JP7469631B2 - 差厚管の製造装置、差厚管の製造方法および差厚管 - Google Patents
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Description
本発明は、差厚管の製造装置、差厚管の製造方法、差厚管に関する。
従来から、下記特許文献１に記載のスタビライザの製造方法が知られている。
本願発明者は、鋭意検討した結果、以下の事項を見出した。
（１）前記スタビライザの製造方法では、スタビライザを製造するときに、スタビライザの内面にしわが生じるおそれがあること。
（２）この種のしわが、スタビライザのみならず、一般的な差厚管を製造する際にも生じること。
（１）前記スタビライザの製造方法では、スタビライザを製造するときに、スタビライザの内面にしわが生じるおそれがあること。
（２）この種のしわが、スタビライザのみならず、一般的な差厚管を製造する際にも生じること。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、高品質な差厚管を製造することを目的とする。
（１）本発明の一態様に係る差厚管の製造装置は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を製造する装置であって、前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、前記第１ダイ、前記第２ダイ、前記マンドレル及び前記パンチを備えるプレス機を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置された状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させるときに、前記第２ダイに前記第２端部を支持させたまま、前記第２ダイを前記第２側に移動させる。
（２）本発明の一態様に係る差厚管の製造装置は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を製造する装置であって、前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、前記第１ダイ、前記第２ダイ、前記マンドレル及び前記パンチを備えるプレス機を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する第１工程と、前記第１工程の後、前記第２ダイを前記第２側に移動させることで、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間を再びあける第２工程と、を繰り返し実施する。
（２）本発明の一態様に係る差厚管の製造装置は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を製造する装置であって、前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、前記第１ダイ、前記第２ダイ、前記マンドレル及び前記パンチを備えるプレス機を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する第１工程と、前記第１工程の後、前記第２ダイを前記第２側に移動させることで、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間を再びあける第２工程と、を繰り返し実施する。
本願発明者は、鋭意検討した結果、本態様とは異なる態様、すなわち、第２ダイが第１ダイに固定されている態様において、以下の事項を見出した。
（１）ダイ空間に金属管が配置され、かつ、金属管内にマンドレルが配置され、かつ、第２ダイが第２端部を支持した状態で、パンチが第１端部を押圧すると、金属管が軸方向に圧縮され、金属管の大径部を形成する材料が、マンドレルと大径部との間の隙間に流入し、その結果、差厚管において厚肉となる部分が増肉されること。
（２）金属管が一定以上の荷重で圧縮されると、金属管がテーパー部の内面を起点として折れ曲がり、この起点が差厚管にしわとして残留すること。
（２）金属管が一定以上の荷重で圧縮されると、金属管がテーパー部の内面を起点として折れ曲がり、この起点が差厚管にしわとして残留すること。
本態様に係る差厚管の製造装置では、以下の二通りの方法により差厚管を製造することができる。
（第１の方法）
この方法では、ダイ空間に金属管が配置され、かつ、金属管内にマンドレルが配置された状態で、パンチが第１端部を押圧する。このとき、第２ダイに第２端部を支持させたまま、第２ダイを第２側に移動させる。これにより、金属管全体が軸方向に圧縮されつつも、金属管を形成する材料が、金属管の全長にわたって第１側から第２側に流動する。
この方法では、ダイ空間に金属管が配置され、かつ、金属管内にマンドレルが配置された状態で、パンチが第１端部を押圧する。このとき、第２ダイに第２端部を支持させたまま、第２ダイを第２側に移動させる。これにより、金属管全体が軸方向に圧縮されつつも、金属管を形成する材料が、金属管の全長にわたって第１側から第２側に流動する。
前述のように、金属管が圧縮させられることで、マンドレルと大径部との間の隙間に、大径部を形成する材料が流れ込み、差厚管において厚肉となる部分が増肉される。またこのとき、金属管のうち、第１ダイの支持面とパンチとの間に位置する部分が中心となって軸方向に圧縮される。そのため、この部分を中心に圧縮応力が生じて金属管が塑性変形し、金属管のうち、増肉される部分をはじめ、小径部のうちのテーパー部の近傍に位置する部分においても硬度が高まる。
また前述したように、金属管全体では、金属管を構成する材料が軸方向の第１側から第２側に流動する。これにより、仮に金属管が一定以上の荷重で圧縮されて、テーパー部の内面に前述の折れ曲がりの起点が発生したとしても、この起点の位置が第１側から第２側に移動する。これにより、折れ曲がりの起点が、第１ダイの支持面よりも第２側に移動する。ここで、ダイ空間において第１ダイとマンドレルとの間に形成される環状の空間のうち、支持面よりも第２側に位置する部分（すなわち、小径部が配置される部分。以下、第２空間という。）は、支持面よりも第１側に位置する部分（すなわち、大径部が配置される部分。以下、第１空間という。）よりも径方向に狭い。よって、折れ曲がりの起点が広い空間から狭い空間に移動すると言える。そのため、この起点の跡に形成され得るしわに相当する空間に、金属管の変形に伴って流動する材料が流れ込み易くなり、しわの発生が抑制される。
以上より、この製造装置を用いた差厚管の製造方法によれば、差厚管において応力が集中し易いテーパー部近傍における硬度を高めることができる。したがって、この差厚管に、例えば軸力が加えられ、その軸力に起因して応力集中箇所であるテーパー部前後において応力が集中して発生したとしても、予期せぬ変形や損傷を抑制することができる。さらに、前述のように製造過程におけるしわの発生を抑えることができる。これらから、高品質な差厚管を製造することができる。
（第２の方法）
この方法では、以下に示す第１工程と第２工程とを繰り返し実施する。
この方法では、以下に示す第１工程と第２工程とを繰り返し実施する。
