(57)【要約】金属製パイプ（１）の軸線方向の一部が他の部位に比べて厚い厚肉部（１０）となるように金属製パイプ（１）を加工する金属製パイプの加工方法において，金属製パイプ（１）の軸線方向中間部に，金属製パイプ（１）が軸線方向の加圧力を受けた際に応力を集中させるための段差部を形成する応力集中部形成工程と，金属製パイプ（１）を外型（２０）にセットするパイプセット工程と，応力集中部形成工程及びパイプセット工程を経た後，金属製パイプ（１）の内部に内型（２５）を挿入して内型（２５）と外型（２０）との間に厚肉部（１０）を形成するための空間（Ｓ）を設け，金属製パイプ（１）の端部に軸線方向の加圧力を加えて段差部に応力を集中させて変形させ，この変形を起点にして厚肉部（１０）を形成する厚肉部形成工程とを備えている。
2012085961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製パイプの軸線方向の一部が他の部位に比べて厚い厚肉部となるように該金属製パイプを加工する金属製パイプの加工方法において、
上記金属製パイプの軸線方向中間部に、該金属製パイプが軸線方向の加圧力を受けた際に応力を集中させるための応力集中部を形成する応力集中部形成工程と、
上記金属製パイプを、該金属製パイプの外周面を保持する外型にセットするパイプセット工程と、
上記応力集中部形成工程及び上記パイプセット工程を経た後、上記金属製パイプの内部に内型を挿入して該内型と上記外型との間に上記厚肉部を形成するための空間を設け、上記金属製パイプに軸線方向の加圧力を加えて上記応力集中部に応力を集中させて変形させ、この変形部位を起点にして上記厚肉部を形成する厚肉部形成工程とを備えていることを特徴とする金属製パイプの加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属製パイプの加工方法において、
応力集中部形成工程では、金属製パイプに段差部を形成し、該段差部を応力集中部とすることを特徴とする金属製パイプの加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載の金属製パイプの加工方法において、
応力集中部形成工程では、金属製パイプに拡管加工を施すことによって段差部を形成することを特徴とする金属製パイプの加工方法。
【請求項４】
金属製パイプの軸線方向の一部が他の部位に比べて厚い厚肉部となるように該金属製パイプを加工する金属製パイプの加工装置において、
上記金属製パイプの軸線方向中間部に、軸線方向の加圧力を受けた際に応力を集中させるための応力集中部を形成する応力集中部形成装置と、
上記金属製パイプの外周面を保持する外型と、
上記金属製パイプの内部に挿入され、上記外型との間に上記厚肉部を形成するための空間を設けるとともに、上記金属製パイプの端部に接するように構成された内型と、
上記内型を上記金属製パイプの軸線方向に押して該金属製パイプの端部に軸線方向の加圧力を作用させる駆動装置とを備えていることを特徴とする金属製パイプの加工装置。
【請求項５】
請求項４に記載の金属製パイプの加工装置において、
内型は、金属製パイプの厚肉部を形成する部位以外の部位に挿入される第１型と、該第１型とは分離され、該金属製パイプの厚肉部を形成する部位に挿入される第２型とを備え、
上記第２型が駆動装置により駆動されることを特徴とする金属製パイプの加工装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１つに記載の加工方法により加工された金属製パイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ある部位の肉厚が他の部位に比べて厚くなるように形成された金属製パイプ、その加工方法及び加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、自動車に搭載される内燃機関の排気系の一部は金属製パイプで構成されている。この金属製パイプには排気ガスの熱が繰り返し加わり、さらに、金属製パイプの他の部品との接合部位には、内燃機関及び車体の振動による応力集中が起こる。その結果、金属製パイプの特に接合部位に破損が起こりやすいという問題がある。この破損の防止策としては、例えば、肉厚を厚くしたり、高強度の材質に変更する方法等がある。【０００３】
