(57)【要約】  本発明は、管状成形品を製造するに際して、成形不良の発生を抑制することが可能な成形品の製造方法を提供することを目的とする。  金属板をプレス成形し、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品を得る第１曲げ工程と、前記曲中間品を略Ｕ字形断面にプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を得るＵ工程と、前記第１曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた管状成形品を得るＯ工程とを有することを特徴とする成形品の製造方法を提供することにより、上記目的を達成する。
2019189873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板をプレス成形し、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品を得る第１曲げ工程と、
前記曲中間品を略Ｕ字形断面にプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を得るＵ工程と、
前記第１曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた管状成形品を得るＯ工程と
を有することを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記Ｕ工程と前記Ｏ工程との間において、前記Ｕ工程で得られた前記曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を、プレス成形により、前記第１曲Ｕ断面中間品の前記底部が長手方向に曲がる向きと同じ向きに曲げ加工し、長手方向に曲がる曲率βを有する底部を備えた第２曲Ｕ断面中間品を得る第２曲げ工程を含み、
前記Ｏ工程において、前記第２曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、前記曲率βを有する底部を備えた管状成形品を得る
請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
前記第２曲Ｕ断面中間品の前記曲率βに対する前記第１曲Ｕ断面中間品の前記曲率αの比率α／βが０．５〜０．８である、請求項２に記載の成形品の製造方法。
【請求項４】
前記Ｕ工程及び前記第２曲げ工程の少なくとも一方において、前記略Ｕ字形断面の縦壁部に板厚方向の圧縮力を付与する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
前記第１曲Ｕ断面中間品の前記底部が長手方向に曲がる向きが、前記第１曲Ｕ断面中間品の内側に凸である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板を用いた成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品や家庭電気製品には、曲がり形状を有する曲管や、長手方向に外径が異なる異径管、長手方向に断面形状が異なる異形断面管等の管状部品が多用されており、このような管状部品を製造する技術の開発が推進されている。【０００３】
従来、管状部品の製造においては、ストレート形状の厚肉大径管を中心にＵＯ成形が行われてきた。例えば特許文献１には、Ｃプレス、Ｕプレス、Ｏプレスを順に行い、ストレート形状の鋼管を成形する技術が開示されている。しかしながら、従来のＵＯ成形では、曲管や異径管、異形断面管を成形することは困難である。【０００４】
近年、ＵＯ成形を発展させ、曲管や異径管、異形断面管等の３次元形状を有する管状部品を成形する技術が開発されている。例えば特許文献２には、縦方向端部用のガイドブレードを備える金型を用いてＵＯ成形を行い、ストレート形状の異径管を製造する方法が提案されている。また、特許文献３および特許文献４には、Ｕ成形時に長手方向の曲げ加工を行う方法であって、Ｕ成形工程を絞り加工を含む工程とする、湾曲中空パイプの製造方法が提案されている。また、特許文献５には、Ｕ成形後に長手方向の曲げ加工を行う、管状成形品の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−３２０１０号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／００２７５３号
【特許文献３】特許第３１１４９１８号公報
【特許文献４】特開２００８−８０３８１号公報
【特許文献５】国際公開第２０１６／０４３２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の方法は、ストレート形状の異径管の製造方法であり、曲管を成形することは難しい。特許文献３および特許文献４に記載の方法は、現実的には工程数が多く、歩留りが低い。また、特許文献５等に記載の従来技術においては、曲げ加工中に割れやシワ等の成形不良が発生することのさらなる抑制が望まれている。【０００７】
このように、曲管、異径管、または異形断面管の管状成形品を製造することができ、歩留まりが高く、成形不良の発生を抑制することが可能な成形品の製造方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の要旨とするところは以下の通りである。
（１）金属板をプレス成形し、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品を得る第１曲げ工程と、
前記曲中間品を略Ｕ字形断面にプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を得るＵ工程と、
前記第１曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた管状成形品を得るＯ工程と
を有することを特徴とする成形品の製造方法。
（２）前記Ｕ工程と前記Ｏ工程との間において、前記Ｕ工程で得られた前記曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を、プレス成形により、前記第１曲Ｕ断面中間品の前記底部が長手方向に曲がる向きと同じ向きに曲げ加工し、長手方向に曲がる曲率βを有する底部を備えた第２曲Ｕ断面中間品を得る第２曲げ工程を含み、
前記Ｏ工程において、前記第２曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、前記曲率βを有する底部を備えた管状成形品を得る
上記（１）に記載の成形品の製造方法。
（３）前記第２曲Ｕ断面中間品の前記曲率βに対する前記第１曲Ｕ断面中間品の前記曲率αの比率α／βが０．５〜０．８である、上記（２）に記載の成形品の製造方法。
（４）前記Ｕ工程及び前記第２曲げ工程の少なくとも一方において、前記略Ｕ字形断面の縦壁部に板厚方向の圧縮力を付与する、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の成形品の製造方法。
