(57)【要約】【課題】ｔ／Ｄの値が小さい場合にも、ハイドロフォーム時に溶接部からの破断を生ずるおそれがない薄肉素管と、これを利用したハイドロフォーム加工方法を提供する。【解決手段】本発明の薄肉素管は、板巻き成形された金属板１の端部間を重ね溶接し、その重ね溶接部２を管端から管軸方向に所定長さにわたり切断して切断部３を形成したものである。溶接欠陥を含むおそれのある部分を切断したのでハイドロフォーム時に溶接部からの破断を生ずるおそれがない。また本発明のハイドロフォーム加工方法は、この薄肉素管を金型内にセットし、その管端の切断部の形状に対応するランナウエイを備えたシールパンチを用いてハイドロフォームする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板巻き成形された金属板の端部間を重ね溶接した薄肉素管の重ね溶接部を、管端から管軸方向に所定長さにわたり切断したことを特徴とする重ね溶接した薄肉素管。
【請求項２】
請求項１に記載の重ね溶接した薄肉素管を金型内にセットし、その管端の切断部形状に対応するランナウエイを備えたシールパンチを用いてハイドロフォームすることを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
【請求項３】
ランナウエイに管端の切断部形状に対応する形状の突起が形成されたシールパンチを用いることを特徴とする請求項２記載のハイドロフォーム加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄肉金属部品をハイドロフォーム加工するための重ね溶接した薄肉素管およびそのハイドロフォーム加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−１２００２４号公報
【０００３】
ハイドロフォーム加工法は、金属製の素管を金型内にセットしてシールパンチにより管端から軸押しと高内圧とを加え、素管を金型の内面形状に沿って塑性変形させる加工法であり、複雑な形状を溶接によらずに成形できるため、軽量性を求められる自動車部品などの成形法として注目されている。従来ハイドロフォームは比較的厚肉の部品の製造に用いられていたので、素管としては特許文献１に示すような電縫鋼管を用いるのが一般的である。
【０００４】
ところが最近、薄肉金属部品をハイドロフォームすることが検討されており、その場合には素管も薄肉とすることが求められる。しかし、板厚ｔを素管の直径Ｄに対して小さくし、ｔ／Ｄ≦０．０２としようとすると、電縫鋼管の成形が不安定になり、溶接品質が安定しない。このために薄肉で大径の部品をハイドロフォームするために薄肉素管を用いようとした場合、電縫鋼管を用いることはできない。そこで本発明者は、金属板を管状に板巻き成形し、その端面どうしをレーザー溶接やＴＩＧ溶接により突合せ溶接したものをハイドロフォーム用薄肉素管として用いてみた。
【０００５】
しかし、レーザー溶接やＴＩＧ溶接により突合せ溶接した薄肉素管は溶接部に周方向と垂直に板厚と同程度の溶融凝固組織が存在するため、ハイドロフォーム時に高い内圧を受けると、溶接部から素管が破断する危険があることが判明し、ハイドロフォーム用薄肉素管としては不適当であることが判明した。
【０００６】
また本発明者は、板巻き成形された金属板の端部間を重ね溶接した薄肉素管を試作してみたが、素管の先端および後端の溶接開始点と溶接終了点では溶接欠陥部が生じ易いため、ハイドロフォーム時に高い内圧を受けるとこれらの部分でシール漏れが生じてうまく成形できないおそれがあることが判明した。
【０００７】
この問題を回避するために、溶接欠陥部を含むおそれのある管端部を周方向に切り落とすことも検討したが、切断の際に歪が発生してしまい、シールパンチがうまく嵌らないおそれがあった。さらに、管端部の切断の際にロールなどで素管の断面形状の歪を防止する方法も検討したが、制御が煩雑となるなどの問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、ｔ／Ｄの値が小さい場合にも、ハイドロフォーム時に溶接部からの破断を生ずるおそれがなくしかも製造が簡単な薄肉素管と、これを利用したハイドロフォーム加工方法を提供するためになされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた請求項１に記載の重ね溶接した薄肉素管は、板巻き成形された金属板の端部間を重ね溶接した薄肉素管の重ね溶接部を、管端から管軸方向に所定長さにわたり切断したことを特徴とするものである。  また本発明のハイドロフォーム加工方法は、請求項１に記載の重ね溶接した薄肉素管を金型内にセットし、その管端の切断部の形状に対応するランナウエイを備えたシールパンチを用いてハイドロフォームすることを特徴とするものである。なおこの場合、ランナウエイに管端の切断形状に対応する形状の突起が形成されたシールパンチを用いることが好ましい。
【００１０】
本発明の重ね溶接した薄肉素管は、溶接欠陥部を含むおそれのある溶接開始点と溶接終了点を、管端から管軸方向に所定長さにわたり切断したものであるため、ハイドロフォーム時に溶接部からの破断を生ずるおそれがない。この切断は爪切り状の工具を用い、素管の断面形状に歪を生じさせることなく行うことができる。また本発明のハイドロフォーム加工方法は、管端の切断形状に対応するランナウエイを備えたシールパンチを用いて上記素管をハイドロフォームするため、シール漏れが生じることもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