第１工程では、ダイ空間に金属管が配置され、かつ、金属管内にマンドレルが配置され、かつ、第２ダイと第２端部との間に軸方向の隙間をあけた状態で、パンチに第１端部を押圧させる。このとき、第２ダイと第２端部との間に軸方向の隙間があいていることから、金属管には軸力が過度に大きくは加わらない。一方、金属管を形成する材料は、前述の第１の方法と同様に、金属管の全長にわたって第１側から第２側に流動する。このように金属管全体が軸方向に圧縮されつつ、材料が流動することで、差厚管において厚肉になる部分が増肉されていく。このとき、前述したように金属管に軸力が過度に大きくは加わらないことから、前述の折れ曲がりの発生は抑えられる。
なお、この第１工程では、少なくとも第２端部が第２ダイに突き当たるまで金属管を第２側に押圧する。そのため、前述の折れ曲がりが生じない範囲で金属管に適度に軸力を加えることができる。その結果、差厚管において厚肉となる部分を中心に圧縮応力を生じさせ、金属管を適度に塑性変形させることができる。
そして、第１工程の後、第２ダイを第２側に移動させることで、第２ダイと第２端部との間に軸方向の隙間を再びあける。その後、再び第１工程を実施する。
以上より、この製造装置を用いた差厚管の製造方法によれば、差厚管において応力が集中し易いテーパー部近傍における硬度を高めることができる。したがって、この差厚管に、例えば軸力が加えられ、その軸力に起因して応力集中箇所であるテーパー部前後において応力が集中して発生したとしても、予期せぬ変形や損傷を抑制することができる。さらに、前述のように製造過程においてしわの発生の要因となる折れ曲がりの発生を抑えることができる。これらから、高品質な差厚管を製造することができる。
（３）本発明の一態様に係る差厚管の製造装置は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を製造する装置であって、前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する第２ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、を備え、前記第１ダイおよび前記第２ダイによって構成される連結ダイが、前記第２ダイの前記軸方向の位置を互いに異ならせて複数設けられている。
（４）上記（３）に係る差厚管の製造装置では、前記連結ダイ、前記マンドレルおよび前記パンチを備えるプレス機を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する工程を、前記連結ダイを入れ替えて繰り返し実施する。
本態様に係る差厚管の製造装置では、上記第２の方法と同様の方法により差厚管を製造することができる。
すなわち、まず、複数の連結ダイのうちの１つの連結ダイにおけるダイ空間に金属管が配置され、かつ、金属管内にマンドレルが配置され、かつ、第２ダイと第２端部との間に軸方向の隙間をあけた状態で、パンチに第１端部を押圧させる。このとき、第２ダイと第２端部との間に軸方向の隙間があいていることから、金属管には軸力が過度に大きくは加わらない。一方、金属管を形成する材料は、金属管の全長にわたって第１側から第２側に流動する。このように金属管全体が軸方向に圧縮されつつ、材料が流動することで、差厚管において厚肉になる部分が増肉されていく。このとき、前述したように金属管に軸力が過度に大きくは加わらないことから、前述の折れ曲がりの発生は抑えられる。
なおこのとき、少なくとも第２端部が第２ダイに突き当たるまで金属管を第２側に押圧する。そのため、前述の折れ曲がりが生じない範囲で金属管に適度に軸力を加えることができる。その結果、差厚管において厚肉となる部分を中心に圧縮応力を生じさせ、金属管を適度に塑性変形させることができる。
その後、この連結ダイから金属管を取り出す。そして別の連結ダイにおいて、再び上記プレス加工を実施する。
以上より、この製造装置を用いた差厚管の製造方法によれば、差厚管において応力が集中し易いテーパー部近傍における硬度を高めることができる。したがって、この差厚管に、例えば軸力が加えられ、その軸力に起因して応力集中箇所であるテーパー部前後において応力が集中して発生したとしても、予期せぬ変形や損傷を抑制することができる。さらに、前述のように製造過程においてしわの発生の要因となる折れ曲がりの発生を抑えることができる。これらから、高品質な差厚管を製造することができる。
（５）本発明の一態様に係る差厚管の製造方法は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を、差厚管の製造装置を用いて製造する方法であって、前記差厚管の製造装置は、前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、を備え、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置された状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させるときに、前記第２ダイに前記第２端部を支持させたまま、前記第２ダイを前記第２側に移動させる。
（６）本発明の一態様に係る差厚管の製造方法は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を、差厚管の製造装置を用いて製造する方法であって、前記差厚管の製造装置は、前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、を備え、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する第１工程と、前記第１工程の後、前記第２ダイを前記第２側に移動させることで、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間を再びあける第２工程と、を繰り返し実施する。
（７）本発明の一態様に係る差厚管の製造方法は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を、上記（３）または（４）に係る差厚管の製造装置を用いて製造する方法であって、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する工程を、前記連結ダイを入れ替えて繰り返し実施する。
（８）本発明の一態様に係る差厚管は、軸方向の第１側に位置する第１端部を含む厚肉部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記厚肉部よりも薄肉で、かつ、外径が前記厚肉部の外径よりも小さい薄肉部と、前記厚肉部と前記薄肉部とを繋ぎ、前記厚肉部から前記薄肉部に向けて徐々に薄肉になるテーパー部と、を備え、前記薄肉部のうち、前記テーパー部から、前記薄肉部の肉厚の半分に相当する距離、離れた部分の硬度は、前記第２端部から、前記薄肉部の肉厚に相当する距離、離れた部分の硬度よりも高い。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、高品質な差厚管を製造することを目的とする。
