(57)【要約】【課題】角部に起因するくびれや肉あまりのない好適な成形後断面を得られるバルジ加工用異形断面管を提供する。【解決手段】バルジ加工に供される１または複数の角部を有する金属製の異形断面管であって、少なくとも１つの角部を、角部外側面の曲率半径をｘ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚をｙ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚に対する角部の肉厚の比をｚとしたとき、これらｘ，ｙ，ｚが、次式３０．３≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３５．７を満たすように寸法設定する。【選択図】　　図１
2004042060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルジ加工に供される１または複数の角部を有する金属製の異形断面管であって、
少なくとも１つの角部は、角部外側面の曲率半径をｘ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚をｙ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚に対する角部の肉厚の比をｚとしたとき、これらｘ，ｙ，ｚが、次式
３０．３≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３５．７　…（ａ）
を満たすように寸法設定されていることを特徴とするバルジ加工用異形断面管。
【請求項２】
バルジ加工に供される１または複数の角部を有する金属製の異形断面管であって、
少なくとも１つの角部は、角部外側面の曲率半径をｘ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚をｙ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚に対する角部の肉厚の比をｚとしたとき、これらｘ，ｙ，ｚが、次式
３２．５≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３４．６　…（ｂ）
を満たすように寸法設定されていることを特徴とするバルジ加工用異形断面管。
【請求項３】
バルジ加工に供される１または複数の角部を有する金属製の異形断面管であって、
少なくとも１つの角部は、角部外側面の曲率半径をｘ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚をｙ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚に対する角部の肉厚の比をｚとしたとき、これらｘ，ｙ，ｚが、次式
３３．０≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３４．４　…（ｃ）
を満たすように寸法設定されていることを特徴とするバルジ加工用異形断面管。
【請求項４】
材質がアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバルジ加工用異形断面管。
【請求項５】
材質がＡ６０００系のアルミニウム合金であることを特徴とする請求項４に記載のバルジ加工用異形断面管。
【請求項６】
押出成形品であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバルジ加工用異形断面管。
【請求項７】
断面四角形の四角管であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバルジ加工用異形断面管。
【請求項８】
少なくとも１の円弧状辺部を有する断面形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバルジ加工用異形断面管。
【請求項９】
前記円弧状辺部の両側の角部が、ともに前記式を満たすように構成されたことを特徴とする請求項８記載のバルジ加工用異形断面管。
【請求項１０】
複数の角部を有し、そのすべてが前記式を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のバルジ加工用異形断面管。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のバルジ加工用異形断面管を用いることを特徴とするバルジ加工方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載のバルジ加工用異形断面管を用いてバルジ加工したことを特徴とするバルジ加工成型品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バルジ加工に用いられる金属製の異形断面管、それを用いたバルジ加工方法、およびそれを用いたバルジ加工成型品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バルジ加工に供される素材としては、金属製の丸管が多く使用されている。たとえば自動車用フレームをバルジ加工によって製造する場合も、長手方向で断面形状の異なるフレームを丸管から成形するのが一般的である。
