JPH0669583B2 - 金属円管のアプセツト加工方法及び同装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油井管に用いるような金属円管にアプセット加
工を施す方法及びそのための装置に関するものである。

〔従来の技術〕 油井管等に使用する金属円管は継手部を形成するための
アプセット加工を施して、部分的に素管の肉厚の２〜2.
5倍のアプセット部を形成している。

而して、従来、金属円管にアプセット加工を施すための
方法として、該管内のアプセット加工すべき部に芯金を
密に遊挿し、冷間または熱間で据え込み加工する方法が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し乍ら、上記の従来方法は、いずれもアプセット量を
大きくすると、据え込み時に座屈を生じるため、一工程
当りのアプセット量は極めて小さく、量的には素管の肉
厚の10〜25％程度に過ぎず、従って、所要の肉厚のアプ
セット部を得るためには、据え込み加工を繰返し行なわ
なければならないので、作業能率が極めて低いばかりで
なく、長いアプセット部を得ようとする場合には、加工
後の芯金の引抜きが極めて困難となるため、生産性は著
しく低下せざるを得なかった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上述のような従来の金属円管のアプセット加工
の問題点を解決することを目的としてなされたもので、
本発明の方法の構成は、金属円管（１）のアプセット加
工すべき部（1a）に、その内径を規制する芯金（12）を
回転と振動の双方又は一方を可能とし且つ移動可能に密
に配置し、前記管（１）に長手方向の圧縮力を負荷した
状態で、アプセット加工すべき部（1a）を該部（1a）が
座屈を生じない範囲の加熱幅で高温塑性領域に加熱し乍
ら該加熱帯を移動させると共に、前記芯金（12）を回転
と振動の双方又は一方の作動をさせ乍ら移動させ、且つ
加工完了部を冷却して変形を防止し乍ら連続的にアプセ
ット加工することを特徴とするものであり、また、この
方法を実施するための本発明の装置の構成は、アプセッ
ト加工すべき金属円管（１）を緊締するクランプ台
（２）と、前記管（１）の端部を支持し該管の長手方向
に圧縮力を負荷するための加圧装置（17,17a）により押
圧されるアプセット台（５）と、前記管（１）のアプセ
ット加工すべき部（1a）に密に遊挿する芯金（12）と、
前記管（１）のアプセット加工すべき部（1a）を加熱す
る加熱装置（13）と、前記加熱装置（13）の加熱温度を
調節する冷却装置（15）と、前記管（１）の加熱された
部分の変形を防止するための冷却装置（14）と、前記芯
金（12）に回転と振動の双方又は一方の作動をさせる装
置（11）と、前記芯金（12）を移動させる装置（８）と
から成り、アプセット加工速度にほぼ同期させて前記芯
金（12）を移動させるようにしたことを特徴とするもの
である。

〔作用〕

即ち、本発明方法は、従来方法において金属円管のアプ
セット加工すべき部内に配置する芯金を、回転と振動の
いずれも可能とするとともに移動可能とし、かつ、前記
管の長手方向に圧縮力をかけた状態で、アプセット加工
すべき部を適当な加熱幅で加熱し乍ら該加熱帯を移動さ
せ、この間、前記芯金を回転と振動の双方又は一方をさ
せることにより抵抗を小さくして移動させ、しかも、ア
プセット加工された部分を冷却して変形を防止し乍ら連
続的に上記作業を行なうことによって、長いアプセット
部を得ようとするものである。

〔実施例〕

次に本発明方法の実施例を、本発明を実施する装置の一
例の図に拠り説明する。

第１図，第２図に於て、Ｆは本発明装置の構成部材が架
装されるプレーンなフレーム、１はアプセット加工すべ
き金属円管、２は前記フレーム下の左側に配置したクラ
ンプ台、３は前記管１を前記クランプ台２に固定するた
めの押圧シリンダ、４は前記フレームＦの中央乃至右側
に配したアプセット台５とスライドケース６の移動を案
内するガイド台、7,7aは前記管１を案内するガイドロー
ラで、当該管１を前記フレームＦ上のクランプ台２を通
し、ガイドローラ7,7a間を通してアプセット台５の支持
孔5aに支持させ且つ油圧シリンダ３によりクランプ台２
に強固に固定する。

８はフレームＦの右端の止め金９により当該フレームＦ
の前記ガイド台４上に配設した油圧シリンダ、10は該油
圧シリンダ８のロッドで、該ロッド10の先端を前記スラ
イドケース６の後端側に連結し、この油圧シリンダ８を
駆動すればスライドケース６が移動できるようになって
いる。

