JPH03258417A - 金属パイプの曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属パイプを小さい半径で曲げることができる
曲げ加工方法に関する。

従来の技術 金属パイプの曲げ加工方法には、プレス曲げ。

押付曲げ、ロール曲げ、引張曲げ、押し通し曲げ等があ
り、一長一短があるが、いずれも曲げの内側には圧縮応
力が、曲げの外側には引張応力がそれぞれ作用し、曲げ
の半径が小さくなる程その値は大きくなり、限度を超え
ると曲げの外側は引張応力により破断し、曲げの内側は
座屈によりしわが生じる。このため、実開昭６３−６１
１７号公報には、パイプを高周波誘導加熱コイルの中を
通して加熱した後に曲げローラに押し付けて曲げる方法
が開示されている。この方法においては、伸びが大とな
るため、曲げ外側の破断は回避し得るものの、強度が低
下するため曲げの内側で座屈してしわが生じ易い欠点が
ある。

一方、特開昭６３−１７１２２０号公報には、曲げの内
側の温度を曲げの外側の温度より高くしつつ曲げ加工を
行う方法が開示されている。この方法は、曲げの外側の
伸びを小さくして減肉を防止しつつ曲げの内側を増肉し
易くして曲げ加工を行うようにしたものであるが、曲げ
の半径が小さいと曲げの外側で破断し、内側でしわが生
じ易い欠点がある。

発明が解決しようとする課題 本発明は、曲げの外側の破断と内側のしわとの発生を両
方とも回避しつつ小さな半径で金属パイプを曲げ得る曲
げ加工方法を得ることを課題として為されたものである
。

課題を解決するための手段 そして、本発明に係る金属パイプの曲げ加工方法は、曲
げの外側を曲げの内側より高い温度に保ちつつ曲げ加工
を行うことを特徴とするものである。

作用および発明の効果 金属は一般に、温度の上昇に伴って伸び易くなり、強度
は低下する。したがって、曲げの外側を曲げの内側より
高い温度に保ちつつ曲げ加工を行えば、引張力の作用す
る曲げの外側は伸び易いため破断し難く、曲げの内側は
強度が大きいため座屈によるしわの発生が少なくなって
、金属パイプの曲げ半径を小さくすることが可能となり
、パイプ製品の設計の自由度が拡大する効果が得られる
。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図および第２図に示す第一実施例は、最も一般に行
われている回転引張曲げ加工方法に本発明を適用した例
であり、オーステナイト系ステンレス鋼である５ＵＳ３
０４　　（以下、単に５ＵＳ３０４と称する）のパイプ
材１０を９０度曲げ加工する場合を示す図である。

符号１２は円形の曲げ型を示し、この曲げ型１２は軸１
４を中心として回転駆動され、外周にパイプ材１０の外
径と同一半径の半円形断面の溝１６が形成されている。

曲げ型１２にはまた、前記溝１６に対して接線方向に延
びる真直な半円形断面の溝２０を有する受は型１８が固
着されている。

この受は型１８には、溝２０に対応する半円形断面の溝
２４を有するクランプ型２２が接近・離間可能に対設さ
れ、受は型１８に押し付けられて曲げ型１２と一体的に
回転するようになっている。

また、曲げ型１２に近接して、その溝１６に対応する溝
２８を有する圧力型２６が曲げ型１２の接線方向に移動
可能に配置されている。その圧力型２６に対向して溝２
８と対応する半円形断面の溝３２を有するワイパ３０が
固設され、その先端部は曲げ型１２の溝１６の内部に進
入している。圧力型２６と曲げ型１２およびワイパ３０
の間には、パイプ材１０にほぼ緊密に嵌合するマンドレ
ル３４が挿入され、その先端部が曲げられるパイプ材１
０の内面に摺接する形状になっている。

以上は従来公知の回転引張曲げ加工装置と同様であり、
第２図に示すように、図の右方へ後退した圧力型２６．
水平姿勢にある受は型１８とクランプ型２２およびワイ
パ３０の各溝２８．２０２４および３２によって構成さ
れた円形の通路にパイプ材１０が挿通されて、図示しな
いチャックにより右方部が把持され、中空にマンドレル
３４が挿入される。