【０００３】
ところが、このような自動車用フレーム等では、各所に金属板を張ったり、別の部材を取り付けるための平面部分を設けることが多い。このような製品形状が求められる場合、バルジ加工の素材としては丸管より平面部分を有する角管の方が、バルジ加工によって変形を加える部分を削減できる点で好ましい。
【０００４】
このような角管を素材としたバルジ加工方法としては、角管の角部の位置ずれを防止しながら拡管することで良好な外観を得る方法（特開平６−２９７０５２号公報）や、角管の角部の肉厚を辺部よりも薄くしておくことによって角管の角部の変形をスムーズに行うことができる素材形状（特開平９−３８７１７号公報）等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような角管等の異形断面管のバルジ加工においては、素材の角部と辺部との膨出成形性に差があることから、素材の角部に伸びが集中して辺部に比べて肉厚が薄くなり、成形後断面にくびれを生じたり、逆に、素材の角部が伸びず肉厚が厚くなり、成形後断面に肉あまりを生じるなど、外観や強度に優れた好適な成形後断面を得ることが困難であった。
【０００６】
特に、角部の肉厚を辺部より薄くした上記の角管では、肉厚が薄い角部に伸びが集中してさらに薄くなり、加工中に破断してしまうおそれすらあった。
【０００７】
この発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、角部に起因するくびれや肉あまりのない好適な成形後断面を得られるバルジ加工用異形断面管、それを用いたバルジ加工方法、およびそれを用いたバルジ加工成型品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、バルジ加工に供される１または複数の角部を有する金属製の異形断面管であって、少なくとも１つの角部は、角部外側面の曲率半径をｘ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚をｙ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚に対する角部の肉厚の比をｚとしたとき、これらｘ，ｙ，ｚが、次式
３０．３≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３５．７　…（ａ）
を満たすように寸法設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このようなバルジ加工用異形断面管によると、これを丸管にバルジ加工した場合、前記寸法設定がなされた角部は、成形後断面において、その近傍と略同一肉厚に、具体的には角部であった部分（元角部）のその近傍に対する肉厚の比がおよそ０．９以上、１．１以下となる。このため、前記の寸法設定がなされた角部は、バルジ加工される素材としては、略均一肉厚の丸管とほぼ同等に振る舞う。
【００１０】
したがって、このようなバルジ加工用異形断面管によると、製品形状の多くを予め素材断面中に作り込んでおくことでバルジ加工量を削減できるという異形断面管であることによる効果を得ながら、略均一肉厚の丸管を素材とした場合と略同等に、角部に起因するくびれや肉あまりのない外観や強度に優れた好適な成形後断面を得ることができる。
【００１１】
なお、本明細書において、角部の肉厚とは、角部外側面の中央部における角部外側面の法線方向の肉厚をいう。角部近傍の肉厚とは、角部の近傍において肉厚が略一定になる、辺部と角部の境界部分の肉厚をいう。角部近傍の肉厚に対する角部の肉厚の比とは、角部の肉厚を角部近傍の肉厚で除した値（角部の肉厚／角部近傍の肉厚）をいう。
【００１２】
また、本発明にかかるバルジ加工用異形断面管は、上記ｘ，ｙ，ｚが、次式
３２．５≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３４．６　…（ｂ）
を満たすように寸法設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
このようなバルジ加工用異形断面管によると、これを丸管にバルジ加工した場合、前記寸法設定がなされた角部は、成形後断面において、その近傍と略同一肉厚に、具体的には角部であった部分（元角部）のその近傍に対する肉厚の比がおよそ０．９５以上、１．０５以下となる。このため、前記の寸法設定がなされた角部は、上記式（ａ）を満たすように寸法設定された管以上に、バルジ加工される素材として略均一肉厚の丸管とほぼ同等に振る舞う。
【００１４】
