JP2000210720A - アルミニウム合金押出材の成形方法 - Google Patents
アルミニウム合金押出材の成形方法Info
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- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
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Landscapes
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 曲げ加工によりアルミニウム合金押出材を成
形する際、伸び不足による割れを抑制する。 【解決手段】 アルミニウム合金押出材を締め付け型２
でクランプし、所定量曲げたところで成形を止め、続い
て締め付け型６でクランプし直して再び曲げ加工し、所
望の曲げ成形部品を得る。予備成形時に加工硬化してい
なかった箇所が優先的に変形して、引張変形が広範囲に
均一に起こり破断伸びが向上するので、割れを抑制する
ことができる。
形する際、伸び不足による割れを抑制する。 【解決手段】 アルミニウム合金押出材を締め付け型２
でクランプし、所定量曲げたところで成形を止め、続い
て締め付け型６でクランプし直して再び曲げ加工し、所
望の曲げ成形部品を得る。予備成形時に加工硬化してい
なかった箇所が優先的に変形して、引張変形が広範囲に
均一に起こり破断伸びが向上するので、割れを抑制する
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
押出材からなる自動車用のフレーム部材や建築用部材な
どを、曲げ加工又はバルジ加工により成形する際の成形
方法に関し、特に材料の高い伸びが必要な曲げ半径の厳
しい部材や張り出し高さの大きい部材の成形に適用され
るアルミニウム合金押出材の成形方法に関する。
押出材からなる自動車用のフレーム部材や建築用部材な
どを、曲げ加工又はバルジ加工により成形する際の成形
方法に関し、特に材料の高い伸びが必要な曲げ半径の厳
しい部材や張り出し高さの大きい部材の成形に適用され
るアルミニウム合金押出材の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境保全の観点から、大気中
の炭酸ガス等の増加を抑制するために自動車の軽量化や
電気自動車の導入が本格的に検討されている。この軽量
化手段の１つとして材料の置換、すなわち従来自動車構
造材として主に使用されてきた鋼板の代わりに、アルミ
ニウム合金製の押出材を使用する試みがなされている。
実際、バンパーは実用化されており、また、自動車の車
体フレームやサブフレームに対するアルミニウム合金押
出材の使用検討が増えている。
の炭酸ガス等の増加を抑制するために自動車の軽量化や
電気自動車の導入が本格的に検討されている。この軽量
化手段の１つとして材料の置換、すなわち従来自動車構
造材として主に使用されてきた鋼板の代わりに、アルミ
ニウム合金製の押出材を使用する試みがなされている。
実際、バンパーは実用化されており、また、自動車の車
体フレームやサブフレームに対するアルミニウム合金押
出材の使用検討が増えている。
【０００３】このように車体フレームやサブフレームに
アルミニウム合金押出材を使用する場合、車体のデザイ
ンや設計上、曲げ半径の小さい加工や局部的に膨らます
バルジ成形などが求められる。しかし、小さい曲げ半径
での加工やバルジ成形では材料の伸びが不足して割れが
発生することもあり、そのために伸びの大きいＴ１調質
での加工や、曲げ加工では曲げ外側の肉厚を増やし中立
軸を移動させることで対応してきた。また、バルジ成形
では割れを防ぐ方法として、横押し（パイプの両端を内
側に向けて押す）を行うなどで減肉を少なくする方法が
取られている。
アルミニウム合金押出材を使用する場合、車体のデザイ
ンや設計上、曲げ半径の小さい加工や局部的に膨らます
バルジ成形などが求められる。しかし、小さい曲げ半径
での加工やバルジ成形では材料の伸びが不足して割れが
発生することもあり、そのために伸びの大きいＴ１調質
での加工や、曲げ加工では曲げ外側の肉厚を増やし中立
軸を移動させることで対応してきた。また、バルジ成形
では割れを防ぐ方法として、横押し（パイプの両端を内
側に向けて押す）を行うなどで減肉を少なくする方法が
取られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｔ１調
