JPH0739965A - 中空一体金属要素の製造方法 - Google Patents
中空一体金属要素の製造方法Info
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- JPH0739965A JPH0739965A JP3032300A JP3230091A JPH0739965A JP H0739965 A JPH0739965 A JP H0739965A JP 3032300 A JP3032300 A JP 3032300A JP 3230091 A JP3230091 A JP 3230091A JP H0739965 A JPH0739965 A JP H0739965A
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- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
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- B21D26/043—Means for controlling the axial pusher
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に銅または銅合金からなる金属パイプから
高度に曲った側壁を有する中空一体金属要素の製造方
法。 【構成】 筒状パイプを、適宜形状に形成された２つの
金型間で永久変形して拡開し、パイプの内部に流体圧を
直接に付与すると同時にパイプの両端部に軸方向圧力を
付与し、金型内部に所望の輪郭を有し序々に寸法の増加
するモールドに挿入する連続工程により所望の仕上り形
状とする。
高度に曲った側壁を有する中空一体金属要素の製造方
法。 【構成】 筒状パイプを、適宜形状に形成された２つの
金型間で永久変形して拡開し、パイプの内部に流体圧を
直接に付与すると同時にパイプの両端部に軸方向圧力を
付与し、金型内部に所望の輪郭を有し序々に寸法の増加
するモールドに挿入する連続工程により所望の仕上り形
状とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は中空一体金属要素の製造
方法に関し、特に、原子核加速器の共鳴空洞部用の、銅
または銅合金からなり、高度に曲った側壁を有する中空
一体金属要素の製造方法に関する。ここに、また以下
に、「一体要素」の語はいかなる種類の結合部も有せず
一体に形成された要素を意味するものである。
方法に関し、特に、原子核加速器の共鳴空洞部用の、銅
または銅合金からなり、高度に曲った側壁を有する中空
一体金属要素の製造方法に関する。ここに、また以下
に、「一体要素」の語はいかなる種類の結合部も有せず
一体に形成された要素を意味するものである。
【０００２】
【従来の技術】種々の技術的手段が、そして高度に複雑
な原子核加速器の共鳴空洞部を製造する方法が、所望の
中空要素を製造するために知られており、この要素は高
精度および高表面仕上げがされている。例えば、多数の
実質的に楕円体または放物体のセルからなる共鳴空洞部
にあっては、その両端部がセルの軸線と同軸状の円筒状
のマウスまたは「アイリス」に連結した多数の楕円体ま
たは放物体のセルからなっている。現在各セルは２つの
ボール形状をした半体のセルから形成されており、これ
ら半体のセルは銅または銅合金シートを引抜きそしてセ
ル軸線に直交し前述のアイリスを通る最大直径線に沿っ
て互いに溶接されている。
な原子核加速器の共鳴空洞部を製造する方法が、所望の
中空要素を製造するために知られており、この要素は高
精度および高表面仕上げがされている。例えば、多数の
実質的に楕円体または放物体のセルからなる共鳴空洞部
にあっては、その両端部がセルの軸線と同軸状の円筒状
のマウスまたは「アイリス」に連結した多数の楕円体ま
たは放物体のセルからなっている。現在各セルは２つの
ボール形状をした半体のセルから形成されており、これ
ら半体のセルは銅または銅合金シートを引抜きそしてセ
ル軸線に直交し前述のアイリスを通る最大直径線に沿っ
て互いに溶接されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】寸法的な正確さを高め
そして表面仕上げを最適に（気泡、割れ目、含有物、酸
化物等を含まない）とするため、２つの半体セルは、例
えば電子線ビームまたは同様の、非常に複雑な装置を用
いて溶接されねばならず、それらを用いたとしてもやは
りある種の問題が残っている。高度の精密さおよび表面
仕上げの中空要素を製造するために用いられている引抜
いた半体セルを電子線ビーム溶接し、または同様の方法
を含む公知の方法を適用することは、製造コストが高く
製造欠陥を十分になくすことができず、従って非常に高
度に複雑な製造方法となり、また主として溶接設備の採
用により著しく大きなスペースを必要とする。
そして表面仕上げを最適に（気泡、割れ目、含有物、酸
化物等を含まない）とするため、２つの半体セルは、例
えば電子線ビームまたは同様の、非常に複雑な装置を用
いて溶接されねばならず、それらを用いたとしてもやは
りある種の問題が残っている。高度の精密さおよび表面
仕上げの中空要素を製造するために用いられている引抜
いた半体セルを電子線ビーム溶接し、または同様の方法
を含む公知の方法を適用することは、製造コストが高く
製造欠陥を十分になくすことができず、従って非常に高
度に複雑な製造方法となり、また主として溶接設備の採
用により著しく大きなスペースを必要とする。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、所与の形状でありしか
も最適な精密さおよび表面仕上げとなった中空要素を製
造する方法を提供することであり、その方法は簡単で経
済的であって、非常に僅かなスペースの使用機械のみを
用いて実施でき、特に、本発明は如何なる種類の接続部
