JPH06142792A

JPH06142792A - 金属管材のバルジ成形方法とその装置

Info

Publication number: JPH06142792A
Application number: JP4316084A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hashida; 寛橋田; Atsuro Yano; 敦郎矢野
Original assignee: HASHIDA GIKEN KOGYO KK
Current assignee: HASHIDA GIKEN KOGYO KK
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-24
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH0763774B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型・薄肉品や複雑な形状品、高機能品、その
他の如何なる成形品でも、極めて簡素な必要装置のもと
で高精度にバルジ成形できる方法を提供する。【構成】金属管材（Ｍ１）を割り金型（１１）（１２）
のキヤビテイ（Ｓ）内に挿入セツトし、これと相前後し
てその金属管材（Ｍ１）の中空内部に固形の鉛（２１）
を充填した上、その金属管材（Ｍ１）の開口一端部又は
開口両端部から上記鉛（２１）に圧縮力を付加して、そ
の鉛（２１）の塑性変形作用により金属管材（Ｍ１）を
拡管させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属管材のバルジ成形方
法と、そのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、バルジ成形方法は発電機や熱交
換器、輸送機器の部品、管継手などの加工に適用されて
おり、その拡管上の圧力媒体としても、液体やゴム、爆
薬などが使われている通例である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先づ火薬の
爆発エネルギーによるバルジ成形方法の場合、その成形
所要時間が非常に短かく、一工程で大きな塑性変形を得
られるなどの利点がある反面、小型・薄肉品には不向き
であり、金属の特性によって有利な材料に制約があるた
め、大量生産上問題がある。又、高性能の爆薬について
は、その使用や保管などに法的制限を受けると共に、特
別な地域や技術者を用意しなければならない不利もあ
る。

【０００４】次に、ゴムを圧力媒体とするバルジ成形方
法では、そのゴムの消耗が問題となり、３００〜４００
回程度の繰り返し使用によって破壊し始めるので、不経
済である。又、管材に軸圧縮力を加えることが困難であ
るほか、使用中に変形度が変化するため、品質の安定し
た高精度な成形状態を得られず、複雑な形状品や高機能
品の加工に適用し難い。更に、管材の内面に焼き付きや
すいので、その取り出し作業上も甚だ面倒である。

【０００５】この点、液圧バルジ成形方法は最も量産向
きであり、従来から広く普及している。しかし、これで
は割り金型を拘束するための加圧力が大となり、そのた
め大容量の型締めシリンダーとその複雑な制御を要し、
管材への圧液供給路やその開口両端部における液密構造
などが不可欠であることとも相俟って、設備費がかなり
高価となる。

【０００６】又、管材の軸線方向に沿う両側から圧縮力
を付加するだけであるため、その膨出部のコーナー位置
を小曲率の円弧形状に造形し難く、複雑な形状品や高機
能品の加工には未だ不適当であり、その用途が限定され
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
の抜本的解決を企図しており、そのために金属管材のバ
ルジ成形方法として、金属管材を割り金型のキヤビテイ
へ挿入セツトし、これと相前後してその金属管材の中空
内部に固形の鉛を充填した上、その金属管材の開口一端
部又は開口両端部から上記鉛に圧縮力を付加して、その
鉛の塑性変形作用により金属管材を拡管させることを第
１の特徴とし、

【０００８】又、金属管材を割り金型のキヤビテイへ挿
入セツトし、これと相前後してその金属管材の中空内部
に固形の鉛を充填した上、その金属管材の開口一端部又
は開口両端部から上記鉛に圧縮力を付加して、その鉛の
塑性変形作用により金属管材を拡管させると共に、その
後割り金型から取り出した拡管済みの成形品を、加熱装
置により加熱して、その成形品から上記鉛を溶かし出す
ことを第２の特徴とする。

