KR20210134305A - 금속파이프의 성형방법, 금속파이프, 및 성형시스템 - Google Patents

Abstract

금속파이프의 성형방법은, 중공형상을 나타내는 금속파이프재료를 한 쌍의 형의 사이에 배치하는 공정과, 유체의 공급에 의하여 금속파이프재료를 팽창시켜, 금속파이프재료를 한 쌍의 형에 접촉시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 공정을 구비한다. 금속파이프를 성형하는 공정에서는, 플랜지부에 포함되는 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극을 형성하고, 플랜지부에는, 간극에 연결되는 관통구멍이 마련된다.

Description

금속파이프의 성형방법, 금속파이프, 및 성형시스템

본 개시는, 금속파이프의 성형방법, 금속파이프, 및 성형시스템에 관한 것이다.

종래, 가열한 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프의 성형을 행하는 성형장치가 알려져 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는, 서로 쌍이 되는 상하금형과, 상하금형의 사이에 지지된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부와, 당해 금속파이프재료를 가열하는 가열기구와, 상하금형이 합쳐짐으로써 형성되는 캐비티부를 구비하는 성형장치가 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-654호

상기 특허문헌 1에 나타나는 바와 같은 성형장치를 이용하여 성형된 금속파이프는, 이음매가 없는 중공(中空)형상을 나타낸다. 이와 같은 금속파이프 내에 물 등의 액체가 침입한 경우, 당해 액체는 금속파이프로부터 배출되기 어렵다. 이 때문에, 액체가 저류된 금속파이프에는 녹이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 상술한 바와 같은 금속파이프에 대한 녹대책이 요구되고 있다.

본 개시는, 녹의 발생을 억제 가능한 금속파이프의 성형방법, 금속파이프, 및 성형시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 측면에 관한 금속파이프의 성형방법은, 중공형상을 나타내는 금속파이프재료를 한 쌍의 형(型)의 사이에 배치하는 공정과, 유체의 공급에 의하여 금속파이프재료를 팽창시켜, 금속파이프재료를 한 쌍의 형에 접촉시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 공정을 구비한다. 금속파이프를 성형하는 공정에서는, 플랜지부에 포함되는 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극을 형성하고, 플랜지부에는, 간극에 연결되는 관통구멍이 마련된다.

이 금속파이프의 성형방법에 의하면, 금속파이프를 성형하는 공정에서는, 플랜지부에 포함되는 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극을 형성한다. 그리고 플랜지부에는, 당해 간극에 연결되는 관통구멍이 마련된다. 이로써, 예를 들면 파이프부의 내부공간에 물 등의 액체가 침입한 경우이더라도, 간극 및 관통구멍을 통하여 당해 액체를 용이하게 배출할 수 있다. 이로써, 금속파이프의 내부에 액체가 저류되기 어려워지므로, 금속파이프의 녹의 발생을 억제할 수 있다.

금속파이프를 성형하는 공정에서는, 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 파이프부의 축방향을 따라 간헐적으로 배치되는 복수의 간극을 형성하고, 축방향을 따라 이웃하는 간극의 사이에서는, 한 쌍의 내면이 밀착되어도 된다. 이 경우, 한 쌍의 내면에 있어서 서로 밀착된 부분과, 다른 부재를 스폿용접할 수 있다. 또한, 플랜지부의 내부에 복수의 간극이 형성됨으로써, 파이프부의 내부공간에 액체가 보다 저류되기 어려워진다. 이 때문에, 금속파이프의 본체부인 파이프부의 강도열화의 발생을 억제할 수 있다.

플랜지부에는, 복수의 간극의 각각에 대하여 관통구멍이 마련되어도 된다. 이 경우, 금속파이프의 내부에 액체가 저류되는 것을 양호하게 억제할 수 있다.

간극은, 파이프부의 축방향을 따라 연속적으로 마련되어 있고, 한 쌍의 내면의 일부가 밀착되어도 된다. 이 경우, 서로 밀착된 한 쌍의 내면의 일부와, 다른 부재를 스폿용접할 수 있다. 또, 플랜지부에 형성되는 관통구멍의 수를 저감시킨 경우이더라도, 간극 및 관통구멍을 통하여 액체를 양호하게 배출할 수 있다.

본 개시의 다른 일 측면에 관한 금속파이프는, 중공형상을 나타내는 파이프부와, 파이프부에 일체화하는 플랜지부를 구비한다. 플랜지부는, 한 쌍의 내면과, 관통구멍을 갖고, 한 쌍의 내면의 사이에는, 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극이 위치하고 있으며, 관통구멍은, 간극에 연결되어 있다.

이 금속파이프에서는, 플랜지부가 갖는 한 쌍의 내면의 사이에는, 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극이 위치하고 있다. 또, 관통구멍은, 간극에 연결되어 있다. 이로써, 예를 들면 파이프부의 내부공간에 물 등의 액체가 침입한 경우이더라도, 간극 및 관통구멍을 통하여 당해 액체를 용이하게 배출할 수 있다. 이로써, 금속파이프의 내부에 액체가 저류되기 어려워지므로, 금속파이프의 녹의 발생을 억제할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 관한 성형시스템은, 중공형상을 나타내는 금속파이프재료를, 한 쌍의 형의 사이에 배치하고, 유체의 공급에 의하여 금속파이프재료를 팽창시켜, 금속파이프재료를 한 쌍의 형에 접촉시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형부와, 금속파이프에 관통구멍을 마련하는 가공부를 구비하며, 성형부는, 플랜지부에 포함되는 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극을 형성하고, 가공부는, 플랜지부에, 간극에 연결되는 관통구멍을 마련한다.

이 성형시스템에 의하면, 상술한 성형방법과 동일한 취지의 작용·효과를 얻을 수 있다.

본 개시의 일 측면에 의하면, 녹의 발생을 억제 가능한 금속파이프의 성형방법, 금속파이프, 및 성형시스템을 제공할 수 있다.

도 1은, 금속파이프를 나타내는 개략 도이다.
도 2의 (a)는, 도 1의 α-α선을 따른 단면도이고, 도 2의 (b)는, 도 1의 β-β선을 따른 단면도이며, 도 2의 (c)는, 도 1의 γ-γ선을 따른 단면도이다.
도 3은, 실시형태에 관한 성형장치의 개략단면도이다.
도 4의 (a)는 전극이 금속파이프재료를 지지한 상태를 나타내는 도이고, 도 4의 (b)는 전극에 기체공급노즐이 맞닿은 상태를 나타내는 도이며, 도 4의 (c)는 전극의 정면도이다.
도 5의 (a), (b)는, 성형금형의 개략단면도이다.
도 6의 (a)~(c)는, 성형금형의 동작과 금속파이프재료의 형상의 변화를 나타내는 도이다.
도 7은, 성형금형의 동작과 금속파이프재료의 형상의 변화를 나타내는 도이다.
도 8은, 변형예에 관한 금속파이프를 나타내는 개략사시도이다.
도 9의 (a)는, 도 8의 주요부 확대사시도이고, 도 9의 (b)는, 도 9의 (a)의 δ-δ선을 따른 단면도이며, 도 9의 (c)는, 플랜지부에 있어서의 액체의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 10은, 성형시스템을 나타내는 개념도이다.

