(57)【要約】【課題】  Ｈ形鋼等の異形断面の金属条材を、フランジの倒れや反りを抑制して熱間曲げ加工を行う方法を提供する。【解決手段】  Ｈ形断面の金属条材１を熱間曲げ加工するに際し、曲げ変形を生じている部分の断面においてフランジ１ａ、１ｂの先端部１ａｅ、１ｂｅをウェブ１ｃにつらなる中心部１ａｃ、１ｂｃよりも高温とし、塑性変形しやすくすることで、ウェブ１ｃで拘束された中心部１ａｃ、１ｂｃに容易に追従して変形させ、フランジ先端部の倒れや反りを防止する。また曲げ変形後の冷却時において断面内の部位によってスケジュールに差を設け、断面形状を変形させることで、曲げ変形時に生じた断面変形を矯正する。【選択図】  図１
2006281319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に関して等方的でない断面形状を有する金属条材を熱間曲げ加工するに際して、曲げ加工によって生じる断面形状の変形を防止又は矯正するように、金属条材の断面内の部位によって、曲げ変形からその後の温度スケジュールに差を設けて曲げ加工することを特徴とする金属条材の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記温度スケジュールの差を、曲げ変形時の加熱温度に関して設ける、請求項１に記載の金属条材の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記温度スケジュールの差を、曲げ変形後の冷却スケジュールに関して設ける、請求項１又は２に記載の金属条材の曲げ加工方法。
【請求項４】
フランジを備えた金属条材に対して曲げ加工を行うに際し、曲げ変形時の加熱温度にフランジの先端部が高温となる温度差を設け、曲げ変形に伴うフランジの倒れないしは反りを防止する、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属条材の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属条材の曲げ加工に関し、特に、断面がＨ形、Ｔ形、Ｕ形（又はＣ形）、Ｌ形等の、軸線に関して等方的でない形状（以下異形断面という）を有する金属条材を熱間曲げ加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管等の金属条材に熱間曲げ加工を行う方法として、次の方式のものが知られている。
(1) ローラ方式
金属条材が湾曲して通過するように配置した３本のローラに加熱した金属条材を通し、連続的に曲げ加工を行う方法。
(2) 連続移動式
金属条材の長手方向の狭い領域を誘導コイルによって加熱し狭幅の赤熱ゾーンを形成し、その誘導コイルを金属条材の長手方向に相対的に移動させて赤熱ゾーンを移動させて行くと共にその金属条材に曲げモーメントを作用させて曲げて行き、同時にその誘導コイルで加熱され曲げられた部分の下流に冷却水を吹き付けて冷却、固化させる方法。
(3) 定置式
金属条材を定位置に配置し、その金属条材の曲げ加工を施すべき領域を局部的に加熱し、その加熱部分に曲げモーメントを付与して曲げる方法。
【０００３】
また、従来よりＨ形鋼に対して曲げ加工を行うことも行われており、その曲げ方法としては、上記(1) の３本ローラを用いたローラ方式が採用されていた。
【０００４】
