JPH07265944A - 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 - Google Patents
口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法Info
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- JPH07265944A JPH07265944A JP6091394A JP6091394A JPH07265944A JP H07265944 A JPH07265944 A JP H07265944A JP 6091394 A JP6091394 A JP 6091394A JP 6091394 A JP6091394 A JP 6091394A JP H07265944 A JPH07265944 A JP H07265944A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 切断面に口開き・口閉じ変形が発生しないオ
ーバル管を得る。 【構成】 複数の成形スタンド２１〜２４で円筒状の素
管２５0 をロール成形してオーバル管２５4 を製造する
際、最終成形スタンド２４直前の成形スタンド２３で素
管を過度に扁平化した後（ｄ）、最終成形スタンド２４
で目標形状のオーバル管２５4 に成形する（ｅ）。製造
しようとするオーバル管の目標管幅をＷ，目標管高さを
Ｈとするとき、最終成形スタンド２４直前の成形スタン
ド２３において、次式で表される過剰扁平値Ｘが５〜４
０の範囲となるように、過度に扁平化することが好まし
い。 Ｘ＝（δＷ／Ｗ＋δＨ／Ｈ）／２×１００ ・
・・・（１） ただし、δＷ及びδＨは、過剰扁平による管幅Ｗ及び管
高さＨの変化で、共に常に正とする。 【効果】 オーバル管２５4 に引張り歪み，圧縮歪み等
が残留することが抑えられるので、切断面が口開き・口
閉じ変形することがない。
ーバル管を得る。 【構成】 複数の成形スタンド２１〜２４で円筒状の素
管２５0 をロール成形してオーバル管２５4 を製造する
際、最終成形スタンド２４直前の成形スタンド２３で素
管を過度に扁平化した後（ｄ）、最終成形スタンド２４
で目標形状のオーバル管２５4 に成形する（ｅ）。製造
しようとするオーバル管の目標管幅をＷ，目標管高さを
Ｈとするとき、最終成形スタンド２４直前の成形スタン
ド２３において、次式で表される過剰扁平値Ｘが５〜４
０の範囲となるように、過度に扁平化することが好まし
い。 Ｘ＝（δＷ／Ｗ＋δＨ／Ｈ）／２×１００ ・
・・・（１） ただし、δＷ及びδＨは、過剰扁平による管幅Ｗ及び管
高さＨの変化で、共に常に正とする。 【効果】 オーバル管２５4 に引張り歪み，圧縮歪み等
が残留することが抑えられるので、切断面が口開き・口
閉じ変形することがない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、開口部端面や切断端面
に発生しがちな口開き，口閉じ等の変形を抑制したオー
バル管を製造する方法に関する。
に発生しがちな口開き，口閉じ等の変形を抑制したオー
バル管を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属異形管の製造法として、金属円筒管
を所定形状に成形するロール成形法がある。得られた金
属異形管は、軸方向に対し垂直に切断され、製品長さと
なる。切断された金属異形管は、開口部の切断面形状が
設計形状に比較して閉じたり開いたりすることがある。
切断面形状の開き又は閉じは、切断面において残留応力
が解放され、この残留応力により切断面形状が変化する
ことが原因である。
を所定形状に成形するロール成形法がある。得られた金
属異形管は、軸方向に対し垂直に切断され、製品長さと
なる。切断された金属異形管は、開口部の切断面形状が
設計形状に比較して閉じたり開いたりすることがある。
切断面形状の開き又は閉じは、切断面において残留応力
が解放され、この残留応力により切断面形状が変化する
ことが原因である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】切断面に生じがちな口
開き，口閉じ等の変形は、平板を折り曲げる方法で金属
異形管を製造することによって防止される。この方法
は、矩形管等の平面部をもつ異形管に適用可能である
が、全面が曲面で構成されるオーバル管には不向きであ
る。また、異形管製造工程がバッチ式になることから、
生産性も低い。そのため、図１（ａ）に示すように管幅
Ｗに対して管高さＨが小さいオーバル管１では、切断面
に口開き・口閉じ変形が発生し易い。一般的には、管幅
方向に口閉じ変形δＷが、管高さ方向に口開き変形δＨ
が発生する。この種の変形は、オーバル管１を所定寸法
に切断した後、開口端面を切断後に矯正することによっ
て解消している。切断後の矯正は、工数の増加を招き、
生産性を低下させる。また、切断面に生じる変形も、管
