2024年のパイプ＆チューブ曲げ機メーカー＆ブランド・ベスト16
複雑な金属パイプがどのようにして正確な曲げや形状を得るのか、不思議に思ったことはないだろうか。この記事では、パイプやチューブの曲げ加工機の主要メーカーを紹介し、その革新的な技術を紹介します...
ステンレス手すりの優美な曲線や、金属彫刻のなめらかなラインに感嘆したことはありませんか？これらの美しいデザインの裏には、ステンレス鋼チューブの曲げ加工の技術と科学が隠されています。この記事では、この分野のベテラン専門家の洞察に導かれながら、魅力的なチューブ曲げ加工の世界を探ります。現代製造業の重要な側面を形成する技術、課題、革新についてご覧ください。
ステンレス鋼チューブは、その卓越した耐食性、高 強度対重量比、美的魅力により、様々な産業 で幅広く利用されている。ステンレス鋼の材料特性は、合金組成、微細構 造、熱機械加工履歴などの要因に大きく依存し ます。これらの特性を包括的に理解することは、曲げ加工を最適化し、製品の完全性を確保する上で極めて重要である。
鋼種：一般的なステンレス鋼種には、オーステナイト系 (304、316)、フェライト系(409、439)、二相 鋼(2205)がある。各鋼種は、成形性に大きく影響する独特の機械 的および冶金的特性を示す：
硬度：ステンレ ス鋼の硬度は、通常ロックウェルBまたはCスケー ルで測定され、必要な曲げ力とひずみ誘起マル テンサイト形成の可能性に直接影響する。焼鈍処理されたステンレス鋼 (例：304のRB 70-80)は、冷間加工された鋼種 (RB 80-95)に比べ成形性が向上する。しかし、曲げ加工中の加工硬化は、局部硬 度を著しく上昇させるため、工程の調整が必 要となる。
延性：延性は、引張試験における伸び率と面積減少率で定量化され、曲げ加工を成功させるために極めて重要である。オーステナイト系鋼種は一般に、フェライト系鋼種（20-30%）に比べて優れた延性（伸び率40-60%）を示す。延性が高いほど曲げ半径が大きくなり、割れやオレンジピーリングのリスクが低減します。しかし、一部の鋼種（特にオーステナイト系）のひずみ速度感受性は、高速曲げ加工において考慮しなければならない。
降伏強度と引張強さ：ステンレス鋼チューブの降伏強さ (YS) および極限引張強さ (UTS) は、スプリングバックの挙動および必要な曲 げ力に大きく影響する。焼鈍304の代表的な値は以下の通りである：
高強度グレードや冷間加工された材料は、より大きな曲げ力を必要とし、より顕著なスプリングバックを示す。
異方性：ステンレス鋼管は、製造工程(引抜き、溶接な ど)によって異方性を示すことが多い。このため、管軸に対する向きによって曲げ 特性が変化することがある。Lankford係数(r値)を考慮することで、曲げ加工時のこれらの影響を予測し、補正することができます。
ひずみ硬化：ステンレス鋼、特にオーステナイト系鋼種のひ ずみ硬化指数(n値)は比較的高い。この特性は、優れた延伸成形性を可能にす るが、曲げ加工中に加工硬化が急速に進行す る可能性がある。厳しい成形加工には、段階的曲げ技 術または中間焼鈍が必要な場合がある。
ステンレス鋼チューブの成形には、様々な曲げ技 術が用いられるが、それぞれに利点と限界があ る。適切な手法の選択は、希望する曲げ半径、材 料特性、生産量、最終用途などの要因によって 異なる。ここでは、一般的な方法をいくつか紹介する：
マンドレル曲げ： この精密技術では、チューブに挿入されたフレキシブル・マンドレルまたはソリッド・マンドレルを利用して、曲げ加工中もチューブの内部形状を維持します。マンドレルがチューブの扁平、しわ、つぶれを防止し、一貫した肉厚と断面を確保します。マンドレル曲げ加工は、半径の小さな曲げ加工 (1Dまで) や厳格な公差の維持に最適です。構造的完全性と流体流動特性が重要な航空宇宙、自動車、高性能産業用途で広く使用されています。
