JP2016068088A - Method for manufacturing metal tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属管の製造方法に関する。さらに詳しくは、金属管の管端部をアップセット加工する金属管の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal tube. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a metal tube in which a pipe end portion of the metal tube is upset processed.
油井管に代表される金属管同士を接続する場合、たとえば、金属管端にねじ部が形成される。この場合、ねじ部を有する継手を介して金属管同士が接続されたり、金属管の管端同士がねじ部により接続されたりする。金属管の管端部にねじ部を形成する場合、ねじ部の強度を高めるために、管端部の肉厚を、他の金属管部分の肉厚よりも厚くする。 When connecting metal pipes represented by oil well pipes, for example, a threaded portion is formed at the end of the metal pipe. In this case, the metal tubes are connected to each other through a joint having a threaded portion, or the tube ends of the metal tube are connected to each other by the threaded portion. When forming a thread part in the pipe end part of a metal tube, in order to raise the intensity of a thread part, the thickness of a pipe end part is made thicker than the thickness of other metal pipe parts.
アップセット加工は、金属管の管端部を増肉する。アップセット加工では、加熱された管端部を有する金属管をダイスに挿入した後、マンドレルバーを用いて管端部を据込鍛造する。 The upset process increases the thickness of the end of the metal tube. In the upset process, a metal tube having a heated tube end is inserted into a die, and then the tube end is upset and forged using a mandrel bar.
アップセット加工では、据込鍛造により管端部が変形しながら増肉する。このとき、管端部が均一に変形せずに、管端部の内面に凹みが発生する場合がある。このような凹みをアンダーフィルという。金属管の変形抵抗が高い場合(たとえば、金属管が高合金である場合又はアップセット加工時の金属管の加熱温度に制約がある場合等)は特に、アンダーフィルが発生しやすい。 In the upset process, the pipe end is deformed by upsetting forging to increase the thickness. At this time, the tube end portion may not be uniformly deformed, and a dent may occur on the inner surface of the tube end portion. Such a dent is called underfill. When the deformation resistance of the metal tube is high (for example, when the metal tube is a high alloy or when the heating temperature of the metal tube during upset processing is limited), underfill is likely to occur.
アップセット加工におけるアンダーフィルの発生を抑制する方法が特開平8−10889号公報(特許文献1)に開示されている。特許文献1に開示された製造方法では、管端部における中央部を最高温度とし、中央部から両側に向かうに従って低温となるような温度分布で管端部を加熱した後、アップセット加工する。この場合、管端では変形抵抗が大きく、中央部では変形抵抗が小さい。そのため、増肉が軸方向に均一に起こる、と特許文献1には記載されている。
A method for suppressing the occurrence of underfill in upset processing is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-10889 (Patent Document 1). In the manufacturing method disclosed in
しかしながら、変形抵抗の高い金属管に対してアップセット加工を実施する場合、特許文献1の方法を適用しても、依然としてアンダーフィルが発生する場合がある。
However, when upset processing is performed on a metal tube having high deformation resistance, underfill may still occur even when the method of
本発明の目的は、金属管にアンダーフィルが発生するのを抑制できる金属管の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of a metal pipe | tube which can suppress that an underfill generate | occur | produces in a metal pipe | tube.
本発明の実施形態による金属管の製造方法は、加熱工程を1回以上と、アップセット加工工程を複数回備える。加熱工程では、金属管の管端部を加熱する。アップセット加工工程では、加熱された管端部をマンドレルバー及びダイスを用いてアップセット加工する。2回目以降のアップセット加工工程で用いられるマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角は、その1つ前のアップセット加工工程で用いられるマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角より大きい。 The manufacturing method of the metal tube by embodiment of this invention is equipped with a heating process once or more and an upset process process in multiple times. In the heating step, the tube end of the metal tube is heated. In the upset process, the heated tube end is upset using a mandrel bar and a die. The taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in the second and subsequent upset processing steps is larger than the taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in the preceding upset processing step.
本発明による金属管の製造方法は、金属管のアンダーフィルを抑制することができる。 The metal pipe manufacturing method according to the present invention can suppress underfill of the metal pipe.
本実施形態による金属管の製造方法は、加熱工程を1回以上と、アップセット加工工程を複数回備える。加熱工程では、金属管の管端部を加熱する。アップセット加工工程では、加熱された管端部をマンドレルバー及びダイスを用いてアップセット加工する。2回目以降のアップセット加工工程で用いられるマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角は、その1つ前のアップセット加工工程で用いられるマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角より大きい。 The manufacturing method of the metal tube by this embodiment is provided with a heating process once or more and an upset process process in multiple times. In the heating step, the tube end of the metal tube is heated. In the upset process, the heated tube end is upset using a mandrel bar and a die. The taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in the second and subsequent upset processing steps is larger than the taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in the preceding upset processing step.
