JPH07308722A - テーパー付金属管・段付金属管の製造方法 - Google Patents

テーパー付金属管・段付金属管の製造方法

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JPH07308722A
JPH07308722A JP6102461A JP10246194A JPH07308722A JP H07308722 A JPH07308722 A JP H07308722A JP 6102461 A JP6102461 A JP 6102461A JP 10246194 A JP10246194 A JP 10246194A JP H07308722 A JPH07308722 A JP H07308722A
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JP
Japan
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pipe
tapered
tube stock
metal pipe
pressure
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Withdrawn
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JP6102461A
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English (en)
Inventor
Yasuo Murakami
泰雄 村上
Satoru Inoue
哲 井上
Yuichiro Komatsu
祐一郎 小松
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉・軽量のテーパー付金属管や段付金属管
を、表面疵を発生することなく寸法精度良く容易に製造
する。 【構成】 内面にテーパー面が形成された型枠11に素
管15を挿入し、素管15の両端部をシールし、素管1
5内に素管15の降伏力以上の圧力流体を供給するとと
もに素管15に対して軸方向の押込力を加えることで素
管15に円周方向の引張り応力を付加するとともに軸方
向の圧縮応力を付加して素管15を型枠11の内面に沿
わせて拡管加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、素管内に圧力流体を供
給して素管を拡管加工することによってテーパー付や段
付の金属管を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、電柱や電燈柱あるいは信号柱等の
柱体として景観を損なわないように、また美観を得るよ
うにテーパー付あるいは段付の金属管が用いられてい
る。従来、このような柱体としては例えば、コンクリー
トパイルを素材としたものが用いられている。しかし、
コンクリートパイルでは重量物となるために施工が困難
である。特に市街の狭い道路や山間部、海岸部での施工
は甚だ困難である。また、その廃棄に際してはリサイク
ル性が社会的問題としてクローズアップされようとして
いる。
【0003】このような問題点を解決するためには、柱
体を軽量で移動及び敷設が容易な金属管によって製造す
ることが望ましい。特に、美観や耐蝕性に優れているス
テンレス鋼管を素材としたテーパー管や段付管が要望さ
れている。このような要望に対して、金属管を用いてテ
ーパー管を製造する方法として、厚さ3mm以下の薄肉ス
テンレス鋼管を熱間あるいは冷間のロール圧延法によっ
てテーパー加工する方法(特開昭63−242417号
公報)、台形状の薄肉ステンレス鋼板をプレス成形する
方法(特開昭57−31431号公報)、遠心鋳造法に
よる方法(特開昭57−50264号公報)が知られて
いる。しかし、これらの方法では加工時に表面疵が発生
したり、また寸法精度が不十分であるという問題があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、薄肉・軽量
のテーパー付や段付の金属管を、表面疵を発生すること
なく、かつ寸法精度良く容易に製造することを課題とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のテーパー付金属管・段付金属管の製造方法は、内面
にテーパー面あるいは段付面が形成された型枠に素管を
挿入し、該素管の両端部をシールし、該素管内に素管の
降伏応力以上の圧力流体を供給するとともに該素管に対
して軸方向の押込力を加えることで該素管に円周方向の
引張り応力を付加するとともに軸方向の圧縮応力を付加
して該素管の外面を前記型枠の内面に沿わせることを特
徴とする。
【0006】図1は、本発明によってテーパー付金属管
や段付金属管を製造するための装置を示しており、シー
ル用ヘッド1を挟んで、一方には素管受け用ブロック2
が設けられており、他方には高圧水供給用ブロック3が
設けられている。シール用ヘッド1は、高圧水供給用ブ
ロック3とシリンダー4によって連結されており、シリ
ンダー4の駆動によって素管受け用ブロック2の方向へ
移動可能である。シール用ヘッド1の内周面には、シー
ル機構としてのリング状パッキン5及びストッパー6が
設けられている。シール用ヘッド1の内部には低圧水通