しかしながら、肉厚を厚くすると、応力の集中しない部位、即ち破損しにくい部位の肉厚も厚くなるので、金属製パイプ自体が無用に重くなり、また、材質を変更した場合も金属製パイプ自体の重量は殆ど変わらないものとなる。【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、金属製パイプの応力が集中しやすい部位の肉厚を他の部位に比べて厚くすることによって破損を防止しながら、金属製パイプの軽量化を図ることが行われている。この特許文献１では、均一な肉厚の金属製パイプを１２００℃程度の高温に加熱して変形抵抗を小さくした後、ダイスとマンドレルとを使用して軸線方向に加圧し、金属製パイプの一部に厚肉部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、金属製パイプを高温に加熱しなければならないので、加熱に時間を要して生産効率が低く、また、加工時のエネルギ消費が大きいという問題があった。【０００７】
また、高温下で加工した後、常温まで冷却すると熱収縮が均一に起こるわけではないので、金属製パイプの寸法精度が低下してしまうという問題もあった。【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一部に厚肉部が形成された金属製パイプを、生産効率良く高精度に、かつ、エネルギ消費を低減しながら得ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明では、金属製パイプの加工方法として、金属製パイプの軸線方向中間部に応力集中部を設けておき、この金属製パイプに軸線方向の加圧力を加えて応力集中部に応力を集中させて変形させ、この変形を起点にして厚肉部を形成するようにした。【００１０】
第１の発明は、金属製パイプの軸線方向の一部が他の部位に比べて厚い厚肉部となるように該金属製パイプを加工する金属製パイプの加工方法において、上記金属製パイプの軸線方向中間部に、該金属製パイプが軸線方向の加圧力を受けた際に応力を集中させるための応力集中部を形成する応力集中部形成工程と、上記金属製パイプを、該金属製パイプの外周面を保持する外型にセットするパイプセット工程と、上記応力集中部形成工程及び上記パイプセット工程を経た後、上記金属製パイプの内部に内型を挿入して該内型と上記外型との間に上記厚肉部を形成するための空間を設け、上記金属製パイプに軸線方向の加圧力を加えて上記応力集中部に応力を集中させて変形させ、この変形部位を起点にして上記厚肉部を形成する厚肉部形成工程とを備えていることを特徴とするものである。【００１１】
この構成によれば、金属製パイプに加圧力を加えると、金属製パイプの応力集中部に応力が集中するので、従来例のように加熱によって変形抵抗を低減しなくても、金属製パイプが変形し始める。金属製パイプの変形は、その変形し始めた部位を起点として外型と内型との間の空間内で起こり、外型と内型との間で金属製パイプに厚肉部が形成されることになる。【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、応力集中部形成工程では、金属製パイプに段差部を形成し、該段差部を応力集中部とすることを特徴とするものである。【００１３】
この構成によれば、段差部が形成されることで、軸線方向に加圧力が作用した際に確実に応力集中を起こさせることが可能になる。【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、応力集中部形成工程では、金属製パイプに拡管加工を施すことによって段差部を形成することを特徴とするものである。【００１５】
この構成によれば、段差部が拡管加工によって簡単に得られるようになる。【００１６】
第４の発明では、金属製パイプの加工装置として、応力集中部形成装置により金属製パイプの軸線方向中間部に応力集中部を形成し、内型を駆動装置により金属製パイプの軸線方向に押し、金属製パイプの端部に軸線方向の加圧力を作用させるようにした。【００１７】
