チタン部材の曲げ加工方法および曲げ加工具
【課題】チタン部材について、ドライ環境下での曲げ加工が行えるようにしたチタン部材の曲げ加工方法および曲げ加工具を提供する。
【解決手段】曲げ加工具はチタン部材と接する部分の少なくとも一部分に形成された最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部と、微細凹凸部に含まれる複数の頂上部の一部だけが露出するように微細凹凸部に形成されたフッ素樹脂膜とを有し、フッ素樹脂膜が微細凹凸部の表面に密着している。
【解決手段】曲げ加工具はチタン部材と接する部分の少なくとも一部分に形成された最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部と、微細凹凸部に含まれる複数の頂上部の一部だけが露出するように微細凹凸部に形成されたフッ素樹脂膜とを有し、フッ素樹脂膜が微細凹凸部の表面に密着している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工方法およびその曲げ加工に用いる曲げ加工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チタンやチタン合金からなる部材の成形加工に関して、様々な技術が知られている。例えば、特許文献１には、チタンパイプ材の内側にその内径にほぼ等しい太さの金属丸棒の充填材を充填して熱間曲げ加工を行い、充填材をケミカルミーリング加工によって除去する方法が開示されている。また、特許文献２には、棒状チタン部材の一端側を減面成形金型を用いて減面成形する超音波処置装置用超音波プローブの製造方法が開示されている。さらに、特許文献３には、チタンとは異なる金属外管の内面に薄肉チタン管を圧着したチタン内張２重管とチタン管板との組み付け方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６０２３２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−５１６６９号公報
【特許文献３】特公平２−２０８８０号公報
【特許文献４】特開第２６７７９７３号公報
【特許文献５】特開２００４−７４６４６号公報
【特許文献６】特開平９−１９３１６４号公報
【特許文献７】特開平５−２４５８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チタンやチタン合金は、軽くて強く、しかも腐食を起こさないので、前述したように、航空機や自動車、船舶、化学機械、医療用機械など様々な分野で利用されている。
【０００５】
しかしながら、チタン金属は他の金属との親和力が強く、成形加工の際に工具や金型との焼き付きが起こりやすい。そのため、チタンやチタン合金からなる部材をプレス加工によって成形するときは、潤滑油を用いることが必須とされ、成形加工後に部材を洗浄する洗浄工程も必須とされていた。特に、チタン、チタン合金を用いて管、パイプ状に形成されている部材（以下「チタン部材」という）についてこれを所定の形状に折り曲げる曲げ加工を行うときは次のような課題があった。
【０００６】
曲げ加工を行う場合、曲げ加工に用いた潤滑油がチタン部材の中空部にも入り込んでいる。そのため、潤滑油が中空部から確実に除去できているかどうかを洗浄工程後に確認する必要があるが、その確認は極めて困難であった。それは、中空部の大きさが小さかったり、チタン部材を折り曲げたことによって中空部が屈曲しているがために内視鏡等の装置で検査すること自体が困難なためである。また、このような検査を行おうとすると、その分、チタン部材の製造に手間を要することになるため、製造工程を簡略化することも困難になる。
【０００７】
したがって、従来、チタン部材の曲げ加工を行ったときは、中空部内側の潤滑油が洗浄工程を行ったことによって除去されているとみなさざるを得ないという課題があった。
【０００８】
一方、潤滑油を用いることなく、成型加工品を金型から離れやすくすることに関して、例えば、特許文献４に開示されているように、金型の表面にフッ素樹脂膜を形成するという考えがある。ところが、フッ素樹脂膜は柔軟であり、金型や工具を繰り返し使用することによって剥離や損傷が起こりやすいことから、従来、フッ素樹脂膜の耐久性を高める技術が知られていた（例えば、特許文献５〜７）。
【０００９】
しかし、これらの従来技術は、樹脂製品、ゴム製品等の成形加工に用いる金型を対象にした技術であり、チタン部材の曲げ加工に用いる曲げ加工具や金型には適用することが困難であった。樹脂製品、ゴム製品等の成形加工に用いる金型は金型によって形成される空間（隙間）に樹脂等を流し込み所望の形を形成するためのいわば型枠として用いられている。
【００１０】
ここで、例えば図２６に示すような金型１００，１０１があったとすると、これらの金型１００，１０１では、樹脂等に接触する内側部分の表面にフッ素樹脂膜１０２が形成される。そうすると、そのフッ素樹脂膜１０２は、樹脂１０３から金型１００，１０１の内側表面と交差する方向の圧力ｆ１を受けることになる。
【００１１】
一方、チタン部材の曲げ加工に用いる金型として、図２７に示すような金型２００，２０１，２０２があったとする。これらの金型２００，２０１，２０２を用いてチタン部材２０３の曲げ加工を行うときは、金型２０２が矢印Ｐの方向に動くが、その際、金型２００，２０１，２０２はチタン部材２０３の表面に強力に押しつけられたり、こすりつけられたりしている。そのため、金型２００，２０１，２０２はチタン部材２０３から、金型の表面と交差する方向の圧力ｆ２だけでなく、表面に沿った方向の圧力ｆ３も受けている。
【００１２】
表面と交差する方向の圧力ｆ２はフッ素樹脂膜に対して、金型の表面に押しつけるように作用するが、表面に沿った方向の圧力ｆ３はフッ素樹脂膜に対して、金型の表面に沿って削り取るようにして作用する。したがって、従来技術のようにして強度を高めたフッ素樹脂膜を金型２００，２０１，２０２の表面に形成したとしても、圧力ｆ３のような表面に沿った方向の強力な圧力がかかることによって、フッ素樹脂膜が金型の表面に沿った方向に削り取られやすくフッ素樹脂膜が金型の表面からすぐに剥がれてしまう。そのため、フッ素樹脂膜を金型とチタン部材との潤滑性や離型性を良くするために皮膜（潤滑皮膜）にしている金型では、曲げ加工を繰り返し行えないという課題があった。
【００１３】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、チタン部材の曲げ加工方法および曲げ加工具において、チタン部材について、潤滑油を用いることなくドライ環境下での曲げ加工が行えるとともに、フッ素樹脂膜を潤滑皮膜としていても、曲げ加工が繰り返し行えるように、曲げ加工具の耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工方法であって、チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材の表面におけるチタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に、最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部を形成し、かつ、最大表面粗さを越える厚さのフッ素樹脂膜を微細凹凸部に形成して曲げ加工具を製造する曲げ加工具製造工程と、フッ素樹脂膜が中空部に直に接するように、曲げ加工具をチタン部材における中空部に納め、かつ曲げ加工具に超音波振動を付加しながらチタン部材を曲げる曲げ加工工程とを有するチタン部材の曲げ加工方法を特徴とする。
【００１５】
この曲げ加工方法では、曲げ加工具の表面に微細凹凸部が形成されているので、曲げ加工具の表面積が拡大され、その微細凹凸部の表面にフッ素樹脂膜が形成されているので、フッ素樹脂膜が微細凹凸部の凹凸にひっかかり、表面に沿ってずれないように微細凹凸部がフッ素樹脂膜をつなぎ止めている。また、フッ素樹脂膜が曲げ加工具の広範囲にわたって直に接し、摩擦係数を低く抑える。フッ素樹脂膜が微細凹凸部の凹部に入り込んでいてそのフッ素樹脂膜が曲げ加工の際、潤滑剤となる。また、超音波振動を付加しながら曲げ加工を行うことで、超音波振動を付加しない場合よりも曲げ変形抵抗が減衰し、摩擦係数が減衰する。
【００１６】
また、上記曲げ加工方法の場合、棒状部材は、先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部と、その縮径部に接続され、且つ太さの一様な定太部とを有し、曲げ加工具製造工程は、棒状部材のうちの縮径部と定太部との境界部分および先端部を接触部として微細凹凸部およびフッ素樹脂膜を形成することが好ましい。
【００１７】
こうすると、曲げ加工具のうち、曲げ加工の際、チタン部材の中空部が表面に対して強力に直接押し当てられる部分に微細凹凸部およびフッ素樹脂膜が形成される。
【００１８】
さらに、曲げ加工具製造工程は、棒状部材として、超硬合金鋼以外の鋼からなる鋼製棒状部材を用い、かつ最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下になるようにして微細凹凸部を形成することが好ましい。
【００１９】
最大表面粗さを上記の範囲にすることで摩擦係数を低い値に抑えつつ微細凹凸部によるフッ素樹脂膜のつなぎ止め効果が得られる。
【００２０】
さらにまた、上記曲げ加工方法では、曲げ加工工程を繰り返し行うときに、微細凹凸部にフッ素樹脂を再塗布することが好ましい。
【００２１】
このようにすると、曲げ加工で失われたフッ素樹脂膜が塗布したフッ素樹脂によって補給される。
【００２２】
上記曲げ加工方法の場合、曲げ加工工程は、温度範囲が１０℃からフッ素樹脂の連続使用最高温度の範囲に設定された常温から温間域でチタン部材を曲げることが好ましい。
この温度範囲では、特にチタン部材の展延性が高まり、成形が容易になる。
【００２３】
そして、本発明は、チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工に用いる曲げ加工具であって、チタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に形成された最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部と、微細凹凸部に形成されたフッ素樹脂膜とを有し、フッ素樹脂膜が微細凹凸部の表面に密着していることを特徴とするチタン部材の曲げ加工具を提供する。
【００２４】
上記曲げ加工具は、チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材を用いて形成され、棒状部材は、中空部に応じた太さを有する太さの一様な定太部と、その定太部に接続され、且つ先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部とを有し、少なくとも棒状部材における縮径部と定太部との境界部分および先端部が接触部に設定され、その接触部全体に微細凹凸部とフッ素樹脂膜とが形成されていることが好ましい。
【００２５】
さらに、棒状部材は、超硬合金鋼以外の鋼からなり、微細凹凸部は、最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳述したように、本発明によれば、チタン部材の曲げ加工方法および曲げ加工具において、チタン部材について、潤滑油を用いることなくドライ環境下での曲げ加工が行えるとともに、フッ素樹脂膜を潤滑皮膜としていても、曲げ加工が繰り返し行えるように、曲げ加工具の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る曲げ加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】曲げ加工プラグを示す図で、（Ａ）は全体の正面図、（Ｂ）は要部を拡大して示す正面図である。
【図３】曲げ加工プラグの微細凹凸部およびフッ素樹脂膜を含む表面を模式的に示す断面図で、図４の３−３線断面図である。
【図４】曲げ加工プラグの表面を模式的に示す平面図である。
【図５】曲げ加工プラグの微細凹凸部およびフッ素樹脂膜と、チタン管との接している部分を模式的に示す断面図である。
【図６】曲げ加工の際、フッ素樹脂膜が変形する様子を模式的に示す断面図である。
【図７】曲げ加工後の微細凹凸部およびフッ素樹脂膜を模式的に示す断面図である。
【図８】別のフッ素樹脂膜と微細凹凸部を模式的に示す断面図である。
【図９】曲げ加工具製造工程を模式的に示す側面図で、（Ａ）は製造前の曲げ加工具、（Ｂ）は表面に微細凹凸部を形成した後の曲げ加工具、（Ｃ）は微細凹凸部の表面にフッ素樹脂膜を形成した後の曲げ加工具を示している。
【図１０】曲げ加工における曲げ加工実行前を模式的に示す断面図である。
【図１１】同じく、実行後を模式的に示す断面図である。
【図１２】曲げ加工の過程におけるチタン管と曲げ加工具とを示す断面図で、（Ａ）は曲げ加工開始直後、（Ｂ）は曲げ加工終了直前を示している。
