JPS609543A - 肉厚増加加工における冷却法 - 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ｔｉ局部加熱による肉厚増加加工法に係り、十の
肉厚増加部の冷却法に関する。

管材や棒材等の長尺の被加工物を曲げる場合には、曲り
部分の肉厚が薄く々ったシ外径が細くなることが多く、
機械的強度の低下を招く虞れがある。こｔｔ、Ｆｉ予め
その部分を厚内としたシ太径としておくことで防＋）−
することができるが、そのため従来被加工物の局部加熱
による肉厚増加加工法が開発ざ扛ている。第１Ｍｎ、そ
の加工法を実施する加工装置の概略構成図を表わしてお
シ、以下第１図によって本加工法について説明する。Ｉ
Ｌ高周波加熱コイＡ１ガスバーナー等の加熱源を有する
局部加熱装置であり、中央空所に被加工物である管２が
挿通さｎるリング状の形状をしていて、管２の局部加熱
装置１に対向する部分を局部的に加声゛！、−４る。局
部加熱装置ＩＫ隣接して冷却液ｆＲ３が配股叡第１１、
冷却装置３け同じく中央空所に管２が挿辿さｔするリン
グ状をなしていて、その内周面ＫＷ２ｖｃ対向して多数
の冷却剤噴出口３ａが穿設され、そこから管２外周面に
冷却剤が噴出されるようになっている。また、局部加熱
装置１と冷却装置３ｔｉ共に同一速度で智２の軸心方向
に沿って移動できるように支持されている。さらに、局
部力ＩＪ熱装置１と冷却ｆ４散３とを挾んで両側に、油
圧式、ねじ送シ式耳っ駆動源を有する加圧装置４に連結
されたクランプ装置ｉ１５及び固定装置６が配設され、
管２は局部加熱装置１と冷却装置３の中央空所に挿通さ
ｎて、一方側を固定装置６に固定さｎると共に他方側で
クランプ装置５に把持さｎ１加圧装＠４によルクランプ
装［５を介して管２を固定装置６に向って軸心方向に押
圧するようになっている。

而して本加工法では、局部加熱装置１を作動させると共
に、加熱による影響が他の部分に及ばないよう冷却装置
３も同時に作動させて冷却剤を散布しておき、管２の加
熱部の温度が十分高く力った彼に加圧装置４を作動させ
て一定すくめ速度Ｖで管２を押圧すると、菅２ｔ；ｊ加
熱部で増肉および増径する。と牡を連続して行うよう局
部加熱装置１を管２の軸心に沿って速度Ｖで移動させる
と共に、冷却装置３を同一速度■て移動させて加工完了
部分を冷却して、管２の肉厚増加加工が行わｎる。

ここで、本加工法においては、被加工物を局部的に加熱
して引張強度を低下させ、圧縮によってその部分を局部
的に塑性変形させて肉厚増加加工を行うものであ杉、実
際に塑性変形が成される　被加工物の高温加熱部分はな
るべく狭く、且つその両側の部分は速やかに温度を低下
させて被加工物に十分な機械的強度を持たせておくこと
が良好な品質の製品を得るためには望ましい。そのため
に本加工法でｔよ、局部加熱装置１で加熱をしながら後
行する冷却装置３によル加工完了部の冷却を行うのであ
るが、従来は加熱部分が高温度から常温まて急激に冷却
されるため、被加工部の組織は焼入れ組織あるいはそれ
に近い組織罠なってしまい、硬さが増大して延性が低下
してしまっていた。従って肉厚増加加工部に加工後に曲
げ等の冷間加工を施す場合゛に祉、硬さを低下させ延性
を回復させるためにその被加工部に改めて熱処理を行わ
なければならないという欠点があった。

本発明は上記の欠点全解消すべく成されたもので、りＪ
）、加工による被加工部の硬さの上昇を押えると同時に
その延性を保ち、加工後の熱処理を不要とした局部加熱
による肉厚増加加工における冷却法を提供することを目
的としている。

かかる目的を達成するための本発明の肉厚増加加工にお
ける冷却法の構成は、長尺の被加工物を局部的に加熱し
て細心方向に押圧し加熱部の肉厚を増加させたのち該肉
厚増加部を冷却しつつ加熱部を被加工物の軸心方向に移
動させて増肉加工を行う肉厚増加加工法において、前記
肉厚増加部を所定の機械的強度が得られるよう冷却装置
の冷却剤散布幅および散布量を調節して冷却速度を制御
するようＫした仁とを特徴とするものである。

以下本発明を一実施例を挙げて具体的ＫＱ明する。本発
明では加熱、冷却による機械的強度が問題となる仁とか
ら、−例として炭素鋼にりいてこれを加熱した後冷却す
る場合の引張強度と温度との関係を調べると第２図のよ
５になる。