（５）前記第１曲Ｕ断面中間品の前記底部が長手方向に曲がる向きが、前記第１曲Ｕ断面中間品の内側に凸である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、曲管、異径管、または異形断面管の管状成形品を製造することができ、歩留まりが高く、成形不良の発生を抑制することが可能な成形品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の成形品の製造方法における第１曲げ工程の一例を示す工程図である。
【図２】図２は、本発明の成形品の製造方法におけるＵ工程の一例を示す工程図である。
【図３】図３は、本発明の成形品の製造方法におけるＯ工程の一例を示す工程図である。
【図４】図４は、本発明の成形品の製造方法における第１曲げ工程の一例を示す工程図である。
【図５】図５は、本発明の成形品の製造方法におけるＵ工程の一例を示す工程図である。
【図６】図６は、本発明の成形品の製造方法における第２曲げ工程の一例を示す工程図である。
【図７】図７は、本発明の成形品の製造方法におけるＯ工程の一例を示す工程図である。
【図８】図８は、本発明の成形品の製造方法に用いられる金属板の一例を示す概略平面図である。
【図９】図９は、本発明の管状成形品の一例を示す概略斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の成形品の製造方法におけるＵ工程に用いられる金型の他の例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の成形品の製造方法における第１曲げ工程の他の例を示す工程図である。
【図１２】図１２は、本発明の成形品の製造方法におけるＵ工程の他の例を示す工程図である。
【図１３】図１３は、本発明の成形品の製造方法における第２曲げ工程の他の例を示す工程図である。
【図１４】図１４は、本発明の成形品の製造方法におけるＯ工程の他の例を示す工程図である。
【図１５】図１５は、本発明の成形品の製造方法における第２曲げ工程に用いられる金型の他の例を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の管状成形品の他の例を示す概略斜視図である。
【図１７】図１７は、第１金型の概略斜視図である。
【図１８】図１８は、評価した湾曲円筒管の正面図及び右端部における湾曲円筒管の軸方向に垂直方向の断面図である。
【図１９】図１９は、評価した湾曲円すい管の正面図、並びに湾曲円すい管の軸方向に垂直方向の右端部及び左端部における断面図である。
【図２０】図２０は、金属板の板厚が２．６ｍｍの場合の湾曲円筒管及び湾曲円すい管の成形可能範囲を示すグラフである。
【図２１】図２１は、金属板の板厚が２．０ｍｍの場合の湾曲円筒管及び湾曲円すい管の成形可能範囲を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の成形品の製造方法の実施態様について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明の成形品の製造方法は、主に２つの実施態様を有する。以下、各実施態様に分けて説明する。
【００１３】
１．第１実施態様
第１実施態様の成形品の製造方法は、金属板をプレス成形し、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品を得る第１曲げ工程と、前記曲中間品を略Ｕ字形断面にプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を得るＵ工程と、前記第１曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた管状成形品を得るＯ工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
第１実施態様の製造方法によれば、金属板をＵ字形断面に成形する前に長手方向の曲げ加工を行うことにより、Ｕ字形断面の底部における成形不良の発生を抑制することができる。
【００１５】
（第１曲げ工程）
第１実施態様の成形品の製造方法における第１曲げ工程では、金属板を成形し、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品を得る。成形方法としては、プレス成形が好ましいが、金属板を長手方向に湾曲して成形することができる方法であれば、特に限定されるものではない。
【００１６】
図１（ａ）〜（ｄ）は、第１曲げ工程の一例を示す工程図である。図１（ａ）、（ｃ）は正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図であり、図１（ｄ）は図１（ｃ）の側面図である。
【００１７】
第１曲げ工程では、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１金型１００を準備する。図１７に、第１金型１００の斜視図を示す。第１金型１００は、ダイ１１およびポンチ１２を有しており、ダイ１１の凹部の底部１１ａ、ダイ１１の上面１１ｂおよびポンチ１２の底部１２ａはいずれも長手方向に湾曲して形成されている。
【００１８】
ダイ１１は、好ましくは、ダイ１１の底部に配置され上下方向に移動可能な支持部１１ｄを有している。支持部１１ｄは、図示しない荷重源により下方から支えられている。荷重源としては、特に限定されないが、油圧シリンダー、バネ、ガスクッションなどを用いることができる。
【００１９】
第１金型１００のダイ１１およびポンチ１２の間に金属板１ａを載置し、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１金型のダイ１１の上面１１ｂと、ポンチ１２の底部１２ａとで挟持することで、金属板１ａを湾曲させることができる。これにより、図１（ｃ）、（ｄ）に示すような長手方向に曲率αで曲がる曲中間品１ｂが得られる。本願における曲率とは、金属板の湾曲している部分（曲がり部）の内周側の表面における長手方向の曲率半径の逆数とする。本願における曲がり部とは、第１曲げ工程または後述する第２実施形態における第２曲げ工程で、金属板の長手方向に曲げられた部分を示す。曲率αは、図１（ｃ）に示す長手方向の断面図において、曲がり部１ｂ１の内周側（ダイ１１側）の表面が示す曲線から曲率半径を求め、その逆数として算出される。
【００２０】
好ましくは、第１金型のダイ１１の上面１１ｂと、ポンチ１２の底部１２ａとで挟持し、支持部１１ｄで金属板１ａを支えながら、金属板１ａを湾曲させる。これにより、曲率αをより良好に制御することができる。金属板１ａを湾曲させる際、支持部１１ｄは、金属板１ａが略Ｕ字形断面に塑性変形しない範囲で、金属板１ａがポンチ１２の底部１２ａ側に押し込まれる荷重に応じて動いてもよい。
【００２１】
