JP4374399B1

JP4374399B1 - ハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工品

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Publication number: JP4374399B1
Application number: JP2009122181A
Authority: JP
Inventors: 正昭水村; 浩一佐藤; 学和田; 幸久栗山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: BRPI0914932B1; BRPI0914932A2; WO2010002027A1; CN102083565B; KR20110010650A; EP2322296A4; CN102083565A; EP2322296A1; US8281630B2; EP2322296B1; JP2010029937A; CA2729153A1; US20110097596A1; CA2729153C; KR101225202B1

Abstract

【課題】拡管する領域の長いハイドロフォーム加工品を座屈やしわが残存することのないハイドロフォーム加工方法、および大拡管率で、かつ、長尺のハイドロフォーム加工品を提案することを目的とする。
【解決手段】金属管の両端の位置を固定した状態、または全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させ、次いで、内圧を一定圧力に保持しながら軸押しをすることにより、前記金属管の端部近傍を拡管させる第1の工程を実施した後、軸押しをせずに内圧のみ昇圧させることにより前記金属管の中央部を拡管させる第２の工程を実施し、その後内圧を前記一定圧力の値まで下げる第３の工程を実施した後、前記第１から第３の工程を１回または複数回繰り返した後に、軸押しをしないで又は全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させることを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属管を金型に入れ、当該金型を型締めした後、管内に内圧と管軸方向の押し込み（以後、軸押しと称す）を負荷することにより所定形状に加工するハイドロフォーム加工方法、及びそれにより加工されたハイドロフォーム加工品に関する。

近年ハイドロフォーム加工は自動車部品分野を中心に適用が拡大されている。ハイドロフォーム加工の利点としては、従来複数個のプレス加工品で構成されていた自動車部品を１本の金属管から加工できるという部品統合によるコストダウンのほか、溶接箇所が減ることによる軽量化などが挙げられる。しかし、素材となる金属管は一般的に一様断面であるため、拡管率（素管の周長に対するハイドロフォーム加工後の周長の比）の大きな形状は加工困難であった。

また、ハイドロフォーム加工の難しさは拡管率だけで決まらず、断面形状や曲げの有無等にも影響されるが、特に拡管する箇所の長さの影響は大きい。例えば、図１（ａ）のようなＴ成形では、拡管する長さが短いため１．６以上の大拡管率でも容易に加工できる。それに対して図１（ｂ）のような拡管する箇所が長い形状では、それほど拡管率が大きくなくても加工が難しい。

拡管する箇所の長いハイドロフォーム加工では、多くの軸押しを負荷しないと管の肉厚が薄くなり割れてしまうが、軸押し量が多い分、管軸方向の座屈やしわが生じやすい。さらに、拡管する箇所が長いということは、その領域では初期状態で金属管と金型が未接触であることを意味するため、より座屈やしわが生じやすくなる。
本発明者らが知る限りでは、拡管率が１．３５以上の領域が元の金属管外径の３．５倍以上あるハイドロフォーム加工品は見受けられない。

一般に、ハイドロフォーム加工で座屈やしわを防止するためには、内圧と軸押しの負荷経路（以後、単に負荷経路と称す）を試行錯誤して適切な負荷経路を求めることが重要である。
負荷経路の一般的な例を図２に示す。まず内圧のみを昇圧する工程１（管端をシールするために微小な軸押しを伴う場合もある）、内圧と軸押しを折れ線状に負荷する工程２、コーナーをシャープに加工するために内圧のみを昇圧する工程３（コーナーのない形状では省略する場合もある、また管端のシールを確保するために微小な軸押しを伴う場合もある）で構成される。

このうち工程２の適切な経路を求めるのに一番労力が費やされ、ハイドロフォーム技術者の熟練に依るところが大きい。特許文献１に、その一例が紹介されているが、当該方法は予め割れ限界線としわ限界線を作成しておき、その両限界線の間で負荷経路を選択する方法である。しかし実際には、この両限界線を作成することが難しく、通常、多くの実験や数値解析の試行錯誤が必要になる。また、限界線自体が折れ線状になる場合も多く、そうなるとその折れ線を決定するための変数が多くなるため試行錯誤に多大な労力が必要とされる。

