アルミニウムのチューブとパイプは、さまざまな業界で重要な役割を果たします。特定の流体の流れを促進したり、構造要素として機能します。さまざまな曲面や角度のチューブ プロファイルを得るには、回転曲げ、ローリング曲げ、マンドレル曲げなどの曲げ方法が使用されます。
アルミニウム合金の成形性と軽量性により、チューブを曲げても物理的な損傷や特性の劣化はありません。この記事では、アルミニウム チューブの曲げに関するメカニズム、方法、合金のグレード、計算について説明します。
曲げ加工に適したアルミニウム合金はどれですか? 適切な材料を選択してください
曲げ加工アルミ合金
アルミ管曲げによる部品や製品が必要な場合、特に曲げ曲率や半径が大きい場合には、適切なタイプの合金を選択する必要があります。その理由は、曲げ品質はワーク材料の延性、伸び、熱処理状態に大きく依存するからです。
チューブ曲げ加工に使用できる一般的なアルミニウムのグレードは次のとおりです。
合金3003
このアルミニウム グレードには、主合金成分としてマンガン (1 ～ 1.5%) が含まれており、銅、シリコン、鉄も少量含まれています。アルミニウム 3003 は、適度な機械的強度、優れた成形性、耐腐食性を備えています。3003 合金チューブは、屋根材、建築部品、タンク、さらには一部の化学チューブ用途に曲げることができます。
合金6061
3003 よりも強度が高く、成形性も優れていますが、焼戻し熱処理によって延性を高めることができます。市場では、熱処理されたアルミニウム 6061 合金を直接見つけることができます。たとえば、6061 T4 は、チューブ曲げ作業用に市場で入手できる最高の焼戻し形状です。
アプリケーションは自動車、航空宇宙、建設、機械ハードウェア、海洋などで使用でき、3003 よりも高性能に適しています。
( 3003との詳細な比較については、以下の記事をご覧ください。3003 アルミニウム vs 6061構成や特性からアプリケーションの設定まですべて)
合金5052
このグレードは、3003 に比べて強度も優れています。成形性が高く、湿気の多い雰囲気でも腐食に強いです。チューブ曲げ用途としては、一般的な海洋機器、油圧チューブ、医療機器などがあります。
アルミニウム合金5083
アルミニウム合金 5083 の最も顕著な特徴は、過酷な環境や高強度の用途で優れた挙動を示すことです。海洋で高い強度と非常に優れた耐腐食性を維持します。さらに、機械的強度と成形性のバランスが取れています。
アルミニウム 5083 製のチューブ曲げチューブは、造船、圧力容器、自動車、産業機器で人気があります。
チューブ曲げに適したアルミニウム合金を選択するにはどうすればよいでしょうか?
最初に合金を選択してチューブを製造してから曲げる場合でも、直接アルミニウム チューブを選択する場合でも、適切なオプションを見つけるにはいくつかの考慮事項があります。
- 機械的強度、靭性、耐腐食性、成形性などのアプリケーション要件を特定します。
- ひび割れやその他の構造的弱化を防ぐために、必要な曲げ半径に応じてチューブ材料の厚さを考慮してください。
- 焼き戻しの状態も重要で、たとえば T4、T6 などです。
- 大量生産する場合は、市場での入手可能性とサプライチェーンの難しさも考慮してください。
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曲げ半径、曲率、K 係数を計算する方法は? チューブ曲げの公式
ひび割れ、強度低下、破損を防ぐには、チューブ径、許容半径、曲げ力、厚さなどの正確な設計と処理変数が必要です。アルミニウムチューブを曲げるための最適な変数を見つけるために、さまざまなチューブ曲げ式が使用されます。
まず、チューブ曲げ機構を表す概略図を通して基本的な用語を見てみましょう。
チューブ曲げ
曲げ弧: 曲げた後のチューブの曲がった部分
チューブの中心線: 円筒管の仮想中心線
曲げ半径： 中心線を基準としてチューブが曲げられる角度。
脚の長さ: チューブの直線部分は曲げ部分から伸びます。