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る差厚管、差厚管の製造装置、差厚管の製造方法を説明する。なお、図１から図７に示す差厚管や差厚管の製造装置の縮尺は、図９から図１５に示す差厚管や差厚管の製造装置の縮尺とは異なっている。
（差厚管１０）
図１および図２に示すように、本実施形態に係る差厚管１０は、軸方向の位置によって厚さが異なる管である。差厚管１０では、軸方向の位置によらず内径が同等であり、かつ、軸方向の位置によって外径が異なっている。言い換えると、差厚管１０は、厚肉の部分が、薄肉の部分に比べて径方向の外側に向けて張り出されてなる。
図１および図２に示すように、本実施形態に係る差厚管１０は、軸方向の位置によって厚さが異なる管である。差厚管１０では、軸方向の位置によらず内径が同等であり、かつ、軸方向の位置によって外径が異なっている。言い換えると、差厚管１０は、厚肉の部分が、薄肉の部分に比べて径方向の外側に向けて張り出されてなる。
差厚管１０は、例えば、自動車の車体を構成する車体部材としての活用が検討されている。この場合、肉厚が異なる部分を有する差厚管１０によって、車体部材に求められる下記性能を実現することが期待されている。前記性能としては、衝突等の衝撃を受けた際に衝撃荷重によって潰されて衝突エネルギーを吸収する部分と、潰れずに車体を保護する部分と、を有することが挙げられる。
差厚管１０は、例えば、鋼管（ステンレス鋼管も含む）である。差厚管１０は、例えば、ＪＩＳ規格により規定されるＳＴＫＭ１１Ａにより形成される。また、アルミニウム合金やチタン合金、マグネシウム合金、ニッケル合金、銅合金など、鋼以外の金属管でも良い。差厚管１０は、軸方向から見た平面視における形状に制限はない。本実施形態では、差厚管１０の平面視における形状は、真円形状である。
差厚管１０は、厚肉部１１と、薄肉部１２と、テーパー部１３と、を備えている。
厚肉部１１は、第１端部１４を含む。薄肉部１２は、第２端部１５を含む。薄肉部１２は、厚肉部１１よりも薄肉である。薄肉部１２の外径は、厚肉部１１の外径よりも小さい。テーパー部１３は、厚肉部１１と薄肉部１２とを繋ぐ。テーパー部１３は、厚肉部１１から薄肉部１２に向けて徐々に薄肉になる。なお厚肉部１１は、薄肉部１２に比べて軸方向に大きくてもよく、軸方向に小さくてもよい。厚肉部１１の軸方向の大きさが、薄肉部１２の軸方向の大きさと同等であってもよい。
厚肉部１１は、第１端部１４を含む。薄肉部１２は、第２端部１５を含む。薄肉部１２は、厚肉部１１よりも薄肉である。薄肉部１２の外径は、厚肉部１１の外径よりも小さい。テーパー部１３は、厚肉部１１と薄肉部１２とを繋ぐ。テーパー部１３は、厚肉部１１から薄肉部１２に向けて徐々に薄肉になる。なお厚肉部１１は、薄肉部１２に比べて軸方向に大きくてもよく、軸方向に小さくてもよい。厚肉部１１の軸方向の大きさが、薄肉部１２の軸方向の大きさと同等であってもよい。
この差厚管１０では、薄肉部１２のうち、テーパー部１３から、薄肉部１２の肉厚ｔの半分に相当する距離、離れた部分（以下、第１部分１２ａという）の硬度は、第２端部１５から、薄肉部１２の肉厚ｔに相当する距離、離れた部分（以下、第２部分１２ｂという）の硬度よりも高い。このような硬度の相対関係は、後述する製造方法により製造されることで実現される。例えば、第１部分１２ａの硬度は、第２部分１２ｂの硬度の１．１倍以上１．５倍以下である。
なお硬度は、例えば、以下のように測定することができる。
硬度の測定は、基本的にＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９（以下、単に規格という）に記載のビッカース硬さ試験に準ずる。すなわち、上記規格に規定される圧子を、第１部分１２ａおよび第２部分１２ｂそれぞれの外周面に押し込む。このとき圧子は、第１部分１２ａ、第２部分１２ｂそれぞれにおいて、周方向に同等の間隔をあけて５か所押し当てて硬度を測定する。第１部分１２ａ、第２部分１２ｂそれぞれの硬度（それぞれの外周面の硬度）は、５か所の測定結果の平均値とする。
硬度の測定は、基本的にＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９（以下、単に規格という）に記載のビッカース硬さ試験に準ずる。すなわち、上記規格に規定される圧子を、第１部分１２ａおよび第２部分１２ｂそれぞれの外周面に押し込む。このとき圧子は、第１部分１２ａ、第２部分１２ｂそれぞれにおいて、周方向に同等の間隔をあけて５か所押し当てて硬度を測定する。第１部分１２ａ、第２部分１２ｂそれぞれの硬度（それぞれの外周面の硬度）は、５か所の測定結果の平均値とする。
（金属管２０）
差厚管１０は、図３および図４に示す金属管２０から成形される。金属管２０は、軸方向の全長にわたって同径である。なお金属管２０の第１端部２１は、差厚管１０の第１端部１４と対応する。金属管２０の第２端部２２は、差厚管１０の第２端部１５と対応する。以下では、金属管２０において、軸方向に沿う第１端部２１側を第１側Ｄ１といい、軸方向に沿う第２端部２２側を第２側Ｄ２という。
差厚管１０は、図３および図４に示す金属管２０から成形される。金属管２０は、軸方向の全長にわたって同径である。なお金属管２０の第１端部２１は、差厚管１０の第１端部１４と対応する。金属管２０の第２端部２２は、差厚管１０の第２端部１５と対応する。以下では、金属管２０において、軸方向に沿う第１端部２１側を第１側Ｄ１といい、軸方向に沿う第２端部２２側を第２側Ｄ２という。
（差厚管の製造装置３０の第１実施形態）
差厚管の製造装置３０（以下、単に製造装置３０という。）は、金属管２０から差厚管１０を製造する。図５から図８に示すように、製造装置３０は、プレス機３１と、プレス機３１を制御する制御部３２と、を備えている。
差厚管の製造装置３０（以下、単に製造装置３０という。）は、金属管２０から差厚管１０を製造する。図５から図８に示すように、製造装置３０は、プレス機３１と、プレス機３１を制御する制御部３２と、を備えている。
（プレス機３１）
プレス機３１は、第１ダイ４１と、第２ダイ４２と、プラグ４３と、マンドレル４４と、パンチ４５と、を備えている。このプレス機３１は、いわゆる多軸プレスである。
プレス機３１は、第１ダイ４１と、第２ダイ４２と、プラグ４３と、マンドレル４４と、パンチ４５と、を備えている。このプレス機３１は、いわゆる多軸プレスである。
図５に示すように、第１ダイ４１は、筒状である。第１ダイ４１は、ダイ空間４６と、支持面４７と、を備えている。
ダイ空間４６は、第１ダイ４１の内部空間である。ダイ空間４６には、金属管２０が配置される。支持面４７は、ダイ空間４６の内面に形成されている。支持面４７は、金属管２０のうちの後述のテーパー部２５を支持する。なおダイ空間４６には、いわゆる抜きテーパーが設けられていてもよい。
ダイ空間４６は、第１ダイ４１の内部空間である。ダイ空間４６には、金属管２０が配置される。支持面４７は、ダイ空間４６の内面に形成されている。支持面４７は、金属管２０のうちの後述のテーパー部２５を支持する。なおダイ空間４６には、いわゆる抜きテーパーが設けられていてもよい。
第２ダイ４２は、筒状である。第２ダイ４２には、プラグ４３やマンドレル４４が差し込まれる。第２ダイ４２は、ダイ空間４６に配置された金属管２０の第２端部２２を、金属管２０に対して第２側Ｄ２から支持する。第２ダイ４２は、第１ダイ４１に対して、金属管２０の軸方向に相対的に移動可能である。
