JP2005036942A - Press type pipe joint and its joint method and press tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄肉ステンレス鋼製等の薄肉金属等で形成した管継手本体に薄肉ステンレス鋼製等の薄肉金属等からなる接続パイプを挿入した状態でプレス工具によってプレスして圧着接合するプレス式管継手とその接合方法並びにプレス工具に関する。 The present invention relates to a press-type pipe that is press-bonded by pressing with a press tool in a state in which a connection pipe made of thin metal such as thin stainless steel is inserted into a pipe joint body formed of thin metal such as thin stainless steel The present invention relates to a joint, a joining method thereof, and a press tool.
従来より、給水、給湯や冷温水に適用されるステンレス鋼配管を接続するための継手の1つとしてプレス式管継手がある。プレス式管継手は、例えば、特許文献1に示すように、薄肉の継手の受け口に気密材(ゴム輪)が内蔵されており、この継手に薄肉のパイプを差し込んだ後に継手外周をプレス機によってプレスし、パイプ差し込み部分である継手端部から中央付近までの接続部を縮径することによりパイプと継手を接合して圧力流体を密封するようにしたものである。プレス式管継手は、パイプを継手に螺子込むことによって接合する、いわゆる螺子込み型と呼ばれる管継手などと比較して低コストに抑えることができるため、建築設備などの配管設備において広く一般に利用されている。
Conventionally, there is a press-type pipe joint as one of joints for connecting stainless steel pipes applied to water supply, hot water supply, and cold / hot water. For example, as shown in
上記継手とパイプの接合時においては、継手の接続部にパイプを内挿した状態で、接続部全体に外周面側からプレス機によって圧力を加えて縮径させるようにしている。気密材を内蔵する環状溝部の縮径時には、環状溝部の外周面に略均一に圧縮力が加わると内部の気密材が全体的に圧縮変形し、パイプの外壁面にこの気密材が押え付けられるようにして変形して圧着して接合後の流体の漏洩を阻止しようとしている。
また、このとき気密材を内蔵する環状溝部のパイプ挿入側管端面をパイプ外周面に食い込ませるように変形させ、この変形によってシール性及びパイプの引抜き抵抗力を高めようとしている。
At the time of joining the joint and the pipe, the pipe is inserted into the connection part of the joint, and the whole connection part is pressed by a press from the outer peripheral surface side to reduce the diameter. When the diameter of the annular groove portion containing the airtight material is reduced, if the compressive force is applied to the outer peripheral surface of the annular groove portion substantially uniformly, the internal airtight material is compressed and deformed as a whole, and the airtight material is pressed against the outer wall surface of the pipe. In this manner, deformation and pressure bonding are attempted to prevent leakage of fluid after joining.
Further, at this time, the pipe insertion side pipe end surface of the annular groove portion containing the airtight material is deformed so as to bite into the outer peripheral surface of the pipe, and by this deformation, the sealing performance and the pipe pull-out resistance force are increased.
この継手の形状は、パイプ接続部の受口に気密材を内蔵するために環状溝部を膨出形成し、この環状溝部は、断面アール形状の要素の組合せから構成されている。一方、パイプの管径は、継手に挿入するときに環状溝部の気密材と接触するような寸法に設けられている。 The joint has a shape in which an annular groove bulges out in order to incorporate an airtight material in the receiving port of the pipe connection portion, and the annular groove is composed of a combination of round-shaped elements. On the other hand, the pipe diameter of the pipe is set to such a dimension as to come into contact with the airtight material of the annular groove when inserted into the joint.
上記の継手は、プレス機で縮径させる際に、接続部の受口近傍の一定範囲を半径方向に締圧して、継手接続部とこの接続部に嵌合しているパイプを一体な断面多角形状に塑性変形させて接合するようにしており、この多角形状は六角形状を望ましいものとしている。
しかしながら、プレス式管継手のプレス時には、プレス機のダイスによって押圧するときに材料の延性によって管継手におけるダイスとの接触部分が延びてしまうことがあり、このためプレス部分周辺に引張残留応力が生じることが少なくない。このような引張残留応力が発生すると、材料としての強度が低下し、管継手が腐食環境下に晒された場合、応力腐食割れが生じるという問題がある。
また、気密材が収容されている溝状部位がプレスされると、このプレスに伴って溝状部位にも引張残留応力が生じたり、更には、継手の端部(環状溝部の端部)がパイプ外周に食い込むことによっても引張残留応力が生じるため、溝状部位やパイプ側においても強度が低下して、管継手が腐食環境下に晒された場合、応力腐食割れが生じるおそれがあった。
However, when pressing a press-type pipe joint, the portion of the pipe joint in contact with the die may extend due to the ductility of the material when pressed by a press die, which causes tensile residual stress around the press part. There are many things. When such tensile residual stress is generated, the strength as a material is lowered, and there is a problem that stress corrosion cracking occurs when the pipe joint is exposed to a corrosive environment.