材の材質，肉厚，断面形状等の影響を受け、不規則なも
のである。
開き，口閉じ等の変形は、平板を折り曲げる方法で金属
異形管を製造することによって防止される。この方法
は、矩形管等の平面部をもつ異形管に適用可能である
が、全面が曲面で構成されるオーバル管には不向きであ
る。また、異形管製造工程がバッチ式になることから、
生産性も低い。そのため、図１（ａ）に示すように管幅
Ｗに対して管高さＨが小さいオーバル管１では、切断面
に口開き・口閉じ変形が発生し易い。一般的には、管幅
方向に口閉じ変形δＷが、管高さ方向に口開き変形δＨ
が発生する。この種の変形は、オーバル管１を所定寸法
に切断した後、開口端面を切断後に矯正することによっ
て解消している。切断後の矯正は、工数の増加を招き、
生産性を低下させる。また、切断面に生じる変形も、管
材の材質，肉厚，断面形状等の影響を受け、不規則なも
のである。
【０００４】不規則且つ複雑に変形した端面を個々のオ
ーバル管ごとに矯正しようとすると、能率の悪い手作業
に頼らざるを得ない。この点、切断によっても開口端面
に口開き，口閉じ等の変形が生じないロール成形方法が
望まれる。本発明は、このような問題を解消すべく案出
されたものであり、ロール成形によりオーバル管を製造
する際、一旦付与した過度の歪みを解放して目標形状に
成形することにより、切断端面に口開き・口閉じ変形が
発生しない形状精度の良好なオーバル管を得ることを目
的とする。
ーバル管ごとに矯正しようとすると、能率の悪い手作業
に頼らざるを得ない。この点、切断によっても開口端面
に口開き，口閉じ等の変形が生じないロール成形方法が
望まれる。本発明は、このような問題を解消すべく案出
されたものであり、ロール成形によりオーバル管を製造
する際、一旦付与した過度の歪みを解放して目標形状に
成形することにより、切断端面に口開き・口閉じ変形が
発生しない形状精度の良好なオーバル管を得ることを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のオーバル管成形
方法は、その目的を達成するため、複数の成形スタンド
で円筒状の素管をロール成形してオーバル管を製造する
際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素管を過度
に扁平化した後、最終成形スタンドで目標形状のオーバ
ル管に成形することを特徴とする。最終成形スタンド直
前の成形スタンドにおける過剰な扁平化では、製造しよ
うとするオーバル管の目標管幅をＷ，目標管高さをＨと
するとき、次式（１）で表される過剰扁平値Ｘを５〜４
０の範囲に維持することが好ましい。 Ｘ＝（δＷ／Ｗ＋δＨ／Ｈ）／２×１００ ・・・・（１） ただし、δＷ及びδＨは、過剰扁平による管幅Ｗ及び管
高さＨの変化で、共に常に正とする。δＷ／Ｗ及びδＨ
／Ｈは、扁平率をそれぞれ幅方向及び高さ方向で表した
ものであり、本発明ではこれらの平均を百分率表示した
パラメータＸで扁平率Ｘを定義した。
方法は、その目的を達成するため、複数の成形スタンド
で円筒状の素管をロール成形してオーバル管を製造する
際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素管を過度
に扁平化した後、最終成形スタンドで目標形状のオーバ
ル管に成形することを特徴とする。最終成形スタンド直
前の成形スタンドにおける過剰な扁平化では、製造しよ
うとするオーバル管の目標管幅をＷ，目標管高さをＨと
するとき、次式（１）で表される過剰扁平値Ｘを５〜４
０の範囲に維持することが好ましい。 Ｘ＝（δＷ／Ｗ＋δＨ／Ｈ）／２×１００ ・・・・（１） ただし、δＷ及びδＨは、過剰扁平による管幅Ｗ及び管
高さＨの変化で、共に常に正とする。δＷ／Ｗ及びδＨ
／Ｈは、扁平率をそれぞれ幅方向及び高さ方向で表した
ものであり、本発明ではこれらの平均を百分率表示した
パラメータＸで扁平率Ｘを定義した。
【０００６】
【作用】ロール成形法で金属円筒管をオーバル管に成形
するとき、軸方向に垂直な面及び平行な面内で曲げ，曲
げ戻し等の変形を受ける。また、三次元の捩り変形も発
生する。得られたオーバル管の内部には、これらの変形
に起因した応力が残留する。残留応力によって発生する
内力の総和は、オーバル管に何らかの外力を加えない限
りゼロである。このオーバル管を軸方向に垂直な面で切
断し、新たな自由表面を形成すると、外力がゼロである
にも拘らず内力はゼロにならず、切断面に力の不釣り合
いが生じる。その結果、オーバル管は、内力がゼロとな
るように切断面近傍で変形する。種々の応力のうち主と
して切断面変形を引き起こす要因となるものは、軸方向
の曲げ・曲げ戻しによる軸方向に平行な面内の応力であ
る。いま、図６のように送り方向をＸ，幅方向をＹ，板
厚方向をＺとする。このとき、Ｘ方向応力σX の外面と
内面の差ΔσX が口開き又は口閉じの変形を引き起こ
す。図６において、ＹＺ面に沿って切断すると、Ｙ方向
