JP2006231412A - Apparatus for producing bottomed vessel and metal billet for hot-expanding formation - Google Patents
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Description
この発明は、胴部と底部とを一体に成形した厚肉容器、または大型プレス機のシリンダとして使用できる厚肉の筒物に関するものであって、製造に手間を要せず、このような厚肉容器や厚肉の筒物を製造できる底付容器の製造装置、及び熱間拡張成形用金属ビレットに関する。 The present invention relates to a thick container in which a body part and a bottom part are integrally formed, or a thick tube that can be used as a cylinder of a large press machine. The present invention relates to a manufacturing apparatus for a bottomed container capable of manufacturing a meat container or a thick-walled cylinder, and a hot billet forming metal billet.
原子炉から生ずる使用済み核燃料を収納して搬送し、一時的に貯蔵するためのキャスクや大型プレス機械に使用するシリンダ等には、筒の高さや径等が数メートルにも及ぶ容器が使用されている。これらの容器はγ線を遮蔽する、あるいは高圧に耐える等の観点から、容器の肉厚が数十センチメートル程度のものも存在している。ここでは、使用済み核燃料を収納して搬送し一時的に貯蔵するためのキャスクを例にとって、これらの用途に使用されてきた従来の容器について説明する。 Containers with cylinder heights and diameters of several meters are used for casks for storing, transporting, and temporarily storing spent nuclear fuel generated from nuclear reactors and for cylinders used in large press machines. ing. Some of these containers have a thickness of about several tens of centimeters from the viewpoint of shielding γ rays or withstanding high pressure. Here, a conventional container that has been used for these uses will be described by taking a cask for storing, transporting, and temporarily storing spent nuclear fuel as an example.
図29は、従来のキャスクの一例を示す断面図である。このキャスク500は、ステンレス製或いは炭素鋼製の胴部501aおよび底部501bで容器501を形成し、この容器501内に配置されて使用済み核燃料集合体を収容するバスケット502と、容器501の外周に設けた中性子遮蔽体503とから構成されている。中性子遮蔽体503は外筒504と容器501との間の空間に充填されており、容器501と外筒504との間には複数の伝熱フィン(図示省略)が設けられている。バスケット502には、中性子吸収能を有するボロンを添加した材料が用いられている。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing an example of a conventional cask. The
前記容器501には、ステンレス製或いは炭素鋼製の底板501bがTIG溶接(tungsten-inert gas welding)或いはSAW(submerged-arc welding)されている。この底板501bには中性子遮蔽材506が封入されている。また、容器501の上部には一次蓋507および二次蓋508がボルトによって取付けられる。二次蓋508内には、中性子遮蔽材509が封入されている。
A stainless steel or carbon steel bottom plate 501b is TIG-welded (tungsten-inert gas welding) or SAW (submerged-arc welding). A
使用済み燃料集合体から発生したγ線は、胴部501a、底板501b、一次蓋507および二次蓋508により遮蔽される。また、中性子は、容器501の外周に設けた中性子遮蔽材503、底板501bおよび二次蓋508に封入された中性子遮蔽材506、二次蓋508によって遮蔽される。使用済み燃料集合体の崩壊熱は、容器501から伝熱フィンを介して外筒504に伝わり、そこから外部に放熱される。
Γ rays generated from the spent fuel assembly are shielded by the body 501a, the bottom plate 501b, the
つぎに、これまで図29に示したキャスクの底付容器を製造するために使用されてきた方法を説明する。図30−1〜図30−5は、図29に示したキャスクの底付容器を製造する方法の一例を示す説明図である。まず、図30−1に示すように、所定寸法に鍛伸した金属ビレット61を穿孔穴付のアンビル62上に据え付け、ポンチ63によって穴あけを行う。つぎに、図30−2〜図30−3に示すように、金属ビレット61の穴64にマンドレル65を通し、回転させながらハンマー66で前記穴64を広げる。続いて、図30−4に示すように、大径のマンドレル67に交換し、ハンマー68を用いて中空鍛伸成形を行う。これにより、金属ビレット61が薄肉化され、円筒状の胴が成形される(図30−5)。
Next, the method that has been used to produce the cask bottomed container shown in FIG. 29 will be described. 30-1 to 30-5 are explanatory diagrams illustrating an example of a method for manufacturing the cask bottomed container illustrated in FIG. 29. First, as shown in FIG. 30A, a
図31−1、図31−2は、エルハルト穿孔法によって底付容器を製造する方法を示す説明図である。この方法は、コンテナに装入した金属ビレット200にポンチ410を押し込むことによって金属ビレット200を円筒に成形する方法である。この金属ビレット200は断面形状が矩形であり、その対角線長さはコンテナの胴部300の内径に等しい。また、金属ビレット200の断面は矩形であるため、金属ビレット200とコンテナとの間に空間350が存在する(図30−1上段)。金属ビレット200をコンテナの胴部300に装入し、ポンチ410をこの金属ビレット200の中心軸に押し込むと、ポンチ410のメタル膨出作用によってメタルフロ―が起こる。このメタルフローは空間350を満たしながら、またその一部はコンテナの胴部300内を上昇しながら金属ビレット200は円筒形状に成形される(図30−1下段)。
FIGS. 31A and 31B are explanatory diagrams illustrating a method of manufacturing a bottomed container by the Erhardt perforation method. This method is a method of forming the
また、後方押出しプレス加工法(図示せず)によっても前記キャスクの底付容器を製造することができる。後方押出しプレス加工法とは、コンテナの内径と略等しい円形断面の金属ビレットを該コンテナ内に装入した後、該金属ビレットの中心軸に沿って押圧するポンチの圧縮力によって、ポンチとコンテナとの間にメタルフローを起こさせる。そしてメタルを後方向へ上昇させながら、金属ビレットを長尺円筒状に成形するプレス加工法である。 Further, the container with the bottom of the cask can also be manufactured by a backward extrusion pressing method (not shown). The backward extrusion press method is a method in which a metal billet having a circular cross section substantially equal to the inner diameter of the container is inserted into the container, and then the punch and the container are pressed by the compressive force of the punch pressed along the central axis of the metal billet. A metal flow is caused between. And it is the press work method which shape | molds a metal billet into a elongate cylindrical shape, raising a metal back.
上記したいずれかの方法によって円筒状の胴部501aを成形したら、その下部に底板501bを溶接する。さらに、当該溶接による熱応力を除去するために容器501ごと熱処理を行う。
When the cylindrical body 501a is formed by any of the methods described above, the bottom plate 501b is welded to the lower part. Furthermore, in order to remove the thermal stress due to the welding, the
しかしながら、上記従来のキャスク500では底付容器とするために、円筒状の胴部501aに底板501bを溶接により接合するようにしているため、溶接後に熱処理を施す必要がある。このため、製造に手間を要するという問題点があった。また、エルハルト穿孔法においては、図31−1、図31−2に示すように空間350を上昇するメタル先端部分の温度降下が災いして擦り疵や波形形状の欠陥が生ずる。さらに同図に示すように、円筒端部においては形状不良部(図31−2)が必然的に発生するため、―定量この部分を切り捨てなければならず、歩留りを大幅に低下させる原因となっていた。
However, in the
また、後方押出しプレス加工法においては、コンテナと金属ビレットとの間で高い摩擦方を発生しながら金属ビレットを成形する。このため、金属ビレットの表面には外面があばた状の疵や筋状の疵といった多くの欠陥が生じ、その手直し作業に長時間を要するという問題があった。 In the backward extrusion press method, the metal billet is formed while generating a high friction between the container and the metal billet. For this reason, the metal billet has a problem that many defects such as a wrinkle-like wrinkle and a streak-like wrinkle are generated on the surface, and it takes a long time for the repair work.
さらに、エルハルト穿孔法および後方押出しプレス加工法ともに、成形する容器の寸法および肉厚が大きくなると、プレスに要する圧力は極めて大きくなる。したがって、これらの方法では、寸法および肉厚の大きい容器を製造することが困難であった。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造に手間を要しない容器を提供すること、円筒端部や容器表面に生ずる欠陥を抑制できる容器を提供することのいずれかを達成することを目的とする。 Further, in both the Erhardt perforation method and the backward extrusion press method, when the size and thickness of the container to be molded are increased, the pressure required for pressing becomes extremely large. Therefore, with these methods, it has been difficult to produce a container having a large size and thickness. Therefore, the present invention has been made in view of the above, and provides either a container that does not require labor for manufacturing, or a container that can suppress defects that occur on the cylindrical end or the container surface. The goal is to achieve.
上述の目的を達成するために、この発明に係る底付容器の製造装置は、少なくともコンテナ胴部とコンテナ底部とを備え、前記コンテナ胴部と前記コンテナ底部とは前記コンテナ胴部の軸方向に対して相対的に移動できる成形用コンテナと、プレス加工機に取付けられ、前記成形用コンテナ内に装入された、前記成形用コンテナの胴部の入口端部と係合する張出部を備える熱間拡張成形用金属ビレットを加圧する穿孔ポンチと、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a manufacturing apparatus for a bottomed container according to the present invention includes at least a container body and a container bottom, and the container body and the container bottom are in an axial direction of the container body. A molding container that is relatively movable with respect to the molding machine, and an overhanging portion that is attached to the press machine and is inserted into the molding container and engages with an inlet end of a barrel portion of the molding container. And a perforating punch for pressurizing the hot billet forming metal billet.
この底付容器の製造装置は、底部と胴部とが相対的に移動できるコンテナを備えている。このため、熱間拡張成形時に金属ビレットがコンテナの胴部をプレス方向と反対向きに動かそうとしたときには、コンテナの胴部は金属ビレットとともにプレス方向と反対向きに移動する。すなわち、コンテナの胴部と成形される金属ビレットが相対的に移動することはほとんどないため、熱間拡張成形時におけるプレス圧力の増加を抑制できる。 This bottomed container manufacturing apparatus includes a container in which a bottom part and a body part can move relatively. For this reason, when the metal billet tries to move the barrel of the container in the direction opposite to the press direction during the hot expansion molding, the barrel of the container moves in the direction opposite to the press direction together with the metal billet. That is, since the barrel part of the container and the metal billet to be molded hardly move relative to each other, it is possible to suppress an increase in press pressure during hot expansion molding.
つぎの発明に係る底付容器の製造装置は、少なくとも軸方向に分割されているコンテナ胴部とコンテナ底部とを備え、前記コンテナ胴部と前記コンテナ底部とは前記コンテナ胴部の軸方向に対して相対的に移動できる成形用コンテナと、プレス加工機に取付けられ、前記成形用コンテナ内に装入された、前記成形用コンテナの胴部の入口端部と係合する張出部を備える熱間拡張成形用金属ビレットを加圧する穿孔ポンチと、を備えたことを特徴とする。 An apparatus for manufacturing a bottomed container according to the next invention includes at least a container body portion and a container bottom portion which are divided in the axial direction, and the container body portion and the container bottom portion are in an axial direction of the container body portion. A molding container that is relatively movable, and a heat that is attached to a press machine and is inserted into the molding container and engages with an inlet end of a barrel portion of the molding container. And a perforating punch for pressurizing the metal billet for inter-expansion forming.
この底付容器の製造装置では、コンテナの胴部がその軸方向全体にわたって伸びるため、軸方向に長い金属ビレットを成形する場合であっても、熱間拡張成形時における金属ビレットの軸方向に対する変形をコンテナ全体で吸収できる。したがって軸方向に長い容器を成形する場合でも、プレス圧力の増加を抑制できる。 In this bottomed container manufacturing apparatus, since the container body extends over the entire axial direction, even when forming a metal billet that is long in the axial direction, the deformation of the metal billet in the axial direction during hot expansion forming Can be absorbed by the entire container. Therefore, even when a container that is long in the axial direction is formed, an increase in press pressure can be suppressed.
つぎの発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、側面に少なくとも一つの平面を備え、且つプレス方向の後方側における端部に成形用コンテナの入口端部と係合する張出部を備えたことを特徴とする。 A hot billet forming metal billet according to the next invention has at least one flat surface on its side surface, and has an overhanging portion that engages with the inlet end of the forming container at the rear end in the pressing direction. It is characterized by that.
この熱間拡張成形用金属ビレットは、プレス方向の後方側における端部に張出部を備えているため、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における金属ビレットの据え込みを抑制できる。また、側面に少なくとも一つの平面を備えているため、この平面を曲げる作用および金属の流れを抑制する作用も生ずる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けてある。このため、熱間拡張成形工程へ移る前にコンテナの胴部上にプレス方向の後方側に張出部を形成する工程が不要となるので、容器の製造工程を簡略にすることができる。なお、この金属ビレットは、断面の形状が軸方向にわたって一定である。 Since the metal billet for hot expansion forming is provided with an overhanging portion at the end on the rear side in the pressing direction, the overhanging portion locks the metal billet to the container end during hot expansion forming. By this action, the restraint between the container and the metal billet becomes stronger, and the upsetting of the metal billet on the front side in the pressing direction can be suppressed. In addition, since at least one plane is provided on the side surface, an effect of bending the plane and an effect of suppressing the flow of metal also occur. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. Moreover, this metal billet is provided with an overhanging portion on the rear side in the pressing direction of the metal billet in advance during manufacture. For this reason, since the process of forming an overhang | projection part in the back side of a press direction on the trunk | drum of a container before moving to a hot expansion molding process becomes unnecessary, the manufacturing process of a container can be simplified. The metal billet has a constant cross-sectional shape over the axial direction.
つぎの発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成し、且つプレス方向の後方側に成形用コンテナの入口端部と係合する張出部を備えたことを特徴とする。 The hot billet forming metal billet according to the next invention has a polygonal cross-sectional shape perpendicular to the axial direction at least on the front side in the pressing direction, and an inlet end portion of the forming container on the rear side in the pressing direction. An overhanging portion for engagement is provided.
この熱間拡張成形用金属ビレットは、プレス方向の後方側に張出部を備えているため、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における金属ビレットの据え込みを抑制できる。また、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成してあるので、この平面を曲げる作用および金属の流れを抑制する作用も生ずる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けてある。このため、熱間拡張成形工程へ移る前にコンテナの胴部上にプレス方向の後方側に張出部を形成する工程が不要となるので、容器の製造工程を簡略にすることができる。 Since the metal billet for hot expansion forming has a protruding portion on the rear side in the pressing direction, the protruding portion locks the metal billet to the container end during hot expansion forming. By this action, the restraint between the container and the metal billet becomes stronger, and the upsetting of the metal billet on the front side in the pressing direction can be suppressed. Further, since the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction at least on the front side in the pressing direction is formed in a polygon, an action of bending this plane and an action of suppressing the flow of metal also occur. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. Moreover, this metal billet is provided with an overhanging portion on the rear side in the pressing direction of the metal billet in advance during manufacture. For this reason, since the process of forming an overhang | projection part in the back side of a press direction on the trunk | drum of a container before moving to a hot expansion molding process becomes unnecessary, the manufacturing process of a container can be simplified.
つぎの発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成し、且つプレス方向の前方側がプレス方向に向かって段階的に細くなるように少なくとも一以上の段部を設け、さらにプレス方向の後方側に成形用コンテナの入口端部と係合する張出部を備えたことを特徴とする。 The metal billet for hot expansion forming according to the next invention has a polygonal cross-sectional shape perpendicular to the axial direction at least on the front side in the pressing direction, and the front side in the pressing direction is gradually narrowed toward the pressing direction. At least one or more stepped portions are provided, and an overhanging portion that engages with the inlet end portion of the molding container is provided on the rear side in the pressing direction.
