本發(fā)明涉及一種成型出金屬管的成型裝置及成型方法。

背景技術：

以往，已知有一種通過向經過加熱的金屬管材料內供給氣體以使其膨脹來進行成型的成型裝置。例如，專利文獻1中所示的成型裝置具備：彼此成對的上模及下模；保持部，在上模與下模之間保持金屬管材料；及氣體供給部，向被保持部保持的金屬管材料內供給氣體。該成型裝置中，向處于保持于上模與下模之間的狀態(tài)的金屬管材料內供給氣體，從而能夠使金屬管材料膨脹以成型為與模具的形狀對應的形狀。

以往技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003－154415號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術課題

在此，上述裝置中用模具成型出金屬管之后，使金屬管接觸模具的狀態(tài)維持規(guī)定時間，從而冷卻金屬管以進行了淬火。然而，僅通過接觸模具進行冷卻的情況下，由于冷卻速度過快而出現(xiàn)了金屬管的強度變高且變脆(韌性變低)的情況。因此，一直要求通過根據(jù)成型品的用途來控制強度和韌性，從而獲得根據(jù)用途具有適當?shù)奶匦缘某尚推贰?/p>

本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供一種能夠獲得具有適當?shù)奶匦缘某尚推返某尚脱b置及成型方法。

用于解決技術課題的手段

本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置，其為成型出金屬管的成型裝置，其具備：加熱部，對金屬管材料進行加熱；氣體供給部，向經過加熱的金屬管材料內供給氣體以使其膨脹；模具，接觸膨脹的金屬管材料以成型出金屬管；冷卻部，通過冷卻介質冷卻成型后的金屬管；及控制部，控制模具的動作、氣體供給部及冷卻部，控制部在結束利用模具的成型之后，通過控制該模具的動作以打開模具，并控制冷卻部以使冷卻介質接觸金屬管，從而通過冷卻介質進行金屬管的冷卻。

本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置中，控制部在結束利用模具的成型之后控制該模具的動作以打開模具，并控制冷卻部以使冷卻介質接觸金屬管，從而通過冷卻介質進行金屬管的冷卻。如此，通過接觸冷卻介質來進行冷卻，與通過接觸模具來進行冷卻相比能夠放慢冷卻速度，且能夠進行提高金屬管的韌性的淬火。并且，在使用冷卻介質進行冷卻的情況下，與通過接觸模具來進行冷卻相比能夠輕松地進行淬火性的調整。通過以上結構，能夠根據(jù)用途調整成型品的強度和韌性，且能夠獲得具有適當特性的成型品。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置可以如下：控制部在成型結束之后，通過控制模具的動作以使模具與金屬管接觸的狀態(tài)維持規(guī)定時間，從而通過模具進行金屬管的冷卻，在通過模具冷卻金屬管之后，通過冷卻介質進行金屬管的冷卻。如此在成型結束之后通過模具進行冷卻來提高冷卻速度，從而能夠縮短從開始冷卻至金屬管的溫度成為馬氏體相變開始溫度的時間。因此，能夠確?？蛇M行馬氏體化的時間較長，且能夠根據(jù)所希望的特性輕松地調整通過冷卻介質進行的冷卻速度。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置可以如下：控制部通過模具進行金屬管的冷卻，直至金屬管的溫度成為比馬氏體相變開始溫度高的溫度即第1溫度。由此，能夠通過模具迅速冷卻金屬管以至成為馬氏體相變開始溫度之前溫度即第1溫度。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置可以如下：控制部根據(jù)開始通過冷卻介質冷卻金屬管的時機調整金屬管的淬火性。由此，能夠輕松地調整金屬管的淬火性。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置可以如下：冷卻部將冷卻用氣體作為冷卻介質向金屬管噴吹。由于將氣體用作冷卻介質，流量調整等較為輕松，因此能夠輕松地進行淬火性的調整。并且，能夠不污染金屬管而將其冷卻。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置可以如下：冷卻部通過氣體供給部構成。由此，能夠將用于使金屬管膨脹的氣體供給部沿用作冷卻部，因此能夠使成型裝置變得緊湊。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置可以如下：冷卻部向金屬管的內表面及外表面這兩個面噴吹冷卻用氣體。由此，能夠去除附著于金屬管的內表面及外表面這兩個面的氧化層，且能夠有效提高成型品的品質。

