專利名稱：金屬制管、金屬制管的加工方法及加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種某部位的壁厚形成得比其他部位厚的金屬制管、金屬制管的加工方法以及加工裝置。
背景技術(shù)：
到目前為止，例如安裝在汽車上的內(nèi)燃機(jī)關(guān)的排氣系統(tǒng)的一部分由金屬制管構(gòu)成。排出氣體的熱量重復(fù)加給該金屬制管，而且在金屬制管的與其他部件相接合的接合部位會(huì)產(chǎn)生由于內(nèi)燃機(jī)關(guān)和車身振動(dòng)所造成的應(yīng)力集中。其結(jié)果，問題是容易在金屬制管尤其是其接合部位出現(xiàn)破損。作為防止該 破損的技術(shù)措施例如有加大壁厚，變更為高強(qiáng)度材質(zhì)等。然而，因?yàn)槿绻哟蟊诤瘢瑹o(wú)應(yīng)力集中的部位即不容易破損的部位的壁厚也會(huì)變厚，這樣金屬制管本身就會(huì)毫無(wú)意義的變重。而且，在改變了材質(zhì)的情況下，金屬制管本身的重量也幾乎不會(huì)發(fā)生變化。于是，像專利文獻(xiàn)I所公開的那樣，針對(duì)上述情況，采取了通過使金屬制管的應(yīng)力容易集中的部位的壁厚比其他部位厚來一邊防止破損，一邊謀求金屬制管的輕量化這樣的技術(shù)措施。在該專利文獻(xiàn)I中，將壁厚均勻的金屬制管加熱到1200°C左右的高溫而使其變形阻力減小后，再使用模具和型芯在軸線方向上加壓，來在金屬制管的一部分形成厚壁部。專利文獻(xiàn)I :日本公開特許公報(bào)特開平8-10889號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
-發(fā)明要解決的技術(shù)問題-然而，專利文獻(xiàn)I中所公開的發(fā)明內(nèi)容存在以下問題因?yàn)楸仨殞⒔饘僦乒芗訜岬礁邷兀约訜嵝枰獣r(shí)間，生產(chǎn)效率低，而且加工時(shí)的能量消耗大。還有一個(gè)問題就是如果在高溫下加工后又冷卻到常溫，則不會(huì)很均勻地產(chǎn)生熱收縮，金屬制管的尺寸精度因此而會(huì)下降。本發(fā)明正是為解決上述問題而完成的，其目的在于能夠以良好的生產(chǎn)效率、較高的精度、較低的能耗制造在其一部分形成有厚壁部的金屬制管。-用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案-為達(dá)成上述目的，在第一方面的發(fā)明中，金屬制管的加工方法為在金屬制管的軸線方向中間部位事先設(shè)置應(yīng)力集中部，再對(duì)該金屬制管施加軸線方向的力，使應(yīng)力集中在應(yīng)力集中部并使該應(yīng)力集中部變形，以該變形點(diǎn)為起點(diǎn)形成厚壁部。第一方面的發(fā)明是這樣的，在為了使金屬制管的軸線方向的一部分成為壁厚比其他部位厚的厚壁部而對(duì)該金屬制管進(jìn)行加工的金屬制管的加工方法中，包括以下工序應(yīng)力集中部形成工序、管安裝工序以及厚壁部形成工序。在所述應(yīng)力集中部形成工序中，在所述金屬制管的軸線方向中間部位形成用以在該金屬制管接收軸線方向的力之際使應(yīng)力集中的應(yīng)力集中部；在所述管安裝工序中，將所述金屬制管安裝在支撐該金屬制管的外周面的外模上；在所述厚壁部形成工序中，在所述應(yīng)力集中部形成工序和所述管安裝工序結(jié)束后，將內(nèi)模插入所述金屬制管的內(nèi)部來形成為在該內(nèi)模和所述外模之間形成所述厚壁部的空間，對(duì)所述金屬制管施加軸線方向的力而讓應(yīng)力集中在所述應(yīng)力集中部并使所述應(yīng)力集中部變形，以該變形部位為起點(diǎn)形成所述厚壁部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，因?yàn)楫?dāng)對(duì)金屬制管施加力時(shí)，應(yīng)力就會(huì)在金屬制管的應(yīng)力集中部集中，所以即使不像現(xiàn)有例那樣通過加熱來減小變形阻力，金屬制管也會(huì)開始變形。