JP2005262308A - Method for forming bellows pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体や気体の輸送管に用いられ、熱による膨張や収縮で発生する応力や、機械的な振動を吸収するために配管経路の一部に用いて好適な、蛇腹状の構造をした所謂ベローズ管の製造に関し、加工コストを低く抑え、かつ高い生産性を発揮する、ベローズ管の成形方法を提供するものである。かかるべローズ管の用途は、自動車、船舶、航空機等の輸送機関をはじめ、空調設備や工業用プラント設備、真空装置等の科学実験設備等、幅広い分野に及ぶ。 The present invention has a bellows-like structure suitable for use in a part of a piping path in order to absorb stress generated by expansion or contraction due to heat or mechanical vibration, which is used for a liquid or gas transport pipe. With respect to the manufacture of the so-called bellows tube, the present invention provides a method for forming a bellows tube that keeps processing costs low and exhibits high productivity. The use of such bellows tubes covers a wide range of fields such as transportation facilities such as automobiles, ships and aircraft, air conditioning equipment, industrial plant equipment, scientific experimental equipment such as vacuum equipment.
蛇腹状の構造を持ち、応力や振動を吸収する機能を賦与した所謂ベローズ管の製造には、種々の方法が知られている(非特許文献1参照)。製品となるベローズ管のサイズによって最適な加工方法が選択される。ベローズ管の素材は耐食性の観点よりオーステナイト系およびフェライト系のステンレス鋼が用いられたり、バネ特性などの機械的性質の観点から用途に応じて種々の特殊鋼が素材として選択されるが、総じて高強度のため、軟鋼でできた金属管に比べ成形が困難となる。 Various methods are known for manufacturing a so-called bellows tube having a bellows-like structure and a function of absorbing stress and vibration (see Non-Patent Document 1). The optimum processing method is selected according to the size of the bellows tube that is the product. The material of the bellows tube is austenitic and ferritic stainless steel from the viewpoint of corrosion resistance, and various special steels are selected depending on the application from the viewpoint of mechanical properties such as spring characteristics. Due to its strength, it is difficult to form compared to a metal tube made of mild steel.
特に、比較的小径(φ20〜φ100mm)、かつ短尺(30〜300mm)の製品の成形は簡単ではない。従来、当該サイズのベローズ管の成形には、(1)リング状の可動式金型を用いた液圧成形により、所定数のヒダを一回の工程で作り込む方法(特許文献1参照)、もしくは、(2)液体もしくは弾性体を用いたバルジ成形によりヒダを1個ずつ順送りに作り込む方法(特許文献2、3参照)がある。 In particular, it is not easy to form a product having a relatively small diameter (φ20 to φ100 mm) and a short length (30 to 300 mm). Conventionally, for forming a bellows tube of the size, (1) a method of forming a predetermined number of folds in a single process by hydraulic forming using a ring-shaped movable mold (see Patent Document 1), Alternatively, (2) there is a method (see Patent Documents 2 and 3) in which folds are formed one by one by bulge molding using a liquid or an elastic body.
しかしながら、前者の方法(1)は、少ない工程数で所定の形状を完成させられるものの、液圧成形であるため生産性が低い。加えて、リング状の可動式金型が複雑な構造で、かつ異なる製品形状のものを成形しようとすると、金型を共用できず、金型コストが高いという問題がある。 However, although the former method (1) can complete a predetermined shape with a small number of steps, it is low in productivity because of hydraulic forming. In addition, if the ring-shaped movable mold has a complicated structure and is intended to be molded with different product shapes, there is a problem that the mold cannot be shared and the mold cost is high.
一方、後者の方法(2)は、比較的簡単な金型を使用でき、逐次加工でヒダの数を自由に作り込める利点はあるが、やはり生産性が低いという問題がある。 On the other hand, the latter method (2) has an advantage that a relatively simple mold can be used and the number of creases can be freely created by sequential processing, but the productivity is still low.
本発明は、高い生産性を発揮し、かつ低コストなベローズ管の成形方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a method for forming a bellows tube that exhibits high productivity and is low in cost.
本発明は、内部にマンドレルを配置した上で、金属管を軸方向に圧縮し、表面に座屈による凹凸を発生させることにより、前記課題を解決したものである。 The present invention solves the above problem by arranging a mandrel inside and then compressing the metal tube in the axial direction to generate irregularities due to buckling on the surface.