【０００９】更に、上記方法を実施するためのバルジ成
形装置として、その構成上目的とする形状のキヤビテイ
を備えた上下一対の割り金型と、その型締めされた割り
金型の開口一端部又は開口両端部に臨む加圧シリンダー
と、金属管材を拡管させるべき圧力媒体としての固形鉛
とから成り、上記割り金型のキヤビテイへ金属管材を挿
入セツトし、これと相前後してその金属管材の中空内部
へ固形の鉛を充填した上、上記加圧シリンダーを割り金
型のパーテイングラインに沿い、金属管材の内部に進出
作動させて、その固形の鉛に軸圧縮力を付加することに
より、上記金属管材を割り金型のキヤビテイに応じた膨
出形状に拡管させるように定めたことを特徴とするもの
である。

【００１０】

【作用】上記第１発明のバルジ成形方法によれば、その
金属管材を拡管させるべき圧力媒体として、固形状態で
も自由に塑性変形する柔軟な金属の鉛が採用されている
ため、品質の安定した高精度な成形状態を容易に得ら
れ、複雑な形状品や小型・薄肉品、高機能品の成形にも
一切の制約なく適用実施することができ、大量生産向き
であることはもとより、多品種少量生産上も著しく効果
的である。

【００１１】又、第２発明のバルジ成形方法によれば、
その鉛の融点は約３２７．４℃であるため、その程度の
加熱作用を付与することにより、拡管後の成形品から固
形の鉛をすばやく、且つ洩れなく溶かし出すことがで
き、ゴムを圧力媒体とするバルジ成形方法のように、そ
の圧力媒体の取り出し上面倒な作業を要しない。

【００１２】更に、第３発明のバルジ成形装置によれ
ば、やはり圧力媒体として固形の鉛が使われているた
め、目的とする成形品に応じた割り金型と、その鉛に圧
縮力を付加する加圧シリンダーがあれば足り、液圧バル
ジ成形方法のように圧液供給路や液密構造などの付帯設
備を一切要さず、設備費が著しく安価になると共に、簡
素な制御のもとに熟練を要さず成形作業し得るのであ
る。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基いて本発明の詳細を説明する
と、先づ図１〜６はその本発明の第１実施例に係り、口
径が一定な断面円形のありふれたステンレス鋼製直管を
金属管材（Ｍ１）の一例として、これから目的とする中
央位置に紡錘型の膨出部（１０）が拡管された成形品
（Ａ１）と、そのためのバルジ成形装置を示している。

【００１４】（１１）（１２）はそのバルジ成形装置に
おける上下一対の割り金型であり、その型締めによって
画定されるキヤビテイ（Ｓ）が、目的の上記成形品（Ａ
１）と対応する形状を備えていること言うまでもない。
（１３）はその両金型（１１）（１２）の位置決め用ノ
ツクピン、（１４）は同じく型締め用ボルトであるが、
そのボルト（１４）に代るクランプ金具やその他の固定
具を用いても良い。

【００１５】又、（１５）（１６）は上記金型（１１）
（１２）の開口両端部（１７）（１８）に臨む向かい合
う一対の加圧シリンダーであり、そのピストンロツド
（１９）（２０）が両金型（１１）（１２）のパーテイ
ングラインに沿い、金型（１１）（１２）に対して進退
自在に作動されるようになっている。

【００１６】この点、図示の実施例では両加圧シリンダ
ー（１５）（１６）を油圧シリンダーとして具体化して
いるが、これに代る空気圧シリンダーや電動シリンダー
などを採用することも可能である。更に、上記ピストン
ロツド（１９）（２０）の先端部には図示省略してある
が、金属管材（Ｍ１）の口径に応じた別個な加圧用アダ
プターを取付け使用することもあり得る。

【００１７】上記バルジ成形装置によって目的の成形品
（Ａ１）を成形するに当っては、その素材としての上記
金属管材（Ｍ１）を両金型（１１）（１２）のキヤビテ
イ（Ｓ）へ挿入セツトし、その両金型（１１）（１２）
を型締め状態に固定維持すると共に、上記金属管材（Ｍ
１）の中空内部へ図３、４のように、鉛（２１）の固形
チツプを充填する。

【００１８】そして、引続き図５のように、上記加圧シ
リンダー（１５）（１６）のピストンロツド（１９）
（２０）を金型（１１）（１２）の開口両端部（１７）
（１８）から、金属管材（Ｍ１）の内部へ進出作動させ
ることにより、その鉛（２１）の固形チツプに軸圧縮力
を付与するのである。