【図１３】変形例にかかる曲げ加工プラグ全体の正面図である。
【図１４】製造した曲げ加工プラグ全体を示す写真である。
【図１５】同じく、曲げ加工プラグの要部を示す写真である。
【図１６】曲げ加工で成形されたチタン管および曲げられた部分の内部の外観の写真である。
【図１７】同じく、曲げられた部分の内部を大きく写した写真である。
【図１８】曲げ加工によって破断したチタン管を写した写真である。
【図１９】実施例におけるチタン管の曲げ形状および寸法測定箇所を示す図である。
【図２０】超音波振動を付加した場合の引張荷重の大きさを示すグラフである。
【図２１】超音波振動を付加しない場合の引張荷重の大きさを示すグラフである。
【図２２】超音波振動を付加した場合における寸法Ｌ１、Ｌ２の設定値からのばらつきを示すグラフである。
【図２３】同じく、超音波振動を付加しない場合を示すグラフである。
【図２４】図２３、２４に示した結果の具体的な数値を示す表である。
【図２５】フッ素樹脂の再塗布を行った場合の摩擦係数の変化を示し、（Ａ）は再塗布前、（Ｂ）は再塗布後を示す図である。
【図２６】従来の樹脂成型用の金型と樹脂の一例を示す断面図である。
【図２７】従来のプレス加工用の金型と金属部材の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２９】
（曲げ加工装置の構造）
まず、図１を参照して曲げ加工装置２０について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る曲げ加工装置の概略構成を示す図である。曲げ加工装置２０は本発明の実施の形態に係る曲げ加工方法を実施するための装置であって、チタン部材のドライ加工が行える装置である。なお、本実施の形態において、ドライ加工とは、潤滑剤およびテフロンシート（テフロンは登録商標）等のシート状部材を一切用いないドライ環境下での曲げ加工を意味している。
【００３０】
曲げ加工装置２０は図１に示すように支持台１上に設置されている。支持台１の上面にガイド２が固定され、そのガイド２に曲げ加工装置２０が設置されている。曲げ加工装置２０はＮＣパイプベンダーであって、油圧シリンダー３と、超音波振動部６と、ホーン７と、チャック８と、ダイ９、ダイ１０と、曲げ加工プラグ１１と、マンドレル１２とを有し、これらが一体となって支持部材４ａ、４ｂに支持されている。また、曲げ加工装置２０は超音波発振器１３と、油圧ミストポンプ１４を有している。
【００３１】
油圧シリンダー３はマンドレル１２を支持し、マンドレル１２を駆動する装置である。その油圧シリンダー３と、マンドレル１２との間に超音波振動部６とホーン７とが設置されている。超音波振動部６は超音波振動の発生源であって、超音波振動子５を有している。超音波振動子５は、超音波発振器１３から入力される高周波信号によって超音波振動を発生する。その超音波振動子５にホーン７が接続されている。ホーン７は超音波振動子５が発生した超音波振動の振幅を拡大する。そのホーン７にマンドレル１２が接続されているので、ホーン７によって拡大された超音波振動がマンドレル１２に伝達される。
【００３２】
マンドレル１２は一端部がホーン７に接続され、他端部が曲げ加工プラグ１１に接続されている。また、マンドレル１２には油圧ミストポンプ１４が接続されている。チャック８は、マンドレル１２と曲げ加工プラグ１１との接続箇所を支持して両者の接続状態を堅持する一方、その支持状態を開放し、両者を分離するための構造を有している。
【００３３】
曲げ加工プラグ１１は一端部がマンドレル１２に接続され、その反対側からチタン管１５の後述する中空部１５ａが挿入される。チタン管１５は曲げ加工の対象となる部材である。チタン管１５は、純チタンを用いて細長い円筒状に形成されている部材であって、中心軸に沿った中空部１５ａを有している。チタン管１５はダイ９、１０によって把持されている。
【００３４】
曲げ加工プラグ１１は、本発明の実施の形態に係る曲げ加工具であって、断面円形の図２（Ａ）に示すような細長い棒状の構造を有している。曲げ加工プラグ１１は、細長い棒状の本体部１１ａを有している。本体部１１ａの一端部にマンドレル１２の先端部を螺子込み可能な螺子穴１１ｂが形成されている。螺子穴１１ｂにマンドレル１２の先端部を螺子込むことで、曲げ加工プラグ１１をマンドレル１２と一体にすることができる。本体部１１ａは、チタン管１５の中空部１５ａに応じた一様な太さを有する定太部１１ｄと、先端部１１ｆに近づくにしたがい漸次縮径する縮径部１１ｅとを有している。
【００３５】
そして、曲げ加工プラグ１１は、一部分（全体の約４０％程度）がコーティング部１１ｃとなっている。図２（Ａ）、（Ｂ）において、ドットを付した箇所がコーティング部１１ｃに設定されている。コーティング部１１ｃはチタン管１５の中空部１５ａに接触する接触部の少なくとも一部分に設定されている。本実施の形態では、図２（Ｂ）に詳しく示すように、先端部１１ｆおよび縮径部１１ｅと、縮径部１１ｅと定太部１１ｄとの境界部分１１ｇを含む定太部１１ｄの一部分とが接触部に設定されている。曲げ加工プラグ１１は、曲げ加工装置２０によってチタン管１５の曲げ加工を行う際、チタン管１５に接するが、そのチタン管１５に接する部分の中で曲げ加工中、チタン管１５から特に強力な圧力を受け得る部分がある。コーティング部１１ｃにはそのような部分を含む領域に設定されている。
【００３６】
コーティング部１１ｃには微細凹凸部５０ａと、フッ素樹脂膜５５とが形成されている。コーティング部１１ｃでは、本体部１１ａの表面に微細凹凸部５０ａが形成され、その表面にフッ素樹脂膜５５が形成されている。曲げ加工装置２０では、潤滑剤およびテフロンシート等のシート状部材を一切用いずにドライ加工を行うので、曲げ加工の際、曲げ加工プラグ１１がチタン管１５と直に接触する。
【００３７】
微細凹凸部５０ａは肉眼ではその形状や大きさが明確に認識できないほど微細で、すなわちとても細かく、かつ不規則で複雑に入り組んだ凹凸を有している。図３に示すように、微細凹凸部５０ａの凹凸とは、大きさ、間隔がばらばらで規則性のない表面のでこぼこを意味し、後述する頂上部、底部および凹部が多数含まれている。ここで、図３は本体部１１ａの微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を含む表面を模式的に示す断面図で図４の３−３線断面図、図４は本体部１１ａ（コーティング部１１ｃ）の表面を模式的に示す平面図である。
【００３８】
微細凹凸部５０ａは複数の頂上部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１を含む多数の頂上部と、複数の底部Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０を含む多数の底部とを有している。この微細凹凸部５０ａは、本体部１１ａの表面について、ブラスト処理等の表面処理を施して最大表面粗さ（本実施の形態では、最大高さ粗さＲｚともいい、詳しくは後述する）が３μｍ以上２５μｍ以下になるようにして形成されている。なお、微細凹凸部５０ａにおいて、頂上部とは、微細凹凸部５０ａの高さの基準となる基準ラインＬよりも外側に突出している部分の先端およびその周囲、底部とは、基準ラインＬよりも内側に凹んでいる部分の先端およびその周囲を意味し、凹部とは、頂上部以外の部分を意味している。
【００３９】
最大表面粗さとは、例えば図３に示した微細凹凸部５０ａでは、複数の頂上部の中で最も外側に突出している頂上部（図３では、頂上部Ｐ５）と、複数の底部の中で最も凹んでいる底部（図３では、底部Ｐ４）との高さの差ｈ１を用いて評価される表面粗さである。すなわち、最大表面粗さ（最大高さ粗さＲｚ）が３．０μｍであるとは、ｈ１が３．０μｍであることを意味している。表面粗さとして、複数の底部または頂上部Ｐ１〜Ｐ１１の高さの差の平均をとって評価する手法もあるが、本実施の形態では、最大高さ粗さＲｚを採用している。
【００４０】
曲げ加工プラグ１１は、鋼等の金属を用いて形成されているが、凹部がある程度の大きさになるようにするには、最大表面粗さをある程度の大きさにする必要がある。曲げ加工プラグ１１における本体部１１ａの表面に微細凹凸部５０ａを形成することによって、図３に示すように、本体部１１ａの表面に大きさや形状が不規則な凹部が多数現れ、その凹部すべてを塞ぐようにしてフッ素樹脂膜５５の一部が凹部の中に入り込んでいる。
【００４１】
凹部に入り込んでいるフッ素樹脂膜５５の体積をある程度の大きさにするとともに、微細凹凸部５０ａの凹凸を複雑に入り組んだ構造にするには、少なくとも最大表面粗さを３μｍ以上にすることが好ましい。一方、最大表面粗さを大きくすれば凹部に入り込むフッ素樹脂膜５５の体積も増加するが、微細凹凸部５０ａは曲げ加工中にチタン管１５から強力な圧力を受け得るので、最大表面粗さが２５μｍを越えるまでに大きくなると基準ラインＬから突出している部分が曲げ加工中に折れたり砕けたりしやすく好ましくない。また、曲げ加工プラグ１１の摩擦係数が高くなりすぎるおそれもある。
【００４２】
したがって、微細凹凸部５０ａの最大表面粗さは３μｍ以上２５μｍ以下にすることが好ましい。例えば、曲げ加工プラグ１１を超硬合金鋼以外の鋼を用いて製造するときは、最大表面粗さをやや大きめの１０μｍ以上２５μｍ以下とすることが好ましく、特に最大表面粗さを１４．８μｍ〜１５μｍ程度にすることがいっそう好ましい。また、超硬合金鋼は超硬合金鋼以外の鋼よりも硬くて丈夫なので、曲げ加工プラグ１１を超硬合金鋼を用いて製造するときは、最大表面粗さをやや小さめの３μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
次に、フッ素樹脂膜５５について説明する。フッ素樹脂膜５５は微細凹凸部５０ａの表面に形成されている。フッ素樹脂膜５５は微細凹凸部５０ａに含まれる多数の頂上部のうちの一部だけがフッ素樹脂膜５５によって覆われることなく露出するような厚さを有している。微細凹凸部５０ａの場合、フッ素樹脂膜５５は図４に示すように複数の頂上部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１のうち、最も突出している頂上部Ｐ５だけが露出し、他の頂上部はすべて覆われるような厚さを有している。そのため、フッ素樹脂膜５５は、微細凹凸部５０ａのそれぞれの最大表面粗さよりやや小さい厚さを有している。
【００４４】
フッ素樹脂膜５５は、微細凹凸部５０ａの表面に密着するとともに、すべての凹部を塞ぐようにして凹部に入り込んで形成されている。
【００４５】
フッ素樹脂膜５５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)等のフッ素樹脂をコーティングすることによって形成することができる。本実施の形態では、フッ素樹脂の直接コーティングとフッ素樹脂が剥離しやすいこととを考慮して、プライマーを混合した混合フッ素樹脂を微細凹凸部５０ａの表面にコーティングすることによって、フッ素樹脂膜５５を形成している（詳しくは後述する）。
【００４６】
（曲げ加工装置の動作内容）
続いて、以上の構成を有する曲げ加工装置２０の動作内容を図１とともに図５〜図８、図１０〜図１１を参照して説明する。図５はコーティング部１１ｃの微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５と、チタン管１５との接している部分を模式的に示す断面図、図６は曲げ加工の際、フッ素樹脂膜５５が変形する様子を模式的に示す断面図である。また、図７は曲げ加工後の微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を模式的に示す断面図、図８は別のフッ素樹脂膜と微細凹凸部５０ａを模式的に示す断面図である。図１０は、曲げ加工装置２０を用いた曲げ加工における曲げ加工実行前を模式的に示す断面図、図１１は同じく実行後を模式的に示す断面図である。
【００４７】
曲げ加工装置２０を用いて曲げ加工を行うときは、後述する曲げ加工具製造工程を実行することによって前述の曲げ加工プラグ１１を製造したうえで、次のようにして曲げ加工工程を実行する。その曲げ加工工程では、まず、図１０に示すように、曲げ加工プラグ１１をコーティング部１１ｃ側からチタン管１５の中空部１５ａに納めフッ素樹脂膜５５が中空部１５ａに直に接するようにする。その後、曲げ加工プラグ１１およびマンドレル１２ともに、チャック８によってチタン管１５を把持する。
【００４８】
そして、図１に示したように、前述した超音波発振器１３から超音波振動子５に高周波信号を入力する。すると、超音波振動子５が超音波振動を発生し、その超音波振動の振幅がホーン７によって拡大されマンドレル１２に伝達される。マンドレル１２に曲げ加工プラグ１１が接続されているので、振幅の拡大された超音波振動が曲げ加工プラグ１１に加えられる。
【００４９】
