(57)【要約】【課題】Ｎｉ基合金からなる条材の曲げ加工時に材表層部に亀裂が生じることを防ぐ。【解決手段】Ｎｉ基合金からなる条材を加熱すると共に、クランプアームによって条材を把持し、条材を推進させることによりクランプアームによる把持部を旋回させ条材が弧を描いて湾曲するように案内して条材を連続的に塑性変形させる曲げ金属条材の製造方法で、条材と同一条件で製造した試験片による引張ひずみ付与試験を行うことにより得られた、割れを発生させることなく加工が可能な温度範囲を示す加工温度範囲マップを用意する工程と、当該マップから加工条件を決定する工程と、加工条件を満たすように曲げ加工を行う工程とを含み、温度が高いほど割れ難くなる第一属性を条材が有する場合には前記マップから算出した許容加工温度より高い温度で加工し、温度が低いほど割れ難くなる第二属性を有する場合には前記マップから算出した許容加工温度より低い温度で加工する。【選択図】図１
2016055334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル基合金からなる金属条材の一部を環状に加熱すると共に、
前記金属条材の加熱部近傍位置を把持可能で且つ当該把持部から一定距離隔てた支軸を中心として旋回可能なクランプアームによって前記金属条材を把持し、
前記金属条材を材軸方向に推進させることにより前記クランプアームによる把持部を旋回させ前記金属条材の少なくとも一部が弧を描いて湾曲するように案内することにより前記金属条材の加熱部に曲げモーメントを加えて当該金属条材の少なくとも一部を連続的に湾曲状態に塑性変形させて当該金属条材を曲げ加工する
曲げ金属条材の製造方法であって、
前記金属条材と同一条件で製造した試験片に対して引張ひずみと加熱温度を異ならせた複数回の引張ひずみ付与試験を行ってこれらの試験において試験片に割れが発生したか否かを判定することにより得られた、割れを発生させることなく曲げ加工を行うことが可能な許容加工温度範囲を示す加工温度範囲マップを用意する工程と、
前記加工温度範囲マップから加工条件を決定する工程と、
前記加工条件を満たすように前記曲げ加工を行う工程と
を含み、
前記加工条件は、温度が高いほど割れ難くなる第一の属性を前記金属条材が有する場合には前記加工温度範囲マップから算出した許容加工温度より高い温度で前記塑性変形を行う一方、温度が低いほど割れ難くなる第二の属性を前記金属条材が有する場合には前記加工温度範囲マップから算出した許容加工温度より低い温度で前記塑性変形を行うことである
ことを特徴とする曲げ金属条材の製造方法。
【請求項２】
前記金属条材の加熱は、前記金属条材を環状に加熱可能なコイルによって行い、
当該コイルは、前記金属条材の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、
前記曲げ加工のときに、前記第一のコイル部によって前記金属条材が加工温度にまで加熱されるように前記第一のコイル部を前記第二のコイル部より大きな出力で駆動する
請求項１に記載の曲げ金属条材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ金属条材の製造方法および曲げ加工装置に係り、特に、ニッケル基合金からなる金属条材を熱間曲げ加工するときに部材表層部に生じることがある割れを防ぐ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル（Ｎｉ）基合金からなる金属管は、発電用ボイラの蒸気管などのような厚肉の耐高温高圧部材として、発電所や各種のプラント、工場などの産業施設において今日使用されている。
【０００３】
これらの金属管（本発明の対象部材は管に限られないが、以下、典型的な態様として管を例にとって説明する）は、規格化され予め所定形状になされたエルボやベンド等の異形管が使用される一方で、施工対象に応じて直線状の管を曲げ加工した管（「曲げ管」と言う）も、様々な曲率・管路形状への要求に柔軟に対応できることから広範に使用されている。
【０００４】
