JPH02155510A - 金属管の内面溝付加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内面溝付金属管の製造に係り、特に空調機、冷
凍機等の熱交換器の伝熱管用に好適な金属管の内面溝付
加工方法及び装置に関する。

（従来の技術） 空調機、冷凍機等の熱交換器の伝熱管に使用される銅、
アルミニウム等の金属管としては種々の形状の内面溝を
形成したものが求められている。

か−る内面溝付管の製造方法としては、従来、特開昭５
４−３７０５９号、特開昭５５−１０３２１５号等に開
示されているように、加工金属管を縮径しながら内面に
溝を形成するいわゆる縮管式溝付加工方式の１つとして
転造引抜加工方法がある。

この転造引抜加工方法は、第８図に示すように、チャッ
クで金属管２１の先端を把持して引抜きながら、穴ダイ
ス２２とフローティングプラグ２３とで金属管２１を外
部から押圧して縮径し１次いで金属管２１の外周に配置
した転造ロール又は転造ボール２４により、予め管内に
装着しである溝付プラグ２５に金属管２１の内面を押付
け、管内面に溝２６を形成するものである。

しかし、か＼る方法は、公転する転造ロール又は転造ボ
ール２４を溝付プラグ２５が位置する部位の金属管２１
に押圧することで該金属管２１の内外径を縮径させるこ
とにより溝付加工するものであるため、金属管２１の引
抜速度が大きいと転造ロール又は転造ボール２４が当た
らない部分が生じ、抑圧部分が不連続となって断続的に
しか溝が形成されなかったり、或いは又、金属管２１が
転造ロール又は転造ボール２４による押圧部を通過した
直後に、この部分に圧縮反力等が作用し、これにより第
９図に示すような浮離現象が生じて金属管２１がいびつ
になることも多い。このように、溝付加工時に割出不良
及びスミ肉干渉をはじめ、その他トロコイド干渉、イン
ボリュート干渉等が複合して発生し、金属管２１に内部
欠陥が発生するおそれが多い。更に溝付プラグ２５の外
径よりも大きな内径の金属管２１を転造ロール又はボー
ル２４で縮径且つ転圧して溝付プラグ２５の溝部に押し
込んで溝付は加工を行うため、強度の加工が加えられ、
この結果、溝付プラグの溝部及び溝山部に於てメタルフ
ローが不均一となり、溝の斜面、底部に欠陥を生じ易い
という問題があった。このため伝熱管として使用した時
に耐圧強度の低下振動疲労強度の低下、金属粉の発生、
ロウ付欠陥の発生に伴う冷媒のスローリークの発生等の
問題があった。

このような縮管式による転造引抜加工方法の不都合を解
消すべく、第１０図に示すように金属管を拡径しながら
内面に溝加工する、いわゆる拡管転圧方式が提案された
（特開昭６１−２６６１２１号参照）。この方式は、ま
ず、前述の縮管式の場合と同様にして引抜ダイス２９と
フローティングプラグ２３とで金属管２１を縮径した後
、この金属管２１の内径よりも大きい外径の溝付プラグ
２８で金属管２１を拡管しながら溝付加工するものであ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら、この拡管転圧方式は、前述の縮管式の不都
合を解消し得るものの、金属管２１の内径よりも大きい
外径の溝付プラグ２８を予め金属管２１内に挿入する方
法に問題があった。

すなわち、溝付プラグを挿入するためには、引抜ダイス
２９として、前記縮管式の場合のような穴ダイスでは出
口穴径が固定されているので、挿入が不可能であるため
、機械的に内径可変な構造にし、これを溝付プラグ２８
が挿入できる径に形成してから挿入するか、或いは金属
管２１の端部を一定長さ半割にして挿入してから溝付プ
ラグ２８をフローティングプラグ２３に連結する必要が
ある。このため、前者の場合には装置の構造が複雑にな
り、また後者の場合には作業性が著しく低下するという
問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、拡管転
圧方式による内面溝付加工において、簡単な構造でしか
も作業性を低下させることなく、広幅溝、深溝等の難加
工の内面溝付管であっても高品質で形成することが可能
な金属管の内面溝付加工方法及び装置を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、前述の拡管転圧
方式において、比較的簡単な構造で従来の引抜ダイスに
代わって任意の縮径加工ができる方策についての検討を
種々行い、ここにか＼る技術を開発・実用化するのに成
功したのである。

すなわち、本発明に係る金属管の内面溝付加工装置は、
要するに、従来の引抜ダイスを一部利用すると共に新た
な縮径機構を導入した新規な縮径手段を採用することを
最大の特徴とするものである。