本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法為成型出金屬管的成型方法，該成型方法具備：加熱工序，對金屬管材料進行加熱；氣體供給工序，向經過加熱的金屬管材料內供給氣體以使其膨脹；成型工序，使膨脹的金屬管材料與模具接觸以成型出金屬管；及冷卻工序，通過冷卻介質冷卻成型后的金屬管，冷卻工序中，在結束利用模具的成型之后打開模具，使冷卻介質接觸金屬管，從而通過冷卻介質進行金屬管的冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法，能夠獲得與上述成型裝置相同的作用/效果。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法可以如下：冷卻工序中，在成型結束之后，通過控制模具的動作以使模具與金屬管接觸的狀態(tài)維持規(guī)定時間，從而通過模具進行所述管的冷卻，在通過模具冷卻金屬管之后，通過冷卻介質進行金屬管的冷卻。如此在成型結束之后通過模具進行冷卻來提高冷卻速度，從而能夠縮短從開始冷卻至金屬管的溫度成為馬氏體相變開始溫度的時間。因此，能夠確?？蛇M行馬氏體化的時間較長，且能夠根據(jù)所希望的特性輕松地調整通過冷卻介質進行的冷卻速度。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法可以如下：冷卻工序中，通過模具進行金屬管的冷卻，直至金屬管的溫度成為比馬氏體相變開始溫度高的溫度即第1溫度。由此，能夠通過模具迅速冷卻金屬管以至成為馬氏體相變開始溫度之前溫度即第1溫度。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法可以如下：冷卻工序中，根據(jù)開始通過冷卻介質冷卻金屬管的時機調整金屬管的淬火性。由此，能夠輕松地調整金屬管的淬火性。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法可以如下：冷卻工序中，將冷卻用氣體作為冷卻介質向金屬管噴吹，從而進行金屬管的冷卻。由于將氣體用作冷卻介質，流量調整等較為輕松，因此能夠輕松地進行淬火性的調整。并且，能夠不污染金屬管而將其冷卻。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法可以如下：冷卻工序中，向金屬管的內表面及外表面這兩個面噴吹氣體。由此，金屬管被均勻地冷卻，且能夠抑制產生金屬管的淬火性的不均。而且，能夠去除附著于金屬管的內表面及外表面這兩個面的氧化層，且能夠有效提高成型品的品質。

并且，本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法可以如下：冷卻工序中，向金屬管噴吹氣體，并去除附著于金屬管的表面的氧化層。由此，去除附著于金屬材料的表面的氧化層，且能夠抑制在成型品的表面殘留有該氧化層。因此，能夠抑制對成型品的外觀及材料強度造成影響，且能夠提高成型品的品質。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明能夠獲得具有適當?shù)奶匦缘某尚推贰?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施方式所涉及的成型裝置的概略結構圖。

圖2為沿圖1所示的II-II線的剖視圖，且為吹塑成型模具的概略剖視圖。

圖3為表示利用成型裝置進行的制造工序的圖，圖3(a)為表示在模具內設置有金屬管材料的狀態(tài)的圖，圖3(b)為表示金屬管材料被電極保持的狀態(tài)的圖。

圖4為表示利用成型裝置進行的吹塑成型工序和其之后的流程的圖。

圖5為電極周邊的放大圖，圖5(a)為表示電極保持金屬管材料的狀態(tài)的圖，圖5(b)為表示吹塑機構抵接于電極的狀態(tài)的圖，圖5(c)為電極的主視圖。

圖6(a)～(c)為表示利用成型裝置進行淬火時的狀態(tài)的圖。

圖7(a)、(b)為表示淬火時的時間與溫度的關系的曲線。

圖8(a)～(c)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖9(a)～(d)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖10為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖11(a)～(c)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖12(a)、(b)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖13(a)、(b)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖14(a)、(b)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖15(a)、(b)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

圖16(a)、(b)為表示變形例所涉及的冷卻工序的圖。

具體實施方式

〈成型裝置的結構〉

如圖1所示，成型出金屬管的成型裝置10具備：吹塑成型模具13(模具)，其由上模12及下模11構成；滑動件82，使上模12及下模11中的至少一個模具移動；驅動部81，產生用于使滑動件82移動的驅動力；管保持機構30，在上模12與下模11之間水平保持金屬管材料14；加熱機構(加熱部)50，給被該管保持機構30保持的金屬管材料14通電以進行加熱；吹塑機構(氣體供給部)60，向經過加熱的金屬管材料14吹入高壓氣體；控制部70，控制驅動部81、管保持機構30、吹塑成型模具13的動作、加熱機構50及吹塑機構60；水循環(huán)機構72，對吹塑成型模具13進行強制性水冷；及冷卻部90，通過冷卻介質冷卻金屬管80。在金屬管材料14被加熱至淬火溫度(AC3相變點溫度以上)時，控制部70進行關閉吹塑成型模具13并向經過加熱的金屬管材料14吹入高壓氣體等一系列的控制。另外，在以下說明中，將成品后的管稱為金屬管80(參考圖2(b))，將完成之前所經歷的中途階段的管稱為金屬管材料14。

下模11固定于較大的基臺15。并且，下模11由較大的鋼鐵制塊構成，且在其上表面具備型腔(凹部)16。此外，在下模11的左右端(圖1中為左右端)附近設置有電極容納空間11a，在該空間11a內具備構成為能夠通過致動器(未圖示)上下進退移動的第1電極17和第2電極18。在這些第1電極17、第2電極18的上表面形成有與金屬管材料14的下側外周面對應的半圓弧狀的凹槽17a、18a(參考圖5(c))，且能夠載置成恰好在該凹槽17a、18a的部分嵌入金屬管材料14。并且，第1電極17、第2電極18的正面(模具的外側方向的面)，形成有朝向凹槽17a、18a且周圍以錐狀傾斜凹陷的錐形凹面17b、18b。另外，在下模11形成有冷卻水通道19，在大致中心處具備從下插入的熱電偶21。該熱電偶21通過彈簧22被支承而自如地上下移動。

