JP2812786B2

JP2812786B2 - 細径内面溝付管の製造方法

Info

Publication number: JP2812786B2
Application number: JP17241190A
Authority: JP
Inventors: 明彦石橋; 守石川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH0459118A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、空調機や冷凍機等の熱交換器の伝熱管とし
て使用される銅、アルミニウム等の金属管で、特に管外
径6mm以下の細径金属管の内面溝付加工方法に関する。

（従来の技術）空調機や冷凍機等の熱交換器の伝熱管として使用され
る内面溝付管は、銅、アルミニウムなどの金属管の内面
に山形、台形等々の種々の形状の溝を設けたものが製造
されている。

従来、管外径が7.94mm或いは9.52mmの内面溝付管は、（１）縮管式溝付加工方式（特開昭54−37058号、特開
昭55−103215号参照）（２）拡管式溝付加工方式（特開昭61−266121号参照）などにより製造されてきた。これらの方式はいずれも転
造加工により内面溝付け加工を行う方式である。

しかし、更に、外径6mm以下の細径内面溝付管におい
ては、転造工程と転造工具を上記転造加工方法と同比率で小
さくした方法で転造加工して、所定の金属管外径を得る
製造法上記転造加工方法（１）又は（２）で得られた内面溝
付管をオフラインで空引抽伸して、所定の金属管外径を
得る製造法が採られてきた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、外径6mm以下の細径内面溝付管の製造
法において、上記、の方法は以下のような問題点が
あった。

まず、の方法は転造工程・転造工具を相似的に小さ
くして転造加工により製造する方法（特開平２−97898
号公報参照）であるが、内面溝付素管の内部に挿入する
転造工具が小さく複雑になり、耐久性等の問題より高生
産性で製造することが難しい。また、ねじれ角度が０゜
〜６゜の製品を製造する場合、転造加工部でのねじれ角
度を小さくする必要があり、したがって、材料の変形抵
抗による溝付プラグの回転力が小さくなり、高速転造加
工を安定して行うことが難しい。

また、の方法は内面溝付素管をオフラインで空引抽
伸加工して製造する方法であるが、従来の内面溝付素管
（溝形状断面：第５図（ａ）参照）を空引抽伸加工する
場合、30％以上の外径落しをすると、製品の底肉厚が増
加して単重が大きくなったり、溝幅が極端に狭くなり
（溝形状断面：第５図（ｂ）参照））、管内冷媒流路が
小さくなり、伝熱性能が低下するという問題があった。
なお、管外径が8mm程度の製品の場合であっても、内面
溝形状の変形を伴うことなく空引抽伸加工できる外径落
し比率はせいぜい20％程度であると云われている（「伸
銅技術研究会誌」第23号（1984）p.60〜66参照）。

本発明は、管外径が6mm以下の細径内面溝付管の製造
法に関する上記従来技術の問題点を解決し、伝熱性能の
良好な細径内面溝付管を高品質で、しかも非常に高い生
産性にて製造し得る方法を提供することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段）前記課題を解決するため、本発明者は、前述の従来の
方法、について検討を加えた。

その結果、の転造工程・転造工具を相似的に小さく
して製造する方法は、最終製品の形状寸法を管理し易
く、また転造工具の改善により或る程度の高速スピード
で転造加工できる可能性はあるものの、素管の小径薄肉
化、転造加工製品長の増大による抽伸工程増、加工時間
増による単位重量当りの生産性の大幅低下の問題があ
り、また溝のねじれ角が０゜〜３゜といった小さいねじ
れ角の製品を作る場合、溝加工部でのねじれ角も０゜〜
10゜程度と小さくなり、溝付プラグの材料の変形抵抗に
より回転方向への力の分散が少なくなり、その結果、溝
付プラグの回転が不安定となり、高速での転造加工が困
難となるという問題があることが判明した。

しかるに、高生産性でしかも伝熱性能の高い形状を製
造し得る手段として、のオフラインでの空引抽伸加工
による方法について種々検討し実験した結果、ある条件
下において、従来法に比較して優れた内面形状を有する
製品を製造できることを見い出し、ここに本発明をなし
たものである。

すなわち、本発明は、転造加工で得た内面溝付素管を
空引抽伸加工により外径落しして管外径6mm以下の細径
内面溝付管の最終製品を得る方法において、空引抽伸加
工の外径落し比率を32〜48％とし、かつ、空引抽伸加工
前の内面溝付素管の最小底肉厚部の厚さを転造加工部外
径の2.5％以下とすることを特徴とするものであり、ま
た、更に内面溝付素管の転造部溝ねじれ角を28〜36゜と
することを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）本発明の加工工程は、転造加工→オフラインでの空引
抽伸加工の工程であり、転造加工法としては転造素管に
内面溝付け加工を行う方法であればよく、従来法（１）
又は（２）のいずれでもよい。

この加工工程での外径変化は、第１図に示すように、
転造素管１の外径D₀が転造加工によりD₁（転造加工部２
の外径）→D₂（転造上り部３の外径）と小さくなり、こ
の外径D₂が空引抽伸加工によりD₃（製品４の外径）に細
径化される。

ここで、空引抽伸加工における外径落し比率は｛（D₂
−D₃）/D₂｝×100（％）で表わされる。

なお、内面溝形状については、転造加工部溝形状が第
２図（ａ）に示す形状の場合、転造加工部底肉厚t₁と
し、一方、製品溝形状が第２図（ｂ）に示す形状の場
合、製品底肉厚t₂、製品溝深さｈ、製品溝底幅ｗ、製品
山頂角αとする。勿論、内面溝形状は他の形状も可能で
あることは云うまでもない。

