JPH0813374B2 - 金属管の内面溝付加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空調機や冷凍機の熱交換器用の伝熱管とし
て使用される銅、アルミニウム等の金属管の内面溝付加
工方法に関する。

（従来の技術解決しようとする課題） 近年、空調機、冷凍機等の熱交換器用の伝熱管には
銅、アルミニウム等からなる金属管の内面溝付のものが
使用されており、この種の金属管としては種々の形状の
内面溝を形成したものが求められている。

かゝる内面溝付管の製造方法としては、従来、特開昭
54−37059号、同55−103215号等に開示されているよう
に、加工金属管を縮少しながら内面に溝を形成する、い
わゆる縮管式溝付加工方式の１つとして転圧引抜加工方
法がある。

この縮管転圧方式は、第15図に示すように、チャック
で金属管21の先端を把持して引抜きながら、穴ダイス22
とフローティングプラグ23とで金属管21を外部から押圧
して縮径し、次いで金属管21の外周に配置した転造ロー
ル又は転造ボール24により、予め管内に装着してある溝
付プラグ25に金属管21の内面を押付け、管内面に溝26を
形成するものである。

しかし、かゝる方法は、公転する転造ロール又は転造
ボール24を溝付プラグ25が位置する部位の金属管21に押
圧することで該金属管21の内外径を縮径させることによ
り溝付加工するものであるため、金属管21の引抜速度が
大きいと、金属管21が転造ロール又は転造ボールによる
押圧部を通過した直後に、この部分に圧縮反力が作用
し、これにより浮離現像が生じて金属管21がいびつにな
り易い。この結果、溝付加工時に先に形成された金属管
の溝が次の転造ロール又は転造ボールで溝付プラグに圧
迫される際、上記金属管と溝付プラグの溝ピッチがミス
マッチング（割出不良）を起こし、金属管21に内部欠陥
が発生するおそれが多い。

更には、溝付プラグ25の外径よりも大きな内径の金属
管21を転造ロール又は転造ボール24で縮径且つ転圧し
て、溝付プラグ25の溝部に押し込んで溝付加工を行うた
め、強度の加工が加えられ、その結果、溝付プラグの溝
部及び溝山部において、メタルフローが不均一となり、
被加工材の溝の斜面、底部に欠陥（フィン疵、溝底疵）
を生じ易いといった問題があった。このため、伝熱管と
して使用した時に耐圧強度の低下、振動疲労強度の低
下、金属粉の発生、ロウ付欠陥に伴う冷媒のスローリー
クの発生等の問題があった。

このような縮管式による転圧引抜加工方法の不都合を
解消するべく、第13図に示すように金属管を拡径しなが
ら内面に溝付加工する、いわゆる拡管転圧方式が提案さ
れた（特願昭62−169571号）。

この拡管転圧方式は、第１ダイス２とフローティング
プラグ３とで金属管１を縮径した後、この金属管の内径
よりも大きい外径の溝付プラグ４で金属管を拡管しなが
ら金属管内面に溝付加工する方式である。なお、図中、
１は加工される焼鈍済の銅又は銅合金等の金属管、２は
出口穴径固定式の第１ダイス、３はベアリング部を有し
ないフローティングプラグ、４はこのフローティングプ
ラグ３にタイロツド５及びスラストベアリングにて回転
自在に連結された溝付プラグであり、該溝付プラグ４に
対応する個所の金属管外面には、自転しながら公転する
転造部材（転造ボール又は転造ローラ）６が配置されて
いて、この転造部材６は保持リング７で支持されてい
る。また転造部材６の後方には整径ダイス８が配置され
ている。

しかし、この拡管転圧方式では、前記縮管転圧方式の
場合よりもフイン疵、溝底欠陥とも大幅に減少できる
が、溝斜面の欠陥（フィン疵）は往々にして発生すると
いう問題があった。