次いで、圧力型２６を押し上げてパイプ材１０を曲げ型
１２に押し付けつつ、パイプ材１０を受は型１８とクラ
ンプ型２２で挟持して図において時計方向に９０度回転
させると、第１図に示すように、パイプ材１０はチャッ
ク部で滑りを生じて左方へ引っ張られ、曲げ型１２に巻
き付けられて曲げ加工が施されるとともに、圧力型２６
はパイプ材１０に引きずられて左方へ移動する。このと
き、パイプ材１０の曲げの外側３６には引張応力が、パ
イプ材１０の曲げの内側３８には圧縮応力がそれぞれ作
用するが、曲げの半径Ｒとパイプ材工０の外径りとの比
Ｒ／Ｄが小さい場合にはこれらの応力が大となって、曲
げの外側３６においては破断が、曲げの内側３日におい
ては座屈によるしわがそれぞれ発生する恐れがある。ワ
イパ３０はパイプ材１０の曲げの内側３８の外周を押さ
えてしわの発生を防止するものであるが、Ｒ／Ｄが小さ
い場合には十分な効果は得られない。また、マンドレル
３４は、その先端部でパイプ材１０の曲げの外側３６の
内面を押して曲げの外側３６が偏平に変形するのを防止
するためのものであって、これがあるために曲げの外側
３６の引張応力は大となる。

そこで、本実施例においては、曲げ型１２の曲げの内側
３８に近接した部分に数個の穴があけられ、その中にク
ーラ４０が埋設されているとともに、曲げの外側３６付
近の圧力型２６に数個の穴があけられ、その中にヒータ
４２が埋設されている。クーラ４０は、例えば金属管中
に液体窒素を流すようにしたものでよく、また、ヒータ
４２は、例えばニクロム線に通電するようにしたもので
よい。

パイプ材１０の素材である５ＵＳ３０４の各試験温度と
引張強度および伸びの関係を第３図のグラフに示す。こ
の図において、伸びδは約５０°Ｃにピークがあり、引
張強度σはＯ″ＣＣ以下いて象、激に増大することが明
らかである。そこで、圧力型２６をヒータ４２で加熱し
てこれに接触するパイプ材１０の曲げの外側３６となる
部分を２０°Ｃ〜１００°Ｃに加熱するとともに、曲げ
型１２をクーラ４０で冷却してこれに接触するパイプ材
１０の曲げの内側３８を０°Ｃ以下に冷却すると、曲げ
の外側３６の伸びおよび曲げの内側３８の強度が大とな
り、曲げの外側３６における破断が防止され、かつ、曲
げの内側３８における座屈によるしわの発生が防止され
て、Ｒ／Ｄの小さい曲げ加工が可能となる。実験によれ
ば、５ＵＳ３０４の従来の方法での曲げ加工限度はＲ／
ＤＬ：２であったのが、本実施例の方法によればＲ／Ｄ
＝１まで可能となるのである。

オーステナイト系ステンレス調は種々の流体の配管に適
したものであるが、曲げ加工が特に難しい材料の一つで
ある。しかるに、上記のように、伸びδは約５０°Ｃに
ピークがあり、引張強度σは０°Ｃ以下において急激に
増大するため、曲げの内側と外側とに温度差を生じさせ
ることの効果が顕著に現れ、曲げ加工が従来に比較して
著しく容易となる。またζ本発明を適用する際における
加熱。

冷却の温度が常温近くであり、しかも、内側と外側との
温度差も小さいため、加熱、冷却のためのエネルギが少
なくて済み、コストの上昇を低く抑えつつ本発明を実施
することができる。

次に、炭素鋼（炭素約０．４重量％）の各試験温度と引
張強度σおよび伸びδの関係を第４図のグラフに示す。

このグラフから、伸びδの最小値は約２００°Ｃにあり
、引張強度σの最大値は約２７０゛Ｃにあるから、炭素
鋼製のパイプ材１０の曲げ加工を行う場合、曲げの内側
３８を２５０〜３５０°Ｃとし、曲げの外側３６を３６
０°Ｃ以上とすることによって、曲げの内側３８の座屈
によるしわの発生を防止し、かつ、曲げの外側３６の伸
びを大きくして破断を防止することができる。

