JP3424463B2 - 液圧バルジ加工用表面処理鋼管 - Google Patents
液圧バルジ加工用表面処理鋼管Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液圧バルジ加工に供
する表面処理鋼管に関する。 【０００２】 【従来の技術】鋼管の液圧バルジ加工は、配管の分岐部
に用いられるＴ型管継手（以下、Ｔ継手と記す）の代表
的な加工方法として知られている。 【０００３】図１はＴ継手の図で、（イ）は側面図、
（ロ）はＡ−Ａ中央断面図である。Ｔ継手１は母管部１
ａと高さＨの枝管部１ｂからなり、両者がスムースな曲
率（半径Ｒ）を有するクロッチ部１ｃで結ばれている。 【０００４】図２は、Ｔ継手の液圧バルジ加工に用いら
れる金型を示し、（イ）は長手方向断面図、（ロ）は側
面図である。金型２は上型２ａと下型２ｂからなり、上
下に分割できる構造になっている。 【０００５】上型２ａには半円形のダイス溝２ａ−１
が、下型２ｂには同じく半円形のダイス溝２ｂ−１とダ
イス孔２ｂ−２が設けられており、これらで形成される
金型内郭形状はＴ継手１の外郭形状と同一である。金型
２には一般に工具鋼が用いられ、熱処理あるいはクロム
メッキなどによって金型内郭部表面は硬質かつ平滑に仕
上げられている。 【０００６】図３は、Ｔ継手の液圧バルジ加工工程を示
す部分断面図である。 【０００７】図３（イ）は、Ｔ継手の母管部と同一の外
径Ｄ１、肉厚ｔａの管を所定長さＬ0 に切断した素管３
を液圧バルジ加工機（図示せず）に取り付けた下型２ｂ
のダイス溝２−１にセットし、液圧バルジ加工機の上下
方向加圧装置（図示せず）に取り付けた上型２ａを降下
せしめ、液圧バルジ加工の際に上型２ａが浮き上らない
ように、下型２ｂに所定の力で押しつけた状態を示す。 【０００８】図３（ロ）は、液圧バルジ加工機の水平方
向加圧装置（図示せず）に取り付けた対向する押金４、
５を前進させて押金端面４ａ、５ａを素管端面３ａに押
し付け、ついで押金４の内部を貫通する加工液注入用管
路６を通して注入した加工液８で素管３の内部を充満さ
せた状態を示す。加工液としては、水に防錆を主目的と
した油分を混合させたエマルジョンを用いるのが一般的
である。この後、加工液８の圧力を増加させながら左右
の押金４、５を前進せしめると、下型ダイス孔２ｂ−２
の入口Ｒ部２ｂ−３を通過して材料がダイス孔２ｂ−２
の中に流入していく。 【０００９】図３（ハ）は、材料の長さがＴ継手母管部
の長さよりも僅かに長いＬ´まで縮むと同時に、ダイス
孔２ｂ−２と所定位置にあらかじめセットされたストッ
パ７で規制された形状の隆起部９ｂが形成された状態を
示す。この後、加工液８の圧力を低下、押金４、５を後
退および上型２ａを上昇させ、ストッパ７をシリンダ
（図示せず）で上昇させて半製品９を下型２ｂから取り
出す。 【００１０】図３（ニ）は、半製品の側面図である。隆
起部９ｂを高さＨの位置で切断し、母管部９ａを長さＬ
に仕上げ、必要に応じて熱処理を施すことによってＴ継
手が得られる。 【００１１】ところで、図３（ロ）〜（ハ）の加工工程
においては、材料には加工液８による数百〜千数百気圧
の内圧が作用し、これに押金４、５による軸方向圧縮が
加わるので、材料の外面と上型ダイス溝２ａ-１および
下型ダイス溝２ｂ-１には大きな圧力が作用する。 【００１２】また、加工硬化した材料が滑る下型ダイス
孔の入口Ｒ部２ｂ−３にも大きな圧力が作用する。この
状態で材料をダイス溝２ａ-１、２ｂ-１内で軸方向に収
縮、あるいはダイス孔２ｂ-２に流入させる際の摩擦が
次のような問題を引き起こす。 第１は、半製品９の外
面に擦り疵が生じ、グラインダなどによる研磨手入れが
必要となることである。前述のごとく金型２の内郭部は
硬質かつ平滑に仕上げられてはいるが、摩擦条件が過酷
であるために、連続して加工を行うと金型にも擦り疵が
発生する。金型表面の研磨修正は生産の能率を低下させ
るばかりでなく、修正が度重なると製品に寸法変化をき
たしてしまう。この場合には肉盛りと仕上げ加工が必要
となるので金型の保守費用が嵩んでしまう。 【００１３】第２は、材料が軸方向にすべりにくいため
に、管端部近傍での挫屈が生じ易くなり、薄肉品の加工
が困難となることである。 【００１４】図４は、挫屈が発生した状態を示す図であ
