JP2008173650A - Elbow product with neck and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配管系に使用され、接続用の直管を端部に設けたネック付きエルボに関し、さらに詳しくは、ネック部および曲げ部の全長に亘り、寸法特性(真円度、肉厚変動)に優れるネック付きエルボ製品およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an elbow with a neck which is used in a piping system and is provided with a straight pipe for connection at an end, and more specifically, dimensional characteristics (roundness, wall thickness variation over the entire length of the neck and the bent part) The present invention relates to an elbow product with a neck that is superior to the above and a manufacturing method thereof.
発電および化学プラント等に用いられるエルボ配管は、エルボとエルボの両端に溶接された直管部とから構成される。エルボ配管に用いられるエルボの成形方法としては、押し曲げ方式やマンドレル方式があるが、通常の肉厚寸法品(t/D≦15%)を主体として、マンドレル方式が広く適用されている。 Elbow piping used in power generation and chemical plants is composed of an elbow and a straight pipe welded to both ends of the elbow. As elbow forming methods used for elbow piping, there are a push-bending method and a mandrel method, but the mandrel method is widely applied mainly for normal wall thickness products (t / D ≦ 15%).
マンドレル方式でエルボを製造する場合には、例えば、非特許文献1の41頁、図3.6に示すような、マンドレル拡管曲げ(ハンブルグ曲げ)がエルボの加工法として最も普及している。このマンドレル拡管曲げでは、素管とマンドレルを加熱した状態で加工が施され、マンドレルの形状は素管外径が製品側に向かって徐々に大きくなるように構成されているのが特徴であり、素管は拡管しながら曲げ成形される。このようにして得られたエルボ製品は、曲げ外周側の減肉が小さく、また曲げ内周側のしわも抑制されることが経験的に認識されている。
In the case of manufacturing an elbow by the mandrel method, for example, mandrel pipe bending (Hamburg bending) as shown in FIG. 3.6 on page 41 of Non-Patent
また、特許文献1では、冷間加工によりマンドレルを用いた押通し曲げ方式でエルボを成形する曲管の製造装置を提案している。すなわち、提案の製造装置では、ワーク導入坑道を具えたガイド金型と、ガイド金型の上方に設けられ曲管の内側曲率と合致する円弧状型面を具えた内金型と、曲管の外側曲率と合致する円弧状型面を具えた外金型と、当該外金型と内金型の型締に基づき構成される彎曲坑道内にその上方口側から挿脱可能に嵌挿し、ワークの肉厚相当の環状間隙を形成するための彎曲マンドレルとで成形金型を構成しており、所定の曲率を具えた曲管を成形することができる。
上述の加工方法および製造装置は、エルボの成形加工に関するものであり、一定の品質と生産効率を確保することができる。ところが、配管系に使用されるエルボとして、配管の溶接施工性を向上させるため、接続用の直管部を片端または両端に設けたネック付きエルボが有用であることから、これらを効率的に製造することが強く要請されている。 The above-described processing method and manufacturing apparatus relate to elbow molding, and can ensure a certain quality and production efficiency. However, as elbows used in piping systems, elbows with necks with a straight pipe part for connection at one or both ends are useful for improving the welding workability of pipes. There is a strong demand to do this.
ネック付きエルボの製造に際し、例えば、従来の代表的な加工法であるマンドレル拡管曲げ法でネック付きエルボを製造する場合には、前述した装置構成(非特許文献1の41頁、図3.6)により、端部のネック長さを見込んだ長めのエルボ管を成形加工し、次いで、ネック部に相当する部分を金型に入れて直管に矯正加工することが必要になる。
When manufacturing an elbow with a neck, for example, when manufacturing an elbow with a neck by a mandrel tube bending method, which is a typical representative processing method, the above-described apparatus configuration (see page 41 of Non-Patent
すなわち、従来のネック付きエルボの製造では、管の曲げ加工とその後のネック付け加工との2行程からなる加工作業を必要としていたため、製造行程が煩雑になるとともに、成形されるネック長さには限界があり、JIS B 2312等では従来の曲げ加工法を前提として短めのネック長さ、例えば、16〜30mm程度に限定されている。 That is, in the production of a conventional elbow with a neck, since a processing operation consisting of a two-step process of bending a pipe and a subsequent necking process is required, the manufacturing process becomes complicated and the length of the neck to be formed is reduced. Is limited, and JIS B 2312 and the like are limited to a short neck length, for example, about 16 to 30 mm, on the premise of the conventional bending method.
実際の配管作業において、ネックに直管を溶接する場合に、JIS規格より長いネック部を設けたエルボを用いることにより、作業性を大幅に改善できる。このようなことから、従来から所定のネック長さを具備したネック付きエルボを効率的に製造することが強く要望されていたのにも拘わらず、充分に対応することができない。 In actual piping work, when a straight pipe is welded to the neck, workability can be greatly improved by using an elbow having a neck portion longer than JIS standards. For this reason, it has been strongly demanded to efficiently manufacture an elbow with a neck having a predetermined neck length.
溶接施工性の観点から、所定のネック長さを具備したネック付きエルボの製造方法を検討する場合に、ネック付きエルボの製品品格として、その全長に亘る寸法特性に留意する必要がある。 From the viewpoint of welding workability, when examining a method for manufacturing a necked elbow having a predetermined neck length, it is necessary to pay attention to dimensional characteristics over the entire length of the product elbow of the necked elbow.
例えば、ネック付きエルボのネック部において、楕円や偏肉の発生が著しい場合には、突き合わせ溶接する際に、ベベル加工後の端面形状に食い違いが生じ、管継手の耐圧試験で不適合になったり、溶接部の引張強度が充分に確保できない事態が発生する。 For example, in the neck part of the elbow with a neck, when the occurrence of an ellipse or uneven thickness is significant, a gap occurs in the end face shape after bevel processing when butt welding is performed, and the pipe joint pressure test becomes incompatible, A situation occurs in which the tensile strength of the weld cannot be sufficiently secured.
