JP2000280032A - 液圧成形用鋼管及びその製造方法 - Google Patents

液圧成形用鋼管及びその製造方法

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JP2000280032A
JP2000280032A JP11089447A JP8944799A JP2000280032A JP 2000280032 A JP2000280032 A JP 2000280032A JP 11089447 A JP11089447 A JP 11089447A JP 8944799 A JP8944799 A JP 8944799A JP 2000280032 A JP2000280032 A JP 2000280032A
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pipe
steel pipe
hardening
fluid pressure
deformation
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JP11089447A
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Yasushi Kitani
靖 木谷
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑形状の部材に液圧成形する場合に、拡管
率の差による板厚差が少ない、また仕上がり形状も良好
な、液圧成形用の鋼管及びその製造方法を提案する。 【解決手段】 焼入れ硬化性を有する鋼管の管胴部の一
部を、高エネルギー熱源によりオーステナイト相が生成
される温度以上に加熱したのち、冷却して、管胴部を部
分的に硬化させ、管胴部に液圧成形における加工難易性
を選択的に付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管の液圧成形、
とくに管軸方向および/または管周方向で不均一な変形
を強いる成形により、複雑形状の部材を製造する際に用
いて好適な、液圧成形用鋼管及びその製造方法関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】金属管の液圧成形(ハイドロフォーミン
グ)技術は、コンピュータ制御や高圧流体技術の進歩に
伴い、最近とくに注目されている成形技術である。例え
ば、自動車におけるフェンダーサポートレール、サイド
ルーフレール、ピラー、クロスメンバーなどの部材は、
従来は、プレス成形ののち溶接により組み立てられてい
たが、これらの部材を、最近になって、鋼管の液圧成形
により製造する試みがなされている。液圧成形では、成
形のための応力が鋼管素材に均一にかかるため、プレス
成形に局所的な歪みが生じがたく、拡管時の減肉の不均
一や曲げ時の座屈等が起こりにくいという特徴がある。
そしてこの技術は、部材の一体成形化による加工の省工
程化、断面形状や肉厚の適正配分による軽量化、強度や
剛性の確保といった多くの点で、従来からの加工方法よ
りも優れた利点を有している。
【0003】こうした液圧成形による部品は、金型によ
る押さえと鋼管内面への液圧付加を行うことによって製
造される。このとき液圧は内面で均一にかかるため、塑
性変形の発生位置および各部位での変形量を設計どおり
に達成するには、一般に、多くの試行錯誤とノウハウの
蓄積が必要であるとされている。ところで、液圧成形に
適した鋼管の製造技術については、この技術そのものが
未だ緒についたばかりであることもあり、殆ど知られて
いない。わずかに、特開平10−176220号公報、
特開平10−175027号公報などの提案があるのみ
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示の技術はいずれも、鋼管全体が一様な材質を具
えていることを前提としての提案である。したがって、
かかる鋼管を用い、液圧成形により、管軸方向あるいは
管周方向に不均一な形状の部材にしようとすると、次の
ような問題が生じていた。 金型どおりの形状が得られにくく、得られたとして
も、拡管各部位の変形量は金型との接触状態により異な
り、また均一な内圧の故に変形量が多い部位と少ない部
位との境界付近で金型との密着度が低くなり、仕上がり
形状の精度が悪くなりやすい。 拡管率が高い部位では板厚減少が大きく、この部位で
の強度確保が困難になる。 このように、従来の鋼管は、上述した液圧成形の利点を
十分に生かした材料であるとは言えず、これらの問題を
解決した液圧成形に適した新規な鋼管の出現が強く求め
られていた。
【0005】そこで、本発明の目的は、液圧成形に用い
られる従来の鋼管が抱えていた上記問題を解決すること
にあり、管軸方向あるいは管周方向での形状が不均一な
複雑形状の部材に液圧成形する場合に、拡管率の差によ
る板厚差が少ない、また仕上がり形状も良好な、液圧成
形用の鋼管及びその製造方法を提案することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の目的
を実現するためには、液圧成形前に予め、管胴部におい
て変形を抑制する必要がある部位の硬度を選択的に高め
ておくことが有効であること、また、管胴部の硬化手段
にはレーザビーム、アークプラズマなどの高エネルギー
密度の熱源を用いて加熱し、冷却することが実用上好適
であることを知見した。
【0007】本発明はこのような知見に基づいて完成さ
れたものであり、その要旨とするところは次のとおりで
ある。 (1)鋼管の管胴部に、部分的に、硬化による難変形域を
形成してなることを特徴とする液圧成形用鋼管。 (2)焼入れ硬化性を有する鋼管の管胴部の一部を、高エ
ネルギー熱源によりオーステナイト相が生成される温度
以上に加熱したのち、冷却して、管胴部を部分的に硬化
させ、管胴部に液圧成形における加工難易性を選択的に
付与することを特徴とする液圧成形用鋼管の製造方法。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。発明者らは、レーザビーム、アークプラズマなど
