銅ブスバーの曲げでひび割れ(クラック)が出るかどうかは、曲げの外側にかかる引張ひずみが、その材料の伸びを超えるかどうかで決まります。ひずみは板厚と曲げRの比だけでほぼ決まるため、「板厚の何倍のRを取るか」が最初の分かれ道になります。そのうえで質別(O材/1/2H材)、圧延方向、切断面の状態が「あと何%伸ばせるか」を左右します。この記事では、割れの起点になる4つの要因と、図面段階で割れを防ぐ指示の書き方を、数値と手順で整理します。

銅ブスバー
曲げR
ひび割れ
最小曲げ半径
圧延方向
質別
C1100
厚板加工

なぜ銅ブスバーの曲げでひび割れが起きるのか

曲げひび割れとは、曲げの外側に生じた引張ひずみが材料の伸び(延性)の限界を超え、表面から亀裂が入る不良のことです。曲げると外側は引っ張られ、内側は圧縮されます。割れは必ず外側(外R側)から始まり、多くは曲げ線の両端付近に出ます。端は変形が板幅方向に逃げにくく、しかも切断面という弱点があるためです。

要点:割れるかどうかは曲げ角度ではなく、R÷板厚の比で先に決まる。

最小曲げRは板厚の何倍にすればよいか

純銅の軟質(O)材なら内側Rは板厚の1倍程度から曲げられるのが一般的な目安で、質別が硬くなるほど、板厚が厚くなるほど大きなRが必要になります。1/4H材で板厚の1倍以上、1/2H材で1.5倍以上を確保する、という考え方が実務でよく使われます。これは前章のひずみの式と、質別ごとの伸びの差から説明できます。

要点:O材で1t、1/2H材で1.5tが下限の目安。迷ったらR=2tに置くと安全側。

圧延方向と曲げ線の向きで割れやすさが変わる

同じ材料・同じ曲げRでも、曲げ線を圧延方向と直交させたほうが割れにくく、圧延方向と平行に曲げると割れやすくなります。圧延で伸ばされた組織には方向性があり、伸びの余裕が方向によって違うためです。平角銅は長手方向が圧延方向になるため、長手を横切る曲げ(通常のV曲げ)は有利な向き、長手に沿った曲げ(横曲げ・ワイズ曲げ)は不利な向きになります。

  圧延方向(長手) →→→→→→→→→→→→→→→

  【有利】曲げ線が圧延方向と直交
   ┌──────────┬──────────┐
   │          │          │   ← 曲げ線が縦
   └──────────┴──────────┘      伸びの余裕が大きい

  【不利】曲げ線が圧延方向と平行
   ┌─────────────────────┐
   ├─────────────────────┤   ← 曲げ線が横
   └─────────────────────┘      割れやすい。Rを大きめに

要点:曲げ線は圧延方向と直交が有利。平行に曲げる形状はRを一段大きく取る。

切断面のバリ・欠けが割れの起点になる

曲げ外側にくる面の切断部にバリ・微小な欠け・条痕があると、そこが亀裂の起点になり、材料の伸びの限界より早く割れます。特に曲げ線の両端はこの影響を受けやすく、「Rは十分なのに端だけ割れる」という不良の多くはここが原因です。逆に言えば、切断面を仕上げるだけで割れの発生を減らせます。

要点:Rが足りていても端面が粗いと割れる。切断面の仕上げは割れ対策の一部。

板厚が厚いほど割れやすい理由と厚板の進め方

板厚が厚いほど割れやすいのは、同じR÷板厚比でも絶対的な変形量が大きく、板厚方向で変形の進み方に差が出るためです。板厚5mm程度の感覚で板厚15〜20mmのブスバーを曲げると亀裂が出ます。厚板では、Rを大きく取る・軟質材を選ぶ・段取りを分けるといった対策を組み合わせます。

要点:厚板は「Rを大きく・材料を軟らかく・段取りを分ける」の3点で割れを避ける。

図面でどう指示すれば割れを避けられるか

曲げRの指示がない図面は、加工側が板厚と質別から推定したRで曲がるため、想定と違う仕上がりになる余地が残ります。割れを避けたい曲げでは、R・質別・優先順位の3点を書いておくと手戻りが減ります。逆に「Rは任せる」と明記されていれば、加工側が割れにくい条件を選べます。

要点:R・質別・優先寸法の3点を書けば、割れの相談は図面段階で終わる。

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