JPS60244437A - 偏肉管の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は偏肉管の成形方法に係り、特に曲げ加工用、バ
ーリング加工用などの二次加工用素形材として好適な、
肉厚が円周方向に変化する偏肉管を成形する方法に関す
るものである。

〔発明の背景〕

従来、管材の増肉加工すべき部分を局部的に加熱して、
肉厚が円周方向に変化する偏肉管を成形する方法は知ら
れてないが、本発明者等は、さきに、管材を局部的に加
熱して、肉厚を円周方向に均一に増肉する方法およびそ
の装置を開発した（特願昭５７−１３９１８２号、１９
７７３９号）。

ここで、まず、その開発した技術を説明する。

第１図は、本発明者等がさきに開発した、管材の増肉加
工方法の実施に供せられる増肉加工装置の一例と、これ
によって増肉加工される管材を併せて示す部分断面図、
第２図は、第１図に係る増肉加工装置によって増肉加工
した管材の一例を示す斜視図である。

たブレスベット、３は、その側面（第１図において左側
面）に、後述するステッピングシリンダ６が取付けられ
ているプレート、５ａ、５ｂは、このプレート３と−プ
レスベット４とを、所定距離を隔てて対向する位置に固
定し、後述する圧縮力の反力を受けることができる支柱
である。また、支柱５ｂは、後述するトランス１２の軸
方向のガイドをも兼ねるものである。

１３は、管材１の外周に位置するように配設され、この
管材ｌを加熱することができる環状の加熱コイルで、こ
の加熱コイル１３は、後述するトランス１２と一体で管
材１の軸方向に沿って移動可能であり、その内径面の片
側（加熱コイル１３の、矢印で示す前進方向と反対側）
に、この加熱コイル冷却用の冷却水１４の一部を管材１
へ向けて角度４５°方向へ噴射するための噴射口ｉａａ
が、周方向に分布して穿設されている。また、この加熱
コイル１３には、管材１の加熱部の温度を検出すること
ができる二色温度計（図示せず）が一体に取付けられて
おシ、この二色温度計には、前記加熱部の温度が予め設
定した設定温度に達したとき、信号を発する発信部（図
示せず）が設けられている。１５は、加熱コイル１３へ
冷却水１４を供給する冷却水パイプである。

１６は、高周波電流を発生する高周波発振機、１２は、
加熱コイル１３へ供給する高周波電流の大キさをコント
ロールするトランス・で、このトランス１２は、前記二
色温度計（図示せず）からの信号によってＯＮになシ、
後述するリミットスイッチ１７からの信号によってＯＦ
Ｆになるリレースイッチ（図示せず）と、加熱コイル移
動速度設定ダイヤル（図示せず）とを具備した駆動部を
有し、前記加熱コイル移動速度設定ダイヤルを予め所定
速度に設定しておけば、前記リレースイッチがＯＮにな
ったとき、支柱５ｂにガイドされながら、管材１の軸方
向に沿って矢印方向へ前進し、加熱コイル１３を前記所
定速度で移動させることができる。

１１は、制御装置で、この制御装置１１は、前記二色温
度計（図示せず）からの信号によってＯＮになり、後述
するリミットスイッチ１７がらの信号によってＯＦＦに
なるリレースイッチ（図示せず）と、スピンドル駆動速
度設定ダイヤル（図示せず）とを有し、前記スピンドル
駆動速度設定ダイヤルを予め所定速度に設定しておけば
、前記リレースイッチがＯＮになったとき、単位時間当
シ所定数のパルスを発生することができるものである。

１０は、制御装置１１が発生する単位パルス当シ所定の
回転角度だけ回転するステッピングモータ、９は、この
ステッピングモータ１゜の作用によシ、制御装置１１が
発生する単位パルス当シ、所定の油量を油圧配管１８ａ
からステッピングシリンダ６（詳細後述）へ送る油圧発
生装置、１８ｂは、この場合に、油を戻す油圧配管、６
は、油圧配管ｉｓａから流入した単位時間当シの油量に
比例して（換言すれば、前記スピンドル駆動速度設定ダ
イヤルを所定速度に設定しておけば、単位時間当シの油
量は一定になるから、一定速度Ｔ１）、スピンドル７を
押出すことができるステッピングシリンダである。

