(57)【要約】      （修正有）【課題】三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管の断面形状と曲げ技術を改良し、高角度もしくは小半径で曲げ加工が可能な管及び曲げ方法を提供する。【解決手段】曲げ変形に対し曲げ内側面が不均一な凹凸変形を生じ座屈しやすい異形断面形状のマグネシウム合金製管にあって、その内側面を管中心線方向に凹形に連続的に均一な変形をさせつつ加工することによることを特徴とする高角度もしくは小半径で曲げ加工が可能なマグネシウム異形断面管とマグネシウム異形断面管の曲げ加工方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状を有するマグネシウム合金管の曲げにおいて、管の曲げ内側面を管中心線方向に連続的に凹形に変形させつつ加工することを特徴とする曲げ加工方法。
【請求項２】
曲げ内側面となる面が曲げ加工に際し管中心線方向に凹形形状に連続的に変形することを特徴とするマグネシウム合金製異形断面管。
【請求項３】
円柱状の曲げ内型において、マグネシウム合金製異形断面管の曲げ内側面が接する型面を凸型とすることにより曲げ加工時に管の曲げ内側面を管中心線方向に連続して凹形に変形させつつ加工することを特徴とする曲げ型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状を有するマグネシウム合金製管の曲げに関し、管の曲げ内側面を管中心線方向に凹形に連続的に変形させることにより、管内側に発生する周期的な凹凸等の不均一変形を防止し、曲げ加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状を有する一般的なアルミニウムや鉄のごとき金属やそれらの合金製管の曲げに関しては、管断面外周形状の曲げ内側半分とほぼ同一の窪み外周を有する曲げ内型に管を押し付けながら押し曲げるか、曲げ内型に巻き付けるようにして行っている。
【０００３】
しかし、マグネシウム合金はアルミニウムや鉄の合金に比較し延性に乏しいため、上記の曲げ加工において曲げ内側となるマグネシウム合金製管の面に周期的な凹凸が発生し座屈しやすく、曲げ角度を低くするかまたは曲げ半径を大きくしなければならないという大きな問題がある。
一方、延性の乏しいマグネシウム合金において曲げ角度を高くするまたは曲げ半径を小さくする方法としては、曲げ加工に際し金属及び合金製管の全体又は部分を加熱により軟化させる方法もある。
しかし、加熱により管を軟化させ曲げ加工を行うことも可能であるが、曲げ内側となる管の面に周期的な凹凸が発生し、見た目が悪く機械的性質が低下するという問題がある。
【０００４】
四角等の異形断面のマグネシウム合金製管の曲げ加工製品は、軽量であることや形状およびその機械的性質から自動車用のパイプフレームやパイプ椅子等の多くの分野で利用が期待されているため、曲げ角度を高くするまたは曲げ半径を小さくする方法の開発が強く求められている。
しかしながら、一般的な曲げ加工方法では、延性に乏しいマグネシウム合金の異形断面管の曲げ半径を小さくすることや高角度の曲げを行うことは難しい。また曲げ加工できたとしても、曲げ内側面に発生する周期的な凹凸を取り除くことはできない。
したがって、従来行われている曲げ加工方法では、マグネシウム合金異形断面管の曲げ内側となる管の面に周期的な凹凸を発生させずに曲げ半径を小さくすることや高角度の曲げを行うことはできないという問題があった。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決するために、マグネシウム合金異形断面管の断面形状の工夫や曲げ型を改良し、高角度で曲げ半径の小さい異形断面のマグネシウム合金管及びその曲げ加工方法を提供するものである。
【０００６】
本発明において、異形断面のマグネシウム合金製管の断面形状の工夫又は曲げ型の改良により、見た目が良く、高角度で曲げ半径の小さい曲げ加工が施された異形断面管を得ることができるとの知見が得られた。すなわち、本発明は、
１．曲げ加工変形に際し、曲げ内側面となる面が周期的な凹凸を生じず管中心線方向に凹形形状に連続的に凹む断面形状の三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管
２．曲げ内側面となる面が管中心線方向に凹形形状に連続的に凹む断面形状により、小半径曲げの行える三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管
３．曲げ内側面となる面が管中心線方向に凹形形状に連続的に凹む断面形状により、高角度曲げの行える三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管
４．異形断面形状のマグネシウム合金製管の曲げ加工に用いる円柱または円盤状の曲げ内型において、管の曲げ内側面が接する型面の中心線近傍を凸型とし、曲げ加工時に発生する管が型に押し付けられる応力により、曲げ加工に伴い管の曲げ内側面を管中心線方向に凹形に変形させつつ連続的に加工できる曲げ型
５．異形断面形状のマグネシウム合金製管の曲げ加工に用いる円柱または円盤状の曲げ内型において、管の曲げ内側面が接する型面の中心線近傍を凸型とし、曲げ加工時に発生する管が型に押し付けられる応力により、曲げ加工に伴い管の曲げ内側面を管中心線方向に凹形に連続的に変形させることにより、小半径曲げの行える曲げ型
６．異形断面形状のマグネシウム合金製管の曲げ加工に用いる円柱または円盤状の曲げ内型において、管の曲げ内側面が接する型面の中心線近傍を凸型とし、曲げ加工時に発生する管が型に押し付けられる応力により、曲げ加工に伴い管の曲げ内側面を管中心線方向に凹形に連続的に変形させることにより、高角度曲げの行える曲げ型を提供する。
【０００７】
本発明は、さらに
７．三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管の曲げ内側面が凸凹等の不均一変形を生じることなく、管中心線方向に凹形に連続的に変形させつつ加工する曲げ加工方法８．三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管の曲げ内側面が管中心線方向に凹形に連続的に変形させつつ加工することにより小半径曲げの行える曲げ加工方法
