JPWO2016136259A1 - スリットを有する管状部を含む金属成形品およびその製造方法、ならびにそれに用いられる製造装置および金型 - Google Patents

Abstract

開示される製造方法は、スリット（３）を有する管状部（１ｅ）を含む金属成形品を製造する製造方法である。この製造方法は、金属板を変形させることによって、断面がＵ字状であるＵ字状部を形成する工程（ｉ）と、Ｕ字状部の２つの端部が突起部を挟むように突起部（２３）を有する金型（２０）を用いてＵ字状部を変形させることによって、スリットを有する管状部（１ｅ）を形成する工程（ii）とを含む。工程（ii）において、管状部（１ｅ）の断面周長ＬＨをＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くする。

Description

本発明は、スリットを有する管状部を含む金属成形品およびその製造方法、ならびにそれに用いられる製造装置および金型に関する。

自動車部品や家庭用電気製品には管状部品が多用されている。そのため、管状部品を製造する技術の開発が推進されている。金属板を材料として管状部品を製造するための代表的な方法として、ＵＯ成形が知られている（例えば特許文献１、２）。

近年、自動車分野では、長手方向にスリットを有する管状部品に対するニーズがある。このような管状部品の製造方法として、曲げ加工を複数回行う方法が従来から用いられている。しかし、その方法には、複雑な形状の部品の成形が困難であるという問題、および、工程が煩雑であるという問題がある。そのため、ＵＯ成形の応用が期待されている。しかし、一般的なＵＯ成形は、スリットがない管状部品を製造するための方法であり、成形された管状部品の突き合わせ部は溶接される。このため、従来のＵＯ成形を適用するだけでは、突き合わせ部に隙間を有する管状部品を精度良く製造することは困難である。

特許文献３は、縦方向にスロットを有する中空形材を形成する方法を開示している。特許文献３の図３および図４には、スロットを形成するためのブレードを備える中子（コア１１）を用いる方法が開示されている。特許文献３の製造方法は、成形後にスロットを閉じて溶接することを前提としている。そのため、スロットの間隔の精度や溶接前の形状の精度は考慮されていない。また、金属板の材質や板厚が変化した場合にはスプリングバック量も変化するため、スロットの間隔にはバラツキが生じる。そのため、金属板の材質や板厚を変更する場合には、スロットの間隔を調整するために金型の修正が必要となる。

また、特許文献１には、板材を曲げることによって、断面が角形の管状部材を成形する方法が開示されている。この方法で用いられる金型は、上型、下型、および側面ダイスを有する。側面ダイスは、互いに対向する２つの端縁を近接させるように板材の側部を押圧するためのダイスである。この方法で成形された管状部材は、成形後に突き合わせ部が溶接される。そのため、２つの端縁の間の間隔の制御については充分に考慮されていない。

さらに、管状部品の製造方法として、ロール成形も知られている（例えば特許文献４）。しかし、ロール成形では、長手方向に断面形状が変化する異形断面管等の複雑な形状を有する管状部品の製造は困難である。

金属板の曲げ加工として、プレスブレーキ加工が知られている（例えば特許文献５）。プレスブレーキによる曲げ加工により、突き合わせ部に隙間を有する管状部品を成形することも考えられる。しかし、プレスブレーキ加工では、突き合わせ部の隙間の間隔を小さくすることは困難である。

なお、従来のＵＯ成形でも、成形後のスプリングバックによって、管状部品の突き合わせ部に、意図しない隙間が生じる場合がある。しかしながら、従来のＵＯ成形では、突き合わせ部の隙間の間隔を制御することは非常に難しい。

また、例えば特許文献２および３に記載されているように、Ｏ成形時に中子を使用する場合がある。この場合において、金属板の幅を金型の断面周長よりも短くすることによって、突き合わせ部に隙間を有する管状部品を成形することが考えられる。しかしながら、この方法では単純な曲げによる成形となるため、スプリングバックが大きいという問題がある。そのため、この場合にも突き合わせ部の隙間の間隔の制御は困難である。

また、金型の設計を試行錯誤で行い、その金型を用いて、突き合わせ部に隙間を有する管状部品をスプリングバックを利用して成形することも考えられる。しかしながら、量産を考えた場合には、金属板の材質や板厚がロット変更によってわずかに変化する。その場合には、スプリングバック量も変化するため、突き合わせ部の隙間の間隔や管状部品の形状にバラツキが生じる。このため、突き合わせ部の隙間の間隔が一定で、形状精度の良好な管状部品を量産し続けることは困難である。さらに、金属板の材質や板厚を変更する場合には、突き合わせ部の隙間の間隔を調整するために金型の修正が必要であり、多大な時間と労力を要し、結果的にコスト高を招く。

特許文献６は、ＵＯ成形技術を用いて、カットブランクから中空異型材を製造する方法を開示している。特許文献６の製造方法では、カットブランクの２つの対向縁部を互いに当接させて閉じた中空異型材を成形する。このとき、カットブランクの周方向の長さを、必要な成形長さよりも、所定の余剰長さだけ長くする。当該余剰長さは、少なくとも１％〜１０％である。特許文献６には、縁接合部に当接する中空異型材の領域が、少なくとも部分的に周方向に圧縮されることが開示されている。また、特許文献６には、ＵＯ成形技術を用いて上記製造方法を実施することが記載されている。しかし、特許文献６には、どのように製造方法を実施するかは具体的には記載されていない。すなわち、ＵＯ成形技術を用いて、どのように中空異型材を周方向に圧縮するかは、特許文献６には開示されていない。さらに、特許文献６の方法は、スリットの幅を任意に制御することを想定していない。

特開２００１−１９１１１２号公報 特開２００４−２５２２４号公報 国際公開第２００５／００２７５３号パンフレット 特開２０００−６１６号公報 特開２０００−６１５５１号公報 特表２０１４−５１６８０１号公報

上記の状況において、本発明の目的の１つは、スリットを有する管状部を含む金属成形品を精度よく成形し、スリットの間隔を制御することが可能な製造方法を提供することである。

本発明の一実施形態の方法は、スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造する製造方法である。この製造方法は、（ｉ）金属板を変形させることによって、断面がＵ字状であるＵ字状部を形成する工程と、（ii）前記Ｕ字状部の２つの端部が突起部を挟むように前記突起部を有する金型を用いて前記Ｕ字状部を変形させることによって、前記スリットを有する前記管状部を形成する工程とを含む。前記（ii）の工程において、前記管状部の断面周長ＬＨを前記Ｕ字状部の断面長さＬＵよりも短くする。

本発明の一実施形態の金属成形品は、スリットを有する管状部を含む金属成形品である。前記管状部の断面における板厚方向のビッカース硬さのバラツキＳを以下の式で表したときに、バラツキＳの周方向の平均値が０．４未満である。
Ｓ＝（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／Ｂｍａｘ
ここで、Ｂｍｉｎは、前記断面における板厚方向のビッカース硬さの最小値である。Ｂｍａｘは、前記断面における板厚方向のビッカース硬さの最大値である。

本発明の一実施形態の製造装置は、スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造するための製造装置である。この製造装置は、金型と、前記金型を移動させるための移動機構とを含む。前記金型は、前記スリットを形成するための突起部を含む第１の金型と、第２の金型とを含む。前記第１および第２の金型はそれぞれ、断面がＵ字状であるＵ字状部を変形させて前記スリットとなる隙間を有する筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。前記金型は、前記筒状部の断面周長が短くなるように前記筒状部の外周面を押圧するための構成を有する。

本発明の一実施形態の金型は、スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造するための金型である。この金型は、前記スリットを形成するための突起部を含む第１の金型と、第２の金型とを含む。前記第１および第２の金型はそれぞれ、断面がＵ字状であるＵ字状部を変形させて前記スリットとなる隙間を有する筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。前記金型は、前記筒状部の断面周長が短くなるように前記筒状部の外周面を押圧するための構成を有する。

本発明によれば、スリットを有する管状部を含む金属成形品を精度よく成形し、スリットの間隔を制御することができる。本発明によれば、スリットが精度よく形成された管状部を含む金属成形品が得られる。さらに、本発明によれば、本発明の製造方法に好ましく用いられる製造装置および金型が得られる。

図１は、本発明の金属成形品の一例の断面を模式的に示す。 図２Ａは、本発明の製造方法の一工程の一例を模式的に示す断面図である。 図２Ｂは、図２Ａに続く一工程の一例を模式的に示す断面図である。 図２Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂの工程で形成されるＵ字状部を模式的に示す断面図である。 図３Ａは、本発明の製造方法で用いられる金型の一例を模式的に示す断面図である。 図３Ｂは、図３Ａの金型を用いた製造工程の一例を模式的に示す断面図である。 図３Ｃは、図３Ｂの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図３Ｄは、図３Ｃの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図３Ｅは、図３Ｄの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図３Ｆは、図３Ｂ〜図３Ｅの工程で製造される金属成形品の一例を模式的に示す断面図である。 図４Ａは、本発明の製造方法で用いられる金型の一例を模式的に示す断面図である。 図４Ｂは、図４Ａの金型を用いた製造工程の一例を模式的に示す断面図である。 図４Ｃは、図４Ｂの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図４Ｄは、図４Ｃの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図４Ｅは、図４Ｄの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図４Ｆは、図４Ｂ〜図４Ｅの工程で製造される金属成形品の一例を模式的に示す断面図である。 図５Ａは、本発明の製造方法で用いられる金型の一例を模式的に示す断面図である。 図５Ｂは、図５Ａの金型を用いた製造工程の一例を模式的に示す断面図である。 図５Ｃは、図５Ｂの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図５Ｄは、図５Ｃの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図５Ｅは、図５Ｄの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図５Ｆは、図５Ｂ〜図５Ｅの工程で製造される金属成形品の一例を模式的に示す断面図である。 図６Ａは、本発明の製造方法で用いられる金型の一例を模式的に示す断面図である。 図６Ｂは、図６Ａの金型を用いた製造工程の一例を模式的に示す断面図である。 図６Ｃは、図６Ｂの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図６Ｄは、図６Ｃの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図６Ｅは、図６Ｄの工程に続く一工程の一例を示す断面図である。 図６Ｆは、図６Ｂ〜図６Ｅの工程で製造される金属成形品の一例を模式的に示す断面図である。 図７は、本発明の金型の他の一例の断面模式的に示す断面図である。 図８は、本発明の金型の他の一例、およびそれによって形成される管状部の一例を示す断面図である。 図９Ａは、本発明の金属成形品の一例を模式的に示す図である。 図９Ｂは、本発明の金属成形品の他の一例を模式的に示す図である。 図９Ｃは、本発明の金属成形品のその他の一例を模式的に示す図である。 図９Ｄは、本発明の金属成形品のその他の一例を模式的に示す図である。 図９Ｅは、本発明の金属成形品のその他の一例を模式的に示す図である。 図１０Ａは、比較例１の管状部材の製造方法の一工程を模式的に示す。 図１０Ｂは、図１０Ａに続く一工程を模式的に示す。 図１１Ａは、比較例２の管状部材の製造方法の一工程を模式的に示す。 図１１Ｂは、図１１Ａに続く一工程を模式的に示す。 図１２Ａは、実施例１、比較例１および比較例２の管状部材について、板厚方向の歪分布を示すグラフである。 図１２Ｂは、実施例２〜４および比較例２の管状部材について、周方向の歪分布を示すグラフである。 図１３は、バラツキＳの周方向の平均値と一軸圧縮強度の減少率との関係を示すグラフである。 図１４Ａは、本発明の製造装置の一例について、動作の一例を示す図である。 図１４Ｂは、図１４Ａに続く動作の一例を示す図である。 図１４Ｃは、図１４Ｂに続く動作の一例を示す図である。 図１４Ｄは、図１４Ｃに続く動作の一例を示す図である。 図１５Ａは、本発明の製造装置の他の一例について、動作の一例を示す図である。 図１５Ｂは、図１５Ａに続く動作の一例を示す図である。 図１５Ｃは、図１５Ｂに続く動作の一例を示す図である。 図１５Ｄは、図１５Ｃに続く動作の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。