另外，位于下模11側的一對第1電極17、第2電極18兼做管保持機構30，且能夠水平支承金屬管材料14而使其能夠在上模12與下模11之間升降。并且，熱電偶21僅僅作為測溫構件的一例而示出，也可以是輻射溫度計或光溫度計等非接觸型溫度傳感器。另外，只要獲得通電時間與溫度之間的相關性，則完全能夠省略測溫構件來構成。

上模12在下表面具備型腔(凹部)24，其為內置了冷卻水通道25的大型鋼鐵制塊。上模12將上端部固定在滑動件82。而且，固定有上模12的滑動件82通過加壓缸26被吊起，且被引導時不受導引缸27的影響而橫振。本實施方式所涉及的驅動部81具備產生用于使滑動件82移動的驅動力的伺服馬達83。驅動部81由將驅動加壓缸26的流體(將液壓缸用作加壓缸26時為工作油)供給到該加壓缸26的流體供給部構成。控制部70通過控制驅動部81的伺服馬達83來控制供給到加壓缸26的流體的量，從而能夠控制滑動件82的移動。另外，驅動部81并不限定于如上述經由加壓缸26而向滑動件82賦予驅動力，例如也可以是在滑動件82上機械地連接驅動部以將伺服馬達83所產生的驅動力直接或間接地賦予給滑動件82。另外，本實施方式中，只有上模12進行移動，但也可以是除了上模12或代替上模12而使下模11進行移動。并且，本實施方式中，驅動部81也可以不具備伺服馬達83。

并且，設置于上模12的左右端(圖1中為左右端)附近的電極容納空間12a內與下模11同樣具備構成為能夠通過致動器(未圖示)上下進退移動的第1電極17和第2電極18。在這些第1電極17、第2電極18的下表面形成有與金屬管材料14的上側外周面對應的半圓弧狀的凹槽17a、18a(參考圖5(c))，且恰好能夠在該凹槽17a、18a嵌合金屬管材料14。并且，在第1電極17、第2電極18的正面(模具的外側方向的面)形成有朝向凹槽17a、18a且周圍以錐狀傾斜凹陷的錐形凹面17b、18b。即，構成為若通過上下一對第1電極17、第2電極18從上下方向夾持金屬管材料14，則恰好能夠緊緊地圈住金屬管材料14的整個外周。

圖2為從側面方向觀察吹塑成型模具13的概略截面。該圖為沿著圖1的II－II線的吹塑成型模具13的剖視圖，表示吹塑成型時的模具位置的狀態(tài)。如圖2所示，在下模11的上表面形成有矩形形狀的凹部11b。在上模12的下表面與下模11的凹部11b對置的位置形成有矩形形狀的凹部12b。在吹塑成型模具13被關閉的狀態(tài)下，通過下模11的凹部11b與上模12的凹部12b的組合而形成矩形形狀的空間即主型腔部MC。如圖2(a)所示，配置在主型腔部MC內的金屬管材料14通過膨脹如圖2(b)所示與主型腔部MC的內壁面接觸，并成型為該主型腔部MC的形狀(在此為矩形截面矩形形狀)。

加熱機構50具有：電源51；導線52，從該電源51延伸且與第1電極17和第2電極18連接；及開關53，夾設于該導線52之間。

吹塑機構60由高壓氣體源61、積存通過該高壓氣體源61供給的高壓氣體的蓄能器62、從該蓄能器62延伸至缸體單元42的第1管體63、夾設于該第1管體63之間的壓力控制閥64及切換閥65、從蓄能器62延伸至形成于密封部件44內的氣體通道46的第2管體67及夾設于該第2管體67之間的通斷閥68及止回閥69構成。另外，密封部件44的前端形成為尖細的錐面45。錐面45構成為恰好能夠與第1電極的錐形凹面17b、第2電極的錐形凹面18b嵌合抵接的形狀(參考圖5)。另外，密封部件44經由油缸桿43與缸體單元42連結，且能夠配合缸體單元42的工作進退移動。并且，缸體單元42經由塊41載置并固定于基臺15上。

壓力控制閥64發(fā)揮將與密封部件44側所要求的推力相適應的工作壓力的高壓氣體供給到缸體單元42的作用。止回閥69發(fā)揮防止高壓氣體在第2管體67內逆流的作用?？刂撇?0通過(A)至(A)的信息傳遞來從熱電偶21獲取溫度信息，控制加壓缸26、開關53、切換閥65及通斷閥68等。

水循環(huán)機構72由積存水的水槽73、汲取積存于該水槽73中的水并對其進行加壓而送到下模11的冷卻水通道19和上模12的冷卻水通道25的水泵74及配管75構成。雖然進行了省略，但也可以將降低水溫的冷卻塔或凈化水的過濾器夾設于配管75之間。

