JPS63112027A - 厚肉エルボの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は厚肉エルボの製造方法に係る。一般に配管の曲
がり部には第５図に示すごときエルボｌが使用され、曲
り角θによって４５°、９０”、１８０”エルボと呼ば
れる。以下９０″エルボを例にとって説明するが、４５
′″、１８０″エルボについても同様に適用され得る。

軸心の曲率半径Ｒは１．５０，１．ＯＤ　（Ｄはエルボ
の外径）が一般的で各々ロングエルボ、ショートエルボ
と称される。

高圧の配管、あるいは腐食環境が厳しい配管には厚肉の
エルボが使用される。本発明は待に厚肉エルボのｔ／Ｄ
　（ｔは肉厚）がロングエルボでは０．７以上、ショー
トエルボでは０．２５以上のもののダイス押抜きによる
改良製造方法に関する。

〔従来の技術〕

厚肉エルボの従来の製造方法としてはプレス押曲げ法が
一般的である。

第６図は同法の一例を示すもので、曲げは上型２と回転
自在に支持された左右一対の下型３ａ。

３ｂで行われる。素管４は同図ａに示す如く、下型３ａ
、３ｂに設けられた素管と略々同一曲率の半円断面溝に
載置され、中央部を同様の半円断面溝を有する上型２で
押し、同図すに示す如く、製品が得られる所定の曲げ角
度まで曲げる。同図Ｃは曲げが完了した生成品５を示す
。

この加工法の問題点の第１は両管端の形状が不良となる
ことである。すなわち第６図Ｃに示す如く両管端部５ａ
、５ｂが先すぼまり形状となることで、Ｔａ、’７ｂの
位置で切り捨てる必要がある。

第５図の製品エルボｌの曲げ内側（イ）（ロ）を腹側、
曲げ外側（へ）に）を背側と呼ぶことにすると、腹側の
長さが過大となり第６図すに示すように両管端近傍では
腹側材料が左右にせり出した形状となる。

しかも下型３ａ、３ｂと素管の接点での法線ｇ−りより
外側の材料には曲げが作用しない。これらの理由から両
管端部６ａ、５ｂに形状不良が発生するのである。形状
不良部の切り捨てを見込むため素管４の長さｔｏ　　（
第６図ａ）は製品エルボの管軸長さｌの１．５〜１．６
倍にとる必要があり歩留が悪い。もっとも、あらかじめ
第７図の如く管端を斜め切りした素管を使用すれば切り
捨て管端部６ａ、５ｂの重量を減らすことができるが、
素管切断工程が複雑化し、切断能率が低下するという問
題が生ずる。

問題点の第２は断面周長の減少である。すなわち第６図
すにおいて、背側材料がｇ−ｇ方向に引張られるために
、ｇ−ｇ間で管断面が偏平化し、周長が減少する現象で
ある。偏平化は第６図Ｃに示す中央断面ａ−ａ’で最も
著しい。中立方向の外径Ｄ１は第６図ａの上型２の半円
断面溝の内径に一致し、素管外径Ｄ０に略々等しい。一
方背腹方向の外径Ｄ２はＤｏよりも小さく、結果として
周長は素管の周長よりも小さくなる。この周長減少を見
込んで、素管外径Ｄ０は製品エルボの外径りの１．０２
〜１．０６倍にとる必要があり、これも歩留低下の原因
となる。また第６図Ｃに示す製品エルボの長さに若干の
余長を加えた？ａ、７ｂの位置で切断した後、第８図に
示す製品エルボの外郭形状と同一の内郭形状の湾曲穴を
形成する半円断面溝を有する上下一対の金型９ａ、９ｂ
で真円断面に矯正する必要がある。

問題点の第３は曲げ外周部の減肉である。

曲げ外周部の減肉は中央断面の背側ａ′の位置（第６図
Ｃ）で最も大きく其の量はＲ＝１．５Ｄで１０〜１５％
、Ｒ＝１．０　Ｄで１５〜２０％である。

従って最大減肉部で製品に要求される肉厚を確保するよ
うに素管肉厚を設定する必要があり、歩留が低下する。

また素管の背側のみを厚肉とした所謂、偏肉管を製作す
る場合には歩留が低下するばかりでなく、削り工程が複
雑化する問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの問題を解消または軽減する他の製造方法として
、ダイス押出し法が特開昭５９−１５６５１８号公報に
より知られている。