【００１９】そうすれば、上記鉛（２１）の固形チツプ
が金属管材（Ｍ１）に内圧を付加すべく、図６のように
塑性変形し、その金属管材（Ｍ１）を金型（１１）（１
２）のキヤビテイ（Ｓ）に応じた膨出形状として拡管さ
せることとなり、茲に目的とする図１のような成形品
（Ａ１）を得ることができる。

【００２０】バルジ成形上の圧力媒体として採用された
鉛（２１）は、その固形状態でも柔軟な金属であるた
め、自由自在に塑性変形するが、図１のような目的の成
形品（Ａ１）を成形する場合に、鉛（２１）の固形丸棒
体を金属管材（Ｍ１）の中空内部に充填して、これに軸
圧縮力を付加すると、その固形丸棒体をなす鉛（２１）
の中央部が、放射方向へ均等に展伸し難く、偏心的に膨
出作用することになるため、金属管材（Ｍ１）の局部的
な薄肉化や割れなどを生じるおそれがあり、高品質の成
形品（Ａ１）を得ることができない。

【００２１】この点、上記成形品（Ａ１）を目的とする
本発明の第１実施例では、その鉛（２１）の言わば輪切
りした固形チツプを用いているため、これを金属管材
（Ｍ１）の中空内部へ充填の上、その金属管材（Ｍ１）
の軸線方向に沿う圧縮力を付加する時には、図６から示
唆される通り、金属管材（Ｍ１）の中央部に位置する鉛
（２１）の固形チツプに対して、同じく両端部から加圧
される別個な固形チツプが、次々と喰い込んで行くと同
時に、放射方向へ逃げる如く展伸することとなる。

【００２２】そして、各固形チツプの隣り合う境界面
が、金属管材（Ｍ１）の軸線上ではピストンロツド（１
９）（２０）の加圧面と平行面をなすに反し、そのピス
トンロツド（１９）（２０）の加圧面から遠ざかる金属
管材（Ｍ１）の周縁部では、各固形チツプの隣り合う境
界面がピストンロツド（１９）（２０）の加圧面と交叉
する傾斜面をなし、その傾斜面に沿って各固形チツプが
放射方向へ滑り逃げる如く塑性変形するため、バラツキ
のない拡管力を金属管材（Ｍ１）に付与することができ
るのであり、その結果金属管材（Ｍ１）を局部的に薄肉
化してしまったり、まして破裂させてしまったりするお
それがないほか、膨出部（１０）のコーナー位置を小曲
率の円弧形状に造形することや、更にはその膨出部（１
０）の複雑な形状に造形することなども、極めて効率良
く行なえ、高精度な成形品（Ａ１）を得られるのであ
る。

【００２３】但し、鉛（２１）は硬さ−約１．５の柔軟
な金属であり、上記圧縮力を受けるや円滑に塑性変形す
るため、目的とする成形品（Ａ１）の膨出形状如何によ
っては、上記固形チツプのみに限らず、例えば金属管材
（Ｍ１）と対応する長さの固形丸棒体や角棒体などを採
用して、これを金属管材（Ｍ１）の中空内部へ充填する
ことも可能である。

【００２４】又、目的とする成形品（Ａ１）の如何で
は、図７のように加圧シリンダー（１５）としても、割
り金型（１１）（１２）の開口一端部に臨む１基とし
て、その一方のみから金属管材（Ｍ１）の内部に進出作
動させることにより、固形の鉛（２１）に軸圧縮力を付
与することもあり得る。

【００２５】次に、図８〜１１は本発明の第２実施例と
して、上記第１実施例と異なる成形品（Ａ２）の一例
と、その成形工程を示しているが、これではその目的の
成形品（Ａ２）が断面四角形をなし、且つ全体的な円弧
弯曲型に膨出する特殊形状であるため、上記第１実施例
のようにその素材の金属管材として、市販のありふれた
直管を採用することができない。（２２）はその成形品
（Ａ２）から部分的に膨出するリブである。