本発明は、上記拡管転圧方式に関する従来技術の欠点
を解消するためになされたものであって、金属管の寸法
並びに内面溝の形状寸法の如何に関係なく、特に溝底及
び溝斜面の欠陥の発生がなく、高品質の内面溝付管を製
造し得る方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、従来の方式が
前記欠点をもたらす原因を究明すると共にその解決策を
見い出すべく鋭意研究を重ねた。

まず、従来の縮管転圧方式と拡管転圧方式における溝
付加工時の溝形成メカニズムとしてメタルフローに着目
し、拡管転圧方式においても前述の欠陥が発生する原因
の解明に努めた。

その結果、縮管転圧方式の場合には、第１図に示すよ
うに、溝付プラグは図中の矢印方向（反時計回り）に回
転し、転造ボールは図中の矢印方向（紙面に略直角で右
方向）に自転しながら公転している状態で、金属管を転
造ボールで縮径しながら溝付プラグに圧迫して溝が形成
される。その際、金属管のメタルは図中の矢印の如く溝
付プラグの溝底に向かって巻き込まれるように流れるた
め、メタルフロー同志がぶつかり合い、その部分が未圧
着部となって溝側面に残在し、内面溝の斜面に欠陥（フ
ィン欠陥）が発生する。また金属管のメタルは転造ボー
ルで強制的に管径が縮径されるため、管内面側のメタル
がシワ状に変形し、次いでこれが転造ボールで溝付プラ
グの溝山部に圧迫されて、内面溝底部に溝底疵となって
現われる。このシワ状欠陥は縮径度合が大きいほど、つ
まり、管に作用する圧縮応力が大きいほど顕著となる。

因みに、第２図の顕著鏡写真からも明らかなように、
同図（ａ）に示すようにかなり深いフィン疵が発生し、
同図（ｂ）に示すように溝底疵が発生しており、メタル
フローの状態とそれらの欠陥の関係を実証している。

一方、拡管転圧方式の場合は、溝付プラグ及び転造ボ
ールは縮管転圧方式の場合と同様に回転乃至公転してい
る状態であるが、金属管を溝付プラグアプローチ部から
拡管する位置構成にした場合、溝付プラグアプローチ部
で拡管すると同時に転造ボールに押し付けて溝形成す
る、すなわち、金属管にフープ力をきかせながら圧迫す
るため、第３図に示すように、金属管のメタルは均一な
メタルフローとなって溝付プラグの溝部に押し込まれ、
その結果、溝斜面にはメタルの巻込みによる未圧着部
（フィン欠陥）の発生がなく、しかも内面溝底部にシワ
状欠陥の発生もない。特に前記フープ力によって生じる
金属管内部の引張反力が大きくなるほど、つまり、圧縮
応力が大きくなる（拡管率が大）ほど、金属管の溝付プ
ラグに密着しながら溝付加工が行われるので、その効果
が顕著である。

因みに、第４図の顕微鏡写真からも明らかなように、
メタルフローが均一であり、同図（ｃ）に示すようにフ
ィン疵がなく、また（ｄ）に示すように溝底疵もないこ
とが実証される。

以上の試験結果から、フィン疵、シワ状の溝底疵等の
欠陥の発生を防止するためには、拡管転圧方式において
溝付プラグと転造ボールとの相対位置関係が重要である
ことを知見し、更にその位置関係が適切となる条件につ
いて実験研究を重ね、ここに本発明をなしたものであ
る。

すなわち、本発明に係る金属管の内面溝付加工方法
は、引抜ダイスとフローティングプラグとで金属管を縮
径し、次いで保持リングにより支持される転造部材と溝
付プラグとで前記金属管内面に拡径溝付加工し、更に整
径ダイスにより該金属管を整径して連続的に拡管転圧引
抜加工する金属管の内面溝付加工方法において、前記溝
付プラグとして前方にアプローチ部を有する溝付プラグ
を用い、これら溝付プラグと転造部材とで共働して前記
金属管内面に拡径溝付加工するに際し、金属管内径部が
溝付プラグアプローチ部に接触する部位から、前記転造
部材とで圧迫しつつ内面溝付加工することを特徴とする
ものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） 前述の如く、本発明は、いわゆる拡管転圧方式におい
て溝付プラグと転造部材（転造ボール、転造ロール等）
との相対位置関係を規制することを特徴とする内面溝付
加工方式である。