Further, when the groove-like portion in which the airtight material is accommodated is pressed, tensile residual stress is generated in the groove-like portion along with the pressing, and furthermore, the end portion of the joint (end portion of the annular groove portion) Since tensile residual stress is also generated by biting into the outer periphery of the pipe, the strength also decreases at the groove-like part and the pipe side, and stress corrosion cracking may occur when the pipe joint is exposed to a corrosive environment.
例えば、特許文献1における継手とパイプの接合時には、プレス機によってプレスしたときに気密材を内蔵した環状溝部に外周方向から均一な圧縮力が加わることになり、この圧縮力が環状溝部全体に強く働くことが原因となって引張残留応力が生じるおそれがあり、また、環状溝部に大きな圧縮力が加わると、この環状溝部は形状がアール形状の要素の組合せからなっているため、環状溝部と継手とを結んでいる極小さいアール形状部位に応力が集中して加わって引張残留応力が集中的に発生する可能性があった。
For example, at the time of joining a joint and a pipe in
また、気密材は、環状溝部への加圧によってこの環状溝部が全体的に潰れるような形状に変形するため、シール性に悪影響を及ぼすことがあり、消耗も激しくなり長期間のシール性を維持することが難しかった。
この気密材には、通常は押圧されたときの変形量となる締め代が予め設けられており、接合後の継手とパイプのシール性を高めるためにはこの締め代を大きくする必要があるが、締め代を大きくするためには気密材の内径に対してパイプ外径を大きくする必要性があり、この場合、環状溝部にパイプを内挿しようとしたときのパイプ外周面と気密材が接触する力が強まるため、気密材が傷つくおそれがあった。更に、この締め代が大きいとプレス時に気密材に強い押圧力が加わり、気密材の変形後に環状溝部から膨出するような形状に極度に潰れるように変形するため、圧縮割れによる気密材の破断にもつながるなど、気密材の耐久性に更に悪影響を与えていた。
また、気密材を収納する環状溝部の先端側がパイプ外周面に食い込むことによって継手先端側やパイプ外周面が割れ易くなるという問題もあった。
In addition, the hermetic material is deformed into a shape that causes the annular groove to be crushed as a result of the pressure applied to the annular groove, which may adversely affect the sealing performance, and the wear will be severe and maintain long-term sealing performance. It was difficult to do.
The hermetic material is usually provided with a tightening allowance that is normally deformed when pressed, and it is necessary to increase the tightening allowance in order to improve the sealing performance between the joint and the pipe after joining. In order to increase the tightening allowance, it is necessary to increase the pipe outer diameter relative to the inner diameter of the airtight material. In this case, the pipe outer peripheral surface and the airtight material come into contact with each other when the pipe is inserted into the annular groove. Since the force to do so increases, the airtight material may be damaged. Furthermore, if this tightening margin is large, a strong pressing force is applied to the airtight material during pressing, and the airtight material is deformed so as to be crushed into a shape that bulges from the annular groove after the airtight material is deformed. This also had an adverse effect on the durability of the airtight material.
In addition, there is also a problem that the joint distal end side and the pipe outer peripheral surface are liable to be cracked when the tip end side of the annular groove portion for storing the airtight material bites into the pipe outer peripheral surface.
一方において、接続部の一定範囲を断面多角形状に塑性変形させる際に、この形状を六角形状にすると軸芯方向への変形量が大きくなり、この変形量が大きくなると引張残留応力がより大きく生じ易くなるという問題があった。変形量が大きい場合には、材料であるステンレス鋼の延性が強く作用し、本来オーステナイト組織からなる組織中に加工誘起マルテンサイト組織が生じ易くなり、このように加工誘起マルテンサイト組織がオーステナイト組織中に発生することにより材料が脆化して割れ易くなっていた。
また、変形量の大きさから、変形箇所によってパイプへの食い込み度合に差が生じるという問題もあった。
On the other hand, when plastically deforming a certain range of the connecting portion into a polygonal cross-section, if this shape is hexagonal, the amount of deformation in the axial direction increases, and if this amount of deformation increases, tensile residual stress increases. There was a problem that it was easy. When the amount of deformation is large, the ductility of stainless steel, which is a material, acts strongly, and a work-induced martensite structure is likely to occur in a structure that originally consists of an austenite structure. The material became brittle and easily cracked.
In addition, there is a problem in that the degree of biting into the pipe varies depending on the deformation location due to the amount of deformation.
