JPS5853330A - 鋼板製ｔ形管継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼板を素材としたＴ形管継手（以下単にＴ継
手と称す）の製造方法に関する。Ｔ継手は、第１図に示
す如く、母管部（１）と枝管部（２）とからなるが、本
発明は鋼板製Ｔ継手のなかでも特に、枝管部（２）の外
径（Ｄ２）と母管部（１）の外径（Ｄｌ）との比（Ｄ２
／Ｄｉ　）　（以下口径比という）が０．５以下のもの
に好適な製造方法に関する。また、鋼板製Ｔ継手は、溶
接線の位置によって＠２図（ａ）〜（Ｃ）に示す３つの
タイプに分けられるが、本発明の製造方法は、強度的に
重要なりロツチ部（３）（母管部（１）と枝管部（２）
の境界）を溶接線（５）が通らない同図（ｂ）（Ｃ）に
示すタイプのものを対象としたものである。以下、２シ
一ムＴ継手と略称される第２図（ｂ）のものを例にとっ
て説明する。

２シ一ムＴ継手の製造においては、第２図（ｂ）に斜線
で示す枝管側ピース（４）の枝管部（２）の加工技術が
重要とされる。この場合、口径比（Ｄ　２　／Ｄ　ｔ　
）の小さいものは、母管部（１）と枝管部（２）の肉厚
差が大きく、その製造は、枝管形成予定位置の肉厚減少
でもって枝管部（２）を形成することにより行うのが通
例となっている。第３図（ａ）〜（Ｃ）にこの種製造方
法の代表的なものを示す。

これによると先ず、第３図（ａ）に示す如く、矩形の素
材鋼板（６）を枝管側ピース（４）の外郭形状と同一の
内郭形状を有するダイス（７）にセットし、上方より枝
管側ピース（４）の母管部（１）の内面と同一曲率半径
の半円筒底面（８）を有するＵ曲げポンチ（８）を降下
させて、上記素材鋼板（６）をＵ断面形状に曲げ加工す
る。次いで、このＵ曲げ生成品θＯの枝管形成予定部の
中央に下穴＜］１）を明けた後、同図（ｂ）に示す如く
、再び上方より熱間状態で枝管部（２）の内径（桟）に
等しい外径のバーリングポンチ０浄を降下させ、これに
より同図（Ｃ）に示す如く上記下穴０］）を押し拡げて
枝管部（２）を形成する。いわゆるバーリング加工であ
る。ところがこのバーリング加工では、ダイス枝管穴α
の周辺からの材料流入が殆ど期待できないから、第４図
（ａ）に斜線で示すダイス枝管穴ａ２直上のリング状領
域０→の材料で同図（ｂ）に斜線で示す枝管部（２）を
形成することとなり、次のような問題を生じる。

１つは、枝管部（２）の管端不揃いであり、今１つは、
バーリング加工工数の問題である。

先ず、枝管部（２）の管端不揃いについて説明する。

第４図（ｂ）において枝管部（２）の管端（勿を面一と
するには、枝管部（２）の高さく１つ、すなわちクロッ
チ部（３）から管端（φ）までの距離を枝管部（２）の
周方向で変化させる必要が生じ、第４図（ａ）における
上記リング状領域０４）の巾（６）を周方向に変化させ
なければならないことになる。言い換えれば、下穴０］
）を母管部（１）の長手方向で長くした楕円形状とする
ことが要求されるのである。しかるに、このような穴明
加工は極めて能率が悪いため、通常は丸穴で代用され、
その代りに第５図に示す如く、母管部巾方向の枝管部管
端（ツ）が長手方向の管端面より低くなるという現象を
生じるのである。枝管部（２）の管端（チ）は、言うま
でもなく面一に仕上げる必要があるので、斜線部分は除
去され、材料歩留り低下の一因となるばかりでなく、場
合によっては枝管高さの不足の事態も発生する。

