JP2717519B2 - 鍛造素管、鍛造カップリング、およびそれらの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種配管の接続に使用
する配管継手の鍛造素管、鍛造カップリング、およびそ
れらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油井管、ガス管、水道管等の各種
配管に対するカップリング（配管継手）には、図５に示
すように、つなぎ合わせたい２つの鋼管１，２の先端を
内部の段差部３ａに当接させて接続した円筒状の継手部
品３がある。２つの鋼管１，２の接続には、継手部品３
の両端面から内部の段差部３ａに先端が突き当たるまで
挿入あるいはねじ込むだけで、両配管１，２の先端が継
手部品３に圧入され、内面に形成されたねじ形成部また
は凹凸形成部に先端部外面を食い込ませて、漏れを生じ
させることなく接続させるものである。

【０００３】このカップリングは、図６に示すように、
例えばＳＵＳ４２０Ｊ１のようなステンレス鋼材料を使
用した厚肉の継目無し鋼管４を適当長さに切断し、外形
状および内形状を切削加工して成形し、内面の必要箇所
にねじ切り加工または凹凸加工を施し、その後にメッキ
をして、所定形状の継手部品３を形成させることにより
製造していた。

【０００４】このような製造方法によれば、鋼管４を各
継手寸法に合わせて作るようなことはコスト高の原因と
なるため行われず、１種類の鋼管４より複数の継手部品
３を削り出すことが、一般的に行われている。したがっ
て、従来のカップリングでは、製品の内外形状に見合っ
た鋼管が必要となり、また、ステンレス鋼管を使用して
いるため切削性が悪く作業効率が低下して切削加工時間
が長くなり、内径側の加工には段差があるため削り代が
多くなって歩留りが悪くなり、キズやワレ等の品質保証
上の点から快削鋼による製造が困難であり、結果として
製品コストが高くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では、１種類の鋼管４より複数の継手部品３を削り出す
方法により製造したことにより、以下のような問題点が
あった。 キズやワレ等の品質保証上の点から製造が困難。 難加工材が使用されるため切削性が悪い。 切削加工の取り代が多く、工数が多くなる。 材料歩留りが悪い。 コスト高となる。

【０００６】この発明は、従来技術における前記問題点
に着目して成されたものであり、これを解決するために
設定された課題は、仕上取り代を少なくして加工性を改
善することにより前記問題点を解消できるようにした鍛
造素管、鍛造カップリング、およびそれらの製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
達成できるようにするために、以下のように構成した。
すなわち、請求項１記載の鍛造素管は、長手方向の中央
部に位置して配管内径に近似させた寸法の内径を有する
突出部と、この突出部の根元部から開口端に向けて拡径
させた薄肉円筒形状にした非突出部とを備え、使用形状
に近似させた鍛造品に形成させたことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２記載の鍛造カップリング
は、長手方向の中央部内面側に配管内径寸法に近接させ
た内径を有する突出部を設けた略円筒形状に形成させた
鍛造素管から、内面成形加工により、長手方向の中央部
に位置して配管内径と略同寸法の内径を有する突出部
と、この突出部の根元部から開口端に向けて拡径させた
非突出部と、この非突出部の内面に周設させて配管外面
を食い込ませる凹部とを備えた使用形状に成形させたこ
とを特徴とする。

【０００９】また、請求項３記載の鍛造カップリングの
製造方法は、素材を丸棒から鍛造して長手方向の略中央
部の内面側に仕切り壁を有する筒状部材を成形し、その
後、仕切り壁の中心部を打ち抜いて製品類似の素管を形
成し、この素管の内面を成形加工して所定製品形状に仕
上げたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項４記載の鍛造カップリングの
製造方法は、長手方向の中央部内面側に配管内径寸法に
近接させた内径を有する突出部を設けた略円筒形状の素
管に鍛造し、この素管の突出部を長手方向の中央部に位
置させるとともに配管内径と略同寸法に切削し、前記素
管の内面の非突出部を前記突出部の根元部から開口端に
向けて拡径させた形状に切削し、この切削加工後の非突
出部の内面に配管外面を食い込ませる凹部を切削もしく
は転造して、所定形状に成形したことを特徴とする。

