JPH0366366B2 - - Google Patents
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- JPH0366366B2 JPH0366366B2 JP60066442A JP6644285A JPH0366366B2 JP H0366366 B2 JPH0366366 B2 JP H0366366B2 JP 60066442 A JP60066442 A JP 60066442A JP 6644285 A JP6644285 A JP 6644285A JP H0366366 B2 JPH0366366 B2 JP H0366366B2
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- JP
- Japan
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- tube
- residual stress
- mold
- forming
- pressure
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/033—Deforming tubular bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/30—Finishing tubes, e.g. sizing, burnishing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は金属管の残留応力除去方法に係り、特
に寸法精度が高く、残留応力が小さい金属管の残
留応力除去方法に関する。
に寸法精度が高く、残留応力が小さい金属管の残
留応力除去方法に関する。
金属管の残留応力除去方法として、特公昭57−
56408号公報に記載のように、従来から管より大
きな線膨張係数を有する心金を用いて熱処理する
「熱的寸法合わせ」（thermal sizing treatment）
と呼ばれる技術を用いることが知られている。
56408号公報に記載のように、従来から管より大
きな線膨張係数を有する心金を用いて熱処理する
「熱的寸法合わせ」（thermal sizing treatment）
と呼ばれる技術を用いることが知られている。
しかし、長尺な管にこの方法を適用する場合、
第１図に示したように、プレスや溶接等の前工程
の影響で変形が生じているので、心金１を管２に
挿入する際、管２の内面に傷が生じる欠点があつ
た。また、心金の着脱、熱処理や管の内面に生じ
た傷の除去に要する時間が長い欠点があつた。
第１図に示したように、プレスや溶接等の前工程
の影響で変形が生じているので、心金１を管２に
挿入する際、管２の内面に傷が生じる欠点があつ
た。また、心金の着脱、熱処理や管の内面に生じ
た傷の除去に要する時間が長い欠点があつた。
本発明の目的は、寸法精度が高く、しかも残留
応力が小さくなる金属管の残留応力除去方法を提
供することにある。
応力が小さくなる金属管の残留応力除去方法を提
供することにある。
管の成形において、傷が生じなく、成形に要す
る時間が短くなる方法として、冷間のバルジ成形
法を適用する。金型内で管をバルジ成形で所定寸
法に成形した後、同じ金型内で座屈を防止するた
めのバルジ成形に付加する圧力より低い圧力を付
加した状態で軸圧縮荷重を付加して、横断面（第
３図、第５図の如き、管体のＡ−Ａ断面のこと）
の外形を拘束しつつ管全体を軸方向に均一に塑性
変形させる。この時、管の全域にわたつて均一に
塑性変形するので、バルジ成形前（プレス成形や
溶接等）あるいはバルジ成形時に生じた残留応力
は再分布し、低減する。
る時間が短くなる方法として、冷間のバルジ成形
法を適用する。金型内で管をバルジ成形で所定寸
法に成形した後、同じ金型内で座屈を防止するた
めのバルジ成形に付加する圧力より低い圧力を付
加した状態で軸圧縮荷重を付加して、横断面（第
３図、第５図の如き、管体のＡ−Ａ断面のこと）
の外形を拘束しつつ管全体を軸方向に均一に塑性
変形させる。この時、管の全域にわたつて均一に
塑性変形するので、バルジ成形前（プレス成形や
溶接等）あるいはバルジ成形時に生じた残留応力
は再分布し、低減する。
したがつて、本成形法により低残留応力で高精
度の管が成形できる。
度の管が成形できる。
本発明の実施例を以下、第２図〜第１０図を用
い、角形管の成形を例に上げて説明する。
い、角形管の成形を例に上げて説明する。
第２図は、バルジ成形前の状態を示している。
素材としての管２を金型３内に挿入し、型締めプ
レス（図示せず）等により前記金型（割型）３を
拘束する。この状態の横断面を第３図に示す。こ
の状態で、素材の管２に加圧ロツド４を介して管
２の軸方向から軸圧縮荷重F1を付加して管２内
の圧力Ｐをシールする。このようにして、圧力Ｐ
と軸圧縮荷重F1を所定の条件で付加し、管２が
金型３に密着するようにバルジ成形する。バルジ
形成後の状態を第４図、第５図に示す。成形後の
管２は金型３に密着しているので、寸法精度は高
い。
素材としての管２を金型３内に挿入し、型締めプ
レス（図示せず）等により前記金型（割型）３を
拘束する。この状態の横断面を第３図に示す。こ
の状態で、素材の管２に加圧ロツド４を介して管
２の軸方向から軸圧縮荷重F1を付加して管２内
の圧力Ｐをシールする。このようにして、圧力Ｐ
と軸圧縮荷重F1を所定の条件で付加し、管２が
金型３に密着するようにバルジ成形する。バルジ