質での材料の伸びには限界があり、肉厚を増すと軽量効
果が薄れてしまう問題点もある。また、バルジ成形での
横押しなどの併用による加工率（張り出し高さ）の向上
にも限界があり、さらなる材料の伸びの向上が求められ
ている。本発明はかかる問題点を鑑みてなされたもので
あって、曲げ加工又はバルジ加工によりアルミニウム合
金押出材を成形する際、伸び不足による割れを抑制する
ことを目的とする。
質での材料の伸びには限界があり、肉厚を増すと軽量効
果が薄れてしまう問題点もある。また、バルジ成形での
横押しなどの併用による加工率（張り出し高さ）の向上
にも限界があり、さらなる材料の伸びの向上が求められ
ている。本発明はかかる問題点を鑑みてなされたもので
あって、曲げ加工又はバルジ加工によりアルミニウム合
金押出材を成形する際、伸び不足による割れを抑制する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
合金押出材を曲げ加工又はバルジ加工により成形する
際、成形時に引っ張りを受ける箇所の一部を予備成形し
て加工硬化させた後、本成形を行うことを特徴とする。
本発明では、アルミニウム合金押出材を部分的に予備成
形することにより、同じ材料を曲げ加工やバルジ成形し
た場合に最小曲げ半径や加工率を向上でき、その分、設
計上の制約が少なくなり、自由な車体形状を得られる。
また、割れ防止のために肉厚を増す必要がなく、軽量化
効果も大きくなる。
合金押出材を曲げ加工又はバルジ加工により成形する
際、成形時に引っ張りを受ける箇所の一部を予備成形し
て加工硬化させた後、本成形を行うことを特徴とする。
本発明では、アルミニウム合金押出材を部分的に予備成
形することにより、同じ材料を曲げ加工やバルジ成形し
た場合に最小曲げ半径や加工率を向上でき、その分、設
計上の制約が少なくなり、自由な車体形状を得られる。
また、割れ防止のために肉厚を増す必要がなく、軽量化
効果も大きくなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】小さい曲げ半径の曲げ加工又は張
り出し高さの大きいバルジ加工でアルミニウム合金押出
材を成形すると、成形時に引っ張りを受ける箇所で伸び
の不均一が大きくなり、局部的に伸びが大きくなった箇
所で割れが発生しやすくなる。しかし、成形時に引っ張
りを受ける箇所の一部を予備成形して予め加工硬化させ
ておくことで、変形を広範囲で均一に受けることが可能
となる。その結果、材料の破断伸びを向上させ、曲げ加
工時やバルジ成形時の伸び不足による割れが抑制でき
る。
り出し高さの大きいバルジ加工でアルミニウム合金押出
材を成形すると、成形時に引っ張りを受ける箇所で伸び
の不均一が大きくなり、局部的に伸びが大きくなった箇
所で割れが発生しやすくなる。しかし、成形時に引っ張
りを受ける箇所の一部を予備成形して予め加工硬化させ
ておくことで、変形を広範囲で均一に受けることが可能
となる。その結果、材料の破断伸びを向上させ、曲げ加
工時やバルジ成形時の伸び不足による割れが抑制でき
る。
【０００７】成形時に引張を受ける箇所の一部を予め加
工硬化させておくことで材料の破断伸びが向上すること
を、次に示す実験で説明する。まず、アルミニウム合金
（Ａ６０６３）の４９ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍｔの角パ
イプを押し出し、その直後に強制ファン空冷を行ってＴ
１調質材を得た。次に、この押出材の１辺が４９ｍｍの
面からＪＩＳ５号試験片を複数個切り出し、そのうちの
１つで引張試験を行い機械的性質を調べた（試験Ｎｏ．
１）。また、他のＪＩＳ５号試験片（試験Ｎｏ．２〜
６）について、試験Ｎｏ．１の引張荷重（σＢ×断面
積）の９０〜５０％の引張荷重で予備引張成形を行い、
いったん荷重を除き、続いて再び荷重を加えて破断する
まで本引張試験を行い、機械的性質を調べた。その結果
を表１に示す。なお、試験Ｎｏ．２〜６の耐力（σ
０．２）は予備引張成形での測定値、強度σＢは本引張
試験での測定値（断面積は予備引張成形の断面積をその
まま用いた）、δは予備引張成形及び本引張試験を通し
てのトータル伸びである。
工硬化させておくことで材料の破断伸びが向上すること
を、次に示す実験で説明する。まず、アルミニウム合金
（Ａ６０６３）の４９ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍｔの角パ
イプを押し出し、その直後に強制ファン空冷を行ってＴ
１調質材を得た。次に、この押出材の１辺が４９ｍｍの
