JPS62176611A - 薄肉金属管の製造方法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、金属板より板厚ｔと管外径りとの比Ｉ　ｔ　
、、’　Ｄ　Ｊが主として２％以下であるように小ざい
薄肉金属管を、金属板に与えた塑性曲げによる予変形を
有効に活用して製造する方法に関するものである。 （従来の技術１ 従来、金属管を製造するには多数のタンデムに配置され
たカリバーを有するフォーミングロール又はケージロー
ルなどより成るロール成形機を用いて金属板を幅方向に
順次曲げ加工して管状に成形し、成形された金１ｉ１ｊ
Ｘ仮の両側縁を突合せ溶接により接合する連続ラインに
よる製造方法が一般に採用されていた。 ［発明が解決しようとする問題点１ ところがこのような従来方法によって薄肉金属管の製造
を行おうとすると、金属板のｖｉ厚ｔが管外径りに比べ
て非常に小さいために製品の曲率半径ｆＲ＝Ｄ　　２１
に曲げられるまで金属板は充分な塑性変形を受けること
ができないからその曲げ過程における金属板の弾性変形
が大きいので、一つのロールを出て次のロールに噛み込
まれる間に大きなスプリングバックを生じ、そのために
根側縁が充分に曲がらなかったり、エツジストレッチが
大きくれ波が発生し易い問題点があり、このような問題
点を解決するにはロールの数を多くして極力スプリング
バックを押さえる方法が採用されているが、この方法で
はサイズの兼用範囲が狭いためロールの変更又は調整に
時間が掛かると共に、金属板が管状に成形されるまでに
ロールと強く接触する時間が長くなり表面傷が発生し易
いなどの問題点があった。 ［問題点を解決するｌ：めの手段］ 本発明者らは上記問題点を解決すべく種々研究を行った
結果、金属板に長手方向に直交する塑性曲げによる予変
形を与え、この塑性曲げを受けた金属板の長手方向の曲
率を零としたときの幅方向の残留曲率を利用して金属板
を管状に成形する方法を開発し、本発明に係る薄肉金属
管の製造方法を完成したのである。 すなわち本発明は、管の内側となる而を内側として長手
方向に直交する小径の曲げロールで塑性曲げ１１０工を
行った金属板を長手方向の曲率を零とげることによって
、前記塑性曲げにより生じる幅方向の残留曲率を利用し
て該金属板を幅方向に製品曲率に曲げて管状に成形し、
該金属板の当接部分を接合することを特徴とする薄肉金
１ｉＩＫ管の製造方法を提供するものである。 以下、第１図に呈づいて本発明方法の変形の１ｙハ理に
ついて説明する。 先ず金属板に長手方向（Ｘ方向）に直交する小径の曲げ
ロールでその曲率半径７ｆＲ、どなる塑性曲げを与える
。この塑性曲げを行った後、金属板をその長手方向（Ｘ
方向）及び幅方向（Ｙ方向）の曲率を零とすると、すな
わち金属板を平面状に保つと、小径の曲げロールによる
曲げの内側の部分は長手方向に伸び、外側の８Ｉ１分は
長手方向に縮んでＸ方向及びＹ方向に応力σ×及びσｙ
が生じ、長手方向（Ｘ方向）に曲げモーメントＭＸがま
た幅方向（Ｙ方向）に曲げモーメンｔ−Ｍｙがそれぞれ
生じる。このような管の内側となる面を内側として長手
方向に直交する小径ロールで塑性曲げ加工を行った金属
（枳を、長手方向の曲率のみを零とするように長手方向
にのみ曲げモーメントを付与して拘束すると、上記曲げ
モーメントにより幅方向に曲率（１・Ｒ２１となるよう
に管状に変形する。、口の曲率（１Ｒ２１は、小径の曲
げロールで塑性曲げ加工を行った金属板がいわゆる鞍形
反りが発生する程度に艮ざが幅が良さと幅とが充分に小
さいときに、その金属板を長手方向にも幅方向にも拘束
