WO2020179360A1 - 金属パイプの成形方法、金属パイプ、及び成形システム - Google Patents

金属パイプの成形方法、金属パイプ、及び成形システム Download PDF

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pipe
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雅之 雑賀
正之 石塚
紀条 上野
公宏 野際
章博 井手
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住友重機械工業株式会社
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    • B21D26/033Deforming tubular bodies
    • B21D26/047Mould construction

Definitions

  • the present disclosure relates to a metal pipe forming method, a metal pipe, and a forming system.
  • Patent Document 1 a molding device that molds a metal pipe having a pipe portion and a flange portion by supplying gas into a heated metal pipe material to expand the material.
  • Patent Document 1 a pair of upper and lower molds, a gas supply unit that supplies gas into the metal pipe material held between the upper and lower molds, and a heating mechanism that heats the metal pipe material. And a cavity formed by combining upper and lower molds is disclosed.
  • a metal pipe formed by using a molding apparatus as shown in Patent Document 1 has a seamless hollow shape.
  • a liquid such as water enters such a metal pipe, the liquid is difficult to be discharged from the metal pipe. Therefore, rust may occur on the metal pipe in which the liquid has accumulated. Therefore, measures against rust on metal pipes as described above are required.
  • the present disclosure aims to provide a metal pipe forming method, a metal pipe, and a forming system capable of suppressing the generation of rust.
  • the method for forming a metal pipe includes a step of arranging a metal pipe material having a hollow shape between a pair of molds and a pair of metal pipe materials by expanding the metal pipe material by supplying a fluid. Forming a metal pipe having a pipe portion and a flange portion by contacting with a mold. In the step of forming a metal pipe, a gap is formed between a pair of inner surfaces included in the flange portion and communicates with the internal space of the pipe portion, and the flange portion is provided with a through hole connected to the gap.
  • a gap is formed which is located between the pair of inner surfaces included in the flange portion and communicates with the internal space of the pipe portion. Then, the flange portion is provided with a through hole connected to the gap.
  • a plurality of gaps are formed that are located between the pair of inner surfaces and are arranged intermittently along the axial direction of the pipe portion, and between the gaps that are adjacent along the axial direction.
  • a pair of inner surfaces may be in close contact with each other.
  • spot welding can be performed between a pair of inner surfaces that are in close contact with each other and other members.
  • the formation of a plurality of gaps inside the flange portion makes it more difficult for the liquid to collect in the internal space of the pipe portion. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of strength deterioration of the pipe portion which is the main body portion of the metal pipe.
  • Through holes may be provided in the flange portion for each of the plurality of gaps. In this case, it is possible to favorably prevent the liquid from accumulating inside the metal pipe.
  • the gap is continuously provided along the axial direction of the pipe portion, and a part of the pair of inner surfaces may be in close contact with each other. In this case, a part of the pair of inner surfaces that are in close contact with each other and another member can be spot-welded. Further, even when the number of through holes formed in the flange portion is reduced, the liquid can be satisfactorily discharged through the gaps and through holes.
  • a metal pipe according to another aspect of the present disclosure includes a hollow pipe portion and a flange portion integrated with the pipe portion.
  • the flange portion has a pair of inner surfaces and a through hole, and a gap communicating with the internal space of the pipe portion is located between the pair of inner surfaces, and the through hole is connected to the gap.
  • a gap communicating with the internal space of the pipe is located between the pair of inner surfaces of the flange. Further, the through hole is connected to the gap.
  • a molding system arranges a metal pipe material having a hollow shape between a pair of molds, expands the metal pipe material by supplying a fluid, and brings the metal pipe material into contact with the pair of molds.
  • a gap communicating with the internal space of the pipe portion is formed, and the processing portion has a through hole connected to the gap in the flange portion.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a metal pipe.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ of FIG. 1
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ of FIG. 1
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ of FIG.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the molding apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram showing a state in which the electrode holds the metal pipe material
  • FIG. 4B is a diagram showing a state in which the gas supply nozzle is in contact with the electrode
  • FIG. 4C is a diagram showing the electrode.
  • FIG. 4A is a diagram showing a state in which the electrode holds the metal pipe material
  • FIG. 4B is a diagram showing a state in which the gas supply nozzle is in contact with the electrode
  • FIG. 4C
  • FIG. 5A and 5B are schematic cross-sectional views of the molding die.
  • 6(a) to 6(c) are diagrams showing the operation of the molding die and changes in the shape of the metal pipe material.
  • FIG. 7 is a diagram showing the operation of the molding die and changes in the shape of the metal pipe material.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view showing a metal pipe according to a modification.
  • 9(a) is an enlarged perspective view of an essential part of FIG. 8
  • FIG. 9(b) is a sectional view taken along line ⁇ - ⁇ of FIG. 9(a)
  • FIG. 9(c) is It is a schematic diagram which shows the flow of the liquid in a flange part. It is a conceptual diagram which shows a molding system.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a metal pipe according to this embodiment.
  • 2A is a sectional view taken along line ⁇ - ⁇ of FIG. 1
  • FIG. 2B is a sectional view taken along line ⁇ - ⁇ of FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in FIG.
  • the metal pipe 1 shown in FIGS. 1 and 2A to 2C is a hollow member used as a reinforcing member to be mounted on a vehicle such as an automobile, an aggregate of the vehicle, and the like, along the axial direction thereof. It is a long member that extends.
  • the metal pipe 1 according to the present embodiment is composed of one metal pipe material.
  • the metal pipe 1 is not configured by welding a plurality of sheet metals, and is not configured by processing into one sheet metal (for example, roll forming). Therefore, there is no joint in the cross section of the metal pipe 1.
  • the metal pipe material is, for example, a tubular member made of high-strength steel or ultra-high-strength steel.
  • High-strength steel is a steel material that exhibits a tensile strength of 400 MPa or more.
  • Ultra-high-strength steel is a steel material that exhibits a tensile strength of 1 GPa or more.
  • the thickness of the metal pipe 1 is not particularly limited, but is, for example, 1.0 mm or more and 2.3 mm or less.
  • the axial direction of the metal pipe 1 be the longitudinal direction X
  • the direction orthogonal to the longitudinal direction X be the transverse direction Y.
  • the metal pipe 1 includes a pipe portion 100 and flange portions 101 and 102.
  • the pipe part 100 is a main body having a hollow shape, and has, for example, a substantially square cross section.
  • the internal space S1 is defined by the inner peripheral surface 100a of the pipe portion 100.
  • each of the inner peripheral surface 100a and the outer peripheral surface 100b of the pipe portion 100 has a planar shape, but the present invention is not limited to this. From the viewpoint of improving the compressive strength, the pipe portion 100 may be appropriately provided with irregularities or the like.
  • the flange portion 101 is a protruding portion that protrudes from the pipe portion 100 along the lateral direction Y.
  • the flange portion 101 is provided along the longitudinal direction X.
  • the dimension of the flange portion 101 in the longitudinal direction X is substantially the same as the dimension of the pipe portion 100 in the longitudinal direction X.
  • the flange portion 101 is formed by folding a portion protruding from the pipe portion 100. Therefore, the flange portion 101 and the pipe portion 100 are seamlessly integrated with each other.
  • the protrusion amount of the flange portion 101 is, for example, 1 mm or more and 100 mm or less.
  • the tip of the flange portion 101 is rounded, it is not limited to this.
  • the flange portion 102 is a protruding portion that projects from the pipe portion 100 along the short-side direction Y, and is provided on the opposite side of the flange portion 101 via the pipe portion 100 in the short-side direction Y. Like the flange portion 101, the flange portion 102 is provided along the longitudinal direction X. The flange portion 102 is also formed by folding the portion protruding from the pipe portion 100. Therefore, the flange portion 102 and the pipe portion 100 are seamlessly integrated with each other. From the viewpoint of welding or the like, the protrusion amount of the flange portion 102 is, for example, 1 mm or more and 100 mm or less. Although the tip of the flange portion 102 is rounded, it is not limited to this.
  • the pair of inner surfaces 101a and 101b of the flange portion 101 are in close contact with each other without any gap.
  • a part of the pair of inner surfaces 102a and 102b of the flange portion 102 are in close contact with each other without a gap.
  • a place where the pair of inner surfaces 102a and 102b are in close contact with each other functions as, for example, a spot welded portion between the metal pipe 1 and another member.
  • the pair of inner surfaces 102a and 102b are in close contact with each other in the region R1 shown in FIG.
  • the other parts of the pair of inner surfaces 102a and 102b are separated from each other. That is, unlike the flange portion 101, a gap S2 communicating with the internal space S1 of the pipe portion 100 is located between the pair of inner surfaces 102a and 102b of the flange portion 102. In the present embodiment, the pair of inner surfaces 102a and 102b are separated from each other in the region R2.
  • the regions R1 and R2 are provided alternately in the longitudinal direction X. Therefore, a plurality of gaps S2 are formed in the metal pipe 1, and the plurality of gaps S2 are intermittently arranged along the longitudinal direction X.
  • the ratio of the dimension of the region R1 in the longitudinal direction X to the dimensions of the metal pipe 1 in the longitudinal direction X is, for example, 90% or less.
  • the proportion of the dimensions of the region R2 in the longitudinal direction X is, for example, 10% or more and 50% or less.
  • the flange portion 102 has a through hole 110.
  • the through hole 110 is an opening provided so as to be connected to the gap S2. Thereby, for example, when water enters the internal space S1, the water can be discharged to the outside of the metal pipe 1 through the through hole 110. Further, for example, when the metal pipe 1 is immersed in the coating liquid, the through holes 110 serve as air escape holes. Thereby, the inner peripheral surface 100a and the like of the pipe portion 100 can be favorably coated. In addition, it is possible to suppress the occurrence of accumulation of the coating liquid on the inner peripheral surface 100a or the like.
  • the through hole 110 is provided at an arbitrary position in the region R2.
  • the through hole 110 may be provided in each of the plurality of regions R2, or may be provided in at least one of the plurality of regions R2.