拡管転圧方式において金属管に内面溝付加工を行うに
は、第13図を参照して説明すると、まず、金属管１内に
その管端よりフローティングプラグ３及びこれに連結し
た溝付プラグ４を挿入し、金属管１に口付け部分を形成
した後、第１ダイス２、拡管転圧部、整径ダイス８に順
次通して引き抜かれるが、本発明は、かゝる加工工程に
おいて、拡管転圧部での溝付プラグと転造部材とが特定
の位置関係になるように構成することを骨子とするもの
である。

すなわち、溝付プラグとして前方にアプローチ部を有
する溝付プラグを用いるが、この溝付プラグと転造部材
とで共働して金属管内面に拡径溝付加工するに際し、金
属管内径部が溝付プラグアプローチ部に接触する部位か
ら、転造部材とで圧迫拡径しつつ内面溝付加工を行うの
である。

以下、この構成について図面を参照しつつ説明する。
なお、便宜上、転造部材としては転造ボールである場合
について説明する。

第５図及び第６図は、内面溝付加工状態を示したもの
であり、第５図はアプローチ部の一部に溝がある溝付プ
ラグを用いた場合、第６図は太径・厚肉溝付管用として
アプローチ部全域に溝（アプローチ溝）がある溝付プラ
グを用いた場合を示している。これは、第14図に示すよ
うに、太径・厚肉材で溝の予備成形量を大きく取る場
合、第５図に示した溝付プラグを用いると、金属管内径
が溝付プラグ４の入口アプローチ部の溝が形成されてい
ない部分10に材料が当たることになる。特に、ある稔れ
角度を持った溝付管を製造する場合においては、溝付プ
ラグ４にかかる軸方向負荷を回転力に変換することがで
きなくなる。そのため、プラグ回転不良を起こし、材料
が抜けずに破断してしまう。このため、アプローチ部に
溝を設けることによって、軸方向負荷を回転力に変換
し、この問題を解決する溝付プラグである。

なお、各図中、１は金属管であり、４は前方にアプロ
ーチ部を備えていると共にアプローチ部終点から平行部
が形成されている溝付プラグであり、６は転造ボールで
ある。

ここで、転造ボール６の芯をＯ、この転造ボールが金
属管外径部と接触開始する点をＡ、転造ボール芯Ｏの垂
線とボール面との交点をＢとし、点Ａと溝付プラグアプ
ローチ部終点ロとの間で金属管外周部と転造ボールが接
触する接触長さの水平成分（ｘ成分）をΔｋ、溝付プラ
グアプローチ部終点ロと点Ｂ（転造ボール芯Ｏの垂線と
ボール面との交点）との間の該接触長さの水平成分（ｘ
成分）をΔｌとする。また、金属管内径部が溝付プラグ
と接触する点をイ、溝付プラグアプローチ部溝底形成開
始点をＣとし、点イと点ロとの間の接触垂直成分（ｙ成
分）を（イロ）ｙ、点Ｃと点ロとの垂直成分（ｙ成分）
を（Ｃロ）ｙとする。なお、第５図及び第６図におい
て、Ｐは溝ピッチを表わしている。

欠陥のない内面溝を形成するためには、転造ボールが
金属管外径部と接する点Ａが溝付プラグのアプローチ部
に位置するようにし、これにより、金属管内径部が上記
Ａ点に対応するアプローチ部位から溝付プラグと転造ボ
ールとによる金属管の圧迫が開始される。すなわち、 イｘ＜Ax＜ロｘ を満足させる。勿論、転造ボール芯Ｏが溝付プラグのア
プローチ部終点近傍の平行部にあるので、ロｘ＜Bxを満
足することになる。