超音波振動は、曲げ加工プラグ１１の中心軸ＣＬに沿っていて、図１０に示す矢印のような縦波の振動ｆである。このような超音波振動ｆを曲げ加工プラグ１１に付加しながらダイ９，１０を作動させてチタン管１５を曲げる。
【００５０】
そして、曲げ加工を行う場合、図１１に示すように、ダイ９，１０をほぼ９０度回動させる。すると、ダイ９，１０の回動に伴いチタン管１５が徐々に変形する。その際、チタン管１５が曲げ加工プラグ１１に対して強力に押し付けられながら変形する。ダイ１０が湾曲部１０ａを有するので、チタン管１５が湾曲部１０ａの外形に沿って湾曲する。
【００５１】
すると、曲げ加工プラグ１１にはコーティング部１１ｃが設定され、そこに形成されているフッ素樹脂膜５５は、最も突出している頂上部Ｐ５だけが露出する厚さに形成されており、他の頂上部はすべてフッ素樹脂膜５５によって被覆されている。そのため、フッ素樹脂膜５５がチタン管１５の中空部１５ａに広範囲にわたって直に接することになって、曲げ加工プラグ１１とチタン管１５との間の摩擦係数を低く抑え、滑りを良くする潤滑剤として作用する。
【００５２】
しかも、フッ素樹脂膜５５は、微細凹凸部５０ａの表面に密着している。曲げ加工プラグ１１は、表面に微細凹凸部５０ａが形成されていることによって表面積が拡大されている。また、形状や大きさが不規則で複雑に入り組んだ凹凸が形成され、形状や大きさが不規則な多数の凹部にフッ素樹脂膜５５が入り込んでいることによって、フッ素樹脂膜５５が微細凹凸部５０ａの凹凸にしっかりとひっかかっている。そのため、表面に沿ってずれないように微細凹凸部５０ａがフッ素樹脂膜５５をしっかりとつなぎ止める作用を発揮する。
【００５３】
一方、複数の頂上部のうち、頂上部Ｐ５だけはフッ素樹脂膜５５で覆われることなく露出しているので、フッ素樹脂膜５５の厚さ方向全体が頂上部Ｐ５を含むいずれかの頂上部によって受け止められるようになっている。
【００５４】
曲げ加工の際、フッ素樹脂膜５５に対し、曲げ加工プラグ１１の表面に沿った方向の圧力（図５の圧力Ｆ２）がチタン管１５から作用する。その圧力Ｆ２は、フッ素樹脂膜５５を曲げ加工プラグ１１の表面に沿った方向に削り取るように作用するが、凹部および頂上部が圧力Ｆ２の方向と交差する方向に形成されているので、凹部および頂上部が圧力Ｆ２によるフッ素樹脂膜５５の動きを邪魔し、フッ素樹脂膜５５の剥離を阻止しようとする。
【００５５】
そのうえ、微細凹凸部５０ａの凹凸は大きさや形状が不規則で複雑に入り組んだ構造になっていて、図３に示したようにひとつひとつの凹部の表面にも細かな凹凸が形成されている。そのため、フッ素樹脂膜５５が微細凹凸部５０ａに密着する度合いは規則的な凹凸が形成されている場合よりも高くなっている。
【００５６】
したがって、曲げ加工の際、フッ素樹脂膜５５が曲げ加工プラグ１１の表面に留まりやすく、その結果、フッ素樹脂膜５５がチタン管１５との間に発生する摩擦係数を抑える潤滑剤としての機能を効果的に発揮する。よって、曲げ加工プラグ１１は、フッ素樹脂膜５５が軟質な潤滑皮膜となっていても、曲げ加工が繰り返し行えるように耐久性が高いものとなっている。
【００５７】
ここで、図８に示すように、頂上部Ｐ５を含むすべての頂上部が覆われるほどの厚さ（すなわち、最大表面粗さよりも大きい厚さ）を備えたフッ素樹脂膜１０５が曲げ加工プラグに形成されていた場合を考える。この曲げ加工プラグの場合、フッ素樹脂膜１０５のうち、一部が凹部に入り込まずにその外側に出た表層部１０６（図８のドットを付した部分）となってしまう。表層部１０６は表面に沿った方向に頂上部が一切存在していないため、頂上部によるつなぎ止めを何ら受けることができない。そのため、曲げ加工の際に表面に沿った方向の圧力を受けると簡単に剥がれてしまう。
【００５８】
曲げ加工プラグ１１の表面に微細凹凸部５０ａを形成すれば、フッ素樹脂膜５５に対するつなぎ止め効果は期待できるものの、形成するフッ素樹脂膜の厚さを、頂上部の一部だけが露出するような厚さにしないと、フッ素樹脂膜に潤滑剤としての機能を発揮しにくい無駄が生じやすく好ましくない。
【００５９】
一方、曲げ加工の際、図５に示すように、微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５がチタン管１５から、微細凹凸部５０ａの表面に交差する方向の圧力Ｆ１とともに、表面に沿った方向の圧力Ｆ２を受ける。フッ素樹脂膜５５は柔軟なため、圧力Ｆ１、Ｆ２によって例えば図６に示すように変形するが、凹部に入り込んでいる部分のうち、上側の部分は下側の部分よりも相対的に凹部によって受け止められ難い。
【００６０】
例えば図３に示したように、凹部５０ｂに入り込んでいる部分のフッ素樹脂膜５５は、上側の部分ほど頂上部Ｐ１、Ｐ３および底部Ｐ２との間隔が広がって微細凹凸部５０ａの表面への密着の度合いが低くなるし、チタン管１５からは圧力Ｆ１、Ｆ２をより受けやすくなる。そのため、曲げ加工によって、フッ素樹脂膜５５の一部が微細凹凸部５０ａの表面に沿った方向に剥離することもある。
【００６１】
その結果、図７に示すように、フッ素樹脂膜５５の厚さが少し薄くなり、頂上部Ｐ５のほか、頂上部Ｐ５の次に突出している頂上部Ｐ３、Ｐ７が露出することもある。しかしながら、それでも、隣接する２つの頂上部の間において、フッ素樹脂膜５５が微細凹凸部５０ａの表面に密着しながら凹部に入り込んで残っている。この凹部の中に残留しているフッ素樹脂膜５５が曲げ加工中に圧力Ｆ１によって変形して微細凹凸部５０ａの表面とチタン管１５との間に入り、双方の摩擦係数を低下させて滑りを良くする潤滑剤として作用する。そのため、曲げ加工プラグ１１を用いることによって、潤滑性が高いまま繰り返しチタン管１５の曲げ加工を行うことができる。
【００６２】
一方、曲げ加工プラグ１１を用いて前述の曲げ加工を行う際、ダイ９，１０が回動を始めてから間もないころ、図１２（Ａ）に示したように、曲げ加工プラグ１１とチタン管１５が接する部分におけるダイ９，１０の回動方向外側に強接部Ｐ１が出現する。強接部Ｐ１は、曲げ加工の際、チタン管１５が曲げ加工プラグ１１の表面に対して強力にかつ直接押し当てられる部分を意味している。曲げ加工プラグ１１は縮径部１１ｅを有している。そのため、ダイ９，１０が回動を始めると、チタン管１５は、例えば図１２（Ａ）に示したように、縮径部１１ｅの表面に押し当てられながら矢印の示す方向に曲がっていくが、チタン管１５の向きが境界部分１１ｇを境目にして大きく変化するため、この場合の強接部Ｐ１は境界部分１１ｇ上に出現する。
【００６３】
一方、図１２（Ｂ）に示すように、チタン管１５が直角の手前まで曲がると強接部Ｐ２が出現する。曲げ加工プラグ１１は、先端部１１ｆに向かって縮径部１１ｅの太さが漸次狭まっており、直角の手前まで曲がると、その後は先端部１１ｆが作用点となってチタン管１５の向きが変化する。そのため、チタン管１５が曲げ加工プラグ１１に押し当てられる力は先端部１１ｆに集中して作用するから、先端部１１ｆおよびその付近に強接部Ｐ２が出現する。
【００６４】
したがって、曲げ加工プラグ１１を用いてチタン管１５の曲げ加工を行う場合、曲げ加工プラグ１１の表面の中では、特に強接部Ｐ１、Ｐ２における潤滑性を高めることが好ましく、少なくとも強接部Ｐ１、Ｐ２にだけは微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を形成することが好ましい。また、曲げ加工プラグ１１は断面円形状に形成されているため、境界部分１１ｇに沿った周方向全体の帯状部分が強接部Ｐ１になり得る。そのうえ、微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５は、境界部分１１ｇに沿った帯状部分と、先端部１１ｆおよびその付近とに絞って形成するよりも、その両者を含むある程度の範囲に形成する方が形成しやすい。この点を考慮して、前述のコーティング部１１ｃが設定されている。
【００６５】
さらに、曲げ加工装置２０では、マンドレル１２に超音波振動を付加しながら曲げ加工を行っている。超音波振動を付加することによって、マンドレル１２がごく微小な振幅で振動し、曲げ加工プラグ１１もごく微小な振幅で振動する。チタン管１５が曲げ加工プラグ１１に接しているので、超音波振動を付加することによって、曲げ変形の際、超音波振動の振動周波数ｆｆの極めて短い周期で曲げ変形抵抗（曲げ変形に逆らう力）がチタン管１５に作用する。チタン管１５における曲げ方向の固有振動数ｆ１５は超音波振動の振動周波数ｆｆよりもはるかに小さいが、その場合において、超音波振動を付加しない場合よりも、曲げ変形抵抗は、時間平均をとると減衰し、曲げ加工プラグ１１とチタン管１５との間で作用する摩擦係数も減衰する。これらの効果によって、超音波振動を付加することによって、曲げ加工プラグ１１の潤滑性がよりいっそう高められる。
【００６６】
このように、曲げ加工装置２０によれば、潤滑油を用いることのないドライ環境下でありながらフッ素樹脂膜５５と、超音波振動の付加による潤滑性の良さとを十分に活用することによって、チタン管１５の曲げ加工を行える。そのため、曲げ加工装置２０は、曲げ加工具との溶着を起こしやすいチタン部材の曲げ加工に極めて良好なものとなっている。
【００６７】
一方、曲げ加工装置２０によってチタン管１５の曲げ加工を繰り返し行うと、凹部に入り込んでいるフッ素樹脂膜５５が次第に喪失していく。すると、次第に潤滑剤が減っていくことになるため、曲げ加工プラグ１１と、チタン管１５との間の摩擦係数が上昇していき、特に曲げ加工具との溶着を起こしやすいチタン部材の曲げ加工には好ましくない事態が起こりえる。
【００６８】
このような曲げ加工を繰り返し行うときは、好ましくは摩擦係数がある決められた規定値を越えたときは、液状のフッ素樹脂をスプレーで噴霧するなどして曲げ加工プラグ１１の少なくとも微細凹凸部５０ａの表面にフッ素樹脂を塗布することが好ましい。こうすると、繰り返しの曲げ加工で失われたフッ素樹脂膜５５が噴霧したフッ素樹脂によって微細凹凸部５０ａに補給されるのでフッ素樹脂膜５５による潤滑性を蘇らせることができる。こうすることで、曲げ加工装置２０では、チタン管１５の曲げ加工がさらに繰り返し行えるようになる。なお、この場合における摩擦係数の規定値は、例えば０．２程度とすることができる。
【００６９】
特に、曲げ加工装置２０によって、チタン部材の曲げ加工をするときは、温度範囲が１０℃からフッ素樹脂の連続使用最高温度（２８８℃）の範囲に設定された常温温間から温間域で曲げ加工を行うことが好ましい。この温度範囲では、特にチタン部材の展延性が高まり、成形が容易になるからである。
【００７０】
（曲げ加工具製造工程）
次に、曲げ加工具製造工程について図９を参照して説明する。図９は曲げ加工具製造工程を模式的に示す側面図で、（Ａ）は製造前の曲げ加工具、（Ｂ）は表面に微細凹凸部を形成した後の曲げ加工具、（Ｃ）は微細凹凸部の表面にフッ素樹脂膜を形成した後の曲げ加工具を示している。
【００７１】
図９（Ａ）に示すように、曲げ加工プラグ１１を製造するときは、まず鋼等の金属を用いて、チタン管１５の中空部１５ａに応じた太さの棒状部材を用いて曲げ加工プラグ１１１を形成する。曲げ加工プラグ１１１は、曲げ加工プラグ１１と外形が同じであり、微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を有していない点では相違している。次に、図９（Ｂ）に示すように、曲げ加工プラグ１１１の表面におけるチタン管１５と接する部分の少なくとも一部分（前述したコーティング部１１ｃに設定する部分）にブラスト処理を施して表面を粗し、微細凹凸部５０ａを形成する。このとき、曲げ加工プラグ１１１が超硬合金鋼以外の鋼からなるときは最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下になるようにする。また、曲げ加工プラグ１１１が超硬合金鋼からなるときは最大表面粗さが３μｍ以上１０μｍ以下になるようにしてもよい。
【００７２】
続いて、下塗り塗装を行って乾燥・焼成を行う。その後、曲げ加工プラグ１１１に対して、ディスパージョン塗装、静電粉体塗装、流動浸漬塗装、スプレー塗装等を含むフッ素樹塗装を行ってから焼成・冷却を行う工程を繰り返してフッ素樹脂の重ね塗りを行う。こうして、図９（Ｃ）に示すように、微細凹凸部５０ａの表面に最大表面粗さよりも厚さの厚いフッ素樹脂膜２５を形成する。この場合、プライマーとフッ素樹脂の混合塗料を塗布することができるが、プライマーを塗布した後、フッ素樹脂を塗布してもよい。
【００７３】
それから、曲げ加工装置２０により、フッ素樹脂膜２５付きの曲げ加工プラグ１１１を曲げ加工プラグ１１として用いることによって予め曲げ加工を行い、あるいはその他の手段でフッ素樹脂膜２５を表面に沿って除去することによって前述したフッ素樹脂膜５５を形成する。このとき、微細凹凸部５０ａに含まれる複数の頂上部のうち、最も高さの高い頂上部を含む一部の頂上部だけがフッ素樹脂膜５５で覆われないように露出するようにする。ここまでの工程を実行することによって、フッ素樹脂膜５５を備えた曲げ加工プラグ１１を製造することができる。
【００７４】