したがって、このようなバルジ加工用異形断面管によると、製品形状の多くを予め素材断面中に作り込んでおくことでバルジ加工量を削減できるという異形断面管であることによる効果を得ながら、略均一肉厚の丸管を素材とした場合と略同等に、角部に起因するくびれや肉あまりのない外観や強度に優れた好適な成形後断面を得ることができる。
【００１５】
また、本発明にかかるバルジ加工用異形断面管は、上記ｘ，ｙ，ｚが、次式
３３．０≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３４．４　…（ｃ）
を満たすように寸法設定されていることを特徴とするものである。
【００１６】
このようなバルジ加工用異形断面管によると、これを丸管にバルジ加工した場合、前記寸法設定がなされた角部は、成形後断面において、その近傍と略同一肉厚に、具体的には角部であった部分（元角部）のその近傍に対する肉厚の比がおよそ０．９７以上、１．０３以下となる。このため、前記の寸法設定がなされた角部は、上記式（ａ）または（ｂ）を満たすように寸法設定された管以上に、バルジ加工される素材として略均一肉厚の丸管とほぼ同等に振る舞う。
【００１７】
したがって、このようなバルジ加工用異形断面管によると、製品形状の多くを予め素材断面中に作り込んでおくことでバルジ加工量を削減できるという異形断面管であることによる効果を得ながら、略均一肉厚の丸管を素材とした場合と略同等に、角部に起因するくびれや肉あまりのない外観や強度に優れた好適な成形後断面を得ることができる。
【００１８】
また、このようなバルジ加工用異形断面管としては、材質がアルミニウム合金であることが望ましい。
【００１９】
とくに、その材質はＡ６０００系のアルミニウム合金であることが望ましい。
【００２０】
さらに、このようなバルジ加工用異形断面管は、押出成形によって成形された押出成形品であることが望ましい。
【００２１】
また、このようなバルジ加工用異形断面管としては、具体的には断面四角形の四角管であることが望ましい。
【００２２】
このような異形断面管によると、管の長手方向においてバルジ加工を施さない部分を種々の用途に好適に適用することができ、高い汎用性を得ることができる。
【００２３】
また、このようなバルジ加工用異形断面管としては、具体的には、少なくとも１の円弧状辺部を有する断面形状を有する管であることが望ましい。
【００２４】
このような異形断面管によると、円弧状辺部において優れたバルジ加工性を得ることができる。
【００２５】
さらに、このようなバルジ加工用異形断面管においては、前記円弧状辺部の両側の角部が、ともに前記式を満たすように構成されることが望ましい。
【００２６】
このようにすると、円弧状辺部にバルジ加工が施された際には、その両側の角部とも、丸管と同等に振る舞うことから、この円弧状辺部について特に高いバルジ加工性を得ることができる。
【００２７】
また、このような異形断面管においては、複数の角部を有し、そのすべてが前記式を満たすように構成されたことが望ましい。
【００２８】
このような異形断面管によると、そのいずれの角部もバルジ加工が施された際には丸管と同等に振る舞うことから、いずれの角部および辺部についても好適にバルジ加工を施すことができ、これにより高い汎用性を得ることができる。
【００２９】
また、本発明は、上記バルジ加工用異形断面管を用いることを特徴とするバルジ加工方法である。
【００３０】
このようなバルジ加工方法によると、好適な成形後断面形状を有するバルジ加工成型品を製造することができる。
【００３１】
また、本発明は、上記バルジ加工用異形断面管を用いてバルジ加工したことを特徴とするバルジ加工成型品である。
【００３２】
このようなバルジ加工成型品によると、好適な成形後断面形状を実現して種々の用途に適切に適用することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態にかかるバルジ加工用異形断面管の断面図である。
【００３４】
この異形断面管１は、アルミニウム合金の熱間押出成形によって製造されている。
【００３５】
この異形断面管１は、図１に示すように、断面四角形の四角管であり、かつ、４辺の長さが同一の正方形管である。また、４つの辺部３…は、すべて同一肉厚で略均一肉厚に形成されている。
【００３６】
この異形断面管１は、４つの直角の角部２…を有している。
【００３７】
このような角部２…の形状は、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径、角部内側面（内Ｒ）の曲率半径、角部の肉厚、および角部近傍の肉厚といったパラメータによって表現することができる。ここで、角部内側面（内Ｒ）の曲率半径は、他の３つが設定されればこれに従属して決定されてしまうため、角部２…の形状を表現するパラメータのうち独立に設定しうるものは、たとえば角部外側面（外Ｒ）の曲率半径、角部の肉厚および角部近傍の肉厚の３つである。また、角部の肉厚は、角部近傍の肉厚に対する比で表現することができる。