なお、プレス式管継手は、加工後に外部からの応力が加わった際にも材料の脆化が進みやすく、例えば、ポンプからの振動による応力や、給湯ラインにおける水などの流体中に含まれる塩素イオンによっても腐食が進みやすく、腐食割れが生じるおそれがある。このような理由からも高いシール性を長期間維持するのは難しかった。 It should be noted that press-type fittings are prone to material embrittlement even when external stress is applied after processing. For example, stress caused by vibration from a pump or chlorine contained in a fluid such as water in a hot water supply line Corrosion is likely to proceed due to ions, and corrosion cracking may occur. For this reason, it has been difficult to maintain high sealing performance for a long period of time.
本発明は、従来の課題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、給水、給湯や冷温水等を供給する配管を接続するためのプレス式管継手において、応力腐食割れを防ぎ、長期に亘って高いシール性を維持できるプレス式管継手を提供することにある。 The present invention was developed in view of the conventional problems, and the object of the present invention is to provide stress corrosion cracking in a press-type pipe joint for connecting pipes for supplying water, hot water, cold / hot water, etc. An object of the present invention is to provide a press-type pipe joint that can prevent and maintain high sealing performance over a long period of time.
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、継手本体の端部側を拡径した拡径部の先端側に受口部を膨出形成し、この受口部に収納したOリング等の気密材で継手本体に内挿する接続パイプの外周面を周面シールし、前記継手本体の外周面を圧着してこの接続パイプを圧着接合すると共に、前記受口部の膨出曲面と継手本体の外周面との連結部位をテーパ部で連結したプレス式管継手である。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the receiving portion is bulged at the distal end side of the enlarged diameter portion where the end portion side of the joint body has been enlarged, and the O accommodated in the receiving portion. The outer peripheral surface of the connection pipe inserted into the joint body is sealed with an airtight material such as a ring, the outer peripheral surface of the joint body is crimped, and the connection pipe is crimped and joined. It is a press type pipe joint which connected the connection part with the outer peripheral surface of a joint main body with the taper part.
請求項2に係る発明は、前記連結部位は、テーパ部を含む大きいアール面で連結したプレス式管継手である。
The invention according to
請求項3に係る発明は、継手本体の端部側を拡径した拡径部の先端側に受口部を膨出形成し、この受口部に収納したOリング等の気密材で継手本体に内挿する接続パイプの外周面を周面シールし、前記継手本体の外周面を断面八角形状に圧着した圧着部で継手本体に内挿する接続パイプを圧着接合し、この圧着部を継手本体の軸芯方向に向けて接続パイプとの引抜き阻止力を有するように所定の長さに形成したプレス式管継手である。 According to a third aspect of the present invention, a joint body is formed of an airtight material, such as an O-ring, which is formed by bulging and forming a receiving part at the distal end side of the enlarged diameter part obtained by expanding the end part side of the joint body. The outer peripheral surface of the connection pipe to be inserted into the peripheral surface is sealed, and the connection pipe to be inserted into the joint main body is crimped and joined with a crimped portion obtained by crimping the outer peripheral surface of the joint main body into an octagonal cross section. It is a press-type pipe joint formed in predetermined length so that it may have drawing-out prevention power with a connection pipe toward the direction of the axis.
請求項4に係る発明は、継手本体のパイプ挿入側に膨出形成した受口部にOリング等の気密材を収納し、継手本体と内挿する接続パイプを圧着部で圧着接合し、前記継手本体の材料をCr−Ni−Si−Cu系ステンレス鋼としたプレス式管継手である。
In the invention according to
請求項5に係る発明は、前記継手本体と接続パイプとの圧着部の金属組織をオーステナイト組織とした請求項1乃至4の何れか1項に記載のプレス式管継手である。 The invention according to a fifth aspect is the press-type pipe joint according to any one of the first to fourth aspects, wherein the metal structure of the crimped portion between the joint body and the connection pipe is an austenite structure.
請求項6に係る発明は、前記継手本体の端部側に形成した受口部の端縁と接続した接続パイプの外周面との間に隙間を形成した請求項1乃至4の何れか1項に記載のプレス式管継手である。
The invention according to
請求項7に係る発明は、請求項1乃至3の何れか1項に記載のプレス式管継手において、前記拡径部の後端部位をパイプ突当て部としたプレス式管継手である。 The invention according to a seventh aspect is the press type pipe joint according to any one of the first to third aspects, wherein the rear end portion of the enlarged diameter portion is a pipe abutting portion.