形成後の状態を第４図、第５図に示す。成形後の
管２は金型３に密着しているので、寸法精度は高
い。
しかし、この状態の管には、バルジ成形前（プ
レス成形や溶接等）あるいはバルジ成形時に生じ
た残留応力が存在している。
レス成形や溶接等）あるいはバルジ成形時に生じ
た残留応力が存在している。
第６図はバルジ成形後に、金型３の中の拡管さ
れた管２にバルジ成形に付加した圧力Ｐより低い
圧力P′を付加した状態で、軸圧縮荷重F1′を付加
して塑性変形させる。この時、管２は全域にわた
つて均一に塑性変形するので、バルジ成形前ある
いはバルジ成形時に生じた残留応力は再分布し
て、低減する。また、管２は圧力P′と金型３に拘
束されているので、座屈は生じないし、さらに、
管２は金型３内で変形するので、管の形状は維持
されている。
れた管２にバルジ成形に付加した圧力Ｐより低い
圧力P′を付加した状態で、軸圧縮荷重F1′を付加
して塑性変形させる。この時、管２は全域にわた
つて均一に塑性変形するので、バルジ成形前ある
いはバルジ成形時に生じた残留応力は再分布し
て、低減する。また、管２は圧力P′と金型３に拘
束されているので、座屈は生じないし、さらに、
管２は金型３内で変形するので、管の形状は維持
されている。
なお、前述の管２の内部に付加する低い圧力
P′とは、管２の表面を金型３に押し付けて管１の
内外変形（管２の壁面に対して垂直方向の変形）
を拘束して、座屈を防止できる圧力をいう。この
付加する圧力が高すぎると軸圧縮荷重を付加して
管全体を塑性変形させたときに、金型３と管２の
表面に生じる摩擦力が大きくなり、このため管２
の端部に付加した軸圧縮荷重が管１の中央部まで
均一に伝達しなくなる。この結果、管全体の均一
な塑性変形が期待できなくなる。また、軸圧縮荷
重の一部が伝達されても塑性変形時に管２の肉厚
が長手方向で許容できる公差以上にばらつく（端
部で肉厚が大きく、中央部で小となる）結果とな
る。したがつて、圧力P′は管１に座屈を生じさせ
ない程度の低い圧力を付加ことが望ましい。
P′とは、管２の表面を金型３に押し付けて管１の
内外変形（管２の壁面に対して垂直方向の変形）
を拘束して、座屈を防止できる圧力をいう。この
付加する圧力が高すぎると軸圧縮荷重を付加して
管全体を塑性変形させたときに、金型３と管２の
表面に生じる摩擦力が大きくなり、このため管２
の端部に付加した軸圧縮荷重が管１の中央部まで
均一に伝達しなくなる。この結果、管全体の均一
な塑性変形が期待できなくなる。また、軸圧縮荷
重の一部が伝達されても塑性変形時に管２の肉厚
が長手方向で許容できる公差以上にばらつく（端
部で肉厚が大きく、中央部で小となる）結果とな
る。したがつて、圧力P′は管１に座屈を生じさせ
ない程度の低い圧力を付加ことが望ましい。
さらに、具体的な実施例として成形前の管にジ
ルコニウム合金の角形管（140mm×140mm×500mm
（長さ）×２mm（厚さ）に対して本発明の残留応力
の除去方法を適用した場合について説明する。ま
ず、第２図及び第３図に示すように、金型３内に
未成形の管２を挿入し、管２を金型３及び加圧ロ
ツド４で拘束する。
ルコニウム合金の角形管（140mm×140mm×500mm
（長さ）×２mm（厚さ）に対して本発明の残留応力
の除去方法を適用した場合について説明する。ま
ず、第２図及び第３図に示すように、金型３内に
未成形の管２を挿入し、管２を金型３及び加圧ロ
ツド４で拘束する。
次に、第７図に示した成形条件で管２を周方向
にひずみで数％拡管して所定の形状にバルジ成形
する。バルジ成形後の角形管のコーナ部の外面に
は軸方向（長手方向）に10〜15Kgｆ／mm2の引張り
の残留応力が残つている。その一例を第８図に示
す。なお、第７図に示したバルジ成形条件は一実
施例である。この場合、成形初期では軸圧縮荷重
と管内に付加した圧力（内圧）とを同期させて管
２の座屈及び破裂を防止しつつ加工し、その後、
内圧のみを増加させて成形する。しかし、バルジ
成形条件は成形形状や素材の材質、形状、寸法に
よつて異なり、第７図に示す条件に限られるもの
ではない。
にひずみで数％拡管して所定の形状にバルジ成形
する。バルジ成形後の角形管のコーナ部の外面に
は軸方向（長手方向）に10〜15Kgｆ／mm2の引張り
の残留応力が残つている。その一例を第８図に示
す。なお、第７図に示したバルジ成形条件は一実
施例である。この場合、成形初期では軸圧縮荷重
と管内に付加した圧力（内圧）とを同期させて管
２の座屈及び破裂を防止しつつ加工し、その後、
内圧のみを増加させて成形する。しかし、バルジ
成形条件は成形形状や素材の材質、形状、寸法に
よつて異なり、第７図に示す条件に限られるもの
ではない。
このようにして所定の形状にバルジ成形した角
形管の残留応力を除去するために、第６図に示し
たように前記金型内で、第９図に示した加工条件
で残留応力を除去する。すなわち、角形管２には
座屈の発生がなく、肉厚のばらつきが許容公差内
に収まる程度の低い圧力（25Kgｆ／mm2）と軸方向
（長手方向）に降伏応力以上の圧縮応力（60Kg
ｆ／mm2）が付加されており、所定寸法だけ収縮さ
せる。したがつて、角形管２の任意の断面は均一
に塑性状態になつているので、角形管２は均一に
塑性変形する。なお、前掲第７図に示した残留応
力の除去条件は一実施例である。この場合、管内
に一定の低い圧力（25Kgｆ／mm2）を付加した状態
で軸圧縮荷重を増加させていく。しかし、残留応
力の除去条件は管の素材の材質、形状、寸法によ
つて異なるので、第７図に示す条件に限られるも
のではない。
