JPH0450479B2

JPH0450479B2 -

Info

Publication number: JPH0450479B2
Application number: JP60007724A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Kojima; Takeshi Nakada
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-01-18
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1992-08-14
Also published as: JPS61167797A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、Ｔ型管継手（以下、Ｔ継手という）、
特に、母管と枝管の境界であるクロツチ部の内面
Ｒが大きい所謂スムースクロツチＴ継手の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

Ｔ継手は、母管と枝管からなり、両者の境界は
クロツチ部と呼ばれている。このクロツチ部は、
Ｔ継手の性能上、最も重要な部位であり、その断
面形状によつて、スムースクロツチＴ継手と、シ
ヤープクロツチＴ継手に大別される。スムースク
ロツチＴ継手は、そのクロツチ部の内面Ｒが大き
く流体のスムースな流れが特徴であり、熱間で直
管に枝出し加工をして製造される。これに対し
て、シヤープクロツチＴ継手は、クロツチ部が内
面Ｒの極めて小さい角張つた形状をしており、熱
間で荒成形された後、クロツチ部が機械加工によ
つて仕上げられる。

スムースクロツチＴ継手の製造方法として最も
簡便なものは、プラグ引抜き方法である。この方
法を第２図および第４図により説明する。

先ず、第２図イに示すように、製品母管２と同
一外径の素材から、Ｔ継手１の１個分を仕上げる
に必要な長さを有する素管４を切り出し、枝出し
予定部に下孔となる透孔５をあける。次に、第２
図ロに示すように製品枝管の外部形状と等しい内
部形状の上向きに配置したダイス６の上に、上記
素管４を透孔５を下向きに、その透孔５と上記ダ
イス６のダイス孔７との中心線が一致するように
載置する。そして引抜棒８を下方から上記素管４
の中に挿入し、素管４の内部に半球面を下向きに
して装入したプラグ９に連結し引抜棒８を下方へ
引き降す。第２図のクロスハツチング領域１６は
あらかじめ加熱されているので、プラグ９の下部
曲面によつて透孔５が徐々に押し拡げられ、枝管
３が形成される。

一般に第４図に示すようにＴ継手にあつては、枝管３に他の管などを溶接によつて連結する
場合の作業性を出来る限りよくしたい。

強度的に信頼度が劣る枝管端溶接部を強度的
に重要な枝管根本部から遠ざける。

等の観点から、枝管３の高さＨは出来るだけ大き
い方が好ましいとされている。

然しながら、上述のプラグ引抜き法は、最も簡
便な製造方法ではあるが、この要求に充分に答え
ることができない。なぜなら、素管４から枝出し
成形を行うに当たつて、第２図ロに示すクススハ
ツチング領域１６の材料のみが枝管３として供さ
れるため、枝管の高さが制約されるのである。

そこで、たとえば特願昭51−124041号（特開昭
53−48964号）発明の縮径−プラグ引抜き法と呼
ばれる方法が用いられている。

この方法では、第３図イに示すように、製品母
管２の外径D₁より大きい外径D₀を有する素管１
０をその短径が製品母管２の外径D₁とほぼ同一
の偏平素管１０′になるように押圧加工する。次
に、第３図ロに示すように、製品Ｔ継手の外郭部
形状とほぼ等しい内郭形状を有する上下一対のダ
イス６，６′の下ダイス６上に、上記偏平素管１
０′の長径方向が垂直になるように載置する。更
に上ダイス６′を下降させ、偏平素管１０′を長径
方向に圧縮加工すると、偏平素管１０′は第３図
ハに掲げるように成形される。

ここで、偏平素管１０′を断面図示の如く両管
端側の領域Ａ，Ａと中央部の領域Ｂとに分けて考
えると、領域Ａ，Ａはその上下半円面が一対のダ
イス６，６で完全に拘束されているため、上ダイ
ス６′の加工代だけの周圧縮加工を受ける。一方、
領域Ｂは下ダイス６にあらかじめ設けられたダイ
ス孔７の部分が開放されているので、当該孔の内
部に下向きに隆起部１４′が形成されることにな
る。そして最後に、上記隆起部１４′の中央に先
に説明した透孔をあけ、プラグ引抜き法によつて
枝管が形成される。