  • a plurality of through holes 110 may be provided in one region R2.
  • the distance between the through holes 110 may be constant in the longitudinal direction X.
  • the through hole 110 is provided at the tip of the flange portion 102, but it is not limited to this.
  • the through hole 110 may be provided at the lowest position in the flange portion 102 (that is, the position where the liquid is most likely to collect). Therefore, for example, when the flange portion 102 is located at the lowest position in the metal pipe 1, the through hole 110 may be provided at the most projecting portion of the flange portion 102.
  • the shape of the flange portion 102 may be adjusted so that the liquid can easily reach the through holes 110.
  • the inner surfaces 102a and 102b of the flange portion 102 may be bent or the like, or the inner surfaces 102a and 102b may be provided with a slope.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the molding apparatus.
  • a molding apparatus 10 for molding a metal pipe includes a molding die (molding portion) 13 having an upper mold (mold) 12 and a lower mold (mold) 11 which are paired with each other, and an upper mold 12.
  • a drive mechanism 80 for moving at least one of the lower die 11, a pipe holding mechanism 30 for holding the metal pipe material 14 arranged between the upper die 12 and the lower die 11, and a pipe holding mechanism 30 for holding the metal pipe material 14.
  • a heating mechanism 50 for energizing and heating the existing metal pipe material 14, and a gas supply unit 60 for supplying gas into the heated metal pipe material 14 held between the upper mold 12 and the lower mold 11.
  • the metal pipe refers to a hollow article after molding is completed by the molding apparatus 10
  • the metal pipe material 14 refers to a hollow article before molding is completed by the molding apparatus 10.
  • the molding die 13 is a mold used for molding the metal pipe material 14 into a metal pipe. Therefore, each of the lower mold 11 and the upper mold 12 included in the molding die 13 is provided with a cavity (recess) in which the metal pipe material 14 is housed (details will be described later).
  • the lower mold 11 is fixed to a large base 15.
  • the lower mold 11 is composed of a large steel block and has a cavity 16 on the upper surface thereof.
  • a cooling water passage 19 is formed in the lower mold 11.
  • the lower mold 11 includes a thermocouple 21 inserted from below substantially in the center.
  • the thermocouple 21 is supported by a spring 22 so as to be vertically movable.
  • the thermocouple 21 is merely an example of temperature measuring means, and may be a non-contact temperature sensor such as a radiation thermometer or an optical thermometer. If the correlation between the energizing time and the temperature can be obtained, the temperature measuring means may be omitted.
  • An electrode storage space 11a is provided near the left and right ends (left and right ends in FIG. 3) of the lower mold 11. Electrodes (lower electrodes) 17 and 18 configured to be movable up and down are provided in the electrode storage space 11a.
  • An insulating material 91 for preventing energization is provided between the lower die 11 and the lower electrode 17 and under the lower electrode 17, and between the lower die 11 and the lower electrode 18 and under the lower electrode 18. Each is provided.
  • Each insulating material 91 is fixed to an advancing/retreating rod 95 which is a movable part of an actuator (not shown) which constitutes the pipe holding mechanism 30. This actuator is for vertically moving the lower electrodes 17, 18 and the like, and the fixing portion of the actuator is held on the base 15 side together with the lower mold 11.
  • tapered concave surfaces 17b and 18b are formed, which are recessed so as to be tapered around the concave grooves 17a and 18a.
  • the insulating material 91 is formed with a semicircular concave groove that communicates with the concave grooves 17a and 18a and that corresponds to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14.
  • the upper mold 12 is composed of a large steel block like the lower mold 11, and is fixed to a slide 81 (details will be described later) constituting the drive mechanism 80.
  • a cavity 24 is formed on the lower surface of the upper mold 12. The cavity 24 is provided at a position facing the cavity 16 of the lower mold 11.
  • a cooling water passage 25 is provided inside the upper mold 12.
  • An electrode storage space 12a similar to that of the lower mold 11 is provided near the left and right ends (the left and right ends in FIG. 3) of the upper mold 12.
  • electrodes (upper electrodes) 17 and 18 configured to be movable up and down are provided in the electrode housing space 12a.
  • An insulating material 92 for preventing energization is provided between the upper mold 12 and the upper electrode 17, between the upper electrode 17, and between the upper mold 12 and the upper electrode 18 and above the upper electrode 18, respectively. There is.
  • Each insulating material 92 is fixed to an advancing/retreating rod 96 that is a movable portion of an actuator (not shown) that constitutes the pipe holding mechanism 30. This actuator is for vertically moving the upper electrodes 17, 18 and the like, and the fixed portion of the actuator is held together with the upper die 12 on the drive mechanism 80 side.
  • Semi-circular concave grooves 17a, 18a corresponding to the upper outer peripheral surface of the metal pipe material 14 are formed on the lower surfaces of the upper electrodes 17, 18, respectively (see FIG. 4(c)). Therefore, the upper electrodes 17 and 18 form another part of the pipe holding mechanism 30.
  • the outer circumference of the metal pipe material 14 can be tightly surrounded over the entire circumference.
  • tapered concave surfaces 17b and 18b are formed in which the periphery is inclined in a tapered shape toward the concave grooves 17a and 18a.
  • the insulating material 92 has a semicircular arc-shaped groove that communicates with the grooves 17a and 18a and that corresponds to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic sectional views of the molding die 13.
  • the portion shown in FIG. 5A in the molding die 13 corresponds to the portion forming the cross section of the metal pipe 1 shown in FIG. 2A.
  • the portion shown in FIG. 5B in the molding die 13 corresponds to the portion forming the cross section of the metal pipe 1 shown in FIGS. 2B and 2C.
  • a step is provided on both the upper surface of the lower mold 11 and the lower surface of the upper mold 12.
  • a step is formed by the first protrusion 11b, the second protrusion 11c, the third protrusion 11d, and the fourth protrusion 11e, assuming that the surface of the cavity 16 in the center of the lower mold 11 is the reference line LV2. ..
  • the first protrusion 11b and the second protrusion 11c are formed on the right side of the cavity 16 (the right side in FIGS. 5A and 5B and the back side of the paper in FIG. 3), and the left side of the cavity 16 (FIGS. 5A and 5A,
  • the third protrusion 11d and the fourth protrusion 11e are formed on the left side in b) and the front side of the paper in FIG.
  • the second protrusion 11c is located between the cavity 16 and the first protrusion 11b.
  • the third protrusion 11d is located between the cavity 16 and the fourth protrusion 11e.
  • Each of the second protrusion 11c and the third protrusion 11d protrudes toward the upper mold 12 side from the first protrusion 11b and the fourth protrusion 11e.
  • the amount of protrusion from the reference line LV2 is substantially the same in the first protrusion 11b and the fourth protrusion 11e, and the amount of protrusion from the reference line LV2 is substantially the same in the second protrusion 11c and the third protrusion 11d.
  • a step is formed by the fourth protrusion 12e.
  • the first protrusion 12b and the second protrusion 12c are formed on the right side of the cavity 24, and the third protrusion 12d and the fourth protrusion 12e are formed on the left side of the cavity 24.
  • the second protrusion 12c is located between the cavity 24 and the first protrusion 12b.
  • the third protrusion 12d is located between the cavity 24 and the fourth protrusion 12e.
  • Each of the first protrusion 12b and the fourth protrusion 12e protrudes toward the lower mold 11 side from the second protrusion 12c and the third protrusion 12d.
  • the amount of protrusion from the reference line LV1 is substantially the same in the first protrusion 12b and the fourth protrusion 12e, and the amount of protrusion from the reference line LV1 is substantially the same in the second protrusion 12c and the third protrusion 12d.
  • FIG. 5(b) there is a portion on the lower surface of the upper die 12 where a fifth protrusion 12f is formed instead of the second protrusion 12c.
  • the protrusion amount of the second protrusion 12c is the protrusion amount P1
  • the protrusion amount of the fifth protrusion 12f is the protrusion amount P2
  • the protrusion amount P2 is smaller than the protrusion amount P1.
  • the second protrusion 12c and the fifth protrusion 12f in the upper mold 12 are alternately provided, for example, in the longitudinal direction X of the metal pipe 1.
  • the first protrusion 12b of the upper mold 12 faces the first protrusion 11b of the lower mold 11, and the second protrusion 12c and the fifth protrusion 12f of the upper mold 12 face the second protrusion 11c of the lower mold 11.
  • the cavity 24 of the upper die 12 faces the cavity 16 of the lower die 11, the third protrusion 12d of the upper die 12 faces the third protrusion 11d of the lower die 11, and
  • the protrusion 12e faces the fourth protrusion 11e of the lower mold 11.
  • the drive mechanism 80 includes a slide 81 that moves the upper mold 12 so that the upper mold 12 and the lower mold 11 are aligned with each other, a shaft 82 that generates a driving force for moving the slide 81, And a connecting rod 83 for transmitting the driving force generated by the shaft 82 to the slide 81.
  • the shaft 82 extends in the left-right direction above the slide 81 and is rotatably supported, and an eccentric crank 82a protruding from the left-right end and extending in the left-right direction at a position separated from the axis thereof.
  • the eccentric crank 82a and the rotating shaft 81a provided on the upper portion of the slide 81 and extending in the left-right direction are connected by a connecting rod 83.
  • the rotation of the shaft 82 is controlled by the control unit 70 to change the height of the eccentric crank 82a in the vertical direction, and the position change of the eccentric crank 82a is transmitted to the slide 81 via the connecting rod 83.
  • the vertical movement of the slide 81 can be controlled.
  • the swing (rotational motion) of the connecting rod 83 that occurs when the position change of the eccentric crank 82a is transmitted to the slide 81 is absorbed by the rotating shaft 81a.
  • the shaft 82 rotates or stops according to the drive of a motor or the like controlled by, for example, the control unit 70.
  • the heating mechanism (power supply unit) 50 includes a power supply source 55 and a power supply line 52 that electrically connects the power supply source 55 and the electrodes 17 and 18.
