JPH10148278A - 曲がり管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直管を、製造後に曲げることにより曲がり管を
得ていたため、曲げ加工に要する工数がかかる。また、
曲げ加工時に、保持部付近の材料が外周から力を加えら
れることにより変形するために、断面形状が他の部分と
異なってしまう。 【解決手段】ダイス１のダイス孔軸を引抜あるいは押出
方向に対して傾ける構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲がり管およびそ
の製造方法に関し、特に、管材の引抜あるいは押出加工
の際に、同時に曲げ加工を行うことができ、また、曲げ
加工が施された管材の断面形状を一定にすることができ
る曲がり管およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビームダクトとして用いられる引
抜管あるいは押出管は、曲がりがないように直線性に優
れた引抜材あるいは押出材を用い、かつ、ダイス孔軸と
引抜あるいは押出方向を一致させて製造している。

【０００３】一方、用途によっては曲がり管が望ましい
場合がある。例えば、粒子加速器において、電子蓄積リ
ングなどのリング状のビームダクトと呼ばれる真空容器
を製造する場合には、直管だけではなく、所定の曲率半
径を有する曲がり管が必要になる。

【０００４】このようなビームダクトは、一般に数ｍ以
上の長さを持つことから、引抜あるいは押出加工で得た
直管を曲げ加工の際に全長にわたって保持・変形させる
ことが望ましいが、全長にわたって保持・変形させるこ
とは困難であるため、引抜あるいは押出加工で得た直管
の全長の中で数点を固定保持し、この保持部を油圧ジャ
ッキなどにより移動させ、ビームダクト全体をたわませ
て所定の曲率半径を有する曲がり管を得るようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
曲がり管の製造法によれば、 （１）直線性良く製造された素管を、製造後に曲げるこ
とにより曲がり管を得ていたため、曲げ加工に要する工
数がかかるという問題があった。特に、複数の支持部を
それぞれ異なった力の方向とストロークで移動させて曲
げるため力の制御が複雑であり、また、部材形状の点か
ら言えば、極論すると、各支持部を頂点とする折れ線の
連続になりやすく、一定の曲率で滑らかに変化する円弧
が得にくかった。 （２）更に、曲げ加工の際に、保持部付近の材料が外周
から力を加えられることにより変形するために、断面形
状が他の部分と異なってしまう、即ち、曲げた管の寸法
精度が狂うという問題があった。例えば、荷電粒子がビ
ームダクト内を通過する場合を考えると、荷電粒子の通
過に合わせてダクト内表面付近を流れる誘起電流にとっ
て、断面形状が変化している変形部分はインピーダンス
が変化することになり、荷電粒子の軌道にも影響を与え
るため、ビームダクトの断面形状は一定である必要があ
る。

【０００６】

【発明の目的】従って、本発明の目的は、曲がり管を得
るにあたり、引抜あるいは押出加工の際に、同時に曲げ
加工を行うことができ、また、曲げ加工を施された管材
の断面形状を一定にすることができる曲がり管およびそ
の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を実
現するために、周方向で不均一な塑性変形を受けること
により前記塑性変形の前記不均一に応じた曲率の曲がり
を有することを特徴とする曲がり管を提供することにあ
る。

【０００８】また、本発明は、上記目的を実現するため
に、引抜材あるいは押出材を、ダイス孔軸を引抜あるい
は押出方向に対して傾けたダイスにより引抜あるいは押
出して所定の曲率半径を有する曲がり管とすることを特
徴とする曲がり管の製造方法を提供することにある。

【０００９】以上の構成において、前記引抜材は、銅，
銅合金あるいはステンレス鋼であり、前記押出材は、ア
ルミニウム合金であることが望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら詳細に説明する。図１および図２は、
本発明の曲がり管およびその製造方法を示す図である。

【００１１】図１は、ダイス孔軸がダイス孔面に垂直な
ダイス１を引抜あるいは押出方向Ａに対して所定角傾け
て管材２を引抜あるいは押出加工する状態を示し、図２
は、ダイス孔軸がダイス孔面に垂直ではない、即ち、ダ
イス半角α，βが周方向の位置により変化するダイス１
を引抜あるいは押出方向Ａに対して傾けることなく管材
２を引抜あるいは押出加工する状態を示す。

【００１２】管材２に用いられる材料としては、アルミ
ニウムおよびステンレス鋼が最も一般的で、最近では無
酸素銅が広く用いられている。アルミニウムは押出加工
性がよいので、一回の押出で曲がり管を製造することが
できるが、銅やステンレスではインゴットを熱間押出し
てから、その押出材を冷間で何度か引抜加工して曲がり
管を製造する。従って、アルミニウムでは押出加工によ
って曲がり管を製造するが、銅やステンレスでは押出後
の引抜の段階で曲がりを与えて曲がり管を製造すること
になる。以下、実施例に基づき、本発明による曲がり管
およびその製造方法をより具体的に説明する。

