KR102494386B1 - 성형장치, 성형방법, 및 금속파이프 - Google Patents

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Abstract

성형장치는, 금속파이프재료를 팽창시켜, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치이며, 플랜지부의 경도를 파이프부보다 저하시키는 경도저하부를 구비한다.

Description

성형장치, 성형방법, 및 금속파이프
본 발명은, 성형장치, 성형방법, 및 금속파이프에 관한 것이다.
종래, 금속파이프재료를 팽창시켜 성형금형에 의하여 금속파이프를 성형하는 성형장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 성형장치는, 파이프부와 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형할 수 있다. 이 성형장치에서는, 통전가열된 금속파이프재료를 성형금형 내에 배치하고, 성형금형을 형폐쇄하여 플랜지부를 성형하면서 금속파이프재료를 팽창시킴으로써, 금속파이프를 성형한다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2016-190248호
상술과 같은 성형장치로 성형된 플랜지 장착의 금속파이프는, 플랜지부에서 다른 부재에 용접된다. 이때, 플랜지부를 다른 부재로 가압하면서 용접이 행해지는 경우가 있다. 이때, 플랜지부의 경도(硬度)가 너무 높으면, 가압하면서의 용접을 행하기 어려워지는 경우가 있다.
그래서, 본 발명은, 플랜지부를 다른 부재로 가압하면서 용접하는 경우에, 용이하게 용접을 행할 수 있는 성형장치, 성형방법, 및 금속파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 관한 성형장치는, 금속파이프재료를 팽창시켜, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치이며, 플랜지부의 경도를 파이프부보다 저하시키는 경도저하부를 구비한다.
본 발명의 일 양태에 관한 성형장치는, 플랜지부의 경도를 파이프부보다 저하시키는 경도저하부를 구비한다. 이로써, 파이프부의 경도를 저하시키지 않고, 경도저하부에 의하여 플랜지부의 경도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 강도가 요구되는 파이프부의 강도는 확보하면서, 플랜지부는, 가압하면서의 용접을 행하기 쉬운 상태로 할 수 있다. 이상에 의하여, 플랜지부를 다른 부재로 가압하면서 용접하는 경우에, 용이하게 용접을 행할 수 있다.
성형장치는, 서로 쌍이 되어, 파이프부를 성형하기 위한 파이프성형면, 및 플랜지부를 성형하기 위한 플랜지성형면을 갖는 제1 금형 및 제2 금형을 더 구비하고, 경도저하부는, 성형 시에 있어서의 플랜지성형면의 온도를 파이프성형면보다 높이는 온도조정부에 의하여 구성되어도 된다. 이로써, 온도조정부가, 성형 시에 있어서 플랜지성형면의 온도를 파이프성형면보다 높임으로써, 플랜지부가 플랜지성형면과 접촉했을 때의 냉각시간이 길어진다. 냉각시간이 길어짐으로써, 플랜지부에서의 담금질성이 저하하고, 경도가 파이프부보다 낮아진다.
성형장치에 있어서, 온도조정부는, 플랜지성형면의 길이방향을 따라, 간헐적으로 플랜지성형면에 형성되어 있어도 된다. 이로써, 플랜지부의 길이방향을 따른 부분 중, 용접을 행하는 부분에 대해서는 경도를 저하시키며, 그 외의 부분에 대해서는 경도를 저하시키지 않고, 강도를 높일 수 있다.
성형장치에 있어서, 경도저하부는, 성형개시 전에 있어서 가열된 상태의 금속파이프재료 중, 플랜지부가 되는 부분을 냉각하는 냉각부에 의하여 구성되어도 된다. 이로써, 성형개시 전에 미리 플랜지부가 되는 부분을 냉각함으로써, 당해 부분에 있어서의 최대도달온도가 낮아진다. 따라서, 플랜지부의 담금질성이 저하함으로써, 경도를 낮출 수 있다.
성형장치에 있어서, 냉각부는, 금속파이프재료 중, 플랜지부가 되는 부분에 고체를 접촉시킴으로써 냉각을 행해도 된다. 이로써, 고체가 플랜지부가 되는 부분으로부터 열을 흡수함으로써, 당해 부분을 냉각할 수 있다.
본 발명에 관한 성형방법은, 금속파이프재료를 팽창시켜, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형방법이며, 플랜지부의 경도를 파이프부보다 저하시킨다.
본 발명에 관한 성형방법에 의하면, 상술한 성형장치와 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 금속파이프는, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프이며, 플랜지부의 경도가 파이프부보다 낮다.
본 발명에 관한 금속파이프에 의하면, 강도가 요구되는 파이프부의 강도는 확보하면서, 플랜지부는, 가압하면서의 용접을 행하기 쉬운 상태로 할 수 있다. 이상에 의하여, 플랜지부를 다른 부재로 가압하면서 용접하는 경우에, 용이하게 용접을 행할 수 있다.
금속파이프에 있어서, 플랜지부에는, 서로 경도가 상이한 고경도부 및 저경도부가 형성되고, 저경도부의 경도는, 고경도부에 비하여 낮다. 이로써, 용접이 행해지는 부분을 저경도부로 함으로써, 용이하게 용접을 행할 수 있도록 하면서, 다른 부분은 고경도부로 함으로써, 강도를 확보할 수 있다.
