特許 6989818 金属管の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-07

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】金属管の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 5/01 20060101AFI20220104BHJP

   B21D 51/10 20060101ALI20220104BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

B21D5/01 S

B21D51/10

B23K26/21 J

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2017132150

(22)【出願日】2017-07-05

(65)【公開番号】P2018161684

(43)【公開日】2018-10-18

【審査請求日】2020-07-03

(31)【優先権主張番号】P 2017061414

(32)【優先日】2017-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】500213915

【氏名又は名称】株式会社ワイテック

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】國安 崇雅

(72)【発明者】

【氏名】石井 宏幸

(72)【発明者】

【氏名】江村 弘章

(72)【発明者】

【氏名】川口 秀明

(72)【発明者】

【氏名】中土 信之

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 浩之

【審査官】山本 裕太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０４７４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１６８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１９１０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１３６２５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０５２６４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ５／０１

Ｂ２１Ｄ ５１／１０

Ｂ２３Ｋ ２６／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平板状の金属板から断面Ｏ字形の金属管を製造する方法であって、
上記平板状の金属板を断面Ｕ字形にプレス成形するＵ曲げ工程と、
上記Ｕ曲げ工程によってＵ字形になった金属板を断面Ｏ字形の管状になるようにプレス成形するＯ曲げ工程とを備え、
上記Ｏ曲げ工程の後に、上記金属板の突き合わせ端部をレーザー溶接する溶接工程を備え、
上記Ｏ曲げ工程では、相対する円弧状成形面を有する一対の割型を用い、上記Ｕ字形になった金属板の湾曲部を一方の割型の円弧状成形面で受け、他方の割型を上記一方の割型を合わせることによって上記プレス成形をするものであり、
上記他方の割型は、その円弧状成形面における上記Ｕ字形になった金属板の両側端が突き合わされる位置に対応する部位に凹部を有し、
上記平板状の金属板として、上記Ｏ曲げ工程のプレス成形によって突き合わされる両側端間の長さが、上記一対の割型の円弧状成形面を合わせてなる環状成形面の周長よりも長い金属板を用い、
上記Ｏ曲げ工程では、上記Ｕ字形になった金属板を、その突き合わせ端部において金属板長手方向への材料の移動を生じないように拘束して、その板厚が突き合わせ端部において他の部分よりも上記円弧状成形面の凹部の深さだけ外周側に厚くなるようにプレス成形し、
上記Ｏ曲げ工程によって、上記管状になった金属板の全周長にわたり、該金属板の内周面から外周側に向かって該金属板の板厚の少なくとも９０％の範囲に周方向の圧縮応力を生じさせることを特徴とする金属管の製造方法。

【請求項2】

請求項１において、
上記Ｏ曲げ工程によって、上記管状になった金属板の全周長にわたり、その板厚の全範囲に周方向の圧縮応力を生じさせることを特徴とする金属管の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２において、
上記Ｏ曲げ工程では、
上記Ｕ字形になった金属板の湾曲部を上記一対の割型のうちの一方の割型の円弧状成形面で受ける第１過程、
上記一対の割型を相対的に接近させていくことにより、当該両割型のうちの他方の割型の円弧状成形面が上記Ｕ字形になった金属板の相対する両側壁各々の端部に当接する第２過程、
上記一対の割型のさらなる接近によって、上記相対する両側壁各々の端部が、上記他方の割型の円弧状成形面に案内され該円弧状成形面の最奥部において当該側壁全長にわたって突き合わされた状態になる第３過程、並びに
上記一対の割型のさらなる接近によって、上記相対する両側壁が両外側に膨出変形して当該両割型の円弧状成形面に当接することにより、上記金属板が管状になる第４過程を有し、
上記平板状の金属板の両側端間の長さが上記一対の割型の円弧状成形面を合わせてなる環状成形面の周長よりも長いことにより、上記第４過程において上記管状の金属板に周方向に圧縮応力を生ずることを特徴とする金属管の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、平板状の金属板から断面Ｏ字状の金属管を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

