JP4706521B2 - U press apparatus and U press method - Google Patents
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Description
本発明は、特にU成形において管端部での局所的減肉が大きくなる、厚鋼板を用いたUOE鋼管の製造に使用するUプレス装置、およびこのUプレス装置を用いたUプレス方法に関するものである。 The present invention relates to a U press apparatus used for manufacturing a UOE steel pipe using a thick steel plate, and a U press method using this U press apparatus, in which local thinning at the end of the pipe is particularly increased in U forming. It is.
UOE鋼管は、先ず、素材である鋼板の両エッジ部に開先加工を施した後、Cプレス、Uプレス、Oプレス機によりオープンパイプに成形する。その後、ガスシールド溶接による仮付け溶接、サブマージアーク溶接による内面溶接、外面溶接によってシーム溶接を行い、最後に拡管機で所定の寸法に仕上げられる。 A UOE steel pipe is first subjected to groove processing on both edge portions of a steel plate as a material, and then formed into an open pipe by a C press, U press, and O press machine. After that, seam welding is performed by tack welding by gas shield welding, inner surface welding by submerged arc welding, and outer surface welding, and finally, the tube is finished to a predetermined size by a pipe expander.
前記の製管工程のうち、C成形では、Oプレスで必要な成形荷重の低減とピーキング対策のため、鋼板の幅方向端部付近に鋼管径に見合った曲げ加工を与える。また、U成形では、開放ダイを有するUプレスを用いて平板状の鋼板をU管形状に加工し、Oプレス機内へ搬送できるようにする。また、O成形では、閉成ダイを有するOプレスを用いてU管をO形状に加工する。
このとき、寸法精度向上のためプレス時に若干の絞りを与える。多くの場合、鋼管は内部溶接及び外部溶接の後ではまだ直径及び丸みに対する要求を満足していないため、鋼管は拡管(冷間口広げ加工)により矯正される。さらにこの拡管により、仕上げ及び溶接の間に形成される引張内部応力の一部が減じられ、周縁の大部分において圧縮内部応力にかえることも行われる。 At this time, in order to improve dimensional accuracy, a slight aperture is given during pressing. In many cases, the steel pipe does not yet meet the requirements for diameter and roundness after internal and external welding, so the steel pipe is straightened by pipe expansion (cold mouth widening). Furthermore, this expansion of the tube reduces part of the tensile internal stress formed during finishing and welding, and also changes the compressive internal stress in the majority of the periphery.
ところで、図10に示したような、管軸方向に一様な断面を有するロッカーシュー2a,2bが所定の間隔を存して配置されたロッカーダイ2を、その間に挟んだ鋼板3の幅方向端部がプラテン4に接触するまで、Uポンチ1に沿うように回動させるロッカーアッセンブリ式のUプレス装置にてU成形する際、管軸方向端部では口開き変形が発生する。
By the way, as shown in FIG. 10, the width direction of the
従って、ロッカーダイ2のうちの下部ロッカーシュー2bと鋼板3が接触する部分において局所的な減肉が発生してしまう。また、鋼板3の厚さが厚い場合には、前記の口開き変形量が大きくなるので局所的な減肉量も大きくなり、その結果、製管後の肉厚が公差を外れてしまう場合がある。
Therefore, local thinning occurs at the portion of the
そのため、現在では、例えば製品の請求肉厚に応じて鋼板肉厚を厚めに製造するといった対策が採られているが、当然、歩留まりが悪くなるという問題がある。 For this reason, currently, for example, measures are taken such that the thickness of the steel plate is increased according to the requested thickness of the product, but there is a problem that the yield is naturally deteriorated.
