(57)【要約】  内面２１に潤滑油を供給したアルミニウム管２を拡管させるために用いられる拡管用プラグ１である。拡管用プラグ１の表面には、アルミニウム管との接触領域にライン状の溝１２が形成されている。溝１２は、拡管用プラグ１の進行方向Ｘに対して所定の角度で形成されている。進行方向Ｘにおける溝１２の幅Ｗμｍと深さＤμｍは、１０≦Ｗ≦１００、１≦Ｄ≦１００、及びＷ／Ｄ≧１という関係を満足する。溝１２の側面１２６、１２７は、前方側端部１２１に隣接する前方側凸曲面１２４と、後方側端部１２２に隣接する後方側凸曲面１２５とを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に潤滑油を供給したアルミニウム管内に挿入しつつ、該アルミニウム管の軸方向に相対的に進行させて上記アルミニウム管を拡管させるために用いられる拡管用プラグであって、
該拡管用プラグの表面には、少なくとも上記拡管用プラグが上記アルミニウム管に接触する接触領域に、ライン状の溝が形成されており、
上記溝は、上記アルミニウム管内における上記拡管用プラグの進行方向に対して４５〜１３５°の角度で形成されており、
上記進行方向における上記溝の幅Ｗμｍと上記溝の深さＤμｍは、１０≦Ｗ≦１００、１≦Ｄ≦１００、及びＷ／Ｄ≧１という関係を満足し、
上記溝の側面は、上記拡管用プラグの表面における上記溝の開口部の前方側端部に隣接する前方側凸曲面と、上記開口部の後方側端部に隣接する後方側凸曲面とを有していることを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項２】
請求項１に記載の拡管用プラグにおいて、軸方向に伸びるライン状のストレート溝が内面に形成された上記アルミニウム管の拡管に用いられることを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の拡管用プラグにおいて、上記溝は、上記アルミニウム管内における上記拡管用プラグの上記進行方向に対して６０〜１２０°の角度で形成されていることを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の拡管用プラグにおいて、上記進行方向における上記溝の幅Ｗμｍと、上記進行方向における上記溝間のピッチＰμｍは、Ｗ≦Ｐ≦１０×Ｗの関係を満足することを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の拡管用プラグにおいて、上記溝は、上記接触領域だけでなく、該接触領域における上記進行方向の前端からさらに１ｍｍ以上前方まで形成されていることを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の拡管用プラグにおいて、上記前方側端部と上記溝の最深部との上記進行方向における最短距離ＣAμｍ、及び上記後方側端部と上記溝の最深部との上記進行方向における最短距離ＣBμｍは、ＣA＜ＣBの関係を満足することを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の拡管用プラグにおいて、上記前方側凸曲面の曲率半径ＲAμｍ、上記後方側凸曲面の曲率半径ＲBμｍ、及び上記溝の深さＤは、０＜ＲA≦Ｄ、及び１／２×Ｄ≦ＲB≦５×Ｄという関係を満足することを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の拡管用プラグにおいて、上記溝の進行方向における断面において、上記溝は、底に平坦な底面を有し、上記溝の前方側の側面は、上記底面から上記開口部に向けて垂直に伸びる垂直面と、該垂直面から上記開口部の上記前方側端部に向けて滑らかにカーブする上記前方側凸曲面とを有しており、上記溝の後方側の側面は、上記底面から上記開口部の上記後方側端部に向けて側面全体が滑らかにカーブする上記後方側凸曲面を有していることを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の拡管用プラグにおいて、上記溝の進行方向における断面において、上記溝は、上記前方側凸曲面と上記後方側凸曲面との間に凹曲面を有し、該凹曲面に上記溝の上記最深部が位置していることを特徴とする拡管用プラグ。
【請求項１０】
請求項９に記載の拡管用プラグにおいて、上記凹曲面の前方側の曲率半径ＲA’μｍと、上記凹曲面の後方側の曲率半径ＲB’μｍとがＲA’＜ＲB’の関係を満足することを特徴とする拡管用プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム（純アルミニウム及びアルミニウム合金を含む）管を拡管加工する際に用いられる拡管用プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば熱交換器においては、内面にらせん状の溝が形成された銅製の伝熱管が用いられている。近年、銅価格の高騰から、伝熱管を銅製からアルミニウム合金製に変更する検討がなされている。
