JP2002178042A - 曲げ加工金属条材の製造方法 - Google Patents

曲げ加工金属条材の製造方法

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JP2002178042A
JP2002178042A JP2000383822A JP2000383822A JP2002178042A JP 2002178042 A JP2002178042 A JP 2002178042A JP 2000383822 A JP2000383822 A JP 2000383822A JP 2000383822 A JP2000383822 A JP 2000383822A JP 2002178042 A JP2002178042 A JP 2002178042A
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bending
bent
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Masaaki Takagishi
正章 高岸
Takayuki Hirano
隆幸 平野
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳造管,熱押管などの、曲げ加工の際に表面
に微小割れを生じる恐れのある金属条材に対しても微小
割れを生じることなく曲げ加工を施すことを可能として
良品歩留りを上げることを課題とする。 【解決手段】 金属条材に連続移動式の熱間曲げ加工を
施して曲げ加工条材を製造するに際して、曲げ加工前の
素条材に表層部の加工硬化を消去する熱処理を施してか
ら、その熱処理済条材を前記熱間曲げ加工に供する構成
とする。

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,形鋼などの
金属条材に連続移動式の熱間曲げ加工を施して曲げ加工
条材を製造する方法に関し、良品歩留りの高い製造方法
を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】管路には種々の曲り管が使用されてい
る。曲り管の製造方法も種々知られているが、幹線パイ
プラインや高圧プラントに用いられる径や肉厚の大きい
管にまで対応できるのは、直管に連続移動式の熱間曲げ
加工を施して曲り管を製造する方法である。ここで、連
続移動式の熱間曲げ加工とは、曲げ加工すべき金属管の
長手方向の小領域を誘導加熱等によって局部的に塑性変
形容易な温度に加熱し、その加熱位置を長手方向に移動
させながら曲げモーメントを付与して曲げ変形させ、変
形直後の部分を冷却固化させることにより、管を連続的
に曲げ変形させてゆく方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記連続移
動式の熱間曲げ加工は、局部に集中した曲げ変形を連ね
て行くので、加工対象の管の材質や曲げ加工率(通称
「曲げ半径」=中心線曲げ半径/管径。以下通称によ
る)によっては、曲げ外側に微小割れが生じることがあ
り、特に、鋳造管,熱押管などで生じやすく、良品歩留
りが高位に望めないという問題があった。
【0004】本発明はかかる状況に鑑みてなされたもの
で、金属管や形鋼等の金属条材に熱間曲げ加工を施して
曲げ加工条材を製造する際に生じる恐れのある微小割れ
をなくして良品歩留りを上げることを課題とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、金属条材に連続移動式の熱間曲げ加工を施
して曲げ加工条材を製造するに際して、曲げ加工前の素
条材に表層部の加工硬化を消去する熱処理を施してか
ら、その熱処理済条材を前記熱間曲げ加工に供する構成
としたものである。
【0006】曲げ加工の対象とする鋼管等の金属条材の
表層部には、製造工程で表面に加わった何らかの冷間加
工作用に起因する加工硬化が大なり小なり存在する。微
小割れが鋳造管等で起りやすいのは、多くの場合、素条
材製造後の研削ないし研磨仕上げが必須であることか
ら、上記表層部加工硬化が大であることと関係があると
着想して、加工硬化の事前消去を試みた結果、これが奏
功したものである。すなわち、本発明では上記したよう
に、表層部の加工硬化を消去した金属条材に曲げ加工を
施す構成としたことにより、微小割れの発生を防止で
き、特に鋳造管,熱押管などの微小割れを生じやすい条
材の曲げ加工材製造における良品歩留りを大幅に上げる
ことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は上記したように、曲げ加
工前の素条材に表層部の加工硬化を消去する熱処理を施
すことを特徴とする。加工硬化を消去するための熱処理
は、被処理材を一過的に処理温度に昇温させればよく、
温度保持は必要ない。熱処理を施す領域は、少なくとも
