JP6515274B2 - 端部増肉鋼管の製造装置および製造方法 - Google Patents
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(A)金型として、素材鋼管を内部に収容し、素材鋼管の外径と略同じ外径を有することにより素材鋼管を増肉させない非増肉部と、素材鋼管の外径よりも大きな内径を有することにより素材鋼管を増肉させる増肉部とを有する金型を用いるとともに、軸押しパンチとして、金型における増肉部の内径と略同じ外径を有する本体と、この本体に素材鋼管の軸方向へ向けて延びて設けられる芯金とを有するパンチを用いること、
(B)素材鋼管を素材鋼管の軸方向について金型に固定すること、
(C)素材鋼管の軸方向への芯金の長さを、この軸方向への増肉部の長さよりも長く設定すること、および
(D)芯金の外径を素材鋼管の内径よりも小さくすること
により、素材鋼管の肉厚よりも軸方向端部の肉厚が増加した端部増肉鋼管を簡易に成形することができることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。本発明は以下に列記の通りである。
前記金型は、前記素材鋼管の外径と略同じ外径を有することにより前記素材鋼管を増肉させない非増肉部と、前記素材鋼管の外径よりも大きな内径を有することにより前記素材鋼管を前記素材鋼管の外側へ増肉させる増肉部とを有すること、
前記軸押しパンチは、前記金型における前記増肉部の内径と略同じ外径を有する本体と、該本体に前記素材鋼管の軸方向へ向けて延びて設けられる芯金とを有する
パンチを用いること、
前記素材鋼管は、該素材鋼管の軸方向について前記金型に対して相対的に固定されること、
前記素材鋼管の軸方向への前記芯金の長さは、該軸方向への前記増肉部の長さよりも長いこと、および
前記軸押しパンチによる前記素材鋼管の軸押し動作開始時点には前記芯金と前記素材鋼管との間に全周に亘ってクリアランスを形成するために、且つ、前記軸押しパンチによる前記素材鋼管の軸押し動作の最中には前記素材鋼管を前記芯金とは反対側へ向かう方向としての前記増肉部側へ向けて増肉するために、前記芯金の外径が前記素材鋼管の内径よりも小さくされていること
を特徴とする端部増肉鋼管の製造装置。
1.製造装置
図1は、本発明に係る製造方法及び製造装置1を説明するための断面図である。
(a)増肉加工前の素材鋼管4の肉厚をt0とし、外径をDとした場合に、比(t0/D)が2〜10%の範囲、かつt0=1.0〜5.0mm,D=21.7〜127mmの範囲で、
(b)増肉加工前の素材鋼管4の肉厚をt0とし、端部増肉鋼管の軸方向端部における増肉した部分の最大の肉厚をt1とした場合の増肉率{(t1−t0)/t0}×100(%)が5〜80%の範囲で、
(c)端部増肉鋼管の軸方向端部への増肉した部分の長さLが5〜300mmの範囲で、
(d)端部増肉鋼管の加工硬化係数(歪み硬化指数)n値は0.08〜0.3の範囲で、
(e)端部増肉鋼管の深絞り性を表す特性値であるr値は0.6〜2.0の範囲で、
(f)素材鋼管4の鋼種は、例えばSTKM13Bで
それぞれ、適用することができる。特に、n値が小さすぎると座屈し易く、大き過ぎると加工硬化の程度が大きくなり押し力が過大になる。一方、r値はしわ発生に影響し、高ければしわが発生し難い。
製造装置1を用い、金型2の内部に固定して配置された素材鋼管4の端面4dを、軸押しパンチ3により素材鋼管4の軸方向へ押し込む。
図2,3に示す解析条件(ソルバー:ABAQUS、軸対象モデル、メッシュサイズ0.4mm、素材鋼管4と本体3aとの摩擦係数μ=0.0、これ以外の摩擦係数μ=0.15)で、素材鋼管(外径50.8mm,肉厚1.6mm,引張強度440MPa相当)に管端増肉加工を行って、管端部の肉厚が2.0mmである管端増肉鋼管5を製造する解析を行った。この解析では、管端増肉鋼管5の増肉部の軸方向への長さLは、20,100,200mmの3水準とした。
2 金型
2a 非増肉部
2b 増肉部
3 軸押しパンチ
3a 本体
3b 芯金
4 素材鋼管
5 端部増肉鋼管
Claims (5)
- 内部に素材鋼管を配置する金型と、冷間で前記素材鋼管の端面を該素材鋼管の軸方向へ押し込むことにより前記素材鋼管の肉厚よりも軸方向端部の肉厚が増加した端部増肉鋼管を製造する軸押しパンチとを備え、
前記金型は、前記素材鋼管の外径と略同じ外径を有することにより前記素材鋼管を増肉させない非増肉部と、前記素材鋼管の外径よりも大きな内径を有することにより前記素材鋼管を前記素材鋼管の外側へ増肉させる増肉部とを有すること、
前記軸押しパンチは、前記金型における前記増肉部の内径と略同じ外径を有する本体と、該本体に前記素材鋼管の軸方向へ向けて延びて設けられる芯金とを有する
パンチを用いること、
前記素材鋼管は、該素材鋼管の軸方向について前記金型に対して相対的に固定されること、
前記素材鋼管の軸方向への前記芯金の長さは、該軸方向への前記増肉部の長さよりも長いこと、および
前記軸押しパンチによる前記素材鋼管の軸押し動作開始時点には前記芯金と前記素材鋼管との間に全周に亘ってクリアランスを形成するために、且つ、前記軸押しパンチによる前記素材鋼管の軸押し動作の最中には前記素材鋼管を前記芯金とは反対側へ向かう方向としての前記増肉部側へ向けて増肉するために、前記芯金の外径が前記素材鋼管の内径よりも小さくされていること
を特徴とする端部増肉鋼管の製造装置。 - 前記素材鋼管の内径と前記芯金の外径との差は、前記金型における前記増肉部の内径と
前記素材鋼管の外径との差の20〜40%であることを特徴とする請求項1に記載された
端部増肉鋼管の製造装置。 - 前記金型における前記増肉部の内径と前記素材鋼管の外径との差は、前記素材鋼管の軸
方向へ、一定であること、テーパ状に変化すること、または段差状に変化することを特徴
とする請求項1または請求項2に記載された端部増肉鋼管の製造装置。 - 前記芯金の先端角部は面取り部またはテーパ形状部であることを特徴とする請求項1か
ら請求項3までのいずれか1項に記載された端部増肉鋼管の製造装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された製造装置を用い、前記金型の内
部に配置された素材鋼管の端面を、前記軸押しパンチにより前記素材鋼管の軸方向へ押し
込むことにより、前記端面の近傍の前記素材鋼管を前記金型の前記増肉部へ向けて増肉さ
せることによって、前記素材鋼管の肉厚よりも軸方向端部の肉厚が増加した端部増肉鋼管
を製造することを特徴とする端部増肉鋼管の製造方法。
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