JPH0677773B2 - 薄肉金属管の製造方法 - Google Patents
薄肉金属管の製造方法Info
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- JPH0677773B2 JPH0677773B2 JP24385586A JP24385586A JPH0677773B2 JP H0677773 B2 JPH0677773 B2 JP H0677773B2 JP 24385586 A JP24385586 A JP 24385586A JP 24385586 A JP24385586 A JP 24385586A JP H0677773 B2 JPH0677773 B2 JP H0677773B2
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- metal plate
- roll
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
- B21C37/083—Supply, or operations combined with supply, of strip material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Description
本発明は、金属板より板厚ｔと管外径Ｄとの比（t/D）
が主として0.02以下であるように小さい薄肉金属管を、
金属板に与えた塑性曲げによる予変形を有効に活用して
連続的に製造する方法に関するものである。
が主として0.02以下であるように小さい薄肉金属管を、
金属板に与えた塑性曲げによる予変形を有効に活用して
連続的に製造する方法に関するものである。
従来、金属管を製造するには多数のタンデムに配置され
たカリバーを有するフォーミングロール又はケージロー
ルなどより成るロール成形機を用いて金属板を幅方向に
順次曲げ加工して管状に成形し、成形された金属板の両
側縁を突合せ溶接により接合する連続ラインによる製造
方法が一般に採用されていた。
たカリバーを有するフォーミングロール又はケージロー
ルなどより成るロール成形機を用いて金属板を幅方向に
順次曲げ加工して管状に成形し、成形された金属板の両
側縁を突合せ溶接により接合する連続ラインによる製造
方法が一般に採用されていた。
ところが、このような従来方法によって薄肉金属管の製
造を行おうとすると、金属板の板厚ｔが管外径Ｄに比べ
て非常に小さいために製品の曲率半径（Ｒ＝D/2）に曲
げられるまで金属板は充分な塑性変形を受けることがで
きないからその曲げ過程における金属板の弾性変形が大
きいので、一つのロールを出て次のロールに噛み込まれ
る間に大きなスプリングバックを生じ、そのために板側
縁が充分に曲らなかったり、エッジストレッチが大きく
縁波が発生し易いという問題点があった。 このような問題点を解決するには、ロールの数を多くし
て極力スプリングバックを抑える方法が採用されている
が、この方法ではサイズの兼用範囲が狭いためロールの
変更又は調整に時間が掛かると共に、金属板が管状に成
形されるまでにロールと強く接触する時間が長くなり表
面疵が発生し易いなどの問題点があった。
造を行おうとすると、金属板の板厚ｔが管外径Ｄに比べ
て非常に小さいために製品の曲率半径（Ｒ＝D/2）に曲
げられるまで金属板は充分な塑性変形を受けることがで
きないからその曲げ過程における金属板の弾性変形が大
きいので、一つのロールを出て次のロールに噛み込まれ
る間に大きなスプリングバックを生じ、そのために板側
縁が充分に曲らなかったり、エッジストレッチが大きく
縁波が発生し易いという問題点があった。 このような問題点を解決するには、ロールの数を多くし
て極力スプリングバックを抑える方法が採用されている
が、この方法ではサイズの兼用範囲が狭いためロールの
変更又は調整に時間が掛かると共に、金属板が管状に成
形されるまでにロールと強く接触する時間が長くなり表
面疵が発生し易いなどの問題点があった。
本発明者らは上記の問題点を解決すべく種々研究を行っ
た結果、小径の曲げロールを金属板の幅方向に配置し、
長手方向の自由変形（金属板内部の応力による曲がり）
を拘束したとき管の内面となる面を内側として金属板が
幅方向に湾曲するように、前記曲げロールにより管の内
面となる面を内側として金属板を連続的に塑性曲げ加工
した後、前記金属板の幅方向に関する曲がりを利用して
前記金属板を製造曲率の管状とし、前記金属板の当接部
分を接合すれば、容易に薄肉金属管を製造できることを
究明して本発明を完成したのである。 以下、第１図に基づいて本発明方法における金属板の変
形の原理について説明する。 先ず第１図中の左部分に示す如く、金属板をその幅方向
（Ｙ方向）に配置した曲率半径がR1の小径の曲げロール
に沿わせて曲げることによって連続的に塑性曲げ加工す
る。この塑性曲げを行った金属板の微小部分を取り出し
て次に考察する。 先ず、第１図中の中央部分に示す如くこの微小部分の長
手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）の自由変形を拘
束したとすると、すなわち金属板を平面状に保ったとす
ると、小径の曲げロールによって曲げられた内側であっ
た部分は長手方向に伸び、外側であった部分が長手方向
に縮んでＸ方向及びＹ方向に応力σｘ及びσｙを生じ、
長手方向（Ｘ方向）に曲げモーメントMxが、また幅方向
（Ｙ方向）に曲げモーメントMyがそれぞれ生じる。 このように幅方向に配置した小径の曲げロールで連続的
に塑性曲げ加工した金属板の微小部分を、第１図中の右