かかる曲げ管を製造するには、一般に、加工対象である直線状の金属管の一部を誘導加熱コイル等によって環状に加熱するとともに、クランプアームによって金属管の誘導加熱コイルより前端側（管先端側）を把持しながら誘導加熱コイルに向けて金属管を押し進める。クランプアームは、支軸を中心として旋回し金属管の進路を弧状に規制するもので、このようなクランプアームによって金属管を把持しながら推進させることで、誘導加熱コイルによって加熱された部分に曲げモーメントが加わり、弧を描くように金属管を連続的に塑性変形させることが出来る。
【０００５】
また、このような金属条材の曲げ加工に関連する技術を開示するものとして、下記特許文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−  ３４７２５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８０４２号公報
【特許文献３】特開２０１３−１５８８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、かかるＮｉ基合金からなる金属条材は、熱間曲げ加工のときに部材表層部に微細な割れ（亀裂）が生じやすく、これを防ぐため上記特許文献のような提案が従来からなされている。
【０００８】
例えば特許文献１に記載の発明は、Ｎｉ、ＣｒおよびＷなどの成分を含むオーステナイト系合金部材について、外表面から５ｍｍ深さまでの領域における最高硬さＨＶ０．１（ｍａｘ）と、部材の平均結晶粒径ｄ（μｍ）とが、式〔ＨＶ０．１≦（−１／６）×ｄ＋３００〕を満すように管理すれば熱間曲げ加工時に亀裂が生じることを防ぐことが出来るとする。
【０００９】
ところが、本願発明者らが上記条件を満たすような部材、すなわち、平均結晶粒径ｄ＝５００μｍで硬度１８０ＨＶであり、〔１８０≦（−１／６）×５００＋３００＝２１６．７〕となる同様の部材を調製して曲げ試験を行ったところ、部材表層部に亀裂が観察されるものがあり、特許文献１記載の発明では亀裂の発生を必ずしも完全に防ぐことが出来ないことが確認された。
【００１０】
また、特許文献３記載の発明は、Ｎｉ基合金またはＦｅ−Ｎｉ基合金からなる超合金部材を加熱炉内で１１７５℃以上１２５０℃未満の温度で加熱した後に（加工硬化層消失工程）曲げ加工を行うことで、部材表層の粒界割れを防止する。しかしながら、本願発明者らが同様の熱処理（１２００℃まで加熱）を施した後に熱間曲げを行ったところ、部材表層部の割れを防ぐことは出来なかった。
【００１１】
またこの文献記載の発明（特許文献２記載の発明も同様）では、曲げ加工前に所定の正確な温度ですべての加工対象に対して逐一熱処理を行なわなければならない煩わしさがあり、製造工程が増える難がある。このようにＮｉ基合金からなる金属条材に対する従来の割れ防止技術は十分なものとは言えない。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、Ｎｉ基合金からなる金属条材の熱間曲げ加工にあたって部材表層部に亀裂が発生することをより簡便かつ十分に防ぐことを可能とする点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る曲げ金属条材の製造方法は、ニッケル（Ｎｉ）基合金からなる金属条材の一部を環状に加熱すると共に、金属条材の加熱部近傍位置を把持可能で且つ当該把持部から一定距離隔てた支軸を中心として旋回可能なクランプアームによって金属条材を把持し、金属条材を材軸方向に推進させることによりクランプアームによる把持部を旋回させ金属条材の少なくとも一部が弧を描いて湾曲するように案内することにより金属条材の加熱部に曲げモーメントを加えて金属条材の少なくとも一部を連続的に湾曲状態に塑性変形させて金属条材を曲げ加工するものであるが、加工温度範囲マップを用意する工程と、当該加工温度範囲マップから加工条件を決定する工程と、当該加工条件を満たすように曲げ加工を行う工程とを含む。
【００１４】