第４の発明は、金属製パイプの軸線方向の一部が他の部位に比べて厚い厚肉部となるように該金属製パイプを加工する金属製パイプの加工装置において、上記金属製パイプの軸線方向中間部に、軸線方向の加圧力を受けた際に応力を集中させるための応力集中部を形成する応力集中部形成装置と、上記金属製パイプの外周面を保持する外型と、上記金属製パイプの内部に挿入され、上記外型との間に上記厚肉部を形成するための空間を設けるとともに、上記金属製パイプの端部に接するように構成された内型と、上記内型を上記金属製パイプの軸線方向に押して該金属製パイプの端部に軸線方向の加圧力を作用させる駆動装置とを備えていることを特徴とするものである。【００１８】
この構成によれば、応力集中部が形成された金属製パイプを外型に保持し、この金属製パイプに内型を挿入して金属製パイプの端部に駆動装置によって軸線方向の加圧力を作用させることが可能になる。これにより、金属製パイプの応力集中部に応力が集中して変形し、この変形部位を起点にして外型と内型との間で金属製パイプに厚肉部が形成されることになる。【００１９】
第５の発明は、第４の発明において、内型は、金属製パイプの厚肉部を形成する部位以外の部位に挿入される第１型と、該第１型とは分離され、該金属製パイプの厚肉部を形成する部位に挿入される第２型とを備え、上記第２型が駆動装置により駆動されることを特徴とするものである。【００２０】
この構成によれば、金属製パイプの厚肉部を形成する部位以外の部位に第１型を挿入した状態で、この第１型とは分離した第２型を金属製パイプの厚肉部を形成する部位に挿入して加圧力を作用させることになる。これにより、金属製パイプの厚肉部を形成する部位以外の部位では、第１型を静止させておくことが可能になるので、厚肉部を形成する部位以外の部位で第１型が金属製パイプの内周面に軸線方向に擦れることはない。従って、内型が軸線方向に擦れることに起因して金属製パイプの内面が損傷、変形してしまうのを防止することが可能になる。【００２１】
第６の発明は、第１から３のいずれか１つの加工方法により加工された金属製パイプである。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、金属製パイプの軸線方向中間部に応力集中部を形成して外型にセットした後、内型を金属製パイプに挿入して軸線方向に加圧力を加えて応力集中部に応力を集中させて変形させ、この変形部位を起点にして厚肉部を形成するようにしたので、金属製パイプを変形抵抗の抑制のために高温に加熱する必要はなく、生産効率及び寸法精度を高めることができるとともに、エネルギ消費を低減できる。よって、必要な部位に必要な強度を持った軽量で高精度な金属製パイプを低コストで得ることができる。【００２３】
第２の発明によれば、金属製パイプに段差部を形成し、この段差部を応力集中部としたので、加圧力を加えた際に応力集中を確実に起こさせて変形させることができ、狙い通りに厚肉部を形成できる。【００２４】
第３の発明によれば、金属製パイプに拡管加工を施すことによって段差部を形成するようにしたので、段差部を簡単に得ることができ、金属製パイプをより低コストなものとすることができる。【００２５】
第４の発明によれば、第１の発明と同様に、金属製パイプを変形抵抗の抑制のために高温に加熱することなく厚肉部を形成できるので、生産効率及び寸法精度を高めることができるとともに、エネルギ消費を低減できる。よって、必要な部位に必要な強度を持った軽量で高精度な金属製パイプを低コストで得ることができる。【００２６】
第５の発明によれば、金属製パイプの厚肉部を形成する部位以外の部位に第１型を挿入し、金属製パイプの厚肉部を形成する部位に第２型を挿入し、この第２型を駆動装置により駆動するようにしたので、金属製パイプの厚肉化に伴って金属製パイプの内面が損傷、変形してしまうのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態にかかる金属製パイプがフランジ構成部材に固定された状態を示す断面図である。
【図２】金属製パイプの上流側を拡大して示す断面図である。
【図３】加工装置の断面図である。
【図４】加工前の金属製パイプの断面図である。
【図５】拡管工程を経た金属製パイプの断面図である。
【図６】外型の断面図である。
【図７】第１型の側面図である。
【図８】第２型の側面図である。
【図９】拡管工程を経た金属製パイプをセットした状態の図３相当図である。
【図１０】厚肉部の形成が完了した状態の図３相当図である。
【図１１】加工が終了した金属製パイプの断面図である。