曲げ加工の進行に伴って曲げ加工プラグ１１の表面は、はじめはほとんどの頂上部がフッ素樹脂膜５５で覆われているものの、一部の頂上部だけはフッ素樹脂膜５５で覆われることなく露出している。さらに曲げ加工を行うと、フッ素樹脂膜５５がその表面に沿って一部剥離されることで、より多くの頂上部が露出することになる。
【実施例１】
【００７５】
次に、曲げ加工装置２０を用いた曲げ加工に関する実施例について説明する。この実施例では、曲げ加工プラグ１１は、次のようにして製造した。熱間金型用合金工具工(ＳＫＤ６１)を熱処理（ＨＲＣ６０）し、その後、表面に対して１５μｍＲｚの粗さにショットブラスト処理を施し、さらに、フッ素樹脂膜の塗装を行って曲げ加工プラグ１１を製造した。こうして製造した曲げ加工プラグ１１の外観は、図１４，１５に示すとおりである。図１４は、実施例に係る曲げ加工プラグ１１全体の外観の写真であり、図１５は、コーティング部１１ｃを中心に示した曲げ加工プラグ１１の外観の写真である。
【００７６】
そして、実験は、チタン管１５として、市販の純チタン管２種（ＴＴＰ３４０Ｃ、内径１２．７ｍｍ、ｔ１．０ｍｍ）を用いた。曲げ加工装置２０を用いて曲げ加工を行うときの条件は次のとおりである。
条件：超音波振動の振動数：２０．０ｋＨｚ、振幅：５μｍ
なお、曲げ加工装置２０には、油圧ミストポンプ１４が接続されているが、これは作動させることなく、潤滑油を用いないドライ環境下で曲げ加工を行った。
【００７７】
実験の結果、複数本（１５０本）のチタン管１５を用いてそのそれぞれについて回転引き曲げ加工を行ったところ、曲げ加工プラグ１１（マンドレル１２）に対して超音波振動を付加しながら曲げ加工を行うことによって、破断の無い成形加工を行うことができた。このとき成形されたチタン管１５は図１６、図１７に示すとおりである。図１６は、曲げ加工で成形されたチタン管１５および曲げられた部分の内部の外観の写真であり、図１７は、曲げられた部分の内部を大きく写した写真である。
【００７８】
比較のため、コーティング部１１ｃを設定していない曲げ加工プラグを曲げ加工プラグ１１の代わりに用い、さらに、超音波振動を付加することなくチタン管１５の曲げ加工を行ったところ、図１８に示すように、折り曲げ部分が破断してしまった。以上の結果から、曲げ加工プラグ１１を用いて超音波振動を付加しながらチタン管１５の曲げ加工を行うことによって、無潤滑でありながら、チタン管１５をきれいに成形できることが確認できた。
【実施例２】
【００７９】
次に、曲げ加工プラグ１１を用いた曲げ加工装置２０による曲げ加工を評価するため、次のような実験を行った。本実験では、１本のチタン管１５に対して曲げ加工を２回行い、図１９に示す概ねＬ字形状のチタン管を成形した。図１９のＲ１が１回目の曲げ、Ｒ２が２回目の曲げを示している。その際、曲げ加工プラグ１１に加わる軸引張荷重を測定し、また、曲げ精度を評価するため、寸法Ｌ１、Ｌ２について、設定値からのばらつきと偏りとを調べた。超音波振動の振幅は５μｍとし、振動数は２０ｋＨｚとした。比較のため、超音波振動を付加しない場合（振幅は０μｍ）についても同様の実験を行った。
【００８０】
ここで、図２０は、超音波振動を付加した場合の引張荷重の大きさを示すグラフ、図２１は、同じく、超音波振動を付加しない場合を示すグラフである。双方とも縦軸はｋＮ、横軸はチタン管１５の本数を示している。“プラグ引張荷重（１曲）”とは、始めの曲げ（第１曲げ）を行ったときの引張荷重を意味し、“プラグ引張荷重（２曲）”とは、２番目の曲げ（第２曲げ）を行ったときの引張荷重を意味している。
【００８１】
図２０に示すように、超音波振動を付加した場合の引張荷重は約０．５８ｋＮ〜０．７５ｋＮであるのに対し、図２１に示すように、超音波振動を付加しない場合の引張荷重が約１ｋＮ〜１．９ｋＮになっている。したがって、超音波振動を付加したことによって、曲げ加工プラグ１１に加わる軸引張荷重がほぼ半分（１／２）以下に軽減されていることが理解される。
【００８２】
次に、図２２は、超音波振動を付加した場合における寸法Ｌ１、Ｌ２の設定値からのばらつきを示すグラフ、図２３は、同じく、超音波振動を付加しない場合を示すグラフである。双方とも縦軸はｍｍ、横軸はチタン管１５の本数を示している。“寸法１（横）”とは、図１９に示す寸法Ｌ１の設定値からのずれの大きさを意味し、“寸法２（長縦）”とは、寸法Ｌ２の設定値からのずれの大きさを意味している。図２４は、これらの結果の具体的な数値を示す表である。
【００８３】
図２２に示すように、超音波振動を付加した場合、寸法Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ約−０．３〜０．３ｍｍ、約−０．６〜０．４５ｍｍになっているのに対し、超音波振動を付加しない場合、寸法Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ約０．３〜１ｍｍ、約−０．４〜１．５ｍｍになっている。また、図２４に示すように、超音波振動を付加した場合の偏差（寸法の偏り）は寸法Ｌ１、Ｌ２それぞれについて、０．１６５、０．２３１であるのに対し、超音波振動を付加しない場合の偏差は０．２３２、０．５５５である。したがって、超音波振動を付加したことによって、寸法Ｌ１、Ｌ２の設定値からのずれの大きさが縮小し、寸法のばらつきが小さくなって、寸法精度が向上していることが理解される。
【実施例３】
【００８４】
次に、液状のフッ素樹脂を塗布したことにより、微細凹凸部における耐久性が再生されることを確認するための実験を行った。実験では、曲げ加工によってフッ素樹脂膜５５が剥離し、表面が露出した曲げ加工プラグ１１を用いた場合の摩擦係数と、同じ曲げ加工プラグ１１を曲げ加工装置２０に装着したまま液状のフッ素樹脂をスプレーで塗布（スプレー塗装ともいう）したあとに測定した摩擦係数とを比較することで行った。前者の摩擦係数は図２５（Ａ），後者の摩擦係数は図２５（Ｂ）に示すとおりである。
【００８５】
図２５（Ａ）に示すように、フッ素樹脂膜５５が剥離した曲げ加工プラグ１１を用いると、摩擦係数が０．１程度から徐々に上昇していき、やがて０．２に到達する。しかしながら、スプレー塗装を行いフッ素樹脂を再び塗布したときは、摩擦係数がほぼ一貫して０．１程度に納まっていることが理解される。この結果から、フッ素樹脂を再塗布したことによって、微細凹凸部における耐久性が再生されることが確認できた。
【００８６】
変形例
以上の説明では、ドライ環境下での曲げ加工を行うための曲げ加工プラグ１１を例にとって説明したが、本発明は、図１３に示す曲げ加工プラグ３１についても適用することができる。曲げ加工プラグ３１は、曲げ加工プラグ１１と比較して、油流入管３１ａと、油抜き穴３１ｂとを有する点で相違している。油流入管３１ａは螺子穴１１ｂと油抜き穴３１ｂとに接続され、軸方向にそって本体部１１ａの中心部をほぼ貫通するように形成されている。油抜き穴３１ｂは油流入管３１ａと本体部１１ａの表面に接続されている。油抜き穴３１ｂは、コーティング部１１ｃに形成されている。
【００８７】
このような曲げ加工プラグ３１を曲げ加工プラグ１１の代わりに用いることによって、曲げ加工プラグ１１を用いた場合と同様に、チタン管１５のドライ環境下での曲げ加工を行える。また、油流入管３１ａに潤滑油を流入すればその潤滑油を用いた曲げ加工も行える。この場合、潤滑油は補助的に使用し、後洗浄の簡易なものが好ましい。
【００８８】
以上の説明では、チタン部材として、中心部を貫通する孔が形成されているチタン管１５を例にとって説明したが、本発明は、中心部を貫通する孔の一端が閉鎖されている有底円筒の概ね管状に形成されたチタン部材についても適用がある。
【００８９】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明を適用することによって、フッ素樹脂膜を潤滑皮膜として、曲げ加工具の耐久性を高めるとともに、チタン部材について、ドライ環境下で曲げ加工が繰り返し行えるようになる。
【符号の説明】
【００９１】
５…超音波振動子、６…超音波振動部、９，１０…ダイ、１１，１３…曲げ加工プラグ、１１ａ…本体部、１１ｂ…螺子穴、１１ｃ…コーティング部、１１ｄ…定太部、１１ｅ…縮径部、１１ｆ…先端部、１５…チタン管、２０…曲げ加工装置、５０ａ…微細凹凸部、５５…フッ素樹脂膜、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１…頂上部、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０…底部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工方法およびその曲げ加工に用いる曲げ加工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チタンやチタン合金からなる部材の成形加工に関して、様々な技術が知られている。例えば、特許文献１には、チタンパイプ材の内側にその内径にほぼ等しい太さの金属丸棒の充填材を充填して熱間曲げ加工を行い、充填材をケミカルミーリング加工によって除去する方法が開示されている。また、特許文献２には、棒状チタン部材の一端側を減面成形金型を用いて減面成形する超音波処置装置用超音波プローブの製造方法が開示されている。さらに、特許文献３には、チタンとは異なる金属外管の内面に薄肉チタン管を圧着したチタン内張２重管とチタン管板との組み付け方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６０２３２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−５１６６９号公報
【特許文献３】特公平２−２０８８０号公報
【特許文献４】特開第２６７７９７３号公報
【特許文献５】特開２００４−７４６４６号公報
【特許文献６】特開平９−１９３１６４号公報
【特許文献７】特開平５−２４５８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チタンやチタン合金は、軽くて強く、しかも腐食を起こさないので、前述したように、航空機や自動車、船舶、化学機械、医療用機械など様々な分野で利用されている。
【０００５】
しかしながら、チタン金属は他の金属との親和力が強く、成形加工の際に工具や金型との焼き付きが起こりやすい。そのため、チタンやチタン合金からなる部材をプレス加工によって成形するときは、潤滑油を用いることが必須とされ、成形加工後に部材を洗浄する洗浄工程も必須とされていた。特に、チタン、チタン合金を用いて管、パイプ状に形成されている部材（以下「チタン部材」という）についてこれを所定の形状に折り曲げる曲げ加工を行うときは次のような課題があった。
【０００６】
曲げ加工を行う場合、曲げ加工に用いた潤滑油がチタン部材の中空部にも入り込んでいる。そのため、潤滑油が中空部から確実に除去できているかどうかを洗浄工程後に確認する必要があるが、その確認は極めて困難であった。それは、中空部の大きさが小さかったり、チタン部材を折り曲げたことによって中空部が屈曲しているがために内視鏡等の装置で検査すること自体が困難なためである。また、このような検査を行おうとすると、その分、チタン部材の製造に手間を要することになるため、製造工程を簡略化することも困難になる。
【０００７】
したがって、従来、チタン部材の曲げ加工を行ったときは、中空部内側の潤滑油が洗浄工程を行ったことによって除去されているとみなさざるを得ないという課題があった。
【０００８】
一方、潤滑油を用いることなく、成型加工品を金型から離れやすくすることに関して、例えば、特許文献４に開示されているように、金型の表面にフッ素樹脂膜を形成するという考えがある。ところが、フッ素樹脂膜は柔軟であり、金型や工具を繰り返し使用することによって剥離や損傷が起こりやすいことから、従来、フッ素樹脂膜の耐久性を高める技術が知られていた（例えば、特許文献５〜７）。
【０００９】
しかし、これらの従来技術は、樹脂製品、ゴム製品等の成形加工に用いる金型を対象にした技術であり、チタン部材の曲げ加工に用いる曲げ加工具や金型には適用することが困難であった。樹脂製品、ゴム製品等の成形加工に用いる金型は金型によって形成される空間（隙間）に樹脂等を流し込み所望の形を形成するためのいわば型枠として用いられている。
【００１０】
ここで、例えば図２６に示すような金型１００，１０１があったとすると、これらの金型１００，１０１では、樹脂等に接触する内側部分の表面にフッ素樹脂膜１０２が形成される。そうすると、そのフッ素樹脂膜１０２は、樹脂１０３から金型１００，１０１の内側表面と交差する方向の圧力ｆ１を受けることになる。
【００１１】
一方、チタン部材の曲げ加工に用いる金型として、図２７に示すような金型２００，２０１，２０２があったとする。これらの金型２００，２０１，２０２を用いてチタン部材２０３の曲げ加工を行うときは、金型２０２が矢印Ｐの方向に動くが、その際、金型２００，２０１，２０２はチタン部材２０３の表面に強力に押しつけられたり、こすりつけられたりしている。そのため、金型２００，２０１，２０２はチタン部材２０３から、金型の表面と交差する方向の圧力ｆ２だけでなく、表面に沿った方向の圧力ｆ３も受けている。