この熱間拡張成形用金属ビレットは、プレス方向の後方側に張出部を備えているため、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成してあるので、この多角形断面の各辺を曲げる作用および金属の流れを抑制する作用も生ずる。さらにプレス前方側はプレス方向に向かって段階的に細くなるようにしているので、成形用コンテナの底部に金属が充満するタイミングを遅らせることができる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けてある。このため、熱間拡張成形工程へ移る前にコンテナの胴部上にプレス方向の後方側に張出部を形成する工程が不要となるので、容器の製造工程を簡略にすることができる。なお、プレス前方側は段階的に細くしてあるため、成形が比較的容易になる。 Since the metal billet for hot expansion forming has a protruding portion on the rear side in the pressing direction, the protruding portion locks the metal billet to the container end during hot expansion forming. By this action, the restraint between the container and the metal billet is further strengthened, and the upsetting on the front side in the pressing direction can be suppressed. Further, since the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction at least on the front side in the pressing direction is formed in a polygon, an action of bending each side of the polygon cross-section and an action of suppressing metal flow also occur. Furthermore, since the front side of the press is gradually reduced toward the press direction, the timing at which the metal fills the bottom of the molding container can be delayed. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. Moreover, this metal billet is provided with an overhanging portion on the rear side in the pressing direction of the metal billet in advance during manufacture. For this reason, since the process of forming an overhang | projection part in the back side of a press direction on the trunk | drum of a container before moving to a hot expansion molding process becomes unnecessary, the manufacturing process of a container can be simplified. In addition, since the front side of the press is thinned in steps, molding becomes relatively easy.
つぎの発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、プレス方向の前方側における側面またはプレス方向の後方側における側面のうち少なくとも一方に少なくとも一つの平面を備え、且つプレス方向の前方側がプレス方向に向かって段階的に細くなるように少なくとも一以上の段部を設け、さらにプレス方向の後方側に成形用コンテナの入口端部と係合する張出部を備えたことを特徴とする。 The hot billet forming metal billet according to the next invention is provided with at least one plane on at least one of the side surface on the front side in the pressing direction or the side surface on the rear side in the pressing direction, and the front side in the pressing direction is in the pressing direction. It is characterized in that at least one or more stepped portions are provided so as to become narrower stepwise, and an overhanging portion that engages with the inlet end portion of the molding container is provided on the rear side in the pressing direction.
この熱間拡張成形用金属ビレットは、プレス方向の後方側に張出部を備えているため、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、金属ビレットの側面のうち少なくとも一方に少なくとも一つの平面を備えているので、この平面を曲げる作用および金属の流れを抑制する作用も生ずる。さらにプレス前方側はプレス方向に向かって段階的に細くなるようにしているので、成形用コンテナの底部に金属が充満するタイミングを遅らせることができる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けてある。このため、熱間拡張成形工程へ移る前にコンテナの胴部上にプレス方向の後方側に張出部を形成する工程が不要となるので、容器の製造工程を簡略にすることができる。なお、プレス前方側は段階的に細くしてあるため、成形が比較的容易になる。 Since the metal billet for hot expansion forming has a protruding portion on the rear side in the pressing direction, the protruding portion locks the metal billet to the container end during hot expansion forming. By this action, the restraint between the container and the metal billet is further strengthened, and the upsetting on the front side in the pressing direction can be suppressed. Further, since at least one plane is provided on at least one of the side surfaces of the metal billet, an action of bending the plane and an action of suppressing the flow of the metal also occur. Furthermore, since the front side of the press is gradually reduced toward the press direction, the timing at which the metal fills the bottom of the molding container can be delayed. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. Moreover, this metal billet is provided with an overhanging portion on the rear side in the pressing direction of the metal billet in advance during manufacture. For this reason, since the process of forming an overhang | projection part in the back side of a press direction on the trunk | drum of a container before moving to a hot expansion molding process becomes unnecessary, the manufacturing process of a container can be simplified. In addition, since the front side of the press is thinned in steps, molding becomes relatively easy.
この発明に係る容器の製造装置では、コンテナ胴部とコンテナ底部とがコンテナ胴部の軸方向に対して相対的に移動できる成形用コンテナと、プレス加工機に取付けられ、前記成形用コンテナ内に装入された金属ビレットを加圧する穿孔ポンチとを備えるようにした。このため、熱間拡張成形時において、コンテナの胴部と成形される金属ビレットとはほとんど相対的に移動しないため、熱間拡張成形時におけるプレス圧力の増加を抑制できる。 In the container manufacturing apparatus according to the present invention, the container barrel and the container bottom are attached to a molding container in which the container barrel and the container bottom can move relative to the axial direction of the container barrel, and a press working machine. A perforated punch for pressurizing the inserted metal billet was provided. For this reason, since the barrel part of the container and the metal billet to be molded hardly move relative to each other during the hot expansion molding, an increase in press pressure during the hot expansion molding can be suppressed.
また、この発明に係る容器の製造装置では、さらに上記成形用コンテナの胴部を軸方向に分割した。このため、軸方向に長い金属ビレットを成形する場合であっても、熱間拡張成形時における金属ビレットの軸方向に対する変形をコンテナ全体で吸収できる。したがってプレス圧力の増加を抑制できる。 In the container manufacturing apparatus according to the present invention, the body of the molding container is further divided in the axial direction. For this reason, even when forming a metal billet that is long in the axial direction, the deformation of the metal billet in the axial direction during hot expansion molding can be absorbed by the entire container. Therefore, an increase in press pressure can be suppressed.
また、この発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、プレス方向の後方側における端部に張出部を備えたので、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、側面に少なくとも一つの平面を備えたので、この平面を曲げる作用および金属ビレットの据込みを抑制する作用も生ずる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けたので、容器の製造工程を簡略にすることができる。 In addition, since the metal billet for hot expansion forming according to the present invention has an overhanging portion at the end on the rear side in the pressing direction, the overhanging portion relates the metal billet to the container end during the hot expansion forming. Stop. By this action, the restraint between the container and the metal billet is further strengthened, and the upsetting on the front side in the pressing direction can be suppressed. In addition, since at least one plane is provided on the side surface, an effect of bending the plane and an effect of suppressing the installation of the metal billet are also produced. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. Moreover, since this metal billet was previously provided with the overhang | projection part at the back side of the press direction of the metal billet at the time of manufacture, the manufacturing process of a container can be simplified.
また、この発明の熱間拡張成形用金属ビレットでは、プレス方向の後方側に張出部を備えるようにしたため、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成したので、多角形断面の各辺を曲げる作用および金属ビレットの据込みを抑制する作用も生ずる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けたので、プレス方向の後方側に張出部を形成する工程が不要となり、容器の製造工程を簡略にすることができる。 Moreover, in the metal billet for hot expansion forming according to the present invention, since the overhanging portion is provided on the rear side in the pressing direction, the overhanging portion locks the metal billet to the container end during the hot expansion forming. By this action, the restraint between the container and the metal billet is further strengthened, and the upsetting on the front side in the pressing direction can be suppressed. Further, since the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction at least on the front side in the pressing direction is formed in a polygon, there is an effect of bending each side of the polygonal cross-section and suppressing the metal billet from being set up. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. In addition, since this metal billet is provided with an overhang portion on the rear side in the pressing direction of the metal billet at the time of manufacture, the process of forming the overhang portion on the rear side in the press direction becomes unnecessary, and the manufacturing process of the container is simplified. Can be.
また、この発明の熱間拡張成形用金属ビレットでは、プレス方向の後方側に張出部を備えたため、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成したので、上記曲げの作用および金属の流れを抑制する作用も生ずる。さらにプレス前方側はプレス方向に向かって段階的に細くなるようにしたので、熱間拡張成形の最終段階において据込み現象を抑制し、プレス圧力の増加を抑えることができる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けたので、プレス方向の後方側に張出部を形成する工程が不要となる。 Moreover, in the metal billet for hot expansion forming of this invention, since the overhang | projection part was provided in the back side of the press direction, this overhang part latches a metal billet to a container edge part at the time of hot expansion molding. By this action, the restraint between the container and the metal billet is further strengthened, and the upsetting on the front side in the pressing direction can be suppressed. In addition, since the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction at least on the front side in the pressing direction is formed into a polygon, the above-described bending action and the action of suppressing metal flow also occur. Furthermore, since the front side of the press is made to become thinner stepwise in the pressing direction, the upsetting phenomenon can be suppressed in the final stage of the hot expansion molding, and the increase in press pressure can be suppressed. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. In addition, since the metal billet is provided with the overhanging portion on the rear side in the pressing direction of the metal billet at the time of manufacture, the step of forming the overhanging portion on the rear side in the pressing direction becomes unnecessary.
また、この発明の熱間拡張成形用金属ビレットでは、プレス方向の後方側に張出部を備えたため、この張出部が熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する。この作用により、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなってプレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、金属ビレットの側面のうち少なくとも一方に少なくとも一つの平面を備えたので、上記曲げの作用および金属の流れを抑制する作用も生ずる。さらにプレス前方側はプレス方向に向かって段階的に細くなるようにしているので、熱間拡張成形の最終段階において据込み現象を抑制し、プレス圧力の増加を抑えることができる。したがって、これらの相互作用によってプレス圧力を小さく抑えることができる。また、この金属ビレットは、製造時に予め張出部を金属ビレットのプレス方向の後方側に設けたので、プレス方向の後方側に張出部を形成する工程が不要となる。 Moreover, in the metal billet for hot expansion forming of this invention, since the overhang | projection part was provided in the back side of the press direction, this overhang part latches a metal billet to a container edge part at the time of hot expansion molding. By this action, the restraint between the container and the metal billet is further strengthened, and the upsetting on the front side in the pressing direction can be suppressed. In addition, since at least one plane is provided on at least one of the side surfaces of the metal billet, the bending action and the action of suppressing the metal flow also occur. Further, since the front side of the press is gradually reduced toward the press direction, the upsetting phenomenon can be suppressed in the final stage of the hot expansion molding, and the increase in press pressure can be suppressed. Therefore, the press pressure can be kept small by these interactions. In addition, since the metal billet is provided with the overhanging portion on the rear side in the pressing direction of the metal billet at the time of manufacture, the step of forming the overhanging portion on the rear side in the pressing direction becomes unnecessary.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本発明に係る容器または筒物の製造方法は、下記に開示する方法に限定されるものではない。さらに、下記実施の形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるものが含まれるものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Moreover, the manufacturing method of the container or cylinder which concerns on this invention is not limited to the method disclosed below. Furthermore, the constituent elements of the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art.
(実施の形態1)
図1−1、図1−2は、実施の形態1に係る底付容器の一例を示す説明図である。図2−1〜図2−5は、図1−1、図1−2に示した底付容器1の製造工程を示す説明図である。図3−1〜図3−3は、実施の形態1に使用する金属ビレット200の一例を示す斜視図である。図1−1に示すように、本実施の形態1に係る底付容器1の底部1bは、胴部1aと一体に形成されており、また図1−2から分かるように、本実施の形態1に係る底付容器1の断面形状は円形である。
(Embodiment 1)
FIGS. 1-1 and 1-2 are explanatory diagrams illustrating an example of a bottomed container according to
この製造方法において底付容器1は、ポンチによる熱間拡張成形によって製造される。まず、この製造工程に使用する金属ビレットについて説明する。金属ビレット200は、つぎに説明する熱間拡張成形工程に入る前に、熔解金属の鋳型造塊または金属塊の切削加工もしくは自由鍛造加工等によって製造される。この鍛造工程においては、金属ビレットの少なくともプレス方向の前方側を角断面に成形することが望ましい。このようにすることで、熱間拡張成形の効果をより有効に利用できる。なお、本実施の形態1においては金属塊を自由鍛造加工することによって継目のない一体の金属ビレット200を製造しているが、本発明に使用できる金属ビレットはこれに限られるものではない。
In this manufacturing method, the bottomed
図3−1〜図3−3に示すように、本実施の形態に使用する金属ビレット200の断面形状は、プレス方向の後方側(以下、プレス後方側と略称)200aが円形で、プレス方向の前方側(以下プレス前方側と略称)200bが四角形である。そして、プレス後方側200aにおける外径はプレス前方側200bにおける対角線長さよりも大きくなっており、また、プレス後方側200aの外径はコンテナ300の内径と略等しく、プレス前方側200bの対角線長さは成形用コンテナの胴部300の内径よりも短くなっている(図3−2)。なお、成形用コンテナの胴部300の内径は破線で示してある。
As shown in FIGS. 3-1 to 3-3, the cross-sectional shape of the
さらにこの例では、金属ビレット200のプレス前方側200bにおける軸方向に垂直な断面970は、穿孔ポンチ410の軸方向に垂直な断面の投影像920を包含するようになっている(図3−2および図3−3)。なお、金属ビレット200の断面形状や寸法、あるいは外形等はこの例に限られるものではない。本発明に適用できるビレットの他の例については後述する。
Further, in this example, the
つぎに、熱間拡張成形工程について説明する。熱間拡張成形に先立ち、金属ビレット200を加熱炉(図示せず)で熱間拡張成形しやすい温度に加熱する。この加熱温度は金属ビレット200の材質等によって決定されるため、一義的に決まるものではない。なお、使用済み核燃料を収納して搬送し一時的に貯蔵するためのキャスクの胴体に使用される炭素鋼材料では、この加熱温度を1100℃〜1300℃にすることが望ましい。この範囲を超えると、結晶粒が粗大化するとともに表面の酸化や脱炭が生じ、素材は脆化して割れやすくなるからである。なお、炭素鋼の場合には、炭素の割合が高くなるにしたがって上記の範囲内で前記加熱温度は低くなる。電気炉等で熱間拡張成形しやすい温度まで加熱された金属ビレット200は、図2−1に示すように成形用コンテナの胴部300に装入される。
Next, the hot expansion molding process will be described. Prior to hot expansion forming, the
成形用コンテナの胴部300に装入された金属ビレット200は、金属ビレット200の外径と略等しいか、それ以上の外径をもつ大型ポンチ400によって据込まれ、金属ビレット200のプレス方向後方側200aはコンテナ300上に張出部201を形成する(図2−2参照)。金属ビレット200の端部にこの張出部201を設けることで、ポンチによる熱間拡張成形工程において金属ビレット200の軸方向における拘束力を高めることができる。そして、この作用によって金属ビレット200の据え込み現象を抑制し、プレス方向と反対方向に向う金属の流れを低減できるので、プレス圧力の上昇を抑制できる。同時に成形後における底付容器の端面形状も良好にできる。
The
なお、この張出部201を金属ビレット200に設けなくとも、成形用コンテナの胴部300の内壁と金属ビレット200のプレス後方側200a側面との間に生ずる摩擦力により、上記据込み現象を抑制することはできる。しかしながら、プレス圧力をより低減し、より整った端面形状を得るためには、張出部201を設けることが望ましい。
Even if the protruding
金属ビレット200の端部に張出部201を形成した後に、穿孔ポンチ410による熱間拡張成形工程に移る。金属ビレット200の中心に穴を開けるために、まず成形用コンテナの胴部300に取付けられた位置決めガイド310によって金属ビレット200の端面中心にポンチ410を載せる(図2−3参照)。つぎに、プレス機(図示せず)によって穿孔ポンチ410を押し込み、金属ビレット200を熱間拡張成形する。
After the
プレス機によって穿孔ポンチ410が金属ビレット200内に押し込まれると、金属ビレット200の張出部201が成形用コンテナの胴部300の上端部と係合し、金属ビレット200の据え込み現象を抑制する。また、金属ビレット200のプレス後方側200aにおける厚肉部分の金属は、コンテナ300内に充満するように変形する(図2−4参照)。すると、プレス後方側200aの金属が成形用コンテナの胴部300の内壁に押し付けられるため、この作用によっても金属ビレット200の据え込み現象を抑制できる。これらの作用によってプレス圧力の上昇を抑制し、また成形後における底付容器の端面形状を良好にできる。
When the punching
穿孔ポンチ410が金属ビレット200に押し込まれると、穿孔ポンチ410の直下に存在する金属は半球状の金属塊となって穿孔ポンチ410と共にプレス前方側200bへ移動する。この現象のため、金属ビレット200のプレス後方側200aはプレス前方側200bよりも軸方向に垂直な断面積を大きくする必要がある。
When the punching
さらに穿孔ポンチ410が金属ビレット200に押し込まれると、高温度に加熱された鋼が有する良好な塑性変形の性質および上記金属塊がプレス後方側200aから供給される現象によって、金属ビレット200のプレス前方側200bにおける金属はコンテナ300の内壁側へ押し広げられるように変形する。すなわち、熱間拡張成形である。そして穿孔ポンチ410が予め設定した所定の深さまで押し込まれると、そこで熱間拡張成形は終了する(図2−5参照)。
Further, when the punching
ここで本発明の製造方法に適用できる金属ビレット200の種類について説明する。図3−1に示すように、本発明の製造方法には少なくともプレス前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成した金属ビレットが適用できる。このような金属ビレットを使用すれば、熱間拡張成形において金属ビレットが成形用コンテナの内壁側へ押し広げられるように変形するので、後方押出し等と比較してプレス圧力を抑制できる。なお、図3−1に示した金属ビレット200の軸方向に垂直な断面は四角形であるが、これに限るものではない。
Here, the kind of
さらに本発明の製造方法に適用できる金属ビレットは次のような関係を持っていてもよい。すなわち、プレス後方側における軸方向に垂直な断面は、プレス前方側における軸方向に垂直な断面の投影像を包含する関係を持つ。さらにプレス後方側における軸方向に垂直な断面の投影像は、軸方向に垂直な成形用コンテナの断面内側に包含される関係を持つ。ここで、軸方向に垂直な成形用コンテナの断面内側形状と、プレス後方側における軸方向に垂直な断面の投影像とは同一であってもよい。このような関係を満たす金属ビレットは、特に大型で厚肉の底付容器を成形するときに使用することが望ましい。 Furthermore, the metal billet applicable to the manufacturing method of the present invention may have the following relationship. That is, the cross section perpendicular to the axial direction on the rear side of the press has a relationship including the projected image of the cross section perpendicular to the axial direction on the front side of the press. Further, the projection image of the cross section perpendicular to the axial direction on the rear side of the press has a relationship included in the inner side of the cross section of the molding container perpendicular to the axial direction. Here, the inner shape of the cross section of the molding container perpendicular to the axial direction may be the same as the projected image of the cross section perpendicular to the axial direction on the rear side of the press. It is desirable to use a metal billet that satisfies such a relationship when forming a large and thick bottomed container.
