JP3499282B2 - 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 - Google Patents
口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法Info
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- JP3499282B2 JP3499282B2 JP06091394A JP6091394A JP3499282B2 JP 3499282 B2 JP3499282 B2 JP 3499282B2 JP 06091394 A JP06091394 A JP 06091394A JP 6091394 A JP6091394 A JP 6091394A JP 3499282 B2 JP3499282 B2 JP 3499282B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、開口部端面や切断端面
に発生しがちな口開き,口閉じ等の変形を抑制したオー
バル管を製造する方法に関する。
に発生しがちな口開き,口閉じ等の変形を抑制したオー
バル管を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属異形管の製造法として、金属円筒管
を所定形状に成形するロール成形法がある。得られた金
属異形管は、軸方向に対し垂直に切断され、製品長さと
なる。切断された金属異形管は、開口部の切断面形状が
設計形状に比較して閉じたり開いたりすることがある。
切断面形状の開き又は閉じは、切断面において残留応力
が解放され、この残留応力により切断面形状が変化する
ことが原因である。
を所定形状に成形するロール成形法がある。得られた金
属異形管は、軸方向に対し垂直に切断され、製品長さと
なる。切断された金属異形管は、開口部の切断面形状が
設計形状に比較して閉じたり開いたりすることがある。
切断面形状の開き又は閉じは、切断面において残留応力
が解放され、この残留応力により切断面形状が変化する
ことが原因である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】切断面に生じがちな口
開き,口閉じ等の変形は、平板を折り曲げる方法で金属
異形管を製造することによって防止される。この方法
は、矩形管等の平面部をもつ異形管に適用可能である
が、全面が曲面で構成されるオーバル管には不向きであ
る。また、異形管製造工程がバッチ式になることから、
生産性も低い。そのため、図1(a)に示すように管幅
Wに対して管高さHが小さいオーバル管1では、切断面
に口開き・口閉じ変形が発生し易い。一般的には、管幅
方向に口閉じ変形δWが、管高さ方向に口開き変形δH
が発生する。この種の変形は、オーバル管1を所定寸法
に切断した後、開口端面を切断後に矯正することによっ
て解消している。切断後の矯正は、工数の増加を招き、
生産性を低下させる。また、切断面に生じる変形も、管
材の材質,肉厚,断面形状等の影響を受け、不規則なも
のである。
開き,口閉じ等の変形は、平板を折り曲げる方法で金属
異形管を製造することによって防止される。この方法
は、矩形管等の平面部をもつ異形管に適用可能である
が、全面が曲面で構成されるオーバル管には不向きであ
る。また、異形管製造工程がバッチ式になることから、
生産性も低い。そのため、図1(a)に示すように管幅
Wに対して管高さHが小さいオーバル管1では、切断面
に口開き・口閉じ変形が発生し易い。一般的には、管幅
方向に口閉じ変形δWが、管高さ方向に口開き変形δH
が発生する。この種の変形は、オーバル管1を所定寸法
に切断した後、開口端面を切断後に矯正することによっ
て解消している。切断後の矯正は、工数の増加を招き、
生産性を低下させる。また、切断面に生じる変形も、管
材の材質,肉厚,断面形状等の影響を受け、不規則なも
のである。
【0004】不規則且つ複雑に変形した端面を個々のオ
ーバル管ごとに矯正しようとすると、能率の悪い手作業
に頼らざるを得ない。この点、切断によっても開口端面
に口開き,口閉じ等の変形が生じないロール成形方法が
望まれる。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、ロール成形によりオーバル管を製造
する際、一旦付与した過度の歪みを解放して目標形状に
成形することにより、切断端面に口開き・口閉じ変形が
発生しない形状精度の良好なオーバル管を得ることを目
的とする。
ーバル管ごとに矯正しようとすると、能率の悪い手作業
に頼らざるを得ない。この点、切断によっても開口端面