金屬制管的變形，以該開始變形的部位為起點(diǎn)，在外模和內(nèi)模間的空間內(nèi)發(fā)生，在外模和內(nèi)模之間在金屬制管上形成厚壁部。第二方面的發(fā)明是這樣的，在第一方面的發(fā)明中，在應(yīng)力集中部形成工序中，在金屬制管上形成臺(tái)階部，以該臺(tái)階部作應(yīng)力集中部。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過形成臺(tái)階部，而能夠在力作用于軸線方向之際可靠地產(chǎn)生應(yīng)力集中。第三方面的發(fā)明是這樣的，在第二方面的發(fā)明中，在應(yīng)力集中部形成工序中，通過對(duì)金屬制管進(jìn)行擴(kuò)管加工來形成臺(tái)階部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過擴(kuò)管加工即可很容易地獲得臺(tái)階部。在第四方面的發(fā)明中，金屬制管的加工裝置利用應(yīng)力集中部形成裝置來在金屬制管的軸線方向中間部位形成應(yīng)力集中部，利用驅(qū)動(dòng)裝置沿金屬制管的軸線方向推內(nèi)模，從而讓軸線方向的力作用在金屬制管的端部。第四方面的發(fā)明是這樣的，在為了使金屬制管的軸線方向的一部分成為比其他部位厚的厚壁部而對(duì)該金屬制管進(jìn)行加工的金屬制管的加工裝置中，包括應(yīng)力集中部形成裝置、外模、內(nèi)模以及驅(qū)動(dòng)裝置。所述應(yīng)力集中部形成裝置，用來在所述金屬制管的軸線方向中間部位形成在接收軸線方向的力之際用以使應(yīng)力集中的應(yīng)力集中部；所述外模用來支撐該金屬制管的外周面；所述內(nèi)模構(gòu)成為插入在所述金屬制管的內(nèi)部，在該內(nèi)模和所述外模之間形成用以形成所述厚壁部的空間，且與所述金屬制管的端部相摩擦接觸；所述驅(qū)動(dòng)裝置，用來沿所述金屬制管的軸線方向推所述內(nèi)模而讓軸線方向的力作用在該金屬制管的端部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠由外模支撐已形成有應(yīng)力集中部的金屬制管，將內(nèi)模插入該金屬制管內(nèi)，利用驅(qū)動(dòng)裝置讓軸線方向的力作用在金屬制管的端部。這樣一來，應(yīng)力就會(huì)在金屬制管的應(yīng)力集中部集中，應(yīng)力集中部變形，以該變形部位為起點(diǎn)，在外模和內(nèi)模之間在金屬制管上形成厚壁部。 第五方面的發(fā)明是這樣的，在第四方面的發(fā)明中，內(nèi)模包括插入在金屬制管的形成厚壁部之部位以外的部位的第一模和與該第一模分開并插入在該金屬制管的形成厚壁部之部位的第二模，所述第二模由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在已將第一模插入在金屬制管的形成厚壁部之部位以外的部位的狀態(tài)下，將與該第一模分開的第二模插入金屬制管的形成厚壁部之部位，讓力作用在該金屬制管上。這樣一來，因?yàn)樵诮饘僦乒艿男纬珊癖诓恐课灰酝獾牟课荒軌蜃尩谝荒：煤玫仂o止不動(dòng)，所以在形成厚壁部之部位以外的部位，不會(huì)發(fā)生第一模在軸線方向上與金屬制管的內(nèi)周面摩擦接觸的現(xiàn)象。因此而能夠防止由于內(nèi)模在軸線方向上與金屬制管的內(nèi)周面摩擦接觸所引起的金屬制管的內(nèi)表面損傷、變形等。