上記投影像について図3−3を使用して説明する。ここでは投影像を破線、断面を実線で表す。図3−3左側は、金属ビレットのプレス方向の後方側における軸方向に垂直な断面950が、プレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面の投影像900を包含する状態を示す。図3−3中央は、プレス方向の後方側における軸方向に垂直な断面の投影像910が、軸方向に垂直な成形用コンテナの断面内側960に包含される状態を示す。また、図3−3右側は、軸方向に垂直な断面の投影像920が、金属ビレットのプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面970に包含される関係にある穿孔ポンチの状態を示す。なお、図3−3右側における、軸方向に垂直な断面の投影像920は、穿孔ポンチの投影像である。
The projection image will be described with reference to FIG. Here, the projected image is represented by a broken line and the cross section is represented by a solid line. The left side of FIG. 3-3 shows a state in which a
本発明でいう「包含」とは、断面を表す実線で囲まれた部分の内側に、投影像を表す破線で囲まれた部分すべてが存在することを意味する。そして、実線で囲まれた部分の外側に、破線で囲まれた部分が一部分でも存在する場合は、本発明でいう「包含」の概念には含まれない。また、断面の形状と投影像とが同一である場合は本発明でいう「包含」の概念には含まない。 “Inclusion” as used in the present invention means that all of the part surrounded by the broken line representing the projected image exists inside the part surrounded by the solid line representing the cross section. In the case where there is even a part surrounded by a broken line outside a part surrounded by a solid line, it is not included in the concept of “inclusion” in the present invention. Further, when the cross-sectional shape and the projected image are the same, they are not included in the concept of “inclusion” in the present invention.
なお、穿孔ポンチの投影像は、金属ビレットのプレス前方側における軸方向に垂直な断面に包含されることが望ましい(図3−3右側参照)。しかしながら、穿孔ポンチの軸方向に垂直な投影像と、金属ビレットのプレス前方側における軸方向に垂直な断面とが同一であってもよい。また、穿孔ポンチの軸方向に垂直な断面が、金属ビレットのプレス前方側における軸方向に垂直な断面の投影像を包含する関係にあってもよい。 The projected image of the punch is preferably included in a cross section perpendicular to the axial direction of the metal billet on the front side of the press (see the right side of FIG. 3-3). However, the projection image perpendicular to the axial direction of the punching punch and the cross section perpendicular to the axial direction on the front side of the press of the metal billet may be the same. Further, the cross section perpendicular to the axial direction of the punching punch may include a projection image of the cross section perpendicular to the axial direction on the front side of the metal billet in the press.
ただし、穿孔ポンチの軸方向に垂直な断面が、金属ビレットのプレス前方側における軸方向に垂直な断面の投影像を包含する関係にある場合には、穿孔ポンチの断面積が大きくなると、成形される容器胴部の肉厚が薄くなるため、熱間拡張成形中に容器胴部が破断しやすくなる。したがって、穿孔ポンチの軸方向に垂直な断面が、金属ビレットのプレス前方側における軸方向に垂直な断面の投影像を包含する関係にある場合は、容器胴部の破断が生じない範囲に穿孔ポンチの断面積を抑えておく必要がある。 However, when the cross section perpendicular to the axial direction of the punch punch includes a projected image of the cross section perpendicular to the axial direction on the front side of the metal billet, the punch punch is formed when the cross sectional area of the punch punch increases. Since the wall thickness of the container body is reduced, the container body is easily broken during hot expansion molding. Therefore, when the cross section perpendicular to the axial direction of the punching punch includes a projection image of the cross section perpendicular to the axial direction on the front side of the metal billet, the punching punch is within the range where the container body does not break. It is necessary to suppress the cross-sectional area of.
図4−1〜図4−5は、実施の形態1に係る他の金属ビレットの例を示す説明図である。なおこれらの例は、図4−1〜図4−4から明らかであるように、金属ビレット200のプレス後方側200aにおける軸方向に垂直な断面950が、プレス前方側200bにおける軸方向に垂直な断面の投影像900を包含する(図3−3右側)という条件を満たしている。
FIGS. 4-1 to 4-5 are explanatory diagrams illustrating examples of other metal billets according to the first embodiment. In these examples, as is clear from FIGS. 4-1 to 4-4, the
図4−1および図4−2に示すようなプレス前方側200bの断面が四角形の場合には、熱間拡張成形の際に主としてコンテナの胴部300の径方向外側に向う力、すなわち平面を備えた金属ビレットの側面を成形用コンテナの胴部300の内壁側に曲げようとする力によって変形する。
When the cross section of the
図5は、この変形の様子を示した概念図である。図中の破線は、金属ビレット200が成形用コンテナの胴部300の内壁側へ拡張する過程を示している。軸方向に垂直な断面が四角形の場合には、穿孔ポンチが押し込まれることによって、金属ビレット200の中心から成形用コンテナの胴部300の径方向外側に向かう力Fが働く。この力Fが金属ビレット200の側面を成形用コンテナの内壁側へ曲げるため、金属ビレット200はこの曲げの作用によって成形用コンテナの内壁側へ拡張成形される。特にこの曲げの作用は、断面内側が円状の成形用コンテナに側面に平面を有する金属ビレットを装入したときに有効に働く。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the state of this deformation. The broken line in the figure shows the process in which the
したがって、上記曲げの作用によって金属ビレットを拡張成形させれば、熱間拡張成形に要するプレス圧力が少なくてすみ、また、成形時に生ずる割れ等の欠陥も抑制できる。なお、軸方向に垂直な断面形状が四角形の金属ビレットに、軸方向に垂直な断面形状が四角形の穿孔ポンチを使用して熱間拡張成形しても、上記曲げの作用によって拡張成形される。したがって、この場合も熱間拡張成形に要するプレス圧力が少なくてすみ、また、成形時に生ずる割れ等の欠陥も抑制できる。 Therefore, if the metal billet is expanded by the action of the bending, the press pressure required for hot expansion molding can be reduced, and defects such as cracks generated during molding can be suppressed. Even if hot expansion molding is performed using a metal billet having a square cross section perpendicular to the axial direction and a perforated punch having a square cross section perpendicular to the axial direction, it is expanded by the above bending action. Accordingly, in this case as well, the press pressure required for hot expansion molding can be reduced, and defects such as cracks occurring during molding can be suppressed.
図4−3に示すようなプレス前方側200bの軸方向に垂直な断面が円形の場合には上記の効果はやや減少するが、この金属ビレット200はプレス前方側200bとコンテナの胴部300の内壁との間に空間を有する。したがって、熱間拡張成形時にはプレス前方側の金属がこの空間に拡張するため、成形用コンテナの胴部300によって金属ビレットの拡張変形が拘束されず、プレス圧力を小さく抑えることができるという効果がある。また、この場合に、軸方向に垂直な断面形状が四角形の穿孔ポンチを使用して熱間拡張すると、上記曲げの作用が働く。このため、軸方向に垂直な断面形状が円形の穿孔ポンチを使用して熱間拡張成形した場合と比較するとプレス圧力は小さくて済む。
When the cross section perpendicular to the axial direction of the
図4−1、図4−3および図4−4に示すように、プレス後方側200aの軸方向に垂直な断面が円形であってその直径は成形用コンテナの胴部300の径に略等しい場合には、成形用コンテナの胴部300上に形成される張出部201(図3−2参照)が均等に形成できる。したがって熱間拡張成形時においては、この張出部201によって金属ビレット200の据え込み現象がより効果的に抑制できるので、プレス圧を低く抑えることができ、また、成形後における容器の端面形状を良好にできる。
As shown in FIGS. 4-1, 4-3, and 4-4, the cross section perpendicular to the axial direction of the press rear side 200a is circular, and the diameter thereof is substantially equal to the diameter of the
図4−2に示すように、プレス後方側200aの断面が四角形であってその対角線長さが成形用コンテナの胴部300の径に略等しい場合には、前記張出部201はコンテナの胴部300上端に部分的に形成されることになる。このため、張出部201を設けない場合と比較すると金属ビレット200の据え込み現象を抑制する効果は大きいが、成形用コンテナの胴部上端の全周にわたって張出部201を形成した場合と比較するとその効果はやや小さくなる。
As shown in FIG. 4B, when the cross section of the press rear side 200a is a quadrangle and the diagonal length is substantially equal to the diameter of the
さらに金属ビレット200のプレス前方側200bまたはプレス後方側200aの軸方向に垂直な断面形状を五角形以上に形成したりあるいは三角形に形成した金属ビレットも、実施の形態1に係る製造方法に適用することができる。また、プレス前方側200bの側面は、図4−4に示すように、少なくとも一以上の平面を備えるようにすると、この部分は上述した曲げによって熱間拡張成形されるため、プレス圧力を低く抑える効果が得られる。
Furthermore, the metal billet in which the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the
また、金属ビレット200の側面に備える平面の数が三以上、すなわち、金属ビレット200の軸方向に垂直な断面が三角形以上であるときにプレス圧力を低く抑える効果が大きくなる。ただし、前記平面の数が多くなる、すなわち軸方向に垂直な多角形断面形状の角が多くなると当該多角形断面形状は円形に近づくため、プレス圧力を低く抑える効果は小さくなる。したがって、プレス圧力を低く抑える効果が得られる範囲でプレス前方側200bにおける側面の平面数を選択することが望ましい。また、金属ビレット200の側面に平面が備えられている以上、図4−5に示すような金属ビレットの軸方向に垂直な断面形状が略鼓状である場合も本発明の金属ビレットに含まれる。
Further, when the number of planes provided on the side surface of the
図6−1〜図6−3は、実施の形態1に適用できる他の金属ビレットを示す斜視図である。この金属ビレット200は、プレス方向に向って段階的に細くなるように、プレス前方側200bに段部を設けてある。このようにすることで、熱間拡張成形時において、プレス前方側200bの金属が成形用コンテナの胴部300の底部付近に充満するタイミングを遅くできる。したがって、特に熱間拡張成形の最終段階においてプレス圧力が上昇すること抑制できる。また、この段部によってプレス方向への微小な流れが形成されるので、成形物の鍛錬度を上げることができ、さらに鍛造材の不足を防止できる。さらに断面の変化が段階的であるため、次に述べるテーパーを設けた場合と比較して製造が容易になる。なお、この段部の数は上記例に限られず、プレス条件等によって適宜増減することができる。
6A to 6C are perspective views showing other metal billets that can be applied to the first embodiment. The
また、図6−2に示すように、プレス前方側200bをプレス方向に向けて細くなるテーパーを設けても、プレス前方側200bに段部を設けた場合と同様の作用・効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 6B, even if a taper is formed such that the
さらに、図6−3に示すように、金属ビレット200を製造する際に、成形用コンテナ300の上端部と係合する張出部201を予め金属プレス後方側200aに設けてもよい。このようにすることで、熱間拡張成形前にコンテナの胴部300上に金属ビレット200のプレス方向後方側200aに張出部201を形成する工程が不要となり、容器の製造工程を簡略にすることができる。
Further, as shown in FIG. 6-3, when the
図7−1〜図7−3は、実施の形態1に適用できる他の金属ビレットを示す説明図である。図7−1〜図7−3に示すように、この金属ビレット200は軸方向に垂直な断面がプレス方向にわたって一定であり、その一端には成形用コンテナ300の上端部と係合する張出部201が設けられている点に特徴がある。このような金属ビレット200を使用した場合でも、張出部201によって熱間拡張成形時において金属ビレットが据込まれる現象を抑制できるため、プレス圧力の上昇を抑制できる。なお、金属ビレット200の断面形状は四角形に限られるものではなく、断面形状が多角形であってもよく、また、金属ビレット200の側面が少なくとも一つの平面を備えていてもよい。また、張出部201は予め金属ビレット200に設けてもよいし、金属ビレット200を成形用コンテナ300に装入してから張出部201を設けてもよい。
FIGS. 7-1 to 7-3 are explanatory views showing other metal billets applicable to the first embodiment. As shown in FIGS. 7A to 7C, the
金属ビレット200がコンテナ300の内壁側へ押し広げられるように拡張変形するとき(図2−4および図2−5参照)、金属ビレット200の金属とコンテナ300の内壁との間に摩擦力が発生する。この摩擦力は、プレス前方側200bの金属がコンテナの胴部300の内壁に沿ってプレス方向とは反対側に移動することに起因するものである。なお、実施の形態1に係る製造方法における熱間拡張成形の中間過程では、この摩擦力はほとんど発生しない。しかしながら、熱間拡張成形の最終段階においては成形用コンテナの下部に金属が充満するため、この摩擦力が生ずる。そして、この摩擦力によって成形用コンテナの胴部300は、ポンチ410の押し込み方向と反対向きに移動しようとする。
When the
ここで成形用コンテナの胴部300と成形用コンテナの底部301とが固定されていると、前記摩擦力に対抗してプレス前方側の金属が移動することになり、熱間拡張成形の最終段階では余分な荷重を要してしまう。この問題を解決するために、本実施の形態1においては成形用コンテナの胴部300と成形用コンテナの底部301とが相対的に移動できる構造になっている。
Here, when the
このような構造によって、前記摩擦力によって成形用コンテナの胴部300がポンチ410の押し込み方向と反対向きに移動しようとしたときには、成形用コンテナの胴部300も成形される金属ビレット200とともにポンチ410の押し込み方向と反対向きに移動する(図2−5)。すなわち、成形用コンテナの胴部300と成形される金属ビレット200とが相対的に移動することはほとんど起こらないため、熱間拡張成形の最終段階における荷重の増加を抑制できる。
With such a structure, when the
なお、本実施の形態においては成形用コンテナの胴部300と成形用コンテナの底部301とが相対移動できるのみならず、成形用コンテナの胴部300も分割して、金属ビレット200の全体にわたって成形用コンテナの胴部300が移動できるようになっている。このようにすることで、軸方向に長い底付容器を成形する場合であっても熱間拡張成形の最終段階における荷重の増加を抑制できる。
In the present embodiment, not only the
図8−1、図8−2は、実施の形態1に使用する成形用コンテナの胴部300の分割部を示す断面図である。成形用コンテナの胴部300の分割部は、図8−1に示すように分割部が互いに重なり合って、熱間拡張成形時には成形用コンテナの胴部300aと300bとが相対的に移動する構造にしてもよい。また、図8−2に示すように、一方の成形用コンテナの胴部300aには凹部を形成し、もう一方の成形用コンテナの胴部300bには凸部を設けて両者を組み合わせ、熱間拡張成形時には成形用コンテナの胴部300aと300bとが相対的に移動する構造にしてもよい。
FIGS. 8-1 and FIGS. 8-2 are sectional views showing a divided portion of the
本実施の形態においては前成形用コンテナの胴部300を二分割としているが、この分割数は金属ビレット200の高さに応じて適宜変更することができる。また、成形用コンテナの胴部300の分割のみや、あるいは成形用コンテナの胴部300を分割しないで前記成形用コンテナの胴部300と成形用コンテナの底部301とを相対移動できるようにするだけでも、熱間拡張成形時における荷重の増加を抑制する効果がある。
In the present embodiment, the
ポンチ410が予め設定した所定の深さまで押し込まれると、そこで熱間拡張成形は終了する(図2−5)。なお、図2−5下段に示すように成形用コンテナの底部301の代わりに円筒状のスペーサ302を置いて金属ビレット200の底部を打ち抜けば、この製造方法によって筒物も成形できる。上記製造方法で軸方向の長さが数メートルにも及ぶ厚肉容器を製造するときには、熱間拡張性径の効果によってプレス圧が従来の数分の一にできるので、従来の設備で製造できる。また、一回の加工により底部と胴部とを一体とした底付容器を製造できるため、製造に手間を要せず大量生産にも適している。
When the
熱間拡張成形を終えた金属ビレット200は、自然冷却、強制冷却あるいは制御冷却を施しながら常温まで冷却される。そして端面形状を整え、あるいは成形した容器の外形または内形を所望の寸法に仕上げるため、切削加工等を施してもよい。
The
つぎに、上記方法によって底付一体円筒容器を製造した具体例の結果を示す。なお、比較例として、従来使用されてきたエルハルト穿孔法を応用して底付一体円筒容器を製造した結果も示す。 Next, the result of the specific example which manufactured the bottomed integral cylindrical container by the said method is shown. As a comparative example, a result of manufacturing a bottomed integrated cylindrical container by applying the Erhardt perforation method which has been conventionally used is also shown.