【００１２】
表面と交差する方向の圧力ｆ２はフッ素樹脂膜に対して、金型の表面に押しつけるように作用するが、表面に沿った方向の圧力ｆ３はフッ素樹脂膜に対して、金型の表面に沿って削り取るようにして作用する。したがって、従来技術のようにして強度を高めたフッ素樹脂膜を金型２００，２０１，２０２の表面に形成したとしても、圧力ｆ３のような表面に沿った方向の強力な圧力がかかることによって、フッ素樹脂膜が金型の表面に沿った方向に削り取られやすくフッ素樹脂膜が金型の表面からすぐに剥がれてしまう。そのため、フッ素樹脂膜を金型とチタン部材との潤滑性や離型性を良くするために皮膜（潤滑皮膜）にしている金型では、曲げ加工を繰り返し行えないという課題があった。
【００１３】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、チタン部材の曲げ加工方法および曲げ加工具において、チタン部材について、潤滑油を用いることなくドライ環境下での曲げ加工が行えるとともに、フッ素樹脂膜を潤滑皮膜としていても、曲げ加工が繰り返し行えるように、曲げ加工具の耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工方法であって、チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材の表面におけるチタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に、最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部を形成し、かつ、最大表面粗さを越える厚さのフッ素樹脂膜を微細凹凸部に形成して曲げ加工具を製造する曲げ加工具製造工程と、フッ素樹脂膜が中空部に直に接するように、曲げ加工具をチタン部材における中空部に納め、かつ曲げ加工具に超音波振動を付加しながらチタン部材を曲げる曲げ加工工程とを有するチタン部材の曲げ加工方法を特徴とする。
【００１５】
この曲げ加工方法では、曲げ加工具の表面に微細凹凸部が形成されているので、曲げ加工具の表面積が拡大され、その微細凹凸部の表面にフッ素樹脂膜が形成されているので、フッ素樹脂膜が微細凹凸部の凹凸にひっかかり、表面に沿ってずれないように微細凹凸部がフッ素樹脂膜をつなぎ止めている。また、フッ素樹脂膜が曲げ加工具の広範囲にわたって直に接し、摩擦係数を低く抑える。フッ素樹脂膜が微細凹凸部の凹部に入り込んでいてそのフッ素樹脂膜が曲げ加工の際、潤滑剤となる。また、超音波振動を付加しながら曲げ加工を行うことで、超音波振動を付加しない場合よりも曲げ変形抵抗が減衰し、摩擦係数が減衰する。
【００１６】
また、上記曲げ加工方法の場合、棒状部材は、先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部と、その縮径部に接続され、且つ太さの一様な定太部とを有し、曲げ加工具製造工程は、棒状部材のうちの縮径部と定太部との境界部分および先端部を接触部として微細凹凸部およびフッ素樹脂膜を形成することが好ましい。
【００１７】
こうすると、曲げ加工具のうち、曲げ加工の際、チタン部材の中空部が表面に対して強力に直接押し当てられる部分に微細凹凸部およびフッ素樹脂膜が形成される。
【００１８】
さらに、曲げ加工具製造工程は、棒状部材として、超硬合金鋼以外の鋼からなる鋼製棒状部材を用い、かつ最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下になるようにして微細凹凸部を形成することが好ましい。
【００１９】
最大表面粗さを上記の範囲にすることで摩擦係数を低い値に抑えつつ微細凹凸部によるフッ素樹脂膜のつなぎ止め効果が得られる。
【００２０】
さらにまた、上記曲げ加工方法では、曲げ加工工程を繰り返し行うときに、微細凹凸部にフッ素樹脂を再塗布することが好ましい。
【００２１】
このようにすると、曲げ加工で失われたフッ素樹脂膜が塗布したフッ素樹脂によって補給される。
【００２２】
上記曲げ加工方法の場合、曲げ加工工程は、温度範囲が１０℃からフッ素樹脂の連続使用最高温度の範囲に設定された常温から温間域でチタン部材を曲げることが好ましい。
この温度範囲では、特にチタン部材の展延性が高まり、成形が容易になる。
【００２３】
そして、本発明は、チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工に用いる曲げ加工具であって、チタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に形成された最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部と、微細凹凸部に形成されたフッ素樹脂膜とを有し、フッ素樹脂膜が微細凹凸部の表面に密着していることを特徴とするチタン部材の曲げ加工具を提供する。
【００２４】
上記曲げ加工具は、チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材を用いて形成され、棒状部材は、中空部に応じた太さを有する太さの一様な定太部と、その定太部に接続され、且つ先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部とを有し、少なくとも棒状部材における縮径部と定太部との境界部分および先端部が接触部に設定され、その接触部全体に微細凹凸部とフッ素樹脂膜とが形成されていることが好ましい。
【００２５】
さらに、棒状部材は、超硬合金鋼以外の鋼からなり、微細凹凸部は、最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳述したように、本発明によれば、チタン部材の曲げ加工方法および曲げ加工具において、チタン部材について、潤滑油を用いることなくドライ環境下での曲げ加工が行えるとともに、フッ素樹脂膜を潤滑皮膜としていても、曲げ加工が繰り返し行えるように、曲げ加工具の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る曲げ加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】曲げ加工プラグを示す図で、（Ａ）は全体の正面図、（Ｂ）は要部を拡大して示す正面図である。
【図３】曲げ加工プラグの微細凹凸部およびフッ素樹脂膜を含む表面を模式的に示す断面図で、図４の３−３線断面図である。
【図４】曲げ加工プラグの表面を模式的に示す平面図である。
【図５】曲げ加工プラグの微細凹凸部およびフッ素樹脂膜と、チタン管との接している部分を模式的に示す断面図である。
【図６】曲げ加工の際、フッ素樹脂膜が変形する様子を模式的に示す断面図である。
【図７】曲げ加工後の微細凹凸部およびフッ素樹脂膜を模式的に示す断面図である。
【図８】別のフッ素樹脂膜と微細凹凸部を模式的に示す断面図である。
【図９】曲げ加工具製造工程を模式的に示す側面図で、（Ａ）は製造前の曲げ加工具、（Ｂ）は表面に微細凹凸部を形成した後の曲げ加工具、（Ｃ）は微細凹凸部の表面にフッ素樹脂膜を形成した後の曲げ加工具を示している。
【図１０】曲げ加工における曲げ加工実行前を模式的に示す断面図である。
【図１１】同じく、実行後を模式的に示す断面図である。
【図１２】曲げ加工の過程におけるチタン管と曲げ加工具とを示す断面図で、（Ａ）は曲げ加工開始直後、（Ｂ）は曲げ加工終了直前を示している。
【図１３】変形例にかかる曲げ加工プラグ全体の正面図である。
【図１４】製造した曲げ加工プラグ全体を示す写真である。
【図１５】同じく、曲げ加工プラグの要部を示す写真である。
【図１６】曲げ加工で成形されたチタン管および曲げられた部分の内部の外観の写真である。
【図１７】同じく、曲げられた部分の内部を大きく写した写真である。
【図１８】曲げ加工によって破断したチタン管を写した写真である。
【図１９】実施例におけるチタン管の曲げ形状および寸法測定箇所を示す図である。
【図２０】超音波振動を付加した場合の引張荷重の大きさを示すグラフである。
【図２１】超音波振動を付加しない場合の引張荷重の大きさを示すグラフである。
【図２２】超音波振動を付加した場合における寸法Ｌ１、Ｌ２の設定値からのばらつきを示すグラフである。
【図２３】同じく、超音波振動を付加しない場合を示すグラフである。
【図２４】図２３、２４に示した結果の具体的な数値を示す表である。
【図２５】フッ素樹脂の再塗布を行った場合の摩擦係数の変化を示し、（Ａ）は再塗布前、（Ｂ）は再塗布後を示す図である。
【図２６】従来の樹脂成型用の金型と樹脂の一例を示す断面図である。
【図２７】従来のプレス加工用の金型と金属部材の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２９】
（曲げ加工装置の構造）
まず、図１を参照して曲げ加工装置２０について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る曲げ加工装置の概略構成を示す図である。曲げ加工装置２０は本発明の実施の形態に係る曲げ加工方法を実施するための装置であって、チタン部材のドライ加工が行える装置である。なお、本実施の形態において、ドライ加工とは、潤滑剤およびテフロンシート（テフロンは登録商標）等のシート状部材を一切用いないドライ環境下での曲げ加工を意味している。
【００３０】
曲げ加工装置２０は図１に示すように支持台１上に設置されている。支持台１の上面にガイド２が固定され、そのガイド２に曲げ加工装置２０が設置されている。曲げ加工装置２０はＮＣパイプベンダーであって、油圧シリンダー３と、超音波振動部６と、ホーン７と、チャック８と、ダイ９、ダイ１０と、曲げ加工プラグ１１と、マンドレル１２とを有し、これらが一体となって支持部材４ａ、４ｂに支持されている。また、曲げ加工装置２０は超音波発振器１３と、油圧ミストポンプ１４を有している。
【００３１】
油圧シリンダー３はマンドレル１２を支持し、マンドレル１２を駆動する装置である。その油圧シリンダー３と、マンドレル１２との間に超音波振動部６とホーン７とが設置されている。超音波振動部６は超音波振動の発生源であって、超音波振動子５を有している。超音波振動子５は、超音波発振器１３から入力される高周波信号によって超音波振動を発生する。その超音波振動子５にホーン７が接続されている。ホーン７は超音波振動子５が発生した超音波振動の振幅を拡大する。そのホーン７にマンドレル１２が接続されているので、ホーン７によって拡大された超音波振動がマンドレル１２に伝達される。
【００３２】
マンドレル１２は一端部がホーン７に接続され、他端部が曲げ加工プラグ１１に接続されている。また、マンドレル１２には油圧ミストポンプ１４が接続されている。チャック８は、マンドレル１２と曲げ加工プラグ１１との接続箇所を支持して両者の接続状態を堅持する一方、その支持状態を開放し、両者を分離するための構造を有している。
【００３３】
曲げ加工プラグ１１は一端部がマンドレル１２に接続され、その反対側からチタン管１５の後述する中空部１５ａが挿入される。チタン管１５は曲げ加工の対象となる部材である。チタン管１５は、純チタンを用いて細長い円筒状に形成されている部材であって、中心軸に沿った中空部１５ａを有している。チタン管１５はダイ９、１０によって把持されている。
【００３４】
曲げ加工プラグ１１は、本発明の実施の形態に係る曲げ加工具であって、断面円形の図２（Ａ）に示すような細長い棒状の構造を有している。曲げ加工プラグ１１は、細長い棒状の本体部１１ａを有している。本体部１１ａの一端部にマンドレル１２の先端部を螺子込み可能な螺子穴１１ｂが形成されている。螺子穴１１ｂにマンドレル１２の先端部を螺子込むことで、曲げ加工プラグ１１をマンドレル１２と一体にすることができる。本体部１１ａは、チタン管１５の中空部１５ａに応じた一様な太さを有する定太部１１ｄと、先端部１１ｆに近づくにしたがい漸次縮径する縮径部１１ｅとを有している。
【００３５】
そして、曲げ加工プラグ１１は、一部分（全体の約４０％程度）がコーティング部１１ｃとなっている。図２（Ａ）、（Ｂ）において、ドットを付した箇所がコーティング部１１ｃに設定されている。コーティング部１１ｃはチタン管１５の中空部１５ａに接触する接触部の少なくとも一部分に設定されている。本実施の形態では、図２（Ｂ）に詳しく示すように、先端部１１ｆおよび縮径部１１ｅと、縮径部１１ｅと定太部１１ｄとの境界部分１１ｇを含む定太部１１ｄの一部分とが接触部に設定されている。曲げ加工プラグ１１は、曲げ加工装置２０によってチタン管１５の曲げ加工を行う際、チタン管１５に接するが、そのチタン管１５に接する部分の中で曲げ加工中、チタン管１５から特に強力な圧力を受け得る部分がある。コーティング部１１ｃにはそのような部分を含む領域に設定されている。
【００３６】
