円管の口絞り加工におけるカーリング現象の
有限要素シミュレーション
塑性加工研究室 明石和繁
巻き，溶接
打抜き
シミュレーション
揺動鍛造１段目
揺動鍛造２段目
→ カーリング発生
スピニング 加工
スピニング加工
穴抜き
(a)一般的方法
穴抜き
(b)本研究
図 ディスク成形の手順
歩留まり
向上
管端部のカーリング現象
圧縮変形
第２段加工の進行
カーリング量＝
割れ発生
Δl
カーリング発生
a
引張り応力
Δl
a
内側端部の割れ
軸対称鍛造で近似して有限要素シミュレーション
ダイス形状
β
α
α = 45°50°60°70°
(a) 第１段
β
β = 30°40°45°50°
(b) 第２段
図 有限要素シミュレーションで用いたダイス形状
シミュレーション条件
シミュレーション条件
ｈ
高さ
ｈ
194mm
外径
Ｄ
407mm
肉厚
t
12mm
摩擦係数
Ｄ
ｔ
変形抵抗
素材
図 素管形状
0.25
  675 0.17 MPa
炭素鋼
軸対称シミュレーション結果
第２段
第１段
カーリング量
0.3
6
カーリング量
荷重
0.2
4
3
2
0.1
0
5
1
20
40
ストローク / mm
60 0
図 第２段加工におけるカーリング量，荷重の変化
（α＝５０°，β＝４０°）
荷重 / MN
0.4
最大カーリング量
0.6
0.5
0.4
0.3
β
30°
40°
45°
50°
0.2
0.1
040
50
α/°
60
70
図 ダイス角度によるカーリング量の変化
最大荷重(第２段) / MN
10
8
6
4
2
040
β
30°
40°
45°
50°
50
α/°
60
70
図 ダイス角度による変形荷重の変化
ダイス角の影響
α＝70°
α＝45°
β＝30°
β＝50°
図 ダイス角αの影響
図 ダイス角βの影響
第１段終了時
第２段開始時
円管の口絞り加工におけるカーリング現象の
有限要素シミュレーション
ダイス角度αを小さくするとカーリング量は小さくなる．
ダイス角度βを大きくするとカーリング量は小さくなる．
ダイス角度αが大きくなると荷重が高くなるため無制限に
小さくすることは出来ない
ダイス角度βが大きくなると後工程での加工が困難になる
ため無制限に大きくは出来ない