JPH09234517A

JPH09234517A - 中空二重管の加工方法

Info

Publication number: JPH09234517A
Application number: JP6903596A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Fujita; 伸弘藤田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】中空二重管を、その断面形状を変化させるこ
となく、簡易に所望の形状に曲げ加工する方法を提供す
ること。【解決手段】第１の管３と、この第１の管３の内部に
配設される第２の管５と、これら各管３，５の端部に配
設される封止部材４と、管３，５の内部に充填する加熱
溶融性材７とを備えると共に、この加熱溶融性材７を石
油系ワックスとセラミックス粉末を混合して構成し、加
熱溶融性材７を管３，５の相互間に充填して曲げ加工を
する、その後、この各管３，５を加熱溶融性材７の融点
以上の温度に再加熱して加熱溶融性材７を再び溶融させ
て排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空二重管の加工
方法に係り、特に、二輪車や四輪車の排気管として使用
される中空二重管の加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】四輪車の排気管として使用される管は、
いわゆる二重管で構成されている場合がある。この場合
には、二本の管の相互間に砂や鉄粉を充填して曲げ加工
することが一般的に行われている。

【０００３】また、充填する部材として砂や鉄粉に代え
て水を流し込み、これを冷却することにより氷結させ、
この状態で中空二重管を曲げ加工する手法も採られてい
る。このとき、水を充填する部位としては、各管の相互
間に限られず、内側の管の内部にも充填し、芯金を用い
ないで行う場合がある。更には、中空管の内部に充填す
る充填材料として、植物系のワックスを用いる方法につ
いての改良も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下のような不都合があった。即ち、砂や鉄粉
を用いる場合には、中空管への充填作業時に騒音や粉塵
が発生する場合がある。また、微細な砂粒や鉄粉で加工
に使用される金型等を傷をつけやすい等の不都合があっ
た。

【０００５】一方、水を氷結させて中空管の座屈等を防
止する方法では、水を氷結させ、また融解させるための
設備が必要となり、製造コスト的にも製造時間効率的に
も多くの不都合がある。加えて、氷は融解して加工機械
等の電気系統に悪影響を及ぼしたり、錆を発生させるな
どの不都合がある。そして、これらの氷結のための装置
を用いることは、現在の脱フロンの傾向に逆行すること
となる。

【０００６】また、低融点金属を用いる方法では、大き
な加工応力が必要となり、大きな加工応力が加わった中
空管の部位の板厚が減少してしまい、そしてまたは管が
折れてしまう、という不都合を生じていた。加えて、脂
肪酸等を用いる方法では、中空管とのすべり抵抗は小さ
いが、一方で圧縮応力に対して強度が低く、曲げ加工に
よる中空管の断面の扁平や座屈、そしてしわ等が発生し
やすい、という不都合を生じていた。

【０００７】更に、植物系ワックスを用いる方法におい
ては、植物系ワックス自体のコストが高く、また、産地
の気候の変動等により供給量も変動するために、供給が
不安定となる、という不都合を生じていた。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、中空二重管を、その断面形状を変化さ
せることなく、簡易に所望の形状に曲げ加工する方法を
提供することを、その目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、内部が空洞の第１の
管と、この第１の管の内部に配設される第２の管と、こ
れら各管の端部に配設される封止部材と、管の内部に充
填する加熱溶融性材とを備えると共に、この加熱溶融性
材を石油系ワックスとセラミックス粉末を混合して構成
し、加熱溶融性材を各管の相互間に充填して曲げ加工を
する、という構成を採っている。

【００１０】以上のように、先ず、予め溶融している加
熱溶融性材を各管の相互間に充填する。そして、この各
管を加熱溶融性材の硬化する温度に冷却する。これによ
って、加熱溶融性材が管の内部で硬化する。加熱溶融性
材が硬化した後には、いわゆるロールベンダー装置によ
って、中空二重管の曲げ加工を行う。このとき、加熱溶
融性材は硬化しているので、各管の曲げ加工部にしわや
座屈等が生じない。

【００１１】また、請求項２記載の発明では、加熱溶融
性材としてセラミック粉末を２０〜５０［重量％］混合
したものを使用するという構成及び方法を採り、その他
は請求項１記載の発明と同様である。以上のような構成
及び方法を採ることにより、加熱によって容易に溶融す
ると共に、低温時には十分な強度を有する加熱溶融性材
を構成することができる。従って、適切な曲げ加工が可
能となり、加えて排出も容易となる。