かＮる縮径手段としては、その出口穴径を（該溝付プラ
グ外径＋金属管の肉厚の２倍）以上とした引抜ダイスと
、その直後に該引抜ダイス通過直後の金属管外周面に油
等の液体を高圧で噴射して該金属管をその内部にあるフ
ローティングプラグのベアリング部に圧迫することによ
り縮径加工するノズルを放射状に複数個配置したものと
で構成したことを特徴としている。

また１本発明に係る金属管の内面溝付加工方法は、要す
るに、上記縮径手段を使用することとし、まず、溝付プ
ラグ外径よりも小さい径のベアリング部を有するフロー
ティングプラグとこれにタイロッドでもって回転可能に
直結された溝付プラグを予め金属管内に挿入した後、（
該溝付プラグ外径子金属管肉厚の２倍）以上の出口穴径
を有する該引抜ダイスでもってまず金属管を引抜いて該
溝付プラグを前記転造部材の位置に引込み、次いで該引
抜ダイスで縮径加工された金属管外周全面に高圧の液体
を噴射し、該金属管をその内部のフローティングプラグ
に圧迫して更に縮径加工して溝付プラグ外径よりも小さ
な内径の管にし、この縮径加工された管を該溝付プラグ
と該転造部材でもって拡管転圧引抜加工を行うことを特
徴とし、これにより、作業性を損なうことなく、連続的
に良好な品質の内面溝付管を加工可能とするものである
。

以下に本発明を図面を参照しつつ更に詳細に説明する。

第１図は本発明に係る内面溝付管の加工装置の一例とそ
れによる加工状態を示した図である。

図中、１は加工される焼鈍済の銅又は銅合金等の金属管
、２は該金属管を縮径加工するための引抜ダイスであり
、その出口穴径は空引き状態で溝付プラグを通過させる
ため、〔溝付プラグ外径子（金属管１の肉厚×２倍）〕
以上となっている。３はベアリング部を有するフローテ
ィングプラグであり、そのベアリング部の径は（溝付プ
ラグ外径−溝深さの６％）以下となっている。４はこの
フローティングプラグ３にタイロッド５及びスラストベ
アリングで回転可能に連結され且つその先端にアプロー
チ部を有する溝付プラグ、６は該溝付プラグ４の平行部
前方に対応した個所の金属管外面に配置した転造部材（
転造ロール又は転造ボール）、７はこの転造部材を保持
・回転するプラグ、８は溝付プラグ４と転造部材６で加
工された内面溝付管の整径ダイス、１０は引抜ダイス背
面に放射状に設けられたノズルであり、このノズルから
油圧ポンプＰで高圧に加圧した油を噴射して引抜ダイス
２で縮径加工された管をフローティングプラグのベアリ
ング面へ圧迫縮径加工する構造となっている。

（作用） 次に、本発明による金属管の内面溝付加工方法を第１図
に示した装置を利用した場合について説明する。

■　まず、溝付加工段階に先立って、金属管１内にその
管端より潤滑油と、タイロッド５で連結されたフローテ
ィングプラグ３と溝付プラグ４を挿入する（第５図（ａ
）参照）。

■　管端を口付けし、引抜ダイス２、拡管転圧部及び整
径ダイス８に順次通して引抜きを行う。

この場合、引抜ダイス２の出口穴径が〔（溝付プラグ外
径）＋（金属管１の肉厚〕×２〕以上であり、ノズル１
０より高圧油の噴射を止めているため、溝付プラグ４は
スムーズにこの引抜ダイスを通過する（第５図（ｂ）図
参照） （ｊ３’）　　次いで転造部材６を回転し、引抜を行う
とフローティングプラグ３が引抜ダイス２と共働して管
を縮径加工すると共に溝付プラグ４は溝付転圧ロール部
に保持される。

■　次いで、ノズル１０より所定の高圧油を噴射し、引
抜ダイス２を通過した管をフローティンクブラグ３のベ
アリング部に圧迫し、更に縮径加工する。

このように溝付プラグ外径より小さい内径に縮径加工さ
れた管は、溝付プラグ４によって拡管されると同時に該
転造部材６で圧迫されて溝加工が連続的に行なわれる（
第１図参照） この拡管溝付加工において良好な形状５品質の溝加工を
行うには、次の（イ）〜（ホ）に示すような加工条件、
装百猜造でもって加工することが好ましい。

（イ）　引抜ダイス部を通過した金属管は、その内径が
溝付プラグ４の溝深さの３％以上の範囲で接触するよう
に縮径して溝付プラグ４に挿入するのが好ましい。上記
値が３％未満になると、溝付プラグ４による溝の予備形
成効果が得られなくなると共に溝付プラグ部での転造部
材６による転圧加工で被加工管の半径方向の歪量の方が
前記の予備成形溝深さよりも大となり、従来の縮管転圧
加工方式にみられるような被加工管と溝付プラグ４との
浮離現象が生じて内面欠陥の発生を招き易くなるため、
好ましくない。

