JP4790136B2 - Hydroform sealing device for thin-walled steel pipes - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は低圧から高圧まで安定して、シールを行う薄肉管のハイドロフォーム用シール装置に関するものである。
本発明は肉厚t=1.0mm、肉厚/パイプ外径(t/D)=1.3%以下の従来のメタルシールではシールができない薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シールに適する。
【0002】
【従来の技術】
従来の金属管のハイドロフォーム用シールは、メタルシールあるいは、先端に樹脂を取りつけたセルフロックシールを用いて、成形をおこなっている。
しかしながら、メタルシールでは押し込み力により、管端での塑性変形によりシールを行うが、管肉厚が薄いことにより管の挫屈が発生し、シールができない。また、樹脂を先端に取り付けたものでは、樹脂のサイズが管内径より大きいことが必要で、管の端面にて樹脂シールが破損し、使用回数が少ないという問題がある。
特に肉厚t=0.8mm以下で肉厚/パイプ外径(t/D)<1.3%の薄肉鋼管はほとんど安定したハイドロフォーム加工が行われていないのは上記の従来技術の成形限界を超える領域と言ってよい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のシール装置では加工が安定してできないような薄肉管のハイドロフォーム成形を可能にするシール装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは
肉厚t=1.0mm以下で肉厚/パイプ外径(t/D)=1.3%以下の薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シール装置に於いて、押しこみ具外筒(5)の中心部に、先端が前記押しこみ具外筒(5)より突出した内面シール拡張用シリンダー(3)を設け、前記押しこみ具外筒(5)の先端に前記内面シール拡張用シリンダー(3)の外周を包囲する樹脂シール部(2a)と,前記内面シール拡張用シリンダー(3)を引き込むことにより、前記樹脂シール部(2a)の外周が張り出して該薄肉鋼管(1)の内周面と面接触を行うようにテーパーのついた押さえ金具(2b)を前記樹脂シール部(2a)の前方の前記内面シール拡張用シリンダーの外周に設置し、かつ、高圧ポート(4)は、前記内面シール拡張用シリンダー(3)の中心軸を貫通し、前記押し込み具外筒(5)に分岐する加工用内圧シリンダー用ポート(6a)と、その後方に前記加工用内圧シリンダー用ポート(6a)と同一受圧面積以上となる加工用内圧ポート(6b)を配置したことを特徴とする薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シール装置。
にある。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明を詳細に説明する。
図1に本発明の実施例のシール装置の断面図を示す。
ハイドロフォーム加工の際に、押しこみシリンダーの先端に取りつけられる押し込み具外筒5の中心部に(同軸に)内面シール拡張用シリンダー3を持ち、押し込み具外筒5の先端に薄肉鋼管1の内面に接触シールさせるための樹脂シール部2aを設け、内面シール拡張用シリンダー3を引き込むことにより、樹脂シール部2aが外周方向に張り出し薄肉鋼管内面をシールするようにテーパーのついた押さえ金具2bを樹脂シール部2aの前方の内面シール拡張用シリンダー3の外周に設置し、成形用の高圧ポート4は内面シール拡張用シリンダー3の中心軸を貫通し、押しこみ具外筒5に分岐する加工用内圧シリンダー用ポート6aと,その後方に同一受圧面積となるように加工用内圧ポート6bが配置され、成形圧力によって、シール接触圧は変化することがない構造とする。
樹脂シール部2aは弾性変形能を有することが必要であり、テフロン、ポリプロピレン、ポリウレタン、PTFEフッ素樹脂等を使用することが好ましい。
【0006】
また、加工用内圧シリンダー用ポート6aと加工用内圧ポート6bを設ける理由は、成形内圧によりシールを行う、引き込みシリンダーへの保持力に影響がないようにするためであり、高圧ポート4より注入された高圧の成形用水は加工用内圧ポート6b,加工用内圧シリンダー用ポート6aを経由して、内面シール拡張用シリンダー3の先端近傍でシリンダーシール冶具9によりシールされた部分まで通じている。
【0007】
動作の説明をおこなうと、薄肉鋼管1に押しこみ具外筒5の先端を挿入し、シリンダ構造ロッドポート8に圧を加えることにより、内面シール拡張用シリンダー3は後退し薄肉鋼管内面とテーパーを有した押さえ金具2bを介して樹脂シール部2aを外周方向に貼り出させ、薄肉鋼管内面に密着させシールする(図2)。
その後、成形用の高圧ポート4に対して、エマルジョンやソリブル油を混ぜた成形用水を注入する。所定の押しこみ量を押し込みシリンダーにより付与しハイドロフォーム成形を行う。
シール接触圧は後方のシリンダ構造ロッド側の圧力により制御できる。
また、加工終了後、成形圧が低下したのち、シリンダ構造ヘッドポート7に圧を加えることにより、接触を外すことができ(図3)、最後、押しこみ具外筒5を動かすことにより、樹脂シール部2aを鋼管から外す工程となる。
【0008】