【図１２】変形例にかかる内型の側面図である。
【図１３】変形例にかかる応力集中部を形成した状態の金属製パイプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態にかかる金属製パイプ１をフランジ構成部材２に固定した状態を示すものである。この金属製パイプ１は、図示しない自動車に搭載される内燃機関の排気系の一部であるエキゾーストマニホールドの管部を構成するものである。
【００３０】
尚、この実施形態の説明では、説明の便宜を図るために、金属製パイプ１の排気流れ方向上流側を単に上流側といい、排気流れ方向下流側を単に下流側というものとする。
【００３１】
図２にも示すように、金属製パイプ１の上流側は、フランジ構成部材２に形成された貫通孔２ａに挿入されている。金属製パイプ１の上流側の外周面とフランジ構成部材２の貫通孔２ａの周縁部とは全周に亘って溶接されている。図１及び図２における符号Ｃは溶接ビードである。フランジ構成部材２は、金属製パイプ１にフランジを形成するためのものであり、他の部品に接合されるようになっている。
【００３２】
金属製パイプ１の素材となる管は鋼管である。図４に示すように、加工前の金属製パイプ１の肉厚は、両端に亘って同じであり、本実施形態では、肉厚は１．２ｍｍである。
【００３３】
図１に示すように、金属製パイプ１の上流側の所定範囲は、他の部位に比べて肉厚が厚い厚肉部１０とされている。この厚肉部１０は後述する加工方法によって得られたものである。尚、厚肉部１０の肉厚は２．０ｍｍである。
【００３４】
金属製パイプ１の外径は、厚肉部１０に対応する部位が他の部位に比べて大きくなるように設定されている。従って、厚肉部１０は、金属製パイプ１の外側に盛り上がるようにして形成されている。図２に示すように、金属製パイプ１の外周面のうち、厚肉部１０の形成始め（厚肉部１０の下流端）の領域には、上流側に向かって拡径するテーパー面からなる拡径部１０ａが形成されている。この拡径部１０ａの形成により、金属製パイプ１の肉厚が徐々に増すことになる。
【００３５】
また、金属製パイプ１の外周面のうち、拡径部１０ａよりも上流側の領域の面１０ｂは軸線と略平行に延びている。拡径部１０ａの軸線方向の寸法は、面１０ｂの軸線方向の寸法よりも十分に短く設定されている。
【００３６】
金属製パイプ１の外周面のうち、厚肉部１０以外の部位の面１ａは、軸線と略平行に延びている。この面１ａと、拡径部１０ａとの間には円弧面１ｂが形成されており、この円弧面１ｂを介して面１ａと拡径部１０ａとが連続している。円弧面１ｂの曲率半径は５ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定されている。円弧面１ｂを形成することで応力集中が起こりにくくなる。円弧面１ｂの曲率半径が５ｍｍよりも小さいと円弧面１ｂの近傍に発生する応力が大きくなり金属製パイプ１の信頼性が低下し、１５ｍｍよりも大きいと金属製パイプ１の全長が長くなってレイアウト性が悪化するからである。
【００３７】
また、金属製パイプ１の面１ａの延長線（図２に破線で示す）と、拡径部１０ａとのなす角度αは、５゜以上２５゜以下に設定されている。角度αが５゜未満であると、肉厚が徐々に変化していく部分（肉厚徐変部）が長くなり、金属製パイプ１のレイアウト性が悪化し、２５゜を越えるとＡ部への応力集中が大きくなり過ぎて、Ａ部に発生する応力がＢ部に発生する応力を越えることになるため、この範囲での設定が好ましい。
【００３８】
金属製パイプ１の上流端部の内周面には、下流側に比べて大径の大径部１ｃが形成されている。また、大径部１ｃよりも下流側には、下流側へ向かって縮径するテーパー面からなる縮径部１ｄが大径部１ｃに連続して形成されている。縮径部１ｄの形成により、金属製パイプ１の上流端部の肉厚は、大径部１ｃに近づくにつれて徐々に薄くなる。このように、縮径部１ｄを形成して肉厚を徐々に変化させているので、応力集中が起こり難くなる。大径部１ｃ及び縮径部１ｄの軸線方向の寸法は、厚肉部１０全体の軸線方向の寸法よりも大幅に短く設定されている。
【００３９】
次に、上記厚肉部１０を有するように金属製パイプ１を加工する加工方法について説明する。
【００４０】