また、金属管内径部が溝付プラグと接触する点イと、
溝付プラグアプローチ部開始点Ｃとの関係は、 0.5≦（イロ）y/（Ｃロ）ｙ≦1.0 を満足するのが好ましく、より好ましくは 0.7≦（イロ）y/（Ｃロ）ｙ≦1.0 である。

また、転造ボールと金属管が溝付プラグのアプローチ
部及び平行部で接触する各々の接触水平成分Δｋ、Δｌ
の比率は、 Δk/Δｌ≧１ を満足するのが好ましい。

以上の各条件の根拠は次のとおりである。

本発明者が実験結果についてΔk/Δｌと拡管率（Δe/
Δｈ）の関係をまとめたところ、第７図に示す関係が得
られた。図中、×印は深さ1/100mm以上のフィン疵、溝
底疵が或る場合、○印はそれらの疵深さが5/1000mm以上
1/100mm以下（顕微鏡200倍で識別できる限度の深さ）の
場合、◎印は疵無しの場合を表わしており、両者の間に
好ましい範囲 があり、実用範囲 があることがわかる。なお、ここで拡管率（Δe/Δｈ）
とは第12図に示すように定義されるものであり、Δe/Δ
ｈ＝（イロ）y/（Ｃロ）ｙに相当する。

更に、Δk/Δｌ＝7/3、Δe/Δｈ＝0.7の条件で追加試
験を行った結果、良好な結果が得られた。

これらより、より好ましい条件は Δk/Δｌ≧7/3 0.7≦（イロ）y/（Ｃロ）ｙ≦1.0 であることが判明した。

このように拡管率によって欠陥の発生度合が変わるの
は以下の理由によるものと考えられる。

拡管率が小さい場合は、金属管内径の引張反力が小さ
くなり、転造ボールと金属管の接触点に関係なく、メタ
ルフロー及び金属管内部の応力状態が縮管転圧方式に近
くなるため、フィン疵、溝底疵が発生し易くなる。ま
た、この場合、金属管の肉厚が十分とれないため、完全
な形状のフィンの形成が困難となる。

反面、拡管率が大きい場合には、金属管内部の引張反
力が十分大きくなるため、金属管は溝付プラグに密着し
ながら溝付加工が行われる。しかし、転造ボールと金属
管外径部の接触点Ａが点ロに近くなると（第５図参
照）、金属管は溝付プラグのアプローチ部で溝形成が殆
ど行われず、単に拡径するのみとなり、平行部で大部分
溝付加工される。この場合、縮管転圧方式に近い状態で
溝付加工がされるため、軽微だがフィン部のメタルフロ
ーに巻込み現象が生じると共に溝底にも軽いシワ状欠陥
が生成し、フィン疵、溝底疵が発生し易くなる。一方、
転造ボールと金属管外径部の接触点Ａが点イに近くなる
と（第５図参照）、このアプローチ部で金属管の拡径と
同時に十分な溝形成が行われるため、フィン部のメタル
フローが均一となり、かつ、溝底にもシワ状欠陥が生成
しなくなるため、良好な溝形成がなされる。

更に、拡管率が上記の中間の場合は、金属管内部の引
張反力も中間的な程度となり、また前述の結果から、転
造ボールと金属管外径部の接触点Ａが点イに近い方が良
好な溝付加工が行われることが容易に想定できる。