ここで、加工温度範囲マップとは、割れを発生させることなく曲げ加工を行うことが可能な許容加工温度範囲を示すもので、加工すべき金属条材と同一条件で製造した試験片に対して引張ひずみと加熱温度を異ならせた複数回の引張ひずみ付与試験を行い、これらの試験において試験片に割れが発生したか否かを判定することにより得ることが出来る。
【００１５】
また、この加工温度範囲マップから決定される上記加工条件は、温度が高いほど割れ難くなる第一の属性を金属条材が有する場合には加工温度範囲マップから算出した許容加工温度より高い温度で塑性変形を行う一方、温度が低いほど割れ難くなる第二の属性を金属条材が有する場合には加工温度範囲マップから算出した許容加工温度より低い温度で塑性変形を行うことである。
【００１６】
発明者は長年に亘り多数の条材の曲げ加工を行ってきたが、曲げ加工を行う場合に条材によって加工温度を高くするほど割れが発生し難くなるもの（このような性質を「第一の属性」と称する）と、逆に、加工温度を低くするほど割れが発生し難くなるもの（このような性質を「第二の属性」と称する）とがあることを発見し、加工温度と割れの発生のしやすさ（これを「割れ感受性」と言う）との相関関係は一律に規定することは出来ないことを見出した。
【００１７】
一方、上記加工温度と割れ感受性についてどちらの挙動を示すかは、たとえ組成が同じであっても逆の挙動を示すことがあり、条材に含まれる微量元素や曲げ加工の素材となる条材の製造方法の違いなど様々な要因やそれらの組み合わせによって割れ感受性に関する属性が決まると考えられ、その原因を特定することは困難である。
【００１８】
そこで、本発明では曲げ加工を行うにあたって、加工対象と同一の条件で製造された試験片を使用して実際に引張ひずみを付与する試験を行い、加工対象が割れ感受性について上記第一または第二いずれの属性を持つか判別する。なお、「同一条件」とは、成分および製造方法（本発明の製造方法において加工対象となる直線状の条材（例えば直管）の製造方法）が同じであることを意味する。またこの引張ひずみ付与試験では、例えば高周波誘導加熱により加熱しながら試験片に引張ひずみを与え、加工時の熱間曲げ状態を再現する。引張ひずみを与える具体的方法は、試験片を単純に軸方向に引っ張る引張試験によっても良いし、試験片を加工対象と同様に曲げる曲げ試験によっても良い。
【００１９】
また上記引張ひずみ付与試験は、引張ひずみと加熱温度（試験片の材料温度）を異ならせて複数回（様々な引張ひずみと加熱温度の組み合わせについて）行う。そして、これらの試験において試験片に割れが発生したか否か判定を行い、一方の軸に引張ひずみ（当該試験片に生じさせた最大の引張ひずみの値）を、他方の軸に加熱温度を取った二次元（二軸）グラフに割れが発生したか否かの判定結果をプロットした加工温度範囲マップを得る。
【００２０】
この加工温度範囲マップは、割れを発生させることなく曲げ加工を行うことが可能な許容加工温度範囲を示しており（より具体的な詳細は後の実施形態において図面を参照しつつ述べる）、このマップを参照することにより、当該金属条材が、温度が高いほど割れ難くなる第一の属性を有する条材であるか、あるいは、温度が低いほど割れ難くなる第二の属性を有する条材であるかを判別することが出来るとともに、割れを生じさせずに曲げ加工を行うことが可能な限界値を得ることが出来る。この限界値（これが前記「許容加工温度」である）は、当該条材が第一の属性を有する場合には、これより低い温度であると割れが発生する可能性がある下限値であり、当該条材が第二の属性を有する場合には、これより高い温度であると割れが発生する可能性がある上限値となる。
【００２１】
そして、加工対象（金属条材）に発生することが予想される引張ひずみ（引張ひずみの最大値）に対応する許容加工温度を当該加工温度範囲マップから算出し、前記加工条件として、加工対象が第一の属性を有する場合には当該許容加工温度（下限値）より高い温度で塑性変形を行い、加工対象が第二の属性を有する場合には当該許容加工温度（上限値）より低い温度で塑性変形を行う。なお、加工対象が第一および第二のいずれの属性を有するものであっても、加工時に当該加工対象を曲げられる（塑性変形させられる）温度以上に加熱することは勿論である。また、上記引張ひずみは、加工中に最大の引張ひずみが生じる曲げ外周側の引張ひずみの最大値であり、この値は、曲げ半径の大きさや圧縮曲げを行うか否か、圧縮曲げを行う場合には加工中に加える圧縮力の大きさ等によって異なるが、これらの条件が決まれば算出（予測）することが可能である。