【００１２】また、請求項３記載の発明では、中空二重
管の曲げ加工に際しては、各管の相互間に予め加熱し溶
融した加熱溶融性材を充填すると共に、中空二重管を加
熱溶融性材の融点以下の温度に冷却して加熱溶融性材を
硬化させ、中空二重管を加熱溶融性材の融点付近の温度
に加熱しつつ曲げ加工した後、中空二重管を再加熱して
加熱溶融性材を再び溶融させて排出するという構成及び
方法を採り、その他は請求項１または２記載の発明と同
様である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明すると、先ず図１に示すように、本実施形態に
おいては、第１の管３と、この第１の管３の内部に配設
される第２の管５と、これら各管３，５の端部に配設さ
れる封止部材４と、管３，５の内部に充填する加熱溶融
性材７とを備えると共に、この加熱溶融性材７を石油系
ワックスとセラミックス粉末を混合して構成し、加熱溶
融性材７を管３，５の相互間に充填して曲げ加工をす
る、その後、この各管３，５を加熱溶融性材７の融点以
上の温度に再加熱して加熱溶融性材７を再び溶融させて
排出する、という方法を採っている。

【００１４】以上をより詳細に説明すると、図１に示す
ように、本実施形態にかかる管３，５はいわゆる二重管
を構成している。即ち、第１の管３は円筒状に形成され
た管であり、四輪車などの排気管等に使用するための十
分な長さが確保されている。一方、第２の管５も円筒状
に構成され、その長さも第１の管３と同等に形成されて
いる。ここで、各管３，５の形状及び長さ等は、上記し
たものに限定されるものではなく、例えば、断面矩形の
管を用いてもよいし、材質としても排気管等に一般的に
使用される鉄やステンレス等に限られず、例えば銅、ア
ルミ等であってもよい。また、所定の延性がある材料で
あれば、金属材料に限られるものではない。

【００１５】本実施形態における各管３，５について具
体的に説明すると、第１の管３は、その外径が５０［ｍ
ｍ］、肉厚が１［ｍｍ］、長さが約５００［ｍｍ］の鉄
製（ＳＴＫＭ）の鋼管が用いられる。一方、第２の管５
としては、その外径が４０［ｍｍ］、肉厚が１［ｍ
ｍ］、長さが約５００［ｍｍ］のステンレス（ＳＵＳ）
の鋼管が用いられる。但し、これらの各寸法はあくまで
も一例であり、本発明は種々の形状及び寸法の管に適用
することができる。ここで、図１においては、便宜上各
管３，５の全長は短縮して記載している。

【００１６】そして、上記した第１の管３の内部に、第
２の管５が挿入される。この時、各管３，５は、外径に
して約１０［ｍｍ］の差異が有るので、外側の管３の内
周壁３ａと内側の管５の外周壁５ａとの相互間には所定
の隙間が形成される。本実施形態では、この隙間を各管
３，５の全周において一定とすべく、両者の中心軸が同
心となるように位置決めし、且つ、図１（Ｂ）に示すよ
うに、各管３，５の一端部を相互に接合している。

【００１７】各管３，５の相互の接合方法としては、図
１（Ｂ）に示すように、外側の第１の管３はそのままの
形状とし、内側の第２の管５の一端部を第１の管３側に
屈曲させている。そして、相互に接触した部分をスポッ
ト溶接によって密着させるようになっている。

【００１８】また、管３，５の端部には、封止部材４が
配設されている。この封止部材４は、管５の内部に加熱
溶融性材７を充填して曲げ加工する場合に、溶融した加
熱溶融性材７が管３，５の相互間から漏洩しないよう
に、管３，５の下端部を封止するためのものであり、円
盤状に形成されている。そして、管３，５の下端部に嵌
合されて、管３の外周面と接触している部分がスポット
溶接により固定される。但し、封止部材４の固定方法と
しては以上に限定されるものではない。

【００１９】一方、各管３，５の相互間の他端部は、上
記した加熱溶融性材７を充填できるように、全体が解放
されている。

【００２０】次に、加熱溶融性材７の具体的構成として
は、以下のようになっている。即ち、石油系ワックスと
してはパラフィンワックスを用い、一方、セラミックス
粉末としては炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いている。ま
た、これらの混合割合としては、セラミックス粉体を３
０［重量％］混合している。