上述のとおり、n回目以降のアップセット加工工程で用いられるマンドレルバー(nは2以上の自然数である。以下、n回目のアップセット加工工程で用いるマンドレルバーを「第nマンドレルバー」という。)の外テーパ部のテーパ角は、その1つ前の[n−1]回目のアップセット加工工程で用いられる第[n−1]マンドレルバーの外テーパ部よりも大きい。そのため、n回目のアップセット加工工程では、第nマンドレルバーの外テーパ部の外面と金属管の管端部の内面との間に隙間ができる。この隙間が、再度セットアップ加工時に管端部が変形して移動するための(メタルフローが生じるための)スペースとなる。そのためn回目のアップセット加工時にメタルフローが生じやすく、第nマンドレルバーを押し込みやすくなる。その結果、アンダーフィルの発生が抑制される。 As described above, the mandrel bar used in the nth and subsequent upset processing steps (n is a natural number of 2 or more. Hereinafter, the mandrel bar used in the nth upset processing step is referred to as an “nth mandrel bar”). The taper angle of the outer taper portion is larger than the outer taper portion of the [n-1] th mandrel bar used in the previous [n-1] -th upset machining step. Therefore, in the n-th upset processing step, a gap is formed between the outer surface of the outer tapered portion of the nth mandrel bar and the inner surface of the tube end portion of the metal tube. This gap becomes a space (for generating a metal flow) for the tube end portion to be deformed and moved again during the setup process. Therefore, a metal flow is likely to occur during the n-th upset process, and the nth mandrel bar is easily pushed. As a result, the occurrence of underfill is suppressed.
好ましくは、加熱工程及びアップセット加工工程は、交互に2回行う。1回目のアップセット加工工程で用いられるマンドレルバー(第1マンドレルバー)の外テーパ部のテーパ角は、0.3〜0.5度である。2回目のアップセット加工工程で用いられるマンドレルバー(第2マンドレルバー)の外テーパ部のテーパ角は0.5〜0.7度である。 Preferably, the heating step and the upset processing step are alternately performed twice. The taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar (first mandrel bar) used in the first upset processing step is 0.3 to 0.5 degrees. The taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar (second mandrel bar) used in the second upset processing step is 0.5 to 0.7 degrees.
好ましくは、ダイスは、後端から前端に向かって順に、後端ベアリング部、第1内テーパ部、第2内テーパ部、及び、前端ベアリング部を備える。第2内テーパ部は、第1内テーパ部よりも小さいテーパ角と、63.5〜127mmの軸方向長さとを有する。 Preferably, the die includes a rear end bearing portion, a first inner tapered portion, a second inner tapered portion, and a front end bearing portion in order from the rear end toward the front end. The second inner taper portion has a smaller taper angle than the first inner taper portion and an axial length of 63.5 to 127 mm.
好ましくは、2回目以降のアップセット加工工程で用いられるダイスの第2内テーパ部の軸方向長さは、その1つ前のアップセット加工工程で用いられるダイスの第2内テーパ部よりも長い。 Preferably, the axial length of the second inner tapered portion of the die used in the second and subsequent upset machining steps is longer than the second inner tapered portion of the die used in the preceding upset machining step. .
n回目のアップセット加工工程で用いるダイスを「第nダイス」という。上述のとおり、第nダイスの第2内テーパ部の軸方向長さは、その1つ前の[n−1]回目のアップセット加工工程で用いられる第[n−1]ダイスの第2内テーパ部よりも長い。この場合、n回目のアップセット加工時において、第nダイスの第2内テーパ部の内面と、金属管の管端部の外面との間に隙間ができる。この隙間により、再度のアップセット加工時において、メタルフローが生じやすくなる。そのため、第nマンドレルバーをさらに押し込みやすくなり、アンダーフィルの発生がさらに抑制される。 A die used in the n-th upset processing step is referred to as an “nth die”. As described above, the axial length of the second inner tapered portion of the n-th die is the second inside of the [n−1] -th die used in the previous [n−1] -th upset machining step. Longer than the taper. In this case, a gap is formed between the inner surface of the second inner tapered portion of the nth die and the outer surface of the tube end portion of the metal tube during the n-th upset processing. Due to this gap, metal flow is likely to occur during upset processing again. Therefore, it becomes easier to push in the nth mandrel bar, and the occurrence of underfill is further suppressed.
