JPH0220612A - 金属管の内面溝付加工方法 - 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、空調機や冷凍機の熱交換器用の伝熱管として
使用される銅、アルミニウム等の金属管の内面溝付加工
方法に関する。

（従来の技術解決しようとする課題） 近年、空調機、冷凍機等の熱交換器用の伝熱管には銅、
アルミニウム等からなる金属管で内面溝付のものが使用
されている。

従来、かシる内面溝付管の製造方法の１つとして、第２
図に示すような転造引抜加工方法がある（特開昭６１−
２６６１２１号参照）。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は出口穴径固定式の第１ダ
イス、３はベアリング部を有しないフローティングプラ
グ、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にて回転自在に連結された溝付プ
ラグであり、該溝付プラグ４に対応する個所の金属管外
面には、自転しながら公転する転造部材（転造ボール又
は転造ローラ）６が配置されていて、この転造部材６は
保持リング７で支持されている。

また転造部材６の前方には整径ダイス８が配置されてい
る。

この転造引抜加工方式は、第１ダイス２とフローティン
グプラグ３とで金属管１を縮径した後、この金属管の内
径よりも大きい外径の溝付プラグ４で金属管を拡管しな
がら金属管内面に溝付加工する方式である。

しかし、この拡管転造方式では、第３図に示すように、
厚肉材で溝の予備成形量を大きく取る場合、当初は溝付
プラグ４の溝形成部９で溝形成が行なわれるが、金属管
内径を小さくしていくと、やがては、溝付プラグ４の入
口チーパ一部の溝が形成されていない部分１０に材料が
当たることになる。特に、ある捻れ角度を持った溝付管
を製造する場合においては、溝付プラグ４にかかる軸方
向負荷を回転力に交換することができなくなる。

そのため、プラグ回転不良を起こし、材料が抜けずに破
断してしまう。このため、金属管の寸法或いは内面溝の
形状寸法に制約があった。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、金属管の寸法
並びに内面溝の形状寸法の如何に関係なく、高品質の内
面溝付管を製造し得る方法を提供すかことを目的とする
ものである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、従来の方式が前
記欠点をもたらす原因を究明すると共にその解決策を見
い出すべく鋭意研究を重ねた。

その結果、従来の方式では、溝付プラグ平坦部にしか溝
が形成されていないため、溝付プラグ入口側での溝付プ
ラグによる溝の予備成形深さを溝付プラグの溝深さより
深くすると、軸方向への抵抗負荷が大きくなり、材料が
破断してしまうことが判明した。

そこで、本発明者は、その対策として、溝の予備成形に
よる利点を最大限引き出すため、十分な溝の予備成形が
できるよう溝付プラグのアプローチ部分に着目し、入口
側テーパー部分にまで平坦部と同様に溝を形成すること
により、可能であることを見い出し、本発明をなしたも
のである。

すなわち、本発明に係る金属管の内面溝付加工方法は、
引抜ダイスとフローティングプラグとで金属管を縮径し
、次いで保持リングにより支持される転造部材と溝付プ
ラグとで前記金属管内面に拡径溝付加工し、更に整径ダ
イスにより該金属管を整径して連続的に拡管転造引抜加
工する金属管の内面溝付加工方法において、前記溝付プ
ラグとして、その入口側テーパー部分の全部又は一部分
及び平坦部に溝が形成されたプラグを用いることを特徴
とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） 第１図は本発明に係る内面溝付加工方法の加工状態並び
に使用する装置の一例を示したものである。図中、符号
１〜８は第２図に示したものと同様の部材を示し、１は
加工される焼鈍済の銅又は銅合金、アルミニウム等から
なる金属管、２は出口穴固定式の第１ダイス、３はベア
リング部を有しないフローティングプラグ、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
リングにて回転自在に連結された溝付プラグ、６は溝付
プラグ４に対応する個所の金属管外面に自転しながら公
転するように配置された転造ボール、転造ローラ等の転
造部材、７はこの転造部材６を支持する保持リング、８
は転造部材６の前方に配置された整径ダイスである。