금속파이프에 있어서, 저경도부는, 플랜지부의 길이방향을 따라, 간헐적으로 플랜지부에 형성되어 있어도 된다. 이로써, 플랜지부의 길이방향을 따른 부분 중, 용접을 행하는 부분에 대해서는 저경도부로 하고, 그 외의 부분에 대해서는 고경도부로 함으로써, 강도를 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 플랜지부를 다른 부재로 가압하면서 용접하는 경우에, 용이하게 용접을 행할 수 있는 성형장치, 성형방법, 및 금속파이프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 성형장치를 나타내는 개략구성도이다.
도 2는 전극 주변의 확대도이며, (a)는 전극이 금속파이프재료를 지지(保持)한 상태를 나타내는 도, (b)는 전극에 기체공급 노즐을 누른 상태를 나타내는 도, (c)는 전극의 정면도이다.
도 3은 성형금형의 단면도이다.
도 4는 성형금형의 확대단면도이다.
도 5의 (a)는 플랜지성형면을 상방에서 본 도이고, 도 5의 (b)는 금속파이프를 상방에서 본 도이다.
도 6의 (a)는 플랜지성형면을 상방에서 본 도이고, 도 6의 (b)는 금속파이프를 상방에서 본 도이다.
도 7은 온도조정부의 구체적인 구성을 나타내는 개략도이다.
도 8은 변형예에 관한 경도저하부의 구성을 나타내는 도이다.
이하, 본 발명에 의한 성형장치의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
<성형장치의 구성>
도 1은, 본 실시형태에 관한 성형장치의 개략구성도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 금속파이프를 성형하는 성형장치(10)는, 상형(上型)(제1 금형)(12) 및 하형(下型)(제2 금형)(11)으로 이루어지는 성형금형(13)과, 상형(12) 및 하형(11) 중 적어도 일방을 이동시키는 구동기구(80)와, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 배치되는 금속파이프재료(14)를 지지하는 파이프지지기구(30)와, 파이프지지기구(30)로 지지되어 있는 금속파이프재료(14)에 통전하여 가열하는 가열기구(50)와, 상형(12) 및 하형(11)의 사이에 지지되고 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, 성형금형(13)을 강제적으로 수랭하는 물순환기구(72)를 구비함과 함께, 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.
성형금형(13)의 일방인 하형(11)은, 기대(基臺)(15)에 고정되어 있다. 하형(11)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 상면에 예를 들면 직사각형상의 캐비티(오목부)(16)를 구비한다. 하형(11)에는 냉각수통로(19)가 형성되며, 대략 중앙에 아래로부터 삽입된 열전대(熱電對)(21)를 구비하고 있다. 이 열전대(21)는 스프링(22)에 의하여 상하이동 가능하게 지지되어 있다.
또한, 하형(11)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는 스페이스(11a)가 마련되어 있으며, 당해 스페이스(11a) 내에는, 파이프지지기구(30)의 가동부인 후술하는 전극(17, 18)(하측전극) 등이, 상하로 진퇴이동 가능하게 배치되어 있다. 그리고, 하측전극(17, 18) 상에 금속파이프재료(14)가 재치됨으로써, 하측전극(17, 18)은, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 배치되는 금속파이프재료(14)에 접촉한다. 이로써, 하측전극(17, 18)은 금속파이프재료(14)에 전기적으로 접속된다.
하형(11)과 하측전극(17)의 사이와 하측전극(17)의 하부, 및 하형(11)과 하측전극(18)의 사이와 하측전극(18)의 하부에는, 통전을 방지하기 위한 절연재(絶緣材)(91)가 각각 마련되어 있다. 각각의 절연재(91)는, 파이프지지기구(30)를 구성하는 액추에이터(도시하지 않음)의 가동부인 진퇴로드(95)에 고정되어 있다. 이 액추에이터는, 하측전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 것이며, 액추에이터의 고정부는, 하형(11)과 함께 기대(15)측에 지지되어 있다.
성형금형(13)의 타방인 상형(12)은, 구동기구(80)를 구성하는 후술하는 슬라이드(81)에 고정되어 있다. 상형(12)은, 큰 강철제 블록으로 구성되며, 내부에 냉각수통로(25)가 형성됨과 함께, 그 하면에 예를 들면 직사각형상의 캐비티(오목부)(24)를 구비한다. 이 캐비티(24)는, 하형(11)의 캐비티(16)에 대향하는 위치에 마련된다.
상형(12)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는, 하형(11)과 동일하게, 스페이스(12a)가 마련되어 있으며, 당해 스페이스(12a) 내에는, 파이프지지기구(30)의 가동부인 후술하는 전극(17, 18)(상측전극) 등이, 상하로 진퇴이동 가능하게 배치되어 있다. 그리고, 하측전극(17, 18) 상에 금속파이프재료(14)가 재치된 상태에 있어서, 상측전극(17, 18)은, 하방으로 이동함으로써, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 배치된 금속파이프재료(14)에 접촉한다. 이로써, 상측전극(17, 18)은 금속파이프재료(14)에 전기적으로 접속된다.
상형(12)과 상측전극(17)의 사이와 상측전극(17)의 상부, 및 상형(12)과 상측전극(18)의 사이와 상측전극(18)의 상부에는, 통전을 방지하기 위한 절연재(101)가 각각 마련되어 있다. 각각의 절연재(101)는, 파이프지지기구(30)를 구성하는 액추에이터의 가동부인 진퇴로드(96)에 고정되어 있다. 이 액추에이터는, 상측전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 것이며, 액추에이터의 고정부는, 상형(12)과 함께 구동기구(80)의 슬라이드(81)측에 지지되어 있다.