金属板としては、成形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば熱間圧延鋼板、冷間圧延鋼板、めっき鋼板等を用いることができる。金属板として、複数の金属板をつなぎ合わせたもの、いわゆるテーラードブランクを用いてもよい。金属板として、差厚鋼板を用いることもできる。金属板として、複数の金属板を重ね合わせたものや金属板に非金属素材を重ね合わせたもの、いわゆる積層板を用いてもよい。
【００２２】
金属板の材料としては、成形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えばＦｅ系、Ａｌ系、Ｃｕ系、Ｔｉ系等の材料が挙げられる。
【００２３】
金属板の板厚としては、成形可能な程度であればよく、材料や成形品の形状等に応じて異なるが、例えば１．０〜５．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。板厚が薄すぎると、曲げ加工時に曲がり部にシワや割れが発生するおそれがある。また、板厚が厚すぎると、成形に過大な荷重を要する場合がある。
【００２４】
金属板の形状としては、成形品の形状に応じて適宜調整される。例えば金属板を、長手方向に対して垂直な断面がＵ字形断面となるように成形するときには、曲がり部におけるＵ字形断面の長さが、Ｕ字形断面を有するように成形する前の金属板の板幅長さから増加または減少する。このため、金属板の曲がり部になる領域の板幅を、目的とする第１曲Ｕ断面中間品のＵ字形断面の長さと異なる長さで設計してもよい。例えば、図２（ｅ）に示すような曲率αを有する曲がり部１０ａおよびストレート部１０ｂを備えた第１曲Ｕ断面中間品１ｃを作製する場合、図８に示すように、金属板１ａの曲がり部になる領域の板幅ｄ２を、ストレート部になる領域の板幅ｄ１よりも広く設計してもよい。本願におけるストレート部とは、第１曲げ工程または後述する第２実施形態における第２曲げ工程において、金属板の長手方向に曲げられない部分、すなわち長手方向における曲率が変化しない部分を示す。
【００２５】
第１曲げ工程で得られる曲中間品１ｂは、長手方向に湾曲するものであり、曲中間品１ｂの幅方向においては、その断面は直線状に形成されている。
【００２６】
（Ｕ工程）
Ｕ工程では、図２（ｅ）に示すように、第１曲げ工程で得られた曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面に成形し、長手方向に曲がる底部を有する第１曲Ｕ断面中間品１ｃを得る。
【００２７】
Ｕ工程では、プレス成形が用いられる。Ｕ工程では、第１曲Ｕ断面中間品を得られる金型であれば特に限定されないが、第１曲げ工程で用いられる第１金型１００を用いることができる。第１金型１００のダイ１１およびポンチ１２の間に曲中間品１ｂを載置し、ダイ１１の凹部とポンチ１２とで曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面にプレス成形し、図２（ｅ）に示すような第１曲Ｕ断面中間品１ｃが得られる。図２（ｅ）は、Ｕ工程で得られる第１曲Ｕ断面中間品１ｃの斜視図である。
【００２８】
Ｕ工程で曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面にプレス成形する際、曲中間品１ｂが、ポンチ１２の底部１２ａと、ダイ１１の支持部１１ｄとの間で挟持された状態であることが望ましい。これにより、曲中間品１ｂの曲率αを第１曲Ｕ断面中間品１ｃでもより良好に維持することができる。
【００２９】
第１曲Ｕ断面中間品１ｃは、底部３が長手方向に湾曲して形成されている。本願における「第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３」とは、第１曲Ｕ断面中間品１ｃを長手方向に垂直に切断した切断面において、両方の縁部１ｃ１間の縁部１ｃ１と反対側の湾曲した領域を示す。第１曲Ｕ断面中間品１ｃは、底部３が長手方向に湾曲する曲がり部１０ａと、底部３が長手方向に直線状に延び、略Ｕ断面の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。
【００３０】
第１曲Ｕ断面中間品１ｃの曲がり部１０ａの内周側の表面における長手方向の曲率半径としては、材料や成形品の形状等に応じて異なるが、好ましくは、Ｕ字形断面の幅の２．５〜１０倍の範囲内で設定することができる。曲率半径の下限が前記好ましい範囲内の場合、Ｕ工程で曲がり部にシワや割れが発生することをより抑制することができる。曲率半径の上限が上記範囲内の場合、Ｕ字形断面に成形する前に長手方向の曲げ加工を行うことの効果をより安定して得ることができる。ここで、Ｕ字形断面の幅とは、例えば図３（ｇ）に示されるような、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの内面同士が対向する幅Ｗを指す。
【００３１】
Ｕ工程で得られる第１曲Ｕ断面中間品１ｃは、底部３が長手方向に湾曲する曲がり部を有するものであり、周方向の断面（長手方向に対して垂直な断面）においては略Ｕ字形断面に形成されている。第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３が長手方向に湾曲する方向としては、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの内側に凸となる方向、すなわち、図２（ｅ）に示すように図中における上方に湾曲することが好ましいが、図２（ｅ’）に示すように、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの外側に凸となる方向で湾曲してもよい。第１曲Ｕ断面中間品１ｃの内側とは、第１金型１００のポンチ１２の底部１２ａが底部３に当接する側であり、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの外側とは、第１金型１００のダイ１１の底部１１ａが底部３に当接する側である。第１曲Ｕ断面中間品１ｃの曲がり部の長手方向に沿った端部は、直線状に形成されていてもよく、または、図１６（ｆ）に示すように、例えば外側に凸になるように、湾曲して形成されていてもよい。
【００３２】
Ｕ工程で用いる金型は第１曲げ工程で用いられる第１金型１００でもよく、ダイ１１の凹部の底部１１ａ、ダイ１１の上面１１ｂ、及びポンチ１２の底部１２ａの長手方向の曲率半径が等しく形成されていることが望ましい。また、ダイ１１の支持部１１ｄについては、例えばダイ１１の長手方向の全長にわたって配置されていてもよく、ダイ１１の長手方向の一部に配置されていてもよく、得られる第１曲Ｕ断面中間品に応じて適宜選択される。
【００３３】
ダイ１１の支持部１１ｄを下方から支える荷重の大きさも、得られる第１曲Ｕ断面中間品の形状や材質、板厚に応じて適宜調整され、例えば成形中に変化してもよい。
【００３４】
Ｕ工程においては、略Ｕ字形断面の縦壁部に、板厚方向の圧縮力を付与しながら成形を行ってもよい。略Ｕ字形断面の縦壁部に板厚方向の圧縮力を付与する方法として、例えば、図１０（ａ）に示すように、第１金型１００のダイ１１の縦壁部１１ｅを、ダイ１１の下部１１ｆに対して左右に移動可能な構造としておき、図１０（ｂ）において白抜き矢印に示すように、ダイ１１の縦壁部１１ｅをポンチ１２側に加圧する方法を用いることができる。加圧する方法としては、油圧シリンダー、バネ、ガスクッションなどを用いることができる。加圧の大きさは、得られる第１曲Ｕ断面中間品の形状、材質、及び板厚に応じて適宜調整され、例えば成形中に変化してもよい。
