JPH0910850A - スプリングバック量を利用した鋼管成形方法 - Google Patents
スプリングバック量を利用した鋼管成形方法Info
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- JPH0910850A JPH0910850A JP18794795A JP18794795A JPH0910850A JP H0910850 A JPH0910850 A JP H0910850A JP 18794795 A JP18794795 A JP 18794795A JP 18794795 A JP18794795 A JP 18794795A JP H0910850 A JPH0910850 A JP H0910850A
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- forming
- roll
- radius
- pipe
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィンパスロールを強圧下することなく、鋼
板突き合わせ部の口開き量を十分抑えることができる鋼
管成形方法を提供する。 【構成】 帯鋼板をブレイクダウンロール、フィンパス
ロールを通して管状に成形し、その後鋼板の両端部を突
き合わせて該突き合わせ部を溶接する。ブレイクダウン
ロールによる成形初期の段階で鋼板の幅方向各端部付近
の端部成形域ＵＡを成形後の半径が製品半径ｒ0 になる
ように弾性変形量を見込んで成形し、その後の成形過程
の途中あるいはフィンパスロールによる成形後に突き合
わせ部Ｕの反対側に位置する管底部Ｂ付近の底部成形域
（その半部：ＢＣ）を成形後の半径が製品半径ｒ0 にな
るように弾性変形量を見込んでｒ0 より小さい半径ｒ4
で成形する。
板突き合わせ部の口開き量を十分抑えることができる鋼
管成形方法を提供する。 【構成】 帯鋼板をブレイクダウンロール、フィンパス
ロールを通して管状に成形し、その後鋼板の両端部を突
き合わせて該突き合わせ部を溶接する。ブレイクダウン
ロールによる成形初期の段階で鋼板の幅方向各端部付近
の端部成形域ＵＡを成形後の半径が製品半径ｒ0 になる
ように弾性変形量を見込んで成形し、その後の成形過程
の途中あるいはフィンパスロールによる成形後に突き合
わせ部Ｕの反対側に位置する管底部Ｂ付近の底部成形域
（その半部：ＢＣ）を成形後の半径が製品半径ｒ0 にな
るように弾性変形量を見込んでｒ0 より小さい半径ｒ4
で成形する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロール成形による造管後
の口開き量が少ない鋼管の成形方法に関する。
の口開き量が少ない鋼管の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】帯鋼板をロールにより管状に成形する方
法として、図６に示すロールフォーミング法がある。こ
の方法によると、まず外周面が径外方向に膨出した太鼓
形ロールと、凹面状に形成された鼓形ロールとで一対を
なすブレークダウンロール２の複数組を通して、アンコ
イラー１からの引き出された帯鋼板１０が平板状からＵ
字状に曲げられる。そして、図７に示すように、通常左
右対称形の孔型が形成された上下一対のロール３Ａ、３
Ｂを有し、一方のロール３Ａに鋼板端部の突き合わせ形
状を改善するためのフィン４がロール周方向に突設され
た複数組のフィンパスロール３により、Ｕ字状鋼板はそ
の両端がフィン４を介して対向するように徐々に円筒状
の管状体（オープンパイプ）１１に曲げ加工される。そ
して、管状体１１はスクイズロール５にてパイプの両端
部が突き合わされつつ、管周上の長手方向にわたる接合
縁が溶接機６により高周波電流で溶接され、その後サイ
ジングロール７により所定の外形に仕上げられ、走行切
断機８により所定の寸法に切断される。
法として、図６に示すロールフォーミング法がある。こ
の方法によると、まず外周面が径外方向に膨出した太鼓
形ロールと、凹面状に形成された鼓形ロールとで一対を
なすブレークダウンロール２の複数組を通して、アンコ
イラー１からの引き出された帯鋼板１０が平板状からＵ
字状に曲げられる。そして、図７に示すように、通常左
右対称形の孔型が形成された上下一対のロール３Ａ、３
Ｂを有し、一方のロール３Ａに鋼板端部の突き合わせ形
状を改善するためのフィン４がロール周方向に突設され
た複数組のフィンパスロール３により、Ｕ字状鋼板はそ
の両端がフィン４を介して対向するように徐々に円筒状
の管状体（オープンパイプ）１１に曲げ加工される。そ
して、管状体１１はスクイズロール５にてパイプの両端