請求項8に係る発明は、前記継手本体と接続パイプは、薄肉ステンレス鋼である請求項1乃至7の何れか1項に記載のプレス式管継手である。
The invention according to
請求項9に係る発明は、継手本体の端部側に膨出形成した受口部にOリング等の気密材を収納し、前記受口部の膨出曲面と継手本体の外周面との連結部位に形成したテーパ部を含む大きいアール面で連結し、この継手本体内に接続パイプを挿入端まで挿入し、継手本体の外周面をプレス工具のダイスで包囲してダイスの押圧面で押圧することにより、まず前記テーパ部がダイスの押圧面で押圧され、かつ前記アール面を支点として受口部がパイプ挿入側に傾倒するように押圧され、更には、継手本体の外周面と接続パイプとを圧着接合するようにしたプレス式管継手の接合方法である。 According to the ninth aspect of the present invention, an airtight material such as an O-ring is accommodated in a receiving portion bulged on the end side of the joint body, and the bulging curved surface of the receiving portion is connected to the outer peripheral surface of the joint body. Connected with a large rounded surface including a tapered part formed in the part, insert the connection pipe into the joint body up to the insertion end, surround the outer peripheral surface of the joint body with the die of the press tool and press it with the pressing surface of the die Thus, the tapered portion is first pressed by the pressing surface of the die, and the receiving port is pressed so as to tilt toward the pipe insertion side with the round surface as a fulcrum, and further, the outer peripheral surface of the joint body and the connection pipe Is a press-type pipe joint joining method in which pressure bonding is performed.
請求項10に係る発明は、前記ダイスの押圧面は、継手本体の受口部押圧用の凹部とアール面押圧用のアール面部を有する請求項9記載のプレス式管継手の接合方法である。
The invention according to
請求項11に係る発明は、請求項9又は10記載のプレス式管継手の接合方法において、継手本体と内挿した接続パイプとのプレス工具での圧着接合により、継手本体の受口部端縁と接続パイプの外周面との間に隙間を有するようにしたプレス式管継手の接合方法である。
The invention according to
請求項12に係る発明は、継手本体と内挿した接続パイプとをプレス工具で圧着接合するためのプレス工具のダイスにおいて、このダイスの分割されたダイス押圧面は、継手本体の気密材収納用の受口部を包囲する凹部と継手本体の外周面を圧着するための断面八角形状の圧着面を形成したプレス式管継手の接合用プレス工具である。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a press tool die for press-joining the joint body and the interpolated connection pipe with a press tool, wherein the die pressing surface divided by the die is used to store an airtight material in the joint body. This is a press tool for joining a press-type pipe joint in which a concave portion that surrounds the receiving portion and an outer peripheral surface of the joint body are formed with an octagonal cross section.
請求項13に係る発明は、前記ダイスの凹部と連結したダイス押圧面の位置に、テーパ面を形成した請求項12記載のプレス式管継手の接合用プレス工具である。
The invention according to claim 13 is the press tool for joining a press-type pipe joint according to
請求項1及び2に係る発明によると、プレス後の引張残留応力を発生させることがなく、応力腐食割れを防ぐことができ、長期間に亘って高いシール性を維持することができるプレス式管継手である。 According to the first and second aspects of the invention, a press type tube that does not generate a tensile residual stress after pressing, can prevent stress corrosion cracking, and can maintain high sealing performance over a long period of time. It is a joint.
請求項3に係る発明によると、各変形箇所における軸芯方向への変形量を抑えながら高い引抜き阻止力を維持することができ、断面六角形状の圧着部位と比較した場合、引抜き阻止力が劣ることがないのは勿論であり、引張残留応力の発生も抑えることができる。
According to the invention according to
請求項4に係る発明によると、管継手を耐防食材料によって形成して温水等の流体を流した場合における応力腐食割れを防ぐことができる。
According to the invention which concerns on
請求項5に係る発明によると、圧着後のパイプ圧着部の脆化を防ぎ、高いパイプ引抜き阻止力を得ることができる。
According to the invention which concerns on
請求項6に係る発明によると、接続パイプの接合時及び接合後においてパイプ外周面や受口部端縁が傷つくことがなく、長期に亘ってこの接続パイプ外周面と受口部端縁の腐食の発生を抑えて応力腐食割れを防ぐことができる。
According to the invention of
請求項7に係る発明によると、接続パイプの圧着接合時に確実にこの接続パイプを保持した状態で接合でき、接合位置がずれたりすることなく高い寸法精度で接合することができ、また、請求項8に係る発明によると、防食性の高い材料によって設けることのできるプレス式管継手である。
According to the invention according to
請求項9に係る発明によると、あらたに加工工具を用いたり、加工工程が増えたりすることなく、高い引抜き阻止力を維持しつつ、応力腐食割れを防止して高いシール性を維持可能なプレス式管継手を容易に形成することのできるプレス式管継手の接合方法である。
According to the invention of
請求項10に係る発明によると、確実に継手本体と接続パイプを圧着しつつ、適度な押圧力で気密材を押圧することができ、また、凹部をアール面の両側に設けることによって異なる継手本体と接合パイプの接合方向に対応させることができる。
According to the invention which concerns on
請求項11に係る発明によると、パイプ外周面や受口部端縁が傷ついたりすることなく、接合後にも長期に亘ってこの接続パイプ外周面と受口部端縁の腐食の発生を抑え、応力腐食割れを防ぐことのできるプレス式管継手の接合方法である。
According to the invention according to
請求項12に係る発明によると、金型部分であるダイスを交換するのみで強い引抜き抵抗力で引張残留応力の発生を抑えることのできるプレス式管継手を形成することのできるプレス式管継手の接合用プレス工具であり、あらたに別の専用工具を必要とすることがなくコストを抑えることができる。
According to the invention which concerns on
請求項13に係る発明によると、高い引抜き阻止力を維持しつつ、応力腐食割れを防止して高いシール性を維持可能なプレス式管継手を形成することのできるプレス式管継手の接合用プレス工具であり、管径寸法に応じてダイスを交換することによるあらゆる管径のプレス式管継手を接合することのできるプレス式管継手の接合用プレス工具である。 According to the invention of claim 13, a press for joining a press-type pipe joint capable of forming a press-type pipe joint capable of preventing stress corrosion cracking and maintaining high sealing performance while maintaining a high pulling-inhibiting force. This is a press tool for joining press-type pipe joints that can join press-type pipe joints of any pipe diameter by exchanging dies in accordance with the pipe diameter.