コーティング部１１ｃには微細凹凸部５０ａと、フッ素樹脂膜５５とが形成されている。コーティング部１１ｃでは、本体部１１ａの表面に微細凹凸部５０ａが形成され、その表面にフッ素樹脂膜５５が形成されている。曲げ加工装置２０では、潤滑剤およびテフロンシート等のシート状部材を一切用いずにドライ加工を行うので、曲げ加工の際、曲げ加工プラグ１１がチタン管１５と直に接触する。
【００３７】
微細凹凸部５０ａは肉眼ではその形状や大きさが明確に認識できないほど微細で、すなわちとても細かく、かつ不規則で複雑に入り組んだ凹凸を有している。図３に示すように、微細凹凸部５０ａの凹凸とは、大きさ、間隔がばらばらで規則性のない表面のでこぼこを意味し、後述する頂上部、底部および凹部が多数含まれている。ここで、図３は本体部１１ａの微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を含む表面を模式的に示す断面図で図４の３−３線断面図、図４は本体部１１ａ（コーティング部１１ｃ）の表面を模式的に示す平面図である。
【００３８】
微細凹凸部５０ａは複数の頂上部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１を含む多数の頂上部と、複数の底部Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０を含む多数の底部とを有している。この微細凹凸部５０ａは、本体部１１ａの表面について、ブラスト処理等の表面処理を施して最大表面粗さ（本実施の形態では、最大高さ粗さＲｚともいい、詳しくは後述する）が３μｍ以上２５μｍ以下になるようにして形成されている。なお、微細凹凸部５０ａにおいて、頂上部とは、微細凹凸部５０ａの高さの基準となる基準ラインＬよりも外側に突出している部分の先端およびその周囲、底部とは、基準ラインＬよりも内側に凹んでいる部分の先端およびその周囲を意味し、凹部とは、頂上部以外の部分を意味している。
【００３９】
最大表面粗さとは、例えば図３に示した微細凹凸部５０ａでは、複数の頂上部の中で最も外側に突出している頂上部（図３では、頂上部Ｐ５）と、複数の底部の中で最も凹んでいる底部（図３では、底部Ｐ４）との高さの差ｈ１を用いて評価される表面粗さである。すなわち、最大表面粗さ（最大高さ粗さＲｚ）が３．０μｍであるとは、ｈ１が３．０μｍであることを意味している。表面粗さとして、複数の底部または頂上部Ｐ１〜Ｐ１１の高さの差の平均をとって評価する手法もあるが、本実施の形態では、最大高さ粗さＲｚを採用している。
【００４０】
曲げ加工プラグ１１は、鋼等の金属を用いて形成されているが、凹部がある程度の大きさになるようにするには、最大表面粗さをある程度の大きさにする必要がある。曲げ加工プラグ１１における本体部１１ａの表面に微細凹凸部５０ａを形成することによって、図３に示すように、本体部１１ａの表面に大きさや形状が不規則な凹部が多数現れ、その凹部すべてを塞ぐようにしてフッ素樹脂膜５５の一部が凹部の中に入り込んでいる。
【００４１】
凹部に入り込んでいるフッ素樹脂膜５５の体積をある程度の大きさにするとともに、微細凹凸部５０ａの凹凸を複雑に入り組んだ構造にするには、少なくとも最大表面粗さを３μｍ以上にすることが好ましい。一方、最大表面粗さを大きくすれば凹部に入り込むフッ素樹脂膜５５の体積も増加するが、微細凹凸部５０ａは曲げ加工中にチタン管１５から強力な圧力を受け得るので、最大表面粗さが２５μｍを越えるまでに大きくなると基準ラインＬから突出している部分が曲げ加工中に折れたり砕けたりしやすく好ましくない。また、曲げ加工プラグ１１の摩擦係数が高くなりすぎるおそれもある。
【００４２】
したがって、微細凹凸部５０ａの最大表面粗さは３μｍ以上２５μｍ以下にすることが好ましい。例えば、曲げ加工プラグ１１を超硬合金鋼以外の鋼を用いて製造するときは、最大表面粗さをやや大きめの１０μｍ以上２５μｍ以下とすることが好ましく、特に最大表面粗さを１４．８μｍ〜１５μｍ程度にすることがいっそう好ましい。また、超硬合金鋼は超硬合金鋼以外の鋼よりも硬くて丈夫なので、曲げ加工プラグ１１を超硬合金鋼を用いて製造するときは、最大表面粗さをやや小さめの３μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
次に、フッ素樹脂膜５５について説明する。フッ素樹脂膜５５は微細凹凸部５０ａの表面に形成されている。フッ素樹脂膜５５は微細凹凸部５０ａに含まれる多数の頂上部のうちの一部だけがフッ素樹脂膜５５によって覆われることなく露出するような厚さを有している。微細凹凸部５０ａの場合、フッ素樹脂膜５５は図４に示すように複数の頂上部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１のうち、最も突出している頂上部Ｐ５だけが露出し、他の頂上部はすべて覆われるような厚さを有している。そのため、フッ素樹脂膜５５は、微細凹凸部５０ａのそれぞれの最大表面粗さよりやや小さい厚さを有している。
【００４４】
フッ素樹脂膜５５は、微細凹凸部５０ａの表面に密着するとともに、すべての凹部を塞ぐようにして凹部に入り込んで形成されている。
【００４５】
フッ素樹脂膜５５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)等のフッ素樹脂をコーティングすることによって形成することができる。本実施の形態では、フッ素樹脂の直接コーティングとフッ素樹脂が剥離しやすいこととを考慮して、プライマーを混合した混合フッ素樹脂を微細凹凸部５０ａの表面にコーティングすることによって、フッ素樹脂膜５５を形成している（詳しくは後述する）。
【００４６】
（曲げ加工装置の動作内容）
続いて、以上の構成を有する曲げ加工装置２０の動作内容を図１とともに図５〜図８、図１０〜図１１を参照して説明する。図５はコーティング部１１ｃの微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５と、チタン管１５との接している部分を模式的に示す断面図、図６は曲げ加工の際、フッ素樹脂膜５５が変形する様子を模式的に示す断面図である。また、図７は曲げ加工後の微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を模式的に示す断面図、図８は別のフッ素樹脂膜と微細凹凸部５０ａを模式的に示す断面図である。図１０は、曲げ加工装置２０を用いた曲げ加工における曲げ加工実行前を模式的に示す断面図、図１１は同じく実行後を模式的に示す断面図である。
【００４７】
曲げ加工装置２０を用いて曲げ加工を行うときは、後述する曲げ加工具製造工程を実行することによって前述の曲げ加工プラグ１１を製造したうえで、次のようにして曲げ加工工程を実行する。その曲げ加工工程では、まず、図１０に示すように、曲げ加工プラグ１１をコーティング部１１ｃ側からチタン管１５の中空部１５ａに納めフッ素樹脂膜５５が中空部１５ａに直に接するようにする。その後、曲げ加工プラグ１１およびマンドレル１２ともに、チャック８によってチタン管１５を把持する。
【００４８】
そして、図１に示したように、前述した超音波発振器１３から超音波振動子５に高周波信号を入力する。すると、超音波振動子５が超音波振動を発生し、その超音波振動の振幅がホーン７によって拡大されマンドレル１２に伝達される。マンドレル１２に曲げ加工プラグ１１が接続されているので、振幅の拡大された超音波振動が曲げ加工プラグ１１に加えられる。
【００４９】
超音波振動は、曲げ加工プラグ１１の中心軸ＣＬに沿っていて、図１０に示す矢印のような縦波の振動ｆである。このような超音波振動ｆを曲げ加工プラグ１１に付加しながらダイ９，１０を作動させてチタン管１５を曲げる。
【００５０】
そして、曲げ加工を行う場合、図１１に示すように、ダイ９，１０をほぼ９０度回動させる。すると、ダイ９，１０の回動に伴いチタン管１５が徐々に変形する。その際、チタン管１５が曲げ加工プラグ１１に対して強力に押し付けられながら変形する。ダイ１０が湾曲部１０ａを有するので、チタン管１５が湾曲部１０ａの外形に沿って湾曲する。
【００５１】
すると、曲げ加工プラグ１１にはコーティング部１１ｃが設定され、そこに形成されているフッ素樹脂膜５５は、最も突出している頂上部Ｐ５だけが露出する厚さに形成されており、他の頂上部はすべてフッ素樹脂膜５５によって被覆されている。そのため、フッ素樹脂膜５５がチタン管１５の中空部１５ａに広範囲にわたって直に接することになって、曲げ加工プラグ１１とチタン管１５との間の摩擦係数を低く抑え、滑りを良くする潤滑剤として作用する。
【００５２】
しかも、フッ素樹脂膜５５は、微細凹凸部５０ａの表面に密着している。曲げ加工プラグ１１は、表面に微細凹凸部５０ａが形成されていることによって表面積が拡大されている。また、形状や大きさが不規則で複雑に入り組んだ凹凸が形成され、形状や大きさが不規則な多数の凹部にフッ素樹脂膜５５が入り込んでいることによって、フッ素樹脂膜５５が微細凹凸部５０ａの凹凸にしっかりとひっかかっている。そのため、表面に沿ってずれないように微細凹凸部５０ａがフッ素樹脂膜５５をしっかりとつなぎ止める作用を発揮する。
【００５３】
一方、複数の頂上部のうち、頂上部Ｐ５だけはフッ素樹脂膜５５で覆われることなく露出しているので、フッ素樹脂膜５５の厚さ方向全体が頂上部Ｐ５を含むいずれかの頂上部によって受け止められるようになっている。
【００５４】
曲げ加工の際、フッ素樹脂膜５５に対し、曲げ加工プラグ１１の表面に沿った方向の圧力（図５の圧力Ｆ２）がチタン管１５から作用する。その圧力Ｆ２は、フッ素樹脂膜５５を曲げ加工プラグ１１の表面に沿った方向に削り取るように作用するが、凹部および頂上部が圧力Ｆ２の方向と交差する方向に形成されているので、凹部および頂上部が圧力Ｆ２によるフッ素樹脂膜５５の動きを邪魔し、フッ素樹脂膜５５の剥離を阻止しようとする。
【００５５】
そのうえ、微細凹凸部５０ａの凹凸は大きさや形状が不規則で複雑に入り組んだ構造になっていて、図３に示したようにひとつひとつの凹部の表面にも細かな凹凸が形成されている。そのため、フッ素樹脂膜５５が微細凹凸部５０ａに密着する度合いは規則的な凹凸が形成されている場合よりも高くなっている。
【００５６】
したがって、曲げ加工の際、フッ素樹脂膜５５が曲げ加工プラグ１１の表面に留まりやすく、その結果、フッ素樹脂膜５５がチタン管１５との間に発生する摩擦係数を抑える潤滑剤としての機能を効果的に発揮する。よって、曲げ加工プラグ１１は、フッ素樹脂膜５５が軟質な潤滑皮膜となっていても、曲げ加工が繰り返し行えるように耐久性が高いものとなっている。
【００５７】
ここで、図８に示すように、頂上部Ｐ５を含むすべての頂上部が覆われるほどの厚さ（すなわち、最大表面粗さよりも大きい厚さ）を備えたフッ素樹脂膜１０５が曲げ加工プラグに形成されていた場合を考える。この曲げ加工プラグの場合、フッ素樹脂膜１０５のうち、一部が凹部に入り込まずにその外側に出た表層部１０６（図８のドットを付した部分）となってしまう。表層部１０６は表面に沿った方向に頂上部が一切存在していないため、頂上部によるつなぎ止めを何ら受けることができない。そのため、曲げ加工の際に表面に沿った方向の圧力を受けると簡単に剥がれてしまう。
【００５８】
曲げ加工プラグ１１の表面に微細凹凸部５０ａを形成すれば、フッ素樹脂膜５５に対するつなぎ止め効果は期待できるものの、形成するフッ素樹脂膜の厚さを、頂上部の一部だけが露出するような厚さにしないと、フッ素樹脂膜に潤滑剤としての機能を発揮しにくい無駄が生じやすく好ましくない。
【００５９】
一方、曲げ加工の際、図５に示すように、微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５がチタン管１５から、微細凹凸部５０ａの表面に交差する方向の圧力Ｆ１とともに、表面に沿った方向の圧力Ｆ２を受ける。フッ素樹脂膜５５は柔軟なため、圧力Ｆ１、Ｆ２によって例えば図６に示すように変形するが、凹部に入り込んでいる部分のうち、上側の部分は下側の部分よりも相対的に凹部によって受け止められ難い。
【００６０】
例えば図３に示したように、凹部５０ｂに入り込んでいる部分のフッ素樹脂膜５５は、上側の部分ほど頂上部Ｐ１、Ｐ３および底部Ｐ２との間隔が広がって微細凹凸部５０ａの表面への密着の度合いが低くなるし、チタン管１５からは圧力Ｆ１、Ｆ２をより受けやすくなる。そのため、曲げ加工によって、フッ素樹脂膜５５の一部が微細凹凸部５０ａの表面に沿った方向に剥離することもある。
【００６１】
その結果、図７に示すように、フッ素樹脂膜５５の厚さが少し薄くなり、頂上部Ｐ５のほか、頂上部Ｐ５の次に突出している頂上部Ｐ３、Ｐ７が露出することもある。しかしながら、それでも、隣接する２つの頂上部の間において、フッ素樹脂膜５５が微細凹凸部５０ａの表面に密着しながら凹部に入り込んで残っている。この凹部の中に残留しているフッ素樹脂膜５５が曲げ加工中に圧力Ｆ１によって変形して微細凹凸部５０ａの表面とチタン管１５との間に入り、双方の摩擦係数を低下させて滑りを良くする潤滑剤として作用する。そのため、曲げ加工プラグ１１を用いることによって、潤滑性が高いまま繰り返しチタン管１５の曲げ加工を行うことができる。
