JPS59166322A - 外面膨出部付多角金属管の製造方法 - 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、軸方向中間域に外面に膨出する厚内膨出部を
有する断面多角（三角、四角、六角、六角その他何角で
あってもよい）形の金属管、すなわち外面膨出部付多角
金属管を製造する方法に係り、とくに管全体に亘って機
械的性質（強度、硬度等）が均一でかつ高寸法精度が要
求δれる外面１膨出部イ１＠多角管の製造に有効な方法
に関する。

多角管の具体的用途とじてに、高速増殖炉において多数
の核燃ａ被咬管誉−まとめにして収容する、いわゆるラ
ッパ管（通常六角物である）がある。このラッパ管−は
、高速増殖炉のコアーバレル内にそ・の多数が互いに所
定間隙を保持して立設、使用てれるものであるが、これ
には次の３つのことが必要とてれる。

■）第１図（ａ）　、　（ｂ）に示す如く軸方向中央部
位に外面に膨出した膨出部（１）を有していること。

■）　　％Ｃ内面（３）形状に、膨出部（１）、非膨出
部（２）（以下、定常管部と云う）を問わず全長に亘っ
て一定でるり、膨出部の丙厚（１）がその膨出部だけ定
常管部（２）よりも大きくなっていること。

ＩＩＩ）　　９全体に亘って一定の断面減少率で冷間加
工が族系れている、つまり厚肉膨出部（１）、薄肉定常
管部（２＋ともに同一の加工度をもって冷間加工仕上げ
され丁いること。

ラッパ管として上記工）〜■）が必要とされる理由につ
いて−は、以下のとおりである。すなわち、１′１う咋
１曽埴・炉の操業中ラッパ管に、いわゆるヌウ・エリン
ク現象や熱により膨張変形を生じるが、この工うな変形
により隣匍するものどおしの間隙が小δ〈なり、その結
果相互に接触して閉塞状態となり、取替不可能な事態を
招く危険がある。上記工〕にこのような危険を排除する
ために必要である。

また■）に、ラッパ管の変形を抑える補強効果があり、
Ｉ■）に管全体に長期の使用に耐え得る均一な強度を与
え、同時にそのヌウエリング現象の軽減にも有効であり
、それぞれこのような意味から必要とてれるものである
。この他ラッパ管には、寸法精度の点できわめて厳しい
規制があり、この点から高寸法精度が要求される。

さて、このようなラッパ管用の外面膨出部付き多角管の
製造に、以下のような方法によるのが最も通例的である
。すなわち、概念的には第２図に示すクロ＜円筒状管体
（財）を素材とし、これを冷間加工によって断面多角形
（通常六角形）Ｋ荒成形し、ここで同浴化熱処理（最終
熱処理）と曲シ直しくプレス矯正機使用）を行い、冷間
加工により仕上成形モ実施し、最後に曲り・ねじれ直し
くプレス矯正機、ジヤツキ類使用）を行い成品となす。

荒成形、仕上成形に大要以下の如くである。

荒成形：第２図（ａ）〜（０）に示す如く、まず円筒状
管体（財）の一端側（ト）を、六角孔ダイスと断面六角
形の１フグを用いての抽伸加工によシ六角状に縮径成形
しくａ）、次に反対側（５）を同様の要領にて六角状と
なしく１））、軸方向中央（Ｓ）に未加工の部分を残す
。

最後にこの未加工部分を六角成形するが、このと＠はフ
゛フグに上記（ａ）　、　（ｂ）と同じものを用い、ダ
イスとじてに上記工す大きな六角孔ダイスを使用し、こ
のようにして外面膨出部側きの荒成形六角管を得る（Ｃ
）。

仕上成形：第２図（Ｃ１）→（ｅ）→（ｆ）の順で行う
。すなわち、（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆｌｕ前記荒
仕上げの（ａ＞　、　（１））　、　（０）の各工程に
対応するもので、同様の要領で行われる。

