JP6750226B2 - 3次元熱間曲げ焼入れ装置、3次元熱間曲げ焼入れ加工部材の製造方法、および自動車用構造部材の製造方法 - Google Patents
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Description
図1には、3DQ装置10の全体構成が示されている。この図に示されるように、本実施形態の3DQ装置10は、送り装置12と、誘導加熱コイル30と、冷却装置14と、加工力付与装置15としての可動ローラーダイス16及び支持ローラー18と、を備えている。
送り装置12は、鋼管60の後端(送り方向の上流側の端部)を把持するチャック13を備えており、このチャック13が押し出されることで鋼管60が軸方向に送られる。チャック13は、鋼管60の断面形状に応じた構造とされており、本実施形態のチャック13は、後に説明する断面矩形の角形鋼管(鋼管60)の端部を把持可能な構造とされている。
送り装置12によって送られる鋼管60が挿通するように、誘導加熱コイル30が設けられている。鋼管60が誘導加熱コイル30に挿通されると、鋼管60における誘導加熱コイル30に挿通された部分が誘導加熱コイル30によって急速に加熱される。本実施形態の誘導加熱コイル30の詳細な構造については、後に詳述する。
誘導加熱コイル30の送り方向下流には、誘導加熱コイル30と近接して、冷却装置14が設けられている。冷却装置14は、誘導加熱コイル30で急速加熱された鋼管60を急速に冷却する。これにより、鋼管60を焼入れして強度を向上させる。冷却装置14の具体的な構造としては、例えば、すでに説明した図2および図3に示される冷却装置を用いることができる。
加工力付与装置15は、可動ローラーダイス16と支持ローラー18とで構成されている。支持ローラー18は、誘導加熱コイル30の送り方向上流に誘導加熱コイル30に近接して設けられており、鋼管60を軸方向の移動可能に支持する。他方、可動ローラーダイス16は、冷却装置14の送り方向下流に設けられており、鋼管60を保持しつつ、自らが移動可能に構成されている。可動ローラーダイス16が移動して鋼管60に加工力を与え、支持ローラー18が鋼管60から加工反力を受けることで、鋼管60に生じている軟化した高温部が変形する。
図5には、素材となる鋼管60の横断面形状が示されている。この図に示されるように、鋼管60は、断面形状が矩形の角形鋼管であり、4つの平板部分62と、平板部分62同士を接続する4つの角部64と、から成っている。隣り合った平板部分62の成す角度は90度とされている。鋼管60は、例えば、電縫鋼管(電気抵抗溶接鋼管)が用いられる。
次に、本実施形態の誘導加熱コイル30について説明する。
誘導加熱コイル30は、その内周50の形状に特徴を有している。すなわち、鋼管60の外側面60Aと誘導加熱コイル30の内周50とのクリアランスCが鋼管60の角部64において広くなるように、誘導加熱コイル30の内周50の形状が決められている。なお、ここでいう内周50とは、鋼管送り方向(図6に示される方向)から誘導加熱コイル30を見たときに誘導加熱コイル30の最もコイル内側の縁部を指している。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
なお、3DQ装置10は図示しない制御装置を備えており、制御装置は、送り装置12による鋼管送り速度、誘導加熱コイル30に流れる高周波電流、および加工力付与装置15により鋼管60に付与される加工力などを制御する。誘導加熱コイル30の内周50の形状を適切に設定し、かつ、制御装置により高周波電流や送り速度などを制御することにより、鋼管の加熱温度を設定することができる。
なお、上記実施形態の誘導加熱コイル30は、複数の直線部52を延長させてできる形状が矩形状であり、また、連結部54が直角部56と平行部58とから成るものであったが、本発明の「誘導加熱コイル」はこれに限定されない。例えば、以下で説明する変形例に係る誘導加熱コイル130、230であってもよい。