【００６２】
一方、曲げ加工プラグ１１を用いて前述の曲げ加工を行う際、ダイ９，１０が回動を始めてから間もないころ、図１２（Ａ）に示したように、曲げ加工プラグ１１とチタン管１５が接する部分におけるダイ９，１０の回動方向外側に強接部Ｐ１が出現する。強接部Ｐ１は、曲げ加工の際、チタン管１５が曲げ加工プラグ１１の表面に対して強力にかつ直接押し当てられる部分を意味している。曲げ加工プラグ１１は縮径部１１ｅを有している。そのため、ダイ９，１０が回動を始めると、チタン管１５は、例えば図１２（Ａ）に示したように、縮径部１１ｅの表面に押し当てられながら矢印の示す方向に曲がっていくが、チタン管１５の向きが境界部分１１ｇを境目にして大きく変化するため、この場合の強接部Ｐ１は境界部分１１ｇ上に出現する。
【００６３】
一方、図１２（Ｂ）に示すように、チタン管１５が直角の手前まで曲がると強接部Ｐ２が出現する。曲げ加工プラグ１１は、先端部１１ｆに向かって縮径部１１ｅの太さが漸次狭まっており、直角の手前まで曲がると、その後は先端部１１ｆが作用点となってチタン管１５の向きが変化する。そのため、チタン管１５が曲げ加工プラグ１１に押し当てられる力は先端部１１ｆに集中して作用するから、先端部１１ｆおよびその付近に強接部Ｐ２が出現する。
【００６４】
したがって、曲げ加工プラグ１１を用いてチタン管１５の曲げ加工を行う場合、曲げ加工プラグ１１の表面の中では、特に強接部Ｐ１、Ｐ２における潤滑性を高めることが好ましく、少なくとも強接部Ｐ１、Ｐ２にだけは微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を形成することが好ましい。また、曲げ加工プラグ１１は断面円形状に形成されているため、境界部分１１ｇに沿った周方向全体の帯状部分が強接部Ｐ１になり得る。そのうえ、微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５は、境界部分１１ｇに沿った帯状部分と、先端部１１ｆおよびその付近とに絞って形成するよりも、その両者を含むある程度の範囲に形成する方が形成しやすい。この点を考慮して、前述のコーティング部１１ｃが設定されている。
【００６５】
さらに、曲げ加工装置２０では、マンドレル１２に超音波振動を付加しながら曲げ加工を行っている。超音波振動を付加することによって、マンドレル１２がごく微小な振幅で振動し、曲げ加工プラグ１１もごく微小な振幅で振動する。チタン管１５が曲げ加工プラグ１１に接しているので、超音波振動を付加することによって、曲げ変形の際、超音波振動の振動周波数ｆｆの極めて短い周期で曲げ変形抵抗（曲げ変形に逆らう力）がチタン管１５に作用する。チタン管１５における曲げ方向の固有振動数ｆ１５は超音波振動の振動周波数ｆｆよりもはるかに小さいが、その場合において、超音波振動を付加しない場合よりも、曲げ変形抵抗は、時間平均をとると減衰し、曲げ加工プラグ１１とチタン管１５との間で作用する摩擦係数も減衰する。これらの効果によって、超音波振動を付加することによって、曲げ加工プラグ１１の潤滑性がよりいっそう高められる。
【００６６】
このように、曲げ加工装置２０によれば、潤滑油を用いることのないドライ環境下でありながらフッ素樹脂膜５５と、超音波振動の付加による潤滑性の良さとを十分に活用することによって、チタン管１５の曲げ加工を行える。そのため、曲げ加工装置２０は、曲げ加工具との溶着を起こしやすいチタン部材の曲げ加工に極めて良好なものとなっている。
【００６７】
一方、曲げ加工装置２０によってチタン管１５の曲げ加工を繰り返し行うと、凹部に入り込んでいるフッ素樹脂膜５５が次第に喪失していく。すると、次第に潤滑剤が減っていくことになるため、曲げ加工プラグ１１と、チタン管１５との間の摩擦係数が上昇していき、特に曲げ加工具との溶着を起こしやすいチタン部材の曲げ加工には好ましくない事態が起こりえる。
【００６８】
このような曲げ加工を繰り返し行うときは、好ましくは摩擦係数がある決められた規定値を越えたときは、液状のフッ素樹脂をスプレーで噴霧するなどして曲げ加工プラグ１１の少なくとも微細凹凸部５０ａの表面にフッ素樹脂を塗布することが好ましい。こうすると、繰り返しの曲げ加工で失われたフッ素樹脂膜５５が噴霧したフッ素樹脂によって微細凹凸部５０ａに補給されるのでフッ素樹脂膜５５による潤滑性を蘇らせることができる。こうすることで、曲げ加工装置２０では、チタン管１５の曲げ加工がさらに繰り返し行えるようになる。なお、この場合における摩擦係数の規定値は、例えば０．２程度とすることができる。
【００６９】
特に、曲げ加工装置２０によって、チタン部材の曲げ加工をするときは、温度範囲が１０℃からフッ素樹脂の連続使用最高温度（２８８℃）の範囲に設定された常温温間から温間域で曲げ加工を行うことが好ましい。この温度範囲では、特にチタン部材の展延性が高まり、成形が容易になるからである。
【００７０】
（曲げ加工具製造工程）
次に、曲げ加工具製造工程について図９を参照して説明する。図９は曲げ加工具製造工程を模式的に示す側面図で、（Ａ）は製造前の曲げ加工具、（Ｂ）は表面に微細凹凸部を形成した後の曲げ加工具、（Ｃ）は微細凹凸部の表面にフッ素樹脂膜を形成した後の曲げ加工具を示している。
【００７１】
図９（Ａ）に示すように、曲げ加工プラグ１１を製造するときは、まず鋼等の金属を用いて、チタン管１５の中空部１５ａに応じた太さの棒状部材を用いて曲げ加工プラグ１１１を形成する。曲げ加工プラグ１１１は、曲げ加工プラグ１１と外形が同じであり、微細凹凸部５０ａおよびフッ素樹脂膜５５を有していない点では相違している。次に、図９（Ｂ）に示すように、曲げ加工プラグ１１１の表面におけるチタン管１５と接する部分の少なくとも一部分（前述したコーティング部１１ｃに設定する部分）にブラスト処理を施して表面を粗し、微細凹凸部５０ａを形成する。このとき、曲げ加工プラグ１１１が超硬合金鋼以外の鋼からなるときは最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下になるようにする。また、曲げ加工プラグ１１１が超硬合金鋼からなるときは最大表面粗さが３μｍ以上１０μｍ以下になるようにしてもよい。
【００７２】
続いて、下塗り塗装を行って乾燥・焼成を行う。その後、曲げ加工プラグ１１１に対して、ディスパージョン塗装、静電粉体塗装、流動浸漬塗装、スプレー塗装等を含むフッ素樹塗装を行ってから焼成・冷却を行う工程を繰り返してフッ素樹脂の重ね塗りを行う。こうして、図９（Ｃ）に示すように、微細凹凸部５０ａの表面に最大表面粗さよりも厚さの厚いフッ素樹脂膜２５を形成する。この場合、プライマーとフッ素樹脂の混合塗料を塗布することができるが、プライマーを塗布した後、フッ素樹脂を塗布してもよい。
【００７３】
それから、曲げ加工装置２０により、フッ素樹脂膜２５付きの曲げ加工プラグ１１１を曲げ加工プラグ１１として用いることによって予め曲げ加工を行い、あるいはその他の手段でフッ素樹脂膜２５を表面に沿って除去することによって前述したフッ素樹脂膜５５を形成する。このとき、微細凹凸部５０ａに含まれる複数の頂上部のうち、最も高さの高い頂上部を含む一部の頂上部だけがフッ素樹脂膜５５で覆われないように露出するようにする。ここまでの工程を実行することによって、フッ素樹脂膜５５を備えた曲げ加工プラグ１１を製造することができる。
【００７４】
曲げ加工の進行に伴って曲げ加工プラグ１１の表面は、はじめはほとんどの頂上部がフッ素樹脂膜５５で覆われているものの、一部の頂上部だけはフッ素樹脂膜５５で覆われることなく露出している。さらに曲げ加工を行うと、フッ素樹脂膜５５がその表面に沿って一部剥離されることで、より多くの頂上部が露出することになる。
【実施例１】
【００７５】
次に、曲げ加工装置２０を用いた曲げ加工に関する実施例について説明する。この実施例では、曲げ加工プラグ１１は、次のようにして製造した。熱間金型用合金工具工(ＳＫＤ６１)を熱処理（ＨＲＣ６０）し、その後、表面に対して１５μｍＲｚの粗さにショットブラスト処理を施し、さらに、フッ素樹脂膜の塗装を行って曲げ加工プラグ１１を製造した。こうして製造した曲げ加工プラグ１１の外観は、図１４，１５に示すとおりである。図１４は、実施例に係る曲げ加工プラグ１１全体の外観の写真であり、図１５は、コーティング部１１ｃを中心に示した曲げ加工プラグ１１の外観の写真である。
【００７６】
そして、実験は、チタン管１５として、市販の純チタン管２種（ＴＴＰ３４０Ｃ、内径１２．７ｍｍ、ｔ１．０ｍｍ）を用いた。曲げ加工装置２０を用いて曲げ加工を行うときの条件は次のとおりである。
条件：超音波振動の振動数：２０．０ｋＨｚ、振幅：５μｍ
なお、曲げ加工装置２０には、油圧ミストポンプ１４が接続されているが、これは作動させることなく、潤滑油を用いないドライ環境下で曲げ加工を行った。
【００７７】
実験の結果、複数本（１５０本）のチタン管１５を用いてそのそれぞれについて回転引き曲げ加工を行ったところ、曲げ加工プラグ１１（マンドレル１２）に対して超音波振動を付加しながら曲げ加工を行うことによって、破断の無い成形加工を行うことができた。このとき成形されたチタン管１５は図１６、図１７に示すとおりである。図１６は、曲げ加工で成形されたチタン管１５および曲げられた部分の内部の外観の写真であり、図１７は、曲げられた部分の内部を大きく写した写真である。
【００７８】
比較のため、コーティング部１１ｃを設定していない曲げ加工プラグを曲げ加工プラグ１１の代わりに用い、さらに、超音波振動を付加することなくチタン管１５の曲げ加工を行ったところ、図１８に示すように、折り曲げ部分が破断してしまった。以上の結果から、曲げ加工プラグ１１を用いて超音波振動を付加しながらチタン管１５の曲げ加工を行うことによって、無潤滑でありながら、チタン管１５をきれいに成形できることが確認できた。
【実施例２】
【００７９】
次に、曲げ加工プラグ１１を用いた曲げ加工装置２０による曲げ加工を評価するため、次のような実験を行った。本実験では、１本のチタン管１５に対して曲げ加工を２回行い、図１９に示す概ねＬ字形状のチタン管を成形した。図１９のＲ１が１回目の曲げ、Ｒ２が２回目の曲げを示している。その際、曲げ加工プラグ１１に加わる軸引張荷重を測定し、また、曲げ精度を評価するため、寸法Ｌ１、Ｌ２について、設定値からのばらつきと偏りとを調べた。超音波振動の振幅は５μｍとし、振動数は２０ｋＨｚとした。比較のため、超音波振動を付加しない場合（振幅は０μｍ）についても同様の実験を行った。
【００８０】
ここで、図２０は、超音波振動を付加した場合の引張荷重の大きさを示すグラフ、図２１は、同じく、超音波振動を付加しない場合を示すグラフである。双方とも縦軸はｋＮ、横軸はチタン管１５の本数を示している。“プラグ引張荷重（１曲）”とは、始めの曲げ（第１曲げ）を行ったときの引張荷重を意味し、“プラグ引張荷重（２曲）”とは、２番目の曲げ（第２曲げ）を行ったときの引張荷重を意味している。
【００８１】
図２０に示すように、超音波振動を付加した場合の引張荷重は約０．５８ｋＮ〜０．７５ｋＮであるのに対し、図２１に示すように、超音波振動を付加しない場合の引張荷重が約１ｋＮ〜１．９ｋＮになっている。したがって、超音波振動を付加したことによって、曲げ加工プラグ１１に加わる軸引張荷重がほぼ半分（１／２）以下に軽減されていることが理解される。
【００８２】
次に、図２２は、超音波振動を付加した場合における寸法Ｌ１、Ｌ２の設定値からのばらつきを示すグラフ、図２３は、同じく、超音波振動を付加しない場合を示すグラフである。双方とも縦軸はｍｍ、横軸はチタン管１５の本数を示している。“寸法１（横）”とは、図１９に示す寸法Ｌ１の設定値からのずれの大きさを意味し、“寸法２（長縦）”とは、寸法Ｌ２の設定値からのずれの大きさを意味している。図２４は、これらの結果の具体的な数値を示す表である。
【００８３】
図２２に示すように、超音波振動を付加した場合、寸法Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ約−０．３〜０．３ｍｍ、約−０．６〜０．４５ｍｍになっているのに対し、超音波振動を付加しない場合、寸法Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ約０．３〜１ｍｍ、約−０．４〜１．５ｍｍになっている。また、図２４に示すように、超音波振動を付加した場合の偏差（寸法の偏り）は寸法Ｌ１、Ｌ２それぞれについて、０．１６５、０．２３１であるのに対し、超音波振動を付加しない場合の偏差は０．２３２、０．５５５である。したがって、超音波振動を付加したことによって、寸法Ｌ１、Ｌ２の設定値からのずれの大きさが縮小し、寸法のばらつきが小さくなって、寸法精度が向上していることが理解される。
【実施例３】
【００８４】