すなわち、第２図に示さｎるように、炭素鋼において轄
温度８００℃以上で引張強度れ最も低くなり、従って同
材質よシなる被加工物を加工するとｆ！は実際に塑性変
形が起きるのは８００℃以上の温度領域であると予想さ
れる。また、４００〜７００℃の間で引張強度が急勾配
で変化しており、４００℃付近以下の温度であれば常温
と略等しい引張強度となっているのがわかる。

一方、第３図は溶接構造用圧延調料（５Ｍ４１）の連続
冷却変態曲線（ＣＣＴ曲線）を表わした本のであるが、
この場合硬さの上昇や延性の低下の原因はマルテンサイ
ト変態にあり、従ってマルテンサイト変態領域を避ける
か、あるいは完全に避けられないまでもマルテンサイト
組織の占める割合を少なくするような冷却速度で冷却す
れば硬さの上昇と延性の低下は避けることができる。

すなわち、以上のことからマルテンサイト変態領域に入
らず且つ十分な機械的強度の保てる温度（本例では５０
０℃程度）ｔで加熱部を急冷し、その後はゆつ〈）と冷
却するよう冷却速度を制御することによシ、増肉加工を
行うと同時に硬さの上昇と延性の低下を避けることがで
きることがわかる。第３図中には一点鎖線で従来の加工
法による冷却曲線、二点鎖線で本発明による冷却曲線を
併記しているが、本例では被加工部を５００℃まで急冷
して十分な機械的強度を得、その後は徐冷してマルテン
サイト変態領域を避けるようにする。

次に本発明の具体的な冷却速度制御の一例について説明
する。第４図は局部加熱による肉厚増加加工法による被
加工物の温度変化を表わす熱ザイクル曲線の一例であシ
、第４図において祉加熱装置が近づくにつ扛て温度が上
昇し、Ａ点において冷却装置が差し掛かって冷却剤の散
布が行わｎて冷却が開始されることを示している。ここ
で、冷却開始点Ａから被加熱部の温度が５００℃になる
までの時間ｔ１を測定する。

一方、第１図において、冷却装置３の冷却剤散布幅をＷ
１局部加熱装置１および冷却装置３の移動速度を■とす
ｎば、管２のある点が冷却装置３の通過により冷却剤を
散布される時間を杜、 ｔ　＝ｗ／ｖ　・・・（す で表わされる。従って、前記５００℃に冷却さｎるまで
の時間ｔ１を（１）式に代入すると、Ｗ＝ｔ、Ｖ を得る。

すなわち、ｔ、Ｖなる冷却剤散布幅を持つ冷却装置３を
用いれば、冷却剤散布が開始さｎた１゜砂径には冷却剤
散布は終了してそれ以降は空冷状態となって冷却速度が
遅くなシ、第４図中一点鎖線で表わす熱サイクル曲線が
得られる。

従って、第３図ウニ点鎖線で示した冷却曲線となり、硬
さの上昇と延性の低下を防止した加工を行うことができ
る。

尚、上記実施例においては被加工物の一例として鋼材に
ついて述べ、そのため５００℃まて急冷する目的で、一
定の条件下において冷却剤散布幅を調節する仁とＫよ）
冷却剤が散布さｎる時間を制限しているが、この冷却時
間は冷却剤の散布量や被加工物の熱容量等の条件によっ
て変化するものであシ、さらに被加工物の材質によって
急冷目標値も変化し、従って本発明祉こｎら各条件に応
じて適宜に諸量を選定して実施す牡るものである。また
、被加工物の形状も円管状に限られず、その他の異形断
面のもの本間様に加工することができる。

以上一実施例を挙けて詳細に説明したように本発明によ
れば、局部加熱による肉厚増加加工法において、肉厚増
加部を機械的強度が得らｎるよう冷却装置の冷却剤散布
幅および散布量を調節して冷却速度を制御するようにし
たので、被加工部の硬さの上昇を押えると共にその延性
を保つことができ、それＫよシ加工後の熱処理を不要と
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は局部加熱による肉厚増加加工製蓋の軌路構成図
、第２図は炭素鋼の引張強度と温度との関係を表わした
図、第３図は溶接構造用圧延鋼材のＣＣＴ曲線図、第４
図は局部加熱による肉厚増加加工法による被加工物の温
度変化を表わす熱サイクル曲線図である。 図　面　中、 １は局部加熱装置、 ２は管（被加工物）、 ３は冷却装置、 ４は加／ｆ装置、 ５はクランプ装置、 ６は固足装置である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復代理人 弁理士光石士部 （他１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長尺の被加工物を局部的に加熱して軸心方向に押圧し加
   熱部の肉厚を増加させたのぢ該肉厚増加部を冷却しつつ
   加熱部を被加工物の軸心方向に＠動させて増肉加工を行
   う肉厚増加加工法において、前記肉厚増加部を所定の機
   械的強度が得られるよう冷却装置の冷却剤散布幅おＪび
   散布量を調節して冷却速度を制御するようにしたことを
   特徴とする肉厚増加加工における冷却法。