KR20170102969A

KR20170102969A - 단부 증육 금속관 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20170102969A
Application number: KR1020177022037A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 구보타; 마사아키 미즈무라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-09-12
Also published as: CN107249779A; WO2016133156A1; JPWO2016133156A1; US20180017190A1; US10514113B2; EP3260216A4; KR101988783B1; CN107249779B; JP6521051B2; EP3260216A1; MX2017010325A

Abstract

이 단부 증육 금속관은, 길이 방향을 따라 본 경우에, 두께가 t₀인 박육부와, 일단부에 형성되고, 상기 두께가 t₀보다 큰 T인 제1 증육부와, 상기 박육부와 상기 제1 증육부 사이에 형성되고, 상기 두께가 t₀으로부터 T로 점증하는 제1 테이퍼부를 갖고, 상기 제1 증육부의 내면의 경도를 주위 방향으로 측정하고, 상기 주위 방향의 위치에 대해 상기 경도를 플롯하였을 때, 상기 주위 방향에 있어서의 최대 경도의 95％ 이상의 경도를 갖는 고경도 부위를 나타내는 파형과 상기 최대 경도의 95％ 미만의 경도를 갖는 저경도 부위를 나타내는 파형이 교대로 나타나고, 또한 상기 고경도 부위를 나타내는 파형과 상기 저경도 부위를 나타내는 파형의 조합이 복수 나타난다.

Description

단부 증육 금속관 및 그 제조 방법

본 발명은, 단부 증육 금속관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2015년 2월 18일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2015-29643호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차의 연비 및 안전성의 향상의 관점에서, 자동차의 차체 구성 부품 및 탑재 부품(이하, 단순히 「부품」이라고 호칭함)에는, 경량화 및 강도 및 강성의 향상이 요구되고 있다. 이것들을 실현하기 위해서는, 강도나 강성에 기여하는 부분만 부재의 두께를 두껍게 하고, 그 이외의 부분에서는 부재의 두께를 얇게 하는 것이 유효하다.

또한, 아크 용접 등에 의해 다른 부품 또는 부재와 용접되는 부품 중의 부위는, 용접 시에 녹아 떨어지는 것을 방지하기 위해, 부재의 두께를 두껍게 할 필요가 있는 경우가 있다. 따라서, 부품 전체에서 부재의 두께를 두껍게 하는 것이 아니라, 용접이 실시되는 부위에만 있어서 부재의 두께를 두껍게 하는 것이, 부품의 경량화에는 유효하다.

금속관을 소재로 하여 사용하는 자동차 부품으로서는, 서스펜션 멤버, 토션 빔, 동력 전달계 샤프트 부품(드라이브 샤프트, 하프 샤프트 등)을 들 수 있다. 상술한 자동차 부품을 제조할 때, 종래부터 행해지고 있는 업셋 가공에서는, 금속관의 길이 방향으로 압력을 가함으로써, 금속관의 길이 방향의 일부의 두께를 두껍게 하고 있다.

비특허문헌 1에는, 금속관은 아니지만, 강판을 부분적으로 증육 가공하는 기술이 개시되어 있다.

미우라 노리히코·오노 무네노리: 2001년 소성 가공 춘계 강연회(2001), 39-40페이지

비특허문헌 1에 기재되어 있는 기술에서는, 증육 후의 두께 T를 증육 전의 두께 t₀으로 나눔으로써 얻어지는 비율(이하, 증육률이라고 호칭함)인 T/t₀이 소정의 값(예를 들어, 1.4) 이상인 경우, 증육 가공의 도중에 좌굴이 발생하는 경우가 있다. 금속관을 증육 가공할 때에도, 증육률이 큰 경우에는 좌굴이 발생해 버려, 원하는 증육 가공을 행하는 것이 어려웠다.

본 발명은, 상기한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 좌굴부를 갖지 않고, 길이 방향의 적어도 일단부가 큰 증육률로 증육된 단부 증육 금속관 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하여, 이러한 목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 채용한다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 단부 증육 금속관은, 길이 방향을 따라 본 경우에, 두께가 t₀인 박육부와, 일단부에 형성되고, 상기 두께가 t₀보다 큰 T인 제1 증육부와, 상기 박육부와 상기 제1 증육부 사이에 형성되고, 상기 두께가 t₀으로부터 T로 점증하는 제1 테이퍼부를 갖고, 상기 제1 증육부의 내면의 경도를 주위 방향으로 측정하고, 상기 주위 방향의 위치에 대해 상기 경도를 플롯하였을 때, 상기 주위 방향에 있어서의 최대 경도의 95％ 이상의 경도를 갖는 고경도 부위를 나타내는 파형과 상기 최대 경도의 95％ 미만의 경도를 갖는 저경도 부위를 나타내는 파형이 교대로 나타나고, 또한 상기 고경도 부위를 나타내는 파형과 상기 저경도 부위를 나타내는 파형의 조합이 복수 나타난다.

(2) 상기 (1)에 기재된 단부 증육 금속관에 있어서, 상기 제1 증육부의 상기 두께 T가, 상기 박육부의 상기 두께 t₀의 1.2배 이상인 구성을 채용해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 단부 증육 금속관에 있어서, 상기 제1 증육부의 상기 길이 방향의 길이가, 상기 제1 증육부의 외주 길이의 3배 이하인 구성을 채용해도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 일 양태에 기재된 단부 증육 금속관에 있어서, 상기 길이 방향을 따라 본 경우에, 타단부에 형성되고, 상기 두께가 t₀보다 큰 T_a인 제2 증육부와, 상기 박육부와 상기 제2 증육부 사이에 형성되고, 상기 두께가 t₀으로부터 T_a로 점증하는 제2 테이퍼부를 더 갖는 구성을 채용해도 된다.

(5) 상기 (4)에 기재된 단부 증육 금속관에 있어서, 상기 제2 증육부의 상기 두께 T_a가, 상기 박육부의 상기 두께 t₀의 1.2배 이상인 구성을 채용해도 된다.

(6) 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 단부 증육 금속관에 있어서, 상기 제2 증육부의 상기 길이 방향의 길이가, 상기 제2 증육부의 외주 길이의 3배 이하인 구성을 채용해도 된다.

(7) 본 발명의 일 양태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 방법은, 금속관의 일단부를 타단부를 향해 축 압입함으로써 단부 증육 금속관을 제조하는 방법이며, 상기 금속관을 상기 길이 방향을 따라 본 경우에, 상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는 제1 축 압입 펀치가 삽입 관통되고, 또한 상기 금속관의 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 외주면이 제1 금형의 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿도록 상기 금속관이 상기 제1 금형 내에 배치된 상태에서, 상기 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 금형 비맞닿음부를 증육하는 제1 공정을 갖는다. 또한, 본 발명의 일 양태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 방법은, 상기 금속관의 상기 일단부측에서, 제2 축 압입 펀치가 삽입 관통되고, 또한 상기 금속관의 상기 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 외주면이 제2 금형의 내면에 대해 비접촉인 한편, 상기 금속관의 상기 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿은 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿도록 상기 금속관이 상기 제2 금형 내에 배치된 상태에서, 상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 금형 맞닿음부를 증육하는 제2 공정을 갖는다.

(8) 상기 (7)에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체가 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿아 있는 구성을 채용해도 된다.

(9) 상기 (7) 또는 (8)에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 제1 금형에 대해 위치 결정되어 있는 구성을 채용해도 된다.

(10) 상기 (7) 내지 (9) 중 어느 일 양태에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체가 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿아 있는 구성을 채용해도 된다.

(11) 상기 (7) 내지 (10) 중 어느 일 양태에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 제2 금형에 대해 위치 결정되어 있는 구성을 채용해도 된다.

(12) 상기 (7) 내지 (11) 중 어느 일 양태에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는 제3 축 압입 펀치가 삽입 관통되어 있고, 또한 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고, 상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제3 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하는 구성을 채용해도 된다. 또한, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는 제4 축 압입 펀치가 삽입 관통되어 있고, 또한 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 비접촉 상태이고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 대해 맞닿아 있고, 상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제4 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하는 구성을 채용해도 된다.

(13) 본 발명의 다른 일 양태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 방법에서는, 금속관의 외주면 전체가 금형의 내면에 맞닿도록, 상기 금속관이 상기 금형 내에 배치된 상태에서 상기 금속관의 일단부를 타단부를 향해 축 압입함으로써, 단부 증육 금속관을 제조하는 방법이며, 상기 금속관을 길이 방향을 따라 본 경우에, 상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제1 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제1 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태에서, 상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부를 증육하는 제1 공정을 갖는다.

또한, 본 발명의 다른 일 양태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 방법에서는, 상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 상기 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 제2 축 압입 펀치의 외면에 대해 비접촉 상태이고, 상기 금속관의 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제2 축 압입 펀치의 상기 외면에 맞닿은 상태에서, 상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 맞닿음부를 증육하는 제2 공정을 갖는다.

(14) 상기 (13)에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 금형에 대해 위치 결정되어 있는 구성을 채용해도 된다.

(15) 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 금형에 대해 위치 결정되어 있는 구성을 채용해도 된다.

(16) 상기 (13) 내지 (15) 중 어느 일 양태에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에서는, 상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제3 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제3 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태이고, 상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제3 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하는 구성을 채용해도 된다.

또한, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제4 축 압입 펀치의 외면에 비접촉 상태이고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제4 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 맞닿아 있고, 상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제4 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하는 구성을 채용해도 된다.

(17) 본 발명의 또 다른 일 양태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 방법에서는, 금속관의 일단부를 타단부를 향해 축 압입함으로써, 단부 증육 금속관을 제조하는 방법이며, 상기 금속관을 길이 방향을 따라 본 경우에, 상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제1 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제1 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 외주면이 제1 금형의 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 타단부에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체가 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿도록, 상기 금속관이 상기 제1 금형 내에 배치된 상태에서, 상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부 및 상기 금형 비맞닿음부를 증육하는 제1 공정을 갖는다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 양태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 방법에서는, 상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주면의 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 제2 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 상기 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제2 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 제2 금형의 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 상기 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 타단부에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체가 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿도록 상기 금속관이 상기 제2 금형 내에 배치된 상태에서, 상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 맞닿음부 및 상기 금형 맞닿음부를 증육하는 제2 공정을 갖는다.

(18) 상기 (7) 내지 (17) 중 어느 일 양태에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에서는, 상기 제1 공정이, 상기 금속관의 내부에 압력 매체를 주입한 상태에서 행해지는 구성을 채용해도 된다.

