異形管の製造方法
【課題】形状精度に優れた高強度の異形管を製造する。
【課題を解決するための手段】金属管１を、加熱手段４に通過させて焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱し、次に金属管１の加熱部５を、ロール６又はダイス９からなる成形手段に通過させて異形管７を成形し、次に異形管７を、冷却手段８に通過させて冷却して焼入れる。
【課題を解決するための手段】金属管１を、加熱手段４に通過させて焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱し、次に金属管１の加熱部５を、ロール６又はダイス９からなる成形手段に通過させて異形管７を成形し、次に異形管７を、冷却手段８に通過させて冷却して焼入れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高強度の異形管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異形管の製造方法として、例えば、特許文献１に開示されるように、円断面の金属管を、５００〜７００℃に加熱した後、成形ロール又はダイスに連続的に送り込み、温間で異形断面に成形する方法が知られている。
【０００３】
そして、異形管の高強度化を図るために、冷間で異形管を成形した後に焼入れることが行われている。しかしながら、金属管を円断面から異形断面に成形したときに蓄積された残留応力が焼入れの際に開放されて、異形断面の形状精度が悪化する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献】特開平４−３０１０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、形状精度に優れた高強度の異形管を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、金属管を、加熱手段に通過させて焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱し、次に前記金属管の加熱部を、ロール又はダイスからなる成形手段に通過させて異形管を成形し、次に該異形管を、冷却手段に通過させて冷却して焼入れる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ダイスには、焼入れ温度調整手段が設けられている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記金属管の内部にマンドレルを挿入して前記異形管を成形する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、形状精度に優れた高強度の異形管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る異形管の製造方法を示す図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図であり、異形管の断面形状が（ａ）長円、（ｂ）楕円、（ｃ）矩形である例を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る異形管の製造方法を示す図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る異形管の製造方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態を図１乃至５に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至３に本発明の第１の実施形態に係る異形管の製造方法を示す。
【００１３】
略真円断面のワークたる金属管１は、その外周面が複数の支持ロール２によって支持されている。そして、金属管１を、送出手段３により金属管１の上流側（図１の左側）から下流側（図１の右側）に送出して、支持ロール２の下流側に配置された高周波加熱コイル等の加熱手段４に通過させ、焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱する。次に高温状態にある加熱部５を、加熱手段４の下流側に配置された複数対の成形ロール６からなる成形手段に直ちに通過させて、例えば、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、長円断面、楕円断面、矩形断面の異形管７を成形する。次に高温状態にある異形管７を、成形ロール６の下流側に配置された冷却手段８に直ちに通過させて、冷却手段８から噴出された冷却水等により急速冷却することにより、焼入れされた異形管７を製造する。
【００１４】
上記第１の実施形態において、例えば、以下の条件に設定して引張強さ１５００ＭＰａ以上の異形管を製造した。直径３１．８ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、引張強さ６００ＭＰａ以下の金属管を使用した。また、高周波加熱コイルを周波数１０ＫＨｚ、出力２００Ｗ、加熱温度９００℃に設定し、冷却手段の冷却能力を５０ＪＲｔに設定した。また、異形管を図３（ａ）に示す長円断面とする場合、金属管の断面周長と異形管の断面周長とが等しくなるように長円断面を１．４ｍｍ×１５ｍｍに設定し、それにしたがって、成形ロールの位置を設定した。
【００１５】
本実施形態によれば、９００℃以上の高温状態での焼入れ工程内（加熱工程から冷却工程の途中）で、金属管を真円断面から異形断面に成形することにより、異形断面成形による残留応力が金属管に蓄積することがなく、形状精度に優れた異形管を製造することができる。また、焼入れ工程における金属管の自重による撓みが、成形手段により補正されるため、軸精度に優れた異形管を製造することができる。
【実施例２】
【００１６】
図４は本発明の第２の実施形態に係る異形管の製造方法を示す。なお、第１の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００１７】