【００２２】
なお、加工温度範囲マップを得るには上述のように引張ひずみ付与試験を実施する必要があるが、試験を一旦実施してマップを得てしまえば、同一の成分・製造方法で製造された金属条材に対しては曲げ加工にあたって熱処理などの前処理を個々の条材に対して逐一行う必要がなくなるため、曲げ金属条材の量産性を高めることが出来る。
【００２３】
また本発明の一態様では、前記金属条材の加熱をコイルによって行い、このコイルが、金属条材の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部とを含み、曲げ加工のときに、第一のコイル部によって金属条材が加工温度にまで加熱されるように第一のコイル部を第二のコイル部より大きな出力で駆動する。
【００２４】
従来の曲げ加工では、クランプアーム直前の金属管の部分を１ターンの巻線からなるコイルによって単純に加熱するか（後述する図４において２段目のコイル部１２ｂのみを備えたようなコイル構成）、あるいは、複数のコイル部を備えるコイルを使用する場合（例えば後述の図４に示すような２段のコイル部１２ａ，１２ｂからなるコイル構成）であっても従来では、各コイル部への投入電力を特に変えることなく同じ出力で駆動する（各コイル部に同等の電力供給を行う）ことが通常であった。
【００２５】
ところが、割れを防ぐと言う新たな観点から従来の加工装置（特にコイル）を検討したところ、金属条材を推進させて行く場合に、コイルの配置領域に進入した初期の段階（予熱段階）でも比較的大きな引張力が条材の曲げ外周側にかかっており、この引張力が割れを引き起こす原因となることがあることが判明した。なお上記のような従来装置の場合、金属条材は、後に図面を参照して述べるように、コイルを通過する直後に温度ピークを迎え、このピークに向かってコイルを通過中温度が上昇し続けるような温度変化を示す（図７中の破線参照）。
【００２６】
そこで本発明の一態様に係る製造方法では、前述した加工条件（加工温度範囲マップにより決定した温度条件）に基づいて加工することに加えて、コイルの配置構成を変更し、当該コイルが、金属条材の推進方向に順に並ぶように配置した第一のコイル部と第二のコイル部を含むようにし、曲げ加工のときに、第一のコイル部によって金属条材が加工温度にまで加熱されるように第一のコイル部を第二のコイル部より大きな出力で駆動する。別の表現をすれば当該態様に係るコイルは、金属条材の推進方向に向かって後方（クランプアームから遠い側）に配置した第一のコイル部と、先方（クランプアームに近い側）に配置した第二のコイル部とを含み、第一のコイル部を、金属条材の温度を加工温度にまで高める本加熱用コイルとし、第二のコイル部を、第一のコイル部によって高められた金属条材の温度を加工温度に保持する保温用コイルとした。
【００２７】
このような態様によれば、コイルの配置領域に進行した金属条材は、当初から加工温度に達するように速やかに加熱されこの温度が維持されるから、温度が未だ低い予熱段階で引張力を受けて割れが発生する事態を回避することが出来る。特に、肉厚が大きな条材（例えば厚肉の金属管）を加工するような場合には、肉厚が大きくなればなるほど条材内面（管内面）の温度が上がり難くなるから、従来のコイル構成では温度が十分に上がらないうちに条材が大きな引張力を受けて条材内面に割れが発生しやすくなる。これに対して上記態様に係るコイルによれば、早い段階で条材の内面側まで温度を高めることが出来るから、このような厚肉の条材に生じやすい割れの発生も効果的に防ぐことが出来る。
【００２８】