本発明が解決しようとする問題点は、厚鋼板を用いたUOE製管では、U成形の際に管軸方向端部で口開き変形量が大きくなって局所的な減肉量が大きくなり、製管後の肉厚が公差を外れてしまうが、鋼板肉厚を厚めに製造する場合は歩留まりが悪くなるという点である。 The problem to be solved by the present invention is that in UOE pipes using thick steel plates, the amount of opening deformation increases at the end in the pipe axis direction during U forming, and the amount of local thinning increases. The thickness after pipe making is out of the tolerance, but when the steel plate is made thick, the yield is poor.
本発明のUプレス装置は、
特に厚肉のUOE鋼管を製造する際、U成形において管軸方向端部で発生する局所的な減肉を防止するために、
UOE鋼管の製造に使用するロッカーアッセンブリ式のUプレス装置において、
Uプレス装置を構成するロッカーダイの下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を形成したことを最も主要な特徴としている。
The U press apparatus of the present invention is
In particular, when manufacturing a thick UOE steel pipe, in order to prevent local thinning that occurs at the end in the pipe axis direction during U forming,
In a rocker assembly type U press device used for manufacturing UOE steel pipes,
The most main feature is that relief portions that become tapered toward the end surface are formed at both ends in the tube axis direction of the lower rocker shoe of the rocker die constituting the U press device. .
本発明のUプレス装置において、前記下部ロッカーシューが、前記逃がし部の管軸方向の位置の変更が可能なように構成されている場合には、製造する鋼管の長さが異なっても、逃がし部を鋼板の管軸方向端部に確実に位置させることができる。 In the U press device of the present invention, when the lower rocker shoe is configured so that the position of the relief portion in the tube axis direction can be changed, the relief is provided even if the length of the steel pipe to be manufactured is different. The part can be reliably positioned at the pipe axial direction end of the steel plate.
本発明のUプレス装置において、下部ロッカーシューに形成する逃がし部の形状は、口開き変形した鋼板の管軸方向端部が接触しなければ、どのような形状でも良く、限定されない。 In the U press apparatus of the present invention, the shape of the relief portion formed in the lower rocker shoe may be any shape as long as the end portion in the tube axis direction of the steel plate deformed by opening is not in contact, and is not limited.
また、本発明のUプレス方法は、
UOE鋼管の製造において、
Uプレス装置にて鋼板をU成形する際、鋼板の管軸方向端部に、下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に形成した、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を位置させてU成形することを最も主要な特徴としている。
Moreover, the U press method of the present invention comprises:
In the manufacture of UOE steel pipes,
When the steel sheet is U-formed by the U press device, the taper is tapered toward the end surface of the lower rocker shoe at the both ends in the tube axis direction of the steel plate. The most important feature is to form a U-shaped part by positioning the relief part.
本発明では、Uプレス装置の下部ロッカーシューの管軸方向の両端部に形成した逃がし部により、鋼板の管軸方向端部で口開き変形した部分が下部ロッカーシューに接触しないので、厚肉のUOE鋼管を製造する際、U成形において管軸方向端部で局所的な減肉が発生することがない。従って、鋼板肉厚を厚めに製造する必要がなく、歩留まりも良くなる。 In the present invention, the relief portion formed at both ends in the tube axis direction of the lower rocker shoe of the U press device prevents the portion of the steel plate that has been deformed from opening at the tube axis direction end from contacting the lower rocker shoe. When manufacturing a UOE steel pipe, local thinning does not occur at the end in the pipe axis direction during U forming. Therefore, it is not necessary to manufacture a thick steel plate and the yield is improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図1〜図9を用いて詳細に説明する。
発明者は、厚鋼板を用いたUOE製管時のU成形の際に発生する管軸方向端部での局所的な減肉について調査を行った。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The inventor investigated the local thinning at the end in the tube axis direction that occurs during U forming during UOE pipe making using thick steel plates.
