JP2017159371A - Method and device for manufacturing pipe with inner surface spiral groove - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器の伝熱管に用いられる内面螺旋溝付管を製造する方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a method and a manufacturing apparatus for manufacturing an internally spiral grooved tube used for a heat transfer tube of a heat exchanger.
エアコンや給湯器用などのフィンチューブタイプの熱交換器には、アルミニウムフィン材に冷媒を通すための伝熱管を挿入し熱交換を行っている。伝熱管には従来銅管が使用されてきたが、軽量化、低コスト化及びリサイクル性改善への要求から、アルミニウム合金管への代替が要求されている。
近年、空調機には省エネに向けた伝熱特性の向上が図られ、冷媒の見直しや熱交換器の構造設計の改良が行なわれている。その中で、構成要素の一つである伝熱管も更なる高性能化が求められている。現在は内面に連続した螺旋溝を設けた内面溝付管が主流となっており、熱交換効率の向上が図られている。
In a fin tube type heat exchanger for an air conditioner or a water heater, a heat transfer tube for passing a refrigerant through an aluminum fin material is inserted to exchange heat. Conventionally, copper pipes have been used as heat transfer pipes, but due to demands for weight reduction, cost reduction, and recyclability improvement, replacement with aluminum alloy pipes is required.
In recent years, air conditioners have been improved in heat transfer characteristics for energy saving, and refrigerants have been reviewed and the structural design of heat exchangers has been improved. Among them, heat transfer tubes, which are one of the components, are required to have higher performance. At present, an inner grooved tube having a spiral groove continuous on the inner surface is mainly used, and the heat exchange efficiency is improved.
内面螺旋溝付管の製法として、管の内面に捻れ溝を転造しながら引抜く溝転造法(特許文献1)が知られている。従来の銅管では、管の外周から高速回転するボールベアリングで管を管内周に設けた溝付きプラグに押し付け、管内面に捻れ溝を転造する溝転造方法が採用されており、内面螺旋溝付管のアルミ化にも同様に溝転造法が使われようとしている。 As a method for producing an internally spiral grooved tube, there is known a groove rolling method (Patent Document 1) in which a twisted groove is rolled while being rolled on the inner surface of the tube. In conventional copper pipes, a groove rolling method is adopted in which the pipe is pressed against a grooved plug provided on the inner circumference of the pipe with a ball bearing that rotates at high speed from the outer circumference of the pipe, and a twisted groove is rolled on the inner surface of the pipe. Similarly, the groove rolling method is being used to make the grooved tube aluminum.
また、内面螺旋溝付管の他の製造方法として、内面に直線溝を有する素管を用い、この素管を引抜きダイスに入る手前で捻りつつ引抜きダイスで縮径しながら引き抜きして、素管の縮径部を塑性流動させて捻れ角を有する内面螺旋溝付管を製造する方法が知られている(特許文献2参照)。
さらに他の製造方法として、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成された素管を、コイル状に巻取りし、そのコイル状素管をそのコイル軸線上に沿って一定の張力を負荷し直管状に引き伸ばすことにより、該素管に捻りを加え内面螺旋溝付管を製造する方法が知られている(特許文献3参照)。
In addition, as another manufacturing method of the inner surface spiral grooved tube, a raw tube having a straight groove is used on the inner surface, and the raw tube is drawn while being reduced in diameter with a drawing die while being twisted before entering the drawing die. There is known a method of manufacturing an internally spiral grooved tube having a twist angle by plastically flowing the reduced diameter portion (see Patent Document 2).
As another manufacturing method, an element tube in which a plurality of linear grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction is wound in a coil shape, and the coil element tube is placed on the coil axis. A method is known in which an inner spiral grooved tube is manufactured by applying a certain tension along the straight line and stretching the tube into a straight tube to twist the element tube (see Patent Document 3).
しかしながら、アルミニウム合金を用いた内面螺旋溝付管を製造するにあたり特許文献1に示す溝転造法で所定の溝形状を得ることは困難である。そもそも、アルミニウム合金は銅合金に比べて強度が低いことから、内面螺旋溝付管で耐圧強度を得るために、銅内面螺旋溝付管に比べ管の底肉厚を厚くする必要があり、その場合、塑性流動しづらくなるために、所定の内面溝形状、その中でも、フィン高さが高く、フィン幅が狭い、いわゆるハイスリムタイプのフィンを転造するのが困難で、溝欠けなど塑性流動不良による欠陥を生じやすい。無理に加工すると管が座屈したり破断したりする。また、内周側に設けた溝プラグと管内周側の接触でアルミ滓が発生し、加工時の溝形状の精度を低下させたり、加工後に取り除くのが難しく管内に残存して溝を詰まらせ、伝熱特性及び圧力損失を大きくするといった問題が挙げられる。更に、溝転造法は予め浮きプラグを挿入する際、管の内周側に溝転造用潤滑油を充填しておくが、それが1コイルの長手方向の長い距離加工するうちに潤滑油の粘度が劣化・低下し、製造した内面螺旋溝付管の底肉厚及び溝形状が長手方向の頭とおしりとで変化し、その溝形状のバラツキが大きい。底肉厚及び溝形状のバラツキは熱特性に影響を及ぼすとともにフィンと内面螺旋溝付管を接合する拡管において、その拡管率にバラツキを生じさせる原因になる。
図15に溝転造装置を示すが、管の外周から高速回転するボールベアリング55で管を管内周に設けた溝付きプラグ57に押し付け、管内面に捻れ溝58を転造することができる。51、53はダイスであり、管50の内部に挿入された浮きプラグ52の先端部56の前方に溝付プラグ57が設けられている。
However, in manufacturing an internally spiral grooved tube using an aluminum alloy, it is difficult to obtain a predetermined groove shape by the groove rolling method shown in Patent Document 1. In the first place, since aluminum alloy has lower strength than copper alloy, in order to obtain pressure resistance with inner spiral grooved tube, it is necessary to increase the bottom wall thickness of tube compared with copper inner spiral grooved tube. In this case, it is difficult to roll so-called high-slim type fins with a predetermined inner surface groove shape, of which the fin height is high and the fin width is narrow, and plastic flow failure such as groove chipping is difficult. It tends to cause defects. If it is forcibly processed, the tube will buckle or break. In addition, aluminum flaws are generated by contact between the groove plug provided on the inner peripheral side and the inner peripheral side of the pipe, reducing the accuracy of the groove shape during processing, or remaining difficult to remove after processing and clogging the groove. There are problems such as increasing heat transfer characteristics and pressure loss. Further, in the groove rolling method, when a floating plug is inserted in advance, the groove rolling lubricant is filled on the inner peripheral side of the pipe. As a result, the bottom wall thickness and groove shape of the manufactured internally spiral grooved tube change between the head and the buttocks in the longitudinal direction, and the variation in the groove shape is large. The variation in the bottom wall thickness and the groove shape affects the thermal characteristics and causes variation in the expansion ratio in the expansion of the pipe that joins the fin and the inner surface spiral groove tube.