溝付プラグとしては、溝を有することは勿論のこと、
少なくともアプローチ部を有する形状であれば特に制限
されない。

例えば、第８図に示すようにアプローチ部の一部に溝
が設けられている形状、第９図に示すようにアプローチ
部全域に溝が設けられている形状のものが代表的であ
り、これらは平行部を有している。アプローチ部の角
度、すなわちアプローチ半角θは５〜13°の範囲が望ま
しい。θが５°未満ではアプローチ部が長くなり、金属
管との摩擦抵抗が増え、また13°を超えるとアプローチ
面圧が高くなり、その結果、引抜抵抗が増加し、転造ボ
ールで金属管を転圧しても軸方向にメタルが流れ、十分
な溝出しができなくなると共に底肉厚が薄くなる。

一方、平行部を有していない溝付プラグも使用でき、
例えば、第10図に示すように第１段のテーパと第２段の
テーパが適当な曲率Ｒで連続している２段テーパプラグ
も可能である。

すなわち、拡管転圧方式は、縮管転圧方式に比較し、
引抜抵抗が増し拡管時減肉する応力状態となるため、溝
出しが困難となる。この問題点の解決方法として、通常
は加工前の管肉を縮管転圧方式より若干厚くする方法又
は第９図に示す溝付プラグを使用して加工前の管肉を十
分厚くする方法が採られる。更に、欠陥のない良好な品
質の溝付管を得るためには、転造ボールと溝付プラグの
相対位置をΔk/Δｌ≧１、好ましくはΔk/Δｌ≧7/3と
なるようにしなければならないことは前述のとおりであ
る。

以上の諸条件を緩和し、作業性を改善するには転造ボ
ールと金属管との接触長さを長くしてやれば良い。

すなわち、この対策としては、具体的には、第10図に
示すように、第８図及び第９図に示したアプローチ溝付
プラグの平行部に0.2〜１°の角度θ_２を付けることに
より、転造ボールのセンター後方でのボールと金属管の
接触長さを大きくとれるほか、拡管状態を維持すること
ができるため、拡管率（Δe/Δｈ）＝0.5、Δk/Δｌ＝
１のような境界条件下でも拡管転圧方式のメリットを十
分に発揮して良好な品質の内面溝付管の加工が可能とな
る。更に、この溝付プラグを使用することにより、転圧
ヘッドの回転数を上げることなく、引抜速度を増すこと
ができ、生産性の向上が図れる。

なお、このような２段テーパプラグの第１テーパのア
プローチ半角θ_１は５〜13°の範囲が望ましい。勿論、
３段以上の複数段テーパプラグも可能である。第１テー
パが第８図及び第９図に示した溝付プラグのアプローチ
部に相当する。

以上の種々の形状の溝付プラグ４において、溝乃至突
起の形状寸法については、山形、三角形、台形等々の各
種断面形状のもの、浅溝から深溝に至る種々の深さのも
の、一方向螺旋溝や２方向に交叉する螺旋溝或いはスト
レート溝等々のもので、これらを適宜組合わせたものが
可能であり、要するに核用途分野で設計上要求される種
々の形状のものを成形することが可能である。勿論、２
方向に交叉する螺旋溝を形成するには、一対の溝付プラ
グを用いて各方向の螺旋溝を順次形成すればよい。

一方、上記説明では、転造部材として転造ボールの場
合について説明したが、転造ローラの場合には、ローラ
端部の曲率中心が転造ボール芯に相当するので、同様に
適用可能である。

なお、本発明の実施に用いる装置としては、第13図に
示した装置を利用すればよいが、これのみに限定され
ず、いわゆる拡管転圧方式に用いられる他の装置構成の
ものも可能である。

例えば、第13図に示した装置の場合、２は出口穴径固
定式の第１ダイス、３はベアリング部を有しないフロー
ティングプラグであるが、これらについては図示の構成
に限定されるものではない。すなわち、第１ダイス２を
出口穴径可変式にしてもよく、回転式にしてもよい。ま
た、フローティングプラグ３を図示の如くベアリング部
を有しないプラグとして場合は、第１ダイス２との共働
により縮径される際、金属管が引き細る状態になるの
で、第１ダイス２を出口穴径固定式にした時に溝付プラ
グの挿入が容易となる。しかし、第１ダイス２を出口穴
可変式にした場合には、フローティングプラグ３として
ベアリング部を設けたものを使用しても、第１ダイスの
出口穴を拡張することにより溝付プラグの挿入が容易に
できる。

