(57)【要約】【要  約】【課  題】  従来の技術では、従来の扁平加工技術では、扁平部の平坦度悪化や耳部の腰折れを防止するには、中子の使用を必要とし、加工能率の悪化を伴う。【解決手段】  金属管10の内周側に液体を注入し、該液体の圧力による内圧負荷状態下で、扁平高さhが潰し加工前の金属管外径Dの0.5倍以下の所定の製品扁平高さHになるまで前記金属管に潰し加工を施す。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管の内周側に液体を注入し、該液体の圧力による内圧負荷状態下で、扁平高さhが潰し加工前の金属管外径Dの0.5倍以下の所定の製品扁平高さHになるまで前記金属管に潰し加工を施すことを特徴とする金属管の液圧扁平加工方法。
【請求項２】
扁平高さhがDから0.5×Dに達するまでの内圧p1を下記式(1)が成り立つように、および扁平高さhが0.5×Dから所定の製品扁平高さHに達するまでの内圧p2を下記式(2)が成り立つように、調整しながら前記潰し加工を施すことを特徴とする請求項１に記載の金属管の液圧扁平加工方法。
記
0＜p1＜(2×t×YS)/(D-2×t)  …(1)
(t×TS)/(3×(h-2×t))＜p2＜(t×TS)/(h-2×t)  …(2)
t：潰し加工前の金属管肉厚[mm]、D：潰し加工前の金属管外径[mm]、YS：潰し加工前の金属管の引張試験で得られる降伏強度[MPa]、TS：潰し加工前の金属管の引張試験で得られる引張強度[MPa]、h：扁平加工進行中の扁平高さ[mm]、p1：hがDから0.5×Dに達するまでの内圧[MPa]、p2：hが0.5×Dから所定の製品扁平高さHに達するまでの内圧[MPa]
【請求項３】
前記金属管としてシーム溶接管を用い、該シーム溶接管をその溶接シーム部が扁平部側となるように配位して、前記潰し加工を施すことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管の液圧扁平加工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載された液圧扁平加工方法を用いて製造されてなる液圧扁平加工金属管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管の液圧扁平加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば熱交換器用フィンチューブなどは、金属管例えば鋼管を扁平加工して製造される。扁平加工では、扁平加工前の金属管である素管の外周面を一対の金型で挟んで所定の製品扁平高さ比H/D（H：製品高さ、D：素管外径）となるように潰していくが、製品扁平高さ比が比較的大きい場合、潰し方向、管軸方向の双方に直交する方向に自由に張り出す管周部分である耳部に腰折れが生じたり、金型頭部平面で押されて平らにされるべき管周部分である扁平部に平坦度不良が生じたりといった、成形不具合が発生する（図２(a)参照）。そこで、これらの成形不具合を防止するために、中子（あるいは芯金）を用い、これを管内周側に装入して管内面をある程度拘束しながら扁平加工することがよく行われている。なお、芯金を用いたプレス加工技術についての文献としては、例えば特許文献１（分岐管の製造法）などがある。
【特許文献１】特開平5-164281号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、中子を用いて扁平加工すると、扁平加工後に中子を製品から除去する必要があり、その除去作業は容易なことではない。つまり、従来の扁平加工技術では、扁平部の平坦度悪化や耳部の腰折れを防止するには、中子の使用を必要とし、加工能率の悪化を伴うという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の要旨構成になる本発明をなした。
（請求項１）
金属管の内周側に液体を注入し、該液体の圧力による内圧負荷状態下で、扁平高さhが潰し加工前の金属管外径Dの0.5倍以下の所定の製品扁平高さHになるまで前記金属管に潰し加工を施すことを特徴とする金属管の液圧扁平加工方法。
（請求項２）
扁平高さhがDから0.5×Dに達するまでの内圧p1を下記式(1)が成り立つように、および扁平高さhが0.5×Dから所定の製品扁平高さHに達するまでの内圧p2を下記式(2)が成り立つように、調整しながら前記潰し加工を施すことを特徴とする請求項１に記載の金属管の液圧扁平加工方法。