したがって、上記のような条件で拡管溝付を行うだめに
は、前記フローティングプラグ３のベアリング部の径は
（溝付プラグ外径−溝付プラグ溝深さの３％）以下とす
る必要がある。

（ロ）更に、溝付プラグ４による溝の予備成形深さｈが
溝深さの５〜５０％となるように調整するのが溝の割出
しを容易にするうえで好ましく（第６図（ａ）参照）、
また、溝の予備成形が小さい抵抗でスムーズに行なえる
ようにして溝付プラグ４の摩耗を少なくするには、第７
図に示すように、）１ζ付プラグの入口側に適当なアプ
ローチ全角θＧＰを設け、且つ、第６図（ｂ）に示すよ
うに、その入口側の）１！山先端部し；適当なアプロー
チ面ａｌ＋８２を設けるのが好ましい。

（ハ）　拡管溝付加工を精度よく確実に行うには、上記
（イ）、（ロ）に加え、高圧油噴射ノズルで管を精度よ
く縮径加工する必要がある。このためにはこのノズルは
等圧分布型となる出口形状とし、且つ引抜ダイス通過直
後の管表面に噴射される複数の噴射流がその管表面で互
に干渉しないように配置し、この噴出流によって塑性変
形して外径が縮径した際、僅かに重なる程度とするのが
好ましい。

この状態を第３図に示す。第３図において、図中上のパ
ターンは引抜ダイス通過直後の管外面における噴射；１
１Ｉ衝突パタ一ン展開図であり、図中下のパターンは噴
射油で縮径加工された状態における噴射油衝突パターン
展開図である。なお、このノズルの噴射形状パターンは
円形でも良いが長円形とする方が効率的である。

更に、噴射油の噴射衝突エネルギーは、引抜ダイス通過
直後の管をその肉厚を殆ど減じることなく、管径の５〜
３０％縮径するのに必要な仕事量と同等となるようしこ
必要圧力を算定して調整する。

（ニ）上記高圧油は、転造部材６で加工する際用いた加
工油を用いると共に第１図に示した装置を密閉構造とし
、ノズルより噴射した高圧油を全量回収循環して用いる
構造とするのが好ましい。

（ホ）　なお、溝付プラグ４の溝乃至突起の形状寸法と
しては、山形、三角形、台形等々の各種断面形状ものも
、浅溝から深溝に至る種々の深さのもの、一方向螺旋溝
や２方向に交叉する螺旋溝或いはストレート溝等々のも
ので、これらを適宜組合わせたものが可能であり、要す
るに各用途分野で設計上要求される種々の形状のものを
成形することが可能である。勿論、２方向に交叉する螺
旋溝を形成するには、一対の溝付プラグを用いて各方向
の螺旋溝を順次形成すればよい。

■　最後に、溝付加工された金属管を整径ダイス８に通
して整径し、所定の寸法の内面溝付金属管が得られる。

整径ダイスとしては固定ダイス、回転ロール等々、適当
なものを使用すれば足りる。

なお、第１図に示した装置は本発明に係る金属管の内面
溝付加工方法を実施するための装置の一例であって１種
々変更できることは云うまでもない。例えば、引抜ダイ
スとノズル全体を、或いはノズルのみを回転式とするこ
ともできる。この場合、非回転式のものに比べてノズル
の数を減じることができる。更に第４図に示すようにノ
ズルを管の引抜方向に２列配置し、２段階に加工しても
よい。この場合は、全体の縮径量を各々のノズルが１１
１８１７２づつ分担すればよいため、噴射圧力はノズル
１列の場合に比較して低くできるメリットがある。勿論
、ノズルは３列以上としてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、金属管の内面溝
付加工を特定の縮径手段を利用した拡管転圧引抜加工方
式により行うので、従来の縮管転造引抜方式の不都合を
完全に解消することができることは勿論のこと、従来の
拡管転圧引抜加工方式の問題を解決することができ、以
下のような優れた効果が得られる。

■　第１ダイスを従来のように機械的な可変内径のもの
にする必要がなく、被加工金属管の先端を半割りとする
必要がないので、フローティングプラグと溝付プラグの
管内の所定位置への挿入、セツティングが容易となり、
装置の簡易化と共に作業性の低下を来たすことがない。

■　また、溝付プラグにより拡管して予め溝を予備成形
するので、転圧による位相ずれが防止でき、溝成形時に
干渉等による欠陥の発生を皆無にできると同時に転圧加
工度が低減するため、不均一なメタルフローが生じにく
＼なり、これによる管内面欠陥の発生を極めて少なくす
ることが可能となる。この結果、広幅溝、深溝等の難整
形の形状の内面溝加工を容易にできる。

■　溝付プラグで拡管することにより常時溝付プラグに
均一な半径方向の荷重が加わるので、溝付プラグとその
回転軸のクリアランスによるガタや傾きの影響を受けに
くく、したがって、内面欠陥の発生を防止することがで
きる。

