(57)【要約】【課題】ｔ／Ｄを小さくした場合にも、シール漏れが生じることなくハイドロフォームが可能な薄肉素管とその製造法及びこれを用いたハイドロフォーム加工方法を提供する。【解決手段】板巻き成形された金属板の端部間を、周面に段部が形成された電極ロールにより、特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接する。この薄肉素管を金型内にセットし、ランナウエイ４の外周面が上記の溶接部断面形状に対応する断面形状に加工されたシールパンチを用いてハイドロフォームを行う。シールパンチ５は薄肉素管の内面に常にぴったりと嵌りこむため、従来とは異なり安定したシールが可能となり、溶接部からのシール漏れのおそれがない。【選択図】    図４
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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が、特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接されていることを特徴とする薄肉素管。
【請求項２】
板巻き成形された金属板の端部間を、周面に段部が形成された電極ロールにより、特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接することを特徴とする薄肉素管の製造法。
【請求項３】
端部間を特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接した薄肉素管を金型内にセットし、ランナウエイの外周面が上記の溶接部断面形状に対応する断面形状に加工され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薄肉素管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薄肉素管とその製造法及びこれを用いた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マッシュシーム溶接法により重ね溶接した薄肉素管を試作してみたが、通常のマッシュシーム溶接法では重ね溶接部の断面形状が変動するために管端のシールパンチとの間で安定したシールを行いにくく、シール漏れが生じるおそれがあることが判明した。
【０００７】
【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を小さくした場合にも、シール漏れが生じることなくハイドロフォームが可能な薄肉素管とその製造法及びこれを用い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。
【０００８】
【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本発明の薄肉素管は、板巻き成形された金属板の端部間が、特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接されていることを特徴とすることを特徴とするものである。また本発明の薄肉素管の製造法は、板巻き成形された金属板の端部間を、周面に段部が形成された電極ロールにより、特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接することを特徴とするものである。更に本発明のハイドロフォーム加工方法は、端部間を特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接した薄肉素管を金型内にセットし、ランナウエイの外周面が上記の溶接部断面形状に対応する断面形状に加工され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。
【０００９】
本発明によれば、周面に段部が形成された電極ロールにより、端部間を特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接した薄肉素管を製造したうえ、ランナウエイの外周面が上記の溶接部断面形状に対応する断面形状に加工されたシールパンチを用いてハイドロフォームを行うため、シールパンチのランナウエイと薄肉素管との間で安定したシールが保証される。このためシール漏れが生じることなく薄肉素管のハイドロフォームを行うことができる。
【００１０】
【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。
本発明の薄板素管は、板厚ｔが０．５ｍｍ以上の鋼板などの金属板を、ロール成形などで管状に板巻き成形し、端部を重ね合わせてマッシュシーム溶接したものである。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。
【００１１】
一般的なマッシュシーム溶接は外周面が平坦面あるいは円弧面である電極ロールによって行われ、溶接部の断面形状は図１に示されるような不安定な形状となり易い。しかし本発明では図３に示すように、周面に段部１を持つ一対の電極ロール２，３を重ね合わせ部に押し付けながら通電し溶接する。この結果、図２に示すように板巻き成形された金属板の端部間が、特定の溶接部断面形状となった薄肉素管を得ることができる。なお、溶接部断面形状は一対の電極ロール２，３により一定に成形できる形状であればよく、図示の形状に限定されるものではない。例えば溶接部断面形状を楕円形、台形などとしてもよい。
【００１２】
このような薄肉素管は従来と同様に金型内部にセットされてハイドロフォームが行われるが、本発明では図４に示すように、ランナウエイ４の外周面が上記の溶接部断面形状に対応する断面形状に加工されたシールパンチ５を用いてハイドロフォームを行う。この実施形態ではランナウエイ４の外周面には上記の特定の溶接部断面形状の内面側形状と一致させた段部６が形成してあり、シールパンチ５は薄肉素管の内面に常にぴったりと嵌りこむ。このため、従来とは異なり安定したシールが可能となり、溶接部からのシール漏れのおそれがない。
【００１３】
このようにして、本発明によれば薄肉素管をシール漏れ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。次に本発明の実施例を示す。
【００１４】
【実施例】
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、周面に段部が形成された電極ロールにより、図３に示す特定の溶接部断面形状の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の押し付け荷重は１トンである。この薄肉素管を金型の内部にセットし、長さ８０ｍｍのランナウエイの外周面に上記の溶接部断面形状に対応する断面形状が加工された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。溶接部からのシール漏れはなく、成形は完全に行われた。
【００１５】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、周面に段部が形成された電極ロールにより、端部間を特定の溶接部断面形状となるようにマッシュシーム溶接した薄肉素管を製造したうえ、ランナウエイの外周面が上記の溶接部断面形状に対応する断面形状に加工されたシールパンチを用いてハイドロフォームを行う。このため、電縫溶接では製造できなかったｔ／Ｄの値が小さい薄肉素管を製造することができる。またこの薄肉素管をシール漏れが生じることなくハイドロフォームすることができ、従来はハイドロフォームによる量産が不可能であった薄肉金属部品を安定して生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のマッシュシーム溶接部の拡大断面図である。
【図２】本発明におけるマッシュシーム溶接部の拡大断面図である。
【図３】本発明におけるマッシュシーム溶接法の説明図である。
【図４】薄肉素管とシールパンチとの関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  段部
２  電極ロール
３  電極ロール
４  ランナウエイ
５  シールパンチ
６  段部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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