しない場合における長手方向及び幅方向の曲率を（１・
Ｒｘｌ及び（１，”Ｒ１／）とし且つポアソン比をνと
すると、以下の式で表わされる。 １　′Ｒ，＝（１・Ｒ１／）＋ν（１，”ＲＸ）なお、
第１図に示した式において、Ｅｌは曲げ剛さである。 そこでこの管状に変形する金属様を製品曲率に曲げて金
ｖＡ扱の当接部分を接合ずれば薄肉台１萬管が製造でき
るのである。 この際、前記曲げモーメントにより幅方向に湾曲する金
属板の幅方向の残留曲率（１゜・Ｒ７）が製品曲率より
小さくしか塑性曲げを行えない場合には、前記曲率半径
Ｒ１を可能な限り小さな曲率半径となるように選定して
金属板の当接部分を接合する位置でスクイズロールで製
品曲率に曲げればよく、また残留曲率（１′’Ｒ，ｌが
製品曲率を超えるように小径の曲げロールの曲率半径Ｒ
，を選定した場合には、金属板を長手方向の曲率を零と
して小径の曲げロールによる塑性曲げにより生じる幅方
向の残留曲率を利用して該金１ｆＫ仮を幅方向に曲げて
管状に成形する段階で管の内側となる部分に製品曲率と
同じ曲率のマンドレルを配置しておけばよい。史に、小
径の曲げロールでの塑性曲げ加工による金属板の幅が製
品曲率半径の４π倍以上に広い場合には二重巻管以上の
多重巻管とすることもできる。 このようにして薄肉金属管を製造するに際し本発明にお
いて、管の内側となる面を内側として長手方向に直交す
る小径の曲げロールで塑性曲げ加工を行った金属板は、
その長手方向の曲率を零とすることによって前記塑性曲
げにより生じる幅方向の残留曲率を利用して幅方向に製
品曲率に曲げて管状に成形する工程に直ちに移行せしめ
て金属板と当接部分を接合して薄肉金属管を製造する連
続ラインで行う場合と、一旦長手方向に直角に切断して
前記小径の曲げロールによる塑性曲げ加工による残留曲
げモーメントによりコイル状にしておいて必要な時にコ
イル状から巻き出して金属板を長手方向の曲率を零とす
ることによって塑性曲げにより生じる幅方向の残留曲率
を利用して金属板を幅方向に製品曲率に曲げて管状に成
形し金属板の当接部分を接合して薄肉金属管を製造する
別ラインで行う場合とのいずれの方法によっても可能で
ある。 また、管状に成形した金属板の当接部分の接合は、従来
の金属管の製造方法の如く溶接による以外に、ロウ接や
接着やパテ折りによってもよい。 次に本発明に係る薄肉金属管の製造方法を、第２図に示
す斜視図及び第３図に示す側面図に基づいて説明する。 先ず、連続成形ライン入り側のアンコイラ５の直後に設
置されている小径の曲げロール１ａとこの小径の曲げロ
ール１ａを押し付けられるポリウレタンライニングロー
ル１１＋とより成る予変形装置１により金ｌぷ扱２、好
ましくはステンレス鋼板や高張力Ｓｖ４仮やチタン教な
どに管の内側となる面を内側として長手方向に直交する
小径の曲げロール１ａで塑性曲げ加工を行う。この予変
形装置１を通過した直１νの金属板２は゛ＩＬ而状面あ
ると考えてよい。 かかる小径の曲げロール１ａでの塑性曲げによる幅方向
の！！ＪｉｆＥ曲率（１，′Ｒ，）が製品曲率にほぼ等
しい場合には、この予変形装置１よりライン出側方向に
金属板２の側縁部の長手方向の伸びがほぼ弾性範囲内と
なる製品径の約３０倍以上離れた位置に設置されている
１組以上のカリバーを有するロール又はケージロールで
あるサイドロール３及び送りロール４の位置では金属＆
２は製品形状すなりら管状となっており、この予変形装
置１からサイドロール３まで移動する問に前述した如く
幅方向の残留曲率に順次変形１１行われる。 また塑性曲げによって生じる前記幅方向の残留曲率が充
分な場合、すなわら小径の曲げロール１８での前記塑性