たたしこの場合には、管の膨出部（１）と定常管部（２
）に同一の断面減少率の加工が与えられるよう配慮する
必要がある。

しかるにかかる一般の方法でに、仕上成形が３［川に分
けて行われるためとくに膨出部と定常管部との境界部に
加工不足に起因する強度・硬き不足が生じる傾向が強く
、成品全体に亘って均一な機械的Ｉ１１：貿を得ること
げ事実上不可能である。それ許りか、成品の形状として
も、膨出部内面と定常’に部内面との間に段差、具体的
にげ膨出部内面が００５〜Ｑ１ｍｍ程度隆起した段差が
生じるのに避は難く、精度の点でも問題がるる。

外面膨出部付き多角管の製造方法としては、この他に、
本発明者の一人が先に提案した特願昭５７−１−２１０
１号ＶＣ係る方法かめる。これに、第３図に示すように
、先始述べた方法の荒成形工程と仕上成形工程に改良を
加えたもので、その荒成形と仕上成形に、以下のとおり
である。

荒成形：第３図（ａ）　、　’（ｂ）に示す如く、円筒
状素管（財）の両側ｆｆ、）（ＥＣを軸方向中央部（Ｓ
）に膨出部相当部分を残して旋削によシ薄因となしくａ
）、次いでこれに断面六角のフ”ラグを強制挿通せしめ
て拡管加工を施しくｂ）、荒成形六角管を得る。

仕上成形：同図（Ｃ）　、　（Ｃ１，）に示すように、
段付六角孔ダイス（４）と六角フ゛ラグを用いて半分ず
つ抽伸加・工を行い、これにより、定常管部（２）と膨
出部（１）の形成を同時的に達成するものである。

この方法に、上記工程から明らかなように工数、能率と
いう面でにメリットがあり、更゛に均一な機械的性質を
得る上でも有効と云うことができるが、何れにしても仕
上成形を冷間抽伸加工によって膨出部と定常管部とを同
時に加工する関係上、定常管部に引き細り現象が生じ成
品の寸法精度という意味からげ依然十分なものとに云え
なかった。

上記に艦み本発明に、管全体に亘ってきわめて均一な機
械的性質を有しかつラッパ管として十分な高寸法精度を
備えるｉ′ｊｉｉ密外面膨出部イ」き多゛背智の製造に
有効な方法を提供しようとするもので、本発明の方法に
、荒多角紮管の冷間抽伸によって目標成品前の膨出部断
面と同じ断面形状をもつ仕上多角管を得、この仕上管の
各辺外面を膨出部相当部分だけを残して研削加工するこ
とにより膨出部と定常管部とを形成す′るところに大＠
な特徴が６９、従来法のように仕上抽伸を何回かに分け
て行うのではなく一回きシで全長について行うものであ
るから、高寸法精度の内外面とともに均一な機械的性質
が確実に得られ、しかも１．最終的に研削加工で仕上げ
るから、爾後の矯正も一切不要で、加工ままできわめて
高度の寸法精度を実現し得るものである。

以下、本発明を図面を参照に具体的かつ詳卸１に説明す
る。

第４図は、本発明の方法の手順を示す説明図であり、以
下同図ＶＣ基いて六角管製造の場合について説明する。

■　本発明の方法でに、同図（Ａ）に示す如く葦ず全長
に亘って等肉厚で最終熱処理済みの荒成形管（５）を用
意する。具体的にに、従来同様の円筒状素管０勺を、六
角ダイスと六角プラグとを用いて冷間抽伸し、しかる後
最終熱処理し、これ？上記荒多角累管とする。この荒成
形ｆｇに、最終熱処理後、プレス矯正機等による曲シ直
しを施δれたものでも熱論よい。

■　荒成形管をまず、冷間抽伸加工により、断面形状が
全長に■って一定で目標成品営彰出部（１）の断面と同
一の断面形状をもつ仕上抽伸多角管（６）となす（第４
図（０参１１ハ）。これに使用するダイス、プラグは何
れも六角型であるのは云う迄もない。