具体例および比較例ともに内径が943mmの円筒型コンテナを使用して成形した。円筒容器の材料としては、炭素(C)の割合が0.1%の炭素鋼を使用したが、ステンレス鋼を使用してもよい。まず、この炭素鋼の金属ビレットを1250℃に加熱した後、自由鍛造加工法によって軸方向断面が略T字形状の異径断面形状である金属ビレットに鍛造した。この金属ビレットのプレス前方側は、対角線長さが成形用コンテナの内径よりも小さい875mmの正方形断面であり、軸方向の長さは1896mmである。プレス後方側は、成形用コンテナの内径と略等しい928mmの外径寸法を有する円形断面であり、軸方向の長さは574mmである。この金属ビレットを再び1250℃に加熱した後成形用コンテナに装入し、ポンチで加工物中心を熱間拡張成形して、長さ2420mm、厚みが165mmの細長いカップ状の円筒容器を成形した。 Both the specific example and the comparative example were molded using a cylindrical container having an inner diameter of 943 mm. As the material of the cylindrical container, carbon steel having a carbon (C) ratio of 0.1% is used, but stainless steel may be used. First, the carbon steel metal billet was heated to 1250 ° C., and then forged into a metal billet having a different cross-sectional shape with a substantially T-shaped axial cross section by a free forging method. The front side of the metal billet has a square cross section with a diagonal length of 875 mm which is smaller than the inner diameter of the molding container, and the axial length is 1896 mm. The rear side of the press has a circular cross section having an outer diameter of 928 mm, which is substantially equal to the inner diameter of the molding container, and the length in the axial direction is 574 mm. The metal billet was heated again to 1250 ° C. and then charged into a molding container, and the center of the workpiece was hot-expanded with a punch to form an elongated cup-shaped cylindrical container having a length of 2420 mm and a thickness of 165 mm.
一方比較例では、具体例と同一の炭素鋼を円筒容器の材料として使用し、この金属ビレットを1250℃に加熱した後、自由鍛造加工法で軸方向全長にわたって同―断面形状を有する角型の金属ビレットに鍛造した。この金属ビレットの断面形状は正方形であり、その対角線長さは成形用コンテナの内径と略等しい928mmである。また軸方向の長さは2470mmである。この金属ビレットを再び1250℃に加熱した後熱間拡張成形し、上記具体例と同じ大きさの円筒容器を製造した。 On the other hand, in the comparative example, the same carbon steel as that of the specific example is used as the material of the cylindrical container, and after heating the metal billet to 1250 ° C., a square shape having the same cross-sectional shape over the entire length in the axial direction by a free forging method. Forged into a metal billet. The cross-sectional shape of this metal billet is a square, and its diagonal length is 928 mm, which is substantially equal to the inner diameter of the molding container. The axial length is 2470 mm. This metal billet was again heated to 1250 ° C. and then subjected to hot expansion molding to produce a cylindrical container having the same size as the above specific example.
表1は、両プレス法による成形荷重および端面形状の評価結果を示したものである。両者を比較して明らかなように、本発明に係る製造方法によれば、従来の製造方法と比較してプレス成形荷重が小さく、製品歩留りが高いことが分かる。また従来の製造方法で見られた端面形状の不良部位もほとんど存在しないため、熱間拡張成形後も簡単な加工で製品に仕上げることができた。
ここで、キャスクやキャニスタ等の放射性物質格納容器に使用するために、成形した底付容器の外側および内側を切削加工する例について説明する。図9は、熱間拡張成形した底付容器の外側を切削加工する装置を示す概略図である。底付容器1はローラを備えた回転支持台154上に載せられており、周方向へ自在に回転できる。底付容器1の外側には固定テーブル141が設けられており、この固定テーブル141上を底付容器1の軸方向に摺動する可動テーブル142が備えられている。この可動テーブル142には切削用のバイト160が取付けられており、このバイト160によって底付容器1の外周を切削加工する。
Here, an example in which the outer side and the inner side of the molded bottomed container are cut for use in a radioactive substance storage container such as a cask or a canister will be described. FIG. 9 is a schematic view showing an apparatus for cutting the outside of a hot-expanded bottomed container. The bottomed
回転支持台154に取付けられているローラ161はモータ162と連結されている。モータ161の回転はローラ161を介して底付容器1に伝わり、底付容器1を回転させる。モータ161が回転して底付容器1が図の矢印方向に回転を始めたら、固定テーブル141の端部に設けたサーボモータ157とボールねじ158によって可動テーブル142を底付容器1の軸方向へ移動させ、可動テーブル142に取付けられたバイト160によって底付容器1の外周を切削する。また、フェースミル等によって外周を削り平面を設ければ、軸方向に垂直な断面が円形のみならず、多角形の底付容器も成形できる。
A
つぎに、成形した底付容器の内側を切削加工する例について説明する。図10は底付容器の内側を加工する装置を示す概略図である。この加工装置140は、胴本体101内を貫通するとともに底付容器1の内部に載置固定される固定テーブル141と、固定テーブル141上を軸方向に摺動する可動テーブル142と、可動テーブル142上にて位置決め固定されているサドル143と、サドル143上に設けられスピンドル144および駆動モータ145からなるスピンドルユニット146と、スピンドル軸に設けたフェースミル147とから構成されている。また、スピンドルユニット146上には、底付容器1の内形状に従って当接部を成形した反力受け148が設けられている。この反力受け148は、着脱自在であって蟻溝(図示省略)に沿って図中矢印方向にスライドする。また、反力受け148は、スピンドルユニット146に対するクランプ装置149を有しており、所定位置にて固定することができる。
Next, an example of cutting the inside of the molded bottomed container will be described. FIG. 10 is a schematic view showing an apparatus for processing the inside of the bottomed container. The
さらに、固定テーブル141の下部溝内には、複数のクランプ装置150が取付けられている。このクランプ装置150は、油圧シリンダ151と、油圧シリンダ151の軸に設けたくさび状の移動ブロック152と、当該移動ブロック152と傾斜面で当接する固定ブロック153とから構成されており、図中斜線部側を固定テーブル141の溝内面に取付けるようにする。
Further, a plurality of clamping devices 150 are attached in the lower groove of the fixed table 141. The clamp device 150 includes a
油圧シリンダ151の軸を駆動すると、移動ブロック152が固定ブロック153に当接し、くさびの効果により移動ブロック152が多少下方に移動する(図中の点線で示す)。これにより、移動ブロック152の下面がキャビティ102内面に押し当てられるから、固定テーブル141を底付容器1の内側で固定することができる。
When the shaft of the
また、底付容器1はローラからなる回転支持台154上に載せられており、径方向に回転自在となる。また、スピンドルユニット146とサドル143との間にスペーサ155を取付けることにより、固定テーブル141上の工具147の高さを調整することができる。スペーサ155の厚さは、上記バスケットを構成する角パイプの一辺の寸法と同じである。サドル143は、可動テーブル142に設けたサーボモータ156を回転させることにより胴本体101の径方向に移動する。可動テーブル142は、固定テーブル141の端部に設けたサーボモータ157とボールネジ158により移動制御される。なお、加工が進むにつれて底付容器1内側の形状が変わるので、反力受け148やクランプ装置150の移動ブロック152を適当な形状のものに変更する必要がある。
Further, the bottomed
図11−1、図11−4は、底付容器1内側の加工方法の一例を示す説明図である。まず、クランプ装置150および反力受け148により固定テーブル141を底付容器1内側の所定位置にて固定する。つぎに、図11−1に示すように、固定テーブル(図示せず)に沿ってスピンドルユニット146を所定の切削速度にて移動させ、工具147による底付容器1内側の切削を行う。当該位置での切削が完了すると、クランプ装置150を外して固定テーブル141を解放する。つぎに、図11−2に示すように、回転支持台154上で胴本体101を90度回転させ、クランプ装置150にて固定テーブル141を固定する。そして、上記同様に工具147にて切削を行う。以降、前記同様の工程をさらに2回繰り返す。
FIGS. 11A and 11B are explanatory diagrams illustrating an example of a processing method inside the bottomed
つぎに、スピンドルユニット146を180度回転させ、図11−3に示すように、順次、キャビティ102内の切削を行う。この場合も、上記同様に胴本体101を90度回転させながら加工を繰り返す。この後、図11−4に示すように、スピンドルユニット146にスペーサ155を取付けることで当該スピンドルユニットの位置を高くする。そして、当該位置にて工具147を軸方向に送り、底付容器1内側の切削を行う。これを90度回転させながら繰り返すことで、使用済み核燃料を収納する角パイプ(図示せず)を挿入するのに必要な形状がほぼ完成する。なお、専用機に拠らず一般の横中抉り機や縦型の中繰り機でも加工することができる。
Next, the
なお上記の説明では、底付容器1を横にして外側および内側切削加工する例について説明したが、つぎに説明する加工装置によって、底付容器1を縦にして容器外側および内側を切削加工してもよい。
In the above description, the example in which the bottomed
具体的には、この加工装置は、加工対象の底付容器を載せて回転させる回転テーブルと、底付容器を前記回転テーブルに載せ、加工終了後には回転テーブルから移動させるためのクレーンと、ベースの上に載せられた可動テーブルと、当該可動テーブルの上に載せられ可動テーブルの可動方向と直角方向に移動できるサドルと、サドルの上に載せられ上下に移動するアームを支えるコラムと、コラムに鉛直方向に対して上下可能に取付けられ、工具を取付けたアタッチメントを先端に備え、加工物に対して上下に移動して加工対象物を加工するアームを供えている。この加工装置は、アームの先端に取付けるアタッチメントを取り替えることによって、フライス加工、穴あけ加工等さまざまな加工に対応できるものである。 Specifically, the processing apparatus includes a rotary table for placing and rotating a bottomed container to be processed, a crane for placing the bottomed container on the rotary table, and moving the rotary base from the rotary table after processing, a base A movable table placed on the movable table, a saddle that can be moved on the movable table in a direction perpendicular to the movable direction of the movable table, a column that supports the arm that is placed on the saddle and moves up and down, and a column. It is attached to the vertical direction so that it can be moved up and down, is equipped with an attachment with a tool attached to the tip, and is provided with an arm that moves up and down with respect to the workpiece to process the workpiece. This processing apparatus can cope with various processes such as milling and drilling by changing the attachment attached to the tip of the arm.
底付容器の加工を始めるときには、前記クレーンによって加工対象の底付容器を回転テーブルの上に載せ、中心出しをした後底付容器を回転テーブル上に固定する。底付容器の外側を円筒状に切削するときには、アームに取付けられたアタッチメントにバイトを取付け、回転テーブルを所定の回転数で回転させながら、このバイトによって底付容器を切削加工する。ここで、アームが取付けられているコラムはサドルの上に載せられているので、サドルおよび可動テーブルを動かすことにより、アームを移動させることができる。したがって、アームを任意の位置に移動させて、任意の切り込み量を設定することができる。また、アームは上下に移動できるので、このアームを底付容器の軸方向全体にわたって動かすことによって、底付容器の側面全体を切削できる。これらの動きには精度が要求されるため、サーボモータあるいはステッピングモータ等の回転運動をボールねじ等によって直線運動に変換して前記可動テーブル等を移動させることが望ましい。 When processing the bottomed container is started, the bottomed container to be processed is placed on the rotary table by the crane, and after centering, the bottomed container is fixed on the rotary table. When the outside of the bottomed container is cut into a cylindrical shape, a cutting tool is attached to the attachment attached to the arm, and the bottomed container is cut with the cutting tool while rotating the rotary table at a predetermined rotation speed. Here, since the column to which the arm is attached is placed on the saddle, the arm can be moved by moving the saddle and the movable table. Therefore, an arbitrary cutting amount can be set by moving the arm to an arbitrary position. Further, since the arm can move up and down, the entire side surface of the bottomed container can be cut by moving this arm over the entire axial direction of the bottomed container. Since these movements require accuracy, it is desirable to move the movable table or the like by converting the rotational movement of a servo motor or stepping motor into a linear movement using a ball screw or the like.