【００１１】また、請求項５記載の鍛造素管の製造方法
は、丸棒から底側に浅い凹部を有するカップ状に鍛造
し、このカップの底側をカップの上側と同形に再鍛造
し、略中央部に成形された隔壁の中心部を配管内径寸法
に近似させた内径にするように打抜いて、内面側に突出
部を設けた略円筒形状の素管に成形したことを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】このように構成したことにより、請求項１記載
の鍛造素管によれば、素管を最終製品形状に近い形状に
まで鍛造して成形させたことにより、長手方向の中央部
に位置して配管内径と略同寸法の内径を有する突出部
と、突出部の根元部から開口端に向けて拡径させた薄肉
円筒に形成された非突出部とが、使用形状に近似された
形状に成形され、キズやワレ等をなくした高品質の素管
が得られ、その後の仕上加工の取り代を少なくして、加
工工数を減少させるとともに材料歩留りを良くし、製造
時間を短縮させ、製造コストを減少させる。

【００１３】また、請求項２記載の鍛造カップリングに
よれば、最終製品形状に近い形状にまで鍛造して成形さ
せた素管を、内面成形加工して、長手方向の中央部に位
置して配管内径と略同寸法の内径を有する突出部と、突
出部の根元部から開口端に向けて拡径させた非突出部
と、この非突出部に周設させて配管外面を食い込ませる
凹部とを仕上げて、使用形状に成形させたことから、キ
ズやワレ等をなくして製品品質を高め、また、内面加工
の取り代を少なくして加工工数を減少させるとともに材
料歩留りを良くして、製造コストを減少させる。

【００１４】また、請求項３記載の鍛造カップリングの
製造方法を適用すると、素材を丸棒から鍛造して長手方
向の略中央部の内面側に仕切り壁を有する筒状部材を成
形し、仕切り壁の中心部を打ち抜いて製品類似の素管を
形成して、表面のきずやワレをなくして材料品質を向上
させるとともに金属粒子の並びを形状に沿うように配列
させて材料強度を高め、素管を製品類似の形状に形成さ
せて、後工程の成形加工による加工代を減少させ、さら
に内面を成形加工して所定製品形状に仕上げることによ
って、加工時間を短縮させ、製造コストを削減させる。

【００１５】また、請求項４記載の鍛造カップリングの
製造方法を適用すると、略円筒状をなして長手方向の中
央部内面側に配管内径寸法に近似させた内径を有する突
出部を設けた形状の素管が鍛造により得られたことによ
って、表面のキズやワレをなくして表面品質が向上され
るとともに金属粒子の並びを形状に沿わせて配列させて
材料強度を高め、そして、鍛造された製品類似の素管が
成形加工の加工代を減少させ、さらに鍛造時の金型と製
品とを離型するための抜き勾配が以後の端面側へ向けて
拡径する非突出部の形状に近づけて成形加工代を減少さ
せるようになり、加工時間を短縮させる。また、素管の
内面を所定形状に成形加工して、突出部を長手方向の中
央部内面側に位置させるとともに配管内径と略同寸法の
内径に成形され、内面の非突出部が突出部側の端部から
開口端に向けて拡径された形状に成形され、その後の非
突出部に配管外面を食い込ませる凹部が成形されたこと
により、製品寸法精度を高め、製造コストを低減させ
る。

【００１６】また、請求項５記載の鍛造素管の製造方法
を適用すると、丸棒から底側に浅い凹部を有するカップ
状に成形し、このカップの底側をカップの上側と同形に
再成形し、略中央部に成形された隔壁の中心部を配管内
径寸法に近接させた内径に打ち抜いたことにより、略円
筒状の中央部内面側に突出部を設けた形状に素管が成形
され、鍛造時に片面づつ成形させて肉流れを均一にさ
せ、肉厚および強度を均等化させて製品品質を向上させ
た製品類似の素管となり、この素管の内面について仕上
加工することにより、仕上加工による取り代が減少し、
加工時間を短縮させ、加工による製品寸法精度を高め、
製造コストを低減させる。

【００１７】

【実施例】本発明における以下の実施例ではマルテンサ
イト系ステンレス鋼を使用した場合について説明する。

【００１８】〔実施例の構成〕図１は実施例における鍛
造カップリングを示す斜視説明図である。鍛造カップリ
ング１１の構成は、全体を略円筒形に形成し、外周面は
鍛造して形成した表面そのままとし、内面側の軸方向中
央部には結合させる配管の内径と略同一の径を最小径と
するとともに突出端面側に拡幅させた部分を有する突出
部１１ａを設け、内面には突出部の根元部分から開口端
までの非突出部１２，１２は内径を開口へ向けて緩やか
に拡大させるとともに突出部を除く内面の全周に浅い螺
旋状または環状の溝１３，１３を刻設し、開口端１２
ａ，１２ａには内面側の角に配管１，２を挿入しやすく
するための面取りをし、内面にはテフロンをコーティン
グする。

【００１９】鍛造カップリングの製造は、まず、硫黄含
有量または鉛含有量を規格値よりも若干増量して切削性
を改良したステンレス鋼を使用した丸棒を、熱燗鍛造し
て製品形状に類似した形状の素管に形成する。その素管
の内面を切削加工により鍛造による寸法精度を維持する
ために不要な部分を削り落とす程度に成形して、軸方向
中央部には結合させる配管の内径と略同一の径を最小径
として有する突出部を形成させ、突出部の根元部分から
開口端までの非突出部を開口へ向けて緩やかに拡大させ
るとともに突出部から開口端までの長さを指定範囲に納
まるようにし、その上、非突出部の全周に浅い螺旋状の
溝を刻設させ、素管の端面を突出部からの寸法および突
出部からの長さのばらつきをなくすように切り落とし、
鍛造バラツキおよび型ズレを是正する。切削加工後に、
外周面には必要に応じて亜鉛、クローム等による防食メ
ッキを施し、切削加工面のうち少なくとも非突出部には
厚さ１０μｍ以下のテフロンコーティングをする。

【００２０】鍛造工程は潰し工程、荒型工程、成形工
程、孔明工程の４工程からなる。潰し工程は、図２に示
すように、所定寸法に切断した丸棒を太短い材料２１に
潰し加工する（第１工程）。荒型工程は、図３に示すよ
うに、潰し加工した材料の端面を、一面を浅く凹ませ
（図中２２）、他の面を深く凹ませて（図中２３）深加
工側の周縁部を薄く延ばした非突出部２４を形成させる
ように加工する（第２工程）。成形工程は、図４に示す
ように、浅く凹ませた面を深く凹ませ（図中２５）、そ
の周縁部を薄く延ばした非突出部２６を形成させるよう
に加工する（第３工程）。孔明工程は、成形加工後に製
品中央部を閉塞させている隔壁２７に孔部２７ａを穿設
して内側へ環状に突出した製品中央部の突出部（２７）
を成形して素管２０を形成する（第４工程）。

【００２１】鍛造後の工程として熱処理工程と表面処理
工程を実行して品質を調整する。この熱処理工程では、
形成された素管を焼き入れ、焼き戻し等の熱処理を行っ
て鍛造後の材質を調質し、表面処理工程では、熱処理後
にショットブラストを行って素管の表面状態を整える。

【００２２】〔実施例の作用〕このように実施例を構成
したことにより、棒材から切り出した材料を使用し、鍛
造によって精度良く素管２０を形成し、その素管２０を
切削加工により鍛造バラツキや型ズレを無くして、高精
度で高強度の鍛造カップリング１１に形成することがで
きるようになる。このため、材料の選択幅が広くなり、
切削性が良い材料を選択できるようになり、必要であれ
ば快削鋼を使用することもできて、加工性を向上させ
る。また、鍛造工程における成形工程を荒型工程、成形
工程に分けて成形するようにしたため、素管端部の偏肉
が生じなくなり、周上の肉厚が均一になって、成形形状
が安定するとともに成形精度が向上する。そして、鍛造
工程で成形精度良く素管２０を形成できるようになった
ことによって、後工程で切削加工代が少なくなり、材料
の歩留りが良くなるとともに加工時間が短縮される。

【００２３】〔実施例の効果〕これにより、従来では継
ぎ目なしステンレス鋼管表面のキズ、ワレ等の品質上の
問題から快削鋼の使用あるいは快削性の良い材料の使用
ができなかったが、この実施例によれば、棒材でよいた
め材料の製造が容易となって、使用材料の選択幅が広が
り、快削鋼を含めて切削性の良い材料が使用でき、素管
２０を精度良く形成できるため切削加工時における取り
代が減少して切削加工時間が短縮できるととにも材料歩
留りを良くすることができる。

【００２４】〔別態様〕この実施例は、本発明の趣旨を
より良く理解させるために具体的に説明したものであ
り、特に指定のないかぎり別態様を制限するものではな
い。例えば、使用材料はステンレス鋼でなく鋼管であっ
ても良いし、また、非突出部に形成させる溝は螺線状で
なく、複数の環状の溝であっても良い。また、外周面の
仕上げは、鍛造して形成した表面に耐腐食性および耐摩
耗性を向上させる材料によるメッキを施しても良い。ま
た、鍛造時に両端を凹ませるように形成した加工方法に
限らず、一端側のみを鍛造した材料を背中合わせにして
溶接技術を用いて結合することにより製造するようにし
ても効率よく偏肉を生じない素管を形成できる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明による請求項１記
載の鍛造素管では、長手方向の中央部に位置して配管内
径に近似させた寸法の内径を有する突出部と、この突出
部の根元部から開口端に向けて拡径させた薄肉円筒形状
にした非突出部とを備え、使用形状に近似させた鍛造品
に形成させたことにより、鍛造によって使用形状に近似
された形状にまで成形されたため、キズやワレ等をなく
した高品質の素管を得ることができ、その後の仕上加工
の取り代が少なくなって、加工工数を減少させることが
できるとともに材料歩留りを良くすることができ、そし
て製造時間が短縮できて、製造コストを減少させること
ができる。

【００２６】また、請求項２記載の鍛造カップリングで
は、長手方向の中央部内面側に配管内径寸法に近接させ
た内径を有する突出部を設けた略円筒形状に形成させた
鍛造素管から、内面成形加工により、長手方向の中央部
に位置して配管内径と略同寸法の内径を有する突出部
と、この突出部の根元部から開口端に向けて拡径させた
非突出部と、この非突出部に周設させて配管外面を食い
込ませる凹部とを備えた使用形状に成形させたことによ
り、キズやワレ等がなくなって製品品質を高めることが
できるとともに金属粒子の並びを形状に沿わせて配列で
きて材料強度を高めることができ、また、最終製品形状
に近い形状にまで鍛造して成形させた素管を仕上げて使
用形状に成形させたことにより、内面加工の取り代を少
なくして加工工数を減少させることができ、材料歩留り
を良くして、製品コストを減少させることができる。

【００２７】また、請求項３記載の鍛造カップリングの
製造方法は、素材を丸棒から鍛造して長手方向の略中央
部の内面側に仕切り壁を有する筒状部材を成形し、仕切
り壁の中心部を打ち抜いて製品類似の素管を形成したこ
とにより、鍛造による表面のキズやワレをなくして材料
品質を向上させることができるとともに金属粒子の並び
を形状に沿うように配列させて材料強度を高めることが
でき、しかも製品類似の素管を形成させた後の成形加工
による加工代を減少させることができて、加工時間を短
縮させることができ、製造コストを削減させることがで
きる。そして、鍛造により成形したものの内面のみを成
形加工して所定製品形状に仕上げることによって、内部
に突出部のある製品であっても、加工代が少なく、成形
加工時間が短縮でき、変形の少ない精度の良い製品を容
易に得ることができる。

【００２８】また、請求項４記載の鍛造カップリングの
製造方法は、略円筒状をなして長手方向の中央部内面側
に配管内径寸法に近接させた内径を有する突出部を設け
た形状の素管が鍛造により得られたことによって、表面
のキズやワレをなくして表面品質を向上させることがで
きるとともに金属粒子の並びを形状に沿わせて配列させ
て材料強度を高めることができ、そして、鍛造された製
品類似の素管が成形加工の加工代を減少させ、さらに鍛
造時の金型と製品とを離型するための抜き勾配が以後の
端面側へ向けて拡径する非突出部の形状に近づけて成形
加工代を減少させることになって、加工時間を短縮させ
ることができる。また、素管の内面を所定形状に成形加
工して、突出部を長手方向の中央部内面側に位置させる
とともに配管内径と略同寸法の内径に成形され、内面の
非突出部が突出部側の端部から開口端に向けて拡径され
た形状に成形され、この拡径された非突出部に配管外面
を食い込ませる凹部が周設されるように成形されること
により、製品寸法精度を高めることができ、製造コスト
を低減させることができる。