図６に示すように、プラグ４３は、ダイ空間４６に配置された金属管２０を拡径させる。プラグ４３は、先細りの軸状である。プラグ４３は、第１ダイ４１に対して、金属管２０の軸方向に相対的に移動可能である。プラグ４３は、ダイ空間４６に配置された金属管２０内に入り込む。プラグ４３の外径は、金属管２０の内径よりも大きい。プラグ４３は、金属管２０を径方向の内側から押し広げることで拡径させる。
図７に示すように、マンドレル４４は、ダイ空間４６に配置された金属管２０内に配置される。マンドレル４４は、軸方向の全長にわたって同径の軸状である。マンドレル４４は、第１ダイ４１に対して、金属管２０の軸方向に相対的に移動可能である。マンドレル４４は、ダイ空間４６に配置された金属管２０内に差し込まれる。なおマンドレル４４には、いわゆる抜きテーパーが設けられていてもよい。
パンチ４５は、ダイ空間４６に配置された金属管２０の第１端部２１を、金属管２０に対して第１側Ｄ１から押圧する。パンチ４５は、マンドレル４４と一体に設けられている。パンチ４５は、マンドレル４４の軸方向の端部に繋がっている。パンチ４５は、マンドレル４４と同様に、第１ダイ４１に対して、金属管２０の軸方向に相対的に移動可能である。パンチ４５は、ダイ空間４６に差し込まれる。
なお、パンチ４５が金属管２０の第１端部２１を押圧するとき、マンドレル４４の第２側Ｄ２の端部は、第２ダイ４２内に差し込まれている。
なお、パンチ４５が金属管２０の第１端部２１を押圧するとき、マンドレル４４の第２側Ｄ２の端部は、第２ダイ４２内に差し込まれている。
（制御部３２）
制御部３２は、情報処理装置によって構成される。制御部３２は、例えば、バスで接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）、メモリ及び補助記憶装置を備えている。制御部３２は、プログラムを実行することによって動作する。
制御部３２は、第２ダイ４２、プラグ４３、マンドレル４４（パンチ４５）それぞれを駆動させる図示しない駆動源に接続されている。
制御部３２は、情報処理装置によって構成される。制御部３２は、例えば、バスで接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）、メモリ及び補助記憶装置を備えている。制御部３２は、プログラムを実行することによって動作する。
制御部３２は、第２ダイ４２、プラグ４３、マンドレル４４（パンチ４５）それぞれを駆動させる図示しない駆動源に接続されている。
（差厚管の製造装置３０を用いた差厚管の第１の製造方法）
次に、上記製造装置３０を用いた差厚管１０の第１の製造方法について説明する（第２の製造方法については後述する）。
この方法は、図９に示すように、準備工程Ｓ１、拡径工程Ｓ２、増肉工程Ｓ３、取り出し工程Ｓ４の４つの工程を含む。本実施形態では、これらの各工程において、金属管２０の軸方向が上下方向となり、第２側Ｄ２が下側となるように、製造装置３０が設置される。
次に、上記製造装置３０を用いた差厚管１０の第１の製造方法について説明する（第２の製造方法については後述する）。
この方法は、図９に示すように、準備工程Ｓ１、拡径工程Ｓ２、増肉工程Ｓ３、取り出し工程Ｓ４の４つの工程を含む。本実施形態では、これらの各工程において、金属管２０の軸方向が上下方向となり、第２側Ｄ２が下側となるように、製造装置３０が設置される。
なお、以下の製造方法では、金属管２０の第２端部２２寄りの部分を拡径させる。以下の説明では、拡径される前の金属管２０を素管２０Ａということがあり、拡径された後の金属管２０を拡径管２０Ｂということがある。
また、図１０から図１５は、製造過程を説明する縦断面図であり、図１６から図２１は、図１０から図１５に示す各状態に対応する金属管２０（差厚管１０）のミーゼス応力の分布を示す図であり、図２２から図２６は、図１７から図２１に示す図における要部の拡大図である。図１０から図２６において、金属管２０（差厚管１０）の色が薄いほど、発生しているミーゼス応力が高いことを示している。なおミーゼス応力は、ＦＥＭ解析により導出した。
（準備工程Ｓ１）
図１０、図１６に示すように、準備工程Ｓ１では、プレス機３１を準備するとともに、プレス機３１に素管２０Ａを配置する。このときまず、第２ダイ４２をダイ空間４６に配置する。その後、素管２０Ａを、ダイ空間４６に配置する。このとき、素管２０Ａの第２端部２２は、第２ダイ４２に突き当たっている。
図１０、図１６に示すように、準備工程Ｓ１では、プレス機３１を準備するとともに、プレス機３１に素管２０Ａを配置する。このときまず、第２ダイ４２をダイ空間４６に配置する。その後、素管２０Ａを、ダイ空間４６に配置する。このとき、素管２０Ａの第２端部２２は、第２ダイ４２に突き当たっている。
（拡径工程Ｓ２）
図１１、図１７、図２２に示すように、拡径工程Ｓ２では、プラグ４３を素管２０Ａに差し込み、素管２０Ａの第１端部２１よりの部分を拡径させる。このとき、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１から素管２０Ａ内に差し込まれ、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１を径方向の内側から押し広げる。その結果、素管２０Ａのうちの第１端部２１寄りの部分が拡径し、素管２０Ａが拡径管２０Ｂとなる。
図１１、図１７、図２２に示すように、拡径工程Ｓ２では、プラグ４３を素管２０Ａに差し込み、素管２０Ａの第１端部２１よりの部分を拡径させる。このとき、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１から素管２０Ａ内に差し込まれ、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１を径方向の内側から押し広げる。その結果、素管２０Ａのうちの第１端部２１寄りの部分が拡径し、素管２０Ａが拡径管２０Ｂとなる。
なお拡径管２０Ｂは、大径部２３と、小径部２４と、テーパー部２５と、を備えている。大径部２３は、第１端部２１を含む。小径部２４は、第２端部２２を含む。小径部２４は大径部２３よりも小径である。テーパー部２５は、大径部２３と小径部２４とを繋ぐ。テーパー部２５は、大径部２３から小径部２４に向けて徐々に小径になる。
ダイ空間４６内で前述のように拡径管２０Ｂが形成されることで、第１ダイ４１の支持面４７が、拡径管２０Ｂのテーパー部１３を、拡径管２０Ｂに対して第２側Ｄ２から支持する。さらにこのとき、マンドレル４４と、ダイ空間４６に配置された拡径管２０Ｂとの間に、径方向の隙間Ｓが設けられる。
（発明者による検討）
ところで、本願発明者は、鋭意検討した結果、本態様とは異なる態様、すなわち、第２ダイ４２が第１ダイ４１に固定されている態様において、以下の事項を見出した。
ところで、本願発明者は、鋭意検討した結果、本態様とは異なる態様、すなわち、第２ダイ４２が第１ダイ４１に固定されている態様において、以下の事項を見出した。