（金属成形品の製造方法）
本発明の製造方法は、スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造する方法である。本発明の製造方法で説明した事項については、本発明の、金属成形品、製造装置、および金型に適用できる。

金属成形品は、スリットを有する管状部以外の部分を含んでもよい。あるいは、金属成形品は、スリットを有する管状部のみによって構成されていてもよい。その場合の金属成形品は、スリットを有する管状の成形品である。製造される金属成形品の例については後述する。本発明の製造方法は、以下に説明する工程（ｉ）および工程（ii）を含む。

（工程（ｉ））
工程（ｉ）では、金属板を変形させることによって、断面がＵ字状であるＵ字状部を形成する。工程（ｉ）に特に限定はなく、従来のＵＯ成形において用いられているＵ成形を適用してもよい。Ｕ成形の方法としては、断面がＵ字状となるように金属板を成形できる方法であれば特に限定されない。Ｕ成形法の例には、プレス成形、ロール成形等が含まれる。Ｕ成形は、複数の工程で行ってもよい。また、Ｕ成形の前に、金属板の端を曲げる加工（いわゆるＣ成形等の加工）を行ってもよい。また、Ｕ成形後に、Ｕ字状部のトリミング（切断）を行ってもよい。

なお、この明細書において、特に記載がない限り、管状部の断面とは、管状部の周方向の断面を意味する。換言すれば、管状部の断面とは、管状部の軸方向（通常は長手方向）に垂直な方向における断面を意味する。Ｕ字状部の断面、筒状部の断面、金型の押圧面の断面についても同様である。特に記載がない限り、金型の押圧面とは、金型のうち、筒状部（または管状部）の外周面と接触する面を意味する。金型が複数の部材によって構成される場合、金型の押圧面の断面周長とは、それら複数の部材の押圧面の断面長さの合計を意味する。

本発明の製造方法で成形される金属板を、以下では「ブランク」と称する場合がある。金属板（ブランク）は、成形可能なものであれば特に限定されない。金属板の例には、鋼板が含まれ、例えば、熱間圧延鋼板、冷間圧延鋼板、めっき鋼板などが含まれる。さらに、金属板の例には、複数の金属板をつなぎ合わせて得られた金属板（いわゆるテーラードブランク）が含まれる。テーラードブランクは、得られる管状部の軸方向に複数の金属板をつなぎ合わせたものであってもよいし、得られる管状部の周方向に複数の金属板をつなぎ合わせたものであってもよい。さらに、場所によって板厚が異なる差厚鋼板をブランクとして用いてもよい。さらに、いわゆる積層板をブランクに用いてもよい。積層板の例には、複数の金属板を重ね合わせたもの、および、金属板に非金属素材を重ね合わせたものが含まれる。すなわち、金属成形品は、金属板以外の材料を含んでもよい。

金属板（ブランク）は、薄肉の金属板や、高張力鋼板（いわゆるハイテン材）であってもよい。これらはスプリングバックが大きくなる傾向があるため、本発明が特に有用である。薄肉の金属板の例には、金属板の相当径に対する板厚の比が１０％以下であるものが含まれる。なお、相当径は、管状部の断面周長を３．１４で除した値である。ハイテン材の引張強度は、３００ＭＰａ以上であることが好ましく、４４０ＭＰａ以上（たとえば４９０ＭＰａ以上や７８０ＭＰａ以上）であってもよい。引張強度の上限に特に限定はなく、２０００ＭＰａ以下であってもよい。

金属板の材料は、成形可能なものであれば特に限定されない。金属板の材料の例には、Ｆｅ系、Ａｌ系、Ｃｕ系、Ｔｉ系等の金属が含まれる。

金属板の厚さに特に限定はなく、成形可能な厚さであればよい。金属板の厚さは、金属板の材料、金属成形品の形状、金属成形品の用途等に考慮して選択される。一例では、金属板の厚さは、０．４〜５ｍｍの範囲（たとえば、０．５〜３ｍｍの範囲や１〜３ｍｍの範囲等）にあってもよい。

金属板の形状は、目的とする金属成形品の形状に応じて選択される。後述するように、本発明の製造方法では、管状部の断面周長ＬＨをＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くする。金属板のうち管状部となる部分の幅Ｗ（管状部において周方向となる方向における長さ）は、後述する圧縮率Ｃを考慮して決められる。

（工程（ii））
工程（ii）では、Ｕ字状部の２つの端部が突起部を挟むように、突起部を有する金型を用いてＵ字状部を変形させることによって、スリットを有する管状部を形成する。工程（ii）において、管状部の断面周長ＬＨをＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くする。それによって、管状部を構成する金属板が周方向に圧縮される。その結果、管状部のスプリングバックが抑制され、スリットの間隔を精度良く制御できる。突起部を挟んで突き合わされた２つの端部（Ｕ字状部の２つの端部）の間の隙間がスリットとなる。すなわち、工程（ii）によって、スリットを有する管状部を含む金属成形品が製造される。もちろん、工程（ii）によって得られた金属成形品をさらに加工してもよい。

管状部の断面周長ＬＨとＵ字状部の断面長さＬＵとの差は、Ｕ字状部の断面長さＬＵの０．２％以上であることが好ましい。すなわち、Ｕ字状部の断面長さＬＵと管状部の断面周長ＬＨとは、０．２≦１００×（ＬＵ−ＬＨ）／ＬＵの式を満たすことが好ましい。この差が小さすぎると、スプリングバックを抑制する効果、および、精度よく管状部を形成する効果が、充分に得られない場合がある。以下では、「１００×（ＬＵ−ＬＨ）／ＬＵ」の値を、管状部の圧縮率Ｃ（％）という場合がある。管状部の圧縮率Ｃは、０．５％以上であってもよい。

座屈を抑制する観点から、圧縮率Ｃを２％以下としてもよく、１％未満としてもよい。圧縮率Ｃを１％未満とすることによって、座屈をより抑制できる。特に、金属板の厚さが薄い場合には座屈が生じやすくなるため、圧縮率Ｃを１％未満とすることが好ましい。好ましい一例では、０．２≦１００×（ＬＵ−ＬＨ）／ＬＵ＜１の式が満たされる。

管状部の断面周長ＬＨとＵ字状部の断面長さＬＵとの差（ＬＵ−ＬＨ）が大きすぎると、座屈（金属板の折れ込み）が発生したり、上型と下型との当接部に金属板が挟まれたりするおそれがある。一方、金属板が厚いほど、圧縮率Ｃを高くしても座屈が生じにくくなる。また、金属板が薄いほど、圧縮によって得られる効果が大きくなる。その観点では、金属板の板厚を考慮して、断面周長ＬＨとＵ字状部の断面長さＬＵとの差を決定することが好ましい。たとえば、管状部を構成する金属板の板厚をｔとしたときに、管状部の断面周長ＬＨとＵ字状部の断面長さＬＵとの差を、８ｔ以下としてもよい。この場合、管状部の断面周長ＬＨとＵ字状部の断面長さＬＵとの差を０．１ｔ以上としてもよい。

好ましい一例では、上記圧縮率Ｃが０．２％以上で、断面周長ＬＨと断面長さＬＵとの差が８ｔ以下である。好ましい他の一例では、上記圧縮率Ｃが０．２％以上２％以下である。金属板の相当径（上記相当径）に対する板厚の比が５％以下である薄肉の金属板をブランクとして用いる場合について考える。この場合、圧縮率Ｃが、０．２％以上１％未満（たとえば０．２％以上０．５％未満）であることが好ましい。

座屈を防止する観点から、管状部を構成する金属板（ブランク）の降伏応力σ（ＭＰａ）および板厚ｔ（ｍｍ）を考慮して圧縮率Ｃを決定してもよい。例えば、上述した圧縮率Ｃ（％）は、以下の式を満たしてもよい。この場合、圧縮率Ｃの下限として、上述した下限のいずれかを採用してもよい。以下の式を満たす場合の金属板の厚さに限定はないが、上述した範囲（たとえば０．４〜５ｍｍの範囲）にあってもよい。
Ｃ≦（１５００／σ）×ｔ

工程（ii）は、以下の工程（ii−１）および（ii−２）を含んでもよい。工程（ii−１）では、Ｕ字状部の２つの端部が突起部を挟むように金型を用いてＵ字状部を変形させることによって、管状部となる筒状部を形成する。筒状部は、工程（ii）で最終的に得られる管状部の前駆体であり、「第１の管状部」または「管状部前駆体」と言い換えることが可能である。工程（ii−２）では、２つの端部が金型の突起部を挟んだ状態で筒状部の外周面を押圧することによって、筒状部の断面周長ＬＴを短くする。工程（ii−２）によって、管状部の断面周長ＬＨをＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くする。すなわち、工程（ii−２）によって、管状部を構成する金属板が周方向に圧縮される。工程（ii−１）で筒状部を形成してから、工程（ii−２）で筒状部を周方向に圧縮することによって、安定して圧縮を行うことができる。具体的には、筒状部を形成する際に座屈などが生じることを抑制できる。

工程（ii）の３つの例（例（Ａ）、例（Ｂ）、および例（Ｃ））について、以下に説明する。例（Ａ）および例（Ｂ）は、工程（ii−１）および（ii−２）を含む例である。

（工程（ii）の例（Ａ））
例（Ａ）で用いられる金型（ａ）は、以下の（ａ−１）、（ａ−２）、および（ａ−３）の構成を有する。
（ａ−１）金型（ａ）は、突起部を有する第１の金型と、第２の金型とを含む。
（ａ−２）第１および第２の金型はそれぞれ、Ｕ字状部を変形させて筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。
（ａ−３）第１の金型および第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は複数の金型部材に分離可能である。

構成（ａ−３）に関して、第１および第２の金型の両方が分離可能であってもよい。あるいは、第１の金型のみが分離可能であってもよいし、第２の金型のみが分離可能であってもよい。第１および第２の金型の両方が分離可能である場合、管状部の断面周長ＬＨを微調整しやすく、その結果、管状部に作用する圧縮応力のバラツキを一層小さくできる。その結果、より精度よくスリットを形成できる。第１の金型が分離可能である場合の一例では、第１の金型が第１の金型部材と第２の金型部材とに分離可能である。この場合、突起部が、第１の金型部材に含まれる第１の突起部と第２の金型部材に含まれる第２の突起部とによって構成されていてもよい。

例（Ａ）の工程（ii−１）では、複数の金型部材が分離された状態にある金型（ａ）を用いてＵ字状部を変形させることによって筒状部を形成する。続く工程（ii−２）では、複数の金型部材を接近させることによって筒状部の外周面を押圧し、それによって筒状部の断面周長ＬＴを短くする。この構成によれば、管状部を構成する金属板が周方向に圧縮される。

例（Ａ）の好ましい一例では、工程（ii−１）において金型（ａ）が垂直方向にのみ移動し、工程（ii−２）において金型（ａ）が水平方向にのみ移動する。例えば、金型（ａ）のうち上型のみが垂直方向（プレス方向）に移動する場合、工程（ii−１）において上型を下死点にまで移動させる。その後、工程（ii−２）では、分離している複数の金型部材を、水平方向に移動させる。

（工程（ii）の例（Ｂ））
例（Ｂ）で用いられる金型（ｂ）は、以下の（ｂ−１）、（ｂ−２）、および（ｂ−３）の構成を有する。
（ｂ−１）金型（ｂ）は、突起部を有する第１の金型と、第２の金型とを含む。
（ｂ−２）第１および第２の金型はそれぞれ、Ｕ字状部を変形させて筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。
（ｂ−３）第１の金型および第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は、本体部と、本体部に対して相対的に移動可能な可動部とを含む。