外径（OD）: チューブの外側の幅の測定値。
内径 (ID): OD からの厚さを除いたチューブ内部表面全体の測定値。
| 式 | |
| ベンドの「D」 | CLR / OD |
| 内径 (ID) | 外径 – 2 × T |
| 内側半径 (IR) | CLR – (OD / 2) |
| 外側半径 (OR) | CLR + (OD / 2) |
| Kファクター | t / T |
| 壁係数 (WF) | WF = 外径 / 長さ |
| 曲げたチューブの長さ | CLR × 生年月日 × 0.01745 |
どこ;
CLR = 中心線半径
OD=外径
生年月日 = 曲がり具合（度）
T = 壁の厚さ
t = 内面から中立軸までの距離
さらに、 板金曲げ計算 重要なのは厚さと曲げ半径です。チューブ曲げには中空形状が含まれ、曲げ力を加える際にサポートが必要ですが、シート曲げでは固体シートの厚さに重点が置かれます。
機械工は金属管を曲げるのにどのような方法を使用するか
エンジニアや機械工がアルミ管の曲げ加工に用いる主な方法は、回転引き曲げ、圧縮曲げ、ロール曲げの3つです。 アルミニウムを曲げる方法 これら 3 つの方法を簡単に説明すると、
- ロータリードロー曲げ
チューブの回転引き曲げ
回転引き曲げでは複数のダイが使用され、マンドレルはサイズと曲げの複雑さに基づいて挿入されます。曲げダイにアルミニウム チューブを固定し、曲げ中にチューブをガイドするために圧力ダイで圧力を加えます。その結果、ワイパー ダイによって曲げ点のしわがなくなります。曲げダイが回転すると、チューブが目的の半径に正確に成形されます。
- 圧縮曲げ
チューブの圧縮曲げ
これはより簡単な方法であり、曲げ加工中にチューブ内にマンドレルを必要としません。曲げ加工を行うために 2 つのダイが連携して動作します。固定ダイがチューブを支え、圧縮ダイがチューブを固定ダイの本体に沿って接線方向に押します。
圧縮曲げは回転引き抜きほど正確ではありませんが、より大きな曲げ半径と厚いアルミ管を扱うことができます。
- ロールチューブ曲げ
チューブのロール曲げ
ロール チューブ曲げ法には、三角形の構成 (通常は垂直方向) の 3 つのローラーが含まれます。下部の 2 つのローラーは曲げ曲率をサポートして方向付け、上部のローラーの下向きの圧力により、チューブが通過するときにチューブが目的の半径に曲げられます。この方法は主に、半径と曲げ長さが大きいアルミニウム チューブの曲げに使用されます。
続きを読む： チューブとパイプの曲げ加工：方法、工具、用途の種類
アルミ角管曲げ加工
角管曲げ
角管の曲げは、通常の円筒管の曲げほど簡単ではありません。通常は、角管用に特別に設計された圧力管ベンダーを使用して行います。ベンダーには、管を保持し、曲げるために管の端に力が加えられる部分をサポートするダイが含まれています。
角管曲げ加工のもう 1 つの側面は、管を加熱して成形性を高め、曲げラインの端でひび割れや裂けが生じることなく曲げられるようにすることです。
曲げられたチューブが高応力用途向けでない場合、機械工は曲げ位置に内側から切り込みを入れることもあります。
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チューブ曲げとシート曲げの違い
板金とチューブの曲げは異なる製造方法です。 板金曲げ ダイとパンチのセットアップを使用して、ワークシートを複雑な部品に曲げます。エアベンディング、ボトムベンディング、ロータリーベンディング、コイニング、フォールディングなどの技術が適用されます。
チューブ曲げとシート曲げ
プレスブレーキマシンは主に、アルミ板を含む金属板の曲げに使用されます。これらは筐体やブラケットなどに変換できます。さらに、金属板の曲げは、チューブの曲げよりも用途が広く、用途が異なります。
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成形性とは何ですか? チューブの曲げにどのような影響を与えますか?
