JPH08267150A - 金属溶接管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面疵の発生を防止し、高品質の溶接管をダ
イドローフォーミング法で製造する。 【構成】 入側から出側に向かってテーパ角２０〜３０
度で直径が小さくなる貫通孔２２が形成された成形ダイ
ス２０を使用し、貫通孔２２に平板状の金属帯１を通し
て幅方向両端部が突き合わされた筒状に成形した後、幅
方向両端部を突合せ溶接することにより溶接管１ｃを製
造する。 【効果】 貫通孔のテーパ角を２０〜３０度に規制する
ことにより、成形中に成形ダイス２０に加わる引抜き力
が小さくなり、成形ダイス２０及び金属帯１に表面疵が
発生することが抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面疵のない溶接管を
ダイドローフォーミング法により製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】溶接管の製造には、金属帯を製品曲率で
幅方向に曲げて管状に成形し、幅方向両端部を溶接する
ロールフォーミング法が一般に採用されている。ロール
フォーミング法では、図１に示すように、金属帯１の走
行ラインに沿って複数のカリバーをもつフォーミングロ
ール又はケージロール２をタンデム配置している。金属
帯１の幅方向両端部１ａが順次曲げ加工される。筒状に
成形された金属帯１は、シームガイドロール３又はスク
イズロール４で保持した状態で、たとえば両端の突合せ
部１ｂが溶接トーチ５により溶接され、溶接管１ｃとし
て送り出される。ロールフォーミング法で製造しようと
する溶接管１ｃの径を変更する場合、フォーミングロー
ル又はケージロール２，シームガイドロール３，スクイ
ズロール４等のロール全てを製造すべき溶接管１ｃの外
径に対応したものに交換する必要がある。しかも、１種
類の外径に対応して交換が必要とされるロール組が少な
くとも２０個以上あるため、ロール交換に多大の労力及
び長時間がかかる。

【０００３】ロール交換時には造管ラインがストップす
るため、設備の生産効率が低下する。また、製造すべき
溶接管の外径に対応した多数組のロールをストックして
おく必要があることから、経済的な負担も大きく、ロー
ルを保管するスペースも必要になる。更に、各ロール組
のうち何組かのロール位置に設定誤差があると、溶接管
１ｃの捻れや突合せ部１ｂに段差が生じ易い。突合せ部
１ｂに生じた段差は、溶接条件を不安定にし、ビード形
状の悪化や溶込み不足等の不良を発生させる原因ともな
る。その結果、特に小径管の製造では各ロール組の設置
位置等に高い精度が要求され、ロール交換に要する労力
や作業時間が一層大きくなる。

【０００４】ロール交換を簡略化した造管法としては、
成形ダイスを使用した引抜きにより金属帯から管状成形
体を一挙に成形するダイドローフォーミング法が特公昭
３９−１８６５７号公報等で紹介されている。ダイドロ
ーフォーミング法は、図２に示すように、金属帯１の走
行方向に沿って径を順次縮小した貫通孔６が形成された
成形ダイス７を使用する。金属帯１は、貫通孔６を通過
するとき、両端部１ａから貫通孔６の径に倣って幅方向
に湾曲し、貫通孔６の出側にある最小直径の平行部８で
所定の外径に成形され、製造しようとする溶接管に対応
する形状をもった筒状体として送り出される。成形され
た金属帯１は、突合せ部１ｂが順次溶接された後、高周
波誘導加熱による無酸化炉を使用して焼鈍される。ま
た、特公平４−１８９２５号公報では、このようにして
製造された溶接管に波形加工を施し、非酸化性ガス雰囲
気中で連続して光輝熱処理する一連の製造ラインが紹介
されている。ダイドローフォーミング法は、平板状の金
属帯１を成形ダイス７入側の貫通孔６から引き抜いて管
状に成形する方法であるので、ロールフォーミング法に
比較して設備費が格段に低い。また、製造すべき溶接管
１ｃの外径を変更する場合でも、その溶接管１ｃの外径
に対応するダイスを準備するだけですむため、生産効率
を低下させることもない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ダイドローフォーミン
グ法で金属帯を曲げ加工するとき、金属帯１の両側縁部
１ａが成形ダイス７の貫通孔６に最初に接触する。貫通
孔６の内部で成形が進行する間、成形中における幅方向
の曲げモーメントは、金属帯１の両側縁部１ａで最も小
さくなる。そのため、金属帯１の両側縁部１ａは、貫通
孔６の平行部８の直前に至るまで、ほとんど曲げ加工を
受けない状態で貫通孔６のテーパ部内に引き込まれてい
く。すなわち、金属帯１の両側縁部１ａは、貫通孔６入
側のテーパ面に高い面圧で接触しただけの状態で貫通孔
６入側のテーパ面上を滑る。この状態で長時間にわたり
成形を継続すると、金属帯１の両側縁部１ａに疵が発生
すると共に、金属帯１の両側縁部１ａが接触する貫通孔
６入側のテーパ面の部分が損傷し、成形ダイス７の寿命
が短くなる。また、金属帯１の両側縁部１ａに発生した
疵から脱落した金属粉末が成形ダイス７の内部に蓄積さ
れると、金属帯１に表面疵を発生させる原因になる。そ
のため、ダイドローフォーミング法では、成形作業を中
断し、成形ダイス７を頻繁に手入れすることが要求され
る。