〈成型裝置的作用〉

接著，對成型裝置10的作用進行說明。圖3中示出從投放作為材料的金屬管材料14的管投放工序至給金屬管材料14通電以加熱的通電加熱工序。如圖3(a)所示，準備能夠淬火的鋼類的金屬管材料14，并通過機械手臂等(未圖示)將該金屬管材料14載置到設置于下模11側的第1電極17、第2電極18上。由于在第1電極17、第2電極18形成有凹槽17a、18a，因此金屬管材料14通過該凹槽17a、18a被定位。接著，控制部70(參考圖1)通過控制管保持機構30使該管保持機構30保持金屬管材料14。具體而言，如圖3(b)所示，使能夠進退移動各電極17、18的致動器(未圖示)工作以使各個位于上下方的第1電極17、第2電極18接近/抵接。通過該抵接，金屬管材料14的兩端部從上下被第1電極17、第2電極18夾持。并且，該夾持以通過形成于第1電極17、第2電極18的凹槽17a、18a的存在而與金屬管材料14的整周緊貼的方式被夾持。但是，并不限于與金屬管材料14的整周緊貼的結構，也可以是第1電極17、第2電極18與金屬管材料14的周向一部分抵接的結構。

接著，控制部70通過控制加熱機構50來加熱金屬管材料14。具體而言，控制部70將加熱機構50的開關53設為開啟。這樣一來，電力從電源51供給到金屬管材料14，通過存在于金屬管材料14的電阻，使得金屬管材料14自身發(fā)熱(焦耳熱)。此時，始終監(jiān)測熱電偶21的測定值，并根據(jù)該結果控制通電。

圖4中示出吹塑成型及吹塑成型后的處理內容。具體而言，如圖4(a)所示，對于加熱后的金屬管材料14關閉吹塑成型模具13，并將金屬管材料14配置密封到該吹塑成型模具13的型腔內。之后，使缸體單元42工作以利用吹塑機構60的一部分即密封部件44對金屬管材料14的兩端進行密封(一并參考圖5)。另外，該密封不是密封部件44直接與金屬管材料14的兩端面抵接的密封，而是經由形成于第1電極17的錐形凹面17b、形成于第2電極18的錐形凹面18b來間接地進行。這樣能夠大面積密封，因此能夠提高密封性能。除此之外，還防止因重復密封動作而引起的密封部件的損耗，此外有效地防止金屬管材料14兩端面的變形等。密封結束之后，將高壓氣體吹入金屬管材料14內，以使通過加熱而軟化的金屬管材料14沿著型腔的形狀變形。之后，若對于吹塑成型之后的金屬管材料14進行冷卻并淬火，則能夠做出金屬管80(詳細內容在后面敘述)。

金屬管材料14經過高溫(950℃前后)加熱而被軟化，且能夠以比較低的壓力吹塑成型。具體而言，作為高壓氣體采用常溫(25℃)下4MPa的壓縮空氣的情況下，該壓縮空氣在密閉的金屬管材料14內最終加熱至950℃左右。壓縮空氣將熱膨脹，并根據(jù)波義耳-查爾斯定律大約達到16～17MPa。即，能夠輕松地對950℃的金屬管材料14進行吹塑成型。

而且，經過吹塑成型而膨脹的金屬管材料14的外周面與下模11的型腔16接觸而被快速冷卻，同時與上模12的型腔24接觸而快速冷卻(通過管理使上模12與下模11的熱容量大且為低溫，因此只要接觸金屬管材料14，則管表面的熱量一下就被模具側奪去。)。這種冷卻法被稱為模具接觸冷卻或模具冷卻。之后，通過向金屬管80供給冷卻介質以進行金屬管80的淬火。

(金屬管的冷卻)

接著，對成型后的金屬管80的冷卻進行說明。本實施方式所涉及的成型裝置10具備向成型后的金屬管80供給冷卻介質的冷卻部90。本實施方式所涉及的成型裝置10中，控制部70在結束利用吹塑成型模具13的成型之后，控制該吹塑成型模具13的動作以打開該吹塑成型模具13，并控制冷卻部90以使冷卻介質接觸金屬管80，從而通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻。冷卻介質沒有特別限定，可以采用空氣、惰性氣體等氣體，也可以采用水、油等液體，還可以采用金屬板和干冰等固體。另外，也可以組合使用這些冷卻介質中的多種冷卻介質。圖1所示的例子中，冷卻部90通過吹塑機構60構成。即，冷卻部90將冷卻用氣體(可以沿用使用了用于成型的吹氣的氣體)作為冷卻介質向金屬管80噴吹，從而冷卻金屬管80。

控制部70在結束利用吹塑成型模具13的成型之后，控制該吹塑成型模具13的動作以打開吹塑成型模具13，并控制冷卻部90以使冷卻介質接觸金屬管80，從而通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻。另外，控制部70控制驅動部81以使上模12經由滑動件82移動，從而控制吹塑成型模具13的動作。并且，控制部70也可以在成型結束之后，控制吹塑成型模具13的動作以使吹塑成型模具13與金屬管80接觸的狀態(tài)維持規(guī)定時間，從而通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，之后，可以通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻。并且，控制部70也可以通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，直至金屬管80的溫度成為比馬氏體相變開始溫度高的溫度即第1溫度(后述圖7(b)中的溫度T1)。并且，控制部70也可以根據(jù)開始通過冷卻介質冷卻金屬管80的時機調整金屬管80的淬火性。