を有さず、従って、溶接を必要としない中空一体要素の
製造方法に関する。
も最適な精密さおよび表面仕上げとなった中空要素を製
造する方法を提供することであり、その方法は簡単で経
済的であって、非常に僅かなスペースの使用機械のみを
用いて実施でき、特に、本発明は如何なる種類の接続部
を有さず、従って、溶接を必要としない中空一体要素の
製造方法に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した目的に鑑み、本
発明によれば、互いに接触状態に閉じたときに、仕上っ
た要素と同じ輪郭の空洞部を画定するよう設計された２
つの金型の間に所定長さの筒状パイプを置き；該パイプ
の内側に所与の流体圧を直接に付与し；該流体圧と同時
に前記パイプの両端部に軸方向圧力を付与して該パイプ
を永久変形させ且つ半径方向に拡開させることを特徴と
する中空一体金属要素の製造方法が提供される。
発明によれば、互いに接触状態に閉じたときに、仕上っ
た要素と同じ輪郭の空洞部を画定するよう設計された２
つの金型の間に所定長さの筒状パイプを置き；該パイプ
の内側に所与の流体圧を直接に付与し；該流体圧と同時
に前記パイプの両端部に軸方向圧力を付与して該パイプ
を永久変形させ且つ半径方向に拡開させることを特徴と
する中空一体金属要素の製造方法が提供される。
【０００６】
【実施例】本発明の限定的でない２つの実施例を添付図
面を参照して以下に説明する。図１は本発明の方法を用
いて製造された中空一体要素の斜視図、図２は図１に示
す要素を製造するための半加工状態を示す一部断面とし
た正面図、図３は本発明による方法を示す概略断面図、
図４から図７は本発明に係る方法の種々の工程を示す断
面図、図８は本発明による方法の第一実施例の一層詳細
な断面図、図９は本発明の方法の第二実施例の一層詳細
な断面図である。
面を参照して以下に説明する。図１は本発明の方法を用
いて製造された中空一体要素の斜視図、図２は図１に示
す要素を製造するための半加工状態を示す一部断面とし
た正面図、図３は本発明による方法を示す概略断面図、
図４から図７は本発明に係る方法の種々の工程を示す断
面図、図８は本発明による方法の第一実施例の一層詳細
な断面図、図９は本発明の方法の第二実施例の一層詳細
な断面図である。
【０００７】図１および図２を参照して、本発明の方法
は如何なる形状および寸法の中空一体要素を、所与の長
さの真直ぐな一体形の（すなわち、如何なる種類の接続
をも有してない）パイプ２であって、例えば、押出し、
転造または引抜きにより、金属、特に、銅または銅合
金、から製造されたものから中空一体要素を製造する方
法に関する。本発明による方法は、表面仕上げ（例え
ば、パイプの機械仕上げに引続くもの）が仕上った中空
要素に適用し得るものである限り溶接パイプを使用する
ことを排除するものではない。特に、本発明による方法
は、原子核加速器用共鳴空洞部を製造するためのセルか
らなる要素１の製造に関して説明され、このセルは２つ
の対向する同軸状の、実質的に円柱状のマウスまたはア
イリス３、４を有しており、これらマウスまたはアイリ
ス３、４の間に環状の凸状部分５が形成されており、凸
状部分５は高度に曲った側壁を有し、回転体形状、例え
ば放物体または楕円体形状をしており、その軸線はマウ
ス３および４を貫通している。本発明の方法は勿論いか
なる形状の中空要素の製造にも採用してもよい。
は如何なる形状および寸法の中空一体要素を、所与の長
さの真直ぐな一体形の（すなわち、如何なる種類の接続
をも有してない）パイプ２であって、例えば、押出し、
転造または引抜きにより、金属、特に、銅または銅合
金、から製造されたものから中空一体要素を製造する方
法に関する。本発明による方法は、表面仕上げ（例え
ば、パイプの機械仕上げに引続くもの）が仕上った中空
要素に適用し得るものである限り溶接パイプを使用する
ことを排除するものではない。特に、本発明による方法
は、原子核加速器用共鳴空洞部を製造するためのセルか
らなる要素１の製造に関して説明され、このセルは２つ
の対向する同軸状の、実質的に円柱状のマウスまたはア
イリス３、４を有しており、これらマウスまたはアイリ
ス３、４の間に環状の凸状部分５が形成されており、凸
状部分５は高度に曲った側壁を有し、回転体形状、例え
ば放物体または楕円体形状をしており、その軸線はマウ
ス３および４を貫通している。本発明の方法は勿論いか
なる形状の中空要素の製造にも採用してもよい。
【０００８】図３を参照して、所与の形状の中空要素１
は所定長さのパイプ２（以下単に「パイプ」２という）
から作られ、このパイプは市販のパイプを所定寸法に切
断（そしてできるならば更に機械加工し）して造られて
おり、このパイプ２は永久変形されて拡開され、そし
て、それに伴い長さが短縮され、パイプ２を形成してい
るメタルを再分配する。本発明によれば、このことは、
いかなる公知のプレス（図示せず）および可変圧Ｐの加
圧流体源、例えば公知のポンプ（またはハイドローリッ
クアクュムレイター）（図示せず）を用いて、そして公
知の流体成型技術（ハイドロフォーミング技術）により
行われる。前述のプレスは２つの金型９、１０を提供
し、金型９、１０は対向しておりそして所与の凹部１１
を有している。そして２つの対向したピストン１２、１
４が、図示した実施例においては、互いに同軸状に配置
されている。金型９、１０は一方が他方の頂部で閉じて
（図３）内部に形成され且つ仕上り要素１の輪郭と実質
的に同じ輪郭を有する空洞１５が近接し対向する凹部１
１により画定されていてもよい。
は所定長さのパイプ２（以下単に「パイプ」２という）
から作られ、このパイプは市販のパイプを所定寸法に切
断（そしてできるならば更に機械加工し）して造られて
おり、このパイプ２は永久変形されて拡開され、そし
て、それに伴い長さが短縮され、パイプ２を形成してい
るメタルを再分配する。本発明によれば、このことは、
いかなる公知のプレス（図示せず）および可変圧Ｐの加