からみたＸＺ面の変形は、図７（ａ），Ｚ方向からみた
ＸＹ面の変形は図７（ｂ）のようになる。
するとき、軸方向に垂直な面及び平行な面内で曲げ，曲
げ戻し等の変形を受ける。また、三次元の捩り変形も発
生する。得られたオーバル管の内部には、これらの変形
に起因した応力が残留する。残留応力によって発生する
内力の総和は、オーバル管に何らかの外力を加えない限
りゼロである。このオーバル管を軸方向に垂直な面で切
断し、新たな自由表面を形成すると、外力がゼロである
にも拘らず内力はゼロにならず、切断面に力の不釣り合
いが生じる。その結果、オーバル管は、内力がゼロとな
るように切断面近傍で変形する。種々の応力のうち主と
して切断面変形を引き起こす要因となるものは、軸方向
の曲げ・曲げ戻しによる軸方向に平行な面内の応力であ
る。いま、図６のように送り方向をＸ，幅方向をＹ，板
厚方向をＺとする。このとき、Ｘ方向応力σX の外面と
内面の差ΔσX が口開き又は口閉じの変形を引き起こ
す。図６において、ＹＺ面に沿って切断すると、Ｙ方向
からみたＸＺ面の変形は、図７（ａ），Ｚ方向からみた
ＸＹ面の変形は図７（ｂ）のようになる。
【０００７】切断面変形を防止するには、残留している
応力を取り除く必要がある。本発明は、一旦図８のよう
に目的形状よりも過剰に扁平化し（Ｚ方向に圧下を加
え）、その後に目的形状に戻す（Ｙ方向に圧下を加え
る）手法によって問題を解決するものである。簡単なモ
デルとして、薄板の短軸引張り試験を考えると、図９に
おいてすでに引張りが付与された状態を示す点Ｐ1 （ε
1 ，σ1 ）は、更なる引張りを付与されると点Ｐ2 （ε
2 ，σ2 ）に至る。引き続き元の歪み状態まで戻すと、
今度は点Ｐ1 （ε1 ，σ1 ）ではなく、点Ｐ3 （ε1 ，
σ3 ）に来る。点Ｐ1 と点Ｐ3は、同じ歪みの値ε1 を
とりながら、応力の値が異なり、点Ｐ3 の応力σ3 は点
Ｐ1 の応力σ1 に比較して小さいものとなる。このと
き、点Ｐ2 の位置によって、すなわち過剰に付与する引
張りの大きさによって、点Ｐ3 の応力σ3 は正にも負に
もなる。こうした現象は、圧縮側でも同様で、過剰に付
与する圧縮の大きさによって最終的な応力の値をコント
ロールできる。
応力を取り除く必要がある。本発明は、一旦図８のよう
に目的形状よりも過剰に扁平化し（Ｚ方向に圧下を加
え）、その後に目的形状に戻す（Ｙ方向に圧下を加え
る）手法によって問題を解決するものである。簡単なモ
デルとして、薄板の短軸引張り試験を考えると、図９に
おいてすでに引張りが付与された状態を示す点Ｐ1 （ε
1 ，σ1 ）は、更なる引張りを付与されると点Ｐ2 （ε
2 ，σ2 ）に至る。引き続き元の歪み状態まで戻すと、
今度は点Ｐ1 （ε1 ，σ1 ）ではなく、点Ｐ3 （ε1 ，
σ3 ）に来る。点Ｐ1 と点Ｐ3は、同じ歪みの値ε1 を
とりながら、応力の値が異なり、点Ｐ3 の応力σ3 は点
Ｐ1 の応力σ1 に比較して小さいものとなる。このと
き、点Ｐ2 の位置によって、すなわち過剰に付与する引
張りの大きさによって、点Ｐ3 の応力σ3 は正にも負に
もなる。こうした現象は、圧縮側でも同様で、過剰に付
与する圧縮の大きさによって最終的な応力の値をコント
ロールできる。
【０００８】パイプの場合は、過剰に付与する扁平量に
よって残留する応力σx をコントロールすることができ
る。扁平が足りない場合にＸＺ面の変形は図１０（ａ）
のように、扁平が大きい場合に図１０（ｂ）のように、
適正な扁平の場合に図１０（ｃ）のようになる。本発明
で製造されるオーバル管としては、図１に示すように管
幅Ｗに比較して管高さＨが小さいものである限り、種々
の曲率で湾曲した曲面をもつことができる。たとえば、
管幅方向側を曲率一定の円弧とし、この円弧に連続する
小さな曲率の円弧で管高さ方向周面を形成しても良い。
また、円弧に限らず、楕円曲面や曲率が連続して変わる
曲面等で、オーバル管の周面形状を構成することも可能
である。目標形状のオーバル管は、たとえば図２に示し
た２スタンドのロール成形装置で製造される。このロー
ル成形装置１０は、第１スタンド１１及び第２スタンド
１２を備えており、円筒状の素管１３0 が油圧シリンダ
１４によって各スタンドに押し込まれる。
よって残留する応力σx をコントロールすることができ
る。扁平が足りない場合にＸＺ面の変形は図１０（ａ）
のように、扁平が大きい場合に図１０（ｂ）のように、
適正な扁平の場合に図１０（ｃ）のようになる。本発明
で製造されるオーバル管としては、図１に示すように管
幅Ｗに比較して管高さＨが小さいものである限り、種々
の曲率で湾曲した曲面をもつことができる。たとえば、
管幅方向側を曲率一定の円弧とし、この円弧に連続する
小さな曲率の円弧で管高さ方向周面を形成しても良い。
また、円弧に限らず、楕円曲面や曲率が連続して変わる
曲面等で、オーバル管の周面形状を構成することも可能
である。目標形状のオーバル管は、たとえば図２に示し
た２スタンドのロール成形装置で製造される。このロー
ル成形装置１０は、第１スタンド１１及び第２スタンド