下部に示す如く長手方向に関してのみ真直ぐな状態とな
るように，すなわち長手方向の自由変形を拘束するよう
に長手方向にのみ曲げモーメントを付与すると、前記曲
げモーメントMxとMyとにより幅方向に曲率（1/R2）とな
るように弧状に変形する。この曲率（1/R2）は、幅方向
に配置した小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工し
た金属板が第１図中の右上部に示す如くいわゆる鞍形反
りが発生する程度に長さか又は幅か又は長さと幅とが充
分に小さい金属片であるときに、その金属片を長手方向
にも幅方向にも自由変形をそれぞれ拘束しない場合にお
ける長手方向及び幅方向の曲率をそれぞれ1/Rx及び1/Ry
とし且つポアソン比をνとすると、次の式で表わされ
る。 1/R2＝（1/Rx）＋ν（1/Ry） また、管の内面となる面を内側として幅方向に配置した
小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工した金属板の
微小部分を、第１図中の右中部に示す如く幅方向に関し
てのみ真直ぐな状態となるように，すなわち幅方向の自
由変形を拘束するように幅方向にのみ曲げモーメントを
付与すると、前記曲げモーメントMxとMyとにより長手方
向に曲率（1/R′ｘ）となるように弧状に変形する。 このような塑性曲げにより生じる曲げモーメントMxとMy
とにより生じる幅方向及び長手方向の曲がりの曲率（1/
R2）及び（1/R′ｘ）の値は、金属板の材料特性、板
厚，塑性曲げ加工条件（特に小径の曲げロールの径と小
径の曲げロールの押付け力）等によって異なるが、これ
らの条件が定まると一義的に定まる。これらの値が、第
１図に示した式及び例えば「塑性と加工」第17巻第191
号（1976−12）の第988〜第994頁に示されている理論解
析方法によっても求めるが、簡単には塑性曲げ加工後の
金属板を長手方向又は幅方向にその自由変形を拘束して
そのときの幅方向及び長手方向の曲率を測定することに
より求めるのが簡単である。 なお、第１図に示した式において、EIは曲げ剛さであ
る。ここで、Ｅはヤング率,Iは断面二次モーメントであ
ってbt3/12であり、ここでｂは板幅,tは板厚である。 このように管の内面となる面を内側として幅方向に配置
した小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工した金属
板を、第１図中の右下部に示す如く長手方向の自由変形
を拘束するように長手方向にのみ曲げモーメントを付与
すると、その金属板は塑性曲げにより生じる曲げモーメ
ントにより生じる幅方向に関する曲がりによって曲率
（1/R2）となるように弧状に変形するので、この弧状に
変形する金属板を製品曲率に曲げて金属板の当接部分を
接合すれば、薄肉金属管が製造できるのである。 この際、幅方向に配置した小径の曲げロールで連続的に
塑性曲げ加工した金属板に生じる曲げモーメントにより
生じる幅方向に関する曲がりの曲率（1/R2）は、例えば
小径の曲げロールの径を小さくすれば大きくすることが
できるがその径の大きさには限度があるので、塑性曲げ
による幅方向に関する曲がりの曲率が製品曲率より小さ
くなるようにしか塑性曲げを行えない場合には、前記小
径の曲げロールとしてその曲率半径R1を可能な限り小さ
いものを選定して金属板の当接部分を接合する位置でス
クイズロールで製品曲率に曲げればよく、また塑性曲げ
により金属板に生じる曲げモーメントにより生じる幅方
向に関する曲がりの曲率（1/R2）が製品曲率を超えるよ
うな曲率半径R1の小径の曲げロールを選定した場合に
は、小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工した金属
板に生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に関する
曲がりを利用してその金属板を幅方向に連続的に曲げ且
つ長手方向の自由変形を拘束すると金属板の両側縁部が
重なり合ってしまうので、金属板の当接部分の接合を溶
接によって行う場合には金属板の幅方向両側縁が突き合
わされて丁度管状になる位置に管の内側となる部分に予
め製品曲率と同じ曲率のマンドレルを配置しておけばよ
い。更に、小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工す
る金属板の幅が製品曲率半径の４π倍以上に広い場合に
は、二重巻管以上の多重巻管とすることもできる。 このように本発明においては、管の内面となる面を内側
として幅方向に配置した小径の曲げロールで連続的に塑
性曲げ加工した金属板は、長手方向の自由変形を拘束し
たとき前記塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより
生じる幅方向に関する曲がりを利用して連続的に曲げら
れて製品曲率の管状に曲げられた状態で両側縁の当接部
分を接合されて薄肉金属管に製造されるのである。この
際、管状に成形された金属板の当接部分の接合は、従来
の金属管の製造方法の如く溶接による以外に、ロウ接や
接着によっても良い。 次に本発明に係る薄肉金属管の製造方法を、第２図に示
す斜視図及び第３図に示す側面図に基づいて説明する。 先ず、連続成形ライン入側のアンコイラ５の直後に設置
されている小径の曲げロール1aとこの小径の曲げロール
1aを押し付けられるポリウレタンライニングロール1bと
より成る予変形装置１により、金属板2,好ましくはステ
ンレス鋼板や高張力鋼板やチタン板などに、管の内面と
なる面を内側として幅方向に配置した小径の曲げロール
1aで長手方向の自由変形を拘束したとき管の内面となる