加工前の金属製パイプ１の断面は円形である。加工前の金属製パイプ１の肉厚は１．２ｍｍであり、外径は４０ｍｍ程度である。また、加工前の金属製パイプ１の長さは、１２０ｍｍ程度である。尚、上記した加工前の金属製パイプ１の肉厚、外径、長さは一例であり、これに限られるものではない。
【００４１】
始めに、図５に示すように、金属製パイプ１に拡管加工を施す。拡管加工を施す領域は、厚肉部１０を形成する領域と等しい。従って、拡管加工を施す領域の始点の位置は、拡径部１０ａ（図２に示す）の形成部位と同じ位置であり、終点の位置は、金属製パイプ１の上流端部である。
【００４２】
拡管加工は、周知の拡管装置１５を用いて施す。これにより、金属製パイプ１の軸線方向中間部に段差部１００が形成される。段差部１００は本発明の応力集中部となる部位である。以上が応力集中部形成工程であり、拡管装置１５が応力集中部形成装置である。
【００４３】
次に、拡管加工が施された金属製パイプ１を図９に示すように外型２０にセットする。外型２０は、第１分割部材２１と第２分割部材２２とを備えている。第１分割部材２１には、金属製パイプ１の外周面の径方向半分に沿うように形成された凹面２１ａが形成されている。一方、第２分割部材２２にも、金属製パイプ１の外周面の径方向半分に沿うように形成された凹面２２ａが形成されている。第１分割部材２１及び第２分割部材２２は、凹面２１ａ及び凹面２２ａの開放側を合わせた状態で図示しない締結部材を用いて締結されて一体化している。この状態で、凹面２１ａ及び凹面２２ａにより、上下方向に延びる貫通孔２０ａが形成されることになる。貫通孔２０ａの約上半分の内径は、金属製パイプ１の拡管部分の外径と同じであり、また、約下半分の内径は、金属製パイプ１の拡管部分以外の外径と同じである。
【００４４】
図３に示すように、外型２０の下端部はベース板２３に固定されている。ベース板２３には、外型２０の貫通孔２０ａの下端部と連通する貫通孔２３ａが上下に貫通するように形成されている。ベース板２３の貫通孔２３ａの内径は、外型２０の貫通孔２０ａの下半部の内径よりも小径とされており、図９に示すように金属製パイプ１の下流端部がベース板２３の貫通孔２３ａの周縁部に上方から当接するようになっている。この状態で金属製パイプ１はベース板２３に支持される。また、ベース板２３には、外型２０の下端部が嵌る凹部２３ｂが形成されている。
【００４５】
金属製パイプ１を、その拡管側を上にして外型２０の内部に挿入することで、金属製パイプ１の外周面全体が外型２０により保持されることになる。これがパイプセット工程である。
【００４６】
拡管工程及びパイプセット工程を経た後、内型２５を金属製パイプ１に挿入する。
【００４７】
尚、拡管工程とパイプセット工程の順番はどちらが先であってもよい。すなわち、パイプセット工程の後に拡管工程を行うことも可能である。
【００４８】
図３及び図９に示すように、内型２５は、金属製パイプ１の厚肉部１０を形成する部位以外の部位に挿入される第１型２７と、該第１型２７とは分離され、該金属製パイプ１の厚肉部１０を形成する部位に挿入される第２型２８と、第１型２７及び第２型２８の間に配置されるスプリング２９とを備えている。
【００４９】
第１型２７は、上下に延びる円柱状に形成されている。図７にも示すように、第１型２７の外径は、上端部から下端部に亘って略同じであり、金属製パイプ１の拡管加工されていない部分の内径と略同じに設定されている。従って、図３に示すように、第１型２７の下端部はベース板２３の貫通孔２３ａに挿入される。また、第１型２７の長さは、金属製パイプ１の拡管加工されていない部分の長さよりも長く設定されている。
【００５０】
図７に示すように、第１型２７の下端部には、先細となるようにテーパー面２７ａが形成されている。また、第１型２７には、軸線に沿って延びる中心孔２７ｂが形成されている。中心孔２７ｂは、第１型２７を上下に貫通するように形成されている。中心孔２７ｂの内周面の上下方向中央部近傍には、スプリング２９の下端部を受ける受け部２７ｃが中心孔２７ｂの内方へ突出するように形成されている。
【００５１】
第２型２８も円柱状に形成されている。図８に示すように、第２型２８の下端部には、第１小径部２８ａが設けられている。第１小径部２８ａの外径は、第１型２７の外径と略同じに設定されている。第２型２８の第１小径部２８ａよりも上側には、下側に向けて縮径し、第１小径部２８ａに連なるテーパー面部２８ｂが形成されている。第２型２８のテーパー面部２８ｂよりも上側には、第２小径部２８ｃが形成されている。第２小径部２８ｃは第１小径部２８ａよりも大径となっている。
