JP2999698B2 - 金属管の増肉加工熱処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角形鋼管、丸形鋼
管等の金属管の長手方向の所望区間を増肉させて厚肉部
を形成し且つその厚肉部を熱処理する金属管の増肉加工
熱処理方法及びその方法の実施に用いる金属管の増肉加
工熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼管等の金属管の長手方向の小領
域を局部的に一定幅に加熱して加熱部を形成し、該加熱
部の位置を管の長手方向に相対的に移動させながら管軸
方向に圧縮力を付与して増肉させ、前記加熱部の後端部
分を冷却して固化することにより、金属管を長手方向に
沿って順次増肉させて行く増肉加工方法（フリー増肉
法）が知られている（例えば、特公昭５２−４７０号公
報参照）。従って、この増肉方法を用いることにより、
金属管の所望領域を増肉させて金属管に一体化した厚肉
の補強部即ち厚肉部を形成でき、そのような厚肉部を有
する金属管を建築資材として使用することが考えられ
る。この厚肉部を一体に有する金属管を建築資材として
使用すると、その厚肉部を梁接合等に使用でき、従来行
われていたダイアフラムの溶接などの面倒な補強工作を
省略することができ、大きなメリットがもたらされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した増
肉加工方法で形成した厚肉部は、高温に加熱された後、
急冷されるため、焼入れされた状態となり、伸び等の機
械的特性が低下するという問題があった。そこで、厚肉
部を再度加熱して熱処理を行い、機械的特性を改善する
ことが考えられるが、厚肉部の加熱、冷却による熱処理
時に、増肉加工時の残留応力等によって厚肉部にゆがみ
が生じ、問題となることが判明した。例えば、上記した
増肉加工及び熱処理を円形管に対して行うと、厚肉部の
断面形状が円形からゆがんで真円度が低下し、また角形
管に対して行うと、厚肉部の平坦な管壁に内側への凹み
を生じ、平坦度が低下するという現象の生じることが判
明した。このようなゆがみは、特に角形管において顕著
に生じ、重大な問題となった。

【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みて為された
もので、金属管の長手方向の所望の領域を、断面におけ
る望ましくないゆがみを防止しながら、増肉加工及び熱
処理して断面形状の良好な厚肉部を形成することの可能
な金属管の増肉加工熱処理方法及びそれに使用する装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべくな
された本発明の金属管の増肉加工熱処理方法は、増肉加
工すべき金属管内に、増肉加工によって形成される厚肉
部の内側に位置するように、その厚肉部の長さ以上の長
さを有する熱処理用ダイスをあらかじめ挿入しておき、
この状態で、前記金属管の長手方向の小領域を加熱装置
で局部的に加熱して赤熱状態の加熱部を形成し、該加熱
部を金属管の長手方向に相対的に移動させながら該加熱
部に金属管の長手方向の圧縮力を付与して順次増肉さ
せ、且つ前記加熱部の後端部分を増肉直後に冷却するこ
とによって、金属管を連続的に増肉させて、前記熱処理
用ダイスの外側に厚肉部を形成し、その後、その厚肉部
の内側に熱処理用ダイスを位置させた状態で前記厚肉部
を熱処理することを特徴とするものである。

【０００６】ここで、厚肉部の熱処理を行うには、その
厚肉部全体を同時に所望温度に加熱して熱処理を行って
もよいが、増肉加工と同様に、厚肉部の小領域を補助加
熱装置によって、所望の熱処理温度に加熱して熱処理加
熱部を形成し、該熱処理加熱部を厚肉部の長手方向に相
対的に移動させることにより、厚肉部の全体を加熱して
熱処理する方法を採用することが好ましい。この方法で
は、比較的小型の補助加熱装置によって厚肉部を所望温
度に加熱可能である。また、その熱処理動作を増肉加工
と並行して行うことが、生産性を向上させるので好まし
い。

【０００７】上記の構成になる本発明方法では、増肉加
工によって熱処理用ダイスの外側に厚肉部を形成し、そ
の状態で厚肉部の熱処理を行っているので、熱処理時の
加熱、冷却によって厚肉部の断面にゆがみが生じようと
しても、厚肉部内面を熱処理用ダイスが拘束して望まし
くないゆがみを防止でき、このため、所定の断面形状の
且つ熱処理された厚肉部を形成できる。また、熱処理時
のゆがみを熱処理用ダイスによって強制的に防止できる
ため、熱処理時における加熱速度、冷却速度等を調整し
てゆがみの防止を図る必要がなく、換言すれば、加熱速
度、冷却速度等を必要な熱処理を行うことができるよう
に設定できる。

【０００８】更に、熱処理用ダイスは金属管に増肉加工
を施す前に挿入しているので、挿入時には金属管との間
に適当な間隙が生じており、このため、容易に所定位置
に挿入可能である。しかも、その熱処理用ダイスは、増
肉加工時における断面形状のゆがみを防止する作用を有
しており、この点からも断面形状の良好な厚肉部の形成
を可能としている。更に、熱処理用ダイスは、増肉を生
じている部分に生じやすい不安定な変形（例えば、じゃ
ばら状の変形）を防止し、増肉加工を安定させる作用も
有しており、このため、良好な増肉加工を可能とする増
肉加工条件（例えば、加熱部の温度、圧縮力、冷却速
度、増肉加工速度等）の範囲を広げることができ、増肉
加工速度を上げて生産性を向上させるとか、増肉率を大
きく設定できるとか、増肉加工温度を低く設定して、省
エネを図ることができる等の効果を奏する。

【０００９】ここで、熱処理用ダイスの外形寸法として
は、増肉加工によって形成された厚肉部の内面を熱処理
時に過度のゆがみを生じないように拘束しうるものであ
ればよく、例えば、熱処理用ダイスの外面が厚肉部の内
面に強く接触してその厚肉部を支持した状態とするもの
であってもよいし、或いは、熱処理用ダイスの外面が厚
肉部の内面にほぼ接触した状態、即ち両者が軽く接触す
るか、両者間に微小な（例えば０．５ｍｍ程度）の隙間
が生じた状態とするものであってもよい。なお、後者の
寸法としておくと、熱処理後に熱処理用ダイスを引き抜
く動作が容易となる利点が得られる。

【００１０】熱処理用ダイスを厚肉部の内面に対してほ
ぼ接触する状態とするには、熱処理用ダイスを増肉加工
前の金属管に挿入した状態での両者の間隙ｇを、増肉前
の管壁の肉厚ｔ、金属管に生じさせる増肉率β（＝増肉
により増加した肉厚÷増肉前の肉厚）に対して、 ｇ≒０．５ｔβ と設定すればよい。一般に、増肉をダイスを用いない前
記フリー増肉法によって行った場合、増肉は管壁の内外
面にほぼ等しく生じるので、上記の間隙ｇを採用してお
くと、管壁の増肉変形によって内面側に膨出した部分が
前記間隙ｇをほぼ満たすこととなり、厚肉部の内面が熱
処理用ダイス外面にほぼ接触する状態即ち軽く接触する
か或いは両者間に微小な隙間が生じた状態となる。即
ち、熱処理用ダイスは増肉加工時において管壁内面の位
置を、フリー増肉が好ましく行われた（図４のような凹
みが生じない）場合の位置に制限する整形用ダイスとし
て作用し、増肉によって形成される厚肉部の内面を整っ
た形状に規制する。

