JPH052407B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は直管からクロス管継手を製造する方
法に関する。

〔従来の技術〕

管継手の一種である第１図に示すクロス管継手
１は、母管２に２本の枝管３，３′が直交した形
状をし、配管の十字に交差した部位に使用され
る。管を素材としたクロス管継手の最も簡単な製
造方法は、第２図に示すプラグ引抜き法である。

簡単に説明すると、まず第２図イに示すように
製品母管２と略々同一外径の素管４の枝出し予定
部２箇所に透孔５，５′を穿つ。次いで第２図ロ
に示すように透孔５の周囲のクロスハツチングで
示す領域８を加熱した素管４を透孔５′を下にし
てダイス６の上に載せ、製品枝管３の外郭形状と
同一の内郭形状のダイス穴７と透孔５′の両中心
を一致させ、しかる後、透孔５′を貫通し素管４
内のプラグ１０と連結した引抜棒９を下方に引
く。その結果、第２図ハに示すように透孔５′が
プラグ１０で押し拡げられ、ダイス穴７内に枝管
３′を形成する。以上と同様の方法を反対側の透
孔５に対しても適用して、クロス管継手１の形状
を得る。

ところが、上述したプラグ引抜き法では、第２
図ロに示すクロスハツチング領域８の材料のみが
枝管材料として供されるので、枝管３，３′の高
さＨが制約される。枝管高さＨが大きいほど、枝
管端に他の配管を溶接する場合の作業性が高く、
また強度的に信頼性の劣る枝管端溶接部を強度的
に重要な枝管つけ根部から遠ざけることができる
が、プラグ引抜き法で得られる枝管高さＨは枝管
径D₂の30％程度が限度とされており、これ以上
の高さの枝管を得る場合には縮径−プラグ引抜き
法と呼ばれる方法が用いられている。

この方法は、まず第３図イに示すように、製品
母管２より大径の素管１１を短径D₁′が製品母管
２の外径D₁よりわずかに小さい偏平素管１１′に
加工する。次いで第３図イに示すように、製品管
継手の外郭形状と略々同一の内郭形状を有する上
下一組のダイス６，６′の下ダイス６に前記偏平
素管１１′を長径方向が鉛直となるようセツトし
た後、上ダイス６′を降下させて長径方向に圧縮
加工する。

ここで、偏平素管１１′を第３図ロの如く両管
端側の領域Ａと、中央部の領域Ｂとに分けて考え
ると、領域Ａは上下をダイス６，６′で拘束され
た状態で圧縮されるため、増肉と軸方向の伸びと
を伴いながら周長が強制的に減少させられる。一
方、領域Ｂはダイス穴７′の部分が開放されてい
るために、第３図ハに示す如くダイス穴７，７′
内に隆起部１２，１２′が形成される。ついで、
隆起部１２，１２′の中央に下穴をあけ、第２図
と同様の方法でプラグ引抜きを施す。これにより
隆起部１２，１２′が枝管に成形されるが、隆起
部１２，１２′の材料体積は明らかに第２図ロの
ハツチング領域８より大きく、したがつて縮径加
工の導入によつて枝管高さの増加が可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この縮径加工において第３図ロの偏
平素管１１′の周長をl₀、第３図ハの加工後の材
料の隆起部中央断面の周長をｌとすると、領域Ｂ
での周長減少がない場合にｌ＝l₀となり、隆起高
さH′は最大となる。しかし、領域Ｂにおいても
ダイス穴７，７′に隣接したダイス円筒部１３，
１３′による拘束は免れず、また領域Ａの周方向
の圧縮変形の影響も受けるために、周長減少は避
けられない。したがつて実際にはｌ＜l₀となり、
この傾向はダイス穴径W₂とダイス円筒部径W₁の
比（W₂／W₁、第６図参照）が小さいほど著し
い。

領域Ｂでの周長減少を小さくするには、第３図
ハにおいて隆起部を除いた長さl′の領域の増肉を
抑制すればよい。これは第３図ロの偏平素管１
１′において、長さl′の範囲ｂを低温に、それ以
上の範囲ａ，a′を高温とすることによつて達成さ
れる。ところが、偏平素管１１′にこのような温
度差をつけるのは作業上困難であり、実際には次
に示す上下の隆起部を別々に形成する方法が採用
されることが多い。