面を内側として金属板が幅方向に湾曲するように連続的
に塑性曲げ加工を行う。 長手方向の自由変形を拘束したときに小径の曲げロール
1aでの塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより管の
内面となる面を内側とする幅方向に関する曲がりの曲率
（1/R2）が製品曲率にほぼ等しい場合には、この予変形
装置１よりライン出側方向に金属板２の側縁部の長手方
向の伸びがほぼ弾性範囲内となる製品径の約30倍以上離
れた位置に設置されている１組以上のカリバーを有する
ロール又はケージロールであるサイドロール３及び送り
ロール４の位置では金属板２は製品形状すなわち管状と
なっており、この予変形装置１からサイドロール３まで
移動する間に前述した如く塑性曲げにより生じる曲げモ
ーメントにより生じる幅方向に関する曲がりの曲率（1/
R2）まで連続的に変形が行われる。すなわち、長手方向
の自由変形を拘束したときに小径の曲げロールで連続的
に塑性曲げ加工した塑性曲げにより生じる曲げモーメン
トにより生じる幅方向に関する曲がりの曲率（1/R2）ま
で金属板は前記の曲げモーメントによって自然に曲げら
れていくので、変形域長さを充分に取ることにより金属
板の曲率半径がR2になるまではスプリングバックが生じ
ることがない。しかしながら、小径の曲げロールの径と
金属板の材料特性，板厚等との関係から長手方向の自由
変形を拘束したときにこの小径の曲げロールで連続的に
塑性曲げ加工した塑性曲げにより生じる曲げモーメント
により生じる幅方向に関する曲がりの曲率が製品曲率よ
り小さい場合には、塑性曲げによる幅方向に関する曲が
りの曲率（1/R2）から製品曲率までカリバーを有するフ
ォーミングロール又はケージロールなどより成るロール
によって管状に成形することが必要になるが、この場合
でもフォーミングロール等による付加的な金属板の曲げ
加工の程度が全く予変形を与えない処女材を通板した場
合と比較すると非常に小さいためスプリングバックを減
少させることができるのである。 また長手方向の自由変形を拘束したときに塑性曲げによ
り生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に関する曲
がりの曲率（1/R2）が充分な場合、すなわち管状になっ
た際の半径R2が製品の半径より小さくなり金属板２の幅
方向両側縁部が重なり合う場合には、小径の曲げロール
1aで幅方向を真直ぐに拘束された状態から連続的に曲げ
られて製品曲率の管状に曲げられた状態で長手方向の自
由変形が拘束された状態となるサイドロール３との間で
金属板２の幅方向両側縁が突き合わされて丁度管状にな
る位置から接合位置に至るまで金属板２が巻き付くよう
にマンドレル（図示せず）を設置しておけばよい。 また長手方向の自由変形を拘束したときに管の内面とな
る面を内側として幅方向に配置した小径の曲げロール1a
で連続的に塑性曲げ加工したその塑性曲げにより生じる
曲げモーメントにより生じる幅方向の曲がりの曲率が充
分でない場合は、予変形装置１とサイドロール３との間
の連続ライン下流寄りに、成形の不足分に応じてカリバ
ーロール又はケージロールを配置すれば管状への成形が
可能であり、また多数の成形ロールを有する従来装置に
予変形装置１を配置しただけの装置でも薄肉金属管の成
形が可能となる。 かくして金属板２が製品曲率と同じ曲率の管状に成形さ
れたら、その金属板２の幅方向両側縁部を突き合わせて
溶接トーチ６等により突き合わせ溶接したり、また重ね
合わせて重ね合わせ溶接やロウ接や接着し、もしその接
合部分が重ね合わせ構造の場合にその外側に金属板２が
残存している場合，すなわち金属板２の幅方向の一方の
側縁部が接合部からはみ出して管の外側に位置している
場合には、そのはみ出し部分を切除して薄肉金属管とす
ればよいのである。
た結果、小径の曲げロールを金属板の幅方向に配置し、
長手方向の自由変形（金属板内部の応力による曲がり）
を拘束したとき管の内面となる面を内側として金属板が
幅方向に湾曲するように、前記曲げロールにより管の内
面となる面を内側として金属板を連続的に塑性曲げ加工
した後、前記金属板の幅方向に関する曲がりを利用して
前記金属板を製造曲率の管状とし、前記金属板の当接部
分を接合すれば、容易に薄肉金属管を製造できることを
究明して本発明を完成したのである。 以下、第１図に基づいて本発明方法における金属板の変
形の原理について説明する。 先ず第１図中の左部分に示す如く、金属板をその幅方向
（Ｙ方向）に配置した曲率半径がR1の小径の曲げロール
に沿わせて曲げることによって連続的に塑性曲げ加工す
る。この塑性曲げを行った金属板の微小部分を取り出し
て次に考察する。 先ず、第１図中の中央部分に示す如くこの微小部分の長
手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）の自由変形を拘
束したとすると、すなわち金属板を平面状に保ったとす
ると、小径の曲げロールによって曲げられた内側であっ
た部分は長手方向に伸び、外側であった部分が長手方向
に縮んでＸ方向及びＹ方向に応力σｘ及びσｙを生じ、
長手方向（Ｘ方向）に曲げモーメントMxが、また幅方向
（Ｙ方向）に曲げモーメントMyがそれぞれ生じる。 このように幅方向に配置した小径の曲げロールで連続的
に塑性曲げ加工した金属板の微小部分を、第１図中の右
下部に示す如く長手方向に関してのみ真直ぐな状態とな
るように，すなわち長手方向の自由変形を拘束するよう
に長手方向にのみ曲げモーメントを付与すると、前記曲
げモーメントMxとMyとにより幅方向に曲率（1/R2）とな
るように弧状に変形する。この曲率（1/R2）は、幅方向
