JP2007229719A - Tube end sealing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管体の一端に蓋体を摩擦圧接して管端を封口する管端封口方法に係り、特に摩擦圧接に際して生じる内側のばりの逃げを有する継手により両者を接合する管端封口方法に関する。 The present invention relates to a tube end sealing method in which a lid is friction-welded to one end of a tube body to seal the tube end, and in particular, a tube end sealing method in which both are joined by a joint having an internal flash relief generated during friction welding. About.
管体と蓋体との摩擦圧接に際して生じる内側のばり(以下、内ばりという)の逃げを有する継手は、従来より知られている(例えば、非特許文献1参照)。図6および図7は、そのような継手を示したもので、管体1の一端に摩擦圧接される蓋体2には、管体1にわずかのクリアランスで嵌入されるボス部(先端ボス部)3が設けられると共に、該ボス部3の周りには環状の逃げ溝4が設けられている。摩擦圧接に際しては、図6に示されるように、管体1にボス部3を嵌入させながら蓋体2が管体1に突合わされ、この状態で両者が相対回転されて摩擦圧接される。すると、図7に示されるように、摩擦圧接に際して生じた内ばり5が前記ボス部3の逃げ溝4に逃げ込み、これによって管体1の内部に内ばり5が露出することはなくなり、管体1の内面品質が確保される。
A joint having a relief of an inner beam (hereinafter referred to as an inner beam) generated at the time of friction welding between a tube body and a lid is conventionally known (see, for example, Non-Patent Document 1). FIGS. 6 and 7 show such a joint. A boss portion (tip boss portion) fitted into the
ところで、管体1と蓋体2とを突合せて摩擦圧接すると、両者の突合せ部におけるヒートバランスが悪いため、蓋体2側からあまりばりが出ず、接合部にブローホールや介在物などの欠陥が生じ易くなる。特に管体1および蓋体2がアルミニウム系材料からなる場合は、ヒートバランスが極端に悪化し、前記した欠陥が顕著になって所望の接合品質を安定して得ることは困難になる。なお、例えば、特許文献1には、蓋体の端面に環状突起を形成し、該突起を管体に突合せて摩擦圧接を行うようにしているが、前記突起の厚さが管体の肉厚よりも薄いため、ヒートバランスの悪化は避けられず、前記同様に良好な接合は望めない。
By the way, when the
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、管体と蓋体との突合せ部におけるヒートバランスを良好に保って摩擦圧接を行うことができるように、もって所望の接合品質の確保に大きく寄与する管端封口方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the problem is that friction welding can be performed while maintaining a good heat balance at the butt portion between the tube and the lid. Thus, an object of the present invention is to provide a tube end sealing method that greatly contributes to ensuring desired joining quality.
上記課題を解決するため、本発明は、管体の一端に蓋体を摩擦圧接して管端を封口する方法であって、前記摩擦圧接に際して生じる内側のばりを、前記蓋体の、前記管体に嵌入されるボス部の周りの逃げ溝に逃がす管端封口方法において、前記管体に対する前記蓋体の突合せ部に、前記管体と断面サイズが類似の環状突起を予め形成し、該環状突起と前記管体とを突合せて摩擦圧接することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a method of sealing a tube end by friction welding a lid to one end of a tube, wherein an inner flash generated during the friction welding is used as the tube of the lid. In a tube end sealing method in which it escapes into a relief groove around a boss portion to be fitted into a body, an annular protrusion having a cross-sectional size similar to that of the tube body is formed in advance at a butt portion of the lid body with respect to the tube body, The protrusion and the tube are butted against each other and friction welded.
このように行う管端封口方法においては、断面サイズが類似の蓋体側の環状突起と管体とを突合せて摩擦圧接するので、蓋体と管体との突合せ部におけるヒートバランスは良好となり、両者からほぼ同量のばりが生じて良好な接合品質が得られるようになる。 In the tube end sealing method performed in this way, since the annular projection on the lid side having a similar cross-sectional size and the tube body are abutted against each other and friction welded, the heat balance at the abutting portion between the lid body and the tube body becomes good. As a result, almost the same amount of flash is generated, and good bonding quality can be obtained.