すなわち、第３図ロにおいて、はじめに範囲ｂ
およびa′を低温に、範囲ａを高温とした偏平素管
１１′を使用して一次の縮径加工を行う。このよ
うな温度差は、偏平素管１１′の全体を加熱した
後、第４図イの如く範囲ｂ，a′を水に浸漬するこ
とによつて容易に得られる。第５図イはこの一次
縮径加工が終了した状態を示し、上下ダイス６，
６′の間隔δ′は、第３図ロにおける上下ダイス６，
６′の間隔δの約1/2である。このとき、下ダイス
穴７には隆起部１２が形成されるが、上ダイス側
は低温のため変形が小さく、上ダイス穴７′での
隆起はわずかである。

一次縮径加工が終わると次に、この一次加工材
料１４を再加熱し、その後、第４図ロに示す如
く、偏平素管１１′の状態での範囲a′に相当する
部位を残して水に浸漬し、二次の縮径加工を行
う。第５図ロはこの二次縮径加工が終了した状態
を示し、上ダイス穴７′内にも隆起部１２′が形成
される。この加工により、第３図に示す中央領域
Ｂの周長減少を抑制することができ、偏平素管１
１′の全体を加熱して縮径加工した場合よりも多
きな隆起高さH′が得られる。

しかしながら、この上下の隆起部を別々に形成
する方法は、工程数を多くするばかりだけでな
く、加熱、冷却の繰り返しのためにエネルギー面
での無駄が多い。また、温度差のばらつきによつ
て、得られる隆起部の高さが安定しにくいという
問題もある。さらに、基本的な問題として、温度
差による変形抵抗の違いが小さい材料、たとえば
ステンレス鋼などに対しては、温度差をつけても
大きな隆起高さは得られず、炭素鋼の場合と同一
の隆起高さを得るには、素管径を大きくせざるを
得ない。また、部分水冷による温度差を起因する
熱応力によつて破断が生じるような材質に対して
も適用できない。

本発明の目的は、これらの問題を全て解決し得
るクロス管継手の製造方法を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の製造方法は、偏平加工された素管内
に、外向きに連結された２個のプラグを有する隆
起工具を、その２個のプラグがそれぞれ素管長径
側の２箇所の枝管予定部に臨む姿勢で挿入した状
態とし、この状態で製品管継手の外郭形状と等し
い内郭形状のダイスにより前記素管を、その２個
所の枝管予定部内面を前記２個のプラグで管内面
より支持しつつ素管長径方向に圧縮加工すること
により、母管部を形成すると同時に２箇所の枝管
予定部を隆起せしめ、前記隆起工具を素管外へ除
去した後、前記隆起部をプラグ引抜き法により枝
管となす点に特徴がある。

すなわち、本発明の製造方法は縮径−プラグ引
抜き法の縮径加工において、偏平素管をその枝管
予定部をプラグで素管内側から支持しつつ縮径し
て、枝管予定部を半ば強制的に隆起させるもので
あるから、大きな隆起高さが安定して得られ、素
管径を小さくできるばかりでなく、偏平素管に温
度差をつける必要がないので温度差に起因する問
題が全て解決され、更に縮径加工を１回で済ませ
てしまうので、工数面、エネルギー面でも極めて
有利なものとなる。

縮径加工以外の工程、たとえばプラグ引抜き工
程などについては従来法と同一である。

以下、図面により本発明の製造方法を詳細に説
明する。

第６図は本発明の製造方法における縮径加工法
を段階的に示したものである。この縮径加工法に
おいては、まず第６図イに示す如く、断面円形の
素管１１を偏平加工する。偏平素管１１′の周長
l₀、長径方向の内径h₁、短径方向の内径h₂の設定
方法については後で述べる。この偏平加工は冷
間、熱間のいずれで行つてもよい。