また、特許文献２には軸押しに伴って内圧を周期的に変動させる方法が提示されている。例えば、図３に示すような矩形波（ａ）や正弦波（ｂ）のように内圧を変動させる方法である。当該方法は割れを防止する方法として提唱されているが、その後の研究では、しわの抑制にも効果があると報告されている（非特許文献１参照）。しかし、当該方法の負荷経路は上述の折れ線状の負荷経路における変数に対して、波形・周期・振れ幅などの変数が増加するため適正な負荷経路を求めることはさらに難しくなる。

拡管する領域の長い形状をハイドロフォームする場合の方法としては、上記のような負荷経路による方法以外に、金型で工夫する方法もある。例えば特許文献３では可動金型とカウンターを併用することで金属管の座屈を防止しながら長い領域の拡管を実現している。しかし、当該方法の金型構造は非常に複雑であるため金型費用が高くなる。さらに、加工中の制御項目が内圧と軸押し（可動金型による軸押し）だけでなくカウンターの後退位置も制御可能な設備も必要となる。また制御する項目が増加するため、適切な負荷経路を求めるために、より熟練や試行錯誤が必要となる。

特開２００４−２３０４３３号公報特開２０００−８４６２５号公報特開２００４−３１４１５１号公報

平成１６年度塑性加工春季講演会論文集，（２００４），４０５頁平成１２年度塑性加工春季講演会論文集，（２０００），４３３頁

本発明では、拡管する領域の長いハイドロフォーム加工品を座屈やしわが残存することなく加工できる加工方法、しかも熟練や試行錯誤を極力必要としない加工方法を提案する。また当該加工方法で加工したハイドロフォーム加工品も提案する。

係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは下記の通りである。
（１）金属管内部に圧力媒体を供給して内圧を負荷し、前記金属管の両端から軸押しをして前記金属管を所定形状に成形するハイドロフォーム加工方法において、前記金属管の両端の位置を固定した状態、または全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させ、次いで、内圧を一定圧力に保持しながら軸押しをすることにより、前記金属管の端部近傍を拡管させる第1の工程を実施した後、軸押しをせずに内圧のみ昇圧させることにより前記金属管の中央部を拡管させる第２の工程を実施し、その後、軸押しをせずに内圧のみを前記一定圧力の値まで下げる第３の工程を実施した後、前記第１から第３の工程を１回または複数回繰り返した後に、軸押しをしないで又は全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させることを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
（２）金属管内部に圧力媒体を供給して内圧を負荷し、前記金属管の両端から軸押しをすると同時に可動金型を軸押しして前記金属管を所定形状に成形するハイドロフォーム加工方法において、前記金属管の両端及び可動金型の位置を固定した状態、または全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させ、次いで、内圧を一定圧力に保持しながら前記金属管の両端と可動金型を同時に軸押しをすることにより、前記金属管の端部近傍を拡管させる第1の工程を実施した後、前記金属管の両端の軸押し及び可動金型の軸押しをせずに内圧のみ昇圧させることにより前記金属管の中央部を拡管させる第２の工程を実施し、その後、前記金属管の両端の軸押し及び可動金型の軸押しをせずに内圧のみを前記一定圧力の値まで下げる第３の工程を実施した後、前記第１から第３の工程を１回または複数回繰り返した後に、軸押しをしないで又は全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させることを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
（３）前記（１）又は（２）記載のハイドロフォーム加工方法を用いて製造した加工品であって、前記金属管の拡管される断面の周長が金属素管の断面の周長に対し１．３５倍以上拡管されている領域が、前記金属管の管軸方向に前記金属素管の外径の３．５倍以上連続していることを特徴とするハイドロフォーム加工品。

なお、本発明で金属管の端部近傍とは、内圧一定で軸押しをする前の金属管の長さに対し、金属管の端部から３５％以内の領域と定義する。また、圧力媒体としては、液体、気体または固体であっても、ゴム、低融点金属、鋼玉など圧力を伝達可能なものを全て含む。

