鋼管的沖壓成形方法及鋼管的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及基于沖壓彎曲加工的厚壁鋼管的成形方法及鋼管的制造方法。
【背景技術】
[0002] 作為厚壁鋼管的成形方法，存在圖3所示的使用了上下模具的沖壓成形方法（以 下，也稱為彎曲沖壓（bending press))。
[0003] 該成形方法是在將具有規定的寬度、長度的鋼板成形為使長度方向為管軸方向的 鋼管時，對所述鋼板的寬度端部進行彎曲加工（以下稱為端卷曲（edge crimping))，接下 來沿鋼板寬度方向進行多次彎曲加工來成形為圓筒的方法。
[0004] 在接著端卷曲之后的正式成形工序中，如圖3所示，反復進行如下步驟：將下模具 的2個模la、lb調整成規定間隔，在其上安設鋼板S，將上模具的沖頭2的前端部即沖頭前 端部22壓入相當于2個模la、lb之間的位置來施加彎曲變形，接下來使鋼板S沿寬度方向 移動規定長度，再次將上模具壓入。
[0005] 通常從鋼板的寬度方向一方側的端部（圖中A)朝向該鋼板的寬度方向中央部 (圖中C)依次成形（前半），在成形至所述鋼板寬度方向中央部的跟前為止之后，從所述鋼 板寬度方向相反側的端部（圖中B)朝向所述鋼板寬度方向中央部（圖中C)依次成形（后 半），最后對所述鋼板寬度方向中央部（圖中C)施加壓下（最終）。這樣，制造出成形為圓 筒狀而相互面對的板端部未被焊接的狀態的管體即開縫管。需要說明的是，在圖3中，點線 是沖頭2與鋼板S未接觸的狀態的鋼板S的位置。在圖3中，在模la、lb的左右設有未圖 示的臺輥。臺輥例如呈圖3的左上圖的點線狀地對B點或C點進行支承，并且能夠將鋼板 S沿圖中的左右方向搬運。
[0006] 圖4是開縫管的示意圖。如圖4所示，開縫管3將作為原料的板材成形為圓筒狀， 是相互面對的板端部（開縫邊緣（open seam edges)) 31a、31b未被焊接的狀態的管。面對 的開縫邊緣的間隔g是縫隙（seam gap)。開縫管3的管軸方向L與沖頭的長度方向一致。
[0007] 開縫管之后沿鋼管長度方向（紙面垂直方向）進行搬運，被送往下一工序。因此， 在最后一次的彎曲加工即最終道次成形之后，開縫管3的縫隙g必須比上模具的支承沖頭 前端部22的沖頭梁21的厚度寬。
[0008] 并且，以將開縫管3的所述縫隙g關閉的方式利用壓下裝置進行限制，在此狀態 下，利用焊接機將對接的開縫邊緣焊接，形成為直縫的焊接鋼管。需要說明的是，根據需要， 通過向焊接鋼管施加擴徑或縮徑加工而進行圓筒形狀的矯正。
[0009] 此時的沖壓條件的調整、設定可以使用專利文獻1公開的設有下模具的模的間隔 的調整機構的沖壓模具。
[0010] 在先技術文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1 :日本國特開平11-129031號公報
【發明內容】
[0013] 發明要解決的課題
[0014] 以將開縫管的縫隙關閉的方式利用壓下裝置進行限制，在此狀態下利用焊接機將 對接的開縫邊緣焊接時，壓下裝置的限制力存在上限。因此，無法限制具有由鋼管尺寸決定 的一定量以上的縫隙的開縫管而使開縫邊緣對接。其結果是，也無法將對接的開縫邊緣焊 接。
[0015] 因此，在彎曲沖壓時的最終沖壓中，要求盡量減小縫隙。