る。同図に示すように挫屈１０は管端部近傍で生じ易
い。 【００１５】第３は、材料がダイス孔２ｂ−２内に流入
しにくくなるために、隆起部の破断が生じ易くなること
である。 【００１６】図５は、隆起部の破断状態を示す斜視図で
ある。同図に示すように、材料がダイス孔に流入しにく
くなると隆起部の頂部で割れ１１が発生する。 【００１７】液圧バルジ加工における上記のような諸問
題を解消するためには、材料が金型と極めて高い面圧の
もとで摺動する際の摩擦抵抗を減少させることが重要で
ある。 【００１８】その対策として、素管の外表面に金型との
焼付き防止する処理が行われている。潤滑油を素管に塗
布する方法も考えられるが、金型との高面圧下での摺動
でこすり取られてしまうために効果が乏しい。金型内が
内圧付加のための水系の加工液で濡れているために潤滑
油の効果が低下することもある。 【００１９】そこで最も広く採用されているのはペイン
ト塗装である。所定長さに切断された素管を脱脂洗浄
し、その外面を吹き付け、あるいははけ塗りによって塗
装し、十分に乾燥固化させた後に液圧バルジ加工が行わ
れている。 【００２０】しかしながら、この方法には次のような問
題がある。 【００２１】第１は、素管の脱脂洗浄および塗装乾燥に
労力と工数がかかる。また、長尺の素管を所定の長さに
切断した後でペイント塗装されるため、素管切断工程と
液圧バルジ加工工程を連続させることができない。した
がって、工程毎に材料が滞留し、材料保管のための余分
なスペースを確保する必要があるばかりでなく、工程全
体の能率が上がらないことである。 【００２２】第２は、長尺の素管を所定の長さに切断し
た後、１個１個人手によてペイント塗装がおこなわれて
いるので、塗装に時間を要するばかりでなく、素管の曲
面部にペイントを均一に塗装するには熟練を必要とする
ことである。薄肉の素管の場合に、不均一な膜厚でペイ
ント塗装されると、液圧バルジ加工の軸圧縮の際に膜厚
の段差部で挫屈が生じ易くなる。また、塗膜が厚過ぎる
と金型に塗膜がこびりつき、これが次の加工で製品に押
し込み疵を発生させるので、その都度金型から塗膜を取
り除く手間がかかる。 【００２３】第３には、液圧バルジ加工の後で有機溶剤
などでペイント塗膜を除去する必要がある場合に手間と
工数がかかり、作業環境面でも問題がある。 【００２４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたものであり、ユーザーにおける加工
前の脱脂洗浄やペイント塗装、乾燥工程を省略し、素管
切断から液圧バルジ加工を連続的に行うことのできる焼
付き防止性能および潤滑性に優れた液圧バルジ加工用表
面処理鋼管を提供することを課題とする。 【００２５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、長尺の素
管のままで潤滑表面処理ができ、素管を切断した後、直
ちにバルジ加工ができる表面処理鋼管の開発をすべく実
験、検討した結果、鋼管表面に付着量０．１ｇ／ｍ２〜
１０ｇ／ｍ２のリン酸塩系、シュウ酸塩系およびホウ酸
塩系のいずれかの化成処理被覆膜を設けておくのがよい
という知見を得た。本発明はこのような知見に基づきな
されたものでそのの要旨とするところは、「鋼管の少な
くとも外表面に、付着量が０．１〜１０ｇ／ｍ２ のリ
ン酸塩系、シュウ酸塩系およびホウ酸塩系のいずれかの
化成処理被覆膜を備えている液圧バルジ加工用表面処理
鋼管。」 【００２６】 【発明の実施の形態】本発明の液圧バルジ加工用表面処
理鋼管における限定条件について以下に詳述する。 【００２７】（ａ）化成処理被覆膜 鋼管の少なくとも外表面にリン酸塩系、シュウ酸塩系お
よびホウ酸塩系のいずれかの化成処理被膜を設けるの
は、バルジ加工時に鋼管とダイスとの摺動界面に化成処
理被膜を存在させることにより、焼き付きを防止するた
めである。化成処理被膜は、ダイスと鋼管との直接のメ
タル接触を防止するスペーサとしての機能を有する。化
成処理被膜は、被膜密着性に優れており、バルジ加工時
の摺動により剥離することがなく、また皮膜電気絶縁性
に優れているので、工具と皮膜との凝着防止の効果があ
る。 【００２８】上記のような性能を満足する被覆膜とし
