JPH11319959A - 熱間ベンダにおける曲げ方法及び熱間ベンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波べンダのような熱間べンダによる大口径
薄肉管の小半径曲げについて、座屈の発生を効果的に防
止できる曲げ方法を提供する。 【解決手段】 被加工物の特性と曲げ半径により与えら
れる剛性化係数に関して腹側に座屈を生じない範囲の圧
縮側加工率となる中立軸の角度βを求め、そして曲げが
生じる環状加熱部をその周方向で複数の区域（−９０°
〜θ₂ 、θ₂ 〜θ₃ 及びθ₃ 〜＋９０°）に分割すると
共に、これら各区域について温度分布（Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ
₃ ）を形成することで中立軸を前記角度βの位置に保持
することで、座屈の発生を防止するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高周波ベン
ダのような熱間ベンダによりパイプなどの被加工物に曲
げ加工を施す技術に関し、特に例えば1.5 ＤＲ以下のよ
うな小半径の曲げ加工を施す場合に生じ易い座屈や偏平
化を効果的に防止するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波ベンダで曲げ加工を施すについて
は、例えば被加工物がパイプであってその板厚がある厚
み以下の薄肉であると、これに例えば1.5 ＤＲ以下のよ
うな小半径で曲げ加工を施そうとする場合に、曲げの腹
側にふくれ現象として現れる座屈を生じ易い。しかるに
パイプなどの被加工物についてはその曲げ製品に座屈の
発生を許容しないのが一般である。このため座屈の発生
を防止できる技術が求められる。また薄肉のパイプを小
半径で曲げる場合には偏平化の問題もあり、これを防止
できる技術も求められる。そのような技術としては、例
えば特開昭５８−６７３１号、特開昭５０−１５７７４
号、特開平５５−１４４３３２号及び特開昭５８−１３
８５２２号の各公報にそれぞれ記載される曲げ方法が既
に知られている。以下これら各従来技術について順次説
明する。

【０００３】特開昭５８−６７３１号公報の曲げ方法
（図１７）：加熱コイル９の出口側において押曲げロー
ラ１０が加える曲げの押力の作用点側に支持点６を配置
し、この支持点６により被加工物であるパイプ１１を支
持することで座屈の発生を防止するようにしている。こ
の方法は、座屈の防止には有効である。しかし支持点６
のための設備が大掛かりなものとなり、またそのために
曲げ半径の小さな曲げ加工が困難であるという問題を残
している。なお、これは一般的な高周波ベンダに共通す
る構造であるが、加熱コイル９は銅製の板材をリング状
に加工した１回巻の導体から構成され、且つその内部が
空洞とされ、そこに冷却水が満たされている。この冷却
水２０は、所定の曲がりを生じた加熱部を速やかに冷却
するのに用いられる。また加熱コイル９の入口側にはガ
イドローラ８が設けられ、このガイドローラ８でパイプ
１１の背側と腹側それぞれについてその中心部を支持し
ている。

【０００４】特開昭５０−１５７７４号公報の曲げ方法
（図１８）：この方法は、旋回アーム１４でパイプ１１
に曲げ力を加える旋回アーム方式であり、加熱コイル９
の出口側に断面変形防止用溝形押え金具４を取り付け、
この押え金具４で規制することにより所定以上の偏平化
が生じるのを防止している。この方法によると偏平化は
小さくできるが、座屈を防止することはできない。また
押え金具４が妨げとなるために曲げ半径をあまり小さく
できない。

【０００５】特開昭５５−１４４３３２号公報の曲げ方
法（図１９）：背側の最も曲げ半径が大きい位置から周
方向に若干外れた位置、すなわちパイプ１１の中心軸を
含みかつ曲げ平面に垂直な面から距離ａだけ離れた部分
Ｐをノズル２から放出する冷却水で冷却している。ノズ
ル２からの冷却水による冷却領域は、引張強度が大きく
なることで伸縮が小さくなる。また部分Ｐの曲げ外側は
引張域となり、部分Ｐの曲げ内側は圧縮域となる。この
ため減肉率を小さくし、また偏平化を抑制することが可
能となる。しかしこの方法は、これを大口径薄肉管の小
半径曲げに適用した場合には座屈が促進され、座屈の防
止については逆効果となる。