金属の成形性とは、材料の亀裂やネックを生じさせることなく、さまざまな形状に変換できる能力を指します。曲げ加工においては、成形性が高いということは、金属がより狭い曲げ半径とコンパクトな曲げ形状に対応できることを意味します。
|
材料 |
成形性 |
曲げ圧力 |
複雑な形状にも対応 |
|
アルミ |
ハイ |
ロー |
ハイ |
|
鋼鉄 |
穏健派 |
穏健派 |
穏健派 |
|
ステンレス鋼 |
ロー |
ハイ |
ロー |
|
銅 |
ハイ |
ロー |
ハイ |
|
鉄 |
ロー |
ハイ |
ロー |
アルミニウム合金は延性材料と考えられており、つまり成形性が高いため、欠陥があると曲げ加工中にチューブが塑性変形する可能性があります。したがって、どの程度曲げることができるかは、厚さとチューブの直径によって異なります。
チューブ曲げに使用されるその他の材料
アルミニウム以外にも、いくつかの金属管を希望の形状や曲率に曲げることができます。 ステンレス鋼管を曲げる銅管、青銅管、真鍮管など。
これらの金属管を曲げるには同じ方法と設定を使用できますが、処理パラメータと潤滑はそれぞれ異なります。
- ステンレス鋼
- 合金鋼
- 鉄
- 銅
- 真鍮
- ブロンズ
これらの金属管には明確な用途の好みがあります。ステンレス鋼管の曲げは構造用途に適していますが、小型の銅管や真鍮管は電子、電気、医療業界で幅広く使用されています。
アルミチューブの曲げ加工の産業用途
曲げられたアルミ管
アルミニウムの材料特性はさまざまな産業に有益であり、アルミニウムのチューブを曲げることで、自動車、建築、エネルギー、医療などのさまざまな構造や部品を作ることができます。
以下の表は、さまざまな分野で曲げ加工されたアルミ管を使用して製造される製品の部品の種類を示しています。
|
用途 |
詳細説明 |
例 |
|
照明システム |
放熱特性は高温に耐えます |
LED照明器具、ランプフレーム |
|
自動車産業 |
車両の重量が軽減され、燃費が向上します。 |
自転車のフレーム、バイクのフレーム、自動車の部品。 |
|
建築構造物 |
構造要素と装飾要素の両方に適しています |
標識、建物のファサード、手すり。 |
|
航空宇宙産業 |
高い強度対重量比により、 航空宇宙部品 |
航空機のコンポーネントとサポート構造。 |
|
船舶 |
海洋環境での耐腐食性のために選ばれました。 |
ボートの手すり、はしご、フレーム |
|
家具製造 |
軽量で美しいデザインを作成するのに適しています |
椅子、テーブル、手すり。 |
まとめ
アルミ管はさまざまな方法で曲げられ、さまざまな業界で重要な部品を製造します。用途は多岐にわたり、浴室の備品から航空宇宙部品まで多岐にわたります。適切な手順と配慮があれば、円筒形、四角形、その他のタイプの管を曲げることができます。さらに、アルミニウムの材料特性も曲げ品質に影響します。3003 のような延性が高く成形しやすい合金は曲げやすいです。
よくあるご質問
アルミチューブを曲げるにはどうすればいいですか？
アルミニウム チューブを曲げるには、回転引き抜き、圧力、圧延、圧縮、曲げなど、さまざまな技術を適用できます。通常、マンドレル (固体ロッドまたはセグメント化された接続) をアルミニウム チューブの内側に挿入し、適切な技術を使用して曲げます。
アルミ角管を曲げるにはどうすればいいですか？
角管用に設計されたダイを備えたチューブベンダーを使用すると、通常はチューブを保持して一定の圧力をかけることができます。多くの場合、エンジニアは曲げ操作中または曲げ操作の直前にチューブを加熱することを好みます。
チューブを曲げる場合の経験則は何ですか?
チューブを曲げる際の経験則は「最小曲げ半径は外径の7倍、最大でも直径のXNUMX倍とする
推奨される最小曲げ半径はどれくらいですか?
チューブの推奨最小曲げ半径は直径の 2 倍です。たとえば、直径 40 mm の場合は、半径 80 mm まで曲げることができます。