路7が設けられており、低圧水通路7はストッパー6の
先端部で開口している。
【0007】高圧水供給用ブロック3にはマンドレル8
が設けられており、マンドレル8及び高圧水供給用ブロ
ック3には、高圧水通路9が設けられている。マンドレ
ル8はシール用ヘッド1を貫通し先端にシール用ボルト
10が取付けられている。素管受け用ブロック2の上面
には、テーパー状の内面をもった型枠11が設けられて
おり、素管受け用ブロック2の内側面には、シール用ボ
ルト10と螺合するシール用ナット12が設けられてい
る。型枠11は、図2に示すように開閉可能な半割り構
造であり、クランプ14によって締め付け固定されてい
る。
【0008】15は、薄肉ステンレス鋼管である素管で
あり、素管15の一端は予めフレアー加工されており、
フレアー加工部をシール用ボルト10とシール用ナット
12によって締め付けることでシールされる。また素管
15の他端のシールは、リング状パッキン5が低圧水通
路7から供給される低圧水によってシール用ヘッド1に
設けられたテーパー面をシール用ボルト10の方向へ移
動することでシールされる。シール後は低圧水通路7の
バルブ13を閉じる。
【0009】次に、高圧水通路9に高圧水を供給すると
同時にシリンダー4を駆動してシール用ヘッド1を前方
へ押し出すと、図3に示すように、素管15は円周方向
の引張り応力と軸方向の圧縮応力を同時に受けて膨張
し、素管15は図4に示すように、型枠11の内周面に
沿う形状に拡管加工されてテーパー管15aとなる。こ
のとき、高圧水の圧力は型枠11が降伏しない圧力とす
る。拡管加工終了後は、高圧水及び低圧水を排出した
後、クランプ14を解除し型枠11を開いてシール用ヘ
ッド1を後退させ、テーパー管15aを取り出す。
【0010】なお、型枠11は、内面がテーパー面ある
いは段付面となっていればよく、例えばテーパー管や段
付管で高圧の内圧を付加される条件に耐える強度を持た
せておけばよい。
【0011】
【作用】図5は、拡管加工における素管の軸方向各部位
置(図4のA,B,Cの3箇所)の外径と円周方向付加
応力との関係を示しており、曲線Iは、図6に示すよう
に素管に円周方向の引張り力σθのみを付加し、軸方向
の圧縮力σX を付加しなかった場合を示し、曲線IIは、
素管に円周方向の引張り力σθと軸方向の圧縮力σX
を同時に付加した場合を示している。
【0012】曲線Iの場合は、拡管率が低いA部では素
管の伸びIa は全伸び(I* 印)よりもはるかに低いた
めに問題ないが、最薄肉部Cでの伸びIc は全伸び(I
* 印)に迫る値になっているために、破壊する危険性が
ある。これに対して曲線IIの場合は、最薄肉部Cでも伸
びIIc は全伸び(II* 印)よりもはるかに低いために破
壊する危険性はない。また円周方向応力σθが曲線Iと
比べてはるかに低いために高圧水の圧力が低くてもよ
い。このため、シール洩れの可能性が少ないのでシール
機構が簡単で済む。またヒステリシスによる縮径を考慮
すると、例えば曲線IIのC部において所定の管径を得る
ためには、伸びはIId が必要である。この場合、曲線I
では全伸び(I* 印)と同等になるため素管が破壊する
ことになるが、曲線IIではIId とII* が離れているため
余裕をもって拡管することができる。
【0013】次に、高圧水の圧力の調整方法を図7を参
照して説明する。図7は拡管時間と拡管応力Pの関係を
示しており、図中PO は低圧水満水時の圧力、PY は素
管の降伏力に相当する圧力、PEmaxは素管の最薄肉部C
の降伏力に相当する圧力を示しており、PY 及びPEmax
は下記の(1)式及び(2)式によって求められる。 PY =2σY ×ti /Di ・・・ (1) σY ;素管の降伏力 ti ;素管の初期肉厚 Di ;素管の初期外径 PEmax=2×0.8×σEO×tO /DO ・・・ (2) σEO;最薄肉部Cの降伏力 tO ;最薄肉部Cの肉厚 DO ;最薄肉部Cの外径
【0014】高圧水の圧力は素管の最薄肉部が降伏力P
Emaxになるように設定し、高圧水を素管内に供給する
と、素管内に付加される圧力は、図7に示すようにPO
から時間経過とともに上昇して素管の降伏力PY とな
り、時間τE が経過すると素管内に付加される圧力は、
最薄肉部の降伏力PEmaxとなる。圧力PEmaxを時間τH
だけ保持した後に解除する。保持時間τH は、図5に示
した素管のヒステリシスを考慮して設定することができ
る。
【0015】次に、素管内に付加する軸方向の圧縮力F
は、下記の(3)式によって求められる。 F=S×σY ・・・ (3) S;素管の初期断面積 σY ;素管の降伏力 軸方向の圧縮力Fを付加して時間τE だけ保持し、圧力
Pが素管の最薄肉部の降伏力PEmaxに達したH点で解除
する。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。素
管として、SUS304ステンレス鋼管を用い、図1に
示した装置を用いて薄肉テーパー付鋼管を製造した。
【0017】型枠 内径;103〜150mm 長さ;7500mm 内面テーパー率;(150−103)/(2×750
0)×100=0.313% 素管 外径;100mm 肉厚;2mm 長さ;8000mm 拡管条件 低圧水圧力;30kgf/cm2 素管の最薄肉部の降伏力PEmax;672.7kgf/cm2 素管が降伏するまでの時間τE ;5sec 保持時間τH ;10sec 素管軸方向押込力;18.5Ton