파이프지지기구(30)의 우측부분에 있어서, 전극(18, 18)이 서로 대향하는 면의 각각에는, 금속파이프재료(14)의 외주면(外周面)에 대응한 반원호상의 오목홈(18a)이 형성되어 있어(도 2 참조), 당해 오목홈(18a)의 부분에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워 넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 파이프지지기구(30)의 우측부분에 있어서, 절연재(91, 101)가 서로 대향하는 노출면에는, 상기 오목홈(18a)과 동일하게, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈이 형성되어 있다. 또, 전극(18)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(18a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 오목하게 패인 테이퍼오목면(18b)이 형성되어 있다. 따라서, 파이프지지기구(30)의 우측부분에서 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 정확히 금속파이프재료(14)의 우측단부의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착하도록 둘러쌀 수 있게 구성되어 있다.
파이프지지기구(30)의 좌측부분에 있어서, 전극(17, 17)이 서로 대향하는 면의 각각에는, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈(17a)이 형성되어 있어(도 2 참조), 당해 오목홈(17a)의 부분에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워 넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 파이프지지기구(30)의 좌측부분에 있어서, 절연재(91, 101)가 서로 대향하는 노출면에는, 상기 오목홈(18a)과 동일하게, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈이 형성되어 있다. 또, 전극(17)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(17a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 오목하게 패인 테이퍼오목면(17b)이 형성되어 있다. 따라서, 파이프지지기구(30)의 좌측부분에서 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 정확히 금속파이프재료(14)의 좌측단부의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착하도록 둘러쌀 수 있게 구성되어 있다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 구동기구(80)는, 상형(12) 및 하형(11)끼리가 맞춰지도록 상형(12)을 이동시키는 슬라이드(81)와, 상기 슬라이드(81)를 이동시키기 위한 구동력을 발생하는 샤프트(82)와, 그 샤프트(82)에서 발생한 구동력을 슬라이드(81)에 전달하기 위한 커넥팅로드(83)를 구비하고 있다. 샤프트(82)는, 슬라이드(81) 상방에서 좌우방향으로 뻗어 있음과 함께 회전 가능하게 지지되어 있으며, 그 축심으로부터 이간한 위치에서 좌우단으로부터 돌출되어 좌우방향으로 뻗어 있는 편심크랭크(82a)를 갖고 있다. 이 편심크랭크(82a)와, 슬라이드(81)의 상부에 마련됨과 함께 좌우방향으로 뻗어 있는 회전축(81a)은, 커넥팅로드(83)에 의하여 연결되어 있다. 구동기구(80)에서는, 제어부(70)에 의하여 샤프트(82)의 회전을 제어함으로써 편심크랭크(82a)의 상하방향의 높이를 변화시키고, 이 편심크랭크(82a)의 위치변화를 커넥팅로드(83)를 통하여 슬라이드(81)에 전달함으로써, 슬라이드(81)의 상하이동을 제어할 수 있다. 여기에서, 편심크랭크(82a)의 위치변화를 슬라이드(81)에 전달할 때에 발생하는 커넥팅로드(83)의 요동(회전운동)은, 회전축(81a)에 의하여 흡수된다. 다만, 샤프트(82)는, 예를 들면 제어부(70)에 의하여 제어되는 모터 등의 구동에 따라 회전 또는 정지한다.
도 3은, 도 1에 나타내는 성형금형(13)의 단면도이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 하형(11)의 상면 및 상형(12)의 하면에는, 모두 단차(段差)가 마련되어 있다.
하형(11)의 상면에는, 하형(11)의 중앙의 캐비티(16)의 바닥면을 기준라인(LV2)으로 하면, 제1 돌기(11b), 제2 돌기(11c), 제3 돌기(11d), 제4 돌기(11e)에 의한 단차가 형성되어 있다. 캐비티(16)의 우측(도 3에 있어서 우측, 도 1에 있어서 지면(紙面) 안측(奧側))에 제1 돌기(11b) 및 제2 돌기(11c)가 형성되고, 캐비티(16)의 좌측(도 3에 있어서 좌측, 도 1에 있어서 지면 바로앞측)에 제3 돌기(11d) 및 제4 돌기(11e)가 형성되어 있다. 제2 돌기(11c)는, 캐비티(16)와 제1 돌기(11b)의 사이에 위치하고 있다. 제3 돌기(11d)는, 캐비티(16)와 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 캐비티(24)의 바닥면을 기준라인(LV1)으로 하면, 제1 돌기(12b), 제2 돌기(12c), 제3 돌기(12d), 제4 돌기(12e)에 의한 단차가 형성되어 있다. 캐비티(24)의 우측(도 3에 있어서 우측)에 제1 돌기(12b) 및 제2 돌기(12c)가 형성되고, 캐비티(24)의 좌측(도 3에 있어서 좌측)에 제3 돌기(12d) 및 제4 돌기(12e)가 형성되어 있다. 제2 돌기(12c)는, 캐비티(24)와 제1 돌기(12b)의 사이에 위치하고 있다. 제3 돌기(12d)는, 캐비티(24)와 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 캐비티(24)는 하형(11)의 캐비티(16)와 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 커지고 있다. 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 3의 (c) 참조). 또, 상형(12)의 캐비티(24)와, 하형(11)의 캐비티(16)의 사이에는, 상형(12) 및 하형(11)이 끼워 맞춰졌을 때에 공간이 형성된다(도 3의 (c) 참조).