１７は、加熱コイル１３が増肉加工部端まで加熱を終了
したとき、トランス１２がこれに当接して閉じ、信号を
発するリミットスイッチである。

リミットスイッチ１７からの前記信号は、トランス１２
のリレースイッチ、高周波発振機１６．制御装置１１の
リレースイッチに、それぞれ送られ、トランス１２およ
びステッピングモータ１ｏは停止し、高周波発振器１６
は、高周波電流の発生を停止する。

次に、上記のように構成した増肉加工装置の動作を説明
する。

まず、ステッピングシリンダ６のスピンドル７、および
トランス１２を後退させる。増肉加工すべき管材１を、
加熱コイル１３内へ通し、その一端をプレスベッド４の
位置決め部４ａに挿入し、他端を、前記スピンドル７を
矢印方向へ前進させて、サポート治具８で固定する。加
熱コイル１３が、管材１の増肉加工部の一端に来るまで
、トランス１２を矢印方向へ前進させる。

加熱コイル１３の前記二色温度計の設定温度を所定温度
に設定する。トランス１２の前記加熱コイル移動速度設
定ダイヤルで加熱コイルの移動速度を、また、制御装置
１１の前記スピンドル駆動速度設定ダイヤルでスピンド
ルの駆動速度ヲ、それぞれ予め設定する。

高周波発振機１６をＯＮにして、加熱コイル１３による
管材１の高周波誘導加熱を開始すると同時に、冷却水パ
イプ１５から加熱コイル１３へ冷却水１４を供給する。

加熱コイル１３によって加熱した管材１の加熱部の温度
が前記所定温度に達すると、前記二色温度計の発信部か
ら信号が出て、これが、制御装置１１の前記リレースイ
ッチ、およびトランス１２の駆動部の前記リレースイッ
チに受信される。すると、制御装置１１がＯＮになり、
予め設定したスピンドルの駆動速度に対応して、単位時
間当シ所定数のパルスを発生し、これを受信したステッ
ピングモータ１０は、制御装置１１が発生する単位パル
ス当シ所定の回転角度だけ回転し、油圧発生装置９は制
御装置１１が発生する単位パルス当シ所定の油量を、油
圧配管ｉｓａからステッピングシリンダ６へ送シ、ステ
ッピングシリンダ６は、出し、これによって管材１は軸
方向に一定速度で圧縮される。一方、トランス１２のリ
レースイッチもＯＮになり、予め設定したトランスの移
動速度で矢印方向へ移動し、前記所定温度で管材１の加
熱を継続する。このときの加熱幅が、板厚の約２倍以下
になるように、加熱コイル１３の噴射口１３ａから噴射
する水量を調節し、管材１の変形領域を狭くする。この
ようにして〜管材１の軸方向に沿って移動する加熱コイ
ル１３によって、管材１の増肉加工すべき部分を、逐次
局部的に加熱しながら、針材１に、スピンドル７によっ
て圧縮力を負荷してすえ込み加工を行なう。

トランス１２が矢印方向へ前進して、加熱コイル１３が
管材１の増肉加工部の他端まで加熱を終了したとき、ト
ランス１２はリミットスイッチ１７に当接し、トランス
１２およびステッピングモータ１０が停止し、高周波発
振機１６は、高周波電流の発生を停止し、管材１の増肉
加工を終了する。

その後、管材１が冷却したのち、冷却水１４の供給を停
止し、増肉加工された管材ｌを取出す。

このようにして均一に増肉加工された管材ＩＡは、第２
図に示すように、その増肉加工部２の増肉率は円周方向
に均一でちり、まだ不整変形もない。

ところで、増肉加工した管利を、二次加工用素形材とし
て使用する場合、全円周にわたって均一に増肉する必要
の々いものがある。

本発明の対象となる、曲げ加工用、バーリング加工用な
どの二次加工用素形材においては、たとえば、曲げ加工
用のものでは、引張応力で減肉する曲げ外側部のみを増
肉すればよく、また、バーリング加工用のものでは、バ
ーリング下穴の近傍の、塑性変形が伝播する領域のみを
増肉すればよい。このような用途の二次加工用素形材で
は、均一に増肉すると、余計な増肉部が材料歩留りを低
下させることになる。