本発明によって、拡管する領域の長い形状のハイドロフォーム加工が容易になる。これによって、ハイドロフォーム加工品の適用範囲が拡大され、部品統合や軽量化が実現できる。特に自動車部品への適用は、車両の軽量化が進むことで燃費が向上し、その結果、地球温暖化の抑制に貢献できる。また、これまで適用が進んでいなかった産業分野、例えば、家電製品、家具、建機部品、二輪部品、建築部材等への広がりも期待できる。

ハイドロフォーム加工品形状の例を示す。（ａ）Ｔ成形の例（ｂ）拡管する箇所が長いハイドロフォーム加工品の例ハイドロフォーム加工の一般的な負荷経路の説明図を示す。周期的に変動させる従来の負荷経路の例を示す。（ａ）矩形波の例（ｂ）正弦波の例本発明方法で用いたハイドロフォーム金型の説明図を示す。（ａ）金型内に金属管をセットした状態の例（ｂ）金属管の加工が終了した状態の例本発明のハイドロフォーム加工方法における負荷経路の説明図を示す。本発明の加工工程における拡管状態の説明図を示す。（ａ）状態１の例、（ｂ）状態２の例、（ｃ）状態３の例本発明の加工工程で複数個の拡管箇所が見られる途中工程の説明図を示す。本発明の加工工程で全長に渡ってほぼ金型に接触した状態の途中工程の説明図を示す。本発明方法で用いた可動金型を有する場合のハイドロフォーム金型の説明図を示す。（ａ）金型内に金属管をセットした状態の例（ｂ）金属管の加工が終了した状態の例本発明の実施例１および実施例２で用いた負荷経路の説明図を示す。比較のため実施した周期的に変動させる従来の負荷経路の説明図を示す。本発明の実施例３および実施例４で用いた負荷経路の説明図を示す。本発明方法で管軸方向に断面形状が変化している場合の説明図を示す。（ａ）金型内に金属管をセットした状態の例（ｂ）金属管の加工が終了した状態の例本発明の実施例５で用いた負荷経路の説明図を示す。

図４（ａ）、（ｂ）は、ハイドロフォーム金型２、３内にセットされた円形断面の金属管１を、ハイドロフォーム加工により拡管して長方形断面を有するハイドロフォーム加工品４に成形する例を示している。例えば、外径６３．５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍの鋼管（鋼種：ＪＩＳ規格ＳＴＫＭ１３Ｂ）を６３．５ｍｍ×８４ｍｍ（コーナーＲ＝１０ｍｍ）の長方形断面に拡管する。この場合の拡管率は、１．３９である。また拡管率１．３９の領域の長さは３２０ｍｍ（外径６３．５ｍｍの５倍）である。
以下、当該ハイドロフォーム金型による加工を例にして、本発明の実施の形態を図５に示す負荷経路及び図６に示す変形の推移に沿って説明する。

まず、工程１では従来方法と同様に軸押しを負荷しないで、金属管１の内部に圧力媒体（例えば水）６を供給して内圧のみ昇圧する。ただし、場合によっては管端からのシール漏れを防ぐために全軸押し量の１０％以下の微小な軸押しをする場合がある。この初期圧力Ｐ_H（ＭＰａ）は、金属管が割れることなく塑性変形される圧力であり、計算や実験で比較的容易に求められる。

例えば、発明者らが研究した結果、金属管の平面歪状態における降伏開始圧力Ｐp（下式（１）参照）を初期圧力Ｐ_Hの目安にできることが分かっている（非特許文献２参照）。なお、式中のＤは素管の外径（ｍｍ）、ｔは肉厚（ｍｍ）、ｒはｒ値を示し、ＹＳおよびＹＳpは単軸引張状態および平面歪状態の０．２％耐力をそれぞれ示している。

ただし、形状が複雑な場合などは上式との誤差が大きくなるので、初期圧力ＰHは実験的に求める方が確実である。具体的には、軸押しを負荷せずに金属管が割れるまで内圧を昇圧させて割れたときの圧力を参考に初期圧力ＰHを定める。例えば、割れた時の圧力の０．７〜０．８倍の圧力などに設定する。