【０００６】特開昭５８−１３８５２２号公報の曲げ方
法（図２０）：この方法は特殊な加熱コイル９を用い
る。加熱コイル９は、その断面形状が外径面から内径面
に向けて狭くなるテーパ状に形成されると共に、その内
径面の両端に噴射孔が設けられて冷却水５４をパイプ１
１に向けて噴射できるようにされている。そしてこの加
熱コイル９を用いることで、板厚の２倍以下となるよう
な狭い加熱幅で加熱できるようにしている。この方法
は、座屈の防止にはそれなりに有効であるとしても、加
熱コイルが特殊であり、座屈の発生について配慮する必
要のない場合には例えば加熱コイルを交換する必要があ
るなどの不利益を伴い、また他の品質要件、例えば減肉
率をできるだけ小さくすることなどへの対処が容易でな
いなどの問題を残している。尚、円方向に数分割して周
方向に温度分布を設けて曲げ中立位置を設定する従来例
には、特開平５−２７７５７１号がある。これは、減肉
率を小さくすることをねらいとするものであって、座屈
の軽減を目的とするものでない。座屈の軽減では、逆に
減肉率が大きくなることもあり、上記従来例とはその作
用も異なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように特開昭５
８−６７３１号公報の曲げ方法は、座屈の防止にはそれ
なりに有効であるものの、支持点６のための設備が大掛
かりなものとなり、またそのために曲げ半径の小さな曲
げ加工が困難であるという問題を残している。また特開
昭５０−１５７７４号公報の曲げ方法は、偏平化は小さ
くできても座屈を防止することはできないし、曲げ半径
をあまり小さくできないという問題がある。また特開昭
５５−１４４３３２号公報の曲げ方法は、減肉率の制御
や偏平化の抑制には有効であるものの、座屈対策につい
ては逆効果となるという問題がある。また特開昭５８−
１３８５２２号公報の曲げ方法は、座屈の防止を図れる
ものの、加熱コイルが特殊化することによる不利益や他
の品質要件への対処が困難であるなどの問題を残してい
る。

【０００８】このような事情を背景になされたのが本発
明で、座屈を効果的に防止することのできる曲げ方法の
提供を目的としており、特に種々の品質要求や曲げ仕様
に対応することを可能とする、所定の中立軸に基づいた
制御の下で座屈を効果的に防止することのできる曲げ方
法及び熱間ベンダの提供を目的としている。また本発明
は座屈を効果的に防止すると共に、偏平化も抑制できる
曲げ方法及び熱間ベンダの提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、送出し機構に
より所定の推力で送り出される被加工物に対し、その外
周からの加熱手段による加熱で所定の加熱幅の環状加熱
部を形成すると共に、曲げ機構で加える曲げ力により前
記環状加熱部に曲がりを生じさせることを連続的に繰り
返すことで所定形状の曲げ加工を施すようになっている
熱間ベンダにおける曲げ方法において、被加工物の特性
と曲げ半径により与えられる剛性化係数に関して腹側に
座屈を生じない範囲の圧縮側加工率となる中立軸を求
め、この中立軸を保つような区域分割とこれら各区域に
おける温度分布を前記環状加熱部にその周方向で与える
ことにより、座屈の発生を防止するようにしたことを特
徴とする曲げ方法を提供する。また本発明は、上記の曲
げ方法において、曲げ終了の直前から曲げ終了までの間
は、背側も冷却する偏平化防止条件とし、偏平化防止条
件における背側の温度を偏平化防止条件開始までの温度
より低い温度に保つようにした曲げ方法を提供する。

【００１０】更に本発明は、送出し機構と、該機構によ
り所定の推力で送り出される被加工物に対し、その外周
からの加熱で所定の加熱幅の環状加熱部位を形成する加
熱手段と、前記環状加熱部位に曲がりを生じさせること
を連続的に繰り返すことで所定形状の曲げ加工を施す曲
げ機構と、を備えると共に、上記加熱手段にあっては、
被加工物の特性と曲げ半径により与えられる剛性化係数
に関して腹側に座屈を生じない範囲の圧縮側加工率とな
る中立軸を保つような温度分布を、前記環状加熱部位に
与える手段を、有する熱間ベンダを開示する。

