JP2002102959A - 偏心拡径管端部をもつ金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 偏心側の局部的な減肉を抑制し、割れやネッ
キングのない偏心拡径管端部Ｍ₂をもつ金属管を製造す
る。 【解決手段】 偏心側の管軸方向長さＬ₂＞非偏心側の
管軸方向長さＬ₁の同軸拡径管端部Ｍ₁を形成した後、非
偏心側の同軸拡径管端部内壁Ｍ₁よりも先に偏心側の同
軸拡径管端部内壁Ｍ₁にポンチ円筒部２２が接触するよ
うに先端円錐部２１とポンチ円筒部２２との境界線２３
を傾斜させた偏心拡径ポンチ２０を同軸拡径管端部Ｍ₁
に圧入して偏心拡径管端部Ｍ₂を形成する。 【効果】 偏心拡径工程では、偏心側の材料流動が抑制
され、非偏心側から偏心側への材料流動が促進されるた
め、円周方向に関して偏肉のない偏心拡径管端部Ｍ₂が
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管軸から偏心した拡径
部を管端に成形した金属管を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】拡径管端部の中心軸を偏心させて形成し
た金属管は、自動車燃料注入用の給油管等に使用されて
いる。この種の金属管は、バルジ成形や、外径が異なる
２種の金属管の管端を一方は口絞り加工，他方は口広げ
加工して接合する方法により製造されている。しかし、
何れの方法も複雑な工程を採るため、製造コストが高く
なる。そこで、テーパを付けた拡径ポンチを管端から押
し込んで金属管を半径方向に押し広げる方法が検討され
ている。

【０００３】ポンチ押込みによる拡径加工では、図１に
示すように開口部端面が管軸に垂直な金属管を素管１と
し、素管１の管端に拡径ポンチ（図示せず）を押し込ん
で素管１と同軸状に押し広げられた拡径管端部２を成形
する。このとき、先端にテーパをつけた拡径ポンチを使
用することにより、直管部３と拡径管端部２との間にテ
ーパ部４が成形される。次いで、直管部３の管軸からず
れた位置にセットした偏心ポンチ（図示せず）を拡径管
端部２に押し込み、直管部３の管軸から偏心した偏心拡
径管端部５を成形する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】直管部３の中心軸から
偏心方向Ｄに沿って所定の偏心量だけ中心軸をずらした
偏心ポンチを管端に圧入することにより偏心拡径管端部
５が成形されるが、円周方向に沿った素管１各部の加工
変形量が偏心量に応じて異なる。具体的には、非偏心側
部分７では素管１の肉厚減少が少ないのに対し、偏心側
部分６は円周方向に関して優先的に引張り加工され、し
かも非偏心側から偏心側への材料の流込みが少ない。そ
の結果、周方向に関し偏心側が薄肉化し、割れやネッキ
ングが発生し易くなる。割れやネッキングの発生は、拡
径率が大きくなるほど顕著になる。部分的な薄肉化は、
加工された金属管の機械的強度を低下させる原因にもな
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、同軸拡径工程で
非偏心側よりも偏心側が管軸方向に長い形状の同軸拡径
管端部を形成した後で偏心拡径加工することにより、非
偏心側から偏心側への材料流動を促進させ、偏心側の偏
肉を抑えて割れやネッキングのない偏心拡径管端部を成
形することを目的とする。

【０００６】本発明の偏心拡径管端部をもつ金属管製造
方法は、その目的を達成するため、素管に同軸拡径ポン
チを圧入し、偏心側の管軸方向長さを非偏心側よりも長
くする同軸拡径管端部を形成する同軸拡径工程と、非偏
心側の同軸拡径管端部内壁よりも先に偏心側の同軸拡径
管端部内壁にポンチ円筒部が接触するように先端円錐部
とポンチ円筒部との境界線を素管の半径方向に傾斜させ
た偏心拡径ポンチを同軸拡径管端部に圧入して偏心拡径
管端部を形成する偏心拡径工程とを経ることを特徴とす
る。

【０００７】同軸拡径工程では、ポンチ円筒部の管軸方
向長さが偏心側よりも非偏心側で長くなるように先端円
錐部とポンチ円筒部との境界線が素管の半径方向に関し
て傾斜した同軸拡径ポンチを使用することにより、非偏
心側よりも偏心側の管軸方向長さが長い同軸拡径管端部
が形成される。また、偏心拡径工程では、同軸拡径ポン
チの境界線の傾斜方向と逆方向に、好ましくは同じ傾斜
角度で傾斜した境界線を境に先端円錐部及びポンチ円筒
部が設けられている偏心拡径ポンチを偏心拡径工程で使
用することにより、非偏心側から偏心側への材料流動が
促進され、円周方向に関して偏肉のない偏心拡径管端部
が形成される。

