実際、この部分は板金でできているようには見えません。一部のプロファイルには、部品が熱間鍛造または押し出し加工されたように見える一連のノッチまたは溝が付いていますが、これは当てはまりません。これはロール成形機での冷間成形プロセスを使用して作られたプロファイルであり、この技術はヴェルザー プロファイルのヨーロッパ企業が完成させ、米国およびその他の国で特許を取得しています。彼は 2007 年に最初の特許を申請しました。
「ウェルザーは、プロファイルの溝を厚くしたり、薄くしたり、冷間成形したりする特許を取得しています」とジョンソン氏は語った。 「それは機械加工でも熱成形でもありません。米国ではそれを行う人、あるいは試みようとする人さえほとんどいません。」
プロファイリングは非常に成熟したテクノロジーであるため、多くの人はこの分野で驚くべきことが起こるとは期待していません。 FABTECH® では、非常に強力なファイバー レーザーが猛スピードで切断したり、自動曲げシステムが材料の不一致を修正したりするのを見ると、人々は笑顔で首を振ります。近年の製造技術の進歩により、彼らは嬉しい驚きを期待していました。彼らはロールフォーミングが彼らを驚かせるとは予想していませんでした。しかし、エンジニアの「花を見せてください」という言葉が示すように、プロファイリングは依然として期待を上回っています。
2018 年、ウェルザーはオハイオ州バレーシティの Superior Roll Forming を買収し、米国市場に参入しました。ジョンソン氏は、この動きは北米におけるウェルザーの存在感を拡大するためだけでなく、スーペリアロールフォーミングがウェルザーの文化的および戦略的ビジョンの多くを共有しているため、戦略的であると述べた。
両社は競合他社の少ない冷間圧延市場の特殊分野を制覇することを目指している。両組織は、軽量化に対する業界のニーズを満たすためにも取り組んでいます。部品はより多くの機能を備え、より強く、より軽量になる必要があります。
Superior は自動車分野に重点を置いています。両社は幅広い顧客にサービスを提供していますが、ウェルザー社は建設、農業、太陽光発電、棚などの他の業界に重点を置いています。自動車業界における軽量化は常に高強度材料に焦点を当ててきましたが、これはスーペリアの利点でもあります。曲げられたプロファイルの比較的単純な形状は、エンジニアが曲げられた材料の強度を確認するまで気付かれません。優れたエンジニアは、引張強度が 1400 MPa、さらには 1700 MPa の材料を使用してパーツ プログラムを開発することがよくあります。それはほぼ250 KSIです。ヨーロッパでも、ヴェルザー プロファイルのエンジニアは軽さの問題に取り組みましたが、高強度の材料を使用することに加えて、複雑な成形によっても軽さの問題に取り組みました。
Welser Profile の特許取得済みの冷間成形プロセスは、低強度の材料に適していますが、ロール成形機によって作成された形状は、アセンブリ全体の重量の軽減に役立ちます。この形状により、部品の数を減らしながら (生産に費やされるコストは言うまでもなく)、プロファイルが複数の機能を実行できるようになります。たとえば、プロファイル付きの溝により、溶接や留め具を必要としないインターロック接続を作成できます。あるいは、プロファイルの形状によって構造全体の剛性が高まることもあります。おそらく最も重要なことは、ヴェルザーが、ある部分では厚く、他の部分では薄いプロファイルを作成できるため、全体の重量を軽減しながら必要な部分に強度を提供できることです。
従来の成形エンジニアや設計者は、小さな半径、短い枝、90度の曲げ、深い内部形状などを避けるという10年にわたる加工性ルールに従っています。「もちろん、我々には常に厳しい90年代がありました」とジョンソン氏は語った。
プロファイルは押し出しのように見えますが、実際にはヴェルザープロファイルによって冷間成形されています。
当然のことながら、エンジニアはロール成形機がこれらの製造可能性のルールを破ることを要求しており、ここでロール工場のツーリングおよびエンジニアリング能力が発揮されます。エンジニアがツールのコストとプロセスのばらつきを最小限に抑えながらプロセスを進歩させる（より緻密な 90 度のより深い内部形状を形成する）ことができれば、ロール成形機の競争力も高まります。