圧流体源、例えば公知のポンプ（またはハイドローリッ
クアクュムレイター）（図示せず）を用いて、そして公
知の流体成型技術（ハイドロフォーミング技術）により
行われる。前述のプレスは２つの金型９、１０を提供
し、金型９、１０は対向しておりそして所与の凹部１１
を有している。そして２つの対向したピストン１２、１
４が、図示した実施例においては、互いに同軸状に配置
されている。金型９、１０は一方が他方の頂部で閉じて
（図３）内部に形成され且つ仕上り要素１の輪郭と実質
的に同じ輪郭を有する空洞１５が近接し対向する凹部１
１により画定されていてもよい。
【０００９】本発明によれば、パイプ２は金型９、１０
間に置かれ、その両端１６、１８はピストン１２、１４
と流体に対して密封状態で協動し、従って接触端１６、
１８はパイプ２の各軸方向肩部として作用する。次い
で、所与の流体圧Ｐがパイプ２の内部に（例えば、その
内部に加圧流体をパイプにより供給して）付与され、そ
して同時に、所与の軸方向圧力Ｆがピストン１２、１４
によって端部１６、１８に加えられ、パイプ２を軸方向
に圧縮する。図３において、圧力Ｐは小さな黒矢印によ
り示されており、そして圧力Ｆは白抜き矢印によって示
されている。本発明の他の特徴により、ピストン１２、
１４に付与される圧力Ｆ、パイプ２内の流体圧Ｐにより
ピストン１２、１４に作用する圧力よりも大きくなって
おり、この形成工程を通じて、パイプ２に作用する軸方
向圧力Ｆおよびパイプの内部に作用する圧力Ｆは１以上
の所定の比となり、従って永久的にパイプ２を短縮する
ように選定されている。
間に置かれ、その両端１６、１８はピストン１２、１４
と流体に対して密封状態で協動し、従って接触端１６、
１８はパイプ２の各軸方向肩部として作用する。次い
で、所与の流体圧Ｐがパイプ２の内部に（例えば、その
内部に加圧流体をパイプにより供給して）付与され、そ
して同時に、所与の軸方向圧力Ｆがピストン１２、１４
によって端部１６、１８に加えられ、パイプ２を軸方向
に圧縮する。図３において、圧力Ｐは小さな黒矢印によ
り示されており、そして圧力Ｆは白抜き矢印によって示
されている。本発明の他の特徴により、ピストン１２、
１４に付与される圧力Ｆ、パイプ２内の流体圧Ｐにより
ピストン１２、１４に作用する圧力よりも大きくなって
おり、この形成工程を通じて、パイプ２に作用する軸方
向圧力Ｆおよびパイプの内部に作用する圧力Ｆは１以上
の所定の比となり、従って永久的にパイプ２を短縮する
ように選定されている。
【００１０】圧力Ｐおよび軸方向圧力Ｆは組み合わさっ
てパイプ２の側面を外側に膨らませ永久変形させて凸状
部５を作る。圧力ＰおよびＦが増加するに従い、凸状部
５はどんどん大きくなり、パイプ２はそれが凹部１１の
内壁面に接触するまで序々に拡開し、凹部１１の内壁面
に対してパイプ２は押圧されて空洞１５の形状および輪
郭を正確に転写する。圧力Ｐが除去されそして金型９、
１０が分離されると、空洞１５と厳密に同じ形状をした
中空一体要素が製造される。
てパイプ２の側面を外側に膨らませ永久変形させて凸状
部５を作る。圧力ＰおよびＦが増加するに従い、凸状部
５はどんどん大きくなり、パイプ２はそれが凹部１１の
内壁面に接触するまで序々に拡開し、凹部１１の内壁面
に対してパイプ２は押圧されて空洞１５の形状および輪
郭を正確に転写する。圧力Ｐが除去されそして金型９、
１０が分離されると、空洞１５と厳密に同じ形状をした
中空一体要素が製造される。
【００１１】本出願人により行われたテストによれば、
現在のハイドロフォーミング技術（すなわち金型９、１
０間のパイプ２の内部に圧力Ｐのみを付与するもの）を
用いると、パイプ２は予め部分的に側壁を薄くする（ピ
ンチングする）ことなしには要素に通常要求される形状
となるように十分に変形させることができず上述のピン
チングにより製造線に沿ってパイプ２に欠陥が生じる。
一方、本発明による方法（適宜組合わせた軸方向および
内部圧力）によれば、パイプ２はピンチングを遅らせる
ことにより著しく変形される。本発明の他の特徴によれ
ば、各工程において凸状部５を序々に増加させ、従っ
て、パイプ２の軸方向長さを減少させ、上述のようにパ
イプを（膨らましおよび軸方向圧力の組合わせで）上述
のように永久変形させることにより、パイプ２は約２０
０％（大雑把にその初期の直径の３倍まで）拡開するこ
とができる。
現在のハイドロフォーミング技術（すなわち金型９、１
０間のパイプ２の内部に圧力Ｐのみを付与するもの）を
用いると、パイプ２は予め部分的に側壁を薄くする（ピ
ンチングする）ことなしには要素に通常要求される形状
となるように十分に変形させることができず上述のピン
チングにより製造線に沿ってパイプ２に欠陥が生じる。
一方、本発明による方法（適宜組合わせた軸方向および
内部圧力）によれば、パイプ２はピンチングを遅らせる
ことにより著しく変形される。本発明の他の特徴によれ
ば、各工程において凸状部５を序々に増加させ、従っ
て、パイプ２の軸方向長さを減少させ、上述のようにパ
イプを（膨らましおよび軸方向圧力の組合わせで）上述
のように永久変形させることにより、パイプ２は約２０
０％（大雑把にその初期の直径の３倍まで）拡開するこ
とができる。
【００１２】本発明によれば上述の工程は、パイプ２に
軸方向圧Ｆおよび内部流体圧Ｐを同時に作用させて、そ
してパイプ２の変形を案内させるための各環状インサー
ト２０を図４から６に示すように金型９、１０間に選択
的に挿入して行われる。図示した実施例において、これ
らインサートは符号２０ａ、２０ｂ、２０ｃで示す３つ
であり、所与の、序々に増加する、曲った半径方向輪郭
があり、これに対してパイプ２が金型９、１０の壁に対
して最終的にモールドされる前の工程において部分的に
モールドされる。各部分的な半径方向変形工程およびそ
の次の工程との間において、変形されたパイプ２の材質
に応じた公知の方法により冷間塑性変形により発生され