（１）ダイ空間４６に拡径管２０Ｂが配置され、かつ、拡径管２０Ｂ内にマンドレル４４が配置され、かつ、第２ダイ４２が第２端部２２を支持した状態で、パンチ４５が第１端部２１を押圧すると、拡径管２０Ｂが軸方向に圧縮され、拡径管２０Ｂの大径部２３を形成する材料が、マンドレル４４と大径部２３との間の隙間Ｓに流入し、その結果、差厚管１０において厚肉となる部分が増肉されること。
（２）拡径管２０Ｂが一定以上の荷重で圧縮されると、拡径管２０Ｂがテーパー部２５の内面を起点として折れ曲がり、この起点が差厚管１０にしわとして残留すること。
（２）拡径管２０Ｂが一定以上の荷重で圧縮されると、拡径管２０Ｂがテーパー部２５の内面を起点として折れ曲がり、この起点が差厚管１０にしわとして残留すること。
そこで本願発明者は、以下の増肉工程Ｓ３に想到した。
（増肉工程Ｓ３）
図１２から図１５、図１８から図２０、図２３から図２６に示すように、増肉工程Ｓ３では、ダイ空間４６に拡径管２０Ｂが配置され、かつ、拡径管２０Ｂ内にマンドレル４４が配置された状態で、パンチ４５が第１端部２１を押圧する。このとき、支持面４７にテーパー部２５を支持させ、かつ、第２ダイ４２に第２端部２２を支持させたまま、第２ダイ４２を第２側Ｄ２に移動させる。これにより、拡径管２０Ｂ全体が軸方向に圧縮されつつも、拡径管２０Ｂを形成する材料が、拡径管２０Ｂの全長にわたって第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に流動する。なお、このときの第２ダイ４２の移動速度（押圧速度）は、例えば、パンチ４５の移動速度の２０～４０％を満たすことが好ましい。
図１２から図１５、図１８から図２０、図２３から図２６に示すように、増肉工程Ｓ３では、ダイ空間４６に拡径管２０Ｂが配置され、かつ、拡径管２０Ｂ内にマンドレル４４が配置された状態で、パンチ４５が第１端部２１を押圧する。このとき、支持面４７にテーパー部２５を支持させ、かつ、第２ダイ４２に第２端部２２を支持させたまま、第２ダイ４２を第２側Ｄ２に移動させる。これにより、拡径管２０Ｂ全体が軸方向に圧縮されつつも、拡径管２０Ｂを形成する材料が、拡径管２０Ｂの全長にわたって第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に流動する。なお、このときの第２ダイ４２の移動速度（押圧速度）は、例えば、パンチ４５の移動速度の２０～４０％を満たすことが好ましい。
前述のように、拡径管２０Ｂが圧縮させられることで、マンドレル４４と大径部２３との間の隙間Ｓに、大径部２３を形成する材料が流れ込み、差厚管１０において厚肉となる部分が増肉される。またこのとき、拡径管２０Ｂのうち、支持面４７とパンチ４５との間に位置する部分が中心となって軸方向に圧縮される。そのため、この部分を中心に圧縮応力が生じて拡径管２０Ｂが塑性変形し、拡径管２０Ｂのうち、増肉される部分をはじめ、小径部２４のうちのテーパー部２５の近傍に位置する部分においても硬度が高まる。
また前述したように、拡径管２０Ｂ全体では、拡径管２０Ｂを構成する材料が軸方向の第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に流動する。これにより、仮に拡径管２０Ｂが一定以上の荷重で圧縮されて、テーパー部２５の内面に前述の折れ曲がりの起点２９が発生したとしても、この起点２９の位置が第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に移動する。これにより、折れ曲がりの起点２９が、第１ダイ４１の支持面４７よりも第２側Ｄ２に移動する。ここで、ダイ空間４６において第１ダイ４１とマンドレル４４との間に形成される環状の空間のうち、支持面４７よりも第２側Ｄ２に位置する部分（すなわち、小径部２４が配置される部分。以下、第２空間Ｓ２という。）は、支持面４７よりも第１側Ｄ１に位置する部分（すなわち、大径部２３が配置される部分。以下、第１空間Ｓ１という。）よりも径方向に狭い。よって、折れ曲がりの起点２９が広い空間から狭い空間に移動すると言える。そのため、この起点２９の跡に形成され得るしわに相当する空間に、拡径管２０Ｂの変形に伴って流動する材料が流れ込み易くなり、しわの発生が抑制される。
（取り出し工程Ｓ４）
増肉工程Ｓ３終了し、拡径管２０Ｂが差厚管１０に成形された後、ダイ空間４６から差厚管１０を取りだして、差厚管１０の製造が完了する。
増肉工程Ｓ３終了し、拡径管２０Ｂが差厚管１０に成形された後、ダイ空間４６から差厚管１０を取りだして、差厚管１０の製造が完了する。
以上説明したように、本実施形態に係る差厚管の製造方法によれば、差厚管１０において応力が集中し易いテーパー部１３近傍における硬度を高めることができる。したがって、この差厚管１０に、例えば軸力が加えられ、その軸力に起因して応力集中箇所であるテーパー部１３前後において応力が集中して発生したとしても、予期せぬ変形や損傷を抑制することができる。さらに、前述のように製造過程においてしわの発生を抑えることができる。これらから、高品質な差厚管１０を製造することができる。
（差厚管の製造装置５０の第２実施形態）
次に、本発明に係る差厚管の製造装置５０の第２実施形態を、図面を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。また、図２７から図２９に示す差厚管の製造装置の縮尺は、図３１から図３９に示す差厚管の製造装置の縮尺とは異なっている。
次に、本発明に係る差厚管の製造装置５０の第２実施形態を、図面を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。また、図２７から図２９に示す差厚管の製造装置の縮尺は、図３１から図３９に示す差厚管の製造装置の縮尺とは異なっている。
図２７に示すように、本実施形態に係る製造装置５０では、第１ダイ４１と第２ダイ４２とが一体に形成されている。第１ダイ４１と第２ダイ４２とは相対的に移動不能である。以下では、第１ダイ４１および第２ダイ４２によって構成されるダイを連結ダイ５１という。
図２７から図２９に示すように、製造装置５０は、複数の連結ダイ５１を備えている。連結ダイ５１は、第２ダイ４２の軸方向の位置を互いに異ならせて複数設けられている。なお図示の例では、第２ダイ４２の軸方向の位置は、図２７に示す第１の連結ダイ５１ａ、図２８に示す第２の連結ダイ５１ｂ、図２９に示す第３の連結ダイ５１ｃの順に第２側Ｄ２に位置している。なお連結ダイ５１は、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。
（差厚管の製造装置５０を用いた差厚管の製造方法）
次に、上記製造装置５０を用いた差厚管１０の製造方法について説明する。
この方法は、図９に示すように、準備工程Ｓ１、拡径工程Ｓ２、増肉工程Ｓ３、取り出し工程Ｓ４の４つの工程を含む。
なお、図３１から図３８は、製造過程を説明する縦断面図であり、図３９から図４６は、図３１から図３８に示す各状態に対応する金属管２０（差厚管１０）のミーゼス応力の分布を示す図であり、図４７から図５３は、図３９から図４６に示す図における要部の拡大図である。図３９から図５３において、金属管２０（差厚管１０）の色が薄いほど、発生しているミーゼス応力が高いことを示している。
次に、上記製造装置５０を用いた差厚管１０の製造方法について説明する。