一般に、金属は高い温度で強度が低下し、伸びが増大す
るから、その材質に適合した温度で曲げの外側を曲げの
内側より高温に保つことにより曲げの外側における破断
を防止し、かつ、曲げの内側における座屈によるしわの
発生を防止して、より小さい半径の曲げ加工を行うこと
ができる。なお、金属は熱伝導率が高く、曲げの外側を
加熱すると曲げの内側もそれに近い温度に加熱されるか
ら、曲げの外側を加熱する場合に同時に曲げの内側を冷
却することが好ましく、高温である場合には水を冷媒と
して使用することも可能である。

本発明は上記した回転引張曲げ加工方法以外の曲げ加工
方法にも適用し得、その曲げ限界を向上させることが可
能である。

第５図はプレス曲げ加工方法を示し、クツション５０の
ロッド５２に固着された支持台５４上に一対の支持ダイ
ス５６が傾動自由に載置されており、この上に載せられ
たパイプ材５８がラム６０により押されて曲げ加工が施
される。ここで、支持ダイス５６にはパイプ材５８の曲
げ加工部に近い部分にヒータ６２が埋設されていて曲げ
の外側６４を加熱するようになっているとともに、ラム
６０にはクーラ６６が埋設されていてパイプ材５８の曲
げの内側６８を冷却するようになっている。

第６図は押付曲げ加工方法を示し、固定された曲げ型７
０にパイプ材７２を締付型７４により締め付けて固定し
、押し型７６を曲げ型７０に沿って回転させながらパイ
プ材７２を曲げ型７０に押し付けることにより、曲げ加
工を施すようになっている。曲げ型７０にはクーラ７８
が埋設されていてパイプ材７２の曲げの内側８０を冷却
するとともに、押し型７６にはヒータ８２が埋設されて
いて曲げの外側８４を加熱するようになっている。

第７図はロール曲げ加工方法を示し、２個の外側ロール
９０．９２と１個の内側ロール９４との間にパイプ材９
６を挟んで通過させることにより曲げ加工を施すもので
あって、外側ロール９０゜９２にはヒータ９８が埋設さ
れていてパイプ材９６の曲げの外側ｌＯＯを加熱すると
ともに、内側ロール９４にはクーラ１０２が埋設されて
いて曲げの内側１０４を冷却するようになっている。

第８図は押し通し曲げ加工方法を示し、外型１１０の湾
曲した成形孔１１２にパイプ材１１４を挿入してポンチ
１１６で押し込み、マンドレル１１８でガイドすること
によりパイプ材１１４が成形孔１１２に沿った形状に曲
げ加工される。ここで、外型１１０の、パイプ材１１４
の曲げの内側１２０に対応する部分にはクーラ１２２が
、曲げの外側１２４に対応する部分にはヒータ１２６が
それぞれ埋設されていて、曲げの内側１２０が冷却され
、曲げの外側１２４が加熱されるようになっている。

その他、いちいち例示することはしないが、当業者の知
識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で、本発明
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例に使用される装置の曲げ加
工後の正面図であり、第２図は同じく曲げ加工前の正面
図である。第３図はステンレス鋼における試験温度と引
張強度および伸びの関係を示すグラフであり、第４図は
炭素鋼における第３図と同様のグラフである。第５図お
よび第６図はそれぞれ本発明の第二および第三の実施例
に使用される装置を示す正面図である。第７図および第
８図はそれぞれ本発明の第四および第五の実施例に使用
される装置を示す正面断面図である。 １０：パイプ材　　　　　１２：曲げ型１８：受は型　
　　　　　２２：クランプ型２６：圧力型　　　　　　
３０：ワイバ３４：マンドレル　　　　４０：クーラ４
２：ヒータ　　　　　　５６：支持ダイス５８：パイプ
材　　　　　６０ニラム ロ２：ヒータ　　　　　　　６６：クーラ７０：曲げ型
　　　　　　７２：バイブ材７４：締付型　　　　　　
７６：押し型７８：クーラ　　　　　　　８２：ヒータ
９０．９２コ外側ロール　９４：内側ロール９６：パイ
プ材　　　　　　９８：ヒータ１０２：クーラ １１４：パイプ材 １１８：マンドレル １２６：ヒータ １１０：外型 １１６：ポンチ １２２：クーラ 第１！！ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 曲げの外側を曲げの内側より高い温度に保ちつつ曲げ加
   工を行うことを特徴とする金属パイプの曲げ加工方法。