JPS6357133B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、継目無しレデユーサー管継手のなか
でも特に、細径部が太径部に対して偏心したエキ
セントリツク・レデユーサー管継手の製造方法に
関する。

溶接式管継手の１つであるエキセントリツク・
レデユーサー管継手（以下エキセントリツク・レ
デユーサーと称す）は、直径の異なる２本の管を
外面が一側で直線状につながるように接続するた
めのもので、第１図に示すように、太径部１、太
径部１に対して片側に偏心する細径部２及び、太
径部１と細径部２をつなぐ絞り部３よりなり、太
径部１と細径部２の管端には溶接のための開先が
加工される。

エキセントリツク・レデユーサーはまた、別の
見方をすれば、細径部２の偏心する側が直壁４で
構成され、その反対側は太径部１から細径部２へ
滑らかに移行する曲壁５で構成される。寸法諸元
としては、太径部１の内径Di及び外径Do、細径
部２の内径D′i及び外径D′o、並びに全長Ｌが規定
され、細径部２の外径D′oと太径部１の外径Doと
の比（D′o／Do）は絞り比αと呼ばれている。

従来、継目無しのエキセントリツク・レデユー
サーは、主として継目無し金属管の据え込み加工
によつて製造されている。

これは、第２図に示すように、製造しようとす
るエキセントリツク・レデユーサー（以下製品と
いう）の太径部１と等径、等肉厚の継目無し金属
素管６を管端７から力を加えて、製品の外郭形状
と同一の内郭形状を有するエキセントリツクダイ
ス１６に据え込む方法であり、製品の絞り比αが
小さい場合には、１回の据え込みでは材料に座屈
が生じるので、はじめに絞り比が大きいダイスを
用い、以後、徐々にダイスの絞り比を減少させて
いく手法が採られる。ダイスの絞り比は製品の絞
り比αに対応するもので、βで表示し、ダイス穴
細径部２０の直径ｄと同太径部１９の直径Ｄとの
比（ｄ／Ｄ）により表わされる。

しかるにこの方法では、偏心加工を受けるＡ側
（曲壁５側）と反対側のＢ側（直壁４側）とでは
加工条件が全く異なり、材料の周方向及び軸方向
の圧縮は、据え込み回数の如何にかかわらずＡ側
で強くＢ側で弱い。その結果、細径部２及び絞り
部３の増肉はＡ側で大きく、これらの部分には周
方向の偏肉が出来る。偏肉は製品の絞り比αが小
さいほど著しく、細径部２及び絞り部３のＡ側内
面にはしわ９も発生する。更に、Ａ側の長さl_Aは
Ｂ側の長さl_Bより小となるため、細径部２の側に
は管端不揃いが生じる。偏肉、しわ、不揃いとい
つた欠陥は程度の差こそあれ解消できるものでは
なく、製品化に際しては偏肉、しわを除去するた
めの内面切削仕上加工や管端切り揃えを必要と
し、工数増加は云うに及ばず歩留り面でも大きな
ロスを生じる。

本発明の目的は、据え込み加工法の斯かる問題
点を解決した能率的かつ経済的なエキセントリツ
ク・レデユーサーの製造方法を提供することにあ
る。

ところで、本発明者らは上記目的を達成するた
め、金属板の深絞り加工に注目し、金属素板から
深絞り加工とその後の再絞り加工によりエキセン
トリツク・レデユーサーを製造して大きな成果を
収めた（特願昭55−115636号参照）。

この方法を第３図により簡単に説明すると、先
ず、同図イに示すように、円形の金属素板１０を
通常のポンチ１１とダイス１２による深絞り加工
により有底筒状のコンセントリツク容器１３に成
形する。次に、同図ロに示すように、エキセント
リツクポンチ２８とエキセントリツクダイス２７
を用いて上記コンセントリツク容器１３の主とし
て底部に偏心絞り加工を施して細径部２９を形成
する。得られたエキセントリツク容器３０は底部
を除去するなどして製品に仕上げられる。製品の
絞り比αが小さい場合は、コンセントリツク容器
１３から一気にエキセントリツク容器３０に成形
すると細径部２９で破断を生じるため、絞り比α
が製品のそれより大きいエキセントリツク容器を
形成た後、絞り比を順次小さくしていく手法がと
られる。