【００２６】このような場合には、金属平板の板金プレ
ス加工やその他の塑性加工と、溶接などにより、目的の
成形品（Ａ２）に近似した基本形状の予備成形品（Ｍ2
）を一旦粗成形し、その予備成形品（Ｍ２）を金属管
材として、次の工程により目的の成形品（Ａ２）を成形
するのである。（２３）は上記予備成形品（Ｍ2 ）の溶
接継ぎ目を示している。

【００２７】即ち、鉛（２１）は融点−約３２７．４℃
の柔軟な金属であるため、これを加熱により溶かした溶
液として、図９のように上記予備成形品（Ｍ２）の中空
内部へ流し込み、その後これを自然冷却又は強制冷却に
より、固形状態に硬化させるのである。

【００２８】そして、引続き図１０のように、その固形
鉛（２１）の充填状態にある予備成形品（Ｍ２）を、両
割り金型（１１）（１２）のキヤビテイ（Ｓ）へ挿入セ
ツトして、その両金型（１１）（１２）を型締め状態に
固定保持した上、第１実施例と同様に加圧シリンダー
（１５）（１６）のピストンロツド（１９）（２０）
を、上記金型（１１）（１２）の開口両端部（１７）
（１８）から予備成形品（Ｍ２）の内部へ進出作動させ
て、その固形の鉛（２１）に軸圧縮力を付与する。

【００２９】そうすれば、その鉛（２１）はやはり予備
成形品（Ｍ２）に内圧を付加すべく、図１１のように塑
性変形し、その予備成形品（Ｍ２）を金型（１１）（１
２）のキヤビテイ（Ｓ）に応じた膨出形状として拡管さ
せることとなり、茲に目的とする図８のような全体の円
弧型に弯曲し、且つリブ（２２）の膨出する成形品（Ａ
２）を得ることができるのである。

【００３０】このような本発明の第２実施例によれば、
鉛（２１）の溶液を予備成形品（Ｍ２）の中空内部へ流
し込み、その後硬化した固形状態において、上記予備成
形品（Ｍ２）の軸線方向に沿う圧縮力を付加するように
なっているため、目的とする成形品（Ａ２）の如何に複
雑な膨出形状であっても、これに臨機応変して、高精度
の成形状態を得られる利点があり、図１２〜１６に例示
する各種膨出形状を備えた成形品（Ａ３）〜（Ａ７）の
成形に対処することができる。その図１４〜１６から示
唆されるように、口径の一定しない金属管材（Ｍ１）や
その予備成形品（Ｍ２）からも、本発明のバルジ成形法
によって目的とする成形品（Ａ５）〜（Ａ７）を得られ
ることは、言うまでもない。

【００３１】又、上記金属管材として用いる予備成形品
（Ｍ２）は、その膨出度又は拡管率を見越して、目的と
する成形品の基本形状に粗成形しておくことにより、上
記各種膨出形状の成形品（Ａ２）〜（Ａ７）にやはり対
応し得ることとなる。

【００３２】上記第１、２実施例の何れにあっても、金
属管材（Ｍ１）やその予備成形品（Ｍ２）から目的とす
る成形品（Ａ１）（Ａ２）を成形し終えたならば、その
金型（１１）（１２）を型開きして、その成形品（Ａ
１）（Ａ２）を金型（１１）（１２）から取り出す。そ
の際、成形品（Ａ１）（Ａ２）の内部には未だ固形の鉛
（２１）が充填状態にあること、言うまでもない。

【００３３】そこで、上記取り出した成形品（Ａ１）
（Ａ２）を加熱装置（Ｂ）によって加熱し、その成形品
（Ａ１）（Ａ２）から鉛（２１）を溶かし出すのであ
る。上記のように鉛（２１）の融点は約３２７．４℃で
あるため、その程度の加熱作用を与えることにより、成
形品（Ａ１（Ａ２）から鉛（２１）を瞬時に、且つ洩れ
なく溶かし出すことができ、成形後の面倒な取り出し作
業が不要となる。

【００３４】上記加熱装置（Ｂ）としてはガスバーナー
やその他を用いることができるが、図１７のような電気
炉がその炉内の全体的に均一な加熱温度を醸成できる点
で、最適であると言える。（２４）はその電気炉の発熱
体、（２５）は上記成形品（Ａ１）（Ａ２））を支持す
るためのアダプタースタンドであって、炉内へ着脱・交
換自在に据付けられている。

