(57)【要約】  【課題】  管材の液圧バルジ加工において、従来方法よりも少ない軸押し量で管素材を成形加工しても、従来方法以上の張出し量を有する中空部材を得ることができる管材の液圧バルジ加工用中子とこれを用いた中空部材の成形方法を提供する。  【解決手段】  管素材の内面に液体圧を負荷しながら該管素材の端面を軸押しする液圧バルジ加工において、液圧バルジ加工用中子２１を管素材１０に挿入し、管素材１０が変形している際に中子２１が管素材１０の内面と接触することで中空部材１４の内面を成形して、肉厚分布をほぼ均一にする。また、液圧バルジ加工用中子２１は、管素材１０の内面に液体圧を負荷する際に液体を管素材１０の外部から導入するための流路２３を有する。また、液圧バルジ加工用中子２４，２５は、分割可能にして管素材１０の両端部から管素材１０内部に出し入れ可能とする。【選択図】  図４
2006315010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の軸方向中間に張出成形部を有する成形型内にセットされた管素材の内面に液体圧を負荷しながら該管素材の端面を軸押しする液圧バルジ加工において該管素材に挿入して用いられる中子であって、少なくとも前記張出成形部に位置する部分を除く管素材の内周面に略密接する外周面を有し、軸押し工程中に管素材が本中子の表面に沿って移動変形するようにしたことを特徴とする管材の液圧バルジ加工用中子。
【請求項２】
本体長手方向内部に液体圧を負荷するための流路が形成されるとともに、本体長手方向中間に液体を吐出するための液圧供給口が開口されたことを特徴とする請求項１に記載の管材の液圧バルジ加工用中子。
【請求項３】
本体の軸線に交差する分割面により中間部分で二分割されて、管素材の両端からそれぞれの挿抜を可能にした請求項１または２に記載の管材の液圧バルジ加工用中子。
【請求項４】
金型の軸方向中間に張出成形部を有する成形型内に管素材をセットし、前記管素材内に請求項１乃至３のいずれかに記載の液圧バルジ加工用中子を挿入するとともに前記張出成形部に対向する管素材内面に前記中子の外周面を略密接させ、管素材の内面に液体圧を負荷しながら管素材の端面を軸押しすることを特徴とする中空部材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管材の液圧バルジ加工またはチューブ・ハイドロフォーミングと呼ばれる管素材の塑性加工において用いられる中子と、その中子を用いた中空部材の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
管素材の長手方向の中間部を張出し変形させて中空部材を製造する方法として、従来から液圧バルジ加工またはチューブ・ハイドロフォーミングと呼ばれる塑性加工法が知られている。この加工法の従来の方法では、まず、例えば、図１に示されるような空洞部２を有する分割された成形型１の内部に、図２に示されるような管素材１０をセットし、図３に示されるような液圧供給口５を備えた一対の軸押しシリンダ４を、それらの端面が管素材１０の両端部に接触するように成形型１の内部にセットする。その後、分割された成形型１を図示しない他方の成形型と組み合わせて閉じ、管素材１０の内部に液圧を負荷し、また、管素材１０の両端部を軸押しシリンダ４で軸押しして、最終的に管素材１０を図３に示す中空部材１１のような張出部１２を有する成形型１の空洞部２と張出成形部３の形状に沿った形状に塑性加工する。
【０００３】
この管材の液圧バルジ加工によって管素材から中空部材を成形加工する際には、通常、成形品である中空部材が該中空部材に期待されている機能を果たすべく外観を有するように管素材を変形させる必要がある。そのため、管材の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングに関する従来の発明の多くは、成形加工中の管素材に生じる破裂や座屈を防ぐ手段を提供することを目的としている。液圧バルジ加工では、管素材が所用の張出し形状に変形する前に破裂すると、加工の目的を達成できない。また、管素材を大きく張出し変形させる目的で行われる管素材の端面からの軸押しが、管素材を座屈させて管壁を折り曲げるように働くと、成形品の中空部材の外観は、成形型１のような成形型を用いた成形加工の場合には、空洞部２と張出成形部３の形状に沿った中空部材１１のようにはならない。
【０００４】