平板状の金属板から断面Ｏ字状の金属管を製造する方法の一例が特許文献１に記載されている。この方法は、平板状の金属板を断面Ｕ字形にプレス成形するＵ曲げ工程と、このＵ字形になった金属板を上下一対の割型でプレス成形して管状にするＯ曲げ工程とを備えている。所謂ＵＯ成形法である。平板状金属板の幅（Ｕ曲げ工程とＯ曲げ工程によって突き合わされる両側端間の長さ）は、当該プレス成形で得る金属管の外周長さと等しくなるようにされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】再表２０１３／１１１３０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図１７に示すように、ＵＯ成形において、Ｏ曲げ工程の割型で管状金属板ａを成形したとき、金属板ａの外周側には引張歪みが発生して引張応力が働き、内周側には圧縮歪みが発生して圧縮応力が働く。管状金属板ａは、割型による拘束力が除去されると、上記引張及び圧縮の応力分布に起因して、図１８に示すように、外周側は周方向に縮み、内周側は周方向に伸びる。その結果、管状金属板ａの突き合わせ端部の外周側に大きなギャップ（隙間）ができてしまう。そのような大きなギャップを生ずると、管状金属板ｃの突き合わせ端部をレーザー溶接することが難しくなり、或いは溶接しないで使用するケースにおいても、そのギャップが使用上の問題になることが考えられる。

【0005】

そこで、本発明は、ＵＯ成形において、得られる管状金属板の突き合わせ端部に大きなギャップを生じないようにする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するために、Ｏ曲げ工程において、管状金属板の外周側の引張応力がゼロになるように、又はゼロに近い状態になるようにする。

【0007】

ここに開示する金属管の製造方法は、平板状の金属板から断面Ｏ字形の金属管を製造する方法であって、
上記平板状の金属板を断面Ｕ字形にプレス成形するＵ曲げ工程と、
上記Ｕ曲げ工程によってＵ字形になった金属板を断面Ｏ字形の管状になるようにプレス成形するＯ曲げ工程とを備え、
上記Ｏ曲げ工程の後に、上記金属板の突き合わせ端部をレーザー溶接する溶接工程を備え、
上記Ｏ曲げ工程では、相対する円弧状成形面を有する一対の割型を用い、上記Ｕ字形になった金属板の湾曲部を一方の割型の円弧状成形面で受け、他方の割型を上記一方の割型を合わせることによって上記プレス成形をするものであり、
上記他方の割型は、その円弧状成形面における上記Ｕ字形になった金属板の両側端が突き合わされる位置に対応する部位に凹部を有し、
上記平板状の金属板として、上記Ｏ曲げ工程のプレス成形によって突き合わされる両側端間の長さが、上記一対の割型の円弧状成形面を合わせてなる環状成形面の周長よりも長い金属板を用い、
上記Ｏ曲げ工程では、上記Ｕ字形になった金属板を、その突き合わせ端部において金属板長手方向への材料の移動を生じないように拘束して、その板厚が突き合わせ端部において他の部分よりも上記円弧状成形面の凹部の深さだけ外周側に厚くなるようにプレス成形し、
上記Ｏ曲げ工程によって、上記管状になった金属板の全周長にわたり、該金属板の内周面から外周側に向かって該金属板の板厚の少なくとも９０％の範囲に周方向の圧縮応力を生じさせることを特徴とする。