しかしながら、異形断面の金属条材に対して曲げ加工を行うと、断面形状に歪を生じるという問題があった。例えば、図９（ａ）に示すように両側のフランジ１ａ、１ｂとその間のウェブ１ｃを有するＨ形断面の金属条材１に対して、図９（ｂ）に示すようにその金属条材１のフランジ１ａ、１ｂと直交する方向に曲げモーメントＭを加えて曲げ加工を行うと、曲げ外側となるフランジ１ａは引き伸ばされながら、また曲げ内側となるフランジ１ｂは圧縮されながら、曲面変形するが、その際、図９（ｃ）に示すように、各フランジ１ａ、１ｂのウェブ１ｃに連なる中心部１ａｃ、１ｂｃはウェブ１ｃの扇状変形と同調して曲面変形するが、各フランジ１ａ、１ｂの先端部の変形がこれに充分追従できず、曲げ外側のフランジ１ａの先端部１ａｅでは周長が不足し、また曲げ内側のフランジ１ｂの先端部１ｂｅでは周長が余る傾向が生じ、これらの先端部１ａｅ、１ｂｅが曲げ中立軸Ｏ−Ｏに近づくように、フランジ１ａ、１ｂが倒れないしは反るといった問題があった。
【０００５】
また、図１０（ａ）に示すＨ形断面の金属条材１に対して、図１０（ｂ）に示すようにその金属条材１のフランジ１ａ、１ｂの面方向に（ウェブ１ｃと直交する方向に）曲げモーメントＭを加えて曲げ加工を行うと、図１０（ｃ）に示すように、各フランジ１ａ、１ｂのウェブ１ｃに連なる中心部１ａｃ、１ｂｃはウェブ１ｃの曲面変形と同調して扇状変形するが、各フランジ１ａ、１ｂの先端部の変形がこれに充分追従できず、曲げ外側の先端部１ａｏ、１ｂｏでは周長が不足し、また曲げ内側の先端部１ａｉ、１ｂｉでは周長が余る傾向が生じ、フランジ１ａ、１ｂが倒れようとする。しかもこの時、ウェブ１ｃの曲げ外側面１ｃｏにはウェブ長手方向にテンションが生じるため幅方向には縮小しようとし、曲げ内側面１ｃｉにはウェブ長手方向にコンプレッションが生じるため幅方向には広がろうとし、この結果ウェブ１ｃは鞍形に変形し、両側のフランジ１ａ、１ｂはハの字状に倒れ、前記したフランジ１ａ、１ｂの先端部の周長の不足と余りが、ハの字状に倒れたフランジ１ａ、１ｂの倒れを更に助長し、結局、フランジ１ａ、１ｂの倒れが大きくなるといった問題があった。
【０００６】
このようにＨ形鋼の曲げ加工時には、フランジに倒れや反りが生じるとか、ウェブに鞍型の変形が生じるといった断面形状の変形が生じていた。このような断面形状の変形は、Ｈ形鋼の曲げ加工時のみならず、断面がＴ形、Ｕ形（又はＣ形）、Ｌ形等のフランジやウェブを備えた異形断面の金属条材の曲げ加工の際にも生じていた。
【０００７】
更に、本発明者等がＨ形鋼等の異形断面の金属条材の熱間曲げ方法として、従来鋼管に対して行われていた上記(2) の連続移動式及び(3) の定置式を採用してテストしたところ、曲げによる断面形状の変形が一層大きくなることが判明した。上記断面形状の変形は、断面形状そのものの問題であるに留まらず、曲げ加工の曲率半径に誤差をもたらす要因ともなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、異形断面の金属条材の熱間曲げ加工の際に、断面形状の変形を防止するか、或いは、変形が生じてもそれを矯正することの可能な熱間曲げ加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、熱間曲げ加工の際の断面形状の変形を防止或いは矯正すべく鋭意検討の結果、曲げ変形時の金属条材の断面内の部位によって加熱温度に適当な差を設け、変形抵抗に差を設けることにより、断面形状の変形を抑制でき、また、曲げ変形後の冷却中における適当な時期に金属条材の断面内の部位による温度差を生じさせることにより、断面形状に変形を生じさせることができることに着目し、曲げ変形時及びその後の冷却期間を含む曲げ加工中における金属条材の断面内の温度分布の経時的な変化をうまく設定することで、曲げ加工終了後（冷却後）の金属条材の断面形状を調整できることを見出し、本発明を達成した。
【００１０】