【０００５】
記
0＜p1＜(2×t×YS)/(D-2×t)  …(1)
(t×TS)/(3×(h-2×t))＜p2＜(t×TS)/(h-2×t)  …(2)
t：潰し加工前の金属管肉厚[mm]、D：潰し加工前の金属管外径[mm]、YS：潰し加工前の金属管の引張試験で得られる降伏強度[MPa]、TS：潰し加工前の金属管の引張試験で得られる引張強度[MPa]、h：扁平加工進行中の扁平高さ[mm]、p1：hがDから0.5×Dに達するまでの内圧[MPa]、p2：hが0.5×Dから所定の製品扁平高さHに達するまでの内圧[MPa]
（請求項３）
前記金属管としてシーム溶接管を用い、該シーム溶接管をその溶接シーム部が扁平部側となるように配位して、前記潰し加工を施すことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管の液圧扁平加工方法。
（請求項４）
請求項１〜３のいずれか１項に記載された液圧扁平加工方法を用いて製造されてなる液圧扁平加工金属管。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、扁平部に十分な平坦度を有し、かつ耳部に腰折れのない扁平加工金属管を、中子の使用なく高能率に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の液圧扁平加工方法では、まず、図１(a)に示すように、金属管10の長手方向の一端をシールヘッド（成形水導入および封鎖用）５で、他端をシールヘッド（成形水封鎖用）６で、それぞれ封鎖し、金属管10の内周側に液体例えば成形水を注入する。そして、図１(b)に示すように、前記成形水により金属管10に内圧pを負荷し、この内圧負荷状態にある管長手方向部分を、頭部を平面状とされた上金型１および下金型２の各金型頭部平面で、管直径方向の両端側から押圧して、潰し加工（扁平加工）を行う。この潰し加工に好ましく用いうる装置は、上金型１を上金型ホルダ３で、下金型２を下金型ホルダ４で、それぞれ金型頭部平面が管長手方向との平行位を保ちつつ上下方向移動可能なように支持し、それらの上下方向移動を油圧シリンダ等からなるアクチュエータ（図示省略）で付勢するよう構成するのがよい。これにより、図１(c)に示すような液圧扁平加工品（液圧扁平加工金属管）が得られる。このような液圧扁平加工品において、前記金型頭部平面による押圧部分を扁平加工部と称する。また、図１(d)は、図１(b)のA-A断面図であり、同図のように、最終的に扁平加工部になる管長手方向部分の潰し加工進行中の状態において、上金型１と下金型２の金型頭部平面間隔hを扁平高さと称する。この扁平高さhが、製品扁平高さHに等しくとった最終扁平高さになるまで潰し加工を行う。なお、同図のように、耳部は、上下の金型頭部平面間に位置し、金型頭部平面で拘束されず、自由張り出し変形が可能な管周方向部分である。扁平部は、上下の金型頭部平面間に位置する管周方向全体から耳部を除いた残部である。
【０００８】
これにより、扁平部に十分な平坦度を有し、かつ耳部に腰折れのない扁平加工金属管を、中子の使用なく製造できる。もっとも、製品扁平高さHが素管（潰し加工前の金属管の意。以下同じ）外径Dの0.5倍以下に達しない扁平加工の場合は、中子不使用かつ内圧負荷なしの場合でも扁平加工品の形状が良好であり、液圧による内圧負荷状態下で扁平加工することよる製品形状改善効果が顕著に現れない。そこで、本発明では、効果顕現性の観点から、H≦0.5×Dになる扁平加工に限定した。
【０００９】
また、発明者らは、H≦0.5×Dになる扁平加工中に負荷する内圧には適正範囲が存在することを見出した。適正範囲を下に外れた内圧を負荷すると、図２(a)に示すように、扁平部の平坦度が悪くなり、かつ耳部腰折れが生じる傾向が強くなる。一方、適正範囲を上に外れた内圧を負荷すると、図２(c)に示すように、扁平部の周長増加率（外周長増加率：図４参照）が大となり、管周方向のいずれかの箇所で局所的な減肉や破断が発生しやすくなる。この適正内圧範囲は、扁平加工進行中のh/Dの値域によって異なる。すなわち、h/D：1〜0.5の値域における内圧p1の適正範囲は、前記式(1)：0＜p1＜(2×t×YS)/(D-2×t)  で与えられる。また、h/D：0.5〜H/Dの値域における内圧p2の適正範囲は、前記式(2)：(t×TS)/(3×(h-2×t))＜p2＜(t×TS)/(h-2×t)  で与えられる。ここで、t：潰し加工前の金属管肉厚[mm]、D：潰し加工前の金属管外径[mm]、YS：潰し加工前の金属管の引張試験で得られる降伏強度[MPa]、TS：潰し加工前の金属管の引張試験で得られる引張強度[MPa]、h：扁平加工進行中の扁平高さ[mm]、p1：hがDから0.5×Dに達するまでの内圧[MPa]、p2：hが0.5×Dから所定の製品扁平高さHに達するまでの内圧[MPa]、である。