曲げによる幅方向の残留曲′＄、＋１．・Ｒ，）が製品
曲率より大きい場合には、金属板が管状になる位置に金
属板が巻き付くようにマンドレルを設置しておけばよい
。 まＩ；予変形による幅方向の残留曲率が充分でない場合
は、予変形装置１とサイドロール３との間の連続ライン
下流寄りに、成形の不足分に応じてカリバーロール又は
ケージロールを配置すれば管状への成形か可能であり、
また多数の成形ロールを有する従来装置に予変形装ｖ！
ｉｌを配設しただけの装置でも薄肉金属管の成形が可能
となる。 かくして金属板が製品曲率と同じ曲率の管状に成形され
たら、その金ｒＩｆＡ扱の当接部分を溶接トーチ６等に
よる溶接やロウ接Ａ５接着やパテ折りによって接合し、
もしその接合部分よりも外側に金属板が残σしている場
合にはその残存部分を切除して薄肉金属管とすればよい
のである。 上記説明は金属板の小径の曲げロールでの塑性曲げ加工
から接合までを連続ラインで行う場合について１ゴつた
が、本発明方法は金属板の小径ロールで塑性曲げ加工作
業と、金属板を長手方向の曲率を零とすることによって
前記塑性曲げにより生じる幅方向の残留曲率を利用して
金属板を幅方向に製品曲率に曲げて管状に成形し金属板
の当接部分を接合する作業とを、各々別ラインで行うこ
とし可能であり、この後者の場合には小径の曲げロール
で塑性曲げ加工完了後の金属板を長手方向と百角に切断
するとその金属板は残留モーメントにより自動的に長手
方向にコイル状となるので薄肉金１ぷ菅を製造しようと
する時にそのコイル状の金Ｉ１１＋Ｊｉを引き出して長
手方向の曲率を零とすることによって前記塑性曲げによ
り生じる幅方向の残留曲率を利用して金属板を幅方向に
製品曲率に曲げて管状に成形し金属板の当接部分を接合
すればよいのである。

【作用】

以上の如き本発明に係る薄肉金属管の製造方法を連続ラ
インで実施する場合には、幅方向の残留曲率がほぼ製品
曲率と等しい場合には、変形域長さを前述した如く製品
径の約３０倍以上にとることにより金属板側縁の伸び歪
を弾性範囲内に収めることができて松波の発生を防止で
き、また成形に昔するロール数もほとんど必要がなくな
り、また幅方向の残留曲率が充分でない場合も成形に似
するロール数を通常のロール成形に比較して著しく減少
することができるばかりでなく通常の成形ロールを省略
する口となしに従来のロール成形と同数のロールを用い
た場合にも金属板の幅方向の残留曲率を利用するため全
く予変形を加えない処女材を通板した場合と比較すると
スプリングバックが減少して成形ｉａ長さを長くするこ
とによってエツジストレッチを押さえてエツジの成形性
も向上させることができるのである。 史に製造しようとする薄肉金属管が、成形中又は金属板
を管状とした場合にその側縁に波（座１ｍ）が発生する
可能性が高い場合には、小径ロールでの塑性曲げ加工位
置を、゛管状に成形されて当接部分を接合されて移動せ
しめられる薄肉金属管の移動方向延長線より薄肉金属管
の中心方向に位置せしめることによって、小径の曲げロ
ールでの蘭性曲げ加工位置から製品曲率への曲げ成形位
置までの金属板中心線の長さと金属＆側縁の長さとの差
を減少せしめて金属板側縁の伸び歪を小さくすることに
よって金属板側縁が座屈することを防止することが好ま
しく、このように小径の曲げロールで塑性曲げ加工位置
を管状に成形されて当接部分り接合されて移動せしめら
れる薄肉金属管の移動方向延長線より薄肉金属管の中心
側に位置せしめると良好な薄肉金属管を製造できるばか
りでなく連続ラインの長さを短くして装置の小型化も図
れるのである。史にこのような連続ラインによって薄肉