  • the power supply source 55 includes a DC power supply and a switch, and can energize the metal pipe material 14 via the power supply line 52 and the electrodes 17 and 18.
  • the power supply line 52 is connected to the lower electrodes 17 and 18, but not limited to this.
  • the control unit 70 can heat the metal pipe material 14 to the quenching temperature (for example, the AC3 transformation point temperature or higher).
  • Each of the pair of gas supply units 40 is a cylinder unit 42 that is placed and fixed on a base 15 via a block 41, a cylinder rod 43 that moves forward and backward according to the operation of the cylinder unit 42, and a cylinder rod 43. It has a gas supply nozzle 44 connected to the tip.
  • the cylinder unit 42 is a part that drives the gas supply nozzle 44 forward and backward with respect to the metal pipe material 14 via the cylinder rod 43.
  • the gas supply nozzle 44 is a portion configured to be able to communicate with the inside of the metal pipe material 14 held by the pipe holding mechanism 30, and supplies gas to the inside for expansion molding.
  • the gas supply nozzle 44 includes a tapered surface 45 having a tapered tip, a gas passage 46 provided therein, and an opening/closing valve 47 located at the outlet of the gas passage 46.
  • the tapered surface 45 is formed in such a shape that it can just fit and contact the tapered concave surfaces 17b and 18b of the electrodes 17 and 18 (see FIG. 4B).
  • the tapered surface 45 may be made of an insulating material.
  • a discharge mechanism for discharging the gas in the gas passage 46 may be attached to at least one of the gas supply nozzles 44.
  • the gas passage 46 is connected to the second tube 67 of the gas supply unit 60 via the opening/closing valve 47. Therefore, the gas supplied from the gas supply unit 60 is supplied to the gas passage 46.
  • the on-off valve 47 is directly attached to the outside of the gas supply nozzle 44 and controls the gas supply from the gas supply unit 60 to the gas passage 46.
  • gas may be supplied from the gas source 61 to the second tube 67 to raise the internal pressure thereof in advance.
  • the pressure in the gas passage 46 can be rapidly increased after the opening/closing valve 47 is opened. Therefore, the pressure inside the metal pipe material 14 communicating with the gas passage 46 can be rapidly increased.
  • the opening/closing of the on-off valve 47 is controlled by the control unit 70 via (B) shown in FIG.
  • the gas supply unit 60 includes a gas source 61, an accumulator (gas storage unit) 62 that stores the gas supplied by the gas source 61, and a first unit that extends from the accumulator 62 to the cylinder unit 42 of the gas supply unit 40.
  • the pressure control valve 64 serves to supply the cylinder unit 42 with a gas having an operating pressure adapted to the pressing force of the gas supply nozzle 44 against the metal pipe material 14.
  • the check valve 69 serves to prevent the gas from flowing back in the second tube 67.
  • the pressure control valve 68 is a valve that adjusts the pressure inside the second tube 67 under the control of the control unit 70.
  • a gas having an operating pressure for temporarily expanding the metal pipe material 14 hereinafter referred to as a first ultimate pressure
  • a gas having a final pressure of 2) hereinafter, referred to as high-pressure gas
  • high-pressure gas serves to supply the second tube 67.
  • low-pressure gas and high-pressure gas can be supplied to the gas supply nozzle 44 connected to the second tube 67.
  • the pressure of the high pressure gas is, for example, about 2 to 5 times that of the low pressure gas.
  • the control unit 70 acquires temperature information from the thermocouple 21 by transmitting information from (A) shown in FIG. 3, and controls the heating mechanism 50 and the drive mechanism 80.
  • the water circulation mechanism 72 includes a water tank 73 for storing water, a water pump 74 that pumps up the water stored in the water tank 73, pressurizes it, and sends it to the cooling water passage 19 of the lower mold 11 and the cooling water passage 25 of the upper mold 12. And a pipe 75. Although omitted, a cooling tower for lowering the water temperature and a filter for purifying water may be provided in the pipe 75.
  • a metal pipe material 14 which is heated and has a hollow shape is disposed between the upper mold 12 and the lower mold 11. Specifically, the metal pipe material 14 is arranged between the cavity 24 of the upper mold 12 and the cavity 16 of the lower mold 11. The metal pipe material 14 is sandwiched between the upper electrodes 17 and 18 and the lower electrodes 17 and 18 of the pipe holding mechanism 30. The metal pipe material 14 is electrically heated by the control of the heating mechanism 50 by the control unit 70.
  • control unit 70 controls the heating mechanism 50 to supply electric power to the metal pipe material 14. Then, the power transmitted to the lower electrodes 17, 18 via the power supply line 52 is supplied to the upper electrodes 17, 18 and the metal pipe material 14 that sandwich the metal pipe material 14. Then, due to the electric resistance of the metal pipe material 14 itself, the metal pipe material 14 itself generates heat by Joule heat.
  • the upper die 12 is moved toward the lower die 11 under the control of the drive mechanism 80 by the controller 70. Thereby, the upper die 12 and the lower die 11 are brought close to each other, and a space for molding the metal pipe 1 is formed between the upper die 12 and the lower die 11. At this time, the metal pipe material 14 arranged between the upper mold 12 and the lower mold 11 is located in the cavity 16. In the present embodiment, a part of the metal pipe material 14 is deformed by coming into contact with the upper die 12 and the lower die 11, but it is not limited to this. The upper mold 12 may be brought closer to the lower mold 11 side before the metal pipe material 14 is electrically heated.
  • the metal pipe material 14 is expanded by gas supply, and the metal pipe material 14 is brought into contact with the upper die 12 and the lower die 11, whereby the pipe portion 100 and the flange portion 101. , 102 is formed into a metal pipe 1.
  • the gas supply nozzle 44 is advanced by operating the cylinder unit 42 of the gas supply unit 40, and the gas supply nozzle 44 is inserted into both ends of the metal pipe material 14.
  • the tips of the gas supply nozzles 44 are inserted into both ends of the metal pipe material 14 to seal them.
  • the inside of the metal pipe material 14 and the gas passage 46 are airtightly communicated with each other.
  • the control unit 70 controls the gas supply unit 60, the drive mechanism 80, and the on-off valve 47 to supply a gas into the heated metal pipe material 14.
  • the metal pipe material 14 softened by heating expands and comes into contact with the molding die 13.
  • the expanded metal pipe material 14 is molded so as to follow the shapes of the cavities 16 and 24, the second protrusions 11c and 12c, and the third protrusions 11d and 12d.
  • the pipe portion 100 is formed.
  • the upper die 12 is further moved toward the lower die 11 under the control of the drive mechanism 80 by the control unit 70.
  • the portions that have entered the space provided between the second protrusions 11c and 12c and the space provided between the third protrusions 11d and 12d are the upper mold 12 and the lower mold. It is crushed by 11.
  • the portion of the expanded metal pipe material 14 that has entered between the second protrusion 11c and the fifth protrusion 12f is simply the first protrusion 12b, the second protrusion 12b, as shown in FIG.
  • the protrusions 11c and the fifth protrusions 12f are molded along the shapes thereof. That is, the entered portion is not crushed by the second protrusion 11c and the fifth protrusion 12f. Therefore, unlike the portion formed between the second protrusions 11c and 12c, the portion formed between the second protrusion 11c and the fifth protrusion 12f in the flange portion 102 is between the pair of inner surfaces 102a and 102b.
  • a gap S2 that is located and communicates with the internal space S1 of the pipe portion 100 is provided. Since the second protrusion 12c and the fifth protrusion 12f are alternately provided in the longitudinal direction X as described above, a plurality of gaps S2 are intermittently provided along the longitudinal direction X. The pair of inner surfaces 102a and 102b are in close contact with each other between the gaps S2 adjacent to each other along the longitudinal direction X.
  • the outer peripheral surface of the blow-molded and expanded metal pipe material 14 comes into contact with the lower mold 11 and the upper mold 12 and is rapidly cooled. As a result, the metal pipe material 14 is hardened.
  • the upper mold 12 and the lower mold 11 have a large heat capacity and are controlled to a low temperature. Therefore, the heat of the pipe surface is rapidly removed to the mold side by the contact of the metal pipe material 14 with the upper mold 12 and the lower mold 11.
  • Such a cooling method is called mold contact cooling or mold cooling.
  • austenite transforms to martensite hereinafter, transformation of austenite to martensite is referred to as martensite transformation).
  • cooling may be performed by supplying a cooling medium into the cavities 16 and 24, for example.
  • the metal pipe material 14 is brought into contact with the molds (upper mold 12 and lower mold 11) to cool until the temperature at which the martensitic transformation begins, and then the mold is opened and the cooling medium (cooling gas) is used as the metal pipe material 14. Martensitic transformation may be generated by spraying.
  • the metal pipe 1 is carried out from the molding device 10.
  • the metal pipe 1 is carried out from the molding apparatus 10 using a robot arm or the like.
  • the through hole 110 connected to the gap S2 is provided in the flange portion 102 (see FIG. 2C).
  • the through hole 110 is formed by performing punching such as laser processing or machining on the flange portion 102.
  • the through hole 110 is provided for each of the plurality of gaps S2, but it is not limited to this.
  • the molding system 200 includes the above-described molding device 10 and a processing device 210 (processing portion) that provides a through hole in the metal pipe 1. Therefore, the processing apparatus 210 provides the flange portion 102 with the through hole 110 connected to the gap S2.
  • the metal pipe 1 having the pipe portion 100 and the flange portions 101 and 102 can be formed.
  • the time from the blow molding of the metal pipe material 14 to the completion of the molding of the metal pipe 1 is approximately several seconds to several tens seconds, depending on the type of the metal pipe material 14.
  • the gap S2 communicating with the internal space S1 of the pipe portion 100 is provided between the pair of inner surfaces 102a and 102b of the flange portion 102. Is located. Further, the through hole 110 provided in the flange portion 102 is connected to the gap S2. Accordingly, even when a liquid such as water enters the internal space S1 of the pipe portion 100 when the metal pipe 1 is painted, the liquid can be easily discharged through the gap S2 and the through hole 110. As a result, the liquid does not easily accumulate inside the metal pipe 1, so that the generation of rust on the metal pipe 1 can be suppressed.