【００１１】熱処理用ダイスを厚肉部内面に強く接触さ
せてその厚肉部を支持する状態とするには、熱処理用ダ
イスを増肉加工前の金属管に挿入した状態での両者の間
隙ｇを、 ０＜ｇ＜０．５ｔβ と設定すればよい。ここで、間隙ｇを０よりも大きくし
たのは、熱処理用ダイスを金属管内に挿入する動作を容
易とするためである。この範囲に設定すると、増肉変形
によって内面側に膨出する管壁部分が前記間隙ｇを満た
して熱処理用ダイス外面に押し付けられ、その後はその
熱処理用ダイスで内面位置を規制された状態で外面側に
増肉を生じることとなる。換言すれば、熱処理用ダイス
は増肉加工時において管壁内面の位置を、フリー増肉の
場合よりも管外面方向にシフトさせて規制する内面用成
形ダイスとして作用し、増肉によって形成される厚肉部
の内面を所定形状に成形する。このように熱処理用ダイ
スを増肉加工時の内面用成形ダイスとして作用させる
と、厚肉部内面を平滑にし且つ所望寸法に成形できる。

【００１２】なお、熱処理用ダイスは、特にこれを増肉
加工時の内面用成形ダイスとして作用させた場合、形成
された厚肉部は熱処理用ダイス外面に強く押し付けられ
た状態となっており、熱処理後にその熱処理用ダイスを
引き抜く動作が困難となる場合がある。そこで、この引
き抜き動作を容易とするため、熱処理用ダイスを縮小可
能な構造とすることが好ましい。縮小可能な構造の例と
しては、ねじ機構を利用して、熱処理用ダイスの外形寸
法を縮小可能とするとか、熱処理用ダイスとして金属管
を用い、その内部に液圧を供給して少し膨張させた状態
で使用し、引き抜き時には液圧を解放することで縮小さ
せる構成等を挙げることができる。

【００１３】増肉及び熱処理の対象とする金属管が角形
管の場合においては、その中に挿入する熱処理用ダイス
は、角形管の厚肉部内面を全周に渡って拘束しうる構成
のものに限らず、平坦な管壁のみを凹みを生じないよう
拘束する構成としても所期の目的を達成しうる。この構
成とすると、熱処理用ダイスの製造が容易となり、ま
た、角形管からの抜き取りも容易となる利点が得られ
る。

【００１４】上記したように、熱処理用ダイスを増肉加
工時における内面用成形ダイスとして作用させる場合に
は、増肉加工の開始時には増肉率を金属管の長手方向位
置に応じて一定比率で増加させ、金属管内面が熱処理用
ダイスに接触した時点以降はその増肉率の増加比率を約
半分に低下させ、所定の増肉率に達した後は増肉率を一
定に保って増肉加工を行う方法を採用することが好まし
い。この方法を採用すると、増肉加工で形成される厚肉
部の増肉開始側端部に、非増肉部から所定厚さの厚肉部
に到る一定勾配の斜面を形成することができ、応力集中
の生じにくい増肉部を形成できる。

【００１５】また、増肉加工の終了時には増肉率を金属
管の長手方向位置に応じて一定比率で減少させ、金属管
内面が熱処理用ダイスに非接触となった時点以降はその
増肉率の減少比率を約倍として減少させる方法を採用す
ることが好ましい。この方法を採用すると、増肉加工で
形成される厚肉部の増肉終了側端部に、所定厚さの厚肉
部から非増肉部に到る一定勾配の斜面を形成することが
でき、応力集中の生じにくい増肉部を形成できる。

【００１６】金属管に対する増肉加工を行う際、更に、
金属管に形成する前記加熱部の外側に外面用成形ダイス
を配置し、増肉によって外側に変形する管壁の外面位置
を前記外面用成形ダイスによって規制する構成とするこ
ともできる。この構成を採用すると、増肉した管壁の外
面を成形して平滑にすることができる。また、この外面
用成形ダイスで管壁の外面側に生じる増肉量の一部を抑
制し、その分内面側を増肉させることが可能となり、外
面側の増肉量を必要に応じ内面側よりも少なくすること
ができる。

【００１７】本発明は、また、上記した方法の実施に好
適な装置も提供する。すなわち、本発明の金属管の増肉
加工熱処理装置は、増肉加工すべき金属管内に、増肉加
工によって形成される厚肉部の内側に位置するように挿
入され、前記厚肉部の長さ以上の長さを有する熱処理用
ダイスと、前記金属管に長手方向の圧縮力を作用させる
圧縮装置と、前記金属管の長手方向の小領域を加熱して
赤熱状態の加熱部を形成する加熱装置と、その加熱部の
一端を冷却する冷却装置と、前記加熱装置及び冷却装置
を、角形管に対して相対的に移動させる移動装置と、前
記加熱装置の後ろに該加熱装置と一緒に移動するように
設けられ、増肉加工によって形成された厚肉部の小領域
を、熱処理を行う温度に加熱して熱処理加熱部を形成す
る補助加熱装置とを有することを特徴とする。この構成
の装置では、加熱装置が金属管を局部的に加熱して増肉
を生じさせ且つその金属管に相対的に移動して厚肉部を
形成してゆく増肉加工動作と並行して、その厚肉部の小
領域を補助加熱装置が加熱して熱処理加熱部を形成し、
且つその補助加熱装置が金属管に対して相対的に移動し
て前記熱処理加熱部を厚肉部の長手方向に相対的に移動
させ、厚肉部の全域の熱処理を行うことができ、作業効
率が良い。また、単一の移動装置によって増肉用の加熱
装置と熱処理用の補助加熱装置とを金属管に相対的に移
動させることができ、装置構成を簡略化できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明方法の実施に用いる
増肉加工熱処理装置の好適な例を示す概略断面図、図２
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の矢印Ａ−Ａ断面図、矢
印Ｂ−Ｂ断面図、図３は図１における増肉加工部分の拡
大断面図である。１は増肉加工すべき金属管であり、こ
こでは角形鋼管が使用されている。以下、この金属管１
を角形管という。角形管１は図２から良く分かるよう
に、４つの平坦な管壁（以下側壁という）１ａと、４つ
のコーナー部の円弧状に湾曲した管壁（以下コーナー壁
という）１ｂを有している。この実施例では、この角形
管１に対して、図１に長さＬで示す領域に厚肉部１Ａ
（一部を二点鎖線で示している）を形成する場合を示
す。なお、説明の便宜上、角形管１の長手方向の領域の
なかで、増肉加工をしないで元の肉厚のまま残す部分を
非増肉部１Ｂ、１Ｃとし、増肉加工を行うがまだ増肉さ
せてない部分を未増肉部１Ｄとする。

【００１９】２は角形管１の一端を定位置に固定、保持
する固定装置、３は角形管１の反対端を押圧して角形管
に圧縮力を作用させる油圧シリンダ等の圧縮装置、４
は、角形管１の長手方向の小領域を局部的に加熱して赤
熱状態の加熱部５とすることの可能な環状の加熱装置で
あり、ここでは高周波加熱コイルが使用されている。こ
の加熱装置４は、角形管１に沿って矢印Ｃ方向に移動す
る際に冷却水等の冷却媒体７を加熱部５の移動方向に関
して後端となる部分に吹き付ける冷却装置６（図３参
照）を備えている。８は加熱装置４及び冷却装置６を角
形管１に沿って所望の速度で移動させる移動装置であ
り、加熱装置４及び冷却装置６を保持して移動する移動
台８ａと、その移動台８ａを移動させる送りねじ８ｂ
と、その送りねじ８ｂを回転駆動するモータ８ｃ等を備
えている。なお、移動装置８としては、図示実施例に示
すモータと送りねじを用いたものに限らず、モータと送
り用チェーンを用いたもの、デジタルシリンダを用いた
もの等、適宜変更可能である。