しかし、ジョンソン氏が説明するように、圧延機での冷間成形はそれだけではありません。このプロセスにより、ほとんどのエンジニアがプロファイリングの使用を検討すらしない部品プロファイルを取得できます。 「圧延プロセスを経た、おそらく厚さ 0.100 インチの金属板のストリップを想像してください。このプロファイルの中央下部に T スロットを作成できます。公差やその他の部品要件に応じて熱間圧延または機械加工する必要がありますが、この形状は簡単に圧延できます。」
プロセスの背後にある詳細は会社の所有物であり、ウェルザーは花のパターンを開示していません。しかし、ジョンソン氏はいくつかのプロセスの理論的根拠を概説します。
まず、スタンピングプレスでのエンボス加工を考えてみましょう。 「圧縮すると、伸びたり圧縮したりすることになります。したがって、ツールの半径を埋めるのと同じように、マテリアルを引き伸ばしてツール [サーフェス] のさまざまな領域に移動します。しかし、[プロファイリングにおけるこの冷間成形プロセスは、ステロイドで半径を埋めるようなものです。」
冷間加工は特定の領域で材料を強化しますが、これは設計者の利点になるように設計できます。ただし、プロファイリングマシンは、材料特性のこれらの変化も考慮する必要があります。 「パフォーマンスが大幅に向上し、場合によっては最大 30% の向上が見られます」と Johnson 氏は言い、この向上は最初からアプリケーションに組み込む必要があると付け加えました。
ただし、ウェルザー プロファイルの冷間成形には、ステッチや溶接などの追加の操作が含まれる場合があります。従来のプロファイリングと同様に、ピアッシングはプロファイリングの前、最中、または後に行うことができますが、使用する工具はプロセス全体を通じて冷間加工の影響を考慮する必要があります。
Welser Profile の欧州施設で冷間成形された材料は、オハイオ州のスーペリア施設で圧延された高強度材料ほどの強度はありません。用途に応じて、同社は最大 450 MPa の圧力で冷間成形材料を製造できます。しかし、単に一定の引張強度を持つ材料を選択すればよいというわけではありません。
「高強度の低合金材料ではそれはできません」とジョンソン氏は言い、「私たちは破損を防ぐのに役立つマイクロ合金材料を使用することを好むことがよくあります。素材の選択が重要な部分であることは明らかです。」
プロセスの基本を説明するために、ジョンソン氏は伸縮チューブの設計について説明します。一方のチューブは他方のチューブの内側に挿入されており回転できないため、各チューブの円周上の特定の位置にリブ付きの溝が付いています。これらは単なる半径を持った補強材ではなく、あるチューブが別のチューブに入るときに回転遊びを引き起こします。これらの厳しい公差のチューブは、回転遊びをほとんど持たずに正確に挿入およびスムーズに引き込まれなければなりません。さらに、外管の外径は内径に型枠の突起がなく、正確に同じでなければなりません。この目的のために、これらのチューブには一見押し出し加工されているように見える実際の溝が付いていますが、実際はそうではありません。ロール成形機による冷間成形によって製造されます。
溝を形成するには、ローリングツールを使用してパイプの円周に沿った特定の点で材料を薄くします。エンジニアは、これらの「細い」溝からパイプの周囲の残りの部分への材料の流れを正確に予測できるようにプロセスを設計しました。これらの溝間のパイプ肉厚を一定にするには、材料の流れを正確に制御する必要があります。パイプの壁の厚さが一定でない場合、コンポーネントは適切にネストされません。
Welser Profile のヨーロッパのロールフォーミング工場での冷間フォーミングプロセスでは、一部の部品をより薄く、他の部品をより厚くしたり、溝を別の場所に配置したりすることができます。
繰り返しになりますが、エンジニアは部品を見て、それが押出成形か熱間鍛造だと考えるかもしれません。これは、従来の常識に反する製造技術には問題があります。多くのエンジニアは、そのような部品は高価すぎるか、製造が不可能であると考えて、開発を検討しませんでした。このようにして、ジョンソン氏と彼のチームは、プロセスの機能だけでなく、設計プロセスの初期段階でウェルザー プロファイル エンジニアをプロファイリングに参加させることの利点についても広めています。
設計エンジニアとロールエンジニアは、材料の選択、戦略的な厚さの選択、および工具による部分的駆動による粒子構造の改善、および花の形成において冷間成形 (つまり、厚くなったり薄くなったり) が発生する場所で協力して作業します。完全なプロフィール。これは、ローリングツールのモジュラー部品を単に接続するよりもはるかに複雑な作業です (Welser プロファイルでは、ほぼモジュラーツールのみが使用されます)。