【００１１】更に本発明は、送出し機構と、該機構によ
り所定の推力で送り出される被加工物に対し、その外周
からの加熱で所定の加熱幅の環状加熱部位を形成する加
熱手段と、前記環状加熱部位に曲がりを生じさせること
を連続的に繰り返すことで所定形状の曲げ加工を施す曲
げ機構と、を備えると共に、上記加熱手段にあっては、
被加工物の特性と曲げ半径により与えられる剛性化係数
に関して腹側に座屈を生じない範囲の圧縮側加工率とな
る中立軸を保つような、区域分割とこれら各区域におけ
る温度分布を、前記環状加熱部位にその周方向で与える
手段を、有する熱間ベンダを開示する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による曲げは、上記のよう
に、被加工物の特性と曲げ半径により与えられる剛性化
係数に関して腹側に座屈を生じない範囲の圧縮側加工率
となる中立軸を求め、この中立軸を保つような区域分割
とこれら各区域における温度分布を前記環状加熱部にそ
の周方向で与えることにより、座屈の発生を防止するよ
うにしてなっている。

【００１３】このような曲げ方法における剛性化係数を
与える被加工物の特性は、被加工物がパイプである場合
にはパイプの板厚ｔとパイプの直径Ｄである。そして剛
性化係数は、曲げ半径ρ₀ とパイプの直径Ｄとの比をＤ
Ｒとして下記式（数１）となる。

【数１】

【００１４】一方、圧縮側加工率（％）は、パイプの半
径（Ｄ／２）をｒ、中立軸の位置を表す角度をβとし
て、ｒ・ sinβ＝ａとおくと、下記式（数２）で表され
る。

【数２】

【００１５】これら剛性化係数と圧縮側加工率とには、
座屈の発生に関して一定の関係がある。この関係の実際
は、曲げ実験や過去の曲げデータなどから得ることがで
きる。例えば図１の座屈非発生に関する限界線のグラフ
に示す例がそれであり、このグラフは後述する実験例で
得られデータに基づいている。一方、剛性化係数は加工
対象のパイプとそれに施す曲げ半径から予め与えられ
る。したがってこの剛性化係数に関して、座屈を生じな
い範囲の圧縮側加工率を求めることができる。そして圧
縮側加工率が決まると、上記の式（数２）から中立軸の
角度βを求めることができる。

【００１６】この本発明におけるβは、基本的には、曲
がりを生じている環状加熱部つまり曲り部におけるパイ
プの厚さ変化（分布）による中立軸の角度β_t 、パイプ
に加えられる推力による中立軸の角度β_f 、曲り部に生
じる変形抵抗による中立軸の角度β_d 、それにパイプに
圧縮力を加える場合のこの圧縮力による中立軸の角度β
_b の合成となる。つまり角度βの中立軸は、基本的に
は、厚さ、推力、 変形抵抗及び圧縮力を要件として定ま
るものである。ただ座屈を防止する加工条件では圧縮力
は加えない。したがって角度βは、推力による中立軸の
角度β_f 、変形抵抗による中立軸の角度β_d 及び厚さ変
化による中立軸の角度β_t の合成で表され、より実際的
には、角度β_d と角度β_t の合成である角度β_dtと、推
力による中立軸の角度β_f との合成で表される。これら
各中立軸の角度のより具体的な内容を以下に説明する。