すなわち、本願発明は、軸線に関して等方的でない断面形状を有する金属条材を熱間曲げ加工するに際して、曲げ加工によって生じる断面形状の変形を防止又は矯正するように、金属条材の断面内の部位によって、曲げ変形からその後の温度スケジュールに差を設けて曲げ加工することを特徴とする金属条材の曲げ加工方法を要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明は、異形断面の金属条材を熱間曲げ加工するに際して、曲げ加工によって生じる断面形状の変形を防止又は矯正するように、金属条材の断面内の部位によって、曲げ変形からその後の温度スケジュールに差を設けて曲げ加工する構成としたことにより、断面形状の好ましくない変形を抑制することができ、ひいては所期の曲げ半径で異形断面の熱間曲げ加工を行うことができ、しかも、曲げ加工方法としては、３本ローラ方式に限らず、従来鋼管の曲げ加工に使用されていた連続移動式或いは定置式を採用でき、これによって、比較的小型の曲げ装置を用いて金属条材の長手方向の所望位置に容易に曲げ加工を行うことができる等の効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の曲げ加工方法の対象とする金属条材は、軸線に関して等方的でない断面形状を有するものであり、代表例としては、Ｈ形、Ｔ形、Ｕ形（又はＣ形）、Ｌ形等の断面形状の形鋼、すなわち、フランジやウェブを備えた形鋼を挙げることができる。これらの金属条材に対して行う曲げの方向は、通常、これらの金属条材のフランジ或いはウェブに対して直角方向、すなわち、フランジを曲面変形させる方向或いはウェブを曲面変形させる方向である。
【００１３】
本発明において熱間曲げ加工を行う具体的な方法は、従来、鋼管に対して行われていた(1) ローラ方式、(2) 連続移動式、(3) 定置式のいずれでも良いが、(2) 連続移動式、(3) 定置式が、小型の装置を用いて金属条材の所望位置に曲げ加工を施すことができ、しかも温度スケジュールの調整が容易であるので好ましい。温度スケジュール調整の点からは、特に(2) 連続移動式が好ましい。
【００１４】
本発明は、熱間曲げ加工するに際して金属条材の断面内の部位によって曲げ変形からその後の温度スケジュールに差を設けることを特徴とするが、その際、曲げ変形からその後の冷却終了までの全ての期間について、温度スケジュールに差を設ける必要はなく、温度スケジュールの差を、少なくとも、曲げ変形時の加熱温度に関して設けるか、或いは、曲げ変形後の冷却スケジュールに関して設ければよい。勿論、両方について温度スケジュールの差を設けてもよい。
【００１５】
次に、金属条材の断面内の部位によって設ける温度スケジュールの差を、Ｈ形鋼等のＨ形断面の金属条材を例にとって具体的に説明する。まず、温度スケジュールの差を曲げ変形時の加熱温度に関して設ける場合には、金属条材の曲げ方向に関係なく、原則として、フランジのウェブに連なる部分に比べて、ウェブで拘束されないフランジ先端部を高温となるように温度差を設ける。例えば、図１（ａ）に示すように両側のフランジ１ａ、１ｂとその間のウェブ１ｃを有するＨ形断面の金属条材１に対して、図１（ｂ）に示すようにその金属条材１のフランジ１ａ、１ｂと直交する方向に曲げモーメントＭを加えて曲げ加工を行う時（すなわち、フランジ１ａ、１ｂを曲面変形させる方向に曲げ加工を行う時）においては、曲げ変形時の温度分布を、すなわち、図１（ｃ）に示す、曲げ変形を生じている部分の断面における温度分布を、各フランジ１ａ、１ｂのウェブ１ｃに連なる中心部１ａｃ、１ｂｃの加熱温度よりも、各フランジ１ａ、１ｂの先端部１ａｅ、１ｂｅの加熱温度が高くなるように設定する。