JP4363582B2 - 偏心した拡径管端部をもつ金属管の製造方法 - Google Patents
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【産業上の利用分野】
本発明は、管軸から偏心した拡径管端部をもつ金属管を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
拡径管端部を偏心位置に形成した金属管は、自動車燃料注入用の給油管等の用途で使用されている。この種の金属管は、バルジ成形や、外径が異なる2種の金属管の管端を一方は口絞り加工,他方は口広げ加工して接合する方法により製造されている。しかし、何れの方法も複雑な工程を採るため、製造コストが高くなる。そこで、テーパを付けた拡径ポンチを管端に押し込んで金属管を半径方向に押し広げる方法が検討されている。
ポンチ押込みによる拡径加工では、図1に示すように開口部端面が管軸に垂直な金属管を素管1とし、素管1の管端に拡径ポンチ(図示せず)を押し込んで素管1と同軸状に押し広げられた拡径管端部2を成形する。このとき、先端にテーパをつけた拡径ポンチを使用することにより、直管部3と拡径管端部2との間にテーパ部4が成形される。次いで、直管部3の管軸からずれた位置にセットした偏心ポンチ(図示せず)を拡径管端部2に押し込み、直管部3の管軸から偏心した拡径管端部5を成形する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
偏心した拡径管端部5を成形するとき、直管部3の中心軸に対して所定の偏心量だけ中心軸をずらした偏心ポンチが圧入される。その結果、偏心量の小さな部分7の肉厚減少が少ないのに対し、偏心量の大きな部分6は、円周方向に関して優先的に引張り加工される。そのため、周方向に関して特定部分が薄肉化し、割れが発生し易くなる。部分的な薄肉化は、加工された金属管の機械的強度を低下させる原因にもなる。また、偏心加工後の管端は、図1(c)に示すように直管部3の管軸に斜交し易い。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、偏心量の大きな部分の薄肉化を予め見込んで管端開口部を斜め切断した素管を使用することにより、局部的な薄肉化や割れの発生を防止し、機械的強度及び形状精度に優れた拡径管端部をもつ金属管を製造することを目的とする。
本発明の製造方法は、その目的を達成するため、傾斜角度α=10〜40度で斜めに切断された管端開口部をもつ金属管を素管とし、素管と同軸状にセットされた拡径ポンチを前記管端開口部から管端に押し込んで同軸状の拡径管端部を成形した後、直管部の管軸から、前記管端開口部の管軸方向最長部の方向に変位してセットされた偏心ポンチを拡径管端部に押し込み、直管部の管軸から偏心した拡径管端部を成形することを特徴とする。
金属溶接管を素管に使用するとき、偏心方向から90度の位置に溶接部を位置させることが好ましい。
【0005】
【作用】
直管部3の管軸から偏心した拡径管端部5を成形するとき、偏心量の大きな部分6と偏心量の小さい部分7とでメタルフローが異なる。そこで、本発明においては、メタルフローの相違を相殺するため、管端開口部を斜めに切断することにより管端の周方向に関し材料の変形抵抗に偏りをもたせた。
管端開口部8が斜めに切断された素管1において、図2に示すように大きな偏心量で加工される部分を最長部9とし、偏心加工をあまり受けない部分を最短部10とする。最長部9から偏心量の大きな部分6が形成されるが、この部分では材料の変形抵抗が大きくなり、偏心加工時にメタルの流出が抑えられる。したがって、偏心量の大きな部分6の肉厚が確保され、他の部分における割れが抑制される。最短部10から偏心量の小さい部分7が形成されるが、この部分では変形抵抗が小さいため、偏心加工時にほとんど加工を受けなくとも、メタルが偏心側に流出するため、円周方向に関して比較的均一な肉厚分布が得られる。
【0006】
管端開口部8の傾斜角度αは、偏心加工時の変形抵抗及びメタルフローを考慮し、後述の実施例でも説明しているように10〜40度の範囲で設定される。傾斜角度αが10度未満では、斜めに切断された管端開口部8による効果が十分でない。逆に40度を超える傾斜角度αでも、偏心量の大きな部分6から90度及び270度の位置に薄肉化や割れが発生し易くなる。また、傾斜角度αを適正に設定するとき、偏心加工後の管端は、図2(c)に示すように直管部3の管軸に直交する端面となる。
管端開口部8を斜めに切断した金属管を素管1に使用することから、溶接部11(図3)を偏心方向Dからずれた位置に設定することが好ましい。溶接部11と偏心方向Dとの位置関係をこのように設定するとき、同形状の管端部をもつ素管1が2本取りされるため、無駄のない材料取りが可能になる。また、溶接部11は、母材部に比較して硬質化している部分であり、加工時の材料変形を考慮すると、図3に示すように偏心側から90度の位置に設定することが好ましい。
【0007】
斜めに切断された管端開口部8をもつ素管1(図2a)は、最長部9を偏心側に位置させて直管部3がクランプされる。この状態で直管部3と同軸にセットされ、先端にテーパをつけた拡径ポンチ(図示せず)を管端開口部8から管端に押し込み、拡径管端部2及びテーパ部4を成形する(図2b)。次いで、偏心方向Dから90度の位置に溶接部11を固定し、直管部3の管軸から偏心方向Dに変位させた偏心ポンチ(図示せず)を拡径管端部2に押し込み、偏心した拡径管端部5を成形する。
このように、斜めに切断された管端開口部8をもつ素管1を使用するとき、偏心量の大きな部分6へのメタルの流れ込みが十分に確保され、薄肉化,割れ等の欠陥発生が抑制される。また、偏心量を考慮して管端開口部8の傾斜角度αを設定すると、偏心加工で形成された拡径管端部5の端面12は直管部3の管軸に直交する端面となる。
【0008】
【実施例】
外径25.4mm,肉厚1.0mm,長さ350mmのSTKM11A溶接鋼管を使用し、溶接部11を偏心方向Dから90度の位置にして傾斜角度α=0〜45度で管端を切断した。管端を拡径ポンチで外径35mmまで同軸拡管加工した後、偏心量6mmで外径52.0mmまで偏心加工した。
管端開口部8の傾斜角度αごとに20本ずつ偏心拡管加工し、偏心した拡径管端部5の肉厚及び割れ発生の有無を調査した。表1の調査結果にみられるように、斜めに切断された管端開口部8をもたない素管1(傾斜角度α=0)では、偏心量の大きな部分6の肉厚が最も減少しており、その付近から割れが発生する場合があった。傾斜角度α=45度では、偏心量の大きな部分6から90度及び270度の位置が最も薄肉化し、その付近の何れか一方で割れが発生する場合があった。これは、他の位置に比べて変形抵抗が高い偏心量の大きな部分6側の材料が伸ばされにくくなり、比較的厳しい加工を受ける部分6から90度及び270度の位置付近が選択的に引張りの加工を受け、肉厚が減少したことによるものと推察される。
これに対し、傾斜角度αを10〜40度の範囲に設定すると、偏心量の大きな部分6から90度と270度の位置での薄肉化が抑制され、割れも発生しなかった。
【0009】
【0010】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、傾斜角度10〜40度で管端を斜めに切断した金属管を素管として使用し、直管部の管軸から偏心した拡径管端部をポンチ押込みにより成形している。このように金属管の管端を予め斜めに切断しているため、周方向に関する変形抵抗に偏りがつけられ、偏心量の相違に起因する薄肉化や割れが防止され、機械的性質及び形状精度が良好な高品質の加工製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 金属管の管端に偏心拡径部を形成する従来法の工程図
【図2】 本発明に従って管端開口部を斜めに切断した金属管の管端に偏心拡径部を成形する工程図
【図3】 金属溶接管を素管として使用するときの偏心方向と溶接部との位置関係を説明する図
【符号の説明】
1:素管 2:拡径管端部 3:直管部 4:テーパ部 5:偏心した拡径管端部 6:偏心量の大きな部分 7:偏心量の小さい部分 8:斜めに切断された管端開口部 9:最長部 10:最短部 11:溶接部 12:管端開口部の端面
D:偏心方向 α:斜めに切断された管端開口部の傾斜角度
Claims (2)
- 傾斜角度α=10〜40度で斜めに切断された管端開口部をもつ金属管を素管とし、素管と同軸状にセットされた拡径ポンチを前記管端開口部から管端に押し込んで同軸状の拡径管端部を成形した後、直管部の管軸から、前記管端開口部の管軸方向最長部(9)の方向に変位してセットされた偏心ポンチを拡径管端部に押し込み、直管部の管軸から偏心した拡径管端部を成形することを特徴とする偏心した拡径管端部をもつ金属管の製造方法。
- 偏心方向から90度の位置に溶接部を位置させて金属溶接管に偏心した拡径管端部を成形する請求項1記載の偏心した拡径管端部をもつ金属管の製造方法。
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