また、前記押し込み具外筒5に分岐する加工用内圧シリンダー用ポート6aは高圧ポート4と独立とし、高圧ポート4は前記内面シール拡張用シリンダー3の中心軸を貫通し、その後方にシリンダロッドの面積と同一受圧面積以上の加工用内圧ポート6bを配置することにより、成形圧によりシリンダーが引き込まれることによりシール接触圧が余分に高くなる拡大されることを防ぐ構造をとることも可能である。
【0009】
【実施例】
表1に従来法(比較例)と図1〜3に示す本発明例の装置を用いて成形した円筒形状に拡管ハイドロフォーム成形した場合の結果を示す。
パイプ外径D=60.5mm 肉厚tは0.6mm、0.8mm、1.6mm、2.0mmの成形をした場合の拡管成形結果を示す。
押しこみ量は左右軸でそれぞれ15mmとし、拡管率(加工前外径/加工後外径×100%)は125%としたハイドロフォーム成形を行った。従来法は先端冶具に鋼管外径と同径で,断面が溝状の形状を有するメタルシールを用いた。
【表1】
【0010】
本発明例では先端樹脂シール部にはポリプロピレンを用いて外径は肉厚t、パイプ径Dとすると、D−2×t−0.3mmとして鋼管との接触しない径を用いた。また、加工用内圧シリンダー用ポート6aと加工用内圧ポート6bは同一受圧面積とした。
従来法ではt=2.0、1.6mmは成形はできたが、t=0.6、0.8mmの薄肉材は成形水の漏れにより、鋼管が挫屈しまったく拡管成形ができなかった。
樹脂の前方部には更に押さえ金具2bの外周部の損傷を防ぐために、テーパー状の金具10を装着することにより(図4参照)、真円度の悪い薄肉鋼管にも、樹脂シール部の寿命を伸ばすことが可能になる。
【0011】
また、テーパー状の金具10は、図1〜3に示すように、押さえ金具2bの外径より小さくしても成形用水の圧力により押さえ金具2bを介して樹脂シール部2aのシールを強化する効果も得られるので設置することが好ましい。
更に、図4に示すようにテーパー状の金具10の外径が、押さえ金具2bの外径と実質的に等しい場合でも、テーパー状の金具10に押さえ金具2bに通じる貫通孔を設ければ、同様に押さえ金具2bを介して樹脂シール部2aのシールを強化する効果も得られる。
高圧側の圧力は 150MPaでも成形水の漏れはみとめられなかった。
【0012】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は薄肉管の成形内圧のもれを防止し、安定したハイドロフォームの成形加工を可能とする、シール装置を提供するものとして、工業上有益な効果をもたらし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である装置の初期状態を説明する断面図である
【図2】本発明の実施例である装置のシール状態を説明する断面図である
【図3】本発明の実施例である装置のシール脱着後の状態を説明する断面図である
【図4】テーパー状の金具を装着した本発明の別の装置を説明する断面図である
【符号の説明】
1 薄肉鋼管
2a 樹脂シール部
2b 押さえ金具
3 内面シール拡張用シリンダー
4 高圧ポート
5 押しこみ具外筒
6a 加工用内圧シリンダー用ポート
6b 加工用内圧ポート
7 シリンダー構造ヘッドポート
8 シリンダ構造ロッドポート
9 シリンダーシール冶具
10管端矯正テーパー冶具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing device for a hydroform of a thin-walled tube that performs sealing stably from low pressure to high pressure.
The present invention is suitable for hydroform seals for thin-walled steel pipes that cannot be sealed with conventional metal seals having a thickness t = 1.0 mm and a thickness / pipe outer diameter (t / D) = 1.3% or less.
[0002]
[Prior art]
Conventional metal tube hydroform seals are molded using a metal seal or a self-locking seal with a resin attached to the tip.
However, the metal seal is sealed by plastic deformation at the end of the tube due to the pushing force. However, the tube is thin and the tube is buckled, and sealing is impossible. Further, in the case where the resin is attached to the tip, there is a problem that the size of the resin needs to be larger than the inner diameter of the tube, the resin seal is broken at the end surface of the tube, and the number of times of use is small.