１２を備えており、円筒状の素管１３0 が油圧シリンダ
１４によって各スタンドに押し込まれる。
【０００９】第１スタンド１１は、図３（ａ）に示すよ
うに上ロール１１u ，下ロール１１d ，右ロール１１r
及び左ロール１１l を組み合わせ、ロール１１u 〜１１
l で囲まれた内部を成形空間１１s としている。上ロー
ル１１u 及び下ロール１１dには、大きな曲率半径の凹
クラウンが付けられたロールが使用される。右ロール１
１r 及び左ロール１１l には、周面中央部に小さな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。第
１スタンド１１に押し込まれた素管１３0 は、ロール１
１u 〜１１l によって成形空間１１s に対応した形状に
成形される。第１スタンド１１で成形された中間材１３
1 は、目標形状に比較して過度に扁平化されている。こ
の扁平化により、大半の加工歪みが永久変形となって除
去され、中間材１３1 に残留する歪みは少なくなる。
うに上ロール１１u ，下ロール１１d ，右ロール１１r
及び左ロール１１l を組み合わせ、ロール１１u 〜１１
l で囲まれた内部を成形空間１１s としている。上ロー
ル１１u 及び下ロール１１dには、大きな曲率半径の凹
クラウンが付けられたロールが使用される。右ロール１
１r 及び左ロール１１l には、周面中央部に小さな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。第
１スタンド１１に押し込まれた素管１３0 は、ロール１
１u 〜１１l によって成形空間１１s に対応した形状に
成形される。第１スタンド１１で成形された中間材１３
1 は、目標形状に比較して過度に扁平化されている。こ
の扁平化により、大半の加工歪みが永久変形となって除
去され、中間材１３1 に残留する歪みは少なくなる。
【００１０】中管材１３1 は、次いで最終スタンド１２
で目標形状に成形される。最終スタンド１２は、図３
（ｂ）に示すように上ロール１２u ，下ロール１２d ，
右ロール１２r 及び左ロール１２l を組み合わせ、ロー
ル１２u 〜１２l で囲まれた内部を成形空間１２s とし
ている。上ロール１１u 及び下ロール１１d には、第１
スタンド１１の上下ロール１１u ，１１d よりも小さな
曲率半径の凹クラウンが付けられたロールが使用され
る。右ロール１２r 及び左ロール１２l には、第１スタ
ンド１１の左右ロール１１r ，１１l よりも大きな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。過
度に扁平化された中間材１３1 が成形空間１２s を通過
するとき、ロール１２u 〜１２l によって若干押し開か
れ、最終形状をもったオーバル管１３2 となる。最終オ
ーバル管１３2 は、一旦過度に扁平化した中間材１３1
を押し開いて成形したものであるから、残留する引張り
歪みや圧縮歪み等が逆方向の変形によって低減され、切
断面に口閉じ，口開き等の変形を発生させることがな
い。
で目標形状に成形される。最終スタンド１２は、図３
（ｂ）に示すように上ロール１２u ，下ロール１２d ，
右ロール１２r 及び左ロール１２l を組み合わせ、ロー
ル１２u 〜１２l で囲まれた内部を成形空間１２s とし
ている。上ロール１１u 及び下ロール１１d には、第１
スタンド１１の上下ロール１１u ，１１d よりも小さな
曲率半径の凹クラウンが付けられたロールが使用され
る。右ロール１２r 及び左ロール１２l には、第１スタ
ンド１１の左右ロール１１r ，１１l よりも大きな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。過
度に扁平化された中間材１３1 が成形空間１２s を通過
するとき、ロール１２u 〜１２l によって若干押し開か
れ、最終形状をもったオーバル管１３2 となる。最終オ
ーバル管１３2 は、一旦過度に扁平化した中間材１３1
を押し開いて成形したものであるから、残留する引張り
歪みや圧縮歪み等が逆方向の変形によって低減され、切
断面に口閉じ，口開き等の変形を発生させることがな
い。
【００１１】このように、第２スタンド１２の前段に当
る第１スタンド１１で過度の扁平化を施すことにより、
最終オーバル管１３2 に残留する歪みが減少され、形状
精度の良好な製品が得られる。このとき、第１スタンド
１１では、前掲した式（１）で表される過剰扁平値Ｘが
５〜４０の範囲に維持されるように扁平化の度合いを設
定することが好ましい。過剰扁平値Ｘの範囲は、本発明
者等が実験的に求めた式であるが、Ｘ＝５〜４０の条件
下でロール成形することにより、最終オーバル管１３2
における口開き・口閉じ変形が解消される。基本的に過
剰扁平値Ｘが小さいときには、管高さ側に口開き変形が
生じ易いことから、過剰扁平値Ｘを５以上にすることが
好ましい。逆に過剰扁平値Ｘが大きいと管高さ側に口閉