これにより、各フランジ１ａ、１ｂの先端部１ａｅ、１ｂｅの変形抵抗がきわめて小さくなり、このため曲げ変形時に曲げ外側のフランジ１ａの先端部１ａｅは容易に周方向に伸び、また曲げ内側のフランジ１ｂの先端部１ｂｅでは周方向に圧縮され、各フランジ１ａ、１ｂのウェブ１ｃに連なる中心部１ａｃ、１ｂｃがウェブ１ｃの扇状変形と同調して曲面変形した際、各フランジ１ａ、１ｂの先端部がこれにかなり追従して曲面変形でき、このため各フランジ１ａ、１ｂの先端部１ａｅ、１ｂｅの曲げ中立軸Ｏ−Ｏに近づく方向への倒れないし反りが小さく抑制される。かくして、断面形状の変形を小さく抑制して曲げ加工を行うことができる。
【００１６】
また、図２（ａ）に示すＨ形断面の金属条材１に対して、図２（ｂ）に示すようにその金属条材１のフランジ１ａ、１ｂの面方向に（ウェブ１ｃと直交する方向に）曲げモーメントＭを加えて曲げ加工を行う時（すなわち、ウェブ１ｃを曲面変形させる方向に曲げ加工を行う時）においては、曲げ変形時の温度分布を、すなわち、図２（ｃ）に示す、曲げ変形を生じている部分の断面における温度分布を、各フランジ１ａ、１ｂのウェブ１ｃに連なる中心部１ａｃ、１ｂｃの加熱温度よりも、各フランジ１ａ、１ｂの先端部１ａｏ、１ａｉ、１ｂｏ、１ｂｉの加熱温度が高くなるように設定する。これにより、各フランジ１ａ、１ｂの先端部１ａｅ、１ｂｅの変形抵抗がきわめて小さくなり、このため曲げ変形時に曲げ外側の先端部１ａｏ、１ｂｏは容易に周方向に伸び、また曲げ内側の先端部１ａｉ、１ｂｉでは周方向に圧縮され、フランジ１ａ、１ｂを倒そうとする力が小さくなる。このため、ウェブ１ｃに鞍形の変形が生じるとしても、両側のフランジ１ａ、１ｂの倒れは小さく抑制される。かくして、断面形状の変形を小さく抑制して曲げ加工を行うことができる。
【００１７】
次に、温度スケジュールの差を、曲げ変形後の冷却スケジュールに関して設ける場合を説明するが、その説明に先立って、冷却スケジュールに差を設けることによって断面形状の変形を調整する原理を説明する。今、図３（ａ）に示す断面の板材３が赤熱状態に加熱されているものとする。この板材３を冷却するに際し、図３（ｂ）に示すようにまず、上面のみに冷却水４を吹き付けて急冷する。これにより、板材３には厚み方向に温度分布が形成され、冷却された低温部３ａとまだ温度の高い高温部３ｂが存在することとなる。また、冷却により、図３（ｃ）に示すように、低温部３ａが収縮する。この時、高温部３ｂはまだ変形抵抗が小さいため、低温部３ａの収縮に同調して変形させられ、圧縮降伏する。このため、板材３はほとんど湾曲することなく幅方向に収縮した状態となる。次に、図３（ｄ）に示すように高温部３ｂに冷却水４を吹き付けて急冷するか、放置して徐冷する。高温部３ｂは、冷却されると熱収縮し、隣接した低温部３ａを圧縮変形させようとする。しかしながら、この時には低温部３ａは既に変形抵抗が大きくなっており、殆ど圧縮変形は生じない。このため、図３（ｅ）に示すように、板材３は、先に冷却された部分（図面で上面側）が凸となる形状に湾曲する。このように、均一に加熱された平坦の板材３に対して、その上下面における冷却スケジールに差を設けたことにより、板材３を湾曲させることができる。
【００１８】
本発明ではこの原理を金属条材の曲げ加工後の冷却に応用して、断面形状の変形を調整する。まず、図４（ａ）に示すように両側のフランジ１ａ、１ｂとその間のウェブ１ｃを有するＨ形断面の金属条材１に対して、図４（ｂ）に示すようにその金属条材１のフランジ１ａ、１ｂと直交する方向に曲げモーメントＭを加えて曲げ加工を行う場合（すなわち、フランジ１ａ、１ｂを曲面変形させる方向に曲げ加工を行う場合）を説明する。金属条材１を加熱状態で曲げ変形させると、その曲げ変形直後には、図４（ｃ）に示すように、両側のフランジ１ａ、１ｂに倒れ、反りが発生している。（なお、この曲げ変形を生じさせる時の温度条件は、断面内で均一としてもよいし或いは図１で説明したようにフランジ先端部が高くなるような温度分布を設けてもよい。）