径方向断面外形状が円形である底付容器の外周を切削して、例えば八角柱等の多角柱状に加工したいときには、例えば正面フライス用のアタッチメントをアームに取付け、正面フライス削りによって底付容器の側面を切削する。アームを上下させて底付容器の軸方向全体にわたって一面を削り出したら、回転テーブルを45度回転させてつぎの側面を加工する。この作業を八回繰り返すと径方向の断面外形状が八角径の底付容器を製造できる。このようにして、任意の多角形断面を持つ底付容器を製造できる。 When cutting the outer periphery of a bottomed container having a circular outer shape in the radial direction and processing it into a polygonal column shape such as an octagonal column, for example, an attachment for a face mill is attached to the arm and the bottom container is removed by face milling. Cut the sides. When the arm is moved up and down to cut one surface over the entire axial direction of the bottomed container, the rotary table is rotated 45 degrees to process the next side surface. If this operation is repeated eight times, a bottomed container having an octagonal outer diameter in the radial direction can be manufactured. In this way, a bottomed container having an arbitrary polygonal cross section can be manufactured.
使用済み核燃料を収納するキャスクとして底付容器を使用するときには、底付容器の内形状は使用済み核燃料集合体を収納するバスケットの外周の少なくとも一部に合わせた形状とすることが望ましい。容器内に前記バスケットを容易に挿入し、固定できるからである。このような断面形状としては、例えば、後述する図15−4に示すようなものがある。底付容器の内側をこのような形状に成形するには、アームに取付けるアタッチメントを例えばエンドミル用のものに変更して、断面内の角部が階段状になるように加工する。 When a bottomed container is used as a cask for storing spent nuclear fuel, it is desirable that the inner shape of the bottomed container be a shape that matches at least a part of the outer periphery of the basket that stores the spent nuclear fuel assembly. This is because the basket can be easily inserted and fixed in the container. An example of such a cross-sectional shape is shown in FIG. In order to form the inside of the bottomed container into such a shape, the attachment attached to the arm is changed to that for an end mill, for example, and the corners in the cross section are processed into a stepped shape.
まず、サドルおよび可動テーブルを動かして、アームを回転テーブルに載せられた底付容器の上まで移動する。つぎに、アームを下げて底付容器の内部に、エンドミルを取付けたアタッチメントを挿入して、エンドミルの位置決めをする。その後、所定の切り込み量を与えて底付容器の内側を切削する。何度か切り込みを加えて切削し、所定の形状が得られたら一段目の切削は完了する。一つの角部において必要な階段状の形状が得られたら、回転テーブルを90度回転させて、次の角部を加工する。この作業を四回繰り返すと、後述する図15−4に示したような径方向断面内形状を持つキャスク用底付容器を製造できる。 First, the saddle and the movable table are moved to move the arm over the bottomed container placed on the rotary table. Next, the arm is lowered and an attachment with an end mill is inserted into the bottomed container to position the end mill. Thereafter, the inside of the bottomed container is cut by giving a predetermined cutting amount. Cutting is performed several times, and once a predetermined shape is obtained, the first cutting is completed. When the necessary stepped shape is obtained at one corner, the turntable is rotated 90 degrees to process the next corner. When this operation is repeated four times, a cask bottomed container having a shape in the radial cross section as shown in FIG.
なお、底付容器の内側を切削加工するときには、切削屑や切削油の逃げ場がないため、加工の途中で切削できなくなってしまう。このため、例えばバキュームポンプ等の排出手段によって切削屑等を加工中の底付容器内部から除去することが望ましい。 In addition, when the inside of the bottomed container is cut, there is no escape space for cutting waste and cutting oil, so that cutting cannot be performed during the machining. For this reason, for example, it is desirable to remove cutting waste and the like from the inside of the bottomed container being processed by discharge means such as a vacuum pump.
底付容器を縦にして切削加工すると、横置きにした場合と比較して切削屑等の処理は必要になるものの、重力による変形の影響は低減できる。なお、この加工装置を上下反転して構成すれば、底付容器は開口部を下にして加工されるので、、底付容器の内側を切削加工する際には容易に切屑等を排出できる。 When the bottomed container is cut vertically, the processing of cutting scraps and the like is required as compared with the case where the container is placed horizontally, but the influence of deformation due to gravity can be reduced. Note that if the processing apparatus is configured upside down, the bottomed container is processed with the opening facing down, so that chips and the like can be easily discharged when the inside of the bottomed container is cut.
つぎに、本発明の方法で製造した底付容器を使用済み核燃料収納容器であるキャスクに適用した例について説明する。図12−1、図12−2は、この発明の実施の形態に係るキャスクを示し、図12−1は軸方向断面図、図12−2は径方向断面図である。このキャスク100は、内部にバスケット3を備えた底付容器1と、底付容器1の外側に設けられたレジンやシリコーンゴム等の中性子遮蔽材2と、キャスク100の外面になる外筒4とから構成されている。なお、底付容器1は上記の切削加工によって内側と外側とを成形したものである。
Next, an example in which the bottomed container manufactured by the method of the present invention is applied to a cask that is a used nuclear fuel storage container will be described. 12-1 and 12-2 show the cask according to the embodiment of the present invention, FIG. 12-1 is an axial sectional view, and FIG. 12-2 is a radial sectional view. The
この底付容器1の上部には、一次蓋5および二次蓋6が設けられ、当該二次蓋6には中性子を遮蔽するためのレジン7が封入されている。また、底付容器1は、押し抜き絞り加工により形成した底付きの円筒形状であって、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼またはステンレス鋼からなる。
A
前記中性子遮蔽材2は、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有する。また、底付容器1の下部には、レジンやシリコーンゴム等の中性子遮蔽材8を封入した遮蔽体9が取付けられている。前記バスケット3は、使用済み核燃料集合体(図示省略)を収容するセルを格子状に配置したものであり、ボロンとアルミニウムとの複合材料から構成されている。
The neutron shielding material 2 is a polymer material containing a large amount of hydrogen and has a neutron shielding function. Further, a shielding
また、耐圧容器としての密閉性能を確保するため、一次蓋5および二次蓋6と底付容器1との間には金属ガスケットを設ける。前記底付容器1と外筒4との間には熱伝導を行う複数の銅製内部フィン10が溶接されており、前記中性子遮蔽材2は、この内部フィン10によって形成される空間に流動状態で注入され、発熱固化される。前記一次蓋5および二次蓋6は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製或いはステンレス鋼製である。
In addition, a metal gasket is provided between the
上記キャスク100では、底付の底付容器1を用いているから、従来のような底板を溶接する場合に比べて、製造の手間を省くことができる。また、従来では底付容器に底板を溶接していたので、溶接の品質により当該部分における密閉性が左右されることになっていたが、このような底付の底付容器1であれば当該部分における密閉性の問題は極めて少なくなる。なお、この発明のキャスク100を実現するにあたっては、底付容器1内のバスケット3の形状や材質、中性子遮蔽材2の充填状態、内部フィン10の数や位置などは、上記図12−1、図12−2に示した例に限定されない。
Since the
実施の形態1に係る底付容器の製造方法は、円筒の直径に対して肉厚の厚い、いわゆる厚肉容器の製造に適している。さらに本発明の製造方法は、いわゆる厚肉容器の中でも、特に軸方向長さと内径とが1:1以上の容器を製造する場合に適している。この比率を超えるようになると、一般的な熱間加工では成形が進むにつれてプレス圧が増加するが、本実施の形態に係る製造方法は加工の始めと終わりとでプレス圧が大きく増加しないからである。本実施の形態に係る製造方法は、具体的には、例えば直径に対して肉厚が厚く、さらに軸方向の長さが数メートルにも及ぶ大型の底付容器であるキャスク等を製造する場合に特に適している。 The manufacturing method of the bottomed container according to the first embodiment is suitable for manufacturing a so-called thick container having a large thickness with respect to the diameter of the cylinder. Furthermore, the manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing a container having an axial length and an inner diameter of 1: 1 or more among so-called thick containers. If this ratio is exceeded, in general hot working, the press pressure increases as the forming progresses, but the manufacturing method according to the present embodiment does not increase the press pressure significantly at the beginning and end of processing. is there. Specifically, the manufacturing method according to the present embodiment is, for example, when manufacturing a cask or the like that is a large bottomed container having a thickness that is thick with respect to the diameter and that has an axial length of several meters. Especially suitable for.
従来このような大型で厚肉の底付一体の容器を製造するためには、数万ton規模のプレス機が必要であった。しかし、本発明に係る製造方法でこのようないわゆる厚肉の大型底付容器を製造すると、プレス圧力が一万ton程度で済むため、数万tonのプレス機を使用しなくとも既存の大型プレス機によって成形できる。また、成形後の容器は端面形状に優れており、また表面および内部欠陥もほとんど発生しないため、成形後の修整はほとんど不要となる。なお、本発明の製造方法は、このような厚肉の大型底付容器に限られず、比較的肉厚の薄い放射性物質収納容器であるキャニスタも製造することができる。 Conventionally, in order to manufacture such a large and thick-walled bottomed container, a tens of thousands of ton scale press machine has been required. However, when such a so-called thick large bottomed container is manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the press pressure is only about 10,000 tons, so that an existing large press can be used without using a tens of thousands ton press. Can be molded by machine. Moreover, since the container after molding is excellent in the end face shape, and the surface and internal defects are hardly generated, the modification after molding becomes almost unnecessary. In addition, the manufacturing method of this invention is not restricted to such a thick large bottomed container, The canister which is a radioactive substance storage container with comparatively thin thickness can also be manufactured.
また、本発明の製造方法によって、大型プレス機用シリンダや化学プラント用容器、石油精製プラント用のリアクタ容器、アンモニア合成槽、あるいは熱交換器用容器、ボイラー等の圧力容器、水力発電用の水車を収める大型回転機器用のケーシング、潜水艦あるいは潜水艇の胴等も製造することができる。また、本発明の方法に使用できる材料は炭素鋼に限らず、ステンレス鋼、低合金鋼等の鉄系材料の外、ニッケル合金やアルミ合金、銅合金、マグネシウム合金などの非鉄金属も含まれる。 In addition, according to the manufacturing method of the present invention, a cylinder for a large press machine, a container for a chemical plant, a reactor container for an oil refining plant, an ammonia synthesis tank, a container for a heat exchanger, a pressure vessel such as a boiler, or a water turbine for hydroelectric power generation. A casing for a large rotating device to be housed, a trunk of a submarine or a submarine can be manufactured. In addition to carbon steel, materials that can be used in the method of the present invention include non-ferrous metals such as nickel alloys, aluminum alloys, copper alloys, and magnesium alloys, as well as ferrous materials such as stainless steel and low alloy steel.