  • the through holes 110 serve as air escape holes.
  • the inner peripheral surface 100a of the pipe portion 100 and the like can be favorably coated. Further, it is possible to suppress the accumulation of the coating liquid on the inner peripheral surface 100a and the like.
  • a plurality of gaps S2 which are located between the pair of inner surfaces 102a and 102b and are arranged intermittently along the longitudinal direction X of the pipe portion 100, are formed.
  • a pair of inner surfaces 102a and 102b are in close contact with each other between adjacent gaps S2 along the longitudinal direction X. Therefore, the portions of the pair of inner surfaces 102a and 102b that are in close contact with each other and the other member can be spot-welded.
  • by forming a plurality of gaps S2 inside the flange portion 102 it becomes more difficult for the liquid to collect in the internal space S1 of the pipe portion 100. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of strength deterioration of the pipe portion 100, which is the main body portion of the metal pipe 1.
  • the flange portion 102 may be provided with the through hole 110 for each of the plurality of gaps S2. In this case, it is possible to favorably prevent the liquid from accumulating inside the metal pipe 1.
  • the metal pipe material 14 having a hollow shape is arranged between the upper mold 12 and the lower mold 11, and the metal pipe material 14 is expanded by the supply of the fluid and the metal pipe material 14 is expanded.
  • a molding device 10 for molding the metal pipe 1 having the pipe portion 100 and the flange portion 101 by bringing the mold 12 and the lower mold 11 into contact with each other, and a processing device 210 for forming a through hole 110 in the metal pipe 1 are provided.
  • the device 10 is located between the pair of inner surfaces included in the flange portion 101 and forms a gap communicating with the internal space of the pipe portion 100, and the processing device 210 has a through hole 110 connected to the gap in the flange portion 101. Is provided.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view showing a metal pipe according to a modification.
  • 9(a) is an enlarged perspective view of an essential part of FIG. 8
  • FIG. 9(b) is a sectional view taken along line ⁇ - ⁇ of FIG. 9(a)
  • FIG. 9(c) is It is a schematic diagram which shows the flow of the liquid in a flange part.
  • the metal pipe 1A shown in FIGS. 8 and 9A to 9C is a hollow member having a substantially hat-shaped cross section, and is a molded product of a single metal pipe material.
  • the pipe portion 100A of the metal pipe 1A has a substantially trapezoidal cross section.
  • the flange portions 101A and 102A are formed so as to be connected to the bottom surface in the cross section of the pipe portion 100A.
  • the bottom surface is continuous with the inner surface 101b of the flange portion 101A and the inner surface 102b of the flange portion 102A.
  • a gap S2 is provided in the entire flange portion 102A.
  • the flange portion 101A also has a gap S3 in its entirety. That is, the gap S3 is provided between the inner surfaces 101a and 101b of the flange portion 101A. Therefore, each of the gaps S2 and S3 is continuously provided along the longitudinal direction X.
  • a protrusion 120 protruding toward the inner surface 101a is provided on a part of the inner surface 101b of the flange portion 101A.
  • the part of the inner surface 101b is in close contact with the inner surface 101a.
  • a protruding portion 120 protruding toward the inner surface 102a is provided on a part of the inner surface 102b of the flange portion 102A, and the part is in close contact with the inner surface 102a.
  • the strength of the metal pipe 1A can be improved.
  • the portion where the inner surfaces 101a and 101b are in close contact with each other and the portion where the inner surfaces 102a and 102b are in close contact with each other can function as spot welded portions with other members.
  • the dimension of the protrusion 120 along the longitudinal direction X is, for example, 10% or more and 50% or less of the dimension of the metal pipe 1A along the longitudinal direction X.
  • the dimension of the protrusion 120 along the lateral direction Y is not particularly limited, but is appropriately adjusted according to the dimension of the protrusion 120 along the longitudinal direction X and the like.
  • a plurality of protruding portions 120 are provided on each of the flange portions 101A and 102A.
  • the plurality of protrusions 120 provided on the flange portion 101A are provided at regular intervals along the longitudinal direction X, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of protrusions 120 provided on the flange portion 102A are provided at regular intervals along the longitudinal direction X, but are not limited thereto.
  • the protruding portions 120 adjacent to each other in the longitudinal direction X are separated from each other.
  • Each protrusion 120 is formed, for example, by pressing the flange portions 101A and 102A after forming the metal pipe 1A.
  • each protrusion 120 may be provided, for example, when molding the metal pipe 1A.
  • a convex portion is provided on a part of the surface of the second protrusion 11c of the lower mold 11. Thereby, the protrusion 120 can be formed when the flanges 101A and 102A are formed.
  • a through hole 110A is provided in each of the flange portions 101A and 102A.
  • the through hole 110A is an opening connected to the gap S2 or the gap S3, and is provided so as to penetrate the inner surfaces 101b and 102b.
  • the through hole 110A provided in the flange portions 101A and 102A is located on the opposite side of the pipe portion 100A in the lateral direction Y with the protrusion 120 interposed therebetween. In this case, it becomes difficult for the liquid to collect on the tip ends of the flange portions 101A and 102A (particularly in the vicinity of the protrusion 120 from the viewpoint of surface tension).
  • FIG. 9C for example, when the inside of the metal pipe 1A is painted with the coating liquid L, the coating liquid L is placed on the back side of the flange portion 102A through the gap GP between the protruding portions 120. It becomes easier to wrap around.
  • the through hole 110A is provided corresponding to each protrusion 120, but is not limited to this.
  • the through hole 110A may be provided in any of the flange portions 101A and 102A.
  • the same operational effect as that of the above-described embodiment is exhibited.
  • the gaps S2 and S3 are continuous in the longitudinal direction X, even when the number of through holes 110A formed in the flange portions 101A and 102A is reduced, the gaps S2 and S3 and the through holes 110A The liquid can be discharged well through.
  • the metal pipe may include the flange portions 101A and 102, or may include the flange portions 101 and 102A. Further, the metal pipe may be provided with one flange portion, or may be provided with three or more flange portions.
  • the through hole is provided after the metal pipe is formed, but it is not limited to this.
  • the through hole may be provided at the time of molding the metal pipe.
  • the gap is provided only on one flange portion, but the invention is not limited to this.
  • a gap may be provided in both flange portions.
  • through holes may be provided in both flange portions.
  • the flange portion is provided with a protruding portion protruding from one inner surface toward the other inner surface, but the present invention is not limited to this.
  • a protrusion that protrudes from the other inner surface toward the one inner surface may be provided on the flange portion.
  • the flange portion may be provided with both a protrusion protruding from one inner surface toward the other inner surface and a protrusion protruding from the other inner surface toward the one inner surface.
  • the contact between one inner surface and the other inner surface may be achieved by a protruding portion protruding from one inner surface toward the other inner surface and a protruding portion protruding from the other inner surface toward one inner surface. ..
  • the through hole is provided on the opposite side of the pipe portion through the protruding portion, it is not limited to this.
  • gas is illustrated as the fluid to be supplied to the metal pipe material, but liquid may be adopted as the fluid.
  • the metal pipe material does not need to be heated during molding. That is, the metal pipe may be molded with hydrofoam.
  • the processing device 210 was provided at a location different from the molding device 10, and the processing device 210 formed the through hole.
  • a processing unit capable of forming a through hole may be incorporated in the molding apparatus 10.