この方法は、図９に示すように、準備工程Ｓ１、拡径工程Ｓ２、増肉工程Ｓ３、取り出し工程Ｓ４の４つの工程を含む。
なお、図３１から図３８は、製造過程を説明する縦断面図であり、図３９から図４６は、図３１から図３８に示す各状態に対応する金属管２０（差厚管１０）のミーゼス応力の分布を示す図であり、図４７から図５３は、図３９から図４６に示す図における要部の拡大図である。図３９から図５３において、金属管２０（差厚管１０）の色が薄いほど、発生しているミーゼス応力が高いことを示している。
（準備工程Ｓ１）
図３１、図３９に示すように、準備工程Ｓ１では、連結ダイ５１に素管２０Ａを配置する。このとき、複数の連結ダイ５１のうち、第２ダイ４２が最も第１側Ｄ１に位置する連結ダイ５１である第１の連結ダイ５１ａに素管２０Ａを配置する。このとき、素管２０Ａの第２端部２２は、第２ダイ４２に突き当たっている。
図３１、図３９に示すように、準備工程Ｓ１では、連結ダイ５１に素管２０Ａを配置する。このとき、複数の連結ダイ５１のうち、第２ダイ４２が最も第１側Ｄ１に位置する連結ダイ５１である第１の連結ダイ５１ａに素管２０Ａを配置する。このとき、素管２０Ａの第２端部２２は、第２ダイ４２に突き当たっている。
（拡径工程Ｓ２）
図３２、図４０、図４７に示すように、拡径工程Ｓ２では、プラグ４３を素管２０Ａに差し込み、素管２０Ａの第１端部２１よりの部分を拡径させる。このとき、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１から素管２０Ａ内に差し込まれ、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１を径方向の内側から押し広げる。その結果、素管２０Ａのうちの第１端部２１寄りの部分が拡径し、素管２０Ａが拡径管２０Ｂとなる。
図３２、図４０、図４７に示すように、拡径工程Ｓ２では、プラグ４３を素管２０Ａに差し込み、素管２０Ａの第１端部２１よりの部分を拡径させる。このとき、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１から素管２０Ａ内に差し込まれ、プラグ４３が素管２０Ａの第１端部２１を径方向の内側から押し広げる。その結果、素管２０Ａのうちの第１端部２１寄りの部分が拡径し、素管２０Ａが拡径管２０Ｂとなる。
（増肉工程Ｓ３）
増肉工程Ｓ３は、ダイ交換工程Ｓ３１と、プレス工程Ｓ３２と、を含む。
増肉工程Ｓ３は、ダイ交換工程Ｓ３１と、プレス工程Ｓ３２と、を含む。
（ダイ交換工程Ｓ３１）
図３３、図４１、図４８に示すように、ダイ交換工程Ｓ３１では、拡径管２０Ｂが配置される連結ダイ５１を入れ替える。本実施形態では、拡径工程Ｓ２において第１の連結ダイ５１ａに配置されている拡径管２０Ｂを、第２の連結ダイ５１ｂに移動させる。第２の連結ダイ５１ｂにおいて、拡径管２０Ｂの第２端部２２と第２ダイ４２との間には、軸方向の隙間があいている。
図３３、図４１、図４８に示すように、ダイ交換工程Ｓ３１では、拡径管２０Ｂが配置される連結ダイ５１を入れ替える。本実施形態では、拡径工程Ｓ２において第１の連結ダイ５１ａに配置されている拡径管２０Ｂを、第２の連結ダイ５１ｂに移動させる。第２の連結ダイ５１ｂにおいて、拡径管２０Ｂの第２端部２２と第２ダイ４２との間には、軸方向の隙間があいている。
（プレス工程Ｓ３２）
図３４、図３５、図４２、図４３、図４９、図５０に示すように、プレス工程Ｓ３２では、第２の連結ダイにおいて、ダイ空間４６に拡径管２０Ｂが配置され、かつ、拡径管２０Ｂ内にマンドレル４４が配置され、かつ、第２ダイ４２と第２端部１５との間に軸方向の隙間をあけた状態で、パンチ４５に第１端部２１を押圧させる。このとき、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間があいていることから、拡径管２０Ｂには軸力が過度に大きくは加わらない。一方、拡径管２０Ｂを形成する材料は、前述の製造装置３０による製造方法と同様に、拡径管２０Ｂの全長にわたって第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に流動する。このように拡径管２０Ｂ全体が軸方向に圧縮されつつ、材料が流動することで、差厚管１０において厚肉になる部分が増肉されていく。このとき、前述したように拡径管２０Ｂに軸力が過度に大きくは加わらないことから、前述の折れ曲がりの発生は抑えられる。
図３４、図３５、図４２、図４３、図４９、図５０に示すように、プレス工程Ｓ３２では、第２の連結ダイにおいて、ダイ空間４６に拡径管２０Ｂが配置され、かつ、拡径管２０Ｂ内にマンドレル４４が配置され、かつ、第２ダイ４２と第２端部１５との間に軸方向の隙間をあけた状態で、パンチ４５に第１端部２１を押圧させる。このとき、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間があいていることから、拡径管２０Ｂには軸力が過度に大きくは加わらない。一方、拡径管２０Ｂを形成する材料は、前述の製造装置３０による製造方法と同様に、拡径管２０Ｂの全長にわたって第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に流動する。このように拡径管２０Ｂ全体が軸方向に圧縮されつつ、材料が流動することで、差厚管１０において厚肉になる部分が増肉されていく。このとき、前述したように拡径管２０Ｂに軸力が過度に大きくは加わらないことから、前述の折れ曲がりの発生は抑えられる。
なおこのとき、少なくとも第２端部２２が第２ダイ４２に突き当たるまで拡径管２０Ｂを第２側Ｄ２に押圧する。そのため、前述の折れ曲がりが生じない範囲で拡径管２０Ｂに適度に軸力を加えることができる。その結果、差厚管１０において厚肉となる部分を中心に圧縮応力を生じさせ、拡径管２０Ｂを適度に塑性変形させることができる。
その後、この連結ダイ５１から拡径管２０Ｂを取り出す。
増肉が完了されていない場合、図３６、図４４、図５１に示すように、ダイ交換工程Ｓ３１に戻る。そして図３７、図３８、図４５、図４６、図５２、図５３に示すように、別の連結ダイ５１（本実施形態では第３の連結ダイ５１ｃ）において、プレス工程Ｓ３２を実施する。
増肉が完了している場合、すなわち、拡径管２０Ｂが差厚管１０に成形されている場合、次の取り出し工程Ｓ４に移行する。
増肉が完了されていない場合、図３６、図４４、図５１に示すように、ダイ交換工程Ｓ３１に戻る。そして図３７、図３８、図４５、図４６、図５２、図５３に示すように、別の連結ダイ５１（本実施形態では第３の連結ダイ５１ｃ）において、プレス工程Ｓ３２を実施する。
増肉が完了している場合、すなわち、拡径管２０Ｂが差厚管１０に成形されている場合、次の取り出し工程Ｓ４に移行する。
（取り出し工程Ｓ４）
増肉工程Ｓ３終了後、ダイ空間４６から差厚管１０を取りだして、差厚管１０の製造が完了する。
増肉工程Ｓ３終了後、ダイ空間４６から差厚管１０を取りだして、差厚管１０の製造が完了する。
以上より、この製造装置５０を用いた差厚管の製造方法によれば、差厚管１０において応力が集中し易いテーパー部１３近傍における硬度を高めることができる。したがって、この差厚管１０に、例えば軸力が加えられ、その軸力に起因して応力集中箇所であるテーパー部１３前後において応力が集中して発生したとしても、予期せぬ変形や損傷を抑制することができる。さらに、前述のように製造過程においてしわの発生の要因となる折れ曲がりの発生を抑えることができる。これらから、高品質な差厚管１０を製造することができる。