に口開き,口閉じ等の変形が生じないロール成形方法が
望まれる。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、ロール成形によりオーバル管を製造
する際、一旦付与した過度の歪みを解放して目標形状に
成形することにより、切断端面に口開き・口閉じ変形が
発生しない形状精度の良好なオーバル管を得ることを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のオーバル管成形
方法は、その目的を達成するため、複数の成形スタンド
で円筒状の素管をロール成形してオーバル管を製造する
際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素管を過度
に扁平化した後、最終成形スタンドで目標形状のオーバ
ル管に成形することを特徴とする。最終成形スタンド直
前の成形スタンドにおける過剰な扁平化では、製造しよ
うとするオーバル管の目標管幅をW,目標管高さをHと
するとき、次式(1)で表される過剰扁平値Xを5〜4
0の範囲に維持することが好ましい。 X=(δW/W+δH/H)/2×100 ・・・・(1) ただし、δW及びδHは、過剰扁平による管幅W及び管
高さHの変化で、共に常に正とする。δW/W及びδH
/Hは、扁平率をそれぞれ幅方向及び高さ方向で表した
ものであり、本発明ではこれらの平均を百分率表示した
パラメータXで扁平率Xを定義した。
方法は、その目的を達成するため、複数の成形スタンド
で円筒状の素管をロール成形してオーバル管を製造する
際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素管を過度
に扁平化した後、最終成形スタンドで目標形状のオーバ
ル管に成形することを特徴とする。最終成形スタンド直
前の成形スタンドにおける過剰な扁平化では、製造しよ
うとするオーバル管の目標管幅をW,目標管高さをHと
するとき、次式(1)で表される過剰扁平値Xを5〜4
0の範囲に維持することが好ましい。 X=(δW/W+δH/H)/2×100 ・・・・(1) ただし、δW及びδHは、過剰扁平による管幅W及び管
高さHの変化で、共に常に正とする。δW/W及びδH
/Hは、扁平率をそれぞれ幅方向及び高さ方向で表した
ものであり、本発明ではこれらの平均を百分率表示した
パラメータXで扁平率Xを定義した。
【0006】
【作用】ロール成形法で金属円筒管をオーバル管に成形
するとき、軸方向に垂直な面及び平行な面内で曲げ,曲
げ戻し等の変形を受ける。また、三次元の捩り変形も発
生する。得られたオーバル管の内部には、これらの変形
に起因した応力が残留する。残留応力によって発生する
内力の総和は、オーバル管に何らかの外力を加えない限
りゼロである。このオーバル管を軸方向に垂直な面で切
断し、新たな自由表面を形成すると、外力がゼロである
にも拘らず内力はゼロにならず、切断面に力の不釣り合
いが生じる。その結果、オーバル管は、内力がゼロとな
るように切断面近傍で変形する。種々の応力のうち主と
して切断面変形を引き起こす要因となるものは、軸方向
の曲げ・曲げ戻しによる軸方向に平行な面内の応力であ
る。いま、図6のように送り方向をX,幅方向をY,板
厚方向をZとする。このとき、X方向応力σX の外面と
内面の差ΔσX が口開き又は口閉じの変形を引き起こ
す。図6において、YZ面に沿って切断すると、Y方向
からみたXZ面の変形は、図7(a),Z方向からみた
XY面の変形は図7(b)のようになる。
するとき、軸方向に垂直な面及び平行な面内で曲げ,曲
げ戻し等の変形を受ける。また、三次元の捩り変形も発
生する。得られたオーバル管の内部には、これらの変形
に起因した応力が残留する。残留応力によって発生する
内力の総和は、オーバル管に何らかの外力を加えない限
りゼロである。このオーバル管を軸方向に垂直な面で切
断し、新たな自由表面を形成すると、外力がゼロである
にも拘らず内力はゼロにならず、切断面に力の不釣り合
いが生じる。その結果、オーバル管は、内力がゼロとな
るように切断面近傍で変形する。種々の応力のうち主と
して切断面変形を引き起こす要因となるものは、軸方向
の曲げ・曲げ戻しによる軸方向に平行な面内の応力であ
る。いま、図6のように送り方向をX,幅方向をY,板
厚方向をZとする。このとき、X方向応力σX の外面と
内面の差ΔσX が口開き又は口閉じの変形を引き起こ
す。図6において、YZ面に沿って切断すると、Y方向
からみたXZ面の変形は、図7(a),Z方向からみた
XY面の変形は図7(b)のようになる。
【0007】切断面変形を防止するには、残留している
応力を取り除く必要がある。本発明は、一旦図8のよう
