らます部分が図１（ａ）に示す膨出加工
予定部分の素管５の長さＬより短かいとしわが発生する
のでＬ以上の長さで素管を太鼓状に膨らませる必要があ
る。
すなわち、膨出加工予定部分の軸方向に占める長さＬの
素管を太鼓状に膨らますための孔型１１が設けられてい
る。太鼓状に膨らます部分が図１（ａ）に示す膨出加工
予定部分の素管５の長さＬより短かいとしわが発生する
のでＬ以上の長さで素管を太鼓状に膨らませる必要があ
る。
【００１９】この太鼓形状の孔型１１の半径Ｒは、図１
（ａ）に示す２つのパラメータ、膨出部の管軸方向の長
さをＬ、太鼓形状部の素管外面よりの突出量をｄとする
と、下記式を満足するように決めるのが望ましい。
（ａ）に示す２つのパラメータ、膨出部の管軸方向の長
さをＬ、太鼓形状部の素管外面よりの突出量をｄとする
と、下記式を満足するように決めるのが望ましい。
【００２０】Ｒ＝（Ｌ2＋４ｄ2）／（８ｄ） 膨出部の管軸方向の長さＬは、目標とする膨出形状によ
って様々であるが、太鼓形状部の素管外面よりの突出量
ｄは、１〜５ｍｍの範囲に設定するのが望ましい。な
お、膨出部の成形前えにＬの部分の金属管を膨らます形
状は、上記した太鼓状が好ましいが、この形状に限定す
るものではなく太鼓状に類似したしたけいじょうであれ
ばよい。
って様々であるが、太鼓形状部の素管外面よりの突出量
ｄは、１〜５ｍｍの範囲に設定するのが望ましい。な
お、膨出部の成形前えにＬの部分の金属管を膨らます形
状は、上記した太鼓状が好ましいが、この形状に限定す
るものではなく太鼓状に類似したしたけいじょうであれ
ばよい。
【００２１】上記のような金型を用い、先ず図１（ａ）
に示すように下金型３に素管１をセットし、所定の力に
て上金型２を下金型３に押しつけ、図示していない油圧
シリンダ装置に取り付けられた軸押し工具７ａ、７ｂを
前進させ、素管１の両管端面に軸押し工具端面を当接し
てシールする。シール方法は、素管の端部の肉を軸押し
工具によって圧下してシールする圧下シール法、素管内
面にＯリングを挿入してシールする内面シール法等のよ
うな素管内の加工液の漏れを防ぎ、軸押し力を付与でき
る手段であればよい。次いで、一方の軸押し工具、例え
ば軸押し工具７ａを貫通させて設けられた流路８ａから
加工液を導入しながら、もう一方の軸押し工具７ｂに設
けられた流路８ｂから素管１内の空気を押し出し、流路
８ｂの延長上を図示していないバルブで閉鎖して、素管
１の内部を加工液で充満させる。その後、左右方向から
軸押し工具７ａ、８ａを前進せしめるとともに、図示し
ていないポンプによって内圧を徐々に増加させて内圧を
高め、軸押し初期の段階で膨出加工予定部分の金属管５
を太鼓状孔型６内（一部はダイス孔）に膨出させる。こ
のように太鼓状孔型６にも材料を膨出させることによ
り、軸押し力による膨出部周辺のしわ発生を防止するこ
とができ、軸押し力を膨出部に有効に伝えることができ
る。さらに、軸押し工具７ａ、８ａを前進せしめるとと
もに、内圧を増加させることにより膨出部９が成形され
製品１０が得られる。
に示すように下金型３に素管１をセットし、所定の力に
て上金型２を下金型３に押しつけ、図示していない油圧
シリンダ装置に取り付けられた軸押し工具７ａ、７ｂを
前進させ、素管１の両管端面に軸押し工具端面を当接し
てシールする。シール方法は、素管の端部の肉を軸押し
工具によって圧下してシールする圧下シール法、素管内
面にＯリングを挿入してシールする内面シール法等のよ
うな素管内の加工液の漏れを防ぎ、軸押し力を付与でき
る手段であればよい。次いで、一方の軸押し工具、例え
ば軸押し工具７ａを貫通させて設けられた流路８ａから
加工液を導入しながら、もう一方の軸押し工具７ｂに設
けられた流路８ｂから素管１内の空気を押し出し、流路
８ｂの延長上を図示していないバルブで閉鎖して、素管
１の内部を加工液で充満させる。その後、左右方向から
軸押し工具７ａ、８ａを前進せしめるとともに、図示し
ていないポンプによって内圧を徐々に増加させて内圧を
高め、軸押し初期の段階で膨出加工予定部分の金属管５
を太鼓状孔型６内（一部はダイス孔）に膨出させる。こ
のように太鼓状孔型６にも材料を膨出させることによ
り、軸押し力による膨出部周辺のしわ発生を防止するこ
とができ、軸押し力を膨出部に有効に伝えることができ
る。さらに、軸押し工具７ａ、８ａを前進せしめるとと
もに、内圧を増加させることにより膨出部９が成形され
製品１０が得られる。
【００２２】なお、膨出加工予定部の金属管軸方向に占
める長さＬに相当する領域の金属管を膨らませてから膨
出部の成形加工をおこなうのであるが、上記のように１
工程でＬ部を膨らませ、そのまま引き継いで膨出部の成
形をするのが最も効率がよい。しかし、第１工程として
Ｌ部を膨らませるための孔型のみを有する金型で成形し
た後、Ｌ部の孔型と膨出部の孔型を有する金型に替えて
第２工程として膨出部の成形をおこなってもよい。
める長さＬに相当する領域の金属管を膨らませてから膨
出部の成形加工をおこなうのであるが、上記のように１
工程でＬ部を膨らませ、そのまま引き継いで膨出部の成
形をするのが最も効率がよい。しかし、第１工程として
Ｌ部を膨らませるための孔型のみを有する金型で成形し
た後、Ｌ部の孔型と膨出部の孔型を有する金型に替えて
第２工程として膨出部の成形をおこなってもよい。
【００２３】
【実施例】外径６５ｍｍ、肉厚２．６ｍｍ、長さ７００
ｍｍの機械構造用鋼管ＳＴＫＭ１１Ａ（ＪＩＳＧ３４４
５）を素管として用い、下記寸法の太鼓形状孔型を設け
た金型で液圧バルジ加工をおこない、下記寸法の製品を