關于本實施方式所涉及的金屬管80的冷卻與溫度之間的關系，參考圖7的曲線圖來進行說明。首先，參考圖7(a)對金屬管80的強度與冷卻之間的關系進行說明。圖中，標有灰度的區(qū)域表示馬氏體相變區(qū)域MT。圖中，虛線為表示冷卻金屬管80時的時間與溫度的變化的曲線圖。金屬管80的冷卻速度以虛線L9、虛線L8、虛線L7、虛線L6、虛線L5、虛線L4、虛線L3、虛線L2、虛線L1的順序變快。若虛線通過馬氏體相變區(qū)域MT，則發(fā)生馬氏體相變。金屬管80的強度根據(jù)馬氏體相變開始溫度TS以下的區(qū)域內的冷卻速度而變化。在此，馬氏體相變開始溫度TS為馬氏體相變區(qū)域MT內的最大溫度。本實施方式的馬氏體相變開始溫度TS在圖7(a)、(b)中相當于與該馬氏體相變區(qū)域MT相鄰的上側的折線。金屬管80的硬度與沿著位于圖中左側的虛線的冷卻相應地變高。并且，金屬管80的硬度與沿著位于右側的虛線的冷卻相應地變低，但韌性變高。例如，將表示成型結束之后僅進行利用吹塑成型模具13與金屬管80接觸的冷卻的情況下的溫度變化的虛線作為L1。而在成型結束之后馬上開模，通過由冷卻部90使金屬管80接觸冷卻介質來進行冷卻的情況下，以使溫度沿著虛線L2～L5變化的方式進行冷卻，從而能夠獲得高韌性的金屬管80。但是，在以溫度沿著虛線L6～L9變化的方式冷卻金屬管80的情況下，由于虛線L6～L9不通過馬氏體相變開始溫度TS，因此也不通過馬氏體相變區(qū)域MT。因此，優(yōu)選如后述通過適當組合模具冷卻來進行冷卻。

并且，控制部70也可以在成型結束之后控制吹塑成型模具的動作以使吹塑成型模具13與金屬管80接觸的狀態(tài)維持規(guī)定時間，從而通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，之后控制冷卻部90以通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻。控制部70通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，直至金屬管80的溫度成為比馬氏體相變開始溫度TS高的溫度即第1溫度(圖7(b)中的溫度T1)。具體而言，如圖7(b)所示，控制部70控制吹塑成型模具13的動作及冷卻部90以使金屬管80的溫度以沿著虛線L10變化的方式進行冷卻?？刂撇?0在成型結束之后進行控制以維持吹塑成型模具13與金屬管80接觸的狀態(tài)。并且，控制部70在開始點P1進行吹塑成型模具13的開模以解除吹塑成型模具13與金屬管80的接觸并控制冷卻部90以開始通過冷卻介質冷卻金屬管80。開始點P1為從通過吹塑成型模具13進行冷卻到切換成通過冷卻介質冷卻的點，將開始點P1的溫度設為T1，將時間(從冷卻開始所經過的時間)設為H1。該情況下，時間H1相當于維持使金屬管80與吹塑成型模具13接觸的狀態(tài)的時間。從成型結束到經過時間H1的期間，通過從金屬管80至吹塑成型模具13的傳導傳熱，金屬管80的溫度按照虛線L10a急劇下降。經過時間H1之后，通過冷卻介質進行冷卻。該情況下，通過從金屬管80到冷卻介質的傳導傳熱，金屬管80的溫度按照虛線L10b以與虛線L10a相比較低的冷卻速度進行冷卻。開始點P1處的溫度T1為比馬氏體相變開始溫度TS高的溫度。另外，控制部70可以根據(jù)從冷卻開始起經過時間H1的情況來開始通過冷卻部90的冷卻，也可以在檢測到金屬管80的溫度達到溫度T1的時機開始通過冷卻部90的冷卻。

控制部70根據(jù)開始通過冷卻介質冷卻金屬管80的時機(開始點P1)調整金屬管80的淬火性。即，控制部70能夠通過調整開始點P1來延長通過冷卻介質進行淬火的時間，從而使強度下降但又提高延伸性?；蛘?，控制部70能夠通過縮短通過冷卻介質進行淬火的時間來提高強度?？刂撇?0根據(jù)成為成型對象的金屬管80的用途等所要求的特性，在預先設定的冷卻條件下進行冷卻。

接著，參考圖6對成型結束后的金屬管80的冷卻(淬火)的工序的一例進行說明。圖6所示的成型裝置10將吹塑機構60用作向金屬管80噴吹冷卻介質CM的冷卻部90。并且，圖6所示的例子中，控制部70在成型結束后控制吹塑成型模具13的動作以使吹塑成型模具13與金屬管80接觸的狀態(tài)維持規(guī)定時間。由此，通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，并在通過吹塑成型模具13冷卻金屬管80之后，通過冷卻介質CM進行金屬管80的冷卻。

