JPH03243209A

JPH03243209A - 金属管の内面溝付加工方法

Info

Publication number: JPH03243209A
Application number: JP4035590A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ishibashi; 明彦石橋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1991-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、空調機や冷凍機の熱交換器用の伝熱管として
使用される銅、アルミニウム等の金属管の内面溝付加工
方法に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）近年、空調機
、冷凍機等の熱交換器用の伝熱管には銅、アルミニウム
等からなる金属管で内面溝付のものが使用されており、
この種の金属管としては種々の形状の内面溝を形成した
ものが求められている。

か）る内面溝付管の製造方法としては、従来、特開昭５
４−３７０５９号、同５５−１０３２１５号等に開示さ
れているように、加工金属管を縮少しながら内面に溝を
形成する、いわゆる縮管式溝付加工方式の１つとして転
圧引抜加工方法がある。

この縮管転圧方式は、第８図に示すように、チャックで
金属管２１の先端を把持して引抜きながら、穴ダイス２
２とフローティングプラグ２３とで金属管２１を外部か
ら押圧して縮径し、次いで金属管２１の外周に配置した
転造ロール又は転造ボール２４により、予め管内に装着
しである溝付プラグ２５に金属管２１の内面を押付け、
管内面に溝２６を形成するものである。

しかし、かする方法は、公転する転造ロール又は転造ボ
ール２４を溝付プラグ２５が位置する部位の金属管２１
に押圧することで該金属管２１の内外径を縮径させるこ
とにより溝付加工するものであるため、金属管２１の引
抜速度が大きいと。

金属管２１が転造ロール又は転造ボールによる押圧部を
通過した直後に、この部分に圧縮反力が作用し、これに
より浮離現象が生じて金属管２１がいびつになり易い。

この結果、溝付加工時に先に形成された金属管の溝が次
の転造ロール又転造ボールで溝付プラグに圧迫される際
、上記金属管と溝付プラグの溝ピッチがミスマツチング
（割出不良）を起こし、金属管２１に内部欠陥が発生す
るおそれが多い。

更には、溝付プラグ２５の外径よりも大きな内径の金属
管２１を転造ロール又は転造ボール２４で縮径且つ転圧
して、溝付プラグ２５の溝部に押し込んで溝付加工を行
うため、強度の加工が加えられ、その結果、溝付プラグ
の溝部及び溝山部において、メタルフローが不均一とな
り、被加工材の溝の斜面、底部に欠陥（フィン疵、溝底
疵）を生じ易いといった問題があった。このため、伝熱
管として使用した時に耐圧強度の低下、振動疲労強度の
低下、金属粉の発生、ロウ付欠陥に伴う冷媒のスローリ
ークの発生等の問題があった。

このような縮管式による転圧引抜加工方法の不都合を解
消するべく、第６図に示すように金属管を拡径しながら
内面に溝付加工する、いわゆる拡管転圧方式が提案され
た（特願昭６２−１６９５７１号）。

この拡管転圧方式は、第１ダイス２とフローティングプ
ラグ３とで金属管１を縮径した後、この金属管の内径よ
りも大きい外径の溝付プラグ４で金属管を拡管しながら
金属管内面に溝付加工する方式である。なお、図中、１
は加工される焼鈍済の銅又は銅合金等の金属管、２は出
口穴径固定式の第１ダイス、３はベアリング部を有しな
いフローティングプラグ、４はこのフローティングプラ
グ３にタイロッド５及びスラストベアリングにて回転自
在に連結された溝付プラグであり、該溝付プラグ４に対
応する個所の金属管外面には、自転しながら公転する転
造部材（転造ボール又は転造−ラ）６が配置されていて
、この転造部材６は保持リング７で支持されている。ま
た転造部材６の後方には整径ダイス８が配置されている
。

縮管転圧方式の場合には、第１図に示すように、溝付プ
ラグは図中の矢印方向（反時計回り）に回転し、転造ボ
ールは図中の矢印方向（紙面に略直角で右方向）に自転
しながら公転している状態で、金属管を転造ボールで縮
径しながら、溝付プラグに圧迫して溝が形成される。そ
の際、金属管のメタルは図中の矢印の如く溝付プラグの
溝底に向かって巻き込まれるように流れるため、メタル
フロー同志がぶつかり合い、その部分が未圧着部となっ
て溝側面に残在し、内面溝の斜面に欠陥（フィン欠陥）
が発生する。また金属管のメタルは転造ボールで強制的
に管径が縮径されるため、管内面側のメタルがシワ状に
変形し、次いでこれが転造ボールで溝付プラグの溝山部
に圧迫されて、内面溝底部に溝底疵となって現われる。