本発明において、上記蓋体に形成する環状突起の高さは、少なくとも摩擦圧接時の片側寄り代と同じ大きさに設定するのが望ましく、これにより両者に生じるばり量は等しくなり、接合品質はより一層向上する。 In the present invention, it is desirable to set the height of the annular protrusion formed on the lid body to be at least the same size as the margin on one side at the time of friction welding, and the amount of flash generated in both is equal, and the joining quality is Further improvement.
本発明において、上記蓋体のボス部の周りの逃げ溝は、該ボスの外周縁部から筒状に起立させた起立片を半径外方へカール加工することにより形成されるようにすることができる。このように起立片を半径外方へカール加工することで、蓋体に予め形成した環状突起と協働して簡単に逃げ溝を形成することができる。この場合、前記カール加工として、起立片の軸に対して傾斜して配置された自転可能なカール型を、前記軸中心に揺動回転させながら前記起立片に接近させる揺動回転方式を採用するの望ましく、これにより起立片のカール加工を、クラックなどの不具合を発生させることなく円滑に行うことができる。 In the present invention, the clearance groove around the boss portion of the lid body may be formed by curling a standing piece raised in a cylindrical shape from the outer peripheral edge portion of the boss outward in the radius. it can. In this way, by curling the standing piece outward in the radius, it is possible to easily form the relief groove in cooperation with the annular protrusion formed in advance on the lid. In this case, as the curling process, an oscillating rotation method is adopted in which a self-rotating curl mold that is inclined with respect to the axis of the upright piece is moved closer to the upright piece while being rotated about the axis. This makes it possible to smoothly carry out the curling of the upright piece without causing defects such as cracks.
本発明において、上記管体および蓋体の材種は任意であるが、従来の摩擦圧接では接合困難であったアルミニウム系材料を選択する場合に、極めて有用となる。 In the present invention, the material types of the tube body and the lid body are arbitrary, but it is extremely useful when selecting an aluminum-based material that is difficult to join by conventional friction welding.
本発明において、上記管体および蓋体の用途は任意であるが、単筒式油圧緩衝器のシリンダに適用する場合は、前記管体は、シリンダを構成するチューブとして、前記蓋体は、前記シリンダの一端を閉じるエンドキャップとしてそれぞれ供される。 In the present invention, the use of the tube and the lid is arbitrary, but when applied to a cylinder of a single cylinder hydraulic shock absorber, the tube is a tube constituting the cylinder, and the lid is It serves as an end cap that closes one end of the cylinder.
本発明に係る管端の封口方法によれば、管体と蓋体との突合せ部におけるヒートバランスを良好に保って摩擦圧接を行うことができるので、良好な接合品質を確保することでき、特にアルミニウム系材料からなる管体と蓋体との摩擦圧接に向けて極めて有用となる。 According to the sealing method of the tube end according to the present invention, it is possible to perform the friction welding while maintaining a good heat balance in the butt portion between the tube body and the lid body, it is possible to ensure good bonding quality, in particular This is extremely useful for friction welding between a tube body made of an aluminum-based material and a lid body.