に目的形状よりも過剰に扁平化し(Z方向に圧下を加
え)、その後に目的形状に戻す(Y方向に圧下を加え
る)手法によって問題を解決するものである。簡単なモ
デルとして、薄板の短軸引張り試験を考えると、図9に
おいてすでに引張りが付与された状態を示す点P1 (ε
1 ,σ1 )は、更なる引張りを付与されると点P2 (ε
2 ,σ2 )に至る。引き続き元の歪み状態まで戻すと、
今度は点P1 (ε1 ,σ1 )ではなく、点P3 (ε1 ,
σ3 )に来る。点P1 と点P3は、同じ歪みの値ε1 を
とりながら、応力の値が異なり、点P3 の応力σ3 は点
P1 の応力σ1 に比較して小さいものとなる。このと
き、点P2 の位置によって、すなわち過剰に付与する引
張りの大きさによって、点P3 の応力σ3 は正にも負に
もなる。こうした現象は、圧縮側でも同様で、過剰に付
与する圧縮の大きさによって最終的な応力の値をコント
ロールできる。
応力を取り除く必要がある。本発明は、一旦図8のよう
に目的形状よりも過剰に扁平化し(Z方向に圧下を加
え)、その後に目的形状に戻す(Y方向に圧下を加え
る)手法によって問題を解決するものである。簡単なモ
デルとして、薄板の短軸引張り試験を考えると、図9に
おいてすでに引張りが付与された状態を示す点P1 (ε
1 ,σ1 )は、更なる引張りを付与されると点P2 (ε
2 ,σ2 )に至る。引き続き元の歪み状態まで戻すと、
今度は点P1 (ε1 ,σ1 )ではなく、点P3 (ε1 ,
σ3 )に来る。点P1 と点P3は、同じ歪みの値ε1 を
とりながら、応力の値が異なり、点P3 の応力σ3 は点
P1 の応力σ1 に比較して小さいものとなる。このと
き、点P2 の位置によって、すなわち過剰に付与する引
張りの大きさによって、点P3 の応力σ3 は正にも負に
もなる。こうした現象は、圧縮側でも同様で、過剰に付
与する圧縮の大きさによって最終的な応力の値をコント
ロールできる。
【0008】パイプの場合は、過剰に付与する扁平量に
よって残留する応力σx をコントロールすることができ
る。扁平が足りない場合にXZ面の変形は図10(a)
のように、扁平が大きい場合に図10(b)のように、
適正な扁平の場合に図10(c)のようになる。本発明
で製造されるオーバル管としては、図1に示すように管
幅Wに比較して管高さHが小さいものである限り、種々
の曲率で湾曲した曲面をもつことができる。たとえば、
管幅方向側を曲率一定の円弧とし、この円弧に連続する
小さな曲率の円弧で管高さ方向周面を形成しても良い。
また、円弧に限らず、楕円曲面や曲率が連続して変わる
曲面等で、オーバル管の周面形状を構成することも可能
である。目標形状のオーバル管は、たとえば図2に示し
た2スタンドのロール成形装置で製造される。このロー
ル成形装置10は、第1スタンド11及び第2スタンド
12を備えており、円筒状の素管130 が油圧シリンダ
14によって各スタンドに押し込まれる。
よって残留する応力σx をコントロールすることができ
る。扁平が足りない場合にXZ面の変形は図10(a)
のように、扁平が大きい場合に図10(b)のように、
適正な扁平の場合に図10(c)のようになる。本発明
で製造されるオーバル管としては、図1に示すように管
幅Wに比較して管高さHが小さいものである限り、種々
の曲率で湾曲した曲面をもつことができる。たとえば、
管幅方向側を曲率一定の円弧とし、この円弧に連続する
小さな曲率の円弧で管高さ方向周面を形成しても良い。
また、円弧に限らず、楕円曲面や曲率が連続して変わる
曲面等で、オーバル管の周面形状を構成することも可能
である。目標形状のオーバル管は、たとえば図2に示し
た2スタンドのロール成形装置で製造される。このロー
ル成形装置10は、第1スタンド11及び第2スタンド
12を備えており、円筒状の素管130 が油圧シリンダ
14によって各スタンドに押し込まれる。
【0009】第1スタンド11は、図3(a)に示すよ
うに上ロール11u ,下ロール11d ,右ロール11r
及び左ロール11l を組み合わせ、ロール11u 〜11
l で囲まれた内部を成形空間11s としている。上ロー
ル11u 及び下ロール11dには、大きな曲率半径の凹
クラウンが付けられたロールが使用される。右ロール1
1r 及び左ロール11l には、周面中央部に小さな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。第
1スタンド11に押し込まれた素管130 は、ロール1
1u 〜11l によって成形空間11s に対応した形状に
成形される。第1スタンド11で成形された中間材13
1 は、目標形状に比較して過度に扁平化されている。こ