但し、溝付プラグ４は、平坦部と入口側テーパー部分か
らなるが、いずれにも溝が形成されているものである。

例えば、平坦部に捩じれ角度を持った溝が形成される場
合には、入口側テーパー部分にも同じ捩じれ角度を持っ
た溝が形成される。

このような装置構成において金属管に内面溝付加工を行
なうには、まず、金属管１内にその管端よりフローティ
ングプラグ３及びこれに連結した溝付プラグ４を挿入し
、金属管１に口付は部分を形成した後、第１ダイス２、
拡管転造部、整径ダイス８に順次通して引き抜かれる。

その場合、第１ダイス２の出口穴径が溝付プラグ４の外
径よりも大きいので、溝付プラグ４は第１ダイス２をス
ムーズに通過する。第１ダイス２の出口穴径は、（（溝
付プラグ４の外径）＋（被加工金属管肉厚）×２）と同
等か乃至は僅かに大きくなるように設計するのが好まし
い。

また、溝付プラグ４を所定位置に保持する手段としてベ
アリング部を有しないフローティングプラグ３と第１ダ
イスを用い、金属管１の引抜加工において減肉負荷が殆
ど生じない空引きに近い状態となるように、第４図及び
第５図に示すように各々のアプローチ全角θＳＤ、θＦ
Ｐを適宜設計し、好ましくは１５〜４０°で且つθｓＤ
≧θＦＰとなるように設計して引抜負荷を最少となし、
該金属管の加工硬化を極力小さくしてその加工性の低下
を防止することもできる。

加工開始後は、第１図に示した状態になるが、この場合
、フローティングプラグ３としてベアリング部を有しな
いプラグを用いているため、該フローティングプラグ３
と第１ダイス２とが共働することにより、該金属管は第
１ダイス出口穴を通過するとその肉厚が減少することな
く該第１ダイス出口穴の内径よりも小さな外径に引細る
引抜加工が行われる。この引細り量は、第１ダイス２及
びフローティングプラグ３の角度（アプローチ全角θＳ
Ｄ、θｐｐ）を調整することによって変化させるこ＼と
ができ、第１ダイス２の出口通過後の該金属管内径部分
が溝付プラグ４の外径部分からその溝深さの３０％以上
の範囲で溝付プラグアプローチ部分で接触するように引
細るようにするのが好ましい。

第１ダイス２の出口通過後の該金属管内径部分が溝付プ
ラグ４の溝深さの３％未満の引細り量で接触すると溝付
プラグ４による溝の予備成形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による転圧加工による
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、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。

かくして、前記の加工性を維持し且つ引細られた金属管
内に溝付プラグ４が所定位置にて保持され、同時に該金
属管はこの溝付プラグ４でもって拡管されつつ溝の予備
成形が行われながら連続的に転圧部に導入され、転造部
材６により転圧加工が加えられながら溝成形が行われる
。この場合、溝付プラグ４による溝の予備成形深さが溝
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、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６図に示すように、溝付プ
ラグ４の入口側に適当なアプローチ全角θＧＰを設ける
のが好ましい。

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のもの１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、種
々変更できることは云うまでもない。例えば、第１ダイ
ス又は整径ダイスを固定式又は回転式のいずれにしても
よい。

次に本発明の一実施例を示す。

（実施例） 第１図に示した構成の装置を使用して、焼鈍済の外径１
３．５０ｍｍ、内径１２．１６ｍｍの鋼管を原管として
用い、外径９．５２ｍｍ、内面溝深さ０．１５ｍｍ、肉
厚０．５３ｍｍ、溝数６０の台形溝の内面溝付管を製造
した。

まず、加工される銅管１にその管端より潤滑油を注入す
ると共に、タイロッド５で回転可能に連結されたアプロ
ーチ全角２８°のフローティングプラグ３と、外径９．
７ｍｍ、底径９，４ｍｍ、溝数６０で捩じれ角度を持っ
た台形溝を平坦部に有すると共に入口側テーパー部分に
捩じれ角度を持った深さ０．１５ｍｍの溝を形成した溝
付プラグ４を挿入した。