이하, 본 개시의 일 측면에 관한 금속파이프, 그 성형방법, 및 성형시스템의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 금속파이프를 나타내는 개략사시도이다. 도 2의 (a)는, 도 1의 α-α선을 따른 단면도이고, 도 2의 (b)는, 도 1의 β-β선을 따른 단면도이며, 도 2의 (c)는, 도 1의 γ-γ선을 따른 단면도이다. 도 1 및 도 2의 (a)~(c)에 나타나는 금속파이프(1)는, 예를 들면 자동차 등의 차량에 장착되는 보강부재, 차량의 골재 등에 이용되는 중공부재이고, 그 축방향을 따라 뻗어 있는 장척부재이다. 본 실시형태에 관한 금속파이프(1)는, 한 개의 금속파이프재료로 구성된다. 즉, 금속파이프(1)는, 복수의 판금을 용접함으로써 구성되는 것이 아니고, 1매의 판금으로의 가공(예를 들면, 롤포밍 등)에 의하여 구성되는 것도 아니다. 이 때문에, 금속파이프(1)의 단면에는 합구(合口)(조인트)가 존재하지 않는다. 다만, 상기 금속파이프재료는, 예를 들면, 고장력강 혹은 초고장력강으로 구성되는 통형상부재이다. 고장력강은, 400MPa 이상의 인장강도를 나타내는 강재이다. 초고장력강은, 1GPa 이상의 인장강도를 나타내는 강재이다. 또, 금속파이프(1)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 1.0mm 이상 2.3mm 이하이다. 다만, 이하에서는 도 1 등에 나타나는 바와 같이, 금속파이프(1)의 축방향을 긴 길이방향(X)으로 하고, 긴 길이방향(X)에 직교하는 방향을 짧은 길이방향(Y)으로 한다.

금속파이프(1)는, 파이프부(100)와, 플랜지부(101, 102)를 구비한다. 파이프부(100)는, 중공형상을 나타내는 본체부이며, 예를 들면 단면 대략 사각형상을 나타내고 있다. 파이프부(100)의 내주면(100a)에 의하여, 내부공간(S1)이 구획형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파이프부(100)의 내주면(100a) 및 외주면(100b)의 각각은, 평면형상을 나타내고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 내압강도의 향상 등의 관점에서, 파이프부(100)에는 요철 등이 적절히 마련되어도 된다.

플랜지부(101)는, 짧은 길이방향(Y)을 따라 파이프부(100)로부터 돌출되는 돌출부이다. 플랜지부(101)는, 긴 길이방향(X)을 따라 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 긴 길이방향(X)에 있어서의 플랜지부(101)의 치수는, 긴 길이방향(X)에 있어서의 파이프부(100)의 치수와 대략 동일하다. 플랜지부(101)는, 파이프부(100)로부터 돌출된 부분이 접히는 것에 의해 형성된다. 이 때문에, 플랜지부(101)와 파이프부(100)는, 서로 이음매없이 일체화되어 있다. 용접 등의 관점에서, 플랜지부(101)의 돌출량은, 예를 들면 1mm 이상 100mm 이하이다. 플랜지부(101)의 선단은 둥글게 되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

플랜지부(102)는, 짧은 길이방향(Y)을 따라 파이프부(100)로부터 돌출되는 돌출부이며, 짧은 길이방향(Y)에 있어서 파이프부(100)를 통하여 플랜지부(101)의 반대측에 마련된다. 플랜지부(102)는, 플랜지부(101)와 동일하게, 긴 길이방향(X)을 따라 마련되어 있다. 플랜지부(102)도 또, 파이프부(100)로부터 돌출된 부분이 접히는 것에 의해 형성된다. 이 때문에, 플랜지부(102)와 파이프부(100)는, 서로 이음매없이 일체화되어 있다. 용접 등의 관점에서, 플랜지부(102)의 돌출량은, 예를 들면 1mm 이상 100mm 이하이다. 플랜지부(102)의 선단은 둥글게 되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

도 2의 (a)~(c)에 나타나는 바와 같이, 플랜지부(101)가 갖는 한 쌍의 내면(101a, 101b)는, 전체적으로 간극없이 밀착되어 있다. 또, 도 2의 (a)에 나타나는 바와 같이, 플랜지부(102)가 갖는 한 쌍의 내면(102a, 102b)의 일부끼리는 간극없이 밀착되어 있다. 한 쌍의 내면(102a, 102b)끼리가 밀착된 개소는, 예를 들면 금속파이프(1)와 다른 부재의 스폿용접부로서 기능한다. 본 실시형태에서는, 도 1에 나타나는 영역 R1에서 한 쌍의 내면(102a, 102b)은, 서로 밀착되어 있다.

도 2의 (b), (c)에 나타나는 바와 같이, 한 쌍의 내면(102a, 102b)의 다른 부끼리는 이간되어 있다. 즉, 플랜지부(102)의 한 쌍의 내면(102a, 102b)의 사이에는, 플랜지부(101)와 달리, 파이프부(100)의 내부공간(S1)에 연통되는 간극(S2)이 위치하고 있다. 본 실시형태에서는, 영역 R2에서 한 쌍의 내면(102a, 102b)은 서로 이간되어 있다.

영역 R1, R2는, 긴 길이방향(X)에 있어서 서로 교대로 마련된다. 이 때문에, 금속파이프(1)에는 복수의 간극(S2)이 형성되어 있고, 복수의 간극(S2)은, 긴 길이방향(X)을 따라 간헐적으로 배치된다. 긴 길이방향(X)에 있어서의 금속파이프(1)의 치수 중, 긴 길이방향(X)에 있어서의 영역 R1의 치수의 비율은, 예를 들면 90% 이하이다. 긴 길이방향(X)에 있어서의 금속파이프(1)의 치수 중, 긴 길이방향(X)에 있어서의 영역 R2의 치수의 비율은, 예를 들면 10% 이상 50% 이하이다.