보다 상세하게 설명하면, 블로성형 시에 하형(11)과 상형(12)이 맞추어져 가고 끼워 맞춰지기 전의 시점에서, 도 3의 (b)에 나타나는 바와 같이, 상형(12)의 캐비티(24)의 바닥면(기준라인(LV1)이 되는 표면)과, 하형(11)의 캐비티(16)의 바닥면(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 3의 (c), (d) 참조). 그리고, 도 3의 (c), (d)에 나타나는 바와 같이, 하형(11)과 상형(12)이 맞추어져 완전히 닫힌 경우(끼워 맞춰진 경우), 메인캐비티부(MC) 및 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 하형(11) 및 상형(12) 내에 밀폐된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 가열기구(50)는, 전력공급부(55)와, 전력공급부(55)와 전극(17, 18)을 전기적으로 접속하는 버스바(52)를 구비한다. 전력공급부(55)는, 직류전원 및 스위치를 포함하고, 전극(17, 18)이 금속파이프재료(14)에 전기적으로 접속된 상태에 있어서, 버스바(52), 전극(17, 18)을 통하여 금속파이프재료(14)에 통전 가능하게 되어 있다. 다만, 버스바(52)는, 여기에서는, 하측전극(17, 18)에 접속되어 있다.
이 가열기구(50)에서는, 전력공급부(55)로부터 출력된 직류전류는, 버스바(52)에 의하여 전송되어, 전극(17)에 입력된다. 그리고, 직류전류는, 금속파이프재료(14)를 통과하여, 전극(18)에 입력된다. 그리고, 직류전류는, 버스바(52)에 의하여 전송되어 전력공급부(55)에 입력된다.
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) 상에 재치 고정되어 있다. 시일부재(44)의 선단에는 끝이 좁아지도록 테이퍼면(45)이 형성되어 있으며, 전극(17, 18)의 테이퍼오목면(17b, 18b)에 맞춰지는 형상으로 구성되어 있다(도 2 참조). 시일부재(44)에는, 실린더유닛(42)측으로부터 선단을 향하여 뻗어 있으며, 상세하게는 도 2의 (a), (b)에 나타나는 바와 같이, 기체공급부(60)로부터 공급된 고압가스가 흐르는 가스통로(46)가 마련되어 있다.
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 개설(介設)되어 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 개설되어 있는 압력제어밸브(68) 및 역지(逆止)밸브(69)로 이루어진다. 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 고압가스가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다. 제2 튜브(67)에 개설되어 있는 압력제어밸브(68)는, 제어부(70)의 제어에 의하여, 금속파이프재료(14)를 팽창시키기 위한 작동압력을 갖는 가스를, 시일부재(44)의 가스통로(46)에 공급하는 역할을 한다.
제어부(70)는, 기체공급부(60)의 압력제어밸브(68)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14) 내에 원하는 작동압력의 가스를 공급할 수 있다. 또, 제어부(70)는, 도 1에 나타내는 (A)로부터 정보가 전달됨으로써, 열전대(21)로부터 온도정보를 취득하고, 구동기구(80) 및 전력공급부(55) 등을 제어한다.
물순환기구(72)는, 물을 저장하는 수조(73)와, 이 수조(73)에 저장되어 있는 물을 퍼 올려, 가압하고 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 문제없다.
<성형장치를 이용한 금속파이프의 성형방법>
다음으로, 성형장치(10)를 이용한 금속파이프의 성형방법에 대하여 설명한다. 먼저, 담금질 가능한 강종(鋼種)의 원통상의 금속파이프재료(14)를 준비한다. 이 금속파이프재료(14)를, 예를 들면 로봇암 등을 이용하여, 하형(11)측에 구비되는 전극(17, 18) 상에 재치(투입)한다. 전극(17, 18)에는 오목홈(17a, 18a)이 형성되어 있으므로, 당해 오목홈(17a, 18a)에 의하여 금속파이프재료(14)가 위치결정된다.
다음으로, 제어부(70)는, 구동기구(80) 및 파이프지지기구(30)를 제어함으로써, 당해 파이프지지기구(30)에 금속파이프재료(14)를 지지시킨다. 구체적으로는, 구동기구(80)의 구동에 의하여 슬라이드(81)측에 지지되어 있는 상형(12) 및 상측전극(17, 18) 등이 하형(11)측으로 이동함과 함께, 파이프지지기구(30)에 포함되는 상측전극(17, 18) 등 및 하측전극(17, 18) 등을 진퇴이동 가능하게 하고 있는 액추에이터를 작동시킴으로써, 금속파이프재료(14)의 양방의 단부 부근을 상하로부터 파이프지지기구(30)에 의하여 협지한다. 이 협지는 전극(17, 18)에 형성되는 오목홈(17a, 18a), 및 절연재(91, 101)에 형성되는 오목홈의 존재에 의하여, 금속파이프재료(14)의 양 단부 부근의 전체둘레에 걸쳐 밀착하는 것 같은 양태로 협지되게 된다.
다만, 이때, 도 2의 (a)에 나타나는 바와 같이, 금속파이프재료(14)의 전극(18)측의 단부는, 금속파이프재료(14)의 연장방향에 있어서, 전극(18)의 오목홈(18a)과 테이퍼오목면(18b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있다. 동일하게, 금속파이프재료(14)의 전극(17)측의 단부는, 금속파이프재료(14)의 연장방향에 있어서, 전극(17)의 오목홈(17a)과 테이퍼오목면(17b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있다. 또, 상측전극(17, 18)의 하면과 하측전극(17, 18)의 상면은, 각각 서로 접촉하고 있다. 단, 금속파이프재료(14)의 양 단부 전체둘레에 걸쳐 밀착하는 구성에 한정되지 않고, 금속파이프재료(14)의 둘레방향에 있어서의 일부에 전극(17, 18)이 당접(當接)하는 것 같은 구성이어도 된다.