また、ネック付きエルボをフレア接合する際に、管端をエクスパンダやフレアツールにより円状に拡げ、フレアされた管端にフレア管継手を用いてフレアナットにより締め付けを行うが、このときに著しい偏肉の発生があると、充分な接合ができず内面流体の漏洩を生ずるおそれがある。 In addition, when flaring a neck elbow, the pipe end is expanded in a circular shape with an expander or a flare tool, and the flare pipe end is tightened with a flare nut using a flare fitting. If uneven thickness occurs, sufficient joining cannot be performed and there is a risk of leakage of internal fluid.
本発明は、このようなネック付きエルボの製品品格や、それらの製造方法における問題に鑑みてなされたものであり、ネック部および曲げ部の全長に亘り楕円および偏肉をなくし、寸法特性に優れるネック付きエルボ製品、およびその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the product quality of such an elbow with a neck and a problem in the manufacturing method thereof, eliminates ellipse and uneven thickness over the entire length of the neck portion and the bent portion, and has excellent dimensional characteristics. An object of the present invention is to provide an elbow product with a neck and a manufacturing method thereof.
本発明者らは、前記の課題を解決するため、押し通しによるエルボ成形加工について検討した結果、効率的にネック付きエルボを成形加工するには、ダイス穴径の入側中心軸と出側中心軸とが一致しているダイス(以下、「対称ダイス」という)と、ダイス穴径の入側中心軸と出側中心軸とが偏芯しているダイス(以下、「偏芯ダイス」という)とを使い分けて、素管を押し抜いて縮径加工するとともに曲げ加工を施すことが有効であることに着目した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied elbow forming processing by push-through, and as a result, in order to efficiently form an elbow with a neck, in order to efficiently form the neck elbow, the inlet side central axis and the outlet side central axis And a die in which the input center axis and the exit center axis of the die hole diameter are eccentric (hereinafter referred to as “eccentric die”) We focused on the fact that it is effective to push out the raw tube and reduce the diameter and to perform bending.
すなわち、直管から曲げ加工された管の外周側では引張応力が作用し、内周側では圧縮応力が作用することから、外周側の肉厚は薄くなり、内周側の肉厚は厚くなるとともに、内周側でしわを発生し易い。また、縮径加工に際し、対称ダイスを用いることにより素管の肉厚を周方向に均等に増肉できるのに対し、偏芯ダイスを用いることにより素管の肉厚を周方向に部分的に増肉できる。 That is, tensile stress acts on the outer peripheral side of a tube bent from a straight pipe, and compressive stress acts on the inner peripheral side, so that the outer peripheral wall thickness is reduced and the inner peripheral side wall thickness is increased. At the same time, wrinkles are likely to occur on the inner peripheral side. In addition, when reducing the diameter, the thickness of the pipe can be increased uniformly in the circumferential direction by using a symmetrical die, whereas the thickness of the pipe is partially increased in the circumferential direction by using an eccentric die. You can increase the meat.
図1は、本発明で採用できる対称ダイスおよび偏芯ダイスの構成を示す図であり、(a)は対称ダイス、(b)は偏芯ダイスを示している。対称ダイス1aはダイス穴径の入側中心軸と出側中心軸とが一致しているダイスであり、周方向に亘り均一にダイス角度αが設けられている。一方、偏芯ダイス1bはダイス穴径の入側中心軸と出側中心軸とが偏芯しているダイスであり、周方向に亘りダイス角度βが変化する。図1(b)に示すように、偏芯ダイス1bのA部ではテーパ面が形成されダイス角度βが大きく、B部ではダイス角度βがほぼゼロ(0°)でありテーパ面が形成されない。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a symmetric die and an eccentric die that can be employed in the present invention, where (a) shows a symmetrical die and (b) shows an eccentric die. The symmetric die 1a is a die in which the inlet side central axis and the outlet side central axis of the die hole diameter coincide with each other, and the die angle α is uniformly provided in the circumferential direction. On the other hand, the
素管を曲げ加工する場合には、前記図1(b)に示す偏芯ダイス1bのA部(ダイス角度βが大きい部位)が曲げ加工で曲げ外周側に位置するように、B部(ダイス角度βを設けない部位)が曲げ内周側に位置するように偏芯ダイス1bを配置する。このように配置された偏芯ダイス1bを用い、素管を押し抜いて縮径加工を行うと、A部で主に塑性変形し外径が縮み肉厚が増えるのに対し、B部では塑性変形そのものが小さく肉厚変動は殆ど生じない。
In the case of bending the base tube, the B part (die dies) is positioned so that the A part (the part where the die angle β is large) of the
このため、後続の曲げ加工を施した後には、曲げ外周側(偏芯ダイスA部の配置位置)では、縮径加工にともなう増肉と曲げ加工にともなう減肉とが相殺され減肉を少なくすることができる。 For this reason, after the subsequent bending process is performed, on the outer periphery side of the bending (arrangement position of the eccentric die A part), the increase in thickness due to the diameter reduction process and the decrease in thickness due to the bending process are offset, and the reduction in thickness is reduced. can do.
さらに、成形加工で縮径加工と曲げ加工を組み合わせることにより、素管の押し抜き縮径加工によって管断面は塑性変形状態となり、その状態で素管に曲げ加工を加えることにより、成形加工する部位に組み合わせ応力の効果を生じさせることができる。すなわち、塑性変形状態にある素管に曲げ加工を施すことにより、曲げ加工のために新たに加えるべき所要の曲げモーメントを小さくすることができる。 Furthermore, by combining the diameter reduction process and bending process in the forming process, the tube cross-section becomes plastically deformed by the punching diameter reducing process of the element pipe, and the part to be processed by bending the element pipe in that state The effect of combined stress can be produced. That is, by bending the raw pipe in a plastically deformed state, a required bending moment to be newly applied for bending can be reduced.
曲げ加工の際に、素管に加えるべき曲げモーメントを抑制できるようになると、曲げ手段として、例えば、旋回駆動を要しない曲げアームのような簡易な構造からなる手段も採用することができる。このように、曲げ手段として比較的簡易な構造を採用できるようになると、上述した偏芯ダイスの作用と組み合わせて、ネック付きエルボを1行程からなる縮径加工と曲げ加工によって効率的に製造できる。 When the bending moment to be applied to the raw pipe can be suppressed during bending, a means having a simple structure such as a bending arm that does not require a turning drive can be employed as the bending means. Thus, when a relatively simple structure can be adopted as a bending means, an elbow with a neck can be efficiently manufactured by a diameter reduction process and a bending process consisting of one stroke in combination with the action of the eccentric die described above. .