Welser は 2,500 名を超える従業員と 90 以上のロール成形ラインを擁する世界最大の家族経営のロール成形会社の 1 つであり、これまで使用されてきたものと同じツールを使用するツールとエンジニアに専念する大規模な労働力を擁しています。長年にわたってDie図書館。 22,500 を超える異なるプロファイルをプロファイリング。
「現在、当社には 700,000 個以上の（モジュラー）ローラーツールの在庫があります」とジョンソン氏は語った。
「工場建設業者は、なぜ私たちが特定の仕様を要求するのか理解していませんでしたが、彼らは私たちの要件を満たしていました」とジョンソン氏は述べ、工場でのこれらの「異常な調整」がヴェルザー社の冷間成形プロセスの改善に役立ったと付け加えた。
では、ヴェルザー氏は鉄鋼業界にどのくらい携わっているのでしょうか?ジョンソンは微笑んだ。 「ああ、ほとんどいつもね」彼は半分冗談だった。同社の設立は 1664 年に遡ります。鋳物工場としてスタートし、1950 年代後半に圧延と成形を開始し、それ以来成長を続けています。」
ヴェルザー家は 11 世代にわたりビジネスを経営してきました。 「最高経営責任者はトーマス・ウェルザーだ」とジョンソン氏は語った。 「彼の祖父はプロファイリング会社を起業し、彼の父親は実際に事業の規模と範囲を拡大した起業家でした。」現在、世界中の年収は7億ドルを超えています。
ジョンソン氏は続けて、「トーマスの父親がヨーロッパで会社を設立していた間、トーマスは国際販売と事業開発に熱中していました。彼は、今が自分の世代であり、会社を世界に導く時が来たと感じています。」
Superior 社の買収はこの戦略の一環であり、もう 1 つは米国への冷間圧延技術の導入でした。この記事の執筆時点では、冷間成形プロセスは Welser Profile の欧州施設で行われており、同社はそこから製品を世界市場に輸出しています。この技術を米国に導入する計画は、少なくとも現時点では発表されていない。ジョンソン氏は、他の圧延機と同様に、圧延機も需要に応じて生産能力を拡大する計画だと語った。
伝統的なロールプロファイルの花柄は、圧延ステーションを通過する際の材料の形成段階を示しています。 Welser Profile の冷間成形プロセスの背後にある詳細は独自のものであるため、花柄のデザインは生成されません。
Welser Profile とその子会社 Superior は従来のプロファイリングを提供していますが、どちらも仕様が要求されない領域に特化しています。 Superior の場合、これは高強度の材料であり、Welser Profile の場合、成形品は複雑な形状であり、多くの場合、他の圧延機ではなく、押出機やその他の特殊な製造装置と競合します。
実際、ジョンソン氏は、彼のチームがアルミニウム押出機戦略を追求していると述べた。 「1980年代初頭、アルミニウム企業が市場に参入し、『あなたがそれを夢見ることができるなら、我々はそれを絞り出すことができる』と言いました。彼らはエンジニアに選択肢を与えるのがとても上手でした。それをただ夢見ることができれば、ツールに少額の料金を支払います。有料にて製作させていただきます。これにより、エンジニアは文字通り何でも描けるようになるため、解放されます。現在、私たちは同様のことを行っていますが、プロファイリングを使用しているだけです。
Tim Heston は FABRICATOR Magazine の上級編集者で、1998 年から金属製造業界に携わっており、American Welding Society の Welding Magazine でキャリアをスタートしました。以来、プレス、曲げ、切断から研削、研磨までの金属加工の全工程を担当してきました。 2007年10月にザ・ファブリケーター入社。
FABRICATOR は、北米を代表するスタンピングおよび金属加工の雑誌です。この雑誌は、メーカーがより効率的に仕事を行えるようにするニュース、技術記事、成功事例を掲載しています。 FABRICATOR は 1970 年以来この業界に存在しています。
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2011 年にデトロイト バス会社を設立して以来、アンディ ディドロシは中断することなく運行を続けています。
投稿日時: 2023 年 8 月 22 日