このシワ状欠陥は縮径度合が大きいほど、つまり、管に
作用する圧縮応力が大きいほど顕著となる。

因みに、第２図の顕微鏡写真からも明らかなように、同
図（ａ）に示すように溝底疵が発生しており、メタルフ
ローの状態とそれらの欠陥の関係を実証している。

一方、拡管転圧方式の場合は、溝付プラグ及び転造ボー
ルは縮管転圧方式の場合と同様に回転乃至公転している
状態であるが、金属管を溝付プラグアプローチ部から拡
管する位置構成にした場合、溝付プラグアプローチ部で
拡管すると同時に転造ボールに押し付けて溝形成する。

すなわち、金属管にフープ力をきかせながら圧迫するた
め、第３図に示すように、金属管のメタルは均一なメタ
ルフローとなって溝付プラグの溝部に押し込まれ、その
結果、溝斜面にはメタルの巻込みによる未圧着部（フィ
ン欠陥）の発生がなく、しかも内面溝底部にシワ状欠陥
の発生もない。特に前記フープ力によって生じる金属管
内部の引張反力が大きくなるほど、つまり、圧縮応力が
大きくなる（拡管率が大）はど、金属管は溝付プラグに
密着しながら溝付加工が行われるので、その効果が顕著
である。

（発明が解決しようとする課題）外径８．０＋ｍ以下の金属管においては、総合加工率を
低く抑えようとすると、素管外径を小さく、それに比例
して溝付プラグの外径を小さくする必要が出てくる。拡
管転造方式では、溝付プラグ入側アプローチ部分から材
料が接触するため、スラスト方向の力が従来法に比べて
大きく作用する。

内部欠陥のより少ない製品を作るためには、拡管率を大
きく採ることが有利であるが、溝付プラグの外径が小さ
いと、溝付プラグアプローチ溝部での回転方向に作用す
る力がスラスト方向の力に負けて、溝付プラグが回転不
良を起こし、材料が抜けずに破断してしまう。

それを改善するために溝付プラグテーパ一部にも溝を成
形し、スラスト方向の力の一部を回転方向の力に変換さ
せる方法も提案されているが、溝付プラグが高価となる
上、溝付プラグの一部しか使用できないため、工具寿命
が短く、工具費が嵩むという欠点があった。

一方、溝付プラグの外径を大きくして、溝付プラグアプ
ローチ溝部での回転トルク力を大きくして、回転不良を
回避する場合、総合加工率が上がり、限界が存在する。

また整径ダイス後の外径を一旦大きく加工しておいて、
別途外径を落とす２段加工を施し、−度にかける加工率
を低減する場合においても、２回目の整径工程の縮径率
を大きくとると、溝形状及び肉厚が変化し、伝熱性能の
低下及び単重が増加するという問題があった。

本発明は、上記拡管転造方式における問題点を解決する
ためになされたものであって、外径８゜０ｉｕ＋以下の
金属管において内面欠陥が少ない高品質な内面溝付管を
極めて高い生産性をもって製造し得る方法を提供するこ
とを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）前記課題を解決するため、本発明者は、鋭意研究を嵩ね
た結果、製品外径が８．０＋ｗ以下の小径内面溝付管に
おいて最適な加工工程、特に溝付プラグ外径と製品管外
径の関係を見い出し、ここに本発明をなしたものである
。

すなわち、本発明は、引抜ダイスとフローティングプラ
グとで金属管を縮径し１次いで、保持リングにより支持
される転造部材と溝付プラグとで前記金属管内面に拡径
溝付加工し、更に整径ダイスにより該金属管を整径して
連続的に拡管転圧引抜加工する金属管の内面溝付加工方
法において、製品管外径が８　、０　ｗ＋ｍ以下で、溝
付プラグ外径と製品管外径との比が１．２〜１．６にな
るようにすることを特徴とする金属管の内面溝付加工方
法を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）本発明者が外径８．０ｍｍ以下の小径内面溝付管を内面
欠陥が少なく高品質で、しかも生産性の高い加工条件に
ついて研究を重ねて結果、拡管率を上げていった場合の
材料の破断、フィンの成形性は、−転造加工における加
工率の大きさよりも、溝付プラグの外径そのものが大き
く影響することが判明した。

すなわち、小径の溝付管を製造する場合において、従来
と同じ加工率を維持しようとすると、溝付プラグの外径
が小さくなる。しかし、溝成形に必要な力が同程度であ
ると、溝付プラグ外径が小さくなった分、溝付プラグア
プローチ外周部での回転トルクが小さくなり５回転不良
を起こす。−加工にかけられる加工率には限度があり、
また、−旦外径を大きく、すなわち加工率を低く押さえ
て、別途外径を落とすという工程を採った場合でも、外
径落としの際、溝形状の変化や肉厚の増加等不具合を生
じる。