ところが、アルミニウムは、銅に比較して硬度が低いため、銅製の伝熱管のように、らせん状の溝を形成することが困難である。そこで、アルミニウム合金製の伝熱管においては、らせん状の溝ではなく、管の軸方向に伸びるライン状の溝、即ちストレート溝が形成されている。【０００３】
熱交換器の組立は、一般的に次のようにして行われている。
まず、所定のカラー部が形成された放熱フィン材を積層し、円筒状のカラー部内に伝熱管を通す。次いで、伝熱管の内側にその内径よりも大きな外径を有する拡管用プラグを強制的に挿入して伝熱管の外径を拡張させるという拡管加工を行うことにより、伝熱管と放熱フィンを固定する。【０００４】
拡管の際には、拡管用プラグと伝熱管との摩擦を低減し、焼き付きの発生を抑制又は防止するために、潤滑油が用いられている。拡管後には、不必要な潤滑油の残存をできる限り減らし、残油量を小さくすることが望まれている。また、コストの低減という観点から、拡管時に使用される潤滑油量の低減が求められている。【０００５】
これまでに、面粗度が低いセラミックスからなる拡管用プラグが開発されている（特許文献１参照）。また、拡管プラグを固定する芯金の貫通孔に潤滑材を供給する方法が開発されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１８２３３０号公報
【特許文献２】特開平１０−２６３７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、芯金に潤滑油を流す方法を採用すると、潤滑油の粘度などの性状が制限されてしまう。また、芯金に潤滑油が付着するため、コスト的に不利である。
また、セラミックスからなる拡管用プラグを用いると摩擦の低減を図ることが可能であるが、さらなる改良が求められている。【０００８】
拡管加工においては、一般に、潤滑油を予めアルミニウム管の内面に供給し、潤滑油が内面に存在する状態において、拡管用プラグをアルミニウム管内に挿入させる。
ストレート溝が形成されたアルミニウム管に対して、潤滑油を供給して拡管用プラグにより拡管を行うと、導入された潤滑油がストレート溝を伝わって流れ出やすくなる。そのため、アルミニウム管と拡管用プラグとの間に潤滑油を十分に供給させて拡管を行うことが困難になる。また、アルミニウム管の内面に供給された潤滑油は、ストレート溝内に沿って存在する。そのため、ストレート溝の凸部に存在する潤滑油が少なくなり、溝の凸部と拡管用プラグとの摩擦が大きくなりやすい。その結果、焼き付きを引き起こすおそれがある。【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであって、少量の潤滑油により拡管を行うことができると共に、軸方向に伸びるストレート溝が内面に形成されたアルミニウム管に対しても、アルミニウム管と拡管用プラグとの間に十分に潤滑油を供給して拡管を行うことができる拡管用プラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、内面に潤滑油を供給したアルミニウム管内に挿入しつつ、該アルミニウム管の軸方向に相対的に進行させて上記アルミニウム管を拡管させるために用いられる拡管用プラグであって、
該拡管用プラグの表面には、少なくとも上記拡管用プラグが上記アルミニウム管に接触する接触領域に、ライン状の溝が形成されており、
上記溝は、上記アルミニウム管における上記拡管用プラグの進行方向に対して４５〜１３５°の角度で形成されており、
上記進行方向における上記溝の幅Ｗμｍと上記溝の深さＤμｍは、１０≦Ｗ≦１００、１≦Ｄ≦１００、及びＷ／Ｄ≧１という関係を満足し、
上記溝の側面は、上記拡管用プラグの表面における上記溝の開口部の前方側端部に隣接する前方側凸曲面と、上記開口部の後方側端部に隣接する後方側凸曲面とを有していることを特徴とする拡管用プラグにある。
【発明の効果】
【００１１】
上記拡管用プラグの表面には、上記所定の角度、幅、及び深さでライン状の溝が形成されている。そして、上記溝の側面は、上記前方側端部に隣接する前方側凸曲面と、上記後方側端部に隣接する後方側凸曲面とを有している。
