JPS6247607B2

JPS6247607B2 -

Info

Publication number: JPS6247607B2
Application number: JP57163021A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Takaishi; Toshiki Kadonaga; Masamitsu Tamura; Shigeharu Nakamura; Mitsuru Mizoguchi; Yoshinobu Hirota; Yukinobu Yamazaki
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1982-09-16
Publication date: 1987-10-08
Also published as: JPS5956930A; EP0104055A3; US4534199A; EP0104055A2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、管の長手方向中途部外周に、径大な
厚肉段部を有する段付チユーブの製造方法と、そ
の製造装置に関するものである。

この種、段付チユーブは、原子力産業の分野で
使用され、その製品精度は極めて厳格に要求され
規格内に製品を製造することは極めて困難であつ
た。

即ち、チユーブに捩れや曲りを生じさせること
なく、所定位置に所定寸法の厚肉段部を形成する
ことは極めて難しく、特に断面が六角形の如き多
角形段付チユーブでは、成形後の矯正が不可のた
め、成形精度が製品精度となり、成形後の形状寸
法が規格内になければならない。

更に、形状の精度に加え、物性的に均一な精度
を要求され、チユーブのストレート部と段部の硬
度分布が均一でなければならず、硬度を一定とす
る為に、加工率がストレート部と段部とで一定で
なければならず、これを一定にすることは極めて
困難であつた。

そこで、本願出願人は、段付チユーブの製造に
関し、既に、特願昭56−156429号（特開昭58−
58933号）において、新たな技術を提案した。こ
の新規な技術は、第７，８図に示すように、内面
に段部７０を有する母管７１を、中途部に凹部７
２を有する長尺ダイス（半割り）７３の中に包み
込み、母管７１の内孔にプラグ７４を挿入して長
手方向に移動させることにより、内面段部７０を
外面段部７５に反転させるものであつた。

前記第７，８図の方法では、最初、ダイス７３
の凹部７２と母管７１の内面段部７０を高精度に
位置決めしても、母管７１の肉厚のバラツキがあ
ると、プラグ７４の移動につれて母管７１が伸び
内面段部７０の位置がずれる。即ち、段部７０の
反転加工時、段部７０と凹部７２の整合が悪くな
り、その結果、段部とストレート部の均一加工
（加工率が同じ）が達成されず、物性的精度のバ
ラツキが生じた。前記段部７０と凹部７２の不整
合は、管の長さが長くなる程、大きくなつた。

即ち、前記第７，８図に示すものでは、製品の
形状精度は長尺ダイス７３の精度に依存する。従
つて、母管７１の段部７０と長尺ダイス７３の凹
部７２の位置決めが多少ずれても、長尺ダイス７
３の精度が良ければ、仕上り製品の形状精度は良
好となる。

しかし、物性的精度は、加工率に依存する為、
段部７０と凹部７２の位置がずれると加工率が変
り、硬度等の物性的精度が悪化する。

ここで、加工率とは、冷間抽伸加工前後の管材
の外径、肉厚の減少を断面積比で表わしたもので
あり、冷間加工度合いの目安となるものであり、
次のように定義される。

C.W＝｛１−（ＯＤ_１−ｔ_１）×ｔ_１／（ＯＤ_０−ｔ_０
）×ｔ_０｝×100（％）但し、C.W；冷間加工率 OD₀；冷間抽伸加工前の外径 t₀；冷間抽伸加工前の肉厚 OD₁；冷間抽伸加工後の外径 t₁；冷間抽伸加工後の肉厚計算例として、第９図に示す素管９０の外径
OD₀を35.0mm、肉厚t₀を3.6mm、製品９１の外径
OD₁を30.0mm、その外径t₁を3.0mmとすると、加工
率Ｃ、Ｗは、Ｃ、Ｗ＝｛１−（３０−３）×３／（３５−３．６）×
３．６｝×100＝28.3％となる。

製品の内径・外径の寸法が管長手方向に一定で
あつても（形状精度が良くても）、前記加工率が
不均一であれば、硬度むら等の物性的精度が悪く
なり、高精度の品質と言えなくなる。