図2は、両ネック付きエルボを1行程からなる縮径加工と曲げ加工によって製造する方法を説明する図であり、(a)は先端側ネックの形成プロセスを示し、(b)は曲げ部の形成プロセスを示し、(c)は後端側ネックの形成プロセスを示している。ネック付きエルボ2の成形加工には、素管3を案内するガイドチューブ4と、素管3を挿入側から逐次または連続的に押し抜く装置5とを備えて、偏芯ダイス1bを用いた縮径加工に引き続き、素管3の管端を曲げアーム6でクランプすることにより曲げ加工を行う。
FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing an elbow with both necks by a diameter reducing process and bending process consisting of one stroke, (a) shows a process of forming a front end side neck, and (b) shows a bending part. The forming process is shown, and (c) shows the forming process of the rear end side neck. For forming the
先端側のネック成形は、曲げアーム6で素管の管端をクランプすることなくネック長さN1に相当する直管部を押し抜く(図2(a))。次に、曲げ部の成形は、素管3の管端を曲げアーム6でクランプし曲げ加工に移行し、所定の曲げ角度に至るまで曲げ加工を行う(図2(b))。さらに、後端側のネック成形は、曲げ加工が所定の曲げ角度に至るまで進行したのち、素管3の管端から曲げアーム6のクランプを開放し、ネック長さN2の直管部を押し抜く(図2(c))。
In the neck formation on the distal end side, the straight pipe portion corresponding to the neck length N1 is pushed out without clamping the pipe end of the raw pipe with the bending arm 6 (FIG. 2A). Next, the bending portion is formed by clamping the tube end of the
前記図2に示す成形方法であれば、ネック付きエルボを効率的に製造することができ、しかも曲げ部における寸法特性を大幅に改善することができるが、ネック部における寸法特性が悪化し、特に偏肉の発生が顕著になることから製品品格の低下は否めない。この成形方法において、ネック部における寸法特性も合わせて改善するには、ネック部における偏芯ダイスの作用をなくすこと、または素管の予備処理として、先端側ネック部、または先端側および後端側ネック部に相当する所定長さの縮径加工を施しておくことが有効であることを知見した。 If the molding method shown in FIG. 2, the elbow with a neck can be efficiently manufactured, and the dimensional characteristics in the bent portion can be greatly improved. Since the occurrence of uneven thickness becomes prominent, the product quality cannot be denied. In this molding method, in order to improve the dimensional characteristics in the neck portion as well, the function of the eccentric die in the neck portion is eliminated, or as a pretreatment of the raw tube, the front neck side, or the front end side and the rear end side It has been found that it is effective to perform a diameter reduction process of a predetermined length corresponding to the neck portion.
本発明は、上記の検討結果や知見に基づいて完成されたものであり、下記(1)のネック付きエルボ製品、および(2)〜(4)のネック付きエルボの製造方法を要旨としている。
(1)ネック部および曲げ部の全長に亘り、成形加工にともなう楕円および偏肉の発生がなく寸法特性に優れるネック付きエルボ製品である。このネック付きエルボ製品は、成形加工後の寸法特性のうち、楕円率が5%以下であり、かつ偏肉率が6%以下にすることができる。
The present invention has been completed on the basis of the above examination results and knowledge, and the gist of the present invention is the necked elbow product (1) and the method for producing the necked elbow (2) to (4).
(1) It is an elbow product with a neck that is excellent in dimensional characteristics without the generation of an ellipse and uneven thickness due to molding over the entire length of the neck portion and the bent portion. The elbow product with a neck can have an ellipticity of 5% or less and a thickness deviation of 6% or less among dimensional characteristics after molding.
本発明で規定する偏肉率は、後述する(3)式に示すように、{(公称肉厚−最小肉厚)/(公称肉厚)}×100(%)で定義される。
(2)ガイドチューブに挿入された素管を挿入側から逐次または連続的に押し抜きながら、対称ダイスを用いる縮径加工に引き続き、前記素管を曲げ手段で保持することにより曲げ加工を施して片ネック付きエルボを成形する方法であって、ネック部の縮径加工に際し、前記対称ダイスを用いて前記素管の肉厚を周方向に均等に増肉し、前記曲げ手段で保持することなく所定長さの直管部を押し抜き、引き続き、曲げ部の縮径加工に際し、前記対称ダイスを偏芯ダイスに切り換えて前記素管の曲げ外周側の肉厚を曲げ内周側の肉厚に比べて増肉し、前記素管を曲げ手段で保持して所定の曲げ角度に至るまで曲げ加工を施すことを特徴とするネック付きエルボの製造方法である。
(3)ガイドチューブに挿入された素管を挿入側から逐次または連続的に押し抜きながら、対称ダイスを用いる縮径加工に引き続き、前記素管を曲げ手段で保持することにより曲げ加工を施して両ネック付きエルボを成形する方法であって、先端側ネック部の縮径加工に際し、前記対称ダイスを用いて前記素管の肉厚を周方向に均等に増肉し、前記曲げ手段で保持することなく所定長さの直管部を押し抜き、引き続き、曲げ部の縮径加工に際し、前記対称ダイスを偏芯ダイスに切り換えて前記素管の曲げ外周側の肉厚を曲げ内周側の肉厚に比べて増肉すると同時に、前記素管を曲げ手段で保持して所定の曲げ角度に至るまで曲げ加工を施し、さらに、後端側ネック部の縮径加工に際し、前記偏芯ダイスを対称ダイスに切り換えて前記素管の肉厚を周方向に均等に増肉すると同時に、前記素管における曲げ手段の保持を開放し所定長さの直管部を押し抜くことを特徴とするネック付きエルボの製造方法である(以下、「第1の製造方法」という)。
(4)ガイドチューブに挿入された素管を挿入側から逐次または連続的に押し抜きながら、縮径加工とともに曲げ加工を施して、ネック付きエルボを成形する方法であって、前記素管の予備処理として、先端側ネック部、または先端側および後端側ネック部に相当する所定長さの縮径加工が施されており、前記縮径加工に際し、偏芯ダイスを用いて前記素管の曲げ外周側の肉厚を曲げ内周側の肉厚に比べて増肉し、引き続いて曲げ加工を施すことを特徴とするネック付きエルボの製造方法である(以下、「第2の製造方法」という)。
The uneven thickness ratio defined in the present invention is defined by {(nominal thickness−minimum thickness) / (nominal thickness)} × 100 (%), as shown in the following formula (3).