そのため、拡管時にアルミニウム管内に拡管用プラグを進行させると、アルミニウム管の内面に存在する潤滑油が、前方側端部から溝内へ浸入すると共に、溝から後方側端部へ排出されるという潤滑油の流れが円滑になる。そのため、少量の供給量でも、上記潤滑油を上記接触領域に保持し易くなる。それ故、拡管時における焼き付きの発生を十分に抑制することができる。また、潤滑油を溝内に保持することができるため、内面に軸方向に伸びるストレート溝が形成されたアルミニウム管に対して適用しても、潤滑油が排出されてしまうことを抑制できる。また、潤滑油が上記拡管用プラグの溝内に保持されるため、アルミニウム管のストレート溝の凸部にも潤滑油を供給することができる。そのため、ストレート溝が形成されたアルミニウム管に対しても、少量の供給量で潤滑油を上記接触領域に十分に供給することができる。それ故、焼き付き等の発生を十分に抑制することができる。【００１２】
このように、上記拡管用プラグを用いると、少量の潤滑油により拡管を行うことができると共に、軸方向に伸びるストレート溝が内面に形成されたアルミニウム管においても、アルミニウム管の内面と拡管用プラグの表面との間に十分に潤滑油を供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１及び２における、アルミニウム管内に拡管用プラグを進行させて拡管加工を行う様子を示す説明図。
【図２】実施例１及び２における、拡管用プラグの斜視図。
【図３】実施例１における、拡管用プラグの進行方向における溝の拡大断面を示す説明図。
【図４】実施例１及び２における、拡管用プラグの表面の部分拡大図。
【図５】実施例２における、拡管用プラグの進行方向における溝の拡大断面を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、上記拡管用プラグの好ましい実施形態について説明する。
上記拡管用プラグは、アルミニウム管内に挿入しつつ、該アルミニウム管の軸方向に相対的に進行させて上記アルミニウム管を拡管させるために用いられる。拡管用プラグは、表面に、上記アルミニウム管の径を大きくするための斜面又は曲面を有している。具体的には、拡管用プラグは、アルミニウム管の内面との接触領域において、一般に、進行方向の先端側から後方に向けて外径が大きくなるよう領域を有する。より具体的には、拡管用プラグは、例えば球形状、楕円球形、弾丸形状、三角錐形状、又は外形の少なくとも一部にテーパ領域を設けた円柱形状等により構成することができる。一般に、拡管用プラグの最大径が拡管後のアルミニウム管の内径となる。したがって、拡管用プラグの最大径は、アルミニウム管の内径に応じて適宜設定することができるが、例えば３〜１２ｍｍの範囲に設定することができる。
【００１５】
アルミニウム管は、純アルミニウム、又はアルミニウム合金のいずれからなるものであってもよい。
拡管にあたっては、アルミニウム管は、水平、斜め、又は鉛直方向に配置することができる。アルミニウム管を斜め又は鉛直方向に配置して拡管を行う場合には、上方から下方へ向けて上記拡管用プラグを進行させることが好ましい。
【００１６】
上記拡管用プラグは、軸方向に伸びるライン状の溝が内面に形成されたアルミニウム管の拡管に用いられることが好ましい。
この場合には、上記拡管用プラグの表面に形成された溝内に潤滑油を保持できるという上述の利点を十分にいかすことができる。
アルミニウム管の内面に形成されるライン状の溝（ストレート溝）は、１つでもよいが、複数形成されていてもよい。
【００１７】
また、上記拡管用プラグの表面には、ライン状の溝が形成されている。溝は、らせん状に形成することもできるが、拡管用プラグの外周を回るリング状の溝を所定の間隔で複数形成することもできる。
上記溝は、上記拡管用プラグの表面における上記アルミニウム管の内面との接触領域に形成されている。溝は、上記接触領域の全域にわたって形成されていることが好ましい。
【００１８】
好ましくは、上記溝は、上記接触領域だけでなく、該接触領域における上記進行方向の前端からさらに１ｍｍ以上前方まで形成されていることがよい。
この場合には、拡管加工時に上記接触領域の前方に十分に潤滑油を保持させることができる。
【００１９】
上記溝は、上記拡管用プラグの上記進行方向に対して４５〜１３５°の角度で形成されている。
拡管用プラグの進行方向に対する溝の形成角度が上記所定の範囲から外れる場合には、溝の形成方向が上記拡管用プラグの進行方向と平行に近づくため、溝内に潤滑油が供給されても拡管用プラグの進行と共に潤滑油が溝から排出されやすくなる。同様の観点から上記溝は、上記アルミニウム管内における上記拡管用プラグの上記進行方向に対して６０〜１２０°の角度で形成されていることがより好ましい。
【００２０】
また、上記進行方向における上記溝の幅Ｗμｍと、上記溝の深さＤμｍは、１０≦Ｗ≦１００、１≦Ｄ≦１００、及びＷ／Ｄ≧１という関係を満足する。
Ｗ＜１０の場合には、溝がアルミ摩耗粉で埋まってしまうおそれがある。一方、Ｗ＞１００の場合には、溝内に潤滑油が入り込んだままとどまり易くなり、本来潤滑油が必要な拡管用プラグの表面に潤滑油を十分に供給することが困難になるおそれがある。また、この場合には、進行方向における溝の前後の拡管用プラグの外径の変化が大きくなるため、拡管後のアルミニウム管の内面を滑らかにすることが困難になるおそれがある。より好ましくは１０≦Ｗ≦５０がよい。