この方法では、隆起部材料体積は、前述のプラ
グ引抜き法にもとづく第２図ロのクロスハツチン
グ領域１６より明らかに大きく、縮径加工を付加
することによつて枝管の高さを大きくすることが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、枝管の必要な隆起高さH′を得るた
めの素管１０は、その外径D₀を工作技術ならび
に資材管理の両面から必要最小限に止めることが
望ましい。第３図に示すように偏平素管１０′の
周長をl₀（すなわち偏平加工前の素管１０の周長
πD₀）、一方縮径加工後の隆起部中心における周
長をｌとすれば、理想的には、ｌ＝l₀＝πD₀であ
る。しかるに、第３図ハにおける領域Ｂは、上記
ダイス孔７に隣接した下ダイス半円面１５からの
拘束、ならびに領域Ａの周圧縮変形の影響を受け
るため、周長減少の発生を避けることが不可能で
ある。従つて、ｌ＜l₀となり、D₂／D₁の値の減少
に伴つてその傾向が顕著になる。

周長減少をなるべく小さくするためには、第３
図ハにおいて隆起部１４′を除く周長l′の領域の
増肉を抑制しなければならない。そのため、これ
まで、第３図ロにおいてダイス孔７と反対側の周
長l′の範囲ｂを低温にし、それ以外のダイス孔７
側の範囲ａを逆に高温にした後、縮径加工を施す
手法が採られている。そして、上記範囲ａとｂと
に温度差をつける最も一般的な方法としては、偏
平素管１０′の全体を加熱してから、範囲ｂを水
平に浸漬してその部分のみを冷却する方法があ
る。

ところが、このような方法では、温度のばらつ
きが発生し易いので、隆起高さH′が安定しない。
さらに温度差によつて変形抵抗に差がつき難い材
料、たとえばステンレス鋼に対しては効果が小さ
いので、炭素鋼の場合よりも素管の外径を大きく
しなければならずコストアツプを招く。本発明者
の経験によれば、D₂／D₁の値が0.8以下のダイス
によるステンレス鋼管の縮径加工においては上記
ａとｂとの温度差を800℃にしても、10〜20％の
周長減少が避けられない。また割れ防止の点か
ら、あまり温度差をつけることが好ましくない材
料の場合も、周長減少が避けられない。

本発明の目的は、縮径加工における枝出し予定
部中央断面の周長減少を抑制し、しかも、大きく
且つ安定した隆起高さを確保することの出来るス
ムースクロツチＴ継手の製造方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のスムースクロツチＴ継手の製造方法は
素管を偏平加工し、その偏平素管に温度差をつけ
ることなくその内部に、半球状の頭部を有するプ
ラグ付のマンドレルを、そのプラグ頭部が素管長
径側の枝出し予定部に臨み、かつ枝出しされる側
とは反対側の素管内面にマンドレルがほぼ当接す
る状態で装入し、この状態で前記偏平素管を、製
品Ｔ型管継手の外郭形状と等しい内郭形状を有す
る一対のダイスで素管長径方向に圧縮加工するこ
とにより、枝出しされる側とは反対側の素管内面
を前記マンドレルで支持しつつ、前記プラグ頭部
素管肉厚と同一かこれより僅かに大きい隙間を保
つてダイス孔内へ侵入せしめて、前記枝出し予定
部を、前記プラグの頭部に沿つた半球状に曲げを
主体とした変形により隆起させ、しかる後に、前
記プラグおよびマンドレルを素管内から除去し、
前記隆起部中心に下孔を穿ち、該下孔をプラグ引
抜き加工により拡張して枝管となすことを特徴と
する。

〔作用〕

本発明のスムースクロツチＴ継手の製造方法に
おいては、偏平素管が縮径されるときに、素管の
枝出し予定部内面にプラグの半球状の頭部が当接
し、枝出しされる側とは反対側の素管内面にマン
ドレルが当接した状態が維持される。そのため、
偏平素管に温度差をつけなくても、枝出し予定部
中央断面の周長が一定とされ、この周長減少が防
止される。そして、隆起部の高さは、偏平素管内
に装入される工具の高さによつて決められるの
で、安定した値となる。