■　溝付プラグで拡管することにより溝が予備成形され
るので、転進部材の押込量が軽減され、転造部材の曲率
の影響が緩和され、したがって。

被加工管の外面の表面状況を向上することができる。

したがって、このような効果が得られるので、優れた品
質の内面溝付管を生産性を損なわずに製造することが可
能となり、この種の金属管に対する各種の要請に十分応
えることができ、その需要を一層拡大するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属管の内面溝付加工方法を実施
するために用いる装置例並びに加工状態を示す概略説明
図、 第２図は第１′図のＡ−Ａ矢視図、 第３図は噴射油衝突パターン展開図、 第４図はノズルの他の配置例を示す説明図、第５図（ａ
）、　（ｂ）は第１図に示す装置に係る方法における各
時点での加工状態並びに溝形状等を示す図であって、（
ａ）は加工開始状態を示し、（ｂ）は加工開始直後の状
態を示し、 第６図は溝付プラグの溝を示す図で、（ａ）は予備成形
溝深さを説明する図であり、（ｂ）は第１図のＢ部の拡
大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図であり、 第７図は本発明装置に使用される溝付プラグのアプロー
チ全角を声明する図、 第８図は従来の縮管転造方式における内面溝付管の加工
状態並びに装置を示す説明図、第９図は上記縮管転造方
式で生じる）ｌ離呪象を示す説明図、 第１０図は従来の拡管転圧方式における内面溝付管の加
工状態並びに装置を示す説明図である。 １・・・金属管、２・・・引抜ダイス、３・・・フロー
ティングプラグ、４・・・溝付プラグ、５・・・タイロ
ッド、６・・・転造部材、７・・・転造部材の保持・回
転用リング、８・・・整形ダイス、９・・・縮径された
金属管、１０・・・ノズル。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第 図 （ＣＩ） 第 第 図 （Ｇ） 図 （ｂ） 第 図 （Ｃ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属管をフローティングプラグと共働して加工を
   施す手段でもって縮径し、次いで回転保持リングにより
   支持された転造部材と、上記フローティングプラグ後方
   にタイロッドでもって回転可能に連結された溝付プラグ
   とで上記金属管内面に溝付加工し、更に整径ダイスによ
   り該金属管を整径する装置において、前記フローティン
   グプラグと共働して金属管を縮径加工する手段として、
   その出口穴径を（該溝付プラグ外径＋金属管の肉厚の２
   倍）以上とした引抜ダイスと、その直後に該引抜ダイス
   通過直後の金属管外周面に油等の液体を高圧で噴射して
   該金属管をその内部にあるフローティングプラグのベア
   リング部に圧迫することにより縮径加工するノズルを放
   射状に複数個配置したものとで構成したことを特徴とす
   る金属管の内面溝付加工装置。
2. （２）前記ノズルを管の引抜方向に２列又は３列以上配
   置した請求項１に記載の装置。
3. （３）前記引抜ダイスとノズル又は前記ノズルのみのい
   ずれかを回転する構造とした請求項１又は２に記載の装
   置。
4. （４）金属管をフローティングプラグと共働して加工を
   施す手段でもって縮径し、次いで回転保持リングにより
   支持された転造部材と、上記フローティングプラグ後方
   にタイロッドでもって回転可能に連結された溝付プラグ
   とで上記金属管内面に溝付加工し、更に整径ダイスによ
   り該金属管を整径する方法において、前記フローティン
   グプラグと共働して金属管を縮径加工する手段として、
   その出口穴径を（該溝付プラグ外径＋金属管の肉厚の２
   倍）以上とした引抜ダイスと、その直後に該引抜ダイス
   通過直後の金属管外周面に油等の液体を高圧で噴射して
   該金属管をその内部にあるフローティングプラグのベア
   リング部に圧迫することにより縮径加工するノズルを放
   射状に複数個配置したものとで構成した手段を用いるこ
   ととし、まず、溝付プラグ外径よりも小さい径のベアリ
   ング部を有するフローティングプラグとこれにタイロッ
   ドでもって回転可能に直結された溝付プラグを予め金属
   管内に挿入した後、（該溝付プラグ外径＋金属管肉厚の
   ２倍）以上の出口穴径を有する該引抜ダイスでもってま
   ず金属管を引抜いて該溝付プラグを前記転造部材の位置
   に引込み、次いで該引抜ダイスで縮径加工された金属管
   外周全面に高圧の液体を噴射し、該金属管をその内部の
   フローティングプラグに圧迫して更に縮径加工して溝付
   プラグ外径よりも小さな内径の管にし、この縮径加工さ
   れた管を該溝付プラグと該転造部材でもって拡管転圧引
   抜加工を行うことを特徴とする金属管の内面溝付加工方
   法。