成形品としての中空部材１１は外観上の問題はない。しかし、中空部材の内側を流体の流路として使用する場合、中空部材の内側形状に起因する流体の流通効率の低下は極力小さく抑えられることが要求されるため、上記の管素材の破裂や座屈の問題を解決するだけでは不足であり、中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとする成形加工方法が必要となる。
【０００５】
張出し変形量の大きい中空部材を作製する際、その成形加工法として中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとする成形加工方法を採る場合、その方法は座屈を生じさせない方法でなければならない。しかし、管素材に生じる座屈を抑制することのできる成形加工方法を採る場合、その方法が必ずしも中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとする方法であるとは限らない。
【０００６】
例えば、特許文献１（特開２０００−３１２９２５公報）に開示されている中子は、座屈を抑制することができるが、中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとする成形加工方法とはなっていない。この中子は予め金属管の内部にセットして用いられるものであり、液圧バルジ加工の過程において金属管が変形していく履歴中を、柔軟な連結部材を利用して柔軟に変形しつつ、変形防止エレメントが金属管の内側への変形を防止する。このため膨出部の対面のような座屈し易い部位についても座屈の発生が防止されるとあり、当該発明の中子は、金属管が予曲げ加工を受けている場合等の成形加工を行う場合に効果が大きいとされている。当該公報による中子は、複数の変形防止エレメントが柔軟な連結部材で連結されて構成されているため、隣り合う変形防止エレメントの間に隙間があり、中空部材の内面の成形状態は、該変形防止エレメントの連結状態を反映した凹凸となる可能性がある。
【０００７】
また、特許文献２（特開２０００−３１７５３８公報）に開示されている軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法は、特許文献１に開示されている中子と同様な機能を発する発明である。すなわち管素材の座屈や折れ込みの発生を防止することのできる発明である。しかし、当該公報による発明によって中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとすることは、当該押し金具の構成上困難であると予想される。
【０００８】
一方、特許文献３（特開２００３−３１１３４２公報）に開示されている分岐管の製造方法およびその装置に記載のマンドレルは、該マンドレルを軸方向に移動させることで管素材の厚肉化した部分をしごき成形するものであり、中空部材の内面を成形することができる発明である。そして、その内面を成形することができる結果として、張出し変形量が大きな中空部材を得ることができる成形加工方法を提供している。
【０００９】
上記に説明した背景技術をまとめると、管材の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングに関する従来の発明は、その目的を大きく２通りに分けることができる。１つは、成形加工中の管素材の破裂や座屈を防ぐ手段を提供することで、成形品である中空部材が該中空部材に期待されている機能を果たすべく外観を有するように管素材を変形させることである。残る１つは、中空部材の内側を流体の流路として使用する場合などを考慮して、中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとする成形加工方法を提供することである。２通りの目的は、上述したように、中空部材に求められる機能に由来するものであるが、それぞれの目的を達成することで、張出し量が大きな中空部材を得ることができている。
【００１０】
なお、管素材を張出し変形させて大きな張出し量の中空部材を得ることができる発明として、管材の液圧バルジ加工ではない発明がある。特許文献４（特開平０４−７１７４１公報）に開示されている多方異形管継手の製造方法および多方異形管継手では、金属パイプ内に、該パイプを形成する金属材料よりも低融点の軟質金属材料を充填する方法により一定の厚みの肉厚を有する、すなわち、管素材の肉厚が成形によって増減することの少ない中空部材の製造方法を提供している。当該発明は、管素材をその両端部から軸押しすることにより張出し変形させて図９に示す中空部材１４のような肉厚分布がほぼ均一な中空部材を成形する方法に関するものであり、結果的に成形中の肉厚増加を抑制することで中空部材の張出部１５のように張出部の長さを長くしている。