도 2의 (c)에 나타나는 바와 같이, 플랜지부(102)는, 관통구멍(110)을 갖는다. 관통구멍(110)은, 간극(S2)으로 연결되도록 마련되는 개구이다. 이로써, 예를 들면 내부공간(S1)에 물이 침입한 경우, 관통구멍(110)을 통하여 당해 물을 금속파이프(1)의 외부로 배출할 수 있다. 또, 예를 들면 금속파이프(1)를 도액(塗液) 내에 침지시킬 때, 관통구멍(110)이 공기의 방출구멍이 된다. 이로써, 파이프부(100)의 내주면(100a) 등을 양호하게 도장(塗裝)할 수 있다. 또한, 내주면(100a) 등에 있어서의 당해 도액의 저류의 발생도 억제할 수 있다. 관통구멍(110)은, 영역 R2에 있어서의 임의의 개소에 마련된다. 관통구멍(110)은, 복수의 영역 R2의 각각에 마련되어도 되고, 복수의 영역 R2 중 적어도 어느 하나에 마련되어도 된다. 관통구멍(110)은, 하나의 영역 R2 내에 복수 마련되어도 된다. 플랜지부(102)에 복수의 관통구멍(110)이 마련되는 경우, 관통구멍(110)의 간격은, 긴 길이방향(X)에 있어서 일정해도 된다.

본 실시형태에서는, 관통구멍(110)은 플랜지부(102)의 선단에 마련되지만, 이것에 한정되지 않는다. 관통구멍(110)은, 플랜지부(102)에 있어서 가장 하방에 위치하는 개소(즉, 가장 액체가 저류되기 쉬운 개소)에 마련되면 된다. 이 때문에, 예를 들면 금속파이프(1)에 있어서 플랜지부(102)가 가장 하방에 위치하는 경우, 관통구멍(110)은, 플랜지부(102)에 있어서 가장 돌출된 부분에 마련되어도 된다. 또, 관통구멍(110)에 액체가 도달하기 쉽도록, 플랜지부(102)의 형상이 조정되어도 된다. 예를 들면, 플랜지부(102)의 내면(102a, 102b) 등에 절곡가공 등이 실시되어도 되고, 내면(102a, 102b) 등에 구배가 마련되어도 된다.

다음으로, 도 3~도 7을 참조하면서 본 실시형태에 관한 금속파이프(1)의 성형방법을 설명한다. 먼저, 도 3~도 5를 참조하면서, 금속파이프(1)를 성형하기 위한 성형장치에 대하여 설명한다.

<성형장치의 구성>

도 3은, 성형장치의 개략구성도이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 금속파이프를 성형하는 성형장치(10)는, 서로 쌍이 되는 상형(上型)(형)(12) 및 하형(下型)(형)(11)을 갖는 성형금형(성형부)(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 지지되어 가열된 금속파이프재료(14) 내에 가스(기체)를 공급하기 위한 기체공급유닛(60)과, 파이프지지기구(30)로 지지된 금속파이프재료(14)의 내부에 기체공급유닛(60)으로부터의 기체를 공급하기 위한 한 쌍의 기체공급부(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 기체공급유닛(60)의 기체공급을 각각 제어하는 제어부(70)를 구비한다. 다만 이하에서는, 금속파이프는, 성형장치(10)로 성형완료 후의 중공물품을 가리키고, 금속파이프재료(14)는, 성형장치(10)로 성형완료 전의 중공물품을 가리킨다.

성형금형(13)은, 금속파이프재료(14)를 금속파이프에 성형하기 위하여 이용되는 형이다. 이 때문에, 성형금형(13)에 포함되는 하형(11) 및 상형(12)의 각각에는, 금속파이프재료(14)가 수용되는 캐비티(오목부)가 마련된다(상세는 후술한다).

하형(11)은, 큰 기대(15)(基臺)에 고정되어 있다. 하형(11)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 상면에 캐비티(16)를 구비한다. 하형(11)에는 냉각수통로(19)가 형성되어 있다. 또, 하형(11)은, 대략 중앙에 아래로부터 삽입된 열전대(熱電對)(21)를 구비하고 있다. 열전대(21)는, 스프링(22)에 의하여 상하이동 가능하게 지지되어 있다. 열전대(21)는 측온수단의 일례를 나타내는 것에 지나지 않고, 복사온도계 또는 광온도계와 같은 비접촉형 온도센서여도 된다. 통전시간과 온도의 상관관계를 얻을 수 있으면, 측온수단은 생략해도 된다.

하형(11)의 좌우단(도 3에 있어서의 좌우단) 근방에는, 전극수납스페이스(11a)가 마련되어 있다. 전극수납스페이스(11a) 내에는, 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 전극(하측 전극)(17, 18)이 마련된다. 하형(11)과 하측 전극(17)의 사이 및 하측 전극(17)의 하부, 및 하형(11)과 하측 전극(18)의 사이 및 하측 전극(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, 하측 전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 것이며, 액추에이터의 고정부는, 하형(11)과 함께 기대(15)측에 지지되어 있다.

하측 전극(17, 18)의 상면에는, 금속파이프재료(14)의 하측 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있다(도 4의 (c)를 참조). 이 때문에, 하형(11)측에 위치하는 한 쌍의 하측 전극(17, 18)은, 파이프지지기구(30)의 일부를 구성하고 있고, 금속파이프재료(14)를 상형(12)과 하형(11)의 사이에서 승강 가능하게 지지할 수 있다. 하측 전극(17, 18)으로 지지되는 금속파이프재료(14)는, 예를 들면 오목홈(17a, 18a)에서 끼워 넣어져 재치된다. 하측 전극(17, 18)의 정면(금형의 외측 방향의 면)에는, 오목홈(17a, 18a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b, 18b)이 형성되어 있다. 다만, 절연재(91)에는, 상기 오목홈(17a, 18a)에 연통됨과 함께, 금속파이프재료(14)의 외주면(外周面)에 대응한 반원호상의 오목홈이 형성되어 있다.

상형(12)은, 하형(11)과 동일하게 큰 강철제 블록에 의하여 구성되어 있고, 구동기구(80)를 구성하는 슬라이드(81)(상세는 후술)에 고정되어 있다. 상형(12)의 하면에는 캐비티(24)가 형성되어 있다. 캐비티(24)는, 하형(11)의 캐비티(16)에 대향하는 위치에 마련되어 있다. 상형(12)의 내부에는, 냉각수통로(25)가 마련되어 있다.

