JPS59156518A - エルボの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に、直管同士を種々な角度に接続する管継手、い
わゆるエルボの直状素管を素材とした製造方法に関する
。

！＜、曲げ加工してエルボに成形する方法のうち、現在
量も一般的な大量生産方法は、第１図に示すマンドレル
押出し法である。

この方′／１ｉニ第１図れ）に示す如く先端部が彎曲し
、・かつ先太すのキセル状マンドレル（１〕の基端細径
側　　　　　。

より所定長でに切断した素管（２）を貫通せしめて装入
し、後方より素管（２）をマンドレル先端大径側に向っ
て押圧し、第１図（ｂ）に示す如くマンドレル彎曲部を
通過せしめ拡径しつつエルボ形状に順次押出す加工方法
で通常熱間加工で行われる。この方法にマンドレル彎曲
部がその曲率半径を増加させるような曲げ力を管から受
けるため、管の加工に大きな力を要する場合にはマンド
レルが折損することがある。そのためこの加工方法はも
っばら薄肉のエルボの成形に適用され、例えば炭素鋼の
エルボ成形の場合には素管のｔ／Ｄ　（ｔ　：肉厚、Ｄ
：外径）が通常ｌＯ％を上限とするものとされている。

ν巾が大きい厚肉エルボの成形に対しては第２図に示す
プレス挿画げ法が最も一般的である。これに第２図（ａ
）に示す如く所定長さｌｏに切断した素管（２）を素管
外半径と略々同一曲率半径の半円断面溝（ｌ　Ｘ３　）
を形成した可回転な左右一対の支承ブロック（３）（３
）上に乗せ、その中央部を同じく素管外半径と略′々同
一曲率半径の半円断面溝（４）を形成したポンチ（４）
でプレスにて押圧し、同図（６）に示す如く支持ブロッ
ク（３）（３）を回転せしめつつ曲げる方法である。こ
の方法は汎用の縦型プレスを用いて簡便に加工できる利
点ある反面、■材料歩留シが悪い、■曲げ加工時の断面
真円度が悪い欠点がめる。上記欠点のうちのは曲げ加工
に伴う減肉ならびに形状不良によるものである。すなわ
ち、プレヌ挿画げによる減肉は曲げ外側（以下、背側と
称す）の中央部で最も大きく、この部分で規格肉厚を満
足せねばならず、背側の長で方向肉厚を均等化するため
には第３図（ａ）に示す如く背側となる側（５）の中央
部が厚肉の素管（２）を使用することになシ、歩留υの
低下のみならず素管の製作に多大のコスト及び工数を要
する。ブレス挿画げによる形状不良を例示すれば第４図
（ａ）に示す如くである。

まず、第１の杉林不良にエルボ内周側（以下、腹側と称
す）両管端部（６）が所定曲率に曲がらないことであシ
、この部分を切捨て除去する必要があるため素管の長ａ
　ｔＯを通常製品エルボ中心軸長さｔの１．８〜１．６
倍としなければならず歩留が悪い。

なお、この管端形状不良は腹側材料が過剰であることに
よるもので、第４図（至）に示す如く素管（２）の両管
端を斜め切シし、エルボ腹側となる（７）の長さをあら
かじめ短かくすることによって改善できるが素管切断工
程が複雑化する難点がある。ついで、第２の形状不良に
第４図（ａ）に示す如く、その中央付近（８）Ｋおける
背腹方向と直交する方向の外径が素管径よ多大となる偏
平化と断面周長が素管周長よりも減少する周長減少を呈
する形状になることである。この周長減少に対処、する
には第３図れ）に示す素管（２）の外径Ｄｏを製品エル
ボ外径りの１．０２〜１．０３倍にとる必要がめり、こ
れも歩留シ低下の要因となる。さらに偏平形状の矯正な
らびにエルボ全長にわたって製品外径に仕上げるために
は、第５図に示す如く製品エルボの外郭形状と同一の凹
形状を有する上下組合せ型（９）（９）を用いて圧縮加
工を行う必要があシ、作業工程が多くなる難点がある。

なおまた、ブレス挿画げにおける形状不良防止には、素
管に砂などを充填することによシろる程度に改善される
が、充填剤の装入及び曲げ加工後の取出しに多大の工数
がかかり大量生産には不適当でるる。

プレス挿画げに素管中央部から曲げていく加工法である
ため曲げによって材料に加わる変形に中央断面付近で大
きく管端に近づくにつれて小δくなるという長手方向の
変形の不均一が避けがたい。