この工程でに、管全長を１回の抽伸で加工するから、否
応なく管全長に亘って一定の断面減少率で加工が施され
ることになり、管全体についてきわめて均一な機械的性
質がもたらされる結果となる。

のみならず、１回の抽伸で管全長を加工するということ
に、当然粘度上も好捷しく、この工程でに・寸法精度の
きわめて高い管内・外面が得られ、この高い」−法精度
に内面についてにそのまま成品段階まで持ち込まれ、ま
た外面についても成品の膨出部外面として残る。

この仕上抽伸加工を行ったあと、多角管にに例えばフ゛
レヌ矯正機を用いて大曲り修正程度の曲）直しを施すの
が望ましい、。

■　上記仕上抽伸管（６）を次いで、研削加工する。

すなわち、第４図（Ｃ）に示す如く抽伸仕上管（６）の
各部外面について、目標成品管の膨出部に相当する部分
（１′）を残してその両側部分（７）（７）を研削する
ことにより定常管部（２１を形成し、外面膨出部側き多
角管を得るものである。研削加工は、−面ずつ順番に行
うが、この際、まず何れか一つの面を研削加ニレ、以降
Ｊ［削加工済みの面を基準面としながら順次実施してゆ
く。この手順を踏めば、精度の高い研削加工を遂行でき
るものである。

高精度な研削加工を実現する上で、第５図銖）に示す六
角管保持治具（８）の使用が有効である。これに、六角
管（６）の３辺に対応してこれを支承する凹状受面（９
）を有する受部１００と、この受部材に支承された六角
管（ｅ）會固定する一組の押え部材（１υ（１１）とを
備える。前記受部材の受面（９）の底面中（５）汀対象
とする六角管の１辺の巾（Ｗ／）に対し若干余裕が持た
ちれており、各脚え部材０］）（１１）汀、前記六角管
（０）の受面側とに反対側で対称をなす２辺（Ｆ）　（
Ｂ）のそれぞれに対応する傾斜当り而（（イ）（ロ）を
もち、これらぼ各々ボルト０のの締付けによって背面と
接する受部材側のガイド面α躊に沿って受部材側へ移動
し、前記傾斜当り而（イ）の契合で、六角管（６）を確
実に固定するものである。この固定状態において、六角
管（６）の一つの部外面（Ａ）ｒ丁治具。」二面（８′
）より突き出た形となるようにしである。この保持治具
げ、六角管の全長に対応するような長いものでになく、
第６図（Ａ）に示す如く六角管（６）の長さに対し適当
間隔で所要数配置、使用する形式のものでるる。

このような保持治具（８）を用いれば、以下に示すよう
な手１嗅にてきわめて精度の高い研削加工が行えるもの
である。′ｔなわち、第６図（Ａ）　、　（１３）に示
したように、研削装置の受台α４）上に上記保持治具（
８）を適当間隔で所要数配置し、これに抽伸仕上六角管
θ）をセットして、６旧’ｊｌｌ　ｋ行うもので」〕る
が、そのセセラの仕方並びに研削の順序に以下のとおり
である。

■　第５図（Ａ）を参照にまず六角管のセットの辻方か
ら説明すれば、７ｉｌ［削しようとする面（Ａ）と正反
対の而（Ｄ）を治具の受部４′：Ａ’　（１０の受面の
底面に）に対応させ、この状態で六角ｖ（６）全体を、
同党面の傾斜側面υつ（ハ）の何れかの方（ここでげ（
ハ）側とする）に片寄らせる。ここで、片寄らせた側と
は反別側の押え板（１１）を取付けて、ボルト０埠で締
付け、当り而（イ）で対応する而ＣＥｔ″）を押付ける
。これ晩より、Ｄ、Ｃ而は各々二、ハ面に押付けられる
。次いで、逆側の押え板（１１）もセントシ同様にその
当シ面（ロ）で対応面（Ｂ）を押倒ける。この操作でに
、０面が二面によりつよく押付けられるとともに、８面
がホ面に向けて押される傾向となるが、８面とホ面の間
にに間隙が生じたままであるから、ここに適当な厚みの
隙間板翰を介入ぢせて、六角管の変形が防がれるように
する。