[0016] 通過在最終沖壓中逐漸增加沖頭壓下量，由此進行開縫管的縫隙量的調整。當增 大最終沖壓的沖頭壓下量時，縫隙量減少，反之，當沖頭壓下量小時，成為縫隙量大的狀態。
[0017] 當將沖頭壓下釋放時，會產生回彈，因此壓下釋放后的開縫管的縫隙比壓下中的 開縫管的縫隙大。因此，以減小壓下釋放后的回彈的情況為目的，存在如下技術：在最終沖 壓中，使沖頭壓下量增加而使開縫邊緣與沖頭支承部接觸之后，進一步增加沖頭壓下量而 對開縫管施加彎曲加工。
[0018] 然而，當沖頭壓下量過剩時，可能會產生開縫管的開縫邊緣較強地夾入沖頭支承 部，為了將管除去而必須將管在全長上切斷這樣的麻煩。
[0019] 為了避免這樣的麻煩，通常要注意避免沖頭壓下量變得過剩，但其結果是縫隙容 易變大。
[0020] 除此之外，鋼板的屈服強度也會影響縫隙。這是因為，在向鋼板施加彎曲變形的情 況下，彎曲變形后的回彈量因鋼板的屈服強度而不同。例如，在同一沖壓條件下實施最終道 次的沖壓成形而將沖壓載荷完全除去的情況下，在鋼板S的屈服強度低時縫隙小，在鋼板S 的屈服強度高時縫隙大。
[0021] 如前所述，通常要注意避免沖頭壓下量變得過剩，因此縫隙容易變大。在此，由于 鋼板的屈服強度的影響進一步重疊，因此縫隙的變動也增大。若所述縫隙過大，則在焊接時 將所述縫隙關閉進行限制所需的限制力增大，因此壓下裝置變得大型。而且，為了應對縫 隙的變動，在所述焊接機中，在通過手動來調整壓下裝置的壓下量的情況下，需要極大的時 間。
[0022] 因此，為了抑制沖壓后的縫隙的變動，存在按照各鋼板來調整沖壓條件，或者預先 將鋼板的屈服強度與沖壓條件的關系進行表格化，基于該表格來確定沖壓條件的技術。
[0023] 在專利文獻1記載的技術中，通過調整下模具的模間隔，能夠調整彎曲形狀。對于 回彈量的變動，在第一步驟中計測了將鋼板成形為鋼管之后的形狀，之后，在第二步驟中調 整下模具的模間隔并實施修正加工。換言之，根據專利文獻1記載的技術，在所述第一步驟 的成形加工之后，計測除去載荷后的狀態、即發生了回彈的狀態下的彎曲形狀，根據該計測 結果，調整壓下量、載荷、下模具的模間隔等沖壓條件，由此實施作為第二步驟的修正加工。 因此，在再設定下模具的模間隔的情況下，需要所述再設定用的時間。尤其是在1根鋼管的 成形中進行多次修正加工的情況下，形狀計測的次數也成為多次，因此存在生產效能較大 地下降這樣的問題。并且，這樣的修正加工的條件的設定需要對各鋼板實施，因此在由回彈 量具有變動的多個鋼板制造鋼管的情況下，無法避免生產效能的大幅下降。
[0024] 因此，本發明的目的在于提供一種縫隙的變動少的鋼管的沖壓成形方法。
[0025] 用于解決課題的方案
[0026] 本發明的主旨如以下所述。
[0027] [1] -種鋼管的沖壓成形方法，向鋼板施加多次沖壓彎曲加工來成形鋼板，從而成 形鋼管，其特征在于，對于從在作為被成形材料的開縫管處于最后一次的沖壓彎曲加工期 間成為特定的縫隙的狀態開始進一步需要的追加壓下量與所述特定的縫隙之間預先求出 關系，根據該預先求出的關系，從在作為被成形材料的開縫管處于最后一次的沖壓彎曲加 工期間成為所述特定的縫隙的狀態開始向所述開縫管實施基于所述的關系的所述追加壓 下量的加工。
