JPH0459982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、管及びパイプ製造技術に関するもの
であり、特には拡大端によつて形成された一体継
手を具備する管を製造する新規にして有用な方法
に関する。

従来技術 上記のような管は、最初一様な外径、肉厚及び
内径を有している管に、その一端乃至両端を加熱
しそして該端を熱間アツプセツト加工して該管端
における外径及び肉厚を増大し且つ内径を減少す
ることにより一端乃至両端において継手端を形成
することにより製造された。このアツプセツトさ
れそして拡大された端はその後雄或いは雌ねじ部
を形成するべく機械加工されうる。

こうした管のアツプセツト端を機械加工する前
に、所望の強度水準を得る為管全体を熱処理する
ことが知られている。管がその公称仕上げ寸法を
有するよう管をそのアツプセツト端と共に最初か
ら製作することも知られている。

しかし、この技術は、冷間加工によつて強度を
発生する材料製の管に対しては応用できない。こ
うした材料は、所要の強度を得る為少くとも最小
程度まで冷間加工されねばならない。一様な性質
を得るためには一様な冷間加工が所望される。そ
のため、アツプセツト端を有する管を形成するの
にこうした加工硬化性材料を使用することは実行
不可能と考えられていた。何故なら、冷間アツプ
セツテイングはこれら端を形成するには実用性の
ない技術であるからである。これは、少ない回数
の打撃でもつて端をアツプセツトするには力が高
くなりすぎ他方低い力が使用されたなら打撃回数
があまりにも多くなりすぎるため管の損傷が生じ
るからである。たとえこれら難点が克服されたと
しても、管の全長に沿つての冷間加工の量と一様
性をコントロールすることは不可能である。こう
した管の両端は冷間アツプセツテイング作用によ
り強化されたとしても、管の中間部は強化されな
い。

発明の概要 本発明は、冷間加工により硬化される材料製
の、少なくとも１つの厚肉端を有する一体継手管
を作製する方法を意図する。

本発明に従えば、最初、本体部分、テーパ部分
及びアツプセツト即ち厚肉端部分を、管の断面積
が該管に対する最終所望断面積より一定％だけ大
きいようにして有する上記材料製の予備成形管が
使用される。内径OD及び肉厚は最終所望値より
大きく、他方内径IDは最終公称値より僅かに大
きいか或いはほとんど同一である。管の長さは最
初その最終所望長さより相応的に短い。

予備成形管の厚肉端は、最初一様な管の端の熱
間アツプセツテイング、管端の冷間アツプセツテ
イング或いは最初一様な管状乃至バー状加工材の
機械加工さえも含めて任意の既知手段により成形
されうる。

その後、予備成形管は、その外径及び肉厚を減
じそしてその内径を整寸するようその全長に沿つ
て冷間加工される。これは、管の本体部、テーパ
部及びアツプセツト乃至厚肉端部に沿つて為され
る。管の断面積が減少されるにつれ、管は伸長さ
れ、最終的に管はその所望仕上げ長さとなる。

予備成形管の断面積が、様々の直径、肉厚及び
長さを有する管を使用して、一様な強度を有する
管を製造するべく17〜72％好首尾に減縮されうる
ことが見出された。

一様な断面積減縮の為に様々の既知の冷間加工
技術が使用されうるが、２つの特定された冷間加
工技術がとりわけ好首尾に使用された。第１に、
管の内面内にマンドレルを挿入しそして管の外面
を打撃するハンマーを使用して、管を回転しつつ
ハンマーの下側を軸線方向に移動するにつれ加工
を行う精密回転鍛造が使用された。第２に、外部
ロール押出プロセスを使用する新しい方法も実施
され、ここではマンドレルが管の内孔内に置かれ
同時に一対の非駆動ロールが管が回転されそして
軸線方向に移動される間管の外面に当接状態にし
つかりと保持される。

従つて、本発明の目的は、冷間加工により強化
される材料製でありそして少なくとも１つの拡大
端を具備する管を作製する方法であつて、本体部
分と少くとも１つの拡大端部分を具備し、初期外
径、肉厚、内径、長さ及び断面積を持つ、前記材
料製の予備成形管を作製しそして該予備成形管を
その本体部分及び端部分にわたつてその外径、肉
厚及び断面積を減じそしてその長さを最終所望値
まで増大するように冷間加工することを包含する
管作製方法を提供することである。管はこうして
実質その全長に沿つてそして実質上一様に強化さ
れる。冷間加工は、冷間鍛造或いは冷間圧延によ
りもたらされる。

本発明の別の目的は、金属、特にタイプ304ス
テンレス鋼或いはIneoloy 825（インターナシヨナ
ルニツケルコンパニー社の商品名）のような冷間
加工を受ける時強化される合金製の管を製造する
ことである。