(2) The steel tube inserted into the guide tube is sequentially or continuously pushed out from the insertion side, and subsequently subjected to bending by holding the tube with a bending means following the diameter reduction processing using a symmetric die. A method of forming an elbow with a single neck, and when the diameter of the neck portion is reduced, the thickness of the raw pipe is uniformly increased in the circumferential direction using the symmetric die, and without being held by the bending means. The straight pipe part of a predetermined length is punched out, and subsequently, when the diameter of the bending part is reduced, the symmetrical die is switched to the eccentric die, and the thickness of the bending outer peripheral side of the base pipe is changed to the thickness of the inner side of the bending. A method of manufacturing an elbow with a neck characterized in that the thickness is increased as compared with the above, and the blank tube is held by a bending means and bent until a predetermined bending angle is reached.
(3) The steel tube inserted into the guide tube is continuously or continuously pushed out from the insertion side, and subsequently subjected to the bending process by holding the tube with a bending means following the diameter reducing process using a symmetric die. A method of forming an elbow with both necks, and when the diameter of the neck portion at the front end side is reduced, the thickness of the raw tube is increased uniformly in the circumferential direction using the symmetric die and held by the bending means. The straight pipe part of a predetermined length is punched out, and when the diameter of the bent part is reduced, the symmetrical die is switched to the eccentric die, and the thickness of the bent pipe on the outer peripheral side is changed to the thickness on the inner peripheral side of the bent pipe. At the same time as increasing the thickness compared to the thickness, the base tube is held by a bending means and bent to a predetermined bending angle, and the eccentric die is symmetrical when the rear end side neck portion is reduced in diameter. Switch to a die and the meat of the tube Is a method of manufacturing an elbow with a neck (hereinafter referred to as “No. 1”). 1 manufacturing method).
(4) A method of forming an elbow with a neck by subjecting the raw tube inserted into the guide tube to bend-reducing and bending while sequentially or continuously pushing out from the insertion side. As a process, a diameter reducing process of a predetermined length corresponding to the front end side neck part or the front end side and the rear end side neck part is performed, and in the diameter reducing process, the bending of the raw tube is performed using an eccentric die. This is a method for manufacturing an elbow with a neck characterized in that the thickness on the outer peripheral side is increased as compared with the thickness on the inner peripheral side of bending, and subsequently bending is performed (hereinafter referred to as “second manufacturing method”). ).
本発明のネック付きエルボ製品によれば、ネック部および曲げ部の全長に亘り、成形加工にともなう楕円および偏肉の発生をなくし、ネック長さに拘わらず寸法特性に優れることから、溶接施工性を高め、製品品格を向上させることができる。 According to the elbow product with a neck of the present invention, there is no occurrence of ellipse and uneven thickness due to molding over the entire length of the neck portion and the bent portion, and the dimensional characteristics are excellent regardless of the neck length. The product quality can be improved.
また、本発明のネック付きエルボの製造方法によれば、適切に対称ダイスと偏芯ダイスを切り替え、同時に偏芯ダイスを適正に配置することにより、素管を押し抜いて縮径加工し曲げ加工を施すことにより、両ネックまたは片ネックに拘わらず、1行程からなる効率的な製造方法により、全長に亘り寸法特性に優れるとともに、曲げ内周側でしわ発生がないネック付きエルボ製品を得ることができる。 In addition, according to the method for manufacturing an elbow with a neck according to the present invention, by appropriately switching between a symmetrical die and an eccentric die, and simultaneously arranging the eccentric die appropriately, the raw tube is pushed out to reduce the diameter and bend it. To obtain an elbow product with a neck that is excellent in dimensional characteristics over the entire length and has no wrinkling on the inner side of the bend by an efficient manufacturing method consisting of one stroke regardless of both necks or one neck. Can do.
図3は、本発明が対象とするネック付きエルボ製品の外観形状を示す図であり、(a)は片ネック付きエルボ製品を、(b)は両ネック付きエルボ製品を示している。ネック付きエルボ2の形状は軸心を基準とする曲率半径R並びに外径D、内径および肉厚tで規定されており、用途によってロングエルボ(曲率半径Rが1.5×外径D)、またはショートエルボ(曲率半径Rが外径D)に区分される。
3A and 3B are views showing the external shape of a necked elbow product to which the present invention is applied, wherein FIG. 3A shows an elbow product with one neck and FIG. 3B shows an elbow product with both necks. The shape of the
図3(a)に示す片ネック付きエルボ2は、曲げ部の片端に溶接施工用の直管からなる長さNのネック部を設けており、図3(b)に示す両ネック付きエルボ2は、曲げ部の両端に溶接施工用の直管からなる長さNのネック部を設けている。
The
以下の説明では、本発明の実施形態を、まずネック付きエルボの製造方法について説明し、さらにその製造方法により得られるネック付きエルボ製品の寸法特性について説明する。そして、実施形態の説明では、両ネック付きエルボ製品を対象としているが、その内容はこれに限定されるものではなく、片ネック付きエルボの成形加工にも適用できるものである。
(本発明の第1の製造方法について)
図4は、本発明の第1の製造方法における縮径加工の成形プロセスを模式的に説明する図であり、(a)はネック部の成形プロセスを示し、(b)は曲げ部の成形プロセスを示している。図4(a)に示すように、ネック部の成形プロセスでは、対称ダイス1aを用い周方向に均一なダイス角度αで縮径加工を行い、その後も曲げ加工を加えることなく所定長さの直管部を押し抜く。このため、ネック部では素管肉厚を周方向に均等に増肉することが可能であり、成形加工にともなう楕円および偏肉の発生をなくすことができる。
In the following description, an embodiment of the present invention will be described first about a method for manufacturing a necked elbow, and further, dimensional characteristics of a necked elbow product obtained by the manufacturing method will be described. In the description of the embodiment, the elbow product with both necks is targeted. However, the contents are not limited to this, and the elbow product with one neck can be applied to the molding process.