【００３５】
（Ｏ工程）
Ｏ工程では、図３に示すように第１曲Ｕ断面中間品１ｃを閉断面を形成するようにプレス成形し、管状成形品１ｄを得る。
【００３６】
第１曲Ｕ断面中間品１ｃを閉断面を形成するように成形する方法としては、プレス成形が用いられる。第１曲Ｕ断面中間品１ｃを閉断面を形成するように成形する際には、必要に応じて中子を用いてもよい。中子を用いることにより、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの周方向の断面形状が複雑な形状であっても安定して管状成形品１ｄを成形することができる。
【００３７】
図３（ｆ）〜（ｈ）は第１実施態様の成形品の製造方法におけるＯ工程の一例を示す工程図である。図３（ｆ）は正面図であり、図３（ｇ）は図３（ｆ）の側面図であり、図３（ｈ）は、Ｏ工程で得られる管状成形品１ｄの斜視図である。
【００３８】
Ｏ工程では、図３（ｆ）、（ｇ）に示すように、第３金型３００を準備する。第３金型３００は、ダイ３１およびポンチ３２を有している。ダイ３１の凹部の底部３１ａおよびポンチ３２の凹部の底部３２ａは長手方向に湾曲して形成されている。ダイ３１の凹部およびポンチ３２の凹部はいずれも略半円形の断面形状を有している。
【００３９】
第３金型３００のダイ３１およびポンチ３２の間に第１曲Ｕ断面中間品１ｃを載置して閉断面を形成するようにプレス成形し、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの板幅方向の両方の縁部１ｃ１を互いに突き合わせる。図３（ｈ）に示すような管状成形品１ｄが得られる。管状成形品１ｄは、突合せ部４および突合せ部４の反対側に位置する底部５が軸方向に湾曲して形成されている。管状成形品１ｄは、底部５が軸方向に湾曲する曲がり部１０ａと、底部５が軸方向に直線状に延び、周方向の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。
【００４０】
従来のようにＵ字形断面への成形および長手方向の曲げ加工を同時に行う場合には、金属板を板幅方向に曲げるとともに長手方向にも曲げるため、ほぼ平坦に近い状態の底面に圧縮力が生じ、シワが発生しやすい。また、Ｕ字形断面へ成形した後に長手方向の曲げ加工を行う場合にも、成形品の形状や素材によっては底部に過大な変形が生じ、成形不良が発生しやすい。
【００４１】
これに対し第１実施態様においては、金属板１ａを長手方向の曲げ加工を行った後にＵ字形断面形状の第１曲Ｕ断面中間品１ｃに成形することにより、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３に生じる長手方向の変形を小さくすることが可能となる。これにより、底部３の成形不良の発生を抑制することが可能である。したがって、成形不良のない管状成形品１ｄを得ることができる。
【００４２】
Ｏ工程では、第１曲Ｕ断面中間品１ｃを閉断面を形成するようにプレス成形する。閉断面とは、周方向の断面における閉断面であり、完全に閉じた断面だけでなく、突き合わされた縁部の間に隙間が存在する場合も含まれる概念である。すなわち、管状成形品１ｄの突合せ部４では、縁部１ｃ１同士が密着していてもよく離れていてもよい。突き合わされた縁部１ｃ１の間に隙間が存在する場合、好ましくは、隙間の板幅方向の長さは、０ｍｍ超〜１０ｍｍである。
【００４３】
Ｏ工程で得られる管状成形品１ｄは、突合せ部４の反対側に位置する底部５が長手方向に湾曲する曲がり部を有するものであり、周方向の断面においては閉断面が形成されている。管状成形品１ｄの底部５が長手方向に湾曲する方向としては、管状成形品１ｄの内側に凸となる方向が好ましいが、管状成形品１ｄの外側に凸となる方向でもよい。突合せ部４は、直線状に形成されていてもよく、または、例えば外側に凸になるように、湾曲して形成されていてもよい。管状成形品１ｄの内側とは、第３金型３００のポンチ３２の底部３２ａが底部５に当接する側であり、管状成形品１ｄの外側とは、第３金型３００のダイ３１の底部３１ａが底部５に当接する側である。
【００４４】
管状成形品１ｄの周方向の断面形状は、特に限定されるものではなく、円形、楕円形、四角形や、上下非対称の形状等、種々の形状にすることができる。
【００４５】
（その他の工程）
第１実施態様において、Ｏ工程後に、管状成形品１ｄの突合せ部４を溶接する溶接工程を行ってもよい。溶接方法としては、例えばアーク溶接、レーザ溶接等が挙げられる。
【００４６】
また、第１実施態様においては、第１曲げ工程前に、金属板１ａの端曲げ、いわゆるＣ成形等の加工を行ってもよい。
【００４７】
（成形品）
第１実施態様により製造される成形品は、管状成形品１ｄである。管状成形品１ｄの形状としては、第１実施態様の方法により良好に成形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば図９（ａ）に示すような周方向の断面形状が円形状である曲管や、図９（ｂ）に示すような周方向の断面形状が上下非対称の形状である曲管、図示しないが異径管や異形断面管等を例示することができる。また、第１実施態様により製造される管状成形品１ｄは、例えば図１６（ａ）〜（ｆ）に示すような曲管、異径管、異形断面管等であることができる。
【００４８】
２．第２実施態様
第２実施態様は、本発明の成形品の製造方法の好ましい実施態様である。第２実施態様は、金属板をプレス成形し、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品を得る第１曲げ工程と、前記曲中間品を略Ｕ字形断面にプレス成形し、前記曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を得るＵ工程と、プレス成形により、前記第１曲Ｕ断面中間品の前記底部が長手方向に曲がる向きと同じ向きに曲げ加工し、長手方向に曲がる曲率βを有する底部を備えた第２曲Ｕ断面中間品を得る第２曲げ工程と、前記第２曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、前記曲率βを有する底部を備えた管状成形品を得るＯ工程とを有する。
【００４９】
すなわち、第２実施態様は、第１実施態様におけるＵ工程とＯ工程との間において、Ｕ工程で得られた曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品を、プレス成形により、第１曲Ｕ断面中間品の底部が長手方向に曲がる向きと同じ向きに曲げ加工し、長手方向に曲がる曲率βを有する底部を備えた第２曲Ｕ断面中間品を得る第２曲げ工程を含み、Ｏ工程において、第２曲Ｕ断面中間品を閉断面を形成するようにプレス成形し、曲率βを有する底部を備えた管状成形品を得ることを特徴とする。
