JP2005262307A - 中空金属部品の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出発材たる中空金属素材に対して、しわの発生を防ぎつつ１工程で比較的大きな縮小率の変形を加えることができ、円形断面以外の異形断面や偏心した形状をも比較的容易に付与することができる中空金属部品の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】出発材たる金属素管Ｍの内側に第１及び第２芯金１４，２０を配置しつつ、当該金属素管Ｍを成形型１０のトンネル状成形室１３内に配置する。成形室１３における金属素管Ｍの外側領域（１７）および金属素管Ｍと芯金１４，２０との間にある金属素管Ｍの内側領域の双方にブースターＢによって同等の流体圧を加える。外側領域と内側領域とを圧力的に遮断した状態で、内側領域の圧力を徐々に低下させて両領域間の圧力差を所定時間（３秒以上）をかけて拡大させることにより、金属素管Ｍを、第１及び第２芯金１４，２０によって構築される付形部（１５，２４）の形状に塑性変形させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体圧を用いた中空金属素材の塑性変形により中空金属部品を製造する方法に関する。特に、流体圧を用いた金属素管の塑性変形により部分的に縮径された中空金属部品を製造する方法及び装置に関するものである。

従来、円筒状の金属素管の端部（管端）にその素管の径よりも小径な縮径部を成形する手法としてスピニング加工法が知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、スピニング加工法には次のような欠点がある。第１に、スピニング加工では１工程あたりの加工量が少なく、加工を何工程も逐次的に繰り返す必要があるため、所望の縮径率の縮径部を得るまでの加工時間が長くなる傾向にある。第２に、スピニング加工は基本的に複数のロール体を用いた回転加工であるため、被縮径部位は管端に限定されるばかりか、縮径部の断面形状も円形状にほぼ限定され、円形断面以外の異形断面を有する縮径部を形成することが難しい。第３に、スピニング加工により金属素管に対し縮径部を偏心させるためには、特許文献１に開示されたような複雑な管端成形装置が必要となり、設備費用の負担が大きくなる。

なお、スピニング加工法とは異なる加工手法としてバルジ成形法が知られている。バルジ成形法は液圧を利用して出発材を膨張させ形を整える方法であるため、一般に成形品にしわが発生することはない。これに対し、液圧を用いて出発材を縮小成形する方法は実用化されていない。というのも、単純な縮小変形では製品にしわが残るのが常であり、しわによって製品価値が損なわれてしまうからである。

特許第２９５７１５３号公報（特開平１１−１４７１３８号）

本発明の目的は、出発材たる中空金属素材に対して、しわの発生を防ぎつつ１工程で比較的大きな縮小率の変形を加えることができると共に、円形断面以外の異形断面や偏心した形状をも比較的容易に付与することができる中空金属部品の製造方法を提供することにある。また、そのような製造方法の実施に適した中空金属部品の製造装置を提供することにある。

請求項１の発明は、流体圧を用いた金属素材の塑性変形により中空金属部品を製造する方法であって、出発材たる中空な金属素材の内側に付形型を配置しつつ当該中空金属素材を密閉可能な成形室内に配置する準備工程と、前記成形室における中空金属素材の外側領域および前記中空金属素材と付形型との間にある中空金属素材の内側領域の双方に同等の流体圧を加える加圧工程と、前記外側領域と内側領域とを圧力的に遮断した状態で、外側領域の圧力よりも内側領域の圧力が低くなるようなやり方で外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させることにより、中空金属部材を前記付形型の外形状に対応する形状に塑性変形させる差圧変形工程とを備えることを特徴とする中空金属部品の製造方法である。

請求項１の製造方法によれば、出発材たる中空金属素材を成形室に配置すると共に中空金属素材の内側に付形型を配置した状態から、その中空金属素材の外側領域および内側領域（中空金属素材と付形型との間の領域）に同等の流体圧を加え、その後に外側領域と内側領域とを圧力的に遮断した状態で、外側領域の圧力よりも内側領域の圧力が低くなるようなやり方で外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させるという手法をとっている。中空金属素材を挟む外側領域と内側領域との間の圧力差の拡大に伴い、中空金属素材は縮小方向（外から内に向かう方向）に塑性変形し、外側領域と内側領域との間の圧力差が一定レベルを超えたときに中空金属素材は付形型にほぼ押し付けられて当該付形型の外形状に対応する形状（所望の形状）に成形される。