製造してしわの発生状況を目視で観察した。 ［太鼓形状孔型］ 太鼓形状部半径（Ｒ）：３４６．５ｍｍ 太鼓形状孔型軸方向の長さ（Ｌ）：１０５ｍｍ 太鼓形状部の素管外面よりの突出量（ｄ）：４ｍｍ ［製品寸法］ 膨出部外径（Ｄ1）：６５ｍｍ 膨出部高さ（Ｈ） ：７０ｍｍ 製品長さ（Ｌ2） ：５６０ｍｍ 加工条件は、上下金型を１１７６０Ｎの力で型締めし
て、素管内にエマルジョン加工液を注入して、その圧力
を４５ＭＰａから８５ＭＰａへと徐々に増圧せしめつつ
各軸押し工具を７０ｍｍ前進させた。
ｍｍの機械構造用鋼管ＳＴＫＭ１１Ａ（ＪＩＳＧ３４４
５）を素管として用い、下記寸法の太鼓形状孔型を設け
た金型で液圧バルジ加工をおこない、下記寸法の製品を
製造してしわの発生状況を目視で観察した。 ［太鼓形状孔型］ 太鼓形状部半径（Ｒ）：３４６．５ｍｍ 太鼓形状孔型軸方向の長さ（Ｌ）：１０５ｍｍ 太鼓形状部の素管外面よりの突出量（ｄ）：４ｍｍ ［製品寸法］ 膨出部外径（Ｄ1）：６５ｍｍ 膨出部高さ（Ｈ） ：７０ｍｍ 製品長さ（Ｌ2） ：５６０ｍｍ 加工条件は、上下金型を１１７６０Ｎの力で型締めし
て、素管内にエマルジョン加工液を注入して、その圧力
を４５ＭＰａから８５ＭＰａへと徐々に増圧せしめつつ
各軸押し工具を７０ｍｍ前進させた。
【００２４】また、従来例として、太鼓形状の孔型を設
けていない図２に示す形状の金型を用いた他は、上記と
同じ条件で液圧バルジ加工をおこない、しわの発生状況
を観察した。
けていない図２に示す形状の金型を用いた他は、上記と
同じ条件で液圧バルジ加工をおこない、しわの発生状況
を観察した。
【００２５】本発明の方法で加工した製品には、しわの
発生は認められなかったが、従来の方法で加工した製品
では、膨出部周辺に大きなしわが発生し、膨出高さ（Ｈ
1）も３５ｍｍ位で、目標の７０ｍｍの膨出部を得るこ
とができなかった。
発生は認められなかったが、従来の方法で加工した製品
では、膨出部周辺に大きなしわが発生し、膨出高さ（Ｈ
1）も３５ｍｍ位で、目標の７０ｍｍの膨出部を得るこ
とができなかった。
【００２６】
【発明の効果】本発明の加工方法によれば、膨出部の加
工時にしわを発生させることなく、高い膨出部の成形加
工ができ、従来製造できなかったような製品の加工が可
能となる。
工時にしわを発生させることなく、高い膨出部の成形加
工ができ、従来製造できなかったような製品の加工が可
能となる。
【図１】本発明の液圧バルジ加工方法を説明するための
金型部の縦断面図である。
金型部の縦断面図である。
【図２】従来の液圧バルジ加工方法を説明するための金
型部の縦断面図である。
型部の縦断面図である。
【図３】しわの発生状況を示説明するための図である。
【図４】破裂により生じた割れ状況を示す斜視図であ
る。
る。
１ 素管 ２ 上金型 ３ 下金型 ７ａ、７ｂ 軸押し工具 ８ａ、８ｂ 加工液流路 １０ 製品 １１ 太鼓形状孔型
Claims (1)
- 【請求項１】上下一対の金型内に収納した金属管内に導
入した液体による内圧と、金属管の両端から負荷した軸
方向圧縮力とを組み合わせて、金属管を部分的に膨出加
工する液圧バルジ加工方法において、少なくとも膨出加
工予定部の金属管軸方向に占める長さに相当する領域の
金属管を膨らませてから膨出部の成形加工をおこなうこ
とを特徴とする金属管の液圧バルジ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048138A JP2001239330A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 金属管の液圧バルジ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048138A JP2001239330A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 金属管の液圧バルジ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001239330A true JP2001239330A (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=18570266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000048138A Pending JP2001239330A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 金属管の液圧バルジ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001239330A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-02-24 JP JP2000048138A patent/JP2001239330A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113798382A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-12-17 | 宁波金田铜管有限公司 | 一种减薄三通背部堆积的加工方法 |
| CN113798382B (zh) * | 2021-08-03 | 2024-01-26 | 宁波金田铜管有限公司 | 一种减薄三通背部堆积的加工方法 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040831 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050111 |