そこで、これらの関係を考慮して適正条件を探索した結
果、溝付プラグ外径と製品管外径との比が１．２〜１．
６の範囲が良いことを見い出したのである。

なお、溝付プラグ外径と製品管外径との比が１゜２未満
の場合は、外径８．０ｗｍ以下の製品においては、加工
率を低くすることができるが、溝付プラグの外径は相対
的に小さくなる。その場合、溝付プラグに作用する回転
トルクが小さくなり、溝付プラグが回転不良を起こし、
材料が抜けずに破断し易くなる。

一方、溝付プラグ外径と製品管外径との比が１゜６を超
える場合は、溝付プラグ外径は相対的に大きくなり、溝
付プラグの回転不良は防げるが、加工率が高くなり、溝
底幅が広くフィンの山頂が小さい形状或いは溝深さの深
い形状の加工が難しくなる。−度にかける加工率を下げ
るため、外径を一度大きく加工しておいて、別途外掻落
としをした場合、溝形状が変化し、山腹部が太り溝部が
狭くなる（第９図参照）、また肉厚が増加して単重が増
加するといった現象が顕著となり、それらを見込んだ加
工条件を設定したとしても目的とする形状を得ることが
難しくなる。

なお、溝付プラグとしては、溝を有することは勿論のこ
と、少なくともアプローチ部を有する形状であれば特に
制限されない。

例えば、第４図に示すようにアプローチ部の一部に溝が
設けられている形状、第５図に示すようにアプローチ部
全域に溝が設けられている形状のものが代表的であり、
これらは平行部を有している。アブロート部の角度、す
なわち、アプローチ半角θは、例えば５〜１３°の範囲
にする。

勿論、他の構成は第６図に示す従来の拡管転圧方式の場
合と同様でよい。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第６図に示す拡管転圧方式による内面溝付加工装置にお
いて、溝付プラグ外径９．８ｍｍの溝付プラグを使用し
て内面溝付加工を行なったところ、以下の寸法の内面溝
付管を拡管代０．０４ｍｍで製造することができた。

外　　　径ニア、０２＋ａｍ底肉厚：Ｑ、２６ｍ５＋フィン高さ：Ｑ、１６ｍｍリード角＝１７゜山頂角＝４５゜溝底幅：０．２４ｍｍアプローチ半角＝９．５゜（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、外径８゜０１１
−以下の金属管において、内面欠陥が少なく高品質な内
面溝付管を極めて高い生産性をもって加工することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は縮管転圧方式による溝付加工状態におけるフィ
ン形成メカニズム概念を説明する図、第２図は縮管転圧
方式で得られた内面溝付管の溝部の金属組織を示す顕微
鏡写真で、（ａ）は断面（Ｘ　２００）を示し、（ｂ）
は溝形成開始部の平面（ｘ　３８）を示しており、第３図は拡管転圧方式による溝付加工状態におけるフィ
ン形成メカニズム概念を説明する図、第４図〜第５図は
溝付プラグの形状を示す図で、第４図（ａ）、第５図（
ａ）は縦断面図であり、第４図（ｂ）及び第５図（ｂ）
はそれぞれ第４図（ａ）及び第５図（ａ）のＸ方向から
みた断面図であり、第６図は従来の拡管転圧方式におけ
る内面溝加工状態及び装置を示す図、第７図は第６図に示す従来の拡管転圧方式により厚内材
を転造した場合に生じる溝付プラグの回転不良現象を示
す説明図、第８図は縮管転圧方式における内面溝加工状態及び装置
を示す図、第９図は掻落しが大きく溝形状が変化している状態の溝
部の金属組織の顕微鏡写真（ｘｌｏＯ）である。１・・・金属管、２・・・第↓ダイス、３・・・フロー
ティングプラグ、４・・・溝付プラグ、５・・・タイロ
ッド、６・・・転造部材（転造ボール又は転造ローラ）
、７・・・保持リング、８・・・整径ダイス、９・・・
溝形成部、１０・・・溝が形成されていない溝付プラグ
部分、■・・・未充満部、■・・・未圧着欠陥（フィン
疵）、■・・・シワ状欠陥、■・・・溝底疵。

Claims

【特許請求の範囲】

　引抜ダイスとフローティングプラグとで金属管を縮径
し、次いで、保持リングにより支持される転造部材と溝
付プラグとで前記金属管内面に拡径溝付加工し、更に整
径ダイスにより該金属管を整径して連続的に拡管転圧引
抜加工する金属管の内面溝付加工方法において、製品管
外径が８．０ｍｍ以下で、溝付プラグ外径と製品管外径
との比が１．２〜１．６になるようにすることを特徴と
する金属管の内面溝付加工方法。