この製造方法によれば、外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて徐々に拡大するため、縮小方向への変形加工であるにもかかわらず、最終的に得られる中空金属部品にしわが生じ難いという利点がある。また、出発材たる中空金属素材の内外の流体圧をコントロールするだけなので、１工程の加工で比較的大きな縮小率の変形を加えることができ加工時間短縮につながる。更に、中空金属素材の外から内に作用する流体圧を利用した一種の型押し成形であるため、付形型の形状を変更するだけで変形加工後の形状を自由に設定できる。それ故、円形断面以外の異形断面部や、出発材たる中空金属素材の中心軸に対して偏心した部位を比較的容易に形成することができる。

請求項２の発明は、流体圧を用いた金属素管の塑性変形により部分的に縮径された中空金属部品を製造する方法であって、出発材たる金属素管の内側にその金属素管の一部に縮径部を付形するための芯金を配置しつつ当該金属素管を密閉可能な成形室内に配置する準備工程と、前記成形室における金属素管の外側領域および前記金属素管と芯金との間にある金属素管の内側領域の双方に同等の流体圧を加える加圧工程と、前記外側領域と内側領域とを圧力的に遮断した状態で、前記内側領域の圧力を徐々に低下させて外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させることにより、金属素管の一部を前記芯金の外形状に対応する形状に塑性変形させる差圧変形工程とを備えることを特徴とする中空金属部品の製造方法である。

請求項２の製造方法によれば、出発材たる金属素管を成形室に配置すると共に金属素管の内側に、その金属素管の一部に縮径部を付形するための芯金を配置した状態から、その金属素管の外側領域および内側領域（金属素管と芯金との間の領域）に同等の流体圧を加え、その後に外側領域と内側領域とを圧力的に遮断した状態で、内側領域の圧力を徐々に低下させて外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させるという手法をとっている。金属素管を挟む外側領域と内側領域との間の圧力差の拡大に伴い、金属素管は縮径方向に塑性変形し、外側領域と内側領域との間の圧力差が一定レベルを超えたときに金属素管の一部が付形用芯金に押し付けられて当該芯金の外形状に対応する形状（所望の形状）に成形される。

この製造方法によれば、外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて徐々に拡大するため、縮径方向への変形加工であるにもかかわらず、最終的に得られる中空金属部品にしわが生じ難いという利点がある。また、出発材たる金属素管の内外の流体圧をコントロールするだけなので、１工程の加工で比較的大きな縮径率の変形を加えることができ加工時間短縮につながる。更に、金属素管の外から内に作用する流体圧を利用した一種の型押し成形であるため、付形用芯金の形状を変更するだけで変形加工後の形状を自由に設定できる。それ故、円形断面以外の異形断面を有する縮径部や、出発材たる金属素管の中心軸に対して偏心した縮径部を比較的容易に形成することができる。

なお、請求項１及び請求項２の差圧変形工程における「所定時間」は、出発材となる中空な金属素材又は金属素管の材料特性や塑性変形の程度（例えば縮径率）に応じて、加工時にしわが生じないという目的を達成し得るように適宜設定されるものである。この所定時間の設定については、後記「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示した加工例が当業者にとっての参考事例になるものと思われる。

請求項３の発明は、金属素管を部分的に縮径してなる中空金属部品を製造する装置であって、金属素管を配置可能なトンネル状の成形室を有する成形型と、前記成形室内に配置された金属素管の一方の端部内に配置される第１芯金と、前記成形室内に配置された金属素管の他方の端部内に配置されると共に前記第１芯金との間に縮径加工用付形部を構築可能な第２芯金と、前記成形室内に配置された金属素管の外側領域に流体圧を及ぼす外圧付与手段と、前記成形室内に配置された金属素管と、前記第１及び第２芯金によって構築される縮径加工用付形部との間にある金属素管の内側領域に流体圧を及ぼす内圧付与手段と、前記外側領域と内側領域との間の圧力的な連通遮断を制御すると共に、外側領域と内側領域とが圧力的に遮断された状態で内側領域の圧力を徐々に低下させて外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させる差圧制御手段とを備えることを特徴とする中空金属部品の製造装置である。