部が突き合わされつつ、管周上の長手方向にわたる接合
縁が溶接機６により高周波電流で溶接され、その後サイ
ジングロール７により所定の外形に仕上げられ、走行切
断機８により所定の寸法に切断される。
【０００３】尚、図６は造管ラインの一例であり、ロー
ルの配列はこの他何種類か使われる。通常のラインで
は、４段程度のブレークダウンロール２と３段程度のフ
ィンパスロール３及びそれらの間に配置されたサイドロ
ールにより造管される。
ルの配列はこの他何種類か使われる。通常のラインで
は、４段程度のブレークダウンロール２と３段程度のフ
ィンパスロール３及びそれらの間に配置されたサイドロ
ールにより造管される。
【０００４】ロールフォーミング法により造管する場
合、最も重要なことは最終のフィンパスロールを通過し
た後、鋼板両端部が対向した突き合わせ部の端部間隙す
なわち口開き量（スプリングバック量）を可及的に小さ
くすることである。この段階で口開き量が大きいと、突
き合わせ部が不安定となり、溶接時にビード形状の悪化
や突き合わせ部が左右に回転する、いわゆるシームずれ
の問題が生じる。また、さらに大きな問題としては、溶
接後の残留応力が大きくなり、これがサイジングロール
によっても軽減されない場合、いわゆる「遅れ破壊」が
発生する危険性が極めて高くなる。
合、最も重要なことは最終のフィンパスロールを通過し
た後、鋼板両端部が対向した突き合わせ部の端部間隙す
なわち口開き量（スプリングバック量）を可及的に小さ
くすることである。この段階で口開き量が大きいと、突
き合わせ部が不安定となり、溶接時にビード形状の悪化
や突き合わせ部が左右に回転する、いわゆるシームずれ
の問題が生じる。また、さらに大きな問題としては、溶
接後の残留応力が大きくなり、これがサイジングロール
によっても軽減されない場合、いわゆる「遅れ破壊」が
発生する危険性が極めて高くなる。
【０００５】従来、鋼板突き合わせ部の口開き量を小さ
くするため、すなわち最終のフィンパスロールにおける
成形後のスプリングバックを小さくするための手段とし
て、主としてフィンパスロールの圧下を強くする方法が
採られてきた。フィンパスロールの圧下を強くした場
合、図７に示すように、管状体１１の周方向に圧縮応力
が生じ、この応力が管状体表裏面の残留応力差を打ち消
す方向に働き、その結果スプリングバックが抑制される
からである。尚、図７において、管状体１１の中心方向
に向かう多数の矢印は面圧を示す。
くするため、すなわち最終のフィンパスロールにおける
成形後のスプリングバックを小さくするための手段とし
て、主としてフィンパスロールの圧下を強くする方法が
採られてきた。フィンパスロールの圧下を強くした場
合、図７に示すように、管状体１１の周方向に圧縮応力
が生じ、この応力が管状体表裏面の残留応力差を打ち消
す方向に働き、その結果スプリングバックが抑制される
からである。尚、図７において、管状体１１の中心方向
に向かう多数の矢印は面圧を示す。
【０００６】一方、スプリングバックを抑える他の方法
として、単純な曲げ成形等で考えられているスプリング
バックによる戻り量を見込んだ成形を利用して、ブレー
クダウンロールの初段で帯鋼板の両端部付近を、成形後
の半径が目標製品半径になるように弾性変形量を見込ん
で製品半径より小さい半径で曲げ成形することも行われ
ている。
として、単純な曲げ成形等で考えられているスプリング
バックによる戻り量を見込んだ成形を利用して、ブレー
クダウンロールの初段で帯鋼板の両端部付近を、成形後
の半径が目標製品半径になるように弾性変形量を見込ん
で製品半径より小さい半径で曲げ成形することも行われ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最終の
フィンパスロール成形後の口開き量を抑える手段とし
て、フィンパスロールを強圧下した場合、フィンやロー
ル孔型の磨耗が激しくなり、頻繁にロールを調整する必
要がある。また、面圧上昇により製品表面に問題となる
ロール疵が付き易くなる。また、連続操業下でロールを
ある一定の強圧下状態に保持することは極めて困難であ
り、口開き量の小さい管状体を安定して得るには、圧下
力を頻繁に調整する必要がある。更に、特に比較的薄肉
の管状体を成形する場合、フィンパスロールで強圧下す
るとフィン近傍で鋼板端部が座屈的に変形し、管状体が
ロール孔型になじまず、シームの突き合わせ不良を起こ
す。
フィンパスロール成形後の口開き量を抑える手段とし
て、フィンパスロールを強圧下した場合、フィンやロー
ル孔型の磨耗が激しくなり、頻繁にロールを調整する必
要がある。また、面圧上昇により製品表面に問題となる
ロール疵が付き易くなる。また、連続操業下でロールを