本実施形態による金属管の製造方法は、金属管が、質量%で、Crを11〜19%含有するマルテンサイト系ステンレス鋼管である場合に、特に有効である。一般に、加熱温度が高いほど、合金鋼の変形抵抗は小さくなって加工しやすくなる。しかしながら、このようなステンレス鋼管は、変形抵抗の大きな高合金であるにもかかわらず、δフェライト相の発生を避ける必要から、アップセット加工時の加熱温度を高温にすることができない。このような加工が難しい鋼管において、本実施形態の製造方法は特に有用である。 The method for producing a metal tube according to the present embodiment is particularly effective when the metal tube is a martensitic stainless steel tube containing 11 to 19% by mass and Cr. Generally, the higher the heating temperature, the smaller the deformation resistance of the alloy steel and the easier it is to process. However, even though such a stainless steel pipe is a high alloy having a large deformation resistance, the heating temperature at the time of upset processing cannot be increased because it is necessary to avoid the generation of the δ ferrite phase. The manufacturing method of this embodiment is particularly useful for such steel pipes that are difficult to process.
以下、図面を参照して、本実施形態の金属管の製造方法について詳述する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, with reference to drawings, the manufacturing method of the metal tube of this embodiment is explained in full detail. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[第1の実施の形態]
[製造装置]
図1は、本実施形態の金属管の製造方法で用いる熱間据込鍛造装置(アップセッタ)1の概略図である。図1を参照して、アップセッタ1は、マンドレルバー2と、ダイス3と、グリップ5とを備える。
[First Embodiment]
[manufacturing device]
FIG. 1 is a schematic view of a hot upset forging device (upsetter) 1 used in the method of manufacturing a metal tube according to the present embodiment. With reference to FIG. 1, the
図示しない加熱炉で加熱された金属管4は、ダイス3に挿入される。金属管4の管端部のうち、前端の管端部は、グリップ5により把持され、固定される。金属管4の後端の管端部41に、マンドレルバー2が挿入され、据込鍛造が実施される。
The
[ダイス]
図2はダイス3の断面図である。図2を参照して、ダイス3は、金属管4が挿入される後端から前端に向かって順に、後端ベアリング部31、第1内テーパ部32、第2内テーパ部33、及び、前端ベアリング部34を備える。
[dice]
FIG. 2 is a sectional view of the
後端ベアリング部31は、ダイス3の後端側(つまり、金属管4が挿入される側)に配置される。後端ベアリング部31の内径は一定である。つまり、後端ベアリング部31は円筒状の内面を有する。
The rear
第1内テーパ部32は、後端ベアリング部31の前端に隣接して配置され、後端ベアリング部31となめらかにつながる。第1内テーパ部32はテーパ形状の内面を有する。第1内テーパ部32の内径は、ダイス3の後端から前端に向かって小さくなる。
The first inner tapered
第2内テーパ部33は、第1内テーパ部32の前端に隣接して配置され、第1内テーパ部となめらかにつながる。第2内テーパ部33はテーパ形状の内面を有し、その内径は、ダイス3の後端から前端に向かって小さくなる。第2内テーパ部33のテーパ角A33(°)は、第1内テーパ部32のテーパ角A32よりも小さい。
The second
前端ベアリング部34は、第2内テーパ部の前端に隣接して配置され、第2内テーパ部33となめらかにつながる。前端ベアリング部34の内径は一定であり、後端ベアリングの内径よりも小さい。前端ベアリング部34も、後端ベアリング部31と同様に、円筒状の内面を有する。
The front
[マンドレルバー]
図3は、図1中のマンドレルバー2の側面図である。図3を参照して、マンドレルバー2は、後端から先端に向かって順に、ショルダ部21、外テーパ部22、及び、先端部23を備える。
[Mandrel bar]
FIG. 3 is a side view of the
ショルダ部21は、円筒状の外面211と、ショルダ部21の前面であるショルダ212とを含む。ショルダ部21は、ショルダ212を金属管4の管端部41の後端面に接触させ、管端部41を前方に押し込む。
The
外テーパ部22は、ショルダ部21の前面に配置される。外テーパ部22は、テーパ角A22(°)のテーパ形状を有する。外テーパ部22の外径は、マンドレルバー2の後端から前端に向かって小さくなる。外テーパ部22の後端外径は、ショルダ部21の外径よりも小さい。そのため、ショルダ部21の前面と外テーパ部との接続部では、段差(ショルダ212)が形成される。
The outer tapered