本実施形態は、成形手段として、ダイス９を使用した製造方法である。ダイス９は、金属管１の直径以上の入口部９ａと異形断面の出口部９ｂを備え、入口部９ａと出口部９ｂとがテーパ面９ｃを介して連通している。
【００１８】
そして、加熱手段４を通過した金属管１の加熱部５を、ダイス９に通過させて異形管７に成形した後、冷却手段８に直ちに通過させて、冷却手段８から噴出された冷却水等により急速冷却することにより、焼入れされた異形管７を製造する。
【００１９】
なお、ダイス９には、焼入れ温度調整手段１０が設けられている。加熱手段４を通過した金属管１の加熱部５を、焼入れ温度調整手段１０によってダイス９内において再加熱して、焼入れ温度を調整することができる。
【００２０】
本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、焼入れ温度をダイス内で調整することができ、均一な焼入れが実現できる。
【実施例３】
【００２１】
図５は本発明の第３の実施形態に係る異形管の製造方法を示す。なお、第１及び第２の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２２】
本実施形態は、金属管１の内部にマンドレル１１を挿入して異形管部７を成形する方法である。マンドレル１１は、ダイス９の内部に配置されており、ダイス９の内面よりも金属管１の肉厚分だけ小さい形状となっている。
【００２３】
そして、加熱手段４を通過した金属管１の加熱部５を、ダイス９とマンドレル１１の間に挿通させて異形管部７を成形した後、冷却手段８に直ちに通過させて、冷却手段８から噴出された冷却水等により急速冷却することにより、焼入れされた異形管７を製造する。
【００２４】
本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、内周面の形状精度に優れた異形管を製造することができる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に包含される。異形管の断面形状は、多角形や、曲率の異なる複数の円弧からなる複合円でも構わない。また、上記第１の実施形態において、マンドレルを使用しても構わない。
【符号の説明】
【００２６】
１ 金属管
２ 支持ロール
３ 送出手段
４ 加熱手段
５ 加熱部
６ 成形ロール（成形手段）
７ 異形管
８ 冷却手段
９ ダイス（成形手段）
１０ 焼入れ温度調整手段
１１ マンドレル
【技術分野】
【０００１】
本発明は高強度の異形管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異形管の製造方法として、例えば、特許文献１に開示されるように、円断面の金属管を、５００〜７００℃に加熱した後、成形ロール又はダイスに連続的に送り込み、温間で異形断面に成形する方法が知られている。
【０００３】
そして、異形管の高強度化を図るために、冷間で異形管を成形した後に焼入れることが行われている。しかしながら、金属管を円断面から異形断面に成形したときに蓄積された残留応力が焼入れの際に開放されて、異形断面の形状精度が悪化する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献】特開平４−３０１０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、形状精度に優れた高強度の異形管を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、金属管を、加熱手段に通過させて焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱し、次に前記金属管の加熱部を、ロール又はダイスからなる成形手段に通過させて異形管を成形し、次に該異形管を、冷却手段に通過させて冷却して焼入れる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ダイスには、焼入れ温度調整手段が設けられている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記金属管の内部にマンドレルを挿入して前記異形管を成形する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、形状精度に優れた高強度の異形管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る異形管の製造方法を示す図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図であり、異形管の断面形状が（ａ）長円、（ｂ）楕円、（ｃ）矩形である例を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る異形管の製造方法を示す図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る異形管の製造方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態を図１乃至５に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至３に本発明の第１の実施形態に係る異形管の製造方法を示す。
【００１３】
略真円断面のワークたる金属管１は、その外周面が複数の支持ロール２によって支持されている。そして、金属管１を、送出手段３により金属管１の上流側（図１の左側）から下流側（図１の右側）に送出して、支持ロール２の下流側に配置された高周波加熱コイル等の加熱手段４に通過させ、焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱する。次に高温状態にある加熱部５を、加熱手段４の下流側に配置された複数対の成形ロール６からなる成形手段に直ちに通過させて、例えば、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、長円断面、楕円断面、矩形断面の異形管７を成形する。次に高温状態にある異形管７を、成形ロール６の下流側に配置された冷却手段８に直ちに通過させて、冷却手段８から噴出された冷却水等により急速冷却することにより、焼入れされた異形管７を製造する。