ある一定の強圧下状態に保持することは極めて困難であ
り、口開き量の小さい管状体を安定して得るには、圧下
力を頻繁に調整する必要がある。更に、特に比較的薄肉
の管状体を成形する場合、フィンパスロールで強圧下す
るとフィン近傍で鋼板端部が座屈的に変形し、管状体が
ロール孔型になじまず、シームの突き合わせ不良を起こ
す。
【０００８】一方、鋼板の突き合わせ端部付近を予め製
品半径になるように成形する方法では、製品管寸法に成
形する領域が突き合わせ両端付近のみに限られているた
め、結果的に造管後の突き合わせ部分の口開き量が十分
満足される程度まで減少するまでに至っていない。
品半径になるように成形する方法では、製品管寸法に成
形する領域が突き合わせ両端付近のみに限られているた
め、結果的に造管後の突き合わせ部分の口開き量が十分
満足される程度まで減少するまでに至っていない。
【０００９】近年、自動車のドアインパクトビーム等に
用いられる高強度鋼管を熱処理なしで造管することが試
みられているが、この場合、素材として高強度鋼板を使
用しなければならず、前記問題がますます技術的隘路と
なっており、スプリングバックの抑制策が強く要望され
ている。
用いられる高強度鋼管を熱処理なしで造管することが試
みられているが、この場合、素材として高強度鋼板を使
用しなければならず、前記問題がますます技術的隘路と
なっており、スプリングバックの抑制策が強く要望され
ている。
【００１０】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、フィンパスロールを強圧下することなく、鋼板突き
合わせ部の口開き量を十分抑えることができる鋼管成形
方法を提供することを目的とする。
で、フィンパスロールを強圧下することなく、鋼板突き
合わせ部の口開き量を十分抑えることができる鋼管成形
方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の鋼管成形方法
は、帯鋼板をブレイクダウンロールを通して曲げ成形し
た後、鋼板の幅方向両端部がロール周方向に突設された
フィンを介して対向するようにフィンパスロールを通し
て管状に成形し、その後鋼板の両端部を突き合わせて該
突き合わせ部を溶接する鋼管成形方法において、ブレイ
クダウンロールによる成形初期の段階で鋼板の幅方向各
端部付近の端部成形域を成形後の半径が製品半径になる
ように弾性変形量を見込んで成形し、その後の成形過程
の途中あるいはフィンパスロールによる成形後に更に突
き合わせ部の反対側に位置する管底部付近の底部成形域
を成形後の半径が製品半径になるように弾性変形量を見
込んで成形する。
は、帯鋼板をブレイクダウンロールを通して曲げ成形し
た後、鋼板の幅方向両端部がロール周方向に突設された
フィンを介して対向するようにフィンパスロールを通し
て管状に成形し、その後鋼板の両端部を突き合わせて該
突き合わせ部を溶接する鋼管成形方法において、ブレイ
クダウンロールによる成形初期の段階で鋼板の幅方向各
端部付近の端部成形域を成形後の半径が製品半径になる
ように弾性変形量を見込んで成形し、その後の成形過程
の途中あるいはフィンパスロールによる成形後に更に突
き合わせ部の反対側に位置する管底部付近の底部成形域
を成形後の半径が製品半径になるように弾性変形量を見
込んで成形する。
【００１２】この際、端部成形域は製品中心から２０〜
５０°に相当する範囲とし、底部成形域は管底部を中心
としてその片側が製品中心から２０〜９０°に相当する
範囲とするのがよい。
５０°に相当する範囲とし、底部成形域は管底部を中心
としてその片側が製品中心から２０〜９０°に相当する
範囲とするのがよい。
【００１３】帯鋼板として、引張強度が１０００Ｎ／mm
2 以上の高強度鋼板を用いることにより、容易に高強度
鋼管を得ることができる。
2 以上の高強度鋼板を用いることにより、容易に高強度
鋼管を得ることができる。
【００１４】成形後の半径が製品半径ｒ0 になるように
弾性変形量を見込んで曲げ成形する場合、各端部成形域
および底部成形域を成形するロール成形部の曲率半径ｒ
U およびｒB は、材料力学により理論的に導かれた下記
の関係式により与えられる。もっとも、実際にロールに
形成される半径Ｒは、理論上の半径をｒU ＝ｒB ＝Ｒ0
とすると、Ｒ＝Ｒ0 〜１．０５Ｒ0 程度であれば成形上
問題はない。 R0＝r0｛１−３(Y/ET)R0＋４(Y/ET)3 R0 3 ｝ 但し、Ｙ：素材の降伏強度（ kgf／mm2 ）、Ｅ：ヤング
率（ kgf／mm2 ）、ｔ：鋼板肉厚（ｍｍ）である。
弾性変形量を見込んで曲げ成形する場合、各端部成形域
および底部成形域を成形するロール成形部の曲率半径ｒ