これは中央断面での背側減肉ならびに腹側増肉が大きい
ことからも明らかである。この長手方向の変形の不均一
を軽減するには、素管をその一方管端よシ順次曲げてい
く加工法が考えられ、その一つの方法が特に薄肉エルボ
成形に有効な前述したマンドレル押出し成形法でアシ、
他方法が特に大きな加工力を必要とする厚肉エルボ成形
に有効な特公昭３９−２０８３９に開示でれるダイス押
出し成形法である。このダイス押出し成形法に、第６図
（ａ）に示す如く先端に数珠玉状に組み合わせた素管外
径と略々同一外径の可撓部分（１０）を有する押金αＯ
にて素管（２）の後端を押圧し、製品エルボの外郭形状
と同一の内郭形状の穴（１１）を有するダイス０υに押
し込んで素管先端部よシ順次曲げ加工を加え、同図（ｂ
）に示す如く押金可撓部Ｑ６をダイス穴（１１）に沿っ
て前進させ工・ル゛ボ半成品（２）をダイス穴（１１）
から押出す加工法である。この場合には曲げによる肉厚
変化はエルボの長手方向にみれば均一であり、素管肉厚
は長手方向に一定にすることができるが、背側か減肉（
腹側は増肉）することは避は得す、との減肉を見込んで
素管の背側肉厚に製品肉厚より大きくとる必要がある。

また素管を周方向に均等厚とすると製品エルボの腹側肉
厚と背側肉厚の差が大きくなるので第３図（′ｂ）に示
す如き偏肉素管を使用するのが普通であり、歩留り低下
のみならず素管製造の工数はプレス挿画げの一場合より
もわずかに改善でれるにすぎない。一方、成形品の形状
についてぼ第６図（ｂ）に示す如く管端形状不良が押出
し先端部腹側Ａのみであり、素管長はｔｃｒｔｒｉ製品
エルボ中心軸長さｔの１．２〜１．５倍で済み、プレス
挿画げの場合よシも材料歩留シが良い。しかじな力―ら
、エルボの長手方向中央部近傍における周長減少が発生
し、第７図に示す如くこの部位の背腹方向外径ａａＣが
製品規格外径ｄａＱよシも小さくなる。すなわち全長に
わたって真円断面に仕上げることができないのがこの方
法の欠点である。

本発明に以上に述べた従来法の内のダイス押出し法の欠
点、すなわち歩留りが低いことならびに曲げ加工後の真
円度不良を解決した方法を提供するもので、製品エルボ
外径よりもわずかに大きい均等肉厚素管を当該素管外径
と同一かわずかに大きい入口径のダイス穴に押し込み、
製品エルボ外径に等しい出口部に向って前進させること
によって外径減少を付加しつつ曲げ加工ヲ施すことによ
って背側減肉のない真円断面のエルボを押し出すことが
できる。

以下本発明の詳細な説明する。

第８図は本発明に保るダイス曲げを実施する工具（ダイ
ス０３とポンチ０２）の−例を示す縦断側面図である。

ダイスα３に、彎曲成形部（縛をもつダイス穴Ｑυを備
えることを基本とし、この彎曲成形部（１４）につぃて
に、次に規定する条件を満たす必要がるる。すなわち、
■彎曲成形部の出口径（ＤＪ）が成形目標たる管の外径
と等しい、■間部分出口付近の軸心曲率（１））が成形
目標とする管の曲率と一致する、■同部分の内径に入口
径（Ｄ／）が前記出口径（Ｄａ）よシも大きく入口側か
ら出口側にかりて漸減傾向にある、以上３点を条件とす
る。彎曲成形部ａｔ＋の長さはとくに限定されないが、
原則として曲げ加工のみ意図する従来一般のダイス０◇
とげ異ナシ、入口側から出口側に向かって漸減する穴径
の彎曲成形部αΦによって管に曲げと同時に縮径加工を
与えるものであるから、その必要縮径量を考慮して決め
る必要がある。またその軸心曲率についても彎曲成形部
全長に亘って一定の曲率としてもよいが、入口側から出
口側にゆくに従って次第に大きくしてゆき、最終的に、
出口付近において成形目標とする管の曲率と一致すると
いう上記■の条件を満たす如く設定することもできる。