第１ダイス２が出口穴径固定式の場合、第１ダイス２
の出口穴径が溝付プラグ４の外径よりも大きいので、溝
付プラグ４は第１ダイス２をスムーズに通過する。第１
ダイス２の出口穴径は、｛（溝付プラグ４の外径）＋
（被加工金属管肉厚）×２｝と同等か乃至は僅かに大き
くなるように設計するのが溝付プラグの挿入を容易にす
るうえでは好ましいが、より大きな拡管率を得る場合に
は、第１ダイスでの溝付プラグ通しが可能な範囲で第１
ダイス穴径を小さくすることもできる。

また、溝付プラグ４を所定位置に保持する手段として
ベアリング部を有しないフローティングプラグ３と第１
ダイスを用い、金属管１の引抜加工において減肉負荷が
殆ど生じない空引きに近い状態となるように、第１ダイ
スのアプローチ全角θ_SD、フローティングプラグのアプ
ローチ全角θ_FPを適宜設計し、好ましくは15〜40°で且
つθ_SD≧θ_FPとなるように設計して引抜負荷を最少とな
し、該金属管の加工硬化を極力小さくしてその加工性の
低下を防止することもできる。

加工開始後は、第13図に示した状態になるが、フロー
ティングプラグ３としてベアリング部を有しないプラグ
を用いた場合は、該フローティングプラグ３と第１ダイ
ス２とが共働することにより、該金属管は第１ダイス出
口穴を通過するとその肉厚が減少することなく該第１ダ
イス出口穴の内径よりも小さな外径に引細る引抜加工が
行われる。この引細り量は、第１ダイス２及びフローテ
ィングプラグ３の角度（アプローチ全角θ_SD，θ_FP）を
調整することによって変化させることができ、第１ダイ
ス２の出口通過後の該金属管内径部分が溝付プラグ４の
外径部分からその溝深さの50％以上の範囲、すなわち、
Δe/Δｈ≧50％で溝付プラグアプローチ部分で接触する
ように引細るようにするのが好ましい。

第１ダイス２の出口通過後の該金属管内径部分が溝付
プラグ４の溝深さの50％未満の引細り量で接触すると溝
付プラグ４による溝の予備成形効果が得られなくなると
共に、溝付プラグ部での転造部材６による転圧加工によ
る被加工管の半径方向の歪量の方が前記の予備成形溝深
さよりも大となり、被加工管と溝付プラグ４との浮離現
象が生じて内面欠陥の発生を招き易くなるため、好まし
くない。

かくして、前記の加工性を維持し金属管内に溝付プラ
グ４が所定位置にて保持され、同時に該金属管はこの溝
付プラグ４でもって拡管されつつ連続的に転圧部に導入
され、転造部材６により転圧加工が加えられながら溝成
形が行われる。

最後に、溝付加工された金属管を整径ダイス８に通し
て整径し、所定の寸法の内面溝付金属管が得られる。整
径ダイスとしては固定ダイス、回転ロール等々、適当な
ものを使用すれば足り、固定式又は回転式のいずれにし
てもよい。

次に本発明の一実施例を示す。

（実施例） 第13図に示す装置（但し、溝付プラグ４と転造ボール
６の位置関係は第５図の構成にしたもの）を用いて、焼
鈍済のリン脱酸銅製の金属素管から外径9.52mm、肉厚0.
36mm、溝数60、リード角18°の台形溝付管を製造した。

まず、加工される金属管１にその管端より潤滑油等を
注入すると共に、タイロッド５で回転可能に連結された
アプローチ全角28°のフローティングプラグ３及び外径
10.20mm、溝深さ0.20mm、溝数60の台形溝を有するアプ
ローチ半角9.5°の溝付プラグ４を挿入した。