【0018】上記の条件で製造した薄肉テーパー付鋼管
の寸法特性を表1に示す。表1のように、実施例によれ
ば、狙い通りの外径、肉厚及びテーパー率の薄肉テーパ
ー付鋼管が得られた。なお、以上の説明ではテーパー付
鋼管の例をあげたが、型枠の内面形状を種々変えること
で、段付管や断面多角管を製造できる。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
素管に円周方向引張り力と軸方向圧縮力を同時に付加す
ることで、素管の伸び率を低く抑えることができる。こ
のため、拡管率が高い最薄肉部でも伸び率が全伸びより
もはるかに低くなるため難加工性のステンレス鋼であっ
ても素管が破壊する危険性が少ない。また素管を型管の
内面に沿わせて加工するために、素管の表面に疵を付け
ることなく、また寸法精度良く製造することができる。
このため、美観や耐蝕性に優れた軽量の電柱や電燈柱あ
るいは信号柱を安定して製造できる。
【0021】また、円周方向応力も小さくて済むため
に、高圧水の圧力が低くてもよい。このため、シール洩
れの虞が少ないためにシール機構が簡単で済む。また、
一つの工程でテーパー管や段付管を製造できるため、そ
の所要時間は短時間で済むため生産性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための装置例を示す断面図で
ある。
【図2】図1のY−Y切断線の断面図である。
【図3】素管に付加される応力の方向を示す図である。
【図4】本発明によって製造されたテーパー付管の断面
図である。
【図5】拡管加工における素管の外径と内周方向応力σ
θの関係を示す図である。
【図6】拡管加工における内周方向応力σθと軸方向応
力σX の関係を示す図である。
【図7】拡管加工における拡管圧力Pと拡管時間との関
係を示す図である。
【符号の説明】
1 シール用ヘッド 2 素管受け用ブロック 3 高圧水供給用ブロック 4 シリンダー 5 リング状パッキン 6 ストッパー 7 低圧水通路 8 マンドレル 9 高圧水通路 10 シール用ボルト 11 型枠 12 シール用ナット 13 バルブ 14 クランプ 15 素管(ステンレス鋼管)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】次に、高圧水の圧力の調整方法を図7を参
照して説明する。図7は拡管時間と拡管応力Pの関係を
示しており、図中PO は低圧水満水時の圧力、PY は素
管の降伏力に相当する圧力、PEmax型枠の最薄肉部C
の降伏力に相当する圧力より小さい圧力たとえば80%
圧力を示しており、PY 及びPEm axは下記の(1)式及
び(2)式によって求められる。 PY =2σY ×ti /Di ・・・ (1) σY ;素管の降伏力 ti ;素管の初期肉厚 Di ;素管の初期外径 PEmax=2×0.8×σEO×tO /DO ・・・ (2) σEO;最薄肉部Cの降伏力 tO ;最薄肉部Cの肉厚 DO ;最薄肉部Cの外径
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】高圧水の圧力は型枠の最薄肉部Cが降伏し
ない圧力Emaxになるように(2)式で設定し、高圧水
を素管内に供給すると、素管内に付加される圧力は、図
7に示すようにPO から時間経過とともに上昇して素管
の降伏力PY となり、時間τE が経過すると素管内に付
加される圧力は、PEmaxとなる。圧力PEmaxを時間τH
だけ保持した後に解除する。保持時間τH は、図5に示
した素管のヒステリシスを考慮して設定することができ
る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面にテーパー面あるいは段付面が形成
    された型枠に素管を挿入し、該素管の両端部をシール
    し、該素管内に素管の降伏力以上の圧力流体を供給する
    とともに該素管に対して軸方向の押込力を加えること
    で、該素管に円周方向の引張り応力を付加するとともに
    軸方向の圧縮応力を付加して該素管の外面を前記型枠の
    内面に沿わせることを特徴とするテーパー付金属管・段
    付金属管の製造方法。
JP6102461A 1994-05-17 1994-05-17 テーパー付金属管・段付金属管の製造方法 Withdrawn JPH07308722A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100438011B1 (ko) * 2001-05-31 2004-06-30 설병헌 원추형의 이경관 제조장치
CN104624716A (zh) * 2014-12-24 2015-05-20 中核(天津)科技发展有限公司 截面逐渐增大的镰形管一次成型方法及成型装置
CN111974865A (zh) * 2020-07-27 2020-11-24 佛山市永恒液压机械有限公司 一种卡压管成型设备
JPWO2019163190A1 (ja) * 2018-02-23 2021-02-04 住友重機械工業株式会社 成形装置

Cited By (5)

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Effective date: 20010731