曲げ加工を施す領域の且つ加工硬化を生じている表層部
であればよく、従って、素条材全体或いは曲げ加工を施
す領域の全肉厚としてもよいし、曲げ加工を施す領域
の、加工硬化が存在し、あるいは存在の恐れがある表層
部のみとしてもよいが、表層部のみを熱処理する方が、
加熱エネルギーを少なくでき、また敏速な処理が可能と
なるといった利点が得られるので、好ましい。素条材表
層部の加工硬化は、通常、表面から高々3mm程度の深
さまでであるので、表層部のみに熱処理を行う場合に
は、素条材の仕様に応じて、表面から1〜5mm程度の
深さまで熱処理すれば十分である。
【0008】熱処理は公知の方法を適宜採用可能であ
り、例えば、炉で金属条材全体を加熱し、熱処理する方
法,バーナーで金属条材の表面を加熱し、熱処理する方
法,誘導加熱によって金属条材を加熱し、熱処理する方
法等を挙げることができる。中でも、誘導加熱を利用す
る場合には、環状の誘導コイルで金属条材の長手方向の
小領域を加熱し、その誘導コイルを金属条材に対して相
対的に移動させるという連続移動式の誘導加熱方法を採
用することで、所望の領域を簡便且つ均一に、一過的に
加熱し、熱処理することができ、しかも、金属条材の表
層部のみに集中的に急速入熱できるので、好ましい。誘
導加熱を用いる場合、誘導コイルへの通電周波数を50
0〜10000Hz程度の低周波寄りに選定すれば、表
面から20〜5mmまでが誘導電流の浸透深さ、すなわ
ち、実効入熱深さとなり、前記加工硬化深さをカバーす
る急速加熱が確実に行える。
【0009】熱処理における加熱温度は、材質も考慮に
入れて加工硬化の消去に有効な温度に適宜設定すれば良
く、再結晶温度以上が好ましく、例えば、鋼製(炭素
鋼,耐熱合金鋼,ステンレス鋼など)の条材では850
°C以上に昇温することで顕著に奏功する。一方、加熱
温度をあまり高くすると熱エネルギーを多く必要とする
ばかりでなく、結晶粒の粗大化を引き起こし、酸化皮膜
も異常に成長し、表面肌も悪くなり、外表面からの割れ
が発生することもある。これらを考慮すると、1100
°C以下とすることが好ましい。
【0010】加熱後の冷却は、急冷による硬化を防止す
る上からは徐冷とすることが好ましいが、材質に応じて
適宜変更してもよい。
【0011】素条材に対する熱処理を行う時期は、曲げ
加工前であれば何時でもよく、曲げ加工を施す直前に熱
処理を行い、引き続いて曲げ加工を行うようにしても良
い。この場合、その熱処理を、金属条材に対して曲げ加
工を行う曲げ装置上で行うことも可能である。曲げ装置
は通常、金属条材を局部的に加熱する誘導コイルを備え
ているので、その誘導コイルを熱処理にも利用すること
ができる。
【0012】上記した熱処理を素条材に対して行った
後、その素条材に対して連続移動式の熱間曲げ加工を行
って所望半径の曲げ加工条材を製造する。この連続移動
式の熱間曲げ加工は従来と同様に行えばよい。すなわ
ち、曲げ加工すべき条材の長手方向の小領域を、それを
取り囲むように配置した誘導コイルによって局部的に塑
性変形容易な温度に加熱し、その加熱位置を金属条材の
長手方向に移動させながら曲げモーメントを付与して曲
げ変形させ、変形直後の部分を冷却して固化させるとい
う操作を、条材の所望範囲に渡って行えばよい。この熱
間曲げ加工の際、曲げ外側に最も大きい引張力が作用し
ており、その部分に加工硬化があると、微小割れ発生の
原因となるが、本発明では、上記したように、曲げ加工
に先立って熱処理を行って加工硬化を消去しているの
で、微小割れの発生を防止できる。熱間曲げ加工時に曲
げ外側に作用する引張力は曲げ半径が小さい程大きくな
り、従って微小割れが発生しやすいので、曲げ半径が小
さい場合に本発明を適用すると効果が大きく、例えば、
5DR(曲げ半径Rが条材の外径Dの5倍)以下の曲げ
において適用の意義が大きい。
【0013】本発明適用対象の金属条材は、熱間曲げ加
工を行うことの可能なものであれば材質,形態,素条材
製造形式等任意である。例えば、材質は、炭素鋼,ステ
ンレスを含む各種合金鋼などの鉄鋼のみならず、その他
の非鉄金属でもよい。形態としては、管材,棒材,板
材,各種断面の形材等を挙げることができる。また、素
材製造形式が鋳造、鍛造、板材加工等のいずれであるか
も問わない。これらの金属条材のうち、連続移動式の熱
間曲げ加工によって微小割れの発生の多いものに対して
本発明を適用すればよく、例えば、表面の加工硬化の大
きいもの、靱性の低いもの等には本発明を適用すること
が好ましい。曲げ加工条材の製造に本発明を適用するか
否かは、本発明適用による良品歩留り向上メリットと事
前熱処理によるコスト増との比を考慮して定めればよ
い。
【0014】
【実施例】曲げ加工用の素条材として、表1の試料N
O.1〜7に示す管材を用意した。材質は2種類とし、
鋼種Aは、JISG5122「SCH22」、鋼種B
は、「SCH24」である。これらの鋼種の管材はいず
れも鋳造した後、表面を研削加工している。試料NO.