請求項３の製造装置によれば、請求項２の製造方法を円滑且つ確実に実施することができる。即ち、成形室内に配置された金属素管の両端部内に配置された第１及び第２の芯金によって縮径加工用付形部が構築されると共に、外圧付与手段、内圧付与手段および差圧制御手段の協調動作により、金属素管を挟む外側領域と内側領域（金属素管と縮径加工用付形部との間の領域）との間の圧力的な連通遮断および圧力差が制御される。そして、その圧力差の拡大に伴い、金属素管は縮径方向に塑性変形し、外側領域と内側領域との間の圧力差が一定レベルを超えたときに金属素管の一部が縮径加工用付形部に押し付けられて当該付形部の外形状に対応する形状（所望の形状）に成形される。なお、この装置の構成要素は比較的単純であるため、設備費用の負担は少ない。

請求項４の発明は、請求項３に記載の中空金属部品の製造装置において、前記第１芯金には略円錐状の径変部加工面が設けられ、前記第２芯金には前記第１芯金の径変部加工面と対向する略円錐状の径変部加工面が設けられており、第１芯金の径変部加工面及び第２芯金の径変部加工面によって前記縮径加工用付形部が構築されることを特徴とする。

請求項４によれば、第１及び第２の芯金にそれぞれ設けられた略円錐状の径変部加工面が対向することで、両芯金の結合域には、断面Ｖ字型の環状溝状の縮径加工用付形部が構築される。

請求項５の発明は、請求項４に記載の中空金属部品の製造装置において、前記第１芯金は、前記トンネル状成形室内において前記成形型に固定されており、前記第２芯金は、前記成形型のトンネル状成形室に対して挿入離脱可能となっており、第２芯金を成形型のトンネル状成形室に挿入配置したときに、第１芯金の径変部加工面及び第２芯金の径変部加工面によって前記縮径加工用付形部が構築されることを特徴とする。

請求項５によれば、略円錐状の径変部加工面を有する第１芯金が成形型に固定されており、略円錐状の径変部加工面を有する第２芯金を成形型のトンネル状成形室に挿入配置したときに、第１及び第２の芯金にそれぞれ設けられた略円錐状の径変部加工面が対向して縮径加工用付形部が構築されるようになっている。かかる構造によれば、塑性変形の完了後には、第２芯金を成形型から離脱させてトンネル状成形室の一端を開放し、製品を第１芯金から外しつつトンネル状成形室内から円滑に取り出すことが可能となる。即ち、製品を成形型から型外しする際の利便性に優れている。

本発明の中空金属部品の製造方法及び製造装置によれば、出発材たる金属素材に対し、しわの発生を防ぎつつ１工程で比較的大きな縮小率の変形を加えることができると共に、円形断面以外の異形断面や偏心した形状をも比較的容易に付与することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図６を参照しつつ説明する。図１に示すように、中空金属部品の製造装置は、本体１１及びエンドプレート１２からなる成形型１０を備えている。エンドプレート１２は本体１１の上端にボルトで固定されている。成形型本体１１の内部には、図１において縦方向に延び且つ横断面円形状（軸直交断面円形状）のトンネル状成形室１３が形成されている。エンドプレート１２は、成形室１３の上端側を閉塞する。

トンネル状成形室１３内には、その成形室１３の上半分を占めるように第１芯金１４が設けられている。第１芯金１４の基端部（上端部）はエンドプレート１２に対してボルトで固定され成形型１０に一体化されている。第１芯金１４は、トンネル状成形室１３と同心の横断面円形状（軸直交断面円形状）をなすと共に、トンネル状成形室１３の内径よりも若干小さな外径を持った円柱形状をなしている。このため、第１芯金１４の外周面とトンネル状成形室１３の内周面との間には、両者の内外径差に対応する横断面（水平断面）環状の隙間が確保されている。トンネル状成形室１３の中央付近に位置する第１芯金１４の先端部（下端部）には、円錐面状の径変部加工面１５が形成されている。また、第１芯金１４の中心には、その下端側に開口した嵌合凹部１６が設けられている。この嵌合凹部１６には、後記第２芯金２０の先端部が嵌入される。

