(57)【要約】【課題】  金属管の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉している金属管の冷間成形方法及びこれにより成形された金属管を提供する。【解決手段】  金属製のパイプからなる原管を、予成形ロール、予成形ローラー、予成形ダイスのいずれかを用いて、楕円状、長円状、方形状、又は多角形状の横断面を有する金属管に成形する予成形工程と、予成形された該金属管の横断面の外周長を減少させつつ横断面形状を他の横断面形状に変更する縮径成形を縮径成形ダイスを用いて行い、縮径成形後の該金属管の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させる金属管の冷間成形方法とこれによって成形された金属管。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のパイプからなる原管を、予成形ロール、予成形ローラー、予成形ダイスのいずれかを用いて、楕円状、長円状、方形状、又は多角形状の横断面を有する金属管に成形する予成形工程と、予成形された該金属管の横断面の外周長を減少させつつ横断面形状を他の横断面形状に変更する縮径成形を縮径成形ダイスを用いて行い、縮径成形後の該金属管の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させることを特徴とする金属管の冷間成形方法。
【請求項２】
縮径成形後の該金属管の横断面の肉厚が相違する、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とは、予成形によって形成された該金属管の横断面形状と、縮径成形で使用される該縮径成形ダイスのダイス面三次元形状との組み合わせにより定められることを特徴とする請求項１記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項３】
予成形された該金属管が、押し出し又は引き抜きにより、該縮径成形ダイスを通過することを特徴とする請求項１又は２記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項４】
予成形工程が予成形ロールを用いて行われ、あるいは、押し出し方式が併用されている予成形ローラーを用いて行われ、引き続いて、ダイス面三次元形状がスパイラル状に形成されている縮径成形ダイスを用いて縮径成形工程が行われることを特徴とする請求項１または２記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項５】
該縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とは、空間的に特定された線上に位置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項６】
空間的に特定された線が、該縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とを結んで、予成形工程後の該金属管が該縮径成形ダイスを通過していく方向に延びる直線であることを特徴とする請求項５記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項７】
予成形後の該金属管が該縮径成形ダイスを通過していく方向に見て、該縮径成形ダイスは、連続的又は段階的にそのダイス面三次元形状が変化する複数の縮径成形素ダイスに分割されており、当該複数の縮径成形素ダイス中の隣接している上流側の縮径成形素ダイスから下流側の縮径成形素ダイスに至る間に、縮径成形を受ける該金属管の逃げ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項８】
縮径成形ダイスの下流側に、該縮径成形ダイスに固定されて第二の縮径成形ダイスが配備されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項９】
縮径成形ダイスの下流側に、縮径成形ロールが配備されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１０】
予成形後の該金属管の内側にプラグが挿入されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１１】
長手方向のあらかじめ定めてある位置に内管が挿入されている金属製のパイプからなる原管を、予成形ロール、予成形ローラー、予成形ダイスのいずれかを用いて、楕円状、長円状、方形状、又は多角形状の横断面を有する金属管に予成形するに際して、予成形後の該原管の横断面の少なくとも一部を該内管の外周面に当接させる予成形工程と、予成形された該金属管の横断面の外周長を減少させつつ横断面形状を他の横断面形状に変更する縮径成形を縮径成形ダイスを用いて行い、縮径成形後の金属管の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させると共に、該金属管の長手方向に見て、該内管が挿入されていた部分における該金属管の肉厚を長手方向における他の部分の肉厚よりも厚くすることを特徴とする金属管の冷間成形方法。
【請求項１２】
縮径成形後の該金属管の横断面の肉厚が相違する、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とは、予成形によって形成された該金属管の横断面形状と、縮径成形で使用される該縮径成形ダイスのダイス面三次元形状との組み合わせにより定められることを特徴とする請求項１１記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１３】
予成形された該金属管が、押し出し又は引き抜きにより、該縮径成形ダイスを通過することを特徴とする請求項１１又は１２記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１４】
予成形工程が予成形ロールを用いて行われ、あるいは、押し出し方式が併用されている予成形ローラーを用いて行われ、引き続いて、ダイス面三次元形状がスパイラル状に形成されている縮径成形ダイスを用いて縮径成形工程が行われることを特徴とする請求項１１または１２記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１５】
該縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とは、空間的に特定された線上に位置することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１６】
空間的に特定された線が、該縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とを結んで、予成形工程後の該金属管が該縮径成形ダイスを通過していく方向に延びる直線であることを特徴とする請求項１５記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１７】
予成形後の該金属管が該縮径成形ダイスを通過していく方向に見て、該縮径成形ダイスは、連続的又は段階的にそのダイス面三次元形状が変化する複数の縮径成形素ダイスに分割されており、当該複数の縮径成形素ダイス中の隣接している上流側の縮径成形素ダイスから下流側の縮径成形素ダイスに至る間に、縮径成形を受ける該金属管の逃げ部が形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１８】
縮径成形ダイスの下流側に、該縮径成形ダイスに固定されて第二の縮径成形ダイスが配備されていることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項１９】