た歪み硬化および内部応力を除去するための再結晶化焼
鈍が行われる。更に、最終的な形状を得るために必要と
される部分的変形工程の数を最小とするために、すなわ
ち各工程において、一様厚さ（およびパイプ破損を防
ぎ）ながら可能である最大量の変形を行うために、環状
インサート２０が赤道線（すなわち対称軸に直交する
面）に沿って置かれ、環状インサート２０はパイプ２の
内部方向に曲っている側壁を有する中央環状部を有する
半径方向凸状部５をパイプ２に形成するための凸状内側
半径輪郭２１を呈している。対向軸端部において、イン
サート２０は凸状部２１の近傍においてまた凸状部２１
に繋がって凹んだ内部半径輪郭２２を呈している。各部
分変形工程においてパイプ２に形成された凸状部５は、
各工程においてインサート２０により空洞部１５内に画
定され図４、図５および図６において符号２４、２５、
２６で示される空洞部形状を呈している。
軸方向圧Ｆおよび内部流体圧Ｐを同時に作用させて、そ
してパイプ２の変形を案内させるための各環状インサー
ト２０を図４から６に示すように金型９、１０間に選択
的に挿入して行われる。図示した実施例において、これ
らインサートは符号２０ａ、２０ｂ、２０ｃで示す３つ
であり、所与の、序々に増加する、曲った半径方向輪郭
があり、これに対してパイプ２が金型９、１０の壁に対
して最終的にモールドされる前の工程において部分的に
モールドされる。各部分的な半径方向変形工程およびそ
の次の工程との間において、変形されたパイプ２の材質
に応じた公知の方法により冷間塑性変形により発生され
た歪み硬化および内部応力を除去するための再結晶化焼
鈍が行われる。更に、最終的な形状を得るために必要と
される部分的変形工程の数を最小とするために、すなわ
ち各工程において、一様厚さ（およびパイプ破損を防
ぎ）ながら可能である最大量の変形を行うために、環状
インサート２０が赤道線（すなわち対称軸に直交する
面）に沿って置かれ、環状インサート２０はパイプ２の
内部方向に曲っている側壁を有する中央環状部を有する
半径方向凸状部５をパイプ２に形成するための凸状内側
半径輪郭２１を呈している。対向軸端部において、イン
サート２０は凸状部２１の近傍においてまた凸状部２１
に繋がって凹んだ内部半径輪郭２２を呈している。各部
分変形工程においてパイプ２に形成された凸状部５は、
各工程においてインサート２０により空洞部１５内に画
定され図４、図５および図６において符号２４、２５、
２６で示される空洞部形状を呈している。
【００１３】図８に詳細に示す第１の方法においては、
パイプ２は各工程において金型９、１０の間に置かれて
永久的に変形され、ここで金型９、１０は一方が他方の
頂部にロックされておりそしてプレス（図示せず）の各
要素３０に支持されており、各支持要素３０はボルト３
１により締着されている。
パイプ２は各工程において金型９、１０の間に置かれて
永久的に変形され、ここで金型９、１０は一方が他方の
頂部にロックされておりそしてプレス（図示せず）の各
要素３０に支持されており、各支持要素３０はボルト３
１により締着されている。
【００１４】パイプ２の両端部１６、１８は金型９、１
０から各対応する孔４０を通って突出しており、それぞ
れ対応する両端部１６、１８の内部に挿入されたピスト
ン１２、１４と横方向に協動し且つ外部方向には半径方
向の拡大を防止している要素３０と協動する。ピストン
１２、１４はそれぞれ外側密封リング４１を有してお
り、密封リング４１は両端部１６、１８の内表面と協動
して流体密封状態にパイプ２を密封している。ピストン
１２、１４は、更にそれぞれ両端部１６、１８のエッジ
が係合している環状肩部４２およびそれぞれ通路を形成
しておりその通路によってパイプ２の内部に加圧流体が
供給される貫通孔４４を有している。
０から各対応する孔４０を通って突出しており、それぞ
れ対応する両端部１６、１８の内部に挿入されたピスト
ン１２、１４と横方向に協動し且つ外部方向には半径方
向の拡大を防止している要素３０と協動する。ピストン
１２、１４はそれぞれ外側密封リング４１を有してお
り、密封リング４１は両端部１６、１８の内表面と協動
して流体密封状態にパイプ２を密封している。ピストン
１２、１４は、更にそれぞれ両端部１６、１８のエッジ
が係合している環状肩部４２およびそれぞれ通路を形成
しておりその通路によってパイプ２の内部に加圧流体が
供給される貫通孔４４を有している。
【００１５】インサート２０を金型９、１０の内部に挿
入した後で、パイプ２はピストン１２、１４を同時に互
いに移動させそして同時に加圧流体、例えば油または
水、をパイプ２の内部にピストン１２、１４の一方また
は双方を通して（貫通孔４４を通じて）供給してパイプ
２にピストン１２、１４により作用する軸方向圧力Ｆお
よびパイプ２の内部に供給された加圧流体により作用さ
れる内部圧力Ｐの双方を作用させる。この第１段階にお
いてはパイプ２はまだ変形されておらずそして形状は円
筒状であり、金型９、１０にインサート２０ａが装着さ
れ、インサート２０ａは第１段階の終りにおいて、そし
てパイプ２内部の加圧流体を（例えば孔４４の一方また
は双方を通じて）抜き出した後に、空洞部２４と同じ形
状の半径方向凸状部５を有する長さが短くなったパイプ
２からなるブランクとなる。
入した後で、パイプ２はピストン１２、１４を同時に互
いに移動させそして同時に加圧流体、例えば油または
水、をパイプ２の内部にピストン１２、１４の一方また
は双方を通して（貫通孔４４を通じて）供給してパイプ
２にピストン１２、１４により作用する軸方向圧力Ｆお
よびパイプ２の内部に供給された加圧流体により作用さ
れる内部圧力Ｐの双方を作用させる。この第１段階にお
いてはパイプ２はまだ変形されておらずそして形状は円
筒状であり、金型９、１０にインサート２０ａが装着さ
れ、インサート２０ａは第１段階の終りにおいて、そし
てパイプ２内部の加圧流体を（例えば孔４４の一方また
は双方を通じて）抜き出した後に、空洞部２４と同じ形