【００３５】そのアダプタースタンド（２５）は図１８
から明白なように、成形品（Ａ１）（Ａ２）と対応する
係止切欠（２６）を備えており、その成形品（Ａ１）
（Ａ２）を立てた姿勢状態として、アダプタースタンド
（２５）の係止切欠（２６）に吊り掛けることにより、
鉛（２１）の溶液を成形品（Ａ１）（Ａ２）から自然落
下させて、その直下位置の容器（２７）に捕集するので
ある。（２８）はその鉛（２１）の溶液を捕集容器（２
７）に案内する漏斗を示している。

【００３６】尚、上記アダプタースタンド（２５）は成
形品（Ａ１）（Ａ２）の膨出形状に対応する各種とし
て、予じめ多数作成用意しておくことにより、その交換
使用することができると共に、成形品（Ａ１）（Ａ２）
の膨出部（１０）を利用しつつ、アダプタースタンド
（２５）の上記係止切欠（２６）へ安定良く吊り掛ける
こともでき、著しく便利な治具であると言える。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明は金属管材のバル
ジ成形方法として、金属管材（Ｍ１）を割り金型（１
１）（１２）のキヤビテイ（Ｓ）へ挿入セツトし、これ
と相前後してその金属管材（Ｍ１）の中空内部に固形の
鉛（２１）を充填した上、その金属管材（Ｍ１）の開口
一端部又は開口両端部から上記鉛（２１）に圧縮力を付
加して、その鉛（２１）の塑性変形作用により金属管材
（Ｍ１）を拡管させるようになっているため、冒頭に述
べた従来技術の課題を悉く解決できる効果がある。

【００３８】即ち、本発明ではバルジ成形上の圧力媒体
として、固形状態でも自由に塑性変形し得る柔軟な金属
の鉛（２１）を用いているため、その危険なく反復使用
できることとも相俟って、大量生産向きであることはも
とより、品質の安定した高精度な成形状態を容易に得ら
れ、小型・薄肉品や複雑な形状品、高機能品の加工につ
いても、その制限なく適用できるほか、請求項６に記載
の極めて単純なバルジ成形装置の構成で足りるのであ
る。

【００３９】特に、請求項４の構成を採用するならば、
その鉛（２１）が固形チツプとして金属管材（Ｍ１）の
中空内部に充填されるため、その充填作業を容易・円滑
に行なえることはもとより、固形チツプの各個として金
属管材（Ｍ１）の放射方向へ伸展しやすく、その金属管
材（Ｍ１）に均一な拡管力を付与することができ、その
結果金属管材（Ｍ１）の局部的な薄肉化や割れなどを生
ずるおそれがなく、ますます高精度な成形状態を得られ
ることになる。

【００４０】又、上記圧力媒体の鉛（２１）は加熱によ
り溶融するため、請求項３の構成を採用するならば、如
何に複雑な形状品の成形にも対処でき、その多品種少・
中量生産にも著しく有益となる。

【００４１】更に、同じく鉛（２１）は加熱により溶融
するので、請求項２の構成を採用することによって、そ
の拡管済みの成形品（Ａ１）（Ａ２）から鉛（２１）を
洩れなく、且つ高能率に溶かし出すことができ、その圧
力媒体の取り出し作業性にも優れ、美麗な成形品（Ａ
１）（Ａ２）を得られる。

【００４２】特に、請求項５に記載の通り、加熱装置
（Ｂ）として電気炉を採用するならば、上記拡管済みの
成形品（Ａ１）（Ａ２）に均一な加熱温度を付与するこ
とができると共に、その支持用アダプタースタンド（２
５）に対して、成形品（Ａ１）（Ａ２）を立てた姿勢状
態に吊り掛けることとも相俟って、上記鉛（２１）の溶
かし出し作業をますます能率良く行なえる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る目的成形品を示す斜
面図である。

