研究開発された技術紹介

自動車産業の更なる軽量化・低コスト化要請に応えるために、高張力鋼板・アルミニウム合金等の難加工材を溶接管に成形する製造技術を開発する。金属の溶接管を製造する方法としては2次元的に成形するプレス成形が理想的であるが、成形上様々な問題のあるロール成形法に比べて著しく生産性が低いため一般的には採用されていない。そこで、生産性に優れた理想的な成形が可能な回転式連続プレス加工法を開発して自動車産業の要請に応える

生産性に優れ、理想的な成形が可能な回転式連続プレス加工法を開発する。巨大な成形ロールと同等の孔型を持つ金型を多数連結し周回移動させることで、連続プレス成型を可能とする
・プレス成形と同等の低歪鋼管生産→成形歪をt/Dの1.5倍以下に、t/D＝1%鋼管を安定成形
・ロール成形と同等の高生産性→ライン測度60m/分での造管
・金型の長寿命化→SKD11材(685円/㎏)をSCM材(172円/㎏)に置き換え、従来と同等の寿命
(新技術)
＜巨大直径の成形ロールを使用する＞
特徴
・被成形材が成形ロールに巻きつく現象が大きく緩和され、プレス加工のような断面内の二次元変形に近づく
・被成形材と成形ロールの接触面積が増え、接触応力が下がり、さらに周速差が小さくなるため、焼き付きが発生せず、また成形ロールの寿命が大幅に伸びる
・ロール成形の様に連続生産が可能であるため、生産性が良く、製品長の制約もない。

・装置の具現化
-FEM解析で、ロール半径を製品外径の約50倍(R5,000mm)まで大きくしたところでピーク線圧はほぼ一定となることが判明
-これにより、ピーク線圧とトータル荷重のバランスを考慮し、試作試験で採用する工具半径はR2,000mmが最適と判断。金型の材質には安価なSCM材を採用。ライン速度範囲を0.5～60m/分とした
・金型の連結
-金型連結部の間隙・段差が、製品表面上の凸凹に及ぼす影響を弾塑性FEMにより解析し、プレス成形試験で検証
-金型の形状と剛性を管理することで、良好な管外面品質を確保
-官能検査も良好。隣接金型間の相対的な凸凹嵌合を適用し、美麗な外表面を得た
・成形機能の向上
-試作した低歪鋼管製造試験機に対しFEM解析を行い、高延性のステンレス鋼管(成形歪がt/Dの1.5倍以下)が製造可能なことを確認
-回転式連続プレス加工法は従来のロール成形法と比較し、エッジ部の安定性が大幅に向上

・特許：「成形装置とそのシュー及び成形方法」(特許5057467)、「成形方法と成形装置」pcT/Jp2011/054176(WO2012/060116A)
・雑誌：「NAKATA developed a revolutionary pipe forming method」（ITAN、H23.9月号）

溶接管は自動車をはじめとする幅広い分野で部品の素材として利用されている。
開発した回転式連続プレス加工法により製造された溶接管は低ひずみであるため、高強度薄肉鋼管管や二次加工性に優れた鋼管といった川下の要求に応えることができる。
また、当加工法は難加工材であっても無潤滑成形が可能で、例えばアルミやチタン、マグネシウムといった従来造管プロセスでは困難であった金属管製造シーンでの利活用が可能である。

・H23年度に実用化に成功
・H27年度に事業化達成(国内、国外から2件受注)
・無償サンプル(試作機によって造管した溶接管)あり。試作機を使用した造管試験も可能

溶接管製造に回転式連続プレス加工法を適用することで、前記溶接管を素材として使用する部品等の低コスト化、高機能化、小型化が可能となる。
・低コスト化→部品の薄肉化が実現され、製造コスト抑制につながる
・高機能化→成形歪が従来比50%以下となり、複雑な二次加工が可能となる
・小型化→従来部品を、軽量・難加工材であるアルミニウム合金等に置き換えることで、部品重量を50%以上削減できる

性能評価、補完研究を継続している中、多数のメーカーから引き合いを受けている。
・複数の川下企業との共同により、試作機による溶接管試作試験と性能評価を実施中
・試作機の構造の見直し(高強度化、低コスト化)、部品形状の検討、性能評価等の課題に対し、研究を継続中
・鋼管メーカー、部品メーカーから多数の引き合いを受け、現在詳細仕様を打合せ中