【００１７】本発明による曲げ方法においては、環状加
熱部における区域の分割数をどの程度とするかが問題に
なる。分割数は多いほど制御の精度を高めることができ
ると言える。しかし各区域の温度制御のし易さや中立軸
の算出に関する複雑さなどを考慮すると、３分割が適当
な分割数である。したがって以下では３分割の場合を例
として各中立軸について説明する。３分割の場合には、
図２に示すように、腹側の中心点を−９０°、背側の中
心点を＋９０°として、−９０°〜θ₂ 、θ₂〜θ₃ 及
びθ₃ 〜＋９０°の３区域に環状加熱部を分割し、これ
らの区域に関して温度分布を与える。このような分割条
件におけるβは、β≧θ₃ の場合（図２の場合）であれ
ば、下記式（数３）で表され、θ₂ ≦β≦θ₃ の場合で
あれば、下記式（数４）で表される。なお加工対象のパ
イプは、曲げに関して、腹側の中心点（腹側の最も曲げ
半径の小さい位置）と背側の中心点（背側の最も曲げ半
径の大きい位置）とを結ぶ線分を挟んで対称となる。し
たがって区域の分割数を３分割という場合、それは対称
の一方に関して数える。また各区域とそこにおける温度
は上記線分を挟んで対称になる。

【数３】

【数４】

【００１８】ただし、S₁は区域−９０°〜θ₂ における
温度Ｔ₁ に相関する変形抵抗、S₂は区域θ₂ 〜θ₃ にお
ける温度Ｔ₂ に相関する変形抵抗、S₃は区域θ₃ 〜＋９
０°における温度Ｔ₃ に相関する変形抵抗、t₁は区域−
９０°〜θ₂ におけるパイプの板厚、t₂は区域θ₂ 〜θ
₃ (β≧θ₃ の場合) または区域θ₂ 〜β (θ₂ ≦β≦
θ₃ の場合) におけるパイプの板厚、t₃は区域θ₃ 〜β
(β≧θ₃ の場合) または区域β〜θ₃ (θ₂ ≦β≦θ
₃ の場合) におけるパイプの板厚、t₄は区域β〜＋９０
° (β≧θ₃ の場合) またはθ₃ 〜＋９０° (θ₂ ≦β
≦θ₃ の場合)におけるパイプの板厚。なおＫ_p は推力
に対する圧縮力の倍数であるが、座屈防止の場合には上
記のように圧縮力は加えないことになるのでＫ_p ＝０と
なる。

【００１９】このβは上記のようにβ_dtとβ_f の合成で
あり、そのβ_dtとその要素であるβ_t 、β_d は、β≧θ
₃ の場合であれば、それぞれ下記式（数５）〜（数７）
で表され、θ₂ ≦β≦θ₃ の場合であれば、下記式（数
８）〜（数１０）で表される。一方、β_f はβ≧θ₃ で
もθ₂ ≦β≦θ₃ でも同じであり、下記式（数１１）で
表される。

【数５】

【数６】

【数７】

【数８】

【数９】

【数１０】

【数１１】 以上の各式に関連する事項を図１５及び図１６として付
した表にまとめてある。

【００２０】上記のような曲げ方法における中立軸は、
通常の場合であれば実際上、−９０°〜０°の間にあ
る。つまり環状加熱部における温度分布は、背側から腹
側に高−中−低となる。このような温度分布は、環状加
熱部における加熱幅を腹側の中心点に向けて狭くなるテ
ーパ状とすることで効果的に与えることができる。この
加熱幅がテーパ状とされる場合の一例を図３に示す。図
に見られるように、環状加熱部における加熱幅は腹側の
中心点の位置で最も狭く、背側の中心点の位置で最も広
くなり、その間はほぼ一様な傾斜で変化している。この
加熱幅における量的な関係は、加工対象のパイプ１１の
板厚をｔとして、通常、腹側の中心点の位置での幅が１
ｔ程度で、背側の中心点の位置での幅が５ｔ程度とな
る。

【００２１】このようなテーパ状の加熱幅は、例えば加
熱手段に特定の形状を与えることで形成することも可能
であるが、そのようにすると、加熱手段の汎用性を損な
うことになる。そこで、好ましくは、冷却の仕方により
加熱幅がテーパ状となるようにする。つまり冷却を所定
のパターンでなすことによりテーパ状の加熱幅を得るよ
うにする。