じ変形が生じ易く、４０を超える過剰扁平値Ｘでは扁平
が大きすぎて最終的に目的形状が得られない。更に切断
面変形量が１％以下のような要求精度の厳しいものにつ
いては、過剰扁平値Ｘを１５〜３０の範囲に設定するこ
とが好ましい。
る第１スタンド１１で過度の扁平化を施すことにより、
最終オーバル管１３2 に残留する歪みが減少され、形状
精度の良好な製品が得られる。このとき、第１スタンド
１１では、前掲した式（１）で表される過剰扁平値Ｘが
５〜４０の範囲に維持されるように扁平化の度合いを設
定することが好ましい。過剰扁平値Ｘの範囲は、本発明
者等が実験的に求めた式であるが、Ｘ＝５〜４０の条件
下でロール成形することにより、最終オーバル管１３2
における口開き・口閉じ変形が解消される。基本的に過
剰扁平値Ｘが小さいときには、管高さ側に口開き変形が
生じ易いことから、過剰扁平値Ｘを５以上にすることが
好ましい。逆に過剰扁平値Ｘが大きいと管高さ側に口閉
じ変形が生じ易く、４０を超える過剰扁平値Ｘでは扁平
が大きすぎて最終的に目的形状が得られない。更に切断
面変形量が１％以下のような要求精度の厳しいものにつ
いては、過剰扁平値Ｘを１５〜３０の範囲に設定するこ
とが好ましい。
【００１２】オーバル管は、２スタンドのロール成形機
に代え、多数のスタンドを持つロール成形機で製造する
こともできる。たとえば、４スタンドのロール成形機を
図４（ａ）に示す。このロール成形機２０は、第１〜４
スタンド２１〜２４を備え、素管２５が油圧シリンダ２
６により各スタンド２１〜２４に押し込まれる。各スタ
ンド２１〜２４は、それぞれ図４（ｂ）〜（ｅ）に示す
ように上ロール２１u 〜２４u ，下ロール２１d 〜２４
d ，右ロール２１r 〜２４r 及び左ロール２１l 〜２４
l を備えている。素管２５0 は、中間材２５1 〜２５3
を経て最終オーバル管２５4 に成形される。第２スタン
ド２２の中間材２５2 を、最終オーバル管２５4 と同じ
形状に成形しても良い。第３スタンド２３で過度に扁平
化した中間材２５3 に成形した後、最終の第４スタンド
２４で中間材２５3 を押し開く。この場合にも、式
（１）で定義される過剰扁平値Ｘを５〜４０の範囲に維
持した条件下で第３スタンド２３のロール成形を行うこ
とにより、最終オーバル管１３2 における口開き・口閉
じ変形が解消される。
に代え、多数のスタンドを持つロール成形機で製造する
こともできる。たとえば、４スタンドのロール成形機を
図４（ａ）に示す。このロール成形機２０は、第１〜４
スタンド２１〜２４を備え、素管２５が油圧シリンダ２
６により各スタンド２１〜２４に押し込まれる。各スタ
ンド２１〜２４は、それぞれ図４（ｂ）〜（ｅ）に示す
ように上ロール２１u 〜２４u ，下ロール２１d 〜２４
d ，右ロール２１r 〜２４r 及び左ロール２１l 〜２４
l を備えている。素管２５0 は、中間材２５1 〜２５3
を経て最終オーバル管２５4 に成形される。第２スタン
ド２２の中間材２５2 を、最終オーバル管２５4 と同じ
形状に成形しても良い。第３スタンド２３で過度に扁平
化した中間材２５3 に成形した後、最終の第４スタンド
２４で中間材２５3 を押し開く。この場合にも、式
（１）で定義される過剰扁平値Ｘを５〜４０の範囲に維
持した条件下で第３スタンド２３のロール成形を行うこ
とにより、最終オーバル管１３2 における口開き・口閉
じ変形が解消される。
【００１３】
実施例１：素管として、外径５０ｍｍ及び肉厚１．０ｍ
ｍのステンレス鋼溶接管を使用し、図２に示した２スタ
ンドのロール成形機１０でオーバル管を製造した。円筒
状の素管１３0 を２スタンドのロール成形機１０にセッ
トし、油圧シリンダ１４によって素管１３0 を後方から
３ｍ／分の速度で押し込んだ。前方には、過剰扁平を与
える成形スタンド１１及び目的形状を与える成形スタン
ド１２が配置されており、これによって素管１３0 が変
形して最終オーバル管１３2 となる。過剰扁平を与える
ための第１スタンド１１は、図３（ａ）に示す４本のロ
ール１１u ，１１d ，１１r ，１１l を組み合わせてい
る。これらのロールで区画された成形空間１１s の断面
は、上下左右が線対称で曲率半径が９６．７６ｍｍ及び
７．１５ｍｍの円弧の組合せによって形成されている。
ただし、第１成形スタンド１１の使い方としては、後述
のように上下ロール１１u ，１１d や左右ロール１１
r ，１１l の間隔を変えて実験したため、実際には４本
のロールで形成されるカリバーが連続せず、中間材１３
1 はロールに密着した形状とはならなかった。
ｍのステンレス鋼溶接管を使用し、図２に示した２スタ
ンドのロール成形機１０でオーバル管を製造した。円筒
状の素管１３0 を２スタンドのロール成形機１０にセッ
トし、油圧シリンダ１４によって素管１３0 を後方から
３ｍ／分の速度で押し込んだ。前方には、過剰扁平を与
える成形スタンド１１及び目的形状を与える成形スタン
ド１２が配置されており、これによって素管１３0 が変
形して最終オーバル管１３2 となる。過剰扁平を与える