【００１１】
以下に、上述した管材の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングの背景技術を詳細に説明する。
【００１２】
従来の発明や研究の目的が２通り存在する理由は、管材の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングにより成形加工される中空部材の用途とその用途に適切な管素材の寸法に由来すると考えることができる。中空部材の用途は大きく２つに分類することができ、１つは軽量構造部材としての用途、残る１つは流体の流路としての用途である。流体の流路として中空部材を用いることは古くから行われてきているが、近年の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミング技術の向上は、中空部材を軽量構造部材として使用することで製品の差別化を図ることができる分野、例えば自動車のための構造部材の生産分野において盛んに進められている。
【００１３】
上記に例示したような近年の特開公報で開示されている管材の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングに関わる発明には、中空部材を軽量構造部材として使用する分野における当該技術の適用に主眼をおいたものが多く含まれると推察される。軽量構造部材に要求される機能は、その部材の大きさに対して該部材の重量が小さく、かつ十分な強度を有することである。その要求機能を満たす中空部材を作製するための管素材は、例えば管素材を円管とすると、高強度を有する金属で作製された外径の大きい薄肉管である。一方、中空部材を流体の流路として使用する場合には、その中空部材への要求機能は流路に流れる流体の種類、流量、温度、圧力などよる。したがって、その要求使用を満たす中空部材を作製するための管素材の寸法と材料の種類は多種多様となる。
【００１４】
薄肉管材を管素材として軽量構造部材を作製する際の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングにおいては、管素材から成形加工される中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとすることよりも、成形加工中の管素材の破裂や座屈を防ぐことが優先される。それは管素材が薄肉であるため、管素材を液体圧と軸押しによって成形加工する際、該管素材に破裂や座屈が生じ易いためである。したがって、軽量構造部材を作製することを念頭においた液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングに関わる近年の発明は、管素材として薄肉管材を用いる場合についてのみに適用できる限定的なものである可能性がある。
【００１５】
液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングに関わる今後の発明・研究によって、軽量構造部材を作製する際の薄肉管材の成形加工において生じやすい管材の破裂や座屈の発生の問題が解決されれば、中空部材を流体の流路として使用する際に配慮されている中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとする成形加工法上の観点が、中空部材を軽量構造部材として使用する場合の成形加工法にも必要になると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−３１２９２５公報
【特許文献２】特開２０００−３１７５３８公報
【特許文献３】特開２００３−３１１３４２公報
【特許文献４】特開平０４−７１７４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の課題は、管材の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングにおいて、従来方法よりも少ない軸押し量で管素材を成形加工しても、従来方法以上の張出し量を有する中空部材を得ることができる管材の液圧バルジ加工用中子とこれを用いた中空部材の成形方法を提供することである。 
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、中空部材の内側を流体の流路として使用する場合などを考慮して中空部材の内面形状および肉厚分布を有意なものとする成形加工方法を用いて課題を解決する。
【００１８】