次いで、前記管先端を先付加工して日付部分を形成した
後、この日付部分をアプローチ全角２８゜５°で出口穴
径固定式（１１，０４ｍｍφ）の第１ダイス２、拡管転
圧部、整径ダイス８に順次通し、引抜装置（図示せず）
にクランプして溝付加工の準備作業を完了した。なお、
本作業は転造部材６の公転を停止して行った。

準備作業の完了後、転造部材６を公転させ、引抜装置を
叩動させて管１の引抜を開始した。引抜開始当初は、フ
ローティングプラグ３が第１ダイス２と共働して管１を
縮径するまでは完全な空引状態であるため、管１の内径
が溝付プラグ４の外径９．７ｍｍよりも０．０２ｍｍφ
小さい程度にしか縮径されず、溝付プラグ４は容易に第
１ダイス２を通過することができる。

更に引抜加工が進行すると、第１図に示すようにフロー
ティングプラグ３及び溝付プラグ４が所定位置に保持さ
れ、この状態で原管１は第１ダイスとフローティングプ
ラグ４との共働により第１ダイス２の出口穴径１１．０
４ｍｍφよりも引細った外径１０．７０ｍ＋ｏ、内径９
．３０ｍｍの管に縮径される。更にこの引細った管は管
進行方向に対してアプローチ部を有する溝付プラグ４に
よりスムーズに拡管され１次いで、溝付プラグ４に０．
０１〜０．１０ｍｍ程度喰込んで予備成形が行われ、溝
の割出しが行われる。

このように溝の予備成形が行われた管１は、保持リング
によって公転軌道を支持された転進部材６によって転圧
され、完全な所望形状の溝が管内面に成形される。

その後、管１を整径ダイス８により整径し、所定の外径
９．５２ｍｍの内面溝付管を得た。

以上の方法によって加工された管は、割出し不良や各種
干渉による内面欠陥が全くなく、また管表面もスムーズ
で極めて良好な品質の内面溝付管が得られることを確認
した。

（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
付加工に際し、溝付プラグ入口側テーパー部分まで溝を
形成した溝付プラグを使用して拡管転造引抜加工方式に
より行うので、溝の予備成形量が大きく、なお且つスム
ーズに拡管転造溝付加工することができる。勿論、従来
の拡管転造方式の有する以下の利点も得られることは云
うまでもない。

■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、かつ、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、深溝等の難成形の
形状の内面溝加工を容易にできる。

■フローティングプラグとしてベアリング部を有しない
ものを使用して被加工管を縮径加工できるので、管の加
工硬化が小さく、高加工率が加えられるので生産性を向
上できるほか、成形の困難な広幅溝、深溝等の溝加工及
び成形性の悪い材料の溝加工を容易に行うことができる
。

■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、転造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、以上のような効果が得られるので、各種製
品外径、内面溝形状寸法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図は従来の拡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３図は第２図に示す従
来の拡管転造方式により厚肉材を転造した場合に生じる
溝付プラグの回転不良現象を示す説明図、 第４図、第５図及び第６図は本発明法を実施するために
用いる引抜ダイス、フローティングプラグ及び溝付プラ
グのそれぞれのアプローチ全角を示す説明図である。 １・・・金属管、２・・・第１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・・・保持リング、８・・
・整径ダイス、９・・・溝形成部、１０・・・溝が形成
されていない溝付プラグ部分。 特許出顕人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 引抜ダイスとフローティングプラグとで金属管を縮径し
   、次いで保持リングにより支持される転造部材と溝付プ
   ラグとで前記金属管内面に拡径溝付加工し、更に整径ダ
   イスにより該金属管を整径して連続的に拡管転造引抜加
   工する金属管の内面溝付加工方法において、前記溝付プ
   ラグとして、その入口側テーパー部分の全部又は一部分
   及び平坦部に溝が形成されたプラグを用いることを特徴
   とする金属管の内面溝付加工方法。