本発明のまた別の目的は、管を冷間加工するの
に精密回転鍛造を使用することである。

本発明の更に別の目的は、管の冷間加工の為の
外部ロール押出プロセスを使用することである。

実施例の説明 第１図は、中央本体部分１２と拡大端部分１４
及び１６を有する予備成形管１０を示す。拡大端
部分の各々は、熱間アツプセツテイング、冷間ア
ツプセツテイング、機械加工或いは他の任意の技
術により形成されうる。予備成形管１０は、初期
長さＬ及び実質上一定の初期内径IDを有する。
初期内径IDは予備成形管１０の機械加工により
或いはその作製中確立されうる。

本体部分１２は初期外径OD１を有し、他方端
部分は初期外径OD２を有する。同様に、本体部
分及び端部分はWT１及びWT２によりそれぞれ
表示される初期肉厚を有する。

端部分１４及び１６は、予備成形管１０の軸線
に対して角度θにおいてテーパづけられる遷移テ
ーパ部分１８及び２０により本体部分１２から分
画される。

第２図は、予備成形管がその全長にわたつて冷
間加工を受けた後の管の形態を示す。第２図にお
いて１０′として表示される管は、その端部分１
４′，１６′及びその本体部分１２′について外径
及び肉厚に対して最終値を有するまで冷間加工さ
れ終つたものである。テーパ部分１８′，２０′の
角度は減少し、今やθ′となつている。

管をその全長にわたつて冷間加工することによ
り、管はまた最終所望長さL′をとる。

端１４′における仮想線は、該端が斜線領域を
除去することにより雌ねじ継手に機械加工されう
る態様を示す。反対側の拡大端１６′は、やはり
仮想線において示されそして該管端から斜線領域
を削除することにより形成される雄ねじ継手に作
製しうる。

本発明に従う管は例えばタイプ304ステンレス
鋼及びIncoloy825を使用して作製された。

実際上作製された管の多くの実施例の一つにお
いて、約10.9cmの端部分初期外径OD２と約8.1cm
の本体部分初期外径OD１とを有する予備成形管
を使用した。一様な初期内径IDは5.9cmであり、
そしてテーパ角θは10度であつた。冷間鍛造後、
OD１は約7.4cmに、OD２は約9.1cmにそしてIDは
約5.8cmになつた。断面積は45％減縮した。テー
パ角は3.4度に減少した。

同様の初期寸法を有する予備成形管がやはりそ
れらの断面積を30，40，50，60及び70％減縮する
よう冷間鍛造された。

第３図は、本発明を実施するのに使用された冷
間精密回転鍛造機を示す。これは、前方キヤリジ
３４及び後方キヤリジ３５を摺動自在に支持する
固定フレーム３２を含んでいる。これらキヤリジ
は、フレーム３２上に沿つて作製されるべき管１
０の全長に対応する距離だけ少くとも移動しう
る。キヤリジは、管１０の拡大端部分１４及び１
６をしつかりと把持することが出来しかも選択さ
れた速度でこれら端部分を回転することの出来る
回転式締着ヘツド３６及び３７をそれぞれ担持し
ている。駆動手段がこの目的の為に設置される。
フレーム３２上でキヤリジを移動する為の駆動手
段もまた設けられる。フレーム３２は、管１０の
内孔内へと軸線方向に伸延しそして終端にマンド
レル４０を形成したマンドレルバー３８を支持す
る。ハンマ４２が設けられそして管１０の外面を
往復動式にハンマリングしうるようフレーム３２
に対してハンマ駆動装置４４に取付けられる。ハ
ンマの形状は、テーパ部分１８，２０を冷間鍛造
するためにまた拡大端部分１４，１６をハンマリ
ングするために変更されうる。

冷間鍛造点はヘツドの回転とキヤリジの移動に
より連続的に変化される。

第４図に示されるように、Ｖ字形を形成しそし
て既知ハンマより90°に近い角度にあるフエイ
スを備えるハンマ４２を設けることが有益である
ことが判明した。そうしたハンマの使用は、マン
ドレルと管内孔面との間の結着作用を回避するこ
とが見出された。更に、管内面とマンドレル外面
を潤滑しそして例えば水を使用してマンドレルを
積極的に冷却することも有用であることがわかつ
た。

特に有用であることの判明した潤滑剤の一組合
せ例は、管内面にSTP油（STPコーポレーシヨ
ンの商品名）そしてマンドレルの表面にニツケル
NEVER−SEEZ（NEVER−SEEZコンパウンド
社の商品名）の使用であつた。