また、バーリング加工工数についての問題は次のとおり
である。

第６図は第４図の（ａ）から（ｂ）に至る途中の状態を
示したものであり、バーリングポンチ０３の筒胴部０浄
とダイス枝管穴０２の内壁Ｏｂとの間には、クロラスハ
ツチングで示す肉厚がＴ２　（Ｔ２　＜　ＴＩ　）の枝
管基部α０が形成されている。この枝管基部００は、枝
管先端部α・が周方向の拡大加工を受けている関係上、
下向に引張られ、更に、この後のバーリングポンチ０３
の降下の際にも枝管先端部αゆがバーリングポンチ筒胴
部０３とダイス枝管穴内壁曲との間でしごかれるので、
この過程でも下向き強く引張られることとなる。その結
果、第４図（ａ）から−気に（ｂ）の状態まで加工しよ
うとすると枝管基部ａ０に大きな負担がかかり、第７図
に示す如き枝管基部からの破断αつの危険を生じるので
、外径の異なる複数のバーリングポンチα葎を用いて段
階的に枝管部（２）を形成していかなければならず、工
具、工数の面で極めて不利となる。そうしてこの問題は
、枝管肉厚が母管肉厚に比して小さい場合はど、すなわ
ち口径比（Ｄ２／Ｄｉ）が小さいＴ継手はど顕著となる
。

以上、従来製法に伴う２つの問題点を説明してきたが、
全く対策がないというわけではない。母管側ピース（４
）の枝管形成予定部にバーリング加工に先だって膨出部
を形成しておく方法がそれである。第８図（ａ）（ｂ）
にこの方法を図示する。

これによると先ず、同図（ａ）に示す如く、プレスによ
り得られたＵ曲げ生成品αＯをダイス（７）にセツ５− トし、上方より半球形状の底部０′ｔ）を有する張出し
ポンチ０７）を降下させて、枝管形成予定部に同図（ｂ
）に示す如く膨出部θ印を形成し、しかる後、膨出部θ
８）の中央に下穴０υを明けてバーリング加工を行う。

この方法の効果は次の２つである。

１つは、膨出部Ｑ８）が形成されることによって、第９
図に示す如く、下穴０◇のための丸穴加工後の生成品（
イ）のリング状領１１０４）の巾Ｗを、母管部巾方向の
巾（Ｗｙ）が湾部長手方向の巾（Ｗｘ）より犬となるよ
うにすることができ、第５図に示す枝管部（２）の管端
不揃いを減少させ得ることである。今１つは、膨出部（
ト）が減肉によって形成されるだめ、後続のバーリング
加工における肉厚減少率が軽減され、加工回数を少なく
し得ることである。ところが、この方法には次のような
問題がある。

第８図（ａ）（ｂ）に示す膨出部ａ枠の成形において、
下穴αυ予定位賃の肉厚が周方向に均一に減小しない場
合には、後続のバーリング加工における穴径拡大過程で
材料伸びが薄肉の部分に集中して、材料に第１０図に示
す如き穴縁からの破断員が生じて６− しまう。そのため、試行錯誤的に張出しポンチ底部０Ｌ
／）の形状を修正して、下穴０◇周縁の肉厚が均等にな
るように調整せねばならず、必ずしも手数の低減とはな
らないのである。特に、との穴縁偏肉の悪影響は枝管部
（２）の直径■２）が小さいほど敏感に現われ、したが
って、口径比（Ｄ２／Ｄｉ）が小さいＴ継手に対しては
、適正工具形状の決定に多大の工数を必要とすることと
なる。また、工具形状でカバーしきれない場合には、下
穴（ｌ→の径を犬きくとって破断を防止することになり
、第９図に示すリング状領域α→の体積を素板鋼板（５
）の肉厚増加によって確保せざるを得なくなるため、材
料費が犬となるのである。

本発明の目的は、従来の膨出部成形方法に伴う上記諸問
題を解決して、口径比（Ｄ２／Ｄｉ）が０．５以下のＴ
継手の場合にも、膨出部成形方法の本来の狙いどおシ枝
管部の管端不揃いを確実に防止し、かつバーリング加工
回数の節減−を図ることにある。