上記押え板（功（ｎ）による締付けは、六角管に変形が
生じないよう十分に注意して行うようにすることが肝要
で夕）る。なお、治具ぼ六角管セット後、前記受台０４
）に取付、固定するわけであるが、この取付けに当って
ａＡ面の因厚か規定公差内の厚きに研削しつるよう、Ａ
面の内面を基準にしてＡ面の外面の位置を設定数シ付け
ることが重要である。

■　上記セット後Ａ面の研削を行う。一番最初に研削す
る面に、任意的に決めればよいが、上記したセットの仕
方でに、それ以降に、第５図（Ｂ）〜促）に示すような
順序で０１削してゆく必要がご）る。すなわち、上記の
のセラ１の仕方でニ、研削の基準となるのに第１に二面
、第２にハ面１ｃ対応する面ということになるが、前記
第５図に示し１Ｑ−ｆ削順序ばこのような条件下で、ａ
１削済みの面をつねに基準面としながら研削を進めるた
めのものである。

以上に示したような保持治、１％−（８）ば、外側対辺
寸法精度の確保をにじめ、六角管内角の変形防止、更に
に各部内・外面の平坦度９曲り、ねじれの矯正に有効で
ある。

以上に示した六角管保持治具（８）に併せて、第６図に
示したような内張り治具α均を使用すれば、より一層丁
ぐれた精度（７１？研削加工が可能となる。すなわち、
この内張υ治具００は、互いに対応する長手方向のテー
パー面ａｍ　（１６’）で係合し合う断面矩形の長尺な
張り部材（１７）（１７’）を備える。これは、同図に
示すように多角管（６）内に挿通して、前記両部材の端
部に付設されたポルトＱ８）（１８’）　ｆ　＃−摘”
１することにより両部材（１７）（１７’）をテーパー
面に沿って相対的にスライドδせ、この操作で両張り部
材の当り而θ・）（１，９’）を拡げて多角１ＨＢ）を
内面から保持するというものである。この内張り治具０
０に、つねに研肖１］しようとする而を内面側から支承
する形となるようにセットすればよい。この治具の使用
にとくに１、内側１ズ」辺寸法精度の向上に効果かめる
。

第７図は、第５図に示したものとげ別の六角管保持治具
を例示したもので、構造としてａ′７１ｃＯものより簡
単で、断面くの字形の受部材翰と同じくくの字形断面の
押え部材２１）とによって六角管０）を横方向から挾ん
で支持するようになっている。精度という点において、
先に示したものより劣ることば否定できないが、それで
も従来法に１１咬べれば可成り良好か寸法精度を得るこ
とができ、十分有効である。

次に、本発明の実施効果を明かにするため、本発明方法
と従来法により得た外面膨出部付き六角管について、寸
法精度並びに機械的性質（硬度）を調べた結果を捷とめ
て第１表に示す。

これに、第８図に示す各部寸法の六角管（）・ンバ管用
）を製造目標としたもので、本発明法としてば、第６図
に示した保持治具（８）と１ノ・１張り治具（Ｉｓを使
用する方法■と、第７図に示した保持治具（イ）を用い
る方法（ロ）を、廿た従来法としてぼ、明記した第２図
と第３図の方法をそれぞれソイ族したが、本発明法、５
従来法の何れについても仕上げ成形加工における断面減
少率に２０％（目標）とした。