상형(12)의 좌우단(도 3에 있어서의 좌우단) 근방에는, 하형(11)과 동일한 전극수납스페이스(12a)가 마련되어 있다. 전극수납스페이스(12a) 내에는, 하형(11)과 동일하게, 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 전극(상측 전극)(17, 18)이 마련된다. 상형(12)과 상측 전극(17)의 사이 및 상측 전극(17)의 상부, 및 상형(12)과 상측 전극(18)의 사이 및 상측 전극(18)의 상부에는, 통전을 방지하기 위한 절연재(92)가 각각 마련되어 있다. 각각의 절연재(92)는, 파이프지지기구(30)를 구성하는 액추에이터(도시하지 않음)의 가동부인 진퇴로드(96)에 고정되어 있다. 이 액추에이터는, 상측 전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 것이며, 액추에이터의 고정부는, 상형(12)과 함께 구동기구(80)측에 지지되어 있다.

상측 전극(17, 18)의 하면에는, 금속파이프재료(14)의 상측 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있다(도 4의 (c)를 참조). 이 때문에, 상측 전극(17, 18)은, 파이프지지기구(30)의 다른 일부를 구성하고 있다. 상하 한 쌍의 전극(17, 18)으로 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 금속파이프재료(14)의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착되도록 둘러쌀 수 있다. 상측 전극(17, 18)의 정면(금형의 외측 방향의 면)에는, 오목홈(17a, 18a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b, 18b)이 형성되어 있다. 다만, 절연재(92)에는, 상기 오목홈(17a, 18a)에 연통됨과 함께, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈이 형성되어 있다.

도 5의 (a), (b)는, 성형금형(13)의 개략단면도이다. 성형금형(13)에 있어서 도 5의 (a)에 나타나는 부분은, 도 2의 (a)에 나타나는 금속파이프(1)의 단면을 형성하는 부분에 상당한다. 성형금형(13)에 있어서 도 5의 (b)에 나타나는 부분은, 도 2의 (b), (c)에 나타나는 금속파이프(1)의 단면을 형성하는 부분에 상당한다. 도 5의 (a), (b)에 나타나는 바와 같이, 하형(11)의 상면 및 상형(12)의 하면에는, 모두 단차가 마련되어 있다.

하형(11)의 상면에는, 하형(11)의 중앙의 캐비티(16) 표면을 기준라인 LV2로 하면, 제1 돌기(11b), 제2 돌기(11c), 제3 돌기(11d), 제4 돌기(11e)에 의한 단차가 형성되어 있다. 캐비티(16)의 우측(도 5의 (a), (b)에 있어서 우측, 도 3에 있어서 지면(紙面) 안쪽)에 제1 돌기(11b) 및 제2 돌기(11c)가 형성되고, 캐비티(16)의 좌측(도 5의 (a), (b)에 있어서 좌측, 도 3에 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 LV2로부터의 돌출량은 대략 동일하고, 제2 돌기(11c) 및 제3 돌기(11d)에 있어서 기준라인 LV2로부터의 돌출량은 대략 동일하다.

도 5의 (a)에 나타나는 바와 같이, 상형(12)의 하면에는, 상형(12)의 중앙의 캐비티(24) 표면을 기준라인 LV1로 하면, 제1 돌기(12b), 제2 돌기(12c), 제3 돌기(12d), 제4 돌기(12e)에 의한 단차가 형성되어 있다. 캐비티(24)의 우측으로 제1 돌기(12b) 및 제2 돌기(12c)가 형성되고, 캐비티(24)의 좌측으로 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 LV1로부터의 돌출량은 대략 동일하고, 제2 돌기(12c) 및 제3 돌기(12d)에 있어서 기준라인 LV1로부터의 돌출량은 대략 동일하다.

또, 도 5의 (b)에 나타나는 바와 같이, 상형(12)의 하면에는, 제2 돌기(12c) 대신에 제5 돌기(12f)가 형성되어 있는 개소가 있다. 제2 돌기(12c)의 돌출량을 돌출량 P1로 하고, 제5 돌기(12f)의 돌출량을 돌출량 P2로 했을 때, 돌출량 P2는 돌출량 P1보다 작다. 다만, 상형(12)에 있어서의 제2 돌기(12c)와 제5 돌기(12f)는, 예를 들면, 금속파이프(1)의 긴 길이방향(X)에 있어서 교대로 마련된다.

상형(12)의 제1 돌기(12b)는 하형(11)의 제1 돌기(11b)와 대향하고 있고, 상형(12)의 제2 돌기(12c) 및 제5 돌기(12f)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. 이로써, 상형(12)의 제2 돌기(12c) 및 제5 돌기(12f)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)을 끼워 맞췄을 때에 공간이 형성된다. 또, 상형(12)의 캐비티(24)와 하형(11)의 캐비티(16)의 사이에는, 상형(12) 및 하형(11)을 끼워 맞췄을 때에 공간이 형성된다.

도 3으로 되돌아가, 구동기구(80)는, 상형(12) 및 하형(11)끼리가 합쳐지도록 상형(12)을 이동시키는 슬라이드(81)와, 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 있고, 그 축심으로부터 이간된 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(搖動)(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.

가열기구(전력공급부)(50)는, 전력공급원(55), 및, 전력공급원(55)과 전극(17, 18)을 전기적으로 접속하는 전력공급라인(52)을 구비한다. 전력공급원(55)은, 직류전원 및 스위치를 포함하고, 전력공급라인(52), 전극(17, 18)을 통하여 금속파이프재료(14)에 통전 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 전력공급라인(52)은, 하측 전극(17, 18)에 접속되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 제어부(70)는, 상기 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 담금질온도(예를 들면, AC3 변태점온도 이상)까지 가열할 수 있다.