又、前記金属管を軸方向に圧縮する際に、999mm/秒以上の速度で圧縮するようにしたものである。 Further, when the metal tube is compressed in the axial direction, it is compressed at a speed of 999 mm / second or more.
又、前記金属管を軸方向に圧縮する際に、金属管表面に座屈の起点となる折れビードを施した上で、軸方向に圧縮するようにしたものである。 Further, when the metal tube is compressed in the axial direction, the metal tube surface is compressed in the axial direction after being bent on the surface of the metal tube.
本発明によれば、高い生産性を発揮し、かつ低コストなベローズ管の成形方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a low-cost bellows pipe forming method that exhibits high productivity.
図1に本発明のベローズ管の成形方法の例を示し説明する。10は、製品の素材となる金属管、20は、該金属管10の内側に挿入されるマンドレル、22は、下ラム、24は、上ラム、26は、上下ラム22、24のガイドである。
FIG. 1 shows an example of a method for forming a bellows tube according to the present invention. 10 is a metal tube as a material of the product, 20 is a mandrel inserted inside the
図1の左側に示す如く、金属管10と工具である下ラム22、上ラム24、ガイド26を配置し、しかる後に上ラム24に荷重を加え金属管10を軸方向に圧縮する。ここで、下ラム22と上ラム24のホールド部分Aは、製品の直管部分を確保するようになっている。マンドレル20とガイド26は、それぞれ金属管10の内側、外側への変形を一定以内に保つ。その成形の際の荷重は静的荷重でも良いが、比較的高速度の所謂、撃力で与えて成形した方が、却って周方向に均一な変形が得られ好ましい。高速の撃力は、例えば重りを上ラム24に落下させる等の方法で与えることができる。
As shown on the left side of FIG. 1, a
更に金属管10の軸方向の変形の均一性(ヒダのピッチおよび高さ)を良好にするには、上記の軸方向への圧縮成形工程に先立ち、図2に示すように、座屈の起点となる折れビード11を金属管10に予備成形して施しておくことで、座屈の発生位置が、折れビードのある所定の箇所に制御され、所定の箇所以外の部位での座屈の発生が抑制され、より均一で良好な形状のベローズ管の成形が可能となる。
Further, in order to improve the uniformity of axial deformation (please pitch and height) of the
この場合の予備成形の方法は特に限定されるものではないが、図3に示すような、金属管10の外側に、内表面が山形とされたガイド30を配置し、内側に、セグメント32と呼ばれる、外表面が山形とされた内金型を、ガイド30とセグメント32の山と谷の位置が対向するように配置して、セグメント32を外側に広げるセグメント拡管と呼ばれる方法や、液圧成形などが利用できる。いずれにしても折れビード11の予備成形での変形量は少なくてよいので、小さな装置出力で対応でき、金型を連動して動作させるような複雑な機構も必要ないため、従来法に比べて高い生産性を発揮でき、設備費や金型費等のコストは低く抑えることができる。
The preforming method in this case is not particularly limited. As shown in FIG. 3, a guide 30 having an inner surface formed in a mountain shape is arranged outside the
板厚0.6mm、φ65mmのSUS304の素材金属管から、図4に示すヒダ形状(10mmピッチ、7mm高さ)のベローズ管の成形を、表1に示すA〜Dの成形条件で実施した。その際に成形できたヒダの数を同じく表1に示した。 A bellows pipe having a pleated shape (10 mm pitch, 7 mm height) shown in FIG. 4 was formed from the material metal pipe of SUS304 having a plate thickness of 0.6 mm and φ65 mm under the molding conditions A to D shown in Table 1. Table 1 also shows the number of creases that could be formed at that time.
本発明の方法に従うことで、ベローズ管の成形が可能であることがわかる。また折れビードを予備成形しておくこと、および成形速度を速くすることで成形可能なヒダの数が多くなることがわかる。これは折れビードを起点として所定の箇所で座屈を発生させることで、所定の箇所以外の部位での座屈が防止されるためである。 It can be seen that the bellows tube can be formed by following the method of the present invention. It can also be seen that the number of creases that can be formed increases by pre-forming the folded beads and increasing the forming speed. This is because buckling is prevented from occurring at a predetermined location by using the bent bead as a starting point to prevent buckling at a location other than the predetermined location.
10…金属管
11…折れビード
20…マンドレル
22…下ラム
24…上ラム
26、30…ガイド
32…セグメント
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