本発明に言う金属条材とは、典型的には管状部材（金属管／中空部材）であるが、これに限られず、様々な断面形状を有する棒状部材（中実部材）なども本発明に言う金属条材に含まれる。また、本発明に言うＮｉ基合金の組成の一例（重量比）を示せば、Ｎｉを５０％以上、Ｃｒを２２％、Ｃｏを１２％、Ｍｏを９％それぞれ含み、さらにＡｌを含む。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、Ｎｉ基合金からなる金属条材の熱間曲げ加工にあたって部材表層部に亀裂が発生することをより簡便かつ十分に防ぐことが出来る。
【００３０】
本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。また各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る曲げ金属条材（曲げ管）の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図２】図２は、試験片を使用して引張ひずみ付与試験を行った結果（第一の属性）を例示する線図（加工温度範囲マップの一例）である。
【図３】図３は、別の試験片を使用して引張ひずみ付与試験を行った結果（第二の属性）を例示する線図（加工温度範囲マップの別の一例）である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置（初期状態）を模式的に示す平面図である。
【図５】図５は、前記実施形態に係る曲げ加工装置（加工中の状態）を模式的に示す平面図である。
【図６】図６は、前記実施形態に係る曲げ加工装置のコイル配置部（金属管）の断面図（図４のＡ−Ａ断面）である。
【図７】図７は、前記実施形態に係る曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の外面の温度変化を、従来の加工装置で加工を行った場合と比較して示す線図である。
【図８】図８は、前記実施形態に係る曲げ加工装置を使用して図３に示した第一の属性を有する金属管を曲げ加工したときの引張ひずみの変化を、従来の加工装置を使用した場合と比較して示す線図である。
【図９】図９は、前記実施形態に係る曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の外面の温度変化と内面の温度変化を示す線図である。
【図１０】図１０は、従来の曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の外面の温度変化と内面の温度変化を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の一実施形態に係る曲げ金属条材の製造方法は、直線状の金属管（直管）を曲げ加工して曲げ管を製造するものであるが、最初に図１を参照して工程全体について簡単に述べ、その後、各工程についてそれぞれ詳細に説明を行う。
【００３３】
図１に示すように本方法では、まず、引張ひずみ付与試験を実施することにより加工温度範囲マップを得て（工程Ｓ１）、加工対象である金属管の属性を判別する（工程Ｓ２）。そして、当該加工対象が第一属性を有する場合には、曲げ加工中に加工対象に発生することが予想される引張ひずみ（曲げ外周側に生じる引張ひずみの最大値）から許容加工温度を当該加工温度範囲マップを使用して求め（工程Ｓ３）、これを加工条件として曲げ加工を行う（工程Ｓ４）。一方、加工対象が第二属性を有する場合には、同様に、加工対象に生じることが予想される引張ひずみから許容加工温度を加工温度範囲マップを使用して求め（工程Ｓ５）、これを加工条件として曲げ加工を行う（工程Ｓ６）。以下、各々について具体的に説明する。
【００３４】
〔加工条件の決定（Ｓ１〜Ｓ３，Ｓ５）〕
図２〜図３は加工温度範囲マップの一例を示すもので、引張ひずみと材料温度の様々な組み合わせについて割れが発生したか否かの判定結果をプロットしたものである。加工温度範囲マップを得るには、引張ひずみ付与試験を実施する。この試験は、加工対象となる金属管と同一の成分で且つ同一の製造方法で複数本の試験片を作製し、これらの試験片を、様々な温度（例えば８５０℃〜１１５０℃）に加熱してそれら各温度下で様々な大きさ（例えば５％〜２０％）の引張ひずみを生じさせる引張試験を行う。
【００３５】