【００５０】
第２実施態様の製造方法によれば、金属板をＵ字形断面に成形する前に長手方向の曲げ加工を行うことにより、Ｕ字形断面の底部における成形不良の発生を抑制することができる。したがって、成形不良のない管状成形品を得ることができる。
【００５１】
また、第２実施態様においては、第１曲げ工程と第２曲げ工程とで、長手方向の曲げ加工を分散して行うことにより、Ｕ字形断面の底部と、曲り部の長手方向に沿った端部とに生じる長手方向の変形を適切に調節することができる。したがって、成形不良の発生をより効果的に抑制することができる。
【００５２】
このように第２実施態様においては、成形可能範囲をさらに拡大させることができる。そのため、例えば曲率半径が小さい曲がり部を有する管状成形品やテーパー部を有する管状成形品も、シワや割れの発生を抑制して、安定して成形可能である。
【００５３】
（第１曲げ工程）
第２実施態様の成形品の製造方法における第１曲げ工程では、金属板を成形し、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品を得る。成形方法としては、プレス成形が好ましいが、金属板を長手方向に湾曲して成形することができる方法であれば、特に限定されるものではない。
【００５４】
図４（ａ）〜（ｆ）は、第１曲げ工程の一例を示す工程図である。図４（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の側面図であり、図４（ｄ）は図４（ｃ）の側面図であり、図４（ｆ）は図４（ｅ）の側面図である。
【００５５】
第１曲げ工程では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１金型１００を準備する。第１金型１００は、ダイ１１およびポンチ１２を有しており、ダイ１１の凹部の底部１１ａ、ダイ１１の上面１１ｂおよびポンチ１２の底部１２ａはいずれも長手方向に湾曲して形成されている。
【００５６】
ダイ１１は、好ましくは、ダイ１１の底部に配置され上下方向に移動可能な支持部１１ｄを有している。支持部１１ｄは、図示しない荷重源により下方から支えられている。荷重源としては、特に限定されないが、油圧シリンダー、バネ、ガスクッションなどを用いることができる。
【００５７】
第１金型１００のダイ１１およびポンチ１２の間に金属板１ａを載置し、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１金型のダイ１１の上面１１ｂと、ポンチ１２の底部１２ａとで挟持することで、金属板１ａを、曲率αを有するように湾曲させることができる。これにより、図４（ｅ）、（ｆ）に示すような長手方向に曲がる曲率αを有する曲中間品１ｂが得られる。
【００５８】
好ましくは、第１金型のダイ１１の上面１１ｂと、ポンチ１２の底部１２ａとで挟持し、支持部１１ｄで金属板１ａを支えながら、金属板１ａを湾曲させる。これにより、曲率αをより良好に制御することができる。金属板１ａを湾曲させる際、支持部１１ｄは、金属板１ａが略Ｕ字形断面に塑性変形しない範囲で、金属板１ａがポンチ１２の底部１２ａ側に押し込まれる荷重に応じて動いてもよい。
【００５９】
第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部の曲率αは、好ましくは、後述する第２曲げ工程で得られる第２曲Ｕ断面中間品の底部の曲率βの５０％〜８０％である。すなわち、第２曲Ｕ断面中間品の曲率βに対する第１曲Ｕ断面中間品の曲率αの比率α／βが０．５〜０．８である。曲率αが、前記好ましい範囲内にあることにより、Ｕ字形断面の底部と曲り部の長手方向に沿った端部とに生じる長手方向の変形をより適切に調節することができ、成形不良の発生をより効果的に抑制することができる。
【００６０】
金属板および曲中間品１ｂについてのその他の構成は、上記第１実施態様の第１曲げ工程と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６１】
（Ｕ工程）
Ｕ工程では、図５（ｇ）に示すように、第１曲げ工程で得られた曲率αを有する曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面に成形し、長手方向に曲がる曲率αを有する底部を備えた第１曲Ｕ断面中間品１ｃを得る。
【００６２】
Ｕ工程では、プレス成形が用いられる。Ｕ工程では、第１曲Ｕ断面中間品１ｃを得られる金型であれば特に限定されないが、第１曲げ工程で用いられる第１金型１００を用いることができる。第１金型１００のダイ１１およびポンチ１２の間に曲中間品１ｂを載置し、ダイ１１の凹部とポンチ１２とで曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面にプレス成形し、図５（ｇ）に示すような曲率αを有する底部３を備えた第１曲Ｕ断面中間品１ｃが得られる。第１曲げ工程で形成した金属板１ａの曲率αは、Ｕ工程で得られる第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３において実質的に維持される。図５（ｇ）は、Ｕ工程で得られる第１曲Ｕ断面中間品１ｃの斜視図である。
【００６３】
Ｕ工程で曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面にプレス成形する際、曲中間品１ｂが、ポンチ１２の底部１２ａと、ダイ１１の支持部１１ｄとの間で挟持された状態であることが望ましい。曲中間品１ｂがポンチ１２の底部１２ａとダイ１１の支持部１１ｄとの間で挟持された状態で、曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面にプレス成形することにより、得られる第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３の曲率をより良好に制御することができる。
【００６４】
第１曲Ｕ断面中間品１ｃは、底部３が長手方向に湾曲して形成されている。第１曲Ｕ断面中間品１ｃは、底部３が長手方向に湾曲する曲がり部１０ａと、底部３が長手方向に直線状に延び、略Ｕ断面の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。
【００６５】
第１金型および第１曲Ｕ断面中間品についてのその他の構成は、上記第１実施態様のＵ工程と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６６】
（第２曲げ工程）
第２曲げ工程では、第１曲Ｕ断面中間品１ｃを長手方向に曲げ加工する。第２曲げ工程で曲げ加工する方向は、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３が長手方向に曲がる向きと同じ方向である。これにより、長手方向に曲がる曲率βを有する底部６を備えた第２曲Ｕ断面中間品１ｅが得られる。
【００６７】
加工方法としては、プレス成形が好ましいが、第１曲Ｕ断面中間品を長手方向に曲げ加工することができる方法であれば特に限定されるものではない。