U およびｒB は、材料力学により理論的に導かれた下記
の関係式により与えられる。もっとも、実際にロールに
形成される半径Ｒは、理論上の半径をｒU ＝ｒB ＝Ｒ0
とすると、Ｒ＝Ｒ0 〜１．０５Ｒ0 程度であれば成形上
問題はない。 R0＝r0｛１−３(Y/ET)R0＋４(Y/ET)3 R0 3 ｝ 但し、Ｙ：素材の降伏強度（ kgf／mm2 ）、Ｅ：ヤング
率（ kgf／mm2 ）、ｔ：鋼板肉厚（ｍｍ）である。
【００１５】
【作用】鋼板の幅方向各端部付近の端部成形域を成形後
の半径が製品半径になるように弾性変形量を見込んで成
形することにより、この部分のスプリングバックが無く
なり、また鋼板突き合わせ部の形状が良好になり、引い
てはこの部分の溶接性が向上する。
の半径が製品半径になるように弾性変形量を見込んで成
形することにより、この部分のスプリングバックが無く
なり、また鋼板突き合わせ部の形状が良好になり、引い
てはこの部分の溶接性が向上する。
【００１６】端部成形域の成形は、ブレークダウンロー
ル成形の終段やフィンパスロール成形の段階では曲げ成
形が困難であるので、ブレークダウンロール成形の初
段、すなわち１〜３段目のいずれかのブレークダウンロ
ール２において、図２に示すように、曲げ成形後に製品
寸法になるようにスプリングバックを見込んた半径Ｒで
曲げ成形を行う。図において、２Ａは上ロール、２Ｂは
下ロールであり、帯鋼板１０の両端部付近の端部成形域
１０Ａ、１０Ａが前記Ｒの曲率半径で曲げ加工される。
ル成形の終段やフィンパスロール成形の段階では曲げ成
形が困難であるので、ブレークダウンロール成形の初
段、すなわち１〜３段目のいずれかのブレークダウンロ
ール２において、図２に示すように、曲げ成形後に製品
寸法になるようにスプリングバックを見込んた半径Ｒで
曲げ成形を行う。図において、２Ａは上ロール、２Ｂは
下ロールであり、帯鋼板１０の両端部付近の端部成形域
１０Ａ、１０Ａが前記Ｒの曲率半径で曲げ加工される。
【００１７】更に、本発明では、その後の成形過程の途
中あるいはフィンパスロールによる成形後に突き合わせ
部（溶接部）の反対側、すなわち１８０°に位置する管
底部を中心とする付近の底部成形域を成形後の半径が製
品半径になるように弾性変形量を見込んで成形する。こ
の領域はフィンパスロールによる成形後の突き合わせ部
の口開き量に最も影響を及ぼすと考えられる部分であ
り、この底部成形域をスプリングパックを見込んだ曲げ
成形を行うことによって、造管後の口開き量を十分に抑
制することができる。
中あるいはフィンパスロールによる成形後に突き合わせ
部（溶接部）の反対側、すなわち１８０°に位置する管
底部を中心とする付近の底部成形域を成形後の半径が製
品半径になるように弾性変形量を見込んで成形する。こ
の領域はフィンパスロールによる成形後の突き合わせ部
の口開き量に最も影響を及ぼすと考えられる部分であ
り、この底部成形域をスプリングパックを見込んだ曲げ
成形を行うことによって、造管後の口開き量を十分に抑
制することができる。
【００１８】底部成形域の成形は、前記端部成形域の成
形後のブレイクダウンロールによる成形段階で行っても
よく、またフィンパスロールによる成形後あるいは成形
途中に、底部成形域の曲率半径を前記Ｒに形成した孔型
ロールを用いて行ってもよい。
形後のブレイクダウンロールによる成形段階で行っても
よく、またフィンパスロールによる成形後あるいは成形
途中に、底部成形域の曲率半径を前記Ｒに形成した孔型
ロールを用いて行ってもよい。
【００１９】前記端部成形域は、図３に示すように、最
終製品寸法での突き合わせ部（溶接部）Ｕから円周方向
の各々片側につき角度θU に相当する領域であり、θU
＝２０〜５０°とするのがよい。２０°未満の狭い領域
の場合、突き合わせ部の口開き量が大きくなる等の形状
不良の原因となり、一方５０°を越えて広い領域とした
場合、管底部Ｂの付近での底部成形域が狭くなり、結果
として、同様に両端部の突き合わせ部の口開き量が大き
くなる等の形状不良の原因となる。
終製品寸法での突き合わせ部（溶接部）Ｕから円周方向
の各々片側につき角度θU に相当する領域であり、θU
＝２０〜５０°とするのがよい。２０°未満の狭い領域
の場合、突き合わせ部の口開き量が大きくなる等の形状
不良の原因となり、一方５０°を越えて広い領域とした
場合、管底部Ｂの付近での底部成形域が狭くなり、結果
として、同様に両端部の突き合わせ部の口開き量が大き
くなる等の形状不良の原因となる。
【００２０】また、底部成形域は、図３に示すように、
最終製品寸法での管低部Ｂを中心として円周方向の各々
片側につき角度θB に相当する領域であり、θB ＝２０
〜９０°とするのがよい。２０°未満の狭い領域の場