図１に示す製造装置は更に、前記トンネル状成形室１３に対して挿入離脱可能な第２芯金２０を備えている。第２芯金の基端部（下端部）２１はフランジ状に形成されており、第２芯金２０をトンネル状成形室１３内にその下側から挿入したときに当該基端部２１が成形型本体１１の下端部に当接することで、成形型１０及び第１芯金１４に対して第２芯金２０が縦方向（軸方向）に位置決めされる（図２参照）。その際、第２芯金２０の本体部２２はトンネル状成形室１３のおよそ下半分を占める。

第２芯金の本体部２２は、トンネル状成形室１３の内径よりも若干小さな外径（つまり第１芯金１４と同じ外径）を持つ円柱形状をなす。また、第２芯金の先端部（上端部）２３は、前記第１芯金の嵌合凹部１６に嵌入される嵌合凸部２３として構成されている。第２芯金２０をトンネル状成形室１３内に配置したときに当該嵌合凸部２３が前記嵌合凹部１６に嵌合することで、成形型１０及び第１芯金１４に対して第２芯金２０が横方向（径方向）に位置決めされると共に、トンネル状成形室１３及び第１芯金１４の中心軸線と第２芯金２０の中心軸線とが一致する。その結果、第２芯金本体部２２の外周面とトンネル状成形室１３の内周面との間には、両者の内外径差に対応する横断面（水平断面）環状の隙間が確保される。

第２芯金２０をトンネル状成形室１３内に配置したとき、その中央付近に位置することになる第２芯金の本体部２２と嵌合凸部２３との境界部分には、径の異なる両部２２，２３を連結する円錐面状の径変部加工面２４が形成されている（図１及び図２参照）。第２芯金の径変部加工面２４は前記第１芯金の径変部加工面１５と対向するように設けられ、且つ仮想水平面に対する両加工面１５，２４の傾斜角（テーパー角）がほぼ等しくなるように設けられている。このため、第１芯金１４の先端部と第２芯金本体部２２との接合部分には、それぞれの径変部加工面１５，２４によって縦断面形状が「Ｖ」字状をなす環状溝状の縮径加工用付形部（１５，２４）が構築される。

図１に示すように、トンネル状成形室１３の内周壁には、やや幅広な環状溝１７が形成されている。そして図２に示すように、第２芯金２０をトンネル状成形室１３にセットしたとき、前記幅広な環状溝１７に対して、第１及び第２芯金によって構築される前記環状溝状の縮径加工用付形部（１５，２４）が対向するようになっている。

加工対象物（出発材）となるストレート円筒状の金属素管Ｍは、第１芯金１４及び第２芯金２０の各外周面と、トンネル状成形室１３の内周面との間に確保される横断面環状の隙間に配置される。その際、前記幅広な環状溝１７の上端縁付近及び下端縁付近にそれぞれ、金属素管Ｍの外周面に内接する上下一対のＯリングシール３１を配設することで、金属素管Ｍの外側領域に相当する環状溝１７を液密又は気密な環状空間としている。また、前記環状溝状の縮径加工用付形部（１５，２４）の上端縁付近及び下端縁付近にそれぞれ、金属素管Ｍの内周面に外接する上下一対のＯリングシール３２を配設すると共に、第１芯金の嵌合凹部１６内において第２芯金の嵌合凸部２３の外周面に内接するＯリングシール３３を配設することで、金属素管Ｍの内側領域に相当する環状溝状の縮径加工用付形部（１５，２４）を液密又は気密な環状空間としている。

図２〜図４に示すように、成形型本体１１の内部には、幅広な環状溝１７によって構築される金属素管Ｍの外側領域を成形型外に連通させる第１の媒体通路３４が設けられている。この第１媒体通路３４を介して幅広な環状溝１７はブースターＢとつながっている。ブースターＢは、高圧の圧力媒体（例えば高圧水）を供給する流体圧発生供給源として機能する。また、第２芯金２０の内部には、前記金属素管Ｍ及び縮径加工用付形部（１５，２４）によって構築される金属素管Ｍの内側領域を成形型外に連通させる第２の媒体通路３５が設けられている。この第２媒体通路３５の末尾には、リリーフ弁３６及びその手前の第１開閉弁３７が設けられている。更に、第１媒体通路３４と第２媒体通路３５とは、途中に第２開閉弁３８を有する連絡通路３９を介して連結されている。つまり、金属素管Ｍの内側領域は、第２媒体通路３５、連絡通路３９及び第１媒体通路３４を介して流体圧発生供給源としてのブースターＢと連通可能となっている。