また、Ｄ＜１の場合には、溝がアルミ摩耗粉で埋まってしまうおそれがある。一方、Ｄ＞１００の場合には、溝の深さが大きくなりすぎて、拡管用プラグ自体の強度が低下するおそれがある。そのため、拡管加工中に溝を起点とした破断が発生するおそれがある。また、１００μｍを超える大きな深さの溝を形成すると、潤滑油が溝の底に貯まってしまうおそれがある。そのため、本来潤滑油が必要な拡管用プラグの表面に潤滑油を十分に供給するために、潤滑油の供給量を増やす必要性が生じるおそれがある。
また、Ｗ／Ｄ＜１の場合には、開口部の大きさに対して深さが大きくなり、潤滑油が溝の底に貯まってしまい、潤滑油の流れが悪くなりやすい。そのため、潤滑油の供給量を増やす必要性が生じるおそれがある。
【００２１】
また、上記進行方向における上記溝の幅Ｗμｍと、上記進行方向における上記溝間のピッチＰμｍは、Ｗ≦Ｐ≦１０×Ｗの関係を満足することが好ましい。
Ｐ＜Ｗの場合には、拡管用プラグの表面とアルミニウム管の内面との接触面積が少なくなり、かえって面圧が大きくなってしまうおそれがある。一方、Ｐ＞１０×Ｗの場合には、ピッチ間の溝内十分な潤滑油を供給することが困難になるおそれがある。より好ましくは２×Ｐ≦Ｗ≦５×Ｐがよい。
【００２２】
上記幅Ｗは、上記進行方向における溝の開口部における幅である。
また、上記ピッチＰは、隣り合う溝間の開口部同士の進行方向における最短距離である。
また、上記深さＤは、上記進行方向における溝の断面における最深部の深さである。
【００２３】
上記溝の幅Ｗ、深さＤ、及びピッチＰは、上記拡管用プラグの進行方向における値である。即ち、拡管用プラグの進行方向における溝の断面についての幅、深さ、及びピッチである。Ｗ、Ｄ、及びＰは、例えば顕微鏡観察により測定することができる。後述の最短距離ＣA、最短距離ＣB、曲率半径ＲA、及び曲率半径ＲBについても、同様に、上記拡管用プラグの進行方向における値であり、進行方向における溝の断面の顕微鏡観察により測定することができる。
【００２４】
また、上記拡管用プラグの表面における上記溝の開口部の前方側端部と上記溝の最深部との上記進行方向における最短距離ＣAμｍ、及び上記開口部の後方側端部と上記溝の最深部との上記進行方向における最短距離ＣBμｍは、ＣA＜ＣBの関係を満足することが好ましい。
この場合には、アルミニウム管内に拡管用プラグを進行させる拡管加工時に、潤滑油が前方側端部から溝内へ浸入すると共に、溝から後方側端部へ排出されるという潤滑油の流れをより円滑にすることができる。
最短距離ＣAは、溝の開口部の前方側端部と溝の最深部との上記進行方向における最短距離である。一方、最短距離ＣBは、溝の開口部の後方側端部と溝の最深部との上記進行方向における最短距離である。したがって、最短距離ＣA及び最短距離ＣBは、上記拡管用プラグの進行方向における溝の断面形状に基づいて規定することができる。
【００２５】
上記溝の開口部から底面まで伸びる側面は、上記進行方向に対して垂直であってもよいし、進行方向に対して傾きをもったテーパ状であってもよい。また、側面は、曲面により構成されていてもよい。
【００２６】
上記溝の側面は、上記前方側端部に隣接する前方側凸曲面と、上記後方側端部に隣接する後方側凸曲面とを有している。
そのため、アルミニウム管内に拡管用プラグを進行させる拡管加工時に、上述のごとく潤滑油が前方側端部から溝内へ浸入すると共に、溝から後方側端部へ排出されるという潤滑油の流れがより円滑になる。
【００２７】
上記前方側凸曲面の曲率半径ＲAμｍ、上記後方側凸曲面の曲率半径ＲBμｍ、及び上記溝の深さＤは、０＜ＲA≦Ｄ、及び１／２×Ｄ≦ＲB≦５×Ｄという関係を満足することが好ましい。
この場合には、拡管加工時に、潤滑油が前方側端部から溝内へ浸入すると共に、溝から後方側端部へ排出されるという潤滑油の流れがさらに一層円滑になる。また、より好ましくはＲA＜ＲBがよい。
なお、上記曲率半径ＲA、ＲB及び後述の曲率半径ＲA’及ＲB’としては、対象とする曲面における最も小さい曲率半径を用いることができる。
【００２８】
上記溝の進行方向における断面において、上記溝は、底に平坦な底面を有し、上記溝の前方側の側面は、上記底面から上記開口部に向けて垂直に伸びる垂直面と、該垂直面から上記開口部の上記前方側端部に向けて滑らかにカーブする上記前方側凸曲面とを有しており、上記溝の後方側の側面は、上記底面から上記開口部の上記後方側端部に向けて側面全体が滑らかにカーブする上記後方側凸曲面を有していることが好ましい。
また、上記溝の進行方向における断面において、上記溝は、上記前方側凸曲面と上記後方側凸曲面との間に凹曲面を有し、該凹曲面に上記溝の上記最深部が位置していることが好ましい。