金属管を製造する場合に、管の内側となる面を内側とし
て長手方向に直交する小径の曲げロールで塑性曲げ加工
を行った金属板に長手方向に弾性限度未満の張力を作用
させると、小径の曲げロールで塑性曲げ加工された金属
板が管状に成形される位置に移動するまでにその側縁部
にクルミが生ずる現象の発生を防止できるために金属板
の長手方向に長さの差が生じ難いため良好な形状の薄肉
金属管を製造することができて好ましいが、この張力が
弾性限度を超えると小径の曲げロールで（１つだ塑性曲
げ加工によって付与した幅方向の残留加力が消失して金
属板を管状に成形し難くなるので好ましくない。 （寅施例］ 寅ｉ例１ 板厚０，１鴫で板幅が８９．５ｍ１１の０．２％耐力が
１１３０１ａ）ｒ、・ｍｌｎ　２のＳＵＳ　３０４の金
属板を、管の内側となる面を内側として長手方向に直交
する直径が３ｍｍの小径の曲げロールで直径が＋　００
　ｍｍでロール幅が１００ｍｍのホリウしタンライニン
グロールとの間で３００ｋｌｌｆの押付は力で押し付け
て塑性曲げ加工を行い、次いで小径の曲げロール位置か
ら９５０　ｍｍの位置で金属散を長手方向の曲率を零と
することによって前記塑性曲げににり生じる幅方向の残
留曲率を利用して幅方向に曲げると共にスクイズロール
で押圧し−（直径２８．６ｍｍの管状に成形し、金属板
の側縁同士をマイクロ７ラズマ溶接によって接合して薄
肉金属管を製）Δした。この薄肉金属管は緑液のない真
円度の良好な薄肉金属管であった。 実施例２ 数厚０，１５ｍｍｒ＆幅１ｆ８９．４Ｉｌｌ１１の０，
２％耐力が１２５ｋｇＦ、・１１１１１１２の５ＬＩＳ
　３０４の金属板を、管の内側となる面を内側として長
手方向に直交する直径が３　ｍｍの小径の曲げロールで
直径が１００　ｍｍでロール幅が１００ｍ１ｌ＋のポリ
ウレタンライニングロールとの間で４００ｋｌｌｒの押
付は力で押し付けて塑性曲げ加工を行つた良さｔｉ　５
　ｍとなった時点でその金属板を長手方向に対して直角
に切断してコイル状とした１景、そのコイル状の金属板
を引き°出して金属板を長手方向の曲率を零として前記
塑性曲げにより生じる幅方向の残留曲率を利用して幅方
向に曲げるとその直径は４６ｍの弧状にしがならなかっ
たのでその金属板の両端部及び中央部をカリバーを有す
るロールで押圧して直径２８．６ｍｍの管状に成形し、
金属板の側縁同士をマイクロプラズマ溶接によって接合
して薄肉金属管を製造した。この薄肉金属管も緑液のな
い真円度の良好な薄肉金属管であった。 実施例３ 板厚０．２ｍｍで板幅が８９．２ｍｍの０．２％耐力が
５５にりｆ／ｎｕｎ２の月Ｓ　Ｈ４０００で規定されて
いる第３種のチタン仮から成る金属板を、管の内側とな
る面を内側として長手方向に直交する直径が３　ｍｍの
小径の曲げロールで直径が１００ｍｍでロール幅が１０
０　ｍｍのポリウレタンライニングロールとの間で４０
０ｋｌＪｆの押付は力で押し付けて塑性曲げ加工を行い
、次いで小径の曲げロール位置から９５０　ｍ１ｌｌの
位置で金属板を長手方向の曲率を零とすることによって
前記塑性曲げにより生じる幅方向の残留曲率を利用して
幅方向に曲げると共にスクイズロールで押圧して直径２
８．６揶の管状に成形するに際し、小径の曲げロールで
の塑性曲げ位置がこのスクイズロールから出て移動せし
められる金属管の管底の移動延長線より３０　ｌｎｍだ
け金属管の中心方向に位置するようにこのスクイズロー
ルを位置せしめて、金属板の側縁同士を７・イクロプラ
ズマ溶接によって接合して薄肉金属管を製造した。この
薄肉金属管は緑液が全くない真円度の非常に良好な薄肉
