JPS63295029A - 管体の製造方法 - 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） 本発明は管体の製造方法に係わり、更に詳しくは、金属
板を用いてレーザー溶接とバルジ加工を組合せた管体の
製造方法に関する。

（従来の技術と問題点） 管体、特に内燃機関の排気マニホールド、自動二輪車等
のマフラーやＹ形継手などの多岐形状等の複雑な形状を
有する管体の製造方法として、従来の鋳鉄品からなる管
体は重量が重く、その上製造が容易でなく生産性が低く
且つコストが高いという問題がある。

そこで、管体の軽量化を図り容易且つ安価な製造方法に
関する種々の工夫がなされ提案されている。−例として
薄鋼板或いはステンレス鋼板等からなる金属板を用いて
、管体を長手方向に上下に２分割して夫々半割りの形状
にプレス成形し、成形された２枚を組合わせてＴＩＧ溶
接やアーク溶接等を用いて接合して、管体を形成する製
造方法が提案され広く実用に供せられている。

薄鋼板或いはステンレス鋼板等からなる金属板を用いる
ことにより軽量化の目的は達せられるが、しかしながら
、ＴＩＧ溶接やアーク溶接では熱影響が溶接部まわりの
比較的広い範囲におよぶので熱歪が生じたり鋼板に熱変
色が生じる等の問題点がある。更に、管体を長手方向に
分割して半割りの形状に成形された２枚を組合わせて正
確且つ完全に溶接接合することは難しく、接合面の寸法
精度も要求される等工数と熟練を要するために、まだ相
当の製造コストがかかりコスト的に満足すべきものに至
っていない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
ものであり、管体を形成するに必要且つ適当な金属板を
用いてレーザー溶接とバルジ加工を組合わせて、強度に
優れた且つ軽量化の図られた管体の安価な製造方法を提
供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために薄鋼板又はステ
ンレス鋼板等の金属板を用いて、管体を長手方向に２分
割して、展開した状態の形状を有する平板をプレス加工
により成形し１次いで成形された２枚の平板を重ね合わ
せ、重ね合わせた合せ面の外周部をレーザビームを照射
し溶接接合する。接合後２枚の平板の間をバルジ加工に
より拡管する。拡管後端面を切断して所定の管体を得る
ことを特徴としている。

尚、平板の形状・寸法は拡管後所定の肉厚、管路形状が
得られるよう拡管率や溶接代、切断代等を考慮して適宜
選定されるものとする。

レーザー溶接は、近年多方面に工業的用途に用いられて
いる高出力Ｃｏ２レーザーを利用したもので１周知の如
くレーザービームは集束性が良く且つエネルギ密度が極
めて高くできるので、短時間加熱ですむこと１局部的に
加熱し周囲への熱影響が殆どなく熱変形が少ないので、
溶接部分以外の大部分は昇温されずに低温に維持される
ので。

高温による材質劣化や歪を招くことが避けられる。

更に溶接条件が自由に得られ且つ調節が容易である等の
優れた特徴をもっている。その上生産性が高くコストが
安い等経済性にも優れた特徴を有していることに着目し
たものである。

バルジ加工は円管に内圧と軸圧とを加えて素材の一部を
張出させて成形する方法で、製品は他の加工方法に比べ
て張出し部の肉厚減少が少なく。

加工品の疲れ限度も高く、非軸対象形状の製品も作るこ
とができるなどの特徴をもっている。その上生産性が高
くコストが安い等経済性にも優れた特徴を有しているこ
とに着目したものである。

（実施例） 本発明を、第２図に示す４気筒エンジン用の排気マニホ
ールドを製造した実施例について詳細に説明する。

近年エンジンの高性能化に伴い各機能部品に対し益々苛
酷な条件が課せられ、且つエンジンの寿命の延長と軽量
化が望まれており、排気マニホールドについても耐熱性
と軽量化が要求されている。

そこで、金属板として強度と耐熱性に優れている５ＵＳ
３０４、板厚１．２ｎ＋ｍを用いて、第１図に示すよう
に多岐部２を有する排気マニホールド１を長手方向に上
下に２分割して、展開した状態に上下２枚の多岐形状部
２ａ、２ｂを有する平板１ａ、１ｂをプレス加工により
成形した。