【００１９】
次に、上記のように断面内で湾曲しているフランジ１ａ、１ｂの凹面側、すなわち、フランジ１ａ、１ｂの内向面１ａ1 、１ｂ1 側にまず冷却水等の冷却媒体５を吹き付けて優先的に冷却し、内向面１ａ1 、１ｂ1 を収縮させると共に、その収縮力によって隣接した外向面１ａ2 、１ｂ2 を圧縮降伏させる。次いで、図４（ｄ）に示すように、湾曲しているフランジ１ａ、１ｂの凸面側、すなわち、フランジ１ａ、１ｂの外向面１ａ2 、１ｂ2 側に冷却水等の冷却媒体６を吹き付けて冷却する。これにより、冷却された外向面１ａ2 、１ｂ2 が熱収縮するが、それに隣接した内向面１ａ1 、１ｂ1 はほとんど圧縮変形できないため、フランジ１ａ、１ｂには外側向きのモーメントが作用することとなり、図４（ｅ）に示すように、湾曲していたフランジ１ａ、１ｂが平坦な状態に矯正される。これにより、冷却が終了した時には、フランジ１ａ、１ｂの倒れや反りがほとんどない、従って、断面形状の変形のほとんどない金属条材を得ることができる。
【００２０】
次に、図５（ａ）に示すＨ形断面の金属条材１に対して、図５（ｂ）に示すようにその金属条材１のフランジ１ａ、１ｂの面方向に（ウェブ１ｃと直交する方向に）曲げモーメントＭを加えて曲げ加工を行う場合（すなわち、ウェブ１ｃを曲面変形させる方向に曲げ加工を行う場合）を説明する。この場合には、金属条材１を加熱状態で曲げ変形させると、その曲げ変形直後には、図５（ｃ）に示すように、ウェブ１ｃは、その鞍形変形によって断面内では逆方向に湾曲し、両側のフランジ１ａ、１ｂはハの字状に倒れた状態となる。（なお、この場合の曲げ変形を生じさせる時の温度条件も、断面内で均一としてもよいし或いは図２で説明したようにフランジ先端部が高くなるような温度分布を設けてもよい。）
【００２１】
次に、断面内で湾曲しているウェブ１ｃの凹面側、すなわち、ウェブ１ｃの曲げ外側の面１ｃｏ側にまず冷却水等の冷却媒体７を吹き付けて優先的に冷却し、その面１ｃｏを収縮させると共に、その収縮力によって隣接した反対側の面１ｃｉを圧縮降伏させる。次いで、図５（ｄ）に示すように、ウェブ１ｃの凸面側、すなわち、ウェブ１ｃの曲げ内側の面１ｃｉ側に冷却水等の冷却媒体８を吹き付けて冷却する。これにより、冷却された面１ｃｉが熱収縮するが、それに隣接した面１ｃｏはほとんど圧縮変形できないため、ウェブ１ｃには湾曲を修正する方向のモーメントが作用することとなり、図５（ｅ）に示すように、湾曲していたウェブ１ｃが平坦な状態に矯正され、倒れていたフランジ１ａ、１ｂもほぼ平行な状態に起こされる。これにより、冷却が終了した時には、フランジ１ａ、１ｂの倒れや、ウェブ１ｃの断面内湾曲がほとんどない、従って、断面形状の変形のほとんどない金属条材を得ることができる。
【００２２】
以上のように、本発明では金属条材の熱間曲げの際に生じた断面形状の変形を、曲げ変形後の冷却スケジュールに断面の部位によって差を設けることで矯正することができる。この際の矯正量は、温度スケジュールの差のつけ方（どの程度温度が低下した時にどの程度の温度差をどの部位に設けるか等）によって変化するので、曲げ変形の際に生じた断面形状の変形の程度に応じて、温度スケジュールの差を設定すればよい。また、上記の説明では温度スケジュールの差を設けるために、金属条材の部位によって冷却媒体を吹き付けるタイミングを異ならせているが、この代わりに或いはこれに併用して断面内の部位に応じて冷却速度を変えて（具体的には、冷却媒体の吹き付け量を変えるとか、冷却媒体の種類を変えて）、温度スケジュールに差を設けてもよい。