【００３８】
そこで、本発明においては、角部は、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径をｘ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚をｙ［ｍｍ］、角部近傍の肉厚に対する角部の肉厚の比をｚとして、これら３つのパラメータによって表現する。
【００３９】
そして、図１に示す異形断面管においては、前記３つのパラメータｘ，ｙ，ｚが、次の関係式
３０．３≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３５．７　…（ａ）
を満たすように寸法設定されている。
【００４０】
このように角部２…が寸法設定されていることにより、後述するように、この異形断面管は任意形状にバルジ加工された際、成形後断面において肉厚の均一化を図ることができる。
【００４１】
図２は、図１に示す異形断面管をバルジ加工により丸管に成形した状態を示す説明断面図である。
【００４２】
この図２に示すように、上記関係式（ａ）を満たす角部２…は、丸管にバルジ加工された後の断面ではその近傍と略同一肉厚になっており、バルジ加工前に角部であった部分（元角部）２１が、その近傍やバルジ加工前に辺部であった部分（元辺部）３１に対して相対的に薄くなったり、あるいは厚くなってしまうことが防止されている。すなわち、上記関係式（ａ）を満たす角部２…は、その近傍と略同一肉厚の円弧形状となっている。
【００４３】
本発明にかかる異形断面管１は、種々の任意の製品断面にバルジ加工されるものであって、必ずしも最終的に丸管にバルジ加工されるものではない。しかしながら、異形断面管１は、バルジ加工によって種々の断面形状に拡管される際、多くの場合、その角部２…は頂角が大きくなるように、すなわち丸管の一部をなす円弧形状に近い形状に変形し、その後、バルジ加工の外型によって規定される形状に成形される。このため、バルジ加工により均一肉厚の丸管に成形されうる異形断面管１であれば、バルジ加工の素材としては、均一肉厚の丸管と略同等であるといえる。
【００４４】
具体的には、後にシミュレーション結果により検証するように、上記関係式（ａ）を満たす角部２…は、異形断面管１が丸管にバルジ加工された際、元角部のその近傍に対する肉厚の比（元角部の肉厚／元角部の近傍の肉厚：以下、成形後肉厚比という。）は、０．９以上、１．１以下の範囲に収まる。
【００４５】
ここで、従来、一般にバルジ加工の素材とされていた丸管について検討すると、その近傍に対する肉厚の比が０．９未満の部分が存在する丸管を素材としてバルジ加工を行った場合、この部分にバルジ加工による応力が集中して局部的に延びてしまい、さらに相対的に肉薄になって、図３に示すように、成形後断面にくびれ４が発生しやすかった。さらに顕著な場合にはくびれ部分から破断することもあった。
【００４６】
一方、その近傍に対する肉厚の比が１．１を越える部分が存在する丸管を素材としてバルジ加工を行った場合、この部分が延びず、その近傍が局部的に延びてしまい、この部分がさらに相対的に肉厚になって、図４に示すように、成形後断面に肉あまり５が発生しやすかった。
【００４７】
逆に、このような部分が存在しない丸管、すなわちその近傍に対する肉厚比が０．９以上、１．１以下の範囲に収まる略均一肉厚の丸管であれば、くびれや肉あまりが生じることなく、良好な加工後断面が得られた。
【００４８】
このような知見に基づけば、上記のような寸法設定がなされた角部２…では、丸管にバルジ加工されたときの元角部のその近傍に対する肉厚比が０．９以上、１．１以下の適正範囲に収まるため、均一肉厚の丸管を素材にしてバルジ加工を行った場合と略同一の成形後断面を得ることができる。すなわち、最終的な製品の成形後断面にくびれや肉あまりが発生することなく、外観や強度に優れた好適な成形後断面を得ることができ、また、バルジ加工時に材料が破断するなどの不都合も未然に防止することができる。
【００４９】
なお、丸管において、その近傍に対する肉厚の比が０．９５以上、１．０５以下の範囲に収まるならば、より確実にくびれや肉あまりの発生を防止して良好な加工後断面が得られる。すなわち、０．９５以上、１．０５以下の範囲は、バルジ加工に供される丸管の肉厚むらの好適範囲である。この知見に基づく、角部が満足すべきさらに好適な関係式については後述する。
【００５０】
さらに、丸管において、その近傍に対する肉厚の比が０．９７以上、１．０３以下の範囲に収まるならば、さらに確実にくびれや肉あまりの発生を防止して良好な加工後断面が得られる。すなわち、０．９７以上、１．０３以下の範囲は、バルジ加工に供される丸管の肉厚むらの最適範囲である。この知見に基づく、角部が満足すべきさらに好適な関係式についても後述する。
【００５１】
