(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウム合金製中空形材を送りロールにより搬送しながら、押さえロールを用いて中空形材の曲げ外側に載荷し長手方向に曲率を付与するロール曲げ加工方法において、曲げ加工後の残留応力を小さくして、曲げ加工製品の耐応力腐食割れ性能を向上させる。【解決手段】中空形材１の曲げ内側に、形材搬送方向に沿って曲げ加工製品の曲率半径より小さい曲率半径を有するガイド金型１７を固定し、押さえロール１５で中空形材１を押さえ、ガイド金型１７に中空形材１を面接触させながら曲げ加工を行う。ガイド金型１７の形材搬送方向後方側に受けロール１２を設置することもできる。【選択図】図１
2010207832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金製中空形材を送りロールにより搬送しながら、押さえロールを用いて前記形材の曲げ外側に載荷し長手方向に曲率を付与するロール曲げ加工方法において、前記形材の曲げ内側に、形材搬送方向に沿って曲げ加工製品の曲率半径より小さい曲率半径を有するガイド金型を設置し、前記ガイド金型に前記形材の曲げ内側を面接触させながら曲げ加工を行うことを特徴とするアルミニウム合金製中空形材のロール曲げ加工方法。
【請求項２】
アルミニウム合金製中空形材を送りロールにより搬送しながら、押さえロールを用いて曲げ外側に載荷し長手方向に曲率を付与するロール曲げ加工方法において、曲げ内側に接触する受けロールの形材搬送方向前方側に、前記形材の搬送方向に沿って前記受けロールの曲率半径より大きく曲げ加工製品の曲率半径より小さい曲率半径を有するガイド金具を固定し、前記ガイド金型に前記受けロールを出たアルミニウム合金製中空形材を面接触させながら曲げ加工を行うことを特徴とするアルミニウム合金製中空形材のロール曲げ加工方法。
【請求項３】
前記アルミニウム合金製中空形材が、ＪＩＳ６０００系又は７０００系押出形材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載されたアルミニウム合金製中空押出形材のロール曲げ加工方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金製中空形材の用途が、自動車用ドア補強材、バンパ補強材又はルーフ補強材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたアルミニウム合金製中空形材のロール曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金製中空形材のロール曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から、自動車の軽量化が期待されており、アルミニウム合金製の中空形材（押出形材）は、自動車用フレームあるいはエネルギー吸収部材への適用が期待されている。
【０００３】
アルミニウム合金製中空形材（押出形材）は、接合を伴わずに予め閉断面化が可能であるという利点があり、鋼板材のプレス成形などで製作される略ハット型などの閉断面構造に比べて、エネルギー吸収性能に優れるという利点がある。また、断面内の肉厚分布を容易に設けることが可能であり、肉厚を適正に配分することで、同等重量で、曲げ強度、剛性、エネルギー吸収特性の高い製品を得ることができる。
このため、自動車用ドア補強材、バンパー補強材、ルーフ補強材など、衝突時に荷重を受け持ち、エネルギー吸収を行う部品やフレームへの適用が進んでいる。中でもＪＩＳ６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−（Ｃｕ）系）及び７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−（Ｃｕ）系）アルミニウム合金は、素材強度が高く、高強度エネルギー吸収部品として期待されている。
【０００４】