以上のように、計算あるいは実験で求めた初期圧力ＰHまで内圧を昇圧するが、この状態は図５では状態１に相当する。発明者らの研究の結果、軸押しなしで圧力のみ昇圧した状態１の時点では、金属管は中央部（図６の状態１のＭ部）で最も拡管される。

次に、内圧と軸押しが負荷される工程２に入る。この工程２では、軸押しと昇圧を交互に繰り返す。まず内圧を初期圧力Ｐ_Hに保持したまま軸押しパンチ５を進行させて軸押しのみ負荷する。この工程を図５の負荷経路拡大図に示すように第１の工程と呼ぶ。発明者らの研究の結果、内圧を昇圧しない軸押しのみの負荷でも金属管は拡管されるが、この場合は中央部からではなく端部近傍（図６の状態２のＮ₁部）で拡管が進行する。この端部近傍からの拡管がハイドロフォーム加工における座屈やしわの要因となる。この座屈やしわの程度は軸押し中の内圧の昇圧によって、ある程度は緩和できるが、完全には解消されない。しかも内圧を高め過ぎると割れの危険性が高まる。よって、適正な内圧と軸押しの負荷経路を求めるためには、多大な試行錯誤や熟練が必要とされる。それに対して、この方法では内圧の値は保持したままであるため、軸押し中の拡管では割れる可能性はほとんどない。しかも負荷経路の変数も軸押し量だけのため非常に単純である。

状態２までの軸押し量δ_S（ｍｍ）は、その後の工程でしわが解消しうる程度の軸押し量に抑える必要がある。適正な軸押し量δ_Sの求め方としては、軸押し量を変えた途中止めサンプルを採取して、大きなしわにならない程度の軸押し量を選択すればよい。この適正な軸押し量δ_Sの値は、加工形状や素管の寸法・強度によって異なるが、発明者らの研究結果から、およそ素管肉厚の２〜４倍が好ましく、更に３倍程度が好適である。

次に、軸押しを停止させて内圧のみ昇圧する。この工程を第２の工程と呼ぶ。この工程では軸押しを負荷していないため拡管は再び中央部（図６の状態３のＭ部）で進行する。すると、状態３では管軸方向に一様な拡管形状に近づき、座屈やしわの進行が抑制される。この昇圧時の最大ピーク圧力Ｐ_T（ＭＰａ）は、金属管が割れないぎりぎりの圧力が望ましい。すなわち、前述の初期圧力Ｐ_Hを求めた際の軸押しなしで割れる圧力より若干低い圧力、例えば割れる圧力の０．９０〜０．９９倍が好ましく、更に０．９５倍程度に設定することが好適である。

この後、軸押しを停止したまま一旦圧力を初期圧力Ｐ_Hまで低下させる。この工程を第３の工程と呼ぶ。仮に、内圧を下げずに圧力Ｐ_Tのまま軸押しを負荷する階段状の負荷経路にすると、圧力が高過ぎるため金属管はすぐに割れてしまう。よってピーク圧力Ｐ_Tまで昇圧した後に一旦初期圧力Ｐ_Hまで低下させる第３の工程が、本発明方法では非常に重要な意味を持つ。

以上のような、第１の工程から第３の工程を同様に繰り返すと、中央部と端部近傍が交互に拡管されて、管軸方向に均一な拡管形状となる。また、図７のようにＮ1部の内側にＮ2部のような拡管部が複数現れる場合もある。しかし、本発明方法の基本的な効果は変わらず、管軸方向に一様な拡管形状が得られる。

以上の第１から第３の工程を１回または複数回繰り返すと、最後は図８のように管軸方向に渡ってほぼ全長で金型に接触する。この状態になると金型拘束により割れが起き難くなるため軸押しを停止したまま内圧のみを昇圧する工程３を行い、詳細形状やシャープなコーナーＲを加工する。但し、場合によっては管端からのシール漏れを防ぐために全軸押し量の１０％以下の微小な軸押しをしながら、内圧を昇圧してもよい。