【００１３】〔実施例１〕まず、引抜加工により曲がり
管を製造する例として、無酸素銅管を用いてビームダク
トを製造する例を示す。

【００１４】ビームダクトに要求される曲率半径は１０
〜１００ｍ程度のことが多いので、ここでは、５０ｍの
曲率を持つダクトを引抜で製造することにした。

【００１５】ダイス孔軸を傾けるには、図２に示すよう
に、ダイス孔軸がダイス孔面に垂直ではない、即ち、傾
いたダイスを用いる方法があるが、角度調節など条件を
最適化するためには、図１に示すように、ダイス軸がダ
イス孔面に垂直なダイスを傾ける方法が適しているので
この方法を用いた。そして、図３に示すように、このダ
イス１を傾ける機構として、ダイス１との接触面が球面
座のダイスホルダー３を用い、任意の角度でダイス１を
傾けて固定できるようにした。

【００１６】ダイス１の入口には、管材２と管軸とダイ
ス孔軸の偏心度（ずれ）を調整できるようにガイド５が
設けられている。また、内面の寸法精度向上のため、プ
ラグ（図示せず）を材料に挿入し引抜を行うようにし
た。

【００１７】以上の条件に基づき、まず、管材２の素材
として、酸素濃度３ｐｐｍの無酸素銅を連続鋳造設備に
より鋳造し、φ２５０×６００のインゴットを押出用ビ
レットとした。

【００１８】次に、この押出用ビレットをφ１４０×１
５に熱間押出してから、１バス目はφ１３０×１１．５
まで冷間引抜し、２バス目はφ１１５×７．５まで冷間
引抜した。

【００１９】この加工において、１バス目はダイス孔軸
と引抜方向を一致させ、２バス目においてダイスホルダ
ー３を球面座のものと交換し、引抜方向に対してダイス
１を１．６°傾けて引抜き、全長２．９ｍの曲がり管を
得た。

【００２０】使用したダイス１のダイス半角はいずれも
１０°である。この加工により曲がり管を６本製造して
それぞれの曲率を調査したところ、いずれも曲率４４〜
４８ｍの範囲であった。

【００２１】〔実施例２〕次に、押出加工により曲がり
管を製造する例として、アルミニウムを用いてビームダ
クトを製造する例を示す。

【００２２】まず、アルミニウム合金Ａ６０６３をφ２
００×５００に加工して押出用ビレットとし、この押出
用ビレットを６０ｈ×１２０ｗ×４ｔの角形断面を持つ
ダクトを押出した。

【００２３】ダイス孔軸を押出方向に対して傾ける手段
としては、上記した実施例１と同じく球面座を持つダイ
スホルダー３にダイス（押出ダイスは一般に曲率を有し
ないのでダイス半角は０）１を傾けて固定する方法を採
った。

【００２４】曲げ方向としては、ダクト短辺側が曲がり
を持つように、ダイス孔軸を短辺方向に２．３°傾けた
ところ、曲がり管の曲率半径は約３１．７ｍとなった。

【００２５】以上の実施の形態においては、リング状の
ビームダクトを構成する曲がり管を対象としているが、
本発明の適用対象はこれに限られるものではなく、例え
ば、銅製であり、かつ、曲がり管が必要な場合が多い導
波管についても同様に適用することができる。

【００２６】また、曲がり管を得るためにダイス孔軸を
加工方向に対して傾ける前述したいずれの方法によって
も、材料がダイス１に接触する部分でのアプローチ角が
位置によって変化するため、ダイス１に接触して塑性変
形する材料のメタルフローを意図的に不均一にすること
ができる。これにより、任意の方向に曲がりを持つ部材
を得ることが可能になる。

【００２７】更に、ビームダクトの断面形状は、丸だけ
でなく、角形や偏平な八角形などが用いられており、い
ずれの形状についてもダイス孔軸の傾きを最適化するこ
とで、ビームダクトに用いられる程度の曲率に対応でき
る。

【００２８】なお、通常、曲がりのある管では偏肉も大
きい傾向にあるが、例えば、伸銅研究会誌（１９７９）
１８巻ｐ．２０９に報告されているように、ダイス孔軸
と引抜方向の偏角度、ダイス孔軸と管軸の偏心度（ず
れ）の２つのパラメータを最適化することにより、偏肉
を防止しつつ曲がりのある管を得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による曲がり
管およびその製造方法によれば、ダイス孔軸を引抜ある
いは押出方向に対して傾けるようにしたので、引抜ある
いは押出加工時に所望の曲率半径の曲がり管を得ること
ができる。その結果、曲げ加工の省力化を図ることがで
きるとともに、曲げ加工の際に生じる管材の断面形状の
歪みがない高品質の曲がり管を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る曲がり管およびそ
の製造方法を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る曲がり管およびそ
の製造方法を示す図である。

【図３】ダイスホルダーにダイスを固定した状態を示す
図である。

【符号の説明】

１ ダイス ２ 管材 ３ ダイスホルダー ４ ガイド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周方向で不均一な塑性変形を受けることに
   より前記塑性変形の前記不均一に応じた曲率の曲がりを
   有することを特徴とする曲がり管。
2. 【請求項２】引抜材あるいは押出材を、ダイス孔軸を引
   抜あるいは押出方向に対して傾けたダイスにより引抜あ
   るいは押出して所定の曲率半径を有する曲がり管とする
   ことを特徴とする曲がり管の製造方法。
3. 【請求項３】前記引抜材は、銅，銅合金あるいはステン
   レス鋼であり、前記押出材は、アルミニウム合金である
   請求項２の曲がり管の製造方法。