合、口開き量の抑制作用が過少である。θB は大きいほ
ど口開き量の抑制作用も大きくなるが、９０°を越えて
広くなると端部成形域との間隔が狭くなり、溶接部と管
底部とをスムーズな曲線で結ぶことが困難になり、成形
不良の原因となる。また、端部成形域と底部成形域との
間に成形半径が極めて大きくなる領域ができ、口開き量
を大きくする原因になる。
最終製品寸法での管低部Ｂを中心として円周方向の各々
片側につき角度θB に相当する領域であり、θB ＝２０
〜９０°とするのがよい。２０°未満の狭い領域の場
合、口開き量の抑制作用が過少である。θB は大きいほ
ど口開き量の抑制作用も大きくなるが、９０°を越えて
広くなると端部成形域との間隔が狭くなり、溶接部と管
底部とをスムーズな曲線で結ぶことが困難になり、成形
不良の原因となる。また、端部成形域と底部成形域との
間に成形半径が極めて大きくなる領域ができ、口開き量
を大きくする原因になる。
【００２１】本発明では溶接前の鋼板の突き合わせ部に
おける口開き量が十分小さくなるので、引張強度が１０
００Ｎ／mm2 以上の高強度鋼板を使用しても口開き量が
小さく、造管後の熱処理なしで高強度鋼管を得ることが
できる。
おける口開き量が十分小さくなるので、引張強度が１０
００Ｎ／mm2 以上の高強度鋼板を使用しても口開き量が
小さく、造管後の熱処理なしで高強度鋼管を得ることが
できる。
【００２２】
【実施例】フィンパスロールによる成形後、管底部付近
の底部成形域を孔型ロールにより成形する場合を例にと
って説明する。端部成形域はブレイクダウンロール初段
においてスプリングバックを見込んで成形後に製品半径
ｒ0 になるように成形しておく。
の底部成形域を孔型ロールにより成形する場合を例にと
って説明する。端部成形域はブレイクダウンロール初段
においてスプリングバックを見込んで成形後に製品半径
ｒ0 になるように成形しておく。
【００２３】図１は孔型ロールにより成形中のオープン
パイプの断面プロフィル（上下ロールの断面プロフィル
でもある）を示しており、突き合わせ部（溶接予定部）
ＵからＡまでの領域ＵＡが端部成形域であり、この部分
は既にブレイクダウンロール初段においてスプリングバ
ックを見込んだ成形が行われて、製品半径ｒ0 に成形さ
れている。この部分の半径中心に対するθ1 （前記θU
に相当）は既述の通り２０〜５０°の設定される。
パイプの断面プロフィル（上下ロールの断面プロフィル
でもある）を示しており、突き合わせ部（溶接予定部）
ＵからＡまでの領域ＵＡが端部成形域であり、この部分
は既にブレイクダウンロール初段においてスプリングバ
ックを見込んだ成形が行われて、製品半径ｒ0 に成形さ
れている。この部分の半径中心に対するθ1 （前記θU
に相当）は既述の通り２０〜５０°の設定される。
【００２４】管低部ＢからＣにわたる領域ＢＣは底部成
形域の半部に相当する部分であり、この部分は成形後に
製品半径ｒ0 になるように半径ｒ4 （前記ｒB に相
当）、その半径中心に対してθ4 の角度を有している。
ｒ4 はスプリングバック量を見込んで設定しているの
で、製品半径ｒ0 より小さな半径である。このため、図
のようにＡとＣとの間を円弧曲線で結ぶには、必然的に
製品半径ｒ0 より小径ｒ2 の領域ＡＤ（半径中心に対し
て角度θ2 の部分）と大径ｒ3 の領域ＤＣ（半径中心に
対してθ3 の部分）が生じる。
形域の半部に相当する部分であり、この部分は成形後に
製品半径ｒ0 になるように半径ｒ4 （前記ｒB に相
当）、その半径中心に対してθ4 の角度を有している。
ｒ4 はスプリングバック量を見込んで設定しているの
で、製品半径ｒ0 より小さな半径である。このため、図
のようにＡとＣとの間を円弧曲線で結ぶには、必然的に
製品半径ｒ0 より小径ｒ2 の領域ＡＤ（半径中心に対し
て角度θ2 の部分）と大径ｒ3 の領域ＤＣ（半径中心に
対してθ3 の部分）が生じる。
【００２５】前記ｒ2 は０．７ｒ0 ＜ｒ2 ＜ｒ0 に設定
するのがよい。ｒ2 が０．７ｒ0 以下の狭い領域であれ
ば、初期のブレークダウンロールで製品半径ｒ0 に曲げ
成形した領域ＵＡとの曲率が大きく異なり、造管過程に
おいてＡが変曲点すなわちｒ0 とｒ2 の曲率が変わる部
分になり、曲げ応力が集中するため、造管後の残留応力
も高くなって遅れ破壊等の原因となりやすい。また、ｒ
2 がｒ0 よりも大きくなると、ＤＣをスムーズな円弧で
つなぐことが困難になる。
するのがよい。ｒ2 が０．７ｒ0 以下の狭い領域であれ
ば、初期のブレークダウンロールで製品半径ｒ0 に曲げ
成形した領域ＵＡとの曲率が大きく異なり、造管過程に
おいてＡが変曲点すなわちｒ0 とｒ2 の曲率が変わる部
分になり、曲げ応力が集中するため、造管後の残留応力