以上が、前記（１）で提唱したハイドロフォーム加工方法の実施の態様の説明であるが、この方法を可動金型を用いたハイドロフォーム加工に適用したのが、前記（２）で提唱した方法である。
以下、その方法の実施の態様を説明する。

この方法では、図９に示すように、固定金型７、８と可動金型９よりなるハイドロフォーム金型を使用する。可動金型９は、固定金型７、８の長方形断面の型内を移動できるようになっており、金属管１の両端を軸押しする際、可動金型も同時に軸押しされ、拡管された部分を可動金型によって同時に押し込むことができる。

この可動金型９を用いる場合でも、管端のみを軸押しする場合と同様に、図５を用いて説明した負荷経路を用いて実施できる。
図９（ａ）のようにセットされた金属管に対し、金属管１の両端及び可動金型９の位置を固定した状態、または全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させる工程１を実施する。次に、工程２では、まず、内圧を一定圧力に保持しながら金属管１の両端と可動金型９を同時に軸押しすることにより、金属管１の端部近傍を拡管させる第1の工程を実施し、続いて、内圧のみ昇圧させることにより金属管１の中央部を拡管させる第２の工程を実施し、その後、内圧を前記一定圧力の値まで下げる第３の工程を実施する。そして、この第１から第３の工程を１回または複数回繰り返してほぼ製品形状に加工した後に、軸押しをしないで又は全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させて、図９（ｂ）のようなハイドロフォーム加工品４を得る。

この可動金型を用いた方法は、管端だけを押す方法と比べて拡管しない部分の摩擦抵抗を削減することができるため大きな拡管率が達成できる。しかし、この方法では、加工開始初期の時点において最終的に得たい加工品の形状よりも長い拡管領域が存在するため、従来は、管軸方向の座屈やしわの発生が通常のハイドロフォーム加工よりも起こりやすいという問題があった。
これに対し、前記説明したような負荷経路を用いることにより、可動金型を用いた場合でも前記の座屈やしわの問題が解消できるので、さらに大きな効果を発揮できる。

以上のような一連のハイドロフォーム加工方法（通常のハイドロフォーム加工方法および可動金型を用いたハイドロフォーム加工方法）を用いると管軸方向に長い部品でも座屈やしわが残存しないで、かつ、拡管率の大きな加工品を得ることができる。具体的には従来の方法では加工不可能であった拡管率１．３５以上の領域が管軸方向に素管径の３．５倍以上連続して存在するハイドロフォーム加工品を得ることができる。ただし、上記では、拡管率１．３５以上の領域の長さが極端に長い、素管径の５倍の例で説明した。

下記に本発明の実施例を示す。

（実施例１）
素管には外径６３．５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍ、長さ６００ｍｍの鋼管（鋼種：ＪＩＳ規格ＳＴＫＭ１３Ｂ）を用いた。材料特性は、ＹＳが３８５ＭＰａ、ｒ値が０．９である。ハイドロフォーム金型は、前述の図４の金型を用いた。圧力媒体として、水を用いた。

ハイドロフォームの負荷経路を図１０に示すが、当該負荷経路は以下の手順で決定した。まず前述の式（１）より平面歪状態における降伏開始圧力Ｐpを計算すると２８．４ＭＰａであった。しかし、実際に軸押しなしで当該鋼管が割れるまで内圧を昇圧したところ２６．５ＭＰａで割れた。よって、初期圧力ＰHは、実際に割れた圧力２６．５ＭＰａの０．７６倍の２０ＭＰａに設定し、最大ピーク圧力ＰTは２６．５ＭＰａの０．９６倍の２５．５ＭＰａに設定した。次に、１サイクル当たりの軸押し量δSは、素管肉厚２ｍｍの３倍の６ｍｍに設定した。そこで初期圧力ＰH：２０ＭＰａ、最大ピーク圧力ＰT：２５．５ＭＰａ、軸押し量δS：６ｍｍのサイクルを複数回実施する試験を行ったところ、１０サイクルでほぼ全長に渡って金型と接触した。そこで、トータル１０サイクル、すなわち最終軸押し量６０ｍｍまで繰り返した後、軸押しを停止させて内圧のみ高圧に負荷した。最終圧力はコーナーの曲率半径Ｒが金型と同様のＲ＝１０ｍｍになる十分な圧力として１３５ＭＰａに設定した。

