JPH08267127A

JPH08267127A - 金属溶接管の製造方法

Info

Publication number: JPH08267127A
Application number: JP9433195A
Authority: JP
Inventors: Toru Eriguchi; 徹江里口; Takefumi Nakako; 武文仲子; Shoji Inoue; 正二井上
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】エッジウエーブの発生を防止し、安定した条
件下でダイドローフォーミング法により溶接管を製造す
る。【構成】入側から出側に向かってテーパ角３．４８〜
１０．４８度で直径が小さくなり、金属帯１の板幅に対
して３．５２〜８．９５倍の全長をもつ貫通孔２１が形
成された成形ダイス２０を使用し、貫通孔２１に平板状
の金属帯１を通して幅方向両端部が突き合わされた筒状
に成形した後、幅方向両端部を突合せ溶接する。成形ダ
イス２０としてはＭＣナイロン製が好ましく、貫通孔２
１は、出側直径が目標製品外径の１．０８〜１．４０倍
であることが好ましい。【効果】貫通孔のテーパ角及び全長を調整することに
より、エッジウエーブの発生が防止され、造管作業が長
期にわたり安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、良好な形状をもつ溶接
管をダイドローフォーミング法により製造する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】溶接管の製造には、金属帯を製品曲率で
幅方向に曲げて管状に成形し、幅方向両端部を溶接する
ロールフォーミング法が一般に採用されている。ロール
フォーミング法では、図１に示すように、金属帯１の走
行ラインに沿って複数のカリバーをもつフォーミングロ
ール又はケージロール２をタンデム配置している。金属
帯１の幅方向両端部１ａが順次曲げ加工される。筒状に
成形された金属帯１は、シームガイドロール３又はスク
イズロール４で保持した状態で、たとえば両端の突合せ
部１ｂが溶接トーチ５により溶接され、溶接管１ｃとし
て送り出される。ロールフォーミング法で製造しようと
する溶接管１ｃの径を変更する場合、フォーミングロー
ル又はケージロール２，シームガイドロール３，スクイ
ズロール４等のロール全てを製造すべき溶接管１ｃの外
径に対応したものに交換する必要がある。しかも、１種
類の外径に対応して交換が必要とされるロール組が少な
くとも２０個以上あるため、ロール交換に多大の労力及
び長時間がかかる。

【０００３】ロール交換時には造管ラインがストップす
るため、設備の生産効率が低下する。また、製造すべき
溶接管の外径に対応した多数組のロールをストックして
おく必要があることから、経済的な負担も大きく、ロー
ルを保管するスペースも必要になる。更に、各ロール組
のうち何組かのロール位置に設定誤差があると、溶接管
１ｃの捻れや突合せ部１ｂに段差が生じ易い。突合せ部
１ｂに生じた段差は、溶接条件を不安定にし、ビード形
状の悪化や溶込み不足等の不良を発生させる原因ともな
る。その結果、特に小径管の製造では各ロール組の設置
位置等に高い精度が要求され、ロール交換に要する労力
や作業時間が一層大きくなる。

