説明

Uプレス装置およびUプレス方法

【課題】特に厚肉のUOE鋼管を製造する際、U成形において管軸方向端部で発生する局所的な減肉を防止する。
【解決手段】ロッカーアッセンブリ式のUプレス装置を構成するロッカーダイ2の下部ロッカーシュー2bにおける管軸方向の両端部に、鋼板3との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部2baを形成する。下部ロッカーシュー2bは、逃がし部2baの管軸方向の位置の変更が可能なように構成する。鋼板3をU成形する際、鋼板3の管軸方向端部に、下部ロッカーシュー2bにおける管軸方向の両端部に形成した逃がし部2baを位置させてU成形する。
【効果】厚肉のUOE鋼管を製造する際、U成形において管軸方向端部で局所的な減肉が発生することがない。従って、鋼板肉厚を厚めに製造する必要がなく、歩留まりも良くなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特にU成形において管端部での局所的減肉が大きくなる、厚鋼板を用いたUOE鋼管の製造に使用するUプレス装置、およびこのUプレス装置を用いたUプレス方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
UOE鋼管は、先ず、素材である鋼板の両エッジ部に開先加工を施した後、Cプレス、Uプレス、Oプレス機によりオープンパイプに成形する。その後、ガスシールド溶接による仮付け溶接、サブマージアーク溶接による内面溶接、外面溶接によってシーム溶接を行い、最後に拡管機で所定の寸法に仕上げられる。
【0003】
前記の製管工程のうち、C成形では、Oプレスで必要な成形荷重の低減とピーキング対策のため、鋼板の幅方向端部付近に鋼管径に見合った曲げ加工を与える。また、U成形では、開放ダイを有するUプレスを用いて平板状の鋼板をU管形状に加工し、Oプレス機内へ搬送できるようにする。また、O成形では、閉成ダイを有するOプレスを用いてU管をO形状に加工する。
【非特許文献1】日本鉄鋼協会編、第3版鉄鋼便覧III(2)、条鋼・鋼管・圧延共通設備、昭和55年11月20日発行、1109頁
【0004】
このとき、寸法精度向上のためプレス時に若干の絞りを与える。多くの場合、鋼管は内部溶接及び外部溶接の後ではまだ直径及び丸みに対する要求を満足していないため、鋼管は拡管(冷間口広げ加工)により矯正される。さらにこの拡管により、仕上げ及び溶接の間に形成される引張内部応力の一部が減じられ、周縁の大部分において圧縮内部応力にかえることも行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、図10に示したような、管軸方向に一様な断面を有するロッカーシュー2a,2bが所定の間隔を存して配置されたロッカーダイ2を、その間に挟んだ鋼板3の幅方向端部がプラテン4に接触するまで、Uポンチ1に沿うように回動させるロッカーアッセンブリ式のUプレス装置にてU成形する際、管軸方向端部では口開き変形が発生する。
【0006】
従って、ロッカーダイ2のうちの下部ロッカーシュー2bと鋼板3が接触する部分において局所的な減肉が発生してしまう。また、鋼板3の厚さが厚い場合には、前記の口開き変形量が大きくなるので局所的な減肉量も大きくなり、その結果、製管後の肉厚が公差を外れてしまう場合がある。
【0007】
そのため、現在では、例えば製品の請求肉厚に応じて鋼板肉厚を厚めに製造するといった対策が採られているが、当然、歩留まりが悪くなるという問題がある。
【0008】
本発明が解決しようとする問題点は、厚鋼板を用いたUOE製管では、U成形の際に管軸方向端部で口開き変形量が大きくなって局所的な減肉量が大きくなり、製管後の肉厚が公差を外れてしまうが、鋼板肉厚を厚めに製造する場合は歩留まりが悪くなるという点である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のUプレス装置は、
特に厚肉のUOE鋼管を製造する際、U成形において管軸方向端部で発生する局所的な減肉を防止するために、
UOE鋼管の製造に使用するロッカーアッセンブリ式のUプレス装置において、
Uプレス装置を構成するロッカーダイの下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を形成したことを最も主要な特徴としている。
【0010】
本発明のUプレス装置において、前記下部ロッカーシューが、前記逃がし部の管軸方向の位置の変更が可能なように構成されている場合には、製造する鋼管の長さが異なっても、逃がし部を鋼板の管軸方向端部に確実に位置させることができる。
【0011】
本発明のUプレス装置において、下部ロッカーシューに形成する逃がし部の形状は、口開き変形した鋼板の管軸方向端部が接触しなければ、どのような形状でも良く、限定されない。
【0012】
また、本発明のUプレス方法は、
UOE鋼管の製造において、
Uプレス装置にて鋼板をU成形する際、鋼板の管軸方向端部に、下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に形成した、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を位置させてU成形することを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【0013】
本発明では、Uプレス装置の下部ロッカーシューの管軸方向の両端部に形成した逃がし部により、鋼板の管軸方向端部で口開き変形した部分が下部ロッカーシューに接触しないので、厚肉のUOE鋼管を製造する際、U成形において管軸方向端部で局所的な減肉が発生することがない。従って、鋼板肉厚を厚めに製造する必要がなく、歩留まりも良くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図1〜図9を用いて詳細に説明する。
発明者は、厚鋼板を用いたUOE製管時のU成形の際に発生する管軸方向端部での局所的な減肉について調査を行った。
【0015】
図10で説明したロッカーアッセンブリ式のUプレス装置を使用して、外径が200mmで、厚さが10mmの厚肉鋼管を対象とし、下記表1に示す鋼板3の幅方向端部がプラテン4に接触するまでU成形を行った。なお、今回は、通常、U成形の前工程として行われるC成形については省略した。
【0016】
【表1】