これらの場合には、アルミニウム管内に拡管用プラグを進行させる拡管加工時に、潤滑油が前方側端部から溝内へ浸入すると共に、溝から後方側端部へ排出されるという潤滑油の流れがより一層円滑になる。
【００２９】
また、上述の潤滑油の流れをより一層円滑にするという観点から、上記凹曲面の前方側の曲率半径ＲA’μｍと、凹曲面の後方側の曲率半径ＲB’μｍとがＲA’＜ＲB’の関係を満足することが好ましい。より好ましくは、さらにＲA’＜ＲA、ＲB’＜ＲBの関係を満足することがよい。
【００３０】
上記拡管用プラグの材質としては、例えば超硬合金、工具鋼、セラミックスなどがある。好ましくは、超硬合金又は工具鋼がよい。
また、上記拡管用プラグの表面は、無処理でもよいが、硬質皮膜処理が施されていてもよい。
また、上記拡管用プラグは、例えばアルミニウム管よりなる伝熱管を拡管させて放熱フィンに組み付けるという熱交換器の組立に用いることができる。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
次に、拡管用プラグの実施例について、説明する。
図１に示すごとく、本例の拡管用プラグ１は、内面２１に潤滑油を供給したアルミニウム管２内に挿入しつつ、アルミニウム管２の軸方向に相対的に進行させてアルミニウム管２を拡管させるために用いられる。なお、図１においては、説明の便宜のため、アルミニウム管２についてはその断面を示し、拡管用プラグについてはその側面を示している。【００３２】
図１及び図２に示すごとく、拡管用プラグ１は、超硬合金製の弾丸形状であり、その最大径は６ｍｍである。拡管用プラグ１の進行方向Ｘの後方には、アルミニウム管２内において拡管用プラグ１を進行させるための軸棒３が連結されている。【００３３】
本例は、アルミニウム管２を鉛直方向に固定し、拡管用プラグ１を鉛直方向の上方から下方へ進行させて拡管を行う例である。アルミニウム管２としては、軸方向に伸びる複数のストレート溝２５が内面２１に形成された管を用いる。【００３４】
図１及び図２に示すごとく、拡管用プラグ１の表面には、拡管用プラグ１がアルミニウム管２に接触する接触領域１１が存在する。図１において、接触領域１１は、ドットハッチングを付けて表した領域である。接触領域１１には、その全域にわたってライン状の溝１２が形成されている。本例において、溝１２は、接触領域１１だけでなく、進行方向Ｘにおける接触領域１１の前端１１０からさらに１ｍｍ以上前方にまで形成されている。
図１、図２、及び図４に示すごとく、溝１２は、拡管用プラグ１の進行方向Ｘに対して所定の角度αで形成されている。本例においては、角度α＝４５°である。また、本例において、溝１２は、拡管用プラグ１の表面にらせん状に形成されている。【００３５】
また、本例の拡管用プラグ１においては、図３及び図４に示すごとく、進行方向Ｘにおける溝１２の幅Ｗ＝５０μｍ、進行方向Ｘにおける溝１２間のピッチＰ＝２５０μｍ、溝の深さＤ＝２５μｍ、Ｗ／Ｄ＝２である。【００３６】
図３に示すごとく、溝１２の進行方向Ｘにおける断面において、溝１２の側面１２６、１２７は、少なくとも前方側端部１２１側及び後方側端部１２３側にそれぞれ曲面１２４、１２５を有している。具体的には、溝１２の前方側の側面１２６は、前方側端部１２１に隣接する前方側凸曲面１２４を有し、後方側の側面１２７は、後方側端部１２２に隣接する後方側凸曲面１２５を有している。本例において、前方側凸曲面１２４の曲率半径ＲA＝２５μｍであり、後方側凸曲面１２５の曲率半径ＲB＝７５μｍである。
また、本例における溝１２は、進行方向Ｘにおける断面において、底に平坦な底面１２３を有している。溝１２の進行方向における前方側の側面１２６は、底面１２３から表面に向けて垂直に伸びつつ、開口部１２０付近において前方側にカーブしている。即ち、溝１２の前方側の側面１２６は、底面１２３から溝１２の開口部１２０に向けて垂直に伸びる垂直面１２８と、この垂直面１２８から開口部１２０の前方側端部１２１に向けて滑らかにカーブする前方側凸曲面１２４とを有している。一方、溝１２の進行方向Ｘにおける後方側の側面１２７は、底面１２３から表面に向けてその全体がカーブしている。即ち、溝１２の後方側の側面１２７は、底面１２３から開口部１２０の後方側端部１２２に向けて側面全体が滑らかにカーブする後方側凸曲面１２５を有している。溝１２は、全体として開口部１２０に向かって幅が広がっている。
図３に示すごとく、拡管用プラグ１の表面における溝１２の開口部１２０の前方側端部１２１と溝１２の最深部１２３との進行方向Ｘにおける最短距離ＣAμｍは、ＣA＝１５であり、開口部１２０の後方側端部１２２と溝１２の最深部１２３との進行方向Ｘにおける最短距離ＣBμｍは、ＣB＝３５である。【００３７】
