パイプの絞り加工の方法や加工後の形状、用途について

パイプの絞り加工とは、パイプの先端や中間を細くしたり、先端を四角い形状に加工するものです。パイプを連結させるためや複雑な形状に成形するために用いられる加工方法ですが、パイプの肉厚が薄いと形状が崩れるため高い技術が必要とされます。
今回はパイプの絞り加工はどのような方法で行われ、絞り加工によってパイプの形状がどう変化するかについて解説します。また、絞り加工が施されたパイプはどのような用途で用いられるかもあわせてご紹介します。

パイプの絞り加工とは

パイプの絞り加工とは、元のパイプの外径よりも小さい内径のダイスに素材を押し込み、プレス機などでパイプの外径を小さくする加工です。絞り加工をすることによって、パイプの先端や中間がつぼめられた状態になります。
パイプになぜ絞り加工をするかというと、機械などの部材として必要な形状であるからと、パイプ同士を繋ぐ必要がある際に片側を細くつぼめなければならないからです。細くなった方のパイプを通常のサイズのパイプに差し込めば、パイプを繋いで長いパイプを造れるようになります。
パイプが必要になる現場では、長い状態のパイプを求められる場面がありますが、そのままの長さで現場へ搬入するのは困難なことです。そこで、パイプが搬入できるサイズに切断して絞り加工を施しておけば、現場でパイプを簡単に繋ぎ合わせることができるようになります。

パイプの絞り加工の方法

パイプの絞り加工の方法には、主に「プレス加工」と「バルジ加工」とあります。それぞれどのような加工方法なのか、また加工をする上でのメリットなどをご紹介します。

プレス加工

プレス加工とは、金型で圧力をかけてパイプの先端を変形させる方法で、一度金型を製作すれば、短い時間で加工できるため大量生産に向いています。また、プレス加工は切削や溶接のない鍛造的加工のため、工数を削減することもできます。
プレス加工では、切削加工のような屑が発生しないため無駄なものが出ず、結果として材料にかかる費用を抑えることになります。さらに、切ったり削ったりしないということは熱によるダメージが少ないことにもなり、素材が変形しにくく傷や歪み、シワのない加工が可能です。
パイプのプレス加工は、材料の変形量が大きいので加工硬化が大きくなり、薄くて丈夫な製品となるため、軽量化が求められる場面でも重宝されます。

バルジ加工

バルジ加工とは「膨らまし加工」とも呼ばれ、金型内に置いたパイプに超高圧の液体を充填しながらパイプの両端橋を圧縮し、その力でパイプの形を金型の形に密着するまで膨らませ成形する加工方法です。または、専用の拡縮管機を使用して、パイプの先端端末を拡げたり縮めたりすることもあります。
バルジ加工で成形されたパイプは、加工管や自動車、機械などの中空構造部品などに利用されます。
また、バルジ加工は少ない工数で複雑な成形もでき、溶接も不要なためコストダウンを図ることができます。
プレス加工と同様に、バルジ加工も変形量が大きいため加工硬化が期待でき、製品の強度を向上させるほか、製品の軽量化にも繋がります。

パイプの絞り加工でできる形状

パイプの絞り加工では、実際にどのような形状にすることが多いのか、また絞り加工されたパイプはどういった用途で使われているのかをご紹介します。

プレス加工

パイプの絞り加工の方法でもご紹介したプレス加工ですが、この方法では主に、丸パイプの先端を四角形状にするために使用します。
先端が四角になった丸パイプは、パイプを繋ぐジョイントの役割として利用されることが一般的です。

テーパースウェージング

テーパーとは、パイプの先端が先細りになっているときに使われる言葉ですが、テーパースウェージングとは、先端に向かうほど細く円錐形状になる加工方法です。
先端が細くなったパイプは、液剤を吐出する際などに使用されるノズルとして使用されます。

平行スウェージング

平行スウェージングとは、パイプを細くし、その細いパイプ径のままパイプの長手方向へ成形したものです。
標識柱などのポールとしてや、農業用ビニールハウスの支柱に利用されることが多い形状です。

中間スウェージング

中間スウェージングは、パイプの中間部を細く絞る方法です。

日常ではこのような形状のパイプを目にすることはあまりないかもしれませんが、さまざまな工場の機械部材として利用されています。

エキスパンド加工

エキスパンド加工は、パイプの先端端末部を押し広げる方法です。
エキスパンド加工されたパイプは、一般用配管のほか、自動車の排気部分やMT用チェンジレバー、ステアリングシャフトなどと広く利用されます。

パイプの絞り加工の難しさとは

パイプの絞り加工は、パイプの肉厚が厚いものよりも薄い場合に難易度が高くなります。肉厚が薄いものは、絞り加工の際に変形してしまうことがあるため、それを防ぎ、安定した加工で形状が保持できるように配慮しなければなりません。
また、絞りの勾配が大きく、極端にパイプの形状が変わる際も同様に注意が必要です。
これらの加工には高い技術とノウハウが必要で、場合によっては専用の治具を作製して加工をすることもあるほどですが、私たち宮脇鋼管であれば、パイプの特性を理解し、最適な加工案を提案できるため、このような難しいパイプ加工のニーズにもお応えすることが可能です。

鋼管加工のベストアドバイザー宮脇鋼管へ