【００２０】９は、加熱装置４の後ろに相互に干渉しな
いように適当な距離をおいて配置され且つ加熱装置４と
一緒に移動するように移動台８ａに保持された熱処理用
の補助加熱装置であり、増肉加工により形成された厚肉
部１Ａの小領域を環状に且つ所望の熱処理温度に加熱し
て熱処理加熱部２６を形成するためのものである。この
補助加熱装置９としても、高周波加熱コイルが使用され
ている。補助加熱装置９には、必要に応じ熱処理加熱部
２６の後端を水噴射等によって冷却する冷却装置が設け
られて良い。なお、補助加熱装置９の前には、角形管１
に噴射された冷却媒体７の影響をなくすよう水切り２４
が配置されている。

【００２１】１０は、角形管１の内側に配置された熱処
理用ダイスであり、厚肉部１Ａの熱処理時に厚肉部内面
位置を規制してゆがみ発生を防止するためのものであ
る。本実施例では熱処理用ダイス１０として図２に示す
ように、角形管１の内面と相似な外面を有する角形管が
使用されており、角形管１の側壁１ａの内面に対向する
平坦な側壁ダイス面１０ａと角形管１のコーナー壁１ｂ
に対向する円弧状のコーナーダイス面１０ｂを有してい
る。更に、内部には、向かい合った壁面間隔を一定に保
つための補強材１０ｃを配置している。この補強材１０
ｃは必要に応じて設ければよく、また、その構造も任意
であり、例えば、単に剛性を有する鋼材を溶接等によっ
て固定したものでもよいし、ボルト、ナットを組み合わ
せたターンバックル等を用い、熱処理用ダイス１０の壁
面間隔を調整可能としたものでもよい。補強材１０ｃと
して、それを取り付けている壁面間隔を調整可能なもの
を用いると、外形寸法（互いに反対側に位置する側壁ダ
イス面１０ａ、１０ａ間距離）を変化させることがで
き、このため増肉加工及び熱処理を終了し、その熱処理
用ダイス１０を角形管１から引き抜く時に、その熱処理
用ダイスの外形寸法を縮小させることで、引抜きを容易
とすることができる利点が得られる。なお、熱処理用ダ
イス１０は、必要に応じ加熱する構成、或いは冷却する
構成としてもよい。

【００２２】この熱処理用ダイス１０は角形管１に形成
する厚肉部１Ａの長さＬよりも長い長さを有しており、
且つその厚肉部１Ａを形成する領域に位置するように、
固定装置２に固定して設けられる。

【００２３】熱処理用ダイス１０の外形寸法は、増肉加
工によって形成された厚肉部１Ａを熱処理する時に厚肉
部内面位置を規制してゆがみ発生を防止しうるように定
められるものであり、具体的には、熱処理用ダイス１０
の外周面が厚肉部１Ａの内面に強く接触してその厚肉部
１Ａを支持するような寸法、或いは、ほぼ接触するよう
な寸法に定められる。更に、具体的には、熱処理用ダイ
ス１０を増肉前の角形管１内に容易に挿入しうるよう、
熱処理用ダイス１０の側壁ダイス面１０ａと増肉前の角
形管１の側壁１ａの内面との間に、０より大きい間隙ｇ
が存在し、且つその間隙ｇが、角形管１を増肉加工した
際に増肉によって完全に或いはほぼ満たされるような寸
法に定められる。一般に、角形管１を圧縮して増肉させ
る際、内外面を拘束しない場合には通常、増肉は内側、
外側にほぼ等しく生じる。このため増肉率βを、「増肉
により増加した肉厚Δｔ（＝増肉後の肉厚Ｔ−増肉前の
肉厚ｔ）÷増肉前の肉厚ｔ」と定義すると、増肉率βの
増肉を行った時、角形管１の側壁１ａの内面は増肉によ
り、０．５×ｔ×βだけ、内側に膨出することとなる。
従って、前記した間隙ｇを０．５ｔβにほぼ等しくする
か或いはそれより小さく設定しておけば、増肉加工時に
側壁１ａの内側への膨出によって前記間隙ｇがほぼ満た
されるか或いは完全に満たされることとなり、増肉によ
り形成された厚肉部１Ａの内面が、側壁ダイス面１０ａ
にほぼ接触する状態（軽く接触するか接触しないとして
もその間隙が微小な状態）或いは強く接触する状態とな
り、厚肉部１Ａの熱処理時に厚肉部１Ａのゆがみ発生を
防止できる。

【００２４】本実施例では、この間隙ｇを０．５ｔβに
ほぼ等しく設定している。コーナー壁１ｂとコーナーダ
イス面１０ｂとの間隙も、上記した間隙ｇと同様に定め
られる。なお、上記した間隙ｇは理論的なものであり、
実際の設計に当たっては熱処理用ダイス１０の熱膨張を
考慮して、適宜補正することが好ましい。

【００２５】次に、上記構成の増肉加工装置の増肉加工
熱処理時の動作を説明する。図１において、増肉加工す
べき角形管１の一端を固定装置２に固定、保持させ、そ
の反対端を油圧シリンダ等の圧縮装置３で押圧して角形
管１に圧縮力を作用させた状態で、加熱装置４によって
角形管１の長手方向の小領域を加熱して、塑性変形容易
な赤熱状態の加熱部５とし、その加熱部５に圧縮力によ
る増肉を生じさせながら、その加熱装置４を角形管１に
沿って矢印Ｃ方向に移動させ、同時に冷却手段６から冷
却媒体７を加熱部５の後端部分に吹き付けて増肉直後の
部分を冷却、固化する。これにより角形管１が長手方向
に連続的に増肉させられ、厚肉部１Ａが形成されてゆ
く。

【００２６】この増肉加工動作中、移動台８ａの移動に
よって補助加熱装置９も移動し、その補助加熱装置９が
厚肉部１Ａの端部に達すると、補助加熱装置９が加熱を
開始し、厚肉部１Ａの小領域を所望の熱処理温度に加熱
して熱処理加熱部２６を形成しながら、矢印Ｃ方向に移
動し、その熱処理加熱部２６の後端を強制冷却するか放
冷する。これにより、厚肉部１Ａが連続的に熱処理され
る。かくして、加熱部５に於ける増肉加工と熱処理加熱
部２６における熱処理が並行して行われ、所望長さＬの
厚肉部１Ａが形成され、その厚肉部１の終端まで熱処理
加熱部２６が移動した時点で、動作が終了する。これに
より、所定長さＬの厚肉部１Ａが形成されると共にその
全体が熱処理され、機械的特性の改善が図られる。

