JPH02160113A - 外面ひれ付管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外周面に管軸方向のひれを有する管をローラ
抽伸で製造する外面ひれ付管の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

熱交換器の伝熱管等として利用されるこの種の外面ひれ
付管を得るためには、丸ビレットを内外旋削し、円筒状
に仕上げた後、加熱、押出製管により、外面にひれを有
する内面真円の押出管を先ず製造する。この一連の工程
中で円筒状ビレットの中央部は機械加工による削除であ
るため、当然のことながら歩留りが低下し、また押出製
管に用いられる加熱は通常誘導加熱であるため、これま
た費用かさむ要因となる。更に押出管は、表面肌、寸法
精度が十分とはいえないため、潤滑処理後に冷間抽伸を
行って所定寸法を確保する必要がある。

従って、この種の外面ひれ付管は、製造工程が複雑で極
めて高価なものとなっていた。

このような問題を解決するものとしては、ローラ抽伸に
よる外面２条ひれ付管の製造方法が、本出願人より特開
昭６３−１８６４８７号にて出願されている。この方法
を第２図にて説明する。

被珈工管１０のパスセンター周囲には、パスセンターに
対して直角な回転軸１２をもつ４個の非対称孔型ローラ
１１が周設されている。孔型ローラ１１で画成される孔
型の中心は前記パスセンターに一部している。ローラギ
ャップは相対向するものをｌ＆ｌｌとして直角方向に２
＆１１形成され、一方の組のローラギャップＧ１は可及
的に零に寸法設定され、他方の組のローラギャップＧ、
は所定寸法となるように設定されている。前記孔型の中
心にはロンドに支持された内面規制工具１５が位置して
いる。

管内側より内面規制工具１５にて規制された状態で前記
被加工管ｌＯを抽伸方向に懸重し、前記孔型内に挿通さ
せて求心方向に加圧減肉することにより、減肉された肉
の一部が前記所定寸法に設定したローラギャップＧ、内
に膨出し、被加工管１０の外周面対向２位置に管軸方向
へ延在する２条のひれが形成される。

この方法によれば、ローラ加工であるため仕上げ表面肌
、加工寸法は十分なものになる。また、外面２条のひれ
に対して孔型ローラ１１を４個設けているので、隣接す
るローラ肩部の荷重作用線の交点Ｐに被加工管ｌＯの中
心方向への合力が発生し、減肉加圧による場合に問題と
なるひれ部の内面中は等も防止される。

〔発明カ解決しようとする１ＬｉＪｌ）このような外面
２条ひれ付管の製造方法においては、孔型ローラ１１を
組みあげた際に、突出させるべき外面２条ひれ部に相当
する側のローラギャップＣ２を所定の幅とし、もう一方
の側のローラギャップＣ１を可及的に零にすることが重
要である。こうすることにより十分な高さ、厚みのひれ
部を突出させることができる。しかし、加工中には、材
料からローラに対して加工反力が加わるためにローラ位
置が組み上げた時よりも、わずかにパスセンターから遠
ざかり、その結果として微小ではあるがＣ１に突起が生
じる。この突起はロールギャップＧ１に材料が流入して
生じるもので、ロールギャップＣ１を完全に零にするこ
とができない以上、完全な防止は不可能である。

外表面に不可避的に生じるこの余分な突起は、外面２条
ひれ付管においては不要なものであり、製品の形状を悪
化させることになる。ローラによる抽伸加工の後、ダイ
スによる抽伸加工を追加すれば、この突起はほぼ消失す
るが、その際に問題となるのは突起近傍の工具に発生す
る面圧であ−る。

すなわち、突起は局所的且つ急激な肉厚変動であるから
、ダイスによる抽伸加工により肉厚を周方向に均一化し
ようとする場合に、突起部近傍で局所的に肉厚圧下率を
増大させることになる。その結果、工具面圧が局所的に
急増し、工具寿命が低下すると工具への焼付現象が発生
する等の好ましくない事態が発生する。

本発明は、これらの問題点を解決し、ローラ抽伸後の管
形状の向上、および後続の抽伸を行う場合の工具寿命の
低下防止を可能ならしめる外面ひれ付管の製造方法を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の製造方法は、パスセンター周囲に周設された複
数個の孔型ローラ間に形成される複数のローラギャップ
のうち、管のひれ形成のための不要部を可及的に零に寸
法設定し、他を所定寸法とし、該孔型ローラで形成され
る孔型内に内側より内面規制工具で規制しつつ素管を挿
通させて、所定寸法のローラギャップ内に管材を膨出さ
せる外面ひれ付管の製造方法において、前記素管として
、可及的に零に寸法設定されたローラギヤ・２プを通過
する部分の肉厚が、他の丸管部肉厚より薄肉厚の偏肉素
管を使用するものである。

〔作　　用〕

本発明の製造方法においては、可及的に零に寸法設定さ
れたローラギャップを通過する部分の肉ＮＬｌが他の丸
管部肉厚１．より薄肉厚であるため、管のひれ形成のた
めの不要部での外表面突起が解消される。素管の上記薄
肉部の肉厚１．は製造される外面ひれ付管の丸管部肉厚
【より薄いことが望ましい、その理由は以下の通りであ
る。なお、厚みり、を有する部分およびその近傍は以後
、薄肉部と称し、厚みｔｏを有する部分は通常肉厚部と
称する。