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Abstract

金属パイプの成形方法は、中空形状を呈する金属パイプ材料を一対の型の間に配置する工程と、流体の供給により金属パイプ材料を膨張させ、金属パイプ材料を一対の型に接触させることによって、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプを成形する工程と、を備える。金属パイプを成形する工程では、フランジ部に含まれる一対の内面の間に位置すると共に、パイプ部の内部空間に連通する隙間を形成し、フランジ部には、隙間につながる貫通孔が設けられる。

Description

金属パイプの成形方法、金属パイプ、及び成形システム
 本開示は、金属パイプの成形方法、金属パイプ、及び成形システムに関する。
 従来、加熱した金属パイプ材料内に気体を供給して膨張させることによって、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプの成形を行う成形装置が知られている。例えば、下記特許文献1には、互いに対になる上下金型と、上下金型の間に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、当該金属パイプ材料を加熱する加熱機構と、上下金型が合わさることによって形成されるキャビティ部とを備える成形装置が開示されている。
特開2012-654号公報
 上記特許文献1に示されるような成形装置を用いて成形された金属パイプは、継ぎ目のない中空形状を呈する。このような金属パイプ内に水等の液体が浸入した場合、当該液体は金属パイプから排出されにくい。このため、液体が溜まった金属パイプには錆が生じることがある。したがって、上述したような金属パイプに対する錆対策が求められている。
 本開示は、錆の発生を抑制可能な金属パイプの成形方法、金属パイプ、及び成形システムを提供することを目的とする。
 本開示の一側面に係る金属パイプの成形方法は、中空形状を呈する金属パイプ材料を一対の型の間に配置する工程と、流体の供給により金属パイプ材料を膨張させ、金属パイプ材料を一対の型に接触させることによって、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプを成形する工程と、を備える。金属パイプを成形する工程では、フランジ部に含まれる一対の内面の間に位置すると共に、パイプ部の内部空間に連通する隙間を形成し、フランジ部には、隙間につながる貫通孔が設けられる。
 この金属パイプの成形方法によれば、金属パイプを成形する工程では、フランジ部に含まれる一対の内面の間に位置すると共に、パイプ部の内部空間に連通する隙間を形成する。そしてフランジ部には、当該隙間につながる貫通孔が設けられる。これにより、例えばパイプ部の内部空間に水等の液体が浸入した場合であっても、隙間及び貫通孔を介して当該液体を容易に排出できる。これにより、金属パイプの内部に液体が溜まりにくくなるので、金属パイプの錆の発生を抑制できる。
 金属パイプを成形する工程では、一対の内面の間に位置すると共に、パイプ部の軸方向に沿って間欠的に配置される複数の隙間を形成し、軸方向に沿って隣り合う隙間の間では、一対の内面が密着してもよい。この場合、一対の内面において互いに密着した部分と、他の部材とをスポット溶接できる。加えて、フランジ部の内部に複数の隙間が形成されることによって、パイプ部の内部空間に液体がより溜まりにくくなる。このため、金属パイプの本体部であるパイプ部の強度劣化の発生を抑制できる。
 フランジ部には、複数の隙間のそれぞれに対して貫通孔が設けられてもよい。この場合、金属パイプの内部に液体が溜まることを良好に抑制できる。
 隙間は、パイプ部の軸方向に沿って連続的に設けられており、一対の内面の一部が密着してもよい。この場合、互いに密着した一対の内面の一部と、他の部材とをスポット溶接できる。また、フランジ部に形成される貫通孔の数を低減した場合であっても、隙間及び貫通孔を介して液体を良好に排出できる。
 本開示の他の一側面に係る金属パイプは、中空形状を呈するパイプ部と、パイプ部に一体化するフランジ部とを備える。フランジ部は、一対の内面と、貫通孔とを有し、一対の内面の間には、パイプ部の内部空間に連通する隙間が位置しており、貫通孔は、隙間につながっている。
 この金属パイプでは、フランジ部が有する一対の内面の間には、パイプ部の内部空間に連通する隙間が位置している。また、貫通孔は、隙間につながっている。これにより、例えばパイプ部の内部空間に水等の液体が浸入した場合であっても、隙間及び貫通孔を介して当該液体を容易に排出できる。これにより、金属パイプの内部に液体が溜まりにくくなるので、金属パイプの錆の発生を抑制できる。
 本開示の一側面に係る成形システムは、中空形状を呈する金属パイプ材料を、一対の型の間に配置し、流体の供給により金属パイプ材料を膨張させ、金属パイプ材料を一対の型に接触させることによって、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプを成形する成形部と、金属パイプに貫通孔を設ける加工部と、を備え、成形部は、フランジ部に含まれる一対の内面の間に位置すると共に、パイプ部の内部空間に連通する隙間を形成し、加工部は、フランジ部に、隙間につながる貫通孔を設ける。
 この成形システムによれば、上述の成形方法と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
 本開示の一側面によれば、錆の発生を抑制可能な金属パイプの成形方法、金属パイプ、及び成形システムを提供できる。
図1は、金属パイプを示す概略図である。 図2(a)は、図1のα-α線に沿った断面図であり、図2(b)は、図1のβ-β線に沿った断面図であり、図2(c)は、図1のγ-γ線に沿った断面図である。 図3は、実施形態に係る成形装置の概略断面図である。 図4(a)は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図であり、図4(b)は電極に気体供給ノズルが当接した状態を示す図であり、図4(c)は電極の正面図である。 図5(a),(b)は、成形金型の概略断面図である。 図6(a)~(c)は、成形金型の動作と金属パイプ材料の形状の変化を示す図である。 図7は、成形金型の動作と金属パイプ材料の形状の変化を示す図である。 図8は、変形例に係る金属パイプを示す概略斜視図である。 図9(a)は、図8の要部拡大斜視図であり、図9(b)は、図9(a)のδ-δ線に沿った断面図であり、図9(c)は、フランジ部における液体の流れを示す模式図である。 成形システムを示す概念図である。
 以下、本開示の一側面に係る金属パイプ、その成形方法、及び成形システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
 図1は、本実施形態に係る金属パイプを示す概略斜視図である。図2(a)は、図1のα-α線に沿った断面図であり、図2(b)は、図1のβ-β線に沿った断面図であり、図2(c)は、図1のγ-γ線に沿った断面図である。図1及び図2(a)~(c)に示される金属パイプ1は、例えば自動車等の車両に装着される補強部材、車両の骨材等に用いられる中空部材であり、その軸方向に沿って延在する長尺部材である。本実施形態に係る金属パイプ1は、一本の金属パイプ材料から構成される。すなわち、金属パイプ1は、複数の板金を溶接することによって構成されるものではなく、1枚の板金への加工(例えば、ロールフォーミング等)によって構成されるものでもない。このため、金属パイプ1の断面には合口(ジョイント)が存在しない。なお、上記金属パイプ材料は、例えば、高張力鋼もしくは超高張力鋼から構成される筒状部材である。高張力鋼は、400MPa以上の引張強度を示す鋼材である。超高張力鋼は、1GPa以上の引張強度を示す鋼材である。また、金属パイプ1の厚さは、特に限定されないが、例えば1.0mm以上2.3mm以下である。なお、以下では図1等に示されるように、金属パイプ1の軸方向を長手方向Xとし、長手方向Xに直交する方向を短手方向Yとする。
 金属パイプ1は、パイプ部100と、フランジ部101,102とを備える。パイプ部100は、中空形状を呈する本体部であり、例えば断面略四角形状を呈している。パイプ部100の内周面100aによって、内部空間S1が画成されている。本実施形態では、パイプ部100の内周面100a及び外周面100bのそれぞれは、平面形状を呈しているが、これに限られない。耐圧強度の向上等の観点から、パイプ部100には凹凸等が適宜設けられてもよい。
 フランジ部101は、短手方向Yに沿ってパイプ部100から突出する突出部である。フランジ部101は、長手方向Xに沿って設けられている。本実施形態では、長手方向Xにおけるフランジ部101の寸法は、長手方向Xにおけるパイプ部100の寸法と略同一である。フランジ部101は、パイプ部100から突出した部分が折りたたまれることによって形成される。このため、フランジ部101とパイプ部100とは、互いに継ぎ目なく一体化している。溶接等の観点から、フランジ部101の突出量は、例えば1mm以上100mm以下である。フランジ部101の先端は丸まっているが、これに限られない。
 フランジ部102は、短手方向Yに沿ってパイプ部100から突出する突出部であり、短手方向Yにおいてパイプ部100を介してフランジ部101の反対側に設けられる。フランジ部102は、フランジ部101と同様に、長手方向Xに沿って設けられている。フランジ部102もまた、パイプ部100から突出した部分が折りたたまれることによって形成される。このため、フランジ部102とパイプ部100とは、互いに継ぎ目なく一体化している。溶接等の観点から、フランジ部102の突出量は、例えば1mm以上100mm以下である。フランジ部102の先端は丸まっているが、これに限られない。
 図2(a)~(c)に示されるように、フランジ部101が有する一対の内面101a,101bは、全体的に隙間なく密着している。また、図2(a)に示されるように、フランジ部102が有する一対の内面102a,102bの一部同士は隙間なく密着している。一対の内面102a,102b同士が密着した箇所は、例えば金属パイプ1と他の部材とのスポット溶接部として機能する。本実施形態では、図1に示される領域R1にて一対の内面102a,102bは、互いに密着している。
 図2(b),(c)に示されるように、一対の内面102a,102bの他部同士は離間している。すなわち、フランジ部102の一対の内面102a,102bの間には、フランジ部101と異なり、パイプ部100の内部空間S1に連通する隙間S2が位置している。本実施形態では、領域R2にて一対の内面102a,102bは互いに離間している。
 領域R1,R2は、長手方向Xにおいて互いに交互に設けられる。このため、金属パイプ1には複数の隙間S2が形成されており、複数の隙間S2は、長手方向Xに沿って間欠的に配置される。長手方向Xにおける金属パイプ1の寸法のうち、長手方向Xにおける領域R1の寸法の割合は、例えば90%以下である。長手方向Xにおける金属パイプ1の寸法のうち、長手方向Xにおける領域R2の寸法の割合は、例えば10%以上50%以下である。