縮径成形ダイスの下流側に、縮径成形ロールが配備されていることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか一項記載の金属管の冷間成形方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか一項記載の金属管の冷間成形法によって形成された金属管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属管の冷間成形方法及びこれにより成形された金属管に関する。
【０００２】
特に、金属製のパイプの横断面の外周長を減少させつつ該横断面の形状を他の横断面形状に変更する縮径成形を行って、縮径成形後の金属管の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させる、あるいは前記のように変肉させつつ、縮径成形後の金属管の長手方向における所定の部分の肉厚が長手方向における他の部分の肉厚と相違するように変肉させる金属管の冷間成形方法及びこれにより成形された金属管に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来から、金属管の横断面の肉厚を、周方向における特定の部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させる変肉管の製造方法は種々提案されていた。
【０００４】
例えば、特開平５−１３８２０９号公報には、複数のスタンドを備えたマンドレルミルで素管を圧延する工程において、素管の内面にマンドレルレバーを挿入した状態で、奇数スタンドと偶数スタンドとの肉厚圧下量に偏差をつけ、その後、ストレッチデューサーで通常縮管することによって、厚肉部と薄肉部とを供えた変肉継ぎ目無鋼管を製造できることが記載されている。
【０００５】
また、縮径成形ダイスを１個使用する冷間引き抜きにおいて、金属管の中にプラグを挿入しておいて複数回引抜を行うことにより、縮径成形後の金属管の横断面が周方向において肉厚の部位と肉薄の部位とを有するように変肉させて変肉管を得る方法が知られている。
【０００６】
更に、「金属管の冷間縮径ロール成形法及びこれにより成形された金属管」を提案しているＷＯ０２／２４３６６Ａ１においては、肉厚の厚い金属管や、一部分が肉厚になっている金属管を簡単に提供できることが開示されている。
【特許文献１】特開平５−１３８２０９号
【特許文献２】ＷＯ０２／２４３６６Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、金属管の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させ、あるいは前記のように変肉させつつ、金属管の長手方向における所定の部分の肉厚が長手方向における他の部分の肉厚と相違するように変肉させることを、簡便な装置構成で、効率よく達成することのできる金属管の冷間成形方法及びこれにより成形された金属管を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、この発明が提案する金属管の冷間成形方法を添付図面を参照して説明すると以下の通りである。
【０００９】
本発明が提案する金属管の冷間成形方法は、例えば、図１図示のように、金属製のパイプからなる原管１を、予成形ロール４、予成形ローラー８（図１２（ｂ））、予成形ダイス９（図１２（ａ））のいずれかを用いて、楕円状、長円状、方形状、又は多角形状の横断面を有する金属管２に成形する予成形工程と、予成形された該金属管２の横断面の外周長を減少させつつ横断面形状を他の横断面形状に変更する縮径成形を縮径成形ダイス５を用いて行い、縮径成形後の該金属管３の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させることを特徴とするものである。
【００１０】
かかる本発明の冷間成形方法によれば、縮径成形後の金属管３は、長手方向の総ての位置の横断面において、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおける肉厚が相違し、変肉することになる。
【００１１】
例えば、図４（ｃ）、図４（ｄ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）、図７（ｃ）に表されているように、縮径され、なおかつ変肉している横断面形状が、縮径成形後の金属管３の全長にわたって存在することになる。
【００１２】
次に、この発明が提案する他の金属管の冷間成形方法は、前記の本発明の金属管の冷間成形方法によって、予成形後の金属管の横断面の外周長を減少させつつ金属管の横断面の周方向における変肉をあらかじめ定めてある部位で行わせた上で、なおかつ、長手方向におけるあらかじめ定めてある部位における肉厚を、長手方向における他の部位の肉厚よりも厚く変肉成形するものであって、次のように行われるものである。
【００１３】
すなわち、例えば、図２図示のように、長手方向のあらかじめ定めてある位置に内管６が挿入されている金属製のパイプからなる原管１を、予成形ロール４、予成形ローラー８（図１２（ｂ））、予成形ダイス９（図１２（ａ）のいずれかを用いて、楕円状、長円状、方形状、又は多角形状の横断面を有する金属管に予成形するに際して、予成形後の該原管の横断面の少なくとも一部を該内管の外周面に当接させる予成形工程と、予成形された該金属管の横断面の外周長を減少させつつ横断面形状を他の横断面形状に変更する縮径成形を縮径成形ダイス５を用いて行い、縮径成形後の金属管の横断面の肉厚が、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおいて相違するように変肉させると共に、該金属管の長手方向に見て、該内管が挿入されていた部分における該金属管の肉厚を長手方向における他の部分の肉厚よりも厚くすることを特徴とする金属管１３の冷間成形方法である。
【００１４】
なお、ここで、原管１としては金属製以外の管体を用いることもできる。
【００１５】
この方法によれば、内管６が挿入されていた部分における金属管の肉厚を長手方向における他の部分の肉厚よりも厚くすることにより、前述したように予成形後の金属管の横断面の外周長を減少させつつ横断面の周方向において変肉している変肉管であって、なおかつ長手方向におけるあらかじめ定めてある部位における肉厚が、長手方向における他の部位の肉厚よりも厚くなって変肉している変肉管１３（図３（ｂ））を成形することができる。
【００１６】
なお、前述したいずれの本発明の金属管の冷間成形方法においても、予成形工程と縮径成形工程とは同一ラインで行うこともできるし、別々のラインで別々に行うこともできる。
【００１７】
前述したように本発明の方法によれば、縮径成形後の金属管３、１３は、周方向におけるあらかじめ定めてある部位における肉厚と、それ以外の部位における肉厚とが相違することになる。
【００１８】
例えば、図４（ｃ）、図７（ｃ）図示の本発明の金属管３では、図中、上側の部位と、下側の部位の部分の肉厚は、原管１の肉厚と同じで、図中、左右両側の部位の部分の肉厚が原管１の肉厚より大きくなる。
【００１９】
また、図４（ｄ）図示の本発明の金属管３ａでは、中央に方形状に形成される開口部の四つの頂点部分の肉厚が原管１の肉厚と同じで、その他の部分の肉厚は原管１の肉厚より大きくなっている。
【００２０】
この縮径成形後の金属管の横断面の肉厚が相違する、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とは、予成形によって形成された金属管２の横断面形状と、縮径成形で使用される縮径成形ダイス５のダイス面三次元形状、すなわち、縮径成形ダイス５のプロフィールとの組み合わせにより定めることができる。
【００２１】
例えば、予成形後の金属管の横断面が楕円形である場合、縮径成形後の金属管の横断面の周方向において、他の部位より厚肉になっている部位が２乃至４箇所存在するように成形できる。
【００２２】
また、予成形後の金属管の横断面が三角形である場合、縮径成形後の金属管の横断面の周方向において、他の部分より厚肉になっている部位が３乃至６箇所存在するように成形できる。
【００２３】