FIG. 15 shows a groove rolling apparatus. A
このため、アルミニウム合金からなる内面螺旋溝付管を製造するには溝転造法以外の製造方法が必要となる。
先の特許文献2に記載されている製造装置は、図14に示すように支柱型の2つの支持部材100によって軸周りに回転自在に水平に支持した回転軸101に操出ドラム102を軸支させ、この操出ドラム102にコイル状に巻き付けておいた素管103を引抜きダイス105を介し引き抜いた後、巻取りドラム106に巻き取る構成である。
素管103の内周面には直線溝が複数形成されており、引抜きダイス105を通過した素管103は内面に螺旋溝を有する内面螺旋溝付管108に成形される。
For this reason, in order to manufacture the inner surface spiral grooved tube made of an aluminum alloy, a manufacturing method other than the groove rolling method is required.
As shown in FIG. 14, the manufacturing apparatus described in the above-mentioned
A plurality of straight grooves are formed on the inner peripheral surface of the
図14において110は回転軸101を回転させるためのモーターなどの駆動装置であり、この駆動装置110の出力軸が無端ベルト等の伝達装置111を介し回転軸101の端部側に回転駆動力を伝達する。なお、図14では簡略化して記載しているが、回転軸101は枠状のフレームの一部として構成され、このフレームの内側に回転軸113により操出ドラム102が回転自在に支持されている。回転軸101の先端側には素管103を案内する図示略のローラーが設けられ、このローラーを介し素管103の移動軌跡を変更し、架台115の上に設置されている引抜きダイス105の引抜き孔に素管103を軸芯合わせした上で素管103を引き抜くことができる。
In FIG. 14,
図14に示す製造装置は、引抜きダイス105を用いて素管103を捻りつつ縮径することにより、素管103の縮径部において塑性流動を生じさせて大きな捻れ角の内面螺旋溝付管を製造できる装置として知られている。
ところが、図14に示す製造装置では、操出ドラム102から素管103を繰り出した位置から、引抜きダイス105に至るまでの途中において素管103に捻れが作用し座屈するため、大きな捻れ角の付与が困難である。即ち、引抜きダイス105の内部側に捻れと縮径の両方の力をバランス良く作用させることが困難であった。このため、操出ドラム102から繰り出された位置から引抜きダイス105に至るまでの間、例えば、素管103の移動経路を変更した回転軸101の先端側位置やその前後位置などに捻れ力が集中し、素管103がダイス105に至る前に容易に座屈するという問題点を有していた。
The manufacturing apparatus shown in FIG. 14 uses an
However, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 14, twisting acts on the
また、先の特許文献3に記載されている製造装置は、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成された押出素管に一定の捻りを生じさせ、内面に螺旋溝を有する内面螺旋溝付管を製造する装置であり、その概要を図16に示す。
図16に示す製造装置120は、内面に複数の直線溝により内面フィンが形成された押出素管121を巻取りロール122の円周上にコイル状に巻取る巻取り手段123と、コイル状に形成されたコイル状管材121aをそのコイル軸線124の延長方向前方側に向かって引き伸ばし、直管状に成形する引張り手段130と、引張り後の管体の断面形状を矯正する図示略の引抜きダイスと、矯正後の内面螺旋溝付管を加熱する熱処理手段とを備えている。なお、図16に示す製造装置120は必要とする捻り角の大きさに合わせて複数段直列接続して使用される。
In addition, the manufacturing apparatus described in
The
製造装置120において、巻取りロール122の外側にコイル状管材121aを送り出す送りロール125と抑えロール126が設けられ、コイル状管材121aを抑えるガイド板127が設けられている。また、抑えロール126の一部に加熱ヒーターが内蔵され、コイル状管材121aを加工に必要な温度(200〜300℃)に加熱することができる。
引張り手段130には、コイル状管材121aをチャッキングして引き延ばすストレッチャー128と、引き延ばし後の管材に張力を付加しつつ直管状に成形するピンチロール129が複数設けられ、これらによる加工後、巻取りロール131に内面螺旋溝付管132が巻き取られる。
In the
The
図16に示す製造装置120によってアルミニウムまたはアルミニウム合金製の押出素管121をコイル状管材121aに加工し、ストレッチャー128により引き延ばしてピンチロール129により直管状に成形することで、内面に直線溝を備えた押出素管121を内面に螺旋溝を備えた内面螺旋溝付管132に加工して巻き取ることができる。
The extruded
ところが、図16に示す製造装置120によって内面螺旋溝付管を製造した場合、得られる捻り角は巻き取りロール122の径に依存し、一度の加工で大きな捻りを付与するには径を小さくする必要がある。しかしながら、小さい径のロールに中が中空の管を巻き取ると、管が偏平したり座屈するため、大き目の径に巻き取り、引き延ばすといった工程を複数回繰り返す必要があり、生産的でない。また、ロールに巻き取りする工程と引き延ばす工程で管が加工硬化するので、この加工硬化を除去するために熱処理工程が必要となり製造時間がより長くなる問題がある。
また、付与される捻り角は前述したように、巻取りするロール径だけでなく、そのコイル状に巻き取りされる際のピッチも大きく影響するが、一定ピッチのバネ状に加工するのが難しく、結果的に長手方向で捻り角のバラツキが大きく、安定した捻り角が付与できないといった問題点が挙げられる。それを複数回繰り返して行うことから、捻り角のバラツキが更に大きくなりやすい。
However, when an internally spiral grooved tube is manufactured by the
In addition, as described above, the torsion angle is greatly affected not only by the diameter of the roll to be wound, but also by the pitch when being wound in the coil shape, but it is difficult to process into a spring shape with a constant pitch. As a result, there is a problem that the twist angle varies greatly in the longitudinal direction and a stable twist angle cannot be provided. Since this is repeated a plurality of times, the variation in the twist angle tends to be further increased.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内面螺旋溝付管製造時にその内周にアルミカスの発生がなく、且つ、長手方向に溝形状および捻り角の寸法精度が高く、且つフィン高さの高い内面螺旋溝付管が得られるとともに、大きな捻り角を付与でき、生産性に優れる内面螺旋溝付管の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and there is no generation of aluminum scum on the inner periphery at the time of manufacturing an internally spiral grooved tube, and the groove shape and twist angle are highly accurate in the longitudinal direction, and An object of the present invention is to provide an inner spiral grooved tube manufacturing method and a manufacturing apparatus of an inner spiral grooved tube having a high fin height and capable of providing a large twist angle and excellent productivity.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、内面に溝またはフィンを有する素管を巻き出し側キャプスタンに巻き付けつつ、巻き出して引抜きダイスに通し、巻き出してから前記引抜きダイスにいたる前記素管をその軸心周りに回転させるように前記巻き出し側キャプスタンを回転させ、巻き出された前記素管を前記引抜きダイスに通して縮径しながら捻りを付与して内面螺旋溝付管とする捻り引抜き工程と、前記引抜きダイスを通過した内面螺旋溝付管を巻き取る巻き取り工程を具備することを特徴とする。 In the manufacturing method of the inner surface spiral grooved tube of the present invention, the raw tube having grooves or fins on the inner surface is wound around the unwinding side capstan, unwound and passed through the drawing die, and then unwound to reach the drawing die. The unwinding-side capstan is rotated so as to rotate the element tube around its axis, and the unrolled element tube is passed through the drawing die to give a twist while reducing the diameter, thereby providing an internally spiral grooved tube. And a winding step of winding up the inner spiral grooved tube that has passed through the drawing die.