そして、各試験片に割れが生じたか否かを判定し、この結果をグラフ上にプロットする。図中○印は割れが発生しなかったことを、×印は割れが発生したことを示しており、各図中の曲線は、割れが発生した場合と割れが発生しなかった場合の境界を示している。これらの図から分かるように、加工対象（試験片）によって温度が高くなるほど割れ難くなるもの（図２／第一の属性）と、温度が高くなると却って割れ易くなるもの（図３／第二の属性）とがある。
【００３６】
試験片を使用した上記引張ひずみ付与試験を実施することにより、加工対象となる金属管が第一の属性を有するか、あるいは第二の属性を有するかを判別することが出来る。そして、当該金属管が図２に示すような第一の属性を有する場合には、加工対象に発生することが予想される最大引張ひずみに対応する温度を図２の曲線から求め、これを許容加工温度とする。この許容加工温度は、割れを生じさせずに曲げ加工を行うことが可能な下限値であり、この許容加工温度より高い温度で曲げ加工（塑性変形）を行うことを加工条件とする。例えば、当該引張ひずみが７．５％である場合には、許容加工温度は１０８０℃となり、これより高い温度で曲げ加工することが加工条件となる。
【００３７】
一方、当該金属管が図３に示すような第二の属性を有する場合には、前記引張ひずみに対応する温度を図３の曲線から求め、これを許容加工温度とする。この許容加工温度は、割れを生じさせずに曲げ加工を行うことが可能な上限値であり、この許容加工温度より低い温度で曲げ加工（塑性変形）を行うことを加工条件とする。例えば、当該引張ひずみが７．５％である場合には、許容加工温度は１０２０℃となり、これより低い温度で曲げ加工することが加工条件となる。なお、前述したように第一・第二いずれの属性を有する場合であっても加工時に当該金属管を曲げられる（塑性変形させられる）温度以上に加熱することは勿論である。
【００３８】
〔曲げ加工の実施（Ｓ４又はＳ６）〕
図４〜図６は本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置を示す平面図であり、曲げ加工は例えば当該装置を使用して行う。
【００３９】
図４〜図６に示すようにこの曲げ加工装置は、加工対象である金属管１１の一部を環状に加熱する誘導加熱コイル１２と、コイル１２に向け金属管１１を推進する推進機構１４と、金属管１１の前方部分を把持する前方クランプ３３を有するとともに金属管１１の推進に伴い支軸３２を中心として回動することにより金属管１１に曲げモーメントを付与するクランプアーム３１と、金属管１１の推進と反対方向の力である引戻力を発生して金属管１１に圧縮力を付与する圧縮機構２１を備えている。
【００４０】
なお、図４〜図６には前後左右上下の方向を示しており、本実施形態ではこれらの方向に基づいて説明を行う。また、図中符号Ｃは金属管１１の中心線を、符号Ｒは金属管１１の曲げ半径を、符号１１ａは金属管１１の内面を、符号１１ｂは金属管１１の外面を、符号ｔは金属管１１の肉厚を、符号１３は金属管１１を案内するガイドローラをそれぞれ示している。
【００４１】
金属管１１を推進させる推進機構１４は、金属管１１の後部を把持する後方クランプ１５と、この後方クランプ１５を通じて金属管１１に前方への推進力を付与する推進駆動部１６とを有する。推進駆動部１６は、例えば油圧シリンダにより構成する。
【００４２】
一方、金属管１１に圧縮力をかける圧縮機構２１は、クランプアーム３１の下端部に固定されクランプアーム３１の支軸３２を中心としてクランプアーム３１と一緒に回転する（矢印Ｐ４参照）スプロケット２４と、このスプロケット２４と噛み合うチェーン２３と、チェーン２３を金属管１１の推進方向と逆方向（後方）へ引っ張る引戻力Ｐ５を発生する圧縮駆動部２２とを有する。圧縮駆動部２２は、例えば油圧シリンダにより構成すれば良い。
【００４３】
なお、これら推進機構１４および圧縮機構２１は、特定の構造に限定されるものではなく、本発明における推進機構１４は金属管１１を推進可能なものであれば、また、圧縮機構２１は金属管１１に対して圧縮力を付与可能なものあれば、それぞれ如何なるものであっても良く、図示した構造に限定されない。