更に、予成形後の金属管の横断面が四角形である場合、縮径成形後の金属管の横断面の周方向において、他の部分より厚肉になっている部位が４乃至８箇所存在するように成形できる。
【００２４】
図４（ｃ）図示の本発明の金属管は他の部分より厚肉になっている部位が２カ所、図４（ｄ）図示の本発明の金属管は他の部分より厚肉になっている部位が４カ所、図５（ｃ）図示の本発明の金属管は他の部分より厚肉になっている部位が４カ所、図５（ｄ）図示の本発明の金属管は他の部分より厚肉になっている部位が８カ所、図６（ｃ）図示の本発明の金属管は他の部分より厚肉になっている部位が３カ所、図６（ｄ）図示の本発明の金属管は他の部分より厚肉になっている部位が６カ所、図７（ｃ）図示の本発明の金属管は他の部分より厚肉になっている部位が２カ所それぞれ存在しているものである。
【００２５】
なお、本発明の金属管の冷間成形方法においては、予成形工程の後に、予成形された金属管の横断面の外周長を減少させつつ横断面形状を他の横断面形状に変更する縮径成形を縮径成形ダイスを用いて行いつつ変肉成形が行われるので、縮径成形ダイスの上流側の開口は、予成形された金属管の横断面の形状に対応した形状を有している必要があり、なおかつ、縮径成形ダイスの下流側の開口は、その周長が、少なくとも、上流側の開口の周長より小さくなっている必要がある。
【００２６】
例えば、原管１の横断面形状が円形で、予成形により横断面形状が三角形状の金属管２が予成形され、これが縮径成形ダイス５によって横断面形状円形に変肉しつつ縮径成形される場合には、図８図示のような上流側の開口５ｂ、下流側の開口５ａを有する縮径成形ダイス５が使用される。
【００２７】
また、原管１の横断面形状が円形で、予成形により横断面形状が楕円形状の金属管２が予成形され、これが縮径成形ダイス５によって横断面形状円形に変肉しつつ縮径成形される場合には、図９図示のような上流側の開口５ｂ、下流側の開口５ａを有する縮径成形ダイス５が使用される。
【００２８】
前述した本発明のいずれの金属管の冷間成形方法においても、予成形工程が予成形ロールを用いて行われる場合には、予成形ロールの下流側に縮径成形ダイスを配置しておくことにより、成形される金属管を自動的に縮径成形ダイス内に送り込むことができるので、一工程で、予成形と、変肉成形を伴う縮径成形を行うことができる。
【００２９】
しかし、予成形工程が予成形ローラー又は予成形ダイスを用いて行われる場合には、成形される金属管に対して移動方向への力を与えなければならない。そこで、予成形された金属管を、押し出し又は引き抜きにより、縮径成形ダイス中に通過させることが望ましい。
【００３０】
押し出しを用いる場合も、予成形ローラー又は予成形ダイスの下流側に縮径成形ダイスを配置しておくことにより、一工程で、予成形と、変肉成形を伴う縮径成形を行うことができる。
【００３１】
引き抜きの場合は、縮径成形ダイスの下流側に金属管の頭が出てチャッキングできるようになるまで押し出しした後、引抜きすることになる。あるいは、予成形後の金属管の先端（すなわち、下流側の端）を縮径成形ダイス出口開口より小さく潰す、いわゆる口付け処理を行い、チャッキング出来るまで予成形後の金属管を縮径成形ダイスに挿入し、引き抜くことも出来る。
【００３２】
原管を移動させる方式には以下のようなものを採用できる。
【００３３】
第一の方式は、予成形ロールを複数のロールからなるものとし、各予成形ロールにおける当該複数のロールの中の一部又は全部が連動して回転することにより前記予成形及び縮径成形を受ける原管が、前記予成形ロール及び縮径成形ダイスに対して移動する方式である。
【００３４】
これは、図１２（ｃ）に一例を示したロールフォーミング方式（ロール駆動方式）と呼ばれるものである。
【００３５】
図１２（ｃ）図示の実施形態において、符号４（４ａ、４ｂ）で示されているものは予成形ロールであり、符号５で示されているものが縮径成形ダイスである。
【００３６】
すなわち、図１２（ｃ）図示の実施形態は、予成形ロール４ａ、４ｂと縮径成形ダイス５とがタンデムに配置されていて、予成形工程とこれに引き続く一回の縮径成形工程との組み合せになっている。
【００３７】
なお、予成形ロール（その中）の一部のみを強制駆動する方式にすることもできる。例えば、４個一組のロールを用いているならば、この中で２個一組のロールのみを強制駆動することができる。
【００３８】
第二の方式は、予成形及び縮径成形を受ける原管が、押し込み手段によって上流側から予成形ローラー８の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中へ押し込まれることにより、あるいは予成形ダイス９の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中へ押し込まれることにより、当該原管の予成形ローラー８及び縮径成形ダイス５に対する移動、あるいは予成形ダイス９及び縮径成形ダイス５に対する移動が行われるものである。
【００３９】
これは、図１２（ａ）に一例を示したエクストロールフォーミング方式（ロール無駆動パイプ押込み方式）と呼ばれるものである。押し込み手段としては、油圧シリンダや油圧ジャッキを用いることができる。図１２（ａ）図示の形式では、押し込み手段よって上流側から予成形ダイス９の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中へ予成形及び縮径成形を受ける原管１が押し込まれている。
【００４０】
第三の方式は、予成形及び縮径成形を受ける原管が、引き抜き手段によって予成形ローラー８の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中から下流側へ引き抜き出されることにより、あるいは予成形ダイス９の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中から下流側へ引き抜き出されることにより、当該原管の予成形ローラー８及び縮径成形ダイス５に対する移動、あるいは予成形ダイス９及び縮径成形ダイス５に対する移動が行われるものである。
【００４１】
これは、図１２（ｂ）に一例を示したドローベンチ方式（ロール無駆動パイプ引き抜き方式）と呼ばれるものである。引き抜き手段としては、金属管の先端側を把持するチャックと、このチャックを保持して牽引する油圧ジャッキ、あるいは周転駆動されつつ前記チャックを牽引するチェインなどを用いることができる。図１２（ｂ）図示の形式では、引き抜き手段よって上流側から予成形ローラー８の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中へと、予成形及び縮径成形を受ける原管１が引き抜きだされている。
【００４２】
なお、前記第二の方式と第三の方式とを組み合わせ行うこともできる。すなわち、予成形及び縮径成形を受ける原管１を、押し込み手段によって上流側から予成形ローラー８の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中へ押し込むと共に、引き抜き手段によって予成形ローラー８の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中から下流側へ引き抜き出すことにより、当該原管１の予成形ローラー及び縮径成形ダイスに対する移動を行わせるものである。また、予成形及び縮径成形を受ける原管１を、押し込み手段によって上流側から予成形ダイス９の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中へ押し込むと共に、引き抜き手段によって予成形ダイス９の孔形及び縮径成形ダイス５の孔形の中から下流側へ引き抜き出すことにより、当該原管１の予成形ダイス及び縮径成形ダイスに対する移動を行わせるものである。
【００４３】
金属管を移動させる方式については、その直径、肉厚、長さ、成形速度などの関係に応じて、前述した方式の中から好ましいものを選択して用いることができる。
【００４４】