に配置した小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工し
た金属板が第１図中の右上部に示す如くいわゆる鞍形反
りが発生する程度に長さか又は幅か又は長さと幅とが充
分に小さい金属片であるときに、その金属片を長手方向
にも幅方向にも自由変形をそれぞれ拘束しない場合にお
ける長手方向及び幅方向の曲率をそれぞれ1/Rx及び1/Ry
とし且つポアソン比をνとすると、次の式で表わされ
る。 1/R2＝（1/Rx）＋ν（1/Ry） また、管の内面となる面を内側として幅方向に配置した
小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工した金属板の
微小部分を、第１図中の右中部に示す如く幅方向に関し
てのみ真直ぐな状態となるように，すなわち幅方向の自
由変形を拘束するように幅方向にのみ曲げモーメントを
付与すると、前記曲げモーメントMxとMyとにより長手方
向に曲率（1/R′ｘ）となるように弧状に変形する。 このような塑性曲げにより生じる曲げモーメントMxとMy
とにより生じる幅方向及び長手方向の曲がりの曲率（1/
R2）及び（1/R′ｘ）の値は、金属板の材料特性、板
厚，塑性曲げ加工条件（特に小径の曲げロールの径と小
径の曲げロールの押付け力）等によって異なるが、これ
らの条件が定まると一義的に定まる。これらの値が、第
１図に示した式及び例えば「塑性と加工」第17巻第191
号（1976−12）の第988〜第994頁に示されている理論解
析方法によっても求めるが、簡単には塑性曲げ加工後の
金属板を長手方向又は幅方向にその自由変形を拘束して
そのときの幅方向及び長手方向の曲率を測定することに
より求めるのが簡単である。 なお、第１図に示した式において、EIは曲げ剛さであ
る。ここで、Ｅはヤング率,Iは断面二次モーメントであ
ってbt3/12であり、ここでｂは板幅,tは板厚である。 このように管の内面となる面を内側として幅方向に配置
した小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工した金属
板を、第１図中の右下部に示す如く長手方向の自由変形
を拘束するように長手方向にのみ曲げモーメントを付与
すると、その金属板は塑性曲げにより生じる曲げモーメ
ントにより生じる幅方向に関する曲がりによって曲率
（1/R2）となるように弧状に変形するので、この弧状に
変形する金属板を製品曲率に曲げて金属板の当接部分を
接合すれば、薄肉金属管が製造できるのである。 この際、幅方向に配置した小径の曲げロールで連続的に
塑性曲げ加工した金属板に生じる曲げモーメントにより
生じる幅方向に関する曲がりの曲率（1/R2）は、例えば
小径の曲げロールの径を小さくすれば大きくすることが
できるがその径の大きさには限度があるので、塑性曲げ
による幅方向に関する曲がりの曲率が製品曲率より小さ
くなるようにしか塑性曲げを行えない場合には、前記小
径の曲げロールとしてその曲率半径R1を可能な限り小さ
いものを選定して金属板の当接部分を接合する位置でス
クイズロールで製品曲率に曲げればよく、また塑性曲げ
により金属板に生じる曲げモーメントにより生じる幅方
向に関する曲がりの曲率（1/R2）が製品曲率を超えるよ
うな曲率半径R1の小径の曲げロールを選定した場合に
は、小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工した金属
板に生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に関する
曲がりを利用してその金属板を幅方向に連続的に曲げ且
つ長手方向の自由変形を拘束すると金属板の両側縁部が
重なり合ってしまうので、金属板の当接部分の接合を溶
接によって行う場合には金属板の幅方向両側縁が突き合
わされて丁度管状になる位置に管の内側となる部分に予
め製品曲率と同じ曲率のマンドレルを配置しておけばよ
い。更に、小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加工す
る金属板の幅が製品曲率半径の４π倍以上に広い場合に
は、二重巻管以上の多重巻管とすることもできる。 このように本発明においては、管の内面となる面を内側
として幅方向に配置した小径の曲げロールで連続的に塑
性曲げ加工した金属板は、長手方向の自由変形を拘束し
たとき前記塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより
生じる幅方向に関する曲がりを利用して連続的に曲げら
れて製品曲率の管状に曲げられた状態で両側縁の当接部
分を接合されて薄肉金属管に製造されるのである。この
際、管状に成形された金属板の当接部分の接合は、従来
の金属管の製造方法の如く溶接による以外に、ロウ接や
接着によっても良い。 次に本発明に係る薄肉金属管の製造方法を、第２図に示
す斜視図及び第３図に示す側面図に基づいて説明する。 先ず、連続成形ライン入側のアンコイラ５の直後に設置
されている小径の曲げロール1aとこの小径の曲げロール
1aを押し付けられるポリウレタンライニングロール1bと
より成る予変形装置１により、金属板2,好ましくはステ
ンレス鋼板や高張力鋼板やチタン板などに、管の内面と
なる面を内側として幅方向に配置した小径の曲げロール
1aで長手方向の自由変形を拘束したとき管の内面となる
面を内側として金属板が幅方向に湾曲するように連続的
に塑性曲げ加工を行う。 長手方向の自由変形を拘束したときに小径の曲げロール
1aでの塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより管の