先端部23は、外テーパ部22の前端に隣接され、外テーパ部22となめらかにつながる。先端部23は、外テーパ部22のテーパ角A22と同じ、又はテーパ角A22よりも大きいテーパ角を有する。先端部23の先端面は丸みを帯びている。先端部23はなくてもよい。
The
[製造方法]
上述のアップセッタ1を利用した本実施形態の金属管の製造方法は、次のとおりである。なお、以下では、図4に示される加熱工程とアップセット工程とを交互に2回行う場合(2ヒート2ショットプロセス)について詳しく説明する。他の実施形態については適宜補足的に説明する。
[Production method]
The manufacturing method of the metal tube of this embodiment using the above-mentioned
図4は、本実施形態の製造方法のフロー図である。図4を参照して、本実施形態の金属管の製造方法は、金属管4の管端部41を加熱する工程(S1)と、管端部41に対してアップセット加工を実施する工程(S2)と、アップセット加工後の管端部41を再加熱する工程(S3)と、再加熱された管端部41に対して、再度、アップセット加工を実施する工程(S4)とを備える。以下、各工程について詳述する。
FIG. 4 is a flowchart of the manufacturing method of the present embodiment. With reference to FIG. 4, the manufacturing method of the metal tube of this embodiment WHEREIN: The process (S1) of heating the
[加熱工程:S1]
初めに、金属管4の後端の管端部41を加熱する(S1)。たとえば、図示しない高周波誘導加熱炉を用いて、管端部41を加熱する。
[Heating step: S1]
First, the
加熱温度は、金属管4の鋼種、及び、サイズ(肉厚等)に応じて適宜設定される。たとえば、金属管4が質量%で、11〜19%のCrを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼である場合、高合金でもあることから変形抵抗の観点からはできるだけ加熱温度を上げたい。しかしながら、加熱温度が高すぎるとδフェライト相が生成しやすい。
The heating temperature is appropriately set according to the steel type and size (wall thickness, etc.) of the
例えば、質量%で、C:0.03%以下、Si:0.50%以下、Mn:1.00%以下、Ni:4.0〜6.0%、Cr:11.0〜14.0%、Mo:0〜2.0%を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼(前述の成分のほか、製品性能上許容される含有量の添加元素又は不純物を含んでいてもよい)である場合、加熱温度が約1250℃を超えると、急激にδフェライト相が生成される。したがって、このような化学組成を有する鋼では、加熱温度は1150℃〜1250℃、より好ましくは1200℃〜1250℃とする。ただし、本実施形態の金属管は、上記化学組成を有する鋼に限定されない。 For example, in mass%, C: 0.03% or less, Si: 0.50% or less, Mn: 1.00% or less, Ni: 4.0-6.0%, Cr: 11.0-14.0 %, Mo: Martensitic stainless steel containing 0 to 2.0% (in addition to the above-mentioned components, it may contain additional elements or impurities that are acceptable in terms of product performance), heating When the temperature exceeds about 1250 ° C., a δ ferrite phase is rapidly formed. Therefore, in the steel having such a chemical composition, the heating temperature is set to 1150 ° C to 1250 ° C, more preferably 1200 ° C to 1250 ° C. However, the metal tube of this embodiment is not limited to steel having the above chemical composition.
[アップセット加工工程:S2]
加熱後、マンドレルバー2と、ダイス3とを用いて、金属管4の管端部41に対してアップセット加工を実施する。具体的には、図示しない周知の搬送装置により、金属管4をアップセッタ1に搬送する。図1に示すように、金属管4をダイス3に通して、金属管4の先端の管端部をグリップ5で把持して固定する。
[Upset machining process: S2]
After heating, an upset process is performed on the
固定後、マンドレルバー2の軸芯を、金属管4の軸芯に合わせる。その後、マンドレルバー2を、管端部41の後端から金属管4の前端に向かって、軸方向に押し込む。このとき、マンドレルバー2の外テーパ部22が管端部41に挿入される。そして、マンドレルバー2のショルダ部21のショルダ212が管端部41の後端面と接触して、管端部41を前方に押す。
After fixing, the axis of the
図5は、アップセット加工時の金属管4及びダイス3の断面図である。図5を参照して、マンドレルバー2のテーパ部22が金属管4内に挿入され、ショルダ部21が管端部4を前方に押す。これにより、管端部41の肉厚が、金属管の径方向外側に向かって増加する。このときさらに、テーパ部22の外面は、管端部41の内面に接触する。その結果、管端部41の内面は、後端から前端に向かって内径が小さくなるテーパ形状となる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
