JP4363582B2 - 偏心した拡径管端部をもつ金属管の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、管軸から偏心した拡径管端部をもつ金属管を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
拡径管端部を偏心位置に形成した金属管は、自動車燃料注入用の給油管等の用途で使用されている。この種の金属管は、バルジ成形や、外径が異なる２種の金属管の管端を一方は口絞り加工，他方は口広げ加工して接合する方法により製造されている。しかし、何れの方法も複雑な工程を採るため、製造コストが高くなる。そこで、テーパを付けた拡径ポンチを管端に押し込んで金属管を半径方向に押し広げる方法が検討されている。
ポンチ押込みによる拡径加工では、図１に示すように開口部端面が管軸に垂直な金属管を素管１とし、素管１の管端に拡径ポンチ（図示せず）を押し込んで素管１と同軸状に押し広げられた拡径管端部２を成形する。このとき、先端にテーパをつけた拡径ポンチを使用することにより、直管部３と拡径管端部２との間にテーパ部４が成形される。次いで、直管部３の管軸からずれた位置にセットした偏心ポンチ（図示せず）を拡径管端部２に押し込み、直管部３の管軸から偏心した拡径管端部５を成形する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
偏心した拡径管端部５を成形するとき、直管部３の中心軸に対して所定の偏心量だけ中心軸をずらした偏心ポンチが圧入される。その結果、偏心量の小さな部分７の肉厚減少が少ないのに対し、偏心量の大きな部分６は、円周方向に関して優先的に引張り加工される。そのため、周方向に関して特定部分が薄肉化し、割れが発生し易くなる。部分的な薄肉化は、加工された金属管の機械的強度を低下させる原因にもなる。また、偏心加工後の管端は、図１（ｃ）に示すように直管部３の管軸に斜交し易い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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、偏心量の大きな部分の薄肉化を予め見込んで管端開口部を斜め切断した素管を使用することにより、局部的な薄肉化や割れの発生を防止し、機械的強度及び形状精度に優れた拡径管端部をもつ金属管を製造することを目的とする。
本発明の製造方法は、その目的を達成するため、傾斜角度α＝１０〜４０度で斜めに切断された管端開口部をもつ金属管を素管とし、素管と同軸状にセットされた拡径ポンチを前記管端開口部から管端に押し込んで同軸状の拡径管端部を成形した後、直管部の管軸から、前記管端開口部の管軸方向最長部の方向に変位してセットされた偏心ポンチを拡径管端部に押し込み、直管部の管軸から偏心した拡径管端部を成形することを特徴とする。
金属溶接管を素管に使用するとき、偏心方向から９０度の位置に溶接部を位置させることが好ましい。
【０００５】
【作用】
直管部３の管軸から偏心した拡径管端部５を成形するとき、偏心量の大きな部分６と偏心量の小さい部分７とでメタルフローが異なる。そこで、本発明においては、メタルフローの相違を相殺するため、管端開口部を斜めに切断することにより管端の周方向に関し材料の変形抵抗に偏りをもたせた。
管端開口部８が斜めに切断された素管１において、図２に示すように大きな偏心量で加工される部分を最長部９とし、偏心加工をあまり受けない部分を最短部１０とする。最長部９から偏心量の大きな部分６が形成されるが、この部分では材料の変形抵抗が大きくなり、偏心加工時にメタルの流出が抑えられる。したがって、偏心量の大きな部分６の肉厚が確保され、他の部分における割れが抑制される。最短部１０から偏心量の小さい部分７が形成されるが、この部分では変形抵抗が小さいため、偏心加工時にほとんど加工を受けなくとも、メタルが偏心側に流出するため、円周方向に関して比較的均一な肉厚分布が得られる。
【０００６】
管端開口部８の傾斜角度αは、偏心加工時の変形抵抗及びメタルフローを考慮し、後述の実施例でも説明しているように１０〜４０度の範囲で設定される。傾斜角度αが１０度未満では、斜めに切断された管端開口部８による効果が十分でない。逆に４０度を超える傾斜角度αでも、偏心量の大きな部分６から９０度及び２７０度の位置に薄肉化や割れが発生し易くなる。また、傾斜角度αを適正に設定するとき、偏心加工後の管端は、図２（ｃ）に示すように直管部３の管軸に直交する端面となる。
管端開口部８を斜めに切断した金属管を素管１に使用することから、溶接部１１（図３）を偏心方向Ｄからずれた位置に設定することが好ましい。溶接部１１と偏心方向Ｄとの位置関係をこのように設定するとき、同形状の管端部をもつ素管１が２本取りされるため、無駄のない材料取りが可能になる。また、溶接部１１は、母材部に比較して硬質化している部分であり、加工時の材料変形を考慮すると、図３に示すように偏心側から９０度の位置に設定することが好ましい。
【０００７】
斜めに切断された管端開口部８をもつ素管１（図２ａ）は、最長部９を偏心側に位置させて直管部３がクランプされる。この状態で直管部３と同軸にセットされ、先端にテーパをつけた拡径ポンチ（図示せず）を管端開口部８から管端に押し込み、拡径管端部２及びテーパ部４を成形する（図２ｂ）。次いで、偏心方向Ｄから９０度の位置に溶接部１１を固定し、直管部３の管軸から偏心方向Ｄに変位させた偏心ポンチ（図示せず）を拡径管端部２に押し込み、偏心した拡径管端部５を成形する。
このように、斜めに切断された管端開口部８をもつ素管１を使用するとき、偏心量の大きな部分６へのメタルの流れ込みが十分に確保され、薄肉化，割れ等の欠陥発生が抑制される。また、偏心量を考慮して管端開口部８の傾斜角度αを設定すると、偏心加工で形成された拡径管端部５の端面１２は直管部３の管軸に直交する端面となる。
【０００８】
【実施例】
外径２５．４ｍｍ，肉厚１．０ｍｍ，長さ３５０ｍｍのＳＴＫＭ１１Ａ溶接鋼管を使用し、溶接部１１を偏心方向Ｄから９０度の位置にして傾斜角度α＝０〜４５度で管端を切断した。管端を拡径ポンチで外径３５ｍｍまで同軸拡管加工した後、偏心量６ｍｍで外径５２．０ｍｍまで偏心加工した。
管端開口部８の傾斜角度αごとに２０本ずつ偏心拡管加工し、偏心した拡径管端部５の肉厚及び割れ発生の有無を調査した。表１の調査結果にみられるように、斜めに切断された管端開口部８をもたない素管１（傾斜角度α＝０）では、偏心量の大きな部分６の肉厚が最も減少しており、その付近から割れが発生する場合があった。傾斜角度α＝４５度では、偏心量の大きな部分６から９０度及び２７０度の位置が最も薄肉化し、その付近の何れか一方で割れが発生する場合があった。これは、他の位置に比べて変形抵抗が高い偏心量の大きな部分６側の材料が伸ばされにくくなり、比較的厳しい加工を受ける部分６から９０度及び２７０度の位置付近が選択的に引張りの加工を受け、肉厚が減少したことによるものと推察される。
これに対し、傾斜角度αを１０〜４０度の範囲に設定すると、偏心量の大きな部分６から９０度と２７０度の位置での薄肉化が抑制され、割れも発生しなかった。
【０００９】