図示の彎曲成形部０＜ば、入口幅）から出口（ｂ）まで
に９０’向きを変える彎曲になっておシ、その軸心曲率
ψ）に入口から出口まで一定でめる。

図示例でにダイス穴αｅＵ、上記条件を満たす彎曲成形
部αΦを有する他、該彎曲成形部の入側に直線状に続け
て同部分の入口径ＣＤ／）と同径に形成された導入部０
Ｑを備えている。後述する連続押抜き加工を実施するに
は、順次供給される素管（直ｇ）を彎曲成形部◇弔の入
側に保持する構造が必要であるが、上記導入部Ｈの付設
にそのような構造上の必要性を意図したものである。導
入部０Ｑの長でに使用する素管よりも梢々長めが適当で
ある。ただしこの導入部αＱの付設は必須の意味をもつ
ものでになく、例えばダイス本体とに別に、同様の役目
？果す筒状の案内治具が用意されるような場合じば、必
要がないのぽ云う迄もない。

なお図示例でに、彎曲成形部Ｑ４）の出側にも、若干の
延長部０７）があり、この部分ぼ成形済の萱の移動の支
障とならないよう、逃げ（１７１がとっである。

因みにこのようなダイス（Ｌ３ｎ割型構造にすれば製作
は容易となる。

ポンチ（ハ）については、上記のようなダイスのダイス
穴αつ（導入部Ｍ）と干渉せずしかも素管（２）を押す
のに十分なサイズとしなければならないのに云う迄もな
い。ポンチ（２）はミプレヌのラムに取付けられ、ダイ
スの導入部Ｈに対し、進入・退避する。

さて本発明の方法では、上記構成になるダイス０３を用
い、成形目標より大きい外径をもつ直管（２）を素管と
してダイス曲げ加工を行うものでるる。

すなわち、ダイスα葎の導入部αＱに素管（２）を位置
させ、ポンチ（６）を使用して押込む。そうして、この
素管を更にポンチａ２で押込み、導入部０Ｑから彎曲成
形部α弔へ送り込み、しかるのちポンチα埠を元の待機
状態に戻す。このような操作により導入部ＯＱに空にな
るから、ここで次の素管を供給して同様の操作を行う。

この際前回の素管げ当該素管の彎曲成形部（１４）への
移行によってダイス穴出口α枠の方へ押し出される。こ
のような操作の繰シ返しによって、成形品（エルボ）が
ダイス穴出口（へ）から連続的に排出され、製造される
ものである。

上記の加工において、成形目標よシ大きい外径の素管（
２）ニ、彎曲成形部α弔通過時に曲げと並行して縮径加
工を受けることになる。本発明の方法では、このように
縮径加工を与えることになるため、曲げによる％管の偏
平化を防止することができ、素管−をダイス穴内面に確
実に沿わせて目標どおシに成形することが可能となる。

のみならず、上記縮径の付加により、押抜き時素管に加
わる軸圧縮力が増加する関係で曲げに伴う背面側の減肉
が軽減でれ、それどころか縮径率が大きい場合（ｔ４で
表わδれる縮径歪εの絶対値が大きい場合）にに、逆に
成形段階で増肉δえ可能であり、したがって本発明の方
法は、素管の厚肉化に代る背側減肉対策としても有効な
ものである。

適正な縮径歪εに成形目標によって変化するものである
。たとえば本発明者の行った実験（ｔ／Ｄ＝１５％素管
）では、得られる成形品（エルボ）の管中心曲率半径■
（曲げＲ）および管外径（Ｄ／）（第９図参照）との比
Ｒ／１）によって異なるが、恥−１，５ではε−−０，
０８〜−０，０１，′ＶＤ−１でにε−−０，１０〜−
〇、０３の縮径が適当であった。

これから明らかなように、本発明の方法において、適正
な縮径歪εに成形目標としてのエルボの曲げＲによって
変化するものである。またこの適正な縮径歪εには、曲
げＲ一定の条件下でも巾あ５ある。これに、その他の成
形目標形状条件（肉厚条件、許容偏平率）によυ必要な
縮径歪εが変わってくるためである。縮径歪の絶対値１
εｌの大きい場合は、背側、腹側とも１ε１の小でい条
件よシ厚肉に成形でき、１ε１を小でく選択すると稍々
偏平に仕上がる傾向がある。

なお、適正な縮径歪εは、す勺によっても異なる。薄肉
材は厚肉材に較べ縮径歪の絶対値１ε１を大きくとるの
が好ましい。

使用する素管（２］の外径Ｄｏｆｆ、上記したような関
係から求められる適正縮径歪εが、成形時素管に付加さ
れるように決められ、また同じく肉厚についても、成形
目標とするエルボの背側肉厚と略同じ程度で、求められ
た適正縮径歪εの大きδに応じて決めるようにすればよ
い。素管長さく、ｌＡ）としては、たとえば９０°エル
ボ（曲り角度９０°）であれば製品エルボ中心軸長さの
１．２〜１．５倍あれば製品採取が可能である。当然の
ことながら４５″エルボとかその他の角度の゛ものでは
心要素管長は変化する。