て、リン酸塩系、シュウ酸塩系、ホウ酸塩系のいずれか
の化成処理被覆膜である。さらに好ましくは、高加工度
での加工への対応のために潤滑油との併用するのがよ
い。 【００２９】（ｂ）化成処理被膜の付着量 被膜の付着量は、０．１ｇ／ｍ２ 未満では被膜が不連
続となり、加工中に擦り疵や焼き付きが発生しやすい。
一方、１０ｇ／ｍ２ を超えると、被膜の内部応力によ
り剥離しやすくなり、その剥離した被膜が鋼管とダイス
の間隙に蓄積されて次の成形時に鋼管外表面に押し込み
疵を発生させ。また経済的にも過大な被膜厚みは無駄で
ある。したがって、化成処理被膜の付着量は０．１〜１
０ｇ／ｍ２とした。なお、化成処理被覆膜は、均一に施
す必要があるが、リン酸亜鉛処理等の反応型化成処理で
あれば、薬液への浸漬、必要があれば水洗、乾燥させる
ことにより均一にすることができる。 【００３０】このような化成処理被膜を施した鋼管を、
液圧バルジ成形する際、加工液として防錆目的のエマル
ジョン油を使用する場合には、加工後そのまま製品とし
て使用するか、あるいはその後更に必要な塗装を施して
使用することができる。加工液として鉱物油を使用する
場合には、アルカリ脱脂や溶剤脱脂をした後、必要であ
ればその後塗装を施すことができる。 【００３１】（ｃ）鋼管 鋼管の材質は、炭素鋼、オーステナイト系ステンレス鋼
やフェライト系ステンレス鋼が一般的であるが、とくに
限定されるものではない。 【００３２】 【実施例】板厚４．２ｍｍの熱間圧延鋼帯（炭素鋼：C:
0.05%、Si:0.1%、Mn:0.25%）から製造した電縫鋼管（外
径：８９．１ｍｍ、肉厚：４．２ｍｍ、長さ：５．５ｍ
ｍ）の表面を酸洗し、さらに、ブラスト処理を施し、次
いで下記３種（１）、（３）、（４）の無機被膜処理を
施し、表１に示すような種々の付着量の処理鋼管を用意
した。 【００３３】（１）リン酸塩系化成処理 下記の工程でリン酸亜鉛処理を施した。 【００３４】面調整−リン酸亜鉛処理浴浸漬−水洗−熱
風乾燥。 【００３５】リン酸処理液として、日本パーカ社製のＰ
Ｂ−３０８０を使用した。また、処理被膜の付着量制御
は、リン酸亜鉛処理浴浸漬時間を変化させることにより
行った。また、薄膜Ｘ線回折測定により、得られた無機
被覆膜の結晶形態がフォスフォフィライトを示すことが
判明したので、皮膜付着量を、蛍光Ｘ線にてリン付着量
として測定し、フォスフォフィライト換算することによ
り求めた。 【００３６】 【００３７】 【００３８】 【００３９】（３）シュウ酸塩系化成処理 下記の工程でシュウ酸塩処理を施した。 【００４０】シュウ酸処理浴浸漬−水洗−熱風乾燥。 【００４１】シュウ酸処理液として、２０％シュウ酸水
溶液＋促進剤（チオ硫酸ナトリウム）を用い、液温８０
℃で処理した。処理被膜の付着量は、シュウ酸処理浴浸
漬時間を変化させることにより行った。皮膜付着量を、
イビット入り５％ＨＣｌにて皮膜溶解、溶解液中のシュ
ウ酸イオンをイオンクロマトグラフィー測定により定量
し、シュウ酸鉄換算することにより求めた。 【００４２】（４）ホウ酸塩系化成処理 下記の工程でホウ酸塩処理を施した。 【００４３】ホウ酸処理浴浸漬−水洗−熱風乾燥。 【００４４】ホウ酸処理液は、２０％ホウ酸水溶液＋促
進剤（チオ硫酸ナトリウム）を用い、液温８０℃で処理
した。処理被膜の付着量は、ホウ酸処理浴浸漬時間を変
化させることにより行った。皮膜付着量を、イビット入
り５％ＨＣｌにて皮膜溶解、原子吸光分析にてホウ素付
着量を測定し、ホウ酸鉄換算することにより求めた。 【００４５】上記の無機物質による被覆膜を備えた鋼管
に、以下の方法により液圧バルジ加工を施した。 【００４６】図３（イ）に示す長さＬ0＝３００ｍｍの
素管に切断し、図３(ロ)に示すように加工液（水に防錆
油を濃度３％で混合したエマルジョン）を素管に注入
し、図３（ハ）に示すように軸方向圧縮と最高５００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 の内圧を付加した。図３（ニ）に示す目標
とする半製品の寸法は、母管部が外径Ｄ１＝８９．１ｍ
ｍ、長さＬ´＝１８０ｍｍ、隆起部が外径Ｄ２＝８９．
１ｍｍ、高さＨ´＝６５ｍｍである。 【００４７】各処理鋼管の被膜付着量毎に１０回連続し
て液圧バルジ加工を実施し、加工後の角鋼管について、