【００５２】
第２型２８の第２小径部２８ｃよりも上側の本体部２８ｄの外径は、外型２０の貫通孔２０ａの上側部分の内径と略同じに設定されている。本体部２８ｄと第２小径部２８ｃとの間には段部２８ｅが形成されている。この段部２８ｅに金属製パイプ１の上流端部が嵌るようになっている。
【００５３】
また、第２型２８には、軸線に沿って延びるねじ孔２８ｆが形成されている。このねじ孔２８ｆは、第２型２８の上端面に開口している。第２型２８の下部には、スプリング２９が挿入されるスプリング挿入孔２８ｇが形成されている。スプリング挿入孔２８ｇの底面にスプリング２９の上端部が当たるようになっている。
【００５４】
図３に示すように、第２型２８の上端部には板材３０がボルト３１により締結固定されている。板材３０の中心部には、ボルト３１が挿通するボルト挿通孔３０ａが形成されている。ボルト挿通孔３０ａに挿通したボルト３１が第２型２８のねじ孔２８ｆに螺合するようになっている。
【００５５】
板材３０には、駆動装置３３が連結されている。駆動装置３３は、第２型２８を上下方向に移動させるためのものである。
【００５６】
内型２５を金属製パイプ１に挿入する際には、まず、第１型２７を金属製パイプ１に挿入し、その後、第２型２８を挿入する。第２型２８を挿入していくと、スプリング２９が下に押され、これにより、第１型２７が下に押されることになり、第１型２７の下端部はベース板２３の貫通孔２３ａに挿入される。
【００５７】
図９に示すように、内型２５を金属製パイプ１に挿入した状態では、内型２５と外型２０との間に厚肉部１０を形成するための空間Ｓが設けられる。
【００５８】
そして、図９に白抜矢印で示すように、駆動装置３３により第２型２８を下方へ押すと、金属製パイプ１の上端部には下向きの加圧力が作用する。加圧力を受けた金属製パイプ１には圧縮応力が発生するが、金属製パイプ１が一様断面ではなく、拡管加工によって段差部１００が形成されて断面形状が変化した部分があるので、その部分に大きな応力が集中して発生することになる。その結果、段差部１００が変形し始める。この変形を始めるのに要する力は、段差部１００が形成されていることにより、段差部１００が無い場合に比べて小さくて済む。よって、従来例のように加熱によって変形抵抗を低減しなくても、金属製パイプ１を変形させることが可能になる。つまり、３００℃程度以上に昇温し加工性を向上させる必要がなく、いわゆる冷間加工が行える。
【００５９】
駆動装置３３により第２型２８を更に下方へ移動させると、段差部１００よりも上側の部分が段差部１００の変形部位を基点として変形する。この変形は外型２０と内型５との間の空間Ｓ内で起こり、金属製パイプ１の変形部位は、外型２０の内周面と内型２５の外周面とにより成形されて厚肉部１０となる。加工後の金属製パイプ１を図１１に示す。
【００６０】
尚、金属製パイプ１の拡管部分以外の部分は、次の理由から肉厚が大きく変化することはない。すなわち、外型２０と金属製パイプ１の外面との間、及び内型２５と金属製パイプ１の内面との間には、成形性を考慮して微小なクリアランスが設けられているが、応力集中部である段差部１００を成形する際に加工力がその段差部１００の成形に利用されることになり、これにより、金属製パイプ１における段差部１００よりも下側部分に発生する応力が小さくなり、よって、金属製パイプ１の拡管部分以外の部分の肉厚変化が抑制されることになる。
【００６１】
駆動装置３３で移動させるのは第２型２８のみであり、第１型２７は静止している。従って、厚肉部１０を形成する部分以外で第１型２７が金属製パイプ１の内周面に対して軸線方向に擦れることはない。これにより、金属製パイプ１の厚肉部１０を形成する部分以外で金属製パイプ１の内面が損傷、変形してしまうのを回避できる。
【００６２】
本発明の加工装置は、拡管装置１５、外型２０、内型２５、ベース板２３、板材３０及び駆動装置３３で構成されている。
【００６３】
図１に示すように、上記のようにして加工された金属製パイプ１の上流端をフランジ構成部材２の貫通孔２ａに挿入し、フランジ構成部材２の貫通孔２ａの周縁部に溶接する。
【００６４】