アルミニウム合金は、従来から用いられている鋼板に比べて耐食性が高いという特徴がある一方で、条件によっては応力腐食割れが生じることがしばしば問題になる。特に前記６０００系又は７０００系アルミニウム合金は、この応力腐食割れが生じやすいという問題がある。
応力腐食割れは、素材を加工したときに生じる残留応力に依存しており、素材強度に対して引張残留応力が高いほど発生しやすくなる。アルミニウム合金製中空形材は、車体フレームや補強材などに適用する際に、曲げ加工が要求される場合も多く、その曲げ加工後に残留する応力に起因して、前記応力腐食割れが発生する場合がある。
【０００５】
７０００系又は６０００系アルミニウム合金では、この応力腐食割れ性の向上を目的とする材料組成あるいは製造方法の開発が行われている（特許文献１〜３参照）。
しかし、これらの素材を用いても、加工条件によっては、一部に引張応力が残留し、応力腐食割れが発生する場合がある。これに対して、表面にショットピーニング加工を施すことで残留応力を低減する対策も見られるが（特許文献４参照）、後加工追加によるコストアップが問題になる。
【０００６】
加工後の熱処理による耐応力腐食割れ対策も一般的に行われている。例えば、耐力の低いＴ１調質状態での加工後に、Ｔ５あるいはＴ６処理（時効処理）を行うことで素材強度を増加させれば、素材強度に対する引張残留応力の割合を減少させることが可能となる。
しかし、Ｔ１調質材は、室温中でも自然時効するために、素材特性が変化しやすく、加工タイミングによってスプリングバック量が変化し、製品形状にバラツキが生じる。特に曲げ半径の大きい製品では、スプリングバック量自体が大きくなり、製品形状精度の確保が難しいという問題が生じる。
【０００７】
逆に素材特性が安定しやすいＴ５又はＴ６調質材を曲げ加工する場合、製品形状精度の確保はしやすくなるものの、残留応力が高いという問題が生じやすい。また、熱間加工（押出）で形成されるアルミニウム合金製中空形材の場合、Ｔ５，Ｔ６調質材でも素材のばらつきが生じやすく、加工条件の調整により製品形状のバラツキを低減することが必要になることが多い。
【０００８】
押出形材の曲げ加工方法については、プレス曲げ、押し付け曲げ、引張曲げ、ロール曲げなど、様々な方法がある。これらの曲げ加工方法はそれぞれ特徴があり、上記のような素材特性バラツキが生じた場合の加工条件調整方法もいくつか存在する。また、曲げ加工に供される押出形材の断面形状についても、種々の提案（特許文献５，６参照）がなされている。
曲げ金型に素材を押し付けることで曲げ加工を行うプレス曲げあるいは押し付け曲げ加工の場合は、工具自体が剛体で形成されている。このため、量産時に素材バラツキが生じた場合は、パンチ工具の押し込み量あるいは曲げ角度で調整するしかなく、押出形材の長手方向に全面的にＲを設ける場合については調整が難しい。
【０００９】
素材に張力を加えながら曲げ加工を行う引張曲げ加工では、張力を付与されることでスプリングバック量自体が小さく、寸法精度を確保しやすいという利点がある。また、素材特性にバラツキが生じた場合には、加工中に加える張力を変更することでスプリングバック量を調整し、所定の製品を得ることが可能になる。しかし、素材に張力を加えるためにクランプした端部は、曲げ加工後に、切断、廃棄することが必要であり、素材の歩留まり低下や加工工程追加によるコストアップが問題となる。    
【００１０】
一方、ロール曲げの場合、ロール工具の押し込み量を変化させることで異なるＲの製品を製造することが可能である。つまり、素材特性や形状にバラツキが生じた場合にも、工具押し込み量を変更するだけで所定の形状精度の製品を得ることができる。このため、特に大Ｒの曲げ製品などスプリングバックの大きい条件の製品への適用に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公昭６１−２８７４４号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７２３３号公報
【特許文献３】特開２００１−２４０９３０号公報