〔実施例〕

以下本発明を、第１図に基づいて詳細に説明す
る。

第１図イは、孔のないダイス６′上に加熱した
偏平素管１０′を長径を垂直に載置し、当該素管
１０′内にスペーサ１３の両端に外方に曲面を有
するプラグ１１とマンドレル１２とを連結固着し
た隆起工具１４を装入し、プラグ１１の中心軸を
ダイス孔７の中心軸と一致せしめてセツトした状
態を示す。この場合にプラグ１１の頭部を上向き
にする方が安定するので、ダイス孔７を有するダ
イス６を上側にして使用するのである。

プラグ１１は半球状の頭部を有し、その先端
は、ダイス孔７とは反対側の素管内面に、僅かの
間隔をあけて対向している。プラグ１１の直径
dpは、隆起体積を増加させる点では大きい程好
ましいが、ダイス孔７の内壁とプラグ１１との間
において強制的な減肉を生じないよう、ダイス孔
径をD₂素管肉厚をT₀とした場合に、D₂−2T₀に
等しいわずかに小さくする。

マンドレル１２は図示のように細長い直方体
で、かつその底部は局部円筒面に形成されている
ので、プラグ１１の位置を定めると同時に、安定
して保持する台の役目も兼ねる。しかもその長さ
は十分長く作られているため、ダイス６が降下し
て縮径加工を行う場合、プラグ１１にかかる圧縮
力が集中荷重から広い底面積にわたる分散荷重と
なり、隆起部分と反対側の素管内面が損傷するこ
とを防止する効果も併せてもつ。

プラグ１１とマンドレル１２とを連結している
スペーサ１３は、図示のプラグ１１の長さlpなら
びにマンドレル１２の厚さtmを不必要に大きく
せずに、隆起工具１４の高さｈを保持するための
ものである。なお、スペーサ１３とプラグ１１な
らびにマンドレル１２とをたとえば螺着にしてお
けば、後で述べる縮径加工作業終了後に、スペー
サ１３の部分で切断してプラグ１１ならびにマン
ドレル１２を再利用することも可能である。

第１図ロは、上ダイス６の降下が開始された状
態を示す。上ダイス６が降下されると、偏平素管
１０′は長径方向に圧縮変形されることによつて
短径方向に広がり、管外面は上下ダイス半円溝１
５，１５′に沿つた状態を呈し、同時に枝出し予
定部はプラグ１１によつて若干押し上げられる。
第１図ロ以降は、基本的には縮径加工となるが、
この縮径加工における従来技術と本発明の最大の
相違点は、本発明方法によれば縮径加工作業中、
常に枝管予定部内面がプラグ１１によつて支持さ
れているため、図示のように枝管予定部中央断面
の周長ｌが保持されて、従来法の大きな欠点であ
る周長減少が防止されることであり、前述の如き
温度差をつけることが全く不要となる。

即ち、第１図ロならびにハに示す母管部両端側
の領域A′，A′の材料は、前記第３図ロならびに
ハにおける領域Ａ，Ａの材料と同様に周圧縮変形
を受けるが、中央部の領域B′に限つては前記領
域Ｂと異なり、隆起部内面がプラグ１１によつて
常に支持されているため、周圧縮力が殆ど作用せ
ず、増肉も極めて小さい。その結果、従来法の欠
点である周長減少が防止され、第１図ロで示す中
央断面の周長ｌとほぼ同一の周長のまま、隆起部
１２が形成されるのである。従つて、同一の直径
の素管を使用した場合、その隆起高さH′は、第
３図ハに掲げた従来方法による場合よりも大きく
なり、また逆に隆起高さH′を等しくするに必要
な素管１０について言えば、本発明方法は従来法
よりも小径の管から良い製品を作り出すことが可
能となる。

第１図ハは縮径加工作業が完了し、継手の中央
部にだるま状の断面が形成された状態を表わす。
ダイス孔７内には、プラグ１１のドーム状頭部に
ならつた形状の隆起部１４′が形成されている。
隆起高さH′は隆起工具１４の高さｈで決められ
るので、温度等の加工条件が変動しても、常に安
定した値を得ることができる。なお、半球状の頭
部を有するプラグ１１を使用するのは、プラグ１
１と隆起部１４の接触面積を極力大きくとつて面
圧を減らし、隆起部１４′の減肉を抑制するため
である。