【００２９】また、請求項５記載の鍛造素管の製造方法
は、丸棒から底側に浅い凹部を有するカップ状に鍛造
し、このカップの底側をカップの上側と同形に再鍛造
し、略中央部に成形された隔壁の中心部を配管内径寸法
に近似させた内径にするように打抜いて、内面側に突出
部を設けた略円筒形状の素管に成形したことにより、鍛
造時に片面づつ成形させて肉流れを均一にし、肉厚およ
び強度を均等化させて、製品品質を向上させるとともに
製品精度を高める完成品類似の鍛造素管を得ることがで
き、以後の仕上加工による取り代を減少させて加工時間
を短縮させることができ、製造コストを低減させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鍛造カップリングを示す斜視部分
断面図である。

【図２】本発明による鍛造カップリングの製造途中にお
ける状態（丸棒）を示す縦断面図である。

【図３】本発明による鍛造カップリングの製造途中にお
ける状態（カップ状態）を示す縦断面図である。

【図４】本発明による鍛造カップリングの製造途中にお
ける状態（孔明け前素管）を示す縦断面図である。

【図５】従来のカップリングを示す斜視部分断面図であ
る。

【図６】従来のカップリングの加工を示す縦断面説明図
である。

【符号の説明】

１１ 鍛造カップリング １１ａ 突出部 １２ 非突出部 １２ａ 開口端 １３ 凹部 ２０ 素管 ２１ 丸棒 ２４，２６ 非突出部 ２７ 隔壁（孔明け前突出部） ２７ａ 孔部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長手方向の中央部に位置して配管内径に近
   似させた寸法の内径を有する突出部と、この突出部の根
   元部から開口端に向けて拡径させた薄肉円筒形状にした
   非突出部とを備え、使用形状に近似させた鍛造品に形成
   させたことを特徴とする鍛造素管。
2. 【請求項２】長手方向の中央部内面側に配管内径寸法に
   近接させた内径を有する突出部を設けた略円筒形状に形
   成させた鍛造素管から、内面成形加工により、長手方向
   の中央部に位置して配管内径と略同寸法の内径を有する
   突出部と、この突出部の根元部から開口端に向けて拡径
   させた非突出部と、この非突出部の内面に周設させて配
   管外面を食い込ませる凹部とを備えた使用形状に成形さ
   せたことを特徴とする鍛造カップリング。
3. 【請求項３】素材を丸棒から鍛造して長手方向の略中央
   部の内面側に仕切り壁を有する筒状部材を成形し、その
   後、仕切り壁の中心部を打ち抜いて製品類似の素管を形
   成し、この素管の内面を成形加工して所定製品形状に仕
   上げたことを特徴とする鍛造カップリングの製造方法。
4. 【請求項４】長手方向の中央部内面側に配管内径寸法に
   近似させた内径を有する突出部を設けた略円筒形状の素
   管に鍛造し、この素管の突出部を長手方向の中央部に位
   置させるとともに配管内径と略同寸法に切削し、前記素
   管の内面の非突出部を前記突出部の根元部から開口端に
   向けて拡径させた形状に切削し、この切削加工後の非突
   出部の内面に配管外面を食い込ませる凹部を切削もしく
   は転造して、所定形状に成形したことを特徴とする鍛造
   カップリングの製造方法。
5. 【請求項５】丸棒から底側に浅い凹部を有するカップ状
   に鍛造し、このカップの底側をカップの上側と同形に再
   鍛造し、略中央部に成形された隔壁の中心部を配管内径
   寸法に近似させた内径にするように打抜いて、内面側に
   突出部を設けた略円筒形状の素管に成形したことを特徴
   とする鍛造素管の製造方法。