図10で説明したロッカーアッセンブリ式のUプレス装置を使用して、外径が200mmで、厚さが10mmの厚肉鋼管を対象とし、下記表1に示す鋼板3の幅方向端部がプラテン4に接触するまでU成形を行った。なお、今回は、通常、U成形の前工程として行われるC成形については省略した。
Using the rocker assembly type U press apparatus described in FIG. 10, the
U成形による局所的減肉は、下部ロッカーシューと鋼板が接触する部分において発生するため、図6に示す下部ロッカーシューと接触する、鋼板3の幅中心と、幅中心から一方端側に20mm、40mm、55mm、60mm、65mm、80mm、100mm隔てた8箇所において、U成形前後の肉厚をマイクロメータにて測定した。
Since local thinning due to U forming occurs at the portion where the lower rocker shoe and the steel plate contact, the width center of the
また、管端部における口開き量を調査するため、U成形後に図7(b)に破線で示すU成形時における鋼板3の幅中心線CL上を接触式形状測定機にて測定した。なお、この際、測定機のプローブが測定面に対し垂直となるようにして測定を行った。
Moreover, in order to investigate the opening amount in a pipe end part, it measured on the width | variety centerline CL of the
図8にU成形前後の肉厚変化を測定した結果を示す。この図8より、管端部では、U成形により約0.08mm程度減肉し、下部ロッカーシューと接触する位置においては最大で約0.45mm程度減肉することが分かる。 FIG. 8 shows the results of measuring the wall thickness change before and after U molding. From FIG. 8, it can be seen that the pipe end portion is thinned by about 0.08 mm due to U-molding, and the maximum thickness is reduced by about 0.45 mm at the position in contact with the lower rocker shoe.
図7に示すU成形時における鋼板3の幅中心線CL上を測定した結果を図9に示す。この図9より、管端部では約1.6mm口開きが発生していることが分かる。
FIG. 9 shows the result of measurement on the width center line CL of the
本発明は、発明者による上記調査結果に基づいて成されたものであり、図1で説明したような、ロッカーアッセンブリ式のUプレス装置を構成するロッカーダイ2の下部ロッカーシュー2bにおける管軸方向の両端部に、口開き変形をした部分が接触しないように、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部2baを形成したものである。
The present invention has been made based on the results of the above investigation by the inventor, and the tube axis direction of the
ちなみに図1に示した例では、前記逃がし部2baとして、前記図9の結果より、管軸方向の両端部40mmの部分に半径Rが350mmの湾曲状の逃がし部を設けている。 Incidentally, in the example shown in FIG. 1, as the relief portion 2ba, a curved relief portion having a radius R of 350 mm is provided at the portion of both end portions 40mm in the tube axis direction from the result of FIG.
この逃がし部2ba部の形状は、口開き変形をした部分が接触しないものであれば、どのような形状でも構わない。ただし、U成形を実施する際には、下部ロッカーシュー2bは、逃がし部2baの管軸方向の位置の変更が可能なように構成し、鋼板3の管軸方向端部が下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baに正確に位置決めできるようにすることが望ましい。
The shape of the relief portion 2ba may be any shape as long as the portion that has undergone mouth opening deformation does not contact. However, when performing U forming, the
図1で説明した逃がし部2baを備えた下部ロッカーシュー2bを備えた本発明のUプレス装置を用いて、鋼板3の管軸方向端部に、下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baを位置させてU成形した場合のU成形前後の肉厚変化を図2に示す。この図2より、管端部での局所的減肉が発生していないことが分かり、本発明の有効性を確認することができた。
The relief portion 2ba of the
実機への適用を以下に説明する。実機では、鋼管径に比べて鋼板長さが長いため、図3(a)に示すように、ロッカーダイ2は管軸方向に分割されている。また、製造する鋼管の外径や厚さも案件によって異なるため、下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baの形状は、製造可能範囲内で管端部の口開き変形が最も大きくなる場合を想定して設計する必要がある。
Application to a real machine will be described below. In an actual machine, since the steel plate length is longer than the steel pipe diameter, the
すなわち、製造可能な最小径における最も厚肉なサイズと製造可能な最大肉厚における最も小径なサイズについて口開き変形量をモデル実験または解析等により導出し、逃がし部の形状を設計すればよい。 That is, the shape of the relief portion may be designed by deriving the amount of opening deformation by model experiment or analysis for the thickest size at the minimum manufacturable diameter and the smallest diameter at the maximum manufacturable thickness.