次いで、前記管端を先付加工して口部分を形成した
後、この口付部分をアプローチ全角28.5°で出口穴固定
式（10.96mm）の第１ダイス２、拡管転圧部、整径ダイ
ス８に順次通し、引抜装置（図示せず）にクランプして
溝付加工の準備作業を完了した。なお、本作業は転造ボ
ール６の回転を停止して行った。

準備作業の完了後、転造ボール６を公転させ、引抜装
置を駆動させて、第１表に示す加工条件で金属管１の引
抜を開始した。

なお、同表中、縮管率は第11図に示す要領で１−Dp₀/
Diと定義し、拡管率は第12図に示す要領でΔe/Δｈと定
義した。また、フィン疵及び溝底疵は、ｎ数＝100につ
き顕微鏡（×200）観察により判定し、5/1000mm以上の
深さのものが発生した割合を発生率で表わし、1/100mm
以上の深さのものが発生した割合を（ ）内に不良率で
表わした。

同表より明らかなように、縮管転圧方式の場合、フィ
ン疵が数多く発生し、その不良率が非常に大きく、また
溝底疵も発生している。

一方、拡管転圧方式の場合では、拡管率が小さいとき
は、Δk/Δｌの比率によらず、フィン疵や溝底疵の発生
傾向が大きい。拡管率が中程度の場合は、Δk/Δｌ＝2/
8と小さいと拡管率が小さい場合に略同様の結果が得ら
れるが、Δk/Δｌ＝5/5、8/2と大きくするとフィン疵や
溝底疵の発生は認められるものの、その発生率は大幅に
低減される。更に、拡管率が大の場合は、Δk/Δｌ＝2/
8と小さいとフィン疵や溝底疵の発生率の低減効果は得
られ、Δk/Δｌ＝5/5、8/2と大きくすると低減効果が顕
著に現れ、皆無にすることができる。また、拡管率が中
大の場合にはいずれの疵も発生しない。