も高くなって遅れ破壊等の原因となりやすい。また、ｒ
2 がｒ0 よりも大きくなると、ＤＣをスムーズな円弧で
つなぐことが困難になる。
【００２６】また、領域Ａのθ2 は、θ1 ＋θ2 ＜９０
°となるように設定するのがよい。最終のフィンパスロ
ールによる成形後における突き合わせ部の口開き量に最
も影響を及ぼすと考えられる底部成形域を大きくするこ
とが望ましいからである。
°となるように設定するのがよい。最終のフィンパスロ
ールによる成形後における突き合わせ部の口開き量に最
も影響を及ぼすと考えられる底部成形域を大きくするこ
とが望ましいからである。
【００２７】領域ＤＣのｒ3 についてはｒ0 ＜ｒ3 ＜
１．３ｒ0 に設定するのがよい。ｒ3≦ｒ0 ではＤに変
曲点ができ、ＤとＣとをスムーズな円弧で結ぶことが困
難になる。また、１．３ｒ0 ≦ｒ3 では領域ＤＣが大き
くなり、この部分の成形後のスプリングバックにより突
き合わせ部の口開き量が大きくなりやすい。
１．３ｒ0 に設定するのがよい。ｒ3≦ｒ0 ではＤに変
曲点ができ、ＤとＣとをスムーズな円弧で結ぶことが困
難になる。また、１．３ｒ0 ≦ｒ3 では領域ＤＣが大き
くなり、この部分の成形後のスプリングバックにより突
き合わせ部の口開き量が大きくなりやすい。
【００２８】次に、θ3 及びθ4 については、図１の幾
何学的条件から下記の式(1) 及び(2) が成立し、これら
の式から決定される。尚、成形後、領域ＢＣの半径は製
品半径ｒ0 となり、ｒ0 の中心からの角度は図３に示し
たθB となるが、ＣＢ部分の長さは成形の前後で変わら
ないので、ｒ4 ・θ4 ＝ｒ0 ・θB であり、好ましくは
ｒ4 ・θ4 ／ｒ0 （＝θB ）が２０°〜９０°の範囲内
に納められる。
何学的条件から下記の式(1) 及び(2) が成立し、これら
の式から決定される。尚、成形後、領域ＢＣの半径は製
品半径ｒ0 となり、ｒ0 の中心からの角度は図３に示し
たθB となるが、ＣＢ部分の長さは成形の前後で変わら
ないので、ｒ4 ・θ4 ＝ｒ0 ・θB であり、好ましくは
ｒ4 ・θ4 ／ｒ0 （＝θB ）が２０°〜９０°の範囲内
に納められる。
【００２９】
【数１】 r3−｛( r3−r2)sin( θ1 ＋θ2 ) −( r0−r2)sinθ1 ｝/sinθ4 ＝r4…(1) ｒ0 θ1 ＋ｒ2 θ2 ＋ｒ4 θ4 ＝πｒ0 ……(2)
【００３０】次に具体的実施例について説明する。板厚
１．８mm、引張強度レベルが１１７０Ｎ／mm2 級、１２
７０Ｎ／mm2 級、１３７０Ｎ／mm2 級、１４７０Ｎ／mm
2 級の４種類の冷延超ハイテンの帯鋼板をを用いて、外
径３１．８ｍｍφの鋼管を造管した。
１．８mm、引張強度レベルが１１７０Ｎ／mm2 級、１２
７０Ｎ／mm2 級、１３７０Ｎ／mm2 級、１４７０Ｎ／mm
2 級の４種類の冷延超ハイテンの帯鋼板をを用いて、外
径３１．８ｍｍφの鋼管を造管した。
【００３１】本発明を適用した実施例では、初期のブレ
ークダウンロールにおいて両端から角度θ1 の範囲を半
径ｒ1 ＝ｒ4 で成形し、最終のフィンパスロールによる
成形後に図１に示した孔型ロールで成形を行い、スクイ
ズロールにてオープンパイプの両端部を突き合わせつ
つ、管周上の長手方向にわたる接合縁を高周波電流で溶
接した。実施例で使用した２種類のロールの設計寸法を
表１に示す。尚、比較のため、フィンパスロール成形時
の圧下を強くして造管した従来例も併せて行った。従来
例におけるフィンパスロールの圧下圧力は、実施例の約
１．２倍程度に設定した。
ークダウンロールにおいて両端から角度θ1 の範囲を半
径ｒ1 ＝ｒ4 で成形し、最終のフィンパスロールによる
成形後に図１に示した孔型ロールで成形を行い、スクイ
ズロールにてオープンパイプの両端部を突き合わせつ
つ、管周上の長手方向にわたる接合縁を高周波電流で溶
接した。実施例で使用した２種類のロールの設計寸法を
表１に示す。尚、比較のため、フィンパスロール成形時
の圧下を強くして造管した従来例も併せて行った。従来
例におけるフィンパスロールの圧下圧力は、実施例の約
１．２倍程度に設定した。
【００３２】
【表１】
【００３３】スクイズロールでの両端部突き合わせ直前
のオープンパイプの口開き量を測定した結果を図４に示
す。図４より、材料強度が大きくなるほど口開き量は大
きくなる傾向にあり、従来法では約ｌｌmm以上と極めて
大きくなっているため、スクイズロールでのシーム突き
合わせ部が不安定となり、ビード形状の悪化やシーム突
き合わせが左右に回転するいわゆるシームずれが発生す
る傾向があった。
のオープンパイプの口開き量を測定した結果を図４に示
す。図４より、材料強度が大きくなるほど口開き量は大