第六方面的發(fā)明是利用第一到第三方面中任一方面的發(fā)明中的加工方法加工出的金屬制管。-發(fā)明的效果-根據(jù)第一方面的發(fā)明做到了 在金屬制管的軸線方向中間部位形成應(yīng)力集中部并將該金屬制管安裝在外模上以后，再將內(nèi)模插入金屬制管中而在軸線方向上施加力，使應(yīng)力在應(yīng)力集中部集中，使應(yīng)力集中部變形，以變形部位為起點(diǎn)形成厚壁部。因此，無(wú)需為抑制變形阻力而將金屬制管加熱到高溫，就能夠提高生產(chǎn)效率、和尺寸精度，并且能夠降低能耗。結(jié)果是，能夠以低成本獲得在所需要的部位具有需要的強(qiáng)度、重量輕且精度高的金屬制管。
根據(jù)第二方面的發(fā)明，因?yàn)樵诮饘僦乒苌闲纬闪伺_(tái)階部，且以該臺(tái)階部作應(yīng)力集中部，所以在施加力之際能夠可靠地產(chǎn)生應(yīng)力集中并讓應(yīng)力集中部變形，從而能夠獲得所
希望的厚壁部。根據(jù)第三方面的發(fā)明，因?yàn)橥ㄟ^對(duì)金屬制管進(jìn)行擴(kuò)管加工而形成了臺(tái)階部，所以能夠很容易地獲得臺(tái)階部，從而能夠使金屬制管的制造成本更低。根據(jù)第四方面的發(fā)明，與第一方面的發(fā)明一樣，因?yàn)闊o(wú)需為抑制變形阻力而將金屬制管加熱到高溫就能夠形成厚壁部，所以不僅能夠提高生產(chǎn)效率和尺寸精度，還能夠降低能耗。結(jié)果是，能夠以低成本獲得在所需要的部位具有需要的強(qiáng)度、重量輕且精度高的金屬制管。根據(jù)第五方面的發(fā)明，因?yàn)樽龅搅藢⒌谝荒２迦虢饘僦乒艿男纬珊癖诓恐课灰酝獾牟课唬瑢⒌诙２迦虢饘僦乒艿男纬珊癖诓恐课?，利用?qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該第二模，所以能夠防止金屬制管的內(nèi)表面伴隨著金屬制管的厚壁化而損傷、變形。


圖I是表示將實(shí)施方式所涉及的金屬制管固定在凸緣構(gòu)成部件上之狀態(tài)的剖視圖；圖2是放大示出金屬制管的上游側(cè)的剖視圖；圖3是加工裝置的剖視圖；圖4是加工前的金屬制管的剖視圖；圖5是擴(kuò)管工序結(jié)束后的金屬制管的剖視圖；圖6是外模的剖視圖；圖7是第一模的側(cè)視圖；圖8是第二模的側(cè)視圖；圖9是將已完成擴(kuò)管工序的金屬制管安裝好后之狀態(tài)下的加工裝置的剖視圖；圖10是已形成厚壁部之狀態(tài)下的加工裝置的剖視圖；圖11是加工結(jié)束后的金屬制管的剖視圖；圖12是變形例所涉及的內(nèi)模的側(cè)視圖；圖13是變形例所涉及的形成了應(yīng)力集中部之狀態(tài)下的金屬制管的剖視圖。-符號(hào)說明-I-金屬制管；
2-凸緣構(gòu)成部件；10-厚壁部；15-擴(kuò)管裝置(應(yīng)力集中部形成裝置);20-外模；
25-內(nèi)模；27-第一模；28-第二模；29-彈簧；33-驅(qū)動(dòng)裝置；100-臺(tái)階部(應(yīng)力集中部)；101-凸部(應(yīng)力集中部)。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。此外，以下優(yōu)選實(shí)施方式僅僅是本質(zhì)示例而已，并無(wú)限制本發(fā)明、本發(fā)明的使用對(duì)象或本發(fā)明的用途等意圖。圖I示出了已將本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的金屬制管I固定在凸緣構(gòu)成部件2上之狀態(tài)。該金屬制管I構(gòu)成安裝在未圖示的汽車上的內(nèi)燃機(jī)關(guān)的排氣系統(tǒng)即排氣歧管的管部。此外，在對(duì)該實(shí)施方式的說明中，為方便說明，將金屬制管I的排氣流動(dòng)方向的上游側(cè)簡(jiǎn)單地稱為上游側(cè)，將排氣流動(dòng)方向的下游側(cè)簡(jiǎn)單地稱為下游側(cè)。