尚、加工率を調整するための要因としては、外
径の落し量を変えて調整、肉厚の落し量を変えて
調整することが可能である。

更に、第１０図に示す段付管での加工率の例を
示す。

薄肉部の加工率；素管９２の外径110mm、肉厚3.5mm 製品９３の外径110mm、肉厚3.0mm 加工率は13.9％厚肉部の加工率；素管９２の外径110mm、肉厚6.1mm 製品９３の外径114mm、肉厚5.0mm 加工率は14.0％前記薄肉部、厚肉部の加工率の調整は、前記の
ように外径又は肉厚の落し量の調整により可能で
ある。従つて、前記のように、薄肉部、厚肉部の
加工率を略14％と同じにすることが可能である。

勿論、差をもたせることも可能である。

また、テーパ部においては、図中の素管９２の
A′点を製品９３のＡ点に合せ、冷間抽伸加工
後、素管B′点が製品Ｂ点に合うように、素管９２
でのテーパ長さを決定する。図中で製品テーパ長
さＡ−Ｂ間が20mmに対して、素管A′−B′間が16.7
mmとなる。同様にB′−C′、C′−D′長さも決定す
る。

これによりテーパ部の加工率も薄肉部、厚肉部
とほぼ同じ14％にすることができる。

しかるに、前記第７，８図に示す加工方法で
は、テーパ部の整合性が悪くなり、加工率が均一
にならず、物性的精度に問題があつた。

そこで、本発明は、極めて簡単に、高精度の形
状及び物性的精度を得ることができ、かつ、低コ
ストで生産することができる段付チユーブの製造
方法及びその製造装置を提供することを目的とす
る。

従つて、その特徴とする処は、外周は全長にわ
たつてストレートで内周は管長手方向中途部に径
小な段部を有しその段部の両側にストレート部を
有する内側段付母管を、両側にベアリング部を有
し両ベアリング部間に凹部を有すると共に凹部中
途部から接離自在に２分割された分割ダイスと、
該ダイスに貫挿されたプラグとの間隙に貫挿し、
該母管の口付部をキヤリツジで掴持し、キヤリツ
ジ側のダイスベアリング部にプラグを位置させ、
該プラグとダイスを固定して母管の内周段部がダ
イスの凹部に整合するまでキヤリツジを管長手方
向に移動させて母管の一方のストレート部を拡管
抽伸し、次いでキヤリツジとダイスを固定してプ
ラグを他方のダイスベアリング部まで移動させて
内周段部を凹部に沿う外周段部に拡管抽伸し、次
いで分割ダイスの接合を解除してキヤリツジ側ダ
イスと管長手方向移動自在とした後、反キヤリツ
ジ側ダイスとプラグを固定してキヤリツジを再度
長手方向に移動させて他方のストレート部を拡管
抽伸し、もつて内側段付母管を外側段付チユーブ
に成形する点にあり、また製造装置の特徴は、外
周は全長にわたつてストレートで内周は管長手方
向中途部に径小な段部を有しその段部の両側にス
トレート部を有する内側段付母管の、端部の口付
部を同心状に掴持して、管長手方向に移動固定自
在とするキヤリツジと；該キヤリツジに同心状に
列設され、両端部にベアリング部を有し、両ベア
リング部間に凹部を有し、凹部中途部から管長手
方向に分離固着自在に分割され、かつ、キヤリツ
ジ側の分割体は管長手方向移動自在とされ、反キ
ヤリツジ側の分割体は固定とされた分割ダイス
と；ダイスのベアリング部と所定間隙を形成して
該間隙に前記母管を貫挿すべく、ダイスに同心状
に貫挿され、かつ管長手方向移動固定自在とされ
たプラグと；を具備した点にある。

以下、本発明の実施例を図面に基き詳述する。

この実施例は、断面六角形のチユーブの長手方
向中途部外周に厚肉段部を有する段付六角チユー
ブの製造に係るものであり、まず始めに、第１図
に示す如く、断面円形の直管状母管１の外周を、
倣い外削によつて目的の加工率（主に肉厚）に応
じた落し代を加えた肉厚に切削し、母管１の長手
方向中途部の外周面に大径の外周段部２を形成す
る。この外周段部２の形成は旋削に限らず、抽伸
加工によつて形成してもよい。