【００６８】
図６（ｈ）〜（ｊ）は、第２曲げ工程の一例を示す工程図である。図６（ｈ）は正面図であり、図６（ｉ）は図６（ｈ）の側面図であり、図６（ｊ）は、第２曲げ工程で得られる第２曲Ｕ断面中間品１ｅの斜視図である。
【００６９】
第２曲げ工程では、図６（ｈ）、（ｉ）に示すように、第２金型２００を準備する。第２金型２００は、ダイ２１及びポンチ２２を有しており、ダイ２１の凹部の底部２１ａおよびポンチ２２の底部２２ａは長手方向に湾曲して形成されている。
【００７０】
第２金型２００のダイ２１及びポンチ２２の間に長手方向に曲がり曲率αを有する底部３を備えた第１曲Ｕ断面中間品１ｃを載置し、第１曲Ｕ断面中間品１ｃを長手方向に曲げ加工して、図６（ｊ）に示すような長手方向に曲がる曲率βを有する底部６を備えた第２曲Ｕ断面中間品１ｅが得られる。第２曲げ工程で曲げ加工する方向は、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３が長手方向に曲がる向きと同じ方向である。第２曲Ｕ断面中間品１ｅの曲率βは、曲率αよりも大きく、Ｏ工程で得られる管状成形品１ｄの底部５において実質的に維持される。曲率βは、図６（ｊ）に示すように、曲がり部１０ａの底部６の長手方向における内周側の表面が示す曲線から曲率半径を求め、その逆数として算出される。
【００７１】
第２曲Ｕ断面中間品１ｅは、底部６が長手方向に湾曲して形成されている。第２曲Ｕ断面中間品１ｅは、底部６が長手方向に湾曲する曲がり部１０ａと、底部６が長手方向に直線状に延び、略Ｕ断面の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。
【００７２】
第２曲Ｕ断面中間品１ｅの曲がり部１０ａの内周側の表面における長手方向の曲率半径としては、材料や成形品の形状等に応じて異なるが、好ましくは、Ｕ字形断面の幅の１．５〜１０倍の範囲内で設定することができる。曲率半径の下限が前記好ましい範囲内の場合、第２曲げ工程で曲がり部にシワや割れが発生することをより抑制することができる。曲率半径の上限が上記範囲内の場合、第２曲げ工程において第１曲Ｕ断面中間品に対する長手方向の曲げ加工を行うことの効果をより安定して得ることができる。ここで、Ｕ字形断面の幅とは、例えば図６（ｉ）に示されるような、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの内面同士が対向する幅Ｗを指す。
【００７３】
第２曲げ工程で得られる第２曲Ｕ断面中間品１ｅは、底部６が長手方向に湾曲する曲がり部を有するものであり、周方向の断面（長手方向に対して垂直な断面）においては略Ｕ字形断面に形成されている。底部が長手方向に湾曲する方向としては、第２曲Ｕ断面中間品１ｅの内側に凸となる方向、すなわち、図６（ｊ）に示すように図中における上方に湾曲することが好ましいが、第２曲Ｕ断面中間品１の外側に凸となる方向でもよい。第２曲Ｕ断面中間品１ｅの内側とは、第２金型２００のポンチ２２の底部２２ａが底部６に当接する側であり、第２曲Ｕ断面中間品１ｅの外側とは、第２金型２００のダイ２１の底部２１ａが底部６に当接する側である。第２曲Ｕ断面中間品１ｅの曲がり部の長手方向に沿った端部は、直線状に形成されていてもよく、または、例えば外側に凸になるように、湾曲して形成されていてもよい。
【００７４】
第２曲げ工程においては、略Ｕ字形断面の縦壁部に、板厚方向の圧縮力を付与しながら成形を行ってもよい。略Ｕ字形断面の縦壁部に板厚方向の圧縮力を付与する方法として、例えば図１０（ａ）に示すように、第２金型２００のダイ２１の縦壁部２１ｅを、ダイ２１の下部２１ｆに対して左右に移動可能な構造としておき、図１０（ｂ）において白抜き矢印に示すように、ダイ２１の縦壁部２１ｅをポンチ２２側に加圧する方法を用いることができる。加圧する方法としては、油圧シリンダー、バネ、ガスクッションなどを用いることができる。加圧の大きさは、得られる第２曲Ｕ断面中間品の形状、材質、及び板厚に応じて適宜調整され、例えば成形中に変化してもよい。
【００７５】
（Ｏ工程）
Ｏ工程では、第２曲Ｕ断面中間品１ｅを閉断面を形成するようにプレス成形し、管状成形品１ｄを得る。
【００７６】
閉断面を形成するように成形する方法としては、プレス成形が用いられる。閉断面を形成するように成形する際には、必要に応じて中子を用いてもよい。中子を用いることにより、周方向の断面形状が複雑な形状であっても安定して成形することができる。
【００７７】
図７（ｋ）〜（ｍ）は第２実施態様の成形品の製造方法におけるＯ工程の一例を示す工程図である。図７（ｋ）は正面図であり、図７（ｌ）は図７（ｋ）の側面図であり、図７（ｍ）は、Ｏ工程で得られる管状成形品１ｄの斜視図である。
【００７８】
Ｏ工程では、図７（ｋ）、（ｌ）に示すように、第３金型３００を準備する。第３金型３００は、ダイ３１およびポンチ３２を有している。ダイ３１の凹部の底部３１ａおよびポンチ３２の凹部の底部３２ａは長手方向に湾曲して形成されている。ダイ３１の凹部およびポンチ３２の凹部はいずれも略半円形の断面形状を有している。
【００７９】
第３金型３００のダイ３１およびポンチ３２の間に第２曲Ｕ断面中間品１ｅを載置して成形し、図７（ｍ）に示すような管状成形品１ｄが得られる。管状成形品１ｄは、突合せ部４および突合せ部４の反対側に位置する底部５が軸方向に湾曲して形成されている。管状成形品１ｄは、底部５が軸方向に湾曲する曲がり部１０ａと、底部５が軸方向に直線状に延び、周方向の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。
【００８０】
Ｏ工程では、第２曲Ｕ断面中間品１ｅを閉断面を形成するようにプレス成形する。閉断面とは、周方向の断面における閉断面であり、完全に閉じた断面だけでなく、突き合わされた縁部の間に隙間が存在する場合も含まれる概念である。すなわち、管状成形品１ｄの突合せ部４では、縁部１ｅ１同士が密着していてもよく離れていてもよい。突き合わされた縁部１ｅ１の間に隙間が存在する場合、好ましくは、隙間の板幅方向の長さは、０ｍｍ超〜１０ｍｍである。
【００８１】
Ｏ工程で得られる管状成形品についてのその他の構成は、上記第１実施態様のＯ工程と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８２】
（その他の工程）
第２実施態様において、Ｏ工程後に、管状成形品１ｄの突合せ部４を溶接する溶接工程を行ってもよい。溶接方法としては、例えばアーク溶接、レーザ溶接等が挙げられる。
【００８３】
また、第２実施態様においては、第１曲げ工程前に、金属板の端曲げ、いわゆるＣ成形等の加工を行ってもよい。
【００８４】
（成形品）