高速工具鋼、むく炭化タングステン、焼結高速
工具鋼及び窒化チタン被覆高速工具鋼製のマンド
レルが本発明の実施に当つて有用であることが見
出された。

第５図を参照すると、外部ロール押出装置が示
され、ここでもまた固定フレーム６２、可動キヤ
リジ６４及び回転式管保持ヘツド６６が設けられ
る。マンドレルバー６８が管１０の内孔内に軸線
方向に伸延しそして終端にマンドレルヘツド７４
が形成される。第３図の鍛造機におけるようなハ
ンマを使用せずに、ここでは一対の押出ロール７
２が使用される。これらロールは、リングの形態
をなしそしてロール取付体７４に支承体により回
転自在に取付けられる。ロール取付体７４は固定
フレーム６２上に支持されそしてそれらの７６で
示される平面は、一方のリング即ちロール７２の
内面の円周部分が管１０の上面と接触し同時に他
方のリング７２の円周部分が管の反対側と管の直
径方向に整列した位置において接触するよう複矢
印７８の方向に枢動されうる。接触点はマンドレ
ル７０の各側に位置づけられる。管１０のテーパ
及び拡大部分に対処しうるよう、ロール取付体７
４は複矢印８０の方向に移動できそしてまた平面
７６は接触点とマンドレル７０との間に適正関係
を常に維持するよう傾斜されうる。

本発明について具体的に説明したが、本発明の
範囲内で多くの変更をなしうることを銘記された
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷間加工により強化されうる材料製の
予備成形管の断面図である。第２図は、管がその
長さ全体にわたつて冷間加工されて、その断面積
を減じ同時にその長さを増大しそして、その他の
寸法を最終所望値まで対応的に調整した後の管の
断面図である。第３図は予備成形管を冷間加工す
るのに使用されうる精密回転式鍛造機の概略正面
図である。第４図は第３図の４−４線に沿う断面
図である。第５図は本発明に従つて使用される外
部ロール押出装置の部分断面正面図である。 １６……予備成形管、１２……本体部分、１
４，１６……拡大端部分、１８，２０……テーパ
部分、３２，６２……固定フレーム、３４，６４
……キヤリジ、３６，６６……ヘツド、３８，６
８……マンドレルバー、４０，７０……マンドレ
ル、４２……ハンマ、４４……ハンマ駆動装置、
７２……押出ロール、７４……ロール取付体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷間加工により強化される材料製でありそし
   て少なくとも１つの拡大端部分を具備する一定内
   径の管を製造する方法であつて、 本体部分、少なくとも一つの拡大端部分及び該
   本体部分及び該拡大端部分の間の遷移テーパ部分
   を有し、初期外径、肉厚、内径及び断面積を持つ
   前記材料製の予備成形管を作製する段階と、 マンドレルを前記予備成形管の内孔に挿入する
   段階と、 前記予備成形管の外面を該本体部分及び該拡大
   端部分全体に沿つて前記マンドレル近傍で冷間加
   工して、断面積を一様に減じそして長さを最終所
   望値まで増大し、 それにより冷間加工管を該本体部分及び該拡大
   端部分全長にわたつて一様に強化することにより
   必要強度を得ることを特徴とする拡大端部分を具
   備する管の製造方法。 ２ 予備成形管の冷間加工が該予備成形管の少な
   くとも一端を保持するための少なくとも一つの回
   転自在でかつ直線移動可能なヘツドと、該管の内
   孔内に位置決めされるマンドレルと、管の外面を
   打撃する少なくとも一つのハンマーとを具備する
   回転式鍛造機を使用して行われる特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３ 予備成形管の冷間加工が該予備成形管の少な
   くとも一端を保持するための少なくとも一つの回
   転自在でかつ直線移動可能なヘツドと、該管の内
   孔内に位置決めされるマンドレルと、管の外面と
   接触する少なくとも一つの押出ロールとを具備す
   る外部ロール式押出装置を使用して行われる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 予備成形管の冷間加工中該管の内面及びマン
   ドレルの少なくとも一方を潤滑する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ５ 予備成形管の冷間加工中該管の内面及びマン
   ドレルの両方を潤滑する特許請求の範囲第４項記
   載の方法。 ６ 最初一様な管の端部をアツプセツテイングし
   て少なくとも一つの拡大端部を形成することによ
   り予備成形管を形成する特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ７ 最初一様な管の端部を熱間アツプセツテイン
   グする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 最初一様な管の端部を冷間アツプセツテイン
   グする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９ 最初一様な管の端部を機械加工して本体部分
   と少なくとも一つの拡大端部を形成することによ
   り予備成形管を形成する特許請求の範囲第１項記
   載の方法。