亦如圖2所示，金屬制管I的上游側(cè)插在形成在凸緣構(gòu)成部件2上的通孔2a里。金屬制管I的上游側(cè)的外周面和凸緣構(gòu)成部件2上的通孔2a的周緣部繞一周熔接在一起。圖I、圖2中的符號(hào)C表示焊道。凸緣構(gòu)成部件2用于在金屬制管I上形成凸緣，與其他部件相接合。成為金屬制管I之本的管為鋼管。如圖4所示，加工前的金屬制管I的壁厚從一端到另一端都相等。在本實(shí)施方式中，壁厚為1.2mm。如圖I所示，金屬制管I的上游側(cè)的規(guī)定范圍被定為壁厚比其他部位厚的厚壁部10。該厚壁部10通過后述加工方法獲得。此外，厚壁部10的壁厚為2. 0mm。金屬制管I的對(duì)應(yīng)于厚壁部10之部位的外徑被設(shè)定成大于其他部位的外徑。厚壁部10在金屬制管I的外側(cè)鼓起形成。如圖2所示，在金屬制管I的外周面中開始形成厚壁部10的(厚壁部10的下游端)區(qū)域，形成有由朝著上游側(cè)外徑逐漸增大的斜面形成的擴(kuò)徑部10a。該擴(kuò)徑部IOa的形成使得金屬制管I的壁厚逐漸增大。金屬制管I的外周面中在擴(kuò)徑部IOa的上游側(cè)之區(qū)域的面IOb大致平行于軸線延伸。擴(kuò)徑部IOa在軸線方向上的尺寸被設(shè)定為比面IOb在軸線方向上的尺寸短很多。金屬制管I的外周面中厚壁部10以外之部位的面Ia大致平行于軸線延伸。在該面Ia和擴(kuò)徑部IOa之間形成有圓弧面lb，面Ia和擴(kuò)徑部IOa經(jīng)該圓弧面Ib而連續(xù)。圓弧面Ib的曲率半徑被設(shè)定在5mm以上15mm以下。通過形成圓弧面Ib則難以發(fā)生應(yīng)力集中。將圓弧面Ib的曲率半徑設(shè)定在5mm以上15mm以下的理由為如果圓弧面Ib的曲率半徑小于5_，則產(chǎn)生在圓弧面Ib附近的應(yīng)力增大，金屬制管I的可靠性就下降；如果圓弧面Ib的曲率半徑大于15mm,則金屬制管I的全長(zhǎng)就增長(zhǎng),布局性就下降。金屬制管I上的面Ia的延長(zhǎng)線(圖2中用虛線表示)與擴(kuò)徑部IOa所成的角度a被設(shè)定在5°以上25°以下。如果角度a小于5°，壁厚逐漸變化之部分(壁厚漸變部)就會(huì)增長(zhǎng)，金屬制管I的布局性就會(huì)惡化；如果超過25°，對(duì)A部的應(yīng)力集中就會(huì)過大，在A部產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)超過在B部產(chǎn)生的應(yīng)力。因此優(yōu)選設(shè)定在該范圍內(nèi)。在金屬制管I的上游端部的內(nèi)周面上形成有外徑比下游側(cè)大的大徑部lc。在大徑部Ic的下游側(cè)，由外徑朝著下游側(cè)逐漸縮小的斜面構(gòu)成的縮徑部Id接著大徑部Ic形成?？s徑部Id的形成使得金屬制管I的上游端部的壁厚 伴隨著靠近大徑部Ic而逐漸變薄。因?yàn)檫@樣形成縮徑部Id而讓壁厚逐漸變化，所以難以發(fā)生應(yīng)力集中。大徑部Ic和縮徑部Id在軸線方向上的尺寸被設(shè)定為比厚壁部10整體在軸線方向上的尺寸短很多。接下來，說明加工金屬制管I以形成所述厚壁部10的加工方法。加工前的金屬制管I的剖面為圓形。加工前的金屬制管I的壁厚為I. 2mm，外徑為40mm左右。加工前的金屬制管I的長(zhǎng)度為120mm左右。此外，上述加工前的金屬制管I的壁厚、外徑、長(zhǎng)度都僅是一例而已，并不限于此。如圖5所示，首先對(duì)金屬制管I進(jìn)行擴(kuò)管加工。進(jìn)行擴(kuò)管加工的區(qū)域和形成厚壁部10的區(qū)域?yàn)橥粎^(qū)域。因此，進(jìn)行擴(kuò)管加工之區(qū)域的始點(diǎn)位置與擴(kuò)徑部IOa (圖2所示)的形成部位是同一個(gè)位置，終點(diǎn)位置是金屬制管I的上游端部。