【０００４】ロール交換を簡略化した造管法としては、
成形ダイスを使用した引抜きにより金属帯から管状成形
体を一挙に成形するダイドローフォーミング法が特公昭
３９−１８６５７号公報等で紹介されている。ダイドロ
ーフォーミング法は、図２に示すように、金属帯１の走
行方向に沿って径を順次縮小した貫通孔６が形成された
成形ダイス７を使用する。金属帯１は、貫通孔６を通過
するとき、両端部１ａから貫通孔６の径に倣って幅方向
に湾曲し、貫通孔６の出側にある最小直径の平行部８で
所定の外径に成形され、製造しようとする溶接管に対応
する形状をもった筒状体として送り出される。成形され
た金属帯１は、突合せ部１ｂが順次溶接された後、高周
波誘導加熱による無酸化炉を使用して焼鈍される。ま
た、特公平４−１８９２５号公報では、このようにして
製造された溶接管に波形加工を施し、非酸化性ガス雰囲
気中で連続して光輝熱処理する一連の製造ラインが紹介
されている。ダイドローフォーミング法は、平板状の金
属帯１を成形ダイス７入側の貫通孔６から引き抜いて管
状に成形する方法であるので、ロールフォーミング法に
比較して設備費が格段に低い。また、製造すべき溶接管
１ｃの外径を変更する場合でも、その溶接管１ｃの外径
に対応するダイスを準備するだけですむため、生産効率
を低下させることもない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ダイドローフォーミン
グ法で金属帯を曲げ加工するとき、金属帯１に歪みが発
生する。すなわち、金属帯１が平板から筒状体に成形さ
れる過程で、図３に示すように両側縁が伸ばされ、その
ときの両側縁の長さは三平方の定理から（Ｌ² ＋Ｘ₁ ²＋
Ｙ₁ ²）^1/2 で表される。これに対し、金属帯１の中心部
は、当初の長さＬのまま変わらない。そのため、図４に
示すように、金属帯１の両側縁１ａに発生する歪み量
は、中心部の歪み量よりも大きくなり、両側縁だけが伸
びる。しかし、成形管は、両側縁も中心も同一方向に同
一速度で進むため、両側縁が伸ばされた部分はエッジウ
エーブとなる。エッジウエーブが発生すると、安定した
溶接造管が連続的に行えなくなり、また得られた溶接管
の形状も劣化する。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、テーパ角及び長さが規制さ
れた貫通孔をもつ成形ダイスを使用することにより、金
属帯の両側縁に発生するエッジウエーブを防止し、ダイ
ドローフォーミング法による安定した溶接造管を連続的
に行うことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の金属溶接管製造
方法は、その目的を達成するため、入側から出側に向か
ってテーパ角３．４８〜１０．４８度で直径が小さくな
り、金属帯の板幅に対して３．５２〜８．９５倍の全長
をもつ貫通孔が形成された成形ダイスを使用し、前記貫
通孔に平板状の金属帯を通して幅方向両端部が突き合わ
された筒状に成形した後、前記幅方向両端部を突合せ溶
接することを特徴とする。成形ダイスとしては、造管時
に金属帯に発生しがちな疵を防止する上ではＭＣナイロ
ン製が好ましい。また、成形ダイスに形成した貫通孔
は、出側直径が目標製品外径の１．０８〜１．４０倍で
あることが好ましい。これにより、溶接時又は溶接後に
必要な変形率で矯正加工を行うことができ、形状精度の
良好な溶接管製品が得られる。

【０００７】本発明に従った造管ラインでは、たとえば
図５に示す設備構成が採用される。アンコイラー（図示
せず）から巻き出された金属帯１は、幅方向に関して両
側縁１ａから１／１０〜１／３の幅部分をエッジベンド
ロール１０により３０〜８５℃の範囲の角度になるよう
に上向きに曲げられる。両側部分が曲げられた金属帯１
は、成形ダイス２０に挿入され、両側縁１ａが突合され
た管状に成形される。成形ダイス２０には、入側から出
側に向かって直径が小さくなる貫通孔２１が形成されて
いる。或いは、成形ダイス２０を割り型とし、その合せ
面に貫通孔２１が形成されるようにすることもできる。
成形ダイス２０を通過する金属帯１は、貫通孔２１の形
状に倣って平板状から一挙に幅方向両端が突合された筒
状に成形される。

【０００８】このとき、テーパ角が３．４８〜１０．４
８度に設定され、全長が金属帯１の板幅に対して３．５
２〜８．９５倍の貫通孔２１が形成された成形ダイス２
０を使用することにより、エッジウエーブの発生が防止
できることを見い出した。すなわち、図３及び図４に示
すように、テーパ角が小さく貫通孔２１の全長が長い
と、金属帯１が平板から筒状に成形される過程で両側縁
の長さ（Ｌ² ＋Ｘ₁ ²＋Ｙ₁ ²）^1/2 のうち（Ｘ₁ ²＋Ｙ₁ ²）
^1/2 の部分が小さくなる。そのため、歪み量が小さくな
り、中心部との歪み量の差が小さくなり、結果としてエ
ッジウエーブが防止される。幅方向両端部が突合された
金属帯１は、シームガイドロール３１やスクイズロール
３２でその形状が保持された状態で、突合せ部１ｂが溶
接トーチ４３でＴＩＧ溶接される。得られた溶接管１ｃ
は、下工程に送り出される。