本例の拡管用プラグ１（試料１）について、その溝の形成角度α（°）、幅Ｗ（μｍ）、深さＤ（μｍ）、ピッチＰ（μｍ）、Ｗ／Ｄ、曲率半径ＲA、曲率半径ＲB、最短距離ＣA、及び最短距離ＣBを後述の表１に示す。【００３８】
また、本例においては、溝の形成角度α（°）、幅Ｗ（μｍ）、深さＤ（μｍ）、ピッチＰ（μｍ）、Ｗ／Ｄ、曲率半径ＲA、曲率半径ＲB、最短距離ＣA、及び最短距離ＣBの少なくともいずれかが、上述の試料１とは異なる２２種類の拡管用プラグ（試料２〜試料２３）をさらに準備した。これらの試料２〜２３についても、溝の形成角度α（°）、幅Ｗ（μｍ）、深さＤ（μｍ）、ピッチＰ（μｍ）、Ｗ／Ｄ、曲率半径ＲA、曲率半径ＲB、最短距離ＣA、及び最短距離ＣBの後述の表１に示す。
なお、試料１３〜１６においては、拡管用プラグの表面に硬質皮膜を形成してある。その材質を表１に併記する。表中のＤＬＣは、ダイヤモンド・ライク・カーボン（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）を意味する。
また、本例においては、溝が形成されてない拡管用プラグを準備した。これを試料２４とした。試料２４は、溝が形成されていない点を除いては、試料１と同様の拡管用プラグである。【００３９】
また、表１中の曲率半径ＲA＝０は、拡管プラグの進行方向における溝の断面において、溝の前方側端部側の側面に曲面が存在せず、前方側端部側において拡管用プラグの表面と溝の側面とが直角になっていることを表す。同様に、曲率半径ＲB＝０は、拡管プラグの進行方向における溝の断面において、溝の後方側端部側の側面に曲面が存在せず、後方側端部側において拡管用プラグの表面と溝の側面とが直角になっていることを表す。
試料２〜２４のその他の構成は、上述の試料１と同様である。【００４０】
【表１】
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【００４１】
次に、各試料の拡管用プラグを用いて、拡管荷重及び油量の評価試験を行った。
「拡管荷重評価試験」
最大径φ６ｍｍの拡管用プラグ（試料１〜２４）を用いて、外径：７．０ｍｍ、内面ストレート溝付のＪＩＳ  Ａ３００３のアルミニウム合金管（アルミニウム管）を作製する。アルミニウム管は、溝深さ（フィン高さ）：３００μｍ、底肉厚（溝底から外周面までの肉厚）：４７５μｍである。
具体的には、図１に示すごとく、軸方向に伸びる複数のストレート溝２５が内面２１に形成されたアルミニウム管２をその軸方向が鉛直方向になるように固定する。そして、市販のアルミニウム加工用の潤滑油（エヌ・エス  ルブリカンツ(株)製の「ＲＦ５３０」、温度４０℃における動粘度２．２ｃＳｔ）を鉛直方向の上方から下方へ向けて供給し、アルミニウム管２の内面２１に潤滑油を供給する。次いで、アルミニウム管２内に拡管用プラグ１（試料１〜２４）を挿入し、軸棒３に所定の荷重をかけて拡管用プラグ１を鉛直方向の上方から下方へ軸方向に５００ｍｍ進行させて、アルミニウム管２の拡管加工を行う。アルミニウム管２内における拡管用プラグ１の移動速度（拡管速度）は、５０ｍｍ／ｍｉｎとする。
拡管荷重の評価にあたっては、５ｍｌの潤滑油を用いて上述の拡管加工を行い、アルミニウム管内において拡管用プラグを１００〜５００ｍｍの範囲で移動させるときに必要な平均荷重（拡管荷重：Ｎ）を測定した。その結果を表２に示す。【００４２】
「油量評価試験」
拡管荷重の評価試験と同様にして、拡管用プラグ（試料１〜２４）を用いて拡管加工を行う。このとき、所定量の潤滑油をアルミニウム管の内面に沿ってピペットで滴下し、拡管加工を行う。そして、拡管用プラグを１００ｍｍ進行させた時における拡管荷重と比較して拡管荷重が１．５倍以上の値に上昇することなく５００ｍｍまで拡管できたときの必要な潤滑油量が０．５ｍｌ以下の場合を◎として評価した。一方、必要な潤滑油量が０．５ｍｌを超えかつ１ｍｌ未満の場合には○として評価し、１ｍｌ以上の場合には×として評価した。その結果を表２に示す。なお、拡管加工にあたっては、潤滑油量を０．１ｍｌずつ増加させることにより、必要な潤滑油量を決定した。【００４３】
【表２】
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【００４４】
表１より知られるごとく、試料１〜１６の拡管用プラグ１は、その進行方向Ｘに対して４５〜１３５°の角度αで表面に溝１２が形成されており、１０≦Ｗ≦１００、１≦Ｄ≦１００、及びＷ／Ｄ≧１という関係を満足する溝１２を有する（図１〜図４参照）。さらに、試料１〜１６の拡管用プラグ１は、前方側端部１２１に隣接する前方側凸曲面１２４と、後方側端部１２２に隣接する後方側凸曲面１２５とを有している。