金属製パイプ１をフランジ構成部材２に固定した状態で、金属製パイプ１の下流端部に下向きの荷重を加えた場合には、各部に応力が発生することになる。このとき、大きな応力が発生しやすいのは、図２に符号Ａで示す円内の部位と、符号Ｂで示す円内の部位である。ここで、金属製パイプ１の拡径部１０ａと面１ａとのなす角度αを２５゜以下に設定したことで、円Ａ内の応力の方が円Ｂ内の応力よりも小さくなる。すなわち、金属製パイプ１の溶接部位（円Ｂ内の部位）の応力よりも他の部位（円Ａ内の部位）の応力の方が小さくなるので、使用時において溶接部位よりも他の部位の方が早く破損することはない。
【００６５】
以上説明したように、この実施形態によれば、金属製パイプ１の軸線方向中間部に段差部１００を形成して外型２０にセットした後、内型２５を金属製パイプ１に挿入して軸線方向に加圧力を加えて段差部１００に応力を集中させて変形させ、この変形部位を起点にして厚肉部１０を形成するようにしている。これにより、従来のように金属製パイプ１を変形抵抗の抑制のために高温に加熱する必要はなくなるので、生産効率及び寸法精度を高めることができるとともに、エネルギ消費を低減できる。よって、必要な部位に必要な強度を持った軽量で高精度な金属製パイプ１を低コストで得ることができる。
【００６６】
また、金属製パイプ１に段差部１００を形成し、この段差部１００を応力集中部としたので、加圧力を加えた際に確実に応力集中を起こさせて変形させることができ、狙い通りに厚肉部１０を形成できる。
【００６７】
また、金属製パイプ１に拡管加工を施すことによって段差部１００を形成するようにしたので、段差部１００を簡単に得ることができ、金属製パイプ１をより低コストなものとすることができる。
【００６８】
尚、上記実施形態では、内型２５を第１型２７と第２型２８とに分割しているが、これに限らず、図１２に示す変形例のように、第１型２７と第２型２８とを一体成形したような形状であってもよい。この内型２５にも、金属製パイプ１の上流端部が嵌る段部２５ａが形成されている。この変形例のように内型２５を一体成形品にすることで構成部品点数を削減して低コスト化を図ることができ、また、第１型２７と第２型２８とのずれが起こることがないので金属製パイプ１の成形精度を向上できる。
【００６９】
また、上記実施形態では、金属製パイプ１に段差部１００を形成し、この段差部１００を応力集中部としたが、これに限らず、例えば、図１３に示すように凸部１０１を形成し、この凸部１０１を応力集中部としてもよい。凸部１０１の代わりに凹部であってもよい。また、薄肉部を形成し、この薄肉部を応力集中部としてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、金属製パイプ１の外側に盛り上がるように厚肉部１０を形成した場合について説明したが、これに限らず、厚肉部１０を金属製パイプ１の内側に盛り上がるように形成してもよい。
【００７１】
また、金属製パイプ１の材料としては塑性加工を行うことができる材料であればよく、各種材料を用いることができる。
【００７２】
また、金属製パイプ１は、自動車の排気系部品だけでなく、例えば送気管や送液管等に用いることができる。
【００７３】
また、金属製パイプ１の径は特に限定されるものではなく、例えば数十ｃｍ程度の大径のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明は、例えば、自動車の排気系を構成する金属製パイプに適用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１          金属製パイプ
２          フランジ構成部材
１０        厚肉部
１５        拡管装置（応力集中部形成装置）
２０        外型
２５        内型
２７        第１型
２８        第２型
２９        スプリング
３３        駆動装置
１００      段差部（応力集中部）
１０１      凸部（応力集中部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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