(About the 1st manufacturing method of this invention)
FIGS. 4A and 4B are diagrams for schematically explaining a molding process for diameter reduction in the first manufacturing method of the present invention, in which FIG. 4A shows a molding process of a neck part, and FIG. 4B shows a molding process of a bent part. Is shown. As shown in FIG. 4 (a), in the forming process of the neck portion, the symmetric die 1a is used to reduce the diameter at a uniform die angle α in the circumferential direction, and after that, a straight length of a predetermined length is added without bending. Push out the tube. For this reason, it is possible to increase the thickness of the raw tube uniformly in the circumferential direction at the neck portion, and it is possible to eliminate the generation of an ellipse and uneven thickness due to the molding process.
図4(b)に示す曲げ部の成形プロセスでは、対称ダイス1aを偏芯ダイス1bに切り換えて縮径加工を行い、引き続き所定の曲げ角度に至るまで曲げ加工を施す。対称ダイス1aから偏芯ダイス1bに切り替えるのは、対称ダイス1aをダイス傾斜角θで傾斜させることにより、偏芯ダイス1bを構成することができる。偏芯ダイス1bに切り換えることにより、偏芯ダイス1bのA部におけるダイス角度βは(α+θ、ただし、θ<α)となる。
In the bending part forming process shown in FIG. 4B, the symmetric die 1a is switched to the
このとき、偏芯ダイス1bのダイス角度βの大きいA部が曲げ外周側に位置するように、ダイス角度βの小さいB部が曲げ内周側に位置するように配置することにより、素管3の縮径加工にともない、A部では材料が主に塑性変形し外径が縮み肉厚が増えるのに対し、B部では材料の塑性変形そのものが小さく肉厚変動は殆ど生じない。このため、引き続いて曲げ加工を行うことにより、曲げ外周側に位置するA部では縮径加工による増肉と曲げ加工による減肉とを相殺させ減肉を少なくできる。
At this time, the
さらに、曲げ部の成形プロセスで縮径加工と曲げ加工を組み合わせることにより、素管の押し抜き縮径加工によって管断面は塑性変形状態となり、その状態で素管に曲げ加工を加えることにより組み合わせ応力の効果が生じさせることができ、曲げ加工のために新たに加えるべき所要の曲げモーメントを小さくすることができる。そして、曲げモーメントを抑制できることから、曲げ外周側の引張応力および曲げ内周側の圧縮応力を小さくでき、圧縮応力に起因する曲げ内周側に発生するしわを防止できる。 In addition, by combining diameter reduction and bending in the forming process of the bending part, the pipe cross section becomes plastically deformed by punching diameter reduction of the element pipe, and the combined stress is obtained by bending the element pipe in that state. Thus, the required bending moment to be newly applied for bending can be reduced. Since the bending moment can be suppressed, the tensile stress on the outer periphery side of the bending and the compressive stress on the inner periphery side of the bending can be reduced, and wrinkles generated on the inner periphery side of the bending due to the compressive stress can be prevented.
次に、後端側ネック部を成形する場合には、前記図4(a)に示すように、偏芯ダイス1bを対称ダイス1aに切り替えて、対称ダイス1aによる周方向に均一なダイス角度αで縮径加工を行い、その後も曲げ加工を加えることなく所定長さの直管部を押し抜く。これにより、後端側ネック部の成形加工にともなう楕円および偏肉の発生をなくすことができる。
Next, when the rear end side neck portion is formed, as shown in FIG. 4A, the
偏芯ダイスを用いて縮径加工を行う場合に、ダイス穴径の入側中心軸と出側中心軸とには偏芯Hが生じる。このため、図4に示す成形プロセスでは、図4(b)に示すように、曲げ部の成形プロセスで偏芯ダイスを用いて縮径加工を行う際に、ダイス穴径の出側中心軸と素管のパスラインと一致させ、ダイス穴径の入側中心軸を素管のパスラインより偏芯Hを下方に移動させている。 When diameter reduction processing is performed using an eccentric die, eccentricity H is generated between the entrance side central axis and the exit side central axis of the die hole diameter. For this reason, in the molding process shown in FIG. 4, as shown in FIG. 4 (b), when the diameter reduction processing is performed using the eccentric die in the bending part molding process, The eccentric center H is moved downward from the pass line of the raw pipe along the entrance-side central axis of the die hole diameter so as to coincide with the pass line of the raw pipe.
図5は、本発明の第1の製造方法における縮径加工の他の成形プロセスを模式的に説明する図であり、(a)はネック部の成形プロセスを示し、(b)は曲げ部の成形プロセスを示している。図5に示す成形プロセスでは、曲げ部の成形プロセスで縮径加工を行う場合に、偏芯ダイスのダイス穴径の入側中心軸と素管のパスラインと一致させ、ダイス穴径の出側中心軸を素管のパスラインより偏芯Hを上方に移動させている。 FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically illustrating another forming process of the diameter reducing process in the first manufacturing method of the present invention, in which FIG. 5A shows the forming process of the neck portion, and FIG. 5B shows the bending portion. The molding process is shown. In the molding process shown in FIG. 5, when diameter reduction processing is performed in the molding process of the bent portion, the entrance axis of the die hole diameter of the eccentric die is matched with the pass line of the raw pipe, and the exit side of the die hole diameter is matched. The central axis is moved upward from the pass line of the raw tube.
図5に示す成形プロセスは、前記図4に示す成形プロセスに比べ、偏芯ダイスの偏芯Hを素管のパスラインに対し修正する方法が異なるだけであり、図5(a)に示すネック部の成形プロセスおよび図5(b)に示す曲げ部の成形プロセスは、前記図4に示す成形プロセスの場合と同様である。 The molding process shown in FIG. 5 differs from the molding process shown in FIG. 4 only in the method of correcting the eccentricity H of the eccentric die with respect to the pass line of the raw tube, and the neck shown in FIG. The molding process of the part and the molding process of the bending part shown in FIG. 5B are the same as the molding process shown in FIG.