【００２３】
更に、本発明において、曲げ変形後の冷却スケジュールに金属条材の断面の部位によって差を設けることは、熱間曲げの際に生じた断面形状の変形を矯正するためのみならず、断面形状を意図的に歪ませることに利用することもできる。
【００２４】
以上に本発明をＨ形断面の金属条材に適用した場合を例にとって説明したが、本発明は、これに限らず、他の断面形状、例えば、Ｔ形、Ｕ形（又はＣ形）、Ｌ形等の断面形状の金属条材にも同様に適用可能である。
【００２５】
以下、本発明方法を具体的に実施するための装置を説明する。図６は本発明を連続移動式で実施するために使用する曲げ加工装置の一部を、Ｈ形鋼に曲げ加工を行う状態で示す概略平面図、図７は図６のＡ−Ａ矢視概略図である。１はＨ形鋼である金属条材であり、両側のフランジ１ａ、１ｂと中央のウェブ１ｃを備えている。なお、この実施例は、フランジ１ａ、１ｂを曲面変形させる曲げ加工を行う場合のものである。１１は金属条材１に曲げモーメントを作用させるために支軸１２を中心として旋回可能な旋回アームであり、先端に金属条材１を把持するためのクランプ１３を備えている。１４は金属条材１の後端を把持して、矢印Ｘ方向に移動させるプッシャ、１５は金属条材１の長手方向の小領域を誘導加熱するための誘導コイルであり、定位置に設けられている。この誘導コイル１５は図７に示すように、金属条材１のＨ形断面に沿った形状をなしている。更に、この誘導コイル１５は、中空構造に作られて内部に冷却水等の冷却媒体を通すことができると共に、金属条材１の移動方向に関してその誘導コイル１５よりも下流側で金属条材１に冷却媒体５を噴射するための噴射穴を備えており、冷却装置を兼ねている。ここで、誘導コイル１５に形成されている噴射穴は、図７から良く分かるように、金属条材１のフランジ１ａ、１ｂの内向面及びウェブ１ｃの両面に冷却媒体５を吹き付けるように形成されている。図６において、１８は誘導コイル１５の下流に設けられた冷却装置であり、金属条材１のフランジ１ａ、１ｂの外向面に冷却水等の冷却媒体６を吹き付けるように配置されている。
【００２６】
次に、上記構成の曲げ加工装置によるＨ形鋼の曲げ加工方法を説明する。図６において、誘導コイル１５で金属条材１を局部的に塑性変形容易な赤熱状態に加熱し、且つ誘導コイル１５及び冷却装置１８から冷却媒体５、６を噴射した状態で、金属条材１を矢印Ｘ方向に押し、旋回アーム１１によって金属条材１に曲げモーメントを作用させる。これにより、誘導コイル１５で局部的に加熱された部分が曲げられると共にその直後が冷却媒体５、６で冷却、固化され、連続的に曲げ加工が行われる。この曲げ加工中において、曲げ変形直後の金属条材１は、図４（ｃ）に示すように、両側のフランジ１ａ、１ｂが断面内で湾曲しているが、その金属条材１に対してまず、誘導コイル１５が、ウェブ１ｃ及びフランジ１ａ、１ｂの内向面１ａ1 、１ｂ1 に冷却媒体５を噴射してその部分を優先的に冷却し、その後、冷却装置１８が両側のフランジ１ａ、１ｂの外向面１ａ2 、１ｂ2 に冷却媒体６を噴射して冷却する。これにより、図４（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）で説明したように、曲げ変形直後には湾曲していたフランジ１ａ、１ｂが平坦な状態に矯正される。かくして、最終的には、フランジ１ａ、１ｂの倒れや反りがほとんどない、従って、断面形状の変形のほとんどない、曲げ加工された金属条材を得ることができる。
