JPH0545331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、いわゆる縮径−プラグ引抜法を利
用して直管部付のテイーまたはクロス継手（以
下、これらを総称して管継手と言う）を製造する
方法、とくにその段付管の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

直管部付テイー継手は第４図に示すように、直
管部１_a付の母管１から枝管２が一端側に張り出
した形をなし、また直管部付クロス継手は第５図
に示すように、直管部１ａ付母管１の両側に枝管
２が張り出した形をもち、これらは配管のＴ字路
や、十字路の部位に使用される。

この種の管継手は、近時とくに原子炉関係用と
して需要が増大している。とくに原子炉関係の配
管においては、強度的あるいは防食上でも不利な
溶接部を極力少なくしたい要求があるからであ
る。原子炉用直管部付テイー継手の具体的寸法と
しては、母管部外径609mmφ、同肉厚39mm、枝管
部外径356mmφ、同肉厚46mm、同高さ200mm、全長
6000mm、直管部長（枝管中心位置まで）5470mmな
ど、種々のものがある。

ところで、原子炉関係用に限らずこの種継手の
場合には、枝管高さＨについてより大きいことが
望まれる。これは、枝管端に別の配管を溶接する
場合の作業用の面から、更には強度上重要な枝管
付け根をその溶接部から遠ざけるという意味にお
いても、前記Ｈが大きい方が有利なためである。

この技管高さＨの大きな継手を得る一方法とし
て、縮径−プラグ引抜法が知られている。すなわ
ちこの方法を直管部付テイー継手の場合を例にと
つて説明すると、まず第６図に示すように一端側
に内外径とも他の部分よりも大きな大径部M₁を
もつ段付素管Ｍを用意する。成形の工程として
は、まずこの段付素管Ｍの大径部M₁を、第７図
イに示すように偏平加工して楕円部M₁′とし、こ
の段付素管Ｍを上下一組のダイス３，３′にセツ
トして、その楕円部M₁′を長径方向に加圧するこ
とにより周方向に圧縮する加工を行い、楕円部
M₁′の材料を下ダイス３に設けたダイス穴４に流
し込んで同図ロに示す如く隆起部２′を得る（縮
径加工工程）。この隆起部２′に次いで、同図ハに
示す如く透孔５を穿ち、上記下ダイス３にセツト
した状態で、その透孔５に管内側からプラグ６
を、それに連結した引抜棒７を使つて引抜通過さ
せることにより、同図ニに示す如く透孔を押し拡
げて枝管２を形成するものである（プラグ引抜工
程）。

クロス継手の場合には、縮径加工の段階で隆起
部２′を楕円部M₁′の両側に形成するようにし、
プラグ引抜をその隆起部２′の各々について実施
することになる。

ところで、このような縮径−ダイス引抜法に使
用する段付素管Ｍをつくる方法としては、従来次
の２方法が公知である。すなわち、継目無管製造
の一方法として知られるエルハルト・プツシユベ
ンチ製管法を使つて第１１図に示すような肉厚の
大きい等厚の中空素材m_Aを得、ここから一点鎖
線図示のように段付素管Ｍを機械加工で削り出す
方法（以下、Ａ法とする）と、同じくエルハル
ト・プツシユベンチ製管法を利用し複数回の押抜
の最終段階で途中止めの押抜をすることによつ
て、予め第１２図に示すように外面側に段差をつ
けて一端側に厚肉部m_B′を残した段付素材m_Bを
形成しておき、ここから同じようにして一点鎖線
図示の段付素管Ｍを削り出す方法（以下、Ｂ法と
する）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の方法は何れもかなり大き
な削り代Ｓ，S′が必要で、製造歩留が非常に悪
い。Ｂ法はＡ法にくらべるといくらか良好である
が、それでも高々50％ほにどすぎないものであ
り、このため縮径−プラグ引抜法による直管部付
管継手製造の歩留は全体としてきわめて低いもの
となる憾みがあつた。

本発明は、とくに上記段付素管Ｍの製造法を工
夫して、縮径−プラグ引抜法による直管部付管継
手製造の歩留を向上せしめようとするものであ
る。

〔問題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、竪プレスによる穿孔によ
り、または更に１回以上の横プレスによる押抜を
経てつくつた底付中空素材m_p用い、その素材の
内腔径D_np′より小さな所要径d_xのマンドレル８
を使用して少なくとも１回一端側を未加工のまま
残す押抜を実施することにより、一端側に押抜加
工された加工部m_c2より内外径とも大きな大径部
m_c1をもつ段付中空素材m_cをつくり出し、これを
底部切断および内外面切削加工により所要寸法に
仕上げて一端側に大径部M₁を備えた段付素管Ｍ
を得、次いで、前記大径部M₁を偏平加工して楕
円部M₁′となし、続いて縮径加工により楕円部
M₁′の長径側の枝管予定部を外法へ膨出隆起させ
て隆起部２′を形成し、この隆起部２′にプラグ引
抜きによる枝出し加工を施して枝管２を形成する
ことにより、前記大径部M₁以外の小径部M₂を直
管部１_aとしてテイーまたはクロス継手を獲得す
ることを特徴とする。