形管の残留応力を除去するために、第６図に示し
たように前記金型内で、第９図に示した加工条件
で残留応力を除去する。すなわち、角形管２には
座屈の発生がなく、肉厚のばらつきが許容公差内
に収まる程度の低い圧力（25Kgｆ／mm2）と軸方向
（長手方向）に降伏応力以上の圧縮応力（60Kg
ｆ／mm2）が付加されており、所定寸法だけ収縮さ
せる。したがつて、角形管２の任意の断面は均一
に塑性状態になつているので、角形管２は均一に
塑性変形する。なお、前掲第７図に示した残留応
力の除去条件は一実施例である。この場合、管内
に一定の低い圧力（25Kgｆ／mm2）を付加した状態
で軸圧縮荷重を増加させていく。しかし、残留応
力の除去条件は管の素材の材質、形状、寸法によ
つて異なるので、第７図に示す条件に限られるも
のではない。
したがつて、前記残留応力は再分布し低減す
る。その一例を第１０図に示す。残留応力は０〜
４Kgｆ／mm2に低減している。
る。その一例を第１０図に示す。残留応力は０〜
４Kgｆ／mm2に低減している。
また、角形管は圧力P′と金型３で拘束されてい
るので、座屈は生じないし、所定形状も維持され
ている。なお、所定の長さの角形管を得るために
は、素材２の寸法に歩留り及び成形時の収縮量を
見込んでおく。そして、最後に必要な長さに切断
する。
るので、座屈は生じないし、所定形状も維持され
ている。なお、所定の長さの角形管を得るために
は、素材２の寸法に歩留り及び成形時の収縮量を
見込んでおく。そして、最後に必要な長さに切断
する。
一方、バルジ成形法以外の方法で所定形状に成
形されている管についても、所定形状の金型内
で、管に座屈を防止するための低圧力を付加する
とともに軸圧縮荷重を付加して、管の所定形状を
維持しつつ、管全体を均一に塑性変形させて、管
の残留応力を低減できる。
形されている管についても、所定形状の金型内
で、管に座屈を防止するための低圧力を付加する
とともに軸圧縮荷重を付加して、管の所定形状を
維持しつつ、管全体を均一に塑性変形させて、管
の残留応力を低減できる。
本発明によれば、内外面に傷が生じなく、寸法
精度が高く、しかも残留応力が小さな金属の管が
成形できる。
精度が高く、しかも残留応力が小さな金属の管が
成形できる。
また、冷間加工であるので熱処理時間が省略で
きることや、傷が生じないことにより傷の除去に
要する時間が省略できるので、大幅に工数が低減
できる。
きることや、傷が生じないことにより傷の除去に
要する時間が省略できるので、大幅に工数が低減
できる。
さらに、本成形法は短尺な管にも長尺な管にも
適用できる。
適用できる。
第１図は従来方法を示す側面図、第２図は本発
明の一実施例による管の成形原理を示す縦断面
図、第３図は、第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図
は本発明の一実施例によるバルジ成形後の管の縦
断面図、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図、第６
図は、本発明の一実施例による管の残留応力除去
原理を示す縦断面図、第７図はバルジ成形条件を
示す図、第８図はバルジ成形後の角形管の残留応
力の分布を示す図、第９図は残留応力の加工条件
を示すグラフ、第１０図は残留応力除去後の角形
管の残留応力の分布を示す図である。 １…心金、２…管、３…金型、４…加圧ロツ
ド。
明の一実施例による管の成形原理を示す縦断面
図、第３図は、第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図
は本発明の一実施例によるバルジ成形後の管の縦
断面図、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図、第６
図は、本発明の一実施例による管の残留応力除去
原理を示す縦断面図、第７図はバルジ成形条件を
示す図、第８図はバルジ成形後の角形管の残留応
力の分布を示す図、第９図は残留応力の加工条件
を示すグラフ、第１０図は残留応力除去後の角形
管の残留応力の分布を示す図である。 １…心金、２…管、３…金型、４…加圧ロツ
ド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 所定形状に成形加工した金属管の残留応力除
去方法において、所定形状の金型内で液体あるい
は弾性体の圧力媒体を用いて管にバルジ成形に付
加する圧力より低い圧力を付加し、座屈を防止し
つつ軸圧縮荷重を付加して横断面の外形を拘束し
ながら管全体を軸方向に均一に塑性変形させ、管
の残留応力を低減させることを特徴とする金属管
の残留応力除去方法。 ２ 所定形状に成形加工した金属管の残留応力除
去方法において、素材の管を所定形状の金型内で
液体あるいは弾性体の圧力媒体を用いたバルジ成
形で管を所定の形状に成形した後、前記金型内で
前記管に、成形に要した圧力より低い圧力を付加
して、座屈を防止しつつ軸圧縮荷重を付加し、横
断面の外形を拘束しながら管全体を軸方向に均一
に塑性変形させて管の残留応力を低減させること
を特徴とする金属管の残留応力除去方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066442A JPS61227126A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 金属管の残留応力除去方法 |