従来の膨出部成形方法に伴う問題は、上述したとおり種
々あるが、整理してみると、いずれも膨出部の不均一減
肉乃至はこれに起因する穴縁からの破断現象に行きつく
ことがわかる・本発明はこの点に着目してなされたもの
で、膨出部として頂部が平担な台形状のものを成形する
ことにより頂部−帯の減肉を均一化し、これにて第１０
図に示す穴縁からの破断現状を抑制することにより従来
の膨出部成形方法に伴う諸問題を一挙に解決し、もって
枝管部の管端不揃を防止するとともに、バーリン加工回
数の節減を図るようにした点を特徴とする。

以下、第１１図（ａ）〜（Ｃ）に示す具体例に基づいて
本発明の製造方法を詳しく説明する・ 第１１図（ａ）〜（ｃ）の方法によると先ず、同図（ａ
）に示す如く、素板鋼板（６）をダイス（７）の上に乗
せ、上方よりＵ曲げポンチ（９）を降下させる。

この工程は第３図（ａ）に相当するもので、ダイス（７
）は、枝管側ピース（４）の外郭形状と同一の内郭形状
を有し、下部には枝管部（２）に対する枝管穴（１２が
備わる。

素板鋼板（６）の寸法については、枝管側ピース（４）
の母管部（１）を展開したものに略々一致する。

但し、Ｕ曲げポンチ（９）については、枝管側ピース（
４）の母管部０）内面と同一曲率の半円筒状底面（８）
の、ダイス枝管穴Ｏ■対向位置にプラグ（６）が取り付
けられたものを使用している。プラグ（６）の底面（ｄ
）は平担で、肩部（８′）には丸味がつけられており、
その直径は製品の枝管部（２）内径（Ｄ’２）に略々等
しい。

このプラグ（６）は着脱可能としていて、その交換によ
り枝管径の異なる製品に対しても対応できるように配慮
されている。

上記Ｕ曲げポンチ（９）の降下により素材鋼板（６）が
弯曲し、第１１図（ｂ）に示す下死点の状態でＵ曲げ完
了すると同時に、頂部が平担なる膨出部嶋が形成される
。

このときの膨出加工による減肉は、プラグ（６）の肩部
（８）″と接する曲げ変形部分に集中し、プラグ（ｄ）
の平担底面（ｄ）に接する材料の減肉は極めて小さい。

したがって、膨出部α島の頂部には偏肉が形成されない
ことになる。　′ 但し、プラグ（６）の直径が大きくなるにつれて膨９− 山部＋２Ａ）の母管巾方向の高さくｈｙ＞と母管長手方
向の高さく１７ｘ）との差が増加しく第１１図（ｃ）参
照）、膨出部０うの頂部翰に偏肉が形成されるようにな
る。

本発明者らの経験によれば、その上限は製品枝管部（２
）と母管部（１）のいわゆる口径比（Ｄ２／Ｄｉ）で表
わして略々０．５であり、本発明の製造方法が口径比０
．５以下のものに特に有効とするのはこのことにも由来
する。

膨出邦画が成形されると第３図（ｂＸｃ）Ｉｃ示す常法
に従って膨出部凶の中央に下穴（ｌηを明け、しかる後
、バーリング加工により枝管部（２）を形成する。

第１１図（Ｃ）に、膨出部面の中央に円形の下穴θυを
明けた状態の半成品凶を示しておく。

本発明の製造方法によれば、膨出部０部の頂部（イ）−
帯の肉厚が均一であるから、第１１図ＣＣ）に示す下穴
（１◇の周縁部の肉厚も均一であシ、バーリング工程に
おいて穴縁に課せられる周方向の伸び変形が全周にわた
って均等分赦し、第１０図に示す如き枝管部（２）管端
からの破断員が防止できることとなる。その結果、バー
リング工程における加工回１０− 数と工具数が減少するとともに、下穴０］）の直径を従
来法よりも小さくし得て、同−枝管高さを得るのに必要
な素材厚を減少させることが可能となる。