すなわち、本発明は、金型の軸方向中間に張出成形部を有する成形型内にセットされた管素材の内面に液体圧を負荷しながら該管素材の端面を軸押しする液圧バルジ加工において該管素材に挿入して用いられる中子であって、少なくとも前記張出成形部に位置する部分を除く管素材の内周面に略密接する外周面を有し、軸押し工程中に管素材が本中子の表面に沿って移動変形するようにしたことを特徴とする。ここで、前記中子は、本体長手方向内部に液体圧を負荷するための流路が形成されるとともに、本体長手方向中間に液体を吐出するための液圧供給口が開口されていることが好ましい。また、前記中子は、本体の軸線に交差する分割面により中間部分で二分割して、管素材の両端からそれぞれの挿抜を可能にすることも可能である。
【００１９】
また、本発明に係る中空部材の成形方法は、金型の軸方向中間に張出成形部を有する成形型内に管素材をセットし、前記管素材内に前記液圧バルジ加工用中子を挿入するとともに前記張出成形部に対向する管素材内面に前記中子の外周面を略密接させ、管素材の内面に液体圧を負荷しながら管素材の端面を軸押しすることを特徴とする。
【００２０】
請求項１の管材の液圧バルジ加工用中子は、管素材の内面に液体圧を負荷しながら該管素材の端面を軸押しする液圧バルジ加工において、当該管素材に挿入して用いる中子であって、管素材が変形している際に該管素材の内面と接触することで該管素材から成形される中空部材の内面を成形することを特徴とするものである。請求項２の液圧バルジ加工用中子は、管素材の内面に液体圧を負荷する際に液体を管素材の外部から導入するための流路を有することを特徴とする請求項１に記載の液圧バルジ加工用中子である。請求項３の液圧バルジ加工用中子は、分割可能であることによって管素材の端部から該管素材内部に出し入れ可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧バルジ加工用中子である。請求項４の成形方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の液圧バルジ加工用中子を用いることを特徴とする中空部材の成形方法である。
【００２１】
請求項１の管材の液圧バルジ加工用中子は、管素材の内面と接触するものであり、本発明が解決しようとする課題を最も効果的に解決するためには、管素材を変形させる前の状態において管素材の内面全体が該中子に接触していることが望ましい。しかしながら、中空部材に求められる該中空部材の内面の形状や管素材の寸法のばらつきなどを考えれば、そのような理想的な状態を実現できるとは限らないため、該中子の寸法は管素材の内面の寸法よりも小さくても良い。つまり、管素材を変形させる前の状態において管素材の内面全体が該中子に接触していなくとも良い。ただし、管素材が変形している際には、本発明の中子が管素材の内面と接触する必要がある。
【００２２】
請求項２の液圧バルジ加工用中子は、管素材の内面に液体圧を加える際に液体を管素材の外部から導入するための流路を有するものであるため、該中子には管素材の内側の位置において少なくとも１つの液圧供給口を必要とする。
【００２３】
請求項３の液圧バルジ加工用中子は、分割可能であるため、少なくとも１つの分割面によって２分割されなければならない。
【００２４】
請求項４の成形方法は、本発明による液圧バルジ加工用中子を使用するものである。成形型は従来の液圧バルジ加工もしくはチューブ・ハイドロフォーミングで用いるものと同じである。しかし、本発明による成形方法で用いる軸押しシリンダは、従来法における軸押しシリンダのように液体の流路を有する必然性はない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の液圧バルジ加工用中子は、液圧バルジ加工中に管素材と接触して該管素材の内面を成形する際、管素材の材料を張出成形部により多く流入させるため、従来の液圧バルジ加工の際の軸押し量よりも少ない軸押し量で張出部の長い中空部材を作製することができる。また、そのことにより、管素材の初期長さを短くしても従来法と同等の張出部長さを有する中空部材を作製することが可能であり、管素材の材料の節約が可能となる。
【００２６】
また、本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法によれば、従来、張出部の長い中空部材を作製するために用いられてきた、環境破壊に関わる可能性の高い鉛などの低融点金属を管素材内部に充填して概管素材を張出し変形させる成形方法を用いることなく、液圧成形で張出部の長い中空部材を作製ことができる。さらに、本発明の中子を用いて作製された中空部材は、該中空部材の内面が成形されているため、該中空部材を流体の流路として使用する場合には、流体の流通効率の高い分岐管として使用することができる。