| US06/846,144 US4730474A (en) | 1985-04-01 | 1986-03-31 | Method of relieving residual stress in metal pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066442A JPS61227126A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 金属管の残留応力除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227126A JPS61227126A (ja) | 1986-10-09 |
| JPH0366366B2 true JPH0366366B2 (ja) | 1991-10-17 |
Family
ID=13315891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60066442A Granted JPS61227126A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 金属管の残留応力除去方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4730474A (ja) |
| JP (1) | JPS61227126A (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1290596C (en) * | 1987-03-09 | 1991-10-15 | Philip D. Arnold | Tubular camshaft assemblies, method and apparatus |
| USRE33990E (en) * | 1987-05-06 | 1992-07-14 | Ti Corporate Services Limited | Method of forming box-like frame members |
| US4744237A (en) * | 1987-05-06 | 1988-05-17 | Ti Automotive Division Of Ti Canada Inc. | Method of forming box-like frame members |
| US5353618A (en) | 1989-08-24 | 1994-10-11 | Armco Steel Company, L.P. | Apparatus and method for forming a tubular frame member |
| DE4337517A1 (de) * | 1993-11-03 | 1995-05-04 | Klaas Friedrich | Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumformbarem Metall |
| US5644829A (en) * | 1993-08-16 | 1997-07-08 | T I Corporate Services Limited | Method for expansion forming of tubing |
| US5445002A (en) * | 1993-08-16 | 1995-08-29 | Ti Corporate Services Limited | Fill and pressurization apparatus |
| DE4427201C2 (de) * | 1993-11-26 | 1996-09-12 | Ges Innenhochdruckverfahren | Verfahren zur Herstellung von hohlen Nockenwellen |
| US5862877A (en) * | 1994-12-20 | 1999-01-26 | Cosma International Inc. | Cradle assembly |
| JP3995281B2 (ja) * | 1995-11-15 | 2007-10-24 | 臼井国際産業株式会社 | デイーゼルエンジン用燃料噴射管とその製造方法 |
| US5823031A (en) * | 1996-11-20 | 1998-10-20 | Tools For Bending, Inc. | Method and apparatus for bulge forming and bending tubes |
| DE19648091C2 (de) * | 1996-11-20 | 1999-10-28 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen mit endseitigen Querschnittserweiterungen |
| US6006567A (en) * | 1997-05-15 | 1999-12-28 | Aquaform Inc | Apparatus and method for hydroforming |
| US6502822B1 (en) | 1997-05-15 | 2003-01-07 | Aquaform, Inc. | Apparatus and method for creating a seal on an inner wall of a tube for hydroforming |
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