ステンレス・チューブの曲げ加工：完璧な結果を得るための主な考慮事項

ステンレス鋼チューブの曲げ加工の効果的な方法

適切な曲げ方法を選択することで、精度を確保し、欠陥を防ぎ、チューブの強度を維持することができます。精度のニーズや材料の特性により、さまざまな用途に適した技術があります。

ロータリー・ドロー・ベンディング

ロータリー・ドロー曲げは、チューブを回転するベンド・ダイにクランプし、素材を一定の半径に引き寄せる精密な方法です。チューブはベンドダイとプレッシャーダイの間にしっかりと保持され、マンドレルが内部でサポートします。曲げダイスが回転すると、全工程を厳密に制御しながらチューブを曲げ半径の周囲に引き寄せます。

回転絞り曲げの利点

• 高い精度と再現性。
• 複雑な形状や複数の曲げに効果的。
• 航空宇宙、自動車、医療用途に適している。

制限と考慮事項

• 精密な工具とセットアップが必要。
• 大きな半径のベンドには不向きだ。
• 十分にコントロールしなければ、菲薄化の原因となる。

マンドレル曲げ

マンドレルとは、曲げ加工中にチューブに挿入され、潰れ、過度な扁平、シワを防止するための内部サポートです。薄肉のステンレス鋼チューブを曲げたり、半径の狭い曲げを作ったりする際には、マンドレルが不可欠です。マンドレルは、圧縮力が加わると壁が座屈するような重要な箇所でチューブを支えます。

変形やシワを防ぐには？

• 適切なマンドレル・タイプ（ボール、プラグ、セグメント）を使用する。
• 摩擦を減らすために適切な潤滑剤を塗布する。
• 肉厚を維持するために正しい位置決めを行うこと。

ロール曲げ

ロール曲げ は、特定の配置に配置された3つ以上のローラーを使用して、チューブを徐々に湾曲した形状に成形する。チューブはこれらのローラーの間を通過し、少なくとも1つのローラーは曲げ半径を調節できる。チューブは、複数回にわたってローラーの位置を徐々に変えることにより、所望の曲線に成形される。

どのような場合にロールベンドを選ぶべきか？

• 手すりなどの構造用途に最適です。 フレーム.
• 肉厚のチューブに効果的。
• 他の方法に比べ、材料にストレスがかかるリスクが少ない。

圧縮曲げ

圧縮曲げ加工には、固定された曲げダイスとカウンターブロックが使用されます。チューブはこれらの部品の間に置かれ、カウンターブロックが前進すると、チューブが曲げダイスに押し付けられて圧縮され、ダイスの形状に沿うように強制されます。これにより、曲げ部の内側は圧縮され、外側は引き伸ばされます。

他の手法と比較した利点と欠点

• 利点:迅速なセットアップ、低コスト、最小限の工具。
• 欠点:精度が低く、平坦化のリスクが高い。

誘導曲げ

高周波誘導加熱は、力を加える前に曲げ箇所でチューブを柔らかくします。加熱された部分が曲げダイスを通過する際、目的の半径の周囲でより容易に成形されるため、力が少なくて済みます。

厚肉ステンレス鋼管の利点

• 材料の応力と亀裂を低減する。
• 大径・厚肉チューブに最適。
• パイプラインや構造部品のような頑丈な用途に適している。

ステンレス鋼管を曲げる前に考慮すべきこと

材料の厚み、曲げ半径、スプリングバックなどの要素が最終結果に影響します。

素材の厚さ

肉厚チューブ（一般に肉厚/直径比が0.05を超える）は、一般に、より確実に、より少ない複雑さで曲げられる。追加の材料は、曲げ加工中に構造的な支えを提供し、崩壊や過度の扁平のリスクを低減する。

薄肉チューブ（肉厚/直径比が0.05未満）には、より重大な課題がある。内側半径にしわが寄ったり、曲げ時に扁平や潰れが生じやすくなる。

曲げ半径と公差を理解する

最小曲げ半径は、許容できない変形や破損を伴 わない、チューブの最もきつい曲げを示す。ステンレス鋼チューブの場合、これは通常、 チューブの外径(OD)の倍数で表される。

最小曲げ半径を超えてステンレス鋼チューブを曲 げようとすると、いくつかの問題が生じる：

• ベンド外側の過度の減肉
• 過度の伸張による素材の亀裂
• 半径内側にひどいシワ
• チューブ断面の崩壊または扁平化
• スプリングバックの増大と予測不可能な最終ジオメトリー

一般に、ステンレス鋼チューブの最小曲げ半径は、以下の範囲にある：

• 適切な工具とマンドレルによる厚肉管の1Dから2Dへの加工
• 中肉管の2Dから3Dへ
• 薄肉チューブ用の3Dから5D

ワークハードニングとスプリングバック

加工硬化(ひずみ硬化とも呼ばれる)は、 ステンレス鋼が塑性変形することで発生し、 強度と硬度が上昇する一方で延性が低下する。

曲げ加工中、半径の外側の材料は伸び、半径 の内側の材料は圧縮される。この変形によりステンレス鋼は加工され、曲げ加工中徐々に硬化する。

加工硬化が曲げ加工に及ぼす影響には次のようなものがある：

• 曲げが進むにつれて、より大きな力が必要になる。
• 曲げ戻し後のスプリングバックがより優れている。
• 同じ領域での後続曲げの成形性の低下
• 材料の新しい延性低下限界を超えて曲げを続けると、亀裂が入る危険性が高くなる。

ステンレス鋼チューブのスプリングバックを最小限に抑える方法

スプリングバック (曲げ加工後、元の形状に部分 的に戻ること) は、ステンレス鋼管に とって重要な課題である。この挙動を制御するのに役立つ技法 がいくつかある：

オーバーベンディングは、意図的に目標角度を超えて曲げることで、スプリングバックを補正します。材料、直径、半径によって異なりますが、通常、過曲げの量は2°から8°の範囲です。

多段階曲げでは、1回の操作ではなく、いくつかの段階を踏んで曲げ加工を行います。この方法は、全体のスプリングバックを減らし、中間測定と調整の機会を提供することができます。

わずかな加熱や振動などの応力緩和法は、スプリングバックの原因となる内部応力を軽減するのに役立つ。ステンレス鋼の場合、特定の温度に加熱することで、耐食性に影響を与えることなくスプリングバックを低減することができる。

ステンレス鋼管曲げ半径表