(57)【要約】【課題】短時間で、閉塞部が確実に封口され、また、閉塞部が十分に増肉された、端部が閉塞された管部材を製造する。【解決手段】素材となる金属管の長手方向に、加熱装置、ダイス、ポンチが備えられた成形装置を用い、加熱装置で金属管の端部を加熱し、金属管の加熱された領域を前記ダイスで口絞り成形し、ポンチで金属管を押し込み、金属管の端部を封口し、端部が閉塞された管部材を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の端部が閉塞された管部材の製造方法であって、
素材となる金属管の長手方向に、加熱装置、ダイス、ポンチが備えられた成形装置を用い、
前記加熱装置で前記金属管の端部を加熱し、
前記金属管の加熱された領域を前記ダイスで口絞り成形し、
前記ポンチで前記金属管を押し込み、前記金属管の端部を封口する
工程を備えることを特徴とする端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項２】
前記加熱の終了後、前記口絞り成形の前に、加熱された前記金属管を、長手方向に、前記加熱装置に対して相対的に移動することを特徴とする請求項１に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項３】
前記金属管が鋼管であることを特徴とする請求項１又は２に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項４】
前記成形装置は、さらに、前記金属管を保持する金型を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項５】
前記加熱の手段は、高周波誘導加熱、通電加熱、又はガスバーナー加熱であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項６】
前記ポンチの前記金属管と接触する表面が、中央部が前記金属管と反対側に凹んだ凹状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項７】
前記加熱の終了から、前記口絞り成形の開始までの時間が０．１ｓ以上、３２ｓ以下であることを満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項８】
前記金属管の板厚をｔ０（ｍｍ）、外径をｄ０（ｍｍ）、封口後の外径をｄ２（ｍｍ）、増肉予定部の長さをＬ２（ｍｍ）としたとき、加熱範囲Ｌ０（ｍｍ）が、
【数１】
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を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項９】
前記金属管の板厚をｔ０（ｍｍ）、外径をｄ０（ｍｍ）、前記金属管が加熱される領域の長手方向の長さをL０（ｍｍ）、封口後の管部材の閉塞された端部の外径をｄ２（ｍｍ）、増肉予定部の長さをＬ２（ｍｍ）としたとき、
前記ポンチの押し込み量Ｓｔ（ｍｍ）が、
【数２】
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を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【請求項１０】
前記口絞り成形の開始後、製造された前記管部材が前記ダイスから離脱完了するまでの時間が１０ｓ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端部が閉塞された管部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばピストンロッドやスタビライザーのような自動車部品には、従来から、中空の管部材が使用されている。これらの管部材は、通常、金属管の端部を閉塞することによって製造される。
【０００３】
特許文献１には、円筒体と円筒体に接触した成形用へらを備え、円筒体又は成形用へらを回転させることにより円筒体の端部を外側にしぼり部を出しながら閉塞し、その後、しぼり部を溶断する円筒体の端部閉塞方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、直線状に伸びたパイプ嵌入孔とパイプ嵌入孔の一端開口近傍に形成したパイプ嵌入孔より径の大きい大径穴部を有するダイスと、大径穴部に嵌合可能な円筒状の大径パンチと、大径パンチ内を摺動自在でパイプ嵌入孔に嵌合自在な円柱状の小径パンチを用いて行う加工方法であって、パイプを一端が大径穴部内に所定長さだけ突出するようにパイプ嵌入孔に挿入し、大径パンチを小径パンチと一体にして大径穴部に嵌入させて大径穴部内に突出するパイプの上端を押しつぶし、次いで小径パンチのみを移動させてパイプ嵌入孔に嵌入させパイプの一端を閉塞させる加工方法が開示されている。
【０００５】
非特許文献１には、素管をスウェージング加工装置で加工し、その後加工された部位を加熱装置で加熱し、油圧プレスまたはクランクプレスを使用して、加熱した後軸方向に管を圧縮して端部を閉塞する加工方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１１９３３４号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８９８３８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】中村正信著  「パイプ加工法」  日刊工業新聞社  昭和５７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
