JP2013081988A

JP2013081988A - マグネシウム系パイプの曲げ加工方法

Info

Publication number: JP2013081988A
Application number: JP2011223915A
Authority: JP
Inventors: Keijiro Sakai; 慶二郎酒井; Osamu Fujita; 修藤田
Original assignee: Fuji Bellows Co Ltd; Fuji Seiko Co Ltd
Current assignee: Fuji Bellows Co Ltd; Fuji Seiko Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-05-09

Abstract

【課題】マグネシウム材は常温での塑性加工性が劣ることが知られているため、パイプに成形してそのパイプを曲げようとすると予め焼純したり温間で行ったりすることになるだろうと予想されるが、マグネシウム材は酸化し易いため、パイプの用途によっては上記のような熱処理を施すことは好ましくない場合がある。
【解決手段】マグネシウム材で構成されたパイプ１は、曲がり部位には外側パイプ３に内側パイプ５が挿入された二重パイプ構造にしておく。この内側パイプ５は楕円状になって、その長軸方向の外面が外側パイプ３の内面と圧接している。このパイプ１を回転引き曲げタイプの装置にかけて曲げ加工する。このとき、曲げ内側部にその一方の圧接側がくるように位置調整して曲げ加工する。この方法によれば、マグネシウム材で成形したパイプをある程度の曲げ半径までは熱処理無く曲げ加工できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽量性で着目されているマグネシウム系パイプの曲げ加工方法に関するものである。

パイプはフレームや配管として従来から汎用されており、その用途や設置場所に応じて曲げられて用いられる場合がある。
ところで、マグネシウムは従来から軽量性が評価されていたが、最近では、マグネシウム単体、マグネシウム合金と言ったマグネシウム材が入手し易くなってきたこともあり、従来の素材、例えば鋼材やアルミニウム材に代えての活用が期待されている。

而して、マグネシウム材は常温での塑性加工性が劣ることが知られているため、パイプに成形してそのパイプを曲げようとすると予め焼純したり温間で行ったりすることになるだろうと予想される。
しかしながら、マグネシウム材は酸化し易いため、パイプの用途によっては上記のような熱処理を施すことは好ましくない場合がある。

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、マグネシウム材で成形したパイプをある程度の曲げ半径までは熱処理無く曲げ加工できる、曲げ加工方法を提供することを、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、マグネシウム材で構成されたパイプ内に複数の芯金片が揺動可能に連結されて一列を為す芯金群を挿入しておき、パイプを回転型と前記回転型と共に回転可能な締付型とで挟持した状態で、前記回転型を回転させてパイプを引き曲げすることを特徴とするマグネシウム系パイプの曲げ加工方法である。

請求項２の発明は、請求項１に記載したマグネシウム系パイプの曲げ加工方法において、内側パイプを挿入した二重パイプの部位を曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法である。

請求項３の発明は、請求項２に記載したマグネシウム系パイプの曲げ加工方法において、内側パイプは楕円状になって、その長軸方向の外面が外側パイプの内面と圧接しており、曲げ内側部にその圧接側がくるように位置調整して曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法である。

本発明の曲げ加工方法によれば、マグネシウム材で成形したパイプをある程度の曲げ半径までは熱処理すること無く曲げ加工できる。

被加工物であるマグネシウム材のパイプの斜視図である。図１のマグネシウム材のパイプの断面図である。曲げ加工方法に用いる装置の模式的概略図である。マグネシウム材のパイプの曲げ加工後の状態を示す図面である。

本発明では、被加工物を、図１に示すマグネシウム材のパイプ１とする。マグネシウム材はマグネシウム単体でもよいが、通常はマグネシウムを主として含むマグネシウム系合金である。押し出し成形によりパイプに成形されている。このパイプは焼鈍等の熱処理は施されておらず、押し出されたままの状態となっている。

パイプ１は部分的には二重パイプ構造となっており、外側パイプ３の内側に内側パイプ５が圧入されている。外側パイプ３は、管厚が一定で断面真円状を為している。内側パイプ５は、真円状のパイプに成形された後に僅かであるが押し曲げられており、管厚が一定であるが、断面楕円状を為している。
外側パイプ３に内側パイプ５が圧入されており、図２に示すように、内側パイプ５の長軸方向の対向する２つの部位側の外面が、外側パイプ３の内面に圧接して圧接部位６となっており、短軸方向の対向する２つの部位側の外面は、外側パイプ３の内面からは隙間をあけて離間している。設計例としては、外側パイプ３の外径が２２ｍｍ、管厚が２ｍｍで、楕円にする前の内側パイプ５の外径が１７ｍｍ、管厚が１．５ｍｍ程度の場合には、その間隔は両側合わせて１．２〜１．４ｍｍ程度が一例として挙げられる。なお、曲げ加工後には、内側パイプ５が広がってその外周全てが外側パイプ３の内周にくっつく。

