JPS63224174A - 高強度構造物の曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、鋼管や型鋼などを用いた高強度構造物の曲
げ加工方法に関する。

（従来の技術） 従来５ＴＫＲ材等の低グレード素管や低グレード型鋼を
熱間で曲げ加工して高強度構造物を得る方法として、一
般に高周波加熱を利用した曲げ加工法が採用されている
。

また鋼材を曲げ加工する場合、高温に加熱するほど鋼材
の塑性変形抵抗が小さくなって曲げ加工が容易となるほ
かに、温度が高くなるのに比例して鋼材の結晶粒粗大化
傾向も太き（なるため１曲げ加工後冷却した場合１曲げ
加工部分の靭性が損なわれて高強度構造物が得られなく
なる。

このため、塑性加工性及び高靭性を両立させながら曲げ
加工を行うためには加熱温度の制御が不可欠である。

一方鋼材は二相温度域において低歪速度（＜１０−”／
ｓ）で変形させると、オーステナイト一相温度域や、フ
ェライト一相温度域で変形させる場合に比べて変形抵抗
が第４図に示すように小さく、比較的低温でも曲げ加工
が容易に行なえるが、この場合も加熱温度を精度よく制
御することが重要となる。

（−明が解決しようとする問題点） しかし従来ワークの加熱に利用されている高周波加熱方
法は、高速加熱が可能な反面温度制御が難しいことから
、ワークをＡ、変態点以上に加熱してワークの曲げ加工
を行っており、このため、加熱部分の結晶粒子が粗大化
して靭性が低下すると共に２曲げ加工後空冷または５℃
／秒程度の冷却速度で冷却しているため９合金元素や０
％の低い低グレード素管や型鋼を用いた場合、加工部分
が焼入れされず、その結果高強度の構造物が得られない
などの不具合があった。

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明は上
記従来の不具合を改善する目的でなされたもので、加圧
手段により移動されるワークの曲げ加工部を、電流及び
周波数の制御された高周波加熱コイルによりＡ１変態点
直上のオーステナイト＋フェライトニ相温度域にまで精
度よく加熱した後曲げモーメントを加熱部に作用させて
ワークを所定の形状に曲げ加工すると共に１曲げ加工後
ワークの曲げ加工部を高岡、波加熱コイルでＡコ変態点
直上のオーステナイト一相温度域にまで再加熱した後加
熱部に冷却水を噴出して高圧スプレー焼入れを行うこと
により、低グレード素管や型鋼などから１曲げ加工を施
した高強度構造物が容易に得られるようにしたものであ
る。

（実施例） この発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図はり−ク１を曲加工して高強度構造物を得るため
の曲げ加工装置を示すもので、ワーク１としてはＣ：　
＜０．２Ｌ　Ｓｔ　：　　＋　Ｍｎｔ　　＋　　Ｐ　：
＜０．０４．　　Ｓ　：　＜０．０４よりなるＳ　Ｔ　
Ｋ　Ｒ４１材等の未処理低グレード素管を用いている。

上記曲げ加工装置は、ワーク１を矢印ａ方向へ押圧する
加圧装置２を有しており、加圧装置２の前方には、ワー
クｌが浮き上るのを阻止する押えローラ３と、ワークｌ
を曲げ加、工する際ワークｌを拘束する一対のガイドロ
ーラ４が設置されている。

またガイドローラ４の前方には、支軸５により基端側か
枢支されて、この支軸５を中心に先−側が矢印す方向へ
回動自在なアーム６が設けられていて、このアーム６の
先端側にワークｌの先端が溶接などの手段で固着されて
いると共に、ガイドローラ４とアーム６の間には曲げ加
工用の高周波焼入れコイル７と焼入れ用の高周波焼入れ
コイル８がワークｌの送り方向に前後して設置されてお
り、これら高周波加熱コイル７．８の後方には、ワーク
ｌの加熱帯幅を狭（制限してワーク１の座屈を防止する
冷却ノズル９と、焼入れを行う冷却ノズルｌＯがそれぞ
れ設置されていて、これら冷却ノズル９，１０より高圧
の冷却水がワークｌに向けて噴出されるようになりでい
る。