本実施形態では、マンドレルバー2が、テーパ形状を有する外テーパ部22を有する。そのため、マンドレルバー2を管端部41に押し込みやすい。
In the present embodiment, the
なお、管端部41の外面は、ダイス3の第1内テーパ部32及び第2内テーパ部33により、2段階のテーパ形状を有する。
Note that the outer surface of the
ステップS2のアップセット加工では、管端部41の肉厚の最終増肉量の半分以上増肉するのが好ましい。この場合、ステップS4での2回目のアップセット加工時の増肉量が低減されるため、アンダーフィルがより発生しにくくなる。
In the upset process of step S2, it is preferable to increase the thickness by more than half of the final thickness increase of the thickness of the
[2回目の加熱工程:S3]
ステップS2でのアップセット加工後、金属管4の管端部41を加熱する。アップセット加工により、管端部41の温度は低下している。ステップS4の再度のアップセット加工を実施するために、管端部41を再度加熱する。加熱温度はたとえば、ステップS1の加熱工程と同じにする。
[Second heating step: S3]
After the upset processing in step S2, the
[2回目のアップセット加工工程:S4]
ステップS3の加熱後、金属管4の管端部41に対して、再度、アップセット加工を実施する(S4)。
[Second upset processing step: S4]
After the heating in step S3, upsetting is performed again on the
図6に示すとおり、ステップS4のアップセット加工では、ステップS2のアップセット加工と比較して、マンドレルバー2に代えてマンドレルバー20を使用し、ダイス3に代えてダイス30を使用する。
As shown in FIG. 6, in the upset process of step S <b> 4, the
図2を参照して、ダイス30は、ダイス3と同様に、ダイス30の後端から前端に向かって順に、後端ベアリング部31、第1内テーパ部32、第2内テーパ部33、及び、前端ベアリング部34を備える。図6を参照して、ダイス30の後端ベアリング部31の内径は、ダイス3の後端ベアリング部の内径よりも大きい。ダイス30の第1及び第2内テーパ部32,33の内径も、ダイス3の第1及び第2内テーパ部32,33の内径よりも大きい。ダイス3に代えてダイス30を用いることにより、金属管4の管端部41をさらに増肉することができる。
Referring to FIG. 2, as in the case of the
図3及び図6を参照して、マンドレルバー20も、マンドレルバー2と同様に、マンドレルバー20の後端から前端に向かって順に、ショルダ部21、外テーパ部22、及び、先端部23を備える。
3 and 6, the
しかしながら、マンドレルバー20の外テーパ部22のテーパ角A22(°)は、マンドレルバー2の外テーパ部22のテーパ角A22よりも大きい。さらに、マンドレルバー20の外テーパ部22の前端の外径(以下、前端外径という)D22は、マンドレルバー2の外テーパ部22の前端外径D22よりも小さい。2回目のアップセット加工工程(S4)において、マンドレルバー2に代えて、マンドレルバー20を使用することにより、アンダーフィルの発生が抑制される。以下、この点について詳述する。
However, the taper angle A22 (°) of the
[アンダーフィル抑制メカニズム]
図6に示すとおり、マンドレルバー20の外テーパ部22を管端部41に挿入し、ショルダ部21を管端部41の後端に押し当てる。このとき、管端部41が据込鍛造され、管端部41の肉厚が増肉する。
[Underfill suppression mechanism]
As shown in FIG. 6, the outer tapered
上述のとおりマンドレルバー20の外テーパ部22のテーパ角A22は、マンドレルバー2よりも大きく、かつ、マンドレルバー20の外テーパ部22の前端外径D22は、マンドレルバー2よりも小さい。
As described above, the taper angle A22 of the
ステップS2でのアップセット加工により、金属管4の管端部41の内径は、マンドレルバー2の外テーパ部22の外径と同じになっている。そのため、図7に示すとおり、再度のアップセット加工において、管端部41の内面と、マンドレルバー20の外テーパ部22との間には、隙間SP1が形成される。
By the upset process in step S <b> 2, the inner diameter of the
仮に、隙間SP1が形成されない場合、つまり、マンドレルバー20の外テーパ部22の外面が、管端部41の内面と接触する場合、マンドレルバー20をさらに押し込もうとしても、外テーパ部22と管端部41との接触抵抗が大きいため、マンドレルバー20が前進しない。この場合、マンドレルバー20による押し込みが不足する。そのため、管端部41にアンダーフィルが形成される。
If the gap SP1 is not formed, that is, if the outer surface of the outer tapered
しかしながら、本実施形態では、上述のとおり、隙間SP1が形成される。そのため、マンドレルバー20の外テーパ部22の外面は、管端部41の内面と接触しにくい。したがって、マンドレルバー20を押し込みやすい。隙間SP1によりマンドレルバー20をさらに前進させれば、ショルダ部21により管端部41がより増肉される。この場合、メタルフローにより、隙間SP1にも金属部分(肉)が流れ込む。その結果、アンダーフィルの発生が抑制されつつ、所望の増肉も達成できる。
However, in this embodiment, the gap SP1 is formed as described above. Therefore, the outer surface of the outer tapered