[0028] [2]根據[1]所述的鋼管的沖壓成形方法，其特征在于，所述規定的縫隙是鋼板的 開縫邊緣與上模具的沖頭梁接觸的時刻的縫隙。
[0029] [3] -種鋼管的制造方法，其特征在于，使利用[1]或[2]所述的沖壓成形方法成 形的開縫管的開縫邊緣對接而進行焊接。
[0030] 發明效果
[0031] 通過本發明，以預先確定的條件進行沖壓，由此能得到縫隙的變動少的沖壓材料， 因此不需要修正加工或下模具的模間隔的設定調整，生產效率較大地提高。
【附圖說明】
[0032] 圖1是表示本發明的屈服強度差與縫隙的關系的圖。
[0033] 圖2是表示現有技術的屈服強度差與縫隙的關系的圖。
[0034] 圖3是說明鋼管制造工序中的成形工序的示意圖。
[0035] 圖4是開縫管的示意圖。
[0036] 圖5是說明端卷曲成形工序的示意圖，圖5A表示端卷曲時的安設狀態，圖5B表示 端卷曲負載結束時的狀態，圖5C表不端卷曲除去載荷后的狀態。
[0037] 圖6是說明沖壓成形工序的示意圖，圖6A表示載荷負載狀態，圖6B表示載荷除去 后的狀態，圖6C表示沖壓成形后的管截面形狀。
【具體實施方式】
[0038] 在直縫焊接鋼管的主要用途即管道鋼管的一般性的規格的API規格下，X80等級 的焊接鋼管的屈服強度的從上限到下限的范圍成為138MPa，在作為焊接鋼管的原料的鋼板 中，屈服強度的范圍也成為相同程度的范圍。尤其是在制造屈服強度高的鋼管的情況下，作 為原料的鋼板由TMCP法制造，因此根據成分條件、乳制條件、冷卻條件的變動而其屈服強 度也容易變動。
[0039] 以下，說明成形外徑1219mm、管厚31. 8mm的API X80等級鋼管的情況，但是本發明 沒有限定為以下說明的實施方式。
[0040] 首先，成形方法如圖5所示，實施端卷曲。在圖5中，41是端卷曲下模具，42是端 卷曲上模具。在鋼板寬度方向端部的寬度240mm的范圍h(圖5A)內，在沖壓負載時以使端 卷曲角度j (圖5B)成為28度的方式進行了端卷曲。沖壓載荷除去后的鋼板寬度方向端部 的彎曲角度k(圖5C)為23度。
[0041] 接下來，通過圖6A所示的沖頭前端部22的半徑R為415mm的沖頭2 (上模具）來 從鋼板寬度方向端部沿鋼板寬度方向依次進行了 11次的彎曲加工。此時的成形方法如圖 6所示。在圖6A中，沖頭2(上模具）由沖頭梁21和沖頭前端部22構成，下模具由模la、 lb構成。將該11次的彎曲角度的合計值與所述端卷曲的彎曲角度相加而整體成為除去了 縫隙的整體的彎曲角度（圖6C的f)。具體而言，在屈服強度640MPa的鋼板中，以使除去 載荷后的彎曲角度（圖6B的e)成為29度的方式，使每一次彎曲加工的負載時的彎曲角度 (圖6A的d)為35度而進行了彎曲加工。就鋼板S的彎曲范圍而言，圖6A的范圍a表示 到上次為止的彎曲范圍，圖6A的范圍b表示本次的彎曲范圍，圖6A的范圍c表示下次以后 的彎曲范圍。在這樣的彎曲加工中，彎曲加工量的調整通常是利用沖壓裝置直接控制沖頭 2的移動量的方式。在此，將沖頭2從沖頭前端部22與鋼板的上表面位置接觸的狀態起下 降的量（以下，將沖頭2從某基準點起的下降量稱為壓下量，在沒有特別說明的情況下，以 鋼板的上表面位置為基準）固定而進行加工。
[0042] 鋼板的屈服強度相對于作為鋼板的屈服強度的基準值的640MPa之差即屈服強度 差與沖壓后除去