尚、本実施形態では、第１媒体通路３４及びブースターＢにより金属素管Ｍの外側領域に流体圧を及ぼす外圧付与手段が構成され、第２媒体通路３５、連絡通路３９、第１媒体通路３４及びブースターＢにより金属素管Ｍの内側領域に流体圧を及ぼす内圧付与手段が構成される。また、リリーフ弁３６、第１開閉弁３７及び第２開閉弁３８により金属素管Ｍの外側及び内側両領域間の差圧を制御する差圧制御手段が構成される。

次に、上記製造装置を用いた中空金属部品の製造方法（装置の使用方法でもある）について説明する。加工開始前の準備段階では、第１開閉弁３７及び第２開閉弁３８が閉弁されると共にブースターＢは作動停止している。成形型１０から離脱した第２芯金の本体部２２に対して金属素管Ｍ（本例では鋳鉄製のストレートパイプ）の下半部を外嵌した後、その金属素管付き第２芯金２０を成形型のトンネル状成形室１３内に挿入する。すると、図２に示すように、第２芯金の嵌合凸部２３が第１芯金の嵌合凹部１６内に嵌合されて金属素管Ｍの上半部が第１芯金１４に外嵌されると共に、第１芯金の径変部加工面１５と第２芯金の径変部加工面２４とによって断面Ｖ字形の環状の谷間が両芯金１４，２０間に構築される。このＶ字形環状谷間は、金属素管Ｍの内側に位置する付形型としての縮径加工用付形部（１５，２４）を提供する。更に、前記幅広な環状溝１７のあたりには、上下一対のＯリングシール３１によって液密化された環状空間である金属素管Ｍの外側領域が確保される。また、前記縮径加工用付形部（１５，２４）のあたりには、上下一対のＯリングシール３２及びＯリングシール３３によって液密化された環状空間である金属素管Ｍの内側領域が確保される。

トンネル状成形室１３内への金属素管Ｍのセットが完了したら、第２開閉弁３８を開くと共にブースターＢを作動させる。そして、ブースターＢから通路３４，３９及び３５を経由して、前記金属素管Ｍの外側領域及び内側領域に高圧の圧力媒体（例えば高圧水）を供給する。このとき、金属素管Ｍの外側領域と内側領域とは通路３４，３９及び３５を介して連通状態にあるため、外側領域及び内側領域の双方の圧力は等しく保たれる。この液圧加工の第１段階である加圧工程では、ブースターＢによって、金属素管Ｍの外側領域及び内側領域の双方に対し約５０ＭＰａの流体圧（開始圧Ｐ１）が付与される。

次に液圧加工の第２段階である差圧変形工程に移行する。まず最初に連絡通路３９中の第２開閉弁３８を閉じて金属素管Ｍの外側領域と内側領域とを圧力的に遮断する。第２開閉弁３８を閉弁後も、ブースターＢの出力を調整して金属素管Ｍの外側領域が開始圧Ｐ１（約５０ＭＰａ）を維持するようにする。続いて、第１開閉弁３７を開いて金属素管Ｍの内側領域をリリーフ弁３６につなぐ。このリリーフ弁３６は、その上流側の圧力が設定圧（この場合は約２０ＭＰａの終了圧Ｐ２）よりも高いときにはその圧力媒体を下流側に徐々に放出する一方、上流側圧力が設定圧に達したら圧力媒体の放出を停止するように設計されている。それ故、リリーフ弁３６の作用により金属素管Ｍの内側領域の圧力は、開始圧Ｐ１から所定時間ｔをかけて終了圧Ｐ２にまで徐々に低下する（図６参照）。尚、本実施形態のリリーフ弁３６は、Ｐ１からＰ２までの経過時間ｔが３秒以上（より好ましくはｔ＝３〜７秒）となるように設計されている。経過時間ｔが３秒未満であると、金属素管Ｍの液圧変形時にしわが発生し易くなり所期の効果を得られ難い。試作実験によれば、ｔ＝５秒の設定でも金属素管Ｍの被加工部位におけるしわの発生率をほぼゼロ（％）とすることができた。

