JP4132246B2 - ハイドロフォーム成形用電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイドロフォーム成形用電縫鋼管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属管をハイドロフォーム法により成形することが一般的に行われている。その成形法は図１に示すように、素管１を割り型２、３に入れ、液導入孔４から素管１内に液を導入して内圧をかけ、両側から押し込み用のシリンダー５、６で管軸方向に圧縮荷重を負荷して押し込み、図１の例ではＴ成形の高さｈに成形するものである。即ち、成形例としては、素管１の径を部分的に拡大するもの、径を拡大して種々の断面形状にするもの等があり、得られた成形品７は複雑な形状のものまで成形可能である。
ハイドロフォーム法に用いる素管１には肉厚の均一なものが要求され、素管１となる鋼管としては自動車部品等では電縫鋼管が有利となる。この電縫鋼管は一般的には熱間圧延で製造された鋼帯をケージロール等により管状に成形し、突き合わせ溶接して製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ハイドロフォーム法により成形された製品は、自動車部品等の各種用途における使用環境で割れや変形等が生じないような強度および靱性を有してなければならない。一方、加工性の面からは押し込み力および内圧により成形しやすい電縫鋼管が要求される。しかしながら、電縫鋼管はこれを製造する際に、電縫溶接前の安定を図るために、溶接前の成形段階にて塑性変形する高い歪みを与えて成形することが一般的に行われている。このような、高い歪みを与えて成形した電縫鋼管では強度が上昇し、その電縫鋼管を素管にしてハイドロフォーム法にて成形するには成形しずらいとする問題点を有していた。
又、一般に電縫鋼管は、溶接部のみが、溶接時に加熱＋急冷されているため、母材部よりも硬度がビッカースで３０〜８０の範囲で高硬度化してしまい、ハイドロフォーム成形前の予加工で材料の溶接部近傍での座屈が発生したり、ハイドロフォーム成形時に溶接部分のみが伸びが不足して破断やしわが発生するという問題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、質量％にてＣ：０．０１％未満のほかＳｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，及び不可避的不純物を含有し、残部がＦｅである極低Ｃ材を冷間加工後に電縫鋼管とし、次いで、電縫溶接部のみを６００〜８５０℃の温度にて熱処理を行うことにより、加工性の良いクリーンなフェライト相組織としたことを特徴とするハイドロフォーム成形用電縫鋼管の製造方法にある。
即ち、本発明はハイドロフォーム成形用の電縫鋼管を製造する際に、電縫鋼管にした後の電縫鋼管自身の加工性を考慮して、従来の知見では電縫鋼管はある程度の強度が必要とすることから、極低Ｃは好ましくないとされていたのを、その発想とは全く逆に、鋼管の素材に極低Ｃ材を用いるようにし、更に、電縫溶接部を低温の熱処理を行い、電縫鋼管の母材部と溶接部に加工性を持たせるようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
従来の電縫鋼管は曲げ成形して溶接するため、素材自身には加工性の要求は厳しくなく、中炭材（Ｃ：０．０５％程度）を用いて電縫鋼管を製造していたが、ハイドロフォーム成形法においては、電縫鋼管に造管した後、成形を行うため、造管後の加工性を考慮する必要があり、本発明はそのためには、素材のＣ量を０．０１質量％未満に特定し、そのＣ量を前記した特定範囲とすることにより、電縫鋼管自身の加工性を持たせるようにしたものである。なお、本発明の素材はＣ：０．０１％未満のほか、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，及び不可避的不純物を含有し、残部がＦｅの組成を有する一般的な極低Ｃ材である。
次に、極低Ｃ材を素材にした電縫鋼管につき引張試験を行い、電縫溶接部と母材部の伸びを測定し、その測定結果を図２、図３に示した。
図２は電縫溶接部の熱処理前であり、図３は熱処理後を示している。この図２、図３から明らかな如く、極低Ｃ材を用いることにより母材部の伸びが５０％を確保することができ、また、電縫溶接部を熱処理することにより、母材部と電縫溶接部は伸び値がほぼ同等とすることができた。さらに、電縫溶接部の硬さが、従来ビッカースで母材部との間で３０〜８０あった差が、本発明では１０〜２０までの硬度差に縮めることが可能となった。このため、ハイドロフォーム成形性に優れるとともに、座屈、しわ、破断の危険性が少なくなり、極めて有利なものである。
【０００６】
次に、本発明における鋼成分の限定理由について述べる。
Ｃは鋼の組織に強く影響を与える成分であるが、０．０１質量％超では熱処理条件によっては、第２相組織（パーライト、ベイナイト) などが生成させることになり、加工性が劣化する。従って、クリーンなフェライト相である加工性の良い鋼が要求されることから０．０１％未満とした。なお、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ等のその他の成分は一般的な極低Ｃ材と同様である。
また、冷間加工後に電縫溶接を施した後、電縫溶接部のみを６００〜８５０℃の温度範囲にて熱処理するのは、極低Ｃ材の溶接部組織の変化が６００℃未満では変化せずにその状態を保ち、８５０℃超では溶接部組織が粗大化して加工性は逆に低下する傾向にあるからである。
【０００７】
なお、熱処理後の冷却パターンは、この焼鈍時間を５秒以上保持すれば必要な硬度低下が得られ、また、冷却速度は５℃／秒以上の空冷または水冷による方法で良い。図４にこの熱処理パターンの一例を示す。このような熱処理は、冷間加工後の鋼管を管軸方向に移動させつつ、誘導加熱コイルを接近させて加熱保持し、空冷または水冷するものである。
【０００８】
【実施例】
Ｃ量を変えた極低Ｃ材を用いてロール成形し、高周波電縫溶接を行い、外径１１４．３ｍｍ、肉厚１．６ｍｍ（ｔ／Ｄ＝１．４０％）のハイドロフォーム成形用電縫鋼管を製造した。その電縫鋼管を幅２０ｍｍに切断し、鋼管の一端を切断した後、プレスで平板にし両端をチャッキングし引張り試験を行った。同時に硬度も測定し、その結果を表１に示す。
【０００９】
【表１】

【００１０】
表１に示す如く、本発明の極低Ｃのハイドロフォーム成形用電縫鋼管によれば、電縫鋼管に成形した後も、電縫鋼管自身の母材部および溶接部共に伸びが４８％〜５０％と加工性に優れた電縫鋼管が得られることが明らかである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、ハイドロフォーム成形に適した伸びを確保した電縫鋼管を製造することが可能となる。また、ハイドロフォーム法にて加工性に優れた電縫鋼管は、ハイドロフォーム法により成形する前の予加工時においても曲げや縮径が容易となり、ハイドロフォーム法により自動車部品等を成形する電縫鋼管が有利に得られるもので、その効果は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイドロフォーム成形法の説明図である。
【図２】極低Ｃ材のシーム熱処理なしの電縫鋼管と伸び、硬さとの関係を示す説明図である。
【図３】本発明の電縫鋼管と伸び、硬さとの関係を示す説明図である。
【図４】本発明における電縫溶接部の熱処理パターンを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 素管
２ 割り型
３ 割り型
４ 液導入孔
５ シリンダー
６ シリンダー
７ 成形品

Claims (1)

1. 質量％にてＣ：０．０１％未満のほかＳｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，及び不可避的不純物を含有し、残部がＦｅである極低Ｃ材を冷間加工後に電縫鋼管とし、次いで、電縫溶接部のみを６００〜８５０℃の温度にて熱処理を行うことにより、加工性の良いクリーンなフェライト相組織としたことを特徴とするハイドロフォ−ム成形用電縫鋼管の製造方法。

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