本発明におけるプレス式管継手の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のプレス式管継手は、薄肉ステンレス鋼からなる継手本体にパイプを挿入した状態でプレスしてこの継手本体とパイプを圧着して接合するようにしたものである。
図1は、本発明におけるプレス式管継手の接合前の状態を示した断面図であり、図において1は継手本体であり、この継手本体1に接続パイプ6を接合して管継手を設けるようにしている。継手本体1及び接続パイプ6は防食性を有する金属材料、例えばCr−Ni−Si−Cu系のステンレス鋼によって形成される。
継手本体1において、最小の内径部分が接続パイプ6の外径よりも小径になるような拡径段部2をバルジ成形等の成形手段によって形成し、継手本体1の端部側を拡径した拡径部1cの内周面1bに接続パイプ6を挿入したときにこのテーパ状の拡径段部2の後端部位を接続パイプ6の突当て部2aとすることによって接続パイプ6を係止状態で保持できるようにしている。
An embodiment of a press-type pipe joint according to the present invention will be described with reference to the drawings. The press-type pipe joint of the present invention is formed by pressing a joint body made of thin-walled stainless steel in a state where the pipe is inserted, and crimping and joining the joint body and the pipe.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state before joining of a press-type pipe joint according to the present invention. In the figure,
In the
3はOリング等の気密材5を収納するための受口部であり、この受口部3を継手本体1の拡径部1cの先端側にバルジ成形等の成形手段により断面略半環状に膨出形成している。気密材5は継手本体1に内挿する接続パイプ6の外周面6aを周面シールし、継手本体1の外周面1aを圧着したときには接続パイプ6を圧着接合できると共に、この受口部3の膨出曲面3aと継手本体1の外周面1aとの連結部位をテーパ部4を含む大きいアール面12で連結している。アール面12は、継手呼び径13〜25Suの場合、曲率半径3.0〜5.0mmが望ましい。3.0mmより小さい場合には応力集中が起こりやすく、一方5.0mmより大きい場合には、テーパ部4が少なくなることに加え、受口部3のスペースが広がってOリングが移動しやすくなり、シール性が低下するおそれがあるからである。テーパ部4は適宜の角度にて形成すればよいが、継手本体1の外周面1aに対して42〜46°が好ましく、より好ましくは略45°程度に設けるのがよい。42°より小さい場合には、受口部3のスペース3cが広がってOリングが移動しやすくなり、シール性が低下するおそれがある一方、46°より大きい場合には後述するような受口部3の傾倒が大きくなり、Oリングを過圧縮してしまうおそれがあるからである。
図3において、11は継手本体1と接続パイプ6を圧着接合する圧着部であり、この圧着部11は、継手本体1の外周面1aを断面略八角形状に圧着するように成形し、圧着部11を軸芯方向に向けて接続パイプの引抜き阻止力が構成可能な所定の長さCに形成している。長さCの寸法としては、例えば、呼び径25Suの場合においては5mm程度が望ましい。圧着時にはこの圧着部11の金属組織がオーステナイト組織となるように圧着している。
また、図6に示すように、継手本体1の端部側に形成した受口部3の端縁3bと接続した接続パイプ6の外周面6aとの間には隙間Dを形成している。
In FIG. 3,
As shown in FIG. 6, a gap D is formed between the outer
気密材5は、例えば、耐熱性ブチルゴムを材料として設けているが、エチレンプロピレンゴム(EDPM)製や、或はその他の耐熱用シール材として一般に使用される材質であってもよい。気密材5の内径は、接続パイプ6を接合する前の段階で接続パイプ6の外径より大になるように設けており、接続パイプ6の挿入時にこの接続パイプ6が気密材5に接触しないように設けている。
The
次に、前記実施形態の作用を説明する。
本発明のプレス式管継手は、継手本体1の拡径部1cの先端側に受口部3を膨出形成し、この受口部3に収納したOリング等の気密材5で接続パイプ6の外周面6aを周面シールし、この継手本体1の外周面1aを圧着してこの接続パイプ6を圧着接合し、受口部3の膨出曲面3aと継手本体1の外周面1aとの連結部位をテーパ部4を含む大きいアール面12で連結しているので、プレス部分である受口部3全体や、受口部3と継手本体1の拡径部1cとを結ぶ部分に引張残留応力を生じさせることがないばかりか、接合後には圧縮残留応力を有しているので、この圧縮残留応力の特性によって管継手の強度を向上させ、長期に亘って材料の脆化を防ぐことができる。
Next, the operation of the embodiment will be described.