また、バーリング加工後の枝管部（２）の管端不揃いに
関しては、第１１図（Ｃ）に斜線で示すリング状領域の
、母管巾方向中ＣＷＹ）が母管長手方向中（’Ｗｘ　）
より大きくなるので、防止が可能となる。

なお、バーリング加工によシ得られた枝管側ピース（４
）を、第２図（ｂ）に示す半円断面形状の成形品（２１
）と溶接接続して２シ一ムＴ継手となす工程は従来どお
９である。

以上、２シ一ムＴ継手の製造について説明してきたが、
本発明の製造方法は、第２図（Ｃ）に示す１シ一ムＴ継
手の製造にも適用でき、更に、第１１図（ａ）（ｂ）に
示すＵ曲げ工程と膨出部成形工程とを、第３図（ａ）及
び第８図（ａ）（ｂ）に示す如く、別工程で実施するこ
とも可能である。

〔実施例〕

製品は第２図（ｂ）に示す２シ一ムＴ継手で、材質は炭
素鋼（ｃ＝０．１４％）、寸法諸元は母管外径Ｄ１＝４
０６．４へ枝管外径Ｄ２　＝　１６５．２配（ロ径比Ｄ
２．小ニー０．４０６　）、全長Ｌ＝６５０闘（第１図
参照）であった。

従来は、この製品をつくるため、Ｕ曲げ生成品に半球形
状の膨出部を成形していたが（第８図（ａ）（ｂ）参照
）、膨出部に過度の減肉が生じ、熱間バーリング工程（
９５０°りにおいて破断が生じる危険が高いため、８０
ｍφの下穴を明ける必要があシ、素材厚は２０Ｗａｎを
要していた。

しかるに、本発明の製造方法では、第１１図（ａ）（１
）〕に示す手法により頂部が平担な膨出部を成形し、こ
の部分の偏肉を防止したため、６０”＋＋φの下穴で熱
間バーリン加工（９５０’Ｃ）することが可能となり、
素材厚を１８１１１１１１に減小させることができ、１
０％の素材重量減が可能となった。

まだ、枝管部の管端不揃いについても極めて小さく、ガ
ス切断による切り揃え工程なしに、直接機械加工によっ
て開先加工を施すことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｔ形管継手の形状説明図、第２図（ａ）〜（ｃ）
は鋼板製Ｔ形管継手の分類図、第３図（ａ）〜（ｃ）は
バーリング加工による枝管形成法の説明図、第４図（ａ
）（ｂ）はバーリング加工前後の材料形状説明図、第５
図は枝管部の管端不揃いの説明図、第６図はバーリング
加工途中の材料変形の説明図、第７図は枝管基部での破
断状況説明図、第８図（ａ）（ｂ）は従来の膨出部成形
法の説明図、第９図は穴明加工後の膨出部形状の説明図
、第１０図は枝管部管端での破断状況説明図、第１１図
（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る膨出部成形法の説明図で
ある。 図中、１：母管部、２：枝管部、４：枝管側ピース、６
：素材鋼板、７：ダイス、９：Ｕ曲げポンチ、６：プラ
グ、１１：下穴、１８、ＩＡ：膨出部用　願　人　住友
金属工業株式会社 １３− 第　１　図 （α） 第　　３　　図 Ｉ−＼　　　　　　　　　　　　　　　／Ｉ−％　　　
　　　　　　　　　　　　／ｌ＝）第　　２　　図 第５図 （Ｕ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｖ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　（−）第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）素材鋼板を製品母管部と同一曲率のＵ断面形状に
   弯曲させる工程と、該Ｕ曲げ生成品の略々中だ後、残り
   の膨出部にバーリング加工を施して枝管部を形成する工
   程と、得られた生成品に母管部を完成させてＴ型管継手
   となす工程とを有することを特徴とする鋼板製Ｔ形管継
   手の製造方法。