ただし、エクストロールフォーミング方式では、油圧シリンダの長さが長くなりがちになるので、これをできるだけ短縮する工夫が必要である。また、ドローベンチ方式では、引張り端を変形させない工夫が必要である。あるいは、管端を縮径成形ダイス５の出口開口より小さく潰すいわゆる口付け処理を行い、チャッキング出来るまで挿入する必要がある。更に、ロールフォーミング方式では、ロールの駆動方法について工夫する必要がある。
【００４５】
なお、予成形工程が予成形ロール、予成形ローラー、予成形ダイスのいずれによって行われる場合であっても、予成形ロール、予成形ローラー又は予成形ダイスと縮径成形ダイスとが対になっている状態で、この全体を金属管に対して移動させることにより、一工程で、予成形と、変肉成形を伴う縮径成形を行うことができる。更に、予成形ロール、予成形ローラー又は予成形ダイスと組み合わされる縮径成形ダイスとによって単独の成形機を構成し、かかる単独の成形機を金属管に対して移動させることにより、一工程で、予成形と、変肉成形を伴う縮径成形を行うこともできる。
【００４６】
なお、予成形ロール、予成形ローラー、予成形ダイスをそれぞれタンデムに配置して予成形工程を行い、引き続いて縮径成形工程を行うようにすることもできる。
【００４７】
なお、前述した本発明の金属管の冷間成形方法において、予成形工程が、予成形ロールを用いて行われ、あるいは、押し出し方式が併用されている予成形ローラーを用いて行われ、引き続いて、ダイス面三次元形状がスパイラル状に形成されている縮径成形ダイスを用いて、すなわち、プロフィールがスパイラル状に形成されている縮径成形ダイスを用いて縮径成形工程が行われる方式にすることもできる。
【００４８】
このようにすれば、縮径成形後の金属管における、長手方向の総ての位置の横断面で、周方向におけるあらかじめ定めてある部位と、それ以外の部位とにおける肉厚を前述したように相違させて変肉させることに代えて、横断面の肉厚が長手方向にスパイラル状に変化するように変肉成形できる。
【００４９】
この方式の縮径されている変肉管の成形方法においては、プロフィールがスパイラル状に形成されている縮径成形ダイスを用いて縮径成形工程が行われるので、縮径成形ダイスを通過する金属管にねじりが加えらる。このため、金属管はその中心を回転中心として周方向に回転力を受ける。この金属管のその中心を回転中心とした周方向への回転を可能にするため、予成形工程は、予成形ロール、あるいは、押し出し方式が併用されている予成形ローラーを用いて行われる必要がある。
【００５０】
なお、この方式の場合、予成形ロール、予成形ローラーはそれぞれ金属管の移動する方向に、タンデムに複数組配置されている形式にすると、縮径成形ダイスと複数組の予成形ロールとで、あるいは、縮径成形ダイスと複数組の予成形ローラーとで三点支持できるので有利である。
【００５１】
前記いずれの本発明の金属管の冷間成形方法においても、縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とは、空間的に特定された線上に位置させることが望ましい。
【００５２】
ここで、縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とは、変肉成形を伴う縮径成形に寄与している縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位及び出口開口の所定の部位のことをいう。例えば、変肉成形を伴う縮径成形に寄与している縮径成形ダイスの入口開口の中心及び出口開口の中心のことをいう。
【００５３】
また、空間的に特定された線上に位置するとは、例えば、縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とが直線で結ばれ、この直線が、予成形工程後の金属管が縮径成形ダイスを通過していく方向に延びるような場合をいう。あるいは、縮径成形ダイスの入口開口の所定の部位と、出口開口の所定の部位とが曲線で結ばれる場合のことをいう。
【００５４】
前者の例としては、変肉成形を伴う縮径成形に寄与している縮径成形ダイスの入口開口の中心と、出口開口の中心とが直線で結ばれ、この直線が、予成形工程後の金属管が縮径成形ダイスを通過していく方向に延びる場合がある。図１、図２、図８、図９図示の形態は、例えば、図８、図９図示のように、縮径成形ダイス５の入口開口５ｂの中心５ｄと、出口開口５ａの中心５ｃとが直線で結ばれ、この直線が、予成形工程後の金属管２が縮径成形ダイス５を通過していく方向に延びているものである。
【００５５】
この形態は、図４（ｄ）図示のように、特定部位に均等な変肉を生じさせるときに有利である。図４（ｄ）図示の本発明の金属管３ａは、上下左右四箇所の部位の肉厚が、均等に、原管１の肉厚よりも大きくなっている。
【００５６】
後者の例としては、変肉成形を伴う縮径成形に寄与している縮径成形ダイスの入口開口の中心と、出口開口の中心とが互いに偏心している位置にあることによって、互いに曲線で結ばれるような場合がある。これは、図１３（ａ）、（ｂ）に図示したような形態からなるものである。
【００５７】
この形態は、図４（ｃ）図示のように、変肉させる部位で特定部位の変肉率を変えるときに有利である。図４（ｃ）図示の本発明の金属管３では、図中、上側の部位と、下側の部位の部分の肉厚は、原管１の肉厚と同じで、図中、左右両側の部位の部分の肉厚が原管１の肉厚より大きくなっている。
【００５８】
また、前記いずれの本発明の金属管の冷間成形方法においても、縮径成形ダイスは、予成形後の該金属管が該縮径成形ダイスを通過していく方向に見て、連続的又は段階的にそのダイス面三次元形状、すなわちダイスのプロフィールが変化する複数の縮径成形素ダイスに分割されていて、当該複数の縮径成形素ダイス中の隣接している上流側の縮径成形素ダイスから下流側の縮径成形素ダイスに至る間に縮径成形を受ける金属管の逃げ部が形成されているようにすることができる。
【００５９】
図１１図示の実施形態では、縮径成形ダイス５は、連続的又は段階的にそのダイス面三次元形状、すなわちダイスのプロフィールが変化する複数の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割されている。そして、縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃ中の隣接している上流側の縮径成形素ダイスから下流側の縮径成形素ダイスに至る間に縮径成形を受ける金属管の逃げ部７ａ、７ｂが形成されている。
【００６０】
このようにすることによって、縮径成形ダイスを形成する複数の縮径成形素ダイスの中の所定の位置のものを他のものに変更したり、抜き取ったり、あるいは追加する等して適宜変更することにより、縮径率、変肉率を変更させたり、縮径成形後の金属管の形状を変更することができる。
【００６１】
更に、前記いずれの本発明の金属管の冷間成形方法においても、図１０図示の形態のように、縮径成形ダイス５の下流側に、該縮径成形ダイス５に固定されて第二の縮径成形ダイス１５が配備されている形態、あるいは、図１４図示のように、縮径成形ダイス５の下流側に、縮径成形ロール１０が配備されている形態にすることができる。
【００６２】
このようにすることによって、予成形ロール、予成形ローラー、又は、予成形ダイスと、縮径成形ダイスと、第二の縮径成形ダイス又は縮径成形ロールとで三点支持して金属管の曲がり、ねじれを抑えることができる。あるいは、逆に、管に対して、積極的に曲がり、ねじれを付与することが出来る。
【００６３】
なお、第二の縮径成形ダイス又は縮径成形ロールを縮径成形ダイスの下流側に固定する位置を適宜変更することによって、三点支持による曲がり、ねじれ防止効果をより有効に発揮させることができる。あるいは、管に対して、より積極的に曲がり、ねじれを付与することが出来る。
【００６４】
この形態の場合、縮径成形ダイスによって、変肉成形を伴う縮径成形された金属管が第二の縮径成形ダイス又は縮径成形ロールを通過していくので、金属管の曲がり、ねじれの抑制などに寄与する第二の縮径成形ダイスの又は縮径成形ロール入口開口の径は、変肉成形を伴う縮径成形に寄与する縮径成形ダイスの出口開口の径に対して同等以下の大きさになっていることが望ましい。