【0017】
U成形による局所的減肉は、下部ロッカーシューと鋼板が接触する部分において発生するため、図6に示す下部ロッカーシューと接触する、鋼板3の幅中心と、幅中心から一方端側に20mm、40mm、55mm、60mm、65mm、80mm、100mm隔てた8箇所において、U成形前後の肉厚をマイクロメータにて測定した。
【0018】
また、管端部における口開き量を調査するため、U成形後に図7(b)に破線で示すU成形時における鋼板3の幅中心線CL上を接触式形状測定機にて測定した。なお、この際、測定機のプローブが測定面に対し垂直となるようにして測定を行った。
【0019】
図8にU成形前後の肉厚変化を測定した結果を示す。この図8より、管端部では、U成形により約0.08mm程度減肉し、下部ロッカーシューと接触する位置においては最大で約0.45mm程度減肉することが分かる。
【0020】
図7に示すU成形時における鋼板3の幅中心線CL上を測定した結果を図9に示す。この図9より、管端部では約1.6mm口開きが発生していることが分かる。
【0021】
本発明は、発明者による上記調査結果に基づいて成されたものであり、図1で説明したような、ロッカーアッセンブリ式のUプレス装置を構成するロッカーダイ2の下部ロッカーシュー2bにおける管軸方向の両端部に、口開き変形をした部分が接触しないように、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部2baを形成したものである。
【0022】
ちなみに図1に示した例では、前記逃がし部2baとして、前記図9の結果より、管軸方向の両端部40mmの部分に半径Rが350mmの湾曲状の逃がし部を設けている。
【0023】
この逃がし部2ba部の形状は、口開き変形をした部分が接触しないものであれば、どのような形状でも構わない。ただし、U成形を実施する際には、下部ロッカーシュー2bは、逃がし部2baの管軸方向の位置の変更が可能なように構成し、鋼板3の管軸方向端部が下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baに正確に位置決めできるようにすることが望ましい。
【0024】
図1で説明した逃がし部2baを備えた下部ロッカーシュー2bを備えた本発明のUプレス装置を用いて、鋼板3の管軸方向端部に、下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baを位置させてU成形した場合のU成形前後の肉厚変化を図2に示す。この図2より、管端部での局所的減肉が発生していないことが分かり、本発明の有効性を確認することができた。
【0025】
実機への適用を以下に説明する。実機では、鋼管径に比べて鋼板長さが長いため、図3(a)に示すように、ロッカーダイ2は管軸方向に分割されている。また、製造する鋼管の外径や厚さも案件によって異なるため、下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baの形状は、製造可能範囲内で管端部の口開き変形が最も大きくなる場合を想定して設計する必要がある。
【0026】
すなわち、製造可能な最小径における最も厚肉なサイズと製造可能な最大肉厚における最も小径なサイズについて口開き変形量をモデル実験または解析等により導出し、逃がし部の形状を設計すればよい。
【0027】
また、製造する鋼管の長さも案件によって異なるため、下部ロッカーシュー2bの逃がし部2baの位置が固定されたままであると製造に対応することができない。
【0028】
そのため、予め、数種類の管軸方向長さの位置調整用ロッカーシュー2bcを用意しておき、下部ロッカーシュー2bの管軸方向中央部分2bbと両管端部分の逃がし部2baの間に、最適長さの位置調整用ロッカーシュー2bcを挿入して逃がし部2baの位置の調整を行えばよい。
【0029】
ただし、鋼板3の長さによっては、図4(a)の状態から下部ロッカーシュー2bの管軸方向中央部分2bbの端部側2bbaを抜いて図4(b)の状態とし、逃がし部2baの位置を変更させる必要がある。
【0030】
ところで、C成形を終えた鋼板をUプレス装置内へ搬送し、所定の位置に停止する際、停止位置にズレが生じる場合がある。また、C成形前の鋼板長さについてもバラツキが生じる場合がある。