つぎに、上記関係式（ａ）をシミュレーション結果から導出することにより、上記関係式（ａ）を満たす角部が略均一肉厚の丸管の円弧部に相当することを検証する。
【００５２】
このシミュレーションは、図１に示したような正方形断面管について種々の角部を想定し、これを図２に示したような丸管にバルジ加工する過程を有限要素法によりコンピュータ上で計算することにより、バルジ加工された成形後断面形状を得て、これを検討した。
【００５３】
素材材料はアルミニウム合金Ａ６０６３とし、素材である異形断面管は一辺３０ｍｍの正方形断面管とし、成形後の丸管は直径３８ｍｍとした。
【００５４】
想定した種々角部の条件である、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径ｘ、角部近傍の肉厚ｙ、成形前肉厚比ｚを表１に示す。シミュレーション結果である成形後断面の元角部のその近傍に対する肉厚の比（成形後肉厚比）も表１中に合わせて示す。
【００５５】
【表１】
2004042060.tif 000003
【００５６】
たとえばシミュレーションＮｏ．１は、角部外側面の曲率半径ｘが３．００ｍｍ、角部近傍の肉厚ｙが２．００ｍｍ、成形前の肉厚比ｚが１．００、すなわち角部の肉厚が角部近傍の肉厚と同じである異形断面管（正方形断面管）を丸管にバルジ加工したところ、元角部はその近傍よりも０．８４倍だけ薄肉になったことが示されている。
【００５７】
なお、上記シミュレーション結果は、実際のバルジ加工結果がほぼ忠実に算出されるものであることを確認している。すなわち、表２に検証実験結果を示すとおり、角部外側面の曲率半径ｘが２．００ｍｍ、角部近傍の肉厚ｙが２．００ｍｍ、成形前肉厚比ｚが１．２１である３０×３０ｍｍの正方形断面管を実際にバルジ加工を行って得られた成型品の肉厚比を計測した結果と、同じ管をシミュレーション上でバルジ加工を行って成形後の肉厚比を算出した結果とは、それぞれ１．０９、１．０７とほぼ同一の値となっており、シミュレーションは妥当であることが確認できる。
【００５８】
【表２】
2004042060.tif 000004
【００５９】
つづいて、バルジ加工材料としての丸管では、上述したとおりその近傍に対する肉厚比が０．９〜１．１の範囲を超える部分があるとバルジ加工後にくびれや肉あまりを生じてしまうという知見に基づき、成形後肉厚比が０．９〜１．１の範囲内に収まる角部の条件（パラメータｘ，ｙ，ｚ）を求めた。
【００６０】
具体的には、図５〜図７に示すように、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径ｘと角部近傍の肉厚ｙが同一の条件であったシミュレーションについて、成形前肉厚比ｚとシミュレーション結果たる成形後肉厚比とをそれぞれ縦軸と横軸にとった平面上にプロットし、この直線近似から成形後肉厚比０．９および１．１となる成形前肉厚比ｚを求めた。
【００６１】
図５は、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径が３．００ｍｍのシミュレーション結果、図６は、角部外側面の曲率半径が３．５０ｍｍのシミュレーション結果、図７は、角部外側面の曲率半径が４．５０ｍｍのシミュレーション結果である。
【００６２】
つづいて、図８に示すように、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径ｘ、角部近傍の肉厚ｙ、成形前肉厚比ｚの角部の形状を示す３つのパラメータをそれぞれ３軸にとった３次元グラフ上に、前記で得られた成形後肉厚比が０．９および１．１となる角部の条件たるパラメータｘ，ｙ，ｚの値をプロットし、成形後肉厚比が０．９および１．１となる平面をそれぞれ近似した。
【００６３】
最後に、こうして得られた成形後肉厚比が０．９および１．１となる平面の間に挟まれる領域を、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径ｘ、角部近傍の肉厚ｙ、成形前肉厚比ｚの３つのパラメータで定式化することにより、上記関係式（ａ）を得た。
【００６４】
すなわち、角部外側面（外Ｒ）の曲率半径ｘ、角部近傍の肉厚ｙ、成形前肉厚比ｚが上記関係式（ａ）を満たす角部であれば、丸管にバルジ加工された成形後肉厚比は０．９以上、１．１以下の好適範囲に収まる。
【００６５】
また、同様にして、成形後肉厚比が０．９５および１．０５となる平面をそれぞれ近似して求めることにより、次の関係式を得た。
【００６６】
３２．５≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３４．６　…（ｂ）
この関係式（ｂ）を満たす角部であれば、丸管にバルジ加工された成形後肉厚比は好適範囲である０．９５以上、１．０５以下に収まる。したがって、この関係式（ｂ）を満たす角部であれば、より確実にくびれや肉あまりの発生を防止して良好な加工後断面が得られる。
【００６７】
さらに、同様にして、成形後肉厚比が０．９７および１．０３となる平面をそれぞれ近似して求めることにより、次の関係式を得た。