したがって、必要な部分のみを増肉しだ偏肉管を成形す
ることができる、偏肉管の成形方法の開発が望まれてい
る。

〔発明の目的〕

本発明は、曲げ加工用、バーリング加工用などの二次加
工用素形材として好適な、肉厚が円周方向に変化する偏
肉管を成形することができる、偏肉管の成形方法の提供
を、その目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る偏肉管の成形方法の構成は、管材の増肉加
工すべき部分を、逐次局部的に、板厚方向の温度分布を
与えるとともに、厚肉にすべき部分の方が薄肉にすべき
部分よりも低温度になるような円周方向の温度分布を与
えるように加熱しながら、該管材の軸方向に圧縮力を負
荷してすえ込み加工を行なうことによシ、肉厚が円周方
向に変化する偏肉管を成形するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本的事項を
、第３図を用いて説明する。

第３図は、増肉率の加工温度依存性の一例を示す増肉率
−加工温度線図である。

管材を局部加熱しながら、これをすえ込み加工して増肉
するにあたっては、板厚方向に温度分布を与えるととも
に、円周方向にも温度分布を与えるようにする。

板厚方向の温度分布について云えば、庁材の外径側が高
温度になるような温度分布にすると、材料が内、外径方
向へ流動する分岐点である無すべり点が内径側へ移動し
、外径側への増肉量が内径側への増肉量よシも多くなる
。逆に、管材の内径側が高温度になるような温度分布に
すると、無すべり点が外径側へ移動し、内径側への増肉
量が外径側への増肉量よシも多くなる。このように、内
径側へ多く増肉するようにすれば、同一のすえ込み率に
対して、外径側へ多く増肉するよりも増肉率を大きくす
ることができるという利点がある。

逆に、外径側への増肉量を多くすれば、管内を流れる流
体の流量減少の割合は小さく、シたがってその部分での
キャビテーションとこれにともなう腐食を防止すること
ができるので、管材の内径が小さいものには有効である
。

一方、円周方向の温度分布について云えば、第３図を参
照して、温度（加工温度）が高くなると増肉率が減少す
るので、厚肉にすべき部分の温度の方が薄肉（すなわち
増肉率を小さく）にすべき部分の温度よりも低温度にな
るような温度分布を与えるようにすればよい。

以下、実施例によって説明する。

第４図は、本発明の一実施例に係る偏肉管の成形方法の
実施に使用されるトラック形状の加熱コイルと、これに
よって加熱される管材とを示す略示断面図、第５図は、
第４図におけるコイルギャップと管材の外表面温度との
関係の一例を示すコイルギャップ−外表面温度線図であ
る。

第４図において、１は、増肉加工されるべき管材、１３
Ａは、鋼管製のトラック形状の加熱コ４ルであシ、この
加熱コイル１３Ａは、管材ｌの外周側に、厚肉にすべき
部分ｌａ（すなわち増肉率を大きくする部分）のコイル
ギャップＣ，ａの方が、薄肉にすべき部分１ｂ（すなわ
ち増肉率を小さくする部分）のコイルギャップＣＥｂよ
りも大きくなるように配設されている。

このトラック形状の加熱コイル１３Ａに、たとえば、周
波数Ｆ＝２５００Ｈ２Ｏ高周波電流を供給したときの、
コイルギャップと管材１の外表面の温度（内表面では、
外表面よシも低温度）との関係は、第５図のようになり
、コイルギャップの大きい部分では小さい部分よシも低
温度になるように加熱される。

このように構成したトラック形状の加熱コイル１３Ａを
、前記第１図における加熱コイル１３の代シに、第４図
に示した状態に配設する。そして、第１図において説明
したと同様の方法で管材１のすえ込み加工を行なうこと
により、１８部分が厚肉で１ｂ部分が薄肉の、肉厚が円
周方向に変化する偏肉管が成形される。

具体例を説明する。

管材１として、材質が高温配管用炭素鋼管５ＴＰＴ４２
で、寸法が外径２１６ｍ、肉厚８．６簡のものを使用し
た。

第６図は、管材の一例として、高温配管゛用炭素鋼管５
ＴＰＴ４２の変形抵抗温度依存図である。

コイルギャップを０８．＝９１１ＩＩ＋Ｉ、Ｃｆｆｂ−
４．、高周波電流の周波数をＦ＝２５００Ｈ２１加エカ
を約５５トンに、それぞれ設定してすえ込み加工を行な
ったところ、管材の１ａ部分で約５００Ｃ。