【００２２】この所定パターンによる冷却は、加熱手段
の入り口側で被加工物に対し冷却水を放出する補助冷却
装置を設け、この補助冷却装置により行うようにするの
が好ましい。そのような補助冷却装置を備えた高周波ベ
ンダの加熱コイル近辺の構造の一例を図４に示す。加熱
コイル９の内側は空洞１６とされ、そこに満たされた冷
却水２０を注水孔１８から加熱コイル９の出口側に向け
てパイプ１１に注水し、加熱コイル９の出口側の冷却、
つまり軟化状態で曲げを受けた部分の速やかな冷却を行
なう。また加熱コイル９には温度センサー２１が取り付
けられている。この温度センサー２１は加熱コイル９の
周方向で複数箇所に取り付けられ、それぞれの位置で温
度を計測し、制御装置（図示なし）に伝える。制御装置
はこれらの温度データに基づいて、加熱コイル９による
加熱温度を制御すると共に、図２におけるような各区域
におけるそれぞれの温度を補助冷却装置２８による冷却
で設定するための制御などをなす。

【００２３】補助冷却装置２８は、取付部２２とこれに
接続した摺動棒２４を介することで、前後方向に移動で
きるようにして、加熱コイル９に取り付けてある。この
補助冷却装置２８は、パイプ１１の腹側で注水孔３４か
ら冷却水４０をパイプ１１に対し垂直に注水する。その
注水範囲は、図５に示すように、腹側の中心点（−９０
°）から両側にθ_m の範囲であり、例えば中立軸の角度
βを−25.7°とする場合であれば、θ_m は約４５°とな
る。また補助冷却装置２８による冷却パターンは、図６
に示すように、腹側の中心点に対応する部分が環状加熱
部に向けて突き出す状態のくの字形のパターンとなる。
つまり腹側の中心点に対応する部分で加熱コイル９に最
も接近し、周方向に向かうのにしたがって加熱コイル９
から離れるパターンとなる。このような冷却パターン
は、例えば補助冷却装置２８を前後方向に移動させつつ
冷却水４０の注水を所定のパターンでなすことにより形
成することができる。

【００２４】上記のように本発明による曲げ方法では、
環状加熱部における温度分布が背側から腹側に高−中−
低となるが、その背側の最高温部の温度をＡ₃ 変態点よ
り高いオーステナイト領域、例えば１０５０℃に保つよ
うにするのが好ましい。一方、腹側の最低温部の温度
は、例えば７５０〜８５０℃程度とするのが好ましい。
ここで、図７にＦｅ−Ｃ系の平衡状態図を示す。一般
に、オーステナイト領域から通常の冷却速度で冷却する
と、Ｍｓ変態温度（図示なし）以下においてマルテンサ
イト組織となり、高硬度となる。一方、冷却速度を遅く
すれば、他の相との混合組織となり、硬度が低く、高延
性、高靭性を得ることができる。そこで、本発明による
座屈防止のための曲げ方法を実施する際には、被加工物
の送り速度を通常の場合よりも例えば５０％程度、遅く
するのが好ましい。

【００２５】本発明による曲げ方法を実施するには、通
常、高周波ベンダを用いる。高周波ベンダとしては旋回
アーム式と押曲げローラ式の何れも用いることができ
る。旋回アーム式高周波ベンダの一例の概略を図８に示
す。この高周波ベンダは、プッシャ７、ガイドローラ
８、上記したような構造の加熱コイル９、旋回中心１５
を支点に旋回する旋回アーム１４、それに上で説明した
のと同様な補助冷却装置（図示を省略）を備えている。
この高周波ベンダで加工対象のパイプ１１に曲げ加工を
施すには、先ず旋回アーム１４でパイプ１１の先端部を
クランプする。それからこの状態でパイプ１１の曲げ加
工部位を加熱コイル９により例えば数ｃｍ程度狭い幅で
環状に加熱して塑性変形可能な環状加熱部つまり局部軟
化域１２とすると共に、プッシャ７による所定推力での
送り動作と旋回アーム１４の旋回動作との組み合わせに
より局部軟化域１２に曲げ半径ρ₀ の曲げを与え、それ
から速やかに局部軟化域１２を冷却水２０の注水により
冷却する。以降同様な加熱と曲げ操作及び冷却を繰り返
して所定の曲げ角度まで曲げ加工を行なう。