第１開閉弁３７の開弁時（図６のＴ＝０）には、金属素管Ｍの外側領域と内側領域との圧力差ΔＰがゼロであったものが、所定時間ｔの経過後にはΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２にまで拡大する。この間、内外の圧力差ΔＰの拡大に伴い、金属素管Ｍは縮径方向に徐々に塑性変形され、外側領域と内側領域との圧力差ΔＰが一定レベルを超えたときに、金属素管Ｍの一部が各径変部加工面１５，２４に押し付けられ、当該縮径加工用付形部（１５，２４）の形状に対応する形状に縮径成形される。

上記差圧変形の完了後、ブースターＢを停止し、金属素管Ｍの外側領域及び内側領域から圧力媒体を抜き取る。そして、成形型１０から第２芯金２０を離脱させてトンネル状成形室１３内から液圧加工された金属素管Ｍを取り出すと、図５に示すような中空金属部品Ｍ’を得ることができる。中空金属部品Ｍ’は、その長手方向中程において前記縮径加工用付形部（１５，２４）にて付形された縮径部Ｍｓを有する。中空金属部品Ｍ’はそのまま完成品として使用することもできるが、縮径部Ｍｓの谷底線Ｑに沿って切断することにより、一つの中空金属部品Ｍ’から、一端に円錐面状の絞り部を有する二つの中空金属部品を生み出すこともできる。尚、かかる中空金属部品は、例えば自動車用排気ガス浄化装置の触媒コンバータケースやエアサスペンションチャンバーを製造する際の基材として利用することができる。

このように本実施形態によれば、金属素管Ｍの外側領域及び内側領域に同等の圧力を加えた状態から金属素管Ｍの内側領域の圧力を徐々に低下させて金属素管Ｍの外側領域と内側領域との圧力差ΔＰを所定時間ｔをかけて徐々に拡大するので、加工対象となる素管壁部を構成している金属の伸縮やそれに追従する金属組織変化のための時間的余裕がある。このため、縮径方向への変形加工であっても、最終的に得られる中空金属部品Ｍ’の一部（特に縮径部Ｍｓ）にしわが発生する事態を防止できる。

また、出発材たる金属素管Ｍの内外の流体圧をコントロールするだけなので、１工程の加工で比較的大きな縮径率の変形を加えることができ加工時間短縮につながる。更に、金属素管Ｍの外から内に作用する流体圧を利用した一種の型押し成形であるため、縮径加工用付形部（１５，２４）の形状を変更するだけで変形加工後の形状を自由に設定することができる。

（変更例）本発明の実施形態を以下のように変更してもよい。
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１芯金１４及び第２芯金本体部２２に共通の中心軸線Ｌ１に対し、第１芯金の嵌合凹部１６及び第２芯金の嵌合凸部２３に共通の中心軸線Ｌ２を偏心させ、その偏心状況に合わせて径変部加工面１５，２４の各々の円錐面形状を変更した芯金形状を採用することにより、金属素管Ｍの中心軸線（Ｌ１）に対して縮径部Ｍｓの中心軸線（Ｌ２）が偏心するような縮径加工を施すこと（即ち縮径部Ｍｓが偏心した中空金属部品を製造すること）も可能である。

また、上記実施形態及び図７の変更例では、縮径部Ｍｓの断面形状を金属素管Ｍの断面形状と相似な真円形状としたが、第１芯金１４及び第２芯金２０の横断面形状を変更することにより、縮径部Ｍｓの断面形状を楕円又は長円形状（図８参照）や多角形形状等の異形断面形状とすることもできる。

なお、図１〜図３に示す製造装置について、その上下（天地）を逆にして配置できることや、縦置きを横置き（トンネル状成形室１３の軸線が水平になるように配置すること）にできることは言うまでもない。

待機時における中空金属部品の製造装置の縦断面図。 金属素管のセット時における中空金属部品の製造装置の縦断面図。 流体圧加工の完了時における中空金属部品の製造装置の縦断面図。 図２のＡ−Ａ線での横断面図。 製造装置から取り出した中空金属部品の縦断面図。 圧力媒体の経時的な圧力変化パターンの一例を示すグラフ。 本発明の変更例に従う製造装置を示し、（Ａ）はその要部縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線での横断面図。 異形断面の一例を示す概略図。