【００２１】但し、加熱溶融性材７の構成はこれらに限
定されるものではなく、例えば他の種類のワックスを用
いることも可能であるし、また、セラミックス粉末とし
てもアルミナ（Ａｌ₂０₃）等を用いてもよい。

【００２２】加えて、混合割合についても、２０〜５０
［重量％］の範囲で広く選択可能である。これは、上記
範囲で構成された加熱溶融性材７は良好な強度及び加熱
溶融特性を有するからである。一方で、２０［重量％］
未満では強度が不足し、逆に５０［重量％］を超えても
強度は増加しないのに対して、流動性が大きく低下する
からである。

【００２３】次に、以上のように構成された加熱溶融性
材７を用いた中空二重管の曲げ加工の方法について詳述
する。先ず、図１に示すように、各管３，５の内部に
は、加熱溶融性材７が充填される。具体的な充填方法と
しては、先ず、ワックスをその融点以上の温度に加熱し
て溶融させておく（図３の符号Ｓ１）。そして、溶融し
たワックス内にセラミックス粉末を混合する（図３の符
号Ｓ２）。これらワックスとセラミックス粉末が混合さ
れた加熱溶融性材７を融点以上の温度に維持したまま溶
融させておく。続いて、溶融している加熱溶融性材７を
管の内部に充填する（図３の符号Ｓ３）。ここでは、充
填する領域として管３，５の相互間についてのみ説明す
るが、曲げ加工の目的に応じて、第２の中空管５の内部
に加熱溶融性材７を充填するようにしてもよい。

【００２４】加熱溶融性材７が充填されたら、この管
３，５を加熱溶融性材７の融点以下の温度まで自然冷却
する。これによって、加熱溶融性材７を構成するワック
スが硬化する（図３の符号４）。そして、加熱溶融性材
７が硬化した後には、ロールベンダー装置３１（図２参
照）によって、管３，５の曲げ加工を行う（図３の符号
５）。本実施形態では、一例として、図４に示すよう
に、中空管３，５の略中央部で９０［°］の曲げ加工を
行った。曲げ加工に際しては、上記した如く、加熱溶融
性材７が管３，５の相互間で硬化しているので、各管
３，５の曲折部９にしわや座屈等が生じにくい。

【００２５】そして、曲げ加工の終了後は、管３，５を
所定温度に再加熱する（図３の符号Ｓ６）。再加熱の温
度は加熱溶融性材７の融点以上の温度である。これによ
り、加熱溶融性材７を溶融して管３，５の外部へ排出す
る（図３の符号Ｓ７）。但し、加熱溶融性材７のワック
ス全体が溶融するまで加熱する必要はなく、多少固体部
分が残留している状態でも、振動を加える等の手段を施
すことにより、加熱溶融性材７を十分に排出できる。そ
してこれにより、中空二重管の曲げ加工が完成する。

【００２６】以上のように曲げ加工された中空二重管の
曲折部９における断面図を図５に示す。この図５による
と、外側の第１の管３と内側の第２の管５の中心軸がそ
れぞれ一致している。即ち、曲げ加工によっても両管
３，５の相対的な位置関係が変化しないことがわかる。
また本実施形態にかかる方法を用いると、管３，５の曲
折部９に座屈現象やしわ等も発生しにくい。

【００２７】一方、図６は曲げ加工に際して、何らの対
策も施さなかった場合の、二重管の曲折部の断面図を示
している。この図６から明らかなように、この場合に
は、管２３と管２５の中心軸がｅだけずれてしまってい
る。

【００２８】次に、上記した各実施形態において使用さ
れる加熱溶融性材７の強度や製造コストについて説明す
る。先ず、図７は、加熱溶融性材７の種類と強度の関係
を表すものである。ここで、針入度（ＪＩＳＫ２２３
５）とは、ワックスの強度を表す値であり、値が小さい
ほど強度が高いことを示している。この図７から明らか
なように、石油系のパラフィンワックス単体［実験番号
１］では、針入度が３．０となっている。これに対し
て、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）を混
合した加熱溶融性材では、針入度が２．２以下となり、
強度が向上していることが分かる［実験番号２乃至
６］。