【0008】

この製造方法において、金属板がＯ曲げ工程において断面Ｏ字形に曲げられていくとき、金属板の両側端が突き合わせ状態になるまでは、金属板の外周側に引張応力が発生し、内周側に圧縮応力が発生する。しかし、金属板の両側端間の長さが一対の割型よりなる環状成形面の周長よりも長いから、その後、金属板が割型の円弧状成形面に沿った状態になると、割型から金属板に圧縮力が加わる。このとき、金属板の外周側は割型で拘束されるため、金属板の内周面が内側に移動する。つまり、金属板は板厚が内側へ増大する方向に塑性変形する。これに伴って、金属板外周側の引張応力を生じた部分は、あたかも弾性回復するような挙動をとって引張応力が解放されていき、ひいては、応力状態が圧縮側に移行していく。

【0009】

そうして、上記製造方法では、上記管状になった金属板の全周長にわたり、該金属板の内周面から外周側に向かって該金属板の板厚の少なくとも９０％の範囲に周方向の圧縮応力を生じさせる。従って、管状になった金属板は、割型による拘束力が除去されたとき、内周側は周方向に伸びるが、外周側の周方向の縮みはほとんどなくなる。

【0010】

先に述べたように、割型から金属板に圧縮力が加わったときに金属板の板厚が内側へ増大するが、その板厚の増加による金属板の内周面の周長の増加は僅か（％で表してコンマ以下）であるから、この板厚増大に伴う圧縮応力の増大も僅かである。すなわち、金属板の板厚の少なくとも９０％の範囲に周方向の圧縮応力を生じさせるようにしても、金属板の内周側の圧縮応力が僅かに増大する程度であるから、割型による拘束力が除去されたときの金属板内周側の周方向の伸びはそれほど大きくならない。

【0011】

このように、上記製造方法によれば、管状になった金属板は、割型による拘束力が除去されたとき、内周側は周方向に伸びるが、その伸び量はそれほど大きくならず、一方、外周側の周方向の縮みはほとんどなくなるから、当該金属板の突き合わせ端部に大きなギャップを生ずることが避けられる。

【0012】

好ましい実施形態では、上記Ｏ曲げ工程によって、上記管状になった金属板の全周長にわたり、その板厚の全範囲に周方向の圧縮応力を生じさせる。これにより、当該金属板の突き合わせ端部に生ずるギャップをさらに小さくすることができる。

【0013】

さらに、上記製造方法は、上述の如く、上記Ｏ曲げ工程の後に、上記金属板の突き合わせ端部をレーザー溶接する溶接工程を備え、
上記他方の割型は、その円弧状成形面における上記Ｕ字形になった金属板の両側端が突き合わされる位置に対応する部位に凹部を有し、
上記Ｏ曲げ工程では、上記Ｕ字形になった金属板を、その板厚が突き合わせ端部において他の部分よりも上記円弧状成形面の凹部の深さだけ外周側に厚くなるようにプレス成形する。

【0014】

金属板の突き合わせ端部には、上記割型による当該金属板のプレス成形によって突き合わせ方向に加圧力が加わる。この突き合わせ端部は、接触面積が小さい接触であり、且つ上記凹部により開放状態の境界条件をとるから、上記加圧によって塑性変形をし易い。この金属板両側端の塑性変形した部分が上記円弧状成形面の凹部に入り込むことによって、金属板の板厚が当該突き合わせ端部において厚くなる。

【0015】

従って、上記突き合わせ端部のレーザー溶接においては、この突き合わせ端部の板厚が増加した言わば余肉部分が溶接熱で溶けて上記ギャップを埋めることになる。これにより、突き合わせ端部の板厚方向の接合長さが増大し、つまり接合面積が増大し、溶接強度の確保に有利になる。また、溶接部近傍で発生し易いＨＡＺ（溶接熱影響部）割れの防止に有利になる。

【0016】

さらに、上記製造方法は、上述の如く、上記Ｏ曲げ工程においては、上記金属板をその突き合わせ端部において金属板長手方向への材料の移動を生じないように拘束してプレス成形する。

【0017】

上記拘束によって、金属板の突き合わせ端部における金属板長手方向への材料の逃げが防がれるため、その突き合わされた部分が塑性変形して円弧状成形面の凹部に入り込み易くなり、当該突き合わせ端部の厚肉化に有利になる。