【０００８】

【実施の形態】本発明に従った偏心拡管方法は、素管を
同軸拡径する工程，成形された拡径管端部を偏心拡径す
る工程の二工程で偏心拡径管端部が成形される。同軸拡
径工程では、たとえば先端円錐部１１とポンチ円筒部１
２との境界線１３を管半径方向ｒに対し所定の傾斜角度
αで傾斜させた同軸拡径ポンチ１０を被加工材である素
管Ｍと同軸にセットし、素管Ｍの管端に同軸拡径ポンチ
１０を圧入する（図２ａ）。非偏心側の管壁が偏心側管
壁よりも先に目標外径に拡径されるため、非偏心側管壁
の縮み変形が先行し、非偏心側の管軸方向長さＬ₁より
も偏心側の管軸方向長さＬ₂が長い同軸拡径管端部Ｍ₁に
素管Ｍの管端が成形される（図２ｂ）。

【０００９】管軸方向長さがＬ₁＜Ｌ₂の同軸拡径管端部
Ｍ₁は、非偏心側の管壁が偏心側管壁よりも先に目標外
径に拡径される限り種々の形状をもつポンチを使用でき
るが、傾斜角度αを付けた同軸拡径ポンチ１０では傾斜
角度αを３〜６０度の範囲に設定することが好ましい。
傾斜角度αが３度未満では管軸方向長さＬ₁，Ｌ₂の間に
十分な差をつけることができず、逆に６０度より大きな
傾斜角度αでは偏心拡径工程で非偏心側の材料流出が大
きくなり、特に非偏心側の管端付近が減肉し、その部分
に割れが生じやすくなる。続く偏心拡径工程では、同軸
拡径管端部Ｍ₁の偏心側内壁面にポンチ側面が先ず押し
当てられるように、先端円錐部２１とポンチ円筒部２２
との境界線２３を管半径方向ｒに対し所定の傾斜角度θ
で傾斜させた偏心拡径ポンチ２０が使用される（図
３）。傾斜角度αを付けた同軸拡径ポンチ１０を用いて
同軸拡径した素管Ｍを偏心拡径する場合には、境界線１
３と逆方向に境界線２３を傾斜させた偏心拡径ポンチ２
０の使用が好ましく、更には逆方向に同じ傾斜角度θ
（＝−α）を付けた偏心拡径ポンチ２０の使用が好まし
い。

【００１０】傾斜角度θのある偏心拡径ポンチ２０を同
軸拡径管端部Ｍ₁に圧入すると、同軸拡径管端部Ｍ₁の内
壁面に対するポンチ円筒部２２周面の当接は偏心側が先
行し、偏心拡径ポンチ２０の圧入進行に応じて当接部が
非偏心側まで広がる。このように偏心側と非偏心側とで
同軸拡径管端部Ｍ₁の内壁面にポンチ円筒部２２の周面
が押圧されるタイミングをずらせているので、偏心側の
変形抵抗が非偏心側よりも大きくなり、偏心側の材料流
動が偏心拡径ポンチ２０のポンチ円筒部２２で拘束され
る。その結果、偏心拡径時に偏心側からの材料流出が抑
制され、非偏心側の材料が引張られて偏心側に流れ込み
やすくなる。したがって、偏心側が局部的に薄肉化する
ことが抑えられ、円周方向に関し肉厚が均一化された偏
心拡径管端部Ｍ₂に成形される。

【００１１】

【実施例】高周波溶接で造管された外径２５．４ｍｍ，
肉厚１．０ｍｍ，長さ３５０ｍｍの鋼管の管端に同軸拡
径ポンチ１０を圧入して同軸拡径管端部Ｍ₁を形成した
後、偏心拡径ポンチ２０を圧入して偏心拡径管端部Ｍ₂
を形成した。ポンチ１０，２０としては総焼入れした工
具鋼を使用し、ポンチ１０，２０に潤滑油を塗布して表
１に示す４工程で管端を同軸拡径加工，偏心拡径加工し
た。