ための第１スタンド１１は、図３（ａ）に示す４本のロ
ール１１u ，１１d ，１１r ，１１l を組み合わせてい
る。これらのロールで区画された成形空間１１s の断面
は、上下左右が線対称で曲率半径が９６．７６ｍｍ及び
７．１５ｍｍの円弧の組合せによって形成されている。
ただし、第１成形スタンド１１の使い方としては、後述
のように上下ロール１１u ，１１d や左右ロール１１
r ，１１l の間隔を変えて実験したため、実際には４本
のロールで形成されるカリバーが連続せず、中間材１３
1 はロールに密着した形状とはならなかった。
【００１４】一方、目的形状を得るための第２スタンド
１２は、図３（ｂ）に示す４本のロール１２u ，１２
d ，１２r ，１２l を組み合わせている。これらのロー
ルで区画された成形空間１２s の断面は、上下左右が線
対称で曲率半径が５６．８６．７６ｍｍ及び８．６６ｍ
ｍの円弧の組合せによって形成されている。第２成形ス
タンド１２によって得られる最終オーバル管１３2 は、
ロールに密着しているため、ロールカリバーと同一の断
面形状をもっていた。本実施例では、過剰扁平値Ｘと切
断面変形量との関係を知るために過剰扁平値Ｘを６水準
に変えた。過剰扁平値Ｘを変える手段としては、本来な
ら過剰扁平値Ｘに応じて実験条件の数だけ第１成形スタ
ンド１１のロールを用意することが必要であるが、ここ
では簡単にするために向かい合うロールを近付けたり、
遠ざけることによって過剰扁平値Ｘを変更した。すなわ
ち、過剰扁平値Ｘを大きくするときには上下ロール１１
u ，１１d を近付けて左右ロール１１r ，１１l を遠ざ
け、逆に過剰扁平値Ｘを小さくするときには上下ロール
１１u ，１１d を遠ざけ左右ロール１１r ，１１l を近
付けた。このようにしてオーバル管を製造した後、δＨ
及びδＷによって切断面変形量を評価して図５を得た。
この条件では過剰扁平値Ｘが２２になると、切断面変形
量が０となることが判った。
１２は、図３（ｂ）に示す４本のロール１２u ，１２
d ，１２r ，１２l を組み合わせている。これらのロー
ルで区画された成形空間１２s の断面は、上下左右が線
対称で曲率半径が５６．８６．７６ｍｍ及び８．６６ｍ
ｍの円弧の組合せによって形成されている。第２成形ス
タンド１２によって得られる最終オーバル管１３2 は、
ロールに密着しているため、ロールカリバーと同一の断
面形状をもっていた。本実施例では、過剰扁平値Ｘと切
断面変形量との関係を知るために過剰扁平値Ｘを６水準
に変えた。過剰扁平値Ｘを変える手段としては、本来な
ら過剰扁平値Ｘに応じて実験条件の数だけ第１成形スタ
ンド１１のロールを用意することが必要であるが、ここ
では簡単にするために向かい合うロールを近付けたり、
遠ざけることによって過剰扁平値Ｘを変更した。すなわ
ち、過剰扁平値Ｘを大きくするときには上下ロール１１
u ，１１d を近付けて左右ロール１１r ，１１l を遠ざ
け、逆に過剰扁平値Ｘを小さくするときには上下ロール
１１u ，１１d を遠ざけ左右ロール１１r ，１１l を近
付けた。このようにしてオーバル管を製造した後、δＨ
及びδＷによって切断面変形量を評価して図５を得た。
この条件では過剰扁平値Ｘが２２になると、切断面変形
量が０となることが判った。
【００１５】実施例２：次に、図４に示すように４つの
成形スタンド２１〜２４を備えたロール成形機２０を使
用した。前方に配置した成形スタンド２１〜２４のう
ち、第１成形スタンド２１及び第２成形スタンド２２は
目的形状を得るための成形スタンドである。ただし、こ
のままでは切断面変形が発生するため、一旦第３成形ス
タンド２３で過剰扁平を付与し、その後に再度第４成形
スタンド２４で目的形状を得る。すなわち、本実施例で
は、途中段階で一旦目的形状に成形した後で、過剰扁平
を与えている。円筒状の素管２５0 としてステンレス鋼
溶接管をロール成形機２０にセットし、油圧シリンダ２
６で素管２５0 を後方から速度３ｍ／分で押し込んだ。
図４の（ｂ）から（ｅ）に、それぞれ第１〜４成形スタ
ンド２１〜２４に使用したロールの形状を示す。
成形スタンド２１〜２４を備えたロール成形機２０を使
用した。前方に配置した成形スタンド２１〜２４のう
ち、第１成形スタンド２１及び第２成形スタンド２２は
目的形状を得るための成形スタンドである。ただし、こ
のままでは切断面変形が発生するため、一旦第３成形ス
タンド２３で過剰扁平を付与し、その後に再度第４成形
スタンド２４で目的形状を得る。すなわち、本実施例で
は、途中段階で一旦目的形状に成形した後で、過剰扁平
を与えている。円筒状の素管２５0 としてステンレス鋼
溶接管をロール成形機２０にセットし、油圧シリンダ２
６で素管２５0 を後方から速度３ｍ／分で押し込んだ。
図４の（ｂ）から（ｅ）に、それぞれ第１〜４成形スタ
ンド２１〜２４に使用したロールの形状を示す。
【００１６】第１成形スタンド２１のロール２１u ，２
１d ，２１r ，２１l で形成される曲面は、曲率半径が