端部が閉塞された管部材の製造方法において重要な点は、閉塞部が確実に封口されること、及び閉塞部が十分に増肉されることである。そして、自動車部品の製造等に適用する場合、管部材の製造を短時間で行えることがコストの観点から重要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記の課題を解決するための端部が閉塞された管部材の製造方法を鋭意検討し本発明をなした。その要旨は以下のとおりである。
【００１０】
（１）少なくとも一方の端部が閉塞された管部材の製造方法であって、素材となる金属管の長手方向に、加熱装置、ダイス、ポンチが備えられた成形装置を用い、前記加熱装置で前記金属管の端部を加熱し、前記金属管の加熱された領域を前記ダイスで口絞り成形し、前記ポンチで前記金属管を押し込み、前記金属管の端部を封口する工程を備えることを特徴とする端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１１】
（２）前記加熱の終了後、前記口絞り成形の前に、加熱された前記金属管を、長手方向に、前記加熱装置に対して相対的に移動することを特徴とする前記（１）の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１２】
（３）前記金属管が鋼管であることを特徴とする前記（１）又は（２）の端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１３】
（４）前記成形装置は、さらに、前記金属管を保持する金型を備えることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかの端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１４】
（５）前記加熱の手段は、高周波誘導加熱、通電加熱、又はガスバーナー加熱であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかの端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１５】
（６）前記ポンチの前記金属管と接触する表面が、中央部が前記金属管と反対側に凹んだ凹状であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかの端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１６】
（７）前記加熱の終了から、前記口絞り成形の開始までの時間が０．１ｓ以上、３２ｓ以下であることを満たすことを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかの端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１７】
（８）前記金属管の板厚をｔ０（ｍｍ）、外径をｄ０（ｍｍ）、封口後の外径をｄ２（ｍｍ）、増肉予定部の長さをＬ２（ｍｍ）としたとき、加熱範囲Ｌ０（ｍｍ）が、
【数１】
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を満たすことを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかの端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１８】
（９）前記金属管の板厚をｔ０（ｍｍ）、外径をｄ０（ｍｍ）、前記金属管が加熱される領域の長手方向の長さをL０（ｍｍ）、封口後の管部材の閉塞された端部の外径をｄ２（ｍｍ）、増肉予定部の長さをＬ２（ｍｍ）としたとき、
前記ポンチの押し込み量Ｓｔ（ｍｍ）が、
【数２】
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を満たすことを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかの端部が閉塞された管部材の製造方法。
【００１９】
（１０）前記口絞り成形の開始後、製造された前記管部材が前記ダイスから離脱完了するまでの時間が１０ｓ以下であることを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれかの端部が閉塞された管部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、短時間で、閉塞部が確実に封口され、また、閉塞部が十分に増肉された、端部が閉塞された管部材を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】端部が閉塞された管部材の端部の概略を説明する図である。
【図２】本発明の製造方法に用いる成形装置の概略を示す図である。
【図３】本発明の製造方法における好ましい加熱範囲を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の端部が閉塞された管部材の製造方法の実施形態の一例を説明する。
【００２３】
本発明の管部材の製造方法は、素材となる金属管の少なくとも一方の端部を閉塞することにより管部材を製造するものである。端部では、図１に示すように金属管１１の中空部１２が封口され、中空部の径が小さくなる部分から先端部にかけて、管の板厚が増肉された増肉部１３となる。素材となる金属管は、特に限定されるものではないが、本発明は、鋼管を用いた管部材の製造に好適である。
【００２４】