状の半径方向凸状部５を有する長さが短くなったパイプ
２からなるブランクとなる。
【００１６】焼鈍後に、前記ブランクは同様な方法によ
って第２工程を受け、今回はインサート２０ｂが金型
９、１０の内部に用いられる。空洞部２５は空洞部２４
に比較して広くなっており異なる輪郭を呈しており、パ
イプ２の凸状部５は更に拡開されそして空洞部２５の形
状を転写するように再度モールドされる。最後に、再度
焼鈍した後に、金型９、１０内部のインサート２０ｃを
用いた変形および最終焼鈍が行われ、そしてパイプ２は
その凸状部５が今や空洞部２６と同じ形状を呈してお
り、このパイプ２は金型９、１０の間に直接置かれそし
て最終（第４回）の永久変形工程を受け、この工程にお
いては内部圧力Ｐのみが加えられ、軸方向圧力Ｆはパイ
プ２を短縮することなく内部圧力Ｐと釣合うようなレベ
ルの圧力に保たれる。この第４工程の終りにおいて、凸
状部５は空洞部１５と同じ形状を呈し、すなわち図示し
た限定的でない実施例においては、凸状部５の中央部の
内側曲線はなくなっている（これは比較的少量の変形を
行うようにすることにより上記第４工程によって行え
る）。この第４工程の終りにおいて、従って、両端部１
６、１８を所定寸法に切断した後に、中空の要素１が所
望の形状および寸法に製造され、その表面仕上げは良好
であり何らの結合部はない。
って第２工程を受け、今回はインサート２０ｂが金型
９、１０の内部に用いられる。空洞部２５は空洞部２４
に比較して広くなっており異なる輪郭を呈しており、パ
イプ２の凸状部５は更に拡開されそして空洞部２５の形
状を転写するように再度モールドされる。最後に、再度
焼鈍した後に、金型９、１０内部のインサート２０ｃを
用いた変形および最終焼鈍が行われ、そしてパイプ２は
その凸状部５が今や空洞部２６と同じ形状を呈してお
り、このパイプ２は金型９、１０の間に直接置かれそし
て最終（第４回）の永久変形工程を受け、この工程にお
いては内部圧力Ｐのみが加えられ、軸方向圧力Ｆはパイ
プ２を短縮することなく内部圧力Ｐと釣合うようなレベ
ルの圧力に保たれる。この第４工程の終りにおいて、凸
状部５は空洞部１５と同じ形状を呈し、すなわち図示し
た限定的でない実施例においては、凸状部５の中央部の
内側曲線はなくなっている（これは比較的少量の変形を
行うようにすることにより上記第４工程によって行え
る）。この第４工程の終りにおいて、従って、両端部１
６、１８を所定寸法に切断した後に、中空の要素１が所
望の形状および寸法に製造され、その表面仕上げは良好
であり何らの結合部はない。
【００１７】他の方法によれば、パイプ２は図９に示す
固定部を用いて変形され、この固定部は図８の固定部と
実質的に類似しており、図９の固定部の各要素のうち図
８に示すものと同様または類似のものについては同様の
符号を用いて示している。この場合に、しかしながら、
金型９、１０は近傍のピストン１２、１４と実質的に一
体的に保持されており、開いている金型により変形が行
われる。特に、ピストン１４は固定されており、通路４
４を呈しており、そして金型１０を支持要素３０により
一体的に支持している。一方、ピストン１２は軸方向に
移動可能であり第２の通路４４を呈しており、公知の方
法（図示せず）により機械的またはその他の制御方法に
より可動要素５０に支持された金型に連結している。
固定部を用いて変形され、この固定部は図８の固定部と
実質的に類似しており、図９の固定部の各要素のうち図
８に示すものと同様または類似のものについては同様の
符号を用いて示している。この場合に、しかしながら、
金型９、１０は近傍のピストン１２、１４と実質的に一
体的に保持されており、開いている金型により変形が行
われる。特に、ピストン１４は固定されており、通路４
４を呈しており、そして金型１０を支持要素３０により
一体的に支持している。一方、ピストン１２は軸方向に
移動可能であり第２の通路４４を呈しており、公知の方
法（図示せず）により機械的またはその他の制御方法に
より可動要素５０に支持された金型に連結している。
【００１８】パイプ２はその両端１６、１８が金型９、
１０の貫通孔４０に流体に対し密封状態に挿入されるよ
う開いた金型９、１０間に置かれてそして軸方向肩部４
２をピストン１４に係合させる。端部１６、１８は軸方
向肩部４２および密封リング４１と協動してそして外部
においては支持要素３０および半径方向要素５０と協動
し、これらは前述の場合におけると同様にパイプ２の永
久変形中の両端部の少なくとも一部が半径方向に拡開す
ることを防止し、このようにしてピストン１２、１４は
確実に効果的に密封される。
１０の貫通孔４０に流体に対し密封状態に挿入されるよ
う開いた金型９、１０間に置かれてそして軸方向肩部４
２をピストン１４に係合させる。端部１６、１８は軸方
向肩部４２および密封リング４１と協動してそして外部
においては支持要素３０および半径方向要素５０と協動
し、これらは前述の場合におけると同様にパイプ２の永
久変形中の両端部の少なくとも一部が半径方向に拡開す
ることを防止し、このようにしてピストン１２、１４は
確実に効果的に密封される。
【００１９】図９の方法によれば、インサート２０は必
然的に２つの環状半体に分けられており、この環状半体
はそれぞれ環状モールドにより画定されそしてそれぞれ
金型９、１０の内部に、例えばねじ（図示せず）等によ
り、一体的に装着されている。図９に示すように、この
図９においてはインサート２０を形成しているモールド
は破線で示されており、変形されていない円筒状パイプ
２は開いた金型９、１０の間に置かれ、各環状モールド
６０は金型９、１０間にそしてパイプ２のまわりに一体
的に装着されている。図示した実施例においては、環状
モールド６０は対象でありそして接合したときにインサ
ート２０ａを形成するようにされている。
然的に２つの環状半体に分けられており、この環状半体
はそれぞれ環状モールドにより画定されそしてそれぞれ
金型９、１０の内部に、例えばねじ（図示せず）等によ