以下、図面を参照して本発明の方法を具体的か
つ詳細に説明する。

第１図イ〜ハは本発明に基く段付素管Ｍの製造
手順を示すものであり、同図によりその手順を説
明すれば次のとおりである。

基本的には、従来法同様エルハルト・プツシ
ユベンチ製管法を利用するもので、まず竪プレ
ス、または更に横プレスによる１回以上の押抜
を経て、イ図に示す底付中空素材m_pを得る。
この素材の寸法としては、その内外径D_np′，
D_npとも、目標とする段付素管Ｍの大径部M₁の
内外径D_M1′，D_M1にそれぞれ後術の切削加工の
削り代Ｓ，S′を見込んだサイズとする。長さ
L_npについては、次記する途中止め押抜工程で
の加工を経た段階で、目標とする段付素管Ｍが
採取可能な長さとなるよう考慮する。押抜実施
の有無更にはその実施回数などは、得ようとす
る底付中空素材m_p形状に応じ適宜決められる。
言うまでもなく押抜は熱間にて行う。

この底付中空素材m_pを次いで、横プレスに
おいて、ロ図に示す如く当該素材の内径D_np′
よりも小さい外径d_xのマンドレル８を使用して
少なくとも１回素材一端側を未加工のまま残す
途中止めの押抜を行い、押抜加工された加工部
m_c2より内外径とも大きな大径部M_c1を一端側
に形成した段付中空素材m_cをつくりだす。未
加工のまま残す大径部m_c1の長さL_nc1はその部
分から目標とする段付素管Ｍの大径部M₁が採
取できる長さが必要であり、また加工部m_c1の
長さL_nc2については同じく小径部M₂が採取可
能なものとし、その内外径D_nc2′，D_nc2′は同小
径部M₂の内外径D_M2′，D_M2に次記切削加工の
削り代Ｓ，S′を見込んだサイズとする。使用す
るマンドレル８の外径d_xはしたがつて、上記小
径部内径D_M2′より内面削り代S′×２だけ小さ
いものとなる。この途中止めの押抜加工の回数
は１回以上何回でもよく、必要加工量に応じ適
宜選定される。最終回に当る押抜に使用するリ
ングダイス９の内径d_yが、前記小径部外径D_M2
に外面削り代Ｓ×２を上乗せした寸法になるこ
とは上述から明らかである。押技を熱間加工と
することはの場合と同じである。

ところで、このように底付中空素材m_pに対
してその内径D_np′よりさな外径d_xのマンドレ
ル８を用いた場合、素材が押抜の中心（リング
ダイス９の中心）０からずれて偏心し、周方向
に均等的な加工を保証し難い場合がある。かか
る事態に対しては、第２図に示す如くマンドレ
ル８の後端側の一部に底付中空素材m_pの内径
D_np′に略々一致する外径d_x′の太径部８′を設
け、或いは第３図に示す如くマンドレル８に底
付中空素材m_pの内径D_np′と略々同一の外径d_s
をもつリング状のセンタリング冶具１３を装着
し、押抜時この太径部８′またはセンタリング
冶具１３によつて素材後方側m′をその中心が
押抜中心０に一致する正規の状態に保持するよ
うにすれば、加工の周方向不均一は可及的に避
けられる。

このようにして得た段付素材m_cを次に、ハ
図に一点鎖線ｊで示すように底部を切除して全
体の長さを目標長さL_Mとするとともに、同じ
く一点鎖線ｉに示される如く内外面m_i′，m_iを
切削加工して目標どおりの内外径D′，Ｄを出
すことによつて、第６図に示すような一端側に
大径部M₁を備えた段付素管Ｍに仕上げる。内
外面の切削加工は寸法精度を確保するためのも
ので、その削り代Ｓ，S′は寸法精度の保証上許
される範囲でできる限り少なく見込むようにす
る。

本発明に基く段付素管製造の手順は以上のとお
りであるが、この方法は従来例として示した２方
法に比べ歩留の点でかなり有利である。すなわ
ち、従来のものが、第１１図、第１２図に示した
ように、内外面がストレートな素材m_A、あるい
は外面にだけ段差のついた素材m_Bから削り出す
のに対し、本発明に基く方法では素材の内外両面
m_i′，m_iを段付状にしてから削り出しを行うの
で、削り出しの削り代Ｓ，S′は本発明による方が
格段に少なくてすむものである。