The press-type pipe joint according to the present invention has a receiving
気密材5は、受口部3が押圧されたときにテーパ部4に沿って断面略くさび形状に変形するので、この気密材5が有する弾性力を利用して適度な押付け力によって好適なシールを行うことができると共に、この気密材5には強い押圧力が加わることがないため傷つき難く、耐久性にも優れている。
また、継手本体1の受口部3の端縁3bと、接続パイプ6の外周面6aとの間には隙間Dを形成しているので、端縁3bと外周面6aが接触して腐食することがない。
Since the
Moreover, since the clearance gap D is formed between the
継手本体1の外周面1aを断面略八角形状に圧着した圧着部11で継手本体1に内挿する接続パイプ6を圧着接合し、この圧着部11を軸芯方向に向けて接続パイプ6の引抜き阻止力が構成可能な所定の長さCを有するように形成しているので、断面略六角形状の場合と比較してプレス箇所をより分散させることにより圧着部11の軸芯方向への個々の変形量を小さくすることができる。このため、加工誘起マルテンサイト組織の発生を抑え、オーステナイト組織のみからなる組織を維持することができ、材料が脆化するおそれがない。更に、各圧着部11の接続パイプ6への食い込み度合の差が少なくなり、圧着部11の軸芯方向への長さを略均等にすることができる。
なお、長さCを変えることによって圧着部11を八角形状に設けたときの圧着力を調整することができ、この長さCを適切な値に設定することによって圧着部11の最小変形量によって最大の引抜き阻止力を得ることができる。
A
The crimping force when the crimping
続いて、プレス式管継手の接合方法及びプレス工具を説明する。
先ず、接続パイプ6を継手本体1内に、この接続パイプ6の端部が継手本体1の突当て部2aに当接するまで挿入する。挿入時には、前述したように継手本体1に装着された気密材5の内径、及び継手本体1の拡径部1cの内径が接続パイプ6の外径よりも大径であることから、接続パイプ6は気密材5や拡径部1cに接することなく継手本体1内に挿入することができる。これによって、気密材5は接続パイプ6の挿入によって傷つけられないことに加え、接続パイプ6とのプレス接合が不十分な場合には気密材5によるシールが不十分であることを視認することもできる。
この状態で図2、図5(a)及び図6(a)に示すように継手本体1の外周面1aをプレス工具本体20の上型7a、下型7bからなるダイス7で包囲するようにセットする。セット時には、継手本体1を下型7bに載置し、上型7aを継手本体1にプレス可能な状態にセットする。
Then, the joining method and press tool of a press-type pipe joint are demonstrated.