【0018】

好ましい実施形態の上記Ｏ曲げ工程では、
上記Ｕ字形になった金属板の湾曲部を上記一対の割型のうちの一方の割型の円弧状成形面で受ける第１過程、
上記一対の割型を相対的に接近させていくことにより、当該両割型のうちの他方の割型の円弧状成形面が上記Ｕ字形になった金属板の相対する両側壁各々の端部に当接する第２過程、
上記一対の割型のさらなる接近によって、上記相対する両側壁各々の端部が、上記他方の割型の円弧状成形面に案内され該円弧状成形面の最奥部において当該側壁全長にわたって突き合わされた状態になる第３過程、並びに
上記一対の割型のさらなる接近によって、上記相対する両側壁が両外側に膨出変形して当該両割型の円弧状成形面に当接することにより、上記金属板が管状になる第４過程を有し、
上記平板状の金属板の両側端間の長さが上記一対の割型の円弧状成形面を合わせてなる環状成形面の周長よりも長いことにより、上記第４過程において上記管状の金属板に周方向に圧縮応力を生ずる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、ＵＯ成形において、平板状の金属板として、Ｏ曲げ工程のプレス成形によって突き合わされる両側端間の長さが、一対の割型の円弧状成形面を合わせてなる環状成形面の周長よりも長い金属板を用いることにより、管状になった金属板の全周長にわたり、該金属板の内周面から外周側に向かって該金属板の板厚の少なくとも９０％の範囲に周方向の圧縮応力を生じさせるようにしたから、突き合わせ端部のギャップが小さい金属管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】平板状金属板から金属管を得るまでの断面形状の変化を示す図。

【図2】Ｕ字形金属板を得る第１成形型の型開き状態の斜視図。

【図3】予備成形用の第２成形型の型開き状態の斜視図。

【図4】第２成形型による金属板の成形途中段階の状態を示す断面図。

【図5】第２成形型による金属板の成形最終段階の状態を示す断面図。

【図6】第２成形型の形閉じ状態の斜視図。

【図7】金属管成形型の型開き状態の斜視図。

【図8】金属管成形型の型閉じ状態の斜視図。

【図9】金属管成形型によるＯ曲げの途中段階を示す断面図。

【図10】Ｏ曲げ工程において金属板に圧縮応力を生ずることを示す断面図。

【図11】Ｏ曲げ工程後の金属板のレーザー溶接工程を示す断面図。

【図12】別の実施形態に係る割型の要部の断面図。

【図13】同実施形態のＯ曲げ工程での割型と金属板を示す拡大断面図。

【図14】同実施形態のＯ曲げ工程で得られた管状金属板のレーザー溶接状態を示す拡大断面図。

【図15】Ｏ曲げ工程の金属板拘束手段（拘束前の状態）を示す断面図。

【図16】Ｏ曲げ工程の金属板拘束手段（拘束状態）を示す断面図。

【図17】従来法によってＯ曲げ成形された金属板の応力分布を示す図。

【図18】従来法で得られた管状金属板の内周側と外周側の伸び縮みを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0022】

図１に示すように、本実施形態では、平板状の金属板５から、Ｕ曲げ工程Ａ、予備成形工程Ｂ、Ｏ曲げ工程Ｃ、並びに溶接工程を順に行なうことによって金属管１を成形する。

【0023】

＜Ｕ曲げ工程＞
Ｕ曲げ工程Ａでは、図２に示す第１成形型２１を用いて、平板状の金属板５から断面Ｕ字形の金属板２２を成形する。第１成形型２１において、２３はパンチ、２４はダイであり、各々パンチプレート２５、ダイホルダ２６に取り付けられている。ダイ２４の上に金属板５を搬入し、パンチ２３を下降させることにより、金属板５を断面Ｕ字形に曲げて、湾曲部２７と該湾曲部２７に続く相対する側壁２８を有するＵ字形金属板２２を得る。得られたＵ字形金属板２２は、スプリングバックにより、相対する側壁２８の間隔が端部に行くほど広くなった拡開形状になっている。