【００２６】本発明の曲げ方法を上記のような高周波ベ
ンダにより大口径薄肉管に小半径の曲げで実施する場合
には、曲げ開始時と曲げ終了時のそれぞれについて、軸
方向の温度勾配を緩やかにするグラディエーションを施
すのが好ましい。その様子を図９に示す。グラディエー
ションの範囲３２は、例えば６°程度の角度範囲で行な
う。例えば直径６０９．６φのパイプに1.5 ＤＲの曲げ
を施す場合であれば、約９６ｍｍにわたって加熱コイル
９を移動し、軸方向の温度勾配を緩やかにする。

【００２７】また大口径薄肉管に小半径の曲げ加工を施
す場合には、曲げ終了部で凹み現象を生じる可能性があ
る。図１０はその様子を模試化して示している。曲げ終
了部における凹み４６は、曲げ終了部の背側が引張り力
Ｆｙを受け、さらにこの部分が高温となっている場合に
生じる。そこで、曲げ終了部でのグラディエーションに
際して、背側も積極的に冷却して凹み現象を防止する。
また曲げ終了部においては、９０°に近いかそれ以上の
曲げを施す場合、曲げ力がパイプの軸方向に対し直角に
働く状態となるため、偏平化も生じ易くなる。そこで凹
み現象防止のためのグラディエーション時における背側
の積極的冷却を偏平化の防止にも機能させて偏平化防止
条件による加工を行う。このようなグラディエーション
時における偏平化防止条件での背側の冷却は、図１１に
示すように、背側冷却用の補助冷却装置４８により冷却
水５０を注水して行う。その冷却条件は、θ_n が約３０
°となるようにし、また冷却領域の温度が上記した腹側
の最低温部の温度程度となるようにする。

【００２８】ここで、以上のような本発明による曲げ方
法における曲げ制御パラメータなどの計算手順を要約す
ると図１２のようになる。先ず曲げ仕様として、加工対
象となるパイプの外径と板厚及び曲げ半径（ＤＲ）を入
力して剛性化係数を求める。剛性化係数が得られたら、
予め作成してあるデータ、例えば図１のような座屈非発
生の限界線に関するグラフから、温度分布の与え方など
により類型化される曲げ加工のタイプを選択する。つま
り得られた剛性化係数に関して座屈の発生しない範囲に
おいて、最も有利な曲げ加工タイプを選択する。例えば
外径が 609.6ｍｍで板厚が 9.5ｍｍのパイプに 1.5ＤＲ
の曲げを施す場合には剛性化係数が0.222 となる。この
場合、全体の温度を均一にする等温曲げタイプは座屈の
発生しない剛性化係数が0.3 以上であるので適用でき
ず、したがって剛性化係数が0.222でも座屈が発生しな
いタイプ、すなわち背側の温度を高くして腹側の温度を
低くする温度差曲げタイプを選択する。曲げタイプを選
択したら、座屈の発生しない範囲で最小限の圧縮側加工
率を求める。上記の例の場合であれば、図１のグラフか
ら圧縮側加工率は約２５％となる。この圧縮側加工率か
ら上記の式（数２）からａを求め、このａから中立軸の
角度βを求める。次いで、この角度βに中立軸を保つた
めの制御パラメータ、つまり環状加熱部における区域分
割のためのθ₂とθ₃ 、それに各区域における温度Ｔ
₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₃ を求める。それには、先ず最適と推測さ
れる値をθ₂ とθ₃ 、それにＴ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₃ に仮定
し、この仮定の値について上記の式（数３）または式
（数４）から仮の中立軸の角度（これを仮にβ_x とす
る）を計算する。なお式（数３）や式（数４）における
t₁〜t₄は実際に保持することになる中立軸の角度βから
求めることのできる減肉率や増肉率に基づいて計算によ
り求める。それからβとβ_x を比較し、両者が合致して
いるか否かを判断し、もし合致していなければ、区域分
割と温度の仮り値を設定し直して再計算し、このことを
βとβ_x が合致するまで繰り返す。そしてβとβ_x が合
致したら、その場合の区域分割と温度の値を実際の制御
パラメータとする。