図6は、本発明の第1の製造方法におけるダイス傾斜角度θとダイスの幾何学的楕円率との関係を示す図である。ここで、楕円率は下記(1)式で定義でき、具体的には(2)式により算出される。また、偏芯ダイスの短径はパスライン軸に垂直な平面に偏芯ダイスの穴形状を投影したときの楕円の短径である。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the die inclination angle θ and the geometric ellipticity of the die in the first manufacturing method of the present invention. Here, the ellipticity can be defined by the following equation (1), specifically, calculated by the equation (2). The minor axis of the eccentric die is an elliptical minor axis when the hole shape of the eccentric die is projected on a plane perpendicular to the pass line axis.
楕円率={(偏芯ダイスの短径−対称ダイスの穴径)/(対称ダイスの穴径)}
×100(%) ・・・ (1)
楕円率=1−cosθ ・・・ (2)
図6に示す関係から、対称ダイスを偏芯ダイスに切り換える際のダイス傾斜角度θが10°に対し、ダイスの幾何学的楕円率を2%未満に留めることができるから、偏芯ダイスの楕円率は十分小さいものであると言える。本発明者らの検討によれば、偏芯ダイスによる縮径加工の効果による偏肉改善を確保し、しわ防止の効果を発揮させるには、ダイス傾斜角度θを10〜12°程度にするのが有効であることから、この場合にあってはダイスの幾何学的楕円率を2.5%以下にすることができる。また、実製造における管の楕円率は5%程度と十分小さいものであった。
(本発明の第2の製造方法について)
図7は、本発明の第2の製造方法の成形プロセスのうち、曲げ部の成形プロセスを模式的に説明する図である。曲げ部の成形プロセスでは、ガイドチューブ4に挿入された素管3を挿入側から逐次または連続的に押し抜きながら、縮径加工とともに曲げ加工を施して、ネック付きエルボ2を成形する。
Ellipticity = {(minor axis of eccentric die-hole diameter of symmetric die) / (hole diameter of symmetric die)}
× 100 (%) (1)
Ellipticity = 1-cos θ (2)
From the relationship shown in FIG. 6, since the die inclination angle θ when switching the symmetric die to the eccentric die is 10 °, the geometric ellipticity of the die can be kept below 2%. It can be said that the rate is sufficiently small. According to the study by the present inventors, the die inclination angle θ is set to about 10 to 12 ° in order to ensure the improvement in thickness deviation by the effect of the diameter reduction processing by the eccentric die and to exert the effect of preventing wrinkles. In this case, the geometric ellipticity of the die can be made 2.5% or less. In addition, the ellipticity of the pipe in actual production was as small as about 5%.
(About the 2nd manufacturing method of this invention)
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a bending part forming process in the forming process of the second manufacturing method of the present invention. In the bending part forming process, the
成形加工に用いられる素管3は、素材鋼管から製品寸法に相当する短尺寸法に切断され、予備処理として、先端側および後端側ネック部に相当する所定長さの縮径加工が施されており、1本ごとに押し抜き力が加えられ、偏芯ダイス1bで縮径加工が行われる。これに引き続いて、ネック付きエルボ2の曲げ部に相当するC位置〜D位置の範囲で、曲げアーム6のクランプ7で素管3を保持しつつ曲げ加工が行われる。
The
このとき、偏芯ダイス1bのダイス角度βが大きい部位が曲げ加工で曲げ外周側に位置するように、ダイス角度βが小さい部位が曲げ内周側に位置するように偏芯ダイス1bを配置する。このように配置された偏芯ダイス1bを用い縮径加工を行い、後続の曲げ加工を施した後には、曲げ外周側では、縮径加工にともなう増肉と曲げ加工にともなう減肉とを相殺し減肉を少なくできる。
At this time, the
偏芯ダイスを用いて縮径加工を行う場合に、ダイス穴径の入側中心軸と出側中心軸とには偏芯Hが生じるため、図7に示す成形プロセスでは、曲げ部の成形加工中に偏芯Hを吸収できるように、偏芯ダイスを昇降可能にする必要がある。
(本発明のネック付きエルボ製品)
本発明の第1、第2の製造方法によって成形加工されネック付きエルボ製品は、その曲げ部およびネック部の全長に亘り優れた偏肉特性を発揮することができる。ここで、偏肉率は曲げ外周部の減肉に注目して下記(3)式で定義でき、例えば、JIS B 2312では管継手の厚さ許容差を−12.5%(+規定しない)と規定するが、本発明のエルボ製品であれば−6%以下を満足できることを確認している。
When the diameter reduction processing is performed using the eccentric dies, the eccentricity H is generated between the inlet side central axis and the outlet side central axis of the die hole diameter. Therefore, in the molding process shown in FIG. In order to absorb the eccentricity H, it is necessary that the eccentric die can be moved up and down.
(Elbow product with neck of the present invention)
The necked elbow product molded by the first and second production methods of the present invention can exhibit excellent thickness deviation characteristics over the entire length of the bent portion and the neck portion. Here, the thickness deviation rate can be defined by the following formula (3) by paying attention to the thinning of the outer periphery of the bending. For example, in JIS B 2312, the thickness tolerance of the pipe joint is −12.5% (+ not specified). However, it has been confirmed that the elbow product of the present invention can satisfy −6% or less.
偏肉率={(公称肉厚−最小肉厚)/(公称肉厚)}×100(%) ・・・ (3)
前述の通り、本発明のネック付きエルボ製品は、ネック部の形成から曲げ部の形成にかけて対称ダイスから偏芯ダイスに切り換えるため、楕円の発生がある。しかし、前記の如く、偏肉改善やしわ防止の効果を確保するには、ダイス傾斜角度θを10〜12°程度にするのが有効であることから、楕円率を5%以下にすることができるので、エルボ製品として真円度に問題が生ずることがない。
Uneven thickness ratio = {(nominal thickness−minimum thickness) / (nominal thickness)} × 100 (%) (3)
As described above, the elbow product with a neck according to the present invention switches from a symmetric die to an eccentric die from the formation of the neck portion to the formation of the bent portion, and thus an ellipse is generated. However, as described above, in order to secure the effect of improving the uneven thickness and preventing wrinkles, it is effective to set the die inclination angle θ to about 10 to 12 °, so the ellipticity should be 5% or less. As a result, there is no problem in roundness as an elbow product.