５２．２４ｍｍ及び１１．０３ｍｍの円弧を組み合わせ
た形状になっている。第２成形スタンド２２のロール２
２u ，２２d ，２２r ，２２l は、第４成形スタンド２
４のロール２４u ，２４d ，２４r ，２４l と同一であ
り、何れも目的形状に一致している。過剰扁平を付与す
る第３成形スタンド２３のロール２３u ，２３d ，２３
r ，２３l は、実施例１で使用したロール１１u ，１１
d ，１１r ，１１l と同一である。第１，第２及び第４
段階で得られるパイプの断面形状２５1 ，２５2 ，２５
4は、ロールに密着するためロールカリバーと同一形状
になる。第３段階では過剰扁平値Ｘを変えるために上下
ロール２３u ，２３d や左右ロール２３r ，２３lの間
隙を変えたことから、４本のロールが連続した形状とは
ならず、成形されたパイプの断面形状２５3 は、ロール
２３u ，２３d ，２３r ，２３l のカリバーになじまな
い。このようにして素管２５0 をロール成形して得られ
たオーバル管２５4 の切断面変形量を調査したところ、
実施例１と同様に過剰扁平値Ｘが２２のとき切断面変形
が消滅していた。
１d ，２１r ，２１l で形成される曲面は、曲率半径が
５２．２４ｍｍ及び１１．０３ｍｍの円弧を組み合わせ
た形状になっている。第２成形スタンド２２のロール２
２u ，２２d ，２２r ，２２l は、第４成形スタンド２
４のロール２４u ，２４d ，２４r ，２４l と同一であ
り、何れも目的形状に一致している。過剰扁平を付与す
る第３成形スタンド２３のロール２３u ，２３d ，２３
r ，２３l は、実施例１で使用したロール１１u ，１１
d ，１１r ，１１l と同一である。第１，第２及び第４
段階で得られるパイプの断面形状２５1 ，２５2 ，２５
4は、ロールに密着するためロールカリバーと同一形状
になる。第３段階では過剰扁平値Ｘを変えるために上下
ロール２３u ，２３d や左右ロール２３r ，２３lの間
隙を変えたことから、４本のロールが連続した形状とは
ならず、成形されたパイプの断面形状２５3 は、ロール
２３u ，２３d ，２３r ，２３l のカリバーになじまな
い。このようにして素管２５0 をロール成形して得られ
たオーバル管２５4 の切断面変形量を調査したところ、
実施例１と同様に過剰扁平値Ｘが２２のとき切断面変形
が消滅していた。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、多段のロール成形機で円筒状素管からオーバル管を
製造する際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素
管を過度に扁平化することにより、加工歪みを素管の永
久変形として吸収し、最終スタンドに送り込まれる素管
の残留歪みを抑制している。そして、最終スタンドで若
干押し広げる方向にロール成形することにより、残留歪
みが解放され、切断面に口開き・口閉じ変形を生じない
オーバル管が得られる。
は、多段のロール成形機で円筒状素管からオーバル管を
製造する際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素
管を過度に扁平化することにより、加工歪みを素管の永
久変形として吸収し、最終スタンドに送り込まれる素管
の残留歪みを抑制している。そして、最終スタンドで若
干押し広げる方向にロール成形することにより、残留歪
みが解放され、切断面に口開き・口閉じ変形を生じない
オーバル管が得られる。
【図１】 オーバル管（ａ）及びその切断面に発生する
口開き・口閉じ変形（ｂ）
口開き・口閉じ変形（ｂ）
【図２】 ２スタンドのロール成形機
【図３】 同成形機における第１スタンド（ａ）及び第
２スタンド（ｂ）の成形ロール
２スタンド（ｂ）の成形ロール
【図４】 ４スタンドのロール成形機（ａ）及び第１〜
４スタンド（ｂ）〜（ｅ）の成形ロール
４スタンド（ｂ）〜（ｅ）の成形ロール
【図５】 オーバル管切断面の変形量に与える過剰扁平
値の影響
値の影響
【図６】 成形用素管に対する座標軸の取り方
【図７】 切断面の口開き・口閉じ変形
【図８】 本発明に従って切断面の変形を防止するステ
ップ
ップ
【図９】 短軸引張り試験における応力及び歪みの変化
【図１０】 過剰扁平量に応じた切断面変形の相違
１：オーバル管 δＨ：口開き変形
δＷ：口閉じ変形 １０：２スタンドのロール成形機 １１，１２：成形スタンド １１u ，１２u ：上ロー
ル １１d ，１２d ：下ロール １１r ，１２r ：右ロー
ル １１l ，１２l ：左ロール １３0 ：円筒状の素管
１３1 ：中間材 １３2 ：最終オーバル管 １４：油圧シリンダ ２０：４スタンドのロール成形機 ２１〜２４：成形スタンド ２１u 〜２４u ：上ロー
ル ２１d 〜２４d ：下ロール ２１r 〜２４r ：右ロー
ル ２１l 〜２４l ：左ロール ２５0 ：円筒状の素管 ２５1 ，２５2 ：中間材 ２５3 ：過度に扁平化し
た中間材 ２５4 最終オーバル管 ２６：油圧シリンダ