なお、形成された内面溝を顕微鏡観察した結果、縮管
転圧方式の場合には第２図（ａ）に示すようにフィン
疵、溝底疵が発生しており、溝底疵は（ｂ）に示すよう
にシワ状に多数発生している。一方、拡管転圧方式の場
合には、第１表中の加工条件欄のＡの場合は第４図
（ａ）、Ｃの場合は同図（ｂ）に示すように、軽微なフ
ィン疵が認められるが、Ｈの場合は同図（ｃ）に示すよ
うにフィン疵がなく、また同図（ｄ）に示すように溝底
疵の発生もない。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、いわゆる拡管
転圧方式において溝付プラグと転造部材の相対位置を特
定の関係に規制して内面溝付加工を行う構成にしたの
で、特にフィン疵、溝底疵等の欠陥の発生を顕著に低減
でき、皆無にすることも可能であり、高品質の内面溝付
管を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は縮管転圧方式による溝付加工状態におけるフィ
ン形成メカニズム概念を説明する図、 第２図は縮管転圧方式で得られた内面溝付管の溝部の金
属組織を示す顕微鏡写真で、（ａ）は断面（×200）を
示し、（ｂ）は溝形成開始部の平面（×38）を示してお
り、 第３図は拡管転圧方式による溝付加工状態におけるフィ
ン形成メカニズム概念を説明する図、 第４図は拡管転圧方式で得られた内面溝付管の溝部の金
属組織を示す顕微鏡写真で、（ａ）〜（ｃ）は断面を示
し、（ｄ）は溝形成開始部の平面（×38）を示してお
り、 第５図及び第６図は本発明による拡管転圧方式での内面
溝付加工状態を示す断面説明図であり、第５図はアプロ
ーチ部の一部に溝がある形状の溝付プラグを用いた場合
を示し、第６図はアプローチ部全域に溝を有する形状の
溝付プラグを用いた場合を示しており、 第７図は本発明による拡管転圧方式における拡管率（Δ
e/Δｈ）と、転造ボール及び溝付プラグの相対位置によ
る欠陥発生状態を示す図、 第８図〜第10図は溝付プラグの形状を示す図、第８図
（ａ）、第９図（ａ）及び第10図は縦断面図であり、第
８図（ｂ）及び第９図（ｂ）はそれぞれ第８図（ａ）及
び第９図（ａ）のＸ方向からみた断面図であり、 第11図は縮管転圧方式の場合の縮管率（１−Dp₀/Di）を
説明する図、 第12図は拡管転圧方式の場合の拡管率（Δe/Δｈ）を説
明する図、 第13図は従来の拡管転圧方式における内面溝加工状態及
び装置を示す図、 第14図は第13図に示す従来の拡管転圧方式により厚肉材
を転造した場合に生じる溝付プラグの回転不良現象を示
す説明図、 第15図は縮管転圧方式における内面溝加工状態及び装置
を示す図である。 １……金属管、２……第１ダイス、３……フローティン
グプラグ、４……溝付プラグ、５……タイロッド、６…
…転造部材（転造ボール又は転造ローラ）、７……保持
リング、８……整径ダイス、９……溝形成部、10……溝
が形成されていない溝付プラグ部分、……未充満部、
……未圧着欠陥（フィン疵）、……シワ状欠陥、
……溝底疵。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】引抜ダイスとフローティングプラグとで金
   属管を縮径し、次いで保持リングにより支持される転造
   部材と溝付プラグとで前記金属管内面に拡径溝付加工
   し、更に整径ダイスにより該金属管を整径して連続的に
   拡管転圧引抜加工する金属管の内面溝付加工方法におい
   て、前記溝付プラグとして前方にアプローチ部を有する
   溝付プラグを用い、これら溝付プラグと転造部材とで共
   働して前記金属管内面に拡径溝付加工するに際し、金属
   管内径部が溝付プラグアプローチ部に接触する部位か
   ら、前記転造部材とで圧迫しつつ内面溝付加工すること
   を特徴とする金属管の内面溝付加工方法。
2. 【請求項２】転造部材が転造ボールであり、転造ボール
   芯が溝付プラグのアプローチ部終点近傍の平行部に位置
   するように配置する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】金属管内径部と溝付プラグの接触点と、溝
   付プラグアプローチ部終点との間に、金属管外径部と転
   造ボールが接触するように溝付プラグと転造ボールの相
   対位置を規制する請求項１又は２のいずれかに記載の方
   法。
4. 【請求項４】金属管外径部と転造ボールとが接触開始す
   る点と溝付プラグアプローチ部終点との間で金属管外周
   部と転造ボールが接触する接触長さの水平成分をΔｋと
   し、溝付プラグアプローチ部終点と転造ボール芯の垂線
   との間の該接触長さの水平成分をΔｌとするとき、Δｋ
   とΔｌの比率が次式 Δk/Δｌ≧１ を満足するように溝付プラグと転造ボールの相対位置を
   規制する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】金属管内径部が溝付プラグと接触する点イ
   と溝付プラグアプローチ部終点ロとの間の接触垂直成分
   を（イロ）ｙとし、溝付プラグのアプローチ部溝底形成
   開始点Ｃとアプローチ部終点ロの垂直成分を（Ｃロ）ｙ
   とするとき、次式 0.5≦（イロ）y/（Ｃロ）ｙ≦1.0 を満足するように溝付プラグと転造ボールの相対位置を
   規制する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】溝付プラグのアプローチ部のアプローチ半
   角は５〜13°とする請求項１〜５のいずれかに記載の方
   法。
7. 【請求項７】溝付プラグが平行部を有しない複数段テー
   パ型のものである場合、第１段のテーパ部をアプローチ
   部とし、アプローチ半角は５〜13°とする請求項１、３
   〜５のいずれかに記載の方法。