の扁平化により、大半の加工歪みが永久変形となって除
去され、中間材131 に残留する歪みは少なくなる。
うに上ロール11u ,下ロール11d ,右ロール11r
及び左ロール11l を組み合わせ、ロール11u 〜11
l で囲まれた内部を成形空間11s としている。上ロー
ル11u 及び下ロール11dには、大きな曲率半径の凹
クラウンが付けられたロールが使用される。右ロール1
1r 及び左ロール11l には、周面中央部に小さな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。第
1スタンド11に押し込まれた素管130 は、ロール1
1u 〜11l によって成形空間11s に対応した形状に
成形される。第1スタンド11で成形された中間材13
1 は、目標形状に比較して過度に扁平化されている。こ
の扁平化により、大半の加工歪みが永久変形となって除
去され、中間材131 に残留する歪みは少なくなる。
【0010】中管材131 は、次いで最終スタンド12
で目標形状に成形される。最終スタンド12は、図3
(b)に示すように上ロール12u ,下ロール12d ,
右ロール12r 及び左ロール12l を組み合わせ、ロー
ル12u 〜12l で囲まれた内部を成形空間12s とし
ている。上ロール11u 及び下ロール11d には、第1
スタンド11の上下ロール11u ,11d よりも小さな
曲率半径の凹クラウンが付けられたロールが使用され
る。右ロール12r 及び左ロール12l には、第1スタ
ンド11の左右ロール11r ,11l よりも大きな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。過
度に扁平化された中間材131 が成形空間12s を通過
するとき、ロール12u 〜12l によって若干押し開か
れ、最終形状をもったオーバル管132 となる。最終オ
ーバル管132 は、一旦過度に扁平化した中間材131
を押し開いて成形したものであるから、残留する引張り
歪みや圧縮歪み等が逆方向の変形によって低減され、切
断面に口閉じ,口開き等の変形を発生させることがな
い。
で目標形状に成形される。最終スタンド12は、図3
(b)に示すように上ロール12u ,下ロール12d ,
右ロール12r 及び左ロール12l を組み合わせ、ロー
ル12u 〜12l で囲まれた内部を成形空間12s とし
ている。上ロール11u 及び下ロール11d には、第1
スタンド11の上下ロール11u ,11d よりも小さな
曲率半径の凹クラウンが付けられたロールが使用され
る。右ロール12r 及び左ロール12l には、第1スタ
ンド11の左右ロール11r ,11l よりも大きな曲率
半径の円周状凹部が形成されたロールが使用される。過
度に扁平化された中間材131 が成形空間12s を通過
するとき、ロール12u 〜12l によって若干押し開か
れ、最終形状をもったオーバル管132 となる。最終オ
ーバル管132 は、一旦過度に扁平化した中間材131
を押し開いて成形したものであるから、残留する引張り
歪みや圧縮歪み等が逆方向の変形によって低減され、切
断面に口閉じ,口開き等の変形を発生させることがな
い。
【0011】このように、第2スタンド12の前段に当
る第1スタンド11で過度の扁平化を施すことにより、
最終オーバル管132 に残留する歪みが減少され、形状
精度の良好な製品が得られる。このとき、第1スタンド
11では、前掲した式(1)で表される過剰扁平値Xが
5〜40の範囲に維持されるように扁平化の度合いを設
定することが好ましい。過剰扁平値Xの範囲は、本発明
者等が実験的に求めた式であるが、X=5〜40の条件
下でロール成形することにより、最終オーバル管132
における口開き・口閉じ変形が解消される。基本的に過
剰扁平値Xが小さいときには、管高さ側に口開き変形が
生じ易いことから、過剰扁平値Xを5以上にすることが
好ましい。逆に過剰扁平値Xが大きいと管高さ側に口閉
じ変形が生じ易く、40を超える過剰扁平値Xでは扁平
が大きすぎて最終的に目的形状が得られない。更に切断
面変形量が1%以下のような要求精度の厳しいものにつ
いては、過剰扁平値Xを15〜30の範囲に設定するこ
とが好ましい。
る第1スタンド11で過度の扁平化を施すことにより、
最終オーバル管132 に残留する歪みが減少され、形状
精度の良好な製品が得られる。このとき、第1スタンド
11では、前掲した式(1)で表される過剰扁平値Xが
5〜40の範囲に維持されるように扁平化の度合いを設
定することが好ましい。過剰扁平値Xの範囲は、本発明
者等が実験的に求めた式であるが、X=5〜40の条件
下でロール成形することにより、最終オーバル管132
における口開き・口閉じ変形が解消される。基本的に過
剰扁平値Xが小さいときには、管高さ側に口開き変形が
生じ易いことから、過剰扁平値Xを5以上にすることが
好ましい。逆に過剰扁平値Xが大きいと管高さ側に口閉
じ変形が生じ易く、40を超える過剰扁平値Xでは扁平
が大きすぎて最終的に目的形状が得られない。更に切断
面変形量が1%以下のような要求精度の厳しいものにつ
いては、過剰扁平値Xを15〜30の範囲に設定するこ
とが好ましい。
【0012】オーバル管は、2スタンドのロール成形機
に代え、多数のスタンドを持つロール成形機で製造する
こともできる。たとえば、4スタンドのロール成形機を
図4(a)に示す。このロール成形機20は、第1〜4
スタンド21〜24を備え、素管25が油圧シリンダ2
6により各スタンド21〜24に押し込まれる。各スタ
ンド21〜24は、それぞれ図4(b)〜(e)に示す
ように上ロール21u 〜24u ,下ロール21d 〜24
d ,右ロール21r 〜24r 及び左ロール21l 〜24
l を備えている。素管250 は、中間材251 〜253
を経て最終オーバル管254 に成形される。第2スタン
ド22の中間材252 を、最終オーバル管254 と同じ
形状に成形しても良い。第3スタンド23で過度に扁平
化した中間材253 に成形した後、最終の第4スタンド
24で中間材253 を押し開く。この場合にも、式
(1)で定義される過剰扁平値Xを5〜40の範囲に維
持した条件下で第3スタンド23のロール成形を行うこ
とにより、最終オーバル管132 における口開き・口閉
じ変形が解消される。
に代え、多数のスタンドを持つロール成形機で製造する
こともできる。たとえば、4スタンドのロール成形機を
図4(a)に示す。このロール成形機20は、第1〜4
スタンド21〜24を備え、素管25が油圧シリンダ2
6により各スタンド21〜24に押し込まれる。各スタ
ンド21〜24は、それぞれ図4(b)〜(e)に示す
ように上ロール21u 〜24u ,下ロール21d 〜24
d ,右ロール21r 〜24r 及び左ロール21l 〜24
l を備えている。素管250 は、中間材251 〜253
を経て最終オーバル管254 に成形される。第2スタン
ド22の中間材252 を、最終オーバル管254 と同じ
形状に成形しても良い。第3スタンド23で過度に扁平
化した中間材253 に成形した後、最終の第4スタンド
24で中間材253 を押し開く。この場合にも、式
(1)で定義される過剰扁平値Xを5〜40の範囲に維
持した条件下で第3スタンド23のロール成形を行うこ
とにより、最終オーバル管132 における口開き・口閉
じ変形が解消される。
【0013】
実施例1:素管として、外径50mm及び肉厚1.0m
mのステンレス鋼溶接管を使用し、図2に示した2スタ
ンドのロール成形機10でオーバル管を製造した。円筒
状の素管130 を2スタンドのロール成形機10にセッ
トし、油圧シリンダ14によって素管130 を後方から
3m/分の速度で押し込んだ。前方には、過剰扁平を与
える成形スタンド11及び目的形状を与える成形スタン
ド12が配置されており、これによって素管130 が変
形して最終オーバル管132 となる。過剰扁平を与える
ための第1スタンド11は、図3(a)に示す4本のロ
ール11u ,11d ,11r ,11l を組み合わせてい
る。これらのロールで区画された成形空間11s の断面
は、上下左右が線対称で曲率半径が96.76mm及び
7.15mmの円弧の組合せによって形成されている。
ただし、第1成形スタンド11の使い方としては、後述
のように上下ロール11u ,11d や左右ロール11
r ,11l の間隔を変えて実験したため、実際には4本
のロールで形成されるカリバーが連続せず、中間材13
1 はロールに密着した形状とはならなかった。
mのステンレス鋼溶接管を使用し、図2に示した2スタ
ンドのロール成形機10でオーバル管を製造した。円筒
状の素管130 を2スタンドのロール成形機10にセッ
トし、油圧シリンダ14によって素管130 を後方から
3m/分の速度で押し込んだ。前方には、過剰扁平を与
える成形スタンド11及び目的形状を与える成形スタン
ド12が配置されており、これによって素管130 が変
形して最終オーバル管132 となる。過剰扁平を与える
ための第1スタンド11は、図3(a)に示す4本のロ
ール11u ,11d ,11r ,11l を組み合わせてい
る。これらのロールで区画された成形空間11s の断面
は、上下左右が線対称で曲率半径が96.76mm及び
7.15mmの円弧の組合せによって形成されている。
ただし、第1成形スタンド11の使い方としては、後述