以上のとおり、本実施の形態では、2回目のアップセット加工(S4)において、マンドレルバー2に代えて、マンドレルバー20を用いる。マンドレルバー20の外テーパ部22のテーパ角はマンドレルバー2よりも大きく、かつ、マンドレルバー20の外テーパ部22の前端外径D22は、マンドレルバー2よりも小さい。そのため、再度のアップセット加工(S4)時において、マンドレルバー20の外テーパ部22の外面と、管端部41の内面との間には隙間SP1が形成される。そのため、マンドレルバー20の押し込み不足は解消され、アンダーフィルの発生が抑制される。
As described above, in the present embodiment, the
好ましくは、マンドレルバー2の外テーパ部22のテーパ角は、0.3〜0.5°であり、マンドレルバー20の外テーパ部22のテーパ角は0.5〜0.7°である。より好ましくは0.55〜0.65°である。
Preferably, the taper angle of the outer tapered
さらに、好ましくは、ダイス3及びダイス30の第2内テーパ部33の軸方向距離L33(図2参照)は、63.5〜127mmである。このような構造のダイスを用いることで、アンダーフィルの発生がさらに抑制しやすくなる。
Furthermore, preferably, the axial distance L33 (see FIG. 2) of the second inner tapered
[第2実施形態]
上述の実施の形態では、ステップS4でのアップセット加工において、マンドレルバー2に代えて、マンドレルバー20を使用した。ステップS4において、下記の形状のダイス30を使用すれば、アンダーフィルの発生をさらに低減することができる。以下、第2の実施の形態について詳述する。
[Second Embodiment]
In the above-described embodiment, the
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と比較して、ステップS4での再度のアップセット加工において、次に説明する形状のダイス30を使用する。 In the second embodiment, as compared with the first embodiment, the die 30 having the shape described below is used in the upsetting process in step S4 again.
図2を参照して、第2の実施の形態におけるダイス30は、ダイス3と同様に、ダイス30の後端から前端に向かって順に、後端ベアリング部31、第1内テーパ部32、第2内テーパ部33、及び、前端ベアリング部34を備える。
Referring to FIG. 2, the die 30 in the second embodiment is similar to the
ダイス30の第2内テーパ部33の軸方向距離L33は、ダイス3の第2内テーパ部33の軸方向距離L33よりも長い。ダイス30及びダイス3の前端ベアリング34の内径は同じである。そのため、ダイス30の第2内テーパ部33のテーパ角A33は、ダイス3のテーパ角A33よりも小さくなる。
The axial distance L33 of the second inner tapered
第2の実施形態では、上述の形状のダイス30を用いて、ステップS4のアップセット加工を実施する。その他の工程(S1〜S3)は、第1の実施の形態と同じである。上記形状のダイス30を用いることにより、ステップS4でのアップセット加工において、アンダーフィルの発生をさらに抑制しやすくなる。以下、この点について詳述する。
In 2nd Embodiment, the upset process of step S4 is implemented using the die | dye 30 of the above-mentioned shape. Other steps (S1 to S3) are the same as those in the first embodiment. By using the
[アンダーフィル発生の抑制メカニズム]
上述のとおり、本実施形態では、ダイス30の第2内テーパ部33の軸方向距離が、ダイス3よりも長い。より具体的には、図8に示すとおり、ダイス30の第2内テーパ部33の軸方向距離L3330が、ダイス3の第2内テーパ部33の軸方向距離L333よりも大きい。そのため、ステップS4の再度のアップセット加工時において、ダイス30と管端部41との間に隙間SP2が形成される。そのため、マンドレルバー20による管端部41の据込鍛造時において、管端部41のメタルフローが容易に行われる。そのため、変形抵抗の高い金属からなる金属管4をアップセット加工する場合であっても、管端部41が変形しやすく、マンドレルバー20を押し込みやすくなる。そのため、アンダーフィルの発生を抑制しやすくなる。
[Suppression mechanism of underfill]
As described above, in the present embodiment, the axial distance of the second inner tapered
以上のとおり、第2の実施の形態では、ステップS4において使用するダイス30の第2内テーパ部33の軸方向長さL33を、ダイス3よりも長くする。この場合、ダイス30の第2内テーパ部33のテーパ角は、ダイス3の場合よりも小さくなる。そのため、アップセット加工時において、隙間SP2が形成される。隙間SP2により、マンドレルバー20をより容易に押し込み易くなり、その結果、アンダーフィルの発生をさらに抑制しやすくなる。
As described above, in the second embodiment, the axial length L33 of the second inner tapered
本発明の他の実施形態について説明する。 Another embodiment of the present invention will be described.