 図2(c)に示されるように、フランジ部102は、貫通孔110を有する。貫通孔110は、隙間S2につながるように設けられる開口である。これにより、例えば内部空間S1に水が浸入した場合、貫通孔110を介して当該水を金属パイプ1の外部へ排出できる。また、例えば金属パイプ1を塗液内に浸漬させるとき、貫通孔110が空気の逃げ穴となる。これにより、パイプ部100の内周面100a等を良好に塗装できる。加えて、内周面100a等における当該塗液の溜まりの発生も抑制できる。貫通孔110は、領域R2における任意の箇所に設けられる。貫通孔110は、複数の領域R2のそれぞれに設けられてもよいし、複数の領域R2の少なくとも何れかに設けられてもよい。貫通孔110は、一つの領域R2内に複数設けられてもよい。フランジ部102に複数の貫通孔110が設けられる場合、貫通孔110の間隔は、長手方向Xにおいて一定でもよい。
 本実施形態では、貫通孔110はフランジ部102の先端に設けられるが、これに限られない。貫通孔110は、フランジ部102において最も下方に位置する箇所(すなわち、最も液体が溜まりやすい箇所)に設けられればよい。このため、例えば金属パイプ1においてフランジ部102が最も下方に位置する場合、貫通孔110は、フランジ部102において最も突出した部分に設けられてもよい。また、貫通孔110に液体が到達しやすいように、フランジ部102の形状が調整されてもよい。例えば、フランジ部102の内面102a,102b等に折曲加工等が施されてもよいし、内面102a,102b等に勾配が設けられてもよい。
 次に、図3~図7を参照しながら本実施形態に係る金属パイプ1の成形方法を説明する。まず、図3~図5を参照しながら、金属パイプ1を成形するための成形装置について説明する。
<成形装置の構成>
 図3は、成形装置の概略構成図である。図3に示されるように、金属パイプを成形する成形装置10は、互いに対となる上型(型)12及び下型(型)11を有する成形金型(成形部)13と、上型12及び下型11の少なくとも一方を移動させる駆動機構80と、上型12と下型11との間に配置される金属パイプ材料14を保持するパイプ保持機構30と、パイプ保持機構30で保持されている金属パイプ材料14に通電して加熱する加熱機構50と、上型12及び下型11の間に保持され加熱された金属パイプ材料14内にガス(気体)を供給するための気体供給ユニット60と、パイプ保持機構30で保持された金属パイプ材料14の内部に気体供給ユニット60からの気体を供給するための一対の気体供給部40,40と、成形金型13を強制的に水冷する水循環機構72とを備えると共に、上記駆動機構80の駆動、上記パイプ保持機構30の駆動、上記加熱機構50の駆動、及び上記気体供給ユニット60の気体供給をそれぞれ制御する制御部70と、を備える。なお以下では、金属パイプは、成形装置10にて成形完了後の中空物品を指し、金属パイプ材料14は、成形装置10にて成形完了前の中空物品を指す。
 成形金型13は、金属パイプ材料14を金属パイプに成形するために用いられる型である。このため、成形金型13に含まれる下型11及び上型12のそれぞれには、金属パイプ材料14が収容されるキャビティ(凹部)が設けられる(詳細は後述する)。
 下型11は、大きな基台15に固定されている。下型11は、大きな鋼鉄製ブロックで構成され、その上面にキャビティ16を備える。下型11には冷却水通路19が形成されている。また、下型11は、略中央に下から差し込まれた熱電対21を備えている。熱電対21は、スプリング22により上下移動自在に支持されている。熱電対21は測温手段の一例を示したに過ぎず、輻射温度計又は光温度計のような非接触型温度センサであってもよい。通電時間と温度との相関が得られれば、測温手段は省いてもよい。
 下型11の左右端(図3における左右端)近傍には、電極収納スペース11aが設けられている。電極収納スペース11a内には、上下に進退動可能に構成された電極(下側電極)17,18が設けられる。下型11と下側電極17との間及び下側電極17の下部、並びに下型11と下側電極18との間及び下側電極18の下部には、通電を防ぐための絶縁材91がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材91は、パイプ保持機構30を構成するアクチュエータ(不図示)の可動部である進退ロッド95に固定されている。このアクチュエータは、下側電極17,18等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、下型11と共に基台15側に保持されている。
 下側電極17,18の上面には、金属パイプ材料14の下側外周面に対応した半円弧状の凹溝17a,18aがそれぞれ形成されている(図4(c)を参照)。このため、下型11側に位置する一対の下側電極17,18は、パイプ保持機構30の一部を構成しており、金属パイプ材料14を上型12と下型11との間で昇降可能に支えることができる。下側電極17,18にて支持される金属パイプ材料14は、例えば凹溝17a,18aにて嵌め込まれ載置される。下側電極17,18の正面(金型の外側方向の面)には、凹溝17a,18aに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面17b,18bが形成されている。なお、絶縁材91には、上記凹溝17a,18aに連通すると共に、金属パイプ材料14の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。
 上型12は、下型11と同様に大きな鋼鉄製ブロックによって構成されており、駆動機構80を構成するスライド81(詳細は後述)に固定されている。上型12の下面にはキャビティ24が形成されている。キャビティ24は、下型11のキャビティ16に対向する位置に設けられている。上型12の内部には、冷却水通路25が設けられている。
 上型12の左右端(図3における左右端)近傍には、下型11と同様な電極収納スペース12aが設けられている。電極収納スペース12a内には、下型11と同じく、上下に進退動可能に構成された電極(上側電極)17,18が設けられる。上型12と上側電極17との間及び上側電極17の上部、並びに上型12と上側電極18との間及び上側電極18の上部には、通電を防ぐための絶縁材92がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材92は、パイプ保持機構30を構成するアクチュエータ(不図示)の可動部である進退ロッド96に固定されている。このアクチュエータは、上側電極17,18等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、上型12と共に駆動機構80側に保持されている。
 上側電極17,18の下面には、金属パイプ材料14の上側外周面に対応した半円弧状の凹溝17a,18aがそれぞれ形成されている(図4(c)を参照)。このため、上側電極17,18は、パイプ保持機構30の他の一部を構成している。上下一対の電極17,18で金属パイプ材料14を上下方向から挟持すると、金属パイプ材料14の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができる。上側電極17,18の正面(金型の外側方向の面)には、凹溝17a,18aに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面17b,18bが形成されている。なお、絶縁材92には、上記凹溝17a,18aに連通すると共に、金属パイプ材料14の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。
 図5(a),(b)は、成形金型13の概略断面図である。成形金型13において図5(a)に示される部分は、図2(a)に示される金属パイプ1の断面を形成する部分に相当する。成形金型13において図5(b)に示される部分は、図2(b),(c)に示される金属パイプ1の断面を形成する部分に相当する。図5(a),(b)に示されるように、下型11の上面及び上型12の下面には、いずれも段差が設けられている。
 下型11の上面には、下型11の中央のキャビティ16表面を基準ラインLV2とすると、第1突起11b、第2突起11c、第3突起11d、第4突起11eによる段差が形成されている。キャビティ16の右側(図5(a),(b)において右側、図3において紙面奥側)に第1突起11b及び第2突起11cが形成され、キャビティ16の左側(図5(a),(b)において左側、図3において紙面手前側)に第3突起11d及び第4突起11eが形成されている。第2突起11cは、キャビティ16と第1突起11bとの間に位置している。第3突起11dは、キャビティ16と第4突起11eとの間に位置している。第2突起11c及び第3突起11dのそれぞれは、第1突起11b及び第4突起11eよりも上型12側に突出している。第1突起11b及び第4突起11eにおいて基準ラインLV2からの突出量は略同一であり、第2突起11c及び第3突起11dにおいて基準ラインLV2からの突出量は略同一である。
 図5(a)に示されるように、上型12の下面には、上型12の中央のキャビティ24表面を基準ラインLV1とすると、第1突起12b、第2突起12c、第3突起12d、第4突起12eによる段差が形成されている。キャビティ24の右側に第1突起12b及び第2突起12cが形成され、キャビティ24の左側に第3突起12d及び第4突起12eが形成されている。第2突起12cは、キャビティ24と第1突起12bとの間に位置している。第3突起12dは、キャビティ24と第4突起12eとの間に位置している。第1突起12b及び第4突起12eのそれぞれは、第2突起12c及び第3突起12dよりも下型11側に突出している。第1突起12b及び第4突起12eにおいて基準ラインLV1からの突出量は略同一であり、第2突起12c及び第3突起12dにおいて基準ラインLV1からの突出量は略同一である。
 また、図5(b)に示されるように、上型12の下面には、第2突起12cの代わりに第5突起12fが形成されている箇所がある。第2突起12cの突出量を突出量P1とし、第5突起12fの突出量を突出量P2としたとき、突出量P2は突出量P1よりも小さい。なお、上型12における第2突起12cと第5突起12fとは、例えば、金属パイプ1の長手方向Xにおいて交互に設けられる。
 上型12の第1突起12bは下型11の第1突起11bと対向しており、上型12の第2突起12c及び第5突起12fは下型11の第2突起11cと対向しており、上型12のキャビティ24は下型11のキャビティ16と対向しており、上型12の第3突起12dは、下型11の第3突起11dと対向しており、上型12の第4突起12eは下型11の第4突起11eと対向している。これにより、上型12の第2突起12c及び第5突起12fと下型11の第2突起11cとの間、及び上型12の第3突起12dと下型11の第3突起11dとの間のそれぞれには、上型12及び下型11が嵌合した際に空間が形成される。また、上型12のキャビティ24と、下型11のキャビティ16との間には、上型12及び下型11が嵌合した際に空間が形成される。
 図3に戻って、駆動機構80は、上型12及び下型11同士が合わさるように上型12を移動させるスライド81と、スライド81を移動させるための駆動力を発生するシャフト82と、該シャフト82で発生した駆動力をスライド81に伝達するためのコネクティングロッド83とを備えている。シャフト82は、スライド81上方にて左右方向に延在していると共に回転自在に支持されており、その軸心から離間した位置にて左右端から突出して左右方向に延在する偏心クランク82aを有している。この偏心クランク82aと、スライド81の上部に設けられると共に左右方向に延在している回転軸81aとは、コネクティングロッド83によって連結されている。駆動機構80では、制御部70によってシャフト82の回転を制御することにより偏心クランク82aの上下方向の高さを変化させ、この偏心クランク82aの位置変化をコネクティングロッド83を介してスライド81に伝達することにより、スライド81の上下動を制御できる。ここで、偏心クランク82aの位置変化をスライド81に伝達する際に発生するコネクティングロッド83の揺動(回転運動)は、回転軸81aによって吸収される。なお、シャフト82は、例えば制御部70によって制御されるモータ等の駆動に応じて回転又は停止する。