これは第９図に示すように湾曲したダイス穴９に素管１
０を軸方向に押し込んで曲げ加工を行う方法である。

この方法の特徴とするところは、ダイス穴９が２つのゾ
ーン９ａ、９ｂからなり、入口側の曲げゾーン９ａの始
点ａ−ａ’から終点ｂ−ｂ’にかけて内径が漸減し、出
口側の仕上げゾーン９ｂは軸心曲率Ｒ１内径Ｄ２が一定
につくられていことである。なお、ａ−ａ’での内径Ｄ
１は素管１０の外径Ｄ０と略々同一、Ｒ，Ｄ、は製品エ
ルボの管軸曲率、外径に等しい。すなわち素管１０は縮
径されながら曲げ加工を受けることになり、同方向圧縮
力によってダイス穴に材料を密着させて腹側の挫屈を防
止し、かつ断面の真円度を確保し、また軸方向の押出し
抵抗によって材料に軸方向圧縮力が付加され背側の減肉
が抑制される効果もある。

本発明はこのダイス押出し法の改良に係わるもので、特
に機械加工の容易なダイスの使用を可能ならしめるもの
である。

すなわち、ダイス穴に残った曲げ途中状態の先行素管を
後続素管で押出す場合には、先行素管を押出すのに必要
な力が後続材に伝わる。この力によって後続材が圧縮塑
性変形し、外径が増大しようとする場合にはダイス穴内
壁と後続材との間で高い面圧が発生し、その結果として
ダイス穴の縮径がなくても縮径の効果が発現するものと
考えられる。

詳説すれば、曲げ途中状態の先行材を押出すのに必要な
力は、曲げを付加するに必要な軸力であり、曲げ剛性に
依存する。後続材の軸方向圧ｗＩ望性変形に必要な力に
比較して相対的に先行材の曲げ剛性が高まるような状況
は管材が厚肉の場合に現れる筈である。

本発明者はこの点に着目し、厚肉エルボであれば製品と
同径の素管を使用し、外見上は全く縮径を付加すること
なしに、理屈や真円度不良を防止できると考えた。

そこで入口から出口まで製品エルボと同一内径のダイス
穴をもつダイスを用いて縮径なしのダイス押出し実験を
試みた結果、第２図に示すように、Ｒ＝１．５０ではｔ
ｏ／Ｄｏ≧０．１７、Ｒ＝１．０　ＤではｔＯ／Ｄｏ≧
０．２５であれば全く形状不良を生ずることなしに曲げ
加工できることが判明した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記知見に基づくものであって、湾曲成形部を
もつダイス穴を有し、その湾曲成形部の始点から終点ま
での内径及び軸心曲率が成形目標製品エルボの外径及び
管軸曲率にそれぞれ一致するダイスを用い、そのダイス
穴に製品エルボの外径と同一外径のロングエルボの場合
は肉厚／外径０．７以上、ショートエルボの場合は肉厚
／外径０゜２５以上の直管を押込んで曲げ加工する厚肉
エルボの製造方法を要旨とする。

第１図は本発明で使用するダイス１２を示す。

ダイス穴１３は案内の直線部１３Ｃと曲げゾーン１３ａ
からなり、内径りは製品エルボの外径と同一である。ま
た曲げゾーン１３ａの軸心曲率半径Ｒは製品エルボの管
軸曲率半径と同一である。

ダイス１２は左右対称形の１２ａ、１２ｂに分割する構
造で、各々にダイス穴１３を構成する半円断面の溝が加
工される。このダイス穴は全長にわたって同径であるた
め、機械加工が容易であり、従来のダイス押出し法ダイ
ス１）のダイス穴９の場合（第９図）よりも製作コスト
を大巾に低下させることができる。

以下、本発明の方法を工程を追って説明する。

第３図イに示すようにダイス１２のダイス穴直線部１３
ｃに外径りのダミー材１８をセットし、ダイス穴１３と
軸心を一致させてダイス１２上に固定した筒状のガイド
１５内に素管１４を直立させる。ガイド１５の内径は外
径りの素管１４がかろうじて挿入し得る程度とする。

なお、素管１４の長さｌは製品エルボ１個が恰度採取で
きる長さに設定すればよく、本発明者の経験によれば、
ｌは製品エルボの管軸長さの１．３〜１．４倍で十分で
ある。

上方より、図示しない加圧装置によりポンチ１６を降下
させ、ダミー材１６と素管１４をダイス穴曲げゾーン１
３ａに押し込む、第３図口は第１回の押込みが完了した
状態を示す。

ダミー材１８を使用するのは、ダミー材１８の押込み抵
抗によって素管１４に軸圧縮力を作用させ、曲げ生成品
１４′の外面をダイス穴内面になじませて真円度を確保
するのが目的である。なおダミー材１８を使用しない場
合には、曲げ生成品１４’の先端部が曲げ後のダミー材
１８′のよう、に変形してしまい、切捨てによる歩留低
下が大となる。ダミー材１８の長さＳは、本発明者の経
験によれば素管外径りと同等程度で十分である。