11はスライドケース６内に内装した電動機、12は前記電
動機11の出力側に連結した芯金で、この芯金12はアプセ
ット台５の孔5bを通して管１に密に遊挿してある。

13は冷却ジャケット14,15を具えた環状の加熱装置で、
冷却ジャケット14はアプセット加工を完了した部の変形
を防止するためのものであり、また、同15はアプセット
加工時に管１の座屈を防止するために加熱温度を調節す
るためのものであって、この加熱装置13は、図示しない
が、アプセット加工速度に同期して移動出来る支持機構
に支持させて設けられている。

16,16及び16,16aは、それぞれフレームＦ上においてそ
の上，下辺近く（第１図参照）に配置されるネジ棒17,1
7aを回転自在に支持するために当該フレームＦ上に立設
したブラケットで、ネジ棒17,17aはアプセット台５に設
けたネジ孔5c,5dに螺合させると共に一端にスプロケッ
トホイール18,18aを定着し、スプロケットホイール18の
軸を電動機19の出力側に連結する一方、スプロケットホ
イール18,18aにチェン20を掛回して、前記電動機19を駆
動することにより回転させられるネジ棒17,17aがアプセ
ット台５をガイド台４上を移動させるようになってい
る。

上記装置により本発明方法を実施するには、図示のよう
に、アプセット加工すべき管１をクランプ台2,加熱装置
13,ガイドローラ７と7aの間を通してその先端部をアプ
セット台５の支持孔5aに支持させると共にクランプシリ
ンダ３によりクランプ台２に強固に緊締し、次いで油圧
シリンダ８を操作して芯金12を管１のアプセット加工す
べき部1aの始端（第１図の左方）まで挿入する一方、加
熱装置13を前記アプセット加工すべき部1aの始端に位置
させる。

上記のようにして準備が完了したら、電動機19を駆動し
てスプロケットホイール18,18aを介してネジ棒17,17aを
回転させてアプセット台５を管１の端部に圧接させるこ
とにより管１に圧縮力を負荷する。

この状態で、加熱装置13によって管１の局部加熱と冷却
ジャケット14,15による管１の冷却を開始すると共に油
圧シリンダ8,電動機11,19を駆動して芯金12を矢印の方
向（第１図の右方）、即ち管１から抜去する方法に移動
させ乍ら回転させる一方、アプセット台５をクランプ台
２側に移動させつつ加熱装置13を徐々に矢印の方向（第
１図の右方）に移動させるのである。

ここで、芯金12の移動，アプセット台５の移動，加熱装
置13の移動の各移動速度を同期させることによってアプ
セット加工速度を形成し、管１にアプセット部1aが形成
されるのである。

而して、本発明方法においても最も注意しなければなら
ないのは、加熱装置13による加熱幅を適切なもの、例え
ば、管１の外径の１〜２倍の幅、即ち、外径34mmの管で
は約50mm前後とすることである。

その理由は、高温塑性加工による管の据え込みにおいて
は、加熱幅を必要以上に大きくすると、その広幅加熱部
がアプセット加工時に生じる応力によって座屈するおそ
れが多いからである。この加熱幅の広過ぎによる座屈を
防止するために、本発明では前述のように、加熱装置13
による加熱幅を調節するため加熱装置13と一体の冷却ジ
ャケット14,15を設けるか、或は加熱装置13の外に別の
環状の冷却ジャケットを配設することにより加熱幅を適
切に調整している。また、前記冷却ジャケットによる冷
却は、アプセット加工完了部に対する適切な冷却を行な
うことにもなって、加工後の変形をも防止する。

次に、加熱装置13の一例について詳述する。即ち、第３
図は上記実施例に示した加熱装置13の拡大断面図、第４
図は加熱装置13とは別に冷却装置Ｒを設けた例の断面図
で、加熱装置13にはアプセット加工完了後の変形を防止
するための冷却ジャケット14と加熱幅を所定内に収める
ための冷却ジャケット15とを設け、冷却装置Ｒには加熱
幅調節を兼用して加熱温度調節用の冷却ジャケット15を
２個設けてある。

一般に、環状の局部加熱装置13によって管１を環状に局
部加熱すると共に該管１に長手方向の圧縮力を負荷する
と、該管１の加熱された部分においては、高温塑性によ
る変形を生じ、該管１の断面は内径または外径方向に向
って増肉する。本発明方法においては、管１にその内径
を増肉を規制するための芯金12を挿入し、かつ、上記例
では、該芯金12を回転させ乍ら該管１の長手方向に圧縮
力を負荷しているから、管１の内径は当該芯金12によっ
て規制されると共に、この芯金によってアプセット加工
時に作用する力による管１の曲りを未然に防止すること
が出来る。

また、上記実施例においては芯金12に回転を与えるよう
にしたのは、据え込み加工による管１の内径の絞り現象
によって芯金12の抵抗が増大するのを軽減させるため
で、これにより芯金12の摺動抵抗はそれを回転させない
場合に比して大幅に減少した。同様の目的を以て、芯金
12に回転を与えることなく超音波振動を与えてもよく、
また、芯金12に回転を与え乍ら超音波振動を与えるよう
にしてもよい。