【００１０】
図３は、適正内圧範囲の１例を、同図中の表Ａに示す鋼管を同表に示す加工仕様で液圧扁平加工する場合について、グラフで示したものである。
また、素管がシーム溶接管（例えば電縫鋼管など）である場合は、溶接シーム部が耳部側に位置すると、潰し加工中に溶接シーム部を起点として割れが発生する可能性が高いため、溶接シーム部が扁平部側となるようにシーム溶接管を配位して潰し加工を行うことが好ましい。
【実施例】
【００１１】
実施例として、表1に示す継目無鋼管(SL)およびシーム溶接管の１種である電縫鋼管(ERW)をそれぞれ素管に用い、表１に示す種々の内圧負荷条件で液圧扁平加工実験を行い、加工特性を評価した。加工特性の評価項目の内容を図４に説明図として示す。なお、この実験では、図１(a)に示したのと同様の液圧扁平加工装置を使用し、次の手順で液圧扁平加工を行った。
1) 図５に示すように、鋼管10を上下金型１，２間に挿入する。
2) 図５Ａに示すように、上金型ホルダ３を型締めし、シールヘッド５，６をシール位置へ前進させる。
3) 図５Ｂに示すように、鋼管10内周側に成形水を注入し、所定の内圧に調整しながら上下金型１，２を前進させ、所定の製品扁平高さに達するまで潰し加工を行う。
4) 図５Ｃに示すように、上下金型１，２を後退させて開放状態とする。
5) 図５Ｄに示すように、上金型ホルダ３を開放し、シールヘッド５，６を開放する。その後、鋼管10を取り出す。
【００１２】
加工特性の評価結果を表１に示す。表１より、本発明例では、比較例に比べ、扁平面（扁平部外周面）の凹み率が格段に小さく、扁平部の平坦度に優れることがわかる。また、比較例ではいずれも同表に記した部位で割れが発生した。なお、表１において、Ｒ止り部とは、耳部内で扁平部との境界近くの部位であり、耳部頂点とは、耳部内で管中心軸から最も離れた部位である。これに対し、本発明例では、溶接シーム部が耳部側に配位されたNo.11において溶接シーム部位置で割れが発生した以外は、割れの発生はなかった。
【００１３】
このように、本発明によれば、扁平部に十分な平坦度を有し、かつ耳部に腰折れのない扁平加工金属管を、中子の使用なく製造することができる。この製造工程は、厄介な中子取り外し作業を含まないから、高能率なものである。
【００１４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】液圧扁平加工方法の概要を示す模式図である。
【図２】液圧扁平加工品の形態の内圧依存傾向を示す模式図である。
【図３】適正内圧範囲の１例を示すグラフである。
【図４】実施例における加工特性の評価項目を示す説明図である。
【図５】実施例における液圧扁平加工手順を示す模式図である。
【図５Ａ】実施例における液圧扁平加工手順を示す模式図である。
【図５Ｂ】実施例における液圧扁平加工手順を示す模式図である。
【図５Ｃ】実施例における液圧扁平加工手順を示す模式図である。
【図５Ｄ】実施例における液圧扁平加工手順を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  上金型
２  下金型
３  上金型ホルダ
４  下金型ホルダ
５  シールヘッド（成形水導入および管端封鎖用）
６  シールヘッド（管端封鎖用）
10  金属管（例えば鋼管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009285692.tif 000006
【図４】
2009285692.tif 000007
【図５】
2009285692.tif 000008
【図５Ａ】
2009285692.tif 000009
【図５Ｂ】
2009285692.tif 000010
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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