【金属の曲げ加工】加工方法やよく使われる材質について解説！

皆さんは、金属の曲げ加工についてご存じでしょうか？

金属加工というと、ほとんどの方は切断などの加工方法を思い浮かべると思います。しかし、この曲げ加工も金属加工の中ではメジャーな方法であり、鉄を代表とする様々な金属を加工しています。しかし、その加工方法や種類については知らない方が多いと思います。

今回は「金属の曲げ加工ってどうやってやるの？」と疑問をお持ちの型に向け、曲げ加工について詳しくご紹介させて頂きます。曲げ加工の種類や製品の事例もご紹介しますので、これから曲げ加工の依頼を頼もうと考えている方も、是非ご一読下さい。

金属の曲げ加工について

引用元：井上商事株式会社

曲げ加工は、プレス加工の工程の1つで、加工物を所定の形状に曲げる加工方法です。

加工素材となる金属をパンチといわれる上側の金型とダイと呼ばれる下側の金型で挟みこみ、圧力を加えることによって、加工物の形状を変えていきます。

単純で簡単な作業のように見えますが、加工するには、寸法やベンダーの調整なども行わなくてはなりません。

曲げ加工では、加工素材を金型で加工し変形させる際に、圧縮によるひずみが発生してしまいます。このひずみによって、加工素材が凸凹になってしまったり、思わぬ方向に曲がってしまう可能性があります。

ひずみは、表面に近い程大きくなり、素材の中心にいく程発生しない特徴があります。

また、加工素材をプレスしても、解除した後に素材の持つ弾性によって素材の形状が元に戻ってしまうことがあります。この特性をスプリングバックといいます。このスプリングバックの原因は、ひずみにより起きる現象です。曲げ加工製品の寸法でズレが生じてしまうと、結果的に質が落ちてしまうため、金型製作時に精密な設計をすることが重要です。

曲げ加工の中のも様々な種類があり、素材や製品に応じて使い分けていくことが大切です。

主に①型曲げ②フランジ成形③送り曲げ④手曲げ加工の4種類が挙げられます。

①型曲げ

型曲げは、加工材料を型に加工し、曲げ加工を行う方法です。この型曲げは「突き曲げ」と「迎え巻き上げ」という2種類に分かれています。

突き上げは、ダイに固定した加工素材を頭上からパンチで押し込む方法です。

迎え巻き上げは、フォールディングマシンを使用して、加工素材を側面からパンチを起こすように折り曲げる方法です。

上記の方法以外にも、型曲げには、形状によってさまざまな種類の型があります。U字曲げ

・L字曲げ・V字曲げ・Z曲げなど、曲げる形状によって使い分けることによって、仕上がりの製品の質が変わってくるため、精密な機械設計が必要となります。

②フランジ成形

「L字曲げ」の進化系のようなもので、曲げ線を2次曲線になるように設計する方法です。このフランジ成形にも主に2種類あり、「伸びフランジ成形」と「縮みフランジ成型」があります。

伸びフランジ成形は、曲げ線が内側に湾曲するもののことをいいます。

縮みフランジ成形は、外側に曲げ線が湾曲するもののことをいいます。

フランジ成型は、単純な直線曲げの加工とは違い、ひずみのコントロールが非常に困難とされています。しわ等の様々な弊害が出てしまうことも多い為、他の曲げ加工以上により精密な設計が要求されます。

③送り曲げ

送り曲げは、他の曲げ加工とは違い、加工素材を型などには固定せず、ラインの中で連続で曲げ加工を行うことで、曲げ加工を完了させる方法です。送り曲げには、「ロール曲げ」というロールを三本用いて加工を行うものと、「ロール成型」という複数のロールにコイル状の素材を通すことで曲げ加工を連続で行うものがあります。複雑な断面の形状のものから、大きな円断面のものまで幅広く活用することができます。

④手曲げ加工

手曲げ加工は、加工機械を使用せずに、手作業で曲げ加工をする方法です。

加工素材の長さが短い場合は、素材を加工しやすくするため、あらかじめ曲げを行います。その後、ブロックを曲げたい方向にあて、ハンマーなどで打ち付け、角度を付けていきます。ハンマーで打ちつけるほかにも、影タガネという道具を使用し、予備曲げを行った後、曲がった部分の外側にあて金を使い、角度を整える方法もあります。

素材が非常に長い場合などは、曲げ加工を一気に行うと寸法精度が低下するため、複数回に分けて加工することが一般的とされています。

曲げ加工によく使われる金属の特徴

曲げ加工では様々な金属の加工を行うことができます。金属素材にも様々な加工のしやすい素材や強度の高い素材などがあるため、その特徴を知っておくことで、高品質な製品に仕上げることもできるでしょう。

次は、金属素材の中でも、代表的な3種類の素材の特徴を紹介します。

①鉄材

鉄材の特徴は、柔らかすぎず、硬すぎない性質から、加工しやすい点です。安価なものも非常に多い為、コスト面でも優秀です。また、曲げ加工で使用される鉄材は、一般的に冷間圧延鋼板が使用されますが、他の鉄材でも加工できます。

②アルミ材

アルミ材の特徴は、他の金属と比べ、重量が軽いという点です。装飾性も高い為、多くの製品に加工されています。また、装飾性を目的として使用するならば、アルマイト処理などを施すことにより、着色をすることも可能です。しかし、アルミ材は金属の中では高価なものが多い為、材料コストがかかってしまう可能性があります。

③ステンレス材

ステンレス材は、高い硬度と耐食性が特徴です。錆に強いため、錆びやすい部品・製品に使用されることが多いです。ステンレス材には様々な種類があり、中には難加工の素材もあるため、加工には注意が必要です。ステンレス材は素材の安定性が良いので、ヘアライン仕上げも可能です。

曲げ加工製品事例

引用元：株式会社平川製作所

引用元：株式会社平川製作所

引用元：株式会社伸盛製作所

曲げ加工の種類・製品事例まとめ

今回は、曲げ加工の種類や製品事例についてご紹介しました。

曲げ加工はプレス加工の工程のひとつですが、様々な種類の技法があります。その特徴や性質を理解することで、高品質な製品を仕上げることができます。また、曲げ加工だけでなく、プレス加工について理解することで、依頼する際に時間のロスや無駄なコストを省くことができます。

曲げ加工は高い技術が必要なため、依頼する際は、そのメーカーがどのような製品を仕上げているのか、どの素材なら加工してくれるのかを事前に調べた方が良いでしょう。

もし曲げ加工についてお悩みの時は、ぜひMitsuriにご登録下さい。