第２実施態様により製造される成形品は、管状成形品であり、例えば曲管、異径管、異形断面管等であることができる。管状成形品の形状としては、例えば図１６（ａ）、（ｂ）に示すような周方向の断面形状が円形状であり、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとを有する曲管や、図１６（ｃ）に示すような周方向の断面形状が円形状であり、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとテーパー部１０ｃとを有するラッパ状の異径管、図１６（ｄ）に示すような周方向の断面形状が円形状から四角形状に変化し、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとテーパー部１０ｃとを有するラッパ状の異径管、図１６（ｅ）に示すような周方向の断面形状が上下非対称の形状であり、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとを有する曲管、図１６（ｆ）に示すような曲がり部１０ａ、ストレート部１０ｂおよびテーパー部１０ｃをそれぞれ複数有する異径管等を例示することができる。
【００８５】
（第２実施態様の変化態様）
第２実施態様の変化態様を以下に説明する。
【００８６】
（第１曲げ工程）
図１１（ａ）〜（ｄ）は、本変化態様の第１曲げ工程の例を示す工程図である。図１１（ｂ）、（ｄ）は正面図であり、図１１（ａ）は図１１（ｂ）の上面図であり、図１１（ｃ）は図１１（ｄ）の上面図である。
【００８７】
第１曲げ工程では、図１１（ａ）、（ｂ）に示すような金属板１ａを準備する。
【００８８】
次に、図１１（ｃ）、（ｄ）に示すように、長手方向に曲率αで曲がる曲中間品１ｂをプレス成形する。
【００８９】
（Ｕ工程）
図１２（ｅ）〜（ｈ）は、本変化態様のＵ工程の例を示す工程図である。図１２（ｆ）は正面図であり、図１２（ｅ）は図１２（ｆ）の上面図であり、図１２（ｇ）は図１２（ｆ）の破線部ｘ−ｘにおける断面図であり、図１２（ｈ）は図１２（ｆ）の破線部ｙ−ｙにおける断面図である。
【００９０】
Ｕ工程では、曲中間品１ｂを略Ｕ字形断面にプレス成形することで、図１２（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に示すように、底部３が曲率αで長手方向に湾曲して形成され、周方向の断面おいては略Ｕ字形断面に形成された、第１曲Ｕ断面中間品１ｃが得られる。
【００９１】
（第２曲げ工程）
図１３（ｉ）〜（ｌ）は、本変化態様の第２曲げ工程の例を示す工程図である。図１３（ｊ）は正面図であり、図１３（ｉ）は図１３（ｊ）の上面図であり、図１３（ｋ）は図１３（ｊ）の破線部ｘ−ｘにおける断面図左側面図であり、図１３（ｌ）は図１３（ｊ）の破線部ｙ−ｙにおける断面図である。
【００９２】
第２曲げ工程では、曲Ｕ断面中間品１ｃを長手方向に曲げ加工する。第２曲げ工程で曲げ加工する方向は、第１曲Ｕ断面中間品１ｃの底部３が長手方向に曲がる向きと同じ方向である。これにより、図１３（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）に示すように、底部６が曲率βで長手方向に湾曲して形成され、周方向の断面おいては略Ｕ字形断面に形成された、第２曲Ｕ断面中間品１ｅが得られる。
【００９３】
（Ｏ工程）
図１４（ｍ）〜（ｏ）は、本変化態様のＯ工程の例を示す工程図である。図１４（ｎ）は図１４（ｍ）の左側面図であり、図１４（ｏ）は図１４（ｍ）の右側面図である。
【００９４】
Ｏ工程では、管状成形品１ｄを成形する。突合せ部４および突合せ部４の反対側に位置する底部５が軸方向に曲率βで湾曲して形成されている。
【００９５】
第２実施態様の変化態様においても、金属板をＵ字形断面に成形する前に長手方向の曲げ加工を行うことにより、Ｕ字形断面の底部に生じる長手方向の変形を小さくすることで、成形不良の発生を抑制することが可能である。したがって、成形不良のない管状成形品を得ることができる。
【００９６】
また、第２実施態様の変化態様においても、第１曲げ工程と第２曲げ工程とで、長手方向の曲げ加工を分散して行うことにより、Ｕ字形断面の底部と、曲り部の長手方向に沿った端部とに生じる長手方向の変形を適切に調節することができる。したがって、成形不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００９７】
このように第２実施態様の変化態様においても、成形可能範囲をさらに拡大させることができる。そのため、例えば曲率半径が小さい曲がり部を有する管状成形品やテーパー部を有する管状成形品も、シワや割れの発生を抑制して、安定して成形可能である。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。【００９９】
＜管状成形品の作製＞
［実施例１］
図１６（ａ）に示すような曲率αを有する曲がり丸管１ｄを作製した。曲がり丸管１ｄの曲がり部１０ａの内周側の表面における長手方向の曲率αは０．０００４６５（１／ｍｍ）（曲率半径は２１５ｍｍ）、曲がり部１０ａの曲げ角度は４０°、曲がり丸管の外径は６５ｍｍ、ストレート部１０ｂの長さはそれぞれ１５０ｍｍとした。曲がり部の曲げ角度とは、管状成形品の片方のストレート部の軸線を延長した線（図１６（ａ）の破線）と、もう一方のストレート部の軸線を延長した線（図１６（ａ）の破線）とがなす角度のうち、小さい方の角度をいう。【０１００】
金属板には、図８に示すような両端の幅よりも曲げ中心の幅が広い形状を有し、ＴＳ：３９０ＭＰａ、板厚２．６ｍｍの熱間圧延鋼板を用いた。【０１０１】
図１（ａ），（ｂ）に示すような金型を用いて、図１〜３に示す第１曲げ工程、Ｕ工程およびＯ工程を順に行った。【０１０２】
曲がり部に割れやシワが発生することなく成形を行うことが可能であった。また、Ｏ工程では、突合せ部が良好な状態であり、レーザアークハイブリッド溶接により接合可能であった。【０１０３】
［比較例１］
Ｕ字形断面への成形および長手方向の曲げ加工を同時に行ったこと以外は、実施例１と同様の曲がり丸管を作製した。【０１０４】
得られた曲がり丸管では、Ｕ字形断面の底部にシワが発生し、成形不可であった。【０１０５】
［実施例２］
実施例１と同様の曲がり丸管を作製した。【０１０６】
金属板には、図８に示すような両端の幅よりも曲げ中心の幅が広い形状を有し、ＴＳ：３９０ＭＰａ、板厚２．６ｍｍの熱間圧延鋼板を用いた。【０１０７】
図４（ａ），（ｂ）に示すような金型を用いて、図４〜７に示す第１曲げ工程、Ｕ工程、第２曲げ工程およびＯ工程を順に行った。【０１０８】
曲がり部に割れやシワが発生することなく成形を行うことが可能であった。また、Ｏ工程では、突合せ部が良好な状態であり、レーザアークハイブリッド溶接により接合可能であった。【０１０９】
［実施例３］
図１６（ｂ）に示すような曲率βを有する曲がり丸管１ｄを作製した。曲がり丸管１ｄの曲がり部１０ａの内周側の表面における長手方向の曲率βは０．０１（１／ｍｍ）（曲率半径は１００ｍｍ）、曲がり部１０ａの曲げ角度は４０°、曲がり丸管の外径は６５ｍｍ、ストレート部１０ｂの長さはそれぞれ１５０ｍｍとした。【０１１０】
金属板には、図８に示すような両端の幅よりも曲げ中心の幅が広い形状を有し、ＴＳ：３９０ＭＰａ、板厚２．６ｍｍの熱間圧延鋼板を用いた。【０１１１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すような金型を用いて、図４〜７に示す第１曲げ工程、Ｕ工程、第２曲げ工程およびＯ工程を順に行った。【０１１２】