First, the
In this state, as shown in FIGS. 2, 5A and 6A, the outer
プレス工具本体20は、上記の状態で継手本体1と接続パイプ6をプレスして圧着接合するものであって、このプレス工具本体20のダイス7において、上型7a及び下型7bのそれぞれの押圧面7cは、継手本体1の受口部3を包囲する受口部3押圧用の凹部7dとアール面12押圧用のアール面部8、及び継手本体1の外周面1aを圧着するための断面略八角形状の圧着面9を形成しており、プレスにより上型7aと下型7bが当接した際に、押圧面7cが環状となるように構成している。
更に、アール面部8において、継手本体1の受口部3の外周側の膨出曲面3aと、外周面1aとの連結部位であるアール面12におけるテーパ部4を押圧して、受口部3をパイプ挿入口側に傾倒させるテーパ面9を凹部7dと連結した位置に形成している。
The press tool
Further, at the
プレス時において、上型7aを押圧してプレスを開始すると、図5(b)及び図6(b)のように継手本体1の外周面1aをプレス工具本体20のダイス7で包囲して、このダイス7の押圧面7cで押圧したときに、まず継手本体1のテーパ部4がダイス7のアール面部8におけるテーパ面9と接触することにより、このテーパ部4が押圧されてアール面12を支点として受口部3がパイプ挿入側に傾倒するように押圧される。
このようにダイス7が先に受口部3に当接することによって、仮に圧着部11に先に当接した場合に発生するおそれのある受口部3が浮き上がろうとする現象すなわち、受口部3が拡径し、パイプ6との隙間が広がってしまう現象を防止し、気密材5による適切なシール性を確保している。
At the time of pressing, when pressing the
In this way, the
更に押圧すると、受口部3が傾倒しながら変形することによって受口部3の膨出曲面3aがダイス7の凹部7dに接触し、このときの膨出曲面3aと凹部7dとの接触面圧は、テーパ面9とテーパ部4との接触面圧よりも小さいことから、ダイス7による押圧を継続したときに受口部3はテーパ部4側から押圧されて受口部3の傾き変形が継続されると共に、凹部7dによって受口部3が管の軸芯方向に垂直に圧縮されることがなく、受口部3はこの凹部7dに沿うようにガイドされながら傾倒していく。
変形後の受口部3付近の形状は、ダイス7のアール面部8から凹部7dにかけての形状と略相似形状に形成される。
When pressed further, the bulging curved surface 3a of the receiving
The shape in the vicinity of the receiving
更にプレスを続行すると、図5(d)及び図6(d)に示すようにダイス7の断面略八角形状の圧着面10が継手本体1の外周面1aに当接し、この圧着面10によって継手本体1が押圧されると図4に示すように圧着部11において継手本体1と接続パイプ6が圧着される。
When the pressing is further continued, as shown in FIGS. 5 (d) and 6 (d), the
継手本体1へのダイス7の押圧が完了すると、受口部3内に収納した気密材5は適正な押圧力によって接続パイプ6外周に押圧され、継手本体1の内周側と接続パイプ6の外周側を液密にシールすることができる。
また、プレス完了時には、端縁3bと接続パイプ6の外周面6aとの間に隙間Dが形成され、この隙間Dは、例えば、呼び径25Suにおいて約0.5〜0.8mmの間の範囲に設けることができるため、プレス後の隙間Dを極小に設けることができる。
When the pressing of the
Further, when the press is completed, a gap D is formed between the
このように、受口部3、とりわけ凹部7dによって形成される断面略半環形状部分は、プレスの進行過程でダイス7によって強い圧縮力を受けることがなく、また、継手本体1の端縁3bが接続パイプ6の外周に食い込まないことから、応力腐食割れの一因となる引張残留応力を発生させることのないプレス式管継手の接合方法である。
また、プレス後には圧着部11において接続パイプ6は継手本体1内面と凹凸嵌合するため、接続パイプ6を適切に接合させることができる。
As described above, the receiving
Moreover, since the
冷温水供給用の管継手の材料としては、日本水道協会規格JWWA G116−2001「水道用ステンレス鋼管継手」にも規定されているように、SUS304やSUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼が一般的であるが、これらのオーステナイト系ステンレス鋼においては、腐食環境下において引張応力が加わった場合に、特に応力腐食割れ現象が発生し易いという問題がある。また、これらを材料とした場合、特に加工時の引張応力が残存した配管や継手に、50℃以上の水道水を流した場合、液体の温度と水道水中に含まれる塩素により腐食環境が形成され、配管や継手に応力腐食割れ現象が生ずるおそれがある。 Austenitic stainless steels such as SUS304 and SUS316 are common as materials for pipe joints for supplying cold and hot water, as specified in Japan Water Works Association Standard JWWA G116-2001 “Stainless Steel Pipe Fittings for Waterworks”. However, these austenitic stainless steels have a problem that a stress corrosion cracking phenomenon is particularly likely to occur when a tensile stress is applied in a corrosive environment. In addition, when these are used as materials, especially when tap water of 50 ° C or higher is passed through pipes and joints where tensile stress during processing remains, a corrosive environment is formed by the temperature of the liquid and chlorine contained in the tap water. There is a risk of stress corrosion cracking in pipes and joints.
従って、本実施例においては、継手本体を0.04C−18.5Cr−12Ni−3Si−2Cu−0.8Mo−0.4Mn−Nの組成からなるSUS315J2を材料として成形した。SUS315J2は、銅とシリコンを含有させたことによって材料にねばりが生じ、SUS304やSUS316に比較して耐力を増大させることが可能となる。また、モリブデンとマンガンの含有割合を減少させることによって硬さを柔らかくし、材料としてある程度の弾性を持たせるようにしている。 Therefore, in this example, the joint body was formed using SUS315J2 having a composition of 0.04C-18.5Cr-12Ni-3Si-2Cu-0.8Mo-0.4Mn-N as a material. Since SUS315J2 contains copper and silicon, the material becomes sticky, and the proof stress can be increased as compared with SUS304 and SUS316. In addition, the hardness is reduced by reducing the content ratio of molybdenum and manganese so that the material has a certain degree of elasticity.