【００１４】
上記第１の実施形態において、例えば、以下の条件に設定して引張強さ１５００ＭＰａ以上の異形管を製造した。直径３１．８ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、引張強さ６００ＭＰａ以下の金属管を使用した。また、高周波加熱コイルを周波数１０ＫＨｚ、出力２００Ｗ、加熱温度９００℃に設定し、冷却手段の冷却能力を５０ＪＲｔに設定した。また、異形管を図３（ａ）に示す長円断面とする場合、金属管の断面周長と異形管の断面周長とが等しくなるように長円断面を１．４ｍｍ×１５ｍｍに設定し、それにしたがって、成形ロールの位置を設定した。
【００１５】
本実施形態によれば、９００℃以上の高温状態での焼入れ工程内（加熱工程から冷却工程の途中）で、金属管を真円断面から異形断面に成形することにより、異形断面成形による残留応力が金属管に蓄積することがなく、形状精度に優れた異形管を製造することができる。また、焼入れ工程における金属管の自重による撓みが、成形手段により補正されるため、軸精度に優れた異形管を製造することができる。
【実施例２】
【００１６】
図４は本発明の第２の実施形態に係る異形管の製造方法を示す。なお、第１の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００１７】
本実施形態は、成形手段として、ダイス９を使用した製造方法である。ダイス９は、金属管１の直径以上の入口部９ａと異形断面の出口部９ｂを備え、入口部９ａと出口部９ｂとがテーパ面９ｃを介して連通している。
【００１８】
そして、加熱手段４を通過した金属管１の加熱部５を、ダイス９に通過させて異形管７に成形した後、冷却手段８に直ちに通過させて、冷却手段８から噴出された冷却水等により急速冷却することにより、焼入れされた異形管７を製造する。
【００１９】
なお、ダイス９には、焼入れ温度調整手段１０が設けられている。加熱手段４を通過した金属管１の加熱部５を、焼入れ温度調整手段１０によってダイス９内において再加熱して、焼入れ温度を調整することができる。
【００２０】
本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、焼入れ温度をダイス内で調整することができ、均一な焼入れが実現できる。
【実施例３】
【００２１】
図５は本発明の第３の実施形態に係る異形管の製造方法を示す。なお、第１及び第２の実施形態と同一態様部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２２】
本実施形態は、金属管１の内部にマンドレル１１を挿入して異形管部７を成形する方法である。マンドレル１１は、ダイス９の内部に配置されており、ダイス９の内面よりも金属管１の肉厚分だけ小さい形状となっている。
【００２３】
そして、加熱手段４を通過した金属管１の加熱部５を、ダイス９とマンドレル１１の間に挿通させて異形管部７を成形した後、冷却手段８に直ちに通過させて、冷却手段８から噴出された冷却水等により急速冷却することにより、焼入れされた異形管７を製造する。
【００２４】
本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、内周面の形状精度に優れた異形管を製造することができる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に包含される。異形管の断面形状は、多角形や、曲率の異なる複数の円弧からなる複合円でも構わない。また、上記第１の実施形態において、マンドレルを使用しても構わない。
【符号の説明】
【００２６】
１ 金属管
２ 支持ロール
３ 送出手段
４ 加熱手段
５ 加熱部
６ 成形ロール（成形手段）
７ 異形管
８ 冷却手段
９ ダイス（成形手段）
１０ 焼入れ温度調整手段
１１ マンドレル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管を、加熱手段に通過させて焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱し、次に前記金属管の加熱部を、ロール又はダイスからなる成形手段に通過させて異形管を成形し、次に該異形管を、冷却手段に通過させて冷却して焼入れることを特徴とする異形管の製造方法。
【請求項２】
前記ダイスには、焼入れ温度調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の異形管の製造方法。
【請求項３】
前記金属管の内部にマンドレルを挿入して前記異形管を成形することを特徴とする請求項１又は２に記載の異形管の製造方法。
【請求項１】
金属管を、加熱手段に通過させて焼入れが可能な９００℃以上の温度域に加熱し、次に前記金属管の加熱部を、ロール又はダイスからなる成形手段に通過させて異形管を成形し、次に該異形管を、冷却手段に通過させて冷却して焼入れることを特徴とする異形管の製造方法。
【請求項２】
前記ダイスには、焼入れ温度調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の異形管の製造方法。
【請求項３】
前記金属管の内部にマンドレルを挿入して前記異形管を成形することを特徴とする請求項１又は２に記載の異形管の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１２１１１２（Ｐ２０１１−１２１１１２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９９３７０（Ｐ２００９−２９９３７０）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９００１０２２７）株式会社三五 (148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９００１０２２７）株式会社三五 (148)
【Ｆターム（参考）】
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