のように上下ロール11u ,11d や左右ロール11
r ,11l の間隔を変えて実験したため、実際には4本
のロールで形成されるカリバーが連続せず、中間材13
1 はロールに密着した形状とはならなかった。
【0014】一方、目的形状を得るための第2スタンド
12は、図3(b)に示す4本のロール12u ,12
d ,12r ,12l を組み合わせている。これらのロー
ルで区画された成形空間12s の断面は、上下左右が線
対称で曲率半径が56.86.76mm及び8.66m
mの円弧の組合せによって形成されている。第2成形ス
タンド12によって得られる最終オーバル管132 は、
ロールに密着しているため、ロールカリバーと同一の断
面形状をもっていた。本実施例では、過剰扁平値Xと切
断面変形量との関係を知るために過剰扁平値Xを6水準
に変えた。過剰扁平値Xを変える手段としては、本来な
ら過剰扁平値Xに応じて実験条件の数だけ第1成形スタ
ンド11のロールを用意することが必要であるが、ここ
では簡単にするために向かい合うロールを近付けたり、
遠ざけることによって過剰扁平値Xを変更した。すなわ
ち、過剰扁平値Xを大きくするときには上下ロール11
u ,11d を近付けて左右ロール11r ,11l を遠ざ
け、逆に過剰扁平値Xを小さくするときには上下ロール
11u ,11d を遠ざけ左右ロール11r ,11l を近
付けた。このようにしてオーバル管を製造した後、δH
及びδWによって切断面変形量を評価して図5を得た。
この条件では過剰扁平値Xが22になると、切断面変形
量が0となることが判った。
12は、図3(b)に示す4本のロール12u ,12
d ,12r ,12l を組み合わせている。これらのロー
ルで区画された成形空間12s の断面は、上下左右が線
対称で曲率半径が56.86.76mm及び8.66m
mの円弧の組合せによって形成されている。第2成形ス
タンド12によって得られる最終オーバル管132 は、
ロールに密着しているため、ロールカリバーと同一の断
面形状をもっていた。本実施例では、過剰扁平値Xと切
断面変形量との関係を知るために過剰扁平値Xを6水準
に変えた。過剰扁平値Xを変える手段としては、本来な
ら過剰扁平値Xに応じて実験条件の数だけ第1成形スタ
ンド11のロールを用意することが必要であるが、ここ
では簡単にするために向かい合うロールを近付けたり、
遠ざけることによって過剰扁平値Xを変更した。すなわ
ち、過剰扁平値Xを大きくするときには上下ロール11
u ,11d を近付けて左右ロール11r ,11l を遠ざ
け、逆に過剰扁平値Xを小さくするときには上下ロール
11u ,11d を遠ざけ左右ロール11r ,11l を近
付けた。このようにしてオーバル管を製造した後、δH
及びδWによって切断面変形量を評価して図5を得た。
この条件では過剰扁平値Xが22になると、切断面変形
量が0となることが判った。
【0015】実施例2:次に、図4に示すように4つの
成形スタンド21〜24を備えたロール成形機20を使
用した。前方に配置した成形スタンド21〜24のう
ち、第1成形スタンド21及び第2成形スタンド22は
目的形状を得るための成形スタンドである。ただし、こ
のままでは切断面変形が発生するため、一旦第3成形ス
タンド23で過剰扁平を付与し、その後に再度第4成形
スタンド24で目的形状を得る。すなわち、本実施例で
は、途中段階で一旦目的形状に成形した後で、過剰扁平
を与えている。円筒状の素管250 としてステンレス鋼
溶接管をロール成形機20にセットし、油圧シリンダ2
6で素管250 を後方から速度3m/分で押し込んだ。
図4の(b)から(e)に、それぞれ第1〜4成形スタ
ンド21〜24に使用したロールの形状を示す。
成形スタンド21〜24を備えたロール成形機20を使
用した。前方に配置した成形スタンド21〜24のう
ち、第1成形スタンド21及び第2成形スタンド22は
目的形状を得るための成形スタンドである。ただし、こ
のままでは切断面変形が発生するため、一旦第3成形ス
タンド23で過剰扁平を付与し、その後に再度第4成形
スタンド24で目的形状を得る。すなわち、本実施例で
は、途中段階で一旦目的形状に成形した後で、過剰扁平
を与えている。円筒状の素管250 としてステンレス鋼
溶接管をロール成形機20にセットし、油圧シリンダ2
6で素管250 を後方から速度3m/分で押し込んだ。
図4の(b)から(e)に、それぞれ第1〜4成形スタ
ンド21〜24に使用したロールの形状を示す。
【0016】第1成形スタンド21のロール21u ,2
1d ,21r ,21l で形成される曲面は、曲率半径が
52.24mm及び11.03mmの円弧を組み合わせ