한 쌍의 기체공급부(40)의 각각은, 블록(41)을 통하여 기대(15) 상에 재치고정되는 실린더유닛(42)과, 실린더유닛(42)의 작동에 맞추어 진퇴이동하는 실린더로드(43)와, 실린더로드(43)의 선단에 연결된 기체공급노즐(44)을 갖는다. 실린더유닛(42)은, 실린더로드(43)를 통하여 기체공급노즐(44)을 금속파이프재료(14)에 대하여 진퇴구동시키는 부분이다. 기체공급노즐(44)은, 파이프지지기구(30)로 지지된 금속파이프재료(14)의 내부에 연통 가능하게 구성되어 있는 부분이며, 상기 내부에 팽창성형을 위한 기체공급을 실시한다. 기체공급노즐(44)은, 그 선단이 끝이 좁아지도록 마련되는 테이퍼면(45)과, 그 내부에 마련되는 가스통로(46)와, 가스통로(46)의 출구에 위치하는 개폐밸브(47)를 구비한다. 테이퍼면(45)은, 전극(17, 18)의 테이퍼오목면(17b, 18b)에 정확히 끼워 맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되어 있다(도 4의 (b)를 참조). 테이퍼면(45)은, 절연재에 의하여 구성되어도 된다. 다만 도시는 하지 않지만, 기체공급노즐(44)의 적어도 어느 하나에는, 가스통로(46) 내의 가스를 배출하기 위한 배출기구가 장착되어도 된다. 가스통로(46)는, 개폐밸브(47)를 통하여 기체공급유닛(60)의 제2 튜브(67)에 접속된다. 이 때문에, 가스통로(46)에는, 기체공급유닛(60)으로부터 공급된 가스가 공급된다. 개폐밸브(47)는, 기체공급노즐(44)의 외측에 직접 장착되어 있고, 기체공급유닛(60)으로부터 가스통로(46)로의 기체공급을 제어한다. 개폐밸브(47)를 폐색함과 함께 압력제어밸브(68)를 제어함으로써, 가스원(61)으로부터 제2 튜브(67)에 가스를 공급하여 그 내부압력을 미리 승압해도 된다. 이 경우, 개폐밸브(47)가 개방된 후, 가스통로(46) 내의 압력을 급속히 승압할 수 있다. 따라서, 가스통로(46)에 연통되는 금속파이프재료(14)의 내부의 압력도, 급속히 승압할 수 있다. 다만, 개폐밸브(47)의 개폐는, 도 3에 나타나는 (B)를 통하여 제어부(70)에 의하여 제어된다.

기체공급유닛(60)은, 가스원(61)과, 이 가스원(61)에 의하여 공급된 가스를 저류하는 어큐뮬레이터(가스저류부)(62)와, 이 어큐뮬레이터(62)부터 기체공급부(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)부터 기체공급부(40)의 기체공급노즐(44)까지 뻗어 있는 제2 튜브(배관)(67)와, 이 제2 튜브(67)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(68) 및 역지(逆止)밸브(69)를 갖는다. 압력제어밸브(64)는, 기체공급노즐(44)의 금속파이프재료(14)에 대한 압력에 적응한 작동압력의 가스를 실린더유닛(42)에 공급하는 역할을 한다. 역지밸브(69)는, 제2 튜브(67) 내에서 가스가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.

압력제어밸브(68)는, 제어부(70)의 제어에 의하여, 제2 튜브(67) 내의 압력을 조절하는 밸브이다. 예를 들면, 금속파이프재료(14)를 가팽창시키기 위한 작동압력(이하, 제1 도달압력으로 한다)을 갖는 가스(이하, 저압가스로 한다)와, 금속파이프를 성형하기 위한 작동압력(이하, 제2 도달압력으로 한다)을 갖는 가스(이하, 고압가스로 한다)를, 제2 튜브(67) 내에 공급하는 역할을 한다. 이로써, 제2 튜브(67)에 접속되는 기체공급노즐(44)에 저압가스 및 고압가스를 공급할 수 있다. 다만, 고압가스의 압력은, 예를 들면 저압가스의 약 2배~5배이다.

또, 제어부(70)는, 도 3에 나타내는 (A)로부터 정보가 전달됨으로써, 열전대(21)로부터 온도정보를 취득하여, 가열기구(50) 및 구동기구(80)를 제어한다. 물순환기구(72)는, 물을 저류하는 수조(73)와, 이 수조(73)에 저류되어 있는 물을 퍼 올리고, 가압하여 하형(11)의 냉각수통로(19) 및 상형(12)의 냉각수통로(25)로 보내는 물펌프(74)와, 배관(75)을 구비한다. 생략했지만, 수온을 낮추는 쿨링타워나 물을 정화하는 여과기를 배관(75)에 개재시키는 것은 무방하다.

<성형장치를 이용한 금속파이프의 성형방법>

다음으로, 성형장치(10)를 이용한 금속파이프(1)의 성형방법의 일례에 대하여, 도 6의 (a)~(c)를 참조하면서 설명한다. 먼저, 도 6의 (a)에 나타나는 바와 같이, 가열됨과 함께 중공형상을 나타내는 금속파이프재료(14)를, 상형(12) 및 하형(11)의 사이에 배치한다. 구체적으로는, 상형(12)의 캐비티(24)와 하형(11)의 캐비티(16)의 사이에, 금속파이프재료(14)를 배치한다. 이 금속파이프재료(14)는, 파이프지지기구(30)의 상측 전극(17, 18) 및 하측 전극(17, 18)에 의하여 협지되어 있다. 또, 금속파이프재료(14)는, 제어부(70)에 의한 가열기구(50)의 제어에 의하여, 통전가열되고 있다. 구체적으로는, 제어부(70)에 의한 가열기구(50)의 제어에 의하여 금속파이프재료(14)에 전력을 공급한다. 그러면, 전력공급라인(52)을 통하여 하측 전극(17, 18)에 전달되는 전력이, 금속파이프재료(14)를 협지하고 있는 상측 전극(17, 18) 및 금속파이프재료(14)에 공급된다. 그리고, 금속파이프재료(14) 자신의 전기저항에 의하여, 금속파이프재료(14) 자체가 줄(Joule)열에 의하여 발열한다.

다음으로, 도 6의 (b)에 나타나는 바와 같이, 제어부(70)에 의한 구동기구(80)의 제어에 의하여, 상형(12)을 하형(11)을 향하여 이동시킨다. 이로써, 상형(12)과 하형(11)을 접근시켜, 금속파이프(1)를 성형하기 위한 공간을 상형(12)과 하형(11)의 사이에 형성한다. 이때, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 배치되는 금속파이프재료(14)는, 캐비티(16) 내에 위치한다. 본 실시형태에서는, 금속파이프재료(14)의 일부가 상형(12) 및 하형(11)에 접촉함으로써 변형되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 다만, 금속파이프재료(14)를 통전가열하기 전 등에, 상형(12)을 하형(11)측에 근접시켜도 된다.