ロータリー・ドロー・ベンディング： この多用途な方法は、回転曲げダイス、加圧ダイス、およびクランプブロックを使用して、正確で再現性のある曲げを行います。曲げ工程の制御性に優れ、材料の減肉や楕円化を最小限に抑えます。回転ドロー曲げは、幅広い曲げ半径と肉厚に適しているため、HVAC、家具、医療機器製造などの業界で複雑な管状部品によく使用されています。
ロール曲げ： ピラミッド・ローリングとしても知られるこの技法は、3つのローラー (通常は三角形に配置) を使用してチューブに圧力を加え、滑らかで連続的な曲げ加工を行います。この工程は、大きな半径の曲げ加工 (通常5D以上) に最適で、正方形、長方形、楕円形など、さまざまな形状のチューブに対応できます。ロール曲げ加工は、建築・産業用途のヘリカルコイル、スパイラル形状、大口径曲線の作成に特に効果的です。
CNC曲げ加工： コンピュータ数値制御（CNC）ベンディングマシンは、複数のベンディング技術（ロータリードローやロールベンディングなど）を単一のプログラム可能なプラットフォームに統合します。この高度な方法は、高精度、再現性、複雑なマルチ曲げ部品を最小限のセットアップ時間で製造する能力を提供します。CNC曲げ加工は、大量生産環境や、航空宇宙産業や自動車産業における複雑な管状アセンブリの作成にますます使用されるようになっています。
熱誘導曲げ： この特殊技術では、成形前に曲げ部を精密に軟化させるため、局所的な誘導加熱を採用しています。誘導コイルがチューブを再結晶温度 (オーステナイト系ステンレス鋼の場合、通常1800～2000°F)ギリギリまで加熱し、その後、成形ダイスを使用して直ちに曲げ加工を行う。この方法では、厚肉管や大径管であっても、減肉やオーバリティを最小限に抑えながら、半径の小さな曲げ加工(3Dまで)が可能です。熱による曲げ加工は、石油・ガス、発電、化学処理産業などの肉厚パイプに特に有効です。
曲げ加工技術を選択する際、エンジニアは材料グレード（例：304、316L）、管寸法、曲げ半径、生産量、最終用途の要件などの要素を考慮する必要があります。各手法には、達成可能な形状、表面仕上げ、費用対効果という点で、独自の利点と限界があります。多くの場合、適切な工具および潤滑剤と組み合わ せて、最適な手法を採用することで、機械的特 性および耐食性を維持しながらステンレス鋼チューブの 曲げ加工を成功させることができる。
ステンレス鋼チューブの曲げ加工を行う場合、材 料の完全性を維持しつつ、正確で一貫性のある 成果を得るには、適切な機器と工具を選択するこ とが極めて重要である。本セクションでは、手動式と油圧式の2種類の主な チューブ・ベンダーの概要を説明し、ステンレス・ スチール・ファブリケーションで使用する際の主な 特徴、機能、留意点を紹介する。
手動式パイプベンダー
手動式チューブ・ベンダーは、ステンレス鋼チュー ブの用途において、精度、価格、汎用性のバ ランスを提供する精密機器です。手で操作するこの装置は、機械的なテコの利 用により管に制御された力を加え、希望の曲げ角度と 半径に成形します。主な特徴と留意点は以下のとおり：
しかし、手動式チューブ・ベンダーには限界があ り、特に大径(通常、外径1.5インチ以上)または厚肉ステンレ ス鋼管(肉厚0.065インチ以上)を加工する場合に は注意が必要である。このような用途では、多大な肉体的労力を要し、オペレータの疲労につながり、曲げ品質や生産効率を損なう可能性があります。
油圧式パイプベンダー
油圧式チューブ・ベンダーは、流体動力を利用してステンレ ス鋼チューブの曲げ加工に必要な大きな力を発生させ、大規 模または大量生産環境向けの機能を強化します。主な利点と考慮点は以下のとおり：
油圧式チューブ・ベンダーは、要求の厳しいステンレ ス鋼の用途に優れた能力を発揮する一方、通常、高い 初期投資と、油圧システムの適切な機能と較正を確保 するための継続的なメンテナンスが必要となる。さらに、高度な機能を十分に活用し、 安全な操作を確保するためには、オペレーター のトレーニングがより広範囲に及ぶことが多い。
ステンレス鋼用の手動式と油圧式チューブベンダー の選択は、生産量、管の仕様(直径、肉厚、合金 グレード)、必要な曲げの複雑さ、プロジェクト全体の 経済性などの要素を考慮する必要がある。どちらのタイプの装置も、適切に選択・操作すれ ば、ステンレス鋼管に高品質の曲げ加工を施し、 耐久性と耐食性に優れた、さまざまな業界の 部品製造に貢献することができる。
工業用ステンレス鋼チューブは、その優れた耐食性によ り、さまざまな流体処理システムに広く利用されてお り、腐食性の高い環境では好ましい選択肢となってい る。しかし、腐食性液体用途のステンレス鋼チュー ブの曲げ加工には、構造的完全性と最適な性能を 確保するため、いくつかの要素を慎重に考慮す る必要がある。
ステンレス鋼チューブの曲げ加工は、十分な理 解と専門知識が必要とされる複雑な工程で ある。ステンレス鋼は、鋼種や成分により、延性、降 伏強さ、加工硬化特性が異なるため、曲げ 特性に大きな影響を与える。主な留意点は以下の通り：
適切な曲げ半径を選択することは、割れを防止し、 チューブの構造的完全性を維持するために極めて重 要です。縦方向 (木目に沿った方向) の曲げ加工では、通常、亀裂のリ スクを軽減するために曲げ半径を大きくする必要があ ります。逆に、横方向 (木目を横切る方向) の曲 げでは、材料の異方性により、外面の完全性を損な わずに内部半径を小さくできる場合が多い。
厚肉ステンレス鋼管の曲げ加工では、曲げ部 分を局所的に予熱することで、成形性を大幅に 向上させることができる。この技法は、必要な曲げ力を低減し、材 料の延性を一時的に高めることで割れのリスクを 最小限に抑える。予熱の温度と時間は、材料の微細構造や耐食性に 悪影響を与えないよう注意深く制御する必要が ある。
ステンレス鋼チューブは、その高い降伏強度と弾 性回復力により、大きなスプリングバックを示 します。スプリングバックの程度は、材 料の降伏強度と曲げ半径に正比例します。所望の最終曲げ角度を得るには、オーバーベンドが必要です。必要なオーバーベンド角度は、曲げ半径が大きく、降伏強度の高い材料ほど大きくなります。極端な場合、最終形状を安定させるために応力除去熱処理が必要になることがあります。
ステンレス鋼チューブの熱間成形は、高温で材 料の微細構造を変化させることで、ひずみ硬化、 割れ、変形などの問題を軽減することができる。この方法は、特に大口径や肉厚のチュー ブの曲げ加工を容易にするが、課題もある：
熱間成形は、望ましい材料特性と表面仕上げを維持するために、温度、雰囲気、冷却速度を注意深く制御しながら、慎重に行う必要がある。
ステンレス鋼管の最小内部曲げ半径は、いくつかの 要因に左右される重要なパラメータである：
最小曲げ半径を見積もる実際的な方法としては、サプライヤーから提供された材料の伸び値の50%を出発点として使用することである。しかし、これは試験により検証し、特定の用途の要件や品質基準に基づいて調整する必要があります。
その他の考慮事項
304ステンレス鋼丸パイプは、フェンス、階段の手すり、中庭のドアなどの様々な建物の装飾用途に広く使用されている中空の丸いステンレス鋼管です。
曲げ加工は滑らかで、角度が正確で、ひび割れがないことが求められる。
次に 曲げ技術 304ステンレス鋼丸パイプ用。
1.熱間曲げ方式：
まず、304ステンレス丸パイプを曲げる準備として、パイプの外径に合わせた鉄板にアークカーのローラーを固定する。パイプに砂を入れ、両端を木栓でふさぐ。次に、曲げようとするパイプの部分を炎で予熱する。
2.冷間曲げ方式：
パイプ曲げ機を使用する前に、機械を十分にテストすることが重要である。ひび割れを避けるため、底部には板厚に等しい隙間を設け、板厚の8倍の深さの曲げ切り欠きを選ぶ必要がある。
こちらも参照のこと：
1.加工中、ワークと工具の摩擦により高熱が発生し、工具が摩耗しやすい。
そのため、次のような要件がある。 工具材料 はより厳しく、耐摩耗性と耐高温性が要求される。
そして、以下の条件を満たさなければならない。 鋭角.
2.2. 曲げ加工 は時間がかかり、大きな力を必要とするため、生産効率が低くなる。
加えて、加熱能力が高いため、塩化硫黄は一般的に良い冷却油として使用され、その効果はより良い。
したがって、304ステンレス鋼丸パイプを加工する作業員は、それなりの経験と技術力を持つことが重要である。
1.曲がる：
304ステンレス鋼ラウンドの一般的な要件 パイプ曲げ 半径（R）は、少なくとも直径の1.5倍から2倍でなければならない。
曲げ半径（R）が小さすぎると、曲げは平坦になる。
同じステンレス鋼管の曲げ半径(R)は、ホイールダイの一貫性を満たすために一定でなければならない。
ベンドの直線の長さは直径の少なくとも2倍でなければならない。 曲げダイス スムーズにクランプできない。
2.プロセスホール：
304ステンレス鋼丸パイプ溶接のプロセスホールは、溶接中に発生する溶接スラグの排出を良くするために確保する。 溶接.
3.処理性能：
まず、304ステンレス丸パイプの加工性について考えてみよう。
ステンレス鋼は、塑性、靭性、切削エネルギー消費量、切削温度、熱伝導率が低く、放熱性が悪いため、工具の温度上昇を引き起こしやすい。
このような要因は、絆と 溶接性 ステンレス鋼の切断工程で閉塞を引き起こし、ステンレ ス鋼管の表面仕上げの低下につながる。
曲げ半径は、ステンレス鋼チューブの品質 における重要なパラメータであり、チューブの曲 げの曲率を表します。最適な曲げ半径の決定には、チューブの直径、肉 厚、材料特性、用途を考慮する必要がある。適切な曲げ半径は、構造的完全性を維持 し、材料の破損を防ぎ、チューブ・システムの最 適性能を確保するために不可欠である。
直径対半径比：直径と半径の比は2:1が一般的なガイドラインですが、高度な製造技術と材料の革新により、特定の用途ではより厳しい曲げが可能になりました。例えば、マンドレル曲げでは、一部のステンレス鋼種で1:1という低い比率を達成できますが、これには精密な工具と工程管理が必要です。
材料特性：ステンレス鋼の曲げ加工性は、微細構造、 加工硬化率、延性の影響を受ける。304や316のようなオーステナイト系鋼種は、 面心立方構造のため一般に優れた曲げ加工性を 示すが、フェライト系やマルテンサイト系鋼種は、 曲げ半径を大きくするか、割れを防ぐために中間の 焼鈍工程を必要とする場合がある。
スプリングバックとは、金属成形工程に固有の弾性回復現象で、曲げられた管は、曲げ力を解放すると部分的に元の形状に戻ります。この現象は、適切に管理されないと、複雑な組立品において寸法の不正確さや適合性の低下につながる可能性があります。
曲げ加工：スプリングバックの大きさは様々な要因に影響される：
修正措置：高度なスプリングバック補正技術
検査方法：
曲げ品質が仕様に適合していることを確認するため、目視、機械的、非破壊検査法を組み合わせて採用する：
よくある屈曲の問題
ステンレス鋼チューブの曲げ加工では、製品の完全 性と性能を確保するために、潜在的な問題を特定 し、対処することが重要です。一般的な曲げ加工の問題には、以下のようなも のがある：
キンク：一般に、不適切な工具セットアップや不適切なマンドレルの選定が原因で、チューブが曲げ箇所で折れ曲がったり潰れたりすること。キンクは構造的完全性を損ない、漏れの可能性、応力集中、早期破損につながる。
卵円形：断面が円形でなくなり、楕円形になること。この問題は、不適切なダイの選択、背圧不足、過大な曲げ力に起因することが多い。オーバリティは、流体の流動特性や継手の適合性に影響を与える可能性があります。
しわ：曲げ半径の内側に沿った小さなひだや波が特徴。一般に、マンドレルの支持力不足、ワイパーダイの不適切な設定、曲げ加工中の過度の圧縮力などが原因で発生する。しわは、流体系に乱流を生じさせ、応力発生源となる。
スプリングバック：曲げられた管が弾性回復により部分的に元の形状に戻る自然現象。スプリングバックの程度は、材料特性、曲げ半径、肉厚によって異なる。スプリングバックを考慮しないと、曲げ角度や形状が不正確になることがある。
壁の薄肉化：材料の伸びにより曲げ半径の外側に生じる。過度の減肉は、チューブの耐圧性と耐食性を損なう可能性がある。
