JPS6186030A - 異形ベロ−ズの成形方法 - Google Patents

異形ベロ−ズの成形方法

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JPS6186030A
JPS6186030A JP20638584A JP20638584A JPS6186030A JP S6186030 A JPS6186030 A JP S6186030A JP 20638584 A JP20638584 A JP 20638584A JP 20638584 A JP20638584 A JP 20638584A JP S6186030 A JPS6186030 A JP S6186030A
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JP
Japan
Prior art keywords
bellows
jig
forming
shaped
molding
Prior art date
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Pending
Application number
JP20638584A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Takahashi
明男 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6186030A publication Critical patent/JPS6186030A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Diaphragms And Bellows (AREA)

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は異形(非対称形〕ベローズの成形方法に関し2
、任意の形状のベローズが容易に得られるように企図し
たものである− 〈従来の技術〉 各釉プラント等の配管等の接続に用いられるベローズは
熱伸縮や組立誤差等を吸収するため配管要素として重要
なものである。このようなベローズも近年のプラント等
の大型化や多種化に伴い大型ベローズや特殊な形状のベ
ローズが必要となっており、特に原子力機器用のもので
は低放射化のためアルミ合金化するすう勢にあり、真空
容器構成上のベローズもアルミ合金薄板で作ることが必
要とされると共に大気圧の他電磁力も作用することから
高強度化する必要がある。
一般にベローズ表作は浴接を用いたり、ロールあるいは
液圧治具を用いて成形する方法が用いられている。浴接
ベローズは素板を所望形状に切断しプレス成形した後複
数枚重ねて内周、外周共にへり継手として溶接するもの
であるから、異形ベローズに対する適合性は高い。しか
しこの溶接ベローズの被加工材は溶接性の優れたものに
限定され、アルミニウム合金は溶接性に劣るところから
適用できず、また溶接可能な被加工材であっても、溶接
ラインが極めて長くなることから信頼性が低下し、大型
ベローズには不向きである。
このような理由からアルミニウム合金ペロ−ズは、一般
にロールあるいは液圧治具音用いた成形ベローズを採用
せざるを得ないが、ロール成形法は対になっている圧延
ロールを用いて拡管を行なう原理土木′#tは回転体に
限定され、異形ベローズを直接成形することはで@ 7
xい。また液圧成形法は、素管を液圧拡管用の成形金型
SK上セツト内部に液圧Pをかけて素管を膨張させなが
ら軸方向に折りたたんでいく加工法であることから、−
見異形ペローズにも適合性があるように思われるが、次
の理由によって直接成形することは極めて難しい。
即ち、第4図に変形中の内圧Pと素管Qの内部応力(円
周方向応力σθ、軸方向応力σ2)とのつり合いを一般
的に示すが、加工の開始は次式で表わされる薄肉円筒素
管の塑性変形開始内圧Pyが負荷されてはじめて生ずる
。(第4図(bJ中素管片Qs) また変形中(第4図(c)中素管片Q2沖内圧Py′は
次式で表わされる。
ただし t : 素管板厚、 ρ、: 素管内半径、 ρ2: 素骨片の曲げ曲率半径、 σθy: 素材の円周方向降伏応力、 σzy ’  素材の軸方向降伏応力でらる0 ここで、今対象とする異形ベローズ1が第5図のように
大内部2の曲率半径ρ、□と小内部3の曲率半径ρ、2
(ρ、□〉ρ、2)の組合せでなるD型形状とすると、
それぞれの曲率半径に対応する塑性変形開始内圧は次式
で表わされる。
変形開始時点では板厚t。、降伏応力σayはどの部分
でも同一であるから、内圧P、は曲率半径のみに関与し
、またρ、1〉ρr2とすれば(2)、(3)式%式%
(41 となる。つまり内圧Py1を与えた特大内部2では塑性
変形を開始するが、小内部3は塑性変形開始圧力に達し
ていないので、塑性変形を起さない。逆に小内部3の塑
性変形に必要な内圧Py2t−負荷すると、大内部2に
は過大な内圧となって過度の変形が生じてしまい、ベロ
ーズ山高さが大内部2、小内部3で大きく異なっでしま
うばかりでなく、場合によっては素管端面の軸方向ずれ
込み量不拘−のため内圧シール機能が損われ、成形その
ものが不能となる。
以上のように、異形ベローズlの場合にはどの部分にも
適合する適正内圧が存在し得ないこととなシ、これが液
圧成形法によって異形ベローズ1を直接成形できない主
たる理由である。
従って異形ベローズIt製作しようとする場合には−H
真円ベローズを製作し、その後異形化成形を行なわざる
全得ない。この方法は、液圧成形によって−H真円ベロ
ーズを製作した後、内周側から大円、小円ブロックを用
いて真円ベローズを押し拡げて異形ベローズを得るよう
にしたものである、 〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、この場合成形される異形ベローズは大内部、
小内部から構成される異形ベローズではあるが、成形可
能な形状は1本の対称軸を有し且つ大円ブロックの径が
真円ベローズの内径よシも小さくなけれにならないため
第4図で示したようなり型ベローズは直接表作すること
はできない。また、この方法で成形可能な素管は成形性
に優れた部材であり、アルミニウム合金には適用し難い
。一方、原子力器機用に用いられる真空容器等は残留放
射能低減のためアルミニウム合金が使用され、数箇/y
rKアルミニウム合金製ベローズが使用されている。ま
た、今日の研究では真空容器の断面形状はD型が最適で