δＷ：口閉じ変形 １０：２スタンドのロール成形機 １１，１２：成形スタンド １１u ，１２u ：上ロー
ル １１d ，１２d ：下ロール １１r ，１２r ：右ロー
ル １１l ，１２l ：左ロール １３0 ：円筒状の素管
１３1 ：中間材 １３2 ：最終オーバル管 １４：油圧シリンダ ２０：４スタンドのロール成形機 ２１〜２４：成形スタンド ２１u 〜２４u ：上ロー
ル ２１d 〜２４d ：下ロール ２１r 〜２４r ：右ロー
ル ２１l 〜２４l ：左ロール ２５0 ：円筒状の素管 ２５1 ，２５2 ：中間材 ２５3 ：過度に扁平化し
た中間材 ２５4 最終オーバル管 ２６：油圧シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 克秀 兵庫県尼崎市鶴町１番地 日新製鋼株式会 社加工技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の成形スタンドで円筒状の素管をロ
ール成形してオーバル管を製造する際、最終成形スタン
ド直前の成形スタンドで素管を過度に扁平化した後、最
終成形スタンドで目標形状のオーバル管に成形すること
を特徴とする口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成
形方法。 - 【請求項２】 製造しようとするオーバル管の目標管幅
をＷ，目標管高さをＨとするとき、最終成形スタンド直
前の成形スタンドにおいて、次式で表される過剰扁平値
Ｘが５〜４０の範囲となるように、過度に扁平化する請
求項１記載のオーバル管の成形方法。 Ｘ＝（δＷ／Ｗ＋δＨ／Ｈ）／２×１００ ・・・・（１） ただし、δＷ及びδＨは、過剰扁平による管幅Ｗ及び管
高さＨの変化で、共に常に正とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06091394A JP3499282B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06091394A JP3499282B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07265944A true JPH07265944A (ja) | 1995-10-17 |
| JP3499282B2 JP3499282B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=13156105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06091394A Expired - Fee Related JP3499282B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499282B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103170522A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-06-26 | 金龙精密铜管集团股份有限公司 | 铜扁管生产线及其生产方法 |
| CN114653769A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-06-24 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种管件辊挤成形方法 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06091394A patent/JP3499282B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103170522A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-06-26 | 金龙精密铜管集团股份有限公司 | 铜扁管生产线及其生产方法 |
| CN114653769A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-06-24 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种管件辊挤成形方法 |
| CN114653769B (zh) * | 2022-04-12 | 2023-11-21 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种管件辊挤成形方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3499282B2 (ja) | 2004-02-23 |
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