以上のような手順で図１０に示すような適正な負荷経路が決定し、座屈やしわ等の加工不良のないハイドロフォーム加工品が得られた。なお、従来のような折れ線型の負荷経路で適正な負荷経路を求めようとしたら、トータル５０回の試行錯誤を繰り返しても加工品の座屈やしわが解消されなかった。一方、本発明による負荷経路では、トータル３本の試行錯誤をした後、４本目で図１０のような適正な負荷経路を得ることができた。

本発明によって得られたハイドロフォーム加工品では、長方形に拡管されている断面の周長が２７８ｍｍあり、これは６３．５φの素管の１．３９倍の拡管率に当たる。しかも、当該拡管率を有する断面の管軸方向の長さは、素管外径６３．５ｍｍの５．０倍の３２０ｍｍある。このように、従来のハイドロフォーム加工方法では不可能であった大拡管率で、かつ、長尺のハイドロフォーム加工品を本発明方法で得ることができた。

また比較のため前述の特許文献２に記載されている周期的に変動させる負荷経路でもハイドロフォーム加工を試みた。負荷経路を図１１に示す。周期の波形は、本発明方法の初期圧力ＰH：２０ＭＰａ、最大ピーク圧力ＰT：２５．５ＭＰａ、軸押し量δS：６ｍｍのサイクルと合わせて、波形の低圧側頂点圧力を２０ＭＰａ、高圧側頂点圧力を２５．５ＭＰａ、波長を６ｍｍの正弦波とした。サイクル数も１０サイクルと同一にして最終的に６０ｍｍまで軸押した後、１３５ＭＰａまで昇圧する負荷経路とした。

しかし実際にハイドロフォーム加工をすると１サイクル目ですぐに割れてしまった。本発明方法と異なり、軸押し中の圧力が高いためと思われる。念のため圧力を全体的に３ＭＰａ下げて同様の加工を行ったところ、割れは防止できたが、加工終了後に大きなしわが残った。本発明方法と異なり、サイクル内で昇圧する際に軸押しが伴うためしわが発生しやすかったと思われる。

（実施例２）
実施例１と同一の素管を用いて、図９に示す可動金型を用いたハイドロフォーム金型で実施例１と同一形状のハイドロフォーム加工品の加工を試みた。最終的な加工形状における拡管部の長さは３２０ｍｍを実現するため、加工初期の可動型の位置は予め６０ｍｍ後退した位置からスタートさせた。それ以外は、実施例１と全く同一の図１０の負荷経路で加工を行った。圧力媒体として、水を用いた。
その結果、本発明によって得られたハイドロフォーム加工品では、長方形に拡管されている断面の周長が２７８ｍｍあり、これは６３．５φの素管の１．３９倍の拡管率に当たる。しかも、当該拡管率を有する断面の管軸方向の長さは、素管外径６３．５ｍｍの５．０倍の３２０ｍｍあり、実施例１と同様に、座屈やしわ等の加工不良のない加工品が得られた。しかも実施例２は、実施例１の負荷経路をそのまま利用できたため、試行錯誤は一切不要であった。

（実施例３）
実施例１と同一の金属管と同一の金型を用いて、図１２に示す負荷経路でハイドロフォーム加工を実施した。当該負荷経路は図１０の負荷経路と異なり、初期圧力を上げる際の管端シール性を上げるために微小な軸押し量３ｍｍ押し込んだ。更に、最終昇圧する際の管端シール性を上げるために微小な軸押し量３ｍｍ押し込んだ。その間の負荷経路は図１０の場合と基本的に同じとしたが、トータルの軸押し量を６０ｍｍと同じにするため、サイクル数は１回減らした。圧力媒体として、水を用いた。
その結果、本発明によって得られたハイドロフォーム加工品では、長方形に拡管されている断面の周長が２７８ｍｍあり、これは６３．５φの素管の１．３９倍の拡管率に当たる。しかも、当該拡管率を有する断面の管軸方向の長さは、素管外径６３．５ｍｍの５．０倍の３２０ｍｍあり、当該負荷経路を用いても、実施例１と同様に、大拡管率で、かつ、長尺のハイドロフォーム加工品を本発明方法で得ることができた。