１ｂ部分で約８５０Ｃに加熱され、ｌａ部分の増肉率が
約３０％、ｌｂ部分の増肉率が約１０％の偏肉管が成形
された。

以上説明した実施例によれば、円周方向に肉厚の変化す
る偏肉管を容易に成形することができ、二次加工用素形
材の歩留シが向上するという効果がある。

次に、他の実施例を説明する。

第７図は、本発明の他の実施例に係る偏肉管の成形方法
の実施に使用される、加熱制御装置を具備したトランク
形状の加熱コイルと、これによって加熱される管材とを
示す略示図である。

この実施例は、前記第４図に係る実施例よシも、円周方
向の温度勾配をさらに大きくするとともに、増肉率を大
きくしたい部分では無すベシ点を外径側へ（内径側が高
温度）、増肉率を小さくしたい部分では無すベシ点を内
径側へ（外径側が高温度１それぞれ移動させるような、
板厚方向の温度勾配を与えるようにしたものである。

この第７図において、１は、増肉加工されるべき管材、
１３Ｂは、鋼管製のトラック形状の加熱コイルであり、
この加熱コイル１３Ｂには、管材１の外表面の温度を検
出するだめの温度センサ２３ａ、２３ｂが取付けられ、
これらの温度センサ２３ａ、２３ｂからの温度信号は、
温度測定治具２３を介して制御装置２６へ入力されるよ
うになっている。また、トラック形状の加熱コイル１３
Ｂには、噴射口１９ａが分布して穿設されている。絶縁
物製の冷却ノズル１９が部分的に装着されておシ、前記
噴射口１９ａからは、冷却媒体゛噴射装置２４から流路
管２１を介して導いた冷却媒体（気体と液体との混合流
体）を管材１の外表面に向けて部分的に噴射することが
できる。

２５は、リード線２２を通して、トラック形状の加熱コ
イル１３Ｂへ高周波電流を供給する高周波加熱装置であ
シ、この高周波加熱装置２５．前記冷却媒体噴射装置２
４および制御装置２６で、加熱制御装置を構成している
。

このように構成した、加熱制御装置を具備したトラック
形状の加熱コイル１３Ｂを、前記第１図における加熱コ
イル１３の代シに配設する。この配設の仕方は、管材ｌ
の厚肉にすべき部分１ａのコイルギャップの方が、薄肉
にすべき部分１ｂのコイルギャップよシも大きくする（
すなわち、増肉率を大きくする部分を低温度にする）と
ともに、厚肉にすべき部分１ａの近傍へ向けて冷却媒体
を噴射できるように冷却ノズル１９を対向させる（すな
わち、増肉率を大きくする部分では、内径側を高温度に
する）。

ここで、高周波加熱装置２５０周波数を設定するととも
に、制御装置２６に管材１の１ａ部分。

Ｉｂ部分の最高温度、加工温度を、それぞれ設定し、加
熱制御装置をＯＮにする。

高周波加熱装置２５からトラック形状の加熱コイル１３
Ｂへ高周波電流が供給され、管材１が高周波誘導加熱さ
れる。温度センサ２３ａ、２３ｂによって、１ａ部分、
ｌｂ部分の温度が前記設定最高温度に到達したことが検
知されると、制御装置２６からの指令により、冷却媒体
噴射装置２４が作動し、冷却ノズル１９の噴射口１９ａ
から管材１の１ａ部分近傍へ冷却媒体２０が噴射される
とともに、高周波加熱装置２５の出力も調整され、１ａ
部分の温度、Ｉｂ部分の温度が、それぞれ前記設定加工
温度になるように制御される。１８部分、Ｉｂ部分の温
度が前記設定加工温度に到着して定常状態になってから
所定時間経過すると、増肉加工装置がＯＮになり、前記
第１図において説明したと同様の方法で管材１のすえ込
み加工が行なわれ、１ａ部分が厚肉で、Ｉｂ部分が薄肉
の、肉厚が円周方向に変化する偏肉管が成形される。