本発明の薄肉素管は、板厚ｔが０．５ｍｍ以上の鋼板などの金属板１を、ロール成形などで管状に板巻き成形することによって製造される。板厚ｔが０．５ｍｍ未満では、ハイドロフォーム自体が困難となる。管径Ｄに比較して板厚ｔが十分に大きい場合には、従来の電縫鋼管を使用できるため、本発明の薄肉素管は電縫鋼管の製造が困難なｔ／Ｄ≦０．０２の場合に特に有利である。なお、ｔ／Ｄが０．０５を越えると板巻き成形すること自体が容易ではなくなるので、実用的なｔ／Ｄの範囲は０．００５≦ｔ／Ｄ≦０．０５である。
【００１２】
金属板１の端部は、図１のように重ね合わされ溶接される。重ね溶接はマッシュシーム溶接によることが好ましい。マッシュシーム溶接は、重ね合わせた端部を挟むように上下から電極ロールを押し付けながら通電する方法である。マッシュシーム溶接は電縫溶接に比較して素管の成形歪を小さくできるので、得られた薄肉素管のハイドロフォーム成形性が良好となる。またＴＩＧ溶接管よりも生産性がよく、レーザー溶接管よりも設備費が低いので、安価に製造することができる。
【００１３】
しかしマッシュシーム溶接の場合にも、重ね溶接部２のうちの溶接開始点と溶接終了点とは溶接欠陥を含むおそれがあるため、本発明では図１に示すように、薄肉素管の重ね溶接部２を、管端から管軸方向に所定長さにわたり切断して特定形状の切断部３を形成する。切断は爪切り状の工具を用いることにより、管の断面形状に歪を生じさせることなく行うことが好ましい。切断部３の幅は重ね溶接部２の重ね代よりも大きく、また切断長さは板厚ｔの１００倍程度またはそれ以下とする。なお、図１のように薄肉素管の両端部に切断部３を形成することが好ましいが、片側からだけ軸押しを与える片押しハイドロフォームを行う場合には、軸押しされる側のみに切断部３を形成すればよい。
【００１４】
このような構造の薄肉素管は、図２に示すようにその管端の切断部３の形状に対応するランナウエイ４を備えたシールパンチ５を用いてハイドロフォームされる。このシールパンチ５のランナウエイ４には、切断部３の形状に対応する形状の突起６が形成されている。突起６の外周面は薄肉素管の外周面と一致し、突起６を除くランナウエイ４の内周面は薄肉素管の内周面と一致している。図３と図４は切断部３の形状を変えた他の実施形態を示すものである。
【００１５】
図５は本発明の薄肉素管を金型７の内部にセットし、その切断部３の形状に対応するランナウエイ４を備えたシールパンチ５を用いてハイドロフォームを行う状態を示したものである。シールパンチ５は従来と同様に薄肉素管に軸押しと内圧付与とを行う。薄肉素管は溶接欠陥を含むおそれがある部分が切断されているので、高い内圧を受けても破断することがない。またシールパンチ５のランナウエイ４には、切断部３の形状に対応する突起６が形成されているためにシールパンチ５と薄肉素管との密着は確実に行われ、シール漏れのおそれもない。
【００１６】
このようにして、本発明によれば薄肉素管をシール漏れや重ね溶接部２の破断の恐れなくハイドロフォームし、従来は成形できなかった薄肉金属部品のハイドロフォームが可能となる。
【００１７】
【実施例】
次に本発明の実施例を示す。
板厚ｔが１．０ｍｍの鋼板をロール成形し、その端部を重ね代が２ｍｍとなるように重ね合わせてマッシュシーム溶接を行い、直径Ｄが１０１．６ｍｍで長さが１５００ｍｍの薄肉素管を作成した。マッシュシーム溶接は従来と同様に電極ロールを用い、その押し付け荷重を１トンとして行った。得られた薄肉素管の重ね溶接部の両端を図２の形状に切断した。切断部の長さは８０ｍｍである。
【００１８】
この薄肉素管を金型の内部にセットし、図２に示されるシールパンチにより１５０ｍｍの軸押しを与えながら、１６５ＭＰａの水圧を内部に加えて薄肉金属部品をハイドロフォームした。溶接部からの破断はなく、またシール漏れもなく、成形は完全に行われた。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の薄肉素管はｔ／Ｄの値を小さくすることができ、溶接欠陥を含むおそれのある部分を切断したのでハイドロフォーム時に溶接部からの破断を生ずるおそれがない。また本発明のハイドロフォーム加工方法によれば、シール漏れを生ずるおそれなく薄肉素管のハイドロフォームを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄肉素管の斜視図である。
【図２】第１の実施形態の薄肉素管とシールパンチとの関係を示す斜視図である。
【図３】第２の実施形態の薄肉素管とシールパンチとの関係を示す斜視図である。
【図４】第３の実施形態の薄肉素管とシールパンチとの関係を示す斜視図である。
【図５】成形金型の内部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  金属板
２  重ね溶接部
３  切断部
４  ランナウエイ
５  シールパンチ
６  突起
７  金型
【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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