首先，如圖6(a)所示，在結束利用吹塑成型模具13的成型之后，控制部70通過控制吹塑成型模具13的動作以維持關閉上模12及下模11的狀態(tài)，并使吹塑成型模具13與金屬管80接觸的狀態(tài)維持規(guī)定時間。并且，控制部70通過控制水循環(huán)機構72的動作來使冷卻水在冷卻水通道25流動。由此，進行從金屬管80向吹塑成型模具13的傳導傳熱，并通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻。

接著，如圖6(b)所示，控制部70在通過吹塑成型模具13冷卻金屬管80之后，控制該吹塑成型模具13的動作以打開吹塑成型模具13。并且，控制部70通過控制吹塑機構60使密封部件44從金屬管80的兩端部分離。此時，如圖6(c)所示，控制部70進行打開吹塑成型模具13的控制，以使下模11的凹部11b的表面與金屬管80的外表面之間形成間隙GP，并且在上模12的凹部12b的表面與金屬管80的外表面之間形成間隙GP。另外，控制部70通過控制頂出器的銷91，從而在吹塑成型模具13的表面與金屬管的外表面之間設置有間隙GP的狀態(tài)下在打開的吹塑成型模具13內保持金屬管80。該狀態(tài)下，控制部70通過控制吹塑機構60，而從密封部件44的前端向金屬管80的端部噴吹作為冷卻介質CM的高壓氣體。此時，冷卻介質CM流入到金屬管80的內部及間隙GP。而且，能夠通過冷卻介質CM接觸金屬管80的內表面及外表面來冷卻金屬管80。另外，可以在向金屬管80噴吹冷卻介質CM的期間利用銷91使金屬管80上下振動。通過以上結構，結束對成型后的金屬管80的淬火。

接著，對本實施方式所涉及的成型裝置10的作用/效果進行說明。

本實施方式所涉及的成型裝置10中，控制部70在結束利用吹塑成型模具13的成型之后，控制該吹塑成型模具13的動作以打開吹塑成型模具13，并控制冷卻部90以使冷卻介質接觸金屬管80，從而通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻(淬火)。如此，通過接觸冷卻介質來進行冷卻，從而與通過接觸吹塑成型模具13來進行冷卻相比能夠放慢冷卻速度，且能夠進行提高金屬管80的韌性的淬火。例如如圖7(a)所示，在僅通過與模具接觸進行冷卻的情況下，金屬管80的溫度如虛線L1所示急劇冷卻，因此能夠獲得較高強度，但可能得不到充分的韌性。與此相比，通過在成型結束之后開模的基礎上通過冷卻介質進行冷卻，能夠使金屬管80的溫度伴隨如圖7(a)中虛線L2、L3、L4、L5或圖7(b)中虛線L10所示的溫度變化而冷卻。并且，在使用冷卻介質冷卻的情況下，通過調整接觸冷卻介質的時間、冷卻介質的量或冷卻介質的溫度等，而與通過接觸模具來進行冷卻相比能夠輕松地進行淬火性的調整。通過以上結構，能夠根據(jù)用途控制成型品的強度和韌性，且能夠獲得具有適當?shù)奶匦缘某尚推贰?/p>

并且，本實施方式所涉及的成型裝置10中，控制部70在成型結束之后通過控制吹塑成型模具13的動作以使吹塑成型模具13與金屬管80接觸的狀態(tài)維持規(guī)定時間，從而通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，在通過吹塑成型模具13冷卻金屬管80之后，通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻。吹塑成型模具13的熱傳導率高，并且熱容量高，因此通過使吹塑成型模具13與金屬管80接觸，能夠快速冷卻金屬管80。如此在成型結束之后立即通過吹塑成型模具13進行冷卻來提高冷卻速度，從而能夠縮短從開始冷卻到金屬管80的溫度成為馬氏體相變開始溫度為止的時間。如圖7(b)所示，金屬管80可進行馬氏體化的時間為從金屬管80冷卻開始到經過規(guī)定時間那段期間的時間。從該冷卻開始到成為馬氏體相變開始溫度TS的時間越短，之后的冷卻的自由度越增加(能夠增加可進行馬氏體化的時間)。舉例來講，能夠增加圖7(b)中虛線L10b通過馬氏體相變區(qū)域MT的時間。因此，能夠較長確?？蛇M行馬氏體化的時間，且能夠根據(jù)所希望的特性輕松地調整通過冷卻介質進行的冷卻速度。例如，若可進行馬氏體化的時間較長，則在欲提高延伸性的情況下選擇控制冷卻部90以使冷卻速度變低，且能夠在欲提高強度的情況下選擇控制冷卻部90以使冷卻速度變高。即，能夠增加淬火條件的自由度。

并且，本實施方式所涉及的成型裝置10中，控制部70控制吹塑成型模具13的動作，從而通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，直至金屬管80的溫度成為比馬氏體相變開始溫度TS高的溫度即第1溫度T1。由此，能夠通過吹塑成型模具13迅速冷卻金屬管80至成為馬氏體相變開始溫度TS之前的溫度即第1溫度T1。由此，能夠延長可進行馬氏體化的時間。

并且，本實施方式所涉及的成型裝置10中，控制部70根據(jù)開始通過冷卻介質冷卻金屬管80的時機(圖7(b)的開始點P1)來調整金屬管80的淬火性。例如，能夠通過將開始通過冷卻介質冷卻的時機調早以延長低速冷卻的時間，從而提高延伸性，且能夠通過將時機調慢以縮短低速冷卻的時間，從而提高強度。由此，能夠輕松地調整金屬管80的淬火性。