(19) 상기 (7) 내지 (18) 중 어느 일 양태에 기재된 단부 증육 금속관의 제조 방법에서는, 상기 제2 공정이, 상기 금속관의 내부에 압력 매체를 주입한 상태에서 행해지는 구성을 채용해도 된다.

상기 각 양태에 따르면, 좌굴부를 갖지 않고, 길이 방향의 적어도 일단부가 큰 증육률로 증육된 단부 증육 금속관 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 단부 증육 금속관에 사용하는 금속관을 도시하는 모식도이다.
도 2는 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관을 도시하는 모식도이다.
도 3a는 도 3c의 시뮬레이션에서 사용한 단부 증육 금속관을 도시하는 모식도이다.
도 3b는 도 3a의 A-A선에서의 단면도이다.
도 3c는 시뮬레이션에 의해 얻어진, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관의 경도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 4는 제1 공정을 개시하기 전의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 단부 증육 금속관의 제조 장치의 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 B-B선에서의 단면도이다.
도 5는 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 C-C선에서의 단면도이다.
도 6은 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 D-D선에서의 단면도이다.
도 7은 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 E-E선에서의 단면도이다.
도 8은 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관을 도시하는 모식도이다.
도 9는 증육 가공을 행하기 전의, 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 F-F선에서의 단면도이다.
도 10은 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 G-G선의 단면도이다.
도 11은 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 H-H선에서의 단면도이다.
도 12는 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 I-I선에서의 단면도이다.
도 13은 증육 가공을 행하기 전의, 제2 실시 형태의 변형예에 관한 단부 증육 금속관의 제조 장치 및 금속관의 위치 관계를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 J-J선에서의 단면도이다.
도 14는 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관을 도시하는 모식도이다.
도 15는 증육 가공을 행하기 전의, 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 금속관의 타단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 K-K선에서의 단면도이다.
도 16은 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 L-L선에서의 단면도이다.
도 17은 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부측에 있어서의 길이 방향의 횡단면도, (b)는 (a)의 M-M선에서의 단면도이다.
도 18은 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 N-N선에서의 단면도이다.
도 19는 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관을 도시하는 모식도이다.
도 20은 증육 가공을 행하기 전의, 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 장치의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 O-O선에서의 단면도이다.
도 21은 제1 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 P-P선에서의 단면도이다.
도 22는 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 Q-Q선에서의 단면도이다.
도 23은 제2 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도이고, (b)는 (a)에 있어서의 R-R선에서의 단면도이다.
도 24는 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 제5 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관을 도시하는 모식도이다.
도 25는 증육 가공을 행하기 전의 제5 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 S-S선에서의 단면도이다.
도 26은 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 T-T선에서의 단면도이다.
도 27은 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 U-U선에서의 단면도이다.
도 28은 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 V-V선에서의 단면도이다.
도 29는 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 제1 금형을 사용한 경우의, 제1 공정을 행하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 W-W선에서의 단면도이다.
도 30은 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 제1 금형을 사용한 경우의, 제1 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 X-X선에서의 단면도이다.
도 31은 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 제1 금형을 사용한 경우의, 제2 공정을 행하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 Y-Y선에서의 단면도이다.
도 32는 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 금형을 사용한 경우의, 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 Z-Z선에서의 단면도이다.
도 33은 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 축 압입 펀치를 사용한 경우의 제1 공정을 행하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 A'-A'선에서의 단면도이다.
도 34는 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 축 압입 펀치를 사용한 경우의, 제1 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 B'-B'선에서의 단면도이다.
도 35는 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 축 압입 펀치를 사용한 경우의, 제2 공정을 행하기 전의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 C'-C'선에서의 단면도이다.
도 36은 증육 저지부 및 증육 성형부를 각각 4개 갖는 축 압입 펀치를 사용한 경우의, 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관의 제조 장치의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 D'-D'선에서의 단면도이다.

이하, 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관 및 그 제조 방법을, 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시 형태, 단부 증육 금속관(1'))

먼저, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')에 대해 설명한다.

도 1은, 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 단부 증육 금속관(1')에 사용하는 금속관(1)을 도시하는 모식도이다. 도 2는, 길이 방향을 따른 시점에서 본 경우의, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')을 도시하는 모식도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(1')에 사용하는 금속관(1)은, 길이 방향 전체에 걸쳐 동일한 두께 t₀, 외경 d₀ 및 내경 i₀을 갖는다. 금속관(1)은, 두께 t₀을 외경 d₀으로 나눔으로써 얻어지는 비율 t₀/d₀가, 0.01∼0.2이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 두께 t₀은 1.2∼15㎜이면 바람직하고, 외경 d₀은 12∼120㎜이면 바람직하다.

또한, 금속관(1)의 소재는 특별히 한정되지 않고, 강, 스테인리스, 알루미늄, 티타늄 등을 예로서 들 수 있다. 금속관(1)의 소재로서 강을 사용하는 경우의 더 구체적인 예로서는, 인장 강도 290㎫ 이상을 갖는 기계 구조용 탄소강 강관 STKM11A(JIS G3445에 규정되어 있음)를 들 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')에서는, 타단부(1a)의 두께가 금속관(1)과 마찬가지로 t₀인 것에 반해, 일단부(1b)의 두께가 T이다. 본 실시 형태에서는, T는 t₀보다 큰 값으로 한다. 즉, 본 실시 형태의 단부 증육 금속관(1')에서는, 일단부(1b)가 길이 방향의 길이 E₁에 걸쳐 증육되어, 일단부측 증육부(제1 증육부)(1c)가 형성되어 있다. 또한, 단부 증육 금속관(1')에 있어서, 금속관(1)의 두께 t₀을 갖는 부위를 박육부(1e)라고 호칭한다. 박육부(1e)는, 길이 방향을 따라 본 경우에 가장 두께가 얇은 부위이며, 길이 방향의 길이 E₃을 갖는다. 일단부측 증육부(1c)와 박육부(1e) 사이에는, 길이 방향의 길이 E₂를 갖는 테이퍼부(제1 테이퍼부)(1f)가 형성되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 금속관(1)은, 금속관(1)의 길이 방향 전체에 걸쳐 두께 t₀을 갖지만, 후술하는 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법이 실시됨으로써, 타단부(1a)의 두께는 t₀인 상태에서 변화되지 않고, 일단부(1b)의 두께가 t₀으로부터 T로 변화된다. 즉, 금속관(1)에 대해 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법이 실시됨으로써, 금속관(1)의 타단부(1a)는 증육되지 않고, 금속관(1)의 일단부(1b)는 증육된다. 또한, 테이퍼부(1f)에서는, 박육부(1e)로부터 일단부측 증육부(1c)를 향해, 두께가 t₀으로부터 T로 점증한다.

본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 일단부(1b)에 형성된 일단부측 증육부(1c)의 두께 T를, 박육부(1e)의 두께 t₀으로 나눔으로써 얻어지는 비율(이하, 증육률이라고 호칭함)인 T/t₀은, 1.2 이상인 것이 바람직하다. 증육률 T/t₀이 1.2 이상임으로써, 일단부측 증육부(1c)에 있어서 다른 부재와 용접하였을 때, 피로 강도가 모재와 동일 정도로 되기 때문에, 바람직하다.

T/t₀은, 보다 바람직하게는 1.4 이상이고, 더욱 바람직하게는 2.0 이상이다.

또한, 일단부측 증육부(1c)의 두께 T는, 일단부측 증육부(1c)의 복수의 부위에서 측정한 두께의 측정값의 평균이다. 마찬가지로, 박육부(1e)의 두께 t₀은, 박육부(1e)의 복수의 부위에서 측정한 두께의 평균이다. 또한, 두께 T 및 t₀의 산출에 있어서, 테이퍼부(1f)의 두께는 고려되지 않는다.

본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')은, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 외주면이 증육됨으로써, 상술한 증육률을 갖는다. 그 때문에, 단부 증육 금속관(1')의 일단부(1b)측의 외경 d_b는, 금속관(1)의 외경(단부 증육 금속관(1')의 타단부(1a)측의 외경) d₀보다 크다.

한편, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')에서는, 금속관(1)의 내주면은 증육되지 않는다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')은, 길이 방향 전체에 있어서, 금속관(1)의 내경 i₀과 동일한 내경 i₀을 갖는다.

다음으로, 단부 증육 금속관(1')의 경도 분포에 대해 도 3a∼도 3c를 사용하여 설명한다.

도 3a는, 도 3c의 시뮬레이션에서 사용한 단부 증육 금속관(1')을 도시하는 모식도이다. 도 3b는, 도 3a의 A-A선에서의 단면도이다. 도 3c는, 시뮬레이션에 의해 얻어진, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 경도 분포를 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 도 3c는, 금속관(1)을 증육비 T/t₀가 2.0인 조건하에서, 후술하는 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법을 사용하여 가공하는 경우의, 일단부측 증육부(1c)에 있어서의 단부 증육 금속관(1')의 내면의 경도의 주위 방향 분포에 관한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.

또한, 도 3c는, 금속관(1)으로서, 외경 D가 48.6㎜이고, 두께 t₀이 4.0인 기계 구조용 탄소강 강관(STKM11A)을 사용한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 또한, 도 3c에 나타낸 시뮬레이션에서는, 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법으로서, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 일부에서 금속관(1)의 주위 방향의 3개소를 증육하는 방법이 사용되고 있다.

도 3a∼도 3c에 나타낸 바와 같이, 경도가 단부 증육 금속관(1')의 주위 방향에 있어서의 최대 경도의 95％ 이상인 부위(이하, 고경도 부위라고 호칭함)가 일단부측 증육부(1c)의 주위 방향으로 거의 균등한 간격으로 3개소 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')에서는, 이들 3개의 고경도 부위(도시하지 않음)의 중심간 거리를 ㎜ 단위로 각각 La, Lb 및 Lc로 한 경우에, La, Lb 및 Lc의 최댓값과 최솟값의 차는, 타단부(1a)의 외주 길이의 0.2배 이하이다. 고경도 부위(도시하지 않음)의 중심간 거리 La, Lb 및 Lc의 최댓값과 최솟값의 차가 타단부(1a)의 외주 길이의 0.2배 이하임으로써, 최종적인 제품의 두께 분포가 주위 방향으로 균일해지기 때문에 바람직하다.