【００６５】
本発明の方法によれば、縮径成形ダイスによって、金属管の横断面の外周長を予成形後の金属管の横断面の外周長から大きく減少させることができる。この縮径率が大きいと、スプリングバック等によって、予定していた横断面を有する変肉管を成形できないことがある。例えば、予成形後の横断面形状が楕円である場合、横断面が丸の変肉管成形を目的としていても、横断面楕円形状の変肉管が成形されることがある。また、予成形後の横断面形状が四角である場合、横断面が丸の変肉管成形を目的としていても、横断面四角形状の変肉管が成形されることがある。
【００６６】
そこで、縮径成形ダイスの下流側に配備される第二の縮径成形ダイスを、金属管の曲がり、ねじれの抑制などに寄与するだけでなく、縮径成形にも寄与するものとし、この縮径成形に寄与する第二の縮径成形ダイスの入口開口の径を、変肉成形を伴う縮径成形に寄与する縮径成形ダイスの出口開口の径よりも小さくすることによって、縮径成形ダイスから出てきた時点で前記のようなスプリングバックの影響が生じていても、この第二の縮径成形ダイスの働きによって、予成形後の金属管から縮径された変肉管であって、目的とする横断面形状を有する金属管を確実に形成することができる。
【００６７】
同様に、前記の縮径成形ロールの入口開口の径を、変肉成形を伴う縮径成形に寄与する縮径成形ダイスの出口開口の径よりも小さくすることによって、縮径成形ダイスから出てきた時点で前記のようなスプリングバックの影響が生じていても、この縮径成形ロールの働きによって、予成形後の金属管から縮径された変肉管であって、目的とする横断面形状を有する金属管を確実に形成することができる。
【００６８】
例えば、変肉成形を伴う縮径成形に寄与する縮径成形ダイスの出口開口の外周長×（１−０．０３）＝縮径成形に寄与する第二の縮径成形ダイスの入口開口の外周長とすることによって、第二の縮径成形ダイスで更に約３％の縮径を加えることができる。
【００６９】
また、変肉成形を伴う縮径成形に寄与する縮径成形ダイスの出口開口の外周長×（１−０．０３）＝縮径成形ロール入口開口の外周長とすることによって、縮径成形ロールで更に約３％の縮径を加えることができる。
【００７０】
以上説明した本発明の金属管の冷間成形方法において、予成形後の金属管の横断面の外周長を減少させつつ横断面の周方向において変肉している変肉管を成形する場合には、予成形後の該金属管の内側にプラグが挿入されている形態で成形を行うことができる。すなわち、縮径成形ダイスにより縮径成形を受ける予成形後の金属管の内側に、当該金属管の上流側に抜き取れるようにプラグを挿入して変肉成形するものである。
【００７１】
このようにすれば、プラグが内部に存在しているときに縮径成形された部分の変肉量を制御できる。すなわち、プラグを挿入しておくことにより、変肉量や変肉形状を制御することができる。
【００７２】
なお、このようにしても、プラグは金属管の上流側に抜き取れるので、金属管が縮径成形ダイス内に全部入った時点で、金属管の後端開口からプラグは抜け落ちることになる。
【００７３】
前記いずれの本発明の金属管の冷間成形法においても、原管としては、円形状、楕円状、長円状、方形状、あるいは三角形状、五角形状、六角形状等の多角形状など、あらゆる横断面形状を有する金属管を使用することができる。
【００７４】
また、前記いずれの方法においても、予成形によって得られる金属管の横断面形状は、楕円状、長円状、方形状、あるいは三角形状、五角形状、六角形状等の多角形状に限定されるものではなく、どのような横断面形状にすることもできる。例えば、原管の横断面形状が円形形状であった場合に、これを楕円状、長円状、方形状、多角形状の横断面形状に予成形することが含まれる。また、原管の横断面形状が楕円状、長円状、方形状、多角形状であった場合に、これを円形状の横断面形状に予成形することが含まれる。また、原管の横断面形状が正方形状の方形、長方形状の方形であった場合に、これをそれぞれ、長方形状の方形、正方形状の方形の横断面形状に予成形することが含まれる。更に、原管の横断面形状が楕円状、長円状、方形状、多角形状であった場合に、これを、それぞれ、楕円状、長円状、方形状、多角形状の横断面であるが、周方向に回転移動された状態の横断面形状に予成形することが含まれる。
【００７５】
予成形によって得られる金属管の横断面形状をこのように種々に変更することは、予成形ロール、予成形ローラーの相対的位置を変更させたり、予成形ダイスを変更することにより可能である。
【００７６】
本発明の方法において、予成形、縮径成形を受ける原管としては、所定の長さ、例えば、０．２ｍ〜１０ｍ程度を有しているものを使用することができる。
【００７７】
以上説明した本発明の金属管の冷間成形法によれば、予成形ロール、予成形ローラ、または、予成形ダイスと、これにタンデムに配置されている縮径成形ダイスとの組み合わせで連続的に行う予成形工程と、変肉成形を伴う縮径成形工程との一回あたりで、縮径率３％以上を実現できた。
【００７８】
この予成形工程と、変肉成形を伴う縮径成形工程一回あたりでの縮径率は、発明者等の実験によれば、３６％まで十分に可能であった。この縮径率は、使用する予成形ロール、縮径成形ダイスの形態に応じて、３％〜３５ ％の間で変動させることができる。
【００７９】
例えば、予成形工程で横断面楕円状に予成形した場合、縮径率３５％を実現できた。
【００８０】
また、予成形工程で横断面三角形状に予成形した場合、縮径率２５．６％を実現できた。
【００８１】
更に、予成形工程で横断面四角形状に予成形した場合、縮径率１４．５％を実現できた。
【００８２】
また、予成形工程で横断面五角形状に予成形した場合、縮径率１０％を実現できた。
【００８３】
そして、本発明の方法によって製造した本発明の金属管について検討したところ、原管の横断面形状が円形状で、縮径成形後の金属管の横断面形状も円形状の場合、その外径精度は、縮径成形する前の原管の外径精度よりよくなるとの結果が得られた。また、本発明の方法によって製造した本発明の金属管を切断して試験したところ、切断面の外径は、切断する前とほぼ同一であるとの結果が得られた。
【００８４】
以上、本発明が提案する金属管の冷間成形方法を説明した。本発明が提案する金属管は、以上説明したいずれかの本発明の金属管の冷間成形方法によって形成されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明するが、各構成、形状及び配置関係については、本発明が理解できる程度に概略的に示したものにすぎない。また、本明細書中における数値及び各構成の組成（材質）については例示にすぎない。すなわち、本発明は以下に述べる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【実施例１】
【００８６】
図１、図３（ａ）、図４、図９を用いて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００８７】
外径２１６．３ｍｍの丸鋼管１（図４（ａ）、図９）を予成形ロール４により、楕円状の横断面を有する鋼管２（図４（ｂ）、図９）に予成形する。
【００８８】
ついで、縮径成形ダイス５により、縮径された丸管３（図３（ａ）、図４（ｃ）、図９）を成形する。
【００８９】
縮径成形ダイス５のダイス面三次元形状、すなわち、縮径成形ダイス５のプロフィールを種々変更することにより、図４（ｃ）図示のように、二箇所の変肉部位を有している本発明の金属管３や、図４（ｄ）図示のように、四箇所の変肉部位を有している本発明の金属管３ａを得ることができる。
【００９０】
図４（ｃ）図示の金属管３は、図中、上下の部分の肉厚が原管１の肉厚と同じで、図中、左右両側の肉厚が原管１の肉厚より厚くなって変肉している変肉管である。
【００９１】
図４（ｄ）図示の金属管３（ａ）は、図中、上下、左右四箇所の部分の肉厚が原管１の肉厚より厚くなって変肉している変肉管である。
【００９２】