また、本発明のネック付きエルボ製品は、曲率半径が小さいまたは薄肉の寸法であっても、曲げ加工にともなう曲げモーメントを抑制できることから、通常、曲げ内周側に発生し易い、しわをなくすことができる。 In addition, the elbow product with a neck of the present invention can suppress the bending moment accompanying the bending process even if the radius of curvature is small or the thickness of the thin wall. Can do.
本発明のネック付きエルボ製品は、両ネックまたは片ネックに拘わらず、1行程からなる成形加工で効率的に製造できるだけでなく、JIS B 2312等で規定するネック長さ16〜30mmに限定されることなく製造できることから、従来から強く要請されている、例えば、1000mmを超えるような長いネック付きエルボの製造に対応することができる。 The necked elbow product of the present invention can be efficiently manufactured by a molding process consisting of one stroke regardless of both necks or one neck, and is limited to a neck length of 16 to 30 mm as defined in JIS B 2312 or the like. Therefore, it is possible to cope with the production of elbows with a long neck, for example, exceeding 1000 mm, which has been strongly demanded.
図8は、本発明の第1の製造方法を実施するための模式的な装置構成例を示す図である。素管3を挿入するガイドチューブ4と素管3を挿入側から逐次または連続的に押し抜くための押し抜き装置5が配置される。そして、ガイドチューブ4の先端側にダイスタンド8が設けられており、このダイスタンド8に縮径加工を施すためのダイス装置1と、曲げ加工を施す曲げ手段として曲げアーム6が配置される。
FIG. 8 is a diagram showing a typical apparatus configuration example for carrying out the first manufacturing method of the present invention. A
ダイス装置1は傾斜機構を備えており、ネック部または曲げ部の形成プロセス切替にともなって、対称ダイスと偏芯ダイスとの切替を行う。対称ダイスを用いて縮径加工する場合は、素管肉厚は周方向に均等に増肉される。一方、偏芯ダイスを用いて縮径加工する場合は、偏芯ダイスのダイス角度βが大きい部位が曲げ外周側に位置し、ダイス角度βの小さい部位が曲げ内周側に位置するように配置され、素管肉厚は曲げ外周側において曲げ内周側に比べて増肉される。
The
曲げアーム6は、ダイス装置1の出側面に一致する面上で支持されるように配置され、ダイスタンド8に固定される。このとき、曲げアーム6は必要に応じて旋回駆動力を有するものであってもよい。
The bending
曲げアーム6の先端には、図示しないが、素管3を保持するためのアームクランプが設けられる。アームクランプは、ネック部または曲げ部の形成プロセス切替にともない、保持または開放の操作を繰り返すことが必要になり、さらに長尺のネック部形成に対応するため、左右2つ割りの構造にするのが望ましい。
Although not shown, an arm clamp for holding the
さらに、ダイスタンド8には、偏芯ダイスを用いて縮径加工を行う場合に、偏芯Hを修正するため、ダイス装置1および曲げアーム6と連動して昇降可能な装置が設置されている。
Furthermore, the
図9は、ネック部の成形プロセスおよび曲げ部の成形プロセスにおける、ダイス装置のダイス傾斜角度θ、ダイスタンドの偏芯Hおよび曲げアームの曲げ角度ψの関係を示している。素材鋼管から設計寸法に切断された素管3は、ガイドチューブ4に挿入され、ガイドチューブ4の後端側に配置された押し込み装置5の油圧シリンダーの作動によって、ダイス装置1に押し込まれる。
FIG. 9 shows the relationship between the die inclination angle θ of the die device, the eccentricity H of the die stand, and the bending angle ψ of the bending arm in the neck portion forming process and the bending portion forming process. The
先端側ネック部の縮径加工のプロセスでは、対称ダイスを用いて素管肉厚を周方向に均等に増肉し、曲げアーム6のアームクランプで素管を保持することなく所定長さの直管部を押し抜く。このため、先端側ネック部では、成形加工にともなう楕円および偏肉を発生することがない。
In the process of reducing the diameter of the neck on the front end side, the wall thickness of the pipe is uniformly increased in the circumferential direction by using a symmetric die, and the straight pipe of a predetermined length is not held by the arm clamp of the
曲げ部の縮径加工のプロセスでは、対称ダイスを偏芯ダイスに切り換えるため、ダイス傾斜角度θが設定され、これと連動してダイスタンド8が偏芯Hを修正すると同時に、曲げアーム6のアームクランプが素管3を保持し、曲げアーム6は所定の曲げ角度ψに至るまで曲げ加工を施す。
In the process of reducing the diameter of the bending portion, the die inclination angle θ is set in order to switch the symmetric die to the eccentric die, and the
このときの曲げ部の縮径加工のプロセスでは、縮径加工された素管3は、偏芯ダイスのダイス角度βが大きい部位で増肉加工され、その後の曲げ加工にともなう減肉と相殺されるため、肉厚変動が小さくなる。また、このとき発生する楕円も、楕円率が5%以下と充分に抑制されており、寸法特性に問題を生じるものではない。
In the process of reducing the diameter of the bent portion at this time, the diameter-reduced
後端側ネック部の縮径加工プロセスでは、曲げアーム6が所定の曲げ角度ψに達した後、偏芯ダイスから対称ダイスに切り換えるため、ダイス傾斜角度θをゼロ(零)に設定し、これと連動してダイスタンド8を下降させ偏芯Hをゼロ(零)にすると同時に、曲げアーム6のアームクランプによる素管の保持を開放し、所定長さの直管部を押し抜く。したがって、後端側ネック部においても、成形加工にともなう楕円および偏肉を発生することがない。
In the process of reducing the diameter of the rear end side neck portion, after the
本発明のネック付きエルボ製品によれば、ネック部および曲げ部の全長に亘り、成形加工にともなう楕円および偏肉の発生をなくし、ネック長さに拘わらず寸法特性に優れることから、溶接施工性を高め、製品品格を向上させることができる。 According to the elbow product with a neck of the present invention, there is no occurrence of ellipse and uneven thickness due to molding over the entire length of the neck portion and the bent portion, and the dimensional characteristics are excellent regardless of the neck length. The product quality can be improved.