曲げ生成品１４’の後端側には直線部分を残しであるが
、これは次の素管の押し込み加工に際して、押出し抵抗
を発生させるためである。従って曲げ生成品１４′の直
線部長さはダミー材１Ｂの長さと同程度とすればよい。

素管の肉厚と外径の比ｔｏ／Ｄｏが小さい場合には第４
図（イ）に示すように、管端に折れ込みを生じ、軸圧縮
力が効果的に作用しない。その結果として同図（ロ）に
示すような腹側の理屈や断面の真円度不良を生じてしま
う、前述したようにｔｏ／Ｄｏがロングエルボでは０．
７以上、ショートエルボでは０．２５以上であれば、こ
のような問題は生じない。また、この条件下では、軸圧
縮の効果によって、背側の減肉も抑制される。減肉抑制
効果はｔｏ／Ｄｏが大きい程著しいが、ロング、エルボ
に対してｔｏ／Ｄ。

−〇、７、ショートエルボに対してｔｏ／Ｄｏ＝０．２
５で減肉はせいぜい５％程度であるから、製品エルボで
の呼称肉厚の素管であれば問題はない。

第３図（へ）は、ポンチ１６を上昇させ、次の素管１７
を曲げ生成品１４’の上にセットした状態を示す。

再びポンチ１６を降下し、第３図に）に示すように、曲
げ生成品１４’の直線部にも曲げ加工を加えて曲げ完了
品１４″を押し出すと同時に次の曲げ生成品１７′を得
る。

以後は素管のセットと押し込みを繰り返すことにより、
次々に曲げ完了品を得ることができる。

最終素管は、ポンチ１６の先端をダイス穴曲げゾーン１
３ａの入口ａ−ａ’の位置まで押し込むことによって全
長にわたって曲げ加工を施し、ダイス１２を分割して最
終の曲げ完了品を取り出せばよい。

本発明の方法では真円断面の曲げ完了品１４”が得られ
るので、前述した従来のプレス挿画げ法の如き矯正工程
は全く必要としない。従って曲げ加工の能率も大巾に向
上する。

曲げ加工品１４″は両管端の余長部を切り落とした後、
必要に応じて熱処理を行い、スケール除去の後、両管端
にベベル加工が施されて製品となる。

なお、このダイス押出し法は冷間で行うのが好ましい。

熱間で実施すると、第３図ｃ口）の段階で曲げ生成品１
４′の熱がダイス１２に奪われ、第３図ハの段階におい
て高温の素管１７で低温の曲げ生成品１４′を押出すこ
とになり、素管１７の先端が変形してしまうからである
。

〔実施例〕

外径φ３４ｔ１、呼称肉ＪＥ９．１額、長さ５０龍の炭
素鋼、９０°シヨートエルボを従来のプレス挿画げ法で
製造する場合、外径φ３７１■、肉厚１）１重、長さ９
０璽１の素管を要し、熱間プレス押面げと型入れの２工
程を要していた。

これに対して本発明の方法では外径φ３４龍、肉厚９．
１酊、長さ８Ｑｍｍの素管の冷間加工１工程で曲げを完
了し、最も薄い背部中央の肉厚は８．８璽ｌで、減肉は
３．３％に過ぎず、素管重量を約３０％軽減することが
できた。また成形加工の能率は約６倍に向上した。

次にφ６０．５ｍ呼称肉厚１）．１ｍｍの炭素鋼９０６
０ングエルボを従来のプレス挿画げ法で製造する場合、
外径φ６５．５ｍ、肉厚１２．５ｍ、長さ１８０ｍｍの
素管を要し、熱間プレス押面げと型入れの２工程を要し
ていた。これに対して本発明の方法では外径φ６０．５
ｎ＋、肉厚１）．１龍、長さ１６０龍の素管の冷間加工
１工程で曲げを完了し、最も薄い背部中央の肉厚は１０
．７１ｍで、減肉は３．６％に過ぎず、素管重量を約２
８％軽減することができた。また成形加工の能率は約６
倍に向上した。