（第１実施形態の差厚管の製造装置３０を用いた第２の製造方法）
ここで、第２実施形態に係る製造装置５０を用いた差厚管の製造方法は、第１実施形態に係る製造装置３０にも応用できる。以下では、この製造方法を、製造装置３０を用いた第２の製造方法として説明する。
ここで、第２実施形態に係る製造装置５０を用いた差厚管の製造方法は、第１実施形態に係る製造装置３０にも応用できる。以下では、この製造方法を、製造装置３０を用いた第２の製造方法として説明する。
第２の製造方法では、第１の製造方法に対して、増肉工程Ｓ３が異なっている。
この方法では、増肉工程Ｓ３において、以下に示すダイ移動工程Ｓ３３（第２工程）とプレス工程Ｓ３４（第１工程）とを繰り返し実施する。
この方法では、増肉工程Ｓ３において、以下に示すダイ移動工程Ｓ３３（第２工程）とプレス工程Ｓ３４（第１工程）とを繰り返し実施する。
（ダイ移動工程Ｓ３３）
ダイ移動工程Ｓ３３では、第２ダイ４２を第２側Ｄ２に移動させる。これにより、直前の工程（拡径工程Ｓ２やプレス工程Ｓ３４）後に第２ダイ４２が拡径管２０Ｂの第２端部２２に接触していたとしても、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間があく。
ダイ移動工程Ｓ３３では、第２ダイ４２を第２側Ｄ２に移動させる。これにより、直前の工程（拡径工程Ｓ２やプレス工程Ｓ３４）後に第２ダイ４２が拡径管２０Ｂの第２端部２２に接触していたとしても、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間があく。
（プレス工程Ｓ３４）
プレス工程Ｓ３４では、ダイ空間４６に拡径管２０Ｂが配置され、かつ、拡径管２０Ｂ内にマンドレル４４が配置され、かつ、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間をあけた状態で、パンチ４５に第１端部２１を押圧させる。このとき、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間があいていることから、拡径管２０Ｂには軸力が過度に大きくは加わらない。一方、拡径管２０Ｂを形成する材料は、前述の第１の方法と同様に、拡径管２０Ｂの全長にわたって第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に流動する。このように拡径管２０Ｂ全体が軸方向に圧縮されつつ、材料が流動することで、差厚管１０において厚肉になる部分が増肉されていく。このとき、前述したように拡径管２０Ｂに軸力が過度に大きくは加わらないことから、前述の折れ曲がりの発生は抑えられる。
プレス工程Ｓ３４では、ダイ空間４６に拡径管２０Ｂが配置され、かつ、拡径管２０Ｂ内にマンドレル４４が配置され、かつ、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間をあけた状態で、パンチ４５に第１端部２１を押圧させる。このとき、第２ダイ４２と第２端部２２との間に軸方向の隙間があいていることから、拡径管２０Ｂには軸力が過度に大きくは加わらない。一方、拡径管２０Ｂを形成する材料は、前述の第１の方法と同様に、拡径管２０Ｂの全長にわたって第１側Ｄ１から第２側Ｄ２に流動する。このように拡径管２０Ｂ全体が軸方向に圧縮されつつ、材料が流動することで、差厚管１０において厚肉になる部分が増肉されていく。このとき、前述したように拡径管２０Ｂに軸力が過度に大きくは加わらないことから、前述の折れ曲がりの発生は抑えられる。
なお、このプレス工程Ｓ３４では、少なくとも第２端部２２が第２ダイ４２に突き当たるまで拡径管２０Ｂを第２側Ｄ２に押圧する。そのため、前述の折れ曲がりが生じない範囲で拡径管２０Ｂに適度に軸力を加えることができる。その結果、差厚管１０において厚肉となる部分を中心に圧縮応力を生じさせ、拡径管２０Ｂを適度に塑性変形させることができる。
プレス工程Ｓ３４の後、増肉が完了されていない場合、ダイ移動工程Ｓ３３に戻り、プレス工程Ｓ３４を再び実施する。
増肉が完了している場合、すなわち、拡径管２０Ｂが差厚管１０に成形されている場合、取り出し工程Ｓ４に移行する。
増肉が完了している場合、すなわち、拡径管２０Ｂが差厚管１０に成形されている場合、取り出し工程Ｓ４に移行する。
以上より、この製造装置３０を用いた差厚管の第２の製造方法によれば、製造装置５０を用いた差圧管の製造方法と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上述した制御部３２が備える各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＰＬＤ（Ｐｒｏｇａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。
上述した制御部３２が実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。各プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
上述した制御部３２が実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。各プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
前記実施形態では、制御部３２が、プレス機３１を制御するが、本発明はこれに限られない。例えば、オペレーター（人）がプレス機３１を制御してもよい。
拡径工程Ｓ２はなくてもよい。例えば、予め拡径された金属管２０を用いて差厚管１０を製造してもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
１０ 差厚管
１１ 厚肉部
１２ 薄肉部
１３ テーパー部
１４ 第１端部
１５ 第２端部
２０ 金属管
２１ 第１端部
２２ 第２端部
２３ 大径部
２４ 小径部
２５ テーパー部
３０、５０ 製造装置
３１ プレス機
３２ 制御部
４１ 第１ダイ
４２ 第２ダイ
４３ プラグ
４４ マンドレル
４５ パンチ
４６ ダイ空間
４７ 支持面
５１ 連結ダイ
Ｄ１ 第１側
Ｄ２ 第２側
Ｓ 隙間
Ｓ３３ ダイ移動工程（第２工程）
Ｓ３４ プレス工程（第１工程）
１１ 厚肉部
１２ 薄肉部
１３ テーパー部
１４ 第１端部
１５ 第２端部
２０ 金属管
２１ 第１端部
２２ 第２端部
２３ 大径部
２４ 小径部
２５ テーパー部
３０、５０ 製造装置
３１ プレス機
３２ 制御部
４１ 第１ダイ
４２ 第２ダイ
４３ プラグ
４４ マンドレル
４５ パンチ
４６ ダイ空間
４７ 支持面
５１ 連結ダイ
Ｄ１ 第１側
Ｄ２ 第２側
Ｓ 隙間
Ｓ３３ ダイ移動工程（第２工程）
Ｓ３４ プレス工程（第１工程）
Claims (8)
- 軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を製造する装置であって、