ｔ、＜Ｌ、とすることにより外表面突起の高さは低くな
る。すなわち、この突起は肉厚Ｌ０の通常肉厚部の外表
面近傍の材料が可及的に零に寸法設定されたロールギャ
ップ内に侵入するために発生するものであるから、この
侵入を防止するに足るように薄肉部の肉厚ｔ１を薄くし
ておけば侵入は当然なくなり、突起の発生もなくなる０
以上を前提としてｔｌの値を決定するには更に次の２点
を考慮する必要がある。

第１は、ローラ抽伸による材料変形が管軸方向に対する
引張変形であるから、引張に応じて肉厚も薄くなり、を
−の値がそのまま突起部の肉厚【Ｃとなるのではなく、
ｔｃ＜ｔｍとなることである。

第２の点は、全体としてみればローラ抽伸は縮径加工で
あるから周方向の圧縮力が働き、その結果として材料は
それと直角方向に流出しようとするため、肉厚は増加す
ることである。厳密に言えば外面が自由表面の所には材
料が流出して行こうとする傾向があることである。その
結果【、〉ｔとなる傾向が発生する。そして、最終的な
Ｌｃ、すなわち突起部の肉厚は、以上の２点、即ち１ｃ
が減少しようとする傾向と【、が大き（なろうとする傾
向との和として決まることになる。もちろん、この和と
して求まる値は素材寸法、加工寸法等によって変化する
が、以下の範囲内であれば健全な管を抽伸加工により得
ることができる。

を思＜１０ ０、９　Ｘ　ｔ≦ｔ、≦１．３　Ｘ　ｔＬｍ＞１．３Ｘ
Ｌの場合は支障ない程度に外表面突起を解消することが
できず、Ｌｍ＜０．９Ｘｔの場合は素管薄肉部がローラ
抽伸後も薄肉となり、それ自体で製品価値を損ねるとと
もに、後続のダイス抽伸で引は等を生じる。

〔実施例］ 以下、本発明を実施例について説明する。

本発明の製造方法においては、ローラ抽伸加工に供する
素管の形状を真円ではなく、周方向に多少不均一肉厚を
有する形とする。即ち大部分は真円素管の一部分である
が、突起部を形成する近傍だけが、薄肉となった素管形
状とする。最も簡単な形状としては、例えば２条ひれ付
管の場合は、真円素管の対向する外面の一部が平坦にな
ったものとする。第１図（ａ）に外面の一部を平坦にし
、突起部となる部分の素管肉厚をｔｌとした場合の例を
示す。この場合、１−＜１゜、０．９ｘｔ≦ｔ。

≦１．３　Ｘ　Ｌとするのである。

ｔ、近傍の外面形状は必ずしも平坦でなくとも良（、第
１図ら）のように外に凸、あるいは第１図（Ｃ）のよう
に多少凹になっていても良い、要は可及的に零に寸法設
定された小さいローラギヤノブを通過する部分の肉厚り
纏がＬｔｒ　＜ｔｏ　、０．９ｘｔ≦ｔ、≦１．３ｔで
あることがポイントである。

また、素管内面形状についても必ずしも第１図のように
真円である必要はなく、多少ゆがんだ形でも良い、但し
この場合は、ひれ方向の素管内半径が、第２図に示され
るように、ローラ肩部の作用点２間の直線距離を超えな
いことが条件となる。

なお、内面形状が必ずしも真円でなくとも良いのは、上
記ロール肩部の作用線の交点Ｐが管内面より外側、即ち
管肉側に存在すれば引けが発生しないという理由による
。

本発明の製造方法においては、上記偏肉素管に第２図に
示す如きローラ抽伸を施す。

第２図に示された抽伸機構においては、４個の孔型ロー
ラ１１が被加工管１０のパスセンターに対して直角な平
面上に回転軸１２を位置させた状態で周設されている。

孔型ローラ１１は非対称である。即ち該孔型ローラ１１
においては、その回転軸１２と直交しパスセンターを通
る線１３（ロール中心１３という）からロール肩部１４
までの距ＭＷ、、Ｗ、がＷ＋　くＷ、になる関係に保た
れ、その結果として相互に隣接する一方のローラフラン
ジ間の間隙Ｇ１が可及的に零に寸法設定され、他方のロ
ーラフランジ間の間隙Ｇ２が所定の間隙に設定されてい
る。

孔型ローラ１１で画成される孔型は、被加工管の加工後
の外径に対応する直径をもち、その中心をパスセンター
に一致させている。

該孔型内には内面規制工具としてのプラグ１５が、その
中心軸をパスセンターに一致させ、且つ孔型との間に所
定の間隙をあけて挿入されている。

このようなローラ抽伸機構に被加工管ｌＯの上記偏肉素
管をセットし、その日絞り部をグリップで抽伸方向に引
くと、被加工管ｌＯが管内側より内面規制工具１５にて
規制されるとともに孔型ロール１１内を孔型ロール１１
にて求心方向に加圧減肉されながら通過する。これによ
り、減肉された肉の一部が寸法の大きいロールギヤノブ
Ｇよ内へ膨張して両側に管軸方向のひれ部が生じる。