きくなる傾向にあり、従来法では約ｌｌmm以上と極めて
大きくなっているため、スクイズロールでのシーム突き
合わせ部が不安定となり、ビード形状の悪化やシーム突
き合わせが左右に回転するいわゆるシームずれが発生す
る傾向があった。
【００３４】これに対し、本発明のＡ及びＢによれば、
いずれのロール形状でも最高強度材に対して口開き量は
約８mm以下であり、同一強度材では従来法の約１／２以
下であった。従って、シームずれ等の問題も皆無であっ
た。
いずれのロール形状でも最高強度材に対して口開き量は
約８mm以下であり、同一強度材では従来法の約１／２以
下であった。従って、シームずれ等の問題も皆無であっ
た。
【００３５】次に、溶接後の鋼管における周方向および
軸方向の最大残留応力σR を調べた結果を図５に示す。
同図より、材料強度が大きくなるほど周方向、軸方向と
もにσR が大きくなる傾向があるが、従来法ではσR が
周方向で約１５００Ｎ／mm2以上、軸方向で約８００Ｎ
／mm2 以上と極めて大きくなっており、遅れ破壊の危険
が大きい。
軸方向の最大残留応力σR を調べた結果を図５に示す。
同図より、材料強度が大きくなるほど周方向、軸方向と
もにσR が大きくなる傾向があるが、従来法ではσR が
周方向で約１５００Ｎ／mm2以上、軸方向で約８００Ｎ
／mm2 以上と極めて大きくなっており、遅れ破壊の危険
が大きい。
【００３６】一方、本発明実施例では最高強度材に対し
ても周方向で約５００Ｎ／mm2 以下、軸方向で約８００
Ｎ／mm2 以下となっており、残留応力の低減効果が極め
て大きく、遅れ破壊が生じにくいことが確認された。
ても周方向で約５００Ｎ／mm2 以下、軸方向で約８００
Ｎ／mm2 以下となっており、残留応力の低減効果が極め
て大きく、遅れ破壊が生じにくいことが確認された。
【００３７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、突
き合わせ部の口開き量に最も影響を及ぼす管底部付近を
製品寸法にすることにより、鋼板として高強度鋼板を用
いても、口開き量を十分抑制することができ、シームず
れ等の不良が発生し難く、また溶接後の残留応力の低減
効果も大きく、遅れ破壊の危険も極めて少ない。また、
ロールを強圧下する必要がないため、ロールの磨耗や製
品表面のロール疵の発生も軽減でき、長時間にわたり安
定な造管作業を行うことができ、生産性に優れる。
き合わせ部の口開き量に最も影響を及ぼす管底部付近を
製品寸法にすることにより、鋼板として高強度鋼板を用
いても、口開き量を十分抑制することができ、シームず
れ等の不良が発生し難く、また溶接後の残留応力の低減
効果も大きく、遅れ破壊の危険も極めて少ない。また、
ロールを強圧下する必要がないため、ロールの磨耗や製
品表面のロール疵の発生も軽減でき、長時間にわたり安
定な造管作業を行うことができ、生産性に優れる。
【図１】本発明における底部成形域の成形過程における
オープンパイプ半断面の寸法関係説明図である。
オープンパイプ半断面の寸法関係説明図である。
【図２】本発明における端部成形域の成形過程における
説明図である。
説明図である。
【図３】製品鋼管断面における端部成形域および底部成
形域を示す説明図である。
形域を示す説明図である。
【図４】実施例と従来例における鋼板強度と溶接突き合
わせ部の口開き量との関係を示すグラフ図である。
わせ部の口開き量との関係を示すグラフ図である。
【図５】実施例と従来例における鋼板強度と残留応力と
の関係を示すグラフ図である。
の関係を示すグラフ図である。
【図６】ロールフォーミング法による造管ラインの一例
を示す機器配置図である。
を示す機器配置図である。
【図７】従来のフィンパスロールでの強圧下状態を示す
断面説明図である。
断面説明図である。
１ アンコイラー ２ ブレークダウンロール ３ フィンパスロール ４ フィン ５ スクイズロール ６ 溶接機 １０ 帯鋼板 １０Ａ 端部成形域 １１ 管状体 Ｕ 突き合わせ部 Ｂ 管底部 ＵＡ 端部成形域 ＢＣ 底部成形域の半部 ｒ0 製品半径 ｒ4 成形後に製品半径となるように弾性変形量を見込
んだ成形半径
んだ成形半径
Claims (3)
- 【請求項１】 帯鋼板をブレイクダウンロールを通して
曲げ成形した後、鋼板の幅方向両端部がロール周方向に
突設されたフィンを介して対向するようにフィンパスロ
ールを通して管状に成形し、その後鋼板の両端部を突き
合わせて該突き合わせ部を溶接する鋼管成形方法におい
て、 ブレイクダウンロールによる成形初期の段階で鋼板の幅
方向各端部付近の端部成形域を成形後の半径が製品半径
になるように弾性変形量を見込んで成形し、その後の成
形過程の途中あるいはフィンパスロールによる成形後に