歩留については、本発明に係る方法（以下、Ｃ
法とする）と従来のＡ，B2法とを定量的に比較
した例をあげれば以下のとおりである。

第１０図に示す各部寸法の段付素管Ｍを製造す
るに際し、Ａ，Ｂ，Ｃの３方法を適用した。Ａ法
としては、竪プレス−１回全長押抜−２回削り出
し、Ｂ法としては、竪プレス−１回全長押抜−３
回途中止め押抜（全工程通して同一マンドレル使
用）−削り出し、Ｃ法としては、竪プレス−１回
全長押抜−３回途中止め押抜（全長押抜と途中止
め押抜との間でマンドレル径変更）−削り出し、
の各段取りを採用した。

その結果、歩留は従来法がＡ法で40％、Ｂ法で
50％に止まつたのに対し、本発明のＣ法は60％の
高歩留を記録した。

なお、目標とする段付素管Ｍの寸法は、最終的
に得ようとする製品管継手の寸法に基いて次のよ
うに設定される。すなわち、大径部M₁の外径
D_n1は、製品管継手の種類（Ｔ継手、クロス継
手）およびその枝管高さＨを考慮して製品母管１
の外径D_pより大きく設定し、小径部M₂の外径D₂
は略々製品母管１の外径D_pに略々一致させる。
大径部M₁の肉厚ｔは製品母管１のそれt_pと略々
等しく、その長さL₁，L₂については、L₁＋L₂≒
製品母管１の全長L_pとし、L₁を、少なくとも後
述の縮径−プラグ引抜加工の影響を直接受ける部
分がカバーされるように設定する。

本発明の方法は、以上のようにして得られた段
付素管Ｍを用い、これに縮径−プラグ引抜を施し
て直管部付管継手を製造するものである。縮径−
プラグ引抜の工程は、頭記したものを基本とする
が、ここに詳しく述べれば以下の如くである。こ
こでもまず、直管部付テイー継手の場合を例にと
つて説明を進める。

まず前出第７図イに示されるように、用意さ
れた上記段付素管Ｍの大径部M₁を偏平加工に
より楕円部M₁′する。楕円部M₁′は、同部の短
径D_sが製品母管１の外径D_pと略々同一となる
ようにする。

この段付素管Ｍを次いで、上下一組のダイス
３，３′にセツトして、その楕円部M₁′を長径
方向に加圧することにより周方向に圧縮する縮
径加工を行う。使用するダイス３，３′は製品
母管１の外郭形状と略々同一の内郭形状をもつ
もので、一方のダイス３には製品枝管２の外郭
形状と略々同一の内郭形状をもつダイズ穴４が
設けてある。この加工により、ロに示されるよ
うに、楕円部M₁′の材料を上記ダイス穴４へ押
し出し流入させて製品枝管２の張出し位置に
略々相当する部位（大径側端より、製品枝管２
中心の母管端１′からの距離L_zに略々相当す分
離れた位置）に隆起部２′をつくり出すもので
ある。なお、枝管２張出し位置に相当する部位
近傍の材料は、前述のようにダイス穴４へ流入
して隆起部２′を形成するが、前記部位から離
れた部分では材料がダイス穴４に流入しないた
め肉厚が厚くなる。この厚肉部は、必要により
例えばグラインダ等により研削する。

この加工は、段付素管Ｍの少なくとも楕円部
M₁′を全体加熱して行うのが一般的であるが、
枝管高さＨのとくに大きなものが求められる場
合には、上記全体加熱をしたあと反隆起部形成
側だけを冷却して部分加熱の状態とし、その上
で縮径加工を行う（部分加熱法）ようにしても
よい。この部分加熱法を採用すれば、加工時の
成形力が加熱状態の隆起部形成側に集中し、形
成される隆起部の高さH′がより高くなるもの
である。

隆起部の高さH′をより高める手段としては
この他にも、第８図に示す如く段付素管Ｍ内に
プラグ１０付のマンドレル１１を装入してお
き、縮径加工の進行とともにそのプラグ１０を
ダイス穴４に進入させるようにする（プラグ併
用法）というのがある。この方法は同一出願人
の先の出願に係るもので、隆起部２′の形成過
程において常にその部分を管内側から押し出す
傾向に支持し、これにより隆起部２′の高さ
H′としてより大きなものを現出させるという
ものであり、効果的な方法である。なお、プラ
グ併用法を採用した場合は、隆起部２′を形成
した後プラグ１０とマンドレル１１とをその連
結部から切断して分離し、外部に取り出す。