この実施例の場合、外径２１６．３ｍｍ、肉厚８．２ｍｍの丸鋼管１を、外径１４０．７ｍｍで、変肉部位（図４（ｃ）中、左右両側）が約１１ｍｍの肉厚、変肉していない部位（図４（ｃ）中、上下部分）が８．２ｍｍで原管と同じ肉厚部分を有する丸管３へと形成した（図３（ａ）、図４（ｃ））。すなわち、縮径率、変肉率は、３３％であった。
【００９３】
上記と同じ条件で、縮径成形ダイス５の下流側に、図１０図示のように、縮径成形ダイス５に固定されて第二の縮径成形ダイス１５が配備されている形態にして本発明の縮径成形を行った。
【００９４】
変肉成形を伴う縮径成形に寄与する縮径成形ダイス５の出口開口の外周長×（１−０．０３）＝縮径成形に寄与する第二の縮径成形ダイス１５の入口開口の外周長という関係を有する縮径成形ダイス５、第二の縮径成形ダイス１５を用いることにより、縮径率、変肉率３５％の金属管が出来た。
【００９５】
なお、図１図示の予成形ロール４に代えて、図１２（ｃ）図示のようにタンデムに配置されている複数の予成形ロール４ａ、４ｂを使用することもできる。
【００９６】
この実施例では、原管として丸鋼管を用いたが、原管の横断面形状は円形形状に限られるものではない。また、ステンレス管、アルミニューム管も同様に、縮径成形することができる。
【実施例２】
【００９７】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管とした。
【００９８】
図１２（ａ）図示の方式を用い、予成形ダイス９で横断面形状を楕円形状に予成形し、引き続いて、縮径ダイス５で縮径成形した。
【００９９】
この縮径成形に際しては、図１２（ａ）図示のように、油圧シリンダのロッドを図中、左側方向に押し出して、丸鋼管１を移動させる。このとき、油圧シリンダの長さが長くなることを抑えるため、丸鋼管１の長さよりロッドのストロークが短い時には、丸鋼管１とロッド５の間に補助ロッドを介装することが望ましい。これによって、ロッドのストロークを必要なだけ延ばすことができる。
【０１００】
縮径成形後の形状は丸鋼管で、変肉部位が２箇所の外径は４２．７ｍｍで、縮径率は２９．４％であった。
【０１０１】
これとは別に、予成形によって成形される楕円形状を異なる楕円形状にし、これに対応させて縮径ダイスのダイス面３次元形状を変えて縮径を行ったところ、変肉部位が４箇所のパイプを得た。縮径成形後の外径は４２．７ｍｍで、縮径率は３０．０％であった。
【実施例３】
【０１０２】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、予成形ローラー８で横断面形状を楕円形状に予成形し、引き続いて、縮径ダイス５で縮径成形した。
【０１０３】
縮径成形後の形状は丸鋼管、外径は４０．０ｍｍで、縮径率は３３．９％であった。
【０１０４】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管とし、前記と同様の予成形ローラー８、縮径ダイス５を使用しながら、原管１を移動させる方式を、図１２（ａ）図示の押し出し方式として成形を行った。縮径成形後の形状は丸鋼管、外径は４０．０ｍｍで、縮径率は３３．９％であった。
【０１０５】
前記の引き抜き、押し出しによる製品を切断したところ、切断前と後では、有意な変化のない管端外径を得た。通常大きなリダクションを与えたパイプは切断すると、応力が開放し、変形するが、本願方法によって成形した金属管にはこのようなことが見られなかった。
【実施例４】
【０１０６】
外径２１６．３ｍｍ、肉厚６．０ｍｍの丸鋼管１を２組の予成形ロールにより、楕円状の横断面（図４（ｂ）、図９）を有する鋼管に予成形し、引き続き、ダイス３次元形状がスパイラル状に形成されている縮径成形ダイスを用いて、成形を行ったところ、管長手方向に厚肉部分がねじれた（スパイラル状）になった管を得た。
【０１０７】
約３メートルで元の断面形状に対し、９０度回転した管を得た。縮径後の外径は１７３ｍｍで、縮径率は、２０％であった。変肉部は２箇所で肉厚が約７．２ｍｍ、変肉していない部分の肉厚は約６．１ｍｍであった。
【実施例５】
【０１０８】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）を原管として使用した。原管は、外径６３．５ｍｍ、肉厚２．３ｍｍであった。
【０１０９】
変肉成形を伴う縮径成形に寄与している縮径成形ダイスの入口開口の中心と、出口開口の中心とが互いに偏心している位置にある図１３図示の縮径ダイス２５を用いた。
【０１１０】
予成形工程を、予成形ローラーを用い原管１を楕円形状に予成形した。図１２（ａ）図示のようなエクストロール方式による押し出しの推進力を利用し、偏心している縮径ダイス２５に予成形後の管２を押し込み、肉厚の変肉率の異なる部位を持つ丸管３（図１３（ｂ））を得た。
【０１１１】
図１３（ｂ）の左側に示すように、外径４２ｍｍ、図１３（ｂ）の左側の図中、上側の部位が３．１ｍｍの肉厚を有し、下側の部位が２．８ｍｍの肉厚を有する変肉部になっている本発明の変肉管３を得た。
【０１１２】
図示していないが、この成形では、管が曲がるなどしたため、図１０図示のように、第二ダイス１５をの縮径ダイス２５出口側に装着することにより、曲がりの無い変肉管３にすることができた。
【実施例６】
【０１１３】
ＪＩＳ規格：Ａ５０５２ＴＤのアルミニューム管を原管として使用した。原管は、外径６０ｍｍ、肉厚３ｍｍであった。
【０１１４】
図１２（ｂ）図示の方式を用い、４個一組の予成形ロールで横断面形状を方形状に予成形し、引き続いて、縮径成形ダイスの入口開口の中心と、出口開口の中心とが直線で結ばれ、この直線が、予成形工程後の金属管が縮径成形ダイスを通過していく方向に延びた位置にある、図８、図９に符号５で示す形態の縮径ダイスにより縮径成形した。
【０１１５】
縮径成形後の外径は５２．０ｍｍで、縮径率は１３．３％であった。肉厚が３ｍｍを保持した部分と、３．４ｍｍに厚くなって変肉した部分とが形成された。
【実施例７】
【０１１６】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状に予成形し、引き続いて、図１１図示のように、３個の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割された縮径成形ダイス５で縮径成形した。
【０１１７】
縮径成形後の形状は丸鋼管、外径は４０．０ｍｍで、縮径率は３３．９％で、変肉部分は２箇所、３．８ｍｍの肉厚であった。その他の部分は原管の肉厚に止まっていた。
【０１１８】
また、下流側の縮径成形素ダイス５ｃを１個取り除いて成形を行ったところ、縮径率２０％で、変肉部分が２箇所ある３．５ｍｍの変肉管を得た。
【実施例８】
【０１１９】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状に予成形し、引き続いて、図１１図示のように、３個の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割された縮径成形ダイス５で縮径成形した。
【０１２０】
縮径成形後の形状は丸鋼管、外径は４０．０ｍｍで、縮径率は３３．９％、変肉部分は２箇所で３．８ｍｍの肉厚であった。
【０１２１】
この縮径ダイス５の出口側に第２の縮径ダイス１５を固定し、約３％の縮径率を加えることにより、縮径率が原管に比べ３５．９％である外径３８．８ｍｍの変肉管を得た。
【実施例９】
【０１２２】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状に予成形し、引き続いて、図１１図示のように、３個の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割された縮径成形ダイス５で縮径成形した。
【０１２３】
縮径成形後の形状は円形状鋼管で、外径は４０．０ｍｍ、縮径率は３３．９％であった。変肉部分は２箇所で３．８ｍｍの肉厚であった。
【０１２４】
この縮径ダイスの下流側に図１４図示のように冷間縮径成形ロール１０を配置し、約３％の縮径率を加えることにより、縮径率は原管に比べ３５．９％である外径３８．８ｍｍの変肉管を得た。
【実施例１０】