一方、上記高周波加熱コイル９．１０の近傍には、これ
ら高周波加熱コイル７．８により帯状に加熱されるワー
ク加熱部１ａ＋　１ｂの温度を検出・する温度検出器１
１．１２が設置されていて、これら温度検出器１１．１
２より検出された加熱部１ａ＋１ｂの温度は、マイクロ
コンビエータよりなる温度制御装置１３へ人力されるよ
うになっており（第２図参照）、この温度制御装置１３
により、高周波加熱コイル７．８へ電力を供給する高周
波電源装置１４が制御されて、高周波加熱コイル７゜８
に流れろ電流や周波数が調整されるようになっている。

次にワーク１の曲げ加工方法について説明すると、ワー
クｌとしては肉厚１２龍の低グレード素管を用い、これ
を曲げ加工装置へ第１図に示すようにセットして、高周
波加熱コイル７により曲げ加工を行う部分の加熱を開始
するもので。

これを第３図に示すフローチャートで説明すると、まず
ステップ■で温度側ｊＢ装置１３に加熱温度の上限と下
限を設定し、ステップ■へ進んで曲げ加工を開始する。

曲げ加工はまず高周波加熱コイル７でワークｌの曲げ加
工部分を第４図に示すＡ１変態直上のオーステナイト中
フェライト組織の二相温度域にまで、高周波加熱コイル
７の発熱温度を制御して精度よく加熱することから行な
われる。

高周波加熱コイル７の発生電力Ｐは。

Ｐ−４＊”ａ　　ｐｒ−ｒ７ｐ　　ｎ”ｌ”Ｘ１０−＠
（Ｗ／ｍ）で表わすことができる。

ここでａはコイルの直径、μは比透磁率、ｆは周波数、
ρは抵抗率、ｎは１ｍ当りのコイルの巻数、■はコイル
に流れる電流を示す。また高周波加熱コイル７で発生さ
れる電流及び熱は電力Ｐに比例することから、高周波コ
イル７に流す電流や周波数を温度制御装置１３により制
御することによって、ワーク１の加熱部１ａを目標とす
るＡＩ　’ＲＢ点直上の二相温度域に精度よく加熱する
ことができる。

つぎにその制御を説明すると、高周波加熱コイル７によ
りワークｌの加熱部１ａの加熱を開始したら、第３図に
示すフローのステップ■へ進んで、加熱部１ａの温度を
温度検出器１１で検出してステップ■へ進む、ステップ
■では加熱部１ａの温度が予め設定された温度（ＡＩ変
態点直上の二相温度域）にあるかを判定する。

このときワークｌは加圧装置２により一定の速度で矢印
ａ方向へ押圧されており、加熱部１ａの温度が設定温度
にない場合はさらに加熱する必要があるので、ステップ
■へ進んでワークｌを停止した後ステップ■へ進んで高
周波加熱コイル７の発生電流及び周波数を温度制御装置
１３により制御する。

その後ステップ■へ進んで加工を終了したかを判定する
が、加工はまだ終了していないので。

ステップ■よりステップ■へ戻って再び加熱部１ａの温
度を検出し、加熱部１ａが設定温度に達するまで上記ス
テップ■からステップ■のフローを繰返す。

そして加熱部１ａが設定温度に達したらステップ■より
ステップ■へ進んで加圧装置２によるワークｌの押出し
を再開する。

一方ワークｌの押出しとともにワークｌの先端が固着さ
れたアーム６が支軸５を中心に矢印す方向へ回動し、こ
れにより加熱部１ａに曲げモーメントが作用して、この
曲げモーメントにより加熱部１ａの曲げ加工が行なわれ
る。