この方法では細径部２９を形成するために、コ
ンセントリツク容器１３の底部をエキセントリツ
クポンチ２８で押圧し、コンセントリツク容器１
３をエキセントリツクダイス２７内に引き込む形
をとるので、材料には主に軸方向の引張力が作用
し、金属管の据え込み加工法に見られる周方向の
偏肉や内面しわが発生しにくい利点がある。しか
るに、この軸方向引張力は一方でエキセントリツ
ク容器３０の、細径部２９を減肉させ、同部を破
断させる原因となる。このため、製品の絞り比α
が小さい場合には偏心絞り加工回数の増大、加工
間の焼きなまし導入、あるいは容器底部を水冷し
壁部を加熱した熱間成形などが必要となり、工数
面で今１つ問題を残す。また細径部２９の減肉を
考慮して金属素板１０の厚みを大き目にとるた
め、製品の太径部１が必要以上に厚くなり、この
点も問題として残る。

本発明の方法は、絞り加工法の利点、すなわち
偏肉防止、しわ防止に対する有効性を阻害するこ
となく上記問題点を解決するもので、絞り加工法
の途中工程に押込み成形加工を導入してエキセン
トリツク容器の細径部の減肉を極力抑制するよう
にした点を特徴とする。

すなわち本発明の方法は、金属素板の深絞り加
工によつて得た有底筒状のコンセントリツク容器
の開口部端面を圧子により押すことによりコンセ
ントリツク容器の底部をエキセントリツクダイス
内に押込み、コンセントリツク容器の底部に細径
部を粗成形した後、コンセントリツクダイスとポ
ンチによつてこの細径部を整形する点に手法上の
最大特徴があり、このようにポンチを使わずに据
え込みによつてコンセントリツク容器をエキセン
トリツクダイスに導入することにより、容器底部
に周方向と軸方向の圧縮力が作用して減肉を伴な
わずに細径部の材料盛り上りが生じ、これによつ
て後続のポンチ整形による減肉に備えるととも
に、押込み成形によつてあらかた形成された細径
部はポンチ整形時に細径部に作用する軸方向引張
力を著しく軽減し、全体として細径部に充分な肉
厚を付与せしめる。

以下、図面を参照して本発明の方法を更に詳し
く説明する。

本発明の製造工程のうち、第１段階は先に触れ
た第３図イに示す金属板の深絞り加工をそのまま
踏襲する。すなわちこの工程では、同図に示すよ
うに、肉厚to、直径doの円形金属素板１０に、
通常のポンチ１１とダイス１２とを用いて深絞り
加工を施し、有底筒状のコンセントリツク容器１
３を得る。

ポンチ１１は、製品の太径部１内径Diに等し
い外径をもち、底部がドーム状に形成される。ポ
ンチ１１の底部をドーム状に形成するのは、コン
セントリツク容器１３の据え込み加工を容易なら
しめるのに、コンセントリツク容器１３の底部に
丸みが必要なためで、半球形であることが望まし
い。ダイス１２は、直径が製品の太径部１外径
Doに等しいダイス穴１４と、すり鉢状ガイド面
１５を有し、すり鉢状ガイド面１５は、金属素板
１０が深絞り加工の途中でフンジじわを生じるの
を抑制するためのものである。

金属素板１０の寸法については、本発明の方法
では据え込み加工の導入によつてエキセントリツ
ク粗成形容器２３の細径部２２の減肉が抑制され
（第４図参照）、容器底部の破断が効果的に防止さ
れるから、第３図イ，ロに示す絞り加工法と較べ
て規制が著しく緩和され、特に肉厚toの下限を低
くすることができる。本発明者らの試作試験によ
れば、例えば絞り比αが0.5のエキセントリツ
ク・レデユーサーを第３図の従来方法で成形する
場合には細径部が35〜40％減肉することを避ける
ことができなかつたが、本発明法による場合には
細径部減肉を25〜30％に抑制することが可能であ
つたことより、その肉厚toを従来方法に使用する
ものより約10％程度薄肉化し得た。

第４図は本発明の方法の第２工程を示す。この
工程では先ず、同図イに示すように、第１工程で
得た有底筒状のコンセントリツク容器１３をエキ
セントリツクダイス１６にセツトし、しかる後、
その開口部端面１７から圧子１８により下向きの
力を加える。

エキセントリツクダイス１６は、製品の外郭形
状に対応して、太径部１９と、太径部１９に対し
て片側に偏心した細径部２０と、太径部１９と細
径部２０をつなぐ絞り部２１とよりなるダイス穴
を有する。