【００２７】ところで、角形管１の内外面をなんら拘束
しない状態で増肉加工した場合には、圧縮変形及び冷却
による収縮変形等により、得られた厚肉部１Ａの断面形
状は図４（ｂ）に示すようになる傾向があり、平坦であ
るべき側壁１Ａａが内側に凹み、その位置に凹み１２
（凹み量ｅ）を生じ、平坦度が低下するという現象があ
り、これを防止するには、加熱温度、増肉加工速度、冷
却速度等を凹みの生じにくい狭い条件範囲に設定する必
要があった。また、側壁１Ａａへの凹み発生現象は厚肉
部１Ａを熱処理する時にも生じており、特に熱処理時に
凹み量ｅが大きくなる傾向があった。これに対し、本実
施例においては、増肉加工の際、内側に熱処理用ダイス
１０が存在しているため、加熱部５が圧縮力により増肉
し、その際凹み１２が生じようとしても、増肉した部分
の内面が熱処理用ダイス１０の平坦なダイス面１０ａに
接触して規制され、その状態で冷却されて固化する。か
くして、形成された厚肉部１Ａには凹み１２はほとんど
生じない。次いで、その厚肉部１Ａが熱処理のために加
熱され、その際にも平坦な側壁１Ａａに凹み１２が生じ
ようとするが、その内面が熱処理用ダイス１０の平坦な
ダイス面１０ａによって規制され、平坦に保たれたまま
熱処理される。かくして、図４（ａ）に示すように、側
壁１Ａａに対する凹みの発生が抑制され、角形管１の管
壁に対して内外面にほぼ等しい増肉を生じながら、側壁
への凹み発生を防止した状態で増肉加工及び熱処理が行
われ、平坦度の良い側壁１Ａａを備えた厚肉部１Ａが形
成される。

【００２８】上記した実施例では、更に次のような利点
も得られる。すなわち、側壁１Ａａに対する凹みの発生
を熱処理用ダイス１０で抑制可能であるため、凹みの発
生を抑制するために増肉加工速度を低く抑える必要がな
くなり、このため増肉加工速度を高めて生産性を上げる
ことが可能である。また、増肉加工を生じている部分の
内面を熱処理用ダイス１０が支持するため、厚肉加工時
に生じ勝ちなじゃばら状の変形（図１３参照）が生じに
くく、このため増肉加工条件（例えば、加熱部の温度、
圧縮力、冷却速度、増肉加工速度等）に多少の変動が生
じても、良好な増肉加工が可能であり、操業性が向上す
る。更に、加熱部温度を低下させた状態での増肉加工も
可能となり、増肉加工時の加熱、冷却による硬化を抑制
し、増肉加工部の機械的物性の低下を抑制できる。ま
た、厚肉部１Ａ全体の内面を熱処理用ダイス１０で規制
することにより、厚肉部１Ａの内面を平滑とすることが
できると共に、厚肉部１Ａの真直度も高めることがで
き、厚肉部１Ａの品質を向上できる。

【００２９】なお、この実施例では、角形管１のコーナ
ー壁１ｂ内面にコーナーダイス面１０ｂを位置させ、増
肉したコーナー壁内面も規制している。しかしながら、
コーナー壁１ｂには増肉時或いは熱処理時において凹み
等の異常は生じにくいので、このコーナー壁１ｂの内面
は必ずしも規制する必要はなく、従って、図５（ａ）に
示すように、コーナー壁１ｂの内面とそれに対向するコ
ーナーダイス面１０ｂとの間隙を大きくして、増肉して
も両者が非接触のままとするとか、図５（ｂ）に示すよ
うに、内面用成形ダイス１０を、隣接した平坦なダイス
面１０ａ、１０ａのコーナー部分が切り欠かれた、コー
ナーダイス面の無い形状とする等の変更を行うことも可
能である。

【００３０】上記実施例では、角形管１の内外面にほぼ
等しい増肉を生じさせるように増肉を行っているが、内
外面における増肉量を異ならせることも可能である。図
６は外面側の増肉量を多くした場合の実施例を示すもの
であり、この実施例では、角形管１の内側にセットする
熱処理用ダイス１０の寸法を、図３に示すものよりも大
きくし、角形管１の増肉前の管壁内面との間隙ｇを小さ
くしている。すなわち、 ｇ＜０．５ｔβ としている。ただし、金属管１に対して熱処理用ダイス
１０の挿入を容易とするため、間隙ｇは０より大として
いる。その他の構成は、図１〜図３に示す実施例と同様
である。

【００３１】図６の実施例では、加熱部５が増肉された
際、内側への変形量が間隙ｇよりも大きくなろうとする
ため、その内面が熱処理用ダイス１０の外面に強く押し
付けられ、その熱処理用ダイス１０の形状に成形され、
従って、内側への変形量が制限され、その分、外面側の
増肉量が増加した状態で増肉が行われる。この時、増肉
された部分の内面を熱処理用ダイス１０の平坦な側壁ダ
イス面１０ａが平坦に拘束しているので、図４（ｂ）に
示したような凹み１２が生じることはない。更に、増肉
加工によって形成された厚肉部１Ａは熱処理用ダイス１
０に強く押し付けられた状態のままで、補助加熱装置９
によって加熱され、熱処理される。このため、熱処理時
においても、厚肉部１Ａの平坦な側壁１Ａａは平坦な側
壁ダイス面１０ａで平坦に拘束された状態を保持してお
り、図４（ｂ）に示したような凹み１２が生じることは
ない。

【００３２】上記した増肉加工を行う際の増肉率βは、
加熱部５の移動速度及びその加熱部５に向かって押し込
まれる角形管１の未増肉部分１Ｄの速度によって決ま
る。いま、図１において、加熱部５の後ろに位置する角
形管１の厚肉部１Ａ或いはその後ろの非増肉部分１Ｂに
対する加熱部５の移動速度をＷ、加熱部５の前の未増肉
部分１Ｄの移動速度をＶとすると、増肉率βは、 β＝Ｖ／Ｗ で表される。ここで、この実施例では、厚肉部１Ａ或い
はその後ろの非増肉部分１Ｂは固定装置２によって移動
しないように構成されているため、上記した加熱部５の
移動速度Ｗは、加熱装置４の移動速度に等しく、また、
未増肉部分１Ｄの移動速度Ｖは圧縮装置３が角形管１の
端部を押し込む速度に等しくなっている。従って、加熱
装置４の移動速度Ｗと圧縮装置３による押し込み速度Ｖ
の比を一定に保つことにより、例えば、加熱装置４の移
動速度Ｗを一定に保ち且つ圧縮装置３による押し込み速
度Ｖを一定に保つことにより、一定増肉率での増肉加工
が行われる。ここで、圧縮装置３による押し込み速度を
一定に保つには、圧縮装置３による圧縮力を一定に保ち
且つ加熱部５の温度を一定に保つ（これにより加熱部５
の平均変形抵抗を一定に保つ）方法、圧縮装置３として
押し込み速度を制御可能なもの（例えば、デジタルシリ
ンダ、デジタルサーボ機構等を備えたもの）を用い、圧
縮装置３の制御により一定の押し込み速度に保持する方
法等を用いることができる。

【００３３】ところで、一定肉厚の角形管１に対して増
肉加工を開始する際、単に最初から所定の増肉率βとな
るように増肉加工を開始すると、図７（ａ）に示すよう
に、厚肉部１Ａの開始点において非増肉部分１Ｂとの間
に段部１４が形成されてしまう。このような段部１４は
応力集中を生じさせるので好ましくなく、従って、図７
（ｂ）に示すような傾斜面１５を形成することが好まし
い。増肉加工によって形成する厚肉部の肉厚をＴとする
と、その肉厚Ｔと増肉率βとの間には、 Ｔ＝（１＋β）ｔ の関係がある。従って、増肉率βを変化させることで、
肉厚Ｔを変化させることが可能であり、図７（ｂ）にお
いて、増肉開始点Ｄから角形管１の長手方向位置に応じ
て増肉率βを一定比率で増加するように変化させること
で、厚肉部１Ａの開始位置に傾斜面１５を形成すること
ができ、その増肉率βが所定の値に達した後（点Ｅに達
した後）は増肉率βを一定に保って増肉加工を行うこと
により、増肉開始部分に傾斜面１５を有する一定厚みの
厚肉部１Ａを形成することが可能となる。