도 3c에서는, 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법으로서, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 일부에서 금속관(1)의 주위 방향의 3개소를 증육하는 방법을 사용한 경우를 상정하여 시뮬레이션하고 있기 때문에, 고경도 부위(도시하지 않음)가 일단부측 증육부(1c)의 주위 방향으로 대략 균등한 간격으로 3개소 형성되어 있지만, 일단부측 증육부(1c)의 주위 방향으로 형성되는 고경도 부위(도시하지 않음)의 수는 이것에 한정되지 않는다. 일단부측 증육부(1c)의 주위 방향으로 형성되는 고경도 부위(도시하지 않음)의 수는, 단부 증육 금속관(1')의 용도 등에 따라서 임의로 정하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')에서는, 일단부측 증육부(1c)의 길이 방향의 길이 E₁이, 일단부측 증육부(1c)에 있어서의 외주 길이(도시하지 않음)의 3배 이하이다.

본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 일단부측 증육부(1c)의 내면의 경도를 주위 방향으로 측정하고, 주위 방향의 위치에 대해 경도를 플롯한 경우에, 주위 방향으로 고경도 부위(도시하지 않음)를 나타내는 파형과, 경도가 단부 증육 금속관(1')의 내면에 있어서의 최대 경도의 95％ 미만인 부위(이하, 저경도 부위라고 호칭함)를 나타내는 파형이 교대로 나타난다. 또한, 단부 증육 금속관(1')의 일단부측 증육부(1c)의 내면의 경도를 주위 방향으로 측정하고, 주위 방향의 위치에 대해 경도를 플롯한 경우에, 고경도 부위(도시하지 않음)를 나타내는 파형과 저경도 부위(도시하지 않음)를 나타내는 파형의 조합이, 주위 방향으로 복수 나타난다. 또한, 고경도 부위(도시하지 않음)와 저경도 부위(도시하지 않음)는 상대적으로 경도가 상이하다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')을, 서스펜션 멤버, 토션 빔, 동력 전달계 샤프트 부품(드라이브 샤프트, 하프 샤프트 등)의 자동차 부품에 적용하는 경우에, 높은 강도 또는 높은 강성이 요구되는 부위에 단부 증육 금속관(1')의 고경도 부위(도시하지 않음)를 배치하는 것이 가능하다. 이에 의해, 자동차 부품의 피로 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')은, 단순한 축 압입과 같이 균일한 변형으로 증육된 금속관(1)과 비교하여 높은 강도를 갖기 때문에, 자동차의 충돌 시에 있어서의 이 자동차 부품의 변형 억제 및 피로 수명의 연장을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')을 2차 가공할 때, 저경도 부위(도시하지 않음)를 균열이 발생하기 쉬운 부위에 배치함으로써, 2차 가공 시에 균열이 발생하기 어려워지기 때문에, 바람직하다.

(제1 실시 형태, 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법)

다음으로, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법에 대해 설명한다. 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법은, 제1 공정 및 제2 공정을 가지므로, 먼저 제1 공정에 대해 설명한다.

[제1 공정]

도 4는, 금속관(1)의 외주면의 3개소를 증육하여 단부 증육 금속관(1')을 제조하는 단부 증육 금속관(1')의 제조 장치(0)의 가공 개시 전의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 단부 증육 금속관(1')의 제조 장치(0)의 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 B-B선에서의 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(1')의 제조 장치(0)는, 금형(제1 금형, 외형)(2)과, 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)(3)와, 펀치(4)를 구비한다.

금형(2)은, 단부 증육 금속관(1')의 소재인 금속관(1)을 그 내부에 수용한다. 펀치(4)는, 금형(2)에 수용된 금속관(1)의 타단부(1a)를 금형(2)에 대해 위치 결정한다. 축 압입 펀치(3)는, 금형(2)에 수용된 금속관(1)의 일단부(1b)에 삽입 관통되어, 금속관(1)의 일단부(1b)를 타단부(1a)측을 향해 축 압입한다.

금형(2)의 내면 형상 및 내경은, 금형(2)의 길이 방향의 부위에 따라 상이하다. 금형(2)의 내면 중, 금속관(1)의 타단부(1a)측에서는, 금형(2)의 내면이 금속관(1)의 외주면에 맞닿도록, 금형(2)의 내면 형상 및 내경이 정해져 있다. 한편, 금형(2)의 내면 중, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서는, 금형(2)의 내면에 증육 저지부(2a)와 증육 성형부(2b)가 형성되어 있다. 도 4에 도시한 금형(2)에서는, 금속관(1)의 일단부(1b)측에 있어서, 금형(2)의 내면에 3개의 증육 저지부(2a)와 3개의 증육 성형부(2b)가 형성되어 있다.

또한, 좌굴을 확실하게 방지하는 관점에서, 금속관(1)의 타단부(1a)측에서는, 금형(2)의 내면이 금속관(1)의 외주면 전체에 맞닿아 있는 것이 바람직하다. 그러나, 본 실시 형태의 금형(2)의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 좌굴이 발생하지 않을 정도로 금형(2)의 내면과 금속관(1)의 타단부(1a)측의 외주면이 간극을 가져도 된다.

축 압입 펀치(3) 중, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 외면 형상 및 외경은, 금속관(1)의 내주면에 맞닿도록 정해져 있다. 또한, 축 압입 펀치(3) 중, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 길이 방향의 길이는, 금속관(1)에 형성하는 일단부측 증육부(1c)의 길이 방향의 길이에 의해 정해져 있다.

증육 저지부(2a)에서는, 금형(2)의 내면이, 금속관(1)의 외주면의 금형 맞닿음부(20)에 맞닿아 있다. 이에 의해, 증육 저지부(2a)에서는, 금속관(1)의 외주면의 금형 맞닿음부(20)가 증육되지 않는다.

증육 성형부(2b)에서는, 금형(2)의 내면과, 금속관(1)의 외주면의 금형 비맞닿음부(30)에 맞닿아 있지 않다. 이에 의해, 증육 성형부(2b)에서는, 금속관(1)의 외주면의 금형 비맞닿음부(30)가 증육된다.

증육 저지부(2a)의 표면과, 금속관(1)의 외주면의 금형 맞닿음부(20) 사이의 최소 거리는, 0 초과이며 또한 금속관(1)의 두께 t₀의 0.1배 이하인 것이, 좌굴 방지를 위해 바람직하다. 또한, 축 압입 펀치(3)의 외면과 금속관(1)의 내면의 최소 거리는, 0 초과이며 또한 금속관(1)의 두께 t₀의 0.3배 이하인 것이 좌굴 방지를 위해 바람직하다.

금형(2)의 내면에 증육 저지부(2a)가 복수 형성되는 경우에는, 인접하는 2개의 증육 저지부(2a) 사이의 금형 내면 주위 방향에 관한 중심간 거리 L은, 금속관(1)의 두께 t₀의 3배 이상 20배 이하인 것이, 좌굴 방지를 위해 바람직하다.

금형(외형)(2), 축 압입 펀치(3) 및 펀치(4) 각각의 상기 이외의 구성은, 특별히 한정되지 않는다.

상술한 바와 같이 금속관(1), 금형(2), 축 압입 펀치(3) 및 펀치(4)를 배치한 상태에서, 축 압입 펀치(3)를 금속관(1)의 타단부(1a)측으로 축 압입한다. 이에 의해, 금속관(1)을 길이 방향으로 압축한다.

본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법에 의하면, 금속관(1)의 외주면의 금형 맞닿음부(20)가 금형(2)의 증육 저지부(2a)에 맞닿아 구속되어 있기 때문에, 좌굴이 방지된다.

도 5는, 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관(1')의 제조 장치(0)의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 C-C선에서의 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제1 공정 종료 후의 금속관(1)에서는, 외주면의 금형 비맞닿음부(30)가 증육됨으로써, 금속관(1)의 외주면의 금형 비맞닿음부(30)가 금형(2)의 증육 성형부(2b)에 맞닿아 있다. 도 5에서는, 금속관(1)의 외주면에 형성된 3개의 금형 비맞닿음부(30)가 증육되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 공정 후의 금속관(1)을 중간 금속관(1'')이라고 호칭한다.

[제2 공정]

다음으로, 제2 공정에 있어서, 제1 공정에 의해 제조된 중간 금속관(1'')을 길이 방향으로 압축하여 금형 맞닿음부(20)를 증육시킴으로써 단부 증육 금속관(1')을 제조한다. 즉, 제1 공정에서 증육된 금형 비맞닿음부(30)와 제2 공정에서 증육된 금형 맞닿음부(20)가 일단부측 증육부(1c)를 형성하여, 단부 증육 금속관(1')이 제조된다.

도 6은, 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관(1')의 제조 장치(0')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 D-D선에서의 단면도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제2 공정에서는, 제1 공정에서 사용한 금형(2)이 금형(제2 금형)(2')으로 치환되어 있고, 축 압입 펀치(3)가 축 압입 펀치(제2 축 압입 펀치)(3')로 치환되어 있다. 축 압입 펀치(3')는, 중간 금속관(1'')의 내주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는다.

제2 금형(2')은, 제1 금형(2)과 마찬가지로, 내면 형상 및 내경이, 제2 금형(2')의 길이 방향의 부위에 따라 상이하다.

제2 금형(2')의 내면 중, 중간 금속관(1'')의 타단부(1a)측에서는, 제1 금형과 마찬가지로, 금형(2')의 내면이 중간 금속관(1'')의 외주면에 맞닿도록, 금형(2')의 내면 형상 및 내경이 정해져 있다.

한편, 제2 금형(2')의 내면 중, 중간 금속관(1'')의 일단부(1b)측에서는, 금형(2')의 내면에 증육 저지부(2a')와 증육 성형부(2b')가 형성되어 있다. 도 6에 도시한 제2 금형(2')에서는, 중간 금속관(1'')의 일단부(1b)측에 있어서, 제2 금형(2')의 내면에 3개의 증육 저지부(2a')와 3개의 증육 성형부(2b')가 형성되어 있다.

증육 저지부(2a')에서는, 제2 금형(2')의 내면이, 제1 공정에 의해 증육된 중간 금속관(1'')의 외주면의 금형 비맞닿음부(30)에 맞닿아 있다. 이에 의해, 제2 공정에서는, 중간 금속관(1'')의 외주면의 금형 비맞닿음부(30)가 증육되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 증육 성형부(2b')에서는, 제2 금형(2')의 내면이, 중간 금속관(1'')의 외주면의 금형 맞닿음부(20)에 맞닿아 있지 않다. 이에 의해, 제2 공정에서는, 금속관(1)의 외주면의 금형 맞닿음부(20)를 증육할 수 있다.