【００６８】
３３．０≦２ｘ−３ｙ＋３０ｚ≦３４．４　…（ｃ）
この関係式（ｃ）を満たす角部であれば、丸管にバルジ加工された成形後肉厚比は最適範囲である０．９７以上、１．０３以下に収まる。したがって、この関係式（ｃ）を満たす角部であれば、さらにより確実にくびれや肉あまりの発生を防止して良好な加工後断面が得られる。
【００６９】
以上のシミュレーションによる関係式（ａ），（ｂ），（ｃ）の導出は、上述したように３０ｍｍ×３０ｍｍ正方形断面のアルミ合金管について行ったが、これら関係式（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各種の断面形状や種々の材料の異形断面管においても、その角部に求められる条件として一般性がある。
【００７０】
表３は、種々の断面やアルミ合金以外の材料についてシミュレーションを行った比較検証結果であり、上記関係式（ａ），（ｂ），（ｃ）導出の基礎となった３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形断面管（Ｎｏ．１０１）、１５ｍｍ×１５ｍｍの正方形断面管（Ｎｏ．１０２）、６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形断面管（Ｎｏ．１０３）、一辺４０ｍｍの正三角形断面管（Ｎｏ．１０４）、さらにＡ１１００−Ｏ材による３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形断面管（Ｎｏ．１０５）について、それぞれバルジ加工後肉厚比を算出したシミュレーション結果を示している。
【００７１】
表３中に示すように、各シミュレーションにおける曲率半径ｘおよび角部近傍の肉厚ｙはともに３．００ｍｍ、成形前肉厚比ｚは１．１０と共通である。また、Ｎｏ．１０５以外は、上記シミュレーションと同じくアルミニウム合金Ａ６０６３を素材としている。
【００７２】
【表３】
2004042060.tif 000005
【００７３】
この検証検証結果に示すように、管断面の大きさや管全体の断面形状、さらに管の素材材料によらず、角部の形状を表現する曲率半径ｘ、角部近傍の肉厚ｙおよび成形前肉厚比ｚが同一であれば、バルジ加工を施した後の成形後肉厚比はほぼ同一の値となる。したがって、この結果から、角部形状を上記ｘ、ｙ、ｚの３変数で表現することの妥当性が確認できる。さらにこのことから、３０×３０ｍｍ正方形断面のアルミ合金管のシミュレーション結果から導き出した上記関係式（ａ），（ｂ），（ｃ）が、各種の断面形状や種々の材料の異形断面管においてもその角部に求められる条件として一般性があることが確認できる。
【００７４】
つぎに、上記関係式（ａ），（ｂ），（ｃ）を満たす角部２…を有する異形断面管１を用いたバルジ加工方法について説明する。
【００７５】
このバルジ加工方法は、所望の製品外形状に応じたバルジ加工金型内に前記異形断面管１をセットした状態で、この異形断面管１内に注入された流体を加圧することにより、異形断面管１を所望の製品外形状に成形したバルジ成型品を得る製造方法である。
【００７６】
成形する製品形状としては、図２に示した丸管の他、異形断面管からなる素材の一部または全部を外方に膨出して成形できる製品形状であれば、任意の形状について適用することができる。たとえば、素材である異形断面管の各辺部を均等に膨出させる形状や、各辺部の膨出の程度が不均等となる形状や、ある一辺だけを大きく膨出させる形状等の異形断面管を製品形状とすることができる。
【００７７】
また、バルジ加工が施された成型品は、バルジ加工後に時効硬化熱処理を施すことによって強度の向上を図ることができる。
【００７８】
あるいは、熱間押出によって製造した異形断面管に溶体化処理を施し、これを急冷した後にバルジ成形加工し、こうして成形された成型品に対してさらに時効硬化熱処理を行うことによって強度の向上を図ることができる。
【００７９】
以上、本発明にかかるバルジ加工用異形断面管およびそれを用いたバルジ加工方法について一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように構成してもよい。
【００８０】
（１）上記実施形態においては、異形断面管はアルミニウム合金製としたが、本発明にかかる異形断面管の材質としては、バルジ成形加工が可能な金属であれば種々の材料を採用することができ、たとえば、鋼管、アルミニウム管（アルミニウム合金管を含む）、銅管（銅合金管を含む）、チタン管（チタン合金管を含む）マグネシウム管（マグネシウム合金管を含む）等とすることができる。
【００８１】
好ましい材質としては、アルミニウム合金であるＡ５０５２，Ａ５０８２，Ａ５１５４等のＡｌ−Ｍｇ系合金や、Ａ６０６３，Ａ６Ｎ０１，Ａ６０６１等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を挙げることができる。特に６０００系合金は押出性に優れ、バルジ成形加工後に熱処理によって強度の向上を図ることができるため好適である。