擴(kuò)管加工利用公知的擴(kuò)管裝置15進(jìn)行。由此在金屬制管I的軸線方向中間部位形成臺(tái)階部100。臺(tái)階部100是成為本發(fā)明的應(yīng)力集中部的部位。以上是應(yīng)力集中部形成工序，擴(kuò)管裝置15是應(yīng)力集中部形成裝置。接下來，如圖9所示，將已進(jìn)行了擴(kuò)管加工的金屬制管I裝在外模20中。外模20包括第一分割部件21和第二分割部件22。在第一分割部件21上形成有凹面21a，沿著金屬制管I的半個(gè)外周面形成該凹面21a。另一方面，在第二分割部件22上也形成有凹面22a,沿著金屬制管I的半個(gè)外周面形成該凹面22a。第一分割部件21和第二分割部件22在將凹面21a和凹面22a的開放一側(cè)合起來的狀態(tài)下用未圖示的緊固部件緊固在一起而一體化。在該狀態(tài)下，由凹面21a和凹面22a形成沿上下方向延伸的通孔20a。通孔20a的大約上半部分的內(nèi)徑和金屬制管I的擴(kuò)管部分的外徑相等，大約下半分的內(nèi)徑和金屬制管I的擴(kuò)管部分以外之部分的外徑相等。如圖3所示，外模20的下端部固定在底板23上。在底板23上，與外模20上的通孔20a的下端部連通的通孔23a上下貫通該底板23而形成。底板23上的通孔23a的內(nèi)徑比外模20上的通孔20a的下半部分的內(nèi)徑小，圖9所示金屬制管I的下游端部從上方與底板23上的通孔23a的周緣部緊密摩擦接觸。在該狀態(tài)下金屬制管I由底板23支承。在底板23上形成有外模20的下端部嵌入其中的凹部23b。使金屬制管I的擴(kuò)管一側(cè)在上，這樣將金屬制管I插入外模20內(nèi)部，由此而由外模20支撐金屬制管I的整個(gè)外周面。這是管安裝工序。完成了擴(kuò)管工序和管安裝工序以后，將內(nèi)模25插入金屬制管I內(nèi)。此外，擴(kuò)管工序和管安裝工序的先后順序不限。也就是說，也可以在進(jìn)行完管安裝工序以后，再進(jìn)行擴(kuò)管工序。如圖3、圖9所不，內(nèi)模25包括第一模27、第二模28以及彈簧29。該第一模27插入在金屬制管I的形成厚壁部10之部位以外的部位；該第二模28與該第一模27相分開，插入在該金屬制管I的形成厚壁部10之部位；該彈簧29設(shè)置在第一模27和第二模28之間。第一模27形成為上下延伸的圓柱狀。亦如圖7所示，第一模27的外徑從上端部到下端部大致相等，被設(shè)定為大致與金屬制管I的未被擴(kuò)管加工之部分的內(nèi)徑相等。因此，如圖3所示，第一模27的下端部插入底板23上的通孔23a內(nèi)。第一模27的長(zhǎng)度被設(shè)定為比金屬制管I的未被擴(kuò)管加工之部分的長(zhǎng)度長(zhǎng)。如圖7所示，在第一模27的下端部形成有端部變細(xì)的斜面27a。在第一模27上形成有沿軸線延伸的中心孔27b。中心孔27b形成 為上下貫通第一模27。在中心孔27b的內(nèi)周面的上下方向中央部位附近，承受彈簧29的下端部的支撐部27c朝著中心孔27b的內(nèi)側(cè)關(guān)出形成。第二模28也形成為圓柱狀。如圖8所示，在第二模28的下端部設(shè)置有第一小徑部28a。第一小徑部28a的外徑被設(shè)定為和第一模27的外徑大致相等。在第二模28中第一小徑部28a的上側(cè)，形成有直徑朝著下側(cè)逐漸縮小且與第一小徑部28a相連的斜面部28b。在第二模28中斜面部28b的上側(cè)形成有第二小徑部28c。第二小徑部28c的直徑比第一小徑部28a大。第二模28中的第二小徑部28c上側(cè)的主體部28d的外徑被設(shè)定為與外模20上之通孔20a的上側(cè)部分的內(nèi)徑大致相等。在主體部28d和第二小徑部28c之間形成有臺(tái)階部28e。金屬制管I的上游端部嵌入在該臺(tái)階部28e中。在第二模28上形成有沿軸線延伸的螺紋孔28f。該螺紋孔28f的口朝著第二模28的上端面開。