パイプ１では、上記構成により、内側パイプ５が外側パイプ３内の所定箇所に位置決めされている。そのため、曲げ加工部だけを二重パイプ構造とでき、結果的に、全体としての軽量化を損なわずに、必要な箇所に必要な強度を持たせることができる。

図３は、マグネシウム材のパイプ１の曲げ加工に用いる装置７である。
この装置７が回転引き曲げタイプのものであり、パイプ１を送り装置の送り軸のチャックにクランプさせて装着する。
パイプ１の曲げ内側を溝部で抱持する回転型９に、パイプ１の曲げ外側を溝部で抱持する締付型１１が間隔をおいて対向配置されており、締付型１１は回転型９に対して接離自在で接近したときに、その両方の溝部の間に送られてきたパイプ１が抱持される。締付型１１は回転型９とその軸芯周りに同期して回転すると、挟持されたパイプ１が回転型９の溝部に巻き付けられて引き曲がる。後方側には、パイプ１の曲げ外側を溝部で抱持する押え型１３が接離自在に配置されており、曲がりの際にパイプ１の後方側が回転型９の半径方向外方に向かう動きが規制される。回転型９にパイプ１が巻き付けられる長さだけ、パイプ１が前進するのでその前進に合わせてパイプ１を前方に送り出すために、送り出し装置と同期して押え型１３が前進するようになっている。

パイプ１をチャックにクランプさせる際には、曲げ内側部と曲げ外側部に外側パイプ３と内側パイプ５とが圧接した両側の部位がくるように角度を調整する。曲げ内側部は回転型９に当たる側であり、曲げ外側部は締付型１１に当たる側である。

この曲げ加工装置７では、パイプ１に芯金群１５を挿入する。この芯金群１５には複数の芯金片１７が備えられている。断面図に示すように、各芯金片１７には後側に保持部１９が前側には球面体部２１が設けられており、先行側の芯金片１７の保持部１９に後続側の芯金片１７の球面体部２１が連結されて一列を為しており、前後で隣り合う芯金片１７は互いに揺動可能になっている。
芯金片１７の外径は内側パイプ５の内径より若干小さく設計されており、内側パイプ５にもスムーズに挿入可能になっている。
芯金群１５の後端はベンダーロッド２３に揺動可能に支持されている。

曲げ加工の際の前に、ベンダーロッド２３を駆動させて、芯金群１５をパイプ１に挿入し、曲がり部位、すなわち外側パイプ３に内側パイプ５が圧入されて二重パイプ構造になったところまで前進させてから静止させておく。

この状態でマグネシウム材のパイプ１に対して曲げ加工を施すと、曲げ加工時にパイプ１の曲がり部に生じる壁面の移動が規制される。
実施例では、パイプ１は９０Ｒの曲げ半径までは、断面形状が変化したり、割れたり、皺を発生したりすることなく、綺麗な曲がり部位を得る曲げ加工に成功した。
しかも、曲げ加工後は、内側パイプ５の断面はほぼ真円に戻っていた。

図４は、実際に曲げ加工に成功したパイプの例である。
このパイプ１は、ＡＺ３１Ｂのマグネシウム合金を素材とし、押し出し成形したものである。外側パイプ３の外径が２５ｍｍ、管厚が２．０ｍｍ、内側パイプ５の外径が２０ｍｍ、管厚が１．５ｍｍになっている。この例では曲げ半径はＲ９０となっている。このパイプは、自動車用のシートのフレーム材として利用することを想定したものである。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、本発明では、マグネシウム材のパイプを曲げ加工する方法を提案するものであり、曲げを過酷になる、すなわち曲げ半径をより小さくする場合に熱処理を併用することを除外するものではない。
また、上記の実施の形態では、部分的に二重パイプになったものを被加工物としているが、単一のパイプを被加工物としてもよい。

マグネシウム材はその軽量性で自動車等の部品として注目されており、それで構成したパイプを曲げ加工できる技術が確立されれば、マグネシウム材の市場を一気に広げることができると予測される。

１…パイプ３…外側パイプ５…内側パイプ
６…圧接部位
７…曲げ加工装置９…回転型１１…締付型
１３…押え型１５…芯金群１７…芯金片
１９…保持部２１…球面体部２３…ベンダーロッド

Claims

マグネシウム材で構成されたパイプ内に複数の芯金片が揺動可能に連結されて一列を為す芯金群を挿入しておき、パイプを回転型と前記回転型と共に回転可能な締付型とで挟持した状態で、前記回転型を回転させてパイプを引き曲げすることを特徴とするマグネシウム系パイプの曲げ加工方法。
請求項１に記載したマグネシウム系パイプの曲げ加工方法において、内側パイプを挿入した二重パイプの部位を曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法。
請求項２に記載したマグネシウム系パイプの曲げ加工方法において、内側パイプは楕円状になって、その長軸方向の外面が外側パイプの内面と圧接しており、曲げ内側部にその圧接側がくるように位置調整して曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法。