이와 같이, 제2 공정에서는, 제1 공정에서 증육되지 않은 금형 맞닿음부(20)가 증육된다. 이때, 제1 공정에서 증육된 금형 비맞닿음부(30)는, 제2 금형(2')의 증육 저지부(2a')에 맞닿기 때문에, 중간 금속관(1'')의 좌굴을 방지할 수 있다.

또한, 제1 공정에서 증육되는 금형 비맞닿음부(30)가 단부 증육 금속관(1')의 저경도 부위(도시하지 않음)에 상당하고, 제2 공정에서 증육되는 금형 맞닿음부(20)가 단부 증육 금속관(1')의 고경도 부위(도시하지 않음)에 상당한다. 금형 맞닿음부(20)는, 제1 공정에서 증육되지 않지만, 축 압입 펀치(3)를 축 압입할 때에 발생하는 힘에 의해 금형 맞닿음부(20)의 성질이 변화되고, 그 성질의 변화에 의해, 제2 공정에서 증육될 때에 금형 맞닿음부(20)의 경도가 높아진다고 생각된다.

도 7은, 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관(1')의 제조 장치(0')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 E-E선에서의 단면도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 중간 금속관(1'')에 대해 제2 공정을 실시함으로써, 일단부(1b)측이 증육된 단부 증육 금속관(1')을 제조할 수 있다.

종래 기술에 의해 단부 증육 금속관(1')을 제조하는 경우에는, 증육률이 1.4 이상인 경우에는 좌굴이 발생하고 있었다. 한편, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법에 의하면, 증육률이 1.4 이상인 경우에도 좌굴을 일으키는 일 없이 단부 증육 금속관(1')을 제조하는 것이 가능해진다. 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법에 의하면, 증육률이 2.0 이상이라도, 좌굴을 일으키는 일 없이, 단부 증육 금속관(1')을 제조하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법에서는, 제1 공정 및 제2 공정은 냉간에서 행해진다.

(제2 실시 형태, 단부 증육 금속관(201'))

다음으로, 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')에 대해 설명한다.

도 8은, 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')을 도시하는 모식도이다. 도 2에 도시한 단부 증육 금속관(1')에서는, 단부 증육 금속관(1')의 길이 방향 전체에 걸쳐 내경 i₀이 일정한 한편, 단부 증육 금속관(1')의 일단부(1b)측의 외경 D_b가 타단부(1a)측의 외경 d₀보다 크다. 이에 비해, 도 8에 도시한 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')은, 단부 증육 금속관(201')의 길이 방향 전체에 걸쳐 외경 d₀이 일정한 한편, 단부 증육 금속관(201')의 일단부(1b)측의 내경 I_b가 타단부(1a)측의 내경 i₀보다 작음으로써, 일단부(1b)측의 두께 T가 타단부(1a)측의 두께 t₀보다 커지도록 구성되어 있다. 즉, 단부 증육 금속관(201')은, 두께가 T인 일단부측 증육부(201c)를 갖는다.

또한, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')과 마찬가지의 구성을 갖는 부분에 대해서는, 상세한 설명을 생략한다.

단부 증육 금속관(201')은, 단부 증육 금속관(1')과 마찬가지로, 금속관(1)을 소재로 하여 제조된다. 금속관(1)은, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

단부 증육 금속관(201')의 일단부(1b)측의 두께 T는, 타단부(1a)측의 두께 t₀보다 크다. 또한, 단부 증육 금속관(201')의 일단부(1b)측의 내경 I_b는, 타단부(1a)측의 내경 i₀보다 작다. 또한, 단부 증육 금속관(201')의 외경 d₀은, 단부 증육 금속관(201')의 길이 방향 전체에 걸쳐 동일하다.

또한, 단부 증육 금속관(201')은, 일단부측 증육부(201c)와 박육부(1e) 사이에, 두께가 t₀으로부터 T_a로 점증하는 테이퍼부(201f)를 갖는다.

(제2 실시 형태, 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법)

다음으로, 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법은, 제1 공정 및 제2 공정을 가지므로, 먼저 제1 공정에 대해 설명한다.

[제1 공정]

도 9는, 증육 가공을 행하기 전의, 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200)의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 F-F선에서의 단면도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200)는, 금형(외형)(202)과, 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)(203)와, 펀치(4)를 구비한다.

제1 실시 형태에 관한 금형(2)에서는, 금속관(1)의 타단부(1a)측의 내면이, 금속관(1)의 외주면에 맞닿도록 내면 형상 및 내경이 정해져 있고, 일단부(1b)측의 내면에는, 증육 저지부(2a)와 증육 성형부(2b)가 형성되어 있다. 한편, 제2 실시 형태에 관한 금형(202)에서는, 증육 저지부(2a) 및 증육 성형부(2b)가 형성되어 있지 않고, 금형(202)의 길이 방향 전체에 걸쳐, 내면이 금속관(1)의 외주면에 맞닿도록 내면 형상 및 내경이 정해져 있다.

제1 실시 형태에 관한 축 압입 펀치(3)에서는, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 외면 형상 및 외경은, 금속관(1)의 내주면에 맞닿도록 정해져 있고, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 길이 방향의 길이는, 금속관(1)에 형성하는 일단부측 증육부(1c)의 길이 방향의 길이에 의해 정해져 있다.

한편, 제2 실시 형태에 관한 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)(203)에서는, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 길이 방향의 길이가, 금속관(1)에 형성하는 일단부측 증육부(201c)의 길이 방향의 길이에 의해 정해져 있는 점에서는, 제1 실시 형태에 관한 축 압입 펀치(3)와 마찬가지이다. 그러나, 제2 실시 형태에 관한 축 압입 펀치(203)의 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 외면에는, 증육 저지부(203a)와 증육 성형부(203b)가 형성되어 있는 점이, 제1 실시 형태에 관한 축 압입 펀치(3)와는 상이하다.

축 압입 펀치(203)는, 금형(202)의 내부에 수용된 금속관(1)의 일단부(1b)의 내부에 맞닿아 삽입 설치되어, 금속관(1)의 일단부(1b)를 타단부(1a)에 향해 축 압입한다. 이와 같이 하여, 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200)는, 금속관(1)을 길이 방향으로 압축함으로써, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 일부에 있어서, 금속관(1)의 내주면에 일단부측 증육부(201c)를 형성한다.

도 9에 도시한 축 압입 펀치(203)는, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 내면에, 3개의 증육 저지부(203a)와 3개의 증육 성형부(203b)를 갖는다.

증육 저지부(203a)에서는, 축 압입 펀치(203)의 외주면이, 금속관(1)의 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부(220)에 맞닿아 있다. 이에 의해, 증육 저지부(203a)에서는, 금속관(1)의 내주면이 증육되지 않는다.

한편, 증육 성형부(203b)에서는, 축 압입 펀치(203)의 외주면이, 금속관(1)의 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)에 맞닿아 있지 않다. 이에 의해, 증육 성형부(203b)에서는, 금속관(1)의 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 증육된다.

금형(202)의 내주면과, 금속관(1)의 외주면 사이의 최소 거리는, 0 초과이며 또한 금속관(1)의 두께 t₀의 0.1배 이하인 것이, 좌굴 방지를 위해 바람직하다. 또한, 축 압입 펀치(203)의 외주면과 금속관(1)의 내주면의 최소 거리는, 0 초과이며 또한 금속관(1)의 두께 t₀의 0.3배 이하인 것이, 좌굴 방지를 위해 바람직하다.

인접하는 2개의 증육 저지부(203a) 사이의 축 압입 펀치 외면 주위 방향으로의 거리 L은, 금속관(1)의 두께 t₀의 3배 이상 20배 이하인 것이, 좌굴 방지를 위해 바람직하다.

금형(외형)(202), 축 압입 펀치(203) 및 펀치(4)의 상기 이외의 구성은, 특별히 한정되지 않는다.

상술한 바와 같이, 금속관(1), 금형(202), 축 압입 펀치(203) 및 펀치(4)를 배치한 상태에서, 축 압입 펀치(203)를 금속관(1)의 타단부(1a)측으로 축 압입한다. 이에 의해, 금속관(1)을 길이 방향으로 압축한다.

본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법에 의하면, 금속관(1)의 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부(220)가 축 압입 펀치(203)의 증육 저지부(203a)에 맞닿아 구속되어 있기 때문에, 좌굴이 방지된다.

도 10은, 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200)의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 G-G선의 단면도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 제1 공정 종료 후의 금속관(1)에서는, 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 증육됨으로써, 금속관(1)의 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 축 압입 펀치(203)의 증육 성형부(203b)에 맞닿아 있다. 도 10에서는, 금속관(1)의 내주면에 형성된 3개의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 증육되어 있다.

또한, 제1 공정 후의 금속관(1)을 중간 금속관(201'')이라고 호칭한다.

[제2 공정]

다음으로, 제2 공정에 있어서, 제1 공정에 의해 제조된 중간 금속관(201'')을 길이 방향으로 압축하여 축 압입 펀치 맞닿음부(220)를 증육함으로써 단부 증육 금속관(201')을 제조한다. 즉, 제1 공정에서 증육된 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)와 제2 공정에서 증육된 축 압입 펀치 맞닿음부(220)가 일단부측 증육부(201c)를 형성하여, 단부 증육 금속관(201')이 제조된다.

도 11은, 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 H-H선에서의 단면도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 제2 공정에서는, 금형(202)을 사용하는 점에서는 제1 공정과 마찬가지이지만, 제1 공정에서 사용한 축 압입 펀치(203)가 축 압입 펀치(제2 축 압입 펀치)(203')로 치환되어 있다.

중간 금속관(201'')의 외주면 전체가, 금형(202)의 내면에 맞닿도록, 중간 금속관(201'')이 금형(202) 내에 배치되어 있다.

제2 축 압입 펀치(203')는, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 내면에, 증육 저지부(203a')와 증육 성형부(203b')를 갖는다. 제2 축 압입 펀치(203')의 증육 저지부(203a')는, 중간 금속관(201'')의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)에 맞닿아 있다. 이에 의해, 제2 공정에서는, 중간 금속관(201'')의 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 증육되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제2 축 압입 펀치(203')의 증육 성형부(203b')는, 중간 금속관(201'')의 축 압입 펀치 맞닿음부(220)에 맞닿아 있지 않다. 이에 의해, 제2 공정에서는, 중간 금속관(201'')의 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부(220)를 증육할 수 있다.