そのため、図１及び図３に示すごとく、拡管時にアルミニウム管２内に拡管用プラグ１を進行させると、アルミニウム管２の内面２１に存在する潤滑油が、前方側端部１２１から溝１２内へ浸入すると共に、溝１２から後方側端部１２２へ排出されるという潤滑油の流れが円滑になる。そのため、少量の供給量でも、潤滑油を接触領域１１に保持し易くなる。それ故、拡管時における焼き付きの発生を十分に抑制することができる。また、潤滑油を溝１２内に保持することができるため、内面２１に軸方向に伸びるストレート溝２５が形成されたアルミニウム管２に対して適用しても、潤滑油が排出されてしまうことを抑制できる。そのため、ストレート溝２５が形成されたアルミニウム管２に対しても、少量の供給量で潤滑油を接触領域１１に十分に供給することができる。それ故、焼き付き等の発生を十分に抑制することができる。
実際に、表２より知られるごとく、試料１〜１６の拡管用プラグは、拡管荷重及び油量の評価試験において優れた結果を示している。また、６０≦α≦１２０、１０≦Ｗ≦５０、Ｗ≦Ｐ≦１０×Ｗ、ＣA＜ＣB、０＜ＲA≦Ｄ、１／２×Ｄ≦ＲB≦５×Ｄという関係をさらに満足することにより、上述の潤滑油の流がより一層円滑になる。その結果、表１及び表２より知られるごとく、拡管荷重及び油量の評価試験においてより優れた結果を示す。【００４５】
一方、試料１７は、拡管用プラグの進行方向に対する溝の形成角度が小さすぎる。そのため、接触領域に潤滑油を十分に保持することが困難になる。その結果、潤滑油量を多くしなければ拡管荷重が大きくなってしまう。
また、試料１８は、進行方向における溝の幅が小さすぎる。そのため、接触領域に十分に潤滑油を供給することが困難になる。また、アルミニウム摩耗粉が溝を埋めてしまい易くなる。その結果、拡管荷重も拡管に必要な潤滑油量も増大してしまう。
また、試料１９は、進行方向における溝の幅が大きすぎる。そのため、拡管用プラグの表面とアルミニウム管の内面との間で面圧が増大してしまう。その結果、拡管荷重が増大してしまう。【００４６】
また、試料２０は、溝の深さが小さすぎる。さらに、ＣA＞ＣBとなっている。そのため、接触領域に十分に潤滑油を供給することが困難になる。また、アルミニウム摩耗粉が溝を埋めてしまい易くなる。その結果、拡管荷重も拡管に必要な潤滑油量も増大してしまう。
また、試料２１は、溝の深さが大きすぎる。そのため、潤滑油が溝の底に貯まりやすくなる。その結果、必要な潤滑油量が増大してしまう。
また、試料２２及び試料２３は、前方側端部１２１に隣接する前方側凸曲面１２４や、後方側端部１２２に隣接する後方側凸曲面１２５を有していない。そのため、潤滑油が前方側端部から溝内へ浸入すると共に、溝から後方側端部へ排出されるという潤滑油の流れを円滑に行うことができなくなる。その結果、拡管荷重も拡管に必要な潤滑油量も増大してしまう。
試料２４は、表面に溝が形成されていない拡管プラグである。表面に溝がないため、拡管時に潤滑油をアルミニウム管とプラグとの接触領域に十分に保持することができない。その結果、拡管荷重も拡管に必要な潤滑油量も増大してしまう。【００４７】
また、本例の拡管用プラグ（試料１〜１６））１は、図３に示すごとく、溝１２の進行方向Ｘにおける断面において、溝１２は、底に平坦な底面を有し、溝１２の進行方向Ｘにおける前方側の側面１２６は、底面１２３から開口部１２０に向けて垂直に伸びる垂直面１２８と、この垂直面１２８から開口部１２０の前方側端部１２１に向けて滑らかにカーブする前方側凸曲面１２４とを有している。一方、溝１２の進行方向Ｘにおける後方側の側面１２７は、底面１２３から開口部１２０の後方側端部１２２に向けて側面全体が滑らかにカーブする後方側凸曲面１２７を有している。そのため、本例の拡管用プラグ１においては、アルミニウム管２内に拡管用プラグ１を進行させる拡管加工時に、潤滑油が前方側端部１２１から溝１２内へ浸入すると共に、溝１２から後方側端部１２２へ排出されるという潤滑油の流れがより一層円滑になる。その結果、表１及び表２に示すごとく、拡管荷重及び油量の評価試験において優れた結果を示す。【００４８】
（実施例２）
実施例１においては、図３に示すような断面形状の溝を有する拡管用プラグを採用した。本例は、その他の断面形状の例（試料２５〜４７）を示す（図５参照）。図５は、上述の図３と同様に、本例の拡管用プラグ４の進行方向Ｘにおける溝４２の断面を示す。図５に示すごとく、本例の拡管プラグ４においては、実施例１と同様に、溝４２の前方側の側面４２６は、前方側端部４２１に隣接する前方側凸曲面４２４を有し、後方側の側面４２７は、後方側端部４２２に隣接する後方側凸曲面４２５を有している。例えば試料２５の拡管プラグ４においては、前方側凸曲面４２４の曲率半径ＲA＝２５μｍであり、後方側凸曲面４２５の曲率半径ＲB＝７５μｍである。【００４９】