【００３４】上記したように、増肉率βはＶ／Ｗに等し
いので、加熱装置４を角形管１に沿って移動させ加熱部
５を移動させて増肉が生じる位置を角形管１の長手方向
に移動させる際、その位置に応じてＶ／Ｗ（＝β）が一
定比率で増加するように、加熱装置４の移動速度Ｗと圧
縮装置３による押し込み速度Ｖの一方若しくは双方を制
御する。これにより、増肉開始部分に傾斜面１５を形成
することができ、また、その時に増加する比率を適当に
設定することにより、傾斜面１５の傾斜を適当に設定で
きる。厚肉部１Ａの終了部においても同様に、増肉が生
じる位置が角形管１の長手方向に移動するにつれて、そ
の位置に応じて、Ｖ／Ｗ（＝β）が一定比率で減少する
ように、加熱装置４の移動速度Ｗと圧縮装置３による押
し込み速度Ｖの一方若しくは双方を制御する。これによ
り、厚みが徐々に小さくなるような傾斜面を形成でき
る。

【００３５】増肉加工で形成する厚肉部１Ａの両端に上
記した傾斜面１５を形成することは図１〜図３に示す実
施例の場合でも、図６に示す実施例の場合でも適用可能
である。ところが、図６に示す実施例のように、熱処理
用ダイス１０で増肉部分を外面側に押し出す場合に適用
すると、若干問題が生じる。すなわち、図８（ａ）に示
すように、増肉開始部に一定勾配の傾斜面１５を形成す
るように増肉率βを増加させて行く場合、図８（ｂ）に
示すように、増肉率を増加させながら増肉位置が角形管
１の長手方向に移動し、内面側に増肉した部分が熱処理
用ダイス１０に接触する位置Ｐを通り過ぎた後、内面側
に増肉しようとする部分（ハッチングａで示す部分）が
熱処理用ダイス１０で制限されるため、その分外面側に
増肉することとなり、外面側にハッチングｂで示す部分
が付加されたようになる。このため、傾斜面１５が位置
Ｐのところで折れ曲がり、勾配の急な傾斜面１５Ａとな
る。このような折れ曲がりは応力集中の原因となるの
で、好ましくない。

【００３６】本発明の一実施例ではこのような傾斜面の
折れ曲がりを防止することが可能である。すなわち、一
実施例では、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、増肉開
始点Ｄを過ぎるとまず増肉率β（＝Ｗ／Ｖ）を、角形管
１の長手方向位置に応じて一定比率で増加させ、一定勾
配の傾斜面１５を形成してゆき、内面側に増肉した部分
が熱処理用ダイス１０に接触する位置Ｐを通り過ぎた後
は、その増加率の増加比率を約半分に低下させる。これ
により、図９（ａ）に示すように、熱処理用ダイス１０
が無いものと仮定した場合には、位置Ｐの次に、先に形
成した傾斜面１５の勾配の約半分の勾配を有する傾斜面
１５Ｂが形成されることとなり、実際には、図９（ｂ）
に示すように熱処理用ダイス１０があるため内面側に増
肉しようとする部分（ハッチングａで示す部分）がその
熱処理用ダイス１０で制限されてその分外面側に増肉す
ることとなり、外面側にハッチングｂで示す部分が付加
され、傾斜面１５Ｃが形成される。この傾斜面１５Ｃの
勾配は傾斜面１５にほぼ等しい。かくして、外面側に折
れ曲がりの殆どない傾斜面１５、１５Ｃが形成されるこ
ととなり、図９（ｃ）に示すように応力集中を生じやす
い部分の無い厚肉部１Ａを形成することができる。

【００３７】厚肉部１Ａの終了部においても同様に、た
だし、増肉開始部とは逆に増肉率を変化させることによ
り、外面側に折れ曲がりの殆どない傾斜面を形成可能で
ある。すなわち、図１０に示すように、増肉終了の開始
点Ｆを越えた時点から、増肉率β（＝Ｗ／Ｖ）を、角形
管１の長手方向位置に応じて一定比率で減少させること
により、一定勾配の傾斜面１６を形成してゆき（この
時、熱処理用ダイス１０が無いと想定した場合には二点
鎖線で示す傾斜面１６Ａが形成される）、内面側に増肉
した部分が熱処理用ダイス１０から離れる位置Ｑを通り
過ぎた後は、その増加率の減少比率を約倍に増加させ
る。これにより、位置Ｑの後ろには、内外面に傾斜面１
６Ｂが形成されることとなり、且つ外面側の傾斜面１６
Ｂは、先に形成した傾斜面１６と同じ勾配となる。かく
して、厚肉部１Ａの終了部においても外面側に折れ曲が
りの殆どない傾斜面を形成できる。

【００３８】図１１、図１２は本発明の更に他の実施例
を示すものである。この実施例では、加熱装置４の後ろ
側に加熱装置４と一緒に移動するように外面用成形ダイ
ス２０が配置されている。この外面用成形ダイス２０
は、増肉よって外側に変形する管壁の外面位置を規制す
るダイス面２０ａを有すると共に、内部を冷却媒体で冷
却する構成となっており、そのダイス面２０ａに接触し
た管壁を冷却可能である。従って、この実施例では外面
用成形ダイス２０が、角形管１の加熱部５の後端を冷却
する冷却手段を構成する。なお、この外面用成形ダイス
２０の後ろに冷却媒体を角形管に噴射して冷却する冷却
手段を配置してもよい。

【００３９】熱処理用ダイス１０と外面用成形ダイス２
０との間隔は、増肉加工によって形成する厚肉部１Ａの
肉厚に等しく設定されている。外面用成形ダイス２０と
角形管１の外面との間隙ｇ′は、通常、管壁が増肉によ
り外面側に増肉する量よりも小さく、すなわち、 ｇ′＜０．５ｔβ に設定されている。従って、内側に配置した熱処理用ダ
イス１０と角形管１の内面との間隙ｇは、 ｇ ＞０．５ｔβ となっている。その他の構成は上記実施例と同様であ
る。

【００４０】図１１、図１２の実施例においては、角形
管１に圧縮力を作用させた状態で、加熱装置４が角形管
１を局部的に加熱して加熱部５を形成し、且つ角形管１
に沿って移動する。これにより、加熱部５に増肉が生じ
且つその後端が外面用成形ダイス２０で冷却、固化され
ながら、その加熱部５が角形管１の長手方向に移動し、
連続的に増肉が行われる。この際、増肉によって外面側
に増肉しようとする加熱部５の管壁が外面用成形ダイス
２０によって抑制され、その分内面側に増肉が生じる。
また、角形管の側壁に生じ勝ちな凹みは熱処理用ダイス
１０で抑制される。かくして、外面側の寸法を外面用成
形ダイス２０で規制しながら、凹みのない側壁を備えた
厚肉部１Ａを形成することができる。また、得られた厚
肉部１Ａは内外面を共にダイス面で規制されるため、き
わめて平滑となっている。増肉加工で形成された厚肉部
１Ａは、その後、直ちに補助加熱装置９によって加熱さ
れ、熱処理が行われる。この場合においても、厚肉部１
Ａ内面が熱処理用ダイス１０で規制されているため、凹
みが生じることはなく、ゆがみの無い厚肉部を形成でき
る。