【０００６】成形ダイス７と金属帯１との摩擦を小さく
するとき、成形ダイス７及び金属帯１表面の疵発生が抑
制される。本発明者等は、このような前提で成形ダイス
７に接触する金属帯の下面、すなわち溶接管１ｃの外面
となる側の表面全域に潤滑剤を塗布することが有効であ
ることを見い出し、別途出願した。潤滑剤としては、た
とえばポリエーテルポリオール５０．５％，高級アルコ
ール１０．５％，防錆活性剤３９．０％の組成をもつ溶
液を水で希釈したものが使用される。しかし、潤滑剤を
塗布しながら成形を行った場合でも、依然として成形ダ
イス７及び金属帯１表面に疵が発生することがあった。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたもの
であり、テーパ角が規制された貫通孔をもつ成形ダイス
を使用することにより、成形ダイス及び金属帯表面に発
生する疵を抑制し、成形ダイスのコスト上昇を抑制する
と共に、表面疵のない高品質の溶接管を製造することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の金属溶接管製造
方法は、その目的を達成するため、入側から出側に向か
ってテーパ角２０〜３０度で直径が小さくなる貫通孔が
形成された成形ダイスを使用し、前記貫通孔に平板状の
金属帯を通して幅方向両端部が突き合わされた筒状に成
形した後、前記幅方向両端部を突合せ溶接することを特
徴とする。本発明に従った造管ラインでは、たとえば図
３に示す設備構成が採用される。アンコイラーから巻き
出された金属帯１は、潤滑剤塗布装置１０，成形ダイス
２０，拭取り装置３０及び溶接装置４０を経て、溶接管
１ｃとして送り出される。潤滑剤塗布装置１０は、タン
ク１１に収容されている水溶性潤滑剤１２をポンプ１３
で塗布槽１４に汲み上げる。塗布槽１４には、塗布ロー
ル１５が回転可能に浸漬されている。塗布槽１４に送り
込まれた水溶性潤滑剤１６は、塗布ロール１５によって
金属帯１の表面に塗布される。金属帯１に付着した潤滑
剤の過剰分は、塗布ロール１５の下流側に配置された弾
性ロール１７によって金属帯１の表面から拭い取られ、
回収槽１８に受け取られた後、タンク１１に返送され
る。

【０００８】潤滑剤が塗布された金属帯１は、成形ダイ
ス２０によって所定の外径を持った筒状に成形される。
成形ダイス２０としては、従来と同様に、ダイス本体２
１に貫通孔２２が形成されているダイスが使用される。
貫通孔２２は、入側から出側に向かって直径が小さくな
るテーパを持ち、製造しようとする溶接管１ｃの外径に
対応した最小直径の平行部２３を出側近傍にもってい
る。成形ダイス２０に形成される貫通孔２２は、２０〜
３０度のテーパ角をもつことが好ましい。貫通孔２２の
テーパ角が適切であれば、成形ダイス２０及び金属帯１
表面の疵発生が抑制される。しかし、２０度未満或いは
３０度を超えるテーパ角度では、成形ダイス２０に加わ
る引抜き力が上昇し、たとえ潤滑剤を使用した場合にあ
っても成形後の金属帯１や成形ダイス２０の内面に多数
の表面疵が発生する。その結果、成形ダイス７の費用が
上昇し、良好な溶接管の生産歩留りも低下する。

【０００９】成形ダイス２０により所定の筒状に成形さ
れた金属帯１は、直ちに拭取り装置３０に送り込まれ
る。すなわち、金属帯１の表面に付着している潤滑剤が
乾燥する前に拭取り装置３０で拭き取ることによって、
潤滑剤が効率よく除去され、下流側の溶接装置４０に持
ち込まれることがなくなる。次いで、金属帯１は、溶接
装置４０に送り込まれ、板幅方向両端部が突合せ溶接さ
れ、溶接管１ｃとして下工程に送り出される。このよう
にして、テーパ角が規制された成形ダイス２０に金属帯
１を送り込み成形するとき、金属帯１は、表面疵の発生
がなく良好な筒状に成形される。その結果、高品質の溶
接管１ｃが製造されると共に、成形ダイス２０を頻繁に
交換する必要もなくなる。