ロールギャップＧ、においては、その値が可及的に零に
寸法設定されているとともに、この部分を偏肉素管の薄
肉部が通過するので図示の如き突起は生じず、結局は余
分な突起のない外面２条ひれ付管が製造される。

なお、被加工管に減肉を生しさせる関係から、孔型ロー
ル１１で画成される孔型と内面規制工具１５との間隙は
、被加工管の加工前の肉厚【。より小さいことが必要で
ある。

次に、本発明の効果を明らかにするために、炭素鋼素材
を用いた抽伸実験の結果を述べる。

素管としては、次の４種類の形状のものを用意した。

真円素管　　外径５０鵬×内径２６ＭＸ肉厚１２ｍ１偏
肉素管−１真円素管の外面一部を削り第１図（ｂ）の形
状としたもの、外径５０ｗｍ×内径２６閣×肉厚１２−
０偏肉 部肉厚ｔｌ　＝８Ｍ 偏肉素管−２偏肉素管−１と同種類の形状のもの。

但し偏肉部肉厚Ｌｍ−１０ａｍ 偏肉素管−３偏肉素管−１と同種類の形状のもの。

但し偏肉部肉厚を露＝６■ これらの素管に外径３８閤×内径２２■×肉厚９ｍＸひ
れ中４５ｍ（ひれ端から他のひれ端への距離）×ひれ厚
さ８ｍを目標寸法として、第２図に示すローラ抽伸を実
施したところ、第１表に示す結果が得られた。

孔型ローラはセント時に、ＣＩが可及的に零になるよう
に設計、加工した。

第　　　１　　　表 上記抽伸実験における外面２条ひれ付管の丸管部肉厚ｔ
は８ＩＩＩ＋１である。真円素管を用いた場合は、寸法
の小さいロールギャップのｉｌｌ過部の肉厚ｔｃ（外表
面突起部肉厚）はｌＯｍとなり、２繻の外表面突起が生
じた。偏肉素管を使用しても、薄肉部の肉厚ｔ、が６Ｉ
Ｉｌｌの場合は、ローラ抽伸後にこの部分の肉厚１Ｃが
他の部分の肉厚と比べて１．５鴫も不足したが、Ｌ、が
８−１１０ｍｍのときは、突起も肉厚不足もほとんど生
じてない。このことから、 ０．９Ｌ≦ｔ、≦１．３ｔ の必要性が明らかである。

また、これらの４種類の抽伸された管に焼きなまし処理
を施し、外径３４ａｍＸ内径２０ＩＩＩ１１×肉厚７−
１ひれ幅４４Ｉｌａ×ひれ厚６ＩＩＩ１１にダイス抽伸
を行ったところ、偏肉素管を素材とするものは問題なく
抽伸できたが、真円素管を素材とするものについては突
起部に当たる部分に焼付が発生した。

また、抽伸後の形状は偏肉素管−１，２を素材とするも
のは良好であったが、偏肉素管−３を素材とするものは
、外面に大きく、内面に小さい引けが発生した。従って
偏肉素管−１，２はローラ抽伸後に後続の抽伸を行う場
合にも何ら問題を生じないが、偏肉素管−３は後続のダ
イス抽伸を行う場合の素管としては不適である。

本実施例では４０−ラで外面２条ひれ付管が製造されて
いるが、本発明は２０−ラで１条ひれ付管、６０−ラで
３条ひれ付管というようにひれ数よりローラ数が多いロ
ーラ抽伸で１条以上の外面ひれ付管を製造する場合に適
用することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法は、素管形状を変更することにより外
表面に余分な突起のないひれ付管を製造することができ
、突起解消のための後続のダイス抽伸等の省略を可能に
する。また、たとえローラ抽伸後にダイスによる抽伸を
行うにしても余分な突起がないので焼付等の問題は発生
しない、従って、健全な加工を保証し、製品品質を高め
るとともに、工具保護等に大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の方法に使用する素管形
状の説明図、第２図は同じくローラ抽伸の説明図である
。 図中、ｌＯ；被加工管、ｌｌ：孔型ローラ、Ｃ１、Ｃ！
　：ローラギャップ、１５：内面規制工具。 出　願　人　　住友金属工業株式会社 第 図 １４′ （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パスセンター周囲に周設された複数個の孔型ローラ
   間に形成される複数のローラギャップのうち、管のひれ
   形成のための不要部を可及的に零、他を所定寸法とし、
   該孔型ローラで形成される孔型内に内側より内面規制工
   具で規制しつつ素管を挿通させて、所定寸法のローラギ
   ャップ内に管材を膨出させる外面ひれ付管の製造方法に
   おいて、前記素管として、可及的に零に寸法設定された
   ローラギャップを通過する部分の肉厚が、他の丸管部肉
   厚より薄肉厚の偏肉素管を使用することを特徴とする外
   面ひれ付管の製造方法。