 加熱機構(電力供給部)50は、電力供給源55、及び、電力供給源55と電極17,18とを電気的に接続する電力供給ライン52を備える。電力供給源55は、直流電源及びスイッチを含み、電力供給ライン52、電極17,18を介して金属パイプ材料14に通電可能になっている。本実施形態では、電力供給ライン52は、下側電極17,18に接続されているが、これに限られない。制御部70は、上記加熱機構50を制御することによって、金属パイプ材料14を焼入れ温度(例えば、AC3変態点温度以上)まで加熱することができる。
 一対の気体供給部40の各々は、ブロック41を介して基台15上に載置固定されるシリンダユニット42と、シリンダユニット42の作動に合わせて進退動するシリンダロッド43と、シリンダロッド43の先端に連結された気体供給ノズル44とを有する。シリンダユニット42は、シリンダロッド43を介して気体供給ノズル44を金属パイプ材料14に対して進退駆動させる部分である。気体供給ノズル44は、パイプ保持機構30にて保持された金属パイプ材料14の内部に連通可能に構成されている部分であり、上記内部に膨張成形のための気体供給を実施する。気体供給ノズル44は、その先端が先細になるように設けられるテーパー面45と、その内部に設けられるガス通路46と、ガス通路46の出口に位置する開閉弁47とを備える。テーパー面45は、電極17,18のテーパー凹面17b,18bに丁度嵌合当接することができる形状に構成されている(図4(b)を参照)。テーパー面45は、絶縁材によって構成されてもよい。なお図示はしないが、気体供給ノズル44の少なくともいずれかには、ガス通路46内のガスを排出するための排出機構が取り付けられてもよい。ガス通路46は、開閉弁47を介して気体供給ユニット60の第2チューブ67に接続される。このため、ガス通路46には、気体供給ユニット60から供給されたガスが供給される。開閉弁47は、気体供給ノズル44の外側に直接取り付けられており、気体供給ユニット60からガス通路46への気体供給を制御する。開閉弁47を閉塞すると共に圧力制御弁68を制御することによって、ガス源61から第2チューブ67にガスを供給してその内部圧力を予め昇圧してもよい。この場合、開閉弁47が開放された後、ガス通路46内の圧力を急速に昇圧できる。よって、ガス通路46に連通する金属パイプ材料14の内部の圧力も、急速に昇圧できる。なお、開閉弁47の開閉は、図3に示される(B)を介して制御部70によって制御される。
 気体供給ユニット60は、ガス源61と、このガス源61によって供給されたガスを貯留するアキュムレータ(ガス貯留部)62と、このアキュムレータ62から気体供給部40のシリンダユニット42まで延びている第1チューブ63と、この第1チューブ63に介設されている圧力制御弁64及び切替弁65と、アキュムレータ62から気体供給部40の気体供給ノズル44まで延びている第2チューブ(配管)67と、この第2チューブ67に介設されている圧力制御弁68及び逆止弁69と、を有する。圧力制御弁64は、気体供給ノズル44の金属パイプ材料14に対する押力に適応した作動圧力のガスをシリンダユニット42に供給する役割を果たす。逆止弁69は、第2チューブ67内でガスが逆流することを防止する役割を果たす。
 圧力制御弁68は、制御部70の制御により、第2チューブ67内の圧力を調節するバルブである。例えば、金属パイプ材料14を仮膨張させるための作動圧力(以下、第1到達圧力とする)を有するガス(以下、低圧ガスとする)と、金属パイプを成形するための作動圧力(以下、第2到達圧力とする)を有するガス(以下、高圧ガスとする)とを、第2チューブ67内に供給する役割を果たす。これにより、第2チューブ67に接続される気体供給ノズル44に低圧ガス及び高圧ガスを供給できる。なお、高圧ガスの圧力は、例えば低圧ガスの約2倍~5倍である。
 また、制御部70は、図3に示す(A)から情報が伝達されることによって、熱電対21から温度情報を取得し、加熱機構50及び駆動機構80を制御する。水循環機構72は、水を溜める水槽73と、この水槽73に溜まっている水を汲み上げ、加圧して下型11の冷却水通路19及び上型12の冷却水通路25へ送る水ポンプ74と、配管75とを備える。省略したが、水温を下げるクーリングタワーや水を浄化する濾過器を配管75に介在させることは差し支えない。
<成形装置を用いた金属パイプの成形方法>
 次に、成形装置10を用いた金属パイプ1の成形方法の一例について、図6(a)~(c)を参照しながら説明する。まず、図6(a)に示されるように、加熱されると共に中空形状を呈する金属パイプ材料14を、上型12及び下型11の間に配置する。具体的には、上型12のキャビティ24と下型11のキャビティ16との間に、金属パイプ材料14を配置する。この金属パイプ材料14は、パイプ保持機構30の上側電極17,18及び下側電極17,18によって挟持されている。また、金属パイプ材料14は、制御部70による加熱機構50の制御によって、通電加熱されている。具体的には、制御部70による加熱機構50の制御によって金属パイプ材料14に電力を供給する。すると、電力供給ライン52を介して下側電極17,18に伝達される電力が、金属パイプ材料14を挟持している上側電極17,18及び金属パイプ材料14に供給される。そして、金属パイプ材料14自身の電気抵抗により、金属パイプ材料14自体がジュール熱によって発熱する。
 次に、図6(b)に示されるように、制御部70による駆動機構80の制御によって、上型12を下型11に向かって移動させる。これにより、上型12と下型11とを接近させ、金属パイプ1を成形するための空間を上型12と下型11との間に形成する。このとき、上型12と下型11との間に配置される金属パイプ材料14は、キャビティ16内に位置する。本実施形態では、金属パイプ材料14の一部が上型12及び下型11に接触することによって変形しているが、これに限られない。なお、金属パイプ材料14を通電加熱する前等に、上型12を下型11側に近づけてもよい。
 次に、図6(c)に示されるように、気体供給により金属パイプ材料14を膨張させ、金属パイプ材料14を上型12及び下型11に接触させることによって、パイプ部100及びフランジ部101,102を有する金属パイプ1を成形する。具体的には、まず、気体供給部40のシリンダユニット42を作動させることによって、気体供給ノズル44を前進させ、金属パイプ材料14の両端に気体供給ノズル44を挿入する。このとき、各気体供給ノズル44の先端を金属パイプ材料14の両端に挿入してシールする。これにより、金属パイプ材料14の内部と、ガス通路46とが、気密性よく連通する。続いて、制御部70による気体供給ユニット60、駆動機構80、及び開閉弁47の制御によって、加熱後の金属パイプ材料14内に気体(ガス)を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料14が膨張して成形金型13と接触する。そして、膨張した金属パイプ材料14が、キャビティ16,24、第2突起11c,12c、第3突起11d,12dの形状に沿うように成形される。以上により、パイプ部100が成形される。また、制御部70による駆動機構80の制御によって、上型12を下型11に向かってさらに移動させる。これにより、膨張した金属パイプ材料14において、第2突起11c,12cの間に設けられる空間と、第3突起11d,12dの間に設けられる空間とに進入した部分は、上型12及び下型11によって押し潰される。
 フランジ部102が形成されるとき、膨張した金属パイプ材料14において第2突起11cと第5突起12fとの間に進入した部分は、図7に示されるように、単に第1突起12b、第2突起11c、及び第5突起12fの形状に沿って成形される。すなわち、上記進入した部分は、第2突起11cと第5突起12fによって押し潰されない。このため、フランジ部102において第2突起11cと第5突起12fとの間に形成した部分には、第2突起11c,12cの間に形成した部分と異なり、一対の内面102a,102bの間に位置すると共にパイプ部100の内部空間S1に連通する隙間S2が設けられている。なお、上述したように第2突起12cと第5突起12fとは、長手方向Xにおいて交互に設けられることから、長手方向Xに沿って複数の隙間S2が間欠的に設けられる。また、長手方向Xに沿って隣り合う隙間S2の間では、一対の内面102a,102bは密着する。
 ブロー成形されて膨張した金属パイプ材料14の外周面は、下型11及び上型12に接触して急冷される。これにより、金属パイプ材料14の焼き入れが実施される。上型12と下型11は熱容量が大きく且つ低温に管理されている。このため、金属パイプ材料14の上型12及び下型11への接触によって、パイプ表面の熱が急激に金型側へと奪われる。このような冷却法は、金型接触冷却又は金型冷却と呼ばれる。急冷された直後はオーステナイトがマルテンサイトに変態する(以下、オーステナイトがマルテンサイトに変態することをマルテンサイト変態とする)。冷却の後半は冷却速度が小さくなったので、復熱によりマルテンサイトが別の組織(トルースタイト、ソルバイト等)に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。また、本実施形態においては、金型冷却に代えて、あるいは金型冷却に加えて、冷却媒体を例えばキャビティ16,24内に供給することによって冷却が行われてもよい。例えば、マルテンサイト変態が始まる温度までは金型(上型12及び下型11)に金属パイプ材料14を接触させて冷却し、その後型開きすると共に冷却媒体(冷却用気体)を金属パイプ材料14へ吹き付けることにより、マルテンサイト変態を発生させてもよい。
 金属パイプ1が成形された後、成形装置10から金属パイプ1を搬出する。例えば、ロボットアーム等を用いて、成形装置10から金属パイプ1を搬出する。そして、フランジ部102に対して、隙間S2につながる貫通孔110を設ける(図2(c)を参照)。例えば、レーザ加工、機械加工等の穿孔加工をフランジ部102に対して実施することによって、貫通孔110を形成する。本実施形態では、複数の隙間S2のそれぞれに対して貫通孔110が設けられるが、これに限られない。
 具体的に、図10に示すように、成形システム200は、上述の成形装置10と、金属パイプ1に貫通孔を設ける加工装置210(加工部)と、を備える。従って、加工装置210は、フランジ部102に、隙間S2につながる貫通孔110を設ける。
 以上に説明した工程を経ることによって、パイプ部100及びフランジ部101,102を有する金属パイプ1を成形できる。これら金属パイプ材料14のブロー成形から金属パイプ1の成形完了までに至るまでの時間は、金属パイプ材料14の種類にもよるが、概ね数秒から数十秒程度である。なお、キャビティ16,24の形状を変更することによって、断面円形、断面楕円形、断面多角形等あらゆる形状を呈するパイプ部を成形することができる。
<作用効果>
 以上に説明した本実施形態に係る成形方法によって成形される金属パイプ1によれば、フランジ部102が有する一対の内面102a,102bの間には、パイプ部100の内部空間S1に連通する隙間S2が位置している。また、フランジ部102に設けられる貫通孔110は、隙間S2につながっている。これにより、例えば金属パイプ1を塗装する場合にパイプ部100の内部空間S1に水等の液体が浸入した場合であっても、隙間S2及び貫通孔110を介して当該液体を容易に排出できる。これにより、金属パイプ1の内部に液体が溜まりにくくなるので、金属パイプ1の錆の発生を抑制できる。加えて、例えば金属パイプ1を塗液内に浸漬させるとき、貫通孔110が空気の逃げ穴となる。これにより、良好にパイプ部100の内周面100a等を塗装できる。さらには、内周面100a等における上記塗液の溜まりの発生も抑制できる。