前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、
前記第１ダイ、前記第２ダイ、前記マンドレル及び前記パンチを備えるプレス機を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置された状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させるときに、前記第２ダイに前記第２端部を支持させたまま、前記第２ダイを前記第２側に移動させる差厚管の製造装置。 - 軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を製造する装置であって、
前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、
前記第１ダイ、前記第２ダイ、前記マンドレル及び前記パンチを備えるプレス機を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する第１工程と、
前記第１工程の後、前記第２ダイを前記第２側に移動させることで、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間を再びあける第２工程と、を繰り返し実施する差厚管の製造装置。 - 軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を製造する装置であって、
前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する第２ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、を備え、
前記第１ダイおよび前記第２ダイによって構成される連結ダイが、前記第２ダイの前記軸方向の位置を互いに異ならせて複数設けられている差厚管の製造装置。 - 前記連結ダイ、前記マンドレルおよび前記パンチを備えるプレス機を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する工程を、前記連結ダイを入れ替えて繰り返し実施する請求項３に記載の差厚管の製造装置。 - 軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を、差厚管の製造装置を用いて製造する方法であって、
前記差厚管の製造装置は、
前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、を備え、
前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置された状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させるときに、前記第２ダイに前記第２端部を支持させたまま、前記第２ダイを前記第２側に移動させる差厚管の製造方法。 - 軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を、差厚管の製造装置を用いて製造する方法であって、
前記差厚管の製造装置は、
前記金属管が配置されるダイ空間と、前記ダイ空間の内面に形成され、前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記テーパー部を、前記金属管に対して前記第２側から支持する支持面と、を備える第１ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第２端部を、前記金属管に対して前記第２側から支持するとともに、前記第１ダイに対して、前記金属管の軸方向に相対的に移動可能である第２ダイと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管内に、前記大径部との間に前記金属管の径方向の隙間をあけた状態で配置されるマンドレルと、
前記ダイ空間に配置された前記金属管の前記第１端部を、前記金属管に対して前記第１側から押圧するパンチと、を備え、
前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する第１工程と、
前記第１工程の後、前記第２ダイを前記第２側に移動させることで、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間を再びあける第２工程と、を繰り返し実施する差厚管の製造方法。 - 軸方向の第１側に位置する第１端部を含む大径部と、前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記大径部よりも小径な小径部と、前記大径部と前記小径部とを繋ぎ、前記大径部から前記小径部に向けて徐々に小径になるテーパー部と、を備える金属管から、第１端部が第２端部よりも厚く、かつ、第１端部における外径が、第２端部における外径よりも大きい差厚管を、請求項３または４に記載の差厚管の製造装置を用いて製造する方法であって、
前記ダイ空間に前記金属管が配置され、かつ、前記金属管内に前記マンドレルが配置され、かつ、前記第２ダイと前記第２端部との間に前記軸方向の隙間をあけた状態で、前記パンチに前記第１端部を押圧させることで、少なくとも前記第２端部が前記第２ダイに突き当たるまで前記金属管を前記第２側に押圧する工程を、前記連結ダイを入れ替えて繰り返し実施する差厚管の製造方法。 - 軸方向の第１側に位置する第１端部を含む厚肉部と、
前記軸方向の第２側に位置する第２端部を含み前記厚肉部よりも薄肉で、かつ、外径が前記厚肉部の外径よりも小さい薄肉部と、
前記厚肉部と前記薄肉部とを繋ぎ、前記厚肉部から前記薄肉部に向けて徐々に薄肉になるテーパー部と、を備え、
前記薄肉部のうち、前記テーパー部から、前記薄肉部の肉厚の半分に相当する距離、離れた部分の硬度は、前記第２端部から、前記薄肉部の肉厚に相当する距離、離れた部分の硬度よりも高い差厚管。
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|---|---|---|---|---|
| JP2001276950A (ja) | 2000-03-29 | 2001-10-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | 鍛造装置 |
| WO2016133156A1 (ja) | 2015-02-18 | 2016-08-25 | 新日鐵住金株式会社 | 端部増肉金属管及びその製造方法 |
| JP2018016122A (ja) | 2016-07-26 | 2018-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | スタビライザおよび製造方法 |
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- 2020-05-07 JP JP2020082140A patent/JP7469631B2/ja active Active
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