また、製造する鋼管の長さも案件によって異なるため、下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baの位置が固定されたままであると製造に対応することができない。
In addition, since the length of the steel pipe to be manufactured also varies depending on the project, the manufacturing cannot be handled if the position of the relief portion 2ba of the
そのため、予め、数種類の管軸方向長さの位置調整用ロッカーシュー2bcを用意しておき、下部ロッカーシュー2bの管軸方向中央部分2bbと両管端部分の逃がし部2baの間に、最適長さの位置調整用ロッカーシュー2bcを挿入して逃がし部2baの位置の調整を行えばよい。
Therefore, several kinds of position adjusting rocker shoes 2bc having a length in the tube axis direction are prepared in advance, and an optimum length is provided between the tube axis direction center portion 2bb of the
ただし、鋼板3の長さによっては、図4(a)の状態から下部ロッカーシュー2bの管軸方向中央部分2bbの端部側2bbaを抜いて図4(b)の状態とし、逃がし部2baの位置を変更させる必要がある。
However, depending on the length of the
ところで、C成形を終えた鋼板をUプレス装置内へ搬送し、所定の位置に停止する際、停止位置にズレが生じる場合がある。また、C成形前の鋼板長さについてもバラツキが生じる場合がある。 By the way, when the steel plate which finished C forming is conveyed in a U press apparatus, and stops at a predetermined position, deviation may arise in a stop position. Further, there may be variations in the length of the steel sheet before C forming.
そのため、U成形を行う場合には、上記ズレ量とバラツキ量を調査した上で逃がし部2baの位置を設定する必要がある。例えば上記のズレ量とバラツキ量を合わせた範囲が±100mmであると判明した場合、図5に示すように逃がし部2baをズレ量0mmとして設定した位置より、Uプレス装置中心側へ100mm移動させた位置に設置すればよい。 Therefore, when performing U molding, it is necessary to set the position of the relief portion 2ba after investigating the amount of deviation and the amount of variation. For example, if it is determined that the range of the above-described deviation amount and variation amount is ± 100 mm, the relief portion 2ba is moved 100 mm toward the center of the U press device from the position where the deviation portion 2ba is set as 0 mm as shown in FIG. It can be installed in a different position.
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above example, and it goes without saying that the embodiment may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in each claim.
本発明は、局所的な減肉を生じる成形であれば、Uプレス成形以外の成形にも適用できる。 The present invention can be applied to moldings other than U press molding as long as local thinning occurs.
1 Uポンチ
2 ロッカーダイ
2a 上部ロッカーシュー
2b 下部ロッカーシュー
2ba 逃がし部
2bb 中間部分
2bba 端部
2bc 位置調整用ロッカーシュー
3 鋼板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 U punch 2 Rocker die 2a
Claims (3)
Uプレス装置を構成するロッカーダイの下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を形成したことを特徴とするUプレス装置。 In a rocker assembly type U press device used for manufacturing UOE steel pipes,
A U press apparatus characterized in that relief portions that taper toward the end face are formed at both ends in the tube axis direction of the lower rocker shoe of the rocker die constituting the U press apparatus. .
Uプレス装置にて鋼板をU成形する際、鋼板の管軸方向端部に、下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に形成した、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を位置させてU成形することを特徴とするUプレス方法。
In the manufacture of UOE steel pipes,
When the steel sheet is U-formed by the U press device, the taper is tapered toward the end surface of the lower rocker shoe at the both ends in the tube axis direction of the steel plate. A U-pressing method, wherein the relief part is positioned and U-shaped.
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