【００１０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、傾斜角度１０〜４０度で管端を斜めに切断した金属管を素管として使用し、直管部の管軸から偏心した拡径管端部をポンチ押込みにより成形している。このように金属管の管端を予め斜めに切断しているため、周方向に関する変形抵抗に偏りがつけられ、偏心量の相違に起因する薄肉化や割れが防止され、機械的性質及び形状精度が良好な高品質の加工製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 金属管の管端に偏心拡径部を形成する従来法の工程図
【図２】 本発明に従って管端開口部を斜めに切断した金属管の管端に偏心拡径部を成形する工程図
【図３】 金属溶接管を素管として使用するときの偏心方向と溶接部との位置関係を説明する図
【符号の説明】
１：素管 ２：拡径管端部 ３：直管部 ４：テーパ部 ５：偏心した拡径管端部 ６：偏心量の大きな部分 ７：偏心量の小さい部分 ８：斜めに切断された管端開口部 ９：最長部 １０：最短部 １１：溶接部 １２：管端開口部の端面
Ｄ：偏心方向 α：斜めに切断された管端開口部の傾斜角度

Claims (2)

1. 傾斜角度α＝１０〜４０度で斜めに切断された管端開口部をもつ金属管を素管とし、素管と同軸状にセットされた拡径ポンチを前記管端開口部から管端に押し込んで同軸状の拡径管端部を成形した後、直管部の管軸から、前記管端開口部の管軸方向最長部（９）の方向に変位してセットされた偏心ポンチを拡径管端部に押し込み、直管部の管軸から偏心した拡径管端部を成形することを特徴とする偏心した拡径管端部をもつ金属管の製造方法。
2. 偏心方向から９０度の位置に溶接部を位置させて金属溶接管に偏心した拡径管端部を成形する請求項１記載の偏心した拡径管端部をもつ金属管の製造方法。

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