(実施の形態2)
図13は、この発明の実施の形態2に係る底付容器を示す斜視図である。図13に示す底付容器1は、その外形および内形ともに八角形であることに特徴がある。また、容器の外形または内形のうち少なくとも一方を多角形としてもよい。放射性物質格納容器であるキャスクの底付容器には燃料棒の集合体を支えるバスケットが収容されるので、特にキャスクにおいては底付容器の内形状をバスケットに合わせた形状に成形するようにするのが好ましい。したがって、キャスクの内形は円状よりも多角形状である方が望ましい。そして、キャスクの内形を多角形とした場合には、キャスク胴の肉厚をできるだけ均一にした方が寸法や重量の点で有利であることから、キャスク胴の外形も多角形とすることが望ましい。この底付容器はこのような要求に対応できるものである。
(Embodiment 2)
FIG. 13 is a perspective view showing a bottomed container according to Embodiment 2 of the present invention. The bottomed
図14−1、図14−2は、実施の形態2に係る底付容器を製造するためのコンテナ胴とポンチとを示す断面図である。成形用コンテナの胴部300はその内部の断面形状が略八角形をしており、また、穿孔ポンチ410の外形も略八角形状である。実施の形態1で説明した熱間拡張成形法でこの成形用コンテナの胴部300と穿孔ポンチ410とを使用すれば、熱間拡張成形時における荷重の増加を抑制しつつ、成形終了後における加工物の表面欠陥を抑制し、また端面形状に優れた多角形断面の底付容器を製造することができる。
FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views illustrating a container body and a punch for manufacturing the bottomed container according to the second embodiment. The
図15−1〜図15−4は、実施の形態2に係る製造方法によって成形できる底付容器の例を示す軸方向に垂直な断面図である。成形用コンテナ胴部の断面および穿孔ポンチの外形を適宜変更することによって、このような断面形状を有する底付容器を成形することができる。特にキャスクの内形を形成する穿孔ポンチ410は使用済み核燃料を収納するバスケットの形状に合わせて適宜変更することが望ましい。例えば、図15−4に示すような内断面形状をその外形とする穿孔ポンチを使用すれば、バスケットの形状に合わせた内形を成形できる。
15-1 to 15-4 are cross-sectional views perpendicular to the axial direction illustrating an example of a bottomed container that can be formed by the manufacturing method according to the second embodiment. A bottomed container having such a cross-sectional shape can be formed by appropriately changing the cross-section of the forming container barrel and the outer shape of the perforated punch. In particular, it is desirable that the punching
図16−1〜図16−4は、実施の形態2に係る製造方法によって成形できる底付容器の例を示す軸方向断面図である。成形用コンテナ300の底部の内形および穿孔ポンチ410の先端形状を、底付容器の底の形状に合わせることで、これらの容器を成形することができる。図16−4に示す容器は、成形後に底部に孔を穿孔してもよいし、先端に突起を設けた穿孔ポンチによって成形してもよい。このようにして成形した容器は、胴部と一体として形成される底部が平面ではなく曲面が必要である容器に使用することができる。例えば、水力発電用の水車を収める大型回転機器用のケーシング等に適用できる。
16-1 to 16-4 are axial cross-sectional views illustrating examples of bottomed containers that can be formed by the manufacturing method according to the second embodiment. These containers can be molded by matching the inner shape of the bottom of the
(実施の形態3)
図17は実施の形態3に係る底付容器を示す軸方向断面図である。この底付容器1は、胴と底とを一体に成形すると同時に、容器の底にざぐり部も形成する点に特徴がある。従来は厚肉円筒にざぐり部を設けた底を溶接によって取付けていたが、この製造方法では底にざぐり部を設ける工程の他に、溶接工程や溶接後の熱処理工程が必要であるため、製造に手間を要するという問題があった。本発明に係る底付容器を製造する方法によれば、一工程でざぐり部を設けた底を、胴と一体として成形できるため、製造が非常に容易になるという利点がある。
(Embodiment 3)
FIG. 17 is an axial cross-sectional view showing a bottomed container according to
図18−1〜図18−5は底付容器にざぐり部800を設ける方法を示した説明図である。図18−1に示すように、ポンチ410を押し込んで熱間拡張成形する前に、予め成形用コンテナの底部301に筒状の部材である円筒302を設けておく。ここで、この円筒302のみでもざぐり部800は形成できるが、金属ビレット200の成形後にこの円筒302を取り出しやすくするために、予めこの円筒302の上部に環状の金属板303を載せてもよい(図18−1参照)。環状の金属板303は、その径方向の幅を円筒302の径方向の幅よりもやや大きくしてある。このようにすることで、金属ビレット200を底付容器へ成形した後に円筒302を容易に取り外すことができる。なおこの場合、環状の金属板303は底付容器の成形後にその底部に嵌め殺すことになる。
18-1 to 18-5 are explanatory views showing a method of providing the spotted
円筒302のみでざぐり部800を成形するときには、円筒が金属ビレット200と接する側における円筒の径を、円筒が成形用コンテナ300の底部301と接する側における径よりも小さくすることが望ましい。すなわち、プレス方向に向って円筒302の径が大きくなるように、円筒302にテーパーを設けることが望ましい。このようにすることで、熱間拡張成形した後の金属ビレット200から、円筒302を取り外しやすくなる。
When the
金属ビレット200をコンテナの胴部300に装入して円筒302および環状の金属板303の上に載せ(図18−2)、ポンチ410をビレット200に押し込んで底付容器の形に熱間拡張成形する(図18−3)。こうして成形した金属ビレット200の底部には、図18−4に示すように、円筒302および環状の金属板303によって環状の溝が形成される。このままでは単に環状の溝を設けたに過ぎないので、ざぐり部800を形成するためにガスバーナー等の切断手段(図示せず)によって環状の溝内部に存在する柱状の部分である円柱部を切断する。このようにして、底部にざぐり部800を備えた底付容器を製造することができる(図18−5)。なお、ざぐり部800は必要に応じて切削加工等によって仕上げてもよい。
The
また、図18−2下段に示すように、円筒302の代わりに円柱304を使用しても、底付容器の底部にざぐり部800を形成することができる。なお、この場合にも円柱304の上に金属板305を載せて成形することができる(図18−3下段)。円筒302を使用した場合と異なり、円柱304を使用した場合は底付容器を成形すると同時にその底部にざぐり部800を形成できる(図18−5下段)。このため、図18−4に示す円柱部を切断する工程は不要であるが、その一方で円筒302を使用した場合よりも大きなプレス圧力が必要となる。したがって、プレス機の性能、製造する底付容器の大きさ等を考慮した上で、円筒302あるいは円柱304のうちいずれを使用するかを決定することが望ましい。
Further, as shown in the lower part of FIG. 18-2, the
なお、円柱304のみでざぐり部800を形成する場合には、プレス方向の前方側に向って大きくなるテーパーを設けておくことが望ましい。すなわち円柱304の軸方向断面が台形状の円柱とすることが望ましい。このようにすることで、熱間拡張成形した後の金属ビレット200から、円筒302を取り外しやすくなる。
When the
なお、上記円筒302および円柱304の軸方向に垂直な断面の形状を変更することによって所望の断面形状を備えたざぐり部800を成形することができる。例えば、軸方向に垂直な断面の形状を多角形にすることによって、内面形状が多角形のざぐり部800を形成することができる。このようにすることで、底付容器の外形に合わせたざぐり部を形成することができるため、ざぐり部における径方向の肉厚を一定に保つことができる。
The
図19−1〜図19−3は本発明に係る製造方法で成形できる底付容器の例を示した軸方向断面図である。図19−1および図19−2に示す底付容器1は、上記説明において、円筒あるいは円柱の径を適宜選択することによって成形できる。図19−3は底部に二段のざぐり部800を設けた例である。二段のざぐり部800を設けるには、例えば、径の異なる二個の円柱を積み重ねた形状をした、軸方向の断面が凸形の成形冶具を金属ビレット200の底に設置することで成形できる。また、径および高さの異なる二個の円筒を、金属ビレット200の底に設置することでも成形できる。また円筒の外側面に、軸方向に対して段部を設けて使用してもよい。
19-1 to 19-3 are axial cross-sectional views showing examples of a bottomed container that can be formed by the manufacturing method according to the present invention. The bottomed
(実施の形態4)
図20−1、図20−2は、この発明の実施の形態4に係る底付容器を示す軸方向断面図である。この底付容器1は、実施の形態1に示した製造方法において、熱間拡張成形前に成形した張出部201(図2−2参照)をそのまま容器のフランジとして利用する点に特徴がある。使用済み核燃料収納容器であるキャスクは、一次蓋と二次蓋との間に数気圧のヘリウムガスを封入しているため、二次蓋の取付け部には大きな力がかかる。また、二次蓋は落下の衝撃を受ける場合もあるので、二次蓋の取付け部であるフランジ部は強固な構造であることが求められる。本発明に係る容器は、フランジを胴体と一体として成形しており、また胴体の径よりも大きくしてあるのでボルトを二列に配置する等の手段もとりやすい。したがって、二次蓋をより強固に固定することができる。
(Embodiment 4)
20-1 and 20-2 are axial sectional views showing a bottomed container according to
従来のキャスクではフランジ部を別に製造してキャスク胴と溶接して取付けていたため、製造に手間を要していた。本発明の製造方法によれば、端面形状に優れた底付の厚肉容器を製造できるため、容器端面に形成した張出部201(図2−2参照)をほとんど加工せずにフランジとして利用できる。したがって、溶接および溶接後熱処理工程を省略することができ、製造工程を簡略にできる。なお、図20−1〜図20−3では、熱間拡張成形前に成形した張出部201(図2−2参照)をそのまま容器のフランジとして利用しているが、この張出部201を切削加工等によって取り除き容器開口部の内側に加工を施して、これまで使用されてきた張り出しのないフランジを形成することもできる。この場合もフランジ部と胴体とが一体に成形されているため、強度および密閉性を十分に確保できる。
In the conventional cask, since the flange portion is separately manufactured and welded to the cask body, it takes time and effort. According to the manufacturing method of the present invention, a thick-walled container with a bottom having an excellent end surface shape can be manufactured, so that the overhang 201 (see FIG. 2-2) formed on the end surface of the container is used as a flange with almost no processing. it can. Therefore, the welding and post-weld heat treatment steps can be omitted, and the manufacturing process can be simplified. In FIGS. 20-1 to 20-3, the overhang portion 201 (see FIG. 2-2) formed before the hot expansion molding is used as it is as the flange of the container, but this
(実施の形態5)
つぎに、底付容器1の別の製造方法について説明する。図21−1〜図26−4は、図12−1、図12−2に示したキャスク100の底付容器1の製造工程を示す説明図である。この底付容器1の成形は、据え込み工程と押し抜き絞り工程とを組み合わせて行われる。
(Embodiment 5)
Next, another method for manufacturing the bottomed
まず、プレス加工機(図示省略)のスライドテーブル20上にリング状の第1ダイス21、第2ダイス22および第3ダイス23を積み重ね、この第1ダイス21〜第3ダイス23の中に第1加圧台24、第2加圧台25および第3加圧台26を配置し、型を構成する(図21−1)。金属ビレットWの上面には穿孔ポンチ27が位置する。この穿孔ポンチ27は、プレス加工機のパンチに取付けたステム28によって加圧される(図21−2)。金属ビレットWは、前記第1ダイス21内に設置される。当該金属ビレットWは真空鋳造により成形した低炭素鋼またはステンレス鋼からなり、上面が円形で下面が上面より小さな円形となる円錐台形状である(傾斜面角度は図示省略)。加圧加工時、金属ビレットWは1000℃〜1200℃の範囲内に加熱されている。当該加熱は電気炉にて行い、赤めた状態でスライドテーブル20上に設置する。なお、ここで第1ダイス21と金属ビレットWとの間に、上述した円筒302および環状の金属板303(図18−1参照)を設け、底部にざぐり部を形成してもよい。
First, a ring-shaped first die 21,
つぎに、金属ビレットWを設置したら、穿孔ポンチ27を加圧して据え込み加工を行う(図21−3)。第1ダイス21の内端部は開口形状になっているから、穿孔ポンチ27と第1ダイスの開口部分21aとの間に素材が流れ、金属ビレットWが皿状に変形する。続いて、吊冶具29を用いて第1ダイス21ごとステム28を吊り上げ(図21−4)、スライドテーブル20を移動させて搬出し、第1加圧台24を取り外す((図21−5)。
Next, when the metal billet W is installed, the punching
第1ダイス21ごと金属ビレットWを吊り上げたら、この状態で第2ダイス22上にスペーサ30を設置する(図22−1)。続いて、スライドテーブル20を移動させて型を搬入し(図22−2)、そのまま穿孔ポンチ27を押し下げ、第1ダイス21により押し抜き絞り加工を施す(図22−3)。これにより、金属ビレットWが第1ダイス21を通過するときに頂部の皿状部分が絞られ、カップ形状になって第2ダイス22内に位置する。つぎに、ステム28および吊冶具29とを上方に退避させ、スライドテーブル20を移動させて金属ビレットWおよび型を搬出するとともにスペーサ30を取り外す(図22−4)。
When the metal billet W is lifted together with the
この状態で穿孔ポンチ27は、カップ形状になった金属ビレットWの底に残る(図23−1)。つぎに、スペーサ30を取り外した状態でステム28を降下させ、穿孔ポンチ27により加圧する(図23−2)。これによって金属ビレットWがさらに据え込まれ、第2ダイス22の開口部分22aと穿孔ポンチ27との間から素材が流れて、金属ビレットWが変形する。続いて、吊冶具29を用いて第2ダイス22を金属ビレットWごと吊り上げる(図23−3)。この状態でスライドテーブル20を移動させて型を搬出し、第2加圧台25を取り外す(図23−4)。
In this state, the punching
つぎに、第3ダイス23上にスペーサ31を設置する(図24−1)。続いて、スライドテーブル20を移動させて型を搬入し(図24−2)、そのまま穿孔ポンチ27を押し下げ、第2ダイス22により押し抜き絞り加工を施す(図24−3)。これにより、金属ビレットWが第2ダイス22を通過するときに腹部が絞られてカップ状になる。つぎに、ステム28および吊冶具29とを上方に退避させ、スライドテーブル20を移動させて金属ビレットWおよび型を搬出するとともにスペーサ31を取り外す(図24−4)。この状態で穿孔ポンチ27は、カップ形状になった金属ビレットWの底に残ることになる。
Next, the
つぎに、スライドテーブル20を移動させて金属ビレットWをステム28の下方に位置させ(図25−1)、ステム28を降下させて穿孔ポンチ27により金属ビレットWを加圧する(図25−2)。これによって金属ビレットWがさらに据え込まれ、第3ダイス23の開口部分23aと穿孔ポンチ27との間から素材が流れて、金属ビレットWが変形する。続いて、吊冶具29を用いて第3ダイス23を金属ビレットWごと吊り上げる(図25−3)。この状態でスライドテーブル20を移動させて、第3加圧台26を取り外す(図25−4)。
Next, the slide table 20 is moved so that the metal billet W is positioned below the stem 28 (FIG. 25-1), the
つぎに、スライドテーブル20上にスペーサ32を設置する(図26−1)。続いて、スライドテーブル20を移動させてスペーサ32を搬入し(図26−2)、そのまま穿孔ポンチ27を押し下げ、第3ダイス23により押し抜き絞り加工を施す(図26−3)。これにより、金属ビレットWが第3ダイス23を通過するときにその腹部が絞られる。つぎに、ステム28および吊冶具29とを上方に退避させ、スライドテーブル20を移動させて金属ビレットWを搬出するとともにスペーサ32を取り外す(図26−4)。この状態で穿孔ポンチ27は、カップ形状になった金属ビレットWの底に残っているが、このまま底付容器1の底として使用する。なお、穿孔ポンチ27を取り除いて使用することも可能である。また、スライドテーブル20を移動させてスペーサ32を搬入したときに(図26−2)、スペーサ32の内部に円筒スペーサ302(図2−5下段参照)を設けて、穿孔ポンチ27によって金属ビレットWの底部を打ち抜けば、この方法によっても円筒容器を成形できる。
Next, the
上記成形が終了したら、所定の熱処理を施し、底付容器内面の機械加工を行う。このようにして成形した底付容器1は、金属ビレットWからの断面減少率が40%程度になる。また、通常の後方押出成形により底付容器を成形する場合に比べると、後方押出成形による場合は、底付容器の底部が厚くなり、キャスクの重量増加を招くことになる。また、プレス機械に大きな圧力を持ったものが必要になり、底付容器の規模によっては製造できない場合がある。これに対して、この実施の形態に係る製造方法によれば、上記のように据え込みと押し抜き絞りとを組み合わせて成形を行うので、据え込み時或いは絞り時の圧力がそれぞれ小さくてよい。このため、従来から使用されている大型のプレス加工機を用いて成形することが可能になる。
When the above molding is completed, a predetermined heat treatment is performed to machine the inner surface of the bottomed container. The bottomed
図27−1〜図27−4は、上記底付容器の他の製造方法を示す説明図である。上記製造方法では、これまで説明したように、円筒形状の穿孔ポンチ27および加圧台24〜26と、内部円リング形状のダイス21〜23を用いていたが、これら穿孔ポンチ27などはこれらの形状に限定されない。例えば27−2に示すように、底付容器1の外形を8角形にする場合には、第1ダイス21b〜第3ダイスの内部形状を8角形にすればよい。この場合、ダイス内に設置する加圧台24bも8角形になる。
FIGS. 27-1 to 27-4 are explanatory diagrams illustrating another method for manufacturing the bottomed container. In the above manufacturing method, as described above, the
また、底付容器1の内形を8角形にする場合には、図27−3に示すように、穿孔ポンチ27cを8角柱にすればよい。この場合の金属ビレットWは、8角錐台形状になる(テーパー角度の詳細は図示省略)。さらに、底付容器1の内形を段付とする場合には、図27−4に示すように、穿孔ポンチ27dを段付き形状の角柱にすればよい。なお、図示しないが、底付容器の内外形を8角形にする場合には、図27−2に示したダイス21bと、図27−3に示した穿孔ポンチ27cを用いればよい。また、8角形以外であっても、当該発明の製造方法によれば、穿孔ポンチ、ダイスなどの形状を変えることで上記同様に成形可能である。なお、図27−3に示した穿孔ポンチ27cおよび図27−3に示した27dは上記実施の形態1に係る製造方法にも適用できる。
Further, when the inner shape of the bottomed
図28−1〜図28−6は、異なる製造方法の実施の形態を示す説明図である。この製造方法は、ステム51をプレス加工機のスライドテーブル52上に設置するとともにこのステム51の頂部に穿孔ポンチ53を取付け、加圧台54をプレス加工機のパンチ55に取付けることで実現する。すなわち、図28−1に示すように、穿孔ポンチ53に金属ビレットWを載せ、プレス加工機のパンチ55を降下させることで、第1ダイス56による金属ビレットWの据え込み加工を行う。
FIG. 28-1 to FIG. 28-6 are explanatory views showing embodiments of different manufacturing methods. This manufacturing method is realized by installing the
つぎに、金属ビレットWの下端が皿状に変形したら、パンチ55を退避させて金属ビレットWごと搬出する(図示省略)。そして、第1ダイス56の上部に複数のスペーサ57を載せ、パンチ55の下方に搬入する。また、加圧台54は、パンチ55から取り外しておく。この状態でパンチ55を降下させて加圧すると、図28−2に示すように、第1ダイス56により金属ビレットWが絞られる。この第1ダイス56は、そのまま下方に退避する。
Next, when the lower end of the metal billet W is deformed into a dish shape, the
つぎに、上記同様に金属ビレットWを搬出してスペーサ57を取り外すとともに加圧台54を取付け、再びパンチ55の下方に搬入する(図示省略)。また、パンチ55側には、第2ダイス58が取付けられる。この状態でパンチ55を降下させ、金属ビレットWを据え込み加圧する(図28−3)。続いて、一旦、金属ビレットWを搬出してからその第2ダイス58上に複数のスペーサ59を設置するとともに加圧台54を取り外し、再び搬入する。そして、この状態でパンチ55を降下させて加圧すると、図28−4に示すように、底付容器1の腹部が絞られる。この第2ダイス58は、このまま下方に退避する。
Next, the metal billet W is carried out in the same manner as described above, the
続いて、上記同様、金属ビレットWを搬出してスペーサ59を取り外し、再びパンチ55の下方に搬入する(図示省略)。また、パンチ55側には、第3ダイス60および加圧台54が取付けられる。この状態でパンチ55を降下させて金属ビレットWを加圧すると、図28−5に示すように、金属ビレットWがさらに変形する。そして、一旦、金属ビレットWを搬出してからその第3ダイス60上に複数のスペーサ61を設置するとともに加圧台54を取り外し、再び搬入する。そして、この状態でパンチ55を降下させて加圧すると、図28−6に示すように、底付容器1の腹部が絞られる。この第3ダイス60は、このまま下方に退避する。なお、本発明の方法に使用できる材料は炭素鋼、ステンレス鋼、低合金鋼等の鉄系材料の外、ニッケル合金やアルミ合金、銅合金、マグネシウム合金などの非鉄金属も含まれる。
Subsequently, similarly to the above, the metal billet W is carried out, the spacer 59 is removed, and it is carried again below the punch 55 (not shown). A
具体的な成形条件について説明する。低炭素鋼の金属ビレットを用いてこれを1000℃に加熱し、歪速度を0.1〜1sとするとき、その変形抵抗は、1.5〜3kgf/mm2となる。例えば、1mの長さを1分で押し抜くとして、外径2500mmから2200mmへの減少を30度ダイスで行う場合、内径を1420mmとすると、歪は、
ln((25002−14202)/(22002−14202))=0.4
となり、これを時間(2500−2200/2/tan30°)/(1000/60)=15.6secで加工することになる。したがって、このときの歪速度は0.025-1sとなる。
Specific molding conditions will be described. When a low billet steel billet is heated to 1000 ° C. and the strain rate is 0.1 to 1 s, the deformation resistance is 1.5 to 3 kgf / mm 2 . For example, assuming that the length of 1 m is punched out in 1 minute and the outer diameter is reduced from 2500 mm to 2200 mm with a 30-degree die, if the inner diameter is 1420 mm, the strain is
ln ((2500 2 -1420 2 ) / (2200 2 -1420 2 )) = 0.4
This is processed at time (2500-2200 / 2 / tan30 °) / (1000/60) = 15.6 sec. Therefore, the strain rate at this time is 0.025 −1 s.
つぎに、押し抜き力は、変形抵抗が3kgf/mm2のとき摩擦係数を0.3とすると、
3×π/4×(22002−14202)×ln((25002−14202)/(22002−14202))×(1+0.1×0.3/tan30°)+4π/(6・3・√3)=5460640kgf
となる。しかし、初期には温度が高いので、押し抜き力は半分の2730tonfになる。また、押し抜き時に底が抜けないための最終厚みは、
540640/(3/√3)/π/1420=707mm
であり、したがってこれ以上が必要となる。
Next, when the punching force is 0.3 kgf when the deformation resistance is 3 kgf / mm 2 ,
3 × π / 4 × (2200 2 -1420 2 ) × ln ((2500 2 -1420 2 ) / (2200 2 -1420 2 )) × (1 + 0.1 × 0.3 / tan 30 °) + 4π / (6 · 3.√3) = 5460640kgf
It becomes. However, since the temperature is high at the initial stage, the punching force is half of 2730 tonf. In addition, the final thickness to prevent the bottom from coming out when
540640 / (3 / √3) / π / 1420 = 707 mm
Therefore, more is needed.
製品長4885mmのとき素材長は、
4885×(22002−14202)/22002=2850mm
であるから、一回の据え込み量を1/3の950mm、型拘束部までの高さを最終底厚みの700mmとすると、必要な据え込み力は、
3×π/4×14202×(1+0.3×1420/700/2)=6196700kgf
となる。この程度の圧力であれば、使用実績のある8000tonプレスによって成形可能である。
When the product length is 4885mm, the material length is
4885 × (2200 2 -1420 2 ) / 2200 2 = 2850 mm
Therefore, if the amount of upsetting at one time is 1/3 of 950 mm and the height to the mold restraining part is 700 mm of the final bottom thickness, the required upsetting force is
3 × π / 4 × 1420 2 × (1 + 0.3 × 1420/700/2) = 6196700 kgf
It becomes. With such a pressure, it can be molded by an 8000 ton press that has been used.
これに対して、後方押出成形する場合の押出し力は、
3×π/4×22002×(ln(22002/(22002−14202))×(1+2×0.5/tan45°))+4π/(4・3・√3)=19186103kgf
となるから、20000tonプレスが必要になる。
On the other hand, the extrusion force in the case of backward extrusion molding is
3 × π / 4 × 2200 2 × (ln (2200 2 / (2200 2 -1420 2 )) × (1 + 2 × 0.5 / tan 45 °)) + 4π / (4 · 3 · √3) = 19186103 kgf
Therefore, a 20000 ton press is required.
(付記)
つぎの発明に係る厚物金属製円筒物または円筒容器の熱間プレス成形法は、プレス方向の前方側はコンテナの内径よりも小さい外径または対角線長さの外径をもつ断面形状の部材もしくはコンテナの内径と同等の対角線長さの外径をもつ断面形状の部材で、また後方側はコンテナの内径と同等な外径または対角線長さをもつ断面形状の部材からなる異径断面形状の継目無金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入し、しかる後ポンチで該継目無金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工する事を特徴とする。
(Appendix)
In the hot press molding method for a thick metal cylinder or cylindrical container according to the next invention, the front side in the pressing direction is a member having a cross-sectional shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the container or an outer diameter of a diagonal length. A seam with a different cross-sectional shape consisting of a member with a cross-sectional shape with an outer diameter equivalent to the inner diameter of the container and a cross-sectional member with an outer diameter or diagonal length equivalent to the inner diameter of the container on the rear side The metalless billet is heated to a press processing temperature and then charged into a press molding container, and then pressed while punching the center of the workpiece of the seamless metal billet with a punch.
このプレス成形法では、プレス後方側の厚肉部分の金属をコンテナ内を充満させながら加工されるため拘束力を高め、継目無金属ビレットの据え込み現象を抑制し、端面形状を良好にする。またプレス前方側は、プレス後方側から金属が供給され且つ高温度に加熱された鋼の良好な塑性加工の作用効果が伴って側方に押し広げられながら加工されるため、コンテナの空間を充満し成形されるため、継目無金属ビレットから、所定形状のプレス製品に製造される。この結果、継目無金属ビレットがプレス成形荷重を低減させ且つ製品歩留りを向上させ、さらに端面形状の優れたプレス成形品が得られる。 In this press molding method, since the metal in the thick portion on the rear side of the press is processed while filling the container, the restraining force is increased, the upsetting phenomenon of the seamless metal billet is suppressed, and the end face shape is improved. In addition, the front side of the press is processed while being expanded to the side with the effect of good plastic working of steel that is supplied with metal from the rear side of the press and heated to a high temperature, thus filling the space of the container Therefore, it is manufactured from a seamless metal billet into a pressed product having a predetermined shape. As a result, the seamless metal billet reduces the press molding load and improves the product yield, and further, a press molded product having an excellent end face shape can be obtained.
つぎの発明に係る厚物金属製円筒物または円筒容器の熱間プレス成形法は、プレス方向の前方側はコンテナの内径よりも小さい外径または対角線長さの外径をもつ断面形状の部材もしくはコンテナの内径と同等の対角線長さの外径をもつ断面形状の部材で、また後方側はコンテナの内径と同等な外径または対角線長さをもつ断面形状の部材からなる異径断面形状の継目無金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入し、前記金属ビレットを押し込むことにより当該金属ビレットのプレス方向の後方側を前記成形用コンテナの入口側端部に延出させ、しかる後ポンチで該継目無金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工することを特徴とする。 In the hot press molding method for a thick metal cylinder or cylindrical container according to the next invention, the front side in the pressing direction is a member having a cross-sectional shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the container or an outer diameter of a diagonal length. A cross-section member with an outer diameter of the diagonal length equivalent to the inner diameter of the container, and a cross section member having a cross-section shape with an outer diameter or diagonal length equivalent to the inner diameter of the container on the rear side After the metal-free billet is heated to the press processing temperature, it is inserted into the press-molding container, and the metal billet is pushed in so that the rear side in the pressing direction of the metal billet extends to the inlet side end of the molding container. After that, it is characterized in that it is pressed while punching the center of the workpiece of the seamless metal billet with a punch.
この厚物金属製円筒物または円筒容器の熱間プレス成形法は、熱間拡張成形前にコンテナの胴部上に金属ビレットのプレス方向の後方側を延出させる工程を含んでいる。この延出部は、熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する作用があるため、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなって、プレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。またプレス前方側は、プレス後方側から金属が供給され且つ高温度に加熱された鋼の良好な塑性加工の作用効果が伴って側方に押し広げられながら加工されるため、コンテナの空間を充満し成形されるため、継目無金属ビレットから、所定形状のプレス製品に製造される。これらの相互作用によって、この製造方法では、後方押出し法等と比較して小さなプレス圧力で厚肉の容器を成形できる。 This hot metal cylindrical or cylindrical container hot press forming method includes a step of extending the rear side of the metal billet in the press direction on the body of the container before hot expansion forming. Since this extending portion has an action of locking the metal billet to the container end during hot expansion molding, the restraint between the container and the metal billet becomes stronger, and upsetting on the front side in the press direction can be suppressed. . In addition, the front side of the press is processed while being spread laterally with the effect of good plastic working of the steel that is supplied with metal from the rear side of the press and heated to a high temperature, thus filling the container space Therefore, it is manufactured from a seamless metal billet into a pressed product having a predetermined shape. Due to these interactions, in this manufacturing method, a thick-walled container can be formed with a smaller pressing pressure than in the backward extrusion method or the like.
つぎの発明に係る金属ビレットは、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成したことを特徴とする。 The metal billet according to the next invention is characterized in that a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction on at least the front side in the pressing direction is formed into a polygon.
この熱間拡張成形用金属ビレットは、少なくともプレス方向の前方側における軸方向に垂直な断面形状を多角形に形成したため、熱間拡張成形時には多角形の各辺を曲げる作用によって金属ビレットをコンテナの内壁方向へ拡張成形する。そして、熱間拡張成形時においてはプレス方向の前方側とコンテナ胴との間に存在する空間に金属ビレットが拡張するため、プレス方向の反対方向へ金属が流れる現象を抑制する。これらの作用によって、この熱間拡張成形用金属ビレットでは、従来と比較して数分の一のプレス圧力で、軸方向の長さと径との比が1以上の厚肉容器を成形できる。また成形後における容器の端部や表面に生ずる欠陥も抑制できる。 Since this metal billet for hot expansion forming has a polygonal cross-sectional shape perpendicular to the axial direction at least on the front side in the pressing direction, the metal billet is bent by the action of bending each side of the polygon during hot expansion forming. Expansion molding toward the inner wall. At the time of hot expansion molding, the metal billet expands into a space existing between the front side in the pressing direction and the container body, so that the phenomenon of metal flowing in the opposite direction to the pressing direction is suppressed. With these actions, this hot-extrusion metal billet can form a thick container having a ratio of axial length to diameter of 1 or more with a press pressure that is a fraction of that of the prior art. Moreover, the defect which arises in the edge part and surface of a container after shaping | molding can also be suppressed.
つぎの発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、プレス方向の前方側における側面またはプレス方向の後方側における側面のうち少なくとも一方に、少なくとも一つの平面を備えたことを特徴とする。 A hot billet forming metal billet according to the next invention is characterized in that at least one of a side surface on the front side in the pressing direction or a side surface on the rear side in the pressing direction is provided with at least one flat surface.
この熱間拡張成形用金属ビレットは、側面に少なくとも一つの平面を備えており、この平面を成形用コンテナの内壁側へ曲げる作用によって拡張成形されるため、熱間拡張成形時に要するプレス圧力は側面が曲面である場合よりも小さくて済む。したがって、従来よりも小さいプレス圧力で、軸方向に長い厚肉の容器を成形できる。また、側面が曲面である場合と比較して、割れ等の内部欠陥も低減できる。 This hot-extrusion metal billet has at least one plane on the side surface, and is expanded by the action of bending the plane toward the inner wall of the molding container. Can be smaller than when the is a curved surface. Therefore, it is possible to form a thick container that is long in the axial direction with a smaller pressing pressure than in the past. Also, internal defects such as cracks can be reduced as compared with the case where the side surface is a curved surface.
つぎの発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、上記熱間拡張成形用金属ビレットにおいて、さらに、前記金属ビレットのプレス方向の前方側に、プレス方向に向かって細くなるテーパーを設けたことを特徴とする。 The metal billet for hot expansion forming according to the next invention is such that, in the metal billet for hot expansion molding, a taper that is tapered toward the pressing direction is further provided on the front side in the pressing direction of the metal billet. Features.
つぎの発明に係る熱間拡張成形用金属ビレットは、上記熱間拡張成形用金属ビレットにおいて、さらに、前記金属ビレットのプレス方向前方側が、プレス方向に向かって段階的に細くなるように少なくとも一以上の段部を設けたことを特徴とする。 The metal billet for hot expansion forming according to the next invention is the above-mentioned metal billet for hot expansion molding, and further, at least one or more so that the front side of the metal billet in the pressing direction is gradually reduced toward the pressing direction. The step portion is provided.
上記の熱間拡張成形用金属ビレットは、熱間拡張成形の最終段階において、プレス方向の前方側における金属が底部周辺に充満するタイミングを遅くできるので、金属ビレットの据込みを抑制できる。その結果、熱間拡張成形時におけるプレス圧力を小さくすることができる。 Since the metal billet for hot expansion forming described above can delay the timing at which the metal on the front side in the press direction fills the periphery of the bottom in the final stage of the hot expansion forming, it is possible to suppress the installation of the metal billet. As a result, the press pressure during hot expansion molding can be reduced.
つぎの発明に係る筒物または容器の製造方法は、金属ビレットを成形用コンテナに装入し、プレス加圧機によって作動する穿孔ポンチによって当該金属ビレットを熱間拡張成形するにあたって、プレス方向の前方側はコンテナの内径以下の対角線長さをもつ外径の断面形状であり、また後方側はコンテナの内径と略同等な外径もつ断面形状である金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入する工程と、前記穿孔ポンチで該金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工する工程と、を備えたことを特徴とする。 In the method for manufacturing a cylinder or a container according to the next invention, when a metal billet is inserted into a molding container and the metal billet is hot expanded by a punching punch operated by a press press machine, the front side in the press direction Is a cross-sectional shape of the outer diameter with a diagonal length equal to or less than the inner diameter of the container, and the rear side is press-molded after heating a metal billet having a cross-sectional shape with an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the container to the pressing temperature And a step of pressing while punching the center of the workpiece of the metal billet with the punching punch.