在第二模28的下部形成有彈簧29插入其中的彈簧插入孔28g。彈簧29的上端部緊頂在彈簧插入孔28g的底面上。如圖3所示，板材30利用螺栓31緊固在第二模28的上端部。在板材30的中心部位形成有螺栓31穿通的螺栓穿通孔30a。穿過螺栓穿通孔30a的螺栓31與第二模28的螺紋孔28f螺合。驅(qū)動(dòng)裝置33連結(jié)在板材30上。驅(qū)動(dòng)裝置33用來讓第二模28沿上下方向移動(dòng)。在將內(nèi)模25插入金屬制管I之際，首先，將第一模27插入金屬制管I中，之后再插入第二模28。彈簧29伴隨著第二模28的插入而被向下壓去，這樣第一模27便被向下壓去，最后第一模27的下端部插入在底板23的通孔23a里。如圖9所示，在已將內(nèi)模25插入金屬制管I內(nèi)的狀態(tài)下，形成用來在內(nèi)模25和外模20之間形成厚壁部10的空間S。如圖9中空心箭頭所示，當(dāng)由驅(qū)動(dòng)裝置33朝下推第二模28時(shí)，朝下的力作用在金屬制管I的上端部。雖然在接受了力的金屬制管I上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，但是因?yàn)榻饘僦乒躀的剖面并非完全相同，利用擴(kuò)管加工形成了臺(tái)階部100，從而金屬制管I具有了斷面形狀發(fā)生了變化的部分，所以大應(yīng)力就集中發(fā)生在該部分。其結(jié)果是，臺(tái)階部100開始變形。開始該變形所需要的力，由于形成了臺(tái)階部100而比無(wú)臺(tái)階部100時(shí)要小。因此，即使不像現(xiàn)有例那樣通過加熱降低變形阻力，也能夠使金屬制管I變形。也就是說，無(wú)需升溫到300°c左右以上來提高加工性，亦即能夠進(jìn)行所謂的冷加工。當(dāng)由驅(qū)動(dòng)裝置33使第二模28進(jìn)一步朝著下方移動(dòng)時(shí)，臺(tái)階部100上側(cè)的部分則會(huì)以臺(tái)階部100的變形部位為基點(diǎn)進(jìn)行變形。該變形在外模20和內(nèi)模5之間的空間S內(nèi)產(chǎn)生，金屬制管I的變形部位由外模20的內(nèi)周面和內(nèi)模25的外周面成型而成為厚壁部10。加工后的金屬制管I示于圖11。此外，金屬制管I的擴(kuò)管部分以外的部分由于以下理由壁厚不會(huì)發(fā)生很大的變化。也就是說，考慮到成型性而在外模20和金屬制管I的外表面之間以及內(nèi)模25和金屬制管I的內(nèi)表面之間設(shè)置了微小的間隙。但是，在成型應(yīng)力集中部即臺(tái)階部100之際加工力被用于該臺(tái)階部100的成型。因此在金屬制管I中臺(tái)階部100下側(cè)之部分產(chǎn)生的應(yīng)力變小，由此也就抑制了金屬制管I的擴(kuò)管部分以外之部分的壁厚發(fā)生變化。
驅(qū)動(dòng)裝置33使其移動(dòng)的只有第二模28，第一模27靜止不動(dòng)。因此，在形成厚壁部10之部分以外的部分不會(huì)發(fā)生第一模27沿軸線方向與金屬制管I的內(nèi)周面摩擦接觸的現(xiàn)象。因此而能夠避免在金屬制管I的形成厚壁部10之部分以外的部分，金屬制管I的內(nèi)表面損傷、變形。本發(fā)明的加工裝置由擴(kuò)管裝置15、外模20、內(nèi)模25、底板23、板材30以及驅(qū)動(dòng)裝置33構(gòu)成。如圖I所示，將按以上所述加工出的金屬制管I的上游端插入凸緣構(gòu)成部件2上的通孔2a內(nèi)，焊接在凸緣構(gòu)成部件2上的通孔2a的周緣部。當(dāng)在已將金屬制管I固定在凸緣構(gòu)成部件2上的狀態(tài)下向金屬制管I的下游端部施加朝下的載荷時(shí)，會(huì)在各個(gè)部位產(chǎn)生應(yīng)力。