JP2015104734A - 押出形材のロール曲げ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような曲げ加工においては製品の形状を確保するために曲げ応力に対するスプリングバック量の調整、残留応力の抑制等が問題になる。
また、押出形材等の2次元断面形状を有する材料を曲げ加工する場合には断面形状の変形、座屈等も問題になる。
特許文献1には、ピンチロールにて送り出された板材の送り量に応じて成形ロールが付与する曲げ応力を変化させる際に、スプリングバック量を差し引くために板材の材料物性値を用いて弾塑性シミュレーションを行う技術を開示する。
しかし、同公報に開示する技術は材料物性値のバラツキが充分には考慮されていない問題があり、また、複雑な計算を実行するための装置が必要である。
特許文献2には、材料に負荷される曲げ応力を段階的に分散させるためにらせん状に曲げ加工する技術を開示する。
しかし、これでは曲げ装置が大型化しコストアップになる。
特許文献3には押出形材のフランジ長さを予め調整することで中立軸を調整し、残留応力を抑える技術を開示する。
しかし、同技術では押出形材の断面形状に制限がある。
本発明はロール曲げ装置を押出機に連動させることで押出成形時の加工熱を有効利用した点に特徴がある。
従って、ロール曲げ時の押出形材の温度が320℃以上になるように押出機の前方に前記曲げロールを配置するのが好ましい。
より好ましくはロール曲げ時の押出形材の温度を350℃以上に確保するのがよい。
この温度にて曲げ応力を負荷すると、材料に与えられた転位が回復し、残留応力の発生が低減する。
例えば3点ロール式の場合には、2つの第1支持ロール,第2支持ロールを所定の間隔を隔てて配置し、これに対して1つの加圧ロールを各軸心が略三角形になるように配置する。
このように配置すると押出形材の一の側面を2つの第1,第2支持ロールで受けながら他の側面から加圧ロールにて曲げ応力を負荷しながら押出形材を送り出すことで曲げ加工される。
加圧ロールは押出形材に加える曲げ応力を可変できるように支持ロール側に向けて近接、離間可動制御される。
押出形材を送り出す駆動機構は支持ロールに備えている。
また、加圧ロールに駆動機構を備えてもよい。
本発明にてガイドロールは、一対のロールで押出形材を挟み込み、曲げロールに向けて押出形材を送り出すものである。
この際に曲げロールの送り速度A2をガイドロールの送り速度A1より大きくしたことにより、曲げロールとガイドロールとで押出形材に引張応力が作用するようにした点に特徴がある。
例えば、前記曲げロールの送り速度A2とガイドロールによる送り速度A1との関係がA2≧1.05×A1であるように設定するのがよい。
また、320℃以上の押出形材であっても曲げロールの送り速度A2をガイドロールの送り速度A1より大きくしたことにより、押出形材にテンション力が加わり断面座屈の発生を抑えることができる。
アルミニウム合金、例えば7000系アルミニウム合金を用いた押出形材は自然時効により材料特性に変化が生じるものもあるが本発明は熱間にてロール曲げするので、このような材料特性のバラツキも小さい。
図1では押出機1及び押出ダイス2を模式的に示し、この押出ダイス2から押し出された押出形材は一対のガイドローラ14a,14bからなるガイドロール14にて所定の送り速度A1(mm/sec)にて曲げロールに向けて送り出される。
なお、ガイドロール14による送り速度は、押出形材が押出成形される押出速度を考慮しながら設定され、必要に応じて押出ダイスの前方に一対の補助ロール15を設けてもよい。
曲げロールによる押出形材の送り速度A2はガイドロール14による送り速度A1より大きくなるように設定されている。
これにより、曲げロール(11〜13)とガイドロール14との間に位置する押出形材20にはテンション力(引張力)Ftが生じる。
その押出条件及び評価結果を図2の表に示す。
表中、形材温度とは押出形材のロール曲げ時の温度を示す。
残留応力は曲げ加工後に、材料表面に歪みゲージを貼り付け切断した際に、解放された歪みを測定し、残留応力値(MPa)に換算したものであり、20MPa以下を目標とした。
残留応力が大きいと曲げ加工後に孔明け加工等を行うと応力が解放し、製品形状が変化する恐れがあることから残留応力値をこのように20MPa以下と厳しい目標に設定した。
引張応力(MPa)はガイドロールの送り速度と曲げロールの送り速度を表のように設定し、冷えた押出形材を冷間で曲げ加工したときに歪みゲージを貼り付けて測定した見かけの応力価値である。
また、押出材の形材温度が320℃以上あったので、曲げ加工後の残留応力が20MPa以下で良好であった。
これに対して比較例1は、形材温度が250℃と320℃より低く、A2/A1=1.00であったために断面形状に座屈が発生した。
比較例2,3は形材温度が320℃以上なので残留応力は小さいものの、A2/A1=1.00なので断面形状に座屈が発生した。
比較例4はA2/A1=1.23なので座屈は発生しなかったが形材温度が250℃と低いために残留応力が35MPaと20MPaを超えていた。
2 押出ダイス
10 ロール曲げ装置
11 第1支持ロール
12 第2支持ロール
13 加圧ロール
14 ガイドロール
15 補助ロール
A1 ガイドロールの送り速度
A2 曲げロールの送り速度
Claims (3)
- 押出形材のロール曲げ装置であって、
押出機から押し出される押出形材を送り出すためのガイドロールと、
前記ガイドロールにて送り出された押出形材を曲げ加工する曲げロールとを備え、
前記曲げロールによる押出形材の送り速度A2が前記ガイドロールによる押出形材の送り速度A1よりも大きくなるように設定されていることで、曲げロールとガイドロールとの間に位置する押出形材に引張応力が付加されるものであることを特徴とする押出形材のロール曲げ装置。 - ロール曲げ時の押出形材の温度が320℃以上になるように押出機の前方に前記曲げロールを配置したことを特徴とする請求項1記載の押出形材のロール曲げ装置。
- 前記曲げロールの送り速度A2とガイドロールによる送り速度A1との関係がA2≧1.05×A1であることを特徴とする請求項1記載の押出形材のロール曲げ装置。
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