1〜7の管材に対して、熱間曲げ加工に先立って、誘導
コイルを用いて連続移動式の熱処理を施した。この熱処
理時における加熱部位表面の最高到達温度は、表1に示
す通りとし、誘導コイルへの通電周波数は2000Hz
とした。この周波数での管材に対する高周波電流の浸透
深さを計算で求めると、約11mmである。その後、そ
の管材に対して連続移動式の熱間曲げ加工を、表1に併
記した曲げ半径にて行い、曲り管を製造した。得られた
曲り管の表面を、目視にて観察し、肌荒れ状態を検査
し、また、表面の染色浸透試験(カラーチェック)を行
って、微小割れの有無を検査した。その結果を表1に示
す。なお、表中、微小割れ欄における「〇」は、微小割
れがない場合を、「△」は実用に差し支えのない軽微な
微小割れが見られた場合を、「×」は微小割れがある場
合を示し、肌荒れ欄における「〇」は、肌荒れがない場
合を、「△」はわずかに肌あれが見られた場合を示して
いる。
【0015】また、比較例として、表1の試料NO.8
〜10に示す管材を用意し、熱処理を施すことなく、連
続移動式の熱間曲げ加工を、表1に示す曲げ半径にて行
い、曲り管を製造した。得られた曲り管の表面も、実施
例と同様に検査した。その結果も表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】表1から明らかなように、試料NO.8〜
10の管材(比較例)では、いずれも微小割れが生じて
いたが、試料NO.1〜7の管材(本発明実施例)で
は、いずれも微小割れの発生はなく、事前熱処理によっ
て加工硬化を消去することにより、微小割れの発生を防
止できることを確認できた。なお、試料NO.4の管材
では、表面に肌荒れが生じていたが、これは熱処理温度
が高過ぎたためと思われ、温度を少し下げれば、肌荒れ
は解消できるものと思われる。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、曲げ
加工前の素条材に表層部の加工硬化を消去する熱処理を
施してから、その熱処理済条材を前記熱間曲げ加工に供
する構成としたことにより、連続移動式の熱間曲げ加工
を施した際に生じる恐れのある微小割れの発生を防止し
て良品歩留りを大幅に上げることができる。特に、従来
は良品歩留りが高位に望めなかった鋳造管,熱押管など
の曲げ加工条材の製造においても良品歩留りを向上させ
てコストダウンを図ることができるという効果を有して
いる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属条材に連続移動式の熱間曲げ加工を
    施して曲げ加工条材を製造するに際して、曲げ加工前の
    素条材に表層部の加工硬化を消去する熱処理を施してか
    ら、その熱処理済条材を前記熱間曲げ加工に供すること
    を特徴とする曲げ加工金属条材の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記熱処理を、連続移動式の誘導加熱に
    より、金属条材の表層部を一過的に昇温させて行う、請
    求項1記載の曲げ加工金属条材の製造方法。
  3. 【請求項3】 鉄鋼系の金属条材に関して、前記熱処理
    を、金属条材の表層部を850°C〜1100°Cに昇
    温させて行う請求項1又は2記載の曲げ加工金属条材の
    製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013158830A (ja) * 2012-02-08 2013-08-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超合金部材の曲げ加工方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5360364A (en) * 1976-11-10 1978-05-30 Kubota Ltd Bent pipe fabricating method
JPH09302416A (ja) * 1996-05-10 1997-11-25 Dai Ichi High Frequency Co Ltd 金属条材の熱処理方法

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