이와 같이, 제2 공정에서는, 제1 공정에서 증육되지 않은 축 압입 펀치 맞닿음부(220)가 증육된다. 이때, 제1 공정에서 증육된 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)는, 제2 축 압입 펀치(203')의 증육 저지부(203a')에 맞닿기 때문에, 중간 금속관(201'')의 좌굴을 방지할 수 있다.

도 12는, 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 I-I선에서의 단면도이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 중간 금속관(201'')에 대해 제2 공정을 실시함으로써, 일단부(1b)측이 증육된 단부 증육 금속관(201')을 제조할 수 있다.

종래 기술에 의해 단부 증육 금속관(201')을 제조하는 경우에는, 증육률이 1.4 이상인 경우에는 좌굴이 발생하고 있었다. 한편, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법에 의하면, 증육률이 1.4 이상인 경우에도 좌굴을 일으키는 일 없이 단부 증육 금속관(201')을 제조하는 것이 가능해진다. 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법에 의하면, 증육률이 2.0 이상이어도 좌굴을 일으키는 일 없이, 단부 증육 금속관(201')을 제조하는 것이 가능하다.

(제2 실시 형태, 변형예)

본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법에서는, 금속관(1)에 내압을 가한 상태에서, 단부 증육 금속관(201')을 제조해도 된다.

도 13은, 금속관(1)에 내압을 가한 상태에서 단부 증육 금속관(201')을 제조하는 제조 장치(200'')를 도시하는 설명도이며, (a)는 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200'')의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 J-J선에서의 단면도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(201')의 제조 장치(200'')에서는, 금속관(1)의 내부에 압력 매체를 주입하기 위한 수로(12)가 펀치(204') 및 축 압입 펀치(203'')에 설치되어 있다. 펀치(203'')는, 시일 부재(13)에 의해 관 단부의 내면이 시일되어 있다. 시일 부재(13)로서는, O링 또는 메탈 시일 등을 사용할 수 있다.

도 13에 도시한 바와 같이, 금속관(1)의 내부에 압력 매체를 주입함으로써, 금속관(1)에 내압이 가해진다. 이에 의해, 축 압입 펀치(203'')를 사용하여 금속관(1)을 일단부(1b)측으로부터 타단부(1a)측으로 축 압입할 때, 금속관(1)이 그 내주면측으로 좌굴하는 것을 억제할 수 있다.

압력 매체로서는 액체를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 물을 들 수 있다.

(제3 실시 형태, 단부 증육 금속관(301'))

다음으로, 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301')에 대해 설명한다.

도 14는, 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301')을 도시하는 모식도이다. 도 2에 도시한 단부 증육 금속관(1')에서는, 일단부(1b)측의 외경 D_b가 타단부(1a)측의 외경 d₀보다 크다. 도 14에 도시한 단부 증육 금속관(301')은, 일단부(1b)측의 구성이 단부 증육 금속관(1')과 마찬가지이다. 한편, 단부 증육 금속관(301')은 타단부(1a)측의 구성이 단부 증육 금속관(1')과는 달리, 타단부(1a)측의 외경 D_a가 길이 방향의 중앙부(1d)의 외경 d₀보다 크다. 즉, 단부 증육 금속관(301')은, 일단부측 증육부(1c) 외에도, 타단부(1a)측에 타단부측 증육부(제2 증육부)(301c)를 갖는다.

또한, 단부 증육 금속관(301')은, 박육부(1e)와 타단부측 증육부(301c) 사이에, 두께가 t₀으로부터 T_a로 점증하는 테이퍼부(제2 테이퍼부)(301f)를 갖는다.

또한, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1') 및 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')과 마찬가지의 구성을 갖는 부분에 대해서는, 상세한 설명을 생략한다.

단부 증육 금속관(301')은, 단부 증육 금속관(1') 및 단부 증육 금속관(201')과 마찬가지로, 금속관(1)을 소재로 하여 제조된다. 금속관(1)은, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

단부 증육 금속관(301')의 일단부측 증육부(1c)의 두께 T 및 타단부측 증육부(301c)의 두께 T_a는, 중앙부(1d)(박육부(1e))의 두께 t₀보다 크다. 또한, 상술한 바와 같이, 단부 증육 금속관(301')의 일단부측 증육부(1c)의 외경 D_b 및 타단부측 증육부(301c)의 외경 D_a는, 중앙부(1d)(박육부(1e))의 외경 d₀보다 크다. 한편, 단부 증육 금속관(301')의 일단부측 증육부(1c)의 내경, 타단부측 증육부(301c)의 내경 및 중앙부(1d)(박육부(1e))의 내경은 모두 i₀이며, 동일한 크기이다.

타단부측 증육부(301c)의 두께 T_a를, 중앙부(1d)(박육부(1e))의 두께 t₀으로 나눔으로써 얻어지는 비율(증육률)인 T_a/t₀은, 1.2 이상인 것이 바람직하다.

T_a/t₀은, 보다 바람직하게는 1.4 이상이고, 더욱 바람직하게는 2.0 이상이다.

단부 증육 금속관(301')에 있어서, 일단부측 증육부(1c)의 두께 T와 타단부측 증육부(301c)의 두께 T_a는 동일한 크기여도 되고, 상이한 크기여도 된다. 즉, 단부 증육 금속관(301')에 있어서, 일단부측 증육부(1c)의 외경 D_b와 타단부측 증육부(301c)의 외경 D_a는 동일한 크기여도 되고, 상이한 크기여도 된다.

또한, 단부 증육 금속관(301')에 있어서, 일단부측 증육부(1c)의 길이 방향의 길이 E_b와, 타단부측 증육부(301c)의 길이 방향의 길이 E_a는 동일한 크기여도 되고, 상이한 크기여도 된다.

단부 증육 금속관(301')에서는, 일단부측 증육부(1c)의 길이 방향의 길이 E_b가 일단부측 증육부(1c)의 외주 길이(도시하지 않음)의 3배 이하이다. 또한, 단부 증육 금속관(301')에서는, 타단부측 증육부(301c)의 길이 방향의 길이 E_a가, 타단부측 증육부(301c)의 외주 길이(도시하지 않음)의 3배 이하이다.

타단부측 증육부(301c)가 고경도 부위(도시하지 않음)와 저경도 부위(도시하지 않음)를 주위 방향으로 교대로 갖는 점은, 일단부측 증육부(1c)와 마찬가지이다.

(제3 실시 형태, 단부 증육 금속관(301')의 제조 방법)

다음으로, 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301')의 제조 방법에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301')의 제조 방법은, 제1 공정 및 제2 공정을 가지므로, 먼저 제1 공정에 대해 설명한다.

[제1 공정]

도 15는, 증육 가공을 행하기 전의, 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301')의 제조 장치(300)의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 금속관(1)의 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 K-K선에서의 단면도이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(301')의 제조 장치(300)는, 금형(외형)(302)과, 금속관(1)의 일단부(1b)측에 사용하는 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)(3)와, 금속관(1)의 타단부(1a)측에 사용하는 축 압입 펀치(제3 축 압입 펀치)(303)를 구비한다.

제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 장치(0)에서는, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 내면에 축 압입 펀치(3)가 삽입 설치되고, 타단부(1a)측의 내면에 펀치(4)가 삽입 설치되어 있다. 한편, 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301')의 제조 장치(300)에서는, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 내면에 축 압입 펀치(3)가 삽입 설치되고, 타단부(1a)측에 축 압입 펀치(303)가 삽입 설치되어 있다.

또한, 제1 실시 형태에 관한 금형(2)에서는, 증육 저지부(2a)와 증육 성형부(2b)가 금속관(1)의 일단부(1b)측에만 형성되어 있다. 한편, 제3 실시 형태에 관한 금형(제1 금형)(302)에서는, 금속관(1)의 일단부(1b)측에 증육 저지부(2a)와 증육 성형부(2b)가 형성되어 있는 것 외에도, 타단부(1a)측에 증육 저지부(312a)와 증육 성형부(312b)가 형성되어 있다.

제3 실시 형태에 관한 금형(302)의 일단부(1b)측의 구성은, 제1 실시 형태에 관한 금형(2)의 일단부(1b)측의 구성과 마찬가지의 구성을 갖는다.

한편, 금형(302)의 타단부(1a)측의 구성은, 금형(2)의 일단부(1b)측의 구성과는 달리, 증육 저지부(302a)와 증육 성형부(302b)가 형성되어 있다.

도 15에 도시하는 금형(302)에서는, 금속관(1)의 일단부(1b)측에 3개의 증육 저지부(2a)와 3개의 증육 성형부(2b)가 형성되어 있고, 타단부(1a)측에 3개의 증육 저지부(302a)와 3개의 증육 성형부(302b)가 형성되어 있다.

제3 실시 형태에 관한 축 압입 펀치(3, 303)는, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 외면 형상 및 외경이, 금속관(1)의 내주면에 맞닿도록 정해져 있다.

상술한 바와 같이 금속관(1), 금형(302) 및 축 압입 펀치(3, 303)를 배치한 상태에서, 축 압입 펀치(3)를 금속관(1)의 타단부(1a)측으로 축 압입하고, 축 압입 펀치(303)를 금속관(1)의 일단부(1b)측으로 축 압입한다. 이에 의해, 금속관(1)을 길이 방향으로 압축한다.

도 16은 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관(301')의 제조 장치(300)의 상태를 도시하는 설명도이며, 도 16은 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 L-L선에서의 단면도이다.

본 실시 형태의 제1 공정에 의해, 도 16에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서, 금속관(1)의 금형 비맞닿음부(30)를 증육할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 제1 공정에 의해, 금속관(1)의 타단부(1a)측에서도, 금속관(1)의 금형 비맞닿음부(30)를 증육할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 제1 공정에 의해, 금속관(1)의 일단부(1b)측에 일단부측 증육부(1c)를 형성함과 함께, 타단부(1a)측에 타단부측 증육부(301c)를 형성할 수 있다.

그때, 금속관(1)의 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측의 금형 맞닿음부(20)는, 금형(2)의 증육 저지부(2a) 및 금형(302)의 증육 저지부(302a)에 맞닿아 구속되어 있기 때문에, 좌굴이 방지된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 공정 후의 금속관(1)을 중간 금속관(301'')이라고 호칭한다.

[제2 공정]

다음으로, 제2 공정에 있어서, 제1 공정에 의해 제조된 중간 금속관(301'')을 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측으로부터 길이 방향으로 압축하여, 금형 맞닿음부(20)를 증육시킴으로써 단부 증육 금속관(301')을 제조한다. 즉, 제1 공정에서 증육된 금형 비맞닿음부(30)와 제2 공정에서 증육된 금형 맞닿음부(20)가 일단부측 증육부(1c), 타단부측 증육부(301c)를 형성하고, 단부 증육 금속관(301')이 제조된다.