【０００９】

【実施例】

実施例１：入側直径が７８ｍｍ，出側直径が３０ｍｍで
全長が５００ｍｍの貫通孔２１が形成されたＭＣナイロ
ン製の成形ダイス２０を使用した。貫通孔２１のテーパ
角度は、５．５０度であった。また、造管される金属帯
１としては、板厚０．５ｍｍ及び板幅７８．２ｍｍのオ
ーステナイト系ステンレス鋼帯を使用した。金属帯１の
両側縁１ａをエッジベンドロール１０で板幅の１／６だ
け半径１２．７ｍｍの曲率で角度が６０度となるように
上向きに曲げ加工しながら、造管速度６ｍ／分で金属帯
１を成形ダイス２０の貫通孔２１に送り込み、一挙に両
側縁１ａを突き合わせた状態の筒状に成形した。次い
で、溶接トーチ４３を用いてシールドガス流量１０リッ
トル／分で突合せ部１ｂをＴＩＧ溶接した。得られた溶
接管は、外径２５．４ｍｍ及び肉厚０．５ｍｍで、エッ
ジウエーブのない良好な形状をもっていた。また、造管
作業も、安定した条件下で継続して行うことができた。

【００１０】実施例２：成形ダイス２０に形成する貫通
孔２１の出側直径を目標製品外径の２５．４ｍｍに、テ
ーパ角を６．０２度に変更した他は、実施例１と同じ条
件下で溶接管を製造した。この場合、ステンレス鋼帯の
両側縁１ａにエッジウエーブが発生し、安定して溶接管
を製造できなかった。そこで、貫通孔２１の出側直径を
２７．５ｍｍに、テーパ角を５．７８度にした成形ダイ
ス２０を使用して造管したところ、実施例１と同様にエ
ッジウエーブの発生が防止され、安定した造管作業が可
能になった。得られた溶接管は、外径が２５．４ｍｍで
肉厚が０．５ｍｍであった。

【００１１】実施例３：成形ダイス２０に形成する貫通
孔２１の出側直径を３６ｍｍに、テーパ角を４．８２度
に変更した他は、実施例１と同じ条件下で溶接管を製造
した。この場合、エッジウエーブの発生は防止できた
が、スクイズロール３２で突合せ部１ｂを接触させた際
にエッジウエーブが発生した。そのため、成形ダイス２
０とスクイズロール３２との間隙を大きくする必要があ
り、それに付随して溶接トーチ４３の設定位置を変更す
ることが余儀なくされた。そこで、貫通孔２１の出側直
径を３６ｍｍより０．５ｍｍ分だけ小さくし、テーパ角
を４．８６度にしたところ、成形ダイス２０とスクイズ
ロール３２との間隙を広げる必要なく、実施例１と同様
にエッジウエーブの発生が防止され、安定した造管作業
が可能になった。得られた溶接管は、外径が２５．４ｍ
ｍで肉厚が０．５ｍｍであった。

【００１２】実施例４：貫通孔２１の全長を２５０ｍｍ
に、テーパ角を１０．９６度に変更した他は、実施例１
と同じ条件下で溶接管を製造した。この場合、実施例２
と同様にステンレス鋼帯の両側縁１ａにエッジウエーブ
が発生し、溶接管を製造することができなかった。そこ
で、貫通孔２１の全長を２７５ｍｍに、テーパ角を９．
９８度にしたところ、実施例１と同様にエッジウエーブ
の発生が防止され、安定した造管作業が可能になった。
得られた溶接管は、外径が２５．４ｍｍで肉厚が０．５
ｍｍであった。

【００１３】実施例５：貫通孔２１の全長を７００ｍｍ
に、テーパ角を３．９２度に変更した他は、実施例１と
同じ条件下で溶接管を製造した。この場合、実施例１と
同様にエッジウエーブの発生が防止され、安定した造管
作業が可能になった。得られた溶接管は、外径が２５．
４ｍｍで肉厚が０．５ｍｍであった。貫通孔２１の全長
を８００ｍｍに、テーパ角を３．４４度にしても、実施
例１と同様にエッジウエーブの発生が防止され、安定し
た造管作業が可能であった。しかし、成形ダイス２０の
全長が７００ｍｍを超えても成形性に変化はなく、むし
ろ成形ダイス２０のコストが高くなるだけであった。以
上の例から、貫通孔２１の出側直径が目標製品外径２
５．４ｍｍと同等であると、エッジウエーブが発生し易
く、実施例２にみられるように最低でも２７．５ｍｍが
必要であることが判る。しかし、大きすぎる出側直径で
は、成形ダイス２０とスクイズロール３２との間隙を大
きくすることが必要になり、実施例３にみられるように
最大でも３５．５ｍｍにする必要がある。適正な出側直
径は、目標製品外径の１．０８〜１．４０倍の範囲にあ
る。