다음으로, 도 6의 (c)에 나타나는 바와 같이, 기체공급에 의하여 금속파이프재료(14)를 팽창시켜, 금속파이프재료(14)를 상형(12) 및 하형(11)에 접촉시킴으로써, 파이프부(100) 및 플랜지부(101, 102)를 갖는 금속파이프(1)를 성형한다. 구체적으로는, 먼저, 기체공급부(40)의 실린더유닛(42)을 작동시킴으로써, 기체공급노즐(44)을 전진시켜, 금속파이프재료(14)의 양단(兩端)에 기체공급노즐(44)을 삽입한다. 이때, 각 기체공급노즐(44)의 선단을 금속파이프재료(14)의 양단에 삽입하여 시일링한다. 이로써, 금속파이프재료(14)의 내부와, 가스통로(46)가, 양호한 기밀성으로 연통된다. 계속해서, 제어부(70)에 의한 기체공급유닛(60), 구동기구(80), 및 개폐밸브(47)의 제어에 의하여, 가열 후의 금속파이프재료(14) 내에 기체(가스)를 공급한다. 이로써, 가열에 의하여 연화된 금속파이프재료(14)가 팽창하여 성형금형(13)과 접촉한다. 그리고, 팽창한 금속파이프재료(14)가, 캐비티(16, 24), 제2 돌기(11c, 12c), 제3 돌기(11d, 12d)의 형상을 따르도록 성형된다. 이상에 의하여, 파이프부(100)가 성형된다. 또, 제어부(70)에 의한 구동기구(80)의 제어에 의하여, 상형(12)을 하형(11)을 향하여 더 이동시킨다. 이로써, 팽창한 금속파이프재료(14)에 있어서, 제2 돌기(11c, 12c)의 사이에 마련되는 공간과, 제3 돌기(11d, 12d)의 사이에 마련되는 공간에 진입한 부분은, 상형(12) 및 하형(11)에 의하여 눌러 밀려나온다.

플랜지부(102)가 형성될 때, 팽창한 금속파이프재료(14)에 있어서 제2 돌기(11c)와 제5 돌기(12f)의 사이에 진입한 부분은, 도 7에 나타나는 바와 같이, 간단히 제1 돌기(12b), 제2 돌기(11c), 및 제5 돌기(12f)의 형상을 따라 성형된다. 즉, 상기 진입한 부분은, 제2 돌기(11c)와 제5 돌기(12f)에 의하여 눌러 밀려나지 않는다. 이 때문에, 플랜지부(102)에 있어서 제2 돌기(11c)와 제5 돌기(12f)의 사이에 형성한 부분에는, 제2 돌기(11c, 12c)의 사이에 형성한 부분과 달리, 한 쌍의 내면(102a, 102b)의 사이에 위치함과 함께 파이프부(100)의 내부공간(S1)에 연통되는 간극(S2)이 마련되어 있다. 다만, 상술한 바와 같이 제2 돌기(12c)와 제5 돌기(12f)는, 긴 길이방향(X)에 있어서 교대로 마련되는 점에서, 긴 길이방향(X)을 따라 복수의 간극(S2)이 간헐적으로 마련된다. 또, 긴 길이방향(X)을 따라 이웃하는 간극(S2)의 사이에서는, 한 쌍의 내면(102a, 102b)은 밀착된다.

블로성형되어 팽창한 금속파이프재료(14)의 외주면은, 하형(11) 및 상형(12)에 접촉하여 급랭된다. 이로써, 금속파이프재료(14)의 담금질이 실시된다. 상형(12)과 하형(11)은 열용량이 크고 또한 저온으로 관리되고 있다. 이 때문에, 금속파이프재료(14)의 상형(12) 및 하형(11)으로의 접촉에 의하여, 파이프표면의 열이 급격하게 금형측으로 빼앗긴다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태한다(이하, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것을 마텐자이트변태라고 한다). 냉각의 후반은 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 별개의 조직(트루스타이트, 소바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도 템퍼링처리를 행할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 금형냉각 대신에, 혹은 금형냉각에 더하여, 냉각매체를 예를 들면 캐비티(16, 24) 내에 공급함으로써 냉각이 행해져도 된다. 예를 들면, 마텐자이트변태가 시작되는 온도까지는 금형(상형(12) 및 하형(11))에 금속파이프재료(14)를 접촉시켜 냉각하고, 그 후 형개방함과 함께 냉각매체(냉각용 기체)를 금속파이프재료(14)로 분사함으로써, 마텐자이트변태를 발생시켜도 된다.

금속파이프(1)가 성형된 후, 성형장치(10)로부터 금속파이프(1)를 반출한다. 예를 들면, 로봇암 등을 이용하여, 성형장치(10)로부터 금속파이프(1)를 반출한다. 그리고, 플랜지부(102)에 대하여, 간극(S2)으로 연결되는 관통구멍(110)을 마련한다(도 2의 (c)를 참조). 예를 들면, 레이저가공, 기계가공 등의 천공가공을 플랜지부(102)에 대하여 실시함으로써, 관통구멍(110)을 형성한다. 본 실시형태에서는, 복수의 간극(S2)의 각각에 대하여 관통구멍(110)이 마련되지만, 이것에 한정되지 않는다.

구체적으로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 성형시스템(200)은, 상술한 성형장치(10)와, 금속파이프(1)에 관통구멍을 마련하는 가공장치(210)(가공부)를 구비한다. 따라서, 가공장치(210)는, 플랜지부(102)에, 간극(S2)으로 연결되는 관통구멍(110)을 마련한다.

이상으로 설명한 공정을 거침으로써, 파이프부(100) 및 플랜지부(101, 102)를 갖는 금속파이프(1)를 성형할 수 있다. 이들 금속파이프재료(14)의 블로성형부터 금속파이프(1)의 성형완료까지 도달할 때까지의 시간은, 금속파이프재료(14)의 종류에 따라서도 다르지만, 대략 수 초로부터 수십 초 정도이다. 다만, 캐비티(16, 24)의 형상을 변경함으로써, 단면원형, 단면타원형, 단면다각형 등 모든 형상을 나타내는 파이프부를 성형할 수 있다.

<작용효과>

이상으로 설명한 본 실시형태에 관한 성형방법에 의하여 성형되는 금속파이프(1)에 의하면, 플랜지부(102)가 갖는 한 쌍의 내면(102a, 102b)의 사이에는, 파이프부(100)의 내부공간(S1)에 연통되는 간극(S2)이 위치하고 있다. 또, 플랜지부(102)에 마련되는 관통구멍(110)은, 간극(S2)으로 연결되어 있다. 이로써, 예를 들면 금속파이프(1)를 도장하는 경우에 파이프부(100)의 내부공간(S1)에 물 등의 액체가 침입한 경우이더라도, 간극(S2) 및 관통구멍(110)을 통하여 당해 액체를 용이하게 배출할 수 있다. 이로써, 금속파이프(1)의 내부에 액체가 저류되기 어려워지므로, 금속파이프(1)의 녹의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 예를 들면 금속파이프(1)를 도액 내에 침지시킬 때, 관통구멍(110)이 공기의 방출구멍이 된다. 이로써, 양호하게 파이프부(100)의 내주면(100a) 등을 도장할 수 있다. 또, 내주면(100a) 등에 있어서의 상기 도액의 저류의 발생도 억제할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 금속파이프(1)를 성형하는 공정에서는, 한 쌍의 내면(102a, 102b)의 사이에 위치함과 함께, 파이프부(100)의 긴 길이방향(X)을 따라 간헐적으로 배치되는 복수의 간극(S2)을 형성하고, 긴 길이방향(X)을 따라 이웃하는 간극(S2)의 사이에서는, 한 쌍의 내면(102a, 102b)이 밀착되어 있다. 이 때문에, 한 쌍의 내면(102a, 102b)에 있어서 서로 밀착된 부분과, 다른 부재를 스폿용접할 수 있다. 또한, 플랜지부(102)의 내부에 복수의 간극(S2)이 형성됨으로써, 파이프부(100)의 내부공간(S1)에 액체가 보다 저류되기 어려워진다. 이 때문에, 금속파이프(1)의 본체부인 파이프부(100)의 강도열화의 발생을 억제할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 플랜지부(102)에는, 복수의 간극(S2)의 각각에 대하여 관통구멍(110)이 마련되어도 된다. 이 경우, 금속파이프(1)의 내부에 액체가 저류되는 것을 양호하게 억제할 수 있다.

실시형태에 관한 성형시스템(200)은, 중공형상을 나타내는 금속파이프재료(14)를, 상형(12) 및 하형(11)의 사이에 배치하고, 유체의 공급에 의하여 금속파이프재료(14)를 팽창시켜, 금속파이프재료(14)를 상형(12) 및 하형(11)에 접촉시킴으로써, 파이프부(100) 및 플랜지부(101)를 갖는 금속파이프(1)를 성형하는 성형장치(10)와, 금속파이프(1)에 관통구멍(110)을 마련하는 가공장치(210)를 구비하며, 성형장치(10)는, 플랜지부(101)에 포함되는 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 파이프부(100)의 내부공간에 연통되는 간극을 형성하고, 가공장치(210)는, 플랜지부(101)에, 간극에 연결되는 관통구멍(110)을 마련한다.

이 성형시스템(200)에 의하면, 상술한 성형방법과 동일한 취지의 작용·효과를 얻을 수 있다.

<변형예>

이하에서는, 상기 실시형태의 변형예에 관한 금속파이프에 대하여 설명한다. 당해 변형예의 설명에 있어서 상기 실시형태와 중복되는 기재는 생략하고, 상기 실시형태와 다른 부분을 기재한다.

도 8은, 변형예에 관한 금속파이프를 나타내는 개략사시도이다. 도 9의 (a)는, 도 8의 주요부 확대사시도이고, 도 9의 (b)는, 도 9의 (a)의 δ-δ선을 따른 단면도이며, 도 9의 (c)는, 플랜지부에 있어서의 액체의 흐름을 나타내는 모식도이다. 도 8 및 도 9의 (a)~(c)에 나타나는 금속파이프(1A)는, 단면 대략 해트형상을 나타내는 중공부재이며, 한 개의 금속파이프재료의 성형물이다. 금속파이프(1A)의 파이프부(100A)는, 단면 대략 사다리꼴형상을 나타내고 있다. 금속파이프(1A)에서는, 파이프부(100A)의 단면에 있어서의 바닥면으로 연결되도록, 플랜지부(101A, 102A)가 형성되어 있다. 본 변형예에서는, 상기 바닥면은, 플랜지부(101A)의 내면(101b) 및 플랜지부(102A)의 내면(102b)에 연속하고 있다.

본 변형예에 있어서는, 플랜지부(102A)의 전체에 간극(S2)이 마련되어 있다. 또한, 플랜지부(101A)에 있어서도, 그 전체에 간극(S3)이 마련되어 있다. 즉, 플랜지부(101A)가 갖는 내면(101a, 101b)의 사이에는, 간극(S3)이 마련되어 있다. 이 때문에, 간극(S2, S3)의 각각은, 긴 길이방향(X)을 따라 연속적으로 마련되어 있다.

플랜지부(101A)의 내면(101b)의 일부에는, 내면(101a)을 향하여 돌출된 돌출부(120)가 마련된다. 이로써, 내면(101b)의 당해 일부는, 내면(101a)과 밀착되어 있다. 동일하게, 플랜지부(102A)의 내면(102b)의 일부에는, 내면(102a)을 향하여 돌출된 돌출부(120)가 마련되어 있고, 당해 일부는 내면(102a)과 밀착되어 있다. 이로써, 금속파이프(1A)의 강도가 향상될 수 있다. 또, 본 변형예에 있어서는, 내면(101a, 101b)끼리가 밀착된 개소와, 내면(102a, 102b)끼리가 밀착된 개소의 각각은, 다른 부재와의 스폿용접부로서 기능할 수 있다. 돌출부(120)의 긴 길이방향(X)을 따른 치수는, 예를 들면, 금속파이프(1A)의 긴 길이방향(X)을 따른 치수의 10% 이상 50% 이하이다. 돌출부(120)의 짧은 길이방향(Y)을 따른 치수는, 특별히 한정되지 않지만, 돌출부(120)의 긴 길이방향(X)을 따른 치수 등에 따라 적절히 조정된다.

플랜지부(101A, 102A)의 각각에는, 복수의 돌출부(120)가 마련되어 있다. 본 변형예에서는, 플랜지부(101A)에 마련되는 복수의 돌출부(120)는, 긴 길이방향(X)을 따라 일정간격으로 마련되지만, 이것에 한정되지 않는다. 동일하게, 플랜지부(102A)에 마련되는 복수의 돌출부(120)는, 긴 길이방향(X)을 따라 일정간격으로 마련되지만, 이것에 한정되지 않는다. 긴 길이방향(X)에 있어서 이웃하는 돌출부(120)끼리는, 이간되어 있다.

각 돌출부(120)는, 예를 들면, 금속파이프(1A)의 성형 후에 플랜지부(101A, 102A)를 프레스가공함으로써 형성된다. 혹은, 각 돌출부(120)는, 예를 들면 금속파이프(1A)의 성형 시에 마련되어도 된다. 이 경우, 예를 들면 하형(11)의 제2 돌기(11c)의 표면의 일부에 볼록부가 마련된다. 이로써, 플랜지부(101A, 102A)의 성형 시에 돌출부(120)를 성형할 수 있다.

플랜지부(101A, 102A)의 각각에는, 관통구멍(110A)이 마련된다. 관통구멍(110A)은, 간극(S2) 혹은 간극(S3)으로 연결되는 개구이며, 내면(101b, 102b)을 관통하도록 마련된다. 플랜지부(101A, 102A)에 마련되는 관통구멍(110A)은, 짧은 길이방향(Y)에 있어서, 돌출부(120)를 사이에 두고 파이프부(100A)의 반대측에 위치한다. 이 경우, 플랜지부(101A, 102A)의 선단측(특히, 표면장력의 관점에서 돌출부(120)의 근방)에 액체가 저류되기 어려워진다. 또한, 도 9의 (c)에 나타나는 바와 같이, 예를 들면 금속파이프(1A)의 내부를 도액(L)으로 도장할 때, 도액(L)은, 돌출부(120)끼리의 간극(GP)을 통하여 플랜지부(102A)의 이측(離側)으로 돌아 들어가기 쉬워진다.