曲がり部に割れやシワが発生することなく成形を行うことが可能であった。また、Ｏ工程では、突合せ部が良好な状態であり、レーザアークハイブリッド溶接により接合可能であった。【０１１３】
［比較例２］
Ｕ字形断面への成形および長手方向の曲げ加工を同時に行ったこと以外は、実施例３と同様の曲がり丸管を作製した。【０１１４】
得られた曲がり丸管では、Ｕ字形断面の底部にシワが発生し、成形不可であった。【０１１５】
［実施例４］
図１６（ｃ）に示すようなラッパ状の異径管１ｄを作製した。異径管１ｄの曲がり部１０ａの内周側の表面における長手方向の曲率βは０．００２５（１／ｍｍ）（曲率半径は４００ｍｍ）、曲がり部１０ａの曲げ角度は１０°、ストレート部１０ｂの外径は４０ｍｍ、ストレート部１０ｂの長さは１５０ｍｍとした。【０１１６】
金属板には、ＴＳ：２７０ＭＰａ、板厚１．２ｍｍの冷間圧延鋼板を用いた。【０１１７】
図１１〜１４に示すような工程により、第１曲げ工程、Ｕ工程、第２曲げ工程およびＯ工程を順に行った。【０１１８】
曲がり部に割れやシワが発生することなく成形を行うことが可能であった。また、Ｏ工程では、突合せ部が良好な状態であり、レーザアークハイブリッド溶接により接合可能であった。【０１１９】
［比較例３］
Ｕ字形断面への成形および長手方向の曲げ加工を同時に行ったこと以外は、実施例４と同様のラッパ状の異径管を作製した。【０１２０】
得られたラッパ状の異径管では、Ｕ字形断面の底部にシワが発生し、成形不可であった。【０１２１】
＜評価＞
このようにして得られた実施例１〜４及び比較例１〜３の管状成形品のそれぞれについて、成形途中における割れやシワの発生を調査した。また、上記の管状成形品のそれぞれについて、成形完了時における溶接不良について調査した。これらの結果を以下に併記する。【０１２２】
成形途中における割れやシワの発生がある例（具体的には、比較例１、２、３）については、それ以降の成形が不可能となるため、Ｏ工程は行っていない。このため、成形途中における割れやシワの発生がある例では「溶接不良」が発生するかどうか判断できなかった。【０１２３】
【表１】
2019189873.tif 000003
【０１２４】
表１によれば、本願発明の技術的思想の範囲に含まれる実施例１〜４については、いずれも、成形中の割れ及びシワ並びに溶接不良の全ての項目で「無し」との良好な結果が出ていることが判る。これに対し、本願発明の技術的思想の範囲外である比較例１〜３については、いずれも、少なくともいずれかの項目において不所望な結果が出ていることが判る。【０１２５】
（成形可能範囲の評価）
金属板の材料及び板厚による湾曲円筒管及び湾曲円すい管の成形可能範囲を評価した。図１８に評価した湾曲円筒管の正面図及び右端部における湾曲円筒管の軸方向に垂直方向の断面図を示す。図１９に評価した湾曲円すい管の正面図、並びに湾曲円すい管の軸方向に垂直方向の右端部及び左端部における断面図を示す。【０１２６】
湾曲円筒管は、円筒部外径Ｄと湾曲部の軸線における曲率半径ρ、曲げ角度φの３つのパラメータで規定した。湾曲円すい管は、湾曲円筒管の３つのパラメータに、円すい部の開き角度θを加えた４つのパラメータで規定した。【０１２７】
成形可能範囲を評価には、有限要素法（ＦＥＭ）を用いた。ＦＥＭには動的陽解法の汎用コードＰＡＭ−ＳＴＡＭＰを用いた。工具は剛体とした。ブランクはシェル要素を用いてモデル化し、材料特性は引張試験で得た応力−ひずみ線図をＳｗｉｆｔ式で近似した。工具と板との間は，摩擦係数が０．１５のクーロン摩擦とした。異径円管については、メッシュの設定には、始めに長手方向に７５分割（約４ｍｍ）、周方向に２６分割（約４．６ｍｍ）して、大きく変形する部位の要素が自動的に再分割（４等分）される設定（Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ機能）を用いた。湾曲円筒管と湾曲円すい管については、長手方向に８８分割（約５ｍｍ）、周方向に５６分割（約４ｍｍ）した。積分点は板厚方向に５点とした。【０１２８】
金属板の板厚が２．６ｍｍの場合の湾曲円筒管及び湾曲円すい管の成形可能範囲を図２０に示す。金属板の板厚が２．０ｍｍの場合の湾曲円筒管及び湾曲円すい管の成形可能範囲を図２１に示す。湾曲円筒管及び湾曲円すい管の幾何形状パラメータで成形性に強く影響するのは円筒部外径Ｄ／曲率半径ρの１つなのでこれを縦軸にとり、曲率α／βの比率との関係を評価した。図２０及び２１で成形可能範囲を評価した材料特性を、表２に示す。材料の引張試験は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１「金属材料引張試験方法」により、５号試験片を用いて行った。【０１２９】
【表２】
2019189873.tif 000004
【０１３０】
図２１では、金属板Ａの板厚が薄いため座屈が発生しやく、金属板Ａの成形可能範囲は、金属板Ｃと比較して、座屈限界がＤ／ρの小さい側に移動した。また、金属板Ａは金属板Ｃよりも延性に優れるため、破断限界はＤ／ρの大きい側に移動した。【０１３１】
すなわち、図２０及び２１から、金属板の厚みが大きい金属板Ｃの方が、○（欠陥無し）と△（しわ有り）との境界が，図の上側に移動し、座屈しわ限界が向上することが分かる。また、材料の延性が良いほど、○（欠陥無し）と×（割れ有り）との境界が、図の上側に移動し、破断限界が向上することが分かる。【０１３２】
図２０及び２１から、しわ及び割れを発生させずに湾曲円筒管及び湾曲円すい管を成形するには、α／β＝０．５〜０．８が好ましいことが分かった。
【符号の説明】
【０１３３】
１００  第１金型
２００  第２金型
３００  第３金型
１ａ  …  金属板
１ｂ  …  曲中間品
１ｂ１  曲中間品の曲がり部
１ｃ  …  第１曲Ｕ断面中間品
１ｃ１  第１曲Ｕ断面中間品または管状成形品の長手方向に垂直方向の縁部
１ｅ１  第２曲Ｕ断面中間品または管状成形品の長手方向に垂直方向の縁部
１ｄ  …  管状成形品
１ｅ  …  第２曲Ｕ断面中間品
３、５、６  …  底部
４  …  突合せ部
１０ａ  …  曲がり部
１０ｂ  …  ストレート部
１０ｃ  …  テーパー部
１１、２１、３１  …  ダイ
１２、２２、３２  …  ポンチ
１１ａ、２１ａ、３１ａ  …  ダイの凹部の底部
１２ａ、２２ａ、３２ａ  …  ポンチの底部
１１ｂ  …  ダイの上面
１１ｄ  …  支持部
１１ｅ、２１ｅ  …  ダイの縦壁部
１１ｆ、２１ｆ  …  ダイの下部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月26日(2020.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
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【国際調査報告】
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