도 17은, 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관(301')의 제조 장치(300')의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 횡단면도, (b)는 (a)의 M-M선에서의 단면도이다.

제1 실시 형태의 제2 공정에서는 금형(2'), 축 압입 펀치(3') 및 펀치(4)를 사용하지만, 본 실시 형태의 제2 공정에서는, 도 17에 도시한 바와 같이, 금형(제2 금형)(302'), 축 압입 펀치(제2 축 압입 펀치)(3') 및 축 압입 펀치(제4 축 압입 펀치)(303')를 사용한다.

본 실시 형태에 관한 금형(302')과 제1 실시 형태에 관한 금형(2')은, 일단부(1b)측에 있어서 동일한 구성을 갖는다. 한편, 본 실시 형태에 관한 금형(302')은, 제1 실시 형태에 관한 금형(2')과는 달리, 타단부(1a)측에도 증육 저지부(302a') 및 증육 성형부(302b')가 형성되어 있다.

증육 저지부(302a')에서는, 금형(302')의 내면이 중간 금속관(301'')의 외주면의 금형 비맞닿음부(30)에 맞닿아 있다. 한편, 증육 성형부(302b')에서는, 금형(302')의 내면이 중간 금속관(301'')의 외주면의 금형 맞닿음부(20)에 맞닿아 있지 않다.

도 18은 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관(301')의 제조 장치(300')의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 N-N선에서의 단면도이다.

도 18에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 제2 공정에 의해, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 금형 맞닿음부(20)뿐만 아니라, 타단부(1a)측의 금형 맞닿음부(20)도 증육할 수 있다. 이에 의해, 일단부(1b)측뿐만 아니라 타단부(1a)측도 증육된 단부 증육 금속관(301')이 제조된다.

또한, 제1 공정에 있어서, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서 축 압입 펀치(3)를 사용하고, 타단부(1a)측에서 축 압입 펀치(303)를 사용하는 경우에 대해 설명하였지만, 금속관(1)의 양단부에 일단부측 증육부(1c)(또는 타단부측 증육부(301c))를 형성하는 경우에는, 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측의 양방에서 축 압입 펀치(3)(또는 축 압입 펀치(303))를 사용해도 된다. 또한, 제1 공정에서 사용하는 금형(302)에서는, 일단부(1b)측에 증육 저지부(2a) 및 증육 성형부(2b)가 형성되어 있고, 타단부(1a)측에 증육 저지부(302a) 및 증육 성형부(302b)가 형성되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측의 양방에 증육 저지부(2a) 및 증육 성형부(2b)(또는 증육 저지부(302a) 및 증육 성형부(302b))가 형성되어 있어도 된다.

마찬가지로, 금속관(1)의 양단부에 일단부측 증육부(1c)(또는 타단부측 증육부(301c))를 형성하는 경우에는, 제2 공정에 있어서, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서 축 압입 펀치(3')를 사용하고, 타단부(1a)측에서 축 압입 펀치(303')를 사용하는 경우에 대해 설명하였지만, 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측의 양방에서 축 압입 펀치(3')(또는 축 압입 펀치(303'))를 사용해도 된다. 또한, 제2 공정에서 사용하는 금형(302')에서는, 일단부(1b)측에 증육 저지부(2a') 및 증육 성형부(2b')가 형성되어 있고, 타단부(1a)측에 증육 저지부(302a') 및 증육 성형부(302b')가 형성되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측의 양방에 증육 저지부(2a') 및 증육 성형부(2b')(또는 증육 저지부(302a') 및 증육 성형부(302b'))가 형성되어 있어도 된다.

(제4 실시 형태, 단부 증육 금속관(401'))

다음으로, 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(401')에 대해 설명한다.

도 19는 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(401')을 도시하는 모식도이다. 도 8에 도시한 단부 증육 금속관(201')에서는, 일단부(1b)측의 내경 I_b가 타단부(1a)측의 내경 i₀보다 작다. 도 19에 도시한 단부 증육 금속관(401')은, 일단부(1b)측의 구성이 단부 증육 금속관(201')과 마찬가지이다. 한편, 단부 증육 금속관(401')의 타단부(1a)측의 구성은 단부 증육 금속관(201')과는 달리, 타단부(1a)측의 내경 I_a가 중앙부(1d)의 내경 i₀보다 작다. 즉, 단부 증육 금속관(401')은 일단부측 증육부(201c) 외에도, 타단부(1a)측에 타단부측 증육부(제2 증육부)(401c)를 갖는다.

또한, 단부 증육 금속관(401')은, 박육부(1e)와 타단부측 증육부(401c) 사이에, 두께가 t₀으로부터 T_a로 점증하는 테이퍼부(제2 테이퍼부)(401f)를 갖는다.

또한, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1'), 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201') 및 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301')과 마찬가지의 구성을 갖는 부분에 대해서는, 상세한 설명을 생략한다.

단부 증육 금속관(401')은, 단부 증육 금속관(1'), 단부 증육 금속관(201') 및 단부 증육 금속관(301')과 마찬가지로, 금속관(1)을 소재로 하여 제조된다. 금속관(1)은, 제1 실시 형태∼제3 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

단부 증육 금속관(401')의 일단부측 증육부(201c)의 두께 T 및 타단부측 증육부(401c)의 두께 T_a는, 중앙부(1d)(박육부(1e))의 두께 t₀보다 크다. 또한, 상술한 바와 같이, 단부 증육 금속관(401')의 일단부측 증육부(201c)의 내경 I_b 및 타단부측 증육부(401c)의 내경 I_a는, 중앙부(1d)(박육부(1e))의 내경 i₀보다 작다. 한편, 단부 증육 금속관(401')의 일단부측 증육부(201c)의 외경, 타단부측 증육부(401c)의 외경 및 중앙부(1d)(박육부(1e))의 외경은 모두 d₀이며, 동일한 크기이다.

단부 증육 금속관(401')에 있어서, 일단부측 증육부(201c)의 두께 T와 타단부측 증육부(401c)의 두께 T_a는 동일한 크기여도 되고, 상이한 크기여도 된다. 즉, 단부 증육 금속관(401')에 있어서, 일단부측 증육부(201c)의 내경 I_b와 타단부측 증육부(401c)의 내경 I_a는 동일한 크기여도 되고, 상이한 크기여도 된다.

또한, 단부 증육 금속관(401')에 있어서, 일단부측 증육부(201c)의 길이 방향의 길이 E_b와, 타단부측 증육부(401c)의 길이 방향의 길이 E_a는 동일한 크기여도 되고, 상이한 크기여도 된다.

타단부측 증육부(401c)가 고경도 부위(도시하지 않음)와 저경도 부위(도시하지 않음)를 주위 방향으로 교대로 갖는 점은, 일단부측 증육부(201c)와 마찬가지이다.

(제4 실시 형태, 단부 증육 금속관(401')의 제조 방법)

다음으로, 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(401')의 제조 방법에 대해 설명한다. 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(401')의 제조 방법은, 제1 공정 및 제2 공정을 가지므로, 먼저 제1 공정에 대해 설명한다.

[제1 공정]

도 20은, 증육 가공을 행하기 전의, 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(401')의 제조 장치(400)의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 O-O선에서의 단면도이다.

도 20에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(401')의 제조 장치(400)는, 금형(402), 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)(203) 및 축 압입 펀치(제3 축 압입 펀치)(403)를 구비한다.

본 실시 형태에 관한 금형(402)의 일단부(1b)측의 구성은, 제2 실시 형태에 관한 금형(202)의 일단부(1b)측의 구성과 마찬가지이다. 한편, 본 실시 형태에 관한 금형(402)의 타단부(1a)측의 구성은, 제2 실시 형태에 관한 금형(202)의 타단부(1a)측의 구성과는 달리, 축 압입 펀치(403)와 감합하도록 구성되어 있다.

축 압입 펀치(403)는, 증육 저지부(403a)와 증육 성형부(403b)를 갖는다. 축 압입 펀치(403)의 증육 저지부(403a)는, 금속관(1)의 축 압입 펀치 맞닿음부(220)에 맞닿아 있다. 한편, 축 압입 펀치(403)의 증육 성형부(403b)는, 금속관(1)의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)에 맞닿아 있지 않다.

도 20에 도시한 축 압입 펀치(403)에서는, 3개의 증육 저지부(403a) 및 3개의 증육 성형부(403b)를 갖는다.

상술한 바와 같이 하여 금속관(1) 및 단부 증육 금속관(401')의 제조 장치(400)가 배치된 상태에서, 축 압입 펀치(203)를 타단부(1a)측에 축 압입하고, 축 압입 펀치(403)를 일단부(1b)측으로 축 압입한다.

도 21은, 제1 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관(401')의 제조 장치(400)의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 P-P선에서의 단면도이다.

도 21에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(401')의 제조 방법의 제1 공정에 의하면, 금속관(1)의 일단부(1b)측의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)뿐만 아니라, 타단부(1a)측의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)도 증육할 수 있다. 즉, 금속관(1)의 일단부(1b)측에 일단부측 증육부(201c)가 형성될 뿐만 아니라, 타단부(1a)측에도 타단부측 증육부(401c)가 형성된다.

또한, 제1 공정 후의 금속관(1)을 중간 금속관(401'')이라고 호칭한다.

[제2 공정]

다음으로, 제2 공정에 있어서, 제1 공정에 있어서 제조된 중간 금속관(401'')을 길이 방향으로 압축하여 축 압입 펀치 맞닿음부(220)를 증육함으로써 단부 증육 금속관(401')을 제조한다.

도 22는, 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관(401')의 제조 장치(400')의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 Q-Q선에서의 단면도이다.

도 22에 도시한 바와 같이, 제2 공정에서는 금형(402)을 사용하는 점에서는 제1 공정과 마찬가지이지만, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서 축 압입 펀치(제2 축 압입 펀치)(203')를 사용하고, 타단부(1a)측에서 축 압입 펀치(제4 축 압입 펀치)(403')를 사용하는 점에서 제1 공정과 상이하다.

축 압입 펀치(403')는, 증육 저지부(403a') 및 증육 성형부(403b')를 갖는다. 증육 저지부(403a')는, 중간 금속관(401'')의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)에 맞닿아 있다. 한편, 증육 성형부(403b')는, 중간 금속관(401'')의 축 압입 펀치 맞닿음부(220)에 맞닿아 있지 않다.