更に突き合わせ部の反対側に位置する管底部付近の底部
成形域を成形後の半径が製品半径になるように弾性変形
量を見込んで成形することを特徴とするスプリングバッ
ク量を利用した鋼管成形方法。 - 【請求項２】 端部成形域は製品中心から２０〜５０°
に相当する範囲とし、底部成形域は管底部を中心として
その片側が製品中心から２０〜９０°に相当する範囲と
する請求項１に記載した鋼管成形方法。 - 【請求項３】 引張強度が１０００Ｎ／mm2 以上の高強
度鋼板を使用する請求項１又は２に記載した鋼管成形方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18794795A JPH0910850A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | スプリングバック量を利用した鋼管成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18794795A JPH0910850A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | スプリングバック量を利用した鋼管成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0910850A true JPH0910850A (ja) | 1997-01-14 |
Family
ID=16214962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18794795A Pending JPH0910850A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | スプリングバック量を利用した鋼管成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0910850A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001094043A1 (fr) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Nippon Steel Corporation | Tube d'acier haute resistance presentant d'excellentes proprietes de formabilite et d'eclatement |
| JP2012125780A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Jfe Steel Corp | 円筒成形加工用材料の設計方法および円筒成形加工品 |
| JP2012250285A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Sms Meer Gmbh | 板材からスリット管を製造する方法及び装置 |
-
1995
- 1995-06-29 JP JP18794795A patent/JPH0910850A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001094043A1 (fr) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Nippon Steel Corporation | Tube d'acier haute resistance presentant d'excellentes proprietes de formabilite et d'eclatement |
| US6782921B1 (en) | 2000-06-09 | 2004-08-31 | Nippon Steel Corporation | High-strength steel pipe excellent in formability and burst resistance |
| JP2012125780A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Jfe Steel Corp | 円筒成形加工用材料の設計方法および円筒成形加工品 |
| JP2012250285A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Sms Meer Gmbh | 板材からスリット管を製造する方法及び装置 |
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