【００２７】
以上の曲げ加工動作は、金属条材の断面の部位によって冷却スケジュールに差を設けた場合のものであるが、図６に示す装置を一部変更することによって、曲げ変形させる時の加熱温度に差を設けた曲げ加工方法を実施することも可能である。すなわち、この場合には、誘導コイル１５の上流にフランジ１ａ、１ｂの先端部のみを加熱可能な加熱装置を設けるとか、或いは誘導コイル１５の形状を、フランジ１ａ、１ｂの先端部に対するギャップが他の部分のギャップよりも小さくなるように設定することで、曲げ変形を生じる位置での温度分布を、フランジ１ａ、１ｂの先端部が他の部分に比べて高温となるようにすることができ、この状態で曲げ加工することにより、図１で説明したように、フランジ１ａ、１ｂの倒れ、反りを抑制しながら曲げ加工することができる。
【００２８】
次に、図８は本発明を定置式で実施するために使用する曲げ加工装置の一部を、Ｈ形鋼に曲げ加工を行う状態で示す概略断面図であり、（ａ）は曲げ加工の前の状態を、（ｂ）は曲げ変形した直後の状態を、（ｃ）は冷却中の状態を示している。この実施例でも、Ｈ形鋼である金属条材１を、フランジ１ａ、１ｂを曲面変形させる方向に曲げ加工を行う場合を示している。２１は金属条材１の曲げ加工する部分１Ａの近傍を固定、保持するための固定クランプ、２２は金属条材１の曲げ加工する部分１Ａに関して固定クランプ２１とは反対側を固定、保持し、金属条材１に曲げモーメントＭを付与する旋回クランプ、２３は金属条材１の曲げ加工する部分１Ａを塑性変形容易な赤熱状態に加熱する誘導コイル等の加熱装置である。
【００２９】
次に、上記構成の曲げ加工装置によるＨ形鋼の曲げ加工方法を説明する。図８（ａ）に示すように、金属条材１の曲げ加工すべき部分１Ａが加熱装置２３の位置となるようにセットし、固定クランプ２１及び旋回クランプ２２で把持する。次いで、加熱装置２３を作動させて曲げ加工すべき部分１Ａを赤熱状態に加熱し、その後、旋回クランプ２２を旋回させて金属条材１に曲げモーメントＭを作用させる。これにより、図８（ｂ）に示すように、金属条材１の赤熱状態の部分１Ａが曲げ変形する。そして所定の角度だけ曲げ変形させた後は、旋回クランプ２２をその位置に停止させ、冷却工程に入る。この冷却工程においては、まず、図８（ｃ）に示すように、冷却媒体５を噴射する冷却装置２６を両側のフランジ１ａ、１ｂの内側に位置させ、フランジ１ａ、１ｂの内向面及びウェブ１ｃに冷却媒体５を噴射してその部分を優先的に冷却する〔図４（ｃ）参照〕。そして適当な時間経過後に、両側のフランジ１ａ、１ｂの外側に冷却装置（図示せず）を位置させ、フランジ１ａ、１ｂの外向面に冷却媒体を噴射して冷却する〔図４（ｄ）参照〕。これにより、図４（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）で説明したように、曲げ変形直後には断面内で湾曲していたフランジ１ａ、１ｂが平坦な状態に矯正される。かくして、この場合にも最終的には、フランジ１ａ、１ｂの倒れや反りがほとんどない、従って、断面形状の変形のほとんどない、曲げ加工された金属条材を得ることができる。
【００３０】
なお、図８に示す装置を用いる場合には、一度の曲げ加工で曲げ加工する部分１Ａの長さをあまり大きくできず、且つ曲げ角度もあまり大きくできない。このため、大きく曲げ変形させた金属条材を製造するには、まず金属条材１の１ヶ所に上記した曲げ加工を施した後、その金属条材１の位置を長手方向に適当量だけ移動させ、新たな部分に対して同様の曲げ加工を施すという動作を繰り返せばよい。
【００３１】