第１図に示す縮径加工終了後は、管内部に装入
していた隆起工具１４を除去する。除去方法とし
て最も簡便な例は、スペーサ１３を切断してマン
ドレル１２を抜き取り、落下したプラグ１２を取
り出す。ついで隆起部１２の中央部に透孔５をあ
け、第２図と同様の工具にてプラグ引抜き加工を
行う、工程は従来の方法と全く同様である。

本発明の方法は、上記の一例に限定されること
なく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更し
得ることは言うまでもない。たとえば第５図に掲
げるように母管２の軸心方向に複数個の枝管３′，
３′……を取り出したいわゆるヘツダ管２０に対
しても適用することが出来る。勿論その場合は枝
管と同数のプラグ１１をマンドレル１２上に配列
した隆起工具１４′を使用することが望ましい。

母管外径24インチ、枝管外径14インチ、枝管高
さ７インチのステンレス鋼Ｔ継手の製造に当り、
外径30インチの素管を短径23インチに偏平加工し
た後、1000℃に全体加熱し、外径11.5インチのド
ーム状プラグを有する全高28インチの隆起工具を
管内部に装入してから縮径加工を行い、高さ７イ
ンチの隆起部を形成した。次いで当該隆起部中央
に透孔を穿ち、プラグ引抜き加工によつて製品枝
管が採取可能な形状に仕上げることができた。こ
れと同一製品について従来方法では、外径33イン
チの素管から製造せねばならなかつた。こによう
に本発明方法の導入により、外径において約10％
も小さい素管から製品を得ることが可能となつ
た。

〔発明の効果〕

以上に明らかなように、本発明のスムースクロ
ツチＴ継手の製造方法は、素管に温度差を設けな
いので、温度差の付加による作業能率の低下、お
よび材料の欠陥等を防止することが出来る。ま
た、温度差を設けなくても、縮径加工に伴う周長
減少による枝管隆起の高さの不安定を防止し、必
要な高さの枝管を、常に安定して形成することが
可能である。本発明を実施する設備としては極め
て簡単な工具を付加するのみで、しかも材料とな
る素管は従来法によるものより小径のものが使用
できるので、コスト低減に寄与する点も大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロ，ハは本発明方法の説明図、第２
図イ，ロ，ハはプラグ引抜き法の説明図、第３図
イ，ロ，ハは縮径−プラグ引抜き法の説明図、第
４図はＴ継手の製品斜視図、第５図はヘツダー管
の斜視図である。１……Ｔ継手、２……母管、３，３′……枝管、
４，１０……素管、５……透孔、６，６′……ダ
イス、７……ダイス孔、８……引抜棒、９，１１
……プラグ、１０′……偏平素管、１２……マン
ドレル、１３……スペーサ、１４……隆起工具、
１４′……隆起部、１５，１５′……ダイス半円
面、１６……クロスハツチング領域、２０……ヘ
ツダー管。

Claims

【特許請求の範囲】

１素管を偏平加工し、その偏平素管に温度差を
つけることなくその内部に、半球状の頭部を有す
るプラグ付のマンドレルを、そのプラグ頭部が素
管長径側の枝出し予定部に臨み、かつ枝出しされ
る側とは反対側の素管内面にマンドレルがほぼ当
接する状態で装入し、この状態で前記偏平素管
を、製品Ｔ型管継手の外郭形状と等しい内郭形状
を有する一対のダイスで素管長径方向に圧縮加工
することにより、枝出しされる側とは反対側の素
管内面を前記マンドレルで支持しつつ、前記プラ
グ頭部を素管肉厚と同一かこれより僅かに大きい
隙間を保つてダイス孔内へ侵入せしめて、前記枝
出し予定部を、前記プラグの頭部に沿つた半球状
に曲げを主体とした変形により隆起させ、しかる
後に、前記プラグおよびマンドレルを素管内から
除去し、前記隆起部中心に下孔を穿ち、該下孔を
プラグ引抜き加工により拡張して枝管となすこと
を特徴とするクロツチ部の内面Ｒが大きいＴ型管
継手の製造方法。