の高エネルギー密度の熱源を用いて鋼板の表面を直線状
に加熱後冷却すると、加熱部分では硬度(強度)が上昇
して、直線に平行な方向では強度が上昇し、直線に垂直
な方向との強度差すなわち強度の異方性が生じることを
知見した。この事実を基にして、発明者らは、鋼材を線
状加熱することにより、塑性変形能の異方性を付与する
ことができ、この特性を積極的に液圧成形に利用すれ
ば、液圧成形部位および変形量を制御できるのではない
かと考えた。そして、幾多の検討を行うことにより、所
期の効果が得られることを確認した。
【0009】図1は、円筒部の中間で管軸方向の一定長
さを拡管して製造する部材への適用例を示している。図
1(a)は従来の一般的な鋼管を使用する液圧成形の例
を示している。この場合には、前述したように拡管部で
の薄肉化が大きくなり、また、拡管域と非拡管域との境
界部は設計どおりに寸法精度がでない。図1(b)は本
発明に従う鋼管とこれを用いて同様な液圧成形を行う場
合の状況を示している。この場合の鋼管には、その外周
面を高エネルギー密度の熱源で部分的に加熱し冷却した
硬化部を形成してある。硬化部のうち、1は拡管部に相
当する位置に、多数の直線状の硬化部を管軸方向に対し
て平行に配したものであり、2は拡管域と非拡管域との
境界に直線状の硬化部を周方向に付与したものである。
【0010】上記図1(b)のような配置に硬化部を形
成すれば、1の部位では管軸方向の変形が抑制され、ま
た2の部位では管周方向での変形が抑制され、それぞれ
の部位でこれら垂直な方向との変形能の異方性が生じ
る。このため、液圧成形後は、1の拡管部では、管軸方
向の変形の抑制により図1(a)のような過度の薄肉化
は起こらず、また強度低下も防止できる。さらに、2で
示される拡管域と非拡管域との境界では、硬化部の軸方
向両側で変形が多少とも抑制されるので、良好な成形精
度が得られる。なお、図1においては、1と2の両位置
で硬化部を形成する例を示したが、1または2のいずれ
か片方のみを硬化させることによっても、従来よりは優
れた液圧成形性が得られる。
【0011】本発明では、管胴部を部分的に加熱、急冷
して鋼の焼入れ硬化作用を利用して管胴部を硬化させた
が、このよう加熱部では、焼入れ性を確保するために、
少なくともその一部ではオーステナイト相になるような
温度まで加熱する必要がある。なお、加熱の上限温度は
とくに定めないが、部分的に溶融するような温度まで昇
温することも可能である。いずれにしても、冷却後の金
属組織をマルテンサイト(溶融凝固組織を含む)などの
低温変態組織あるいはベイナイトとして硬度を高めるこ
とが必要である。したがって、本発明を適用する鋼管の
成分組成は焼入れ性を有していることも要請され、例え
ば、炭素当量を指標として、Ceq≧0.10mass% (Ceq
C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5)程度の合金元素量
を有する鋼板がより高い効果を得られることが例示され
る。
【0012】本発明では、以上述べたように、管胴部の
比較的狭い範囲を選択的に加熱し、しかも冷却後組織の
少なくとも一部は焼入れ組織とすることが必要である。
したがって、加熱熱源としては、レーザビーム、アーク
プラズマなどの高エネルギー密度のものが最適である。
かかる熱源により加熱すれば、比較的短時間で高温域に
局部的加熱が可能となり、狭い加熱範囲で投入熱量も少
ないので、高温到達後の冷却速度も速くなり焼入れ組織
の形成に好都合である。
【0013】なお、管胴部の加熱部位や加熱パターン
(線状か点状か、直線状か曲線状か、加熱箇所の幅、長
さ、その間隔など)は液圧成形により製造される部材形
状、素材材質、鋼管寸法(管径や厚みなど)、成形時の
応力・歪の方向などを考慮して適宜決定できる。以上述
べたように、液圧成形により得ようとする部材形状等に
基づいて、予め鋼管の管胴部に硬度の高い部分を選択的
に形成しておき、しかるのち、かかる高硬度部分が混在
した鋼管を液圧成形すれば、硬度差に応じて変形部位お
よび変形量が規制され、所望形状の部材を精度良く製造
することが可能になる。さらに、この技術を推し進めれ
ば、各部位の板厚をも意識的に変更することも可能にな
る。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鋼管の管胴部を部分的に加熱、急冷して硬化域を形成す
ることにより、液圧成形時の変形量を制御できるので、
所望の形状、厚みを有し、寸法精度のよい液圧成形部材
を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】管軸方向で拡管率が異なる液圧成形を行って成
形部材を製造する際の、従来法と発明法を比較して示す
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼管の管胴部に、部分的に、硬化による
    難変形域を形成してなることを特徴とする液圧成形用鋼
    管。
  2. 【請求項2】 焼入れ硬化性を有する鋼管の管胴部の一
    部を、高エネルギー密度熱源によりオーステナイト相が
    生成される温度以上に加熱したのち、冷却して、管胴部
    を部分的に硬化させ、管胴部に液圧成形における加工難
    易性を選択的に付与することを特徴とする液圧成形用鋼
    管の製造方法。
JP11089447A 1999-03-30 1999-03-30 液圧成形用鋼管及びその製造方法 Pending JP2000280032A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005000978A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Nissan Motor Co Ltd 液圧成形方法および液圧成形用金属板
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