成形された上下２枚の平板１ａ、１ｂを重ね合わせ、重
ね合わせた合わせ面３の外周部をレーザー溶接により接
合した。レーザー溶接にはレーザビームを集光レンズで
集束し、集束ビームを照射せしめる周知のレーザー装置
を用いて、固定した平板の合わせ面３を外部よりレーザ
ービームを移動させながら集束ビームを照射して溶接接
合した。

尚、レーザービームを固定して１重ね合わせた平板を移
動させつつ集束ビームを平板の合わせ面に照射して溶接
接合することも自在である。

シールドガスとしてアルゴンガスを用いて下記の溶接条
件によって溶接固着した。

レーザー装置：３重ｗＣＯ，レーザー装置し−ザー出カ
ニ１ｋｗ 溶接速度：　　２　ｍ／ｗｉｎ 次いで、レーザー溶接により接合された２枚の平板１ａ
、１ｂの間をバルジ加工により所定のマニホールドの形
状に拡管した。

ここで、バルジ加工の工具はマニホールドを長手方向に
２分割した形の割り型の上型と下型を組合せた形のもの
で、夫々上型と下型は油圧プレスのラムとベッドに組み
付けられており、軸圧を加えると同時に内圧も加えられ
るようになっている。

接合された平板を上型と下型の間にセットして２枚の平
板１ａ、ｌｂの間に、適宜に設けられた開口部より油を
入れ、加圧ピストンを介して高い液圧力を加えて膨らま
せて両端面が閉塞されたマニホールドを得た。最後に両
端面を切断して開放部を設けて所定のマニホールドが得
られた。

上述の本発明の製造方法による耐熱性と強度に優れたス
テンレス鋼板を用いて、レーザー溶接とバルジ加工との
組合わせによって、耐熱性に優れ。

軽量化の図られた排気マニホールドが容易且つ安価に得
ることができた。

得られた排気マニホールドについて、下記の調査を行っ
た結果は良好であり、優れた効果が確認された。

■外観上は変色、歪等の異常は認められなかった。又寸
法、形状の精度も良好であった。

■重量的には強度に優れているステンレス鋼板を用いた
結果、肉厚を１．０〜１．２ＩＩ１１と薄くすることが
可能となり、同サイズの従来の鋳鉄製にの重量の約１７
３と大幅な軽量化が図られた。

■接合部の状態を切断して確認した結果、接合部は均一
に且つ完全に溶着しており良好であった。

■更に、　２０　ｋ　ｇ　／　ａｍ”水圧試験を行った
ところ。

洩れ等の異常はなんら認められなかった。

本実施例では、内燃機関の排気マニホールドの製造方法
についてのみ述べたが、これに限定されるものでなく、
自動二輪車等のマフラーやＹ形継手その他の多岐形状等
の複雑な形状を有する管体の製造方法にも適用できるも
のであって同様な効果を奏するものである。

（効果） 本発明による耐熱性、強度に優れた薄鋼板或いはステン
レス鋼板等のの金属板を用いて、管体を長手方向に２分
割して展開した形状の平板をプレス成形し、成形された
２枚の平板を重ね合わせ、重ね合わせた外周部をレーザ
ー溶接により接合し。

接合後バルジ加工により拡管した後端面を切断して得ら
れた管体は耐熱性に優れ、且つ薄肉化が可能となったこ
とにより軽量化が図られた従来品と比較しても強度的に
も遜色のない管体が、特に排気マニホールドのような多
岐形状等の複雑な形状を有する管体が容易且つ安価に得
られた実用的効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図　排気マニホールドの平板を重ね合わせた状態を
示す斜視図 第２図　実施例の排気マニホールドを示す斜視図 １：排気マニホールド １ａ、１ｂ＝平板 ２：多岐部 ２ａ、２ｂ：多岐形状部 ３：合わせ面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属板を用いて、管体を長手方向に２分割して展開した
   状態の形状を有する平板をプレス成形し、次いで成形さ
   れた２枚の平板を重ね合わせ、重ね合わせた外周部をレ
   ーザー溶接にて接合せしめ、接合後バルジ加工により拡
   管した後端面を切断して形成することを特徴とする管体
   の製造方法。