り、一体的に装着されている。図９に示すように、この
図９においてはインサート２０を形成しているモールド
は破線で示されており、変形されていない円筒状パイプ
２は開いた金型９、１０の間に置かれ、各環状モールド
６０は金型９、１０間にそしてパイプ２のまわりに一体
的に装着されている。図示した実施例においては、環状
モールド６０は対象でありそして接合したときにインサ
ート２０ａを形成するようにされている。
【００２０】ピストン１４および静止状態に保持されて
いる一体的金型１０により、ピストン１２および金型９
は一緒に同量および同速度でピストン１４および金型１
０に向けて移動され、一方、同時に加圧流体（やはり水
または油）がパイプ２の内部に少なくともピストン１２
または１４に沿って（通路４４を通って）供給される。
これによりパイプ２は変形し、パイプ２の中央部の金型
９、１０により囲まれていない部分は膨らみ出し、そし
て、同時に、金型９、１０が序々に塞がれる。金型９、
１０が重なっていくにつれて、パイプ２はそれが十分に
モールド６０に接触するまで膨らみモールド６０により
ピストン１２が下方に移動するにつれてパイプ２は序々
にモールドされる。ピストン１２が停止したとき、すな
わちパイプ２内が最大圧力に達したとき、空洞部２４と
同じ形状を有しそして接合したモールド６０により画定
されている空洞部を内部に囲い込み、そしてピストン１
２、１４（ピストン１２のみが作動しているが、同じ圧
力Ｆが反対方向にピストン１４によって作用している）
により作用される軸方向圧力およびパイプ２内に供給さ
れた流体により作用する内部圧力Ｐの組合わせ膨脹作用
により凸状部５を形成する。凸状部５は従ってあたかも
パイプ２が先の方法において閉じられた金型内において
変形されたのと全く同様な方法によって空洞部２４の形
状を呈する。
いる一体的金型１０により、ピストン１２および金型９
は一緒に同量および同速度でピストン１４および金型１
０に向けて移動され、一方、同時に加圧流体（やはり水
または油）がパイプ２の内部に少なくともピストン１２
または１４に沿って（通路４４を通って）供給される。
これによりパイプ２は変形し、パイプ２の中央部の金型
９、１０により囲まれていない部分は膨らみ出し、そし
て、同時に、金型９、１０が序々に塞がれる。金型９、
１０が重なっていくにつれて、パイプ２はそれが十分に
モールド６０に接触するまで膨らみモールド６０により
ピストン１２が下方に移動するにつれてパイプ２は序々
にモールドされる。ピストン１２が停止したとき、すな
わちパイプ２内が最大圧力に達したとき、空洞部２４と
同じ形状を有しそして接合したモールド６０により画定
されている空洞部を内部に囲い込み、そしてピストン１
２、１４（ピストン１２のみが作動しているが、同じ圧
力Ｆが反対方向にピストン１４によって作用している）
により作用される軸方向圧力およびパイプ２内に供給さ
れた流体により作用する内部圧力Ｐの組合わせ膨脹作用
により凸状部５を形成する。凸状部５は従ってあたかも
パイプ２が先の方法において閉じられた金型内において
変形されたのと全く同様な方法によって空洞部２４の形
状を呈する。
【００２１】このようにして得られたブランクは次いで
焼鈍されそして更に２つの永久変形および中間焼鈍工程
を再度上述のように金型を開けて受ける。しかしこの場
合には、モールド６１が第２工程に、そしてモールド６
２が第３工程に用いられ、モールド６１および６２は、
それぞれ接合したときには、インサート２０ｂおよび２
０ｃを画定して第２工程における空洞２５と同じ形状お
よび第３工程における空洞２６と同じ形状を有する凸状
部５を形成するように形成されている。最後に、モール
ド６２を取外した後、パイプ２は閉じられた金型９、１
０間に直接置かれ、そして加圧流体がパイプ２内に供給
されて閉じられた金型９、１０により画定される空洞部
と同じ形状を有し従って所望の形状および形を有する仕
上り中空要素１と同じ形状を有する凸状部５を形成す
る。
焼鈍されそして更に２つの永久変形および中間焼鈍工程
を再度上述のように金型を開けて受ける。しかしこの場
合には、モールド６１が第２工程に、そしてモールド６
２が第３工程に用いられ、モールド６１および６２は、
それぞれ接合したときには、インサート２０ｂおよび２
０ｃを画定して第２工程における空洞２５と同じ形状お
よび第３工程における空洞２６と同じ形状を有する凸状
部５を形成するように形成されている。最後に、モール
ド６２を取外した後、パイプ２は閉じられた金型９、１
０間に直接置かれ、そして加圧流体がパイプ２内に供給
されて閉じられた金型９、１０により画定される空洞部
と同じ形状を有し従って所望の形状および形を有する仕
上り中空要素１と同じ形状を有する凸状部５を形成す
る。
【００２２】極めて純粋な高品質の銅、例えば、ＥＴ
Ｐ、ＤＬＰ、ＤＨＰ、ＯＦまたは同等物、を用いた最良
の結果によれば、上述の方法の何れを用いたかに拘ら
ず、パイプ２は次のように拡開するように行われるべき
である。すなわちインサート２０を用いた第１工程にお
いて４５％、インサート２０を用いた第２工程において
３５％、そしてインサート２０を用いた第３工程におい
て２３％、そしてインサート２０を用いず且つ軸方向圧
力を用いない第４または最終工程において２５％であ
る。
Ｐ、ＤＬＰ、ＤＨＰ、ＯＦまたは同等物、を用いた最良
の結果によれば、上述の方法の何れを用いたかに拘ら
ず、パイプ２は次のように拡開するように行われるべき
である。すなわちインサート２０を用いた第１工程にお
いて４５％、インサート２０を用いた第２工程において
３５％、そしてインサート２０を用いた第３工程におい
て２３％、そしてインサート２０を用いず且つ軸方向圧
力を用いない第４または最終工程において２５％であ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明による方法の効果は上述の記載か