【００４１】なお、図１１、図１２に示す実施例におい
ても、増肉を開始する位置及び／又は増肉を終了する位
置において、図８〜図１０で説明したように増肉率を変
化させることで、傾斜面を形成し、しかもその際、増肉
部の外面が外面用成形ダイス２０に接触した時点或いは
離れた時点で増肉率の変化比率を変更することにより、
一定勾配の傾斜面を形成することが可能である。

【００４２】更に、図１１、図１２に示す実施例では、
外面用成形ダイス２０と角形管１の外面との間隙ｇ′
を、ｇ′＜０．５ｔβ と設定し、増肉が角形管の内面
側に多く生じるように規制する構成としている。しかし
ながら、本発明は必ずしもこの構成に限らず、熱処理用
ダイス１０と角形管１の内面との間隙ｇが、 ０＜ｇ≦０．５ｔβ となるように設定し、増肉が内外面で均等に生じるか或
いは外面側で多く生じるようにしてもよい。この場合に
は、外面用成形ダイス２０と角形管外面との間隙ｇ′
は、 ｇ′≧０．５ｔβ となる。この場合にも、加熱部５の増肉直後の部分を外
面用成形ダイス２０で成形することで、平滑な外面を得
ることができる。

【００４３】以上の実施例はいずれも、増肉加工用の加
熱装置４の後ろに、熱処理用の補助加熱装置９を加熱装
置４と一緒に移動するように設けているが、本発明は必
ずしもこの構成に限らず、補助加熱装置９を加熱装置４
とは独立して移動する構成としてもよい。また、上記実
施例では、増肉加工と熱処理を並行して行う構成として
いるが、熱処理は必ずしも、増肉加工と並行して行う必
要はなく、増肉加工を終了した後、熱処理のみを行って
もよい。熱処理のみを単独に行う場合には、当然金属管
１に対して圧縮装置３による圧縮力を付与する必要はな
い。また、その場合、熱処理のための補助加熱装置９の
移動方向は図１における矢印Ｃ方向に限らず、その反対
方向としてもよい。更に、熱処理用の補助加熱装置９を
増肉加工用の加熱装置４と別に設ける必要はなく、加熱
装置４を熱処理に使用してもよい。また、厚肉部１Ａの
熱処理を行うには、厚肉部１Ａの全体を同時に加熱しう
る熱処理用加熱装置を用いて、全域を同時に加熱し、放
冷或いは強制冷却して熱処理するように変更してもよ
い。

【００４４】以上に角形管１に対する増肉加工及び熱処
理を行う場合を説明したが、本発明は角形管１に限定さ
れるものでなく、例えば、丸形管に対しても適用可能で
あることは言うまでもない。

【００４５】

【実施例】以下、具体的に増肉加工を行った例を示す。 〔実施例１〕 使用装置 図１に示す構成の増肉加工熱処理装置。各部仕様は次の
通り。 圧縮装置３：油圧シリンダ 加熱装置４：高周波加熱コイル（幅２０ｍｍ） 冷却装置６：水噴射冷却方式 加熱幅（加熱装置４の先端から水吹き付け位置までの距
離）：６５ｍｍ 補助加熱装置９：高周波加熱コイル（幅５０ｍｍ） 熱処理加熱部２６の冷却方式：水噴射冷却方式 加熱装置４と補助加熱装置９の間隔：３００ｍｍ 熱処理用ダイス１０：外形２６４×２６４ｍｍ、長さ３
００ｍｍ

【００４６】 増肉加工および熱処理条件 供試角形管：３００×３００ｍｍ×１２ｍｍｔの角形鋼
管 増肉率β：１．０（厚み１２ｍｍを２４ｍｍに増肉） 加熱部５の最高温度：１１５０±５０°Ｃ 加熱装置４の移動速度Ｗ：０．４５ｍｍ／ｓ 圧縮装置３による圧縮力Ｐ：５３，６００ｋｇ （この結果圧縮手段３による押し込み速度Ｖ＝０．４５
ｍｍ／ｓとなる） 増肉加工速度（Ｗ＋Ｖ）：０．９ｍｍ／ｓ 熱処理加熱部２６の最高温度：９５０±５０°Ｃ

【００４７】 増肉加工及び熱処理結果 上記した条件で増肉加工を行うと共に熱処理を行い、長
さ約２５０ｍｍの厚肉部１Ａを形成した。得られた厚肉
部１Ａの厚みは約２４ｍｍ（増肉率β＝１．０）でほぼ
予定した値となっていた。また、外形寸法は３１１．８
×３１１．５ｍｍであり、内外面にほぼ等しく増肉が生
じていた。この厚肉部１Ａの内外面はいずれも平滑であ
り、じゃばらや小じわの無い良好な外観を備えていた。
得られた厚肉部の４つの平坦面における凹み量ｅ〔図４
（ｂ）参照〕を測定したところ、０．２〜０．７ｍｍの
範囲内であり、きわめて小さいものであった。更に得ら
れた厚肉部１Ａの機械的物性を測定したところ、表面硬
度はＨｖ２００以下、伸びは２０％以上であった。

【００４８】〔比較例１〕熱処理用ダイスを取り外した
以外は、実施例１と同一条件で同一角形管に対して増肉
加工及び熱処理を行おうとしたところ、図１３に示すよ
うに角形管１に対してじゃばら状の変形３０を生じ、良
好な増肉が出来なかった。

【００４９】〔比較例２〕加熱部５の最高温度を１３０
０±５０°Ｃとし、圧縮装置３による圧縮力Ｐを３４，
５００ｋｇとした以外は、比較例１と同じ条件で増肉加
工及び熱処理を行い、長さ約２５０ｍｍの厚肉部１Ａを
形成した。得られた厚肉部１Ａの厚みは約２４ｍｍ（増
肉率β＝１．０）でほぼ予定した値となっていた。この
厚肉部１Ａの内外面はいずれも平滑であり、じゃばらや
小じわの無い良好な外観を備えていた。しかしながら、
得られた厚肉部の４つの平坦面における凹み量ｅを測定
したところ、１．２〜２．８ｍｍであり、かなり大きく
なっていた。

【００５０】〔比較例３〕補助加熱装置９を動作させな
い以外は比較例２と同一条件で、増肉加工のみを行い、
長さ約２５０ｍｍの厚肉部１Ａを形成した。得られた厚
肉部１Ａの厚みは約２４ｍｍ（増肉率β＝１．０）でほ
ぼ予定した値となっていた。この厚肉部１Ａの内外面は
いずれも平滑であり、じゃばらや小じわの無い良好な外
観を備えていた。得られた厚肉部１Ａの４つの平坦面に
おける凹み量ｅを測定したところ、０．５〜１．５ｍｍ
であり、比較例２よりは小さいが、実施例１に比べると
かなり大きくなっていた。更に、得られた厚肉部１Ａの
機械的物性を測定したところ、表面硬度はＨｖ３５０±
５０、伸びは１０±５％であり、熱処理を行っていない
ため、増肉加工による硬化の影響が出ていた。

【００５１】〔実施例２〕 使用装置 実施例１と同じ 増肉加工条件 供試角形管：３００×３００ｍｍ×１２ｍｍｔの角形鋼
管 増肉率β：１．０（厚み１２ｍｍを２４ｍｍに増肉） 加熱部最高温度：１３００±５０°Ｃ 加熱手段４の移動速度Ｗ：０．９ｍｍ／ｓ 圧縮手段３による圧縮力Ｐ：３８，０００ｋｇ （この結果圧縮手段３による押し込み速度Ｖ＝０．９ｍ
ｍ／ｓとなる） 増肉加工速度（＝Ｗ＋Ｖ）：１．８ｍｍ／ｓ 熱処理加熱部２６の最高温度：１０００°Ｃ