此時(shí)，容易產(chǎn)生大應(yīng)力的部位是圖2中用符號(hào)A表示的圓內(nèi)的部位和用符號(hào)B表示的圓內(nèi)的部位。這里，通過將金屬制管I的擴(kuò)徑部IOa與面Ia所成的角度a設(shè)定在25°以下，圓A內(nèi)的應(yīng)力就會(huì)比圓B內(nèi)的應(yīng)力小。也就是說，因?yàn)榻饘僦乒躀的熔接部位(圓B內(nèi)的部位)的應(yīng)力比其他部位(圓A內(nèi)的部位)的應(yīng)力小，所以在使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)其他部位比熔接部位早破損的現(xiàn)象。如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式，在金屬制管I的軸線方向中間部位形成臺(tái)階部100并將該臺(tái)階部100安裝在外模20上以后，再將內(nèi)模25插入金屬制管I中而在軸線方向上對(duì)該金屬制管I施加力，使應(yīng)力在臺(tái)階部100集中從而使該臺(tái)階部100變形，以變形部位為起點(diǎn)形成厚壁部10。因此，無(wú)需為抑制變形阻力而將金屬制管I加熱到高溫，就能夠提高生產(chǎn)效率、和尺寸精度，并且能夠降低能耗。結(jié)果是，能夠以低成本獲得在所需要的部位具有需要的強(qiáng)度、重量輕且精度高的金屬制管I。因?yàn)樵诮饘僦乒躀上形成了臺(tái)階部100，且以該臺(tái)階部100作應(yīng)力集中部，所以在施加力之際能夠可靠地產(chǎn)生應(yīng)力集中并讓該臺(tái)階部100變形，從而能夠獲得所希望的厚壁部10。通過對(duì)金屬制管I進(jìn)行擴(kuò)管加工而形成了臺(tái)階部100，所以很容易獲得臺(tái)階部100，從而能夠使金屬制管I的成本更低。此外,在上述實(shí)施方式中，將內(nèi)模25分為第一模27和第二模28,但并不限于此,也可以像圖12所示的變形例那樣，使內(nèi)模形成為第一模27和第二模28—體成型的形狀。該內(nèi)模25也形成有金屬制管I的上游端部嵌入其中的臺(tái)階部25a。通過像該變形例那樣使內(nèi)模25為一體成型品，則能夠減少構(gòu)成部件的數(shù)量，從而謀求低成本化。而且，因?yàn)椴粫?huì)出現(xiàn)第一模27和第二模28錯(cuò)位的現(xiàn)象，所以能夠提高金屬制管I的成型精度。在上述實(shí)施方式中，在金屬制管I上形成有臺(tái)階部100，并以該臺(tái)階部100作應(yīng)力集中部，但并不限于此。例如，還可以形成圖13所示的凸部101，以該凸部101作應(yīng)力集中部。還可以取代凸部101形成凹部。還可以薄壁部，以該薄壁部作應(yīng)力集中部。在上述實(shí)施方式中，說明的是在金屬制管I的外側(cè)鼓起形成厚壁部10之情形，但并不限于此，還可以在金屬制管I的內(nèi)側(cè)鼓起形成厚壁部10。只要是能夠進(jìn)行塑性加工的材料即可作金屬制管I的材料用，各種能夠進(jìn)行塑性加工的材料皆可使用。金屬制管I不僅能夠用在汽車的排氣系統(tǒng)部件上，還能夠用在例如供氣管、供液
管等上。 對(duì)金屬制管I的直徑并沒有特別的限定，例如直徑還可以為幾十厘米左右。-產(chǎn)業(yè)實(shí)用性-綜上所述，本發(fā)明對(duì)于例如構(gòu)成汽車的排氣系統(tǒng)的金屬制管適用。
權(quán)利要求