あるとの結論が出され、D型形状の大型アルミニウム合
金製ベローズの開発が必振となってきている。しかしな
から現状では、D型形状のアルミニウム合金表ペロース
の成形に適した製造方法はない。
本発明は上記状況にかんがみでなされたもので、D型形
状を含む一般的な異形ベローズ全、材質の制約をあまシ
うけずに高f#度に製作できる異形ベローズ成形方法を
提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段・作用〉上記目的を達成
するための本発明の要旨は、非真円形の異形ベローズを
成形するに際し、所望の非真円形ベローズ外周形状を有
する成形治具を用い、予め成形された円形ベローズを前
記成形治具により外周側から押し付けて異形ベローズに
成形することを特徴とする異形ベローズの成形方法に存
し、予め成形された円形ベローズを、非真円形ベローズ
外周形状を有する成形治具を用いて圧縮成形して所望形
状のベローズ倉製作するようにしたものである。
〈実施例〉 第1図 は本発明の異形ベローズ成形方法の一実施例に
係る工程を表し第1図(a) (b)(c)I:+’i
Jそれぞれ真円ベローズを成形治具にセットした状態、
変形中間段階、変形終了段階を示す概略、第1N (d
)には第1図(bl中A−A断面、第2図(Lは本発明
方法による成形過程、第3図(alには本発明方法で実
際に使用した真円ベローズの側面、第3図(b)にはそ
の正面、第3図(c)にはそのベローズ部の拡大、第3
図傾には成形後のD型ベローズの側面を示しである。
D型ベローズ成形用の素管11は真円ベローズ成形用金
型12にセットされ、内側から液圧pが負荷されると共
にプレス力Pが加えられ、軸方向に圧縮されて素管11
が成形用金型12の内壁に当たるまで変形され拡管され
真円ベローズ13が成形される。
このように成形された真円ベローズ13は、内周平面形
状が所定のD型形状をなし第1図(d)に示すように内
周断面が真円ベローズ13のベローズ山に対応する形状
をなす一対のD型化成形治具14内にセットされ、それ
ぞれの成形治具14はプレス等によりプレス力Pが加え
られる(第1図+ILJ参照)。真円ベローズ13け除
々に平坦化きれ、成形治具14との接触部はその内周形
状に規制さhつつ変形が進行していく(第1図(bJ参
照)。そして、それぞれの成形治具14が接触するまで
加圧され、最終段階(第1図(e)参照)において、真
円ベローズ13は成形治具14内周に全面接触し、成形
治具14で形成される所定のD型形状のD型ベローズ1
5に成形される。この一実施例で実際に成形したD型ベ
ローズ15と、成形に使用′した真円ベローズ13の形
状を第3図に、また寸法全表−1に示す。
表  −1 この際、成形治具14の内周長を真円ベローズ13の外
周長と等しくしておけは、成形治具14が接触した状態
でD型ベローズ15は周長変化なしに成形され、また、
成形治具14の内周長を真円ベローズ13の外周長より
若干小さくしておけば、成形治具14が接触した状態で
はD型ベローズ150周方向に圧縮変形を与えることと
なり、D型ベローズ15内の応力分布が均一化され、成
形治具14からD型ベローズ15を離型した際のスプリ
ングバックが低減される。
尚、上記一実施例ではD型ベローズ15の成形について
本発明を適用したものであるが、勿論成形治具14の内
周形状を種々変えればD型取外の異形ベローズの成形に
用いることが可能である。
〈発明の効果〉 本発明方法では、所望のベローズ外周形状を有する成形
治具を用い、予め成形された円形ベローズ全圧縮成形し
て所望形状のベローズを製作するようにしているので、
材質の制約をあまりうけずに、従来知られている方法で
は成形不能であった形状のベローズを高精度に製作する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の異形ベローズ成形方法の一実施例に係
る工程図を表し、第1図(al (bl (clはそれ
ぞれ真円ベローズ全成形治具にセットした状態、変形中
間段階、変形終了段階を示す概略図、第1図(jlは第
1図(b)中A−A断面図、第2図は本発明方法による
成形過程図、第3図(a)は本発明方法で実際に使用し
た真円ベローズの側面図、第3図(blはその正面図、
第3図(clはそのベローズ部の拡大図、第3図(dl
は本発明方法で実際に成形したD型ベローズの側面図、
第4図(a)は液圧成形における素管と治具との部分概
略図、第4図Φ)は変形開始時に素管片にかかる力を表
す概念図、第4図(clは変形中に素管片にかかる力を
表す概念図、第5図はD型ベローズの概念図である。 図面中、 11は素管、 12は成形金型、 13は真円ベローズ、 14は成形治具、 15はD型ベローズである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 非真円形の異形ベローズを成形するに際し、所望の非真
    円形ベローズ外周形状を有する成形治具を用い、予め成
    形された円形ベローズを前記成形治具により外周側から
    押し付けて異形ベローズに成形することを特徴とする異
    形ベローズの成形方法。
JP20638584A 1984-10-03 1984-10-03 異形ベロ−ズの成形方法 Pending JPS6186030A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0250838A2 (en) * 1986-05-21 1988-01-07 Hitachi, Ltd. Method for producing a bellows with a cross section of elliptical, egg-shaped, shaped as two equal semicircles connected by two parallel straight lines, non circular ring or polygonal roundes form.
US4930331A (en) * 1989-02-24 1990-06-05 Manning Douglas E Apparatus and method for fabricating elliptical tubing
CN111215519A (zh) * 2019-11-29 2020-06-02 南京工程学院 一种渐进成形中网孔变形工艺补偿的工艺方法

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