【0024】

＜予備成形工程＞
予備成形工程Ｂでは、図３に示す第２成形型３１を用いて、Ｕ字形金属板２２の拡開形状になっている相対する側壁２８を互いに内側に傾斜させる。第２成形型３１において、３３はＵ字形金属板２２を受ける円弧状受け部３３ａを有する受けダイ、３４は加工ダイ、３５は加工ダイ３４が取り付けられたダイプレートである。

【0025】

加工ダイ３４の凹加工面の形状は略三角形状であって、その開口端側から順に、相対する誘い込み部３６、該誘い込み部３６に続く相対する第１傾斜部３７、並びに該第１傾斜部３７続く相対する第２傾斜部３８を備えている。相対する第２傾斜部３８はＶ字状の最奥部３９を形成するように端部で繋がっている。

【0026】

図４に示すように、Ｕ字形金属板２２を受けダイ３３に受け、加工ダイ３４を下降させると、Ｕ字形金属板２２の相対する側壁２８が誘い込み部３６の間から加工ダイ３４の凹部に入る。加工ダイ３４の下降が進むと、両側壁２８の端部が第１傾斜部３７に当接し、該第１傾斜部３７に案内されて第２傾斜部３８に進む。そして、両側壁２８の端部は、第２傾斜部３８を経てＶ字状の最奥部３９に至り、該最奥部において突き合わせ状態になる。

【0027】

この突き合わせ後の加工ダイ３４のさらなる下降により、図５及び図６に示すように、Ｕ字形金属板２２は、その両側壁２８が第１傾斜部３７及び第２傾斜部３８に当接するように両外側へ膨出変形する。これにより、Ｕ字形金属板２２は、脱型後にスプリングバックがあっても、基本的には、相対する側壁２８が互いに内側に傾斜した形になる。

【0028】

＜Ｏ曲げ工程＞
Ｏ曲げ工程Ｃでは、図７に示す一対の割型を有する金属管成形型４１を用いて、上記予備成形がされたＵ字形金属板２２を断面Ｏ字形の管状に成形する。金属管成形型４１において、４２はＵ字形金属板２２を受ける第１割型である。４３は第１割型４２に向かって接近していくことにより、第１割型４２と相俟って、Ｕ字形金属板２２を管状になるようにプレス成形する第２割型である。両割型４２，４３は、金属板２２を管状にするための円弧状成形面４４，４５を有する。第２割型４３はダイプレート４６に取り付けられている。

【0029】

Ｕ字形金属板２２の湾曲部２７を第１割型４２の円弧状成形面４４に受け、第２割型４３を下降させると、該第２割型４３の円弧状成形面４４がＵ字形金属板２２の相対する側壁２８の端部に当接する。そして、第２割型４３のさらなる下降により、上記相対する側壁２８が両外側に膨出変形し、図８に示すように、両割型４２，４３が合わさることにより、管状の金属板（金属管）４０が形成される。

【0030】

以下、図９を参照して具体的に説明する。第２割型４３が下降すると、その円弧状成形面４５がＵ字形金属板２２の相対する側壁２８の端部に当接する。第２割型４３のさらなる下降に伴って、相対する側壁２８の端部は第２割型４３の円弧状成形面４５に案内され該成形面４５の最奥部に向かって移動し、この移動に伴って内側に撓んで行く。そうして、相対する側壁２８の端部が側壁全長にわたって上記成形面４５の最奥部において突き合わせ状態になった後、第２割型４３がさらに下降していくことにより、Ｕ字形金属板２２は、相対する側壁２８が両外側へ膨出変形していく。