一方、比較例としての継手本体材料はSUS304とし、本発明と比較例の管継手をそれぞれのパイプ圧着部の形状・寸法を変えて、圧着部の残留応力と組織を分析すると共に、継手性能の評価試験として、接続パイプの引抜き低強力と、時期割れ、応力腐食割れの評価試験を行なった。この結果を表1及び表2に示す。なお、評価試験に用いた継手の呼び径は何れも25Suである。 On the other hand, the joint body material as a comparative example is SUS304, and the pipe joints of the present invention and the comparative example are changed in the shape and size of each pipe crimping part, and the residual stress and structure of the crimping part are analyzed, and the joint performance of As an evaluation test, an evaluation test of the pulling low strength of the connection pipe, the time cracking, and the stress corrosion cracking was performed. The results are shown in Tables 1 and 2. The nominal diameter of the joint used in the evaluation test is 25Su.
表1の結果によると、本発明におけるプレス式管継手の場合には、形状面の工夫に加え、SUS315J2という材料を用いたことにより残留応力は全て圧縮残留応力となった。従って、全ての供試品が応力腐食割れを生ずることのない管継手であることが確認された。
パイプ圧着部の辺部形状が円弧の供試品(No.1及び2)、及び六角で辺部が直線であり且つ圧着部の長さCが3mmの供試品(No.3)は、パイプ圧着部において若干のマルテンサイト組織が確認されたが、引抜き抵抗力は約4500Nを確保することができた。また、圧着部が断面略六角形状で辺部が直線であり、且つ圧着部の長さCが5mmである供試品(No.4)は、パイプ圧着部は全てオーステナイト組織となり、接続パイプの引抜き抵抗力もNo.1〜3の供試品に比べて約1.2倍に向上した。更に、圧着部が断面略八角形状で辺部が直線の供試品(No.5〜6)はパイプ圧着部が全てオーステナイト組織であり、接続パイプの引抜き抵抗力が、No.1〜3の供試品に比べて約1.5倍に向上した。
According to the results of Table 1, in the case of the press-type pipe joint according to the present invention, all of the residual stress became a compressive residual stress by using a material called SUS315J2 in addition to the device of the shape surface. Therefore, it was confirmed that all the specimens were pipe joints that did not cause stress corrosion cracking.
The specimen (No. 1 and 2) in which the side shape of the pipe crimping part is an arc, and the specimen (No. 3) in which the hexagonal side part is a straight line and the length C of the crimping part is 3 mm, Although a slight martensite structure was confirmed in the pipe crimping portion, the pulling resistance was able to ensure about 4500N. In addition, in the specimen (No. 4) in which the crimping part has a substantially hexagonal cross section and the side part is a straight line and the length C of the crimping part is 5 mm, the pipe crimping part has an austenite structure, and the connection pipe The pulling resistance is also No. It improved about 1.2 times compared with the test sample of 1-3. Further, in the specimens (Nos. 5 to 6) in which the crimping part has a substantially octagonal cross section and the side part is straight, the pipe crimping part has an austenite structure, and the pulling resistance of the connecting pipe is No. It improved about 1.5 times compared with the test sample of 1-3.
表2の結果によると、比較例であるNo.7〜12の全ての供試品において、パイプ圧着部に引張残留応力が確認され、応力腐食割れを生じた。また、全ての供試品において、マルテンサイト組織が確認され、これに伴って引抜き抵抗力も安定しないものとなった。
According to the result of Table 2, No. which is a comparative example. In all the
本発明は、給水、給湯や冷温水に適用されるステンレス鋼配管を接続するためのプレス式継手に好適であり、カシメ専用工具を用いて接合することによって簡単に且つ迅速・確実にステンレス鋼配管を接合可能なソケット、エルボ、ティー、レデューサー等の各種の継手に応用することができる。 The present invention is suitable for a press-type joint for connecting stainless steel pipes applied to water supply, hot water supply and cold / hot water, and can be easily, quickly and reliably joined by using a caulking dedicated tool. Can be applied to various joints such as sockets, elbows, tees, reducers, etc.
1 継手本体
1a 外周面
1c 拡径部
2a 突当て部
3 受口部
3a 膨出曲面
3b 端縁
4 テーパ部
5 気密材
6 接続パイプ
6a 外周面
7 ダイス
7c 押圧面
7d 凹部
8 アール面部
9 テーパ面
10 圧着面
11 圧着部
12 アール面
20 プレス工具本体
C 長さ
D 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (13)
The press tool for joining a press-type pipe joint according to claim 12, wherein a taper surface is formed at a position of a die pressing surface connected to the concave portion of the die.
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