계속해서, 제어부(70)는, 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 가열한다. 구체적으로는, 제어부(70)는, 가열기구(50)의 전력공급부(55)를 제어하여 전력을 공급한다. 그러면, 버스바(52)를 통하여 하측전극(17, 18)에 전달되는 전력이, 금속파이프재료(14)를 협지하고 있는 상측전극(17, 18) 및 금속파이프재료(14)에 공급되며, 금속파이프재료(14)에 존재하는 저항에 의하여, 금속파이프재료(14) 자체가 줄(Joule)열에 의하여 발열한다. 즉, 금속파이프재료(14)는 통전가열상태가 된다.
계속해서, 제어부(70)에 의한 구동기구(80)의 제어에 의하여, 가열 후의 금속파이프재료(14)에 대하여 성형금형(13)을 닫는다. 이로써, 하형(11)의 캐비티(16)와 상형(12)의 캐비티(24)가 조합되고, 하형(11)과 상형(12)의 사이의 캐비티부 내에 금속파이프재료(14)가 배치밀폐된다.
그 후, 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)을 작동시킴으로써 시일부재(44)를 전진시켜 금속파이프재료(14)의 양단을 시일한다. 이때, 도 2의 (b)에 나타나는 바와 같이, 금속파이프재료(14)의 전극(18)측의 단부에 시일부재(44)가 눌림으로써, 전극(18)의 오목홈(18a)과 테이퍼오목면(18b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있는 부분이, 테이퍼오목면(18b)을 따르도록 깔때기상으로 변형한다. 동일하게, 금속파이프재료(14)의 전극(17)측의 단부에 시일부재(44)가 눌림으로써, 전극(17)의 오목홈(17a)과 테이퍼오목면(17b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있는 부분이, 테이퍼오목면(17b)을 따르도록 깔때기상으로 변형한다. 시일 완료 후, 고압가스를 금속파이프재료(14) 내에 분사하여, 가열에 의하여 연화(軟化)된 금속파이프재료(14)를 캐비티부의 형상을 따르도록 성형한다.
금속파이프재료(14)는 고온(950℃ 전후)으로 가열되어 연화되어 있으므로, 금속파이프재료(14) 내에 공급된 가스는, 열팽창한다. 이 때문에, 예를 들면 공급하는 가스를 압축공기로 하여, 950℃의 금속파이프재료(14)를 열팽창한 압축공기에 의하여 용이하게 팽창시킬 수 있다.
블로성형되어 부풀어 오른 금속파이프재료(14)의 외주면이 하형(11)의 캐비티(16)에 접촉하여 급랭됨과 동시에, 상형(12)의 캐비티(24)에 접촉하여 급랭(상형(12)과 하형(11)은 열용량이 크고 또한 저온으로 관리되고 있기 때문에, 금속파이프재료(14)가 접촉하면 파이프 표면의 열이 단숨에 금형측에 빼앗긴다)되어 담금질이 행해진다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태한다(이하, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것을 마텐자이트 변태라고 한다). 냉각의 후반은 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 별개의 조직(트루스타이트, 솔바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도 템퍼링 처리를 행할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 금형냉각 대신에, 혹은 금형냉각에 더하여, 냉각매체를 예를 들면 캐비티(24) 내에 공급함으로써 냉각이 행해져도 된다. 예를 들면, 마텐자이트 변태가 시작되는 온도까지는 금형(상형(12) 및 하형(11))에 금속파이프재료(14)를 접촉시켜 냉각을 행하고, 그 후 형개방과 함께 냉각매체(냉각용 기체)를 금속파이프재료(14)에 분사함으로써, 마텐자이트 변태를 발생시켜도 된다.
상술과 같이 금속파이프재료(14)에 대하여 블로성형을 행한 후에 냉각을 행하고, 형개방을 행함으로써, 예를 들면 대략 직사각형 통상(筒狀)의 본체부를 갖는 금속파이프를 얻는다.
(경도저하부의 설명)
여기에서, 성형장치(10)는, 플랜지부(100b, 100c)의 경도를 파이프부(100a)보다 저하시키는 경도저하부(110)를 구비한다. 도 4를 참조하여, 경도저하부(110)의 구성에 대하여 설명한다. 도 4는, 성형금형(13)의 확대단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 하형(11) 및 상형(12)은, 플랜지부(100b)를 형성하기 위한 플랜지성형면(F1, F3)을 갖는다. 플랜지성형면(F1, F3)은, 서로 대향하여, 서브캐비티부(SC1)를 구성하는 면이다. 하형(11) 및 상형(12)은, 플랜지부(100c)를 형성하기 위한 플랜지성형면(F2, F4)을 갖는다. 플랜지성형면(F2, F4)은, 서로 대향하여, 서브캐비티부(SC2)를 구성하는 면이다. 하형(11) 및 상형(12)은, 파이프부(100a)를 형성하기 위한 파이프성형면(F5, F6)을 갖는다. 파이프성형면(F5, F6)은, 메인캐비티부(MC)를 구성하는 면이다. 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. 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. 파이프성형면(F5)은, 캐비티(16)의 바닥면 및 양측의 측면에 해당한다. 파이프성형면(F6)은, 캐비티(24)의 바닥면 및 양측의 측면에 해당한다.
경도저하부(110)는, 성형 시에 있어서의 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 온도를 파이프성형면(F5, F6)보다 높이는 온도조정부(120, 121)에 의하여 구성된다. 성형 시에 있어서의 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 온도가 높은 경우, 금속파이프재료가 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)과 접촉했을 때의 냉각속도가 저하한다. 이로써, 플랜지부(100b, 100c)에 대한 냉각시간이 길어짐으로써 담금질성이 저하하고, 당해 플랜지부(100b, 100c)의 경도가 낮아진다. 온도조정부(120, 121)가 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)을 어느 정도의 온도로 할지는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 온도조정부(120, 121)는, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)을 500~1000℃ 정도의 온도로 하면, 플랜지부(100b, 100c)의 경도를 충분히 낮출 수 있다. 이때, 금형접촉 시의 냉각속도를 적어도 10℃ 이하로 할 수 있다.
온도조정부(120)는, 하형(11) 중, 플랜지성형면(F1, F2)에 대응하는 위치에 형성된다. 단, 파이프성형면(F5)의 온도가 높아지는 것을 회피하기 위하여, 플랜지성형면(F1, F2) 중, 기단측(基端側)의 가장자리부에는, 온도조정부(120)가 마련되어 있지 않다. 온도조정부(120)는, 당해 기단측의 가장자리부보다 폭방향 외측의 영역에 형성되어 있다. 다만, 온도조정부(120)는, 당해 기단측의 가장자리부보다 폭방향 외측의 전역(全域)에 형성되어 있지만, 적어도 스폿용접이 행해질 수 있는 영역에만 형성되어 있으면 된다. 예를 들면, 플랜지부(100b, 100c)의 선단 부근의 가장자리부에는, 온도조정부(120)가 형성되어 있지 않아도 된다. 또, 온도조정부(120)의 상하방향의 크기는 도에 나타내는 것에 한정되지 않는다.
온도조정부(121)는, 상형(12) 중, 플랜지성형면(F3, F4)에 대응하는 위치에 형성된다. 단, 파이프성형면(F5)의 온도가 높아지는 것을 회피하기 위하여, 플랜지성형면(F3, F4) 중, 기단측의 가장자리부에는, 온도조정부(121)가 마련되어 있지 않다. 온도조정부(121)는, 당해 기단측의 가장자리부보다 폭방향 외측의 영역에 형성되어 있다. 다만, 온도조정부(121)는, 당해 기단측의 가장자리부보다 폭방향 외측의 전역에 형성되어 있지만, 적어도 스폿용접이 행해질 수 있는 영역에만 형성되어 있으면 된다. 예를 들면, 플랜지부(100b, 100c)의 선단 부근의 가장자리부에는, 온도조정부(121)가 형성되어 있지 않아도 된다. 또, 온도조정부(121)의 상하방향의 크기는 도에 나타내는 것에 한정되지 않는다.
도 5의 (a)는, 하형(11)의 플랜지성형면(F1, F2)을 상방에서 본 도이다. 도 5의 (b)는, 금속파이프(100)를 상방에서 본 도이다. 다만, 상형(12)의 온도조정부(121)는, 하형(11)의 온도조정부(120)와 동 취지의 구성을 갖기 때문에, 설명을 생략한다. 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 온도조정부(120)는, 플랜지성형면(F1, F2)의 길이방향을 따라 연속적으로 뻗어 있다. 이로써, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같은 금속파이프(100)가 성형된다.
도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(100b, 100c)에는, 서로 경도가 상이한 고경도부(107) 및 저경도부(106)가 형성된다. 저경도부(106)의 경도는, 고경도부(107)에 비하여 낮다. 이로써, 금속파이프(100)의 플랜지부(100b, 100c)의 경도는, 파이프부(100a)보다 낮아진다. 저경도부(106)는, 성형금형(13)의 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4) 중, 온도조정부(120, 121)가 형성되는 개소에 의하여 형성된다. 고경도부(107) 및 파이프부(100a)는, 성형금형(13)의 성형면 중, 온도조정부(120, 121)가 형성되어 있지 않은 개소에 의하여 형성된다. 따라서, 고경도부(107) 및 파이프부(100a)는, 냉각된 성형면과의 접촉에 의하여 급랭되어 담금질이 행해짐으로써, 높은 경도를 갖는다. 저경도부(106)는, 온도조정부(120, 121)에 의하여 온도가 높아진 성형면과의 접촉에 의하여, 냉각속도가 늦어진 상태에서 담금질이 행해짐(또는 담금질이 행해지지 않음)으로써, 낮은 경도를 갖는다. 다만, 높은 경도부(102) 및 파이프부(100a)의 경도는, HV 400~500 정도로 설정되는 한편, 저경도부(106)의 경도는, HV 100~300 정도로 설정된다. 이로써, 저경도부(106)에서는 스폿용접을 행하기 쉬워진다.