また高周波加熱コイル７後りの冷却ノズル９からは冷却
水が噴出されて、高周波加熱コイル７により加熱される
加熱部１ａを狭い帯状に制限することにより２曲げ加工
中加熱部１ａが座屈するのを防止すると共に、ワークｌ
の加熱部１ａの温度がＡ１変態点直上のオーステナイト
中フェライト組織の二相温度域に加熱されているため。

加熱部１ａの塑性変形抵抗が小さく、これによって加熱
部１ａを容易に所定形状に曲げ加工できるようになる。

一方面げ加工の完了したワークｌの曲げ加工部は、ワー
クｌの送りと共に焼入れ加工用高周波加熱コイル８に達
して１曲げ加工部が再び高周波加熱コイル８により第４
図に示すＡ、変態点直上のオーステナイト一相温度域に
まで再加熱される。

加熱部１ｂの温度は温度検出器１２により検出され、こ
の検出温度をもとに温度制御装置１３により高周波加熱
コイル８の電流及び周波数が制御され、加熱部１ｂが精
度よく設定温度に加熱されると共に、加熱部１ｂの温度
が設定温度に達すると冷却ノズル１０より高圧の冷却水
が加熱部１ｂに向けて噴出され、加熱部１ｂが１００℃
／秒の冷却速度で冷却されて１曲げ加工部の高圧スプレ
ー”焼入れが行なわれる。

この焼入れ処理によってワークｌの曲げ加工部分の硬度
は、第５図の曲線イに示すように飛躍的に向上するよう
になる。

ちなみに第５図中曲線口は、ワークｌを７９０℃（ＡＩ
変態点〜Ａ３変態点）に加熱した後高圧スプレー焼入れ
を行った場合１曲線ハは、Ａ、変態点直上にまで加熱し
た後従来の水中浸漬により焼入れを行った場合の硬度を
示すもので、これらに比べて表面層の硬度が格段に向上
していることが明らかである。

（発明の効果） この発明は以上詳述したように、高周波加熱コイルの電
流及び周波数を制御して、ワークの曲げ加工部分をＡ、
変態点直上のオーステナイト＋フェライトニ相温度域に
まで精度よく加熱して、ワークの曲げ加工を行った後、
再び高周波加熱コイルでＡ３変態点直上のオーステナイ
ト一相温度域にまで再加熱して、高圧スプレー焼入れに
より曲げ加工部を焼入れ処理したことから、低グレード
の鋼管や型鋼などから曲げ加工を施した高強度構造物が
容易に得られるようになる。

また比較的低温で変形抵抗の小さいＡ１変態点直上に加
熱して曲げ加工を行うことから、小さな曲げ応力でワー
クを所望形状に容易に加工できるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は曲げ加工装
置の構成図、第２図は同要部の拡大図、第３図は作用を
示すフローチャート、第４図は加熱温度と変態点の関係
を示す線図、第５図は得られた高強度構造物の硬度を示
す線図である。 １・・・ワーク＋　　　１ａ＋　ｌｂ・・・加熱部。 ７．８・・・高周波加熱コイル。 特許出願人　株式会社小松製作所 代理人　（弁理士）松　澤　　統 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加圧手段により移動されるワーク１の曲げ加工部を、電
   流及び周波数の制御された高周波加熱コイル７によりＡ
   ＿１変態点直上のオーステナイト＋フェライト二相温度
   域にまで精度よく加熱した後曲げモーメントを加熱部１
   ａに作用させてワーク１を所定の形状に曲げ加工すると
   共に、曲げ加工後ワーク１の曲げ加工部を高周波加熱コ
   イル８でＡ＿３変態点直上のオーステナイト一相温度域
   にまで再加熱した後、加熱部１ｂに冷却水を噴出して高
   圧スプレー焼入れを行うことを特長とする高強度構造物
   の曲げ加工方法。