具体例を説明する。

管材１として、材質が高温配管用炭素鋼管５ＴＰＴ４２
で、寸法が外径２１６＋ｎｍ、肉厚８．６叫のものを使
用した。

１ａ部分のコイルギャップを９ｍｍ、Ｉｂ部分のコイル
ギャップを４９．高周波電流の周波数を２５００Ｈｚと
し、制御装置２６に、１ａ部分およびＩｂ部分の最高温
度を９５０Ｃ，Ｉａ部分近傍の加工温度を４ｏｏｃ、ｉ
ｂ部分近傍の加工温度を９５０Ｃにそれぞれ設定した。

加熱開始して１ａ部分およびＩｂ部分の加工温度（それ
ぞれ前記した４００Ｃ，９５０Ｃ）が定常状態になって
から１分間経過後、すえ込み加工力５行なわれ、１８部
分の増肉率が約４０％、ｌｂ部分の増肉率が約１０％の
偏肉管が成形された。

以上説明した実施例によれば、前記第４図に係る実施例
よりも、円周方向に沿っての増肉率の差を大きくするこ
とができるので、不必要な部分での増肉が抑制され、二
次加工用素形材の歩留多かさらに向上するという利点が
ある。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、曲げ加工用
、バーリング加工用などの二次加工用素形材として好適
な、肉厚が円周方向に変化する偏肉管を成形することが
できる、偏肉管の成形方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明者等がさきに開発した、管材の増肉加
工方法の実施に供せられる増肉加工装置の一例と、これ
によって増肉加工される管材を併せて示す部分断面図、
第２図は、第１図に係る増肉加工装置によって増肉加工
した管材の一例を示す斜視図、第３図は、増肉率の加工
温度依存性の一例を示す増肉率−加工温度線図、第４図
は、本発明の一実施例に係る偏肉管の成形方法の実施に
使用されるトラック形°状の加熱コイルと、これによっ
て加熱される管材とを示す略示断面図、第５図は、第４
図におけるコイルギャップと管材の外表面温度との関係
の一例を示すコイルギャップ−外表面温度線図、第６図
は、管材の一例として、高温配管用炭素鋼管５ＴＰＴ４
２の変形抵抗温度依存図、第７図は、本発明の他の実施
例に係る偏肉管の成形方法の実施に使用される、加熱制
御装置を具備したトラック形状の加熱コイルと、これに
よって加熱される管材とを示す略示図である。 １・・・管材、１ａ・・・厚肉にすべき部分、１ｂ・・
・薄肉にすべき部分、１３Ａ、１３Ｂ・・・トラック形
状の加熱コイル、１９・・・冷却ノズル、１９ａ・・・
噴射口、２０・・・冷却媒体、２４・・・冷却媒体噴射
装置、２５・・・高周波加熱装置、２６・・・制御装置
Ｎ　ｃ、ａ、　Ｃｇｂ′１、〜「＝１１ （ほか１名） ＃１図 第　２　図 姉３図 ηｏ１遵１ｆｒｃτノ 店４圀 第９図 瞭ら口 カロエｓｊｉ；　Ｔ　（＋ｌｔ：　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管材の増肉加工すべき部分を、逐次局部的に、板厚
   方向の温度分布を与えるとともに、厚肉にすべき部分の
   方が薄肉にすべき部分よシも低温度になるような円周方
   向の温度分布を与えるように加熱しながら、該管材の軸
   方向に圧縮力を負荷してすえ込み加工を行なうことによ
   シ、肉厚が円周方向に変化する偏肉管を成形することを
   特徴とする偏肉管の成形方法。 ２、管材の外径側が内径側よシも低温度になるような、
   板厚方向の温度分布を与えるようにしたものである特許
   請求の範囲第１項記載の偏肉管の成形方法。 ３、トランク形状の加熱コイルを、管材の外周側に、厚
   肉にすべき部分のコイルギャップの方が薄肉にすべき部
   分のコイルギャップより大きくなるように配設し、前記
   加熱コイルに高周波電流を供給することによシ、該管材
   を加熱するようにしたものである特許請求の範囲第１項
   記載の偏肉管の成形方法。 ４、管材の厚肉にすべき部分の外周に冷却媒体を噴射す
   るようにしだものである特許請求の範囲第３項記載の偏
   肉管の成形方法。