【００５２】 増肉加工結果 上記した条件で増肉加工を行うと共に熱処理を行い、長
さ約２５０ｍｍの厚肉部１Ａを形成した。得られた厚肉
部１Ａの厚みは約２４ｍｍ（増肉率β＝１．０）でほぼ
予定した値となっていた。また、外形寸法は３１２．５
×３１１．６ｍｍであり、内外面にほぼ等しく増肉が生
じていた。この厚肉部１Ａの内外面はいずれも平滑であ
り、じゃばらや小じわの無い良好な外観を備えていた。
得られた厚肉部の４つの平坦面における凹み量ｅは、
０．２〜０．７ｍｍの範囲内であり、きわめて小さいも
のであった。このように、実施例２では実施例１よりも
増肉加工速度及び熱処理速度を２倍としているが、実施
例１のものとほぼ等しい外形の厚肉部１Ａを形成でき
た。なお、得られた厚肉部１Ａの機械的物性を測定した
ところ、表面硬度はＨｖ２００以下、伸びは２０％以上
であり、熱処理による機械的特性の改善が十分行われて
いた。

【００５３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明方法によ
れば、増肉加工すべき金属管内に熱処理用ダイスを挿入
しておき、金属管に対する増肉加工によってその熱処理
用ダイスの外側に厚肉部を形成し、且つその状態で厚肉
部の熱処理を行っているので、増肉加工時の加熱、冷
却、及び熱処理時の加熱、冷却によって厚肉部の断面に
ゆがみが生じようとしても、厚肉部内面を熱処理用ダイ
スが拘束して望ましくないゆがみを防止でき、このた
め、所定の断面形状の且つ所望の熱処理を施された厚肉
部を形成できるという効果が得られる。また、熱処理時
のゆがみを熱処理用ダイスによって強制的に防止できる
ため、熱処理時における加熱速度、冷却速度等を調整し
てゆがみの防止を図る必要がなく、このため、必要な熱
処理に応じた所望の加熱速度、冷却速度等を採用でき、
良好な熱処理を施した厚肉部を生産性良く製造できると
いう効果も得られる。

【００５４】更に、熱処理用ダイスは、金属管に増肉を
生じさせる部分における断面でのゆがみを阻止するのみ
ならず、増肉加工時の不安定な変形、例えば長手方向に
生じ勝ちなじゃばら状の変形を防止する効果も有してお
り、このため、本発明は、良好な増肉加工を可能とする
増肉加工条件（例えば、加熱部の温度、圧縮力、冷却速
度、増肉加工速度等）の範囲を広げることが可能とな
り、増肉加工速度を上げて生産性を向上させるとか、増
肉率を大きく設定できる等の効果も得られる。

【００５５】ここで、厚肉部の熱処理を行う方法とし
て、厚肉部の小領域を補助加熱装置によって、所望の熱
処理温度に加熱して熱処理加熱部を形成し、該熱処理加
熱部を厚肉部の長手方向に相対的に移動させる方法を採
用すると、比較的小型の補助加熱装置によって厚肉部を
所望温度に加熱して熱処理を行うことができ、設備費を
削減できるという効果が得られる。また、その熱処理動
作を増肉加工と並行して行うことが可能であり、増肉加
工と熱処理とを並行して行うと、生産性を向上できると
いう効果が得られる。

【００５６】ここで、前記熱処理用ダイスを増肉加工す
べき金属管内にセットした状態での前記熱処理用ダイス
と増肉前の角形管内面との間の間隙ｇを、 ｇ≒０．５ｔβ と設定しておくと、増肉加工による増肉が管壁の内外面
にほぼ等しく生じ且つその増肉加工で形成した厚肉部の
内面が熱処理用ダイス外面に軽く接触するか或いは両者
間に微小な隙間が残る状態となり、この状態で熱処理し
た後、熱処理用ダイスを厚肉部内から引き抜く作業を容
易とすることができるという効果が得られる。

【００５７】また、この間隙ｇを、 ０＜ｇ＜０．５ｔβ と設定しておくと、増肉加工時に熱処理用ダイスが内面
用成形ダイスとして作用して管壁の内面を所定形状に成
形でき、断面におけるゆがみを防止するのみならず、内
面を平滑にすることができるという効果が得られる。

【００５８】上記した増肉加工を行うに当たって、増肉
加工の開始時には増肉率を金属管の長手方向位置に応じ
て一定比率で増加させ、金属管内面が熱処理用ダイスに
接触した時点以降はその増肉率の増加比率を約半分に低
下させ、所定の増肉率に達した後は増肉率を一定に保っ
て増肉加工を行うことができ、この方法を採用すると、
増肉加工で形成される厚肉部の増肉開始側端部に、非増
肉部から所定厚さの厚肉部に到る一定勾配の斜面を形成
することができ、応力集中の生じにくい増肉部を形成で
きるという効果が得られる。

【００５９】また、増肉加工の終了時には増肉率を金属
管の長手方向位置に応じて一定比率で減少させ、金属管
内面が熱処理用ダイスに非接触となった時点以降はその
増肉率の減少比率を約倍として減少させることもでき、
その場合には、増肉加工で形成される厚肉部の増肉終了
側端部に、所定厚さの厚肉部から非増肉部に到る一定勾
配の斜面を形成することができ、応力集中に生じにくい
増肉部を形成できるという効果が得られる。

【００６０】更に、金属管に形成する前記加熱部の外側
に外面用成形ダイスを配置する構成とすると、増肉した
管壁の外面を成形して平滑にすることができ、また、こ
の外面用成形ダイスで管壁の外面側に生じる増肉量の一
部を抑制し、その分内面側を増肉させることが可能とな
り、外面側の増肉量を必要に応じ内面側よりも少なくす
ることができるという効果が得られる。

【００６１】本発明装置は、増肉加工すべき金属管内
に、増肉加工によって形成される厚肉部の内側に位置す
るように挿入され、前記厚肉部の長さ以上の長さを有す
る熱処理用ダイスと、前記金属管に長手方向の圧縮力を
作用させる圧縮装置と、前記金属管の長手方向の小領域
を加熱して赤熱状態の加熱部を形成する加熱装置と、そ
の加熱部の一端を冷却する冷却装置と、前記加熱装置及
び冷却装置を、角形管に対して相対的に移動させる移動
装置と、前記加熱装置の後ろに該加熱装置と一緒に移動
するように設けられ、増肉加工によって形成された厚肉
部の小領域を、熱処理を行う温度に加熱して熱処理加熱
部を形成する補助加熱装置とを有する構成としたことに
より、加熱装置が金属管を局部的に加熱して増肉を生じ
させ且つその金属管に相対的に移動して厚肉部を形成し
てゆく増肉加工動作と並行して、その厚肉部の小領域を
補助加熱装置が加熱して熱処理加熱部を形成し、且つそ
の補助加熱装置が金属管に対して相対的に移動して前記
熱処理加熱部を厚肉部の長手方向に相対的に移動させ、
厚肉部の全域の熱処理を行うことができ、しかも、それ
らの増肉加工及び熱処理は金属管内に熱処理用ダイスが
存在する状態で行われるため断面形状にゆがみを生じる
ことがなく、断面形状の良好な且つ熱処理により機械的
特性を改善した厚肉部を効率良く製造できるという効果
を有している。また、単一の移動装置によって増肉用の
加熱装置と熱処理用の補助加熱装置とを金属管に相対的
に移動させることができ、装置構成を簡略化できるとい
う効果も有している。