【００１０】

【実施例】

実施例１：金属帯１として、板厚０．７ｍｍ及び板幅３
０．７ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼板を用意し
た。ポリエーテルポリオール５０．５％，高級アルコー
ル１０．５％及び防錆活性剤３９．０％の組成をもつ溶
液を潤滑剤として使用した。この潤滑剤を水で濃度１５
体積％に希釈した水溶性潤滑剤１６を調製し、２０リッ
トルをタンク１１に収容した。成形ダイス２０として
は、炭化タングステン製で、入側直径３５ｍｍ及び出側
直径１０ｍｍの貫通孔２２をテーパ角２０度，２２度，
２５度，２７度及び３０度で形成した５種類ダイスを使
用した。何れも貫通孔２２の内面には、炭化チタン及び
窒化チタンの複合皮膜を化学蒸着法で形成した。アンコ
イラーから巻き出した金属帯１の下面全域に塗布ロール
１５で水溶性潤滑剤１６を塗布し、弾性ロール１７によ
って余剰の潤滑剤を除去した。そして、造管速度４ｍ／
分で金属帯１を成形ダイス２０に送り込み、両側縁部１
ｂを突き合わせた筒状に成形した。成形された筒状金属
帯１を拭取り装置３０に送り込み、表面に付着している
潤滑剤を拭き取った。この金属帯１を加熱器３５により
加熱乾燥させた後、流量１０リットル／分でシールドガ
スを供給しながら溶接トーチ４３を使用して突合せ部を
ＴＩＧ溶接した。得られた溶接管１ｃは、表面疵の発生
がない高品質のものであった。また、成形ダイス２０に
も、表面疵が発生していなかった。

【００１１】比較例１：成形ダイス２０にテーパ角１８
度で貫通孔２２を形成した他は、実施例１と同じ条件下
で溶接管１ｃを製造した。得られた溶接管１ｃを観察す
ると、表面に多数の疵が発生していた。また、成形ダイ
ス２０のテーパ面上にも疵が発生しており、平行部２３
付近に金属帯１が焼き付いた痕跡が観察された。 比較例２：成形ダイス２０にテーパ角３３度で貫通孔２
２を形成した他は、実施例１と同じ条件下で溶接管１ｃ
を製造した。得られた溶接管１ｃを観察すると、比較例
１と同様に表面に多数の疵が発生していた。成形ダイス
２０のテーパ面上にも疵が発生しており、平行部２３付
近に金属帯１が焼き付いた痕跡が観察された。

【００１２】以上の結果をまとめると、図４にみられる
ように、成形ダイス２０に形成された貫通孔２２のテー
パ角が２０〜３０度の範囲にあるとき、成形ダイス２０
及び金属帯１表面に疵を発生させることなく、良好な溶
接管１ｃが製造されることが確認された。また、成形中
に成形ダイス２０に加わる引抜き力を測定したところ、
図５にみられるように、テーパ角２０〜３０度の範囲で
引抜き力が小さくなる傾向が示された。他方、テーパ角
が２０度未満又は３０度を超えるとき、引抜き力が上昇
していた。この引抜き力の増大によって、比較例１，２
で示したように溶接管１ｃや成形ダイス２０に表面疵が
発生したものと考えられる。

【００１３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ダイドローフォーミング法で金属帯を筒状に成形
し、板幅方向両端部を溶接して溶接管を製造する際、入
側から出側に向かってテーパ角２０〜３０度で縮径する
貫通孔が形成された成形ダイスを使用することにより、
成形ダイスに加わる引抜き力が軽減され、表面疵を発生
させることなく金属帯を筒状に成形することが可能にな
る。その結果、高品質の溶接管が製造される。また、成
形ダイスにも表面疵の発生が抑制されるので、成形ダイ
スを頻繁に交換する必要がなくなり、製造コストの節減
も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のロールフォーミング法を採用した造管
ライン

【図２】 ダイドローフォーミング法に使用する成形ダ
イス

【図３】 本発明に従った造管ライン

【図４】 成形ダイスに形成した貫通孔のテーパ角の適
性範囲

【図５】 テーパ角と成形ダイスに加わる引抜き力との
関係

【符号の説明】

１：金属帯 １ａ：両側縁 １ｂ：突合せ部 １
ｃ：溶接管 ２０：成形ダイス ２１：ダイス本体 ２２：貫通
孔 ２３：平行部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入側から出側に向かってテーパ角２０〜
   ３０度で直径が小さくなる貫通孔が形成された成形ダイ
   スを使用し、前記貫通孔に平板状の金属帯を通して幅方
   向両端部が突き合わされた筒状に成形した後、前記幅方
   向両端部を突合せ溶接する金属溶接管の製造方法。