内面となる面を内側とする幅方向に関する曲がりの曲率
（1/R2）が製品曲率にほぼ等しい場合には、この予変形
装置１よりライン出側方向に金属板２の側縁部の長手方
向の伸びがほぼ弾性範囲内となる製品径の約30倍以上離
れた位置に設置されている１組以上のカリバーを有する
ロール又はケージロールであるサイドロール３及び送り
ロール４の位置では金属板２は製品形状すなわち管状と
なっており、この予変形装置１からサイドロール３まで
移動する間に前述した如く塑性曲げにより生じる曲げモ
ーメントにより生じる幅方向に関する曲がりの曲率（1/
R2）まで連続的に変形が行われる。すなわち、長手方向
の自由変形を拘束したときに小径の曲げロールで連続的
に塑性曲げ加工した塑性曲げにより生じる曲げモーメン
トにより生じる幅方向に関する曲がりの曲率（1/R2）ま
で金属板は前記の曲げモーメントによって自然に曲げら
れていくので、変形域長さを充分に取ることにより金属
板の曲率半径がR2になるまではスプリングバックが生じ
ることがない。しかしながら、小径の曲げロールの径と
金属板の材料特性，板厚等との関係から長手方向の自由
変形を拘束したときにこの小径の曲げロールで連続的に
塑性曲げ加工した塑性曲げにより生じる曲げモーメント
により生じる幅方向に関する曲がりの曲率が製品曲率よ
り小さい場合には、塑性曲げによる幅方向に関する曲が
りの曲率（1/R2）から製品曲率までカリバーを有するフ
ォーミングロール又はケージロールなどより成るロール
によって管状に成形することが必要になるが、この場合
でもフォーミングロール等による付加的な金属板の曲げ
加工の程度が全く予変形を与えない処女材を通板した場
合と比較すると非常に小さいためスプリングバックを減
少させることができるのである。 また長手方向の自由変形を拘束したときに塑性曲げによ
り生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に関する曲
がりの曲率（1/R2）が充分な場合、すなわち管状になっ
た際の半径R2が製品の半径より小さくなり金属板２の幅
方向両側縁部が重なり合う場合には、小径の曲げロール
1aで幅方向を真直ぐに拘束された状態から連続的に曲げ
られて製品曲率の管状に曲げられた状態で長手方向の自
由変形が拘束された状態となるサイドロール３との間で
金属板２の幅方向両側縁が突き合わされて丁度管状にな
る位置から接合位置に至るまで金属板２が巻き付くよう
にマンドレル（図示せず）を設置しておけばよい。 また長手方向の自由変形を拘束したときに管の内面とな
る面を内側として幅方向に配置した小径の曲げロール1a
で連続的に塑性曲げ加工したその塑性曲げにより生じる
曲げモーメントにより生じる幅方向の曲がりの曲率が充
分でない場合は、予変形装置１とサイドロール３との間
の連続ライン下流寄りに、成形の不足分に応じてカリバ
ーロール又はケージロールを配置すれば管状への成形が
可能であり、また多数の成形ロールを有する従来装置に
予変形装置１を配置しただけの装置でも薄肉金属管の成
形が可能となる。 かくして金属板２が製品曲率と同じ曲率の管状に成形さ
れたら、その金属板２の幅方向両側縁部を突き合わせて
溶接トーチ６等により突き合わせ溶接したり、また重ね
合わせて重ね合わせ溶接やロウ接や接着し、もしその接
合部分が重ね合わせ構造の場合にその外側に金属板２が
残存している場合，すなわち金属板２の幅方向の一方の
側縁部が接合部からはみ出して管の外側に位置している
場合には、そのはみ出し部分を切除して薄肉金属管とす
ればよいのである。
以上の如き本発明に係る薄肉金属管の製造方法を実施す
るには、金属板の幅方向に配置した小径の曲げロールで
管の内面となる面を内側として連続的に塑性曲げ加工し
た塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生じる幅
方向に関する曲がり曲率がほぼ製品曲率と等しい場合に
は、変形域長さを前述した如く製品径の約30倍以上にと
ることにより金属板側縁の伸び歪を弾性範囲内に収める
ことができて縁波の発生も防止でき、また成形に要する
ロール数もほとんど必要がなくなる。また塑性曲げ加工
した塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生じる
幅方向に関する曲がりの曲率が充分でない場合も、従来
のロール成形に比較して成形に要するロール数を著しく
減少することができるばかりでなく通常の成形ロールを
省略することなしに従来のロール成形と同数のロールを
用いた場合にも金属板に連続的に塑性曲げ加工した塑性
曲げにより生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に
関する曲がりを利用するため全く予変形を加えない処女
材を通板した場合と比較とするとスプリングバックが減
少して、成形域長さを長くすることによってエッジスト
レッチを抑えてエッジの成形性も向上させることができ
るのである。 更に製造しようとする薄肉金属板が、成形中又は金属板
を管状とした場合にその側縁に波（座屈）が発生する可
能性が高い場合には、小径の曲げロールで連続的に施す
塑性曲げ加工位置を、第３図の側面図に示すように薄肉
金属管の管底の移動方向延長線（サイドロール３を経た
管の第３図における下側の線）より薄肉金属管の中心方
向に位置せしめることによって、幅方向を真直ぐに拘束
された状態から製品曲率の管状に曲げられる位置までの
金属板中心線の長さと金属板側縁の長さとの差を減少せ
しめて金属板側縁の伸び歪を小さくすることによって金
属板側縁が座屈することを防止することが望ましい。こ