破断、擦り疵、押し込み疵および被膜剥離の発生状況を
観察した。結果を表１に示す。 【００４８】 【表１】 【００４９】被覆膜付着量がリン酸塩系化成処理では
０．０５ｇ／ｍ２(サンフ゜ルNo1-1）、シュウ酸塩系化成処
理では０．０５ｇ／ｍ２(サンフ゜ルNo3-1）、ホウ酸塩系化
成処理では０．０１ｇ／ｍ２で(サンフ゜ルNo4-1）では図６
（イ）に示すような破断が頻発した。また、これら鋼管
外面に顕著な擦り疵が発生したため、１０回の加工中に
３回の金型研磨手入れを要した。一方、被覆膜付着量が
リン酸塩系化成処理では１７．１ｇ／ｍ２(サンフ゜ルNo1-
6）、シュウ酸塩系化成処理では１２．３ｇ／ｍ２(サンフ゜
ルNo3-6）、ホウ酸塩系化成処理では２０．２ｇ／ｍ２で
(サンフ゜ルNo4-6）では被膜剥離が発生し、その都度金型を
清掃する必要があった。また、剥離物によって鋼管外面
に押し込み疵が形成されたので、半製品外面をグライン
ダにより手入れをする必要があった。３種類の化成処理
被覆膜の何れも付着量０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲（サン
フ゜ルNo1-2〜No1-5、No3-2〜No3-5、No4-2〜No4-5）では
全数良品となり、そのまま図３（ニ）に示す半製品の頭
部をＨ＝４１．２ｍｍの位置で切断し、さらに母管端面
を切削加工して図１に示すＬ＝１７１．４ｍｍのＴ継手
（１）を得た。 【００５０】 【発明の効果】本発明の無機物質による被覆膜を備えた
表面処理鋼管を用いて液圧バルジ成形することにより、
良好に加工ができ。さらに、従来の問題点であった素管
の脱脂洗浄、塗装乾燥工程が省略でき、鋼管の切断から
液圧バルジ成形まで連続して行うことができるので、大
幅な工程の短縮化が図れる。また、長尺の素管状態での
スプレー塗装等による均一塗装が行われるため、塗膜の
均一性が良好で挫屈等が生じにくい。
する表面処理鋼管に関する。 【０００２】 【従来の技術】鋼管の液圧バルジ加工は、配管の分岐部
に用いられるＴ型管継手（以下、Ｔ継手と記す）の代表
的な加工方法として知られている。 【０００３】図１はＴ継手の図で、（イ）は側面図、
（ロ）はＡ−Ａ中央断面図である。Ｔ継手１は母管部１
ａと高さＨの枝管部１ｂからなり、両者がスムースな曲
率（半径Ｒ）を有するクロッチ部１ｃで結ばれている。 【０００４】図２は、Ｔ継手の液圧バルジ加工に用いら
れる金型を示し、（イ）は長手方向断面図、（ロ）は側
面図である。金型２は上型２ａと下型２ｂからなり、上
下に分割できる構造になっている。 【０００５】上型２ａには半円形のダイス溝２ａ−１
が、下型２ｂには同じく半円形のダイス溝２ｂ−１とダ
イス孔２ｂ−２が設けられており、これらで形成される
金型内郭形状はＴ継手１の外郭形状と同一である。金型
２には一般に工具鋼が用いられ、熱処理あるいはクロム
メッキなどによって金型内郭部表面は硬質かつ平滑に仕
上げられている。 【０００６】図３は、Ｔ継手の液圧バルジ加工工程を示
す部分断面図である。 【０００７】図３（イ）は、Ｔ継手の母管部と同一の外
径Ｄ１、肉厚ｔａの管を所定長さＬ0 に切断した素管３
を液圧バルジ加工機（図示せず）に取り付けた下型２ｂ
のダイス溝２−１にセットし、液圧バルジ加工機の上下
方向加圧装置（図示せず）に取り付けた上型２ａを降下
せしめ、液圧バルジ加工の際に上型２ａが浮き上らない
ように、下型２ｂに所定の力で押しつけた状態を示す。 【０００８】図３（ロ）は、液圧バルジ加工機の水平方
向加圧装置（図示せず）に取り付けた対向する押金４、
５を前進させて押金端面４ａ、５ａを素管端面３ａに押
し付け、ついで押金４の内部を貫通する加工液注入用管
路６を通して注入した加工液８で素管３の内部を充満さ
せた状態を示す。加工液としては、水に防錆を主目的と
した油分を混合させたエマルジョンを用いるのが一般的
である。この後、加工液８の圧力を増加させながら左右
の押金４、５を前進せしめると、下型ダイス孔２ｂ−２
の入口Ｒ部２ｂ−３を通過して材料がダイス孔２ｂ−２
の中に流入していく。 【０００９】図３（ハ）は、材料の長さがＴ継手母管部
の長さよりも僅かに長いＬ´まで縮むと同時に、ダイス
孔２ｂ−２と所定位置にあらかじめセットされたストッ
パ７で規制された形状の隆起部９ｂが形成された状態を
示す。この後、加工液８の圧力を低下、押金４、５を後
退および上型２ａを上昇させ、ストッパ７をシリンダ
（図示せず）で上昇させて半製品９を下型２ｂから取り
出す。 【００１０】図３（ニ）は、半製品の側面図である。隆
起部９ｂを高さＨの位置で切断し、母管部９ａを長さＬ
に仕上げ、必要に応じて熱処理を施すことによってＴ継
手が得られる。 【００１１】ところで、図３（ロ）〜（ハ）の加工工程
においては、材料には加工液８による数百〜千数百気圧
の内圧が作用し、これに押金４、５による軸方向圧縮が
加わるので、材料の外面と上型ダイス溝２ａ-１および
下型ダイス溝２ｂ-１には大きな圧力が作用する。 【００１２】また、加工硬化した材料が滑る下型ダイス
孔の入口Ｒ部２ｂ−３にも大きな圧力が作用する。この
状態で材料をダイス溝２ａ-１、２ｂ-１内で軸方向に収
縮、あるいはダイス孔２ｂ-２に流入させる際の摩擦が
次のような問題を引き起こす。 第１は、半製品９の外
面に擦り疵が生じ、グラインダなどによる研磨手入れが
必要となることである。前述のごとく金型２の内郭部は
硬質かつ平滑に仕上げられてはいるが、摩擦条件が過酷
であるために、連続して加工を行うと金型にも擦り疵が
発生する。金型表面の研磨修正は生産の能率を低下させ
るばかりでなく、修正が度重なると製品に寸法変化をき
たしてしまう。この場合には肉盛りと仕上げ加工が必要
となるので金型の保守費用が嵩んでしまう。 【００１３】第２は、材料が軸方向にすべりにくいため
に、管端部近傍での挫屈が生じ易くなり、薄肉品の加工
が困難となることである。 【００１４】図４は、挫屈が発生した状態を示す図であ
る。同図に示すように挫屈１０は管端部近傍で生じ易
い。 【００１５】第３は、材料がダイス孔２ｂ−２内に流入
しにくくなるために、隆起部の破断が生じ易くなること
である。 【００１６】図５は、隆起部の破断状態を示す斜視図で
ある。同図に示すように、材料がダイス孔に流入しにく
くなると隆起部の頂部で割れ１１が発生する。 【００１７】液圧バルジ加工における上記のような諸問
題を解消するためには、材料が金型と極めて高い面圧の
もとで摺動する際の摩擦抵抗を減少させることが重要で
ある。 【００１８】その対策として、素管の外表面に金型との
焼付き防止する処理が行われている。潤滑油を素管に塗
布する方法も考えられるが、金型との高面圧下での摺動
でこすり取られてしまうために効果が乏しい。金型内が
内圧付加のための水系の加工液で濡れているために潤滑
油の効果が低下することもある。 【００１９】そこで最も広く採用されているのはペイン
ト塗装である。所定長さに切断された素管を脱脂洗浄
し、その外面を吹き付け、あるいははけ塗りによって塗
装し、十分に乾燥固化させた後に液圧バルジ加工が行わ
れている。 【００２０】しかしながら、この方法には次のような問
題がある。 【００２１】第１は、素管の脱脂洗浄および塗装乾燥に
労力と工数がかかる。また、長尺の素管を所定の長さに
切断した後でペイント塗装されるため、素管切断工程と
液圧バルジ加工工程を連続させることができない。した
がって、工程毎に材料が滞留し、材料保管のための余分
なスペースを確保する必要があるばかりでなく、工程全
体の能率が上がらないことである。 【００２２】第２は、長尺の素管を所定の長さに切断し
た後、１個１個人手によてペイント塗装がおこなわれて
いるので、塗装に時間を要するばかりでなく、素管の曲
面部にペイントを均一に塗装するには熟練を必要とする
ことである。薄肉の素管の場合に、不均一な膜厚でペイ
ント塗装されると、液圧バルジ加工の軸圧縮の際に膜厚
の段差部で挫屈が生じ易くなる。また、塗膜が厚過ぎる
と金型に塗膜がこびりつき、これが次の加工で製品に押
し込み疵を発生させるので、その都度金型から塗膜を取
り除く手間がかかる。 【００２３】第３には、液圧バルジ加工の後で有機溶剤
などでペイント塗膜を除去する必要がある場合に手間と
工数がかかり、作業環境面でも問題がある。 【００２４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたものであり、ユーザーにおける加工
前の脱脂洗浄やペイント塗装、乾燥工程を省略し、素管
切断から液圧バルジ加工を連続的に行うことのできる焼
付き防止性能および潤滑性に優れた液圧バルジ加工用表
面処理鋼管を提供することを課題とする。 【００２５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、長尺の素
管のままで潤滑表面処理ができ、素管を切断した後、直
ちにバルジ加工ができる表面処理鋼管の開発をすべく実
験、検討した結果、鋼管表面に付着量０．１ｇ／ｍ２〜
１０ｇ／ｍ２のリン酸塩系、シュウ酸塩系およびホウ酸
塩系のいずれかの化成処理被覆膜を設けておくのがよい
という知見を得た。本発明はこのような知見に基づきな
されたものでそのの要旨とするところは、「鋼管の少な
くとも外表面に、付着量が０．１〜１０ｇ／ｍ２ のリ
ン酸塩系、シュウ酸塩系およびホウ酸塩系のいずれかの
化成処理被覆膜を備えている液圧バルジ加工用表面処理
鋼管。」 【００２６】 【発明の実施の形態】本発明の液圧バルジ加工用表面処
理鋼管における限定条件について以下に詳述する。 【００２７】（ａ）化成処理被覆膜 鋼管の少なくとも外表面にリン酸塩系、シュウ酸塩系お
よびホウ酸塩系のいずれかの化成処理被膜を設けるの
は、バルジ加工時に鋼管とダイスとの摺動界面に化成処
理被膜を存在させることにより、焼き付きを防止するた
めである。化成処理被膜は、ダイスと鋼管との直接のメ
タル接触を防止するスペーサとしての機能を有する。化
成処理被膜は、被膜密着性に優れており、バルジ加工時
の摺動により剥離することがなく、また皮膜電気絶縁性
に優れているので、工具と皮膜との凝着防止の効果があ
る。 【００２８】上記のような性能を満足する被覆膜とし
て、リン酸塩系、シュウ酸塩系、ホウ酸塩系のいずれか
の化成処理被覆膜である。さらに好ましくは、高加工度
での加工への対応のために潤滑油との併用するのがよ
い。 【００２９】（ｂ）化成処理被膜の付着量 被膜の付着量は、０．１ｇ／ｍ２ 未満では被膜が不連
続となり、加工中に擦り疵や焼き付きが発生しやすい。
一方、１０ｇ／ｍ２ を超えると、被膜の内部応力によ
り剥離しやすくなり、その剥離した被膜が鋼管とダイス
の間隙に蓄積されて次の成形時に鋼管外表面に押し込み
疵を発生させ。また経済的にも過大な被膜厚みは無駄で
ある。したがって、化成処理被膜の付着量は０．１〜１
０ｇ／ｍ２とした。なお、化成処理被覆膜は、均一に施
す必要があるが、リン酸亜鉛処理等の反応型化成処理で
あれば、薬液への浸漬、必要があれば水洗、乾燥させる
ことにより均一にすることができる。 【００３０】このような化成処理被膜を施した鋼管を、
液圧バルジ成形する際、加工液として防錆目的のエマル
ジョン油を使用する場合には、加工後そのまま製品とし
て使用するか、あるいはその後更に必要な塗装を施して
使用することができる。加工液として鉱物油を使用する
場合には、アルカリ脱脂や溶剤脱脂をした後、必要であ
ればその後塗装を施すことができる。 【００３１】（ｃ）鋼管 鋼管の材質は、炭素鋼、オーステナイト系ステンレス鋼
やフェライト系ステンレス鋼が一般的であるが、とくに
限定されるものではない。 【００３２】 【実施例】板厚４．２ｍｍの熱間圧延鋼帯（炭素鋼：C:
0.05%、Si:0.1%、Mn:0.25%）から製造した電縫鋼管（外
径：８９．１ｍｍ、肉厚：４．２ｍｍ、長さ：５．５ｍ
ｍ）の表面を酸洗し、さらに、ブラスト処理を施し、次
いで下記３種（１）、（３）、（４）の無機被膜処理を
施し、表１に示すような種々の付着量の処理鋼管を用意
した。 【００３３】（１）リン酸塩系化成処理 下記の工程でリン酸亜鉛処理を施した。 【００３４】面調整−リン酸亜鉛処理浴浸漬−水洗−熱
風乾燥。 【００３５】リン酸処理液として、日本パーカ社製のＰ
Ｂ−３０８０を使用した。また、処理被膜の付着量制御
は、リン酸亜鉛処理浴浸漬時間を変化させることにより
行った。また、薄膜Ｘ線回折測定により、得られた無機
被覆膜の結晶形態がフォスフォフィライトを示すことが
判明したので、皮膜付着量を、蛍光Ｘ線にてリン付着量
として測定し、フォスフォフィライト換算することによ
り求めた。 【００３６】 【００３７】 【００３８】 【００３９】（３）シュウ酸塩系化成処理 下記の工程でシュウ酸塩処理を施した。 【００４０】シュウ酸処理浴浸漬−水洗−熱風乾燥。 【００４１】シュウ酸処理液として、２０％シュウ酸水
溶液＋促進剤（チオ硫酸ナトリウム）を用い、液温８０
℃で処理した。処理被膜の付着量は、シュウ酸処理浴浸
漬時間を変化させることにより行った。皮膜付着量を、
イビット入り５％ＨＣｌにて皮膜溶解、溶解液中のシュ
ウ酸イオンをイオンクロマトグラフィー測定により定量
し、シュウ酸鉄換算することにより求めた。 【００４２】（４）ホウ酸塩系化成処理 下記の工程でホウ酸塩処理を施した。 【００４３】ホウ酸処理浴浸漬−水洗−熱風乾燥。 【００４４】ホウ酸処理液は、２０％ホウ酸水溶液＋促
進剤（チオ硫酸ナトリウム）を用い、液温８０℃で処理
した。処理被膜の付着量は、ホウ酸処理浴浸漬時間を変
化させることにより行った。皮膜付着量を、イビット入
り５％ＨＣｌにて皮膜溶解、原子吸光分析にてホウ素付
着量を測定し、ホウ酸鉄換算することにより求めた。 【００４５】上記の無機物質による被覆膜を備えた鋼管
に、以下の方法により液圧バルジ加工を施した。 【００４６】図３（イ）に示す長さＬ0＝３００ｍｍの
素管に切断し、図３(ロ)に示すように加工液（水に防錆
油を濃度３％で混合したエマルジョン）を素管に注入
し、図３（ハ）に示すように軸方向圧縮と最高５００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 の内圧を付加した。図３（ニ）に示す目標
とする半製品の寸法は、母管部が外径Ｄ１＝８９．１ｍ
ｍ、長さＬ´＝１８０ｍｍ、隆起部が外径Ｄ２＝８９．
１ｍｍ、高さＨ´＝６５ｍｍである。 【００４７】各処理鋼管の被膜付着量毎に１０回連続し
て液圧バルジ加工を実施し、加工後の角鋼管について、
破断、擦り疵、押し込み疵および被膜剥離の発生状況を
観察した。結果を表１に示す。 【００４８】 【表１】 【００４９】被覆膜付着量がリン酸塩系化成処理では
０．０５ｇ／ｍ２(サンフ゜ルNo1-1）、シュウ酸塩系化成処
理では０．０５ｇ／ｍ２(サンフ゜ルNo3-1）、ホウ酸塩系化
成処理では０．０１ｇ／ｍ２で(サンフ゜ルNo4-1）では図６
（イ）に示すような破断が頻発した。また、これら鋼管
外面に顕著な擦り疵が発生したため、１０回の加工中に
３回の金型研磨手入れを要した。一方、被覆膜付着量が
リン酸塩系化成処理では１７．１ｇ／ｍ２(サンフ゜ルNo1-
6）、シュウ酸塩系化成処理では１２．３ｇ／ｍ２(サンフ゜
ルNo3-6）、ホウ酸塩系化成処理では２０．２ｇ／ｍ２で
(サンフ゜ルNo4-6）では被膜剥離が発生し、その都度金型を
清掃する必要があった。また、剥離物によって鋼管外面
に押し込み疵が形成されたので、半製品外面をグライン
ダにより手入れをする必要があった。３種類の化成処理
被覆膜の何れも付着量０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲（サン
フ゜ルNo1-2〜No1-5、No3-2〜No3-5、No4-2〜No4-5）では
全数良品となり、そのまま図３（ニ）に示す半製品の頭
部をＨ＝４１．２ｍｍの位置で切断し、さらに母管端面
を切削加工して図１に示すＬ＝１７１．４ｍｍのＴ継手
（１）を得た。 【００５０】 【発明の効果】本発明の無機物質による被覆膜を備えた
表面処理鋼管を用いて液圧バルジ成形することにより、
良好に加工ができ。さらに、従来の問題点であった素管
の脱脂洗浄、塗装乾燥工程が省略でき、鋼管の切断から
液圧バルジ成形まで連続して行うことができるので、大
幅な工程の短縮化が図れる。また、長尺の素管状態での
スプレー塗装等による均一塗装が行われるため、塗膜の
均一性が良好で挫屈等が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔ型管継手の一例を示す図である。
【図２】Ｔ型管継手の液圧バルジ成形用金型の図であ
る。 【図３】Ｔ型管継手の液圧バルジ加工の工程を説明する
ための図である。 【図４】挫屈が発生した状態を示す図である。 【図５】隆起部の破断状態を示す斜視図である。 【符号の説明】 １ Ｔ型管継手 ２ Ｔ型管継手の金型 ４、５ 押金 ６ 加工液注入用管路 ８ 加工液 11 破断部
る。 【図３】Ｔ型管継手の液圧バルジ加工の工程を説明する
ための図である。 【図４】挫屈が発生した状態を示す図である。 【図５】隆起部の破断状態を示す斜視図である。 【符号の説明】 １ Ｔ型管継手 ２ Ｔ型管継手の金型 ４、５ 押金 ６ 加工液注入用管路 ８ 加工液 11 破断部
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平４−128385（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−8440（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−8439（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−18464（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−9583（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−105966（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−37072（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−277496（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B21D 22/00 - 26/14
C23C 30/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】鋼管の少なくとも外表面に、付着量が０．
１〜１０ｇ／ｍ２ のリン酸塩系、シュウ酸塩系および
ホウ酸塩系のいずれかの化成処理被覆膜を備えているこ
とを特徴とする液圧バルジ加工用表面処理鋼管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29505896A JP3424463B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 液圧バルジ加工用表面処理鋼管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29505896A JP3424463B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 液圧バルジ加工用表面処理鋼管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10137865A JPH10137865A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3424463B2 true JP3424463B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=17815777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29505896A Ceased JP3424463B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 液圧バルジ加工用表面処理鋼管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3424463B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101045893B1 (ko) | 2008-12-15 | 2011-07-01 | 황정상 | 티자형 금속관 성형장치 및 방법 |
-
1996
- 1996-11-07 JP JP29505896A patent/JP3424463B2/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10137865A (ja) | 1998-05-26 |
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|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |