JP2007050433A - バルジ成形方法及びその金型 - Google Patents

Abstract

【課題】バルジ成形加工品にデフォームが残留することを回避する。
【解決手段】拡管加工を行う拡管加工用金型１４は、下型１６及び上型１８を有し、この中の上型１８には、平坦部成形部２２が設けられた入子２４が設置されている。拡管成形体１２の拡管部位２８には、入子２４の平坦部成形部２２によって、弧ＡＲと弦ＣＨの長さ比が０．２％以上１．０％未満となる位置に平坦部２６が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、管状部材に圧力流体を流通させて拡管させる拡管加工を行うバルジ成形方法及びその金型に関する。

長尺であり、且つ長手方向に直交する方向の断面形状・寸法が部位によって相違する中空成形体を作製する手法として、バルジ成形加工が採用されている。直管を原材料とするバルジ成形加工につき具体的に説明すると、先ず、この直管が挟持されて金型に収容され、この状態で、圧力流体（一般的には高圧水）が直管の内部に供給される。

このため、直管の内周壁が圧力流体に押圧され、これにより直管が直径方向外方に膨張する。直管が金型に収容されているので、膨張した部位は最終的に金型で堰止され、このために直管がキャビティに対応する形状に成形加工される。この工程は、拡管工程とも呼称される。

次に、膨張した直管が別の金型に移され、圧縮機構の作用下に前記直管が押圧されて所定の形状に予備成形される。さらに、別の金型で仕上げ成形加工が施され、これにより最終成形品が得られるに至る。

ところで、前記予備成形においては、膨張した直管の一部が圧潰される。この際、直管の圧潰された部位に、例えば、必要以上に陥没したデフォームが形成されることがある。デフォームが生じると、仕上げ成形加工でも除去することは容易ではなく、従って、デフォームが残留した最終成形品が作製されてしまう。

そこで、特許文献１には、デフォームが生じることを回避するべく、中空部材の内部から圧力を付与しながら圧潰を行うことが提案されている。すなわち、成形金型内で最終成形品と同一周長に中空部材を拡管し、次に、同一金型を用い、中空部材の内部に圧力流体を供給しながら上下動するパッドで押圧を行う。

特開平１１−４７８４２号公報

特許文献１記載の技術では、中空部材に１００〜２００気圧（およそ１０〜２０ＭＰａ）もの高圧を付与するようにしている。圧力流体をこのような高圧まで上昇させるには、大規模な設備が必要となる。換言すれば、設備投資の高騰を招く。

結局、特許文献１記載の技術には、圧力流体を高圧にして供給可能な設備を設けなければ、デフォームの発生を回避することができないという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、管状部材に高圧を付与する必要がなく、このために設備投資の高騰を招くこともないバルジ成形方法及びその金型を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、管状部材に圧力流体を流通させて拡管させる拡管工程と、拡管された前記管状部材の一部を押圧して成形加工を施す成形工程とを有するバルジ成形方法であって、
前記成形工程で押圧される部位の中、下記の式（１）で定義される長さ比が０．２％以上１．０％未満となる位置に平坦部を前記拡管工程で設けることを特徴とする。

すなわち、本発明においては、前記長さ比が所定の範囲内となる位置に平坦部が設けられる。このため、余剰の肉のダレによってデフォームが生じることはない。また、長さ比が最大でも１％未満であるので、平坦部を設けた部位の最終寸法が最終成形品の目標寸法に著しく不足することもない。

また、本発明は、管状部材に圧力流体を流通させて拡管させる拡管加工を行うためのバルジ成形用金型であって、
下記の式（１）で定義される長さ比が０．２％以上１．０％未満となる平坦部を前記管状部材に設ける平坦部成形部をキャビティに有し、
前記平坦部成形部は、前記管状部材における次工程で押圧される押圧予定部位を平坦部として成形することを特徴とする。

このような構成とすることにより、該金型で平坦部を有する拡管成形体が作製される。平坦部成形部の寸法が上記した長さ比の範囲内となるように設定されているので、この平坦部が次工程の成形工程で圧潰されてもデフォームが生じることが回避される。また、長さ比が最大でも１％未満であるので、平坦部の肉厚が他の部位に比して著しく相違することもない。

しかも、本発明によれば、デフォームが形成されたとしてもその度合いが著しく小さいので、管状部材の内部に比較的低圧の圧力流体を供給することによってデフォームが復元除去される。従って、特別な設備を設ける必要がないので、設備投資が高騰することはない。すなわち、最終成形品にデフォームが残留することを低コストで回避することが可能となる。

本発明によれば、拡管工程において、弧と弦の長さ比が所定の範囲内である位置に平坦部を設けるようにしている。このため、平坦部が次工程で圧潰されても当該圧潰箇所にデフォームが生じることが抑制される。しかも、長さ比の上限が１％未満であるので、圧潰された平坦部の最終寸法が最終成形品の目標寸法に著しく不足することや、平坦部の肉厚が他の部位に比して著しく相違することが回避される。

すなわち、本発明によれば、デフォームが形成することが回避され、且つ寸法精度も良好なバルジ成形加工品を、特別の設備を設けることなく低コストで得ることができる。

以下、本発明に係るバルジ成形方法につきそれを実施する金型との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、バルジ成形加工が施される直管１０の概略全体斜視図であり、図２は、拡管成形体１２の長手方向に沿う拡管加工用金型１４の要部縦断面図である。すなわち、本実施の形態においては、図１に示す直管１０に対し、図２に示す拡管加工用金型１４によって拡管加工が施され、拡管成形体１２が作製される。なお、図２においては、拡管成形体１２及び拡管加工用金型１４の一部を示している。

図１に示す直管１０は、図示しない挟持機構によって両端側から押圧されるように挟持され、この状態で図２に示す拡管加工用金型１４まで搬送される。拡管加工用金型１４は、下型１６と上型１８とを有し、型締めによってキャビティ２０が形成されるとともに該キャビティ２０に直管１０が収容される。

上型１８の成形面には、略平坦な平坦部成形部２２が設けられた入子２４が着脱可能に設置されている。後述するように、この平坦部成形部２２によって拡管成形体１２に平坦部２６が成形される。

キャビティ２０に収容された直管１０に対し、前記挟持機構を介して圧縮気体等が供給される。これにより直管１０の内部圧力が上昇し、その結果、直管１０が下型１６及び上型１８の成形面に指向して膨張する。

最終的に、直管１０の外周壁は下型１６及び上型１８の成形面に堰止され、これにより図２に示す拡管成形体１２が形成される。

図２から諒解されるように、拡管成形体１２は、拡管部位２８に平坦部２６を設けるようにして作製される。後述するように、この平坦部２６が次工程で押圧される。

ここで、直管１０に対して拡管加工を施し、平坦部２６を設けることなく作製された拡管成形体３０の長手方向側面図を図３に示す。この拡管成形体３０における拡管部位３２の円弧部３３を次工程でＴだけ押圧して弦３４を設けようとすると、実際には、図４に示すように、内方に陥没したデフォーム３６が形成されてしまう。

この理由は、拡管部位３２の円弧部３３を圧潰して弦３４を設けようとした際、円弧部３３が弦３４に比して長いためである。すなわち、円弧部３３が圧潰されることに伴って余剰の肉が中央に流動し、その結果、この肉がダレを生じることによってデフォーム３６が形成される。

デフォーム３６が発生することを回避するべく、拡管工程において弦３４を設けることが想起される。しかしながら、この場合、直管１０が均等に拡管されないので、拡管成形体１２における拡管部位２８の肉厚が均一にならないという不具合がある。

そこで、本実施の形態では、拡管工程において、次工程の予備成形でデフォーム３６が生じず、且つ肉厚に著しい差が生じない程度に平坦部２６を設ける。具体的には、図５に示すように、軸線Ｌ１と平行な線Ｌ２を拡管部位２８に引き、拡管部位２８の仮想円Ｃ１と線Ｌ２との接点によって弦ＣＨと弧ＡＲを設ける。これら弦ＣＨ及び弧ＡＲの長さを求め、次式（１）で定義される長さ比を算出する。

前記平坦部２６は、この長さ比が０．２％以上１．０％未満となる弦ＣＨの位置となるように設けられる。例えば、仮想円Ｃ１の直径が１１３．６ｍｍであるときの弧ＡＲと弦ＣＨの長さ、及び長さ比の関係を図６に示す。

なお、長さ比が０．２％未満では、弧ＡＲと弦ＣＨが略一致してしまう。このため、弧ＡＲの略平坦な部位に弦ＣＨが形成される。また、１．０％以上では、図６に示すように、最終成形品の目標寸法とすることが困難となる。長さ比のより好適な範囲は０．３〜０．６％であり、さらに好適な範囲は０．３５〜０．５％である。なお、図６中の「○」は、デフォーム３６が形成されることがなく、且つ平坦部２６が存在した部位の最終寸法が最終成形品の目標寸法として許容範囲内であったことを意味する。

このように弧ＡＲとの長さ比が所定の範囲内である平坦部２６が、図２に示す拡管加工用金型１４を構成する入子２４の平坦部成形部２２で成形される。勿論、入子２４の寸法は、平坦部２６が、弧ＡＲと弦ＣＨとの長さ比が０．２％以上１．０％未満となる位置に設けられるように設定される。

なお、長さ比は、平坦部成形部２２等の寸法が異なる入子２４を上型１８に設置することで変更することができる。

直管１０に拡管加工が施されて作製された拡管成形体１２は、予備成形ステーションに搬送され、ここで予備成形が施される。すなわち、拡管成形体１２の拡管部位２８が押圧によって圧潰され、これに伴って平坦部２６も圧潰される。

この圧潰の前後で平坦部２６の長さはさほど変化しない。すなわち、圧潰された平坦部２６は、圧潰前に比して極僅かに長くなる程度である。このため、余剰の肉が中央部に流動してダレが生じることがない。換言すれば、デフォーム３６が生じることが回避される。

また、たとえデフォーム３６が生じたとしても、その陥没度合いは小さい。従って、拡管成形体１２の内部に圧力が０．５〜２．０ＭＰａ程度となるように圧縮気体等を供給すれば、デフォーム３６がこの圧縮気体等に押圧されて復元除去される。すなわち、本実施の形態においては、従来技術に係るバルジ成形方法のように、デフォームを復元除去するために圧力流体を著しく高圧に設定する必要がない。このため、設備投資が高騰することもない。

さらに、平坦部２６は、最終成形品において拡管部位２８の他の部位と著しい肉厚差が生じない位置に設けられている。従って、肉厚が略一様な最終成形品を容易に得ることができる。

予備成形が施された拡管成形体１２は、次の仕上げ成形ステーションに搬送され、最終成形品の寸法となるように仕上げられる。拡管成形体１２に平坦部２６が設けられた場合、この平坦部２６が存在していた部位の寸法が最終成形品の目標寸法に不足することもあるが、弧ＡＲと弦ＣＨの長さ比が１．０％未満となる位置に平坦部２６を設けるようにしたので、不足量は極僅かであり、許容範囲内である。

なお、上記した実施の形態では、仮想円Ｃ１が真円として図示される場合を例示して説明したが、図７に示す拡管部位４０におけるなだらかに湾曲した湾曲部４２に平坦部２６を設ける場合、湾曲部４２を円弧として含む内接円ＩＣを図示して弧と弦を求めればよい。この場合においても、弧と弦の長さ比は０．２％以上１．０％未満の範囲内に設定される。

また、拡管加工の後に予備成形を行うことなく仕上げ成形を行うようにしてもよい。

バルジ成形加工が施される直管の概略全体斜視図である。 拡管成形体の長手方向に沿う拡管加工用金型の要部縦断面図である。 平坦部を設けることなく作製された拡管成形体の長手方向側面図である。 図３の拡管成形体を押圧してデフォームが形成された状態を示す拡管成形体の長手方向に沿う側面断面図である。 拡管部位における弦と弧の定義を説明する定義説明図である。 弧と弦の長さ比と加工精度との関係を示す図表である。 別の実施形態に係る拡管成形体の長手方向側面図である。

符号の説明

１０…直管 １４…拡管加工用金型
１６…下型 １８…上型
２０…キャビティ ２２…平坦部成形部
２４…入子 ２６…平坦部
３６…デフォーム ＡＲ…弧
Ｃ１…仮想円 ＣＨ…弦
ＩＣ…内接円

Claims (2)

1. 管状部材に圧力流体を流通させて拡管させる拡管工程と、拡管された前記管状部材の一部を押圧して成形加工を施す成形工程とを有するバルジ成形方法であって、
   前記成形工程で押圧される部位の中、下記の式（１）で定義される長さ比が０．２％以上１．０％未満となる位置に平坦部を前記拡管工程で設けることを特徴とするバルジ成形方法。
   

   
2. 管状部材に圧力流体を流通させて拡管させる拡管加工を行うためのバルジ成形用金型であって、
   下記の式（１）で定義される長さ比が０．２％以上１．０％未満となる平坦部を前記管状部材に設ける平坦部成形部をキャビティに有し、
   前記平坦部成形部は、前記管状部材における次工程で押圧される押圧予定部位を平坦部として成形することを特徴とするバルジ成形用金型。
   

   

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