図８に示す定置式での曲げ加工を行う場合においても、加熱装置２３で金属条材を加熱した際、フランジ１ａ、１ｂの先端部が他の部分に比べて高温となるような温度分布を採用し、その状態で曲げ加工することにより、図１で説明したように、フランジ１ａ、１ｂの倒れ、反りを抑制しながら曲げ加工することができる。
【００３２】
なお、図６〜図８を参照して説明した曲げ加工方法は、いずれも金属条材１を、フランジ１ａ、１ｂが曲げ変形面となるように曲げ加工する場合のものであるが、ウェブ１ｃが曲げ変形面となるように金属条材１を曲げ加工する場合も、図６〜図８で説明した曲げ加工装置及び方法に準じて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態の１例を説明するもので、（ａ）は曲げ加工すべき金属条材の断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は曲げ変形を生じている部分の断面図
【図２】本発明の実施の形態の他の例を説明するもので、（ａ）は曲げ加工すべき金属条材の断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は曲げ変形を生じている部分の断面図
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明において冷却スケジュールに差を設けることによる断面調整の原理を説明するもので、それぞれ異なる時点における板材の断面図
【図４】本発明の実施の形態の更に他の例を説明するもので、（ａ）は曲げ加工すべき金属条材の断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は曲げ変形させた部分を冷却する状態を示す断面図、（ｄ）は先に冷却した部分を更に冷却する状態を示す断面図、（ｅ）は冷却終了後の断面図
【図５】本発明の実施の形態の更に他の例を説明するもので、（ａ）は曲げ加工すべき金属条材の断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は曲げ変形させた部分を冷却する状態を示す断面図、（ｄ）は先に冷却した部分を更に冷却する状態を示す断面図、（ｅ）は冷却終了後の断面図
【図６】本発明を連続移動式で実施するために使用する曲げ加工装置の一部を、Ｈ形鋼に曲げ加工を行う状態で示す概略平面図
【図７】図６のＡ−Ａ矢視概略図
【図８】本発明を定置式で実施するために使用する曲げ加工装置の一部を、Ｈ形鋼に曲げ加工を行う状態で示すもので、（ａ）は曲げ加工の前の状態の概略断面図、（ｂ）は曲げ変形した直後の状態の概略断面図、（ｃ）は冷却中の状態の概略断面図
【図９】従来の曲げの問題点を説明するもので、（ａ）は曲げ加工すべき金属条材の断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は曲げ変形を生じている部分の断面図
【図１０】従来の曲げの問題点を説明するもので、（ａ）は曲げ加工すべき金属条材の断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は曲げ変形を生じている部分の断面図
【符号の説明】
【００３４】
１  金属条材
１ａ、１ｂ  フランジ
１ｃ  ウェブ
５、６、７、８、冷却媒体
１１  旋回アーム
１２  支軸
１３  クランプ
１４  プッシャ
１５  誘導コイル
１８  冷却装置
２１  固定クランプ
２２  旋回クランプ
２３  加熱装置
【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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