次に第２図に示す如く前記外周段付母管１を、
六角形ダイスを用いて空引抽伸し、断面円形の母
管１を断面六角形にすると共に、外周段部２を内
周面に反転突起させて内側段部３とし、もつて、
外周はストレートで、内周は、管長手方向中途部
に径小な段部３を有し、その両側にストレート部
４を有する内側段付六角母管５に形成する。

このように反転された段部３を有する母管５を
用い、再度この段部３が外周に突出するよう反転
させて、段付六角チユーブを成形する製造装置６
が第３図に示されている。

同図において、７はキヤリツジで、母管５の端
部の口付部を掴持して、母管５をその長手方向に
移動させるものであり、キヤリツジ７の前端面に
は、母管５の口付部を掴持するためのチヤツク爪
８と中子９が内蔵されている。第４図に示すよう
に、チヤツク爪８は六辺の爪から成り、該爪８に
囲繞された中子９は六角形に形成され、爪８と中
子９外周面とで形成される間隙に、母管５の口付
部が挿入され、六辺の爪８を縮小することにより
口付部を掴持するものである。従つて、チヤツク
爪８は縮小・拡開自在に構成されている。

このキヤリツジ７はガイドレール１０に沿つて
管長手方向に移動され、この移動を行なうための
キヤリツジ駆動装置１１が、キヤリツジ７の背面
に設けられている。該駆動装置１１は油圧シリン
ダー１２から構成され、該シリンダー１２のシリ
ンダロツド１３がキヤリツジ７背面に固着されて
いる。シリンダロツド１３の中途にロードセル１
４が介在されており、引抜き力が正常か否かを検
出している。

１５は分割ダイスであり、前記キヤリツジ７の
爪８側前面に、キヤリツジ７と同心状に列設され
ている。該ダイス１５はその両端部に同形同大の
六角形状に成形されたベアリング部１６，１７を
同心状に有している。この両ベアリング部１６，
１７間のダイス内孔に六角形状の凹部１８が凹設
されている。そして、分割ダイス１５は、この凹
部１８の中途部から管長手方向に接離自在に２分
割され、キヤリツジ側の第１ダイス１５ａと、キ
ヤリツジ側から遠い第２ダイス１５ｂとから成つ
ている。

この第１ダイス１５ａと第２ダイス１５ｂは、
その両側からスタンド１９，２０で挾持されて接
合固着状態を維持している。第２ダイス１５ｂは
一方のスタンド２０に締結手段で固着され、かつ
このスタンド２０は固定的である。第１ダイス１
５ａは、他方のスタンド１９に接離自在に接当
し、その接当を解除されたとき、第１ダイス１５
ａは移動自在に構成されている。しかして、分割
ダイス１５は上記の如き固着解除手段によつて第
１・第２ダイス１５ａ，１５ｂが接離自在とされ
ている。尚、図例では両ダイス１５ａ，１５ｂは
面接当しているが、テーパー接合していてもよ
い。

２１はプラグであり、キヤリツジ７の前面に同
心状に設けられ、その断面形状は六角形に成形さ
れている。該プラグ２１は、分割ダイス１５のダ
イス孔を貫通したプラグロツド２２の先端に着脱
自在に固着されている。このプラグ２１は先端の
径大なプラグベアリング部２３と、該ベアリング
部２３からプラグロツト２２側に向つて径小とな
るテーパー部２４とから構成されている。このプ
ラグベアリング部２３と前記ダイスベアリング部
１６又は１７間で六角形の環状間隙が形成され、
該間隙に母管５が貫挿されることにより、母管５
は拡管抽伸される。

上記プラグロツド２２の後端に油圧シリンダー
２５が設けられ、このプラグロツド２２がシリン
ダーロツドを構成している。この油圧シリンダー
２５によりプラグ２１は管長手方向移動固定自在
とされ、該シリンダー２５がプラグ駆動装置２６
を構成している。プラグロツド２２の中途部には
ロードセル２７が介在され、プラグ引き抜き力の
適正を検出している。プラグロツド２２はその長
手方向に所定間隔をおいて配置されたガイドロー
ル２８により水平状態を保持されている。