なお、ダイス曲げ加工に前記した如き連続押抜き加工を
原則とするわけであるが、例えば連続押抜きの最終にあ
たる素管げ押抜きが不可能である。

このような場合には、ダイスの割型梠造を利用してこれ
を分解し、その上でダイス内の成形管を取り出してもよ
く、縮径歪が比較的小妊い場合には、このようにしても
、寸法規格を十分に満足するエルボを得ることができる
。

本発明者らの天績によれば、第１０図に示した寸法のダ
イス（Ｊ工５ａ８４５２配管用伏素錫ｉ鋼管の５０１１
８、（外径６０．５（、肉厚７．８　”　）　９００ロ
ングエルボ用）α■およびポンチ＠を用い、同図に示す
寸法の素管（２）（ヌクエアカット）を、前記連続押抜
き法で製造したところ、第１１図に示したような形状の
成形品が得られ、これに両端部を直線（イ）（３）の位
置でカットし開先加工することによって容易に製品規格
を満足でせることかできた。また、本発明の方法の有効
性を従来法との比較において明らかならしめるため、従
来のダイス押出し成形（第６図）、およびブレス膨曲げ
法（第２図）の各法によっても上記と同じ５０Ａ９０’
ロングエルボを目標とする曲げ加工を試み、成形管の偏
平度、偏肉度および製造歩留の各項目について本発明法
と比較したが、その結果、下表に示すとお９本発明法が
従来法よシすぐれることが確認された。

以上のように本発明の方法は、■従来のマンドレル曲げ
（第１図）に比較しても熱間で薄肉素管に制限されるこ
となぐ冷間で厚肉素管を使い得るし、従来の■プレヌ挿
画げ方式（第２図）に比較して“偏肉素管、厚肉管の使
用や素管の斜め切りの必要がなく、■従来のダイス押出
し成形（第６図）に比較しても偏肉素管、斜め切シ素管
の必要がなく、加工後に偏平になる欠点がない。またこ
れら従来法に比しエルボの背側の薄肉化傾向を少なくし
管端がよく揃いしかも比較的厚肉の素管を冷間でも押出
し得る長所があり、加工工数も少なく容易に通常の素管
より偏平度、肉厚形状のよいエルボを歩留シよく能率的
に取れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図にマンドレル押出し法、第２図にプレヌ挿画げ法
、第３図に偏肉素管断面形状、第４図し）にプレス押面
げ法の成形品形状（管端変形及び偏平を示す）、（ｂ）
は管端斜め切シ素管、第５図はプレス押面げ成形品の偏
平修正方法、第６図げ従来のダイス押出し方法、第７図
に従来のダイス押出し方式の成形品、第８図に本発明法
（ダイス押出し方式）、第９図にエルボの中心曲げＲと
外形りの説明ζ第１Ｏ図に実施例に用いた工具（ダイス
。 ポンチ）および素管寸法の説明、第１１図に第１０図の
条件で本発明を実施して得られた管の寸法形状を示す説
明図である。 図中、１：マンドレル、２：素管、２：成形品（第６図
（ｂ）に出て来る）、３：支承ブロック、３：支承ブロ
ックの溝、４：ポンチ、４．４：ポンチの溝、５：偏肉
素管のエルボ背側に成形される側、６：プレス押面げの
管端不良部、７：管端斜め切り素管、８：プレヌ挿画げ
の偏平、９ニブレス押曲げ成形品の偏平修正工具、１０
：従来ダイス押出し法用のポンチ、　　“１ｏ′：ポン
チの可撓部分、１１：ダイス１．１１’：ダイスの彎曲
成形部、１２：ポンチ、１３：本発明に基づくダイス、
１４：彎曲成形部、１５：導入部、１６：ダイヌ穴、１
７：導入部、１８：出側延長部 出願人　　住友金属工業株式会社 出願人　住金機工株式会社 第８ｖＡ 第　　９　図 第１０図 第　　ＩＩ　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）彎曲成形部をもつダイス穴を有し、前記彎曲成形
   部の出口径および出口付近の軸心曲率が成形目標製品の
   外径および軸心曲率にそれぞれ一致し、かつダイス穴径
   に前記彎曲成形部入口が前記出口よりも大きく入口側か
   ら出口側にかけて漸減しているダイスを用い、成形目標
   製品の外径よルも大きい外径の直管を素管としてダイヌ
   曲げを行うことを特徴とするエルボの製造方法８