KR102315769B1 - 성형장치 및 성형방법 - Google Patents

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Abstract

성형장치는, 파이프부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치로서, 서로 쌍이 되어, 파이프부를 성형하기 위한 제1 캐비티부, 및 제1 캐비티부와 연통하고, 금속파이프의 플랜지부를 성형하기 위한 제2 캐비티부를 형폐쇄 시에 구성하는 제1 금형 및 제2 금형과, 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 일방을, 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시키는 구동기구와, 제1 금형 및 제2 금형의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하며, 제1 금형 및 제2 금형은, 서로 대향하여, 제2 캐비티부를 구성하는 플랜지성형면을 각각 갖고, 제1 금형 및 제2 금형의 플랜지성형면 중 적어도 일방에는, 당해 일방의 플랜지성형면보다 타방의 플랜지성형면측으로 돌출된 돌출부가 형성되어 있다.

Description

성형장치 및 성형방법
본 발명은, 성형장치 및 성형방법에 관한 것이다.
종래, 가열한 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프의 성형을 행하는 성형장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 나타내는 성형장치는, 서로 쌍이 되는 상형 및 하형과, 상형 및 하형의 사이에 지지된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부와, 상형 및 하형이 합쳐짐으로써 형성되어, 파이프부를 성형하는 제1 캐비티부(메인캐비티), 및 제1 캐비티부에 연통하고 플랜지부를 성형하는 제2 캐비티부(서브캐비티)를 구비하고 있다. 이 성형장치에서는, 금형끼리를 폐쇄함과 함께 가열한 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 금속파이프재료를 팽창시킴으로써, 상기 파이프부와 상기 플랜지부를 동시에 성형 가능하다.
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2012-000654호
성형 후의 금속파이프재료에는, 녹방지 등을 목적으로서, 도장액이 도포되는 경우가 있다. 상술한 성형장치에서는, 플랜지부를 완전히 찌그러트려 버린 경우, 도장액이 플랜지부의 내부까지 들어가지 않게 된다는 문제가 있다. 한편, 도장액이 플랜지부의 내부까지 들어가기 쉽게 하기 위하여, 플랜지부의 내부의 공간을 크게 하면, 플랜지부 내에 큰 간극이 생겨 버리기 때문에, 플랜지부와 다른 부재를 용접할 때의 용접성이 저하되어 버린다는 문제가 있다.
본 발명은, 금속파이프의 플랜지부의 용접성을 확보하면서, 플랜지부의 내부에 도장액이 들어가기 쉽게 할 수 있는 성형장치 및 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관한 성형장치는, 파이프부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치로서, 서로 쌍이 되어, 파이프부를 성형하기 위한 제1 캐비티부, 및 제1 캐비티부와 연통하고, 금속파이프의 플랜지부를 성형하기 위한 제2 캐비티부를 형폐쇄 시에 구성하는 제1 금형 및 제2 금형과, 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 일방을, 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시키는 구동기구와, 제1 금형 및 제2 금형의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하며, 제1 금형 및 제2 금형은, 서로 대향하여, 제2 캐비티부를 구성하는 플랜지성형면을 각각 갖고, 제1 금형 및 제2 금형의 플랜지성형면 중 적어도 일방에는, 당해 일방의 플랜지성형면보다 타방의 플랜지성형면측으로 돌출된 돌출부가 형성되어 있다.
이와 같은 성형장치에 의하면, 제1 금형 및 제2 금형은, 제1 캐비티부와 연통하는 제2 캐비티부를 구성하고 있기 때문에, 당해 제2 캐비티부에서 파이프부의 일부를 압궤함으로써(눌러 찌부러뜨림으로써) 금속파이프의 플랜지부를 형성할 수 있다. 여기에서, 제1 금형 및 제2 금형은, 서로 대향하여, 제2 캐비티부를 구성하는 플랜지성형면을 각각 갖는다. 또, 제1 금형 및 제2 금형의 제2 캐비티부의 플랜지성형면 중 적어도 일방에는, 일방의 플랜지성형면보다 타방의 플랜지성형면측으로 돌출된 돌출부가 형성되어 있다. 따라서, 플랜지부 중, 돌출부에 대응하는 개소는 다른 부분에 비하여 강고하게 압궤할 수 있다. 따라서, 플랜지부 중, 돌출부에 대응하는 부분에서 용접을 행함으로써 플랜지부의 용접성을 확보할 수 있다. 한편, 플랜지부 중, 돌출부 이외의 부분은 도장액이 들어갈 수 있는 간극을 확보할 수 있다. 이상에 의하여, 금속파이프의 플랜지부의 용접성을 확보하면서, 플랜지부의 내부에 도장액이 들어가기 쉽게 할 수 있다.
또, 돌출부는, 플랜지성형면에 있어서, 제1 캐비티부가 연신하는 방향을 따라 간헐적으로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 돌출부에 의하여 압압되는 개소에는, 제2 캐비티부의 연신방향에 있어서, 간극이 형성된다. 당해 간극에 도장액이 들어감으로써, 플랜지부 전체에 걸쳐 도장액이 들어가기 쉬워진다.
또, 돌출부는, 플랜지성형면의 외측 단부보다 내측에 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 용접 개소도 플랜지부에 있어서의 외측 단부보다 내측으로 설정할 수 있다. 따라서, 용접작업을 행하기 쉽게 할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 성형장치는, 파이프부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치로서, 서로 쌍이 되어, 파이프부를 성형하기 위한 제1 캐비티부, 및 제1 캐비티부와 연통하고, 금속파이프의 플랜지부를 성형하기 위한 제2 캐비티부를 형폐쇄 시에 구성하는 제1 금형 및 제2 금형과, 금속파이프를 가열하는 가열부와, 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 일방을, 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시키는 구동기구와, 제1 금형 및 제2 금형의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하며, 제1 금형 및 제2 금형은, 서로 대향하여, 제2 캐비티부를 구성하는 플랜지성형면을 각각 갖고, 제1 금형 및 상기 제2 금형의 플랜지성형면 중 적어도 일방에는, 당해 일방의 플랜지성형면으로부터 돌출 및 비돌출을 전환 가능한 돌출기구가 형성되며, 돌출 시에 있어서의 돌출기구는, 일방의 플랜지성형면보다 타방의 플랜지성형면측으로 돌출되어 있다.
이와 같은 성형장치에 의하면, 제1 금형 및 제2 금형은, 제1 캐비티부와 연통하는 제2 캐비티부를 구성하고 있기 때문에, 당해 제2 캐비티부에서 파이프부의 일부를 압궤함으로써 금속파이프의 플랜지부를 형성할 수 있다. 여기에서, 제1 금형 및 제2 금형은, 서로 대향하여, 제2 캐비티부를 구성하는 플랜지성형면을 각각 갖는다. 또, 제1 금형 및 제2 금형의 제2 캐비티부의 플랜지성형면 중 적어도 일방에는, 일방의 플랜지성형면으로부터 돌출 및 비돌출을 전환 가능한 돌출기구가 형성되어 있다. 돌출 시에 있어서의 돌출기구는, 일방의 플랜지성형면보다 타방의 플랜지성형면측으로 돌출되어 있다. 따라서, 플랜지부 중, 돌출기구에 대응하는 개소는 다른 부분에 비하여 강고하게 압궤할 수 있다. 따라서, 플랜지부 중, 돌출기구에 대응하는 부분에서 용접을 행함으로써 플랜지부의 용접성을 확보할 수 있다. 한편, 플랜지부 중, 돌출기구 이외의 부분은 도장액이 들어갈 수 있는 간극을 확보할 수 있다. 이상에 의하여, 금속파이프의 플랜지부의 용접성을 확보하면서, 플랜지부의 내부에 도장액이 들어가기 쉽게 할 수 있다.
또, 돌출기구는, 플랜지성형면에 있어서, 제1 캐비티부가 연신하는 방향을 따라 간헐적으로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 돌출기구에 의하여 압압되는 개소에는, 제2 캐비티부의 연신방향에 있어서, 간극이 형성된다. 당해 간극에 도장액이 들어감으로써, 플랜지부 전체에 걸쳐 도장액이 들어가기 쉬워진다.
또, 돌출기구는, 플랜지성형면의 외측 단부보다 내측에 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 용접 개소도 플랜지부에 있어서의 외측 단부보다 내측으로 설정할 수 있다. 따라서, 용접작업을 행하기 쉽게 할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 성형방법은, 파이프부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형방법으로서, 가열된 금속파이프재료를 제1 금형 및 제2 금형의 사이에 준비하며, 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 일방을 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시킴으로써, 파이프부를 성형하기 위한 제1 캐비티부, 및 제1 캐비티부와 연통하고, 금속파이프의 플랜지부를 성형하기 위한 제2 캐비티부를 제1 금형과 제2 금형의 사이에 형성하며, 금속파이프재료 내에 기체를 공급함으로써, 파이프부 및 파이프부로부터 돌출된 플랜지부를 성형하며, 플랜지부의 내부에, 서로 대향하는 내면끼리가 이간하고 있음으로써 간극이 형성되어 있는 간극부와, 당해 간극부에 비하여 상기 내면끼리가 근접하고 있는 근접부를 형성한다.
이 성형방법에 의하면, 상술한 성형장치와 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 금속파이프의 플랜지부의 용접성을 확보하면서, 플랜지부의 내부에 도장액이 들어가기 쉽게 할 수 있다.
도 1은 성형장치의 개략구성도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 II-II선을 따른 블로성형금형의 단면도이다.
도 3은 전극주변의 확대도로서, 도 3의 (a)는 전극이 금속파이프재료를 지지한 상태를 나타내는 도, 도 3의 (b)는 전극에 시일부재가 맞닿는 상태를 나타내는 도, 도 3의 (c)는 전극의 정면도이다.
도 4는 성형장치에 의한 제조공정을 나타내는 도로서, 도 4(a)는 금형 내에 금속파이프재료가 세팅된 상태를 나타내는 도, 도 4의 (b)는 금속파이프재료가 전극에 지지된 상태를 나타내는 도이다.
도 5는 성형장치에 의한 블로성형공정의 개요와 그 후의 흐름을 나타내는 도이다.
도 6은 블로성형금형의 동작과 금속파이프재료의 형상의 변화를 나타내는 도이다.
도 7은 실시예 및 비교예에 관한 플랜지부의 확대도이다.
도 8은 변형예에 관한 성형장치의 돌출기구를 나타내는 개략단면도이다.
도 9는 본 실시형태에 관한 성형장치에 의하여 성형되는 금속파이프의 예이다.
도 10은 본 실시형태에 관한 성형장치에 의하여 성형되는 금속파이프의 예이다.
도 11은 본 실시형태에 관한 성형장치에 의하여 성형되는 금속파이프의 예이다.
도 12는 본 실시형태에 관한 성형장치에 의하여 성형되는 금속파이프의 예이다.
도 13은 본 실시형태에 관한 성형장치에 의하여 성형되는 금속파이프의 예이다.
이하, 본 발명에 의한 성형장치 및 성형방법의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.
<성형장치의 구성>
도 1은, 성형장치의 개략구성도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 금속파이프(100)(도 5 참조)를 성형하는 성형장치(10)는, 서로 쌍이 되는 상형(제1 금형)(12) 및 하형(제2 금형)(11)으로 이루어지는 블로성형금형(13)과, 상형(12) 및 하형(11) 중 적어도 일방을 이동시키는 구동기구(80)와, 상형(12)과 하형(11)의 사이에서 금속파이프재료(14)를 지지하는 파이프지지기구(지지부)(30)와, 파이프지지기구(30)로 지지되어 있는 금속파이프재료(14)에 통전하여 가열하는 가열기구(가열부)(50)와, 상형(12) 및 하형(11)의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료(14) 내에 고압가스(기체)를 공급하기 위한 기체공급부(60)와, 파이프지지기구(30)로 지지된 금속파이프재료(14) 내에 기체공급부(60)로부터의 기체를 공급하기 위한 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)와, 블로성형금형(13)을 강제적으로 수랭하는 물순환기구(72)를 구비한다. 또, 성형장치(10)는, 상기 구동기구(80)의 구동, 상기 파이프지지기구(30)의 구동, 상기 가열기구(50)의 구동, 및 상기 기체공급부(60)의 기체공급을 각각 제어하는 제어부(70)를 구비하여 구성되어 있다.
하형(제2 금형)(11)은, 큰 기대(基臺)(15)에 고정되어 있다. 하형(11)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 상면에 캐비티면(16)을 구비한다. 또한 하형(11)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는 전극수납스페이스(11a)가 마련된다. 성형장치(10)는, 당해 전극수납스페이스(11a) 내에, 액추에이터(도시하지 않음)에 의하여 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)을 구비하고 있다. 이들 제1 전극(17), 제2 전극(18)의 상면에는, 금속파이프재료(14)의 하측 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있어(도 3의 (c) 참조), 당해 오목홈(17a, 18a)의 부분에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워 넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 또, 제1 전극(17)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는 오목홈(17a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b)이 형성되어 있고, 제2 전극(18)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는 오목홈(18a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이터오목면(18b)이 형성되어 있다. 또, 하형(11)에는 냉각수통로(19)가 형성되어, 대략 중앙에 하측으로부터 끼워 넣어진 열전대(熱電對)(21)를 구비하고 있다. 이 열전대(21)는 스프링(22)에 의하여 상하이동 가능하게 지지되어 있다.
다만, 하형(11)측에 위치하는 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)은 파이프지지기구(30)를 구성하고 있고, 금속파이프재료(14)를, 상형(12)과 하형(11)의 사이에서 승강 가능하게 지지할 수 있다. 또, 열전대(21)는 측온수단의 일례를 나타내는 것에 지나지 않고, 복사온도계 또는 광온도계와 같은 비접촉형 온도센서여도 된다. 다만, 통전시간과 온도와의 상관이 얻어지면, 측온수단은 생략하고 구성하는 것도 충분히 가능하다.
상형(제1 금형)(12)은, 하면에 캐비티면(24)을 구비하고, 냉각수통로(25)를 내장한 큰 강철제 블록이다. 상형(12)은, 상단부가 슬라이드(82)에 고정되어 있다. 그리고, 상형(12)이 고정된 슬라이드(82)는, 가압실린더(26)에 의하여 매달린 구성으로 되고, 가이드실린더(27)에 의하여 요동하지 않도록 가이드되어 있다.
상형(12)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는, 하형(11)과 동일한 전극수납스페이스(12a)가 마련된다. 성형장치(10)는, 이 전극수납스페이스(12a) 내에, 하형(11)과 동일하게, 액추에이터(도시하지 않음)로 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 제1 전극(17)과 제2 전극(18)을 구비하고 있다. 이들 제1, 제2 전극(17, 18)의 하면에는, 금속파이프재료(14)의 상측 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있어(도 3의 (c) 참조), 당해 오목홈(17a, 18a)에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워 맞춤(嵌合) 가능하게 되어 있다. 또, 제1 전극(17)의 정면(금형의 외측방향의 면)은 오목홈(17a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b)이 형성되어 있고, 제2 전극(18)의 정면(금형의 외측방향의 면)은 오목홈(18a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이터오목면(18b)이 형성되어 있다. 따라서, 상형(12)측에 위치하는 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)도 파이프지지기구(30)를 구성하고 있고, 상하 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)으로 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 정확히 금속파이프재료(14)의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착하도록 둘러쌀 수 있게 구성되어 있다.
구동기구(80)는, 상형(12) 및 하형(11)끼리가 합쳐지도록 상형(12)을 이동시키는 슬라이드(82)와, 상기 슬라이드(82)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부(81)와, 상기 구동부(81)에 대한 유체량을 제어하는 서보모터(83)를 구비하고 있다. 구동부(81)는, 가압실린더(26)를 구동시키는 유체(가압실린더(26)로서 유압실린더를 채용하는 경우는 동작유)를 당해 가압실린더(26)에 공급하는 유체공급부에 의하여 구성되어 있다.
제어부(70)는, 구동부(81)의 서보모터(83)를 제어함으로써, 가압실린더(26)에 공급하는 유체의 양을 제어함으로써, 슬라이드(82)의 이동을 제어할 수 있다. 다만, 구동부(81)는, 상술한 바와 같이 가압실린더(26)를 통하여 슬라이드(82)에 구동력을 부여하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 구동부(81)는, 슬라이드(82)에 구동기구를 기계적으로 접속시켜 서보모터(83)가 발생시키는 구동력을 직접적으로 또는 간접적으로 슬라이드(82)에 부여하는 것이어도 된다. 예를 들면, 편심축과, 편심축을 회전시키는 회전력을 부여하는 구동원(예를 들면, 서보모터 및 감속기 등)과, 편심축의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 슬라이드를 이동시키는 변환부(예를 들면, 커넥팅로드 또는 편심슬리브 등)를 갖는 구동기구를 채용해도 된다. 다만, 본 실시형태에서는, 구동부(81)가 서보모터(83)를 구비하고 있지 않아도 된다.
도 2는, 도 1에 나타내는 II-II선을 따른 블로성형금형(13)의 단면도이다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 하형(11)의 상면 및 상형(12)의 하면에는, 모두 단차가 마련되어 있다.
하형(11)의 상면에는, 하형(11)의 중앙의 캐비티면(16)을 기준라인(LV2)으로 하면, 제1 돌기(11b), 제2 돌기(11c), 제3 돌기(11d), 제4 돌기(11e)에 의한 단차가 형성되어 있다. 캐비티면(16)의 우측(도 2에 있어서 우측, 도 1에 있어서 지면(紙面)안측)에 제1 돌기(11b) 및 제2 돌기(11c)가 형성되고, 캐비티면(16)의 좌측(도 2에 있어서 좌측, 도 1에 있어서 지면앞측)에 제3 돌기(11d) 및 제4 돌기(11e)가 형성되어 있다. 제2 돌기(11c)는, 캐비티면(16)과 제1 돌기(11b)의 사이에 위치하고 있다. 제3 돌기(11d)는, 캐비티면(16)과 제4 돌기(11e)의 사이에 위치하고 있다. 제2 돌기(11c) 및 제3 돌기(11d)의 각각은, 제1 돌기(11b) 및 제4 돌기(11e)보다 상형(12)측으로 돌출되어 있다. 제1 돌기(11b) 및 제4 돌기(11e)에 있어서 기준라인(LV2)으로부터의 돌출량은 대략 동일하고, 제2 돌기(11c) 및 제3 돌기(11d)에 있어서 기준라인(LV2)으로부터의 돌출량은 대략 동일하다.
한편, 상형(12)의 하면에는, 상형(12)의 중앙의 캐비티면(24) 표면을 기준라인(LV1)으로 하면, 제1 돌기(12b), 제2 돌기(12c), 제3 돌기(12d), 제4 돌기(12e)에 의한 단차가 형성되어 있다. 캐비티면(24)의 우측(도 2에 있어서 우측)에 제1 돌기(12b) 및 제2 돌기(12c)가 형성되고, 캐비티면(24)의 좌측(도 2에 있어서 좌측)에 제3 돌기(12d) 및 제4 돌기(12e)가 형성되어 있다. 제2 돌기(12c)는, 캐비티면(24)과 제1 돌기(12b)의 사이에 위치하고 있다. 제3 돌기(12d)는, 캐비티면(24)과 제4 돌기(12e)의 사이에 위치하고 있다. 제1 돌기(12b) 및 제4 돌기(12e)의 각각은, 제2 돌기(12c) 및 제3 돌기(12d)보다 하형(11)측으로 돌출되어 있다. 제1 돌기(12b) 및 제4 돌기(12e)에 있어서 기준라인(LV1)으로부터의 돌출량은 대략 동일하고, 제2 돌기(12c) 및 제3 돌기(12d)에 있어서 기준라인(LV1)으로부터의 돌출량은 대략 동일하다.
또, 상형(12)의 제1 돌기(12b)는 하형(11)의 제1 돌기(11b)와 대향하고 있고, 상형(12)의 제2 돌기(12c)는 하형(11)의 제2 돌기(11c)와 대향하고 있으며, 상형(12)의 캐비티면(24)은 하형(11)의 캐비티면(16)과 대향하고 있고, 상형(12)의 제3 돌기(12d)는, 하형(11)의 제3 돌기(11d)와 대향하고 있으며, 상형(12)의 제4 돌기(12e)는 하형(11)의 제4 돌기(11e)와 대향하고 있다. 그리고, 상형(12)에 있어서 제2 돌기(12c)에 대한 제1 돌기(12b)의 돌출량(제3 돌기(12d)에 대한 제4 돌기(12e)의 돌출량)은, 하형(11)에 있어서 제1 돌기(11b)에 대한 제2 돌기(11c)의 돌출량(제4 돌기(11e)에 대한 제3 돌기(11d)의 돌출량)보다 크게 되어있다. 이로써, 상형(12)의 제2 돌기(12c)와 하형(11)의 제2 돌기(11c)의 사이, 및 상형(12)의 제3 돌기(12d)와 하형(11)의 제3 돌기(11d)의 사이의 각각에는, 상형(12) 및 하형(11)이 끼워 맞춰졌을 때에 공간이 형성된다(도 6의 (c) 참조). 또, 상형(12)의 캐비티면(24)과, 하형(11)의 캐비티면(16)의 사이에는, 상형(12) 및 하형(11)이 끼워 맞춰졌을 때에 공간이 형성된다(도 6의 (c) 참조).
보다 상세하게 설명하면, 블로성형 시에 하형(11)과 상형(12)이 합쳐져 가고 끼워 맞춰지기 전의 시점에서, 도 6의 (b)에 나타나는 바와 같이, 상형(12)의 캐비티면(24)의 표면(기준라인(LV1)이 되는 표면)과, 하형(11)의 캐비티면(16)의 표면(기준라인(LV2)이 되는 표면)의 사이에는, 메인캐비티부(제1 캐비티부)(MC)가 형성된다. 또, 상형(12)의 제2 돌기(12c)와 하형(11)의 제2 돌기(11c)의 사이에는, 메인캐비티부(MC)에 연통하고, 당해 메인캐비티부(MC)보다 용적이 작은 서브캐비티부(제2 캐비티부)(SC1)가 형성된다. 동일하게, 상형(12)의 제3 돌기(12d)와 하형(11)의 제3 돌기(11d)의 사이에는, 메인캐비티부(MC)에 연통하고, 당해 메인캐비티부(MC)보다 용적이 작은 서브캐비티부(제2 캐비티부)(SC2)가 형성된다. 메인캐비티부(MC)는 금속파이프(100)에 있어서의 파이프부(100a)를 성형하는 부분이며, 서브캐비티부(SC1, SC2)는 금속파이프(100)에 있어서의 플랜지부(100b, 100c)를 각각 성형하는 부분이다(도 6의 (c), (d) 참조). 그리고, 도 6의 (c), (d)에 나타나는 바와 같이, 하형(11)과 상형(12)이 합쳐져 완전히 폐쇄된 경우(끼워 맞춰진 경우), 메인캐비티부(MC) 및 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 하형(11) 및 상형(12) 내에 밀폐된다. 다만, 상형(12)에는 돌출부(110A, 110B)가 형성되고, 하형(11)에는 돌출부(111A, 111B)가 형성된다. 돌출부의 상세에 대해서는 후술한다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 가열기구(50)는, 전원(51)과, 이 전원(51)으로부터 각각 뻗어 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)에 접속되어 있는 도선(52)과, 이 도선(52)에 개재하여 마련된 스위치(53)를 갖고 이루어진다. 제어부(70)는, 상기 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 담금질온도(AC3 변태점온도 이상)까지 가열할 수 있다.
한 쌍의 기체공급기구(40)의 각각은, 실린더유닛(42)과, 실린더유닛(42)의 작동에 맞추어 진퇴이동하는 실린더로드(43)와, 실린더로드(43)에 있어서의 파이프지지기구(30)측의 선단에 연결된 시일부재(44)를 갖는다. 실린더유닛(42)은 블록(41)을 통하여 기대(15) 상에 재치고정되어 있다. 각각의 시일부재(44)의 선단에는, 끝이 좁아지도록 테이퍼면(45)이 형성되어 있다. 일방의 테이퍼면(45)에는, 제1 전극(17)의 테이퍼오목면(17b)에 정확히 끼워 맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되고, 타방의 테이퍼면(45)은, 제2 전극(18)의 테이퍼오목면(18b)에 정확히 끼워 맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되어 있다(도 3 참조). 시일부재(44)는, 실린더유닛(42)측으로부터 선단을 향하여 뻗어 있다. 자세하게는 도 3의 (a), (b)에 나타나는 바와 같이, 기체공급부(60)로부터 공급된 고압가스가 흐르는 가스통로(46)가 마련되어 있다.
도 1로 되돌아와, 기체공급부(60)는, 가스원(61)과, 이 가스원(61)에 의하여 공급된 가스를 저장하는 어큐뮬레이터(62)와, 이 어큐뮬레이터(62)로부터 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)까지 뻗어 있는 제1 튜브(63)와, 이 제1 튜브(63)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(64) 및 전환밸브(65)와, 어큐뮬레이터(62)로부터 시일부재(44) 내에 형성된 가스통로(46)까지 뻗어 있는 제2 튜브(67)와, 이 제2 튜브(67)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(68) 및 역지(逆止)밸브(69)를 구비하고 있다. 압력제어밸브(64)는, 시일부재(44)의 금속파이프재료(14)에 대한 압력에 적응한 작동압력의 가스를 실린더유닛(42)에 공급하는 역할을 한다. 역지밸브(69)는, 제2 튜브(67) 내에서 기체가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.
또, 제어부(70)는, 도 1에 나타내는 (A)로부터 정보가 전달됨으로써, 열전대(21)로부터 온도정보를 취득하여, 가압실린더(26) 및 스위치(53) 등을 제어한다. 물순환기구(72)는, 물을 저장하는 수조(73)와, 이 수조(73)에 저장되어 있는 물을 퍼올리고, 가압하여 하형(11)의 냉각수통로(19) 및 상형(12)의 냉각수통로(25)에 보내는 물펌프(74)와, 배관(75)으로 이루어진다. 생략했지만, 수온을 낮추는 쿨링타워나 물을 정화하는 여과기를 배관(75)에 개재시키는 것은 상관없다.
<성형장치를 이용한 금속파이프의 성형방법>
다음으로, 성형장치(10)를 이용한 금속파이프의 성형방법에 대하여 설명한다. 도 4는 재료로서의 금속파이프재료(14)를 투입하는 파이프투입공정으로부터, 금속파이프재료(14)에 통전하여 가열하는 통전가열공정까지를 나타낸다. 먼저 담금질 가능한 강종(綱種)의 금속파이프재료(14)를 준비한다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이 금속파이프재료(14)를, 예를 들면 로봇암 등을 이용하여, 하형(11)측에 구비되는 제1, 제2 전극(17, 18) 상에 재치(투입)한다. 제1, 제2 전극(17, 18)에는 오목홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있으므로, 당해 오목홈(17a, 18a)에 의하여 금속파이프재료(14)가 위치결정된다. 다음으로, 제어부(70)(도 1 참조)는, 파이프지지기구(30)를 제어함으로써, 당해 파이프지지기구(30)에 금속파이프재료(14)를 지지시킨다. 구체적으로는, 도 4의 (b)와 같이, 제1 전극(17), 제2 전극(18)을 진퇴이동 가능하게 하고 있는 액추에이터(도시하지 않음)를 작동시켜, 각 상하에 위치하는 제1, 제2 전극(17, 18)을 접근·맞닿게 한다. 이 맞닿음에 의하여, 금속파이프재료(14)의 양방의 단부는, 상하로부터 제1, 제2 전극(17, 18)에 의하여 협지된다. 또, 이 협지는 제1, 제2 전극(17, 18)에 각각 형성되는 오목홈(17a, 18a)의 존재에 의하여, 금속파이프재료(14)의 전체둘레에 걸쳐 밀착하는 양태로 협지되게 된다. 단, 금속파이프재료(14)의 전체둘레에 걸쳐 밀착하는 구성에 한정되지 않고, 금속파이프재료(14)의 둘레방향에 있어서의 일부에 제1, 제2 전극(17, 18)이 맞닿는 구성이어도 된다.
계속해서, 도 1에 나타나는 바와 같이, 제어부(70)는, 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 가열한다. 구체적으로는, 제어부(70)는, 가열기구(50)의 스위치(53)를 ON으로 한다. 그렇게 하면, 전원(51)으로부터 전력이 금속파이프재료(14)에 공급되고, 금속파이프재료(14)에 존재하는 저항에 의하여, 금속파이프재료(14) 자체가 발열한다(줄열(Joule Heat)). 이때, 열전대(21)의 측정값이 항상 감시되고, 이 결과에 근거하여 통전이 제어된다.
도 5는, 성형장치에 의한 블로성형공정의 개요와 그 후의 흐름을 나타내고 있다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 가열 후의 금속파이프재료(14)에 대하여 블로성형금형(13)을 폐쇄하고, 금속파이프재료(14)를 당해 블로성형금형(13)의 캐비티 내에 배치밀폐한다. 그 후, 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)을 작동시킴으로써 시일부재(44)로 금속파이프재료(14)의 양단을 시일한다(도 3도 아울러 참조). 시일완료 후, 블로성형금형(13)을 폐쇄함과 함께, 가스를 금속파이프재료(14) 내에 취입하고, 가열에 의하여 연화(軟化)된 금속파이프재료(14)를 캐비티의 형상을 따르도록 성형한다(구체적인 금속파이프재료(14)의 성형방법에 대해서는 후술한다).
금속파이프재료(14)는 고온(950℃전후)으로 가열되어 연화되고 있으므로, 금속파이프재료(14) 내에 공급된 가스는, 열팽창한다. 이로 인하여, 예를 들면 공급하는 가스를 압축공기 또는 압축질소가스로 하고, 950℃의 금속파이프재료(14)를, 열팽창한 압축공기에 의하여 용이하게 팽창시켜, 금속파이프(100)를 얻을 수 있다.
구체적으로는, 블로성형되어 팽창한 금속파이프재료(14)의 외주면이 하형(11)의 캐비티면(16)에 접촉하여 급랭됨과 동시에, 상형(12)의 캐비티면(24)에 접촉하여 급랭(상형(12)과 하형(11)은 열용량이 크고 또한 저온으로 관리되고 있기 때문에, 금속파이프재료(14)가 접촉하면 파이프표면의 열이 단번에 금형측으로 빼앗김)되어 담금질이 행해진다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후에는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태한다(이하, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것을 마텐자이트변태라고 한다). 냉각의 후반에는 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 다른 조직(트루스타이트, 소바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도 템퍼링처리를 행할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 금형냉각 대신에, 혹은 금형냉각에 더하여, 냉각매체를 금속파이프(100)에 공급함으로써 냉각이 행해져도 된다. 예를 들면, 마텐자이트변태가 시작되는 온도까지는 금형(상형(12) 및 하형(11))에 금속파이프재료(14)를 접촉시켜 냉각을 행하고, 그 후 형개방함과 함께 냉각매체(냉각용 기체)를 금속파이프재료(14)에 분사함으로써, 마텐자이트변태를 발생시켜도 된다.
다음으로, 플랜지부를 형성하기 위한 구성에 대하여, 도 2 및 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 도 2(a)는 상형(12) 및 하형(11)이 개방된 상태이기 때문에, 엄밀하게는 메인캐비티부(MC), 서브캐비티부(SC1, SC2)는 형성되어 있지 않은 상태이지만, 설명을 위하여 이들 캐비티부를 형성하는 금형형상에 대응하는 부분에 부호 "MC" "SC1" "SC2"를 붙여 둔다. 다만, 후술하는 설명에 있어서, 플랜지성형면(F1, F3)은, 서로 대향하여, 서브캐비티부(SC1)를 구성하는 면이다. 플랜지성형면(F2, F4)은, 서로 대향하여, 서브캐비티부(SC2)를 구성하는 면이다.
도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 하형(11)의 서브캐비티부(SC1, SC2)의 플랜지성형면(F1, F2)에는, 돌출부(111A, 111B)가 형성되어 있다. 돌출부(111A, 111B)는, 플랜지성형면(F1, F2)보다 플랜지성형면(F3, F4)측으로 돌출된 부분이다. 여기에서, 하형(11)의 서브캐비티부(SC1)의 플랜지성형면(F1)은, 제2 돌기(11c)의 상면에 해당한다. 하형(11)의 서브캐비티부(SC2)의 플랜지성형면(F2)은, 제3 돌기(11d)의 상면에 해당한다. 또, 상형(12)의 서브캐비티부(SC1, SC2)의 플랜지성형면(F3, F4)에는, 돌출부(110A, 110B)가 형성되어 있다. 돌출부(110A, 110B)는, 플랜지성형면(F3, F4)보다 플랜지성형면(F1, F2)측으로 돌출된 부분이다. 여기에서, 상형(12)의 서브캐비티부(SC1)의 플랜지성형면(F3)은, 제2 돌기(12c)의 하면에 해당한다. 상형(12)의 서브캐비티부(SC2)의 플랜지성형면(F4)은, 제4 돌기(12e)의 상면에 해당한다.
돌출부(111A, 111B)의 상면은, 플랜지성형면(F1, F2)보다 높은 위치에 배치되는 평면에 의하여 구성된다. 단, 돌출부(111A, 111B)의 상면의 형상은 특별히 한정되지 않고, 만곡면 등이어도 된다. 돌출부(110A, 110B)의 하면은, 플랜지성형면(F3, F4)보다 낮은 위치에 배치되는 평면에 의하여 구성된다. 단, 돌출부(110A, 110B)의 하면의 형상은 특별히 한정되지 않고, 만곡면 등이어도 된다. 또, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)의 돌출량은 특별히 한정되지 않지만, 1~2mm 정도로 하는 것이 바람직하다. 다만, 돌출부(110A, 110B)는 상형(12)과 일체적으로 구성되어 있고, 돌출부(111A, 111B)는 하형(11)과 일체적으로 구성되어 있다. 단, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)만 금형과는 별도의 부재로서 구성되어 있어도 된다. 또, 돌출부(111A, 111B)는 적어도 일방만 형성되어 있어도 된다. 돌출부(110A, 110B)는 적어도 일방만 형성되어 있어도 된다.
다음으로, 도 2의 (b)를 참조하여, 돌출부(111A)를 상방에서 보았을 때의 상태에 대하여 설명한다. 다만, 다른 돌출부(111B, 110A, 110B)도 동일한 취지의 구성을 갖고 있다. 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 돌출부(111A)는, 플랜지성형면(F1)의 외측 단부(E1)보다 내측에 형성된다. 또, 돌출부(111A)는, 플랜지성형면(F1)의 내측 단부(E2)보다 내측에 형성된다. 다만, 돌출부(111A)의 폭의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 국소적으로 플랜지부를 압압할 수 있도록, 플랜지성형면의 80% 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다. 또, 돌출부(111A)의 플랜지성형면(F1)의 폭방향에 있어서의 위치는 특별히 한정되지 않는다.
돌출부(111A)는, 플랜지성형면(F1)에 있어서, 메인캐비티부(MC)의 연신방향(즉, 금속파이프가 뻗는 방향)을 따라 간헐적으로 형성되어 있다. 따라서, 연신방향에 있어서, 하나의 돌출부(111A)와 다른 돌출부(111A)의 사이에는 간극(GP)이 형성된다. 다만, 간극(GP)의 크기를 어느 정도 확보할지는 특별히 한정되지 않는다. 또, 돌출부(111A)가 메인캐비티부(MC)의 연신방향을 따라 연속적으로 형성됨으로써, 간극(GP)이 형성되지 않아도 된다. 도 2의 (b)에 나타내는 형태에서는, 돌출부(111A)는, 장원상의 형상을 갖고 있지만, 형상은 특별히 한정되지 않는다.
이상과 같은 구성에 의하여, 돌출부(111A, 111B, 110A, 110B)에서 플랜지부(100b)를 부분적으로 압압함으로써, 도 7의 (c) 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 금속파이프(100)의 플랜지부(100b)에 부분적으로 파인 오목부(140)가 형성된다. 보다 상세하게는, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(100b)에는, 돌출부(111A, 111B, 110A, 110B)에 대응한 형상(여기에서는 장원상) 및 위치에 오목부(140)가 형성된다. 여기에서는, 오목부(140)는, 플랜지부(100b)의 외측 단부(100e)보다 내측으로 이간하여, 내측 단부(100f)보다 외측의 위치에 배치된다. 또, 플랜지부(100b)의 연신방향에 있어서, 오목부(140)는 간헐적으로 형성되어 있다. 연신방향에 있어서의 위치의 오목부(140)와 다른 오목부(140)의 사이에는 간극(GP)이 형성된다.
다음으로 본 실시형태에 관한 성형장치(10), 및 당해 성형장치(10)를 이용한 성형방법의 작용·효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 성형장치(10)에 의하면, 상형(12) 및 하형(11)은, 메인캐비티부(MC)와 연통하는 서브캐비티부(SC1, SC2)를 구성하고 있기 때문에, 서브캐비티부(SC1, SC2)에서 파이프부(100a)의 일부를 압궤함으로써 금속파이프(100)의 플랜지부(100b)를 형성할 수 있다.
여기에서, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(100b) 전체를 강고하게 압궤한 경우, 플랜지부(100b)의 내부에 있어서 서로 대향하는 내면(151)과 내면(152)이 서로 근접함으로써, 또는 접촉함으로써, 플랜지부(100b)의 내부의 공간이 좁아지거나, 찌그러져 버린다. 이로써, 플랜지부(100b)의 내부에 도장액(L)이 들어가지 않게 된다. 한편, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(100b)의 내부의 내면(151)과 내면(152)이 이간하고, 플랜지부(100b)의 내부의 공간을 크게 한 경우, 도장액(L)은 들어가기 쉬워지지만, 플랜지부(100b)의 공간이 과도하게 큰 것에 의하여, 용접성이 저하되어 버린다.
한편, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)에서는, 상형(12) 및 하형(11)의 서브캐비티부(SC1, SC2)의 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)에는, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)가 형성되어 있다. 따라서, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(100b)의 내부에는, 서로 대향하는 내면(151, 152)끼리가 이간하고 있음으로써 간극이 형성되어 있는 간극부(154)와, 당해 간극부(154)에 비하여 내면(151, 152)끼리가 근접하고 있는 근접부(153)가 형성된다. 플랜지부(100b) 중, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)에 대응하는 개소인 오목부(140)는 다른 부분에 비하여 강고하게 압궤할 수 있다. 이로써, 근접부(153)가 형성된다. 따라서, 플랜지부(100b) 중, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)에 대응하는 부분인 오목부(140)에서 용접을 행함으로써 플랜지부(100b)의 용접성을 확보할 수 있다. 한편, 플랜지부(100b) 중, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B) 이외의 부분은, 간극부(154)가 형성되기 때문에, 도장액(L)이 들어갈 수 있는 간극을 확보할 수 있다. 이상에 의하여, 금속파이프(100)의 플랜지부(100b)의 용접성을 확보하면서, 플랜지부(100b)의 내부에 도장액이 들어가기 쉽게 할 수 있다.
또, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)는, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)에 있어서, 메인캐비티부(MC)가 연신하는 방향을 따라 간헐적으로 형성되어 있다. 이 경우, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)에 의하여 압압되는 개소에는, 서브캐비티부(SC1, SC2)의 연신방향에 있어서, 간극(GP)이 형성된다. 예를 들면, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 당해 간극(GP)에 도장액(L)이 들어감으로써, 플랜지부(100b) 전체에 걸쳐 도장액(L)이 들어가기 쉬워진다.
또, 돌출부(110A, 110B, 111A, 111B)는, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 외측 단부(E1)보다 내측에 형성되어 있다. 이 경우, 용접 개소가 되는 오목부(140)도 플랜지부(100b)에 있어서의 외측 단부(E1)보다 내측으로 설정할 수 있다. 따라서, 용접작업을 행하기 쉽게 할 수 있다.
본 실시형태에 관한 성형방법은, 파이프부(100a)를 갖는 금속파이프(100)를 성형하는 성형방법으로서, 가열된 금속파이프재료(14)를 상형(12) 및 하형(11)의 사이에 준비한다. 상형(12) 및 하형(11) 중 적어도 일방을 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시킴으로써, 파이프부(100a)를 성형하기 위한 메인캐비티부(MC), 메인캐비티부(MC)와 연통하고, 금속파이프(100)의 플랜지부(100b)를 성형하기 위한 서브캐비티부(SC1, SC2)를 상형(12)과 하형(11)의 사이에 형성하며, 금속파이프재료(14) 내에 기체를 공급함으로써, 파이프부(100a) 및 파이프부로부터 돌출된 플랜지부(100b)를 성형하고, 플랜지부(100b)의 내부에, 서로 대향하는 내면(151, 152)끼리가 이간하고 있음으로써 간극이 형성되어 있는 간극부(154)와, 당해 간극부(154)에 비하여 내면(151, 152)끼리가 근접하고 있는 근접부(153)를 형성한다.
이 성형방법에 의하면, 상술한 성형장치(10)와 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는 돌출부는 상형 및 하형에 고정되어 있었지만, 상형 및 하형에 대하여 가동하는 돌출기구를 채용해도 된다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 상형(12) 및 하형(11)의 서브캐비티부(SC1, SC2)의 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 일부에는, 돌출기구(129)가 형성되어 있다. 돌출기구(129)는, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)으로부터 돌출 및 비돌출을 전환 가능한 기구이다. 돌출기구(129)는, 금형에 마련된 수용부(126) 내에 압압부재(125)를 구비하고 있다. 압압부재(125)는, 하단측의 직경이 큰 대경부(122), 상단(선단)측의 직경이 작은 소경부(123)이다. 또, 금형에는, 대경부(122)를 수용하기 위한 제1 수용부(126)와, 소경부(123)를 수용하기 위한 제2 수용부(121)가 형성되어 있다. 이로써, 필요한 타이밍에는, 돌출기구(129)를 가동시켜, 소경부(123)를 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)으로부터 돌출시킨다. 이로써, 돌출 시에 있어서의 돌출기구(129)는, 플랜지성형면(F1, F2)보다 플랜지성형면(F3, F4)측으로 돌출된다. 또, 돌출 시에 있어서의 돌출기구(129)는, 플랜지성형면(F3, F4)보다 플랜지성형면(F1, F2)측으로 돌출된다. 구체적으로는, 플랜지부(100b)를 형성한 후, 돌출기구(129)가 압압부재(125)를 작동시킴으로써, 플랜지부(100b)를 부분적으로 압압할 수 있다. 다만, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)에 있어서의 위치관계는, 도 2의 (b)에 나타내는 돌출부(111A)와 동일한 취지이다. 다만, 돌출기구는, 볼나사 등의 전동기구, 유압펌프 등의 유압기구 등에 의하여 구동해도 된다.
이와 같은 성형장치(10)에 의하면, 성형장치(10)에서는, 상형(12) 및 하형(11)의 서브캐비티부(SC1, SC2)의 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)에는, 돌출기구(129)가 형성되어 있다. 따라서, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(100b) 중, 돌출기구(129)에 대응하는 개소인 오목부(140)는 다른 부분에 비하여 강고하게 압궤할 수 있다. 따라서, 플랜지부(100b) 중, 돌출기구(129)에 대응하는 부분인 오목부(140)에서 용접을 행함으로써 플랜지부(100b)의 용접성을 확보할 수 있다. 한편, 플랜지부(100b) 중, 돌출기구(129) 이외의 부분은 도장액(L)이 들어갈 수 있는 간극을 확보할 수 있다. 이상에 의하여, 금속파이프(100)의 플랜지부(100b)의 용접성을 확보하면서, 플랜지부(100b)의 내부에 도장액이 들어가기 쉽게 할 수 있다.
또, 돌출기구(129)는, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)에 있어서, 메인캐비티부(MC)가 연신하는 방향을 따라 간헐적으로 형성되어 있다. 이 경우, 돌출기구(129)에 의하여 압압되는 개소에는, 서브캐비티부(SC1, SC2)의 연신방향에 있어서, 간극(GP)이 형성된다. 예를 들면, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 당해 간극(GP)에 도장액(L)이 들어감으로써, 플랜지부(100b) 전체에 걸쳐 도장액(L)이 들어가기 쉬워진다.
또, 돌출기구(129)는, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 외측 단부(E1)보다 내측에 형성되어 있다. 이 경우, 용접 개소가 되는 오목부(140)도 플랜지부(100b)에 있어서의 외측 단부(E1)보다 내측으로 설정할 수 있다. 따라서, 용접작업을 행하기 쉽게 할 수 있다.
돌출부 및 돌출기구의 형상, 및 그에 따라 형성되는 플랜지부(100b)의 오목부의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 10(a)에 나타내는 바와 같은 금속파이프(100)가 성형되어도 된다. 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 원형의 오목부(130)가 연신방향으로 서로 이간하여 배치되어도 된다. 또, 예를 들면, 도 11(a)에 나타내는 바와 같은 금속파이프(100)가 성형되어도 된다. 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 원형의 오목부(130)와 장원의 오목부(140)가 혼재한 상태에서, 연신방향으로 서로 이간하여 배치되어도 된다.
또, 금속파이프(100)의 형상도 특별히 한정되지 않고, 도 12(a) 및 도 13의(a)에 나타내는 바와 같이, 전체적으로 파이프부(100a)가 구부러져 있어도 된다. 또, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이 원형의 오목부(130)를 채용해도 되고, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이, 장원상의 오목부(140)를 채용해도 된다.
또, 상기 실시형태에 관한 구동기구(80)는, 상형(12)만을 이동시키고 있지만, 상형(12)에 더하여, 또는 상형(12) 대신에 하형(11)이 이동하는 것이어도 된다. 하형(11)이 이동하는 경우, 당해 하형(11)은 기대(15)에 고정되지 않고, 구동기구(80)의 슬라이드에 장착된다.
또, 상기 실시형태에 관한 금속파이프(100)는, 그 편측에 플랜지부를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 상형(12) 및 하형(11)에 의하여 형성되는 서브캐비티부는 하나가 된다.
10…성형장치
11…하형
12…상형
13…블로성형금형(금형)
14…금속파이프재료
40…기체공급기구(기체공급부)
50…가열기구
80…구동기구
100a…파이프부
100b, 100c…플랜지부
110A, 110B, 111A, 111B…돌출부
129…돌출기구
153…근접부
154…간극부
MC…메인캐비티부
SC1, SC2…서브캐비티부

Claims (9)

  1. 파이프부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치로서,
    서로 쌍이 되어, 상기 파이프부를 성형하기 위한 제1 캐비티부, 및 상기 제1 캐비티부와 연통하고, 상기 금속파이프의 플랜지부를 성형하기 위한 제2 캐비티부를 형폐쇄 시에 구성하는 제1 금형 및 제2 금형과,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 중 적어도 일방을, 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시키는 구동기구와,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하며,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형은, 서로 대향하여, 상기 제2 캐비티부를 구성하는 플랜지성형면을 각각 갖고,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 상기 플랜지성형면 중 적어도 일방에는, 당해 일방의 플랜지성형면보다 타방의 플랜지성형면측으로 돌출된 돌출부가 형성되며,
    상기 기체공급부에 의해 기체를 공급하면서 플랜지부를 성형함으로써, 서로 대항하는 성형면끼리가 이간되는 간극부를 플랜지부에 성형하고, 상기 돌출부에 의해 성형면끼리가 밀착되어 있는 근접부를 플랜지부에 성형하는 성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 플랜지성형면에 있어서, 상기 제1 캐비티부의 연신방향을 따라 간헐적으로 형성되어 있는, 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 플랜지성형면의 외측 단부보다 내측에 형성되어 있는, 성형장치.
  4. 파이프부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치로서,
    서로 쌍이 되어, 상기 파이프부를 성형하기 위한 제1 캐비티부, 및 상기 제1 캐비티부와 연통하고, 상기 금속파이프의 플랜지부를 성형하기 위한 제2 캐비티부를 형폐쇄 시에 구성하는 제1 금형 및 제2 금형과,
    상기 금속파이프를 가열하는 가열부와,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 중 적어도 일방을, 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시키는 구동기구와,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하며,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형은, 서로 대향하여, 상기 제2 캐비티부를 구성하는 플랜지성형면을 각각 갖고,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 상기 플랜지성형면 중 적어도 일방에는, 당해 일방의 플랜지성형면으로부터 돌출 및 비돌출을 전환 가능한 돌출기구가 형성되며,
    돌출 시에 있어서의 상기 돌출기구는, 상기 일방의 플랜지성형면보다 타방의 플랜지성형면측으로 돌출되어 있는, 성형장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출기구는, 상기 플랜지성형면에 있어서, 상기 제1 캐비티부의 연신방향을 따라 간헐적으로 형성되어 있는, 성형장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출기구는, 상기 플랜지성형면의 외측 단부보다 내측에 형성되어 있는, 성형장치.
  7. 파이프부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형방법으로서,
    가열된 금속파이프재료를 제1 금형 및 제2 금형의 사이에 준비하며,
    상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 중 적어도 일방을 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시킴으로써, 상기 파이프부를 성형하기 위한 제1 캐비티부, 및 상기 제1 캐비티부와 연통하고, 상기 금속파이프의 플랜지부를 성형하기 위한 제2 캐비티부를 상기 제1 금형과 상기 제2 금형의 사이에 형성하며,
    상기 금속파이프재료 내에 기체를 공급함으로써, 상기 파이프부 및 상기 파이프부로부터 돌출된 상기 플랜지부를 성형하고,
    상기 플랜지부의 내부에, 서로 대향하는 내면끼리가 이간하고 있음으로써 간극이 형성되어 있는 간극부와, 당해 간극부에 비하여 상기 내면끼리가 근접하고 있는 근접부를 형성하는, 성형방법.
  8. 파이프부와, 플랜지부를 구비한 금속파이프로서,
    상기 플랜지부는, 내부에 서로 대향하는 내면끼리가 이간하고 있음으로써 간극이 형성되는 간극부와, 내면끼리가 밀착하고 있는 근접부를 구비하고,
    상기 간극부는, 가열된 금속파이프재료의 내부에 기체를 공급하면서 형성되며,
    상기 근접부는 파이프의 축방향을 따라서 간헐적으로 형성되는 금속파이프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 간극부에는, 도장액(L)이 들어간 것을 특징으로 하는 금속파이프.
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