 本実施形態において、金属パイプ1を成形する工程では、一対の内面102a,102bの間に位置すると共に、パイプ部100の長手方向Xに沿って間欠的に配置される複数の隙間S2を形成し、長手方向Xに沿って隣り合う隙間S2の間では、一対の内面102a,102bが密着している。このため、一対の内面102a,102bにおいて互いに密着した部分と、他の部材とをスポット溶接できる。加えて、フランジ部102の内部に複数の隙間S2が形成されることによって、パイプ部100の内部空間S1に液体がより溜まりにくくなる。このため、金属パイプ1の本体部であるパイプ部100の強度劣化の発生を抑制できる。
 本実施形態において、フランジ部102には、複数の隙間S2のそれぞれに対して貫通孔110が設けられてもよい。この場合、金属パイプ1の内部に液体が溜まることを良好に抑制できる。
 実施形態に係る成形システム200は、中空形状を呈する金属パイプ材料14を、上型12及び下型11の間に配置し、流体の供給により金属パイプ材料14を膨張させ、金属パイプ材料14を上型12及び下型11に接触させることによって、パイプ部100及びフランジ部101を有する金属パイプ1を成形する成形装置10と、金属パイプ1に貫通孔110を設ける加工装置210と、を備え、成形装置10は、フランジ部101に含まれる一対の内面の間に位置すると共に、パイプ部100の内部空間に連通する隙間を形成し、加工装置210は、フランジ部101に、隙間につながる貫通孔110を設ける。
 この成形システム200によれば、上述の成形方法と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
<変形例>
 以下では、上記実施形態の変形例に係る金属パイプについて説明する。当該変形例の説明において上記実施形態と重複する記載は省略し、上記実施形態と異なる部分を記載する。
 図8は、変形例に係る金属パイプを示す概略斜視図である。図9(a)は、図8の要部拡大斜視図であり、図9(b)は、図9(a)のδ-δ線に沿った断面図であり、図9(c)は、フランジ部における液体の流れを示す模式図である。図8及び図9(a)~(c)に示される金属パイプ1Aは、断面略ハット形状を示す中空部材であり、一本の金属パイプ材料の成形物である。金属パイプ1Aのパイプ部100Aは、断面略台形状を呈している。金属パイプ1Aでは、パイプ部100Aの断面における底面につながるように、フランジ部101A,102Aが形成されている。本変形例では、上記底面は、フランジ部101Aの内面101b及びフランジ部102Aの内面102bに連続している。
 本変形例においては、フランジ部102Aの全体に隙間S2が設けられている。加えて、フランジ部101Aにおいても、その全体に隙間S3が設けられている。すなわち、フランジ部101Aが有する内面101a,101bの間には、隙間S3が設けられている。このため、隙間S2,S3のそれぞれは、長手方向Xに沿って連続的に設けられている。
 フランジ部101Aの内面101bの一部には、内面101aに向かって突出した突出部120が設けられる。これにより、内面101bの当該一部は、内面101aと密着している。同様に、フランジ部102Aの内面102bの一部には、内面102aに向かって突出した突出部120が設けられており、当該一部は内面102aと密着している。これにより、金属パイプ1Aの強度が向上し得る。また、本変形例においては、内面101a,101b同士が密着した箇所と、内面102a,102b同士が密着した箇所とのそれぞれは、他の部材とのスポット溶接部として機能し得る。突出部120の長手方向Xに沿った寸法は、例えば、金属パイプ1Aの長手方向Xに沿った寸法の10%以上50%以下である。突出部120の短手方向Yに沿った寸法は、特に限定されないが、突出部120の長手方向Xに沿った寸法等に応じて適宜調整される。
 フランジ部101A,102Aのそれぞれには、複数の突出部120が設けられている。本変形例では、フランジ部101Aに設けられる複数の突出部120は、長手方向Xに沿って一定間隔にて設けられるが、これに限られない。同様に、フランジ部102Aに設けられる複数の突出部120は、長手方向Xに沿って一定間隔にて設けられるが、これに限られない。長手方向Xにおいて互いに隣り合う突出部120同士は、離間している。
 各突出部120は、例えば、金属パイプ1Aの成形後にフランジ部101A,102Aをプレス加工することによって形成される。もしくは、各突出部120は、例えば金属パイプ1Aの成形時に設けられてもよい。この場合、例えば下型11の第2突起11cの表面の一部に凸部が設けられる。これにより、フランジ部101A,102Aの成形時に突出部120を成形できる。
 フランジ部101A,102Aのそれぞれには、貫通孔110Aが設けられる。貫通孔110Aは、隙間S2もしくは隙間S3につながる開口であり、内面101b,102bを貫通するように設けられる。フランジ部101A,102Aに設けられる貫通孔110Aは、短手方向Yにおいて、突出部120を挟んでパイプ部100Aの反対側に位置する。この場合、フランジ部101A,102Aの先端側(特に、表面張力の観点から突出部120の近傍)に液体が溜まりにくくなる。加えて、図9(c)に示されるように、例えば金属パイプ1Aの内部を塗液Lにて塗装するとき、塗液Lは、突出部120同士の隙間GPを介してフランジ部102Aの裏側に回り込みやすくなる。
 本変形例では、貫通孔110Aは、各突出部120に対応して設けられているが、これに限られない。貫通孔110Aは、フランジ部101A,102Aの何れかに設けられてもよい。
 以上に説明した上記変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて、隙間S2,S3は長手方向Xにおいて連続しているので、フランジ部101A,102Aに形成される貫通孔110Aの数を低減した場合であっても、隙間S2,S3と貫通孔110Aとを介して液体を良好に排出できる。
 以上、本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態及び上記変形例に何ら限定されるものではない。上記実施形態及び上記変形例は、互いに組み合わせてもよい。例えば、金属パイプは、フランジ部101A,102を備えてもよいし、フランジ部101,102Aを備えてもよい。また、金属パイプには、1つのフランジ部が設けられてもよいし、3つ以上のフランジ部が設けられてもよい。
 上記実施形態及び上記変形例では、貫通孔は金属パイプの成形後に設けられるが、これに限られない。貫通孔は、金属パイプの成形時に設けられてもよい。
 上記実施形態では、一方のフランジ部のみに隙間が設けられているが、これに限られない。例えば、両方のフランジ部に隙間が設けられてもよい。この場合、両方のフランジ部に貫通孔が設けられてもよい。
 上記変形例では、フランジ部には一方の内面から他方の内面に向かって突出した突出部が設けられているが、これに限られない。例えば、他方の内面から一方の内面に向かって突出した突出部が、フランジ部に設けられてもよい。もしくは、フランジ部には、一方の内面から他方の内面に向かって突出した突出部と、他方の内面から一方の内面に向かって突出した突出部との両方が設けられてもよい。また、一方の内面と他方の内面との密着は、一方の内面から他方の内面に向かって突出した突出部と、他方の内面から一方の内面に向かって突出した突出部とによってなされてもよい。なお、貫通孔は突出部を介してパイプ部の反対側に設けられているが、これに限られない。
 上述の形態では、金属パイプ材料に供給する流体として気体を例示したが、流体として液体を採用してもよい。また、成形時に金属パイプ材料が加熱されている必要はない。すなわち、ハイドロフォームで金属パイプを成形してもよい。
 図10に示す成形システム200の例では、成形装置10と別の箇所に加工装置210を設け、当該加工装置210が貫通孔を形成していた。これに代えて、成形装置10の中に、貫通孔を設けることができる加工部を組み込んでもよい。
 1,1A…金属パイプ、10…成形装置(成形部)、11…下型(型)、12…上型(型)、13…成形金型、14…金属パイプ材料、30…パイプ保持機構、40…気体供給部、42…シリンダユニット、44…気体供給ノズル、46…ガス通路、47…開閉弁、50…加熱機構、60…気体供給ユニット、61…ガス源、62…アキュムレータ、63…第1チューブ、67…第2チューブ、68…圧力制御弁、70…制御部、80…駆動機構、100…パイプ部、100a…内周面、101,101A,102,102A…フランジ部、101a,101b,102a,102b…内面、110,110A…貫通孔、120…突出部、200…成形システム、210…加工装置(加工部)。
 

Claims (6)

  1.  中空形状を呈する金属パイプ材料を、一対の型の間に配置する工程と、
     流体の供給により前記金属パイプ材料を膨張させ、前記金属パイプ材料を前記一対の型に接触させることによって、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプを成形する工程と、
    を備え、
     前記金属パイプを成形する前記工程では、前記フランジ部に含まれる一対の内面の間に位置すると共に、前記パイプ部の内部空間に連通する隙間を形成し、
     前記フランジ部には、前記隙間につながる貫通孔が設けられる、
    金属パイプの成形方法。
  2.  前記金属パイプを成形する前記工程では、前記一対の内面の間に位置すると共に、前記パイプ部の軸方向に沿って間欠的に配置される複数の前記隙間を形成し、
     前記軸方向に沿って隣り合う前記隙間の間では、前記一対の内面が密着している、請求項1に記載の金属パイプの成形方法。
  3.  前記フランジ部には、複数の前記隙間のそれぞれに対して前記貫通孔が設けられる、請求項2に記載の金属パイプの成形方法。
  4.  前記隙間は、前記パイプ部の軸方向に沿って連続的に設けられており、
     前記一対の内面の一部が密着している、請求項1に記載の金属パイプの成形方法。
  5.  中空形状を呈するパイプ部と、前記パイプ部に一体化するフランジ部とを備える金属パイプであって、
     前記フランジ部は、一対の内面と、貫通孔とを有し、
     前記一対の内面の間には、前記パイプ部の内部空間に連通する隙間が位置しており、
     前記貫通孔は、前記隙間につながっている、
    金属パイプ。
  6.  中空形状を呈する金属パイプ材料を、一対の型の間に配置し、流体の供給により前記金属パイプ材料を膨張させ、前記金属パイプ材料を前記一対の型に接触させることによって、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプを成形する成形部と、
     前記金属パイプに貫通孔を設ける加工部と、を備え、
     前記成形部は、前記フランジ部に含まれる一対の内面の間に位置すると共に、前記パイプ部の内部空間に連通する隙間を形成し、
     前記加工部は、前記フランジ部に、前記隙間につながる貫通孔を設ける、金属パイプの成形システム。
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