上記実施形態の送り装置12は、チャック13により鋼管60の後端を押し出し、位置が固定された誘導加熱コイル30に鋼管60を挿通させるものであったが、本発明の「送り装置」はこれに限定されない。送り装置は、誘導加熱コイル30に対して鋼管60を軸方向に移動(相対移動)させる装置であればよく、例えば、鋼管60の後端を把持するチャック13が移動せずに誘導加熱コイル30が移動することにより、誘導加熱コイル30に対して鋼管60を軸方向に送るものであってもよい。
12 送り装置
14 冷却装置
15 加工力付与装置
30 誘導加熱コイル
50 内周
52 直線部
54 連結部
60 鋼管
62 平板部分
64 角部
S 隣り合う直線部を延長させてできる角形状
230 誘導加熱コイル
300 誘導加熱コイル
Claims (7)
- 角部及び複数の平板部分を有する鋼管を軸方向に送る送り装置と、
前記送り装置によって送られた鋼管が挿通され、鋼管の挿通された部分を加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルよりも送り方向下流に配置され、前記誘導加熱コイルによって加熱された部分を冷却する冷却装置と、
鋼管に加工力を付与する加工力付与装置と、
を備える3次元熱間曲げ焼入れ装置であって、
前記誘導加熱コイルの内周は、挿通される鋼管の複数の平板部分それぞれに対し平行に対向する複数の直線部と、隣り合う直線部同士を繋ぐ連結部と、を有し、
前記連結部は、前記隣り合う直線部を延長させてできる角形状よりもコイル外側に広がった形状であり、
前記誘導加熱コイルは、コイル本体と、前記コイル本体の巻き始め部分および巻き終わり部分に設けられた一対の端子と、を備え、
前記コイル本体が一方の端子から他方の端子にかけて分割不能に形成されることで、前記誘導加熱コイルの前記内周の形状が固定されており、
前記コイル本体は、複数巻のコイルである、
3次元熱間曲げ焼入れ装置。 - 角部及び複数の平板部分を有する鋼管を軸方向に送る送り装置と、
前記送り装置によって送られた鋼管が挿通され、鋼管の挿通された部分を加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルよりも送り方向下流に配置され、前記誘導加熱コイルによって加熱された部分を冷却する冷却装置と、
鋼管に加工力を付与する加工力付与装置と、
を備える3次元熱間曲げ焼入れ装置であって、
前記誘導加熱コイルの内周は、挿通される鋼管の複数の平板部分それぞれに対し平行に対向する複数の直線部と、隣り合う直線部同士を繋ぐ連結部と、を有し、
前記連結部は、前記隣り合う直線部を延長させてできる角形状よりもコイル外側に広がった形状であり、
前記誘導加熱コイルは、コイル本体と、前記コイル本体の巻き始め部分および巻き終わり部分に設けられた一対の端子と、を備え、
前記コイル本体が一方の端子から他方の端子にかけて分割不能に形成されることで、前記誘導加熱コイルの前記内周の形状が固定されており、
前記連結部は、前記直線部の端部からコイル外側へ直角に伸びる2つの直角部と、前記直角部のコイル外側端から前記直線部の延長線と平行に延びる2つの平行部と、からなる、
3次元熱間曲げ焼入れ装置。 - 前記コイル本体は、複数巻のコイルである、
請求項2に記載の3次元熱間曲げ焼入れ装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の3次元熱間曲げ焼入れ装置を用いて、3次元熱間曲げ焼入れ加工部材を製造する方法であって、
前記送り装置が送る素材は、前記誘導加熱コイルの内周の前記複数の直線部を延長させてできる多角形に略相似する断面形状の鋼管である、
3次元熱間曲げ焼入れ加工部材の製造方法。 - 前記誘導加熱コイルにより、鋼管の平板部分及び角部を共にAc3変態点以上950℃以下の温度に加熱する、
請求項4に記載の3次元熱間曲げ焼入れ加工部材の製造方法。 - 前記直線部の長さは、当該直線部に対向する前記平板部分の長さの80%〜100%の長さである、
請求項4又は請求項5に記載の3次元熱間曲げ焼入れ加工部材の製造方法。 - 請求項4〜請求項6の何れか一項に記載の3次元熱間曲げ焼入れ加工部材の製造方法による自動車用構造部材の製造方法。
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