た形状になっている。第2成形スタンド22のロール2
2u ,22d ,22r ,22l は、第4成形スタンド2
4のロール24u ,24d ,24r ,24l と同一であ
り、何れも目的形状に一致している。過剰扁平を付与す
る第3成形スタンド23のロール23u ,23d ,23
r ,23l は、実施例1で使用したロール11u ,11
d ,11r ,11l と同一である。第1,第2及び第4
段階で得られるパイプの断面形状251 ,252 ,25
4は、ロールに密着するためロールカリバーと同一形状
になる。第3段階では過剰扁平値Xを変えるために上下
ロール23u ,23d や左右ロール23r ,23lの間
隙を変えたことから、4本のロールが連続した形状とは
ならず、成形されたパイプの断面形状253 は、ロール
23u ,23d ,23r ,23l のカリバーになじまな
い。このようにして素管250 をロール成形して得られ
たオーバル管254 の切断面変形量を調査したところ、
実施例1と同様に過剰扁平値Xが22のとき切断面変形
が消滅していた。
1d ,21r ,21l で形成される曲面は、曲率半径が
52.24mm及び11.03mmの円弧を組み合わせ
た形状になっている。第2成形スタンド22のロール2
2u ,22d ,22r ,22l は、第4成形スタンド2
4のロール24u ,24d ,24r ,24l と同一であ
り、何れも目的形状に一致している。過剰扁平を付与す
る第3成形スタンド23のロール23u ,23d ,23
r ,23l は、実施例1で使用したロール11u ,11
d ,11r ,11l と同一である。第1,第2及び第4
段階で得られるパイプの断面形状251 ,252 ,25
4は、ロールに密着するためロールカリバーと同一形状
になる。第3段階では過剰扁平値Xを変えるために上下
ロール23u ,23d や左右ロール23r ,23lの間
隙を変えたことから、4本のロールが連続した形状とは
ならず、成形されたパイプの断面形状253 は、ロール
23u ,23d ,23r ,23l のカリバーになじまな
い。このようにして素管250 をロール成形して得られ
たオーバル管254 の切断面変形量を調査したところ、
実施例1と同様に過剰扁平値Xが22のとき切断面変形
が消滅していた。
【0017】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、多段のロール成形機で円筒状素管からオーバル管を
製造する際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素
管を過度に扁平化することにより、加工歪みを素管の永
久変形として吸収し、最終スタンドに送り込まれる素管
の残留歪みを抑制している。そして、最終スタンドで若
干押し広げる方向にロール成形することにより、残留歪
みが解放され、切断面に口開き・口閉じ変形を生じない
オーバル管が得られる。
は、多段のロール成形機で円筒状素管からオーバル管を
製造する際、最終成形スタンド直前の成形スタンドで素
管を過度に扁平化することにより、加工歪みを素管の永
久変形として吸収し、最終スタンドに送り込まれる素管
の残留歪みを抑制している。そして、最終スタンドで若
干押し広げる方向にロール成形することにより、残留歪
みが解放され、切断面に口開き・口閉じ変形を生じない
オーバル管が得られる。
【図1】 オーバル管(a)及びその切断面に発生する
口開き・口閉じ変形(b)
口開き・口閉じ変形(b)
【図2】 2スタンドのロール成形機
【図3】 同成形機における第1スタンド(a)及び第
2スタンド(b)の成形ロール
2スタンド(b)の成形ロール
【図4】 4スタンドのロール成形機(a)及び第1〜
4スタンド(b)〜(e)の成形ロール
4スタンド(b)〜(e)の成形ロール
【図5】 オーバル管切断面の変形量に与える過剰扁平
値の影響
値の影響
【図6】 成形用素管に対する座標軸の取り方
【図7】 切断面の口開き・口閉じ変形
【図8】 本発明に従って切断面の変形を防止するステ
ップ
ップ
【図9】 短軸引張り試験における応力及び歪みの変化
【図10】 過剰扁平量に応じた切断面変形の相違
1:オーバル管 δH:口開き変形
δW:口閉じ変形 10:2スタンドのロール成形機 11,12:成形スタンド 11u ,12u :上ロー
ル 11d ,12d :下ロール 11r ,12r :右ロー
ル 11l ,12l :左ロール 130 :円筒状の素管
131 :中間材 132 :最終オーバル管 14:油圧シリンダ 20:4スタンドのロール成形機 21〜24:成形スタンド 21u 〜24u :上ロー
ル 21d 〜24d :下ロール 21r 〜24r :右ロー