【００２７】
また、従来の液圧バルジ加工では、管素材の内側全体に液圧媒体である液体を充満させない限り管素材の内面に液体圧を負荷することができないが、本発明の中子を用いれば、管素材内部に占める該中子の体積分の液体を節約することが可能となるため、資源の節約となるにのみならず、液体の充填時間を減らすことが可能となり、生産速度を大きくすることができる。
【００２８】
また、圧力媒体としての液体を本発明の中子と管素材との間の潤滑液体として使用することも可能であり、軸押しに要する力を減らすことができるほか、成形後の中空部材を該中子から取り外す際にも取り外しが容易となる。本発明の液圧バルジ加工用中子には、該中子に超音波振動を与えることやヒーターを埋め込むことなどが可能であり、成形型内部における管素材の材料流れや管素材の変形能を向上させることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法について、その基本的な成形手順を図１、図２、図４、図５、図６を用いて説明する。この成形方法では、図２に示す管素材１０を塑性変形させて、最終的に図４に示す中空部材１４のような張出部を有する部材を成形する。まず、管素材１０に、図５に示すような本発明の液圧バルジ加工用中子２１を挿入する。次に、図４に示す各要素の配置と同様に、液圧バルジ加工用中子２１に軸押しシリンダ２０をそれぞれ配置する。
【００３０】
なお、この段階では図４の中空部材１４は該中空部材の成形前の状態である管素材１０である。軸押しシリンダ２０の端部は管素材１０の端部に接触させる。以上のように配置された管素材１０、液圧バルジ加工用中子２１、軸押しシリンダ２０を図１に示すような成形型１の内部にセットすると図６のようになる。その後、成形型１を図示しない他方の成形型と組み合わせて閉じる。本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法における成形型１の機能と動作および管素材１０の成形型１内部における配置については従来の液圧バルジ加工の方法と同じである。
【００３１】
この状態で、管素材１０に液体圧と軸押しを負荷する。液体圧は、図示しない液体圧発生装置からの液体を液圧バルジ加工用中子２１に設けられた液体流路２３を通じて管素材１０の内部に導入して負荷する。軸押しは、図示しない軸押し力発生装置で軸押しシリンダ２０を管素材１０が圧縮される方向に押すことによって管素材１０に負荷する。所定の液体圧と軸押しを管素材１０に負荷することにより管素材１０は中空部材１４のような形状に成形される。
【００３２】
本発明による液圧バルジ加工用中子を用いた成形方法で作製された中空部材の肉厚分布は、図９に示す中空部材１４のようになる。図９に示す中空部材１１は、従来の成形方法の場合の肉厚分布を示している。中空部材１１では、軸押しの際の圧縮軸力により素管部１３の肉厚が管の内面側の変形拘束が無い状態で自由に増加するため、張出部１２の長さを長くすることが困難となっている。中空部材素管部１３の厚肉化は、管素材１０の両端部からの軸押しによって成形型１の空洞部２に沿って移動した管素材の材料がその厚肉化した部分に留まった結果として生じたのであり、中空部材張出部１２の部分には管素材の材料が素管部１３に留まった分だけ材料が行き届かなかったことを意味している。一方、中空部材１４では、本発明による中子を用いることで、素管部１６の肉厚増加が抑制されるため、管素材の材料が従来法の場合よりも多く成形型１の張出成形部３に流入し、張出部１５が長くなる。
【００３３】
請求項２の液圧バルジ加工用中子の実施形態としては、図５に示すような液体流路２３と１つの液圧供給口５を有する液圧バルジ加工用中子２１が基本的であり、該中子２１を用いれば管素材の内面に液体圧を負荷するための液体を管素材の外部から管素材の内部に導入することができる。必要に応じて図７に示すような複数の液圧供給口５を有する液圧バルジ加工用中子２２を用いれば、圧力媒体としての液体を本発明の中子と管素材との間の潤滑液体として使用することも可能であり、管素材と該中子とが接触した場合の摩擦を減らすことができ、管素材の端部からの軸押しに必要な力が減り、加工に必要なエネルギーを節約することができるほか、成形中に発生する可能性のある管素材と中子との凝着を防止することができ、成形後の中空部材を該中子から取り外す際にも取り外しが容易となる。
【００３４】