２９はストツパーであり、プラグロツド２２に
外嵌し、かつ分割ダイス１５に内嵌した母管５の
尾端に接離自在に接当し、母管５の長手方向移動
を拘束するものである。このストツパー２９は、
スクリユーネジ３０とその駆動装置３１に連結さ
れ、管長手方向に移動自在とされ、母管５の尾端
に接離自在に接当する。この駆動装置は油圧シリ
ンダ等であつてもよい。

３２は管支持用ガイドロールであり、第５図に
示すようにＶ形断面を有し、母管５外周を水平状
に移動自在に支持している。このガイドロール３
２は前記プラグロツドを支持するガイドロール２
８と兼用されている。

尚、図示省略するが、上記製造装置６には、母
管５の移動距離及び、プラグ２１の移動距離を検
出して、その動作の停止始動をコントロールする
段部整合制御装置が設けられている。

次に、上記製造装置６を用いて、段付六角チユ
ーブを製造する方法を第６図に基づき詳述する。

第６図ａに示すものは、上記整造装置６に前記
反転段付六角母管５をセツトした状態を示し、分
割ダイス１５はスタンド１９，２０によつて圧接
固定されている。そしてこの分割ダイス１５にプ
ラグロツド２２が貫挿し、母管５が、プラグロツ
ド２２に外嵌しかつ分割ダイス１５に内嵌するよ
う貫挿されている。母管５は、その先端が第１ダ
イス１５ａから突出するよう貫挿され、その突出
量は、キヤリツジ７の爪８が母管５端部を掴持す
るに十分な長さにセツトされている。そして、こ
のようにセツトされた母管５の尾端にストツパー
２９を前進させ、該ストツパー２９を母管５の尾
端に軽く接当させ、該ストツパー２９を固定して
いる。その後、プラグ２１をプラグロツド２２先
端に固着する。しかして、第６図ａに示すセツト
状態となる。

次に、第６図ｂに示すのは、第１工程であり、
母管５の先端を拡管して口付部３３を成形する工
程である。即ち、プラグ駆動装置２６の油圧シリ
ンダー２５を縮小させてプラグ２１を後退させ、
母管５先端部の突出部を拡管させて口付部３３を
を成形し、第１ダイス１５ａのベアリング部１６
前面でプラグ２１を停止させる。次いでストツパ
ー２９を後退させて母管５の尾端の接当を解除す
る。

次に、第６図ｃに示す第２工程は、更にプラグ
２１を後退させると共に、プラグ２１が第１ダイ
ス１５ａのベアリング部１６に入るとプラグ２１
を停止させるものである。そして、この位置にお
いてプラグ駆動装置２６の油圧シリンダー２５は
ロツクされる。更にこの状態で第１ダイス１５ａ
のベアリング部１６位置、即ち、この位置は、プ
ラグ２１のベアリング部２３の位置と一致してい
るのであるが、この位置Ｏと、母管５の段部３の
基点位置Ｐとの距離PLを、前記段部整合制御装
置に記憶させる。更に、母管５の尾端位置O′を
同装置に記憶させる。そして、これらの記憶はデ
ジタル表示装置で表示される。

第３工程は、第６図ｄに示す如く、キヤリツジ
７を母管５側へ移動させ、六角チヤツク爪８と中
子９間に母管５の口付部３３を挿入させてキヤリ
ツジ７の移動を停止させる。次いで、爪８で口付
部３３を掴持し、キヤリツジ駆動装置１１の油圧
シリンダー１２を縮小して、キヤリツジ７を母管
５とは反対側に移動させる。この移動は、母管５
の尾端が前記PLの距離だけ移動するまで行なわ
れ、同距離PL移動するとキヤリツジ７は停止
し、キヤリツジ駆動装置１１の油圧シリンダー１
２はロツクされる。この母管５尾端の移動距離は
マグネスケール等で検出され、段部整合制御装置
によつてその停止がコントロールされている。勿
論この移動距離の検出は、キヤリツジ７の移動距
離によつても行なえるが、この場合、母管５の伸
びを考慮しなければならないので適当でない。即
ち、母管５の尾端がPLだけ移動したことは、母
管５の段部３の基点Ｐが、プラグベアリング位置
Ｏに達したことを示し、段部３と分割ダイス１５
の凹部１８とが正確に整合したことを示してい
る。そして、上記キヤリツジ７の移動により、母
管段部３の両側のストレート部４の内、一方のス
トレート部４が、第１ダイスベアリング部１６と
プラグベアリング部２３との間隙で拡管抽伸され
る。