（実施例４）
実施例３で用いた図１２の負荷経路で実施例２と同一の金属管と同一の金型でハイドロフォーム加工を実施した。圧力媒体として、水を用いた。
その結果、本発明によって得られたハイドロフォーム加工品では、長方形に拡管されている断面の周長が２７８ｍｍあり、これは６３．５φの素管の１．３９倍の拡管率に当たる。しかも、当該拡管率を有する断面の管軸方向の長さは、素管外径６３．５ｍｍの５．０倍の３２０ｍｍあり、本加工でも、大拡管率で、かつ、長尺のハイドロフォーム加工品を本発明方法で得ることができた。

（実施例５）
図１３に、断面形状が管軸方向に変化している場合の実施例を示す。但し、拡管される領域（図中の２２５ｍｍ長さの領域）では、いずれの断面でも拡管率は１．３５以上ある。本実施例に使用した金属管は、前述の実施例１〜４で使用したものと同一の鋼管である。また、負荷経路を図１４に示す。基本的には実施例１で使用した図１０とほとんど同じ負荷経路であるが、拡管される領域が実施例１より短い分、軸押し量が少なくなっている。以上のような方法により、拡管率が１．３５以上の領域が２２５ｍｍ（素管径６３．５ｍｍの約３．５倍）あり、かつ、管軸方向に断面形状が変化しているハイドロフォーム加工品１０が得られた。

１金属管
２，３ハイドロフォーム金型
４ハイドロフォーム加工品
５軸押しパンチ
６圧力媒体
７，８ハイドロフォーム金型のうちの固定金型
９ハイドロフォーム金型のうちの可動金型
１０管軸方向に断面形状が変化しているハイドロフォーム加工品

Claims

金属管内部に圧力媒体を供給して内圧を負荷し、前記金属管の両端から軸押しをして前記金属管を所定形状に成形するハイドロフォーム加工方法において、前記金属管の両端の位置を固定した状態、または全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させ、次いで、内圧を一定圧力に保持しながら軸押しをすることにより、前記金属管の端部近傍を拡管させる第１の工程を実施した後、軸押しをせずに内圧のみ昇圧させることにより前記金属管の中央部を拡管させる第２の工程を実施し、その後、軸押しをせずに内圧のみを前記一定圧力の値まで下げる第３の工程を実施した後、前記第１から第３の工程を１回または複数回繰り返した後に、軸押しをしないで又は全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させることを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
金属管内部に圧力媒体を供給して内圧を負荷し、前記金属管の両端から軸押しをすると同時に可動金型を軸押しして前記金属管を所定形状に成形するハイドロフォーム加工方法において、前記金属管の両端及び可動金型の位置を固定した状態、または全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させ、次いで、内圧を一定圧力に保持しながら前記金属管の両端と可動金型を同時に軸押しをすることにより、前記金属管の端部近傍を拡管させる第１の工程を実施した後、前記金属管の両端の軸押し及び可動金型の軸押しをせずに内圧のみ昇圧させることにより前記金属管の中央部を拡管させる第２の工程を実施し、その後、前記金属管の両端の軸押し及び可動金型の軸押しをせずに内圧のみを前記一定圧力の値まで下げる第３の工程を実施した後、前記第１から第３の工程を１回または複数回繰り返した後に、軸押しをしないで又は全軸押し量の１０％以下の軸押しをした状態で内圧を昇圧させることを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
請求項１又は２記載のハイドロフォーム加工方法を用いて製造した加工品であって、前記金属管の拡管された断面の周長が金属素管の断面の周長に対し１．３５倍以上拡管されている領域が、前記金属管の管軸方向に前記金属素管の外径の３．５倍以上連続していることを特徴とするハイドロフォーム加工品。