管素材と本発明の中子との間の摩擦を減らす方法としては、該中子の表面に適切な表面処理やコーティングを施しても良く、また、超音波振動を与えても良い。また、管素材が円管であり、中子が円柱状である場合には、該中子をその中子の中心軸周りに回転させても良い。本発明の中子には、ヒーターを埋め込むことも可能であり、例えば、管素材がステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金などのような場合、該管素材を温間成形することが可能となる。
【００３５】
請求項３の液圧バルジ加工中子の実施形態としては、図８に示すような分割がある。図５、図７に示したような中子を用いる場合、成形準備と成形終了の際に管素材の端部のどちらか一方から該中子を出し入れすることとなり、該中子を軸方向に移動する量が大きいが、図８に示すような分割を行えば、管素材の端部の両方から該中子を出し入れすることが可能となり、該中子の軸方向の移動量を減らすことができる。また、中子を分割することにより、本発明の中子は、その形状の自由度を高めることも可能となる。
【００３６】
例えば、図８（ｂ）に示すような液圧バルジ加工用中子２５の場合には、もし左右２つの該中子２５が一体成形されているとすると、成形準備の際には管素材に挿入することができるが、成形終了の際には中空部材から抜くことができなくなる。これは、管素材から中空部材が成形される際に生じる管素材の肉厚の増加によるものである。その肉厚増加により、例えば、成形終了の際に右側の中子２５を左側に移動させて抜こうとすると該中子２５が中空部材を変形させることになる。この変形を避けるためには当該中子２５を右側に移動させて抜くことになる。 
【実施例】
【００３７】
以下に実施例を示すが、以下の実施例における結果は、成形型と軸押しシリンダおよび本発明の中子を剛体とした場合のものである。
【００３８】
管素材１０を初期外径８ｍｍ（内径６．６ｍｍ）、肉厚０．７ｍｍ、全長４０ｍｍの銅管として、該管素材からＴ字継手状中空部材を成形する第１の実施例の場合について例示する。成形型は図１に示す成形型１と同様であり、空洞部２および張出成形部３の径は管素材の径と同じである。管素材を変形させるための液体圧を６５ＭＰａとし、軸押しは８ｍｍとする。成形後の該管素材の全長は２４ｍｍとなる。本発明の中子を円柱状として、図６に示すように管素材の内面が本発明の中子に成形開始前から接触している状態で管素材を成形する場合、管素材は中空部材１４のように成形され、その張出部１５の長さは約１４ｍｍとなる。一方、従来法では、管素材は中空部材１１のように成形され、素管部１３の肉厚が管素材の肉厚よりも厚くなり、張出部１２の長さは約８ｍｍとなる。本発明の液圧バルジ加工用中子を用いることにより、張出部の長さは従来法の約１．７倍となる。
【００３９】
従来法で作製されるＴ字継手状中空部材１１が有する張出部１２と同じ張出し長さの張出部１５を有するＴ字継手状中空部材１４を本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法で作製する場合、管素材に負荷する液体圧を従来法の場合と同じ値として、管素材への軸押しの量を小さくすることが可能である。また、そのように軸押しの量を小さくできることによって、本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法では、管素材の長さを従来法で用いる管素材の長さよりも短くすることができる。
【００４０】
従来法による成形として、上述した第１の実施例を再び引用すると、Ｔ字継手状中空部材１１の張出部１２の長さを約８ｍｍとするために、全長４０ｍｍの管素材に軸押しを８ｍｍ負荷して該管素材の全長が２４ｍｍになるまで変形させている。該張出部１２と同じ長さの張出部１５を有するＴ字継手状中空部材１４を本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法で作製する場合、全長３２ｍｍ（従来法の場合の０．８倍）の管素材に軸押しを４ｍｍ（従来法の場合の０．５倍）負荷して該管素材の全長が２４ｍｍ（従来法の場合と同じ）になるまで軸押しすればよい。本発明の中子を用いる成形法で成形された中空部材は、管素材の材料が従来法の場合よりも少なくて済むため、従来法により成形されたものよりも軽量となる。
【００４１】