1.一種金屬制管的加工方法，其特征在于在為了使金屬制管的軸線方向的一部分成為壁厚比其他部位厚的厚壁部而對(duì)該金屬制管進(jìn)行加工的金屬制管的加工方法中，該金屬制管的加工方法包括應(yīng)力集中部形成工序、管安裝工序以及厚壁部形成工序， 在所述應(yīng)力集中部形成工序中，在所述金屬制管的軸線方向中間部位形成用以在該金屬制管接收軸線方向的力之際使應(yīng)力集中的應(yīng)力集中部； 在所述管安裝工序中，將所述金屬制管安裝在支撐該金屬制管的外周面的外模上； 在所述應(yīng)力集中部形成工序和所述管安裝工序結(jié)束后，在所述厚壁部形成工序中，將內(nèi)模插入所述金屬制管的內(nèi)部而在該內(nèi)模和所述外模之間形成用來形成所述厚壁部的空間，對(duì)所述金屬制管施加軸線方向的力而讓應(yīng)力集中在所述應(yīng)力集中部并使所述應(yīng)力集中部變形，以該變形部位為起點(diǎn)形成所述厚壁部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬制管的加工方法，其特征在于 在所述應(yīng)力集中部形成工序中，在金屬制管上形成臺(tái)階部，以該臺(tái)階部作應(yīng)力集中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬制管的加工方法，其特征在于 在所述應(yīng)力集中部形成工序中，通過對(duì)金屬制管進(jìn)行擴(kuò)管加工來形成臺(tái)階部。
4.一種金屬制管的加工裝置，其特征在于是為了使金屬制管的軸線方向的一部分成為比其他部位厚的厚壁部而對(duì)該金屬制管進(jìn)行加工的金屬制管的加工裝置，該金屬制管的加工裝置包括應(yīng)力集中部形成裝置、外模、內(nèi)模以及驅(qū)動(dòng)裝置， 所述應(yīng)力集中部形成裝置，用來在所述金屬制管的軸線方向中間部位形成用以在接收軸線方向的力之際使應(yīng)力集中的應(yīng)力集中部； 所述外模，用來支撐所述金屬制管的外周面； 所述內(nèi)模構(gòu)成為插入在所述金屬制管的內(nèi)部，在該內(nèi)模和所述外模之間形成用以形成所述厚壁部的空間，且與所述金屬制管的端部相摩擦接觸； 所述驅(qū)動(dòng)裝置，沿著所述金屬制管的軸線方向推所述內(nèi)模而讓軸線方向的力作用在該金屬制管的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬制管的加工裝置，其特征在于 所述內(nèi)模包括插入在所述金屬制管的形成厚壁部之部位以外的部位的第一模和與該第一模相分開且插入在該金屬制管的形成厚壁部之部位的第二模； 所述第二模由所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。
6.一種金屬制管，其特征在于所述金屬制管利用權(quán)利要求I到3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的加工方法加工制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬制管、金屬制管的加工方法及加工裝置。在為了使金屬制管的軸線方向的一部分成為壁厚比其他部位厚的厚壁部而加工該金屬制管的加工方法中，包括在金屬制管(1)的軸線方向中間部位形成用以在該金屬制管(1)接收軸線方向的力之際使應(yīng)力集中的臺(tái)階部的應(yīng)力集中部形成工序；將金屬制管(1)安裝在外模(20)上的管安裝工序；以及在應(yīng)力集中部形成工序和管安裝工序結(jié)束后，將內(nèi)模(25)插入金屬制管(1)的內(nèi)部在內(nèi)模(25)和外模(20)之間形成厚壁部(10)的空間(S)，對(duì)金屬制管(1)的端部施加軸線方向的力而讓應(yīng)力集中在臺(tái)階部并使該臺(tái)階部變形，以該變形部位為起點(diǎn)形成厚壁部(10)的厚壁部形成工序。
文檔編號(hào)B21J5/08GK102712031SQ20108002891
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者小林直之, 鳥岡宣男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社廣島技術(shù)