【0031】

＜突き合わせ端部のギャップ＞
ここに、図１に示す平板状の金属板５としては、その幅Ｗ（Ｏ曲げ工程Ｃにおいて第２割型４３の円弧状成形面４５の最奥部で突き合わせ状態になる両側端間の長さ）が、割型４２，４３の円弧状成形面４４，４５を合わせてなる環状成形面の周長よりも長いものを用いている。

【0032】

従って、Ｕ曲げ工程Ａ及び予備成形工程Ｂを経た金属板２２がＯ曲げ工程において断面Ｏ字形に曲げられていくとき、金属板２２の両側端が突き合わせ状態になるまでは、金属板２２の外周側に引張応力が発生し、内周側に圧縮応力が発生する。しかし、その後、図１０に示すように、金属板２２が割型４２，４３の円弧状成形面４４，４５に沿った状態になると（なお、図１０では、割型４３側の一部のみを示している。）、金属板２２の幅Ｗ（両側端間の長さ）が上記環状成形面の周長よりも長いから、割型４２，４３から金属板２２に周方向の圧縮力Ｆが加わる。

【0033】

金属板２２の外周側は割型４２，４３で拘束されているため、金属板２２の内周面が内側に移動する。つまり、金属板２２は板厚が内側へ増大する方向に塑性変形する。これに伴って、金属板外周側の引張応力を生じた部分は、あたかも弾性回復するような挙動をとって引張応力が解放されていき、ひいては、応力状態が圧縮側に移行していく。

【0034】

実験によれば、割型４２，４３よりなる環状成形面の直径をＤ、金属板５の板厚をｔとするとき、平板状金属板５の幅Ｗを環状成形面の周長（π×Ｄ）よりも直径に対する板厚の比率（ｔ／Ｄ）だけ長くすると、図１０に示すように、金属板２２の厚さ方向の全範囲に周方向の圧縮応力Ｃｓを生ずることが認められた。例えば、環状成形面の直径Ｄ＝１００ｍｍ、板厚ｔ＝２．３ｍｍであるケースでは、平板状金属板５の幅Ｗを次のようにすることになる。つまり、幅Ｗを環状成形面の周長よりもπ×ｔの寸法だけ長くすることになる。

【0035】

Ｗ＝π×Ｄ×（１＋ｔ／Ｄ）＝π×（Ｄ＋ｔ）＝１０２．３×π
上記幅Ｗを過度に大きくすると、Ｏ曲げ工程において金属板２２に座屈を生ずるから、好ましいのは、π×Ｄ＜Ｗ≦π×（Ｄ＋２ｔ）とすることである。

【0036】

このように、金属板２２の板厚の全範囲に周方向の圧縮応力Ｃｓを生ずるようにすれば、Ｏ曲げ工程で得られる管状金属板は、割型４２，４３による拘束力が除去されたとき、内周側は周方向に伸びるが、外周側の周方向の縮みはほとんどなくなる。

【0037】

ここに、割型４２，４３から金属板２２に圧縮力が加わったときに金属板２２の板厚が内側へ増大するが、その板厚の増加による金属板２２の内周面の周長の増加は僅かである。例えば、環状成形面の直径Ｄ＝１００ｍｍ、板厚ｔ＝２．３ｍｍであるケースにおいて、幅Ｗを環状成形面の周長よりもπ×ｔの寸法だけ長くする場合、概算によれば、金属板２２の板厚が内側へ２．３％程度増加することになるが、その増加に伴う金属板２２の内周面の周長の減少は０．４％程度（０．５％以下）である。従って、この板厚増大に伴う金属板２２の内周側の圧縮応力の増大も僅かである。すなわち、割型４２，４３による拘束力が除去されたときの金属板２２の内周側の周方向の伸びはそれほど大きくならない。

【0038】

以上のように、割型４２，４３による拘束力が除去されたときの金属板２２の内周側の周方向の伸びはそれほど大きくならず、一方、外周側の周方向の縮みはほとんどなくなるから、図１１に示すように、得られる管状金属板４０の突き合わせ端部に生ずるギャップ４７は確実に板厚ｔの１０％以下になる。すなわち、大きなギャップを生ずることは避けられる。