この方法では、プレス方向の前方側は対角線長さがコンテナの内径よりも小さい四角形断面の金属ビレットを使用するため、プレス方向の前方側における平面で構成された側面を曲げる作用によって、プレス圧力を従来よりも小さくできる。また、金属ビレットのプレス方向の後方側が、プレス方向の前方側の据え込みを抑制するため、端部や容器表面の欠陥も抑制でき、プレス圧力も低減できる。 In this method, a metal billet having a square cross section whose diagonal length is smaller than the inner diameter of the container is used on the front side in the pressing direction, so that the pressing pressure is increased by the action of bending the side surface formed by the plane on the front side in the pressing direction. It can be made smaller than before. In addition, since the rear side of the metal billet in the pressing direction suppresses the upsetting of the front side in the pressing direction, defects on the end and the container surface can be suppressed, and the pressing pressure can be reduced.
つぎの発明に係る筒物または容器の製造方法は、金属ビレットを成形用コンテナに装入し、プレス加圧機によって作動する穿孔ポンチによって当該金属ビレットを熱間拡張成形するにあたって、プレス方向の前方側はコンテナの内径よりも小さい対角線長さの外径をもつ断面形状であり、また後方側はコンテナの内径と略同等な対角線長さをもつ断面形状である金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入する工程と、ポンチで該金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工する工程と、を備えたことを特徴とする。 In the method for manufacturing a cylinder or a container according to the next invention, when a metal billet is inserted into a molding container and the metal billet is hot expanded by a punching punch operated by a press press machine, the front side in the press direction Is a cross-sectional shape having an outer diameter with a diagonal length smaller than the inner diameter of the container, and a metal billet having a cross-sectional shape with a diagonal length substantially equal to the inner diameter of the container on the rear side is heated to a pressing temperature. It is characterized by comprising a step of charging into a post-press molding container and a step of pressing while punching the center of the workpiece of the metal billet with a punch.
この方法では、プレス方向の前方側は対角線長さがコンテナの内径よりも小さい四角形断面の金属ビレットを使用するため、プレス方向の前方側における平面で構成された側面を曲げる作用によって、プレス圧力を従来よりも小さくできる。また、この方法に使用する金属ビレットはプレス方向の前方側および後方側ともに角断面形状であるため、丸断面形状と比較して金属ビレットを比較的容易に加工できる。 In this method, a metal billet having a square cross section whose diagonal length is smaller than the inner diameter of the container is used on the front side in the pressing direction, so that the pressing pressure is increased by the action of bending the side surface formed by the plane on the front side in the pressing direction. It can be made smaller than before. Further, since the metal billet used in this method has an angular cross-sectional shape on both the front side and the rear side in the pressing direction, the metal billet can be processed relatively easily as compared with the round cross-sectional shape.
つぎの発明に係る筒物または容器の製造方法は、金属ビレットを成形用コンテナに装入し、プレス加圧機によって作動する穿孔ポンチによって当該金属ビレットを熱間拡張成形するにあたって、プレス方向の前方側はコンテナの内径よりも小さい外径をもつ断面形状であり、また後方側はコンテナの内径と略同等な外径をもつ断面形状である金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入する工程と、ポンチで該金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工する工程と、を備えたことを特徴とする。 In the method for manufacturing a cylinder or a container according to the next invention, when a metal billet is inserted into a molding container and the metal billet is hot expanded by a punching punch operated by a press press machine, the front side in the press direction Is a cross-sectional shape with an outer diameter smaller than the inner diameter of the container, and the rear side is a container for press molding after heating a metal billet having a cross-sectional shape substantially equal to the inner diameter of the container to the press working temperature And a step of pressing while punching the center of the workpiece of the metal billet with a punch.
上記の容器の製造方法では、プレス方向の前方側は対角線長さがコンテナの内径よりも小さい円形断面であるため、金属ビレットと成形用コンテナの内壁との間に生ずる空間へ、金属ビレットが拡張する。このため、プレス圧力を従来よりも小さくできる。また、金属ビレットのプレス方向の後方側がプレス方向の前方側の据え込みを抑制するため、端部や容器表面の欠陥も抑制でき、プレス圧力も低減できる。 In the container manufacturing method described above, the metal billet is expanded to the space formed between the metal billet and the inner wall of the molding container because the diagonal length of the front side in the pressing direction is smaller than the inner diameter of the container. To do. For this reason, a press pressure can be made smaller than before. In addition, since the rear side of the metal billet in the pressing direction suppresses the upsetting of the front side in the pressing direction, defects on the end and the container surface can be suppressed, and the pressing pressure can be reduced.
つぎの発明に係る筒物または容器の製造方法は、金属ビレットを成形用コンテナに装入し、プレス加圧機によって作動する穿孔ポンチによって当該金属ビレットを熱間拡張成形するにあたって、プレス方向の前方側はコンテナの内径以下の対角線長さをもつ外径の断面形状で、また後方側はコンテナの内径と略同等な外径もつ断面形状である金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入する工程と、前記金属ビレットを押し込むことにより当該金属ビレットのプレス方向の後方側を前記成形用コンテナの入口側端部に延出させる工程と、前記穿孔ポンチで該金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工する工程と、を備えたことを特徴とする。 In the method for manufacturing a cylinder or a container according to the next invention, when a metal billet is inserted into a molding container and the metal billet is hot expanded by a punching punch operated by a press press machine, the front side in the press direction Is a cross-sectional shape of the outer diameter with a diagonal length equal to or less than the inner diameter of the container, and the rear side is for press forming after heating a metal billet having a cross-sectional shape with an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the container to the press working temperature A step of charging the container, a step of extending the rear side in the pressing direction of the metal billet to the inlet side end of the molding container by pushing the metal billet, and processing the metal billet with the punching punch And a step of pressing while drilling the center of the object.
この筒物または容器の製造方法は、熱間拡張成形前にコンテナの胴部上に金属ビレットのプレス方向の後方側を延出させる工程を含んでいる。この延出部は、熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する作用があるため、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなって、プレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、プレス方向の前方側は対角線長さがコンテナの内径よりも小さい四角形断面の金属ビレットを使用するため、四角形断面の各辺を曲げる作用によって拡張成形される。また、金属ビレットのプレス方向の後方側が、プレス方向の前方側の据え込みを抑制する。これらの相互作用によって、この製造方法では、後方押出し法等と比較して小さなプレス圧力で厚肉の容器を成形できる。 This manufacturing method of a cylinder or a container includes a step of extending the rear side of the metal billet in the pressing direction on the body portion of the container before hot expansion forming. Since this extending portion has an action of locking the metal billet to the container end during hot expansion molding, the restraint between the container and the metal billet becomes stronger, and upsetting on the front side in the press direction can be suppressed. . Further, since a metal billet having a square cross section whose diagonal length is smaller than the inner diameter of the container is used on the front side in the pressing direction, it is expanded by the action of bending each side of the square cross section. Further, the rear side of the metal billet in the pressing direction suppresses the upsetting of the front side in the pressing direction. Due to these interactions, in this manufacturing method, a thick-walled container can be formed with a smaller pressing pressure than in the backward extrusion method or the like.
つぎの発明に係る筒物または容器の製造方法は、金属ビレットを成形用コンテナに装入し、プレス加圧機によって作動する穿孔ポンチによって当該金属ビレットを熱間拡張成形するにあたって、プレス方向の前方側はコンテナの内径よりも少さい対角線長さの外径をもつ断面形状であり、また後方側はコンテナの内径と略同等な対角線長さをもつ断面形状である金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入する工程と、前記金属ビレットを押し込むことにより当該金属ビレットのプレス方向の後方側を前記成形用コンテナの入口側端部に延出させる工程と、ポンチで該金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工する工程と、を備えたことを特徴とする。 In the method for manufacturing a cylinder or a container according to the next invention, when a metal billet is inserted into a molding container and the metal billet is hot expanded by a punching punch operated by a press press machine, the front side in the press direction Is a cross-sectional shape with a diagonal length smaller than the inner diameter of the container, and the rear side is heated to a pressing temperature with a metal billet with a diagonal length approximately equal to the inner diameter of the container. A step of inserting the metal billet into the press-side container, a step of extending the rear side of the metal billet in the pressing direction to the inlet side end of the molding container, and a punch And a step of performing press working while drilling the work center of the billet.
この筒物または容器の製造方法は、熱間拡張成形前にコンテナの胴部上に金属ビレットのプレス方向の後方側を延出させる工程を含んでいる。この延出部は、熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する作用があるため、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなって、プレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、プレス方向の前方側は対角線長さがコンテナの内径よりも小さい四角形断面の金属ビレットを使用するため、四角形断面の各辺を曲げる作用によって拡張成形される。また、金属ビレットのプレス方向の後方側が、プレス方向の前方側の据え込みを抑制する。これらの相互作用によって、この製造方法では、後方押出し法等と比較して小さなプレス圧力で厚肉の容器を成形できる。さらに、この方法に使用する金属ビレットはプレス方向の前方側および後方側ともに角断面形状であるため、一方が丸断面形状の金属ビレットと比較して金属ビレットの加工が比較的容易である。 This manufacturing method of a cylinder or a container includes a step of extending the rear side of the metal billet in the pressing direction on the body portion of the container before hot expansion forming. Since this extending portion has an action of locking the metal billet to the container end during hot expansion molding, the restraint between the container and the metal billet becomes stronger, and upsetting on the front side in the press direction can be suppressed. . Further, since a metal billet having a square cross section whose diagonal length is smaller than the inner diameter of the container is used on the front side in the pressing direction, it is expanded by the action of bending each side of the square cross section. Further, the rear side of the metal billet in the pressing direction suppresses the upsetting of the front side in the pressing direction. Due to these interactions, in this manufacturing method, a thick-walled container can be formed with a smaller pressing pressure than in the backward extrusion method or the like. Furthermore, since the metal billet used in this method has a square cross-sectional shape on both the front side and the rear side in the pressing direction, it is relatively easy to process the metal billet as compared with a metal billet having a round cross-sectional shape.
つぎの発明に係る筒物または容器の製造方法は、金属ビレットを成形用コンテナに装入し、プレス加圧機によって作動する穿孔ポンチによって当該金属ビレットを熱間拡張成形するにあたって、プレス方向の前方側はコンテナの内径よりも少さい外径をもつ断面形状であり、また後方側はコンテナの内径と略同等な外径をもつ断面形状である金属ビレットを、プレス加工温度に加熱した後プレス成形用コンテナに装入する工程と、前記金属ビレットを押し込むことにより当該金属ビレットのプレス方向の後方側を前記成形用コンテナの入口側端部に延出させる工程と、ポンチで該金属ビレットの加工物中心を穿孔しながらプレス加工する工程と、を備えたことを特徴とする。 In the method for manufacturing a cylinder or a container according to the next invention, when a metal billet is inserted into a molding container and the metal billet is hot expanded by a punching punch operated by a press press machine, the front side in the press direction Is a cross-sectional shape with an outer diameter smaller than the inner diameter of the container, and the rear side is for press molding after heating a metal billet having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the container to the press working temperature A step of inserting the metal billet, a step of extending the rear side of the metal billet in the pressing direction to an end of the inlet side of the molding container by pushing the metal billet, and a center of the workpiece of the metal billet with a punch. And a step of pressing while drilling.
この筒物または容器の製造方法は、熱間拡張成形前にコンテナの胴部上に金属ビレットのプレス方向の後方側を延出させる工程を含んでいる。この延出部は、熱間拡張成形時に金属ビレットをコンテナ端部に係止する作用があるため、コンテナと金属ビレットとの拘束がより強くなって、プレス方向の前方側における据え込みを抑制できる。また、金属ビレットのプレス方向の後方側は成形用コンテナの内径と略同径であるため、プレス方向の前方側の据え込みを抑制できる。これらの相互作用によって、この製造方法では、後方押出し法等と比較して小さなプレス圧力で厚肉の容器を成形できる。さらに、この方法に使用する金属ビレットはプレス方向の前方側および後方側ともに断面形状が円形であるため、断面形状が異なる金属ビレットと比較して加工が比較的容易である。 This manufacturing method of a cylinder or a container includes a step of extending the rear side of the metal billet in the pressing direction on the body portion of the container before hot expansion forming. Since this extending portion has an action of locking the metal billet to the container end during hot expansion molding, the restraint between the container and the metal billet becomes stronger, and upsetting on the front side in the press direction can be suppressed. . Moreover, since the rear side of the metal billet in the pressing direction is substantially the same diameter as the inner diameter of the molding container, it is possible to suppress the upsetting of the front side in the pressing direction. Due to these interactions, in this manufacturing method, a thick-walled container can be formed with a smaller pressing pressure than in the backward extrusion method or the like. Furthermore, since the metal billet used in this method has a circular cross-sectional shape on both the front side and the rear side in the pressing direction, it is relatively easy to process as compared with metal billets having different cross-sectional shapes.
以上のように、本発明に係る底付容器の製造装置及び熱間拡張成形用金属ビレットは、胴部と底部とを一体に成形した厚肉容器、または大型プレス機のシリンダとして使用できる厚肉の筒物の製造に有用であり、特に、製造に手間を要せず前記厚肉容器や厚肉の筒物を製造することに適している。 As described above, the manufacturing apparatus of a bottomed container and the hot billet forming metal billet according to the present invention are a thick-walled container in which a body part and a bottom part are integrally formed, or a thick-walled container that can be used as a cylinder of a large press machine. This is useful for manufacturing the thick container and particularly for manufacturing the thick container and the thick tube without requiring labor.
100 キャスク
1 底付容器
1a 胴部
1b 底部
2 レジン
3 バスケット
4 外筒
5 一次蓋
6 二次蓋
7、8 レジン
9 遮蔽体
10 内部フィン
20 スライドテーブル
21〜23 ダイス
21a 開口部分
24〜26 加圧台
28 ステム
29 吊冶具
30〜32 スペーサ
W、200 金属ビレット
201 張り出し部
202 リム
203 突起
300、300a、300b コンテナの胴部
301 コンテナの底部
302 円筒状のスペーサ
303 環状の金属板
304 円柱
305 金属板
310 位置決めガイド
350 空間
400 大型ポンチ
27、410、411 穿孔ポンチ
800 ざぐり部
900、910、920 軸方向に垂直な断面の投影像
950、960、970 軸方向に垂直な断面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
プレス加工機に取付けられ、前記成形用コンテナ内に装入された、前記成形用コンテナの胴部の入口端部と係合する張出部を備える熱間拡張成形用金属ビレットを加圧する穿孔ポンチと、
を備えたことを特徴とする底付容器の製造装置。 A container having at least a container body and a container bottom, wherein the container body and the container bottom are movable relative to the axial direction of the container body; and
A punching punch that pressurizes a hot billet forming metal billet that is attached to a press machine and is inserted into the molding container and has an overhanging portion that engages with an inlet end of a barrel portion of the molding container. When,
An apparatus for producing a bottomed container, comprising:
プレス加工機に取付けられ、前記成形用コンテナ内に装入された、前記成形用コンテナの胴部の入口端部と係合する張出部を備える熱間拡張成形用金属ビレットを加圧する穿孔ポンチと、
を備えたことを特徴とする底付容器の製造装置。 A container body and a container bottom part that are divided at least in the axial direction, the container body part and the container bottom part being movable relative to the axial direction of the container body part; and
A punching punch that pressurizes a hot billet forming metal billet that is attached to a press machine and is inserted into the molding container and has an overhanging portion that engages with an inlet end of a barrel portion of the molding container. When,
An apparatus for producing a bottomed container, comprising:
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