【００１２】

【００１３】加工後の管端を観察し、偏心拡径管端部Ｍ
₂の形状及び肉厚分布を調査した。表２の調査結果にみ
られるように、Ｌ₁＜Ｌ₂と管軸方向長さに差をつけた同
軸拡径管端部Ｍ₁を形成した後で偏心拡径加工した本発
明例では、偏心拡径管端部Ｍ₂の最大板厚減少率が２５
％以内に抑えられており、偏心側の偏肉やネッキングが
検出されなかった。

【００１４】これに対し、Ｌ₁＝Ｌ₂の同軸拡径管端部Ｍ
₁を偏心拡径加工した比較例１では、偏心拡径管端部Ｍ₂
の偏心側の最大板厚減少率が３１％と大きく減肉してお
り、割れやネッキングが発生したものもあった。また、
Ｌ₁＜Ｌ₂と管軸方向長さに差をつけた同軸拡径管端部Ｍ
₁を形成した後で偏心拡径加工した場合でも、境界線２
３を傾斜させていない偏心拡径ポンチ２０を使用した比
較例２では、形成された偏心拡径管端部Ｍ₂の最大板厚
減少率が３３％と大きく減肉しており、一部に割れやネ
ッキングも散見された。

【００１５】この対比から明らかなように、Ｌ₁＜Ｌ₂の
同軸拡径管端部Ｍ₁を形成する同軸拡径工程と非偏心側
よりも先に偏心側内壁にポンチ円筒部２２が接触する偏
心拡径ポンチ２０を使用するとき、局部的な減肉を抑
え、割れ，ネッキング等の欠陥がない偏心拡径管端部Ｍ
₂が形成されることが確認された。この同軸拡径工程と
偏心拡径工程との組合せは、本実施例のように素管に比
較して倍以上の外径をもつ偏心拡径管端部Ｍ₂を形成す
る場合に効果的である。

【００１６】

【００１７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明では、非
偏心側よりも偏心側の管軸方向長さを長くした同軸拡径
管端部を形成した後で、偏心側の同軸拡径管端部内壁に
先ず押し当てられる偏心拡径ポンチを用いて管端を拡径
加工することにより偏心拡径管端部を形成している。偏
心拡径工程では偏心側の材料流動が抑制され、非偏心側
から偏心側への材料流動が促進されるため、円周方向に
関して局部的な減肉が抑制され良好な形状の偏心拡径管
端部をもつ金属管が製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 管端を同軸拡径，偏心拡径の２工程で加工す
る工程の概略図

【図２】 本発明に従って非偏心側よりも偏心側の管軸
方向長さを長くした同軸拡径管端部を形成する同軸拡径
工程の説明図

【図３】 同軸拡径管端部に偏心拡径ポンチを圧入して
偏心拡径管端部を形成する偏心拡径工程の説明図

【符号の説明】

１０：同軸拡径ポンチ １１：先端円錐部 １２：
円筒部 １３：境界線 ２０：偏心拡径ポンチ ２１：先端円錐部 ２２：
円筒部 ２３：境界線 Ｍ：素管 Ｍ₁：同軸拡径管端部 Ｌ₁：非偏心側の
管軸方向長さ Ｌ₂：偏心側の管軸方向長さ Ｍ₂：
偏心拡径管端部 α：同軸拡径ポンチ１０の傾斜角度 θ：偏心拡径ポ
ンチ２０の傾斜角度 Ｄ：偏心方向 ｒ：管半径方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素管に同軸拡径ポンチを圧入し、偏心側
   の管軸方向長さを非偏心側よりも長くする同軸拡径管端
   部を形成する同軸拡径工程と、非偏心側の同軸拡径管端
   部内壁よりも先に偏心側の同軸拡径管端部内壁にポンチ
   円筒部が接触するように先端円錐部とポンチ円筒部との
   境界線を素管の半径方向に関して傾斜させた偏心拡径ポ
   ンチを同軸拡径管端部に圧入して偏心拡径管端部を形成
   する偏心拡径工程とを経ることを特徴とする偏心拡径管
   端部をもつ金属管の製造方法。
2. 【請求項２】 ポンチ円筒部の管軸方向長さが偏心側よ
   りも非偏心側で長くなるように先端円錐部とポンチ円筒
   部との境界線が素管の半径方向に関して傾斜した同軸拡
   径ポンチを同軸拡径工程で使用し、同軸拡径ポンチの境
   界線の傾斜方向と逆方向に傾斜した境界線を境に先端円
   錐部及びポンチ円筒部が設けられている偏心拡径ポンチ
   を偏心拡径工程で使用する請求項１記載の製造方法。