前述した第１の実施例において、本発明の中子の径を小さくして、６．３ｍｍとした場合について例示する。管素材１０の内径は６．６ｍｍであるので、管素材の内面と本発明の中子とは成形開始前には接触しない。しかし、管素材が変形している際に該管素材の肉厚が増加するため、管素材の成形中に当該管素材の内面と該中子とが接触する。成形された中空部材は、中空部材１４のようになるが、その素管部１６の肉厚は０．８５ｍｍとなり、その張出部１５の長さは約１１ｍｍとなる。一方、従来法では、管素材は中空部材１１のように成形され、その張出部１２の長さは約８ｍｍとなる。本発明の液圧バルジ加工用中子を用いることにより、張出部の長さは従来法の約１．３倍となる。
【００４２】
管素材１０を初期外径８ｍｍ（内径４ｍｍ）、肉厚２ｍｍ、全長４０ｍｍの銅管として、該管素材からＴ字継手状中空部材を成形する場合について例示する。成形型は図１に示す成形型１と同様であり、空洞部２および張出成形部３の径は管素材の径と同じである。管素材を変形させるための液体圧を２３０ＭＰａとし、軸押しは８ｍｍとする。成形後の該管素材の全長は２４ｍｍとなる。本発明の中子を円柱状として、図６に示すように管素材の内面が本発明の中子に成形開始前から接触している状態で管素材を成形する場合、管素材は中空部材１４のように成形され、その素管部１６の肉厚、内径、外径は変化しない。
【００４３】
一方、従来法では、管素材は中空部材１１のように成形され、その素管部１３の肉厚は増加し、その内径は約３ｍｍとなり狭まる。このＴ字継手状中空部材を流体の流路として使用する場合、従来法で作製した中空部材１１の内径は、管素材の内径よりも狭まっており、該中空部材に流すことができる流量が減ることとなるが、本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法で作製した中空部材１４は、この問題を避けることができる。
【００４４】
管素材１０として、初期外径４０ｍｍ、肉厚１ｍｍの円管を用いて、本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる成形方法を適用した場合の例を記す。本発明の中子を円柱状とし、図６に示すように管素材の内面が本発明の中子に接触している状態で管素材を成形する。液圧バルジ加工用中子として、図５に示される液体流路２３を有する液圧バルジ用中子２１を用い、該液体流路２３の径を４ｍｍとした場合、管素材内側の容積に占める中子２１の材料の体積は約９９％となる。液圧バルジ加工法において管素材の内側に液体圧を負荷するためには、管素材の内側の空洞を液体で満たさなければならないが、本発明の液圧バルジ加工用中子を用いる場合には、管素材に導入しなければならない液体の量を従来法に比べて大幅に減らすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、流体を導く配管用Ｔ継ぎ手等の製造以外に、自転車用フレーム継ぎ手（ハンガーラック）等の軽量の構造用の継ぎ手の製造にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明で用いられる二分割の成形型の片方を示した斜視図である。
【図２】管素材を示した断面図である。
【図３】従来の液圧バルジ加工における中空部材と軸押しシリンダを示した斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における中空部材と軸押しシリンダと液圧バルジ加工用中子を示した斜視図である。
【図５】第１の実施形態における液体流路パターンを示した液圧バルジ加工用中子の断面図である。
【図６】第１の実施形態における成形型と管素材と軸押しシリンダと液圧バルジ加工用中子を示した断面図である。
【図７】第２の実施形態における液体流路パターンを示した液圧バルジ加工用中子の断面図である。
【図８】分割された液圧バルジ加工用中子を示した断面図である。
【図９】液圧バルジ加工により成形された２つの中空部材を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  成形型
２  空洞部
３  張出成形部
４  軸押しシリンダ
５  液圧供給口
１０  管素材
１１  中空部材
１２  中空部材の張出部
１３  中空部材の素管部
１４  中空部材
１５  中空部材の張出部
１６  中空部材の素管部
２０  軸押しシリンダ
２１  液圧バルジ加工用中子
２２  液圧バルジ加工用中子
２３  液体流路
２４  液圧バルジ加工用中子
２５  液圧バルジ加工用中子
【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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