前述の実施形態(2ヒート2ショットプロセス)では加熱工程とアップセット加工工程を交互に2回繰り返すのに対し、これらを3回以上繰り返してもよい(例えば3ヒート3ショットプロセス)。 In the above-described embodiment (2-heat 2-shot process), the heating step and the upset processing step are alternately repeated twice, but these may be repeated three times or more (for example, a 3-heat 3-shot process).
前述の2ヒート2ショットプロセスでは、1回の加熱工程につき1回のアップセット加工を行う。これに対し、1回の加熱工程で加熱された管端部の温度が下がらない間に形状の異なるマンドレルバーで複数回アップセット加工してもよい(たとえば1ヒート2ショットプロセス)。この場合、たとえば、異なる形状のマンドレルバーを取り付けたアップセッッタを近接して複数台並べた装置を用いて、加熱工程で加熱された管端部の温度が下がりきらない間に、金属管を移動させながら順次アップセット加工する。 In the above-described two-heat two-shot process, one upset process is performed for one heating process. On the other hand, upset processing may be performed a plurality of times with mandrel bars having different shapes while the temperature of the tube end heated in one heating step does not drop (for example, one heat two shot process). In this case, for example, using a device in which a plurality of upsetters with mandrel bars of different shapes are arranged close to each other, the metal tube is moved while the temperature at the end of the tube heated in the heating process does not fall sufficiently. While upset processing.
表1に示す製造条件に基づいて管端部をアップセット加工した金属管を製造した。製造された金属管のアンダーフィルの有無を調査した。 Based on the manufacturing conditions shown in Table 1, a metal tube whose tube end was upset was manufactured. The manufactured metal tube was examined for underfill.
表1を参照して、ステップS2及びS4で使用するダイスの第2内テーパ部の軸方向長さは、比較例では50mmとし、本発明例では100mmとした。なお、ステップS2及びS4で使用するダイスの第1内テーパ部の軸方向長さは、本発明例、比較例ともに、50mmとした。 Referring to Table 1, the axial length of the second inner tapered portion of the die used in steps S2 and S4 was 50 mm in the comparative example and 100 mm in the present invention example. In addition, the axial direction length of the 1st inner taper part of the die | dye used by step S2 and S4 was 50 mm in both this invention example and the comparative example.
さらに、比較例では、ステップS2で使用するマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角を、ステップS4で使用するマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角と同じとした。一方、本発明例では、ステップS4で使用するマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角を、ステップS2で使用するマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角よりも大きくした。 Furthermore, in the comparative example, the taper angle of the outer tapered portion of the mandrel bar used in step S2 is the same as the taper angle of the outer tapered portion of the mandrel bar used in step S4. On the other hand, in the present invention example, the taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in step S4 is made larger than the taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in step S2.
なお、本発明例では、ステップS4で使用するマンドレルバーの外テーパ部の前端外径は、ステップS2で使用するマンドレルバーの外テーパ部の前端外径よりも小さかった。 In the present invention example, the front end outer diameter of the outer tapered portion of the mandrel bar used in step S4 was smaller than the front end outer diameter of the outer tapered portion of the mandrel bar used in step S2.
本実施例で用いた金属管の化学組成は、質量%で、C:0.009%、Si:0.25%、Mn:0.43%、P:0.013%、S:0.001%、Cu:0.18%、Cr:11.8%、Ni:5.4%、Mo:1.9%、Ti:0.10%、Sol.Al:0.035%、N:0.007%を含有し、残部は、Fe及び不純物であった。金属管の外径は、114.3mmであった。肉厚は、14.22mmであった。ステップS1及びステップS3では、金属管の端部から150mmの長さの領域が、1250℃となるよう加熱した。 The chemical composition of the metal tube used in this example is mass%, C: 0.009%, Si: 0.25%, Mn: 0.43%, P: 0.013%, S: 0.001. %, Cu: 0.18%, Cr: 11.8%, Ni: 5.4%, Mo: 1.9%, Ti: 0.10%, Sol. Al: 0.035%, N: 0.007% was contained, and the balance was Fe and impurities. The outer diameter of the metal tube was 114.3 mm. The wall thickness was 14.22 mm. In step S1 and step S3, a region having a length of 150 mm from the end of the metal tube was heated to 1250 ° C.
ステップS2及びS4でアップセット加工する金属管の管端部の総増肉量は、6.75mmとした。最終形状のアップセット長さは、60mmとした。 The total thickness increase of the pipe end of the metal pipe to be upset in steps S2 and S4 was 6.75 mm. The final shape upset length was 60 mm.