本発明の製造方法では、図２に概略を示すように、素材となる金属管１１の長手方向に、加熱装置２１、ダイス２２、ポンチ２３が同軸上に備えられた成形装置を用いる。これにより、加熱後や口絞り成形後に金属管を移動することなく、一連の工程として端部が閉塞された管部材を製造することができる。さらに、金属管１１を保持する金型２４を設け、金属管１１を固定してもよい。
【００２５】
製造工程について説明する。
【００２６】
はじめに、金属管の端部を加熱装置で加熱する。加熱装置としては、たとえば、ＩＨコイルを使用し高周波誘導加熱することができる。その他、通電加熱やガスバーナー加熱などを使用することができる。この加熱は、次の工程での口絞り成形を行いやすくするためのものであり、条件は特に限定されないが、変形抵抗が下がるオーステナイト域まで加熱するのが目安となる。
【００２７】
金属管端部の加熱される領域の長手方向の長さ（以下「加熱範囲」という）が小さすぎると、金属管先端部近傍のみが増肉し、増肉予定部全体（図１を参照）が増肉しなくなり、また加工力が大きくなる。加熱範囲が大きすぎると、広い範囲が増肉するので、その結果、十分に増肉、封口しなくなる。
【００２８】
本発明者らが種々の実験を行った結果、成形前の金属管の板厚をｔ０（ｍｍ）、外径をｄ０（ｍｍ）、封口後の外径をｄ２（ｍｍ）、増肉予定部の長さをＬ２（ｍｍ）としたとき、加熱範囲Ｌ０（ｍｍ）を以下の範囲とすることが好ましい（図３）。封口については後述する。
【００２９】
【数３】
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【００３０】
加熱後、ＩＨコイルを加熱部周辺から取り除く。たとえば、半割のコイルを銅ワイヤで接続したＩＨコイルを用いれば、金属管の長手方向と垂直な面方向にＩＨコイルを逃し、加熱した領域をダイス２２で成形することができる。
【００３１】
あるいは、金属管を、長手方向に、ＩＨコイルに対して相対的に移動してもよい。たとえば、図２でＩＨコイル（加熱装置２１）を下方へ移動させたり、金属管１１を上方へ移動させてもよい。移動前にＩＨコイルへの通電を止めれば、移動後に金属管が加熱されることはない。
【００３２】
次に、金属管の加熱した領域をダイス２２で口絞り成形する。金属管とダイス２２を相対的に移動させ、金属管の加熱領域をダイス２２の内部に進入させる。これにより、ダイス２２の内部の形状に沿って、金属管が口絞り成形される。本発明の管部材の製造方法では、金属管を加熱した後、直ちに成形を行うため、熱間で、金属管の変形抵抗が十分に低い状態で成形がされる。
【００３３】
金属管を加熱すると、外表面近傍の発熱が最も大きくなり、板厚方向に熱を伝導するために一定の時間が必要である。そのため、加熱終了後０．１ｓ以上経過後に加工を開始するのが好ましい。また、加工開始までのあいだに金属管が空冷（放冷）により冷却されると、金属管の変形抵抗が上昇し、加工が難しくなる。そのため、加工開始までの時間は３２ｓ以下とするのが好ましい。
【００３４】
なお、金属管の加熱されていない領域は温度が低い、すなわち硬いので、単にダイスを金属管に押し込んでも座屈することはない。
【００３５】
ダイス２２を加熱し、金型２４を冷却してもよい。また、ダイスの内部の形状は、図１に示すような１段階のテーパー形状でもよく、多段のテーパーを有する形状でもよい。
【００３６】
次いで、口絞り成形された金属管を、ポンチで押し込み、金属管の端部を封口し、管部材を完成させる。
【００３７】
ポンチの押込み量が小さすぎると、十分な増肉が得られない。また、押し込み量が大きすぎると加工力が大きくなりすぎる、そのため、押込み量を適正な範囲とすることが好ましい。
【００３８】
本発明者らが種々の実験を行った結果、金属管の板厚をｔ０（ｍｍ）、外径をｄ０（ｍｍ）、加熱範囲をL０（ｍｍ）、封口後の外径をｄ２（ｍｍ）、増肉予定部の長さをＬ２（ｍｍ）としたとき、押し込み量Ｓｔ（ｍｍ）を以下の範囲とすることが好ましい。
【００３９】
【数４】
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【００４０】
ポンチの表面は平らな形状でもよいし、ポンチの中央部が押し込む金属管と反対側に凹んだ凹状であってもよい。
【００４１】
ポンチを押し込み加工が終了した管部材はダイスから離脱する。その際、加工開始後、加工中の管とダイスとの接触時間が長いと、ダイスの温度が上がり、摩耗、損傷が起こりやすくなり好ましくない。そのため、加工開始から、加工が完了し、製造された管部材がダイスから離脱完了するまでの時間を１０ｓ以下とするのが好ましい。
【００４２】
以上の一連の工程により、数秒程度で、端部が閉塞された管部材を製造することが可能となる。
【００４３】
なお、便宜上、金属管を鉛直方向が長手方向となるように配置し、下に加熱装置、上にダイス、ポンチを配置した構成を用いて説明したが、配置の向きがこれに限定されるものではないことはいうまでもない。たとえば、上下を逆にしたり、横向きにしたりしても、同様の効果が得られることは明らかである。
【００４４】
また、本発明の端部が閉塞された管部材の製造方法は、一方の端部を閉塞するものみ限定されるものではなく、同様の方法で両方の端部を閉塞した中空部材の製造方法にも適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１１    金属管
１２    中空部
１３    増肉部
２１    加熱装置
２２    ダイス
２３    ポンチ
２４    金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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