In particular, thin-walled steel pipes with wall thickness t = 0.8 mm or less and wall thickness / pipe outer diameter (t / D) <1.3% are hardly subjected to stable hydroforming. It may be said that the area exceeds.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a sealing device that enables hydroforming of a thin-walled tube that cannot be stably processed by a conventional sealing device.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the present invention is a sealing device for a hydroform for a thin steel pipe having a thickness t = 1.0 mm or less and a thickness / pipe outer diameter (t / D) = 1.3% or less. An inner seal expansion cylinder (3) having a tip protruding from the pusher outer cylinder (5) is provided at the center of the pusher outer cylinder (5), and is provided at the tip of the pusher outer cylinder (5). By pulling in the resin seal portion (2a) surrounding the outer periphery of the inner surface seal expansion cylinder (3) and the inner surface seal expansion cylinder (3), the outer periphery of the resin seal portion (2a) protrudes and the thin wall A presser fitting (2b) having a taper so as to make surface contact with the inner peripheral surface of the steel pipe (1) is installed on the outer periphery of the inner surface seal expansion cylinder in front of the resin seal portion (2a) , and a high pressure is provided. Port (4) is the inner surface A processing internal pressure cylinder port (6a) that penetrates the central axis of the seal expansion cylinder (3) and branches to the pusher outer cylinder (5), and behind the processing internal pressure cylinder port (6a), A hydroform sealing device for a thin-walled steel pipe, characterized in that an internal pressure port (6b) for processing that has the same pressure receiving area or more is disposed .
It is in.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a sectional view of a sealing device according to an embodiment of the present invention.
At the center of the pusher
The resin seal portion 2a needs to have elastic deformability, and it is preferable to use Teflon, polypropylene, polyurethane, PTFE fluororesin, or the like.
[0006]
The reason for providing the processing internal pressure cylinder port 6a and the processing
[0007]
When the operation is described, the tip of the pusher
Thereafter, molding water mixed with an emulsion or a soluble oil is injected into the high-
The seal contact pressure can be controlled by the pressure on the rear cylinder structure rod side.
Further, after the molding pressure is lowered after the processing is finished, the contact can be removed by applying pressure to the cylinder structure head port 7 (FIG. 3). Finally, the resin is obtained by moving the pusher
[0008]
The internal pressure cylinder port 6a for branching into the pusher
[0009]
【Example】
Table 1 shows the results of pipe forming hydroform molding into a cylindrical shape molded using the conventional method (comparative example) and the apparatus of the present invention example shown in FIGS.
Pipe outer diameter D = 60.5 mm The wall thickness t indicates the result of tube expansion molding when molding is performed at 0.6 mm, 0.8 mm, 1.6 mm, and 2.0 mm.
Hydroform molding was performed with the indentation amount being 15 mm on each of the left and right axes, and the tube expansion ratio (outer diameter before processing / outer diameter after processing × 100%) being 125%. In the conventional method, a metal seal having the same diameter as the outer diameter of the steel pipe and a groove-like shape was used for the tip jig.
[Table 1]
[0010]
In the example of the present invention, when the outer diameter is the thickness t and the pipe diameter D is used for the tip resin seal portion, the diameter that does not contact the steel pipe is used as D-2 × t-0.3 mm. The internal pressure cylinder port 6a for processing and the
In the conventional method, t = 2.0 and 1.6 mm could be formed. However, the thin-walled material with t = 0.6 and 0.8 mm could not be expanded at all because the steel pipe was bent due to leakage of forming water.
In order to prevent damage to the outer peripheral portion of the presser fitting 2b at the front part of the resin, by attaching a taper-shaped metal fitting 10 (see FIG. 4), the life of the resin seal part can also be applied to a thin steel pipe having poor roundness. Can be stretched.
[0011]
In addition, as shown in FIGS. 1 to 3, the taper-
Furthermore, as shown in FIG. 4, even when the outer diameter of the
Even when the pressure on the high pressure side was 150 MPa, no leakage of molding water was observed.
[0012]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention can provide industrially beneficial effects as providing a sealing device that prevents the internal pressure of the thin-walled pipe from leaking and enables stable hydroforming. Is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an initial state of an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a seal state of the apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a state of the apparatus according to the embodiment after the seal is detached and attached. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining another apparatus of the present invention equipped with a tapered metal fitting.
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