상술한 바와 같이 배치된 상태에서, 축 압입 펀치(203')를 타단부(1a)측으로 축 압입하고, 축 압입 펀치(403')를 일단부(1b)측으로 축 압입한다.

도 23은, 제2 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관(401')의 제조 장치(400')의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 타단부(1a)측에 있어서의 길이 방향의 단면도이고, (b)는 (a)에 있어서의 R-R선에서의 단면도이다.

도 23에 도시한 바와 같이, 제2 공정을 행함으로써, 금속관(1)의 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측에 있어서 축 압입 펀치 맞닿음부(220)가 증육된다. 이에 의해, 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측이 증육된 단부 증육 금속관(401')이 제조된다.

또한, 금속관(1)의 양단부에 일단부측 증육부(201c)(또는 타단부측 증육부(401c))를 형성하는 경우에는, 제1 공정에 있어서, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서 축 압입 펀치(203)를 사용하고, 타단부(1a)측에서 축 압입 펀치(403)를 사용하는 경우에 대해 설명하였지만, 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측의 양방에서 축 압입 펀치(203)(또는 축 압입 펀치(403))를 사용해도 된다.

마찬가지로, 금속관(1)의 양단부에 일단부측 증육부(201c)(또는 타단부측 증육부(401c))를 형성하는 경우에는, 제2 공정에 있어서, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서 축 압입 펀치(203')를 사용하고, 타단부(1a)측에서 축 압입 펀치(403')를 사용하는 경우에 대해 설명하였지만, 일단부(1b)측 및 타단부(1a)측의 양방에서 축 압입 펀치(203')(또는 축 압입 펀치(403'))를 사용해도 된다.

(제5 실시 형태, 단부 증육 금속관(501'))

다음으로, 제5 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')에 대해 설명한다.

도 24는 제5 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')을 도시하는 모식도이다. 도 2에 도시한 단부 증육 금속관(1')에서는, 일단부(1b)측의 외경 D_b가 타단부(1a)측의 외경 d₀보다 큰 한편, 일단부(1b)측의 내경 i₀은 타단부(1a)측의 내경 i₀과 동일한 크기이다. 또한, 도 8에 도시한 단부 증육 금속관(201')에서는, 일단부(1b)측의 내경 I_b가 타단부(1a)측의 내경 i₀보다 작은 한편, 일단부(1b)측의 외경 d₀은 타단부(1a)측의 외경 d₀과 동일한 크기이다. 한편, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')에서는, 일단부(1b)측의 외경 D_b가 타단부(1a)측의 외경 d₀보다 크고, 일단부(1b)측의 내경 I_b가 타단부(1a)측의 내경 i₀보다 작다. 즉, 단부 증육 금속관(501')은, 일단부(1b)측에 일단부측 증육부(501c)를 갖는다.

또한, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1'), 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201'), 제3 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(301') 및 제4 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(401')과 마찬가지의 구성을 갖는 부분에 대해서는, 상세한 설명을 생략한다.

단부 증육 금속관(501')은, 단부 증육 금속관(1'), 단부 증육 금속관(201'), 단부 증육 금속관(301') 및 단부 증육 금속관(401')과 마찬가지로, 금속관(1)을 소재로 하여 제조된다. 금속관(1)은, 제1 실시 형태∼제4 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')에서는, 일단부측 증육부(501c)의 외경 D_b가 타단부(1a)(박육부(1e))측의 외경 D_a보다 크고, 일단부측 증육부(501c)의 내경 I_b가 타단부(1a)(박육부(1e))측의 내경 i₀보다 작다. 즉, 본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')에서는, 일단부(1b)측에서 금속관(1)의 내주면과 외주면의 양방이 증육되어 있다. 그 때문에, 단부 증육 금속관(501')의 일단부측 증육부(501c)의 두께 T_b는, 타단부(1a)(박육부(1e))측의 두께 t₀보다 크다.

또한, 단부 증육 금속관(501')은, 일단부측 증육부(501c)와 박육부(1e) 사이에, 두께가 t₀으로부터 T_b로 점증하는 테이퍼부(501f)를 갖는다.

일단부측 증육부(501c)의 두께 T_b를, 박육부(1e)의 두께 t₀으로 나눔으로써 얻어지는 비율인 T_b/t₀은, 1.2 이상인 것이 바람직하다. T_b/t₀은, 보다 바람직하게는 1.4 이상이고, 더욱 바람직하게는 2.0 이상이다.

일단부측 증육부(501c)는 일단부측 증육부(1c)와 마찬가지로, 고경도 부위(도시하지 않음)와 저경도 부위(도시하지 않음)를 주위 방향으로 교대로 갖는다.

(제5 실시 형태, 단부 증육 금속관(501')의 제조 방법)

다음으로, 제5 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')의 제조 방법에 대해 설명한다. 제5 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')의 제조 방법은 제1 공정 및 제2 공정을 가지므로, 먼저 제1 공정에 대해 설명한다.

[제1 공정]

도 25는, 증육 가공을 행하기 전의 제5 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')의 제조 장치(500)의 상태를 도시하는 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 S-S선에서의 단면도이다.

도 25에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(501')의 제조 장치(500)는, 금형(502), 축 압입 펀치(503) 및 펀치(4)를 구비한다.

제5 실시 형태에 관한 금형(제1 금형)(502)은, 일단부(1b)측에 증육 저지부(502a)와 증육 성형부(502b)를 갖는다. 증육 저지부(502a)는, 금형 맞닿음부(20)에 맞닿아 있다. 증육 성형부(502b)는, 금형 비맞닿음부(30)에 맞닿아 있지 않다. 도 25에 도시한 금형(502)은, 3개의 증육 저지부(502a)와 3개의 증육 성형부(502b)를 갖는다.

제5 실시 형태에 관한 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)(503)는, 일단부(1b)측에 증육 저지부(503a)와 증육 성형부(503b)를 갖는다. 증육 저지부(503a)는, 축 압입 펀치 맞닿음부(220)에 맞닿아 있다. 증육 성형부(503b)는, 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)에 맞닿아 있지 않다. 도 25에 도시한 축 압입 펀치(503)는, 3개의 증육 저지부(503a)와 3개의 증육 성형부(503b)를 갖는다.

단부 증육 금속관(501')의 제조 장치(500)를 구성하는 펀치(4)는, 제1 실시 형태에 관한 펀치(4)와 마찬가지의 구성을 가지므로, 상세한 설명은 생략한다.

금속관(1), 금형(502), 축 압입 펀치(503) 및 펀치(4)가 상술한 바와 같이 배치된 상태에서, 축 압입 펀치(503)를 타단부(1a)측으로 축 압입한다.

도 26은, 제1 공정이 종료된 시점에 있어서의 단부 증육 금속관(501')의 제조 장치(500)의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 T-T선에서의 단면도이다.

도 26에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 제1 공정에 의해, 금속관(1)의 일단부(1b)측에서는, 금형 비맞닿음부(30) 및 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 증육되는 한편, 금형 맞닿음부(20) 및 축 압입 펀치 맞닿음부(220)가 증육되지 않는다.

또한, 제1 공정 후의 금속관(1)을 중간 금속관(501'')이라고 호칭한다.

[제2 공정]

다음으로, 제2 공정에 있어서, 제1 공정에 의해 제조된 중간 금속관(501'')을 길이 방향으로 압축하여 금형 맞닿음부(20) 및 축 압입 펀치 맞닿음부(220)를 증육함으로써, 단부 증육 금속관(501')을 제조한다.

도 27은, 제2 공정을 개시하기 전의 단부 증육 금속관(501')의 제조 장치(500')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 U-U선에서의 단면도이다.

도 27에 도시한 바와 같이, 단부 증육 금속관(501')의 제조 장치(500')는, 금형(제2 금형)(502'), 축 압입 펀치(제2 축 압입 펀치)(503') 및 펀치(4)를 구비한다.

금형(502')은, 일단부(1b)측에 증육 저지부(502a') 및 증육 성형부(502b')를 갖는다. 증육 저지부(502a')는, 금형 비맞닿음부(30)에 맞닿아 있다. 증육 성형부(502b')는, 금형 맞닿음부(20)에 맞닿아 있지 않다.

축 압입 펀치(503')는, 일단부(1b)측에 증육 저지부(503a') 및 증육 성형부(503b')를 갖는다. 증육 저지부(503a')는, 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)에 맞닿아 있다. 증육 성형부(503b')는, 축 압입 펀치 맞닿음부(220)에 맞닿아 있지 않다.

펀치(4)는, 제1 실시 형태에 관한 펀치(4)와 마찬가지의 구성을 가지므로 상세한 설명을 생략한다.

금속관(1), 금형(502'), 축 압입 펀치(503') 및 펀치(4)가 상술한 바와 같이 배치된 상태에서, 축 압입 펀치(503')를 타단부(1a)측으로 축 압입한다.

도 28은, 제2 공정이 종료된 시점에서의 단부 증육 금속관(501')의 제조 장치(500')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 V-V선에서의 단면도이다.

도 28에 도시한 바와 같이, 제2 공정을 실시함으로써, 중간 금속관(501'')의 일단부(1b)측에 있어서 금형 맞닿음부(20) 및 축 압입 펀치 맞닿음부(220)가 증육되고, 금형 비맞닿음부(30) 및 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 증육되지 않는다. 이에 의해, 단부 증육 금속관(501')이 제조된다.

본 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(501')의 제조 방법에 의하면, 좌굴을 일으키는 일 없이, 금속관(1)의 일단부(1b)측에 있어서 내면측 및 외면측을 증육하여, 단부 증육 금속관(501')을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 구성의 변경, 조합 등도 포함된다. 또한, 각 실시 형태에서 나타낸 구성의 각각을 적절하게 조합하여 이용할 수 있는 것은 물론이다.

예를 들어, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법의 제1 공정에서는, 내면에 3개의 증육 저지부(2a)와 3개의 증육 성형부(2b)가 형성되어 있는 금형(2)을 사용하였다. 그러나, 제1 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(1')의 제조 방법의 제1 공정에 사용하는 금형(2)은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 29에 도시한 단부 증육 금속관의 제조 장치(600)는 내면에 4개의 증육 저지부(602a)와 4개의 증육 성형부(602b)가 형성되어 있는 금형(602)을 구비한다.