【0039】

＜溶接工程＞
図１１に示すように、割型４２，４３から脱型した管状金属板４０の突き合わせ端部に向けてレーザーＬを照射して溶接する。この突き合わせ端部のギャップ４７は板厚ｔの１０％以下になっているから、レーザー溶接によって当該突き合わせ端部を確実な接合することができる。

【0040】

＜別の実施形態（金属板の突き合わせ端部の厚肉化）＞
本実施形態についてはその要部のみを図１２乃至図１４に示す。図１２に示すように、本実施形態は、Ｏ曲げ工程において、上記金属板２２の両側端が突き合わされる円弧状成形面４５の最奥部に凹部４８が設けられている割型４３を用いる点が先の実施形態と相違し、他の工程は先の実施形態と同じである。凹部４８は、金属板２２の突き合わされる両側端に跨がるように設けられている。

【0041】

本実施形態では、Ｏ曲げ工程において、図１３に示すように、金属板２２の相対する側壁２８の端部が成形面４５の最奥部において突き合わせ状態になり、さらに、金属板２２が成形面４５に沿った状態になると、先に説明したように、金属板２２に周方向の圧縮力Ｆが加わる。すなわち、金属板２２の両側端の突き合わせ部に対して突き合わせ方向に加圧力が加わる。この突き合わせ端部は、接触面積が小さい接触であり、且つ上記凹部４８により開放状態の境界条件をとるから、上記加圧によって塑性変形し、その塑性変形した部分が成形面４５の凹部４８に入る。これにより、金属板２２の板厚が当該突き合わせ端部において局部的に厚くなる。すなわち、金属板２２の突き合わせ端部に凹部４８に対応する凸部４９が形成される。

【0042】

従って、図１４に示すように、割型４２，４３から脱型した金属板２２の突き合わせ端部にギャップ４７を生じても、該突き合わせ端部のレーザー溶接においては、この突き合わせ端部の板厚が増加した言わば余肉部分である凸部４９が溶接熱で溶けて上記ギャップ４７を埋めることになる。これにより、突き合わせ端部の板厚方向の接合長さが増大し、つまり接合面積が増大し、溶接強度の確保に有利になり、ＨＡＺ割れ防止にも有利になる。

【0043】

ここに、上記凹部４８の幅Ｗ１及び深さｄは、金属板２２の板厚ｔ、ギャップ４７の大きさＧ及びレーザーによる溶接幅Ｗ２に応じて設定することができる。

【0044】

この点を概算で説明すると、ギャップ４７の断面積の大きさＳは、Ｓ＝Ｇ×ｔとすることができる。溶接幅Ｗ２の金属が溶接熱で溶けて凝固すると考えると、上記凹部４８による板厚増加分は凹部４８の深さｄに相当するから、Ｇ×ｔ＝Ｗ１×ｄが成立するときに、ギャップ４７を金属板２２の溶け込みで埋めることができる。

【0045】

従って、幅Ｗ１＝Ｗ２－Ｇ及び深さｄ＝Ｇ×ｔ／Ｗ１の大きさの凹部４８を割型４３の成形面４５に設ければよいことになる。

【0046】

例えば、金属板２２の板厚がｔ＝２．３ｍｍであり、ギャップ４７の大きさがＧ＝０．２ｍｍであり、溶接幅がＷ２＝１．５～２．０ｍｍであるときは、幅Ｗ１＝Ｗ２－０．２及び深さｄ＝０．２×２．３÷Ｗ１の計算により、幅Ｗが１．３～１．８ｍｍ程度、深さｄが０．２５～０．３６ｍｍ程度の凹部４８を成形面４５を設けることになる。

