EN
パイプおよびチューブの曲げ加工業界に携わる方々にとって、大半径曲げの内側半径部にしわが発生するのは、最もイライラさせられたり、もどかしさを感じさせられたり、また非常に一般的な現象です。この波状のリップル模様は通常、内側半径（イントラドス）に現れ、構造的強度だけでなく、製品全体の仕上げ品質にも悪影響を及ぼす欠陥です。自動車・航空機から医療機器、軍用装備に至るまで、多種多様な断面形状が求められる場面において、従来の曲げ機械では、ますます高度化する要件に対応できなくなっているのが現状です。しかし近年、最新式のローリング機械がいくつか登場し、こうした課題への解決策を提供し始めています。
しわの発生原因を理解する
大半径パイプ曲げにおけるしわは、本質的に材料の流動と圧縮応力に起因します。パイプまたはチューブを曲げる際、外側では材料が延長（肉厚減少）し、内側では圧縮が加わって（肉厚増加）ます。ある解析では、「しわは、薄肉断面のパイプまたはチューブの内側に過大な圧縮応力が発生することによって生じる」と述べています。内壁に加わる圧縮力が大きくなりすぎると、材料が崩れてしわが発生します。これは、材料が曲線周りでより大きく移動・延長する必要がある大半径曲げ成形において、大きな課題の一つです。
差動ローリング技術：革命的な進歩
今日のローリングベンダーでは、しわ防止のために「差動ローリング」と呼ばれる技術が採用されており、これによりしわの発生を防いでいます。現代のローリングベンダーでは、ローラーの幅方向にローリング速度にオフセットを生じさせるため、テーパー形状または円錐形状のローラーを用いるなど、さまざまなローリング技術が採用されています。この技術は、被加工材の各部位における速度のばらつきを補償するもので、一方の側にひずみを低減させ、他方の側の収縮を可能とすることで、曲げられた材料のしわを完全に防止します。円錐状にローリングすることにより、周方向の速度が送り速度に十分近接するため、伸長または収縮による力が最小限に抑えられ、曲げ部の幅および厚さを高精度に制御できます。
統合型張力制御システム
ローリングベンダーの設計に導入された第3の利点は、主な曲げローラーを通過した直後に被加工材に張力をかける統合型張力制御システムです。ある特許によると、帯状材への張力付与は「転圧後に発生する通常の圧縮応力を低減させる効果がある」とされています。この張力により、座屈およびそれに伴うしわの発生が実際に防止されます。曲げ後の張力制御は、材料をわずかに引き伸ばすことで残留圧縮応力を低減させますが、その程度は形状保持能力を超えない範囲に留めます。また、材料の安定性を工程全体にわたって維持するために、入力側および出力側のローラーを密接に配置することと併用することで、追加の張力が最終製品の品質向上に寄与します。
プロファイルの安定性を高める最適化された機械構成
もう一つ重要な点は、機械の構成そのものであり、特に大径曲げ作業においてはその重要性が高まります。材料の直径と壁厚の比率を維持する必要があります。なぜなら、「大径で薄肉のパイプは良好に曲げにくく、大半径での曲げ作業自体が困難になる場合もある」からです。より最新式のロールベンダーは、これらの課題を克服するために、開口部を大きくし、速度同期型の独立モーター設計を採用しています。これにより、材料を段階的に徐々に曲げることが可能になります。この設計では、曲げ負荷をより広い表面積に分散させることで、任意の一点における応力を低減します。管・パイプ曲げ分野で20年以上の実績を誇る宝瑞（バオルイ）社は、頑丈な構造とインテリジェント制御システムを活用し、この技術を自社製ロールベンダーに実装しています。これにより、曲げ半径の大きさ、材料の種類、用途を問わず、シワのない高品質な曲げ加工を実現します。