のように小径の曲げロールで連続的に施す塑性曲げ加工
位置を薄肉金属管の管底の移動方向延長線より薄肉金属
管の中心方向に位置せしめると良好な薄肉金属管を製造
することができるばかりでなく、連続ラインの長さを短
くして装置の小型化も図れるのである。更にこのような
連続ラインによって薄肉金属管を製造する場合に、管の
内面となる面を内側として幅方向に配置した小径の曲げ
ロールで連続的に塑性曲げ加工した金属板に長手方向に
弾性限度未満の張力を作用させると、その金属板がその
塑性曲げにより曲げモーメントにより生じる幅方向に関
する曲がりを利用して幅方向を真直ぐに拘束された状態
から連続的に曲げて製品曲率の管状に曲げられた状態と
されるまでにその側縁部にタルミが生じる現象の発生を
抑制できるため、金属板の長手方向に長さの差が生じ難
いので良好な形状に薄肉金属管を製造することができて
好ましいが、この張力が弾性限度を超えると小径の曲げ
ロールによる連続的な塑性曲げ加工により生じる幅方向
の曲がりが消失して金属板を製品曲率の管状に曲げられ
た状態に成形し難くなるので好ましくない。
るには、金属板の幅方向に配置した小径の曲げロールで
管の内面となる面を内側として連続的に塑性曲げ加工し
た塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生じる幅
方向に関する曲がり曲率がほぼ製品曲率と等しい場合に
は、変形域長さを前述した如く製品径の約30倍以上にと
ることにより金属板側縁の伸び歪を弾性範囲内に収める
ことができて縁波の発生も防止でき、また成形に要する
ロール数もほとんど必要がなくなる。また塑性曲げ加工
した塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生じる
幅方向に関する曲がりの曲率が充分でない場合も、従来
のロール成形に比較して成形に要するロール数を著しく
減少することができるばかりでなく通常の成形ロールを
省略することなしに従来のロール成形と同数のロールを
用いた場合にも金属板に連続的に塑性曲げ加工した塑性
曲げにより生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に
関する曲がりを利用するため全く予変形を加えない処女
材を通板した場合と比較とするとスプリングバックが減
少して、成形域長さを長くすることによってエッジスト
レッチを抑えてエッジの成形性も向上させることができ
るのである。 更に製造しようとする薄肉金属板が、成形中又は金属板
を管状とした場合にその側縁に波（座屈）が発生する可
能性が高い場合には、小径の曲げロールで連続的に施す
塑性曲げ加工位置を、第３図の側面図に示すように薄肉
金属管の管底の移動方向延長線（サイドロール３を経た
管の第３図における下側の線）より薄肉金属管の中心方
向に位置せしめることによって、幅方向を真直ぐに拘束
された状態から製品曲率の管状に曲げられる位置までの
金属板中心線の長さと金属板側縁の長さとの差を減少せ
しめて金属板側縁の伸び歪を小さくすることによって金
属板側縁が座屈することを防止することが望ましい。こ
のように小径の曲げロールで連続的に施す塑性曲げ加工
位置を薄肉金属管の管底の移動方向延長線より薄肉金属
管の中心方向に位置せしめると良好な薄肉金属管を製造
することができるばかりでなく、連続ラインの長さを短
くして装置の小型化も図れるのである。更にこのような
連続ラインによって薄肉金属管を製造する場合に、管の
内面となる面を内側として幅方向に配置した小径の曲げ
ロールで連続的に塑性曲げ加工した金属板に長手方向に
弾性限度未満の張力を作用させると、その金属板がその
塑性曲げにより曲げモーメントにより生じる幅方向に関
する曲がりを利用して幅方向を真直ぐに拘束された状態
から連続的に曲げて製品曲率の管状に曲げられた状態と
されるまでにその側縁部にタルミが生じる現象の発生を
抑制できるため、金属板の長手方向に長さの差が生じ難
いので良好な形状に薄肉金属管を製造することができて
好ましいが、この張力が弾性限度を超えると小径の曲げ
ロールによる連続的な塑性曲げ加工により生じる幅方向
の曲がりが消失して金属板を製品曲率の管状に曲げられ
た状態に成形し難くなるので好ましくない。
実施例１ 板厚0.1mmで板幅が89.5mmの0.2％耐力が160kgf/mm2のSU
S 304の金属板を、管の内面となる面を内側として幅方
向に配置した直径が3mmの小径の曲げロールで直径が100
mmでロール幅が100mmのポリウレタンライニングロール
との間で300kgfの押付け力で押し付けてその塑性曲げに
より生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に関する
曲がりの曲率が製品曲率の68％になるように塑性曲げ加
工を行い、次いで金属板が弛まない程度の僅かな張力を
金属板に付与してその塑性曲げにより生じる曲げモーメ
ントにより生じる幅方向に関する曲がりを利用して小径
の曲げロール位置で幅方向を真直ぐに拘束された状態か
ら連続的に曲げて小径の曲げロール位置から950mmの位
置でスクイズロールで押圧して製品曲率半径（28.6mm）
の管状に曲げられた状態で長手方向の自由変形を拘束し
た状態とした後に、その金属板の側縁同士の当接部分を
マイクロプラズマ溶接によって接合して薄肉金属管を製
造した。この薄肉金属管は縁波のない真円度の良好な薄
肉金属管であった。 実施例２ 板厚0.2mmで板幅が89.2mmの0.2％耐力が55kgf/mm2のJIS
H4600で規定されている第３種のチタン板から成る金属
板を、管の内面となる面を内側として幅方向に配置した