特許文献2に開示の技術のように、コイルから素管を単に送り出して、そのまま引抜きダイスを通すだけでは、コイルから巻き出された素管が引抜きダイスに入るまでの加工域の距離が長く、その間で局部的に屈曲したようによじれが発生して素管に座屈が生じ易いため、大きな捻りを付与することが出来ない。
内面螺旋溝付管を製造する場合、引抜きダイス前で巻き出し側キャプスタンに素管を巻き付け、且つ、巻き出し側キャプスタンを回転させているので、捻りを加える加工域の軸芯を、キャプスタンに巻き付けられた管の巻数分、キャプスタンの回転軸と平行な方向にずらすことができるとともに、キャプスタンに巻き付け拘束されることで、素管の捻れる加工域長さを巻き出し側キャプスタンのトップの位置から引抜きダイス終端部までのより短い範囲で一定に制御することが可能で、素管の巻き出し速度と巻き出し側キャプスタンの公転速度(ここでの公転とは、前記、加工域軸芯を中心にした巻き出し側キャプスタンの回転を意味する)および引抜きによる縮径率を制御することで、素管長手方向に安定して一定の捻り角を付与できるとともに、引抜きダイス手前のキャプスタンと引抜きダイスの距離を調整し、両者の距離を比較的短くするとともに、縮径率を大きくすることで、一度の巻き出しによる加工で大きな捻り角を付与した際にも、座屈の発生を抑制することができる。
As in the technique disclosed in
When manufacturing an internally spiral grooved tube, the core tube is wound around the unwinding capstan before the drawing die, and the unwinding side capstan is rotated. The number of turns of the tube wound around the stan can be shifted in the direction parallel to the rotation axis of the capstan. It is possible to control uniformly within a shorter range from the top position of the stun to the end of the drawing die, and the unwinding speed of the raw tube and the revolving speed of the unwinding side capstan (revolution here is the above, It means that the unwinding capstan rotates around the processing area axis) and the diameter reduction rate by drawing can be controlled to give a constant twist angle in the longitudinal direction of the tube. In addition, by adjusting the distance between the capstan and the drawing die before the drawing die, making the distance between them relatively short and increasing the diameter reduction ratio, a large twist angle was given by processing by one unwinding. At the same time, the occurrence of buckling can be suppressed.
更に、素管をドラムから巻き出す際に、ドラムの軸の回転にパウダーブレーキ等のブレーキ装置で後方張力を付与すると共に、引抜き側キャプスタンを設けて前方張力を付与する機能をもつならば、素管に適切な張力を安定して付与することができるため、素管パスラインにたるみが無く、素管が芯ずれせずに引抜きダイスに入るため、偏肉の発生や座屈を防止できる。引抜きダイスに素管が入る際の芯ずれに関しては、引抜きダイス前後で素管をキャプスタンに拘束することでも、芯ずれを抑制する効果が得られている。 Further, when unwinding the raw tube from the drum, if it has a function of applying a rear tension to the rotation of the shaft of the drum with a brake device such as a powder brake and providing a front side tension by providing a drawing side capstan, Appropriate tension can be stably applied to the pipe, so there is no slack in the pipe pass line, and the pipe enters the drawing die without being misaligned, preventing uneven thickness and buckling. . Regarding the misalignment when the raw tube enters the drawing die, the effect of suppressing the misalignment is also obtained by restraining the raw tube with a capstan before and after the drawing die.
製造する内面螺旋溝付管の捻り角は、素管の引抜き速度と巻き出し側キャプスタンの公転速度との関係で制御することができ、引抜き速度一定のもと、巻出し側キャプスタンの公転速度を上げると捻り角は大きくなる。
なお、転造法のように只の丸管内部にプラグを入れて溝を転造する必要がないため、予め、捻り前の素管内壁に深い溝を形成しておくことで、本発明方法ではフィン高さが高く、フィンの頂角が小さいハイスリムフィンタイプの管の製造も精度良く容易に行うことができるとともに、素管加工後に管材内面の潤滑油洗浄を必要とせず、工数を削減できる。直線溝を形成した素管は、例えば、押出により容易に得ることが可能である。
The torsion angle of the internally spiral grooved tube to be manufactured can be controlled by the relationship between the drawing speed of the raw pipe and the revolution speed of the unwinding capstan. Increasing the speed increases the twist angle.
In addition, since it is not necessary to roll a groove by inserting a plug inside the round tube of the rod as in the rolling method, the method of the present invention can be achieved by forming a deep groove in the inner wall of the raw tube before twisting in advance. Can manufacture high slim fin type pipes with high fin heights and small fin apex angles with high accuracy and ease of manufacturing, eliminating the need to clean the inner surface of the pipe material after machining the pipes, reducing man-hours. it can. The raw tube in which the straight groove is formed can be easily obtained by, for example, extrusion.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引抜きダイスによる縮径率は5〜40%とするとよい。
引抜き加工と捻り加工を複合化すると、座屈を生じることなく捻れる最大捻り角(以後、限界捻り角と称す)の値が大きくなる。素管に捻り加工のみを行なった場合、素管の円周接線方向にせん断応力が付与され、素管が捻れるが、その時、素管の長手方向には圧縮応力が作用する。捻り角の増加につれてこの圧縮応力は高くなり、その圧縮応力が座屈を生じる座屈応力を上回った場合に座屈に至る。引抜きには、引抜きによる素管長手方向への引張応力の付与で、この圧縮応力を低減する効果があり、座屈の発生を抑制できる。
本発明者らの試験では、縮径率を大きくするほど、限界捻り角が向上する結果が得られている。
縮径率が小さ過ぎる場合は引抜きによる引張応力の効果が小さく、大きな捻り角を得ることが難しいので、5%以上とするのが好ましい。一方、縮径率が大きくなり過ぎると素管が破断するおそれがあるので、40%以下とするのが好ましい。
In the manufacturing method of the inner surface spiral grooved tube of the present invention, the diameter reduction rate by the drawing die is preferably 5 to 40%.
When the drawing process and the twisting process are combined, the value of the maximum twist angle (hereinafter referred to as a limit twist angle) that can be twisted without causing buckling increases. When only the twisting process is performed on the raw pipe, shear stress is applied in the circumferential tangent direction of the raw pipe, and the raw pipe is twisted. At that time, a compressive stress acts on the longitudinal direction of the raw pipe. As the torsion angle increases, this compressive stress increases, and buckling occurs when the compressive stress exceeds the buckling stress that causes buckling. Drawing has the effect of reducing this compressive stress by applying tensile stress in the longitudinal direction of the tube by drawing, and can suppress the occurrence of buckling.
In the test by the present inventors, a result that the limit twist angle is improved as the diameter reduction rate is increased is obtained.
When the diameter reduction ratio is too small, the effect of tensile stress due to drawing is small, and it is difficult to obtain a large twist angle. On the other hand, if the diameter reduction rate becomes too large, the raw tube may be broken, so it is preferable to set it to 40% or less.
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置は、内面に溝またはフィンを有する素管を巻き付けながら巻き出す巻き出し側キャプスタンと、前記巻き出した素管をその軸線周りに回転させるように前記巻き出し側キャプスタンと前記素管を回転させる回転手段と、前記巻き出し側キャプスタンから巻き出される前記素管を通して縮径と捻りを行うための引抜きダイスと、前記引抜きダイスを通過して捻りと縮径がなされた内面螺旋溝付管を巻き取る巻き取りドラムを備えることを特徴とする。 An apparatus for manufacturing an internally spiral grooved tube according to the present invention includes an unwinding side capstan that unwinds an element tube having grooves or fins on an inner surface, and the unwinding element tube that rotates around the axis. Rotating means for rotating the unwinding side capstan and the raw tube, a drawing die for reducing the diameter and twisting through the raw tube unwound from the unwinding side capstan, and twisting through the drawing die And a take-up drum for winding the inner spiral grooved tube having a reduced diameter.
引抜きダイスの前後でそれぞれにキャプスタンを設け、それらに素管を巻き付けるならば、捻りを加える加工域の軸芯を、巻き出し側キャプスタンに巻き付けられた素管の巻数分、キャプスタンの回転軸と平行な方向にずらすことができるとともに、前後のキャプスタンに巻き付け拘束することで、素管の加工域長さを巻き出し側キャプスタンのトップの位置から引抜きダイス終端部までと一定に制御することが可能であるとともに、引抜き側キャプスタンで内面螺旋溝付管を巻き付け拘束するために、引抜きダイス終端部以降、内面螺旋溝付管の回転がなくなり、巻取りドラムに無回転で巻き取ることができるため、内面螺旋溝付管同士の擦り傷がなくなる。 If capstans are provided before and after the drawing dies, and the raw pipes are wound around them, the axis of the processing area to be twisted is rotated by the number of turns of the raw pipe wound around the unwinding side capstan. In addition to being able to shift in a direction parallel to the axis, and constraining by wrapping around the front and rear capstans, the length of the processing area of the raw pipe can be controlled uniformly from the top position of the unwinding capstan to the end of the drawing die. Since the inner spiral grooved tube is wound and restrained by the drawing side capstan, the inner spiral grooved tube is not rotated after the end of the drawing die, and is wound around the winding drum without rotation. This eliminates the scratches between the inner spiral grooved tubes.
また、本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記キャプスタンには、該キャプスタンとの間で前記素管を掛け回すように巻き付ける従動ローラーが備えられており、該従動ローラーは、前記素管の走行路から退避した位置に配置されているとよい。
同様に、前記引抜き側キャプスタンには、該引抜き側キャプスタンとの間で前記内面螺旋溝付管を掛け回すように巻き付ける引抜き側従動ローラーが備えられており、該引抜き側従動ローラーは、前記内面螺旋溝付管の走行路から退避した位置に配置されているとよい。
従動ローラーを走行路から退避させて配置することにより、キャプスタン間の捻り加工領域を短くすることができ、座屈の発生を効果的に抑制することができる。
なお、従動ローラーを設ける場合、キャプスタンの軸心に対して交差する方向に配置すると、素管同士の重なりを防止することが可能で、作製した内面螺旋溝付管の表面スリ傷、破断、座屈の発生を効果的に抑制することができる。
Further, in the manufacturing apparatus of the inner surface spiral grooved tube of the present invention, the capstan is provided with a driven roller that is wound around the capstan so as to hang the raw tube, It is good to arrange | position in the position retracted | saved from the travel path of the said raw tube.
Similarly, the drawing-side capstan is provided with a drawing-side driven roller for winding the inner-side spiral grooved tube around the drawing-side capstan, and the drawing-side driven roller includes the drawing-side driven roller. It is good to arrange | position in the position evacuated from the traveling path of the internal spiral grooved pipe.
By disposing the driven roller away from the travel path, the twisting region between the capstans can be shortened, and the occurrence of buckling can be effectively suppressed.
In addition, when providing a driven roller, if it is arranged in a direction intersecting with the axis of the capstan, it is possible to prevent the overlapping of the raw tubes, surface scratches, breakage of the produced inner surface spiral groove tube, The occurrence of buckling can be effectively suppressed.
本発明によれば、使用する素管は特にアルミニウム合金に限定したものではなく、銅合金等他の金属も用いることが可能で、押出材や圧延して溝を形成した板材をロール成型で丸状に加工し接合部を溶接した電縫管などの内面に溝を有する素管の内面溝を使えるため、作製した内面螺旋溝付管の内面溝形状の自由度が大きく寸法精度が高い。
また、フィン高さが高く、フィン頂角の値が小さい内面螺旋溝付管が得られるととともに、細管(細径化)に対応でき、35゜以上の高い捻り角を付与できる。
これらの効果は、素管を直接引抜きダイスに通すのではなく、一端巻出し側キャプスタンに周回させてから引抜きダイスに通すことで、素管の長さ方向に捻り加工を負荷する領域を短く設定し、引抜きダイスの加工域にできる限り捻り加工域と縮径加工域を一致させることができることに起因する。
According to the present invention, the base tube to be used is not particularly limited to an aluminum alloy, but other metals such as a copper alloy can also be used. Since the inner surface groove of the base tube having a groove on the inner surface, such as an ERW tube processed into a shape and welded at the joint, can be used, the degree of freedom of the inner surface groove shape of the manufactured inner surface spiral groove tube is large and the dimensional accuracy is high.
In addition, an internally spiral grooved tube having a high fin height and a small fin apex angle can be obtained, and it can cope with a narrow tube (thinner diameter) and can give a high twist angle of 35 ° or more.
These effects do not directly pass the pipe through the drawing die, but instead circulate around the unwinding capstan and then pass through the drawing die to shorten the region where the twisting process is applied in the length direction of the pipe. This is due to the fact that the torsional processing region and the reduced diameter processing region can be matched as much as possible to the processing region of the drawing die.
また、素管を周回させた巻出し側キャプスタンを素管とともに素管の軸心周りに同期回転させて引抜きダイス側に巻き出すことで、素管の長さ方向に捻り加工を負荷する領域を短く設定しつつ素管を引抜きダイスまで到達させることができるので、素管の座屈を抑制しつつ素管の捻り加工と縮径加工ができる。
更に、製造した内面螺旋溝付管の内面には、アルミニウムカスなどのカスの発生がなく、長手方向に捻り角、フィン高さ、底肉厚が安定しているので、熱交換器を組み立てる際の拡管に悪影響を及ぼさない。
Also, the unwinding-side capstan that circulates the raw pipe is synchronously rotated around the axis of the raw pipe together with the raw pipe, and is unwound to the drawing die side, thereby applying a twisting process in the length direction of the raw pipe. Since the raw tube can be made to reach the drawing die while setting the length to be short, the raw tube can be twisted and reduced in diameter while suppressing buckling of the raw tube.
Furthermore, there is no generation of debris such as aluminum debris on the inner surface of the manufactured inner spiral grooved tube, and the torsion angle, fin height, and bottom wall thickness are stable in the longitudinal direction. Does not adversely affect the expansion of the tube.
以下、本発明に係る内面螺旋溝付管の製造装置とそれを用いた内面螺旋溝付管の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置Aは、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝11aが周方向に間隔をおいて形成された素管11(図5参照)に、一定の捻りを生じさせ、内面に螺旋溝を有する内面螺旋溝付管11R(図6)を製造する装置である。
Hereinafter, an embodiment of a manufacturing device of an inner spiral grooved tube and a manufacturing method of an inner spiral groove tube using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the manufacturing device A for the inner surface spiral grooved tube of the present embodiment, the raw tube 11 (see FIG. 5) in which a plurality of
この製造装置Aは、図1に示すように、内面に直線溝11aによりフィン11bが形成された素管11をコイル状に巻き取った状態に保持するドラム21と、このドラム21から巻き出される素管11を巻き付けながら、該素管11を巻き出す巻き出し側キャプスタン22と、これらドラム21及び巻き出し側キャプスタン22をドラム21の巻軸21aと直交する軸心Cを中心として回転する回転手段23と、巻き出し側キャプスタン22から送り出される素管11を通す引抜きダイス24と、引抜きダイス24を通って内面の直線溝が螺旋溝となった内面螺旋溝付管11Rを巻き付けながら送り出す引抜き側キャプスタン25と、引抜き側キャプスタン25を経由した内面螺旋溝付管11Rを通す第2の引抜きダイス26と、この第2の引抜きダイス26を経由した内面螺旋溝付管11Rを巻き付ける第3のキャプスタン27と、第3のキャプスタン27から巻き出される内面螺旋溝付管11Rを巻き取る巻き取りドラム29とを備えている。
As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus A has a
巻き出し側のドラム(以下、巻き出しドラムと称す)21は、巻き出される素管11を上記軸心Cに沿って案内するためのガイドプーリ31および支持軸31aとともに第1フレーム32に取り付けられている。この場合、巻き出し側ドラム21は、回転自在に第1フレーム32に支持されるとともに、巻き径によりブレーキ力を制御しながら一定の張力で素管11を送り出すようになっている。符号33は巻き出しドラム21、ガイドプーリ31等を一体に覆うカバーを示す。図1に示す構造ではドラム21のブレーキ力は回転軸21aに接続するように設けられているトルク調節自在なパウダーブレーキ等のブレーキ装置15により発生される。
An unwinding drum (hereinafter referred to as unwinding drum) 21 is attached to the
また、この第1フレーム32の前端部34及び後端部35は上記軸心Cに沿って軸状に延びており、これら前端部34及び後端部35が軸受36を介し2つの脚部37により水平に、かつ、軸心周りに回転自在に支持されて、第1フレーム32が回転自在とされている。第1フレーム32の前端部34は、脚部37より前方に突出しており、その突出端部に巻き出し側キャプスタン22を保持する第2フレーム38が固定されている。したがって、この第2フレーム38は第1フレーム32に対して固定状態とされ、巻き出し側キャプスタン22ごと、上記軸心Cを中心として回転自在に支持されている。
第1フレーム32は、ドラム21の回転軸21aを支持する矩形枠状の主フレーム32aと主フレーム32aの一側から先窄まり状に延出形成された側面視等脚台形状の副フレーム32bと、副フレーム32bの先端側に延出形成された軸型の前端部34と、主フレーム32aの後端側に延出形成された軸型の後端部35からなる。
第1フレーム32の前端部34は、一方の脚部37より更に前方に突出されており、その突出端部に巻出し側キャプスタン22を保持する第2フレーム(巻出し側フレーム)38が固定されている。したがって、第2フレーム38は第1フレーム32に対し一体化され、巻出し側キャプスタン22とともに、水平な軸心Cを中心として軸心周りに回転自在に支持されている。
Further, the
The
The
また、第1フレーム32の後端部35は、脚部37より後方に突出されており、その突出端部の下方にモーター等の駆動部39が設けられている。この駆動部39の回転軸には無端ベルト等の伝達装置39aの一端が巻き掛けられており、伝達装置39aの他端が前記後端部35の突出端に巻き掛けられている。このため、駆動部39の回転軸の回転力を後端部35の突出端に伝達し、第1フレーム32及び第2フレーム38を回転することができる。
この駆動部39により第1フレーム32及び第2フレーム38を一体に回転させる構成であり、駆動部39、両フレーム32、38、軸受36、脚部37等により、巻き出しドラム21と巻き出し側キャプスタン22とを上記軸心Cを中心に一体に回転する回転手段23が構成される。
The
The
巻き出し側キャプスタン22は、図示例では、従動ローラー41を備えており、この従動ローラー41との間で素管11を複数ターン掛け回すように巻き付けた状態として再度上記軸心Cに沿って送り出すようにしている。素管11はキャプスタン22に数周分巻き付けられることにより、図3に示すように、素管11は、巻き出しドラム21からの巻き出し路とはキャプスタン27の回転軸と平行な方向にずれた軸心(後述する加工域の軸心)C1に沿って送り出される。素管11は数周分巻き付けられるので、安定した張力で巻き出される。
なお、図2は図1に示す製造装置Aのうち、引抜きダイス24の前後に設けられている巻出し側キャプスタン22と引抜き側キャプスタン25を主体として素管11との相対関係を主体に描いた図であり、図2では従動ローラー41、43の記載を略している。
また、図2に示すようにキャプスタン22の頂上位置と引抜きダイス24の出口部分との間の長さLの領域が加工域とされる。
In the illustrated example, the unwinding
2 mainly shows the relative relationship between the unrolled
Further, as shown in FIG. 2, a region having a length L between the top position of the
この場合、従動ローラー41は、上記軸心C(素管11の走行路)から退避した位置に設けられており、図示例の場合は、巻き出し側キャプスタン22に対して軸心C(素管11の走行路)と垂直となるように配置されている。また、キャプスタン22と従動ローラー41とは平行ではなく、キャプスタン22の軸心に対して従動ローラー41の軸心が交差する方向に配置されており、このような配置とされていることにより、巻き付けられる素管同士の重なりを防止して、作製される内面螺旋溝付管の表面スリ傷、破断、座屈の発生を効果的に抑制することができる。
また、脚部37の中の軸受け36の中に、捻り加工前の素管11の真円を回復するための引抜きダイス16を有している。
コイル状に巻かれた素管11は、素管同士の接触で偏平状に変形している。変形したまままの形状で引抜きを行なうと、引抜きダイス24に偏平な素管11が均一に接触せず、捻りの付与で座屈してしまう。従って、素管11の真円度を長径/短径の比が1.2以内になるように、縮径率0.5〜3%の引抜きを行なう。この縮径率は、(引抜き前の素管11の外径−引抜き後の内面螺旋溝付管の外径)/引抜き前の素管の外径の百分率により求められる。
In this case, the driven
Further, the bearing 36 in the
The
引抜きダイス24は、巻き出し側キャプスタン22から巻き出された直後の素管11を通すように上記軸心C1上に配置されている。具体的には、引抜き側キャプスタン25が巻き出し側キャプスタン22と素管11の走行路を上記軸心C1と一致させた状態に配置され、これら両キャプスタン22、25の間に引抜きダイス24が配置されている。引抜き側キャプスタン25はモーター駆動で回転する。この場合、引抜き側キャプスタン25は、架台42に支持されており、その架台42の前端部に引抜きダイス24も一体に固定されている。
また、引抜き側キャプスタン25は、巻き出し側キャプスタン22と同様に、従動ローラー43を備えており、この従動ローラー43との間で内面螺旋溝付管11Rを複数ターン掛け回すように巻き付けた状態として上記軸心C1と平行に送り出すようにしている。内面螺旋溝付管11Rはキャプスタン25に数周分巻き付けられる。この引抜き側キャプスタン25において、内面螺旋溝付管11Rは、両キャプスタン22、25の間の軸心Cに対してキャプスタン25の回転軸と平行な方向にずれて送り出される。
The drawing die 24 is disposed on the axis C <b> 1 so as to pass the
Similarly to the unwinding
この場合も、従動ローラー43は、上記軸心C1(内面螺旋溝付管11Rの走行路)から退避した位置に設けられており、引抜き側キャプスタン25に対して軸心C1(内面螺旋溝付管11Rの走行路)と垂直となるように配置されている。したがって、この引抜き側キャプスタン25とその上流の巻き出し側キャプスタン22との間隔が狭められ、その間での素管11の捻り加工領域が短くなることにより、座屈の発生を効果的に抑制することができる。
Also in this case, the driven
引抜きダイス24は、図4に示すように素管11を挿通させるダイス孔24aを有しており、素管11の外径を減少させる空引きを行う。その引抜きダイス24における縮径率は5〜40%とされる。縮径率が小さ過ぎる場合は引抜きによる効果が乏しく、大きな捻り角を得ることが難しいので、5%以上とするのが好ましい。一方、縮径率が大きくなり過ぎると加工限界で破断を生じ易くなるので、40%以下とするのが好ましい。
As shown in FIG. 4, the drawing die 24 has a
また、この実施形態では、引抜き側キャプスタン25の下流位置に、架台44に支持された第3のキャプスタン27が備えられており、引抜き側キャプスタン25と第3のキャプスタン27との間に第2の引抜きダイス26が設けられている。第3のキャプスタン27はモーター駆動で回転する。この第2の引抜きダイス26は、前段の引抜きダイス24を通過することにより形成された内面螺旋溝付管11Rのスキンパス用に設けられるもので、引抜きによる断面の変化は少なく、表面及び寸法が仕上げ整形されるとともに内面螺旋溝付管11Rの真円度が回復する。
Further, in this embodiment, a
第3のキャプスタン27の構成は前述の他のキャプスタン22、25と同様であり、内面螺旋溝付管11Rは、従動ローラー45との間で複数ターン掛け回すように巻き付けた状態として巻き出される。従動ローラー45が軸心C(内面螺旋溝付管11Rの走行路)から退避するように配置され、第3のキャプスタン27に対して軸心C(内面螺旋溝付管11Rの走行路)に垂直となるように配置されている点は、他の従動ローラー41、43と同様である。
巻き取りドラム29は、内面螺旋溝付管11Rを一定の張力で巻き取るものであり、回転のための駆動部46を備えている。
The configuration of the
The winding
次に、このように構成した製造装置Aを用いて、内面螺旋溝付管11Rを製造する方法について説明する。
予め、押出により、図5に示すように、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝11aが周方向に間隔をおいて形成された素管11を作製する(素管押出工程)。
そして、この素管11を巻き出しドラム21にコイル状に保持しておき、この巻き出しドラム21から巻き出した素管11を巻き出し側キャプスタン22に巻き付けつつ、回転手段23によってフレーム32、38と一体に巻き出しドラム21及び巻き出し側キャプスタン22を軸心C回りに回転させることにより、巻き出し側キャプスタン22から素管11を回転させながら巻き出す(素管巻き出し工程)。
Next, a method of manufacturing the inner spiral grooved
As shown in FIG. 5, a
Then, the
巻き出された素管11を引抜きダイス24に通した後に、引抜き側キャプスタン25に巻き付けることにより、素管11を引抜き加工して縮径する(素管引抜き工程)。この素管引抜き工程により、素管11に捻りが付与され、内面に螺旋溝が形成された内面螺旋溝付管11Rとなる。
この場合、捻りにより素管11には円周接線方向にせん断応力が作用し捻り角が付与されるが、同時に素管11の長手方向には捻りに伴う圧縮応力が作用し、その値が座屈応力を超えた場合に座屈が生じるが、引抜き加工による素管長手方向への引張応力により、圧縮応力を低減できるため、座屈の発生を抑制できる。
The unwound
In this case, torsional stress is applied to the
引抜きダイス24の前後でそれぞれのキャプスタン22、25に素管11あるいは内面螺旋溝付管11Rを巻き付けているので、ドラム巻き出し軸及び最終ドラム巻取り軸と捻りを加える加工域の軸心C1が、巻き出し側キャプスタン22に巻き付けられた素管11の周数分キャプスタン22の回転軸と平行な方向にずれるとともに、前後のキャプスタン22、25に巻き付け拘束されることで、素管11の加工域長さは図4に示すように、巻き出し側キャプスタンのトップの位置から引抜きダイス最終端部の位置までの距離Lと一定に制御が可能となる。加工域の長さが長いほど、座屈応力は小さくなり、その結果、わずかな捻りにおいても座屈を生じやすくなることからキャプスタン22、25の距離を調整しできる限りその距離を短くすることで、大きな捻り角を付与した際にも、座屈の発生を抑制することが出来る。
引抜きダイス24の終端部から引抜き側キャプスタン25の位置が離れすぎると、キャプスタン25に内面螺旋溝付管11Rを巻き付けてはいるものの、その拘束力が弱くなり、引抜きダイス24から内面螺旋溝付管11Rが出た後にも内面螺旋溝付管11Rが回転し、その場合、長手方向で加工域の長さが変化し、長手方向の捻り角がばらつく要因になる。
Since the
If the position of the drawing-
両キャプスタン22、25の間隔を狭くしすぎた場合、引抜きダイス24を支持する架台42にキャプスタン22、25が接触してしまうので、接触しない範囲で狭いのが好ましい。両キャプスタン22、25の径は、100mm以上が好ましい。100mm未満では、それぞれのキャプスタン22、25に巻き付けた際に素管が座屈または偏平するおそれがある。逆に900mm以上にすると前述したようにキャプスタン22、25の距離が広すぎて座屈を生じやすくなる。
なお、内面螺旋溝付管の捻れ角は、巻き出しキャプスタン22の公転速度と素管11の巻き出し速度との関係により定められる。
If the distance between the
The twist angle of the inner spiral grooved tube is determined by the relationship between the revolution speed of the unwinding
この引き抜き加工により形成された内面螺旋溝付管11Rを引抜き側キャプスタン25から巻き出し、第3のキャプスタン27に巻き付けながら、これら両キャプスタン25、27の間で第2の引抜きダイス26に内面螺旋溝付管11Rを挿通することにより、表面を整形する(仕上げ引抜き工程)。素管引抜き工程において内面螺旋溝付管11Rに若干のつぶれ等の変形が生じていた場合でも、この仕上げ引抜き工程を経ることにより、その変形も修正して、所定の真円度の内面螺旋溝付管11Rとすることができる。
最後に内面螺旋溝付管11Rは巻き取りドラム29に巻き付けられる(巻き取り工程)。 巻取りドラム29は、引抜き側キャプスタン25およびキャプスタン27と同期してモーター駆動で回転する。
The inner spiral grooved
Finally, the inner spiral grooved
以上のように、巻き出し側キャプスタン22と引抜き側キャプスタン25との間で一定の張力を付与した状態で素管11を回転させながら引抜き加工することにより、座屈を生じることなく、大きな捻り角の内面螺旋溝付管11Rを製造することができる。特に内部にプラグ等を入れた転造加工を行う必要がないため、予め、押出加工時に素管11の内壁に頂角の小さい高いフィン11bを形成しておくことで、そのフィン11bをつぶすことなく素管11を捻ることができ、スリムフィンタイプの内面螺旋溝付管11Rを製造することができるとともに、加工後、特に管材の内面の洗浄を必要としない。
As described above, by pulling while rotating the
図7は、本発明に係る内面螺旋溝付管を備えた熱交換器80の一例を示す概略図であり、冷媒を通過させるチューブとして内面螺旋溝付管81を蛇行させて設け、この内面螺旋溝付管81の周囲に複数のアルミニウム合金製フィン材82を平行に配設した構造である。内面螺旋溝付管81は、平行に配設したフィン材82を貫通するように設けた複数の透孔を通過するように設けられている。
図7に示す熱交換器80の構造において内面螺旋溝付管81は、フィン材82を直線状に貫通する複数のU字状の主管81Aと、隣接する主管81Aの隣り合う端部開口どうしをU字形のエルボ管81Bで図7(b)に示すように接続してなる。また、フィン材82を貫通している内面螺旋溝付管81の一方の端部側に冷媒の入口部86が形成され、内面螺旋溝付管81の他方の端部側に冷媒の出口部87が形成されることで図7に示す熱交換器80が構成されている。
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a
In the structure of the
図7に示す熱交換器80は、フィン材82のそれぞれに形成した透孔を貫通するように内面螺旋溝付管81を設け、フィン材82の透孔に挿通後、拡管プラグにより内面螺旋溝付管81の外径を押し広げて内面螺旋溝付管81とフィン材82を機械的に一体化することで組み立てられている。
図7に示す熱交換器80に内面螺旋溝付管81を適用することで、熱交換効率の良好な熱交換器80を提供できる。
また、例えば、内面螺旋溝付管11Rの外径が10mm以下と小さく、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる内面螺旋溝付管11Rを用いて熱交換器80を構成すると、小型高性能であり、リサイクル時にフィン材82と内面螺旋溝付管81の分離が不要であって、リサイクル性に優れた熱交換器を提供できる。
A
By applying the inner surface spiral grooved
Further, for example, when the
「実施例1」
外径10mm、内径9.1mm、内面に直線溝が形成された3003アルミニウム合金素管を用いて内面螺旋溝付管の製造を行った。
素管は、外径10mm、内径9.1mmの3003押出まま材を用い、内面の直線溝の数は45個(8°/1山)で、これら直線溝により形成されるフィンの高さが0.28mm、フィンの頂角が10°であるものを用いた。この素管を用いて、引抜きダイスの孔径が7.5mm、縮径率25%、引抜き速度が5m/minの条件で引抜き加工を行った。
"Example 1"
An inner spiral grooved tube was manufactured using a 3003 aluminum alloy element tube having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 9.1 mm, and a straight groove formed on the inner surface.
The raw tube is made of 3003 extruded material with an outer diameter of 10 mm and an inner diameter of 9.1 mm. The number of straight grooves on the inner surface is 45 (8 ° / 1 crest), and the height of the fin formed by these straight grooves is A 0.28 mm fin with a 10 ° apex angle was used. Using this blank, drawing was performed under the conditions of a drawing die hole diameter of 7.5 mm, a diameter reduction rate of 25%, and a drawing speed of 5 m / min.
まず、加工域長さと巻き出し側キャプスタンの公転速度を上げて限界捻り角(座屈を生じないで捻れる最大捻り角)の関係を調べたところ、図8に示す結果となった。
この図8に示されるように、両者の間には相関が認められ、加工域長さが短くなるにつれて限界捻り角の値は指数関数的に増大する傾向を示した。加工域長さ180mmでは座屈に至っておらず、参考データである。
加工域長さを220mmとして上記の条件で作製した素管引抜き工程後の内面螺旋溝付管は、外径が7.5mmとなり、内面に捻り角が30°の螺旋溝が形成されていた。仕上げ引抜き工程後では、第3の引抜きダイスを通すことにより、捻れ角がわずかに小さくなることから、最終的に、外径が7.2mmで、内面螺旋溝の捻り角は28°となった。
また、内面にストレートの溝を設けた外径Φ10、内径Φ9.1の3003アルミニウム合金素管を用いて、加工域長さ220mm、引抜速度5m/minで、巻き出し側キャプスタンの公転速度を変量し、引抜き時の縮径率が限界捻り角(座屈を生じずに捻れる最大捻り角)に及ぼす影響を調べた結果、図9に示す結果となった。
この図9に示されるように、両者の間には相関が認められ、引抜き時の縮径率を大きくするにつれて限界捻り角が大きくなる傾向が認められる。
First, when the relationship between the working zone length and the revolution speed of the unwinding capstan was increased to examine the limit twist angle (maximum twist angle that can be twisted without buckling), the result shown in FIG. 8 was obtained.
As shown in FIG. 8, there was a correlation between the two, and the value of the limit twist angle tended to increase exponentially as the machining zone length became shorter. This is reference data because the processing zone length of 180 mm does not lead to buckling.
The tube with an inner surface spiral groove after the blank tube drawing step produced under the above conditions with a processing zone length of 220 mm had an outer diameter of 7.5 mm and a spiral groove with a twist angle of 30 ° formed on the inner surface. After the finishing drawing process, the twist angle is slightly reduced by passing the third drawing die, so that the outer diameter is 7.2 mm and the twist angle of the inner spiral groove is finally 28 °. .
In addition, using a 3003 aluminum alloy element tube with an outer diameter of Φ10 and an inner diameter of Φ9.1 with straight grooves on the inner surface, the revolving speed of the unwinding side capstan is 220 mm, the drawing speed is 5 m / min. As a result of examining the influence of the diameter reduction ratio at the time of drawing on the limit twist angle (the maximum twist angle that can be twisted without causing buckling), the results shown in FIG. 9 were obtained.
As shown in FIG. 9, there is a correlation between the two, and the tendency that the limit twist angle increases as the diameter reduction ratio at the time of drawing increases is recognized.
次に、内面に直線溝を設けた外径φ=10mm、内径φ=9.1mmの3003アルミニウム合金からなる押出素管を用い、図1に示す装置を用いて引抜き時の捻り角と巻出し側フレームの回転速度の関係を調べた結果、図10に示す結果が得られた。
図10は、加工域長さ220mm、30%リダクションで外径φ7.5mm、内径φ6.6mm、引抜速度10m/minの条件において捻り角と巻き出し側キャプスタン回転速度の関係を示している。
巻出し側フレームの回転速度と捻り角は比例する関係となり、巻出し側フレームの回転速度を変量することにより、捻り角の変量が可能であることが判った。
Next, using an extruded element tube made of 3003 aluminum alloy having a linear groove on the inner surface and an outer diameter φ = 10 mm and an inner diameter φ = 9.1 mm, using the apparatus shown in FIG. As a result of investigating the relationship between the rotational speeds of the side frames, the results shown in FIG. 10 were obtained.
FIG. 10 shows the relationship between the twist angle and the unwinding-side capstan rotation speed under the conditions of a machining area length of 220 mm, 30% reduction, an outer diameter of φ7.5 mm, an inner diameter of φ6.6 mm, and a drawing speed of 10 m / min.
The rotational speed of the unwinding side frame and the twist angle are in a proportional relationship, and it has been found that the twist angle can be changed by changing the rotational speed of the unwinding side frame.
「実施例2」
次に、内面に直線溝を設けた外径φ=10mm、内径φ=9.1mmの3003アルミニウム合金からなる素管を用い、図1に示す装置を用いて、加工域長さ220mm、30%リダクション、引抜速度10m/min、巻き出し側キャプスタンの公転速度180rpmで、外径φ7.5mm、内径φ6.6mmの製造条件にて、20゜の内面螺旋溝を有する長さ778mの内面螺旋溝付管を製造した。その内面螺旋溝付管の一部を長さ5mにわたり、切り出し、切り出した内面螺旋溝付管の長さ方向における捻り角の分布を調べた。その結果を図11に示す。
図11に示す結果から、図1に示す製造装置を用いて形成した内面螺旋溝付管は、長手方向で安定した捻り角の付与ができていた。また、捻れ角のばらつきは、±0.5゜の範囲内に納まっており、極めて優秀な精度で管材の長手方向に均一な捻り角を付与できていることが判った。
"Example 2"
Next, using a device tube made of 3003 aluminum alloy having an outer diameter φ = 10 mm and an inner diameter φ = 9.1 mm provided with a straight groove on the inner surface, the processing area length 220 mm, 30% using the apparatus shown in FIG. Reduction, pulling speed 10 m / min, unwinding side capstan revolution speed 180 rpm, outer diameter φ7.5 mm, inner diameter φ6.6 mm, inner diameter spiral groove of 20 ° inner diameter groove of 778 m A tube was manufactured. A part of the inner spiral grooved tube was cut out over a length of 5 m, and the twist angle distribution in the length direction of the cut inner spiral grooved tube was examined. The result is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 11, the inner spiral grooved tube formed using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 was able to give a stable twist angle in the longitudinal direction. Further, the variation in torsion angle was within a range of ± 0.5 °, and it was found that a uniform torsion angle could be imparted in the longitudinal direction of the pipe material with extremely excellent accuracy.
「実施例3」
次に、内面に直線溝を設けた外径φ=10mm、内径φ=9.0mmの3003アルミニウム合金からなる押出素管を用い、図1に示す装置を用いて25゜の内面螺旋溝を有する長さ778mの内面螺旋溝付管を製造した。この製造は、引抜きリダクション30%、加工域長220mm、外形φ7mmの捻り管を引抜速度10m/min、巻き出し側キャプスタンの公転速度250rpmの条件で作成した。
長さ778mの内面螺旋溝付管について、加工開始位置から、長さ方向に10m、195m、389m、584m、775mの各位置において捻り角(゜)、外径(mm)、底肉厚(mm)、フィン高さ(mm)、フィン頂幅(mm)、フィン頂角(゜)を測定した結果を以下の表1に示す。
フィン頂角とは、図12に示す等脚台形状のフィンにおいて、左右の斜辺がなす角度であり、フィン頂幅とはフィン頂部分の幅である。フィン高さはフィン底部からフィン頂部までの高さとした。
底肉厚とは、図13に示すように螺旋溝11dの部分に相当する内面螺旋溝付管11Rの肉厚を示す。なお、内面螺旋溝付管11Rは断面円形のため、正確には図13に示すようにフィン11cの底辺の中央点とフィン11cの頂辺の中央点どうしを結ぶ高さtとして計測している。
また、得られた内面螺旋溝付管のそれぞれの測定位置の部分から長さ140mmにわたり管を切り出し、切り出した管をそのまま試験片として用い、TS(引張り強さ)、YS(耐力)、EL(伸び)を測定した。
"Example 3"
Next, an extruded element tube made of 3003 aluminum alloy having an outer diameter φ = 10 mm and an inner diameter φ = 9.0 mm with a linear groove on the inner surface is used, and an inner spiral groove of 25 ° is formed using the apparatus shown in FIG. An internally spiral grooved tube having a length of 778 m was manufactured. In this production, a twisted tube having a drawing reduction of 30%, a processing zone length of 220 mm, and an outer diameter of 7 mm was prepared under the conditions of a drawing speed of 10 m / min and a revolution speed of the unwinding side capstan of 250 rpm.
For the internal spiral grooved tube having a length of 778 m, the twist angle (°), outer diameter (mm), bottom wall thickness (mm) at each position of 10 m, 195 m, 389 m, 584 m, and 775 m in the length direction from the processing start position. ), Fin height (mm), fin apex width (mm), and fin apex angle (°) are shown in Table 1 below.
The fin apex angle is an angle formed by the left and right hypotenuses in the isosceles trapezoidal fin shown in FIG. 12, and the fin apex width is the width of the fin apex portion. The fin height was the height from the fin bottom to the fin top.
The bottom wall thickness indicates the wall thickness of the inner spiral grooved
In addition, a tube was cut out from each measurement position portion of the obtained inner surface spiral grooved tube over a length of 140 mm, and the cut-out tube was used as a test piece as it was, and TS (tensile strength), YS (yield strength), EL ( Elongation) was measured.
表1に示す試験結果から、図1に示す装置で製造した内面螺旋溝付管は約778mの長さの内面螺旋溝付管であっても、その長さ方向に均一な捻り角、外径、底肉厚、フィン高さ、フィン頂幅、フィン頂角を示すことが明らかである。捻り角については、目標の角度25゜に対し、±0.5゜の範囲内に納まっていた。
また、得られた内面螺旋溝付管は長さ方向についてTS、YS、ELのばらつきも小さく、均一に加工されていることが判る。
From the test results shown in Table 1, even if the inner spiral grooved tube manufactured by the apparatus shown in FIG. 1 is an inner spiral grooved tube having a length of about 778 m, the twist angle and outer diameter are uniform in the length direction. It is clear that the bottom wall thickness, fin height, fin apex width and fin apex angle are shown. The twist angle was within a range of ± 0.5 ° with respect to the target angle of 25 °.
Further, it can be seen that the obtained internally spiral grooved tube has a small variation in TS, YS, and EL in the length direction and is uniformly processed.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、また、材料に関しても特にアルミニウム合金に限定したものでは無く、銅合金等にも使用可能で、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the material is not particularly limited to an aluminum alloy, and can be used for a copper alloy or the like, and various kinds of materials can be used without departing from the spirit of the present invention. It is possible to make changes.
A 内面螺旋溝付管の製造装置
11 素管
11a 直線溝
11b フィン
11R 内面螺旋溝付管
21 ドラム(巻き出し側ドラム)
21a 巻軸
22 巻き出し側キャプスタン
23 回転手段
24 引抜きダイス
24a ダイス孔
25 引抜き側キャプスタン
26 第2の引抜きダイス
27 第3のキャプスタン
29 巻き取りドラム
31 ガイドプーリ
32 フレーム(第1フレーム)
38 第2フレーム
C 軸心(回転手段の軸心)
C1 軸心(加工域の軸心)
A
38 Second Frame C Axis (Axis of Rotating Means)
C1 axis (axis of machining area)
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