〔発明の効果〕

本発明の方法は従来のプレス挿画げ法と較べた場合、厚
肉エルボの加工に当って素材を著しく節約して歩留が向
上し、かつ矯正の型入れ工程を必要としないので極めて
高能率に成形でき、また従来のダイス押抜き法と較べて
も、素管が製品エルボと同一径で長さも略同長でよく、
用いる押出しダイスの穴加工が極めて容易である等、優
れた効果を有する方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる押抜きダイスの説明図。 第２図は本発明に用いる押抜きダイスに於けるｔ。 ／Ｄｏと偏平度との関係図。第３図は本発明方法の工程
説明図。第４図はダイス押抜きに於ける理屈の状態の説
明図、第５図は９０″ロングエルボの図。第６図はプレ
ス挿画げ法の工程説明図。第７図は管端を斜断した素管
の図。第８図は矯正金型の斜視図。第９図は従来の押抜
きダイスの説明図である。 １：エルボ、２：上型、３ａ、３ｂ：下型、４゜１０．
１４，１７：素管、５：生成品、６ａ、６ｂ：管端部、
９ａ、ｆ３ｂ：金型、９，１３：ダイス穴、１）．１２
：ダイス、１５ニガイド、１６：ポンチ、１８Ｆダミー
材。 第　　ｌ　　図 第　　２　図 （イ）　　　　　　　　　　　　（ロ）第４図 第　　５　図 第６図 第　　７　図 第　　８　図 手続補正書（自制 昭和６１年１）月　６日 特許“長１　”　５　明　′ｆ″　　　　　　　巨昭和
６１年１０月２９日提出の特許願（１）２、発明の名称 厚肉エルボの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称（２１）
）住友金属工業株式会社代表者新宮康男 ４、代理人 （ほか１名） ５、補正命令の日付 ６、補正の対象 の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正しま
す。 （２）明細書の第２頁末行に「０．７以上」とあるをｒ
ｏ、　１７以上」に補正します。 （３）明細書の第８頁１３行に「０．７以上」とあるを
ｒｏ、　１７以上」に補正します。 （４）明細書の第１）頁２行に「０．７以上」とあるを
ｒｏ、　１７以上」に、同頁７行にｒ＝０．７Ｊとある
をｒ＝０．１７Ｊにそれぞれ補正します。 ８、添付書類の目録 （１）理由書　　　　　　１通 以上 特許請求の範囲 成形部の始点から終点までの内径及び軸心曲率が成形目
標製品エルボの外径及び管軸曲率にそれぞれ一致するダ
イスを用い、そのダイス穴に製品エルボの外径と同一外
径でロングエルボの場合は肉厚／外径０．１７以上、シ
ョートエルボの場合は肉厚／外径０．２５以上の直管を
押込んで曲げを行うことを特徴とする厚肉エルボの製造
方法。 （２）始点から終点までの内径及び軸心曲率が成形目標
製品エルボの外径及び管軸曲率にそれぞれ一敗する湾曲
成形部のダイス穴と、その挿入側に上記湾曲成形部と同
一内径で、製品エルボの外径以上の長さの直線部分のダ
イス穴を備え、分割可能につくられた特許請求の範囲第
１項記載の方法に使用する厚肉エルボ押出し成形用ダイ
ス。 （３）　　直管を押込むにあたり最初、ダイス穴の直線
部分にダミー材を挿入し、その後方に直管を後続させて
押出し、当該押出材の後部を前記直線部分のダイス穴内
に残留させ、これに第二の直管を接続させて押出すこと
を特徴とする特許請求の範囲（１）に記載の厚肉エルボ
の製造方法。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）湾曲成形部をもつダイス穴を有し、その湾曲成形
   部の始点から終点までの内径及び軸心曲率が成形目標製
   品エルボの外径及び管軸曲率にそれぞれ一致するダイス
   を用い、そのダイス穴に製品エルボの外径と同一外径で
   ロングエルボの場合は肉厚／外径０．７以上、ショート
   エルボの場合は肉厚／外径０．２５以上の直管を押込ん
   で曲げを行うことを特徴とする厚肉エルボの製造方法。
2. （２）始点から終点までの内径及び軸心曲率が成形目標
   製品エルボの外径及び管軸曲率にそれぞれ一致する湾曲
   成形部のダイス穴と、その挿入側に上記湾曲成形部と同
   一内径で、製品エルボの外径以上の長さの直線部分のダ
   イス穴を備え、分割可能につくられた特許請求の範囲第
   １項記載の方法に使用する厚肉エルボ押出し成形用ダイ
   ス。
3. （３）直管を押込むにあたり最初、ダイス穴の直線部分
   にダミー材を挿入し、その後方に直管を後続させて押出
   し、当該押出材の後部を前記直線部分のダイス穴内に残
   留させ、これに第二の直管を接続させて押出すことを特
   徴とする特許請求の範囲（１）に記載の厚肉エルボの製
   造方法。