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の1つの実施形態を示したものである。本実施形態は、管体1の一端に蓋体2を摩擦圧接して管端を封口するもので、管体1および蓋体2の全体的形状は、前出図6に示したものと同じであるので、ここでは、同一符号を用いることとする。本実施形態において、管体1の外径D1と蓋体2の外径D2とは同じ大きさに設定されており、両者は、外径を整合させて同心に突合わされるようになっている。しかして、管体1に対する蓋体2の突合せ部には環状突起10が形成されている。この環状突起の肉厚t2は、管体1の肉厚t1とほぼ同じ厚さに設定されており、したがって、この環状突起10は、管体1とほぼ同じ断面サイズとなっている。また、蓋体2のボス部3の先端にはフランジ部11が一体に形成されており、ボス部3の周りには、このフランジ部11と前記環状突起10と協働して、前記逃げ溝4(図6、7)と同じ機能を有する逃げ溝12が形成されている。
FIG. 1 illustrates one embodiment of the present invention. In this embodiment, the
本実施形態において、蓋体2に形成された環状突起10の高さAは、少なくとも摩擦圧接時の片側寄り代(全寄り代の半分)となるようにその大きさが設定されている。すなわち、環状突起10の高さAは、片側寄り代が3mmの場合には3mm以上に、片側寄り代が5mmの場合は5mm以上にそれぞれ設定される。また、逃げ溝12の底面を画定するボス部3の外径d3は、摩擦圧接時に生じる内ばり13(同図(C))の体積を考慮して、該内ばり13の体積よりも逃げ溝12の容積が大きくなるように設定されている。一方、この逃げ溝12を形成するボス部3の先端のフランジ部11の外径d2は、管体1の内径d1よりもわずか小径となっている(一例として、d1−d2=0.4mm)。これにより管体1と蓋体2とを同心に突合わせた状態で、管体1の内面とフランジ部11の外周面との間には、同図(B)に示されるようにわずかのクリアランスS(ここでは、0.2mm)が形成される。さらに、このフランジ部11の板厚eは、前記逃げ溝12内に逃げ込む内ばり13からの圧力に耐える最小限の厚さに設定される。一例として、この板厚eは、管体1および蓋体2がアルミニウム系材料からなる場合、肉厚t1の1/2程度とすれば十分である。
In the present embodiment, the height A of the
ここで、上記蓋体2のボス部3に対するフランジ部11の形成は、図2に示されるように、該ボス3の外周縁部から筒状に起立させた起立片15を半径外方へカール加工することにより形成される。本実施形態において、前記カール加工としては揺動回転方式を採用している。この揺動回転方式のカール加工は、同図に示されるように、起立片15の軸O1に対して軸O2を所定の角度(揺動角度)θだけ傾斜して配置された自転可能なカール型16を、前記起立片15の軸C1中心に揺動回転させながら起立片15に接近させて行うもので、カール型16の前面側の、軸孔17の周辺には、起立片15に係合する成形面18が形成されている。この成形面18は、軸孔17から半径外方へ向かうに従って後退方向へわずか傾斜するすくい角δ(δ=θとなるように設計する)を有している。なお、起立片15の高さBは、前記フランジ部11として加工された状態で所定の外径d2(図1(A))を確保できるようにその大きさが設定されている。
Here, as shown in FIG. 2, the
上記した揺動回転方式のカール加工においては、カール型16をすりこぎ様に揺動回転させながら蓋体2の起立片15に対して接近させると、該カール型16の成形面18が筒状の起立片15に内側から片当りして転動(自転)し、起立片15が次第に押し広げられる(カールされる)。そして、遂には、起立片15が半径外方へほぼ90度に押し曲げられ、これにより前記フランジ部11が形成される。また、フランジ部11が形成されることで、ボス部3の周りには逃げ溝12が形成される。このように起立片15のカール加工として揺動回転方式を採用することで、円滑にフランジ部11を形成することができる。特に、蓋体2がアルミニウム系材料からなる場合は、その延性が鋼材に比べて低いため、単にプレス型でカール加工すると、フランジ部11にクラックが発生し易くなるが、前記揺動回転方式のカール加工を採用することにより、逐次加工によりカール成形されるため、前記クラック発生を確実に防止することができる。なお、蓋体2がアルミニウム系材料からなる場合、一例として、カール型16の揺動角度θは2度程度に、その周回速度は毎秒1〜10回程度にそれぞれ設定される。
In the above-described oscillating rotation type curling, when the
上記した管体1と蓋体2とを摩擦圧接するに際しては、図1(B)に示されるように、管体1にボス部3を嵌入させながら蓋体2が管体1に同心に突合わされる。そして、この状態で蓋体2と管体1とが相対回転され、この相対回転により両者の突合せ面に摩擦熱が発生し、蓋体2側の環状突起10と管体1の先端部とが加熱される。その後、前記相対回転が停止され、蓋体2と管体1に軸方向の押圧力が加えられ(アプセット)、これによって両者の突合せ部が内・外にばりとして押出される。このとき、内側に押出された内ばり13は、図1(C)に示されるように、蓋体2のボス部3の周りに形成された逃げ溝12に逃げ込む。この場合、前記したように管体1の内面とボス部3の先端のフランジ部11との間にはわずかのクリアランスS(図1(B))が存在するだけであるので、前記逃げ溝12に逃込んだ内ばり13は管体1の内部に侵入することなく逃げ溝12内に留まり、これにより管体1の内面品質が確保される。なお、外側に押出された外ばり14は、必要により機械加工により削除される。