次に、第６図ｅに示す第４工程は、プラグ駆動
装置２６の油圧シリンダー２５のロツクが解除さ
れ、プラグ２１は同シリンダー２５の縮小によつ
て第２ダイス１５ｂのベアリング部１７まで移動
し、同位置で再度ロツクされる。この移動量も段
部整合制御装置によつてコントロールされてい
る。この移動により、母管５の段部３は分割ダイ
ス１５の凹部１８に突出反転させられ、ここに、
凹部１８に沿つた外周段部３４が形成される。

次いで、分割ダイス１５の固着解除手段の解除
により、第１ダイス１５ａはフリーの状態とな
る。即ち、第１ダイス１５ａに接当していたスタ
ンド１９が、その接当を解除し、第１ダイス１５
ａを管長手方向移動自在とする。しかし、第２ダ
イス１５ｂは一方のスタンド２０に固着されたま
まであるから、同位置で固定されている。

次に、第６図ｆに示す第５工程は、再度キヤリ
ツジ７を図中左側に移動させ、母管５の他方のス
トレート部４を、第２ダイスベアリング部１７と
プラグベアリング部２３との間で拡管抽伸するも
のである。このキヤリツジ７の移動により第１ダ
イス１５ａは、外周段部３４に係合したまま移動
する。この第１ダイス１５ａは隣接のサブ抽伸機
で除去される。

しかして、母管５の尾端が第２ダイスベアリン
グ部１７とプラグベアリング部２３の間隙を通過
するまでキヤリツジ７を移動させれば、外周に段
部３４を有する段付六角チユーブ３５の成形は完
了する。

上記本発明の実施例によれば、分割ダイス１５
の凹部１８に、母管段部３を整合させるのに、母
管５尾端の移動距離をもつてその整合位置を検出
しているので、拡管抽伸中の母管の長手方向の伸
びには全く影響されず、極めて正確に凹部１８と
段部３を整合することができ、かかる正確な整合
により、加工率が一定となり、その物性的精度が
均一化され、かつ形状精度も高精度となる。

（尚、加工率は、プラグ、ダイスの寸法変更に
より調整することも可能であるが、母管の寸法
（肉厚の違い）の変更によつて容易に調整するこ
とができる。また、加工率の測定方法は、加工前
の段部の単位断面積と、加工後の単位断面積の変
化率により測定することができる。）即ち、短尺の分割ダイス１５を用いて、母管５
のストレート部４の拡管抽伸は、母管５をダイス
１５やプラグ２１に対して移動させて行ない、段
部３の拡管抽伸は母管５とダイス１５を固定して
プラグ２１を移動させて行なうものであるから、
母管５の伸び等が上記整合精度に与える影響は皆
無となる。これに対し、母管長さと略等しい長尺
ダイスを用い、該ダイス内に母管を内嵌し、プラ
グを母管全長にわたつて移動させるものである
と、母管段部とダイス凹部との整合が難かしく、
かつ最初は正確に整合していても、プラグの移動
によつて母管が長手方向に伸び、その結果、プラ
グが段部に到達したときには、段部と凹部の整合
にくい違いが生じることになり、管が長くなれば
なる程、その影響は大きく、好ましいものではな
かつた。

尚、本発明の実施例において、加工率が硬度に
どのように影響を与えるかを調べた実験結果を第
１１図に示す。図中Ａは均一に加工率が与えられ
たものであり、Ｂはテーパ部付近の加工率が低い
ものであり、後者は硬度の変化が著しいことが判
る。