다만, 도 6의 (a)에 나타내는 구조가 채용되어도 된다. 도 6의 (a)에 나타내는 온도조정부(120)는, 플랜지성형면(F1, F2)의 길이방향을 따라, 간헐적으로 플랜지성형면(F1, F2)에 형성되어 있다. 즉, 플랜지성형면(F1, F2)에는, 길이방향으로 소정의 길이를 갖는 온도조정부(120)가 형성되며, 길이방향으로 간격을 두고, 다른 온도조정부(120)가 형성된다. 온도조정부(120)의 피치는, 예를 들면, 금속파이프(100)를 다른 부재에 고정할 때의 스폿용접부(SP)의 피치에 근거하여 설정되어도 된다. 이로써, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같은 금속파이프(100)가 성형된다. 당해 금속파이프(100)의 저경도부(106)는, 플랜지부(100b, 100b)의 길이방향을 따라, 간헐적으로 플랜지부(100b, 100c)에 형성되어 있다. 플랜지부(100b, 100c)에는, 길이방향에 소정의 길이를 갖는 저경도부(106)가 형성되고, 길이방향에 소정의 길이를 갖는 고경도부(107)를 사이에 두고, 다른 저경도부(106)가 형성된다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 온도조정부(120)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 다만, 상형(12)의 온도조정부(121)는, 하형(11)의 온도조정부(120)와 동 취지의 구성을 갖기 때문에, 설명을 생략한다. 도 7의 (a)는, 하형(11)을 상방에서 본 도이다. 도 7의 (b)는, 하형(11)을 횡측에서 본 도이다. 온도조정부(120)는, 하형(11)의 다른 부분을 구성하는 부재와는, 상이한 재질의 부재(123)를 메움으로써 구성된다. 온도조정부(120)를 구성하는 부재(123)로서, 예를 들면 전기저항이 높은 부재를 채용한다. 온도조정부(120)를 구성하는 부재(123)에는, 통전을 행하기 위한 통전부(124)가 접속된다. 이로써, 통전부(124)가 부재(123)에 통전함으로써, 온도조정부(120)의 온도가 높아진다. 그 외에, 온도조정부(120)를 구성하는 부재(123)로서, 하형(11)의 다른 부재에 비하여, 냉각속도가 늦은 재질의 부재를 채용해도 된다. 이로써, 온도조정부(120)에서는, 물순환기구(72)의 냉각에 의한 온도 저하가 늦어지기 때문에, 성형 시에 있어서, 다른 부분에 비하여 온도가 높아진다. 혹은, 도 7의 (c), (d)에 나타내는 바와 같이, 온도조정부(120)에 대응하는 개소에, 고온부재(126)를 누르는 기구를 마련함으로써, 온도조정부(120)를 부분적으로 고온으로 해도 된다. 다만, 고온부재(126)는, 성형 시에는 간섭하지 않는 위치로 이동한다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)의 작용·효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 성형장치(10)는, 금속파이프재료(14)를 팽창시켜, 파이프부(100a) 및 플랜지부(100b, 100c)를 갖는 금속파이프(100)를 성형하는 성형장치(10)이며, 플랜지부(100b, 100c)의 경도를 파이프부(100a)보다 저하시키는 경도저하부(110)를 구비한다.
성형장치(10)는, 플랜지부(100b, 100c)의 경도를 파이프부(100a)보다 저하시키는 경도저하부(110)를 구비한다. 이로써, 파이프부(100a)의 경도를 저하시키지 않고, 경도저하부(110)에 의하여 플랜지부(100b, 100c)의 경도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 강도가 요구되는 파이프부(100a)의 강도는 확보하면서, 플랜지부(100b, 100c)는, 가압하면서의 용접을 행하기 쉬운 상태로 할 수 있다. 이상에 의하여, 플랜지부(100b, 100c)를 다른 부재로 가압하면서 용접하는 경우에, 용이하게 용접을 행할 수 있다. 또, 가압하여 용접할 때에, 과도한 압력이 불필요해지기 때문에, 과도한 압력의 부여에 수반하는 티끌의 발생, 전극의 마모, 용접품질의 불균일 등을 억제할 수 있다.
성형장치(10)는, 서로 쌍이 되어, 파이프부(100a)를 성형하기 위한 파이프성형면(F5, F6) 및 플랜지부(100b, 100c)를 성형하기 위한 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)을 갖는 하형(11) 및 상형(12)을 더 구비한다. 경도저하부(110)는, 성형 시에 있어서의 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 온도를 파이프성형면(F5, F6)보다 높이는 온도조정부(120, 121)에 의하여 구성된다. 이로써, 온도조정부(120, 121)가, 성형 시에 있어서 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 온도를 파이프성형면(F5, F6)보다 높임으로써, 플랜지부(100b, 100c)가 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)과 접촉했을 때의 냉각시간이 길어진다. 냉각시간이 길어짐으로써, 플랜지부(100b, 100c)에서의 담금질성이 저하하고, 경도가 파이프부(100a)보다 낮아진다. 다만, 본 실시형태와 같이 가열에 의하여 경도저하부를 구성한 경우, 도 8과 같이 냉각을 행하는 형태에 비하여, 온도컨트롤이 용이해진다. 본 실시형태에서는, 구조에 대한 최적온도의 설정이 임의로 가능해짐으로써, 형상 등의 제약을 회피하기 쉬워진다.
성형장치(10)에 있어서, 온도조정부(120, 121)는, 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)의 길이방향을 따라, 간헐적으로 플랜지성형면(F1, F2, F3, F4)에 형성되어 있어도 된다. 이로써, 플랜지부(100b, 100c)의 길이방향을 따른 부분 중, 용접을 행하는 부분에 대해서는 경도를 저하시키고, 그 외의 부분에 대해서는 경도를 저하시키지 않아, 강도를 높일 수 있다.
본 실시형태에 관한 성형방법은, 금속파이프재료(14)를 팽창시켜, 파이프부(100a) 및 플랜지부(100b, 100c)를 갖는 금속파이프(100)를 성형하는 성형방법이며, 플랜지부(100b, 100c)의 경도를 파이프부(100a)보다 저하시킨다.
본 실시형태에 관한 성형방법에 의하면, 상술한 성형장치(10)와 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 관한 금속파이프(100)는, 파이프부(100a) 및 플랜지부(100b, 100c)를 갖는 금속파이프(100)이며, 플랜지부(100b, 100c)의 경도가 파이프부(100a)보다 낮다.