【0047】

ここに、上記金属板２２の突き合わせ端部の厚肉化においては、図１５及び図１６に示すように、プレス成形時における金属板２２の長手方向（金属板２２が管状に成形されたときの管長方向）への材料の逃げを阻止する拘束手段を設けることが好ましい。

【0048】

図１５，１６において、５１は拘束手段としてのカムスライダー、５２はカムスライダー５１を駆動するカムドライバーである。なお、図１５，１６は、金属管成形型４１の片端部を示すが、カムスライダー５１及びカムドライバー５２は金属管成形型４１の両端部に対称に設けられている。

【0049】

カムスライダー５１は、第１割型４２の長手方向における円弧状成形面４４の両外側に配置されている。カムスライダー５１は、第１割型４２に当該長手方向に移動自在に支持され、且つ第１割型４２の円弧状成形面４４が形成された部位から当該長手方向の外側へ離れる方向にスプリング（図示省略）で付勢されている。

【0050】

カムスライダー５１は、円弧状成形面４４に受けられた金属板２２の端面に当接せしめる拘束面５１ａを備えている。カムスライダー５１の拘束面５１ａの背面側にカムドライバー５２から駆動力を受けるカム面５１ｂが設けられている。

【0051】

カムドライバー５２は、第２割型４３に固定されて下方へ突出している。カムドライバー５２の下部にカムスライダー５１のカム面５１ｂに当接するカム面５２ａが設けられている。カムドライバー５２が第２割型４３と共に下降し、そのカム面５２ａがカムスライダー５１のカム面５１ｂに当接して摺動することにより、カムスライダー５１が第１割型４２の円弧状成形面４４が形成された部位に向かって移動し、拘束面５１ａが金属板２２の端面に当接することになる。

【0052】

以下、具体的に説明する。図１５に矢符で示すように、Ｏ曲げ工程において、第２割型４３の下降により、カムドライバー５２がカムスライダー５１を金属板２２に向かって移動させる。図９に示すように、遅くとも、金属板２２の相対する側壁２８の端部が成形面４５の最奥部において突き合わせ状態になるまでに、カムスライダー５１の拘束面５１ａが金属板２２の端面に当接した状態（図１５において、２点鎖線で示す状態）になる。

【0053】

第２割型４３のさらなる下降に伴って、金属板２２の相対する側壁２８が両外側へ膨出変形して第２割型４３の円弧状成形面４５に沿った状態になり、金属板２２の両側端に突き合わせ方向の加圧力が加わっていく。この加圧力が加わっていく過程において、図１６に示すように、カムドライバー５２は、２点鎖線の状態からさらにカムスライダー５１の背面に当接するように下降し（実線で示す状態）、カムスライダー５１の拘束面５１ａが金属板２２の端面に当接した状態を保持する。

【0054】

カムスライダー５１は金属板２２の長手方向の両外側に設けられているから、金属板２２の両側端に突き合わせ方向の加圧力が加わっていくときに、当該突き合わせ端部において材料が長手方向へ移動する（逃げる）ことがカムスライダー５１の拘束面５１ａによって阻止される。

【0055】

そのため、金属板２２の上記突き合わせ端部は、上記加圧力によって第２割型４３の円弧状成形面４５の凹部４８を埋めるように塑性変形することになる。つまり、拘束手段によって上記突き合わせ端部の長手方向への材料の移動が阻止されるから、上記凹部４８を埋めるような塑性変形を生じ易くなる。よって、金属板２２の突き合わせ端部に凹部４８に対応する凸部４９を確実に形成することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ 金属管
５ 平板状の金属板
２１ 第１成形型
２２ Ｕ字形の金属板
２７ 湾曲部
２８ 側壁
３１ 第２成形型
４１ 金属管成形型
４２ 第１割型
４３ 第２割型
４４ 円弧状成形面
４５ 円弧状成形面
５１ カムスライダー（拘束手段）
５１ａ 拘束面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】