ら明らかであろう。特に、本発明方法によれば永久的に
変形されたパイプを変形して、従来パイプを損傷する危
険なしには製造できなかった一体中空要素を形成するこ
とができ、また高度に側壁が曲った中空要素を製造する
ために高度に変形（大雑把に２００％）させることもで
きる。
ら明らかであろう。特に、本発明方法によれば永久的に
変形されたパイプを変形して、従来パイプを損傷する危
険なしには製造できなかった一体中空要素を形成するこ
とができ、また高度に側壁が曲った中空要素を製造する
ために高度に変形（大雑把に２００％）させることもで
きる。
【００２４】本発明の方法を用いることにより、すなわ
ち中間工程において赤道線に沿って凸形状の輪郭を有す
るインサートを用いることによって、上述の結果が極め
て少数の工程（３ないし４）により得られ、従って製造
時間を減少でき、そして良好な表面仕上げ状態となる。
一方、現在のハイドロフォーミング方法を用いた場合に
は、同様な変形は多数の中間工程（６から８）を必要と
し、従って劣った表面仕上げ状態となり製造コストが一
層高くなり加工時間が増加し、更に各工程において部分
的に仕上げられた部分の焼鈍を必要とし悪化する。
ち中間工程において赤道線に沿って凸形状の輪郭を有す
るインサートを用いることによって、上述の結果が極め
て少数の工程（３ないし４）により得られ、従って製造
時間を減少でき、そして良好な表面仕上げ状態となる。
一方、現在のハイドロフォーミング方法を用いた場合に
は、同様な変形は多数の中間工程（６から８）を必要と
し、従って劣った表面仕上げ状態となり製造コストが一
層高くなり加工時間が増加し、更に各工程において部分
的に仕上げられた部分の焼鈍を必要とし悪化する。
【００２５】一方、図８の方法は２つの対向する方向に
通動するピストンを必要とするが、図９に示す本発明の
改良方法においては標準の単動ピストンプレスを用いて
おり、従って経済的理由に見て一層好ましいものであ
る。更に、図８の方法は２つの部分に形成されたインサ
ート２０、すなわち６０、６１、６２のような環状モー
ルドを接合したインサートを金型の仕上げ部分から取外
すことを必要とする。
通動するピストンを必要とするが、図９に示す本発明の
改良方法においては標準の単動ピストンプレスを用いて
おり、従って経済的理由に見て一層好ましいものであ
る。更に、図８の方法は２つの部分に形成されたインサ
ート２０、すなわち６０、６１、６２のような環状モー
ルドを接合したインサートを金型の仕上げ部分から取外
すことを必要とする。
【００２６】当業者にとって上述した方法の変更および
上述し且つ図示した方法を本特許請求の範囲に記載した
本発明の技術的範囲から逸脱することなく変更すること
は容易に行われることである。例えば技術的理由によ
り、インサート２０、すなわちモールド６０、６１およ
び６２は金型９、１０と一体に形成されていてもよく、
この場合には、金型９、１０の複数対がそれぞれ異なる
インサートの形状をしており選択的にプレスに取付けら
れることになる。
上述し且つ図示した方法を本特許請求の範囲に記載した
本発明の技術的範囲から逸脱することなく変更すること
は容易に行われることである。例えば技術的理由によ
り、インサート２０、すなわちモールド６０、６１およ
び６２は金型９、１０と一体に形成されていてもよく、
この場合には、金型９、１０の複数対がそれぞれ異なる
インサートの形状をしており選択的にプレスに取付けら
れることになる。
【図１】本発明の方法を用いて製造された中空一体要素
の斜視図。
の斜視図。
【図２】本発明の図１に示す要素を製造するための半加
工状態を示す一部断面とした正面図。
工状態を示す一部断面とした正面図。
【図３】本発明による方法を示す概略断面図。
【図４】本発明に係る方法の種々の工程を示す断面図。
【図５】本発明に係る方法の種々の工程を示す断面図。
【図６】本発明に係る方法の種々の工程を示す断面図。
【図７】本発明に係る方法の種々の工程を示す断面図。
【図８】本発明による方法の第一実施例の一層詳細な断
面図。
面図。
【図９】本発明の方法の第二実施例の一層詳細な断面
図。
図。
１ 中空要素 ２ 筒状パイプ ５ 環状凸部 ９ 金型 １０ 金型 １２ ピストン １４ ピストン ２０ インサート ６０ 環状モールド ６１ 環状モールド ６２ 環状モールド Ｐ 内側流体圧 Ｆ 軸方向圧力
Claims (9)
- 【請求項１】 互いに接触状態に閉じたときに、仕上っ
た要素（１）と同じ輪郭の空洞部を画定するよう設計さ
れた２つの金型（９、１０）の間に所定長さの筒状パイ
プ（２）を置き；該パイプ（２）の内側に所与の流体圧
（Ｐ）を直接に付与し；該流体圧（Ｐ）と同時に前記パ
イプ（２）の両端部に軸方向圧力（Ｆ）を付与して該パ
イプ（２）を永久変形させ且つ半径方向に拡開させるこ
とを特徴とする中空一体金属要素（１）の製造方法。 - 【請求項２】 流体洩れのないよう密封しつつ前記パイ
プ（２）の両端部に着座する一対の対向したピストン
（１２、１４）により前記軸方向圧力（Ｆ）が付与さ
れ；前記ピストン（１２、１４）が前記パイプ（２）を
永久的に短縮するような圧力で互いに押されることを特
徴とする請求項１記載の中空一体金属要素（１）の製造
方法。 - 【請求項３】 所与の形状の曲った半径方向輪郭を有し
且つ序々に増加する寸法を有するインサート（２０）を
前記金型（９、１０）間に選択的に設けて前記内部流体
圧（Ｐ）および前記軸方向圧力（Ｆ）を付与してブラン
クを序々に長さを減少するよう該インサートに対して前
記パイプ（２）を成型して、前記パイプ（２）に序々に
増加する半径方向の環状凸状部（５）を形成する序々に
増加する第一の一連の変形；並びに前記ブランクを、前
記インサート（２０）なしで、前記金型（９、１０）間
に直接に挿入して前記内部流体圧のみを付与するととも
に前記ピストンに作用する軸方向圧力を該内部流体圧と
のみ釣合うようにして、前記ブランクを前記金型（９、
１０）に対して変形する前記ブランクが前記中空要素