次に、偏平素管１１′を加熱する。その後、こ
の偏平素管１１′を第６図ロに示す如く下ダイス
６上に適当な治具（図示せず）で、長径方向が鉛
直になり且つ枝管予定部の中心２１，２１′が下
ダイス穴７の中心軸上に一致するようにセツトす
る。上ダイス６′は下ダイス６の上下対称位置に
予め待機させてある。偏平素管１１′のセツトが
終わると、両端にドーム状のプラグ１５，１５′
を外向きに接続した支柱１６、ならびに支柱１６
に直角に連結したつかみ棒１７からなる隆起工具
１９を、そのつかみ棒１７をマニプレータ１８で
つかんで偏平素管１１′内に挿入する。このとき、
プラグ１５，１５′の中心軸を上下ダイス穴７，
７′の中心に一致させ、プラグ１５，１５′が偏平
素管１１′の枝管予定部の中心２１，２１′に臨む
ようにする。偏平素管１１′のセツトと隆起工具
１９のセツトとは順番が逆になつてもよく、要は
第６図ロの状態が実現できればよい。

第６図ロにおいて、プラグ１５，１５′の高さ
に支柱１６の長さを加えた隆起工具高さhmは、
当然のことながら偏平素管１１′の長径方向の内
径h₁よりわずかに小さい。また、プラグ１５，１
５′の径dmは偏平素管１１′の短径方向の内径h₂
より小さい。偏平素管１１′の短径方向の外径
D″₁は上下ダイス６，６′の半円溝２０，２０′の
径W₁（製品母外径D₁にほぼ等しい）より小であ
る。

偏平素管１１′と隆起工具１９のセツトが終わ
ると、上ダイス６′を降下させ、偏平素管１１′を
その長径方向に圧縮する。この圧縮により、偏平
素管１１′の短径が広がり、第６図ハに示すよう
にワーク外面が上下ダイス６，６′の半円溝２０，
２０′に接する。また、上下枝管予定部は管内よ
りプラグ１５，１５′で支持されているので若干
隆起する。そして、その上下ダイス６，６′によ
る縮径加工が最後まで行われることにより、第６
図ニに示すように断面円形の母管部２が形成され
ると同時に、上下ダイス穴７，７′内に隆起部１
２，１２′が同時形成される。

このとき、隆起高さH′は（hm−W₁）／２に隆
起部１２の頂部肉厚tmを加えた値となる。頂部
肉厚tmは素管１１の肉厚t₀と略々同一であるの
で、隆起高さH′は隆起工具高さhmによつて決ま
ることになる。

また隆起部１２，１２′が形成される際に、こ
の部分が始めから終わりまで内側からプラグ１
５，１５′で支持され、この部分の周長減少が殆
どない。したがつて、第６図ニの縮径加工完了時
点における隆起部中央断面の周長ｌは、偏平素管
１１′の周長l₀と略々同一となる。

このことから、製品管継手１の枝管３，３′の
高さＨから隆起高さH′を決定すれば、素管１１
外径D₀が計算できることになる。また、隆起高
さH′から隆起工具高さhmが計算され、偏平素管
１１′の長径方向の内径h₁を決めることができる。
プラグ径dmを、ダイス穴内径W₂（製品枝管外径
D₂にほぼ等しい）から2t₀を差し引いた値よりわ
ずかに小さな値とすれば、偏平素管１１′の短径
方向の内径h₂も決められる。

形成された母管部２の肉厚および軸方向長さ
は、偏平素管１１′の肉厚および軸方向長さより
大きく、これによつて塑性加工における体積一定
の条件を満たしている。このとき、上下ダイス
６，６′）の間隔δと素管肉厚t₀の比δ／t₀が３
以下となるようにすれば、上下ダイス６，６′の
半円溝２０，２０′で外面が保持されないワーク
直壁部の挫屈は防止される。

縮径加工が終了すると、ワークから隆起工具１
９を取り出す。その方法としては、例えば第７図
に示すように、支柱１６をガス切断してプラグ１
５，１５′を分離し、マニプレータ１８により支
柱１６とつかみ棒１７を抜き取り、プラグ１５，
１５′は落下させてワーク外へ取出す方法がある。
プラグ１５，１５′とつかみ棒１７は再利用され
る。これ以外にも、例えば支柱部分に押圧、スク
リユウ等を利用したジヤツキ機構を組込み、隆起
工具高さhmを機械的に変化させるようにすれば、
隆起工具１９がそのまま形で取り出すことがで
き、再使用も容易となる。