【００２９】また、本発明による曲げ方法を上記のよう
な高周波ベンダで実施する場合の全体的な処理の手順の
概略は図１３に示すようになる。先ず上記のようにして
曲げタイプと制御パラメータを決定する。それから加熱
コイル９からの冷却水２０と補助冷却装置２８からの冷
却水４０の腹側に対する注水を開始し、次いで発振器を
ＯＮとして加熱コイル９を作動させる。加熱コイル９に
よる加熱が所定の温度に達したら、曲げを開始する。曲
げ加工が進行して曲げ終了部に至ったなら、上記のグラ
ディエーションを実行すると共に、凹凸防止と偏平防止
のための背側の冷却を行う。この冷却は、補助冷却装置
４８を作動させて行う。これが済めば、曲げ終了とな
り、発振器をＯＦＦにして加熱コイル９を停止させると
共に、冷却用の注水も停止する。

【００３０】

【実験例】以上のような本発明による曲げ方法に関連す
る実験の結果を図１４の表に示す。実験は、等温曲げ、
温度差曲げ、中立軸曲げ及びＳＲ効果曲げの各曲げタイ
プについて行っている。曲げ半径は、等温曲げの一例を
除いて、何れも 1.5ＤＲの小半径曲げであり、加工対象
としたパイプの外径も 609.6ｍｍという大口径である。
この結果を全体的に評価すると、温度分布を背側から腹
側に高−中−低とし、背側の最高温部をオーステナイト
領域に保つ温度差曲げが、減肉率は35.9％とやや大きく
なるものの、ふくれ対策（座屈対策）と偏平防止の何れ
についても良好（一重マルで示した）であり、総合評価
も良好（二重マルで示した）となる。すなわち本発明の
曲げ方法によれば、大口径薄肉管の小半径曲げの場合で
あっても、座屈や偏平化を効果的に防止することができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明の曲げ方法よれ
ば、被加工物の特性と曲げ半径により与えられる剛性化
係数に関して腹側に座屈を生じない範囲の圧縮側加工率
となる中立軸を求め、この中立軸を厚さ変化、推力、圧
縮力及び変形抵抗を考慮した中立軸として保持するよう
な制御を行うようにしているので、より効果的に座屈を
防止でき、しかも他の品質要件である減肉率などの品質
要件が過剰に低下することも防止できる。また本発明の
曲げ方法よれば、座屈の防止と同時に、偏平化も効果的
に防止できる。したがって本発明の曲げ方法よれば、大
口径薄肉管の小半径による曲げを高品質で行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】座屈の発生に関する剛性化係数と圧縮側加工率
の関係を示すグラフである。