構成（ｂ−３）に関して、第１および第２の金型のそれぞれが可動部を含んでもよい。あるいは、第１の金型のみが可動部を含んでもよいし、第２の金型のみが可動部を含んでもよい。一例では、第１および第２の金型がそれぞれ、プレス方向（垂直方向）に移動可能な第１および第２の可動部を含む。その場合、第１の金型に含まれる第１の可動部は、スリットを形成するための突起部を含んでもよい。他の一例では、第１および第２の金型の少なくとも一方が、プレス方向とは直交する方向に移動可能な第１および第２の可動部を含む。第１および第２の可動部は、筒状部を挟んで対向するように配置される。２つの可動部（第１および第２の可動部）によって筒状部の外周面を押圧することによって、当該筒状部を周方向に圧縮できる。ここで、プレス方向とは、成形時に金型の本体部が移動する方向を意味する。

例（Ｂ）の工程（ii−１）では、可動部の押圧面が本体部の押圧面から突出していない状態にある金型を用いてＵ字状部を変形させる。続く工程（ii−２）の工程では、可動部の押圧面を本体部の押圧面から突出させることによって筒状部の外周面を押圧し、それによって筒状部の断面周長ＬＴを短くする。この構成によれば、管状部を構成する金属板が周方向に圧縮される。典型的な工程（ii−２）では、本体部を移動させることなく可動部のみを移動させる。

（工程（ii）の例（Ｃ））
例（Ｃ）で用いられる金型（ｃ）は、以下の構成を有する。
（ｃ−１）金型（ｃ）は、突起部を有する第１の金型と、第２の金型とを含む。
（ｃ−２）第１および第２の金型はそれぞれ、Ｕ字状部を変形させて筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。
（ｃ−３）金型の押圧面（第１および第２の金型の押圧面）の断面周長がＵ字状部の断面長さＬＵよりも短い。

金型（ａ）および金型（ｂ）とは異なり、金型（ｃ）を構成する第１の金型および第２の金型はそれぞれ、原則として一体である。ただし、第１の金型の突起部を交換可能としてもよい。例（Ｃ）では、工程（ii）において第１の金型と第２の金型とを近づけることのみによってＵ字状部を変形させ、それによってスリットを有する管状部を形成する。例（Ｃ）は、金型の構成が単純であり、金属成形品の製造が容易であるという利点を有する。

本発明の製造方法では、金型が、管状部の外周面に対応する押圧面を含み、且つ、当該押圧面の断面周長がＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くてもよい。この構成によれば、金型の押圧面によってＵ字状部の外周面を押圧して管状部を形成することによって、管状部の断面周長ＬＨをＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くできる。上述したように、上記金型（ｃ）はこの構成を有し、上記金型（ａ）も原則としてこの構成を有する。上記金型（ｂ）は、この構成を有していてもよいし、有していなくてもよい。なお、金型の押圧面の断面周長とは、金型を構成する複数の部材の押圧面の断面長さの合計を意味する。

上記金型（ａ）および（ｃ）を用いる場合において、金型を完全に閉じることによってスリットを有する管状部を形成する場合、通常、金型の押圧面の断面周長と管状部の断面周長ＬＨとは大きく異ならないと考えられる。その場合、この明細書において、管状部の断面周長ＬＨを、金型の押圧面の断面周長に置き換えることが可能である。例えば、上述した圧縮率Ｃの式やその他の式において、管状部の断面周長ＬＨを、金型の押圧面の断面周長に置き換えることが可能である。

本発明の製造方法の工程（ii）は、典型的には、中子を用いずに実施され、たとえば、管状部（または筒状部）の内周面の大部分（たとえば内周面の面積の５０％以上）と接触するような中子を用いることなく実施されてもよい。中子を用いずに工程（ii）を行うことによって、管状部が周方向に均一に圧縮されやすくなる。中子を用いた場合、金型と中子との間に挟まれた金属板は周方向に圧縮されにくくなる。ただし、必要に応じて、工程（ii）において中子を用いてもよい。中子を用いることによって、周方向の断面形状が複雑な金属成形品を安定して成形できる。例えば、後述する図１に示す角度θが１８０°を超える場合には、安定的な成形のために、中子を用いてもよい。中子を用いる場合、中子は、管状部となる部分の全体に配置してもよいし、管状部となる部分の一部のみに配置してもよい。

本発明の製造方法では、工程（ii）の後に、金属成形品をさらに加工してもよい。例えば、金属成形品に突起や平坦部を付加したり、金属成形品に穴をあけたりしてもよい。

本発明の製造方法は、突き合わせ部に隙間を有する管状部を含む金属成形品を製造することを目的としている。そのため、原則として、工程（ii）の後に、スリット（隙間を有する突き合わせ部）の溶接が行われない。ただし、突き合わせ部の一部は溶接されてもよい。例えば、突き合わせ部のうちの一部が隙間（スリット）を有し、他の一部が隙間を有さない場合、隙間を有さない突き合わせ部の一部または全部を溶接してもよい。この場合においても、隙間を有する突き合わせ部を溶接しないことが好ましい。なお、金属成形品を用いる製品を組み立てる際に、突き合わせ部の一部を仮溶接してもよい。

（金属成形品）
本発明の金属成形品は、スリットを有する管状部を含む。１つの観点では、この管状部は、突き合わせ部に隙間を有する管状部である。本発明の金属成形品は、本発明の製造方法によって製造される。この金属成形品に関して他の箇所で説明した事項については重複する説明を省略する場合がある。本発明の金属成形品について説明した事項については、本発明の、製造方法、製造装置、および金型に適用できる。

本発明の金属成形品は、スリットを有する管状部以外の部分を含んでもよい。あるいは、金属成形品は、スリットを有する管状部のみによって構成されていてもよい。その場合の金属成形品は、スリットを有する管状の成形品である。スリットは、通常、管状部の軸方向（通常は長手方向）に沿って形成されている。スリットは、管状の部分全体に形成されていてもよいし、管状の部分の一部のみに形成されていてもよい。換言すれば、金属成形品は、突き合わせ部の全長にわたってスリットを有していてもよいし、突き合わせ部の一部のみにスリットを有していてもよい。

スリットを有する管状部の形状は、本発明の方法によって成形可能なものである限り、特に限定されない。管状部の断面の形状は特に限定されず、円形、楕円形、四角形や、上下非対称の形状、左右非対称の形状等、種々の形状であってもよい。管状部は、丸管状であってもよいし、角管状であってもよい。

管状部の形状の例には、ストレートな直管、曲がった曲管、長手方向に外径が異なる異径管、長手方向に断面形状が異なる異形断面管等が含まれる。具体的には、管状部の例には、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、および図９Ｅに示す管（管状部１ｅ）が含まれる。これらの管では、突き合わせ部２にスリット３が形成されている。

図９Ａに示す管は、周方向の断面形状が円形状の直管である。図９Ｂに示す管は、周方向の断面形状が円形状である曲管である。図９Ｃに示す管は、周方向の断面形状が円形状であるラッパ状の異径管である。図９Ｄに示す管は、周方向の断面形状が円形状から四角形状に変化する異形断面管である。図９Ｅに示す管は、周方向の断面形状が上下非対称且つ左右非対称の形状である管である。また、図９Ｅに示す管は、異なる金属板が周方向につなぎ合わされたテーラードブランクを用いて形成された管である。

周方向の断面形状が左右非対称の形状である管や、図９Ｅに例示するようなテーラードブランクを用いた管は、従来のＵＯ成形では成形することが難しい。これに対し、本発明の金型を適切に選択することによって、様々な形状の管や、様々なブランクを成形することが可能である。

本発明の金属成形品は、金属板（ブランク）を成形することによって得られる。そのため、金属成形品の材質は、ブランクの材質と同じである。さらに、金属成形品の板厚も、ブランクの板厚とほぼ等しい。そのため、金属成形品の板厚（管状部の板厚）は、ブランクの板厚として例示した範囲にあってもよい。金属成形品の物性の一部は、加工の工程でブランクの物性から変化する。特に、本発明の金属成形品は、管状部が周方向に圧縮されているため、それによって物性が変化している。

本発明の製造方法によれば、本発明の金属成形品を製造できる。本発明の金属成形品は、管状部の断面における板厚方向のビッカース硬さのバラツキＳを以下の式で表したときに、バラツキＳの周方向の平均値が０．４未満（０以上０．４未満）である。
Ｓ＝（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／Ｂｍａｘ
ここで、Ｂｍｉｎは、管状部の断面における板厚方向のビッカース硬さの最小値である。Ｂｍａｘは、当該断面における板厚方向のビッカース硬さの最大値である。

「バラツキＳの周方向の平均値」とは、管状部の１つの断面（周方向の断面）の３つの位置について測定したバラツキＳの平均値である。測定する３つの位置は、管状部のスリット近傍の第１の位置、第１の位置から周方向に最も遠い第２の位置、第１の位置と第２の位置との中間の第３の位置である。管状部が円管状であり、スリットが管状部の最上部に位置する場合を考える。このとき、管状部の中心を中心として管状部の底部を０°と仮定すると、第１、第２、および第３の位置はそれぞれ、約１８０°、０°、および９０°となる。第１の位置は、スリットに面する端部からの距離がたとえば５ｍｍ以下の範囲に設定される。

本発明の製造方法では、管状部の断面周長ＬＨをＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くする。そのため、管状部の板厚方向全体に圧縮応力が作用し、且つ、管状部の周方向に作用する圧縮応力のバラツキが小さい。そのため、本発明の製造方法で管状部を形成することによって、管状部の断面の全域において、ビッカース硬さを大きくできる。その結果、管状部の断面の全域において、ビッカース硬さのバラツキを小さくできる。ビッカース硬さのバラツキを小さくすることは、管状部を有する金属成形品の耐久性および信頼性の向上に有効である。

好ましい一例では、上記の３つの位置で測定されたバラツキＳのすべてが０．４未満（たとえば０．２未満）である。この構成によれば、耐久性および信頼性の向上が特に期待できる。

（ビッカース硬さの測定方法）
管状部のビッカース硬さを測定する方法について以下に説明する。まず、管状部を周方向に切断し、鏡面になるまでその切断面を機械研磨する。次に、機械研磨による加工硬化の影響を排除するために、化学研磨または電解研磨によって、切断面の表面から３０〜８０μｍの深さまで切断面を溶解させる。このようにして得られた切断面について、ビッカース硬さを測定する。

ビッカース硬さは、日本工業規格（ＪＩＳ）のＪＩＳ Ｚ ２２４４のビッカース硬さ試験の試験方法に従って測定する。ビッカース硬さ試験では、圧子を試験片に押し込んでくぼみを形成し、そのくぼみの対角線長さを測定する。管状部の切断面のバラツキＳを評価する場合、切断面に複数のくぼみを形成して測定する。管状部が鋼、銅または銅合金からなる場合には、隣接する２つのくぼみの中心間の距離を３ｄ以上（ｄはくぼみの対角線長さで大きい方の値）とし、くぼみの中心から試験片（管状部の切断面）の縁までの距離を２．５ｄ以上とする。管状部が軽金属（アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、マグネシウムおよびマグネシウム合金を含む）からなる場合には、隣接する２つのくぼみの中心間の距離を６ｄ以上とし、くぼみの中心から試験片の縁までの距離を３ｄ以上とする。これらの距離は、ビッカース硬さの測定間隔および圧子を押し込む力によって調整できる。

上述した第１の位置について、板厚方向の一直線上に等間隔に存在する５点においてビッカース硬さを測定する。そして、その５点の測定値からビッカース硬さの最小値Ｂｍｉｎと最大値Ｂｍａｘとを決定し、上述したバラツキＳを求める。上述した第２および第３の位置についても、同様にビッカース硬さを測定し上述したバラツキＳを求める。そして、得られた３つのバラツキＳを平均することによって、バラツキＳの周方向の平均値が得られる。