【図２】その成形品に対応するバルジ成形装置の型開き
状態を示す一部破断側面図である。

【図３】同じくバルジ成形装置の型締め状態を示す一部
破断側面図である。

【図４】図３の４−４線に沿う拡大断面図である。

【図５】加圧シリンダーによる鉛の加圧作用過程を示す
一部破断側面図である。

【図６】成形品の成形作用状態を示す一部破断側面図で
ある。

【図７】図６に対応する別異な成形品の成形作用状態を
示す一部破断側面図である。

【図８】本発明の第２実施例に係る目的成形品を示す斜
面図である。

【図９】その成形品に対応するバルジ成形装置の型開き
状態を示す一部破断側面図である。

【図１０】同じくバルジ成形装置の型締め状態を示す一
部破断側面図である。

【図１１】成形品の成形作用状態を示す一部破断側面図
である。

【図１２】図１、８と異なる目的成形品の第１変形例を
示す断面図である。

【図１３】同じく目的成形品の第２変形例を示す断面図
である。

【図１４】目的成形品の第３変形例を示す斜面図であ
る。

【図１５】目的成形品の第４変形例を示す斜面図であ
る。

【図１６】目的成形品の第５変形例を示す斜面図であ
る。

【図１７】成形品の加熱装置を示す一部破断正面図であ
る。

【図１８】成形品支持用のアダプタースタンドを抽出し
て示す斜面図である。

【符号の説明】

（１１）・割り金型（１２）・割り金型（１５）・加圧シリンダー（１６）・加圧シリンダー（１７）・開口両端部（１８）・開口両端部（２１）・鉛（２５）・アダプタースタンド（Ａ１）・成形品（Ｂ）・加熱装置（Ｓ）・キヤビテイ（Ｍ１）・金属管材（Ｍ２）・予備成形品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属管材を割り金型のキヤビテイへ挿入セ
ツトし、これと相前後してその金属管材の中空内部に固
形の鉛を充填した上、その金属管材の開口一端部又は開口両端部から上記鉛に
圧縮力を付加して、その鉛の塑性変形作用により金属管
材を拡管させることを特徴とする金属管材のバルジ成形
方法。
【請求項２】金属管材を割り金型のキヤビテイへ挿入セ
ツトし、これと相前後してその金属管材の中空内部に固
形の鉛を充填した上、その金属管材の開口一端部又は開口両端部から上記鉛に
圧縮力を付加して、その鉛の塑性変形作用により金属管
材を拡管させると共に、その後割り金型から取り出した拡管済みの成形品を、加
熱装置により加熱して、その成形品から上記鉛を溶かし
出すことを特徴とする金属管材のバルジ成形方法。
【請求項３】金属管材を割り金型への挿入セツト前に、
予備成形品として粗成形し、その予備成形品の中空内部
に鉛の溶液を流し込み、その鉛の硬化後に予備成形品を
割り金型のキヤビテイへ挿入セツトすることを特徴とす
る請求項１又は２記載の金属管材のバルジ成形方法。
【請求項４】固形の鉛を複数個のチツプとして、金属管
材の中空内部へ充填することを特徴とする請求項１又は
２記載の金属管材のバルジ成形方法。
【請求項５】加熱装置を電気炉とし、その炉内に成形品
の支持用アダプタースタンドを据え付け、そのアダプタ
ースタンドに成形品を立てた姿勢状態として吊り掛ける
ことにより、その成形品から鉛を自然落下状に溶かし出
すことを特徴とする請求項２記載の金属管材のバルジ成
形方法。
【請求項６】目的とする形状のキヤビテイを備えた上下
一対の割り金型と、その型締めされた金型の開口一端部
又は開口両端部に臨む加圧シリンダーと、金属管材を拡
管させるべき圧力媒体としての固形の鉛とから成り、上記金型のキヤビテイへ金属管材を挿入セツトし、これ
と相前後してその金属管材の中空内部へ固形の鉛を充填
した上、上記加圧シリンダーを金型のパーテイングラインに沿
い、金属管材の内部に進出作動させて、その固形の鉛に
軸圧縮力を付加することにより、上記金属管材を金型の
キヤビテイに応じた膨出形状に拡管させるように定めた
ことを特徴とする金属管材のバルジ成形装置。