【特許文献４】特開平５−３２０８３８号公報
【特許文献５】特許第３５２５９７９号公報
【特許文献６】特開２００２−２２５６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特に中空形材を対象とした場合、ロール曲げ加工後の製品に残留する応力が、前記プレスベンダーなど他の曲げ加工方法に比べて高いことがしばしば問題になる。特に６０００系又は７０００系アルミニウム合金製の部材では、残留応力が高くなると応力腐食割れ（ＳＣＣ）が生じやすく、前記したエネルギー吸収部材やフレームへの適用が難しくなるという問題があった。
つまり、製造コスト及び製品形状精度の確保という点ではロール曲げ加工方法の適用が望まれるが、残留応力の低減が課題になるといえる。
【００１３】
従って、本発明は、製造コスト、及び製造時に素材バラツキに対する調整機能の面で有利となるロール曲げ加工により、アルミニウム合金製中空形材の長手方向に曲率を付与する場合において、曲げ加工後の残留応力を小さくして、曲げ加工製品の耐ＳＣＣ（耐応力腐食割れ）性能を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明（請求項１）は、アルミニウム合金製中空形材を送りロールにより搬送しながら、押さえロールを用いて前記形材の曲げ外側に載荷し長手方向に曲率を付与するロール曲げ加工方法において、前記形材の曲げ内側に、形材搬送方向に沿って曲げ加工製品の曲率半径より小さい曲率半径を有するガイド金型を固定し、前記ガイド金型に前記形材の曲げ内側を面接触させながら曲げ加工を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明（請求項２）は、アルミニウム合金製中空形材を送りロールにより搬送しながら、押さえロールを用いて前記形材の曲げ外側に載荷し長手方向に曲率を付与するロール曲げ加工方法において、曲げ内側に接触する受けロールの形材搬送方向前方側に、前記形材搬送方向に沿って前記受けロールの曲率半径より大きく曲げ加工製品の曲率半径より小さい曲率半径を有するガイド金具を固定し、前記ガイド金型に前記受けロールを出たアルミニウム合金製中空形材を面接触させながら曲げ加工を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、車体に応じて緩やかな曲線に加工されることが望まれ、軽量化と変形強度の確保の両立のために中空形材が望まれる自動車用ドア補強材、バンパー補強材、ルーフ補強材等のエネルギー吸収部材、クロスメンバーなどに好適である。
本発明は、応力腐食割れ性に対する感受性が比較的高い６０００系又は７０００系アルミニウム合金製中空押出形材を素材とする場合に好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、アルミニウム合金製中空形材を素材として、曲げ加工後の引張残留応力が低く、耐ＳＣＣ（応力腐食割れ）性能に優れた、ロール曲げ加工製品を製造することができる。
また、本発明の方法で製造したロール曲げ加工製品を、自動車用ドア補強材、バンパー補強材、又はルーフ補強材等の自動車用エネルギー吸収部材に適用した場合、経時変化に伴う応力腐食割れが防止されることで、き裂発生に伴う衝突性能の低下抑制という効果を得ることができる。
本発明は応力腐食割れに対する感受性の高い６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−（Ｃｕ）系）又は７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−（Ｃｕ）系）アルミニウム合金への適用に対して最も効果があり、時効処理（Ｔ５，Ｔ６）材を曲げ加工する場合であっても耐応力腐食割れ性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るロール曲げ加工を説明する模式図である。
【図２】本発明に係るロール曲げ加工について、受けロールなし（ａ）及び受けロールあり（ｂ），（ｃ）の場合のロール及びガイド金型の配置を示す構造図である。