隆起工具１９が取出されると、プラグ引抜き法
により枝管３，３′の形成を行うが、その手順は
前述したとおり従来法と同様であるので、詳しい
説明は省略する。

〔実施例〕

本発明の製造方法により、外径860mmφ、肉厚
70mm、材質SUS316の素管から、母管部外径670
mmφ、同肉厚70mm、枝管部外径430mmφ、同肉厚
35mm、同高さ230mmのクロス管継手を製造するこ
とができた。

具体的に説明すると、先ず上記素管を長径方向
の外径1037mm、短径方向の外径550mmの偏平素管
に加工した。ついで、この偏平素管の全体を1000
℃に加熱した後、偏平素管内に全高880mm、プラ
グ径280mmの隆起工具を挿入し、縮径加工により
高さ175mmの隆起部を有する半成品を得た。しか
る後、隆起部に60mmφの下穴を明け、この部分を
熱間でプラグ引抜き法により製品枝管が確保でき
る寸法にまで加工した。

これに対し、加熱、水冷を繰り返して隆起部を
片方ずつ形成する従来法の場合には、同じ高さの
隆起部を得るのに外径910mmφ、肉厚70mmの素管
を必要とし、本発明の実施により約６％の保留向
上を達成することができた。

〔発明の効果〕 本発明の効果は次のとおりである。

(1) 縮径加工により隆起部が形成される際に、こ
の部分が始めから終わりまで内側からプラグで
支持され、この部分の周長減少が殆どないの
で、従来法と較べて大きな隆起高さが得られ、
枝管高さの大きな製品価値の高いクロス管継手
を製造することができる。また、枝管高さを従
来法の場合と同じとすれば、大きな隆起高さが
得られる分、素管外径を小さくでき、歩留向上
を図ることができる。

(2) ２個所の隆起部を１回の加熱でしかも同時に
形成するので、工程数が少なく、エネルギー面
でも有利である。

(3) 縮径加工に際してワークを全体的に加熱し、
しかも加熱、冷却の繰り返しがないため、加工
温度が安定するとともに、前述したとおり隆起
高さH′が隆起工具高さhmによつて一義的に決
まるので、隆起部に安定した量の材料を供給し
得、枝管高さを安定させることができる。

(4) ワークに温度差をつけず、プラグによる支持
で隆起部を形成するので、温度差による変形抵
抗の違いが小さい例えばステンレス鋼などの材
料も、炭素鋼の材料とほとんど同じ寸法に加工
することができ、かつ温度差に起因する熱応力
による破断も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクロス管継手の形状を示す半断面図、
第２図イ〜ハはプラグ引抜き法の段階的に示す断
面図、第３図イ〜ハは従来の縮径加工法（ワーク
全体加熱）を段階的に示す斜視図および断面図、
第４図イ，ロはワークの部分加熱のための冷却法
を示す模式図、第５図イ，ロは従来の縮径加工法
（ワーク部分加熱）を段階的に示す断面図、第６
図イ〜ニは本発明に係る縮径加工法（ワーク全体
加熱、プラグ併用）を段階的に示す斜視図および
断面図、第７図は同法における隆起工具の取出し
方を例示する断面図である。 図中、１：クロス管継手、２：母管、３，
３′：枝管、４：素管、５，５′：透孔、６，
６′：ダイス、７，７′：ダイス穴、１０：プラ
グ、１１：枝管、１１′：偏平素管、１２，１
２′：隆起部、１５，１５′：プラグ、１６：支
柱、１７：つかみ棒、１８：マニプレータ、１
９：隆起工具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 偏平加工された素管１１′内に、外向きに連
   結された２個のプラグ１５，１５′を有する隆起
   工具１９を、その２個のプラグがそれぞれ素管長
   径h₁側の２箇所の枝管予定部に臨む姿勢で挿入し
   た状態とし、この状態で製品管継手の外郭形状と
   等しい内郭形状のダイス６，６′により前記素管
   を、その２個所の枝管予定部内面を前記２個のプ
   ラグ１５，１５′で支持しつつ長径h₁方向に圧縮
   加工することにより、母管部２の形成と同時に２
   箇所の枝管予定部を隆起せしめ、前記隆起工具１
   ９を素管外へ除去した後、前記隆起部１２，１
   ２′をプラグ引抜き法により枝管３，３′となすこ
   とを特徴とするクロス管継手の製造方法。