直径が3mmの小径の曲げロールで直径が100mmでロール幅
が100mmのポリウレタンライニングロールとの間で400kg
fの押付け力で押し付けてその塑性曲げにより生じる曲
げモーメントにより生じる幅方向に関する曲がりの曲率
が製品曲率の72％になるように塑性曲げ加工を行い、次
いで金属板が弛まない程度の僅かな張力を金属板に付与
してその塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生
じる幅方向に関する曲がりを利用して小径の曲げロール
位置で幅方向に真直ぐに拘束された状態から連続的に曲
げて小径の曲げロール位置から950mmの位置でスクイズ
ロールで押圧して製品曲率半径（28.6mm）の管状に曲げ
られた状態で長手方向の自由変形を拘束した状態とする
に際し、小径の曲げロールでの塑性曲げ位置がこのスク
イズロールから出て移動せしめられる金属管の管底の移
動延長線より30mmだけ金属管の中心方向に位置するよう
にこのスクイズロールを位置せしめて、金属板の側縁同
士の当接部分をマイクロプラズマ溶接によって接合して
薄肉金属管を製造した。この薄肉金属管は縁波のない真
円度の良好な薄肉金属管であった。 なお、これらの実施例においては小径の曲げロールとス
クイズロールとの間における金属板の弛みを防止する程
度の小さな張力を付与したが、小径の曲げロールとスク
イズロールとの間では塑性曲げにより生じる曲げモーメ
ントにより生じる幅方向に関する曲がりを利用している
ため幅方向に自然に曲げられているため長手方向に座屈
が生じ難いので、金属板の材料特性，板厚等によっては
張力を付与しなくても良い。
S 304の金属板を、管の内面となる面を内側として幅方
向に配置した直径が3mmの小径の曲げロールで直径が100
mmでロール幅が100mmのポリウレタンライニングロール
との間で300kgfの押付け力で押し付けてその塑性曲げに
より生じる曲げモーメントにより生じる幅方向に関する
曲がりの曲率が製品曲率の68％になるように塑性曲げ加
工を行い、次いで金属板が弛まない程度の僅かな張力を
金属板に付与してその塑性曲げにより生じる曲げモーメ
ントにより生じる幅方向に関する曲がりを利用して小径
の曲げロール位置で幅方向を真直ぐに拘束された状態か
ら連続的に曲げて小径の曲げロール位置から950mmの位
置でスクイズロールで押圧して製品曲率半径（28.6mm）
の管状に曲げられた状態で長手方向の自由変形を拘束し
た状態とした後に、その金属板の側縁同士の当接部分を
マイクロプラズマ溶接によって接合して薄肉金属管を製
造した。この薄肉金属管は縁波のない真円度の良好な薄
肉金属管であった。 実施例２ 板厚0.2mmで板幅が89.2mmの0.2％耐力が55kgf/mm2のJIS
H4600で規定されている第３種のチタン板から成る金属
板を、管の内面となる面を内側として幅方向に配置した
直径が3mmの小径の曲げロールで直径が100mmでロール幅
が100mmのポリウレタンライニングロールとの間で400kg
fの押付け力で押し付けてその塑性曲げにより生じる曲
げモーメントにより生じる幅方向に関する曲がりの曲率
が製品曲率の72％になるように塑性曲げ加工を行い、次
いで金属板が弛まない程度の僅かな張力を金属板に付与
してその塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生
じる幅方向に関する曲がりを利用して小径の曲げロール
位置で幅方向に真直ぐに拘束された状態から連続的に曲
げて小径の曲げロール位置から950mmの位置でスクイズ
ロールで押圧して製品曲率半径（28.6mm）の管状に曲げ
られた状態で長手方向の自由変形を拘束した状態とする
に際し、小径の曲げロールでの塑性曲げ位置がこのスク
イズロールから出て移動せしめられる金属管の管底の移
動延長線より30mmだけ金属管の中心方向に位置するよう
にこのスクイズロールを位置せしめて、金属板の側縁同
士の当接部分をマイクロプラズマ溶接によって接合して
薄肉金属管を製造した。この薄肉金属管は縁波のない真
円度の良好な薄肉金属管であった。 なお、これらの実施例においては小径の曲げロールとス
クイズロールとの間における金属板の弛みを防止する程
度の小さな張力を付与したが、小径の曲げロールとスク
イズロールとの間では塑性曲げにより生じる曲げモーメ
ントにより生じる幅方向に関する曲がりを利用している
ため幅方向に自然に曲げられているため長手方向に座屈
が生じ難いので、金属板の材料特性，板厚等によっては
張力を付与しなくても良い。
以上に詳述した如く、管の内面となる面を内側として幅
方向に配置した小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加
工するような予変形を利用した本発明に係る薄肉金属管
の製造方法は、従来金属管に用いられていたような材料
はもとより、これまでロール成形では困難とされた高強
度金属板からの薄肉金属管の製造が可能であると共に未
焼純材からでも薄肉金属管を容易に製造でき、ロール数
の削減と併せてコストダウンが期待でき、また幅方向に
均一に曲げ加工が行われるために曲率分布に優れ、更に
表面疵もロール数が少ないことによって減少するなど、
多大な価値を有する工業的に優れた薄肉金属管の製造方
法である。
方向に配置した小径の曲げロールで連続的に塑性曲げ加
工するような予変形を利用した本発明に係る薄肉金属管
の製造方法は、従来金属管に用いられていたような材料
はもとより、これまでロール成形では困難とされた高強
度金属板からの薄肉金属管の製造が可能であると共に未
焼純材からでも薄肉金属管を容易に製造でき、ロール数