ル 21l 〜24l :左ロール 250 :円筒状の素管 251 ,252 :中間材 253 :過度に扁平化し
た中間材 254 最終オーバル管 26:油圧シリンダ
δW:口閉じ変形 10:2スタンドのロール成形機 11,12:成形スタンド 11u ,12u :上ロー
ル 11d ,12d :下ロール 11r ,12r :右ロー
ル 11l ,12l :左ロール 130 :円筒状の素管
131 :中間材 132 :最終オーバル管 14:油圧シリンダ 20:4スタンドのロール成形機 21〜24:成形スタンド 21u 〜24u :上ロー
ル 21d 〜24d :下ロール 21r 〜24r :右ロー
ル 21l 〜24l :左ロール 250 :円筒状の素管 251 ,252 :中間材 253 :過度に扁平化し
た中間材 254 最終オーバル管 26:油圧シリンダ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西尾 克秀
兵庫県尼崎市鶴町1番地 日新製鋼株式
会社加工技術研究所内
(56)参考文献 特開 昭58−221615(JP,A)
特開 昭56−36317(JP,A)
特開 平5−138240(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B21C 37/15
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の成形スタンドで円筒状の素管をロ
ール成形してオーバル管を製造する際、最終成形スタン
ド直前の成形スタンドで素管を過度に扁平化した後、最
終成形スタンドで目標形状のオーバル管に成形すること
を特徴とする口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成
形方法。 - 【請求項2】 製造しようとするオーバル管の目標管幅
をW,目標管高さをHとするとき、最終成形スタンド直
前の成形スタンドにおいて、次式で表される過剰扁平値
Xが5〜40の範囲となるように、過度に扁平化する請
求項1記載のオーバル管の成形方法。 X=(δW/W+δH/H)/2×100 ・・・・(1) ただし、δW及びδHは、過剰扁平による管幅W及び管
高さHの変化で、共に常に正とする。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06091394A JP3499282B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06091394A JP3499282B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07265944A JPH07265944A (ja) | 1995-10-17 |
JP3499282B2 true JP3499282B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=13156105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06091394A Expired - Fee Related JP3499282B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 口開き・口閉じ変形のないオーバル管の成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3499282B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103170522A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-06-26 | 金龙精密铜管集团股份有限公司 | 铜扁管生产线及其生产方法 |
CN114653769B (zh) * | 2022-04-12 | 2023-11-21 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种管件辊挤成形方法 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06091394A patent/JP3499282B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07265944A (ja) | 1995-10-17 |
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