９．三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管の曲げ内側面が管中心線方向に凹形に連続的に変形させつつ加工することにより高い角度曲げの行える曲げ加工方法
を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の断面形状の三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管は、マグネシウムを主成分とする合金に適用できる。
【０００９】
本発明の断面形状のマグネシウム合金製異形断面管の製造は、押出し、圧延加工により行う（以下、工業的利用の多い押出加工による四角管を例に説明するが、他の形状や他の方法による異形断面形状の管の製造に適用できることはいうまでもない）が、その装置は従来から用いられている管製造用押出装置を使用する。
この押出装置は、マグネシウム合金ビレットを高圧で加圧し、製品断面形状と同形の隙間形状を有するダイ中を押出すことにより管を成形する一般的な押出装置である。
【００１０】
次に本発明におけるマグネシウム合金四角管の断面形状について説明する。
図１は、本発明の四角管の断面形状を示した図であり、断面１は４辺の内の曲げ内側となる１辺が管中心方向に連続して凹んだ形状となっている。この凹みの深さは１辺の長さに対し１％以上１０％以下が望ましい。これは曲げ加工時に曲げ内側面に加わる圧縮応力が凹みに優先的に加わり、凹みの撓みが大きくなる、格言すると最初から内側に撓みやすくすることにより連続的に凹んでいくと考えられる。
当然のことであるが、曲げ加工される部分を管製造工程以後曲げ加工以前に凹み加工することも本発明に含まれる。
通常この凹み面は、曲げ加工が１方向である場合、１面で良い。曲げ加工方向が複数方向となる場合、凹み面は複数とすることが望ましい。
断面２は４辺の内の曲げ内側となる１辺の中心線近傍の内側に連続した凸形状がついた。この凸の高さは管厚の３％以上５００％以下が望ましい。これは曲げ加工時に曲げ内側面に加わる圧縮応力に対し、凸部分の断面積がその他の部分より大きいために圧縮変形しにくくなる、格言すると凸部だけ縮まないため局率半径が大きくなり、その部分が管中心線方向に連続的に凹むと考えられる。
通常この凸面は、曲げ加工が１方向である場合、１面で良い。曲げ加工方向が複数方向となる場合、凸面は複数とすることが望ましい。
【００１１】
さらに、本発明の曲げ内型は図２に示したごとく四角管の曲げ内側となる面と接する垂直断面においてその断面が平ではなく、凸型となっている。なお、この凸は型外周に沿って連続的に配置するか、断続的に配置するものとする。この凸の高さは１辺の長さに対し１％以上２０％以下が望ましい。これは、曲げ加工時にマグネシウム合金四角管の曲げ内側となる面が型の凸部に押し付けられ優先的
に管内側に凹むことにより上記
【００１０】の管断面形状と同等の効果が得られる。
【００１２】
ここでは本発明におけるマグネシウム合金四角管の曲げ加工方法を説明する。
四角管の曲げ加工は通常ベンダー（曲げ機）と呼ばれる装置を用いて行う。この装置は曲げ内型に管をセット後、掴み型（クランプ）と押え型（プレッシャー）を押し付ける。次に、管を固定したまま掴み部が曲げ内型の回転と供に回転し、管の曲げ加工を行う。
この曲げ加工に際し、
【００１０】の管もしくは
【００１１】の曲げ内型を用いることにより、曲げ加工内側面に連続的な凹みを形成させることができる。これにより、延性に乏しいマグネシウム合金パイプにおいても高角度及び小半径の曲げ加工が可能となると考えられる。
当然のことであるが、プレス等を用いた異形断面形状のマグネシウム合金管の曲げ加工においても曲げ加工内側面に連続的な凹みを形成させることは、ベンダーを用いる場合と同様である。
【００１３】
以上に示す本発明の異形断面管及び曲げ内型は、特に材質及び性質から曲げ内側面に凹凸の不均一変形や座屈が容易に発生しやすいマグネシウム合金異形断面管の曲げ加工に有用である。
【００１４】
【実施例】
次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の１例を示すものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。
【００１５】
（実施例１及び比較例１）
押出し加工により製造されたＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管を通常のベンダー（曲げ機）にセット後、室温２５℃において曲げ面が平らな局率半径６０ｍｍの曲げ内型と掴み部及び押え部により固定後、曲げ速度毎秒２０度で曲げ内型と掴み部を回転させることに曲げ加工を行った。この場合、曲げ角度２５度で曲げ内側面に不均一な凹凸を生じた。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度４５度で曲げ内側面に座屈を生じた。そして曲げ角度６０度において管が完全に破断した。
これに対し、同様のＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管において、その１辺の中心線付近に１ｍｍの連続的な凹みを形成させた管を用いた場合、曲げ角度４５度においても曲げ内側面に凹凸は発生しなかった。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度１２０度においても座屈の発生は見られなかった。
【００１６】
（実施例２及び比較例２）
押出し加工により製造されたＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管をベンダーにセット後、曲げ面が平らな局率半径６０ｍｍの曲げ内型を用い実施例１と同様に曲げ加工を行った。この場合、曲げ角度２５度で曲げ内側面に不均一な凹凸を生じた。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度４５度で曲げ内側面に座屈を生じた。そして曲げ角度６０度において管が完全に破断した。