また、本発明のネック付きエルボの製造方法によれば、適切に対称ダイスと偏芯ダイスを切り替え、同時に偏芯ダイスを適正に配置することにより、素管を押し抜いて縮径加工し曲げ加工を施すことにより、両ネックまたは片ネックに拘わらず、1行程からなる効率的な製造方法により、全長に亘り寸法特性に優れるとともに、曲げ内周側でしわ発生がないネック付きエルボ製品を得ることができる。これによりエルボ配管に用いられるネック付きエルボの成形方法として広く利用することができる。 In addition, according to the method for manufacturing an elbow with a neck according to the present invention, by appropriately switching between a symmetrical die and an eccentric die, and simultaneously arranging the eccentric die appropriately, the raw tube is pushed out to reduce the diameter and bend it. To obtain an elbow product with a neck that is excellent in dimensional characteristics over the entire length and has no wrinkling on the inner side of the bend by an efficient manufacturing method consisting of one stroke regardless of both necks or one neck. Can do. Thereby, it can utilize widely as a shaping | molding method of the elbow with a neck used for elbow piping.
1:ダイス、ダイス装置、 1a:対称ダイス
1b:偏芯ダイス、 2:エルボ
3:素管、 4:ガイドチューブ
5:押し抜き装置、 6:曲げアーム
7:クランプ、 8:ダイスタンド
1: Die, Die device, 1a: Symmetric die 1b: Eccentric die, 2: Elbow 3: Raw pipe, 4: Guide tube 5: Punching device, 6: Bending arm 7: Clamp, 8: Die stand
Claims (5)
ネック部の縮径加工に際し、前記対称ダイスを用いて前記素管の肉厚を周方向に均等に増肉し、前記曲げ手段で保持することなく所定長さの直管部を押し抜き、
引き続き、曲げ部の縮径加工に際し、前記対称ダイスをダイス穴径の入側中心軸と出側中心軸とが偏芯しているダイス(以下、「偏芯ダイス」という)に切り換えて前記素管の曲げ外周側の肉厚を曲げ内周側の肉厚に比べて増肉し、前記素管を曲げ手段で保持して所定の曲げ角度に至るまで曲げ加工を施すことを特徴とするネック付きエルボの製造方法。 A die in which the central axis of the die hole diameter coincides with the central axis of the outlet side (hereinafter referred to as a “symmetrical die”) while the core tube inserted into the guide tube is sequentially or continuously pushed out from the insertion side. A method of forming an elbow with a single neck by bending by holding the raw tube with a bending means following the diameter reduction processing using
When reducing the diameter of the neck part, the thickness of the raw pipe is increased uniformly in the circumferential direction using the symmetric die, and the straight pipe part of a predetermined length is punched out without being held by the bending means.
Subsequently, when the diameter of the bent portion is reduced, the symmetric die is switched to a die in which the entrance center axis and the exit center axis of the die hole diameter are eccentric (hereinafter referred to as “eccentric die”). A neck characterized in that the wall thickness on the outer periphery side of the tube is increased compared to the wall thickness on the inner periphery side of the tube, and the base tube is held by a bending means and bent until a predetermined bending angle is reached. A manufacturing method of an elbow.
先端側ネック部の縮径加工に際し、前記対称ダイスを用いて前記素管の肉厚を周方向に均等に増肉し、前記曲げ手段で保持することなく所定長さの直管部を押し抜き、
引き続き、曲げ部の縮径加工に際し、前記対称ダイスを偏芯ダイスに切り換えて前記素管の曲げ外周側の肉厚を曲げ内周側の肉厚に比べて増肉すると同時に、前記素管を曲げ手段で保持して所定の曲げ角度に至るまで曲げ加工を施し、
さらに、後端側ネック部の縮径加工に際し、前記偏芯ダイスを対称ダイスに切り換えて前記素管の肉厚を周方向に均等に増肉すると同時に、前記素管における曲げ手段の保持を開放し所定長さの直管部を押し抜くことを特徴とするネック付きエルボの製造方法。 With both necks, the tube is inserted into the guide tube by pushing it out from the insertion side sequentially or continuously, followed by diameter reduction using a symmetric die, and then bending the tube by holding it with bending means. A method of molding an elbow,
When reducing the diameter of the front-end neck part, the thickness of the raw pipe is increased uniformly in the circumferential direction using the symmetric die, and the straight pipe part of a predetermined length is punched out without being held by the bending means. ,
Subsequently, when reducing the diameter of the bent portion, the symmetrical die is switched to an eccentric die, and the thickness of the bending outer peripheral side of the raw tube is increased compared to the thickness of the bending inner peripheral side. Hold it with bending means and apply bending until it reaches a predetermined bending angle.
Further, when the diameter of the neck portion at the rear end side is reduced, the eccentric die is switched to a symmetric die to increase the thickness of the raw tube uniformly in the circumferential direction, and at the same time, the holding of the bending means in the raw tube is released. A method of manufacturing an elbow with a neck, wherein a straight pipe portion having a predetermined length is pushed out.
前記素管の予備処理として、先端側ネック部、または先端側および後端側ネック部に相当する所定長さの縮径加工が施されており、
前記縮径加工に際し、偏芯ダイスを用いて前記素管の曲げ外周側の肉厚を曲げ内周側の肉厚に比べて増肉し、引き続いて曲げ加工を施すことを特徴とするネック付きエルボの製造方法。 A method of forming an elbow with a neck by subjecting the raw tube inserted into the guide tube to bend and reduce the diameter while sequentially or continuously pushing out from the insertion side,
As a preliminary treatment of the raw tube, the diameter reduction processing of a predetermined length corresponding to the front end side neck portion, or the front end side and the rear end side neck portion has been performed,
At the time of the diameter reduction processing, with an eccentric die, the thickness of the outer peripheral side of the raw pipe is increased compared to the thickness of the inner peripheral side of the bending, and then the necking is performed. Elbow manufacturing method.
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JP2010051990A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sumikin Kiko Kk | Method of manufacturing necked elbow |
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- 2007-01-16 JP JP2007007321A patent/JP2008173650A/en active Pending
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