の削減と併せてコストダウンが期待でき、また幅方向に
均一に曲げ加工が行われるために曲率分布に優れ、更に
表面疵もロール数が少ないことによって減少するなど、
多大な価値を有する工業的に優れた薄肉金属管の製造方
法である。
第１図は本発明に係る薄肉金属管の製造方法の原理説明
図、第２図は本発明方法により薄肉金属管の製造を実施
している状態を示す斜視図、第３図は同側面図である。 図面中 R1……長手方向と直交する小径の曲げロールの曲率半径 R2……塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生じ
る幅方向の曲がりの曲率半径 １……予変形装置 1a……小径の曲げロール 1b……ポリウレタンライニングロール ２……金属板 ３……サイドロール ４……送りロール ５……アンコイラ ６……溶接トーチ
図、第２図は本発明方法により薄肉金属管の製造を実施
している状態を示す斜視図、第３図は同側面図である。 図面中 R1……長手方向と直交する小径の曲げロールの曲率半径 R2……塑性曲げにより生じる曲げモーメントにより生じ
る幅方向の曲がりの曲率半径 １……予変形装置 1a……小径の曲げロール 1b……ポリウレタンライニングロール ２……金属板 ３……サイドロール ４……送りロール ５……アンコイラ ６……溶接トーチ
Claims (7)
- 【請求項１】小径の曲げロールを金属板の幅方向に配置
し、長手方向の自由変形を拘束したとき管の内面となる
面を内側として金属板が幅方向に湾曲するように、前記
曲げロールにより管の内面となる面を内側として金属板
を連続的に塑性曲げ加工した後、前記金属板の幅方向に
関する曲がりを利用して前記金属板を製品曲率の管状と
し、前記金属板の当接部分を接合することを特徴とする
薄肉金属管の製造方法。 - 【請求項２】金属板の小径の曲げロールでの塑性曲げ加
工から接合までを連続ラインで行う特許請求の範囲第１
項に記載の薄肉金属管の製造方法。 - 【請求項３】金属板の小径の曲げロールでの塑性曲げ加
工位置から製品径の約30倍以上離れた位置で金属板の幅
方向の曲率を製品曲率とする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の薄肉金属管の製造方法。 - 【請求項４】小径の曲げロールでの塑性曲げ加工位置
を、管状に成形されて当接部分を接合されて移動せしめ
られる薄肉金属管の管底の移動方向延長線より薄肉金属
管の中心方向に位置せしめる特許請求の範囲第２項又は
第３項に記載の薄肉金属管の製造方法。 - 【請求項５】管状に成形した金属板の当接部分の接合を
溶接によって行う特許請求の範囲第１項から第４項まで
のいずれか１項に記載の薄肉金属管の製造方法。 - 【請求項６】管状に成形した金属板の当接部分の接合を
ロウ接によって行う特許請求の範囲第１項から第４項ま
でのいずれか１項に記載の薄肉金属管の製造方法。 - 【請求項７】管状に成形した金属板の当接部分の接合を
接着によって行う特許請求の範囲第１項から第４項まで
のいずれか１項に記載の薄肉金属管の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60-227864 | 1985-10-15 | ||
| JP22786485 | 1985-10-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176611A JPS62176611A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH0677773B2 true JPH0677773B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=16867551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24385586A Expired - Fee Related JPH0677773B2 (ja) | 1985-10-15 | 1986-10-14 | 薄肉金属管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677773B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01237114A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Sekisui Chem Co Ltd | 金属複合管の製造方法 |
| JPH0729147B2 (ja) * | 1988-09-09 | 1995-04-05 | 日新製鋼株式会社 | 薄肉金属管の製造方法 |
| JPH07102394B2 (ja) * | 1989-03-27 | 1995-11-08 | 日新製鋼株式会社 | 断面形状の優れた薄肉金属管の製造方法 |
| JP2790887B2 (ja) * | 1989-10-27 | 1998-08-27 | 日新製鋼株式会社 | 金属溶接管の製造方法 |
| JPH04167917A (ja) * | 1990-10-29 | 1992-06-16 | Nisshin Steel Co Ltd | 複合管の製造方法 |
-
1986
- 1986-10-14 JP JP24385586A patent/JPH0677773B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176611A (ja) | 1987-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |