[发明专利]金属材料的弯曲加工方法、弯曲加工装置及弯曲加工设备列、以及使用它们做成的弯曲加工产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料的弯曲加工方法及其弯曲加工装置、以及弯曲加工设备列，更加详细地说是涉及一种即使在金属材料为弯曲方向在2维度上不同的连续弯曲(例如，S字弯曲)的情况下，或弯曲方向在3维度上不同连续弯曲的情况下，可以高效率地进行弯曲加工的金属材料的弯曲加工方法及可以应用该弯曲加工方法的加工装置、以及弯曲加工设备列、还有使用它们做成的弯曲加工产品。

背景技术

近年来，出于对地球环境的担忧，对结构用金属材料逐渐要求使用重量轻且高强度的材料。例如，在汽车行业中，对车体安全性的要求有所提高，对汽车部件的轻量化及高强度化的要求越来越严格，从提高燃料费和提高冲撞安全性的方面考虑，正在推进汽车用部件的开发。

为了应对这样的要求，广泛使用了由与以往完全不同的强度等级构成的高张力钢板，例如，拉伸强度大于等于780MPa、甚至大于等于900MPa的高强度的原材料。

另一方面，在这些原材料的高强度化的同时，也可以重新研究以往的汽车用部件的构造。随之，为了应用于多种多样的汽车用部件，强烈要求开发一种对金属材料进行高精度加工的弯曲加工技术。该金属材料由复杂的形状、例如弯曲方向在2维度、甚至3维度上不同的弯曲形状构成。

以往，为了应对开发这样的弯曲加工技术的要求，提出了各种加工技术。例如，在日本特开昭50-59263号及日本专利第2816000号这两个公报中提出了一种一边对金属管等进行热处理，一边对其进行弯曲加工的方法。具体地说，是这样一种方法：将金属管等的加工前端侧夹紧在旋转自由的臂上，一边利用加热装置对其加热，一边使加热部适当地移动，从而使其弯曲变形，之后将该金属管等被加工材料冷却(在日本特开昭50-59263号公报中提出的方法)，还有，是一种对上述加热部施加扭转力和弯曲力，在使其发生扭转变形的同时还发生弯曲变形的方法(在日本专利第2816000号公报中提出的方法)。

但是，在上述两个公报中提出的弯曲加工方法是一种与所谓的夹紧弯曲加工区分开的加工方法，由于都需要用旋转自由的臂夹紧金属管等的加工前端部，因此无法使加工中的金属管等的进给速度为高速。而且，由于每重复一次由臂进行的夹紧都需要使臂返回，进给速度变动显著，因此需要对加热和冷却速度进行复杂的控制，无法确保规定的淬火精度。

由于在夹紧弯曲加工中产生了上述问题，因此在日本特开2000-158048号公报中提出了一种基于贯穿弯曲加工的高频加热弯曲机，即一种以可向3维度方向自由移动的方式支承压弯辊的高频加热弯曲机。采用日本特开2000-158048号公报的高频加热弯曲机，使压弯辊跨过被弯曲加工物向相反方向的被弯曲加工物侧面移动，压弯辊抵接在该侧面上对其进行弯曲加工，因此，即使在例如像S字弯曲那样地弯曲方向在2维度上不同的连续弯曲的情况下，也可以不进行使被弯曲加工物旋转180度的操作作业。

但是，对于日本特开2000-158048号公报的高频加热弯曲机，由于没有夹紧被弯曲加工物两侧面的机构，因由高频加热之后的冷却产生的残余应力而易于发生变形，因此难以确保规定的尺寸精度，制约了加工速度，并且难以提高弯曲加工度。

并且，在日本专利第3195083号公报中提出了一种具有这样的加热机构的贯穿弯曲加工装置：替代上述夹紧弯曲加工和高频加热弯曲机的压弯辊，设置固定模和可在3维度方向上移动的可动旋转模，由加热机构将金属构件加热至与由可动旋转模对金属构件进行弯曲加工的曲率相对应的温度。

在日本专利第3195083号公报的弯曲加工装置中，由于固定模及可动旋转模不是以可旋转的方式保持被加工的金属构件，因此无论是固定模及可动旋转模中的哪一种，都容易在其表面产生烧伤。另外，日本专利第3195083号公报的弯曲加工装置向固定模及可动旋转模中供给冷却流体，避免了由两个模的强度降低和热膨胀引起的加工精度的降低，但没有试图对被弯曲加工的金属构件进行淬火热处理，而无法获得通过淬火而高强度的金属构件。

如上所述，伴随着重新研究汽车用部件的构造，为了应用于多种多样的汽车用部件，要求一种由复杂弯曲形状构成的金属材料的加工技术。另一方面，若也考虑到金属材料的轻量化，优选选定拉伸强度为900MPa以上的金属材料，更优选选定1300MPa级以上的金属材料。在这种情况下，在将拉伸强度为500～700MPa左右的金属管坯作为初始材料来进行弯曲加工之后，利用热处理提高其强度，从而获得高强度的金属材料。