是正措置
曲げ加工されたステンレス・スチール・チューブの長 寿命、信頼性、最適性能を確保するために、以下の是正 策を実施すること：
ツーリング選択の最適化：適切なサイズのマンドレル、ワイパーダイ、加圧ダイな ど、素材固有の工具を活用する。表面仕上げの向上とマーキングの低減のために、ウレタンインサート曲げダイスの使用を検討する。
適切なマンドレルサポート：適切なプラグとボール形状のマンドレルを選択し、曲げ加工時に内部をサポートする。摩擦を減らし、内面に傷がつくのを防ぐため、マンドレルには潤滑剤を使用する。
圧力ダイスの調整：圧力ダイスの設定を微調整し、過度に圧縮することなく、一貫した壁面接触を維持する。材料フローの制御を改善するため、回転ドロー曲げ工程の使用を検討する。
ワイパーダイの最適化：摩擦を最小限に抑えながら効果的にしわを防ぐために、ワイパーダイの位置と圧力を調整します。特定の素材と曲げ半径に適切な逃げ角を持つ高品質のワイパーダイを使用する。
曲げ半径の選択適切な曲げ半径(ステンレス鋼の場合、通常、 チューブ外径の3～4倍)を選択し、成形性と要求性能 のバランスをとる。一般に半径を大きくすると、減肉が少なくなり、スプリングバックが減少する。
材料条件の考慮：ステンレス鋼の加工硬化特性を考慮すること。焼きなまし処理された鋼管は半径の狭いベンドに適し ており、ひずみ硬化処理された鋼管は半径の大きいベ ンドでスプリングバックの抑制に優れている。
潤滑戦略：包括的な潤滑計画を実施し、マンドレル、ワイパーダイ、外管表面に適合する潤滑剤を使用して摩擦を減らし、材料の流れを改善する。
機械の較正とメンテナンス曲げ装置を定期的に校正し、すべてのコンポーネントの適切なアライメントを維持する。一定のクランプ圧力と可動部品のスムーズな動作を確保する。
プロセスパラメーターの最適化：曲げ速度、背圧、ブースト圧の設定を微調整します。コンピューター制御のベンディングマシンを活用することで、正確で再現性の高い結果を得ることができ、材料のばらつきを補正することができます。
品質管理対策：曲げ角度、楕円度、肉厚の均一性を検証するため、三次元測定機（CMM）または光学スキャンシステムを使用するなど、厳格な検査プロトコルを導入する。
業界コード
精度、信頼性、コンプライアンスを確保するため、ステンレ ス鋼管を曲げ加工する際には、業界規範と規格の遵守 が最も重要です。主な規格は以下のとおりです：
ASME B31.1：電力配管コード - 電力配管シス テムの設計、製造、設置に関する規定 で、ステンレス鋼チューブの曲げに関す る特別な要件も含まれる。
ASME B31.3：プロセス配管コード - 製油所や化学プラントのプロセス配管を扱い、ステンレス鋼チューブの曲げ手順や品質管理を詳述。
ASTM A269/A269M：オーステナイト系ステンレス鋼シームレスおよび溶接鋼管の標準仕様 - 曲げ加工に重要な材料特性と公差を概説。
AWS D18.1/D18.1M：オーステナイト系ステンレ ス鋼管およびパイプ・システムの溶接仕様 - 最終組立品の完全性を確保するための、曲げ管溶接のガイドラインを提供。
これらの規格に準拠することで、様々な用途における曲げ加工ステンレス鋼管の構造的完全性、性能信頼性、安全性が確保される。
素材仕様
材料の仕様は、曲げ特性と最終製品の性能を決定する上で非常に重要です。主な検討事項は以下の通りです：
1.ステンレス鋼の等級：
2.チューブの寸法：
3.機械的性質：
4.冶金的条件：
5.表面仕上げ：
適切な材料仕様を選択することは、最適な曲 げを実現し、性能要件を満たし、曲げ加工したステンレ ス鋼管の用途における寿命を確保する上で極めて重 要です。エンジニアは、最良の結果を得るため に、プロジェクト要件や製造能力に対して、これらの 要素のバランスを注意深くとらなければなりません。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
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