更に、上記本発明の実施例では短尺ダイス１５
を用いているので、長尺ダイスに比べ、その製作
費が極めて安価となる。

また、母管５及びプラグロツド２２を水平状に
保持するガイドローラ２８，３２が設けられてい
るので、長尺の母管５であつても正確に水平保持
することができ、製品精度の向上に寄与する。

尚、このガイドローラ２８，３２は、上下昇降
自在であり、プラグロツド２２を支持するときは
上昇位置にあり、母管５を支持するときは下降位
置にある。そして、母管５の尾端がガイドローラ
３２を通過すると、そのガイドローラ３２は上昇
して順次プラグロツド２２を支持する。従つて、
抽伸が完了し、プラグ２１が母管５より離れた瞬
間、長尺のプラグロツド２２がその自重で垂れ下
がるのを防止している。また逆に、プラグロツド
２２に母管５を挿入する場合、プラグロツド２２
を水平保持しているガイドロール２８は、母管５
挿入が進むにつれて下降し、母管５を水平保持す
る。

尚、本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、段付チユーブは六角形に限らず、その他
の多角形又は円形であつてもよい。

本発明によれば、母管段部とダイス凹部の整合
が極めて正確に行なわれ、その結果、形状精度及
び物性的精度の向上が図られるものであり、実用
に供して多大の効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図ａは外周段
部を有する母管の一部断面側面図、第１図ｂは同
横断面図、第２図ａは内側段部を有する母管の一
部断面側面図、第２図ｂは同横断面図、第３図は
段付六角チユーブ製造装置の断面図、第４図は第
３図−線矢視図、第５図は第３図−線断
面図、第６図は段付六角チユーブの製造工程を示
す断面図、第７図及び第８図は比較例として示す
段付チユーブの製造工程を示す断面図である。第
９図及び第１０図は加工率を説明する図面、第１
１図は加工率が硬度に与える影響を示すグラフで
ある。３……内側段部、４……ストレート部、５……
内側段付母管、７……キヤリツジ、１１……キヤ
リツジ駆動装置、１５……分割ダイス、１６，１
７……ベアリング部、１８……凹部、２１……プ
ラグ、２６……プラグ駆動装置。

Claims

【特許請求の範囲】１外周は全長にわたつてストレートで内周は管
長手方向中途部に径小な段部を有しその段部の両
側にストレート部を有する内側段付母管を、両側
にベアリング部を有し両ベアリング部間に凹部を
有すると共に凹部中央部から接離自在に２分割さ
れた分割ダイスと、該ダイスに貫挿されたプラグ
との間隙に貫挿し、該母管の口付部をキヤリツジ
で掴持し、キヤリツジ側のダイスベアリング部に
プラグを位置させ、該プラグとダイスを固定し
て、母管の内周段部がダイスの凹部に整合するま
でキヤリツジを管長手方向に移動させて母管の一
方のストレート部を拡管抽押し、次いでキヤリツ
ジとダイスを固定して、プラグを他方のダイスベ
アリング部まで移動させて内周段部を凹部に沿う
外周段部に拡管抽押し、次いで分割ダイスの接合
を解除してキヤリツジ側ダイスを管長手方向移動
自在とした後、反キヤリツジ側ダイスとプラグを
固定してキヤリツジを再度長手方向に移動させて
他方のストレート部を拡管抽押し、もつて内側段
付母管を外側段付チユーブに成形することを特徴
とする段付チユーブの製造方法。２外周は全長にわたつてストレートで内周は管
長手方向中途部に径小な段部を有しその段部の両
側にストレート部を有する内側段付母管の、端部
の口付部を同心状に掴持して、管長手方向に移動
固定自在とするキヤリツジと；該キヤリツジに同
心状に列設され、両端部にベアリング部を有し、
両ベアリング部間に凹部を有し、凹部中途部から
管長手方向に分離固着自在に分割され、かつ、キ
ヤリツジ側の分割体は管長手方向移動自在とさ
れ、反キヤリツジ側の分割体は固定とされた分割
ダイス；ダイスのベアリング部と所定間隙を形成
して該間隙に前記母管を貫挿すべく、ダイスに同
心状に貫挿され、かつ管長手方向移動固定自在と
されたプラグと；を具備していることを特徴とす
る段付チユーブの製造装置。