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自動車、医療機器、キッチン金具、家具などの産業で製造を行うメーカーは、ステンレス鋼管の曲げ加工プロセスにおける課題を共通して抱えています。ステンレス鋼管は曲げ加工中に変形しやすく、内径面に「内壁しわ」と呼ばれる欠陥が生じることが多く、これは最終部品の構造的強度や外観品質にも影響を及ぼします。宝瑞（バオルイ）では、パイプ加工技術の開発・実践に20年以上携わってきた経験を基に、適切なマンドレル設計こそがこの課題に対する効果的な解決策であると確信しています。マンドレルの各パラメーターが成形品質にどのように影響するかを理解することが、成功した曲げ加工の鍵となります。
ステンレス鋼管の曲げ加工におけるしわの発生原因の理解
ステンレス鋼製チューブのしわ（皺）は、チューブを曲げるという基本原理に起因します。外側壁には引張力が働き、外側へ延びようとするのに対し、内側壁には圧縮力が働き、内側へ押し込まれます。内面に内部バックアップ（内面支持）がない場合、壁が圧力に耐えきれず、しわが生じる可能性があります。ステンレス鋼合金は応力によって加工硬化し、強度も高いため、曲げにはより大きな曲げ力が必要となり、内部サポートが不可欠です。例えば、ステンレス鋼304やステンレス鋼316においても、チューブ内部に十分な支持具（マンドレルなど）が挿入されていないと、内側壁にしわが発生する可能性があります。壁厚係数（Wall Factor）が大きいほど、しわが生じる確率は高くなります。壁厚係数は、チューブの外径（OD）を壁厚で割った値で算出されます。壁厚係数が20以上の場合、しわの発生に対して特に注意が必要です。
マンドレルの直径および適合度の重要性
マンドレルの直径は、内壁のしわを防止する上で非常に重要な役割を果たします。研究によると、マンドレルの直径を大きくすると、円形度の低下が抑えられ、圧縮側の管壁の扁平化も軽減されることが示されています。マンドレルの嵌合は、管壁にかじり付きや過大な応力が生じない範囲で、可能な限りきつく設定する必要があります。通常、マンドレルの嵌合公差は内径（ID）に対して2～5％程度です。ステンレス鋼製パイプの場合には、より適切な支持性を確保し、曲げ時の円形度および寸法精度を向上させるため、嵌合をさらに厳密に設定します。ただし、過剰にきつい嵌合は、スコアリング、かじり付き、曲げ後のマンドレル抜き取り不良などの問題を引き起こす可能性があります。
しわ防止のためのマンドレルの延長と位置決め
マンドレルを曲げ部の接線点に対して正確に位置付けることは、しわの発生を抑制する上で極めて重要である。マンドレルは、曲げ点におけるチューブ壁面を確実に支持できるよう、十分に先端側へ延長する必要がある。研究結果によると、ほとんどの場合、マンドレルの位置は接線点から0.5～1.5 mm先端側に設定すべきである。ただし、マンドレルを過度に先端側へ配置すると、肉厚の薄化問題が生じるため、注意が必要である。肉厚比が小さいチューブについては、マンドレル位置を決定するための単純な幾何学的公式を用いることができるが、必ずしも初回の目視検査が不可欠である。
複雑なステンレス鋼（SS）チューブ曲げ向けボールマンドレル構成
ステンレス鋼管の肉厚比が高く、または曲げ半径が小さすぎる場合、プラグと比較してより優れた成形結果を得るためにボールマンドレルを使用することがあります。ボールマンドレルは、柔軟な接続シャフトで端対端に連結された複数の球状セグメントから構成されます。これらの分割型工具は、管を曲げる際に調和して動き、曲げアークに沿って変形し、曲げ工程全体にわたって支持を提供します。ボールマンドレルにおけるボールの数を増やし、その配置およびサイズを適切に設定することで、成形品質が向上し、シワの発生を最小限に抑えることができます。研究により、マンドレルの種類およびセグメントの配置が、材料の横方向流動を内面側に制限することによって、シワの不安定性および管の座屈を制御できることも実証されています。当社のCNC油圧パイプベンディングマシンは、ステンレス鋼用に最適化されたボールマンドレルを標準装備しています。