このようにして隆起部２′を形成したのち、
ハ図に示す如くその隆起部２′の中央に透孔５
を穿ち、ダイス穴４をもつ下ダイス３にセツト
した状態で、管内のプラグ６に前記透孔５を通
して引抜棒７を連結する。そしてこの引抜棒７
をニ図に示すように下方に引いて、透孔５をプ
ラグ６の通過により押し拡げ、枝管２を得る。
使用するプラグ６の径d_pは、製品枝管の内径
D_z′に略々一致させる。

直管部付クロス継手の場合は、頭記したとおり
隆起部２′を素管の両側に形成しその各々につい
てプラグ引抜を行うようにすればよいわけである
が、この２つの隆起部２′，２′の形成法について
少し説明する。縮径加工に使用する上下一組のダ
イスは、第９図に示すように上ダイス３′、下ダ
イス３の両方にダイス穴４が設けられたもので、
基本的にはこのダイスで２つの隆起部２′，２′を
同時につくり出す。ただし、前記した部分加熱法
を適用する場合には、その考え方より明らかなよ
うに、加工を２回に分け、まず１回目で何れか一
方の隆起部２′だけを形成し２回目で残つた方の
隆起部２′の成形を行うという２ステツプ方式が
とられることになる。また、前記プラグ併用法は
このクロス継手の場合にも同様に実施できる。前
出第９図に併せて示すように、上下両端にプラグ
１０，１０を具備した工具１２を使い、同様の要
領でダイス３，３′による加工を行えばよい。

〔発明の効果〕

本発明の方法は、先に述べたように、段付素管
Ｍの製造に際し、竪プレス−押抜で製造した底抜
中空素材を、一端側を未加工のまま残す途中止め
の押抜により一端側に内外径ともに大きい大径部
をもつ段付き中空素材をつくつておき、そこから
削り出しを行うものであるから、頭記した従来法
に比較して削り出しに伴う歩留り低下が大巾に軽
減されることとなり、縮径−プラグ引抜による直
管部付管継手の製造工程全体を通しての歩留が顕
著に改善されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜ハは本発明に基く段付素管の製造プ
ロセスを示す工程図、第２図、第３図はそれぞれ
本発明に基く段付素管製造プロセスにおける途中
止め押抜工程での素材の偏心を防ぐ手段を示す断
面図、第４図、第５図は直管部付管継手を示す上
半部断面図で、第４図はテイー継手、第５図はク
ロス継手である。第６図は直管部付管継手用の段
付素管を示す上判部断面図、第７図イ〜ニは縮径
−プラグ引抜法を使用した直管部付テイー継手の
製造プロセスを示す工程図、第８図、第９図はプ
ラグ併用法による縮径工程を示し、第８図は直管
部付テイー継手製造の場合、第９図は直管部付ク
ロス継手製造の場合であり、両図ともイは縦断側
面図、ロは縦断正面図を示す。第１０図は歩留比
較のために本発明に基く方法と従来法とを用いて
実際に製造した直管部付管継手用の段付素管につ
いての寸法図、第１１図、第１２図はそれぞれ従
来の段付素管の製造法を説明する削り出し前の素
材形状を示す断面図である。 図中、１：母管、２：枝管、３，３′：上下ダ
イス、４：ダイス穴、５：透孔、６：プラグ、
７：引抜棒、８：マンドレル、９：リングダイ
ス、１０：プラグ、１１：マンドレル、Ｍ：段付
素管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 竪プレスによる穿孔により、または更に１回
   以上の横プレスによる押抜を経てつくつた底付中
   空素材m_pを用い、その素材の内腔径D_np′より小
   さな所要径d_xのマンドレル８を使用して少なくと
   も１回一端側を未加工のまま残す押抜を実施する
   ことにより、一端側に押抜加工された加工部m_c2
   より内外径とも大きな大径部m_c1をもつ段付中空
   差材m_cをつくり出し、これを底部切断および内
   外面切削加工により所要寸法に仕上げて一端側に
   大径部M₁を備えた段付素管Ｍを得、次いで、前
   記大径部M₁を偏平加工して楕円部M₁′となし、
   続いて縮径加工により楕円部M₁′の長径側の枝管
   予定部を外方へ膨出隆起させて隆起部２′を形成
   し、この隆起部２′にプラグ引抜きによる枝出し
   加工を施して枝管２を形成することにより、前記
   大径部M₁以外の小径部M₂を直管部１_aとしてテ
   イーまたはクロス継手を獲得することを特徴とす
   る直管部付テイーまたはクロス継手の製造方法。