これに対し、同様のＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管において、その１辺の中心線付近の内側に２×２ｍｍの連続的な凸を形成させた管を用いた場合、曲げ角度４５度においても曲げ内側面に凹凸は発生しなかった。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度９０度においても座屈の発生は見られなかった。
【００１７】
（実施例３及び比較例３）
押出し加工により製造されたＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管をベンダーにセット後、曲げ面が平らな局率半径６０ｍｍの曲げ内型を用い実施例１と同様に曲げ加工を行った。この場合、曲げ角度２５度で曲げ内側面に不均一な凹凸を生じた。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度４５度で曲げ内側面に座屈を生じた。そして曲げ角度６０度において管が完全に破断した。
これに対し、同様のＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管において、管の曲げ内面が接する曲げ内型の面に１．５ｍｍの連続的な凸を設けた場合、曲げ角度４５度においても曲げ内側面に凹凸は発生しなかった。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度１８０度においても座屈の発生は見られなかった。
【００１８】
（実施例４及び比較例４）
押出し加工により製造されたＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管をベンダーにおいて曲げ面が平らな曲げ内型による９０度までの曲げ限界局率半径は８０ｍｍであった。
これに対し、同様のＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管において、管の曲げ内面が接する曲げ内型の面に１．５ｍｍの連続的な凸を設けた場合、９０度までの曲げ限界局率半径は６０ｍｍであった。
【００１９】
（実施例５及び比較例５）
押出し加工により製造されたＡＺ６１マグネシウム合金製の１辺３２ｍｍ角半径５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管をベンダーにセット後、曲げ面が平らな局率半径１００ｍｍの曲げ内型を用い実施例１と同様に曲げ加工を行った。この場合、曲げ角度１５度で曲げ内側面に不均一な凹凸を生じた。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度３５度で曲げ内側面に座屈を生じた。
これに対し、同様のＡＺ６１マグネシウム合金製の１辺３２ｍｍ角半径５ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの４角管において、その１辺の中心線付近に１．５ｍｍの連続的な凹みを形成させた管を用いた場合、曲げ角度４５度においても曲げ内側面に凹凸は発生しなかった。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度１２０度においても座屈の発生は見られなかった。
【００２０】
（実施例６及び比較例６）
押出し加工により製造されたＡＺ３１マグネシウム合金製の半径４０ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの半円管をベンダーにセット後、平らな面を曲げ内側とし、曲げ面が平らな局率半径８０ｍｍの曲げ内型を用い実施例１と同様に曲げ加工を行った。この場合、曲げ角度４０度で曲げ内側面に不均一な凹凸を生じた。
これに対し、同様のＡＺ３１マグネシウム合金製の半径４０ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの半円管において、管の曲げ内面が接する曲げ内型の面に２ｍｍの連続的な凸を設けた場合、曲げ角度４０度においても曲げ内側面に凹凸は発生しなかった。さらに曲げ加工を続けた結果、曲げ角度６０度においても凹凸の発生は見られなかった。
【００２１】
（実施例７及び比較例７）
押出し加工により製造されたＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２０ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの６角管をベンダーにセット後、曲げ面が平らな局率半径１００ｍｍの曲げ内型を用い実施例１と同様に曲げ加工を行った。なお、この場合６角管の曲げ部分を７０℃までの加熱を行った。その結果、曲げ角度３０度で曲げ内側面に座屈を生じた。
これに対し、同様のＡＺ３１マグネシウム合金製の１辺２０ｍｍ厚さ２ｍｍ長さ１ｍの６角管において、その１辺の中心線付近に１．５ｍｍの連続的な凹みを形成させた管を用いて７０℃までの加熱した場合、曲げ角度４５度においても曲げ内側面に凹凸と座屈は発生しなかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、曲げ内側面が管中心線方向に凹形に連続的に変形させる技術により、三角、四角、五角、六角、多角、半円、楕円及びそれらの組み合わせによる異形断面形状のマグネシウム合金製管の曲げ加工において、高角度もしくは小半径で曲げ加工を行うことのできる優れた特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例に用いた四角管の特徴を示す断面図の２例である。
【図２】曲げ内型の形状を示す。
【図１】
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【図２】
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