まず、本発明は、オフラインでの空引抽伸加工におけ
る外径落し比率を28〜43％の範囲とすることを特徴とす
るものである。

外径落し比率を48％よりも高くとった場合には、空引
抽伸における加工率が高くなり、一工程での加工が難し
く、生産性が低下する。また、二工程により空引抽伸を
行った場合は、最終形状寸法を所定の値に管理すること
が難しい。

外径落し比率が32％未満の場合には、転造加工素管外
径が小さくなり、空引抽伸加工による生産性向上のメリ
ットが薄れる。

以上のとおり、オフラインでの空引抽伸加工を外径落
し比率が32〜48％の範囲の条件で行うことを前提とし、
更に、空引抽伸加工前の内面溝付素管の最小肉厚（溝底
部肉厚）を、従来法よりも大幅に薄くして、転造加工部
外径の2.5％以下とするものである。すなわち、第１図
及び第２図を参照すると、（t₁/D₁）×100（％）≦2.5
％とするのである。

転造加工部外径の2.5％よりも底肉厚とした場合に
は、空引抽伸加工時に、管内面（山部、溝部）が管軸方
向に伸び、相似変形しようとする力の他、底肉部により
変形を抑えようとする力が働き、その結果、変形を抑え
られた山部同士が寄り合い、溝部の断面積が極端に小さ
くなる。

このように抽伸中心加工前の溝付素管の形状寸法、特
に底肉厚部の寸法を所定の値に管理することにより、優
れた内面形状を有した製品を製造することができる。

また、溝ねじれ角度の小さな製品を製造する場合に
は、上述の２条件に加えて、更に転造内面溝付素管の転
造加工部のねじれ角度を28〜36゜の範囲で調整し、空引
抽伸による変形により、溝ねじれ角度を小さくして製造
する。転造部での外面からの回転転造による溝付プラグ
溝部に生じる力は、溝付プラグの回転方向と逆方向の力
と、材料の引き出し方向の力に分散されるが、プラグね
じれ角度28゜以下においては、プラグ回転方向と逆方向
の力が大きくなり、プラグの回転が不安定となって、高
速での転造が困難になる。一方、引抜による溝付プラグ
溝部にかかる垂直抗力成分が、ねじれ角度36゜以上で
は、材料の引き出し力成分（ねじれ角方向）よりも大き
くなり、その結果、材料を引き出すことができなくな
る。

この点、ねじれ角度が例えば０゜のような細径溝付管
製品を製造する場合、例えば溝加工部ねじれ角０゜で転
造加工して製造することは、転造加工の機能上困難であ
るが、本発明による空引抽伸との組合せによれば、上記
ねじれ角度範囲内において安定して製品を製造できる。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 11.2mmφ×0.25mm肉厚の寸法の管状素材を用いて、以
下の寸法の転造加工材（内面溝付素管）を得た。この時
のt₁/D₁の比率は2.18％であり、転造加工部溝形状の断
面を第３図に示す。

転造加工部外径（D₁）…9.15mm 転造加工部底肉厚（t₁）…0.20mm 転造加工部ねじれ角…36゜転造加工上り外径（D₂）…6.96mm この転造加工材を空引抽伸加工により、以下の形状寸
法の細径内面溝付管を得た。空引抽伸加工の外径落し比
率｛（D₂−D₃）/D₂｝は42％である。

製品外径（空引抽伸加工後）（D₃）…4.01mm 製品の底肉厚…0.21mm 製品の溝深さ…0.13mm 製品のねじれ角…６゜製品の溝底幅…0.11mm 製品の山頂角…40゜得られた製品の溝形状断面は、第４図に示すように、
従来の空引抽伸加工に比べて溝幅が狭くなっておらず、
溝形状の変形も殆どないことがわかる。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、空引抽伸加工
と転造加工時の加工条件の関連を適正化したので、伝熱
性能が良好で高品質な外径6mm以下の細径内面溝付管を
非常に高い生産性で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の加工工程における外径
変化を示す図で、（ａ）は転造加工時を示し、（ｂ）は
空引抽伸加工時を示し、第２図（ａ）、（ｂ）は溝形状の一例を示す図で、
（ａ）は転造加工部溝形状を示し、（ｂ）製品溝形状を
示し、第３図及び第４図は実施例における内面溝付管の断面の
金属組織を示す顕微鏡写真（×100）で、第３図は転造
加工部溝形状を示し、第４図は製品溝形状を示し、第５図（ａ）、（ｂ）は従来の空引抽伸加工工程での内
面溝付管の断面形状を示す図で、（ａ）は空引抽伸加工
前の場合を示し、（ｂ）は空引抽伸加工後の場合を示し
ている。１……転造素管、２……転造加工部、３……転造上り
部、４……製品（内面溝付管）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転造加工で得た内面溝付素管を空引抽伸加
工により外径落しして管外径6mm以下の細径内面溝付管
の最終製品を得る方法において、空引抽伸加工の外径落
し比率を32〜48％とし、かつ、空引抽伸加工前の内面溝
付素管の最小底肉厚部の厚さを転造加工部外径の2.5％
以下とすることを特徴とする細径内面溝付管の製造方
法。
【請求項２】内面溝付素管の転造部溝ねじれ角を28〜36
゜とする請求項１に記載の方法。