(57)【要約】【課題】重ね溶接部からの破断を生ずるおそれがなく、またシール漏れが生じることもない重ね溶接した薄肉素管のハイドロフォーム加工方法を提供する。【解決手段】端部間を重ね溶接した薄肉素管を金型内にセットし、シールパンチ４を用いてハイドロフォームを行う。このシールパンチ４は、ランナウエイ２の外周面に管端の重ね溶接部１を収納するための凹溝３が形成されたものである。ランナウエイ２は想定される管端の溶接欠陥発生長さよりも長くしておく。溶接欠陥の存在部分は凹溝３内に収納された状態でハイドロフォームされるので、重ね溶接部からの破断やシール漏れのおそれがない。【選択図】    図３
2004268048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部間を重ね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に管端の重ね溶接部を収納するための凹溝が形成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重ね溶接した薄肉素管のハイドロフォーム加工方法。
【請求項２】
想定される管端の溶接欠陥発生長さよりも長いランナウエイを備えたシールパンチを用いることを特徴とする請求項１記載の重ね溶接した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重ね溶接した薄肉素管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、またシール漏れが生じることもない重ね溶接した薄肉素管の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本発明は、端部間を重ね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に管端の重ね溶接部を収納するための凹溝が形成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。なおこの場合、想定される管端の溶接欠陥発生長さよりも長いランナウエイを備えたシールパンチを用いることが好ましい。
【００１０】
本発明のハイドロフォーム加工方法によれば、ランナウエイの外周面に管端の重ね溶接部を収納するための凹溝が形成されたシールパンチを用いてハイドロフォームするため、管端付近に溶接欠陥が存在していてもその部分は凹溝の内部に収納されてしまう。そしてランナウエイと金型との間に、管端のその他の領域を挟み込むことができるので、シール漏れが生じることがない。また管端の重ね溶接部は凹溝の内部に収納されるので、管端付近に溶接欠陥が存在していても重ね溶接部が剥離することはない。
【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。
本発明では、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、端部を重ね溶接した薄板素管が用いられる。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】
端部の重ね溶接は、図１に示す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１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り、その位置は図２に示すように、薄肉素管の管端付近である。管端の溶接欠陥発生長さＬは経験的に想定することができる。またマッシュシーム溶接された重ね溶接部１は、内側に突出した突状を形成する。
【００１４】
そこで本発明では、図３に示すようにランナウエイ２の外周面に管端の重ね溶接部１を収納するための凹溝３が形成されたシールパンチ４を用いて、薄肉素管のハイドロフォーム加工を行う。凹溝３は重ね溶接部１の内側に突出した突状を収納できる幅と深さを持たせておく。また凹溝３はランナウエイ２の全長にわたり形成されている。このためシールパンチ４のランナウエイ２の長さは、想定される管端の溶接欠陥発生長さＬよりも長くしておくものとする。
【００１５】
図４は薄肉素管を金型５の内部にセットし、シールパンチ４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４は従来と同様に薄肉素管に軸押しと内圧付与とを行う。薄肉素管の管端の溶接欠陥を含むおそれがある部分はランナウエイ２の凹溝３内に収納されているため、管端の重ね溶接部１が剥離することがない。また薄肉素管の管端の重ね溶接部１を除く部分は金型５とシールパンチ４とによって挟み込まれるのでシールが容易に成立し、シール漏れのおそれがない。
【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１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。次に本発明の実施例を示す。
【００１７】
【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に想定される溶接欠陥発生長さＬは５０ｍｍである。
【００１８】
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重ね溶接部を収納するための凹溝を形成し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。なおランナウエイの形成された凹溝の幅は２．５ｍｍ、深さは０．５ｍｍである。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、本発明のハイドロフォーム加工方法によれば、ｔ／Ｄの値の小さい薄肉素管を、重ね溶接部のうち溶接欠陥を含むおそれのある管端部分を収納するための凹溝を備えたシールパンチを用いてハイドロフォーム加工するので、管端の重ね溶接部が剥離したりシール漏れのおそれがない。このため薄肉素管を用いて薄肉金属部品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】マッシュシーム溶接の説明図である。
【図２】薄肉素管の斜視図である。
【図３】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】成形金型の内部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  重ね溶接部
２  ランナウエイ
３  凹溝
４  シールパンチ
５  金型
【図１】
2004268048.tif 000003
【図２】
2004268048.tif 000004
【図３】
2004268048.tif 000005
【図４】
2004268048.tif 000006