본 변형예에서는, 관통구멍(110A)은, 각 돌출부(120)에 대응하여 마련되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 관통구멍(110A)은, 플랜지부(101A, 102A) 중 어느 하나에 마련되어도 된다.

이상으로 설명한 상기 변형예에 있어서도, 상기 실시형태와 동일한 작용효과가 나타난다. 또한, 간극(S2, S3)은 긴 길이방향(X)에 있어서 연속하고 있으므로, 플랜지부(101A, 102A)에 형성되는 관통구멍(110A)의 수를 저감시킨 경우이더라도, 간극(S2, S3)과 관통구멍(110A)을 통하여 액체를 양호하게 배출할 수 있다.

이상, 본 개시의 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시형태 및 상기 변형예에 결코 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태 및 상기 변형예는, 서로 조합해도 된다. 예를 들면, 금속파이프는, 플랜지부(101A, 102)를 구비해도 되고, 플랜지부(101, 102A)를 구비해도 된다. 또, 금속파이프에는, 1개의 플랜지부가 마련되어도 되고, 3개 이상의 플랜지부가 마련되어도 된다.

상기 실시형태 및 상기 변형예에서는, 관통구멍은 금속파이프의 성형 후에 마련되지만, 이것에 한정되지 않는다. 관통구멍은, 금속파이프의 성형 시에 마련되어도 된다.

상기 실시형태에서는, 일방의 플랜지부에만 간극이 마련되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 양방의 플랜지부에 간극이 마련되어도 된다. 이 경우, 양방의 플랜지부에 관통구멍이 마련되어도 된다.

상기 변형예에서는, 플랜지부에는 일방의 내면으로부터 타방의 내면을 향하여 돌출된 돌출부가 마련되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 타방의 내면으로부터 일방의 내면을 향하여 돌출된 돌출부가, 플랜지부에 마련되어도 된다. 혹은, 플랜지부에는, 일방의 내면으로부터 타방의 내면을 향하여 돌출된 돌출부와, 타방의 내면으로부터 일방의 내면을 향하여 돌출된 돌출부의 양방이 마련되어도 된다. 또, 일방의 내면과 타방의 내면의 밀착은, 일방의 내면으로부터 타방의 내면을 향하여 돌출된 돌출부와, 타방의 내면으로부터 일방의 내면을 향하여 돌출된 돌출부에 의하여 이루어져도 된다. 다만, 관통구멍은 돌출부를 통하여 파이프부의 반대측에 마련되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

상술한 형태에서는, 금속파이프재료에 공급하는 유체로서 기체를 예시했지만, 유체로서 액체를 채용해도 된다. 또, 성형 시에 금속파이프재료가 가열되어 있을 필요는 없다. 즉, 하이드로폼으로 금속파이프를 성형해도 된다.

도 10에 나타내는 성형시스템(200)의 예에서는, 성형장치(10)와 다른 개소에 가공장치(210)를 마련하고, 당해 가공장치(210)가 관통구멍을 형성하고 있었다. 이 대신에, 성형장치(10) 내에, 관통구멍을 마련할 수 있는 가공부를 도입해도 된다.

1, 1A…금속파이프
10…성형장치(성형부)
11…하형(형)
12…상형(형)
13…성형금형
14…금속파이프재료
30…파이프지지기구
40…기체공급부
42…실린더유닛
44…기체공급노즐
46…가스통로
47…개폐밸브
50…가열기구
60…기체공급유닛
61…가스원
62…어큐뮬레이터
63…제1 튜브
67…제2 튜브
68…압력제어밸브
70…제어부
80…구동기구
100…파이프부
100a…내주면
101, 101A, 102, 102A…플랜지부
101a, 101b, 102a, 102b…내면
110, 110A…관통구멍
120…돌출부
200…성형시스템
210…가공장치(가공부)

Claims (6)

1. 중공형상을 나타내는 금속파이프재료를, 한 쌍의 형의 사이에 배치하는 공정과,
   유체의 공급에 의하여 상기 금속파이프재료를 팽창시켜, 상기 금속파이프재료를 상기 한 쌍의 형에 접촉시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 공정을 구비하며,
   상기 금속파이프를 성형하는 상기 공정에서는, 상기 플랜지부에 포함되는 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 상기 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극을 형성하고,
   상기 플랜지부에는, 상기 간극에 연결되는 관통구멍이 마련되는, 금속파이프의 성형방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속파이프를 성형하는 상기 공정에서는, 상기 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 상기 파이프부의 축방향을 따라 간헐적으로 배치되는 복수의 상기 간극을 형성하고,
   상기 축방향을 따라 이웃하는 상기 간극의 사이에서는, 상기 한 쌍의 내면이 밀착되어 있는, 금속파이프의 성형방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 플랜지부에는, 복수의 상기 간극의 각각에 대하여 상기 관통구멍이 마련되는, 금속파이프의 성형방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 간극은, 상기 파이프부의 축방향을 따라 연속적으로 마련되어 있고,
   상기 한 쌍의 내면의 일부가 밀착되어 있는, 금속파이프의 성형방법.
5. 중공형상을 나타내는 파이프부와, 상기 파이프부에 일체화하는 플랜지부를 구비하는 금속파이프로서,
   상기 플랜지부는, 한 쌍의 내면과, 관통구멍을 갖고,
   상기 한 쌍의 내면의 사이에는, 상기 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극이 위치하고 있으며,
   상기 관통구멍은, 상기 간극에 연결되어 있는, 금속파이프.
6. 중공형상을 나타내는 금속파이프재료를, 한 쌍의 형의 사이에 배치하고, 유체의 공급에 의하여 상기 금속파이프재료를 팽창시켜, 상기 금속파이프재료를 상기 한 쌍의 형에 접촉시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프를 성형하는 성형부와,
   상기 금속파이프에 관통구멍을 마련하는 가공부를 구비하며,
   상기 성형부는, 상기 플랜지부에 포함되는 한 쌍의 내면의 사이에 위치함과 함께, 상기 파이프부의 내부공간에 연통되는 간극을 형성하고,
   상기 가공부는, 상기 플랜지부에, 상기 간극에 연결되는 관통구멍을 마련하는, 금속파이프의 성형시스템.

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