并且，本實施方式所涉及的成型裝置10中，冷卻部90將冷卻用氣體作為冷卻介質向金屬管80噴吹。由于將氣體用作冷卻介質，流量調整等較為輕松，因此能夠輕松地進行淬火性的調整。并且，與將液體用作冷卻介質的情況相比，能夠不污染金屬管80而將其冷卻。

并且，本實施方式所涉及的成型裝置10中，冷卻部90通過作為氣體供給部的吹塑機構60構成。由此，能夠將用于使金屬管80膨脹的氣體供給部沿用作冷卻部，因此能夠使成型裝置10變得緊湊。

并且，本實施方式所涉及的成型裝置10中，冷卻部90可以向金屬管80的內表面及外表面這兩個面噴吹冷卻用氣體。由此，能夠去除附著于金屬管80的內表面及外表面這兩個面的后述的皮(氧化層)等，且能夠有效地提高成型品的品質。

本實施方式所涉及的成型方法具備：加熱工序，對金屬管材料14進行加熱；氣體供給工序，向經過加熱的金屬管材料14內供給氣體以使其膨脹；成型工序，使膨脹的金屬管材料14與吹塑成型模具13接觸以成型出金屬管80；及冷卻工序，通過冷卻介質冷卻成型后的金屬管80。并且，冷卻工序中，結束利用吹塑成型模具13的成型之后，通過打開吹塑成型模具13使冷卻介質接觸金屬管80，從而通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻。根據(jù)本實施方式所涉及的成型方法，能夠獲得與上述成型裝置10相同的作用/效果。

本發(fā)明并不限定于上述實施方式。

例如，如圖8所示，可以在打開吹塑成型模具13的狀態(tài)下供給冷卻介質CM，從而僅從金屬管80的內部進行冷卻。該情況下，可以如圖8(a)所示從金屬管80的一側供給冷卻介質CM，同時從一側排出。并且，也可以如圖8(b)所示從金屬管80的兩側供給冷卻介質CM，并從兩側排出。并且，也可以如圖8(c)所示從金屬管80的一側供給冷卻介質CM，并從相反側排出。

并且，如圖9(a)、(b)所示，在從金屬管80的內部和外部這兩個部分進行冷卻的情況下，可以將用于向金屬管80的外表面和吹塑成型模具13的表面之間的間隙供給冷卻介質CM的流路93設置在金屬管80的兩側。另外，也可以如圖9(a)所示將冷卻金屬管80的內部的冷卻介質CM的流動方向與冷卻外部的冷卻介質CM的流動方向設為相反。并且，也可以如圖9(c)、(d)所示為在金屬管80的內部及外部吹散氧化皮(氧化層)的結構。如圖9(c)、(d)所示，在金屬管80的端部中供給冷卻介質CM的一側的端部，使流路93與金屬管80外部的間隙連通。另一方面，在排出側的端部解除流路93，使通過金屬管80外部的間隙的冷卻介質CM直接流走。該狀態(tài)下，從金屬管80的其中一個端部將冷卻介質CM供給到金屬管80的內部及外部，并從另一個端部和皮一起排出。此時，為了防止皮飛散，可以設置由網等構成的皮接收部94。在無法從金屬管80的一個方向排出冷卻介質CM的皮的情況下，可以通過切換圖9(c)和圖9(d)的狀態(tài)來多次重復供給方向的切換。

并且，如圖10所示，也可以設置用于使冷卻介質CM流到吹塑成型模具13的內部的流路97。流路97設置于下模11及上模12的長度方向的大致中央。通過該結構，經由吹塑成型模具13內部的流路97，向金屬管80的外部的間隙GP供給冷卻介質CM，且從金屬管80的兩端側排出。另外，成型時流路97通過銷96被密封，且通過該銷96的前端面確保成型面。

并且，如圖11及圖12所示，也可以采用冷卻箱99作為冷卻部90。該冷卻箱99用于冷卻和金屬管80的取出。該情況下，如圖11(a)所示，在通過吹塑成型模具13進行冷卻之后，或在成型結束之后打開吹塑成型模具13的同時用銷91上推金屬管80。接著，如圖11(b)所示，在吹塑成型模具13內配置冷卻箱99。接著，如圖11(c)所示，將金屬管80容納在冷卻箱99內以通過液體或固體等冷卻介質進行金屬管80的冷卻。接著，如圖12(a)所示，按下銷91，并如圖12(b)所示從吹塑成型模具13連同冷卻箱99取出金屬管80。