上記エキセントリツクダイス１６内においてコ
ンセントリツク容器１３の上端面１７を上方より
圧子１８にて押圧すると、同図ロに示すように、
コンセントリツク容器１３のドーム状底部がダイ
ス穴細径部２０内に押し込まれ、底部に細径部２
２が減肉することなく粗成形される。得られた容
器をエキセントリツク粗成形容器と称し、２３で
示している。

エキセントリツクダイス１６のダイス穴太径部
１９直径Ｄは製品の太径部１外径Doと同一であ
り、圧子１８の外径はこのダイス穴太径部１９に
嵌合し得る大きさとする。ダイス穴細径部２０の
工程ｄについては、細径部２２が粗成形される過
程で同部の材料に周方向の圧縮力が作用し、この
部分にしわの発生する危険があるので極端に小さ
くとることはできない。本発明者らの試作試験に
よれば、エキセントリツクダイス１７の絞り比β
（ｄ／Ｄ）が0.6以上であれば、問題となるしわの
発生が防止できる。言い換えれば、製品の絞り比
αが0.6以上の場合には、次のエキセントリツク
ポンチ２４（第５図参照）による整形加工をもつ
て成形工程を終えることができる。

第５図は第３工程であつて、エキセントリツク
粗成形容器２３の整形工程を示す。すなわち、前
工程で得たエキセントリツク粗成型容器２３は、
第４図ロに明らかなように、エキセントリツクダ
イス１６のダイス穴曲壁側で主たる変形を受け、
直壁側ではコンセントリツク容器１３の底部形状
が略々そのまま残るため、第５図イに示すよう
に、エキセントリツク粗成形容器２３を上記エキ
セントリツクダイス１６に装着したまま、同図ロ
に示すように、エキセントリツク粗成形容器２３
内にエキセントリツクポンチ２４を降下させ、エ
キセントリツク粗成形容器２３の主として細径部
２２直壁側を整形し、所定形状の細径部２５を有
するエキセントリツク容器２６を得るのである。

上記エキセントリツクポンチ２４は、エキセン
トリツクダイス１６の内郭形状に対応する外郭形
状をもつ。

得られたエキセントリツク容器２６は、エキセ
ントリツク粗成形容器２３の細径部２２に充分な
肉厚が確保され、かつその細径部２２は粗成形と
云えどもあらかたの成形を終えているので、整形
の際には最早大きな力（軸方向引張力）はかから
ず、整形後も細径部２５に充分な肉厚が確保され
る。

また、製品の絞り比αが0.6以上の場合には、
上述したとおり、本工程で成形加工を終えること
ができ、成形加工を終えたエキセントリツク容器
２６は、底を切除した後必要に応じて熱処理を施
し、両管端に開先加工を施すことにより製品とさ
れる。

第６図は第４工程で、製品の絞り比αが0.6未
満の場合に行なう。この工程では先ず、同図イに
示すように、第３工程で得たエキセントリツク容
器２６の製品の外郭形状と同一の内郭形状を有す
るエキセントリツクダイス２７にセツトする。次
に、エキセントリツク容器２６内に製品の内郭形
状と同一の外郭形状を有するエキセントリツクポ
ンチ２８を降下させて、同図ロに示すような、製
品と同一寸法の細径部２９を有するエキセントリ
ツク容器３０に成形する。得られたエキセントリ
ツク容器３０は先に説明したのと同様にして製品
化される。

第４工程におけるエキセントリツク容器３０の
細径部２９の減肉あるいは破断を防止するために
は、第３工程で得られるエキセントリツク容器２
６の絞り比αをしわなどの欠陥が生じない範囲で
極力小さくとる、すなわち0.6の近くにとると同
時に、第３工程から第４工程へかけて絞り比αを
極端に大きく減らさないことが必要である。本発
明者らの試作試験によれば、第４工程における絞
り比αは第３工程における絞り比αの80％程度が
限度となる。したがつて、第３工程において絞り
比αが0.6のエキセントリツク容器２６を成形し
ておけば、第４工程まで成形加工を続けることに
より、絞り比αが0.5程度のエキセントリツク・
レデユーサーは無理なく製造でき、製品の絞り比
αがこれより小さい場合は、第６図に示す偏心絞
り加工を更に繰り返せばよい。なお、本発明者ら
は第３工程の後に焼きなましを行なえば、第４工
程における絞り比αが更に小さくできることを確
認している。

このようにしてエキセントリツク・レデユーサ
ーを製造した結果を次に示して本発明の効果を明
らかにする。

製造したエキセントリツク・レデユーサーは太
径部が８インチ、細径部が４インチの、絞り比α
が0.5のものである。製品の詳細な形状、ならび
に各部の寸法を第７図に示す。また、製品に至る
までの過程を第８図に段階的に示す。製造手順は
下記のとおりである。

先ず、円形金属素板１０として肉厚toが7.5mm、
直径doが380mmのボイラ用鋼板（JIS SB42）を用
意した。次に、これを通常のポンチ１１とダイス
１２とを用いて第８図イに示す半球形状の底部を
有するコンセントリツク容器１３に深絞り加工し
た（第３図イ参照）。次に、これをエキセントリ
ツクダイス１６に冷間で据え込み、更にエキセン
トリツクポンチ２４で整形して第８図ロに示すエ
キセントリツク容器２６を得た（第４図及び第５
図参照）。次に、これをエキセントリツクダイス
２７とエキセントリツクポンチ２８による冷間偏
心絞り加工により第８図ハに示すエキセントリツ
ク容器３０に成形し（第６図参照）、斜線部を切
除した後、両管端に開先加工を施し、第７図に示
す製品を得た。

製品の内面にはしわが全く見られず、周方向の
偏肉も極く僅かで外径、肉厚とも公差を満足した
ため、製品の内面仕上加工を必要とせず、金属管
の据え込み加工法に較べて仕上工数が著しく減少
し、製造歩留りも優れることが確認できた。

そこで次に、絞り加工法によつて同形のエキセ
ントリツク・レデユーサーを製造しようとしたと
ころ、細径部の肉厚確保のため、円形金属素板１
０の肉厚toを8.5mmに増加させる必要が生じた。
その結果、得られた製品は、太径部が厚めに仕上
つて肉厚公差を超え、太径部の内径仕上を必要と
し、本発明の方法の絞り加工法に対する優位性も
確認できた。

以上の説明から明らかなように、本発明は仕上
工数を減らし、少ない工数でエキセントリツク・
レデユーサーを能率よく製造するとともに、仕上
げに伴なう材料の切削損失を可及的に抑え、エキ
セントリツク・レデユーサーの製造能率、製造歩
留りの両面で大きな効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はエキセントリツク・レデユーサー管継
手の形状を示す斜視図。第２図は同継手の据え込
みによる従来製法を示す断面図。第３図イ，ロは
同じく絞り加工による製法を示す断面図。第４図
乃至第６図は本発明の製造方法を段階的に示す断
面図で、第４図イ，ロは押込み成形工程、第５図
イ，ロは整形工程、第６図イ，ロは再絞り工程を
それぞれ示す。第７図は本発明の実施例で得た製
品の説明図。第８図イ〜ハは同製品に至るまでの
段階を工程別に示した説明図。 図面中の記号の説明、１：太径部、２，２２，
２５，２９：細径部、３：絞り部、１０：金属素
板、１１：ポンチ、１２：ダイス、１３：コンセ
ントリツク容器、１６，２７：エキセントリツク
ダイス、１８：圧子、２３：エキセントリツク粗
成形容器、２４，２８：エキセントリツクポン
チ、２６，３０：エキセントリツク容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 細径部が太径部に対して偏心した継目無しレ
   デユーサー管継手の製造において、円形金属素板
   をポンチとダイスによる深絞り加工により直径が
   製品の太径部直径と略々同一でドーム状の底部を
   有する有底筒状のコンセントリツク容器に成形す
   る工程と、該コンセントリツク容器の開口部端面
   を圧子により押すことによりコンセントリツク容
   器の底部をエキセントリツクダイス内に押込みコ
   ンセントリツク容器の底部に直径が製品の細径部
   直径と略々同一、もしくはこれより太い細径部を
   粗成形する押込み成形工程と、得られたエキセン
   トリツク粗成形容器の主として細径部をエキセン
   トリツクダイスとポンチにより整形する工程と、
   得られたエキセントリツク容器の細径部が製品の
   細径部より太径の場合に該細径部を再絞り加工に
   より縮径する工程と、製品と略々同一直径の細径
   部及び太径部を有するエキセントリツク容器の底
   部を除去して製品となす工程とを備えることを特
   徴とする継目無しエキセントリツク・レデユーサ
   ー管継手の製造方法。