芯金12に回転を与えない場合の超音波振動の付与は、電
動機11に代えて超音波振動子（図示せず）を芯金12の端
部に取付け、回転とともに超音波振動を与えるときは、
芯金12の外周に超音波振動子を付ける。超音波振動は、
芯金12の移動時の摺動抵抗軽減のため与えるのであるか
ら、その振動方向は、芯金12の軸方向に沿ったもの、或
は、芯金12の軸に直交する向きのいずれであっても抵抗
軽減効果は得られる。

実際に、上記装置により本発明方法により、 １）材質:STPG38（圧力配管炭素鋼鋼管） ２）管サイズ：外径34mm,内径25mm 厚さ4.5mm ３）加工条件： ａ）温度:1050〜1120℃ ｂ）加熱装置の移動速度:0.3mm/sec ｃ）芯金12とアプセット台５の移動速度:0.3mm/sec ｄ）アプセット圧力:590〜660kg/cm^２ ４）アプセット寸法： ａ）外径:44〜45mm ｂ）内径:24〜23mm ｃ）管圧:10〜11mm（素管厚の2.2〜2.4倍） ｄ）加工長さ:130mm とし、１回のアプセット工程によりアプセット加工した
ところ、殆んど上記アプセット寸法通りのアプセット部
を得られ、また、その外観形状は良好で、酸化等による
極端な肌荒れ現象は見られなかった。

〔発明の効果〕

本発明は以上の通りであって、金属円管とアプセット加
工すべき部内に芯金を回転と振動の双方又は一方の作動
を可能且つ移動可能に密に配し、前記管の長手方法に圧
縮力をかけた状態で、アプセット加工すべき部を適当な
狭い加熱幅で加熱し乍ら該加熱帯を移動させると共に芯
金を回転と振動の双方又は一方の作動をさせることによ
り抵抗を小さくし乍ら移動させ、アプセット加工され部
分を冷却して変形を防止し乍ら連続的に上記作業を行な
うようにしたから、加工時に芯金の抵抗が著しく減少し
て作業能率が向上すると共にアプセット部の管厚を素管
のそれに比して大きくすることが出来るばかりでなく、
長いアプセットを得ることが出来、従って、油井管に用
いる金属円管をアプセット加工する場合に採用して極め
て好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の装置の平面図、第２図は一部を
除去した正面図、第３図は加熱装置と冷却ジャケット部
分の拡大断面図、第４図は加熱装置と冷却装置を別々に
設けた状態の加熱部の断面図である。 １……金属円管、２……クランプ台、３……クランプの
油圧シリンダ、４……ガイド台、５……アプセット台、
６……スライドケース、7,7a……ガイドローラ、８……
油圧シリンダ、10……油圧シリンダのロッド、11……電
動機、12……芯金、13……加熱装置、14,15……冷却ジ
ャケット、16,16a……ブラケット、17,17a……ネジ棒、
18,18a……スプロケッシホイール、19……電動機、20…
…チェン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属円管（１）のアプセット加工すべき部
   （1a）に、その内径を規制する芯金（12）を回転と振動
   の双方又は一方を可能とし且つ移動可能に密に配置し、
   前記管（１）に長手方向の圧縮力を負荷した状態で、ア
   プセット加工すべき部（1a）を該部（1a）が座屈を生じ
   ない範囲の加熱幅で高温塑性領域に加熱し乍ら該加熱帯
   を移動させると共に、前記芯金（12）を回転と振動の双
   方又は一方の作動をさせ乍ら移動させ、且つ加工完了部
   を冷却して変形を防止し乍ら連続的にアプセット加工す
   ることを特徴とする金属円管のアプセット加工方法。
2. 【請求項２】アプセット加工すべき金属円管（１）を緊
   締するクランプ台（２）と、前記管（１）の端部を支持
   し該管の長手方向に圧縮力を負荷するための加圧装置
   （17,17a）により押圧されるアプセット台（５）と、前
   記管（１）のアプセット加工すべき部（1a）に密に遊挿
   する芯金（12）と、前記管（１）のアプセット加工すべ
   き部（1a）を加熱する加熱装置（13）と、前記加熱装置
   （13）の加熱温度を調節する冷却装置（15）と、前記管
   （１）の加熱された部分の変形を防止するための冷却装
   置（14）と、前記芯金（12）に回転と振動の双方又は一
   方の作動をさせる装置（11）と、前記芯金（12）を移動
   させる装置（８）とから成り、アプセット加工速度にほ
   ぼ同期させて前記芯金（12）を移動させるようにしたこ
   とを特徴とする金属円管のアプセット加工装置。