金属管であつＩ；。 （発明の効果１ 以上のクロく、予変形を利用した本発明に係る薄肉金属
管の製造方法は、これまでロール成形では困難とされて
いた高強度金属板からの薄肉金属管の製造）ｆ可能であ
ると共に未焼鈍材からでも薄肉＝Ｆ属管を容易に製造で
き、ロール数の削減と合わせてコストダウンが期待でき
、また幅方向に均一に曲げ加工が行１．）れるため曲率
分化に潰れ、更に表面傷もロール数が少ないことによっ
て減少するなど、多大な１ｄｌｉ値を右する工業的に慣
れた薄肉金属管の製造方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄肉金属管の製造方法の原理説明
図、第２図はｊｆ続プライン本発明に係る薄肉金属管の
製造方法を実施している状態を示す斜？Ｊ＋！図、第３
図は１０１側面図である。 図面中 Ｒ１・・長手方向に直交する塑性曲げ曲げ半径Ｒ７・・
幅方向の残留曲率半径 １・・予変形装置 １ａ・・小径の曲げロール １１）・・ポリウレタンライニングロール２・・金属板 ３・・サイドロール ４・・送りロール ５・・アンコイラ ６・・溶接］・−チ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　管の内側となる面を内側として長手方向に直交する
   小径の曲げロールで塑性曲げ加工を行つた金属板を長手
   方向の曲率を零とすることによつて、前記塑性曲げによ
   り生じる幅方向の残留曲率を利用して該金属板を幅方向
   に製品曲率に曲げて管状に成形し、該金属板の当接部分
   を接合することを特徴とする薄肉金属管の製造方法。 ２　金属板の小径の曲げロールでの塑性曲げ加工から接
   合までを連続ラインで行う特許請求の範囲第１項に記載
   の薄肉金属管の製造方法。 ３　金属板の小径の曲げロールでの塑性曲げ加工位置か
   ら製品径の約３０倍以上離れた位置で金属板の幅方向の
   曲率を製品曲率とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の薄肉金属管の製造方法。 ４　小径の曲げロールでの塑性曲げ加工位置が、管状に
   成形されて当接部分を接合されて移動せしめられる薄肉
   金属管の管底の移動方向延長線より薄肉金属管の中心方
   向に位置せしめられている特許請求の範囲第２項又は第
   ３項に記載の薄肉金属管の製造方法。 ５　金属板の小径の曲げロールでの塑性曲げ加工作業と
   、金属板を長手方向の曲率を零とすることによつて前記
   塑性曲げにより生じる幅方向の残留曲率を利用して該金
   属板を幅方向に製品曲率に曲げて管状に成形し該金属板
   の当接部分を接合する作業とを、各々別ラインで行う特
   許請求の範囲第１項に記載の薄肉金属管の製造方法。 ６　管状に成形した金属板の当接部分の接合を溶接によ
   つて行う特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
   か１項に記載の薄肉金属管の製造方法。 ７　管状に成形した金属板の当接部分の接合をパテ折り
   によつて行う特許請求の範囲第１項から第５項までのい
   ずれか１項に記載の薄肉金属管の製造方法。 ８　管状に成形した金属板の当接部分の接合をロウ接に
   よつて行う特許請求の範囲第１項から第５項までのいず
   れか１項に記載の薄肉金属管の製造方法。 ９　管状に成形した金属板の当接部分の接合を接着によ
   つて行う特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
   か１項に記載の薄肉金属管の製造方法。