本発明の金属成形品は、様々な用途に利用可能である。金属成形品の用途の例には、各種の車両（自動車、鉄道車両、その他の車両）の部品（足回り部品、ボディ、構造材等）、各種の機械、電子機器、電化製品の部品、各種の輸送機（船舶、航空機）の部品などが含まれる。

（製造装置）
本発明の製造装置は、スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造するための製造装置である。この製造装置は、本発明の製造方法に利用できる。この製造装置によって、本発明の金属成形品を製造できる。この製造装置は、別の観点ではプレス装置であり、以下で説明していない構成については、公知のプレス装置の構成を適用してもよい。この製造装置に関して他の箇所で説明した事項については重複する説明を省略する場合がある。本発明の製造装置について説明した事項については、本発明の、製造方法、金属成形品、および金型に適用できる。

本発明の製造装置は、金型と、金型を移動させるための移動機構とを含む。金型は、第１の金型と第２の金型とを含む。第１の金型は、スリットを形成するための突起部を含む。第１および第２の金型はそれぞれ、断面がＵ字状であるＵ字状部を変形させてスリットとなる隙間を有する筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。金型は、筒状部の断面周長ＬＴが短くなるように筒状部の外周面を押圧するための構成を有する。

以下では、本発明の製造装置の２つの例（製造装置（ａ）および製造装置（ｂ））について説明する。

（製造装置（ａ））
製造装置（ａ）は、上述した金型（ａ）を用いる。上述したように、金型（ａ）は、以下の（ａ−１）、（ａ−２）、および（ａ−３）の構成を有する。
（ａ−１）金型（ａ）は、突起部を有する第１の金型と、第２の金型とを含む。
（ａ−２）第１および第２の金型はそれぞれ、Ｕ字状部を変形させて筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。
（ａ−３）第１の金型および第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は複数の金型部材に分離可能である。

製造装置（ａ）の移動機構は、第１の移動機構と第２の移動機構とを含む。第１の移動機構は、複数の金型部材が分離した状態で第１の金型と第２の金型とを接近させる移動機構である。通常、第１の移動機構は、複数の金型部材が分離した状態で、第１の金型と第２の金型とが接触するまで第１の金型と第２の金型とを接近させる。第２の移動機構は、分離している複数の金型部材を接近させる移動機構である。第１の移動機構は、上述した例（Ａ）の工程（ii−１）に対応する。第２の移動機構は、例（Ａ）の工程（ii−２）に対応する。製造装置（ａ）によれば、上述した例（Ａ）の工程（ii）を実施できる。

金型（ａ）の第１の金型は、第１の金型部材と第２の金型部材とに分離可能であってもよい。その場合、スリットを形成するための突起部が、第１の金型部材に含まれる第１の突起部と第２の金型部材に含まれる第２の突起部とによって構成されていてもよい。

（製造装置（ｂ））
製造装置（ｂ）は、上述した金型（ｂ）を用いる。上述したように、金型（ｂ）は、以下の（ｂ−１）、（ｂ−２）、および（ｂ−３）の構成を有する。
（ｂ−１）金型（ｂ）は、突起部を有する第１の金型と、第２の金型とを含む。
（ｂ−２）第１および第２の金型はそれぞれ、Ｕ字状部を変形させて筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。
（ｂ−３）第１の金型および第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は、本体部と、本体部に対して相対的に移動可能な可動部とを含む。

製造装置（ｂ）の移動機構は、第１の移動機構と第２の移動機構とを含む。第１の移動機構は、第１の金型と第２の金型とを接近させる移動機構である。通常、第１の移動機構は、可動部の押圧面が本体部の押圧面から突出していない状態で、第１の金型と第２の金型とが接触するまで第１の金型と第２の金型とを接近させる。第２の移動機構は、可動部の押圧面が本体部の押圧面から突出するように可動部を移動させる移動機構である。第１の移動機構は、上述した例（Ｂ）の工程（ii−１）に対応する。第２の移動機構は、例（Ｂ）の工程（ii−２）に対応する。製造装置（ｂ）によれば、上述した例（Ｂ）の工程（ii）を実施できる。

上記の動作が可能である限り、製造装置（ａ）および（ｂ）の移動機構の構成に特に限定はなく、複動式のプレス装置で用いられている公知の移動機構を適用してもよい。例えば、製造装置（ａ）および（ｂ）の移動機構はそれぞれ、伸縮機構やカムを組み合わせて構成してもよい。伸縮機構の例には、ガスシリンダ、油圧シリンダ、スプリングなどが含まれる。

上述した例（Ｃ）の工程（ii）を実施するための製造装置は、金型（ｃ）を用いることを除いて特に限定はない。例（Ｃ）の工程（ii）は、一般的なプレス装置で実施できる。

（金型）
本発明の金型は、スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造するための金型である。この金型は、本発明の製造装置で利用できる。さらに、この金型は、本発明の製造方法に利用でき、具体的には本発明の製造方法の工程（ii）で利用できる。この金型を用いることによって、本発明の金属成形品を製造できる。この金型に関して他の箇所で説明した事項については重複する説明を省略する場合がある。本発明の金型について説明した事項については、本発明の、製造方法、金属成形品、および製造装置に適用できる。

本発明の金型は、スリットを形成するための突起部を含む第１の金型と、第２の金型とを含む。第１および第２の金型はそれぞれ、断面がＵ字状であるＵ字状部を変形させてスリットとなる隙間を有する筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含む。断面の外周が円形の筒状部（または管状部）を形成する場合には、第２の押圧面が半円柱状の形状を有し、第１の押圧面が、突起部を除いて半円柱状の形状を有する。

本発明の金型は、筒状部の断面周長が短くなるように筒状部の外周面を押圧するための構成を有する。別の観点では、本発明の金型は、筒状部を周方向に圧縮するための構成を有する。本発明の金型の例には、上述した金型（ａ）および金型（ｂ）が含まれる。

突起部を有する第１の金型が上型として用いられ、第２の金型が下型として用いられてもよい。そのため、この明細書において、第１の金型を上型と読み替え、第２の金型を下型と読み替えてもよい。また、第１の金型を下型と読み替え、第２の金型を上型と読み替えてもよい。

突起部は、スリットを形成可能な形状を有する。管状部の軸方向に沿って板状の突起部が配置された第１の金型を用いることによって、管状部の軸方向に沿ってスリットを形成できる。典型的な一例では、突起部は、板状の凸部であり、上型の半円状の押圧面のうち最上部の位置に設けられる。換言すれば、典型的な一例では、上型の押圧面の断面（周方向の断面）の中央部に突起部が設けられる。ただし、突起部は、中央部に限らず、中央からずれた位置にあってもよい。たとえば、左右非対称の管状部を形成する場合には、突起部は中央部からずれた位置にあってもよい。突起部は、その周方向における位置が、軸方向に沿って変化してもよい。突起部の幅は、軸方向に沿って変化していてもよい。軸方向に変化する突起部を用いることによって、軸方向に変化するスリットを形成できる。

管状部の内径をＤｉｎとし、板厚をｔとしたときに、スリットの幅は、ｔ以上で（Ｄｉｎ−２ｔ）以下としてもよい。スリットの幅がｔ未満である場合、金型の突起部の強度が不足する恐れがある。スリットの幅が（Ｄｉｎ−２ｔ）より大きい場合、発明の効果が小さくなる場合がある。

突起部の幅は、スリット（突き合わせ部の隙間）の幅に応じて選択される。突起部の幅は、スリットの幅の±１０％以内とすることが好ましい。

上述したように、金型（ａ）では、第１の金型および第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型が複数の金型部材に分離可能である。金型部材の数が多いと、成形の際に隣接する金型部材の間にＵ字状部が挟まれやすくなる恐れがある。また、金型部材の数が多いと、金型およびそれを用いる装置の構造が複雑になる。そのため、第１の金型が複数の金型部材に分割される場合の好ましい一例では、第１の金型が２つの金型部材に分割される。同様に、第２の金型が複数の金型部材に分割される場合の好ましい一例では、第２の金型が２つの金型部材に分割される。

第１の金型および／または第２の金型が複数の金型部材に分離可能である場合、分離の位置に特に限定はない。第１の金型が第１の金型部材と第２の金型部材とに分離可能である場合、突起部が、第１の金型部材に含まれる第１の突起部と第２の金型部材に含まれる第２の突起部とによって構成されていてもよい。すなわち、突起部の部分で第１の金型が分割されていてもよい。この構成によれば、第１および第２の突起部によってＵ字状部の２つの端部をガイドすることができ、Ｕ字状部の端部が２つの金型部材の間に入り込むことを防止できる。

金型（ａ）では、複数の金型部材を別々に移動させることによって、管状部の断面周長ＬＨを容易に微調整でき、管状部に作用する圧縮応力のバラツキを小さくできる。したがって、金型（ａ）によれば、スプリングバックを効果的に抑制でき、その結果、スリットを精度よく形成できる。

上述したように、金型（ｂ）では、第１の金型および第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は、本体部と、本体部に対して相対的に移動可能な可動部とを含む。

金型（ｂ）では、第１の金型のみが本体部と可動部とを有していてもよいし、第２の金型のみが本体部と可動部とを有していてもよい。あるいは、第１および第２の金型の両方がそれぞれ、本体部と可動部とを有していてもよい。両方の金型のそれぞれが本体部と可動部とを有する場合には、可動部の押圧面の面積を大きくでき、その結果、筒状部を押圧して周方向に圧縮する際に、安定して押圧できる。

可動部が配置される位置は、可動部を移動させることによって管状部の断面周長を調整できる位置である限り、特に限定はない。例えば、可動部は、管状部の頂部と底部とに対応する位置に配置されてもよいし、管状部の２つの側部に対応する位置に配置されてもよい。可動部は、管状部の中心を挟んで対向する２つの位置に対応するように配置されることが好ましい。

可動部は、例（Ｂ）の工程（ii）が実施される領域に少なくとも配置される。例えば、可動部は、金型の全長にわたって配置されていてもよいし、金型の一部のみに配置されていてもよい。

第１の金型が本体部と可動部とを有する場合、可動部の数は１つであってもよいし複数であってもよい。可動部が複数である場合には、可動部が１つである場合と比較して、管状部の断面周長を微調整しやすい。同様に、第２の金型が本体部と可動部とを有する場合、可動部の数は１つであってもよいし複数であってもよい。可動部が複数の場合、筒状部の頂部（または底部）に対応する位置と筒状部の側部に対応する位置の両方に可動部を配置してもよい。

可動部は、本体部に対して相対的に移動するように、シリンダやカム機構等によって移動できる。

本発明の金型では、スリットを形成するための突起部が交換可能であってもよい。例えば、上述した金型（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）において、突起部が交換可能であってもよい。突起部は消耗しやすいため、突起部を交換可能とすることによって金型の寿命を長くできる。また、突起部を交換することによって、スリットの幅を調整することが容易になる。金属板（ブランク）の物性（引張強度など）や厚さが変化したときには、スプリングバックの量が変化する。そのため、従来の方法では、金属板の物性や厚さが変化するたびに金型全体を変更することが必要であった。しかし、突起部を交換可能とすることによって、金型全体を変更することなくスリットの幅を調整することが容易になる。

金型の形状は、目的とする管状部の形状等に応じて適宜設計される。例えば、図８に示すように、金型の押圧面の周方向の断面形状は、上下非対称の形状であってもよいし、左右非対称の形状であってもよい。金型の押圧面の周方向の断面形状は、軸方向にわたって一定であってもよいし、軸方向に変化してもよい。また、金型の押圧面は、軸方向に真っ直ぐであってもよいし、軸方向に曲がっていてもよい。