금형(602)을 사용하여 금속관(1)에 대해 제1 공정을 행한 후의 상태를 도 30에 도시한다. 도 30에 도시한 바와 같이, 중간 금속관(601'')에서는, 주위 방향으로 4개소 설치되어 있는 금형 비맞닿음부(30)가 증육되어 있다. 한편, 중간 금속관(601'')에서는, 주위 방향으로 4개소 설치되어 있는 금형 맞닿음부(20)가 증육되어 있지 않다.

도 31은, 제2 공정을 행하기 전의 단부 증육 금속관(601')의 제조 장치(600')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 Y-Y선에서의 단면도이다.

도 31에 도시한 바와 같이, 금형(제2 금형)(602')은, 중간 금속관(601'')의 일단부(1b)측에 있어서, 4개의 증육 저지부(602a')와 4개의 증육 성형부(602b')를 갖는다. 도 31에 도시한 상태로부터, 축 압입 펀치(3')를 타단부(1a)측으로 축 압입한다.

도 32는, 제2 공정을 행한 후의 단부 증육 금속관(601')의 제조 장치(600')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측에 있어서의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 Z-Z선에서의 단면도이다.

도 32에 도시한 바와 같이, 제2 공정에 의해, 중간 금속관(601'')의 금형 맞닿음부(20)가 증육되어, 단부 증육 금속관(601')이 제조된다.

제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법의 제1 공정에서는, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 내면에, 3개의 증육 저지부(203a)와 3개의 증육 성형부(203b)를 갖는 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)(203)를 사용하였다. 그러나, 제2 실시 형태에 관한 단부 증육 금속관(201')의 제조 방법의 제1 공정에 사용하는 제1 축 압입 펀치(203)는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 33에 도시한 바와 같이, 금속관(1)에 삽입 설치되는 부분의 내면에, 4개의 증육 저지부(703a)와 4개의 증육 성형부(703b)를 갖는 제1 축 압입 펀치(703)를 사용할 수 있다.

제1 축 압입 펀치(703)를 사용하여 제1 공정을 행한 후의 상태를 도 34에 도시한다. 도 34에 도시한 바와 같이, 금속관(1)에 제1 공정을 실시함으로써, 일단부(1b)측의 4개의 축 압입 펀치 비맞닿음부(230)가 증육되어, 중간 금속관(701'')이 제조된다.

도 35는, 제2 공정을 행하기 전의 단부 증육 금속관(701')의 제조 장치(700')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 C'-C'선에서의 단면도이다.

도 35에 도시한 바와 같이, 축 압입 펀치(제2 축 압입 펀치)(703')는, 중간 금속관(701'')의 일단부(1b)측에 있어서, 4개의 증육 저지부(703a')와 4개의 증육 성형부(703b')를 갖는다. 도 35에 도시한 상태로부터, 축 압입 펀치(703')를 타단부(1a)측으로 축 압입한다.

도 36은, 제2 공정을 행한 전의 단부 증육 금속관(701')의 제조 장치(700')의 상태를 도시한 설명도이며, (a)는 일단부(1b)측의 길이 방향의 단면도, (b)는 (a)의 D'-D'선에서의 단면도이다.

도 36에 도시한 바와 같이, 제2 공정에 의해, 중간 금속관(701'')의 축 압입 펀치 맞닿음부(220)가 증육되어, 단부 증육 금속관(701')이 제조된다.

상기 각 실시 형태에 의하면, 좌굴부를 갖지 않고, 길이 방향의 적어도 일단부가 큰 증육률로 증육된 단부 증육 금속관 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

0, 0', 200, 200', 300, 300', 400, 400', 500, 500' : 단부 증육 금속관의 제조 장치
1 : 금속관
1c, 201c, 501c : 일단부측 증육부(제1 증육부)
301c, 401c : 타단부측 증육부(제2 증육부)
1', 201', 301', 401', 501' : 단부 증육 금속관
1e : 박육부
1f : 테이퍼부(제1 테이퍼부)
301f, 401f : 테이퍼부(제2 테이퍼부)
2, 202, 302, 402, 502, 602 : 금형(제1 금형)
2', 302', 502', 602' : 금형(제2 금형)
4 : 펀치
3, 203, 403, 403', 503, 503', 603, 603', 703 : 축 압입 펀치(제1 축 압입 펀치)
3', 203', 503', 703' : 축 압입 펀치(제2 축 압입 펀치)
303, 403 : 축 압입 펀치(제3 축 압입 펀치)
303', 403' : 축 압입 펀치(제4 축 압입 펀치)

Claims

길이 방향을 따라 본 경우에,
두께가 t₀인 박육부와,
일단부에 형성되고, 상기 두께가 t₀보다 큰 T인 제1 증육부와,
상기 박육부와 상기 제1 증육부 사이에 형성되고, 상기 두께가 t₀으로부터 T로 점증하는 제1 테이퍼부
를 갖고,
상기 제1 증육부의 내면의 경도를 주위 방향으로 측정하고, 상기 주위 방향의 위치에 대해 상기 경도를 플롯하였을 때, 상기 주위 방향에 있어서의 최대 경도의 95％ 이상의 경도를 갖는 고경도 부위를 나타내는 파형과 상기 최대 경도의 95％ 미만의 경도를 갖는 저경도 부위를 나타내는 파형이 교대로 나타나고, 또한 상기 고경도 부위를 나타내는 파형과 상기 저경도 부위를 나타내는 파형의 조합이 복수 나타나는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관.
제1항에 있어서,
상기 제1 증육부의 상기 두께 T가, 상기 박육부의 상기 두께 t₀의1.2배 이상인
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 증육부의 상기 길이 방향의 길이가, 상기 제1 증육부의 외주 길이의 3배 이하인
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 길이 방향을 따라 본 경우에,
타단부에 형성되고, 상기 두께가 t₀보다 큰 T_a인 제2 증육부와,
상기 박육부와 상기 제2 증육부 사이에 형성되고, 상기 두께가 t₀으로부터 T_a로 점증하는 제2 테이퍼부
를 더 갖는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관.
제4항에 있어서,
상기 제2 증육부의 상기 두께 T_a가, 상기 박육부의 상기 두께 t₀의 1.2배 이상인
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제2 증육부의 상기 길이 방향의 길이가, 상기 제2 증육부의 외주 길이의 3배 이하인
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관.
금속관의 일단부를 타단부를 향해 축 압입하여 단부 증육 금속관을 제조하는 방법이며,
상기 금속관을 길이 방향을 따라 본 경우에,
상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는 제1 축 압입 펀치가 삽입 관통되고, 또한 상기 금속관의 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 외주면이 제1 금형의 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고, 또한,
상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿도록 상기 금속관이 상기 제1 금형 내에 배치된 상태에서,
상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 금형 비맞닿음부를 증육하는 제1 공정과,
상기 금속관의 상기 일단부측에서, 제2 축 압입 펀치가 삽입 관통되고, 또한 상기 금속관의 상기 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 외주면이 제2 금형의 내면에 대해 비접촉인 한편, 상기 금속관의 상기 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿은 상태이고, 또한
상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿도록 상기 금속관이 상기 제2 금형 내에 배치된 상태에서,
상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 금형 맞닿음부를 증육하는 제2 공정
을 갖는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체를 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿게 하는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 제1 금형에 대해 위치 결정되어 있는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체를 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿게 하는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 제2 금형에 대해 위치 결정되어 있는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서,
상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는 제3 축 압입 펀치가 삽입 관통되어 있고, 또한 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고,
상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제3 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하고,
상기 제2 공정에 있어서,
상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는 제4 축 압입 펀치가 삽입 관통되어 있고, 또한 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 비접촉 상태이고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 대해 맞닿아 있고,
상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제4 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
금속관의 외주면 전체가 금형의 내면에 맞닿도록, 상기 금속관이 상기 금형 내에 배치된 상태에서 상기 금속관의 일단부를 타단부를 향해 축 압입함으로써, 단부 증육 금속관을 제조하는 방법이며,
상기 금속관을 길이 방향을 따라 본 경우에,
상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제1 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제1 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태에서, 상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부를 증육하는 제1 공정과,
상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 상기 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 제2 축 압입 펀치의 외면에 대해 비접촉 상태이고, 상기 금속관의 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제2 축 압입 펀치의 상기 외면에 맞닿은 상태에서, 상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 맞닿음부를 증육하는 제2 공정
을 갖는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 금형에 대해 위치 결정되어 있는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 제2 공정에 있어서, 상기 금속관의 상기 타단부가 상기 금형에 대해 위치 결정되어 있는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서,
상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제3 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제3 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태이고,
상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제3 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하고,
상기 제2 공정에 있어서,
상기 금속관의 상기 타단부측에서는, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제4 축 압입 펀치의 외면에 비접촉 상태이고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제4 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 맞닿아 있고,
상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입할 때, 또한 상기 제4 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 일단부측으로 축 압입하는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
금속관의 일단부를 타단부를 향해 축 압입함으로써, 단부 증육 금속관을 제조하는 방법이며,
상기 금속관을 길이 방향을 따라 본 경우에,
상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주면의 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 내주면이 제1 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제1 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 외주면의 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 외주면이 제1 금형의 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제1 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 타단부에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체가 상기 제1 금형의 상기 내면에 맞닿도록 상기 금속관이 상기 제1 금형 내에 배치된 상태에서,
상기 제1 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부 및 상기 금형 비맞닿음부를 증육하는 제1 공정과,
상기 금속관의 상기 일단부측에서는, 상기 금속관의 내주면의 상기 축 압입 펀치 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 제2 축 압입 펀치의 외면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 내주면의 상기 축 압입 펀치 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 내주면이 상기 제2 축 압입 펀치의 상기 외면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 외주면의 금형 비맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 제2 금형의 내면에 맞닿고, 상기 금속관의 상기 외주면의 상기 금형 맞닿음부에 있어서 상기 금속관의 상기 외주면이 상기 제2 금형의 상기 내면에 대해 비접촉 상태이고, 또한 상기 금속관의 상기 타단부에서는, 상기 금속관의 상기 외주면 전체가 상기 제2 금형의 상기 내면에 맞닿도록 상기 금속관이 상기 제2 금형 내에 배치된 상태에서,
상기 제2 축 압입 펀치를 상기 금속관의 상기 타단부측으로 축 압입함으로써 상기 축 압입 펀치 맞닿음부 및 상기 금형 맞닿음부를 증육하는 제2 공정
을 갖는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제7항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공정이, 상기 금속관의 내부에 압력 매체를 주입한 상태에서 행해지는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.
제7항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공정이, 상기 금속관의 내부에 압력 매체를 주입한 상태에서 행해지는
것을 특징으로 하는, 단부 증육 금속관의 제조 방법.