【００１４】貫通孔２１は、全長が２５０ｍｍであると
エッジウエーブが発生するため、実施例４にみられるよ
うに最低でも２７５ｍｍにする必要がある。しかし、長
すぎる貫通孔２１では、成形ダイス２０が大型化するこ
とからダイス費用が嵩むため、実施例５にみられるよう
に７００ｍｍまでが限度である。適正な貫通孔２１の長
さは、金属帯１の板幅に対して３．５２〜８．９５倍の
範囲にある。貫通孔２１のテーパ角は、貫通孔２１の出
側直径及び全長から定まるものであり、３．４８〜１
０．４８度の範囲が安定な造管作業をする上で必要であ
る。成形ダイス２０としては、分割型を使用することも
できる。分割型の成形ダイス２０としては、造管される
金属帯１の中心線上で二分割できる構造が好ましい。

【００１５】たとえば、図６に示すように左右、すなわ
ち金属帯１の板幅方向に二分割される成形ダイス２０を
使用し、合せ面２２を金属帯１の中心線上に設定する。
この成形ダイス２０を使用して実施例１と同じ条件下で
溶接管を製造したところ、成形ダイス２０を交換する必
要なく、２００ｍにわたって外径２５．４ｍｍ及び肉厚
０．５ｍｍの溶接管が製造された。造管後に成形ダイス
２０の内面を観察したところ、金属帯１の両側縁１ａが
接触した箇所だけが損耗していた。損耗箇所は、金属帯
１の中心線より上に位置していた。このことから、分割
型の成形ダイス２０では、図７に示すように上下から割
り型を合わせ、合せ面２２を金属帯１の板幅方向に維持
する方が好ましいことが判った。このように分割型の成
形ダイス２０を配置するとき、たとえ成形ダイス２０を
交換することが必要になっても、片側だけの交換です
む。その結果、成形ダイス２０にかかる費用が半分で済
むことになる。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ダイドローフォーミング法で金属帯を筒状に成形
し、板幅方向両端部を溶接して溶接管を製造する際、ダ
イドローフォーミング法に使用する成形ダイスに形成し
た貫通孔のテーパ角度及び全長を規制することにより、
金属帯の両側縁と中心部との間に生じる歪み量の差に起
因したエッジウエーブの発生を防止している。これによ
り、長時間安定した溶接造管作業が可能になり、得られ
た溶接管の形状精度も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のロールフォーミング法を採用した造管
ライン

【図２】ダイドローフォーミング法に使用する成形ダ
イス

【図３】ダイドローフォーミング時に発生する歪みが
金属帯の中心部と両側縁で異なる歪み量になることを説
明する図

【図４】金属帯の中心部と両側縁における歪み量の差
を表したグラフ

【図５】本発明に従った造管ライン

【図６】合せ面を金属帯の板幅方向に直交させて分割
型の成形ダイスを配置した例

【図７】合せ面を金属帯の板幅方向と平行にして分割
型の成形ダイスを配置した例

【符号の説明】

１：金属帯１ａ：両側縁１ｂ：突合せ部１
ｃ：溶接管１０：エッジベンドロール２０：成形ダイス２
２：貫通孔２２：合せ面３１：シームガイドロ
ール３２：スクイズロール４０溶接トーチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入側から出側に向かってテーパ角度３．
４８〜１０．４８度で直径が小さくなり、金属帯の板幅
に対して３．５２〜８．９５倍の全長をもつ貫通孔が形
成された成形ダイスを使用し、前記貫通孔に平板状の金
属帯を通して幅方向両端部が突き合わされた筒状に成形
した後、前記幅方向両端部を突合せ溶接する金属溶接管
の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の成形ダイスがＭＣナイロ
ン製である金属溶接管の製造方法。
【請求項３】貫通孔の出側直径が目標製品外径の１．
０８〜１．４０倍である成形ダイスを使用する請求項１
記載の金属溶接管の製造方法。