본 실시형태에 관한 금속파이프(100)에 의하면, 강도가 요구되는 파이프부(100a)의 강도는 확보하면서, 플랜지부(100b, 100c)는, 가압하면서의 용접을 행하기 쉬운 상태로 할 수 있다. 이상에 의하여, 플랜지부(100b, 100c)를 다른 부재로 가압하면서 용접하는 경우에, 용이하게 용접을 행할 수 있다.
금속파이프(100)에 있어서, 플랜지부(100b, 100c)에는, 서로 경도가 상이한 고경도부(107) 및 저경도부(106)가 형성되고, 저경도부(106)의 경도는, 고경도부(107)에 비하여 낮다. 이로써, 용접이 행해지는 부분을 저경도부(106)로 함으로써, 용이하게 용접을 행할 수 있도록 하면서, 다른 부분은 고경도부(107)로 함으로써, 강도를 확보할 수 있다.
금속파이프(100)에 있어서, 저경도부(106)는, 플랜지부(100b, 100c)의 길이방향을 따라, 간헐적으로 플랜지부(100b, 100c)에 형성되어 있다. 이로써, 플랜지부(100b, 100c)의 길이방향을 따른 부분 중, 용접을 행하는 부분에 대해서는 저경도부(106)로 하고, 그 외의 부분에 대해서는 고경도부(107)로 함으로써, 강도를 높일 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 성형장치의 전체구성은 도 1에 나타내는 것에 한정되지 않고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
또, 경도저하부로서, 도 8에 나타내는 구성을 채용해도 된다. 도 8에 나타내는 성형장치에 있어서, 경도저하부는, 성형개시 전에 있어서 가열된 상태의 금속파이프재료(14) 중, 플랜지부(100b, 100c)가 되는 부분(14a)을 냉각하는 냉각부(130)에 의하여 구성되어도 된다. 다만, 도 8에 있어서, 온도가 높은 부분에는 그레이스케일로 나타내고, 냉각되어 온도가 낮아져 있는 부분에는, 그레이스케일로 나타내지 않는다. 냉각부(130)는, 구리, 알루미늄 등의 재질의 흡열재에 의하여 구성된다. 냉각부(130)는, 고온의 금속파이프재료(14)의 부분(14a)과 접촉함으로써, 당해 부분(14a)으로부터 흡열할 수 있다. 이로써, 성형개시 전에 미리 플랜지부(100b, 100c)가 되는 부분(14a)을 냉각함으로써, 당해 부분(14a)에 있어서의 최대도달온도가 낮아진다. 따라서, 플랜지부(100b, 100c)의 담금질성이 저하함으로써, 경도를 낮출 수 있다.
상술한 성형장치에 있어서, 냉각부(130)는, 금속파이프재료(14) 중, 플랜지부(100b, 100c)가 되는 부분(14a)에 고체를 접촉시킴으로써 냉각을 행한다. 이로써, 고체가 플랜지부(100b, 100c)가 되는 부분(14a)으로부터 열을 흡수함으로써, 당해 부분(14a)을 냉각할 수 있다.
10…성형장치
11…하형(제1 금형)
12…상형(제2 금형)
13…성형금형
14…금속파이프재료
14a…부분(플랜지부가 되는 부분)
100…금속파이프
100a…파이프부
100b, 100c…플랜지부
106…저경도부
107…고경도부
110…경도저하부
120, 121…온도조정부
130…냉각부

Claims (10)

  1. 금속파이프재료를 팽창시켜, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형장치로서,
    상기 플랜지부의 경도를 상기 파이프부보다 저하시키는 경도저하부를 구비하고,
    상기 경도저하부는, 금형과는 별체이고, 상기 플랜지부와 접촉함과 함께, 상기 파이프부와는 접촉하지 않는 위치에 마련되는, 성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    서로 쌍이 되어, 상기 파이프부를 성형하기 위한 파이프성형면, 및 상기 플랜지부를 성형하기 위한 플랜지성형면을 갖는 제1 금형 및 제2 금형을 더 구비하고,
    상기 경도저하부는, 성형 시에 있어서의 상기 플랜지성형면의 온도를 상기 파이프성형면보다 높이는 온도조정부에 의하여 구성되는, 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도조정부는, 상기 플랜지성형면의 길이방향을 따라, 간헐적으로 상기 플랜지성형면에 형성되어 있는, 성형장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경도저하부는, 성형개시 전에 있어서 가열된 상태의 상기 금속파이프재료 중, 상기 플랜지부가 되는 부분을 냉각하는 냉각부에 의하여 구성되는, 성형장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 금속파이프재료 중, 상기 플랜지부가 되는 부분에 고체를 접촉시킴으로써 냉각을 행하는, 성형장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경도저하부와 상기 파이프부와의 사이에, 상기 금형의 일부가 마련되는 것을 특징으로 하는 성형장치.
  7. 금속파이프재료를 팽창시켜, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형방법으로서,
    금형과는 별체이고, 상기 플랜지부와 접촉함과 함께, 상기 파이프부와는 접촉하지 않는 위치에 마련되는 경도저하부에 의해서, 상기 플랜지부의 경도를 상기 파이프부보다 저하시키는, 성형방법.
  8. 제7항의 성형방법에 의해서 형성되는, 금속파이프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플랜지부에는, 서로 경도가 상이한 고경도부 및 저경도부가 형성되고, 상기 저경도부의 경도는, 상기 고경도부에 비하여 낮은, 금속파이프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저경도부는, 상기 플랜지부의 길이방향을 따라, 간헐적으로 상기 플랜지부에 형성되어 있는, 금속파이프.
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