【００２９】また、同じＳｉＣ（炭化ケイ素）を混合す
る場合でも、その粒径が大きいほど強度が向上している
ことが分かる。具体的には、実験番号３に示すように、
ＳｉＣ（炭化ケイ素）の混合割合が３０［重量％］で、
その粒径が０．６４［μｍ］の場合の針入度は２．０で
あり、一方、実験番号４に示すように、粒径が１．０
［μｍ］の場合の針入度は１．１となっている。

【００３０】更に、粒径の同じＳｉＣ（炭化ケイ素）を
混合する場合でも、実験番号２及び実験番号３に示すよ
うに、混合割合が２０［重量％］の場合は針入度が２．
２であり、混合割合が３０［重量％］の場合は２．０と
なっている。

【００３１】また、セラミックス粉末は、ワックスより
も比重が大きいので、使用後の加熱溶融性材をワックス
とセラミックス粉末とに分離することは容易である。即
ち、ワックスを溶融させることにより、セラミックス粉
末が底部に沈殿するからである。このことから、本発明
にかかる加熱溶融性材はリサイクル性についても良好な
特性を示す。

【００３２】更に、参考として、図８に各種ワックスの
価格を示した。この図からも明らかなように、植物性ワ
ックスに比べて石油系ワックスは非常に安価であり、中
空二重管の曲げ加工に用いる場合にも、その加工コスト
を低減することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上のように、予め溶融した加
熱溶融性材を中空二重管相互間に充填し、これを冷却に
より硬化させ、次に中空二重管の曲げ加工をした後、加
熱溶融性材を再び加熱して排出するようにした。このた
め、中空二重管の曲げ加工部に座屈やしわ、そして断面
の扁平化現象等が発生しにくく、適切に中空二重管の曲
げ加工をすることができる、という優れた効果を生じ
る。

【００３４】また、加熱溶融性材として石油系のワック
スにセラミックス粉末を混合したものを用いるので、強
度的に優れた特性を有すると共に、加熱することにより
容易に溶融し得る。このため、中空管に対する充填及び
中空管からの排出を容易に行うことができる、という優
れた効果を生じる。そしてまた、セラミックス粉末の混
合割合を調整することにより、異なる強度を有する加熱
溶融性材を構成することができる、という優れた効果を
生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態を示す図であり、図１
（Ａ）は中空二重管の平面図を示し、図１（Ｂ）は中空
二重管の断面図を示す。

【図２】図１に開示した中空管を曲げ加工するためのロ
ールベンダー装置を示す一部省略した説明図である。

【図３】曲げ加工のフローチャートを示す図である。

【図４】図１に開示した中空管の曲げ加工後の状態を示
す図である。

【図５】図４に開示した中空管の曲げ加工部を示す断面
図である。

【図６】加熱溶融性材を充填せず二重管を曲折させた場
合の曲折部を示す断面図である。

【図７】各種条件下での加熱溶融性材の特性を示す図表
である。

【図８】各種ワックスの価格を示す図である。

【符号の説明】

１中空管２封止部材３第１の中空管５第２の中空管７加熱溶融性材９曲げ加工部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の管と、この第１の管の内部に配設
される第２の管と、これら各管の端部に配設される封止
部材と、前記各管の相互間に充填する加熱溶融性材とを
備えると共に、この加熱溶融性材を石油系ワックスとセ
ラミックス粉末を混合して構成し、前記加熱溶融性材を前記各管の相互間に充填すると共に
芯金を用いて曲げ加工をすることを特徴とした中空二重
管の加工方法。
【請求項２】前記加熱溶融性材として前記セラミック
粉末を２０〜５０［重量％］混合したものを使用するこ
とを特徴とした請求項１記載の中空二重管の加工方法。
【請求項３】前記中空二重管の曲げ加工に際しては、
前記中空二重管の相互間に予め加熱し溶融した加熱溶融
性材を充填すると共に、前記中空二重管を前記加熱溶融
性材の融点以下の温度に冷却して前記加熱溶融性材を硬
化させ、前記中空二重管を曲げ加工した後、前記中空管
を再加熱して前記加熱溶融性材を再び溶融させて排出す
ることを特徴とした請求項１または２記載の中空二重管
の加工方法。