（１）の大きさおよび形状に成型される最終変形工程に
より、前記パイプ（２）が前記中空要素（１）の大きさ
および形状に序々に拡開されることを特徴とする請求項
２記載の中空一体金属要素（１）の製造方法。 - 【請求項４】 前記インサート（２０）を含む引続いた
半径方向変形の間に前記パイプ（２）が焼鈍されること
を特徴とする請求項３記載の中空一体金属要素（１）の
製造方法。 - 【請求項５】 前記パイプ（２）の内側に曲った側壁の
中央部を有する半径方向の凸状部（５）を前記パイプ
（２）に形成するために、赤道上に凸状半径方向輪郭
（２１）を有する環状インサートを用いることを特徴と
する請求項３または４記載の中空一体金属要素（１）の
製造方法。 - 【請求項６】 前記引続き、序々に増加する永久変形工
程が、前記パイプ（２）の両端部（１６、１８）が前記
金型（９、１０）から突出するとともに前記ピストン
（１２、１４）と協動するように、一方が他方の頂部に
ロックされた前記金型（９、１０）間に前記パイプ
（２）を置いて行い；前記ピストン（１２、１４）を同
時に互いに相手方に向けて移動させ；前記ピストン（１
２、１４）の少なくとも１つを通して前記パイプ（２）
に加圧流体を供給することを特徴とする請求項３から５
の何れか１項に記載の中空一体金属要素の製造方法。 - 【請求項７】 前記引続き、序々に増加する永久変形工
程が前記パイプ（２）を開位置の前記金型（９、１０）
間に置きその両端（１６、１８）を前記ピストン（１
２、１４）と協動させて行われ；前記第１のピストン
（１４）および該ピストンと一体となる第１の金型（１
０）を静止状態に保ち；前記第２のピストン（１２）お
よび第２の金型（９）を同時に同量だけ前記第１のピス
トン（１４）に向けて移動して前記金型（９、１０）を
序々に閉じ；前記第２のピストン（１２）および第２の
金型（９）の移動と同時に加圧流体を前記ピストン（１
２、１４）の少なくとも一方を通して前記パイプ（２）
に供給することからなることを特徴とする請求項３から
５の何れか１項に記載の中空一体金属要素の製造方法。 - 【請求項８】 前記第１の一連の永久変形において、前
記インサート（２０）の半分を画定する環状モールド
（６０、６１、６２）が前記各金型（９、１０）の内側
に且つ前記パイプ（２）のまわりに一体的に装着される
ことを特徴とする請求項６または７記載の中空一体金属
要素の製造方法。 - 【請求項９】 前記パイプ（２）が極めて純粋な銅から
つくられており；前記インサート（２０）を用いて該パ
イプ（２）を引続き３つの永久変形させて前記パイプ
（２）を順次４５％、３５％および２３％拡開するよう
に行われ、最終永久変形工程がインサート（２０）を含
まず前記ブランクを２５％拡開することを特徴とする請
求項３から８の何れか１項に記載の中空一体金属要素の
製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67080A IT1240233B (it) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | Procedimento per la realizzazione di elementi monolitici cavi in materiale metallico |
| IT67080-A/90 | 1990-02-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0739965A true JPH0739965A (ja) | 1995-02-10 |
| JP2524896B2 JP2524896B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=11299410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3032300A Expired - Lifetime JP2524896B2 (ja) | 1990-02-02 | 1991-02-01 | 中空の一体金属要素の製造方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5097689A (ja) |
| EP (1) | EP0439764B1 (ja) |
| JP (1) | JP2524896B2 (ja) |
| AT (1) | ATE104181T1 (ja) |
| DE (1) | DE69008150T2 (ja) |
| DK (1) | DK0439764T3 (ja) |
| ES (1) | ES2055285T3 (ja) |
| FI (1) | FI910507A (ja) |
| IT (1) | IT1240233B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002224760A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-13 | Kawasaki Steel Corp | 金属管のハイドロフォーム成形方法および装置 |
| WO2006109761A1 (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 超伝導加速空洞の製造方法 |
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| US5214948A (en) * | 1991-12-18 | 1993-06-01 | The Boeing Company | Forming metal parts using superplastic metal alloys and axial compression |
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