【図３】ガイド金型の構造を説明するための模式図である。
【図４】本発明に係るガイド金型の他の配置形態を説明するための模式図である。
【図５】実施例の解析の前提とした中空形材の断面図である。
【図６】実施例の解析の前提とした中空形材の素材機械特性を示す図である。
【図７】実施例の解析の前提とした従来のロール曲げ加工及び本発明のロール曲げ加工のロール及びガイド金型の配置を示す模式図である。
【図８】解析の結果得られた製品曲げ半径Ｒ’と曲げ内側フランジの最大残留応力σＬｍａｘの関係のグラフである。
【図９】解析の結果得られた製品曲げ半径Ｒ’と曲げ内側フランジの最大残留応力σＬｍａｘの関係のグラフである。
【図１０】従来のアルミニウム合金製中空形材の曲げ加工方法を説明する側面図（ａ）及びそのＩ−Ｉ断面図（ｂ）である。
【図１１】従来の曲げ加工方法における形材長手方向位置と形材長手方向応力分布の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［従来のロール曲げ加工の特性］
ロール曲げ加工の場合、受けロールと押さえロールの支持点間距離が短く、所定の曲げ加工を行うための工具荷重は、プレス曲げ加工などに比べて高いという特徴がある。このため、受けロール通過後の素材には、高い工具荷重に応じて、高いせん断応力が加わる。また、本発明者の新たな知見によれば、押さえロールからの工具荷重は形材長手方向への圧縮応力としても加わる（後述する図１１参照）ため、受けロールとの接触部では、この圧縮応力を受け持つことになる。
【００２０】
図１０に、曲げ内側及び曲げ外側に位置する一対のフランジ（曲げ外側フランジ２、曲げ内側フランジ３）と、フランジ２，３を接続する２つのウエブ４，５と、フランジ２，３に連なりウエブ４，５よりも幅方向外側に張り出した左右の突出フランジ６〜９（フランジ２，３の一部ともいえる）からなるアルミニウム合金中空形材（押出材）１を、ロール曲げ加工する従来方法を示す。図１０に示すように、アルミニウム合金中空形材１の曲げ内側フランジ３の曲げ内側表面を送りロール１１と受けロール１２で支持し、曲げ外側フランジ２の曲げ外側表面を送りロール１１と受けロール１２の直上に設置された送りロール１３，１４で挟み、曲げ外側フランジ２の外側表面に押さえロール１５で載荷し、これらのロール間をアルミニウム合金中空形材１が矢印方向に通過していくことで曲げ加工が行われる。受けロール１２は押さえロール１５の荷重を受け止めてアルミニウム合金中空形材１の曲げを支え、送りロール１３は反力を受け止める作用を有する。なお、１６はロール支持部である。
【００２１】
図１０に示す装置によりアルミニウム合金中空形材１をロール曲げ加工したときの、曲げ内側フランジ２と曲げ外側フランジ３の形材長手方向応力分布の模式図を図１１に示す。図中、Ｘはアルミニウム合金中空形材１の長手方向に沿った位置、Ａは受けロール１２の接触部、Ｂは押さえロール１５の接触部である。
図１１に示すように、曲げ加工を受けるアルミニウム合金中空形材１は、受けロール１２直上で最も大きい曲げモーメントを受け、曲げ内側フランジ３に圧縮、曲げ外側フランジ２に引張の曲げ応力が加わる。さらに、前述の形材長手方向圧縮応力が加わることで、曲げ内側フランジ３に加わる圧縮応力の絶対値は、曲げ外側フランジ２に加わる引張応力の絶対値よりも高い値を示す。
【００２２】
受けロール１２を通過した部位では、ウェブ４，５がせん断変形し、曲げ内側フランジ３に加わっていた形材長手方向の圧縮応力は急激に除荷され、引張応力に転じる。そして、押さえロール１５との接触部に近くなるにつれて、曲げ応力が弾性的に除荷されていくため、この曲げ内側フランジ３に発生する引張応力はさらに増加し、押さえロール１５通過後にそのまま残留することになる。このため、従来のロール曲げ加工では、曲げ内側フランジ３に高い引張応力が残留することになり、応力腐食割れの危険が大きくなるという問題があった。
特にアルミニウム合金中空形材１のような中空部品では、フランジ２，３の幅に比べてウエブ４，５の肉厚が薄いため、ウエブ４，５のせん断変形が生じやすく、受けロール１２通過後に圧縮応力が除荷されるタイミングでの応力変化が大きく、引張残留応力が大きくなる。この点は本発明者の新たな知見である。
【００２３】
［本発明に係るロール曲げ加工］
本発明のロール曲げ加工は、送りロールにより形材を搬送しながら、押さえロールを用いてアルミニウム合金中空形材の曲げ外側に載荷するところは同じであるが、従来のロール曲げ加工と異なる点は、アルミニウム合金中空形材の曲げ内側と接触する受けロールの代わりに、又は受けロールの形材搬送方向側に形材搬送方向に沿って曲率を有するガイド金型を固定し、中空形材の曲げ内側をこのガイド金型に接触させながら曲げ加工する点が異なる。
【００２４】
図１（ａ）〜（ｃ）に、本発明に係るロール曲げ加工の典型例を示す。アルミニウム合金中空形材は簡略化して図示されている。また、アルミニウム合金中空形材及び各ロールについて、実質的に同等の部位には図９のものと同じ番号を用いている。
図１（ａ）の例では、中空形材１の曲げ内側に、従来の受けロールがあった位置に、該受けロールの代わりにガイド金型１７が設置（固定）されている。その構造図（斜視図）を図２（ａ）に示す。ガイド金型１７の形材搬送方向前端は、押さえロール１５と中空形材１との接触点より形材搬送方向後方側に位置している。ガイド金型１７の材質は鋼、樹脂などから適宜選択される。
【００２５】
ガイド金型１７の中空形材１に対向する表面（ガイド面１８）は、図３（ａ）に誇張して示すように、中空形材１との接触点１８ａを挟んで形材搬送方向前方側及び後方側の所定範囲（それぞれｗ１，ｗ２）が、形材搬送方向に沿って一定の曲率半径に形成されている。ただし、 ｗ２＝０でもよい。なお、ガイド面１８の形材搬送方向両端は小さい曲率半径に丸められている。
図１（ａ）のロール曲げ加工装置において、中空形材１を送りロール１１，１３，１４で長手方向に搬送しながら、押さえロール１６を中空形材１側に移動させて（図１（ａ）実線→仮想線）、中空形材１の曲げ外側フランジ２に載荷すると、ガイド金型１７が押さえロール１６の荷重を受け止め、中空形材１の曲げ内側フランジ３が前記ガイド面１８に押し付けられ、中空形材１はガイド面１８の前記一定の曲率を有する部分（接触点１８ａ（図３（ａ）参照）の形材搬送方向前方側）に面接触しつつ、曲げ加工を受けながら前方に送り出される。
【００２６】
図１（ａ）の例では、受けロールの代わりにガイド金型１７が設置されていたが、図１（ｂ），（ｃ）の例では、受けロール１２を設置した上で（いいかえれば、従来構造に加えて）、さらにその形材搬送方向前方側にガイド金型１７が設置（固定）されている。その構造図（斜視図）を図２（ｂ），（ｃ）に示す。この場合、受けロール１２は従来の送りロールと同様の機能を有する。このように受けロール１２が設置され、中空形材１の曲げ内側フランジ３に接触して回転することにより、曲げ加工中に中空形材１を搬送方向前方に送り出しやすくなる。
【００２７】
図１（ｂ）の例では、ガイド金型１７の後端が、受けロール１２の中空形材１との接触点１２ａよりやや前方側に位置し、受けロール２１とガイド金型１７は形材搬送方向に沿って同じ高さに設置されている。なお、ガイド金型１７はできるだけ前記接触点１２ａに近くまで設けられていることが望ましい。ガイド金型１７の設置位置が前記接触点１２ａから遠くなると、押さえロール１５と曲げ加工点との距離が短くなり、加工部に加わるせん断力が増加するため、残留応力低減効果が小さくなるためである。
図１（ｃ）の例では、受けロール１２の幅方向中央部に形成された切り欠き（小径部）にガイド金型１７の一部が嵌り込み、これによりガイド金型１７の後端が、前記接触点１２ａ付近に位置するようになっている。受けロールを所定間隔（前記切り欠きの幅に相当する間隔）を開けて配置した一対のロールで構成し、両ロール間の隙間にガイド金型１７の一部が嵌り込むようにしてもよい。この例でも受けロール１２とガイド金型１７は形材搬送方向に沿って同じ高さに設置されている。
【００２８】
なお、図１の例では、ガイド金型１７のガイド面１８は、図３（ａ）に示すように、中空形材１との接触点１８ａを挟んで形材搬送方向前方側及び後方側の所定範囲（それぞれｗ１，ｗ２）が、搬送方向に沿って一定の曲率（曲率半径）に形成されている。すなわち、ガイド面１８は、接触点１８ａにおいて中空形材１の曲げ内側フランジ３に線状に接触しているに過ぎない。ロール曲げ加工時は、押さえロール１５が中空形材１側に移動し、この接触点１８ａより前方側の所定範囲（押さえロール１５により載荷される荷重によって変わる）において、中空形材１とガイド面１８が面接触する。
【００２９】
一方、図３（ｂ）に示すように、ガイド面１８の一部に平坦領域１８ｂを所定幅ｗ３で形成し、この平坦領域１８ｂを中空形材１と面接触させることもできる。この場合、ガイド面１８の平坦領域１８ｂより前方側は一定の曲率（曲率半径）を有し、該前方側と平坦領域１８ｂとは、曲率円とその接線という関係になっている。曲げ加工時は、押さえロール１５が中空形材１側に移動し、この平坦領域１８ｂ及びそれより前方側の所定範囲（押さえロール１６により載荷される荷重によって変わる）において、中空形材１とガイド面１８が面接触する。
いずれにしても、ガイド面１８の少なくとも中空形材１との接触箇所（図３（ａ）では接触点１８ａ、図３（ｂ）では平坦領域１８ｂ）より前方側は、所定範囲にわたり形材搬送方向に沿って一定の曲率を有している。
【００３０】
なお、上記の例では、受けロール２１とガイド金型１７の高さを形材搬送方向において同じ高さに設定しているが、受けロール２１とガイド金型１７の高さ方向の位置関係については、必ずしも形材搬送方向において同じ高さに設定する必要はなく、図４に誇張して示すように、ガイド金型１７のガイド面１８の曲率円を延長した曲線１９（一点鎖線で示す）が、受けロール１２と中空形材１の接触点１２ａと一致するように、ガイド金型１７を設置してもよい。この場合、ガイド金型１７が受けロール１２より下に位置する。このようにした場合、曲げ開始点は接触点１２ａ近傍になり、押さえロール１５と曲げ加工点との距離を大きくとることができる。この場合でも、図１（ｂ）に示す例と同じく、受けロール１２とガイド金型１７との間隔はできるだけ短い方が好ましい。この間隔が大きくなると、ロール曲げ加工時に、中空形材１と受けロール１２との接触点１２ａ及びガイド金型１７のガイド面１８の形材搬送方向後端との接触点それぞれで中空形材１が局所的に接触し、局所的な変形が生じる可能性があるためである。
また、上記の例では、ガイド金型１７のガイド面１８は形材搬送方向に沿って一定の曲率を有しているが、必ずしも一定の曲率である必要はない。ロール曲げ加工時に中空形材１と面接触する領域については、一定の曲率（曲率半径）であることが望ましい。
【００３１】
先に述べたように、従来の曲げ加工では、押さえロール１５で載荷した荷重は、受けロール１２の中空形材１の曲げ内側フランジ３との接触部のみで受け持つことになり、この部位で局所的な変形が生じ、曲げ加工後の残留応力が高くなる。この局所的な変形を抑制するには、受けロール１２の曲率半径を大Ｒ製品の曲率半径に対応して大きくし（例えば５００〜２０００ｍｍ程度）、前記部位で曲げすぎないようにすればよいが、ロール曲げ加工に用いられる一般的なロールは直径１５０ｍｍ程度が限界であり、これ以上に大径の受けロールを用いることは、装置スペースからして不可能である。
【００３２】
これに対し、ガイド金型１７の場合、ガイド面１８の曲率は任意に設定することができ、いくら曲率半径を大きくしても、それにより装置スペース上の問題は生じない。
このようなガイド金型１７を用いて曲げ加工する場合、中空形材１の曲げ半径はガイド金型１７の曲率半径より小さくなることはないから、ガイド面１８の曲率半径を受けロール１２より大きく設定しておくことで、従来のロール曲げ加工でみられたような受けロール１２直上での局所的な変形が抑制される。さらに、ガイド金型１７と中空形材１の一部が接触しているために、受けロール１２通過後（ガイド金型１７と共に受けロール１２を設置する場合）のせん断変形も生じにくくなり、曲げ加工後の残留応力を低くすることができる。
【００３３】
一方、ガイド金型１７のガイド面１８の曲率半径を大きく設定しすぎた場合（具体的には製品の曲げ半径より大きく設定した場合）、ガイド金型１７の形材搬送方向前方側の端部で曲げ変形が生じることになる。ガイド金型１７の形材搬送方向前方側の端部は、従来の受けロール１２より押さえロール１５側に近い位置にくるため、ここで過大な曲げ変形が生じるようになると、せん断変形量も大きくなり、逆に残留応力が大きくなる可能性がある。つまり、スプリングバック後に所定の製品形状になるようにすることを考慮すれば、ガイド金型１７のガイド面の曲率半径は、曲げ加工後の製品曲げ半径より小さく設定する必要がある。
【００３４】
このように、ガイド金型１７のガイド面１８の曲率半径は、少なくとも受けロール１２より大きく（受けロール２１を設置する場合）、かつ曲げ加工後の製品曲げ半径より小さく設定する必要がある。本発明では受けロール１２を設置しない場合もあるから、本発明においてガイド金型１７のガイド面１８の曲率半径は、受けロール１２の曲率半径の一般的な上限である７５ｍｍ（直径１５０ｍｍ）を超え、さらに、ロール曲げ加工は主として大Ｒ曲げに用いられるから、望ましくは概ね５００ｍｍ以上であり、かつ曲げ加工後の製品曲げ半径より小さく設定される。
【００３５】
より望ましくは、ガイド金型１７のガイド面１８の曲率半径は、次式（１）で計算されるＲに近い値に設定する。
１／Ｒ＝Ｍ／ＥＩ＋１／Ｒ’・・・（１）
ここで、Ｍは中空形材を曲げ半径Ｒで加工するのに必要な曲げモーメント、Ｅは中空形材の弾性率、Ｉは中空形材の断面二次モーメント、Ｒ’は製品の曲げ半径である。
上式（１）は、均等曲げにおける曲げ型半径と製品曲げ半径の関係式であり、理想的な変形が生じた場合、この関係に従って製品曲げ半径は定まることから、ガイド金型のガイド面１８の曲率半径もこの式で計算される値に近い値に設定することが望ましい。
【００３６】
なお、上記の例では、素材である中空形材は、曲げ内側及び曲げ外側に位置する一対のフランジと、両フランジを接続する複数のウエブからなり、曲げ加工がフランジに対し垂直方向に行われていたが、本発明が適用される中空形材の断面形状は、これに限定されず、部品としての必要強度、剛性、あるいはスペースの制約などにより適宜選択される。また、本発明のロール曲げ加工方法は、例えば断面形状に応じた凹みを有するロール及びガイド金型を用いることにより、曲げ加工がフランジに対し垂直以外の方向に行われる場合でも適用でき、また上記以外の断面形状の中空形材に対しても適用できる。一方、ロール曲げ加工後の残留応力が問題になるのは中空形材であり、本発明の効果は、特にウエブ肉が薄くせん断変形の生じやすい中空形材で、応力腐食割れに対する感受性の高い６０００系及び７０００系アルミニウム合金に適用した場合に大きくなる。
【００３７】
［エネルギー吸収部材への適用］
本発明のロール曲げ加工方法は、特に自動車用ドアビーム、バンパー補強材、ルーフ補強材、あるいはクロスメンバーなどの曲げ加工に好適である。
一般に自動車は車両外側方向に凸形状をなすデザインをもち、本発明で製造された長手方向に曲率を有する中空形材をこのデザインに適合させた場合、車両外側方向、つまり衝突方向に曲げ外側フランジが向く大Ｒ部品形状になることが多い。また、部品としての強度、剛性を確保し、軽量化効果を大きくするための部品断面形状は、曲げ外側及び内側が厚肉でウエブ面の肉厚が薄い中空押出形材が望ましい。しかし、このような断面形状をもつ中空形材をロール曲げ加工した場合には、特にせん断変形が生じやすく、これに伴って曲げ内側壁に高い引張残留応力が生じやすいため、従来のロール曲げ加工方法では残留応力の抑制が課題になる。
【００３８】
これに対し、本発明のロール曲げ加工方法を用いれば、この残留応力を抑制することが可能であり、重量あたりの強度、剛性が高く、応力腐食割れ性能に優れた大Ｒ曲げ加工部品を提供することができる。特に、本発明は、応力腐食割れ性に対する感受性が強い６０００系及び７０００系アルミニウム合金中空押出形材の大Ｒ曲げ加工品部品の製造に適用するのに好適である。
【実施例】
【００３９】
図５に示す断面形状（単位：ｍｍ）をもち、図６に示す素材機械特性を有する７０００系アルミニウム合金中空押出形材のＴ５処理材（耐力４５０ＭＰａ）を想定し、曲げ加工解析を行った。曲げ加工解析には汎用の静的陰解法ソフトＡＢＡＱＵＳを用いた。
まず、従来のロール曲げ加工及び本発明のロール曲げ加工の模式図を図７に示す。中空形材、送りロール、受けロール、押さえロール及びガイド金型には、図１０及び図１のものと同じ番号を付与している。この装置において、ステップ１として押さえロール１５を押し込み量ｈだけ押し込み、ステップ２として中空形材１を前方に押し出した。
【００４０】
図７（ａ），（ｂ）は従来のロール曲げ加工であり、両者は押さえロール１５−受けロール１２間の距離Ｌが異なる。受けロール１２と送りロール１１、１３，１４の直径はいずれも５７．３ｍｍ、押さえロール１５の直径は１０８ｍｍ、押さえロール１５は回転せず、中空形材１との摩擦は無視（摩擦係数はμ＝０．０）した。
図７（ｃ）は、本発明のロール曲げ加工の模式図であり、受けロール１２と押さえロール１５の間に、曲率半径Ｒのガイド面を有するガイド金型１７を設置し、中空形材１の曲げ内側壁と接触させた。受けロール１２とガイド金型１７の干渉はないものとし、かつガイド金型１７と中空形材１との摩擦は無視（摩擦係数μ＝０．０）した。
【００４１】
製品曲げ半径Ｒ’に対応する曲げ内側フランジの最大残留応力σＬｍａｘの関係を、図８に示す。図８は、本発明のロール曲げ加工のガイド金型１７の曲率半径Ｒ＝１５００ｍｍとし、押さえロール１５の押し込み量ｈを変化させて計算した結果である。なお、製品曲げ半径Ｒ’は曲げ外側（曲げ外側フランジ２の外面）の曲率半径とした。また、ガイド金型１７の曲率半径Ｒの値（Ｒ＝１５００ｍｍ）は、目標製品曲げ半径Ｒ’＝１２０００ｍｍ（図８中に破線で示す）とし、ガイド金型の曲率半径を前記式（１）に従って計算するとＲ＝１６８４ｍｍとなることから、これに近い値を選択した。
図８に示すように、従来の曲げ加工法に比べ、本発明の曲げ加工法では、問題となる曲げ内側フランジの残留応力が顕著に減少しており、残留応力低減に大きな効果があることが分かる。また、ガイド金型１７を設置した場合でも、押さえロール１５の押し込み量ｈを変化させることで、製品曲げ半径Ｒ’は変化しており、中空形材１に素材バラツキが生じた場合には、押し込み量ｈを変化させることで、所定の形状精度が確保できるといえる。
【００４２】
次にガイド金型１７の曲率半径の適正値を確認するために、曲げ半径の異なるガイド金型を用いたときの製品曲げ半径Ｒ’と曲げ内側フランジの最大残留応力σＬｍａｘの関係を調査した。図９に示すように、曲げ内側フランジの最大残留応力σＬｍａｘは、ガイド金型の曲率半径Ｒが小さすぎても、大きすぎても増加し、適正値があることが分かる。これは、ガイド金型１７の曲率半径Ｒが小さすぎれば、ガイド金型なしの条件に近づき、曲率半径Ｒが大きすぎれば、曲げ加工後の製品曲げ半径が小さくなることに加え、押さえロール１５との距離が近いガイド金型の形材搬送方向前方側端部での曲げ加工量が増大し、該端部でのせん断変形の影響が大きくなるためと考えられる。
図９によれば、最も残留応力が小さくなるガイド金型の適正曲率半径Ｒは、前記式（１）で計算される値（１６８４ｍｍ）に近い値を示しており、ガイド金型１７の曲率半径Ｒは、この値を目安として設計することが望ましいと考えられる。
【符号の説明】
【００４３】
２，３  フランジ
４，５  ウエブ
６〜９  突出フランジ
１１，１２  受けロール
１３，１４  送りロール
１５  押さえロール
２１，２５  凹み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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