なお硬度についてに、第８図に示した全長範囲をビツカ
ーヌ硬？で測定し、その最大硬度差を求めた。

上表に明かなように、ｊＹ＞も通例的な第２図の方法で
にＹ、τ１法Ｉｉ’１度、４１１２度の何れの点でもラ
ッパ管として満ノｌのゆく成品な得ることに現央問題と
して不可能であり、また第３図の方法でも、硬尺の点テ
はともかくも寸法Ｍ度においてにラッパ管に列する要求
を４１！ｂだすのばψ（１（シい。本発明法でに、゛こ
れら従来法に較べ特にねじれと内面対辺寸法においてよ
り高い寸法精度と安定した硬度の成品が得られ、とくに
■（第６図）の方法についてに、成品寸法Ｒ”Ｊｊ度の
点で有効１４：が高い。因みに、硬ノ隻は一般に機械的
性質のベークとはれるもので、安定したバラツキのない
硬さに、均一な強度を示すものと考えてよい。

以上の説明から明かなように本発明の方法に、管全体に
亘って機械的性質が均一でかつ高寸法精度の外面１膨出
部イ１１き多角金属管の製造ＶＣきわめて有効なもので
るり、したがってとくに厳密な寸法精度と機械的性質の
高い均一１トドが要求されるパッド伺きラッパ管の製造
法として妄用価伯にきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は外面１膨出部例多角管を例示するもので、（ａ
５）は一部破断正面図、（ト）に縦断側面図である。第
２図に最も一般的な同上管の製造方法を示す工程説明図
、第３図に従来めるもう一つの上記多角管の製造方法を
示す工程説明図、第４図に本発明に／ 基〈上記多角管製造の工程を説明する図、第５図（Ａ）
に本発明方法における外面研削加工（とくに六角管を対
象とする）に使用して有利な保持治具の一例を示す側面
図、第５図の）〜（カニ同上保持治具を用いての外面研
削加工についてその加工手順を、示す説明図、第６図に
上記保持治具の研削対象だる六角管の軸方向に対する配
置の仕方並びに加工精度向上に有効な内張り治具會示す
もので、（Ａ）は一部破新正面図、（Ｂ）に縦ＵＴ「Ｊ
Ｉ面図、である。第７図げ上記外面ａｆ削加工に用いる
ことができる他の保持治具を示す■１１１面図、第８図
に本発明法の有効性確認のために央際に行なった多角管
の製造において製造目標とした六角管の寸法図で、（ａ
）に正面寸法図、（ｂ＞　１″ｉ惧１１面寸法図、でお
る。 図中、１：）１〆出部、２：定當管部、３：内面、４：
段付六角孔ダイス、５：荒成形管、６：１」上抽伸肯、
７：多角管の部外面、８：保持治具、９：受面、１０：
受部材、Ｕ、Ｕ：押え部材、１２：ボルト、１８ニガイ
ド、１４：受故、■５：内張り治具、１６．１６’　：
テーバー面、１７．１７’　”張り部材１１８・１８：
ボルト・　１９．１９　：尚り而、２０：受部材、２１
：押え部材、２２：保持治具、２３：隙間坂出願人　　
住友金属工莱株式会社 出願人　扶桑機工株式会社 ・＼　、′・ 代理人弁理士　生　形　九　市、・′・−ご第　　１　
　図 （ｂ）（’） 第７図 第２０ ８　　　　　　　　　　　８ 曲り直し　　　　　　　　　　　曲Ｃ）信し曲りねしｉ
（直し　　　　　　　　　　　　　　曲′）・力七ｚｔ
直し大阪市淀用区田用北３丁目４番 １１号扶桑機工株式会社内 ０出　願　人　扶桑機工株式会社 大阪市淀用区田用北３丁目４番 １１号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）全長等丙厚で最終ｐ（処理済みの荒成形多角管を
   冷間抽伸仕上加工によって目標成品管の膨出部断面と等
   しい一定断面の多角管となし、この仕上抽伸ｖｖＣつい
   てまず何れか一つの辺の外面を目標成品管の膨出部相当
   部分を残して研削加工し、以後研削加工済みの辺外面を
   基準面としなから他辺の外面を同じ要領で順次研削加工
   することにより、膨出部と非膨出部を形成することを特
   徴とする外面膨出部付多角金属管の製造方法。