【０１２５】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、プラグを縮径ダイス出口側近傍に配置するように上流側より支持し、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状に予成形し、引き続いて、図１１図示のように、３個の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割された縮径成形ダイス５で縮径成形した。
【０１２６】
縮径成形後の形状は丸鋼管、外径は４０．０ｍｍで、縮径率は３３．９％であった。変肉部分は２箇所で３．８ｍｍの肉厚を有し、管内面の面粗度が緻密な管が出来た。
【実施例１１】
【０１２７】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管１とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６を挿入しておき、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状で内管６の２箇所を外管１内面に当接するように予成形した。
【０１２８】
ひき続いて、縮径ダイス５で縮径成形した。縮径成形後の形状は丸鋼管で、外径は４８．６ｍｍで、縮径率は２０．０％であった。このとき予め管を挿入した部分では、全周にわたり増肉した管を得た。
【実施例１２】
【０１２９】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管１とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６挿入しておき、４個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状で内管６の２箇所を外管１内面に当接するように予成形した。
【０１３０】
ひき続いて、縮径ダイス５で縮径成形した。縮径成形後の形状は丸鋼管で、変肉部位が２箇所、外径は４８．６ｍｍで、縮径率は２０．０％であった。このとき予め管を挿入した部分では、全周にわたり増肉した管を得た。
【０１３１】
別に、予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６を挿入しておき、４個一組の予成形ロールの相対的位置を変更することによって、予成形工程によって成形された横断面の楕円形状が上記と異なるようにした。ただし、外管１内面の２箇所が内管６に当接する点は同様にした。ついで、これに対応させて、縮径ダイスのダイス面三次元形状を変えて縮径を行ったところ、変肉部位が４箇所のパイプを得た。縮径成形後の外径は４８．６ｍｍで、縮径率は２０．０％であった。
【実施例１３】
【０１３２】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管１とし、図１２（ａ）図示の方式を用い、予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６挿入しておき、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状で内管６の２箇所を外管１内面に当接するように予成形した。
【０１３３】
ひき続いて、縮径ダイス５で縮径成形した。縮径成形後の形状は丸鋼管で、外径は４８．６ｍｍで、縮径率は２０．０％であった。このとき予め管６を挿入した部分では、全周にわたり増肉した管を得た。
【実施例１４】
【０１３４】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）を原管１として使用した。原管１は、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍであった。予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６挿入しておき、変肉成形を伴う縮径成形に寄与している縮径成形ダイスの入口開口の中心と、出口開口の中心とが互いに偏心している位置にある図１３図示の縮径ダイス２５を用いた。
【０１３５】
予成形工程を、予成形ローラーを用いて予成形後の横断面形状が楕円形状にし、内管６の２箇所を外管１内面に当接するように予成形した。
【０１３６】
図１２（ａ）図示のようなエクストロール方式による押し出しの推進力を利用し、偏心ダイスに予成形後の管を押し込み、長手方向において変肉率の異なる部位を持つ丸管を得た。外径４２．７ｍｍで周方向において、変肉部が３．８ｍｍの部分と３．１ｍｍの変肉管を得た。あらかじめ内管６を挿入しておいた部分で、前記の肉厚３．８ｍｍの部分では、肉厚が５．４ｍｍ、前記の肉厚３．１ｍｍの部分では、肉厚が４．７ｍｍであった。
【０１３７】
図示していないが、この成形では、管が曲がるなどしたため、図１０図示のように、第二ダイス１５をの縮径ダイス２５出口側に装着することにより、曲がりの無い変肉管３にすることができた。
【実施例１５】
【０１３８】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）を原管１として使用した。原管１は、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍであった。予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６を挿入しておき、引き続いて、縮径成形ダイスの入口開口の中心と、出口開口の中心とが直線で結ばれ、この直線が、予成形工程後の金属管が縮径成形ダイスを通過していく方向に延びた位置にある、図８、図９に符号５で示す形態の縮径ダイスにより縮径成形した。
【０１３９】
予成形工程を、予成形ローラーを用い予成形後の横断面楕円形状にし、内管６の２箇所を外管１内面に当接するように予成形した。
【０１４０】
図１２（ａ）図示のエクストロール方式による押し出しの推進力を利用し、縮径ダイスに予成形後の管を押し込み、長手方向において変肉率の異なる部位を持つ丸管を得た。外径４２．７ｍｍで周方向では２箇所の変肉部の肉厚は共に３．７ｍｍであった。あらかじめ内管６が挿入されていた部分においては、前記肉厚３．７ｍｍであった２箇所の変肉部は、肉厚５．３ｍｍで、他の部分の肉厚は４．５ｍｍであった。
【実施例１６】
【０１４１】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管１とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６挿入しておき、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状で内管の２箇所を外管内面に当接するように予成形した。
【０１４２】
ひき続いて、図１１図示のように、３個の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割された縮径成形ダイス５で縮径成形した。
【０１４３】
縮径成形後の形状は丸鋼管で、外径は４８．６ｍｍで、縮径率は２０．０％であった。このとき予め管を挿入した部分では、全周にわたり増肉した管を得た。
【０１４４】
また、下流側の縮径成形素ダイス５ｃを１個取り、成形を行ったところ、縮径率１０％で、外径が５４ｍｍで変肉部分が２箇所ある肉厚３．２ｍｍの変肉管を得た。
【実施例１７】
【０１４５】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管１とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６挿入しておき、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状で内管の２箇所を外管内面に当接するように予成形した。
【０１４６】
引き続いて、図１１図示のように、３個の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割された縮径成形ダイス５で縮径成形した。
【０１４７】