次に、液状のフッ素樹脂を塗布したことにより、微細凹凸部における耐久性が再生されることを確認するための実験を行った。実験では、曲げ加工によってフッ素樹脂膜５５が剥離し、表面が露出した曲げ加工プラグ１１を用いた場合の摩擦係数と、同じ曲げ加工プラグ１１を曲げ加工装置２０に装着したまま液状のフッ素樹脂をスプレーで塗布（スプレー塗装ともいう）したあとに測定した摩擦係数とを比較することで行った。前者の摩擦係数は図２５（Ａ），後者の摩擦係数は図２５（Ｂ）に示すとおりである。
【００８５】
図２５（Ａ）に示すように、フッ素樹脂膜５５が剥離した曲げ加工プラグ１１を用いると、摩擦係数が０．１程度から徐々に上昇していき、やがて０．２に到達する。しかしながら、スプレー塗装を行いフッ素樹脂を再び塗布したときは、摩擦係数がほぼ一貫して０．１程度に納まっていることが理解される。この結果から、フッ素樹脂を再塗布したことによって、微細凹凸部における耐久性が再生されることが確認できた。
【００８６】
変形例
以上の説明では、ドライ環境下での曲げ加工を行うための曲げ加工プラグ１１を例にとって説明したが、本発明は、図１３に示す曲げ加工プラグ３１についても適用することができる。曲げ加工プラグ３１は、曲げ加工プラグ１１と比較して、油流入管３１ａと、油抜き穴３１ｂとを有する点で相違している。油流入管３１ａは螺子穴１１ｂと油抜き穴３１ｂとに接続され、軸方向にそって本体部１１ａの中心部をほぼ貫通するように形成されている。油抜き穴３１ｂは油流入管３１ａと本体部１１ａの表面に接続されている。油抜き穴３１ｂは、コーティング部１１ｃに形成されている。
【００８７】
このような曲げ加工プラグ３１を曲げ加工プラグ１１の代わりに用いることによって、曲げ加工プラグ１１を用いた場合と同様に、チタン管１５のドライ環境下での曲げ加工を行える。また、油流入管３１ａに潤滑油を流入すればその潤滑油を用いた曲げ加工も行える。この場合、潤滑油は補助的に使用し、後洗浄の簡易なものが好ましい。
【００８８】
以上の説明では、チタン部材として、中心部を貫通する孔が形成されているチタン管１５を例にとって説明したが、本発明は、中心部を貫通する孔の一端が閉鎖されている有底円筒の概ね管状に形成されたチタン部材についても適用がある。
【００８９】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明を適用することによって、フッ素樹脂膜を潤滑皮膜として、曲げ加工具の耐久性を高めるとともに、チタン部材について、ドライ環境下で曲げ加工が繰り返し行えるようになる。
【符号の説明】
【００９１】
５…超音波振動子、６…超音波振動部、９，１０…ダイ、１１，１３…曲げ加工プラグ、１１ａ…本体部、１１ｂ…螺子穴、１１ｃ…コーティング部、１１ｄ…定太部、１１ｅ…縮径部、１１ｆ…先端部、１５…チタン管、２０…曲げ加工装置、５０ａ…微細凹凸部、５５…フッ素樹脂膜、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１…頂上部、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０…底部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工方法であって、
前記チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材の表面における前記チタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に、最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部を形成し、かつ、前記最大表面粗さを越える厚さのフッ素樹脂膜を前記微細凹凸部に形成して曲げ加工具を製造する曲げ加工具製造工程と、
前記フッ素樹脂膜が前記中空部に直に接するように、前記曲げ加工具を前記チタン部材における前記中空部に納め、かつ前記曲げ加工具に超音波振動を付加しながら前記チタン部材を曲げる曲げ加工工程とを有するチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記棒状部材は、先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部と、該縮径部に接続され、且つ太さの一様な定太部とを有し、
前記曲げ加工具製造工程は、前記棒状部材のうちの前記縮径部と前記定太部との境界部分および前記先端部を前記接触部として前記微細凹凸部および前記フッ素樹脂膜を形成することを特徴とする請求項１記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記曲げ加工具製造工程は、前記棒状部材として、超硬合金鋼以外の鋼からなる鋼製棒状部材を用い、かつ最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下になるようにして前記微細凹凸部を形成することを特徴とする請求項１または２記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項４】
前記曲げ加工工程を繰り返し行うときに、前記微細凹凸部にフッ素樹脂を再塗布することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項５】
前記曲げ加工工程は、温度範囲が１０℃からフッ素樹脂の連続使用最高温度の範囲に設定された常温から温間域で前記チタン部材を曲げることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項６】
チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工に用いる曲げ加工具であって、
前記チタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に形成された最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部と、
前記微細凹凸部に形成されたフッ素樹脂膜とを有し、
前記フッ素樹脂膜が前記微細凹凸部の表面に密着していることを特徴とするチタン部材の曲げ加工具。
【請求項７】
前記曲げ加工具は、前記チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材を用いて形成され、
前記棒状部材は、前記中空部に応じた太さを有する太さの一様な定太部と、該定太部に接続され、且つ先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部とを有し、
少なくとも前記棒状部材における前記縮径部と前記定太部との境界部分および前記先端部が前記接触部に設定され、該接触部全体に前記微細凹凸部と前記フッ素樹脂膜とが形成されていることを特徴とする請求項６記載のチタン部材の曲げ加工具。
【請求項８】
前記棒状部材は、超硬合金鋼以外の鋼からなり、
前記微細凹凸部は、最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項６または７記載のチタン部材の曲げ加工具。
【請求項１】
チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工方法であって、
前記チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材の表面における前記チタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に、最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部を形成し、かつ、前記最大表面粗さを越える厚さのフッ素樹脂膜を前記微細凹凸部に形成して曲げ加工具を製造する曲げ加工具製造工程と、
前記フッ素樹脂膜が前記中空部に直に接するように、前記曲げ加工具を前記チタン部材における前記中空部に納め、かつ前記曲げ加工具に超音波振動を付加しながら前記チタン部材を曲げる曲げ加工工程とを有するチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記棒状部材は、先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部と、該縮径部に接続され、且つ太さの一様な定太部とを有し、
前記曲げ加工具製造工程は、前記棒状部材のうちの前記縮径部と前記定太部との境界部分および前記先端部を前記接触部として前記微細凹凸部および前記フッ素樹脂膜を形成することを特徴とする請求項１記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記曲げ加工具製造工程は、前記棒状部材として、超硬合金鋼以外の鋼からなる鋼製棒状部材を用い、かつ最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下になるようにして前記微細凹凸部を形成することを特徴とする請求項１または２記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項４】
前記曲げ加工工程を繰り返し行うときに、前記微細凹凸部にフッ素樹脂を再塗布することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項５】
前記曲げ加工工程は、温度範囲が１０℃からフッ素樹脂の連続使用最高温度の範囲に設定された常温から温間域で前記チタン部材を曲げることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のチタン部材の曲げ加工方法。
【請求項６】
チタンまたはチタン合金を用いて管状に形成されているチタン部材の曲げ加工に用いる曲げ加工具であって、
前記チタン部材と接触する接触部の少なくとも一部分に形成された最大表面粗さが３μｍ以上２５μｍ以下の微細な凹凸を備えた微細凹凸部と、
前記微細凹凸部に形成されたフッ素樹脂膜とを有し、
前記フッ素樹脂膜が前記微細凹凸部の表面に密着していることを特徴とするチタン部材の曲げ加工具。
【請求項７】
前記曲げ加工具は、前記チタン部材の中空部に応じた太さを有する棒状部材を用いて形成され、
前記棒状部材は、前記中空部に応じた太さを有する太さの一様な定太部と、該定太部に接続され、且つ先端部に近づくにしたがい漸次縮径する縮径部とを有し、
少なくとも前記棒状部材における前記縮径部と前記定太部との境界部分および前記先端部が前記接触部に設定され、該接触部全体に前記微細凹凸部と前記フッ素樹脂膜とが形成されていることを特徴とする請求項６記載のチタン部材の曲げ加工具。
【請求項８】
前記棒状部材は、超硬合金鋼以外の鋼からなり、
前記微細凹凸部は、最大表面粗さが１０μｍ以上２５μｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項６または７記載のチタン部材の曲げ加工具。
【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】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−１４３７７２（Ｐ２０１２−１４３７７２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７６３（Ｐ２０１１−２７６３）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年１１月８日 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｊｏｈｏ／ｐｒｅｓｓ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第３項適用申請有り 産業交流展２０１０ 産業交流展２０１０実行委員会平成２２年１１月１０日，１１日，１２日
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【出願人】（５９２２４３００３）日建塗装工業株式会社 (6)
【出願人】（５９４１８８７３３）株式会社湯原製作所 (3)
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年１１月８日 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｊｏｈｏ／ｐｒｅｓｓ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第３項適用申請有り 産業交流展２０１０ 産業交流展２０１０実行委員会平成２２年１１月１０日，１１日，１２日
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【出願人】（５９２２４３００３）日建塗装工業株式会社 (6)
【出願人】（５９４１８８７３３）株式会社湯原製作所 (3)
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
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