【００６２】本発明の対象とする金属管を角形管とする
と、増肉加工及び熱処理時において平坦な側壁に生じ勝
ちな凹みの発生を防止でき、平坦度の良い厚肉部を形成
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に用いる増肉加工熱処理装置
の好適な例を示す概略断面図

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１のＡ−Ａ矢視
断面図、Ｂ−Ｂ矢視断面図

【図３】図１の実施例における増肉加工部分の拡大断面
図

【図４】（ａ）は本発明の実施例で形成した厚肉部１Ａ
の断面図 （ｂ）は熱処理用ダイスを用いないで形成した厚肉部１
Ａの断面図

【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、熱処理用ダイスの
変形例を示す図２（ａ）と同一部分の断面図

【図６】本発明の他の実施例における増肉加工部分の拡
大断面図

【図７】（ａ）は通常に増肉加工を行った場合の増肉開
始部分を示す概略断面図 （ｂ）は好ましい傾斜面を有する増肉開始部分を示す概
略断面図

【図８】（ａ）は熱処理用ダイスが無いものと想定して
増肉率を一定比率で増加した場合の増肉開始部分を示す
概略断面図 （ｂ）は熱処理用ダイスが有る状態で増肉率を一定比率
で増加した場合の増肉開始部分を示す概略断面図

【図９】本発明の一実施例を説明するもので、（ａ）は
熱処理用ダイスが無いものと想定して増肉率を一定比率
で増加し、位置Ｐからその比率を変化させた場合の増肉
開始部分を示す概略断面図 （ｂ）は熱処理用ダイスが有る状態で増肉率を一定比率
で増加し、位置Ｐからその比率を変化させた場合の増肉
開始部分を示す概略断面図 （ｃ）はこの実施例で得た厚肉部の増肉開始部分を示す
概略断面図

【図１０】本発明の他の実施例を示すもので、熱処理用
ダイスが有る状態で増肉率を一定比率で減少させ、位置
Ｑからその比率を変化させた場合の増肉終了部分を示す
概略断面図

【図１１】本発明方法の実施に用いる増肉加工熱処理装
置の他の例を示す概略断面図

【図１２】図１０に示す他の実施例における増肉加工部
分の拡大断面図

【図１３】比較例１で増肉加工した角形管を示す概略断
面図

【符号の説明】

１ 角形管 １ａ 側壁（平坦な管壁） １ｂ コーナー壁 １Ａ 厚肉部 ２ 固定装置 ３ 圧縮装置 ４ 加熱装置 ５ 加熱部 ６ 冷却装置 ７ 冷却媒体 ８ 移動装置 ９ 補助加熱装置 １０ 熱処理用ダイス １０ａ 側壁ダイス面 １０ｂ コーナーダイス面 １２ 凹み

フロントページの続き (72)発明者 皆川 次夫 神奈川県川崎市川崎区殿町２丁目17番８ 号 第一高周波工業株式会社内 (72)発明者 福田 章 大阪府大阪市西区阿波座１丁目５番16号 大和ハウス工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−12244（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−470（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21C 37/16 B21J 5/08

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増肉加工すべき金属管内に、増肉加工に
   よって形成される厚肉部の内側に位置するように、その
   厚肉部の長さ以上の長さを有する熱処理用ダイスをあら
   かじめ挿入しておき、この状態で、前記金属管の長手方
   向の小領域を加熱装置で局部的に加熱して赤熱状態の加
   熱部を形成し、該加熱部を金属管の長手方向に相対的に
   移動させながら該加熱部に金属管の長手方向の圧縮力を
   付与して順次増肉させ、且つ前記加熱部の後端部分を増
   肉直後に冷却することによって、金属管を連続的に増肉
   させて、前記熱処理用ダイスの外側に厚肉部を形成し、
   その後、その厚肉部の内側に熱処理用ダイスを位置させ
   た状態で前記厚肉部を熱処理することを特徴とする金属
   管の増肉加工熱処理方法。
2. 【請求項２】 前記厚肉部の小領域を補助加熱装置によ
   って、所望の熱処理温度に加熱して熱処理加熱部を形成
   し、該熱処理加熱部を厚肉部の長手方向に相対的に移動
   させることにより、前記厚肉部の熱処理を行うことを特
   徴とする請求項１記載の金属管の増肉加工熱処理方法。
3. 【請求項３】 金属管に対する増肉加工操作と、その増
   肉加工によって形成された厚肉部の熱処理操作とを、並
   行して行うことを特徴とする請求項２記載の金属管の増
   肉加工熱処理方法。
4. 【請求項４】 前記熱処理用ダイスを増肉加工すべき金
   属管内にセットした状態での前記熱処理用ダイスと増肉
   前の金属管内面との間の間隙ｇを、増肉前の管壁の肉厚
   ｔ、金属管に生じさせる増肉率βに対して、 ｇ≒０．５ｔβ となるように設定することを特徴とする請求項１から３
   のいずれか１項に記載の金属管の増肉加工熱処理方法。
5. 【請求項５】 前記熱処理用ダイスを増肉加工すべき金
   属管内にセットした状態での前記熱処理用ダイスと増肉
   前の金属管内面との間の間隙ｇを、増肉前の管壁の肉厚
   ｔ、金属管に生じさせる増肉率βに対して、 ０＜ｇ＜０．５ｔβ となるように設定することを特徴とする請求項１から３
   のいずれか１項に記載の金属管の増肉加工熱処理方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の金属管の増肉加工熱処
   理方法において、増肉加工の開始時には増肉率を金属管
   の長手方向位置に応じて一定比率で増加させ、金属管内
   面が熱処理用ダイスに接触した時点以降はその増肉率の
   増加比率を約半分に低下させ、所定の増肉率に達した後
   は増肉率を一定に保って増肉加工を行うことを特徴とす
   る金属管の増肉加工熱処理方法。
7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載の金属管の増肉加
   工熱処理方法において、増肉加工の終了時には増肉率を
   金属管の長手方向位置に応じて一定比率で減少させ、金
   属管内面が熱処理用ダイスに非接触となった時点以降は
   その増肉率の減少比率を約倍として減少させることを特
   徴とする金属管の増肉加工熱処理方法。
8. 【請求項８】 更に、金属管に増肉加工のために形成す
   る加熱部の外側に外面用成形ダイスを配置し、増肉によ
   って外側に変形する管壁の外面位置を前記外面用成形ダ
   イスによって規制することを特徴とする請求項１から５
   のいずれか１項に記載の金属管の増肉加工熱処理方法。
9. 【請求項９】 前記金属管が角形管であることを特徴と
   する請求項１から８のいずれか１項に記載の金属管の増
   肉加工熱処理方法。
10. 【請求項１０】 増肉加工すべき金属管内に、増肉加工
    によって形成される厚肉部の内側に位置するように挿入
    され、前記厚肉部の長さ以上の長さを有する熱処理用ダ
    イスと、前記金属管に長手方向の圧縮力を作用させる圧
    縮装置と、前記金属管の長手方向の小領域を加熱して赤
    熱状態の加熱部を形成する加熱装置と、その加熱部の一
    端を冷却する冷却装置と、前記加熱装置及び冷却装置
    を、角形管に対して相対的に移動させる移動装置と、前
    記加熱装置の後ろに該加熱装置と一緒に移動するように
    設けられ、増肉加工によって形成された厚肉部の小領域
    を、熱処理を行う温度に加熱して熱処理加熱部を形成す
    る補助加熱装置とを有する金属管の増肉加工熱処理装
    置。