縮径成形後の形状は丸鋼管、外径は４０．０ｍｍで、縮径率は３３．９％で変肉部分は２箇所、３．８ｍｍの肉厚であった。
【０１４８】
この縮径ダイス５の出口側に第２の縮径成形ダイス１５を固定し、約３％の縮径率を加えることにより、縮径率は原管に比べ３５．９％である外径３８．８ｍｍの変肉管を得た。予め挿入された丸管部分は全周に渡り増肉していた。
【実施例１８】
【０１４９】
ＪＩＳ規格：ＳＴＫＭ１３Ａの鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管）、外径６０．５ｍｍ、肉厚２．９ｍｍを原管１とし、図１２（ｂ）図示の方式を用い、予め外径４８．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの丸管６を挿入しておき、２個一組の予成形ロールで横断面形状を楕円形状で内管の２箇所を外管内面に当接するように予成形した。
【０１５０】
引き続いて、図１１図示のように、３個の縮径成形素ダイス５ａ、５ｂ、５ｃに分割された縮径成形ダイス５で縮径成形した。
【０１５１】
縮径成形後の形状は丸鋼管、外径は４０．０ｍｍで、縮径率は３３．９％で変肉部分は２箇所、３．８ｍｍの肉厚であった。
【０１５２】
この縮径ダイス５の下流に、図１４図示のように縮径ロール１０を配備し、約３％の縮径率を加えることにより、縮径率は原管に比べ３５．９％である外径３８．８ｍｍの変肉管を得た。予め挿入された丸管部分は全周に渡り増肉していた。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
この発明による金属管の冷間成形方法によれば縮径・変肉された金属管や、変肉部位・変肉量を自由に選択し、簡単かつ、確実に、しかも工程を少なくし、大幅に成形することが出来る。
【０１５４】
また、縮径された金属管であって、長手方向の特定部位にさらに厚肉部分を持つ縮径された二重の管を簡単、かつ、確実に、工程の数を少なくして成形することができる。
【０１５５】
本発明の方法によれば、従来に比較して非常に低価格、かつ簡単に周方向一部分の肉厚の厚い金属管や、周方向の一部分が厚肉になって、長手の一部分がさらに厚肉の変肉管を提供することができる。
【０１５６】
従来の電縫鋼管やシームレス鋼管を製造する方法では、あらかじめ定められている外径、肉厚を有する金属管を造管するために装置が準備されている。そこで、このあらかじめ定められている外径、肉厚以外の大きさの外径、肉厚を有する金属管を製造するには、装置或いはロールの改修、新設等に多くの費用が必要であり、コスト高にならざるを得なかった。
【０１５７】
しかし、本発明によれば、特に、新たな装置や設備を準備する必要もなく、希望する大きさの外径、肉厚、変肉・偏肉を有する金属管を簡単に、かつ、低コストで製造することができる。
【０１５８】
構造体の骨格などに金属管を用いる場合であって、断面係数を上げたいときには変肉管は大変有効である。一部分に高強度を要求される金属管の場合、従来は、この強度が不足している部分だけでなく、全体を肉厚の厚い金属管や高強度の金属管にする必要があった。しかし、本発明によれば、必要な部分のみの断面係数を上げかつ、高強度を要求される部分のみを二重管にして、その部分の強度不足を補うことができる。しかも、従来技術であれば溶接によって作られていたり、冷間引抜法により、数回のプラグ入りの引抜を行うことによってしか得られなかった変肉管であったり、また、小径のものしか出来なかったが、全体を肉厚の厚い金属管や高強度の金属管にする場合に比べれば、非常に低コストでこれを実現することができる。
【０１５９】
本発明の方法によって製造される変肉管は、外管に挿入される内管の位置を調整することによって、希望する部位のみを正確に変肉管にすることができる。
【０１６０】
従来から、一部の強度不足の部分を補うため、同一外径で肉厚が異なるパイプを溶接して製造したテーラーブランクが使用されている。本発明が提案する方法によって製造した偏肉管は、肉厚を厚くしたいと希望する部分のみ二重管にすることが可能なので、さらに長手方向には変肉になっているテーラーブランクに代わるものを安価に提供することができる。
【０１６１】
本発明によれば、最終形状が円形、角形、その他、異形の横断面を有する金属管に直接成形することができる。
【０１６２】
更に、本発明の方法によって製造した本発明の金属管（縮径管や、縮径された二重管）を原管とし、再度、円形、角形、その他、異形の横断面を有する金属管に成形することにより、従来、非常に高価であった円形、角形、その他、異形の横断面を有する多重の鋼管を容易、かつ確実に、しかも安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明による金属管の冷間成形方法を説明する概略側面図。
【図２】本発明による他の金属管の冷間成形方法を説明する概略側面図。
【図３】（ａ）図１を用いて説明した本発明の方法によって成形された本発明の金属管の一部を省略した斜視図、（ｂ）図２を用いて説明した本発明の方法によって成形された本発明の他の金属管の一部を省略した斜視図。
【図４】原管から本発明の方法によって本発明の金属管が成形されるまでの金属管の横断面形状の一例を説明する図であって、（ａ）は原管の横断面形状を表す図、（ｂ）は予成形後の横断面形状を表す図、（ｃ）は縮径成形後の変肉管の横断面形状を表す図、（ｄ）は縮径成形後の他の変肉管の横断面形状を表す図。
【図５】原管から本発明の方法によって本発明の金属管が成形されるまでの金属管の横断面形状の他の例を説明する図であって、（ａ）は原管の横断面形状を表す図、（ｂ）は予成形後の横断面形状を表す図、（ｃ）は縮径成形後の変肉管の横断面形状を表す図、（ｄ）は縮径成形後の他の変肉管の横断面形状を表す図。
【図６】原管から本発明の方法によって本発明の金属管が成形されるまでの金属管の横断面形状の更に他の例を説明する図であって、（ａ）は原管の横断面形状を表す図、（ｂ）は予成形後の横断面形状を表す図、（ｃ）は縮径成形後の変肉管の横断面形状を表す図、（ｄ）は縮径成形後の他の変肉管の横断面形状を表す図。
【図７】原管から本発明の方法によって本発明の金属管が成形されるまでの金属管の横断面形状の他の例を説明する図であって、（ａ）は原管の横断面形状を表す図、（ｂ）は予成形後の横断面形状を表す図、（ｃ）は縮径成形後の変肉管の横断面形状を表す図。
【図８】本発明の方法によって原管から縮径された変肉管が成形されるまでの金属管の横断面形状と、縮径成形ダイスの入口開口、出口開口の大きさとの関係を説明する図。
【図９】本発明の方法によって原管から縮径された変肉管が成形されるまでの他の金属管の横断面形状と、縮径成形ダイスの入口開口、出口開口の大きさとの関係を説明する図。
【図１０】縮径成形ダイスの下流に第二の縮径成形ダイスが配置されている本発明による金属管の冷間成形方法を説明する概略側面図。
【図１１】縮径成形ダイスが複数の縮径成形素ダイスからなる本発明による金属管の冷間成形方法を説明する概略側面図。
【図１２】成形される金属管の移動方式を説明する図であって、（ａ）は押し出し方式（エクストロール方式）、（ｂ）は引き抜き方式（ドローベンチ方式）、（ｃ）はロールフォーミング方式。
【図１３】縮径成形ダイスの入口開口の所定の位置と、出口開口の所定の位置とが空間的に特定された線上に位置する場合の一例を説明する図であって、（ａ）は金属管が変形する状態を説明する概略側面図、（ｂ）は縮径成形ダイスと縮径成形後の変肉管との関係を説明する図。
【図１４】縮径成形ダイスの下流に縮径成形ロールが配置されている本発明による金属管の冷間成形方法を説明する概略側面図。
【符号の説明】
【０１６４】
１  原管
２  予成形された金属管
３  縮径成形された本発明の金属管（変肉管）
４  予成形ロール
５  縮径成形ダイス
６  内管
８  予成形ローラー
９  予成形ダイス
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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