When the above-described
このようにして摩擦圧接は終了するが、管体1に突合わされる蓋体2側の環状突起10が、管体1とほぼ同じ肉厚(t1=t2)を有しているので、上記した摩擦発熱に際し、回転蓋体2と管体1との突合せ部におけるヒートバランスは良好となり、そのアプセットで、両者からほぼ同量のばり13,14が発生し、この結果、良好な接合品質が得られるようになる。
Although the friction welding is thus completed, the
ここで、摩擦圧接の方式には、大別してブレーキ方式とイナーシャ方式とがあるが、本発明の実施に際しては、そのどちらの方式を採用してもよい。このうち、ブレーキ方式では、クラッチおよびブレーキを備えた回転機構に前記管体1と蓋体2との何れか一方を、油圧シリンダ等からなる加圧機構に前二者の他方を支持させ、例えば、図3に示されるようなサイクル線図に従って摩擦圧接を行う。同図中、T1は加熱時間、T2はアプセット時間、P1は加熱時の印加圧力、P2はアプセット時の印加圧力、Nは回転数(主軸回転数)、Fは回転停止(クラッチ切、ブレーキ入)の時点をそれぞれ表しており、本発明の実施に際しては、事前にテストを行って最適の条件を把握し、それに従って摩擦圧接を行う。
Here, the friction welding method is roughly classified into a brake method and an inertia method, and either method may be adopted in the implementation of the present invention. Among these, in the brake system, one of the
因みに、図1に示した管体1として、外径D1=50mm、内径d1=40mm、肉厚t1=5mmのアルミニウム合金(A6061)製チューブを選択し、これに、前記管体1と断面サイズが同じ環状突起10を設けた、同じアルミニウム合金製の蓋体2を突合せて摩擦圧接したところ、主軸回転数N=1300rpm、加熱時圧力P1=1×104N、アプセット時圧力P2=6×104N、片側寄り代5mmの各条件設定で、良好な接合品質が得られた。
Incidentally, as the
ところで、本発明の管端封口方法は、単筒式油圧緩衝器用シリンダ(有底シリンダ)の製造に利用することができる。この場合、前記管体1は、シリンダを構成するチューブとして、前記蓋体2は、該シリンダの一端を閉じるエンドキャップとしてそれぞれ供されることになる。一方、この単筒式油圧緩衝器のシリンダは、そのエンドキャップとしての蓋体2の背面に車両取付用のアイを接合して完成する。
By the way, the pipe end sealing method of the present invention can be used for manufacturing a cylinder for a single cylinder type hydraulic shock absorber (bottomed cylinder). In this case, the
図4は、本発明の管端封口方法によって得られたシリンダ本体20のエンドキャップ(蓋体)2に対するアイ21の接合に摩擦圧接を採用した場合の製造工程を示したものである。上記実施形態において、蓋体2の背面を円錐形状の凸面2aとしたのは、アイ21との摩擦圧接を考慮してのことであり、アイ21の摩擦圧接に際しては、同図(A)に示されるように、この蓋体2の凸面2aの頂部に円筒形状のアイ21の周面を突合わせて摩擦圧接が実施される。なお、この摩擦圧接時点では、上記管端封口に際して接合部に生じた外ばり14はそのまま残しておく。同図(B)は、前記摩擦圧接後の接合部の状態を示したもので、接合部の周りには、ばり22が発生している。シリンダは、その後、シリンダ本体20の周りの外ばり14を削除して完成し、これにより品質的に信頼性の高いシリンダが得られるようになる。
FIG. 4 shows a manufacturing process in the case where friction welding is employed for joining the
なお、上記シリンダの製造においては、図5に示されるように、上記蓋体2に相当する蓋部分25aと上記アイ21に相当するアイ部分25bとを一体に有するキャップ部材25を用意し、このキャップ部材25を上記したチューブとしての管体1に摩擦圧接するようにしてもよい。このような形状のキャップ部材25は、例えば、アルミニウム系材料の熱間押出し加工により大量生産が可能であり、上記したシリンダ本体20と蓋体2との摩擦圧接(図4)を省略できることと相俟って、単筒式油圧緩衝器用シリンダの製造コストは大幅に低減する。
In the manufacture of the cylinder, as shown in FIG. 5, a
1 管体
2 蓋体
3 ボス部
10 環状突起
11 フランジ部
12 逃げ溝
13 内ばり
15 起立片
16 カール型
20 シリンダ本体
21 アイ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The tube body is provided as a tube that constitutes a cylinder of a single cylinder type hydraulic shock absorber, and the lid body is provided as an end cap that closes one end of the cylinder, respectively. The tube end sealing method according to 1.
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