【００４４】
金属管１１を加熱するコイル１２は、クランプアーム３１の後方に配置する。このコイル１２は、誘導加熱コイルからなり金属管１１を加工温度（塑性変形させるための温度であり加工中における最高温度）にまで高める本加熱用コイル部１２ａと、同じく誘導加熱コイルからなり本加熱用コイル部１２ａによって高められた金属管１１の温度を加工温度に保持する保温用コイル部１２ｂとからなる。
【００４５】
これらのコイル部１２ａ，１２ｂは共に、高周波電力を供給する電源を含む駆動部（図示せず）によってそれぞれ駆動するが、本加熱用コイル部１２ａは保温用コイル部１２ｂに比べて高周波電力の投入量を大きくする（本加熱用コイル部１２ａの電流密度が保温用コイル部１２ｂの電流密度より大きくなるように各コイル部に電流を供給する）。これは、本加熱用コイル部１２ａによって金属管１１の温度を加工温度にまで速やかに高めて後に述べる初期ひずみによる割れを防ぐためである。また、保温用コイル部１２ｂは、本加熱用コイル部１２ａによって高められた温度を維持するだけ良いから、本加熱用コイル部１２ａに比べて電力投入量は少なくて良い。具体的な例を述べれば、本加熱用コイル部１２ａに例えば７０％、保温用コイル部１２ｂに例えば３０％の電力をそれぞれ投入する。なお、本加熱用コイル部１２ａおよび保温用コイル部１２ｂは、本実施形態ではそれぞれ１つのコイル部（１ターンの巻線）を備えるものとしたが、これら各コイル部１２ａ，１２ｂは、いずれか一方または双方を複数のコイル部（２ターン以上の巻線）からなるようにしても良い。
【００４６】
また、曲げ加工直後に金属管１１を冷却できるように冷却水を噴射可能な冷却機構（冷却機構自体は図示しないが、当該冷却機構から噴射される冷却水を図５において符号１０で示した）をコイル１２（保温用コイル部１２ｂ）と一体に設けてあり、加工時にはコイル１２（保温用コイル部１２ｂ）の直ぐ前方の金属管１１の外表面１１ｂに向け冷却水１０を吹き付け、加熱され曲げられた金属管１１を冷却する。
【００４７】
加工にあたっては、金属管１１の後部を後方クランプ１５によって、金属管１１の前部を前方クランプ３３によってそれぞれ把持し、後方クランプ１５を介して油圧シリンダ１６により金属管１１を前方へ推進する（矢印Ｐ１参照）。
【００４８】
金属管１１が前方へ推進されると（矢印Ｐ２参照）、この推進力Ｐ２を受けてクランプアーム３１は支軸３２を中心として水平に回動し（矢印Ｐ３参照）、金属管１１を把持している前方クランプ３３は支軸３２を中心として弧を描くように旋回する。これに伴い、前方クランプ３３により把持された金属管１１には曲げモーメントが加わり、コイル１２によって加熱された部分が次々と曲げられて金属管１１が連続的に弧状に塑性変形される（図５参照）。
【００４９】
一方、金属管１１（曲げ外周側）の引張ひずみを低減させるため、次のような圧縮曲げを行うことも可能である。
【００５０】
金属管１１の推進に伴うクランプアーム３１の回動により、スプロケット２４が回転してチェーン２３が巻き取られるが、これに抗する力（後方への引戻力）Ｐ５を圧縮駆動部２２によってチェーン２３及びスプロケット２４を介してクランプアーム３１にかける。これにより、金属管１１に対して材軸方向の圧縮力を付与し、曲げ加工中に金属管１１に発生する引張ひずみを低減することが出来る。なお、このような圧縮曲げによれば、引張ひずみを低減することによって割れを防ぐことが出来ることに加え、金属管１１の曲げ外周側の減肉（肉厚が薄くなること）を抑制することも可能となる。
【００５１】
図７は、本実施形態に係る曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の外面１１ｂの温度変化を、従来装置で加工を行った場合と比較して示すもので、金属管１１の或る点（部分）が、金属管１１が推進される（時間が経過する）につれてコイル１２に接近していき、コイル１２内に進入して加熱され、その後コイル１２内から抜け出て冷却水１０によって冷却されるまでの温度変化を示している。なお、同図中に符号Ｈ１で示した期間は一段目のコイル部を通過している期間を示し、符号Ｈ２で示した期間は二段目のコイル部を通過している期間を示している。また、従来装置では１段目のコイル部と２段目のコイル部に同量の電力を投入している。