【００８２】
（２）上記実施形態においては、異形断面管は熱間押出成形によって製造したが、本発明にかかる異形断面管の製造方法としては、ロールフォーミング品を溶接して製作された管や、プレス曲げ品を溶接して製作された管等でもよい。また、熱間押出成形後等によって所定形状に加工した後に、に所定の熱処理等を施してもよい。
【００８３】
（３）上記実施形態においては、管断面が正方形の四角管を例としたが、本発明にかかる異形断面管は、１または複数の角部を有する異形断面管であれば種々の形状を採用することができる。
【００８４】
たとえば、長方形断面管（矩形断面管）や、図９に例示する六角形断面管等の多角形管としてもよい。
【００８５】
また、図１０に例示する多角形の一部または全部の辺部を円弧状に構成した円弧状辺部を有する異形断面管としてもよい。このような円弧状辺部を有する異形断面管では、円弧状辺部において優れたバルジ加工性を容易に得ることができる。さらに、円弧状辺部の両側の角部を上記関係式（ａ），（ｂ）または（ｃ）を満たすように構成すれば、該角部はバルジ加工時に丸管と同等に振る舞うため、円弧状辺部のバルジ加工性をさらに優れたものとすることができる。
【００８６】
またさらに、図１１に例示する管断面にしきりやリブがある異形断面管であってもよい。このように、異形断面管においてしきりを有する断面形状とすれば、該しきりによって、より高い強度を得ることができる。また、リブを有する断面形状とすれば、他部材との高い接合性を得ることができる。
【００８７】
（４）上記実施形態においては、四角断面管の４つの角部２…のすべてを上記関係式（ａ）を満たすように寸法設定したが、異形断面管の一部のみを膨出させるバルジ加工を予定している場合は、膨出させる部分に該当する辺部に隣接する角部のみを上記関係式（ａ），（ｂ），（ｃ）を満たす角部として構成してもよい。
【００８８】
また、異形断面管を周方向について不均等に膨出させるバルジ加工を予定している場合は、たとえば大きく膨出させる部分に該当する辺部に隣接する角部のみを上記関係式を満たす角部として構成してもよい。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、バルジ加工に供される異形断面管の少なくとも１つの角部に対して所定の寸法設定を行ったことにより、このバルジ加工用異形断面管を丸管にバルジ加工した場合、前記寸法設定がなされた角部は、成形後断面において、その近傍と略同一肉厚になる。このため、前記の寸法設定がなされた角部は、バルジ加工される素材としては、略均一肉厚の丸管と同等に振る舞うこととなる。したがって、バルジ加工後に求められる断面形状の多くを予め素材断面中に作り込んでおくことでバルジ加工量を削減できるという異形断面管であることによる効果を得ながら、略均一肉厚の丸管を素材とした場合と略同等に、角部に起因するくびれや肉あまりのない外観や強度に優れた好適な成形後断面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバルジ加工用異形断面管の断面図である。
【図２】図１の異形断面管をバルジ加工により丸管に成形した状態を示す説明断面図である。
【図３】バルジ加工によって生じるくびれの説明図である。
【図４】バルジ加工によって生じる肉あまりの説明図である。
【図５】角部外側面（外Ｒ）の曲率半径が３．００ｍｍのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】角部外側面（外Ｒ）の曲率半径が３．５０ｍｍのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】角部外側面（外Ｒ）の曲率半径が４．５０ｍｍのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】成形後肉厚比が０．９〜１．１となる角部外側面の曲率半径ｘ、角部近傍の肉厚ｙ、成形前肉厚比ｚの範囲を表す３次元グラフである。
【図９】本発明の他の実施形態にかかるバルジ加工用異形断面管の断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態にかかるバルジ加工用異形断面管の断面図である。
【図１１】本発明のさらにまた他の実施形態にかかるバルジ加工用異形断面管の断面図である。
【符号の説明】
１　バルジ加工用四角管（異形断面管）
２　角部
２１　元角部
３　辺部
３１　元辺部
４　くびれ
５　肉あまり
ｘ　角部外側面（外Ｒ）の曲率半径
ｙ　角部近傍の肉厚
ｚ　成形前肉厚比
【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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