図５に示すごとく、本例の拡管用プラグ４において、溝４２は、開口部４２０の前方側端部４２１から溝４２の最深部４２３までを曲面で形成し、後方側端部４２２から溝４２の最深部４２３までを曲面で形成してある。この場合においても、拡管用プラグの進行方向に対して４５〜１３５°の角度で、１０≦Ｗ≦１００、１≦Ｄ≦１００、及びＷ／Ｄ≧１という関係を満足すれば、実施例１の試料１〜１６の拡管用プラグと同様の結果を示すことができる。【００５０】
具体的には、図５に示すごとく、本例の拡管用プラグ４の溝４２の進行方向Ｘにおける断面において、溝４２は、前方側凸曲面４２４と後方側凸曲面４２５との間に凹曲面４２８を有し、この凹曲面４２８に溝４２の最深部４２３が位置している。本例の拡管用プラグ４においては、凹曲面４２８の前方側と後方側において曲率半径が異なっている。凹曲面４２８において前方側の曲率半径をＲA’μｍとし、後方側の曲率半径をＲB’μｍとすると、試料２５においては、ＲA’＝１２．５μｍであり、ＲB’＝３７．５μｍである。本例の拡管用プラグ４のその他の構成は、実施例１と同様である（図１、図２、図４、及び図５参照）。【００５１】
本例の拡管用プラグ４（試料２５）について、その溝の形成角度α（°）、幅Ｗ（μｍ）、深さＤ（μｍ）、ピッチＰ（μｍ）、Ｗ／Ｄ、曲率半径ＲA、曲率半径ＲB、曲率半径ＲA’、曲率半径ＲB’、最短距離ＣA、及び最短距離ＣBを後述の表３に示す。【００５２】
また、本例においては、溝の形成角度α（°）、幅Ｗ（μｍ）、深さＤ（μｍ）、ピッチＰ（μｍ）、Ｗ／Ｄ、曲率半径ＲA、曲率半径ＲB、曲率半径ＲA’、曲率半径ＲB’、最短距離ＣA、及び最短距離ＣBの少なくともいずれかが、上述の試料２５とは異なる２２種類の拡管用プラグ（試料２６〜試料４７）をさらに準備した。これらの試料２６〜４７についても、溝の形成角度α（°）、幅Ｗ（μｍ）、深さＤ（μｍ）、ピッチＰ（μｍ）、Ｗ／Ｄ、曲率半径ＲA、曲率半径ＲB、曲率半径ＲA’、曲率半径ＲB’、最短距離ＣA、及び最短距離ＣBの後述の表３に示す。
なお、試料３７〜４０においては、拡管用プラグの表面に硬質皮膜を形成してある。その材質を表３に併記する。表中のＤＬＣは、ダイヤモンド・ライク・カーボン（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）を意味する。【００５３】
次に、各試料の拡管用プラグ４を用いて、実施例１と同様にして拡管荷重及び油量の評価試験を行った。その結果を表３に示す。なお、表３には、比較用として、実施例１においても使用した、溝が形成されてない拡管用プラグ（試料２４）の結果を併記する。【００５４】
【表３】
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【００５５】
表３より知られるごとく、試料２５〜４０の拡管用プラグ４は、その進行方向Ｘに対して４５〜１３５°の角度αで表面に溝４２が形成されており、１０≦Ｗ≦１００、１≦Ｄ≦１００、及びＷ／Ｄ≧１という関係を満足する溝４２を有する（図１、図２、図３、及び図５参照）。さらに、試料２５〜４０の拡管用プラグ４は、前方側端部４２１に隣接する前方側凸曲面４２４と、後方側端部４２２に隣接する後方側凸曲面４２５とを有している。そのため、本例の拡管用プラグ４（試料２５〜４０）は、実施例１の試料１〜１６と同様の作用効果を奏する。実際に、表３より知られるごとく、試料２５〜４０の拡管用プラグは、試料２４、及び試料４１〜４７に比べて、拡管荷重及び油量の評価試験において優れた結果を示している。【００５６】
また、本例の拡管用プラグ４（試料２５〜４０）においては、６０≦α≦１２０、１０≦Ｗ≦５０、Ｗ≦Ｐ≦１０×Ｗ、ＣA＜ＣB、０＜ＲA≦Ｄ、１／２×Ｄ≦ＲB≦５×Ｄ、ＲA’＜ＲB’、ＲA’＜ＲA、ＲB’＜ＲBというさらに関係を満足することにより、上述の潤滑油の流がより一層円滑になる。その結果、表３より知られるごとく、拡管荷重及び油量の評価試験においてより優れた結果を示す。【００５７】
また、本例の拡管用プラグ４は、図５に示すごとく、溝４２の進行方向Ｘにおける断面において、溝４２は、前方側凸曲面４２４と後方側凸曲面４２５との間に凹曲面４２８を有し、この凹曲面４２８に溝４２の最深部４２３が位置している。そのため、アルミニウム管２内に拡管用プラグ４を進行させる拡管加工時に、潤滑油が前方側端部４２１から溝４２内へ浸入すると共に、溝４２から後方側端部４２２へ排出されるという潤滑油の流れがより一層円滑になる（図１及び図５参照）。その結果、表３に示すごとく、拡管荷重及び油量の評価試験において優れた結果を示す。
【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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【国際調査報告】
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