【００５２】
この図７に書き入れたように従来の装置（破線）では、未だ十分に温度が上がっていない期間Ｈ１において初期ひずみが発生してしまうのに対して、本実施形態の装置（実線）では、初期ひずみが発生するときには金属管の当該部分の温度が十分に上がっており、温度が低い段階で引張力を受けることによる割れ発生を防ぐことが出来るとともに、厚肉管であっても推力の増大を伴うことなく塑性変形させることが出来る。なお、コイルが１段のコイル部（１ターンの巻線）からなる場合も、図７の破線のような温度変化、つまり、コイルを通過中に温度が上昇し続けて温度ピークがコイルを通過する直後になるような温度変化を示す。
【００５３】
また図８は、本実施形態に係る曲げ加工装置を使用して前記図２に示した第一の属性を有する金属管を加工したときの引張ひずみの変化を、従来装置を使用した場合と比較して示すものである。
【００５４】
同図に示すように従来の装置（二点鎖線）では、本加熱用コイルによって加工温度（この場合１１５０℃）にまで加熱されたときには割れ発生の可能性を示す許容加工温度を上回っているものの、引張ひずみが生じ始める初期段階（予熱段階）では許容加工温度を下回っており、割れが生じる虞がある。これに対して、本実施形態の加工装置（一点鎖線）によれば、引張ひずみが生じ始める初期段階においても許容加工温度を上回っており、したがって割れを防ぐことが出来る。
【００５５】
さらに、図９は肉厚の大きな金属管について本実施形態に係る曲げ加工装置で加工を行った場合の金属管の内外各面１１ａ，１１ｂの温度変化を示すもので、図１０は同様の金属管を従来の装置で加工を行った場合の金属管の内外各面１１ａ，１１ｂの温度変化を同様に示すものである。
【００５６】
これら図９および図１０から分かるように、本実施形態の装置（図９）によれば、従来装置（図１０）に比べて管外面１１ｂと管内面１１ａの温度差を小さくすることが出来る。肉厚ｔの大きな管は、外面１１ｂと比べて内面１１ａの温度が特に十分に上がらず、肉厚ｔの薄い管と比べて割れが発生しやすくなるが、本実施形態の装置によれば、このような厚肉の管についても従来の装置より割れを良好に防ぐことが出来る。
【００５７】
特に、前述した第二の属性を有する材料は加工温度が高くなると割れが発生するため低い温度での加工が望ましいが、温度が低すぎるとそもそも曲げ加工が不可能となる。厚肉管、例えば４０ｍｍを超えるような肉厚の管を加工する場合には管外面１１ｂと管内面１１ａの温度差が大きくなりやすく、このため特に、外面温度の上限が制限される第二属性の管では内面温度が低過ぎて曲げ加工が出来なくなる事態（管を推し進める推力が大きくなりすぎたり加工中に管の形状を確保することが出来なくなるなど）も生じ得る。
【００５８】
これに対して、前記実施形態の加工装置（コイル）を使用すれば、すなわち、加工温度範囲マップに基づいて決定した加工条件を使用する本発明の加工方法と、前記コイル１２とを併用すれば、このような厚肉管も割れを発生させることなく良好に加工することが可能となる。
【符号の説明】
【００５９】
Ｃ  金属管の中心線
Ｒ  曲げ半径
１１ａ  金属管の内面
１１ｂ  金属管の外面
ｔ  金属管の肉厚
Ｈ１  一段目のコイル（部）の通過期間
Ｈ２  二段目のコイル（部）の通過期間
１１  金属条材（金属管）
１２  誘導加熱コイル
１２ａ  本加熱用コイル部
１２ｂ  保温用コイル部
１３  ガイドローラ
１４  推進機構
１５  後方クランプ
１６  推進駆動部
２１  圧縮機構
２２  圧縮駆動部
２３  チェーン
２４  スプロケット
３１  クランプアーム
３２  支軸
３３  前方クランプ
【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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