第１の金型および第２の金型はそれぞれ、単動式であってもよい。第１の金型および第２の金型はそれぞれ、必要に応じて複動式としてもよい。金型（ａ）および（ｂ）は、第１および第２の金型から選ばれる少なくとも一方が複動式である。複動式の金型を用いることによって、筒状部の断面周長を微調整することができ、筒状部に作用する圧縮応力のバラツキを小さくできる。そのため、スプリングバックを特に効果的に抑制でき、勤続成形品の形状の精度を特に高めることができる。金型が複動式である場合、それを用いる製造装置には、複動式のプレス装置で用いられる機構や、シリンダやカムなどを使用した機構が用いられる。

金属板の材質や板厚が変化した場合、それに応じてスプリングバック量が変化する。そのため、従来の金型を用いた成形方法では、金属板の材質や板厚が変化した場合、それに応じて金型を変更する必要があった。一方、本発明の金型では、金型を変更せずに管状部の圧縮率を変化させることが可能である。例えば、金型（ａ）においては、複数の金型部材間の距離によって管状部の圧縮率を変化させることができる。また、金型（ｂ）においては、可動部の移動量を変化させることによって管状部の圧縮率を変化させることができる。したがって、本発明の金型では、金属板の材質や板厚が変化した場合でも、金型を変更することなく、スリットの間隔を制御することが可能である。そのため、本発明の金型は、本発明の金属成形品の量産に好適である。

後述するように、本発明の金型を用いることによって、管状部の、板厚方向における硬度分布のバラツキおよび周方向における硬度分布のバラツキを小さくできる。したがって、本発明の金型を用いることによって、疲労強度が高い金属成形品を製造できる。

以下では、本発明の実施形態の例について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。

（第１実施形態）
第１実施形態では、本発明の金属成形品の一例について説明する。本発明の金属成形品は、スリットを有する管状部を含む。管状部の軸方向に直交する方向の断面（周方向の断面）を、図１に模式的に示す。金属成形品１は、スリット３が形成された管状部１ｅを含み、典型的には管状部１ｅのみからなる。スリット３では、２つの端部Ｅ１およびＥ２が突き合わされている。別の観点では、金属成形品１は、略閉断面部品（略閉断面を有する管状部品）である。ここで、「略閉断面」とは、管状に成形された金属板の突き合わされた２つの端部の間に隙間が存在する断面をいう。略閉断面部品は、突き合わせ部の全長にわたって隙間を有していてもよく、突き合わせ部の一部に隙間を有していてもよい。

ここで、２つの端部Ｅ１、Ｅ２から管状部１ｅに沿って周方向に３ｍｍずつ離れた点Ｐ１、Ｐ２を仮定する。点Ｐ１における接線と点Ｐ２における接線との交点をＯとする。線ＯＰ１と線ＯＰ２とがなす角度θは、３０°以上であることが好ましい。角度θが小さすぎると、Ｕ字状部の断面との差異がほとんどなく、成形後の管状部の強さ（曲げ強度）が低下するおそれがある。典型的な一例の角度θは、１５０°以上（たとえば１７０°以上）である。角度θは１８０°以下であることが好ましい。角度θが大きすぎると、成形が不安定になるおそれがある。

（第２実施形態）
第２実施形態では、本発明の製造方法およびそれに用いられる金型の一例について説明する。なお、以下の実施形態では、管状部のみからなる金属成形品を製造する場合の一例について説明する。第２実施形態の製造方法は、工程（ｉ）および工程（ii）を含む。

工程（ｉ）を、図２Ａおよび２Ｂに模式的に示す。まず、図２Ａに示すように、ダイ１１とポンチ１２との間に金属板（ブランク）１ａを配置する。ダイ１１およびポンチ１２は、Ｕ成形用の金型である。次に、図２Ｂに示すように、金属板１ａをプレス成形して、断面がＵ字状のＵ字状部１ｂを形成する。図２Ｃに示すように、Ｕ字状部１ｂは、２つの端部Ｅ１およびＥ２を有する。

工程（ｉ）では、金属板のうち管状部（管状部１ｅ）となる部分の幅Ｗと、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵとの大小関係は、様々な条件（管状部の形状、工程（ｉ）の条件等）によって変化する。それらの条件によって、幅Ｗよりも断面長さＬＵが長い場合、幅Ｗよりも断面長さＬＵが短い場合、および両者が等しい場合がありうる。本発明の製造方法では、工程（ii）において、管状部の断面周長ＬＨがＵ字状部の断面長さＬＵよりも短くなるように管状部を形成することが重要である。そのため、工程（ｉ）における幅Ｗと断面長さＬＵとの関係に特に限定はない。

図３Ａに、第２実施形態の工程（ii）で用いられる金型を模式的に示す。第２実施形態の金型２０は、上述した金型（ａ）の一例である。金型２０は、上型（第１の金型）２１と下型（第２の金型）２２とを含む。

上型２１は、スリットを形成するための板状の突起部２３を有する。上型２１は、水平方向に分離可能な第１の上型（第１の金型部材）２１ａと第２の上型（第２の金型部材）２１ｂとを含む。突起部２３は、第１の上型２１ａに含まれる第１の突起部２３ａと第２の上型２１ｂに含まれる第２の突起部２３ｂとによって構成されている。下型２２は、水平方向に分離可能な第１の下型（第１の金型部材）２２ａと第２の下型（第２の金型部材）２２ｂとを含む。

上型２１は、Ｕ字状部１ｂの外周面を押圧して筒状部１ｄを形成するための第１の押圧面２１ｐを有する。また、下型２２は、Ｕ字状部１ｂの外周面を押圧して筒状部１ｄ（図３Ｄ）を形成するための第１の押圧面２２ｐを有する。突起部２３は、板状の凸部であり、その長さは、形成されるスリット３と同じかそれよりも長い。金型２０の押圧面全体（第１の押圧面２１ｐおよび第２の押圧面２２ｐ）の断面周長は、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短い。

次の工程（ii）について、図３Ｂ〜図３Ｅを用いて説明する。第２実施形態の工程（ii）は、上述した例（Ａ）の工程であり、工程（ii−１）および工程（ii−２）を含む。工程（ii）によれば、Ｕ字状部１ｂから、スリットを有する管状部１ｅを形成できる。

第２実施形態の工程（ii）では、まず、図３Ｂに示すように、金型２０内にＵ字状部１ｂを配置する。次に、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、Ｕ字状部１ｂの端部Ｅ１と端部Ｅ２（図２Ｃ参照）とが突起部２３を挟んだ状態で金型２０を用いてＵ字状部１ｂを変形させる（工程（ii−１））。具体的には、上型２１と下型２２とが接触するまで両者を近づけて、Ｕ字状部１ｂの外周面を金型２０の押圧面で押圧する。工程（ii−１）は、第１の上型２１ａと第２の上型２１ｂとが水平方向に分離しており、第１の下型２２ａと第２の下型２２ｂとが水平方向に分離している状態で行われる。その状態で、上型２１および／または下型２２を垂直方向に移動させて両者を近づける。工程（ii−１）によって、筒状部１ｄが形成される。図３Ｃの工程では、Ｕ字状部１ｂが変形されてＵ字状部１ｃとなる。このとき、Ｕ字状部１ｃの２つの端部は、突起部２３にあたって停止し、２つの端部の間に隙間が生じる。その隙間が管状部１ｅのスリット３となる。図３Ｄの状態において、端部Ｅ１と端部Ｅ２とは、突起部２３（突起部２３ａおよび２３ｂ）を挟んで対向している。

第２実施形態の製造方法では、図３Ｄの状態において、Ｕ字状部１ｂの断面長さと筒状部１ｄの断面周長ＬＴとが実質的に等しくなるようにしてもよい。この構成は、第１の上型２１ａと第２の上型２１ｂとの間隔、および、第１の下型２２ａと第２の下型２２ｂとの間隔を調整することによって実現できる。この構成によれば、Ｕ字状部１ｂを大きく変形させて筒状部１ｄを形成する際に、周方向に圧縮力が加わることを抑制できる。そのため、筒状部１ｄを形成する際に座屈などが生じることを抑制できる。ここで、実質的に等しいとは、両者の長さの差が、長い方の長さの例えば０．１％未満（例えば０．０５％未満）であることを意味する。

次に、図３Ｅに示すように、Ｕ字状部１ｂの端部Ｅ１およびＥ２が突起部２３を挟んだままの状態で筒状部１ｄの外周面を押圧することによって、筒状部１ｄの断面周長ＬＴを短くする（工程（ii−２））。具体的には、分割されている金型２０を閉じることによって、断面周長ＬＴを短くする。より具体的には、第１の上型２１ａと第２の上型２１ｂとを水平方向に移動させて両者を近づけ、第１の下型２２ａと第２の下型２２ｂとを水平方向に移動させて両者を近づける。図３Ｅに示す例では、第１の上型２１ａと第２の上型２１ｂとが接触し、第１の下型２２ａと第２の下型２２ｂとが接触するまでそれらを近づけている。すなわち、図３Ｅに示す一例では、完全に閉じた状態にある金型２０の押圧面が、管状部１ｅの外周面に対応する。工程（ii−２）において筒状部１ｄの断面周長ＬＴを短くすることによって、管状部１ｅの断面周長ＬＨをＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くできる。このようにして、図３Ｆに示す管状部１ｅ（金属成形品）が得られる。管状部１ｅの突き合わせ部２には、スリット３が形成されている。

なお、図３Ｅでは、成形の最終段階において金型が完全に閉じる場合について示した。しかし、本発明の製造方法では、管状部１ｅの断面周長ＬＨがＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くなる限り、成形の最終段階で金型が完全に閉じなくてもよい。金型をどの程度閉じるかによって、上述した圧縮率Ｃを変化させることが可能である。また、金属板１ａの厚さや物性が変化した場合でも、図３Ｄにおいて金型３０をどの程度開くか、および図３Ｅにおいて金型２０をどの程度閉じるかによって対応可能な場合がある。そのため、金属板１ａの厚さや物性が変化した場合でも、金型を変更することなく所望の管状部１ｅを製造できる場合がある。さらに、図３Ｅにおいて金型２０をどの程度閉じるかによって、スリット３の幅を変化させることも可能である。

従来のＵＯ成形によって管状部品を製造した場合、得られた管状部品の内周側では圧縮応力が働き、外周側では引張応力が働く。そのため、スプリングバックが大きくなり、スプリングバックの制御が困難になる。これに対して、本発明の製造方法では、管状部１ｅの断面周長ＬＨをＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くする。すなわち、本発明の製造方法では、筒状部１ｄを周方向に圧縮して管状部１ｅを得る。その結果、管状部１ｅでは、内周側および外周側の両方で圧縮応力が作用する。そのため、スプリングバックが抑制され、スリット３を精度よく形成できる。

本発明の製造方法では、筒状部１ｄを周方向に圧縮することによって管状部１ｅを形成している。そのため、管状部１ｅでは、内周側および外周側の両方で圧縮応力が作用する。さらに、管状部１ｅでは、圧縮応力の周方向におけるバラツキを小さくできる。その結果、管状部１ｅの、板厚方向における硬度分布、および、周方向における硬度分布のバラツキを少なくできる。したがって、本発明によれば、疲労強度が高い管状部を得ることが可能である。

第２実施形態の製造方法では、筒状部１ｄの周囲に存在する金型部材のすべてを相対的に移動させて筒状部１ｄを圧縮する。そのため、第２実施形態の製造方法および金型によれば、筒状部１ｄを周方向に均一に圧縮することが可能である。そのため、スプリングバックを効果的に抑制でき、管状部の形状精度をより一層高めることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、本発明の製造方法およびそれに用いられる金型の他の一例について説明する。第３実施形態の製造方法は、工程（ｉ）および工程（ii）を含む。工程（ｉ）は、第２実施形態で説明した工程（ｉ）と同様であるため、重複する説明を省略する。

図４Ａに、第３実施形態の工程（ii）で用いられる金型を模式的に示す。第３実施形態の金型３０は、上述した金型（ｂ）の一例である。金型３０は、上型（第１の金型）３１と下型（第２の金型）３２とを含む。

上型３１は、スリット３を形成するための板状の突起部３３を有する。上型３１は、本体部３１ａと、本体部３１ａに対して相対的に移動可能な可動部３１ｂとを含む。可動部３１ｂは、本体部３１ａの押圧面３１ａｐの頂部に配置され、突起部３３を含む。下型３２は、本体部３２ａと、本体部３２ａに対して相対的に移動可能な可動部３２ｂとを含む。可動部３２ｂは、本体部３２ａの押圧面３２ａｐの底部に配置されている。第３実施形態の金型３０では、可動部３１ｂおよび３２ｂの両方が、プレス方向（垂直方向）に移動可能である。可動部３１ｂは、本体部３１ａと一体としてプレス方向に移動させることができる。可動部３２ｂは、本体部３２ａと一体としてプレス方向に移動させることができる。

本発明の金型（ｂ）では、原則として、本体部と可動部とを一体としてプレス方向に移動させることができる。また、本発明の金型（ｂ）では、原則として、可動部の端面（成形空間に面する端面）は押圧面の一部を構成しており、ロールなどは配置されていない。さらに、本発明の金型（ｂ）では、原則として、第１および第２の本体部が成形の最終位置（死点）にある状態で可動部が移動可能である。

本体部３１ａおよび本体部３２ａはそれぞれ、Ｕ字状部１ｂの外周面を押圧して筒状部１ｄを形成するための押圧面３１ａｐおよび３２ａｐを含む。可動部３１ｂおよび３２ｂは、Ｕ字状部１ｂの外周面を押圧する押圧面３１ｂｐおよび３２ｂｐを含む。押圧面３１ａｐと押圧面３１ｂｐとは上型３１の押圧面３１ｐを構成する。押圧面３２ａｐと押圧面３２ｂｐとは、下型３２の押圧面３２ｐを構成する。第３実施形態で説明する一例では、押圧面全体の断面周長は、管状部１ｅの断面周長ＬＨよりも長い。押圧面全体の断面周長は、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵと実質的に等しくてもよい。

次の工程（ii）について、図４Ｂ〜図４Ｅを用いて説明する。第３実施形態の工程（ii）は、上述した例（Ｂ）の工程であり、工程（ii−１）および工程（ii−２）を含む。工程（ii）によれば、Ｕ字状部１ｂから、スリットを有する管状部１ｅを形成できる。

第３実施形態の工程（ii）では、まず、図４Ｂに示すように、金型２０内にＵ字状部１ｂを配置する。次に、図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、Ｕ字状部１ｂの端部Ｅ１と端部Ｅ２（図２Ｃ参照）とが突起部３３を挟んだ状態で金型３０を用いてＵ字状部１ｂを変形させる（工程（ii−１））。具体的には、上型３１と下型３２とが接触するまで両者を近づけ、Ｕ字状部１ｂの外周面を金型３０の押圧面で押圧する。工程（ii−１）は、可動部３１ｂおよび３２ｂの押圧面３１ｂｐおよび３２ｂｐが、本体部の押圧面３１ｐおよび３２ｐから突出していない状態で行われる。工程（ii−１）によって、筒状部１ｄが形成される。すなわち、図４Ｄに示す一例では、押圧面３１ｐおよび３２ｐが、筒状部１ｄの外周面に対応する。図４Ｃの工程では、Ｕ字状部１ｂが変形されてＵ字状部１ｃとなる。このとき、Ｕ字状部１ｃの２つの端部は、突起部３３にあたって停止し、２つの端部の間に隙間が生じる。その隙間が管状部１ｅのスリット３となる。図４Ｄの状態において、端部Ｅ１と端部Ｅ２とは、突起部３３を挟んで対向している。

第３実施形態の製造方法において、金型３０の押圧面全体の断面周長を、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵと実質的に等しくしてもよい。その場合、Ｕ字状部１ｂを大きく変形させて筒状部１ｄを形成する際に、周方向に圧縮力が加わることを抑制できる。そのため、筒状部１ｄを形成する際に座屈などが生じることを抑制できる。

次に、図４Ｅに示すように、Ｕ字状部１ｂの端部Ｅ１およびＥ２が突起部３３を挟んだままの状態で、筒状部１ｄの外周面を押圧することによって、筒状部１ｄの断面周長ＬＴを短くする（工程（ii−２））。具体的には、可動部３１ｂおよび３２ｂの押圧面を、本体部３１ａおよび３２ａの押圧面から突出させることによって筒状部１ｄの外周面を押圧する。第３実施形態では、筒状部１ｄのうち、スリット３とそれに対向する位置を上下から押圧する。工程（ii−２）において筒状部１ｄの断面周長ＬＴを短くすることによって、管状部１ｅの断面周長ＬＨをＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くする。このようにして、図４Ｆに示す管状部１ｅ（金属成形品）が得られる。管状部１ｅの突き合わせ部２には、スリット３が形成されている。

第３実施形態の製造方法でも、筒状部１ｄを周方向に圧縮することによって管状部１ｅが形成される。そのため、第２実施形態で説明したように、スリット３を精度よく形成できる。また、第３実施形態の製造方法では、可動部の移動量を変化させることによって、上述した圧縮率を容易に変化させることができる。そのため、金属板１ａの厚さや物性が変化した場合でも、金型を変更することなく所望の管状部１ｅを製造方法できる場合がある。さらに、第３実施形態の金型では、可動部３１ｂを交換することによって突起部３３を交換することが可能であるため、突起部３３の交換が容易である。

第３実施形態の製造方法では、可動部によって筒状部１ｄを押圧して圧縮するため、筒状部１ｄと金型３０との接触面積が小さい状態で筒状部１ｄが圧縮される。この場合、可動部によって周方向に加えられた圧縮力が、筒状部１ｄの全体に加わりやすい。そのため、第３実施形態の製造方法および金型によれば、筒状部１ｄを周方向により均一に圧縮することが可能である。

図１４Ａ〜図１４Ｅを参照しながら、第３実施形態の工程（ii）に用いることが可能な製造装置の一例について説明する。この製造装置は、第１の支持台１４１、第２の支持台１４２、伸縮機構１４１ａ、および伸縮機構１４２ａを含む。第１の支持台１４１には、伸縮機構１４１ａおよび可動部３１ｂが配置されている。伸縮機構１４１ａはプレス方向に伸縮可能であり、本体部３１ａを押圧する。第２の支持台１４２には、伸縮機構１４２ａおよび可動部３２ｂが配置されている。伸縮機構１４２ａはプレス方向に伸縮可能であり、本体部３２ａを支持する。伸縮機構１４１ａおよび１４２ａに限定はなく、ガスシリンダ、油圧シリンダ、スプリングなどであってもよい。

第３実施形態の工程（ii）では、まず、図１４Ａに示すように、金型３０内にＵ字状部１ｂを配置する。次に、図１４Ｂおよび１４Ｃに示すように、第１の支持台１４１と第２の支持台１４２とを近づける。これによって、上述した工程（ii−１）を行い、筒状部１ｄを得る。次に、図１４Ｄに示すように、伸縮機構を縮めながら第１の支持台１４１と第２の支持台１４２とをさらに近づける。これによって、図１４Ｄに示すように、可動部３１ｂおよび３２ｂの押圧面が本体部３１ａおよび３２ａの押圧面から突出して、筒状部１ｄの外周面を押圧する。このようにして、工程（ii−２）が行われる。

図１４Ａに示した装置において、第１の支持台１４１と第２の支持台１４２とを近づける機構（図示せず）と、伸縮しない状態の伸縮機構１４１ａおよび伸縮機構１４２ａとが、上述した製造装置（ｂ）の第１の移動機構に相当する。また、第１の支持台１４１と第２の支持台１４２とを近づける機構と、伸縮する状態の伸縮機構１４１ａおよび伸縮機構１４２ａとが、第２の移動機構に相当する。このように、金型（ａ）および（ｂ）では、同一の構成部材が、第１の移動機構と第２の移動機構とを兼ねてもよい。これらの移動機構は、公知のプレス装置の移動機構を本発明の製造装置に適合するように用いることによって実現してもよい。

（第４実施形態）
第４実施形態では、本発明の製造方法およびそれに用いられる金型の他の一例について説明する。第４実施形態の製造方法は、工程（ｉ）および工程（ii）を含む。工程（ｉ）は、第２実施形態で説明した工程（ｉ）と同様であるため、重複する説明を省略する。

図５Ａに、第４実施形態の工程（ii）で用いられる金型を模式的に示す。第４実施形態の金型３０は、上述した金型（ｂ）の一例である。金型３０は、上型（第１の金型）３１と下型（第２の金型）３２とを含む。

上型３１は、スリット３を形成するための板状の突起部３３を有する。上型３１は、本体部３１ａと、本体部３１ａに対して相対的に移動可能な２つの可動部３１ｂとを含む。可動部３１ｂは、本体部３１ａの押圧面の最下部に配置されている。下型３２は、本体部３２ａと、本体部３２ａに対して相対的に移動可能な２つの可動部３２ｂとを含む。可動部３２ｂは、本体部３２ａの押圧面の最上部に配置されている。第４実施形態の金型３０では、可動部３２ａおよび３２ｂの両方が、水平方向に移動可能である。なお、可動部３１ｂは、本体部３１ａと一体として垂直方向（プレス方向）に移動させることができる。同様に、可動部３２ｂは、本体部３２ａと一体として垂直方向に移動させることができる。

本体部３１ａおよび本体部３２ａはそれぞれ、Ｕ字状部１ｂの外周面を押圧して筒状部１ｄを形成するための押圧面３１ａｐおよび３２ａｐを含む。可動部３１ｂおよび３２ｂは、Ｕ字状部１ｂの外周面を押圧する押圧面３１ｂｐおよび３２ｂｐを含む。第４実施形態で説明する一例では、押圧面全体の断面周長は、管状部１ｅの断面周長ＬＨよりも長い。押圧面全体の断面周長は、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵと実質的に等しくてもよい。

次の工程（ii）について、図５Ｂ〜図５Ｅを用いて説明する。第４実施形態の工程（ii）は、上述した例（Ｂ）の工程であり、工程（ii−１）および工程（ii−２）を含む。工程（ii）によれば、Ｕ字状部１ｂから、スリットを有する管状部１ｅを形成できる。

第４実施形態の工程（ii）では、まず、図５Ｂに示すように、金型３０内にＵ字状部１ｂを配置する。次に、図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、Ｕ字状部１ｂの端部Ｅ１と端部Ｅ２（図２Ｃ参照）とが突起部３３を挟んだ状態で金型３０を用いてＵ字状部１ｂを変形させる（工程（ii−１））。具体的には、上型３１と下型３２とが接触するまで両者を近づけ、Ｕ字状部１ｂの外周面を金型３０の押圧面で押圧する。工程（ii−１）は、可動部の押圧面３１ｂｐおよび３２ｂｐが、本体部の押圧面３１ａｐおよび３２ａｐから突出していない状態で行われる。工程（ii−１）によって、筒状部１ｄが形成される。図５Ｃの工程では、Ｕ字状部１ｂが変形されてＵ字状部１ｃとなる。このとき、Ｕ字状部１ｃの２つの端部は、突起部３３にあたって停止し、２つの端部の間に隙間が生じる。その隙間が管状部１ｅのスリット３となる。図５Ｄの状態において、端部Ｅ１と端部Ｅ２とは、突起部３３を挟んで対向している。

第４実施形態の製造方法において、金型３０の押圧面全体の断面周長を、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵと実質的に等しくしてもよい。その場合、Ｕ字状部１ｂを大きく変形させて筒状部１ｄを形成する際に、周方向に圧縮力が加わることを抑制できる。そのため、筒状部１ｄを形成する際に座屈などが生じることを抑制できる。

次に、図５Ｅに示すように、Ｕ字状部１ｂの端部Ｅ１およびＥ２が突起部３３を挟んだままの状態で、筒状部１ｄの外周面を押圧することによって、筒状部１ｄの断面周長ＬＴを短くする（工程（ii−２））。具体的には、可動部３１ｂおよび３２ｂの押圧面３１ｂｐおよび３２ｂｐを、本体部３１ａおよび３２ｂの押圧面３１ａｐおよび３２ａｐから突出させることによって筒状部１ｄの外周面を押圧する。第４実施形態では、筒状部１ｄの側面を左右から押圧する。工程（ii−２）において筒状部１ｄの断面周長ＬＴを短くすることによって管状部１ｅの断面周長ＬＨをＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くする。このようにして、図５Ｆに示す管状部１ｅ（金属成形品）が得られる。管状部１ｅの突き合わせ部２には、スリット３が形成されている。

第４実施形態の製造方法でも、筒状部１ｄを周方向に圧縮することによって管状部１ｅが形成される。そのため、第２および第３実施形態で説明したように、スリット３を精度よく形成できる。また、第３および第４実施形態の製造方法では、可動部の移動量を変化させることによって、上述した圧縮率を容易に変化させることができる。そのため、金属板１ａの厚さや物性が少し変化した場合でも、金型を変更することなく所望の管状部１ｅを製造方法できる場合がある。

図１５Ａ〜図１５Ｅを参照しながら、第４実施形態の工程（ii）に用いることが可能な製造装置の一例について説明する。この製造装置は、第１の支持台１５１、２つの伸縮機構１４１ａ、２つのシャフト１５３、２つのカムユニット１５４を含む。伸縮機構１４１ａおよびシャフト１５３は、第１の支持台１５１に配置されている。伸縮機構１４１ａはプレス方向に伸縮可能であり、本体部３１ａを押圧する。

第４実施形態の工程（ii）では、まず、図１５Ａに示すように、金型３０内にＵ字状部１ｂを配置する。次に、図１５Ｂおよび１５Ｃに示すように、第１の支持台１５１を押し下げる。これによって、上述した工程（ii−１）を行い、筒状部１ｄを得る。次に、図１５Ｄに示すように、伸縮機構を縮めながら第１の支持台１５１をさらに押し下げる。このとき、２つのシャフト１５３によって２つのカムユニット１５４が動かされ、カムユニット１５４によって可動部３１ｂおよび３２ｂが動かされる。これによって、図１５Ｄに示すように、可動部３１ｂおよび３２ｂの押圧面が本体部３１ａおよび３２ａの押圧面から突出して、筒状部１ｄの外周面を押圧する。このようにして、工程（ii−２）が行われる。

図１５Ａに示した装置において、第１の支持台１５１を下方に移動させる機構（図示せず）と、伸縮しない状態の伸縮機構１４１ａとが、上述した製造装置（ｂ）の第１の移動機構に相当する。また、第１の支持台１５１を下方に移動させる機構、シャフト１５３、およびカムユニット１５４が、第２の移動機構を構成する。これらの移動機構は、公知のプレス装置の移動機構を本発明の製造装置に適合するように用いることによって実現してもよい。

（第５実施形態）
第５実施形態では、本発明の製造方法およびそれに用いられる金型の他の一例について説明する。第５実施形態の製造方法は、工程（ｉ）および工程（ii）を含む。工程（ｉ）は、第２実施形態で説明した工程（ｉ）と同様であるため、重複する説明を省略する。

図６Ａに、第５実施形態の工程（ii）で用いられる金型を模式的に示す。第５実施形態の金型２０は、上型（第１の金型）２１と下型（第２の金型）２２とを含む。

上型２１は、スリット３を形成するための板状の突起部２３を有する。第１の上型２１および第２の下型２２はそれぞれ、Ｕ字状部１ｂの外周面を押圧して筒状部１ｄを形成するための押圧面２１ｐおよび２２ｐを含む。第５実施形態の金型２０において、押圧面全体の断面周長は、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短い。この金型２０を用いてＵ字状部１ｂを変形させることによって、管状部１ｅの断面周長ＬＨをＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くできる。

次の工程（ii）について、図６Ｂ〜図６Ｅを用いて説明する。第５実施形態の工程（ii）は、上述した例（Ｃ）の工程である。第５実施形態の工程（ii）では、まず、図６Ｂに示すように、金型２０内にＵ字状部１ｂを配置する。次に、図６Ｃおよび図６Ｄに示すように、Ｕ字状部１ｂの端部Ｅ１と端部Ｅ２とが突起部２３を挟むように金型２０を用いてＵ字状部１ｂを変形させることによって、筒状部１ｄを形成する。具体的には、上型２１と下型２２とを近づけ、Ｕ字状部１ｂの外周面を金型２０の押圧面で押圧する。図６Ｃの工程では、Ｕ字状部１ｂが変形されてＵ字状部１ｃとなる。このとき、Ｕ字状部１ｃの２つの端部は、突起部２３にあたって停止し、２つの端部の間に隙間が生じる。その隙間が管状部１ｅのスリット３となる。

図６Ｄは、筒状部１ｄの断面周長ＬＴが、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵとほぼ同じである状態の一例を示している。金型２０の押圧面の断面周長はＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短いため、図６Ｄの段階では、上型２１と下型２２とは接触していない。すなわち、図６Ｄの段階では、金型２０はまだ閉じられてはいない。

図６Ｄの段階からさらに上型２１および下型２２を近づけ、図６Ｅに示すように金型２０を閉じる。例えば、上型２１を下死点まで移動させ、上型２１と下型２２とを接触させる。この過程では、２つの端部Ｅ１と端部Ｅ２とが突起部２３を挟んだ状態で筒状部１ｄの外周面が金型２０の押圧面で押圧される。これによって、図６Ｆに示す、突き合わせ部２にスリット３を有する管状部１ｅが形成される。金型２０の押圧面の断面周長は、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短い。そのため、管状部１ｅの断面周長ＬＨは、Ｕ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くなる。すなわち、図６Ｅの工程では、筒状部１ｄが周方向に圧縮されて管状部１ｅとなる。

なお、金型２０を完全に閉じる前に管状部１ｅの断面周長ＬＨがＵ字状部１ｂの断面長さＬＵよりも短くなる場合には、金型２０を完全に閉じる前に成形を終了することも可能である。その場合、上型２１と第２の下型２２とをどの程度まで近づけるかを調整することによって、管状部１ｅの圧縮率を調整することが可能である。

第５実施形態の製造方法でも、筒状部１ｄを周方向に圧縮することによって管状部１ｅが形成される。そのため、第２実施形態で説明したように、スリット３を精度よく形成できる。

本発明の金型は、突起部が交換可能であってもよい。突起部が交換可能な金型の一例を図７に示す。図７の金型２０は、上型（第１の金型）２１と、下型（第２の金型）２２とを含む。上型２１は、突起部２３を含む部分２４を有する。部分２４は、上型２１の孔２５に差し込まれており、交換可能となっている。突起部２３は、Ｕ字状部の２つの端部（端部Ｅ１およびＥ２）が接触する部分であり、摩耗や変形が生じやすい。そのため、突起部２３を交換可能とすることが好ましい。さらに、突起部２３を交換可能とすることによって、上述した効果が得られる。

別の観点では、本発明は、突き合わせ部に隙間を有する略閉断面部品を製造する方法を提供する。以下では、この観点の製造方法を、製造方法（Ｓ）と称する。製造方法（Ｓ）は、第１工程および第２工程を含む。第１工程では、金属板をＵ字形に成形し、Ｕ成形品を得る。このＵ成形品は、上述した工程（ｉ）で形成されるＵ字状部を含む成形品に対応する。第２工程では、金型を用いて、前記Ｕ成形品を略閉断面に成形し、略閉断面部品の断面周長を前記Ｕ成形品の断面周長よりも短くする。使用される金型は、略閉断面部品の突き合わせ部に対応する突起部を有し、前記略閉断面部品の断面周長を調整可能な機構を有する。この金型の例には、上述した金型（ａ）、（ｂ）および（ｃ）が含まれる。第１工程および第２工程はそれぞれ、上述した工程（ｉ）および（ii）に対応する。隙間を有する略閉断面部品は、上述した、スリットを有する管状部を含む金属成形品に対応する。「略閉断面部品」とは、略閉断面を有する部品をいう。「略閉断面」とは、管状に成形された金属板の突き合わされた２つの端部の間に隙間が存在する断面をいう。略閉断面部品は、突き合わせ部の全長にわたって隙間を有していてもよく、突き合わせ部の一部に隙間を有していてもよい。

製造方法（Ｓ）では、前記金型の断面周長が前記Ｕ成形品の断面周長よりも短くてもよい。ここで、「金型の断面周長」とは、金型を完全に閉じたときの金型の断面周長を指す。金型を完全に閉じたときの金型の断面周長をＵ成形品の断面周長よりも短くすることによって、略閉断面部品の断面周長をＵ成形品の断面周長よりも短くできる。この構成を有する金型は、上述した金型（ａ）および（ｃ）に対応する。

製造方法（Ｓ）では、前記金型が前記突起部を有する上型と下型とを有し、前記上型および前記下型の少なくともいずれか一方が本体部と可動部とを有してもよい。この構成を有する金型は、上述した金型（ｂ）に対応する。

別の観点では、本発明は、Ｕ成形品を略閉断面に成形し、突き合わせ部に隙間を有する略閉断面部品を製造するための金型を提供する。以下では、この金型を、金型（Ｔ１）と称する。金型（Ｔ１）は、前記略閉断面部品の突き合わせ部に対応する突起部を有する上型と、下型とを有する。金型（Ｔ１）は、前記略閉断面部品の断面周長を調整可能な機構を有する。そして、前記上型および前記下型の少なくとも一方が複数に分割されている。金型（Ｔ１）は、上述した金型（ａ）に対応する。金型（Ｔ１）では、前記上型の前記突起部が分割されていてもよい。この構成を有する金型の一例は、図３Ａに示した金型２０である。

別の観点では、本発明は、Ｕ成形品を略閉断面に成形し、突き合わせ部に隙間を有する略閉断面部品を製造するための他の金型を提供する。以下では、この金型を金型（Ｔ２）と称する。金型（Ｔ２）は、前記略閉断面部品の突き合わせ部に対応する突起部を有する上型と、下型とを有する。金型（Ｔ２）は、前記略閉断面部品の断面周長を調整可能な機構を有する。そして、前記上型および前記下型の少なくとも一方が本体部と可動部とを有する。金型（Ｔ２）は、上述した金型（ｂ）に対応する。

上記金型（Ｔ１）および（Ｔ２）では、前記突起部が交換可能であってもよい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

［実施例１］
実施例１では、図２Ａ〜２Ｂに示した製造方法によってＵ成形品（Ｕ字状部）を形成し、さらに図３Ｂ〜３Ｅに示した製造方法によって、スリットを有する管状部材（金属成形品）を作製した。金属板（ブランク）には、ＴＳ（引張強度）が５９０ＭＰａで、板厚が２．３ｍｍの熱間圧延鋼板を用いた。管状部材の外径は５０ｍｍ、長さは２００ｍｍとした。上型の突起部の幅は、５ｍｍとした。

［実施例２］
実施例２では、実施例１と同様の金属板を用いて、図２Ａ〜２Ｂおよび図４Ｂ〜４Ｅに示した製造方法によって、スリットを有する管状部材を作製した。管状部材の寸法および上型の突起部の幅は、実施例１と同様とした。

［実施例３］
実施例３では、実施例１と同様の金属板を用いて、図２Ａ〜２Ｂに示した製造方法によってＵ成形品（Ｕ字状部）を形成し、さらに図５Ｂ〜５Ｅに示した製造方法によって、スリットを有する管状部材を作製した。管状部材の寸法および上型の突起部の幅は、実施例１と同様とした。

［実施例４］
実施例４では、実施例１と同様の金属板を用いて、図２Ａ〜２Ｂに示した製造方法によってＵ成形品（Ｕ字状部）を形成し、さらに図６Ｂ〜６Ｅに示した製造方法によって、スリットを有する管状部材を作製した。管状部材の寸法および上型の突起部の幅は、実施例１と同様とした。

［比較例１］
比較例１では、実施例１と同様の金属板を用いて、図２Ａ〜２Ｂに示した方法によってＵ成形を行った。その後、図１０Ａ〜１０Ｂに示すように、突起部を有さない金型（上型５１および下型５２）を用いてＯ成形を行うことによって、管状部材５０ａを作製した。金型を完全に閉じたときの金型の押圧面の断面周長は、Ｕ成形品（Ｕ字状部）の断面長さと同一とした。

［比較例２］
実施例１と同様の金属板を用いて、図２Ａ〜２Ｂに示した方法によってＵ成形を行った。その後、図１１Ａ〜１１Ｂに示すように、突起部を有さない金型（上型５１および下型５２）と中子５３とを用いてＯ成形を行った。このようにして、スリットを有する管状部材５０ｂを作製した。金型を完全に閉じたときの金型の押圧面の断面周長は、Ｕ成形品（Ｕ字状部）の断面長さよりも長くした。

なお、実施例１〜４の圧縮率Ｃは０．９９％とした。比較例１および２の圧縮率Ｃは約０％とした。

［評価］
実施例１、比較例１、および比較例２の管状部材について、断面における板厚方向の歪分布を測定した。測定結果を図１２Ａに示す。図１２Ａの縦軸は、歪の絶対値を示す。図１２Ａに示すように、実施例１の管状部材は、比較例１および２の管状部材に比べて歪の絶対値が大きく、板厚方向の歪分布が小さかった。この結果は、実施例１の管状部材では、板厚方向の全体にほぼ均等に圧縮応力が加わっていることを示唆している。

さらに、実施例２〜４、および比較例２の管状部材について、断面における周方向の歪分布を測定した。測定結果を図１２Ｂに示す。図１２Ｂの縦軸は、歪の絶対値を示す。図１２Ｂにおいて、管状部材の断面の底部を０°とし、突き合わせ部を１８０°とした。図１２Ｂに示すように、実施例２〜４の管状部材は、比較例２の管状部材に比べて歪の絶対値が大きかった。この結果は、実施例２〜４の管状部材では、周方向全体にわたって大きな圧縮応力が発生していることを示唆している。

図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるように、実施例１〜４の製造方法によれば、管状部材の板厚方向および周方向に加わる圧縮応力をより均等にすることが可能である。そのため、実施例１〜４の製造方法によれば、スプリングバックを抑制でき、形状精度が高い金属成形品を製造することが可能である。

実施例１、比較例１および２の管状部材について、ビッカース硬さの分布を、ＦＥＭ（有限要素法）によるシミュレーションの結果を利用して求めた。その分布から、上述した第１の位置の板厚方向におけるビッカース硬さのバラツキＳを求めた。同様に、第２および第３の位置についても、板厚方向におけるビッカース硬さのバラツキＳを求めた。その結果、実施例１の管状部材では、第１、第２、および第３のいずれの位置でも、バラツキＳは約０．１であった。すなわち、実施例１の管状部材では、バラツキＳの周方向の平均値は約０．１であった。この結果は、実施例１の管状部材では、ビッカース硬さのバラツキが板厚方向および周方向のいずれにおいても小さいことを示唆している。一方、比較例１および２では、第１、第２、および第３のいずれの位置でも、バラツキＳは約０．７であった。すなわち、比較例１および２の管状部材では、バラツキＳの周方向の平均値は約０．７であった。

上述のバラツキＳの周方向の平均値と、一軸圧縮強度の減少率との関係を示すグラフを、図１３に示す。図１３のグラフは、バラツキＳの周方向の平均値が所定の値となる複数の丸管を想定し、それらの丸管について一軸圧縮試験を行ったときの結果をシミュレーションすることによって得たグラフである。図１３のグラフの縦軸は、バラツキＳの周方向の平均値が０である丸管を基準としたときの一軸圧縮強度の減少率である。具体的には、当該丸管について一軸圧縮試験のシミュレーションを行い、そのときの一軸圧縮強度を基準として他の丸管の一軸圧縮強度の減少率（％）を求めた結果を、図１３のグラフの縦軸に示している。

参考のため、図１３には、一軸圧縮強度の減少率の変化の傾向を表す２つの点線を示す。図１３に示すように、バラツキＳの周方向の平均値が０．４以上である場合には、一軸圧縮強度の減少率が大きく増加した。一方、バラツキＳの周方向の平均値が０．４未満である場合には、一軸圧縮強度の減少率が小さかった。図１３の結果は、バラツキＳの周方向の平均値を０．４未満とすることが重要であることを示唆している。

金属板を周方向に圧縮することがない従来のＯ成形（比較例１および２のＯ成形）では、スプリングバックが大きく、スリットを精度よく形成することが難しい。一方、本発明の製造方法によれば、スリットの間隔を精度よく形成できる。また、従来のＯ成形は単純な曲げ成形であるため、板厚中心の加工硬化が少なく、得られる成形品の疲労強度が低い。これに対し、本発明の製造方法によれば、疲労強度が高い金属成形品が得られる。また、スリットを有する管状部材を製造するための従来の方法では、金属板を少しずつ曲げてから管状にしたり、金属板に絞りを加えてから管状にしたりすることが必要な場合があった。そのような従来の製造方法と比較して、本発明によれば、工程数を減らすことが可能であり、その結果、コストダウンが可能である。

本発明は、スリットを有する管状部を含む金属成形品、およびその製造方法に利用できる。さらに、本発明は、当該成形品を製造するための製造装置、およびそれに用いられる金型に利用できる。

１ 金属成形品
１ａ 金属板
１ｂ、１ｃ Ｕ字状部
１ｄ 筒状部
１ｅ 管状部
２ 突き合わせ部
３ スリット（隙間）
１１ ダイ
１２ ポンチ
２０、３０ 金型
２１、３１上型
２１ａ 第１の上型
２１ｂ 第２の上型
２２、３２ 下型
２２ａ 第１の下型
２２ｂ 第２の下型
２３、３３ 突起部
２３ａ 第１の突起部
２３ｂ 第２の突起部
３１ａ、３２ａ 本体部
３１ｂ、３２ｂ 可動部
Ｅ１、Ｅ２ 端部

Claims (15)

1. スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造する製造方法であって、
   （ｉ）金属板を変形させることによって、断面がＵ字状であるＵ字状部を形成する工程と、
   （ii）前記Ｕ字状部の２つの端部が突起部を挟むように前記突起部を有する金型を用いて前記Ｕ字状部を変形させることによって、前記スリットを有する前記管状部を形成する工程とを含み、
   前記（ii）の工程において、前記管状部の断面周長ＬＨを前記Ｕ字状部の断面長さＬＵよりも短くする、金属成形品の製造方法。
2. 前記Ｕ字状部の前記断面長さＬＵと前記管状部の前記断面周長ＬＨとが、
   ０．２≦１００×（ＬＵ−ＬＨ）／ＬＵ＜１の式を満たす、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記（ii）の工程は、
   （ii−１）前記Ｕ字状部の前記２つの端部が前記突起部を挟むように前記金型を用いて前記Ｕ字状部を変形させることによって、前記管状部となる筒状部を形成する工程と、
   （ii−２）前記２つの端部が前記突起部を挟んだ状態で前記筒状部の外周面を押圧することによって、前記筒状部の断面周長ＬＴを短くする工程と、を含む、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記金型は、前記突起部を有する第１の金型と、第２の金型とを含み、
   前記第１および第２の金型はそれぞれ、前記Ｕ字状部を変形させて前記筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含み、
   前記第１の金型および前記第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は複数の金型部材に分離可能であり、
   前記（ii−１）の工程において、前記複数の金型部材が分離された状態にある前記金型を用いて前記Ｕ字状部を変形させることによって前記筒状部を形成し、
   前記（ii−２）の工程において、前記複数の金型部材を接近させることによって前記筒状部の外周面を押圧し、それによって前記筒状部の前記断面周長ＬＴを短くする、請求項３に記載の製造方法。
5. 前記金型は、前記管状部の外周面に対応する押圧面を含み、
   前記押圧面の断面周長が前記Ｕ字状部の断面長さＬＵよりも短い、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 前記金型は、前記突起部を有する第１の金型と、第２の金型とを含み、
   前記第１および第２の金型はそれぞれ、前記Ｕ字状部を変形させて前記筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含み、
   前記第１の金型および前記第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は、本体部と、前記本体部に対して相対的に移動可能な可動部とを含み、
   前記（ii−１）の工程において、前記可動部の押圧面が前記本体部の押圧面から突出していない状態にある前記金型を用いて前記Ｕ字状部を変形させることによって前記筒状部を形成し、
   前記（ii−２）の工程において、前記可動部の前記押圧面を前記本体部の前記押圧面から突出させることによって前記筒状部の外周面を押圧し、それによって前記筒状部の前記断面周長ＬＴを短くする、請求項３に記載の製造方法。
7. スリットを有する管状部を含む金属成形品であって、
   前記管状部の断面における板厚方向のビッカース硬さのバラツキＳを以下の式で表したときに、バラツキＳの周方向の平均値が０．４未満である、金属成形品。
   Ｓ＝（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／Ｂｍａｘ
   ここで、Ｂｍｉｎは、前記断面における板厚方向のビッカース硬さの最小値である。Ｂｍａｘは、前記断面における板厚方向のビッカース硬さの最大値である。
8. スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造するための製造装置であって、
   金型と、前記金型を移動させるための移動機構とを含み、
   前記金型は、前記スリットを形成するための突起部を含む第１の金型と、第２の金型とを含み、
   前記第１および第２の金型はそれぞれ、断面がＵ字状であるＵ字状部を変形させて前記スリットとなる隙間を有する筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含み、
   前記金型は、前記筒状部の断面周長が短くなるように前記筒状部の外周面を押圧するための構成を有する、製造装置。
9. 前記第１の金型および前記第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型が複数の金型部材に分離可能であり、
   前記移動機構は、前記複数の金型部材が分離した状態で前記第１の金型と前記第２の金型とを接近させる第１の移動機構と、
   分離している前記複数の金型部材を接近させる第２の移動機構とを含む、請求項８に記載の製造装置。
10. 前記第１の金型および前記第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は、本体部と、前記本体部に対して相対的に移動可能な可動部とを含み、
    前記移動機構は、
    前記可動部が前記第１および第２の押圧面から突出していない状態で前記第１の金型と前記第２の金型とを接近させる第１の移動機構と、
    前記押圧面から突出するように前記可動部を移動させる第２の移動機構とを含む、請求項８に記載の製造装置。
11. スリットを有する管状部を含む金属成形品を製造するための金型であって、
    前記スリットを形成するための突起部を含む第１の金型と、第２の金型とを含み、
    前記第１および第２の金型はそれぞれ、断面がＵ字状であるＵ字状部を変形させて前記スリットとなる隙間を有する筒状部を形成するための第１および第２の押圧面を含み、
    前記筒状部の断面周長が短くなるように前記筒状部の外周面を押圧するための構成を有する、金型。
12. 前記第１の金型および前記第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型が複数の金型部材に分離可能である、請求項１１に記載の金型。
13. 前記第１の金型が第１の金型部材と第２の金型部材とに分離可能であり、
    前記突起部が、前記第１の金型部材に含まれる第１の突起部と前記第２の金型部材に含まれる第２の突起部とによって構成されている、請求項１２に記載の金型。
14. 前記第１の金型および前記第２の金型から選ばれる少なくとも１つの金型は、本体部と、前記本体部に対して相対的に移動可能な可動部とを含む、請求項１１に記載の金型。
15. 前記突起部が交換可能である、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の金型。

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