ステップS4を完了した金属管の管端において、アップセット加工部を、縦断面がわかるように切断し、アンダーフィルの深さと幅を測定した。最大深さが1mm未満の場合はアンダーフィル「発生なし」、1mm以上の場合はアンダーフィル「発生」と評価した。 At the pipe end of the metal pipe for which Step S4 was completed, the upset processed part was cut so that the longitudinal section could be seen, and the depth and width of the underfill were measured. When the maximum depth was less than 1 mm, the underfill was “not generated”, and when it was 1 mm or more, the underfill was “occurred”.
[試験結果]
本発明例では、アンダーフィルが観察されなかった。上述のとおり、ステップS4でのマンドレルバーの外テーパ部のテーパ角がステップS2でのマンドレルバーよりも大きく、かつ、ステップS4での外テーパ部の前端外径がステップS2よりも小さかった。また、ダイスの内テーパ部の長さも適切であった。そのため、ステップS4の2回目のアップセット加工工程において、管端部とマンドレルバー及びダイスの間に適度な隙間が形成され、アンダーフィルの発生が抑制されたと考えられる。一方、比較例では、アンダーフィルが観察された。
[Test results]
In the example of the present invention, no underfill was observed. As described above, the taper angle of the outer tapered portion of the mandrel bar in step S4 is larger than that of the mandrel bar in step S2, and the front end outer diameter of the outer tapered portion in step S4 is smaller than that of step S2. Also, the length of the inner taper portion of the die was appropriate. Therefore, in the second upset processing step of Step S4, it is considered that an appropriate gap is formed between the tube end portion, the mandrel bar and the die, and the occurrence of underfill is suppressed. On the other hand, underfill was observed in the comparative example.
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.
1 アップセッタ
2,20 マンドレルバー
21 ショルダ
22 外テーパ部
3,30 ダイス
31 後端ベアリング部
32 第1内テーパ部
33 第2内テーパ部
34 前端ベアリング部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
加熱された前記管端部をマンドレルバー及びダイスを用いてアップセット加工するアップセット加工工程を複数回備え、
2回目以降の前記アップセット加工工程で用いられる前記マンドレルバーの外テーパ部のテーパ角は、その1つ前のアップセット加工工程で用いられる前記マンドレルバーの前記外テーパ部のテーパ角より大きい、金属管の製造方法。 One or more heating steps for heating the tube end of the metal tube,
A plurality of upset processing steps for upsetting the heated tube end using a mandrel bar and a die,
The taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in the second and subsequent upset processing steps is larger than the taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in the previous upset processing step, A method of manufacturing a metal tube.
前記加熱工程及び前記アップセット加工工程を、
交互に2回行い、
1回目の前記アップセット加工工程で用いられる前記マンドレルバーの前記外テーパ部のテーパ角は、0.3〜0.5度であり、
2回目の前記アップセット加工工程で用いられる前記マンドレルバーの前記外テーパ部のテーパ角は、0.5〜0.7度である、金属管の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1,
The heating step and the upset processing step,
Do it twice,
The taper angle of the outer taper portion of the mandrel bar used in the first upset processing step is 0.3 to 0.5 degrees,
The method of manufacturing a metal tube, wherein a taper angle of the outer tapered portion of the mandrel bar used in the second upset processing step is 0.5 to 0.7 degrees.
前記ダイスは、後端から前端に向かって順に、後端ベアリング部、第1内テーパ部、第2内テーパ部、及び、前端ベアリング部を備え、
前記第2内テーパ部は、前記第1内テーパ部よりも小さいテーパ角と、63.5〜127mmの軸方向長さとを有する、金属管の製造方法。 It is a manufacturing method of Claim 1 or Claim 2, Comprising:
The die includes a rear end bearing portion, a first inner taper portion, a second inner taper portion, and a front end bearing portion in order from the rear end to the front end.
The second inner taper portion has a taper angle smaller than that of the first inner taper portion and an axial length of 63.5 to 127 mm.
2回目以降の前記アップセット加工工程で用いられる前記ダイスの前記第2内テーパ部の軸方向長さは、その1つ前のアップセット加工工程で用いられる前記ダイスの前記第2内テーパ部の軸方向長さより長い、金属管の製造方法。 It is a manufacturing method of Claim 3, Comprising:
The axial length of the second inner tapered portion of the die used in the second and subsequent upset machining steps is the same as that of the second inner tapered portion of the die used in the preceding upset machining step. A method of manufacturing a metal tube that is longer than the axial length.
前記金属管は、
質量%で、Cr:11〜19%を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼管である、金属管の製造方法。
It is a manufacturing method of any one of Claims 1-4, Comprising:
The metal tube is
A manufacturing method of a metal pipe which is a martensitic stainless steel pipe containing Cr: 11 to 19% by mass%.
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CN106734815A (en) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 中国航空工业标准件制造有限责任公司 | Step alloy former core |
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