【0031】
そのため、U成形を行う場合には、上記ズレ量とバラツキ量を調査した上で逃がし部2baの位置を設定する必要がある。例えば上記のズレ量とバラツキ量を合わせた範囲が±100mmであると判明した場合、図5に示すように逃がし部2baをズレ量0mmとして設定した位置より、Uプレス装置中心側へ100mm移動させた位置に設置すればよい。
【0032】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明は、局所的な減肉を生じる成形であれば、Uプレス成形以外の成形にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明のUプレス装置を構成する逃がし部を設けた下部ロッカーシューを示した図で、(a)は正面方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。
【図2】本発明のUプレス装置を用いた本発明のUプレス方法を実施した場合におけるU成形前後の肉厚変化を示す図である。
【図3】実機のUプレス装置を示す図で、(a)はロッカーダイを平面方向から見た図、(b)は同じく正面方向から見た図である。
【図4】鋼板の管軸方向端部と下部ロッカーシューの逃がし部の位置関係を示す図で、(a)は製造する鋼管の長さが長い場合の側面方向から見た図、(b)は製造する鋼管の長さが短い場合の側面方向から見た図、(c)は(a)(b)を正面方向から見た図である。
【図5】鋼板の停止位置ズレと長さバラツキを考慮した場合における鋼板の管軸方向端部と下部ロッカーシュー逃がし部の位置関係を示す図で、(a)は側面方向から見た図、(b)は正面方向から見た図である。
【図6】鋼板の肉厚測定位置を示す図で、(a)は鋼板を平面方向から見た図、(b)は鋼板を正面方向から見た図である。
【図7】口開き変形量の測定位置を示す図で、(a)はU成形後の鋼板を正面方向から見た図、(b)は同じく側面方向から見た図である。
【図8】従来の下部ロッカーシューを適用した場合におけるU成形前後の肉厚変化を示す図である。
【図9】口開き変形量を示す図である。
【図10】ロッカーアッセンブリ式のモデルUプレス装置の概略図で、(a)はU成形前、(b)はU成形により鋼板の幅方向端部がプラテンに接触した状態を示す図である。
【符号の説明】
【0035】
1 Uポンチ
2 ロッカーダイ
2a 上部ロッカーシュー
2b 下部ロッカーシュー
2ba 逃がし部
2bb 中間部分
2bba 端部
2bc 位置調整用ロッカーシュー
3 鋼板


【特許請求の範囲】
【請求項1】
UOE鋼管の製造に使用するロッカーアッセンブリ式のUプレス装置において、
Uプレス装置を構成するロッカーダイの下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を形成したことを特徴とするUプレス装置。
【請求項2】
前記下部ロッカーシューは、前記逃がし部の管軸方向の位置の変更が可能なように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のUプレス装置。
【請求項3】
UOE鋼管の製造において、
Uプレス装置にて鋼板をU成形する際、鋼板の管軸方向端部に、下部ロッカーシューにおける管軸方向の両端部に形成した、鋼板との当接面が端面に行くほど先窄まりとなる逃がし部を位置させてU成形することを特徴とするUプレス方法。

【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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【公開番号】特開2007−245218(P2007−245218A)
【公開日】平成19年9月27日(2007.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−74672(P2006−74672)
【出願日】平成18年3月17日(2006.3.17)
【出願人】(000002118)住友金属工業株式会社 (2,544)
【Fターム(参考)】