并且，如圖13所示，也可以采用夾具100作為冷卻部90。夾具100被分割成具有沿著金屬管80的外表面的形狀的多個構件。圖13所示的例子中，夾具100具有夾住金屬管80的兩端部的構件和夾住中央部附近的構件。夾具100的一部分構件在內部具有用于供冷卻水等冷卻介質流動的流路101，一部分構件具有護套式加熱器等加熱部102。但是，也可以通過使溫水等加熱介質在流路101流動來進行加熱。在使用該夾具100的情況下，打開吹塑成型模具13之后(例如，與圖11(b)，(c)相對應的階段)，將夾具100安裝到金屬管80。由此，如圖13(b)所示成為在金屬管80安裝有夾具100的狀態(tài)。該狀態(tài)下，通過使冷卻介質在流路101流動來冷卻金屬管80。并且，對于欲慢慢冷卻的部分，可以利用加熱部102局部加熱。通過夾具100進行的冷卻一結束，則從吹塑成型模具13連同夾具100取出金屬管80。

并且，如圖14所示，也可以采用具有吹氣功能的取出卡盤110作為冷卻部90。取出卡盤110能夠安裝于金屬管80的兩端部，且能夠在安裝狀態(tài)下對金屬管80的內部及外部噴吹作為冷卻介質的壓縮空氣。在使用該取出卡盤110的情況下，在打開吹塑成型模具13之后(例如，與圖11(b)，(c)相對應的階段)，將取出卡盤110安裝到金屬管80。由此，如圖14(b)所示成為在金屬管80安裝有取出卡盤110的狀態(tài)。該狀態(tài)下，通過吹氣來冷卻金屬管80。通過吹氣進行的冷卻一結束，則從吹塑成型模具13連同取出卡盤110取出金屬管80。

并且，如圖15所示，也可以作為冷卻部90采用具有擦拭功能的卡盤120?？ūP120能夠安裝于金屬管80的外表面。通過在安裝有卡盤120的狀態(tài)下沿著金屬管80的外表面進行驅動，能夠通過卡盤120擦拭該金屬管80的外表面。在使用該卡盤120的情況下，從吹塑成型模具13取出金屬管80之后(例如，與圖12(b)相對應的階段)，將卡盤120安裝到金屬管80。由此，如圖15(b)所示成為在金屬管80安裝有卡盤120的狀態(tài)。該狀態(tài)下，通過用卡盤120擦拭金屬管80的表面來冷卻金屬管80。在使用該卡盤120的情況下，可以僅對需要冷卻的部位進行擦拭，也可以慢慢地對整體進行全面擦拭?；蛘咭部梢杂每ūP120只夾住需要冷卻的部位而不進行擦拭。

并且，如圖16所示，也可以采用配置于吹塑成型模具13的外部的冷卻箱99作為冷卻部90。該情況下，從吹塑成型模具13取出時，如圖16(a)所示在金屬管80安裝取出卡盤115。之后，從吹塑成型模具13取出金屬管80之后(例如，與圖12(b)相對應的階段)，將金屬管80容納在冷卻箱99內。預先在冷卻箱99內填充液體、固體(干冰等)的冷卻介質。

并且，上述成型裝置10具備能夠在上下模之間進行加熱處理的加熱機構50，該加熱機構50利用由通電產生的焦耳熱來加熱金屬管材料14，但并不限定于這些。例如，加熱處理也可以在上下模之間以外的場所進行，而將加熱后的金屬制管送入模具之間。并且，除了利用由通電產生的焦耳熱之外，也可以利用加熱器等輻射熱，還能夠通過高頻感應電流來加熱。

高壓氣體主要能夠采用氮氣、氬氣等非氧化性氣體和惰性氣體。然而，這些氣體不易在金屬管內產生氧化皮，但價格高。在這一點上，若是壓縮空氣，則不會因氧化皮的產生而引發(fā)太大的問題，且價格低廉，泄漏到大氣中也不會造成危害，且極易操作。因此，能夠順利地進行吹塑工序。

吹塑成型模具可以是無水冷模具和水冷模具中的任一個。但是，無水冷模具在吹塑成型結束之后使模具降至常溫左右時，所需時間較長。在這一點上，若是水冷模具，則在短時間內結束冷卻。因此，從提高生產效率的觀點考慮，優(yōu)選水冷模具。

并且，上述成型裝置10中，通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，直至金屬管80的溫度成為比馬氏體相變開始溫度TS高的溫度即第1溫度(圖7(b)中的溫度T1)，之后進行吹塑成型模具13的開模以解除吹塑成型模具13與金屬管80的接觸并開始通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻，但也可以采用其他控制。例如，也可以是通過吹塑成型模具13進行金屬管80的冷卻，直至金屬管80的溫度成為比馬氏體相變開始溫度TS低的溫度，之后進行吹塑成型模具13的開模以解除吹塑成型模具13與金屬管80的接觸并開始通過冷卻介質進行金屬管80的冷卻。即，可以在圖7所示的馬氏體相變區(qū)域MT內并用通過吹塑成型模具13進行的淬火和通過冷卻介質進行的淬火。

產業(yè)上的可通過性

關于本發(fā)明的一方式所涉及的成型裝置及成型方法，例如能夠用作被設置為根據(jù)用途強度和韌性被控制且具有適當特性的成型品的成型裝置及成型方法。

符號說明

10-成型裝置，11-下模(模具)，12-上模(模具)，13-吹塑成型模具(模具)，14-金屬管材料，50-加熱機構(加熱部)，60-吹塑機構(氣體供給部)，70-控制部，80-金屬管，90-冷卻部。