符号の説明

１０…成形型、１１…成形型の本体、１３…トンネル状成形室、１４…第１芯金、１５…第１芯金の径変部加工面、１６…第１芯金の嵌合凹部、２０…第２芯金、２２…第２芯金の本体部、２３…第２芯金の先端部（嵌合凸部）、２４…第２芯金の径変部加工面（１５，２４は縮径加工用付形部を構成する）、３４…第１媒体通路、３５…第２媒体通路、３６…リリーフ弁、３７…第１開閉弁、３８…第２開閉弁（３６，３７及び３８は差圧制御手段を構成する）、３９…連絡通路、Ｂ…ブースター（３４及びＢは外圧付与手段を構成し、３４，３５，３９及びＢは内圧付与手段を構成する）、Ｍ…金属素管、Ｍ’…中空金属部品、Ｍｓ…縮径部。

Claims (5)

1. 流体圧を用いた金属素材の塑性変形により中空金属部品を製造する方法であって、
   出発材たる中空な金属素材の内側に付形型を配置しつつ当該中空金属素材を密閉可能な成形室内に配置する準備工程と、
   前記成形室における中空金属素材の外側領域および前記中空金属素材と付形型との間にある中空金属素材の内側領域の双方に同等の流体圧を加える加圧工程と、
   前記外側領域と内側領域とを圧力的に遮断した状態で、外側領域の圧力よりも内側領域の圧力が低くなるようなやり方で外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させることにより、中空金属部材を前記付形型の外形状に対応する形状に塑性変形させる差圧変形工程と
   を備えることを特徴とする中空金属部品の製造方法。
2. 流体圧を用いた金属素管の塑性変形により部分的に縮径された中空金属部品を製造する方法であって、
   出発材たる金属素管の内側にその金属素管の一部に縮径部を付形するための芯金を配置しつつ当該金属素管を密閉可能な成形室内に配置する準備工程と、
   前記成形室における金属素管の外側領域および前記金属素管と芯金との間にある金属素管の内側領域の双方に同等の流体圧を加える加圧工程と、
   前記外側領域と内側領域とを圧力的に遮断した状態で、前記内側領域の圧力を徐々に低下させて外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させることにより、金属素管の一部を前記芯金の外形状に対応する形状に塑性変形させる差圧変形工程と
   を備えることを特徴とする中空金属部品の製造方法。
3. 金属素管を部分的に縮径してなる中空金属部品を製造する装置であって、
   金属素管を配置可能なトンネル状の成形室を有する成形型と、
   前記成形室内に配置された金属素管の一方の端部内に配置される第１芯金と、
   前記成形室内に配置された金属素管の他方の端部内に配置されると共に前記第１芯金との間に縮径加工用付形部を構築可能な第２芯金と、
   前記成形室内に配置された金属素管の外側領域に流体圧を及ぼす外圧付与手段と、
   前記成形室内に配置された金属素管と、前記第１及び第２芯金によって構築される縮径加工用付形部との間にある金属素管の内側領域に流体圧を及ぼす内圧付与手段と、
   前記外側領域と内側領域との間の圧力的な連通遮断を制御すると共に、外側領域と内側領域とが圧力的に遮断された状態で内側領域の圧力を徐々に低下させて外側領域と内側領域との間の圧力差を所定時間をかけて拡大させる差圧制御手段と
   を備えることを特徴とする中空金属部品の製造装置。
4. 前記第１芯金には略円錐状の径変部加工面が設けられ、前記第２芯金には前記第１芯金の径変部加工面と対向する略円錐状の径変部加工面が設けられており、第１芯金の径変部加工面及び第２芯金の径変部加工面によって前記縮径加工用付形部が構築されることを特徴とする請求項３に記載の中空金属部品の製造装置。
5. 前記第１芯金は、前記トンネル状成形室内において前記成形型に固定されており、前記第２芯金は、前記成形型のトンネル状成形室に対して挿入離脱可能となっており、第２芯金を成形型のトンネル状成形室に挿入配置したときに、第１芯金の径変部加工面及び第２芯金の径変部加工面によって前記縮径加工用付形部が構築されることを特徴とする請求項４に記載の中空金属部品の製造装置。

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