【図２】曲げ断面における３分割の場合の温度区域と中
立軸の関係を示す説明図である。

【図３】加熱幅についての説明図である。

【図４】本発明で用いる高周波ベンダにおける加熱コイ
ルと補助冷却装置部分の簡略化した断面図である。

【図５】補助冷却装置による腹側に対する冷却範囲の説
明図である。

【図６】補助冷却装置による腹側に対する冷却パターン
の説明図である。

【図７】Ｆｅ−Ｃ系の平衡状態図である。

【図８】本発明で用いる高周波ベンダの簡略化した平面
図である。

【図９】グラディエーションに関する説明図である。

【図１０】曲げ終了部における凹みについての説明図で
ある。

【図１１】補助冷却装置による腹側と背側に対する冷却
範囲の説明図である。

【図１２】制御パラメータなどの計算手順についての説
明図である。

【図１３】本発明の曲げ方法における全体的な処理手順
の説明図である。

【図１４】実験例で得られたデータと各曲げタイプの評
価に関する一覧表である。

【図１５】本発明の曲げ方法に関連する各数式などの一
覧表である。

【図１６】図１５と同様な一覧表である。

【図１７】従来の曲げ方法についての説明図である。

【図１８】従来の曲げ方法についての説明図である。

【図１９】従来の曲げ方法についての説明図である。

【図２０】従来の曲げ方法についての説明図である。

【符号の説明】

７ プッシャ（送出し機構） ９ 加熱コイル（加熱手段） １１ パイプ（被加工物） １２ 局部軟化域（環状加熱部） １４ 旋回アーム（曲げ機構） ２４ 摺動棒 ２８ 補助冷却装置 ４８ 補助冷却装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白石 八州一 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 冨野 啓介 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送出し機構により所定の推力で送り出さ
   れる被加工物に対し、その外周からの加熱手段による加
   熱で所定の加熱幅の環状加熱部を形成すると共に、曲げ
   機構で加える曲げ力により前記環状加熱部に曲がりを生
   じさせることを連続的に繰り返すことで所定形状の曲げ
   加工を施すようになっている熱間ベンダにおける曲げ方
   法において、 被加工物の特性と曲げ半径により与えられる剛性化係数
   に関して腹側に座屈を生じない範囲の圧縮側加工率とな
   る中立軸を求め、この中立軸を保つような区域分割とこ
   れら各区域における温度分布を前記環状加熱部にその周
   方向で与えることにより、座屈の発生を防止するように
   したことを特徴とする熱間ベンダにおける曲げ方法。
2. 【請求項２】 中立軸の角度βは、推力による中立軸の
   角度β_f と、変形抵抗と厚さ変化とによる中立軸の角度
   β_dtとの合成で表される請求項１に記載の熱間ベンダに
   おける曲げ方法。
3. 【請求項３】 環状加熱部における加熱幅を腹側の中心
   点に向けて狭くなるテーパ状とすることで、温度分布を
   背側から腹側に温度が高−中−低となるようにした請求
   項１または請求項２に記載の熱間ベンダにおける曲げ方
   法。
4. 【請求項４】 冷却を所定のパターンでなすことにより
   テーパ状の加熱幅を与えるようにした請求項３に記載の
   熱間ベンダにおける曲げ方法。
5. 【請求項５】 加熱手段の入り口側で被加工物に対し冷
   却水を放出する補助冷却装置を設け、この補助冷却装置
   により所定のパターンの冷却をなすようにした請求項４
   に記載の熱間ベンダにおける曲げ方法。
6. 【請求項６】 補助冷却装置を被加工物の軸方向で移動
   できるようにし、この移動を利用してテーパ状の加熱幅
   のための冷却パターンを得るようにした請求項５に記載
   の熱間ベンダにおける曲げ方法。
7. 【請求項７】 背側の最高温部をオーステナイト領域に
   保つようにした請求項１〜請求項６の何れか１項に記載
   の熱間ベンダにおける曲げ方法。
8. 【請求項８】 曲げ終了の直前から曲げ終了までの間
   は、背側も冷却する偏平化防止条件とし、偏平化防止条
   件における背側の温度を偏平化防止条件開始までの温度
   より低い温度に保つようにした請求項１〜請求項７の何
   れか１項に記載の熱間ベンダにおける曲げ方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜請求項８の何れか１項に記載
   の熱間ベンダにおける曲げ方法を用いた熱間ベンダ。
10. 【請求項１０】 送出し機構と、該機構により所定の推
    力で送り出される被加工物に対し、その外周からの加熱
    で所定の加熱幅の環状加熱部位を形成する加熱手段と、
    前記環状加熱部位に曲がりを生じさせることを連続的に
    繰り返すことで所定形状の曲げ加工を施す曲げ機構と、
    を備えると共に、 上記加熱手段にあっては、被加工物の特性と曲げ半径に
    より与えられる剛性化係数に関して腹側に座屈を生じな
    い範囲の圧縮側加工率となる中立軸を保つような温度分
    布を、前記環状加熱部位に与える手段を、有する熱間ベ
    ンダ。
11. 【請求項１１】 送出し機構と、該機構により所定の推
    力で送り出される被加工物に対し、その外周からの加熱
    で所定の加熱幅の環状加熱部位を形成する加熱手段と、
    前記環状加熱部位に曲がりを生じさせることを連続的に
    繰り返すことで所定形状の曲げ加工を施す曲げ機構と、
    を備えると共に、 上記加熱手段にあっては、被加工物の特性と曲げ半径に
    より与えられる剛性化係数に関して腹側に座屈を生じな
    い範囲の圧縮側加工率となる中立軸を保つような、区域
    分割とこれら各区域における温度分布を、前記環状加熱
    部位にその周方向で与える手段を、有する熱間ベンダ。