面からＪＩＳ５号試験片を複数個切り出し、そのうちの
１つで引張試験を行い機械的性質を調べた（試験Ｎｏ．
１）。また、他のＪＩＳ５号試験片（試験Ｎｏ．２〜
６）について、試験Ｎｏ．１の引張荷重（σＢ×断面
積）の９０〜５０％の引張荷重で予備引張成形を行い、
いったん荷重を除き、続いて再び荷重を加えて破断する
まで本引張試験を行い、機械的性質を調べた。その結果
を表１に示す。なお、試験Ｎｏ．２〜６の耐力（σ
０．２）は予備引張成形での測定値、強度σＢは本引張
試験での測定値（断面積は予備引張成形の断面積をその
まま用いた）、δは予備引張成形及び本引張試験を通し
てのトータル伸びである。
【０００８】
【表１】
【０００９】Ｎｏ．１は予備引張成形による加工硬化を
していない試験片での結果である。これに対し、Ｎｏ．
２〜４は予備引張荷重を引張荷重の７０〜９０％の範囲
で変えて加工硬化をさせた試験片であり、破断までの伸
びが向上していることが分かる。しかし、Ｎｏ．５、６
は予備成形荷重が５０〜６０％であり、伸びの向上がな
い。また、Ｎｏ．１（予備引張なし）及びＮｏ．２（予
備引張あり）の材料の試験片の長手方向での硬度分布を
図１に示す。予備成形していない試験片では破断部近傍
のみ硬度が高く、約２５ｍｍの位置ではすでにチャック
に近い部分と同等の硬度になり、試験片の平行部でも局
部的な加工硬化が起きていることが分かるが、予備引張
成形して加工硬化させた試験片は、破断部から約４５ｍ
ｍ離れた位置でも高い硬度を示し、広範囲に比較的均一
な加工硬化を示している。
していない試験片での結果である。これに対し、Ｎｏ．
２〜４は予備引張荷重を引張荷重の７０〜９０％の範囲
で変えて加工硬化をさせた試験片であり、破断までの伸
びが向上していることが分かる。しかし、Ｎｏ．５、６
は予備成形荷重が５０〜６０％であり、伸びの向上がな
い。また、Ｎｏ．１（予備引張なし）及びＮｏ．２（予
備引張あり）の材料の試験片の長手方向での硬度分布を
図１に示す。予備成形していない試験片では破断部近傍
のみ硬度が高く、約２５ｍｍの位置ではすでにチャック
に近い部分と同等の硬度になり、試験片の平行部でも局
部的な加工硬化が起きていることが分かるが、予備引張
成形して加工硬化させた試験片は、破断部から約４５ｍ
ｍ離れた位置でも高い硬度を示し、広範囲に比較的均一
な加工硬化を示している。
【００１０】図２と図３には、破断部からの距離と破断
後の試験片の板厚と幅の変化をそれぞれ示す。図２で
は、予備成形した試験片は予備成形しない試験片と比較
して板厚減少が大きく、かつ広範囲に比較的均一な板厚
となっており、図３では、予備成形した試験片は予備成
形しない試験片と比較して板幅減少が大きくなってい
る。このように、予備成形なしの試験片では変形が破断
部近傍に集中し、平行部でも局部的な変形及び加工硬化
を示し、予備成形した試験片では、広い範囲で比較的均
一な変形及び加工硬化を示している。
後の試験片の板厚と幅の変化をそれぞれ示す。図２で
は、予備成形した試験片は予備成形しない試験片と比較
して板厚減少が大きく、かつ広範囲に比較的均一な板厚
となっており、図３では、予備成形した試験片は予備成
形しない試験片と比較して板幅減少が大きくなってい
る。このように、予備成形なしの試験片では変形が破断
部近傍に集中し、平行部でも局部的な変形及び加工硬化
を示し、予備成形した試験片では、広い範囲で比較的均
一な変形及び加工硬化を示している。
【００１１】以上の結果から、予備成形を行うことによ
り材料のトータルの伸び（破断伸び）が向上するのは、
予備成形により材料が部分的に加工硬化し、本成形で加
工硬化していないか加工硬化の程度の小さい部位が優先
的に変形することで、変形が一部分に集中せず、広範囲
に均一に波及したためであると推察される。なお、上記
の引張成形の例では、予備成形の成形荷重は材料の引張
荷重の７０％以上（１００％未満）が望ましいことが分
かる。
り材料のトータルの伸び（破断伸び）が向上するのは、
予備成形により材料が部分的に加工硬化し、本成形で加
工硬化していないか加工硬化の程度の小さい部位が優先
的に変形することで、変形が一部分に集中せず、広範囲
に均一に波及したためであると推察される。なお、上記
の引張成形の例では、予備成形の成形荷重は材料の引張
荷重の７０％以上（１００％未満）が望ましいことが分
かる。
【００１２】本発明を実際の曲げ加工やバルジ加工に適
用する際は、予備成形も同じく曲げ加工やバルジ加工と
し、材料を連続的に加工硬化させながら最終形状に仕上
げていくのが効果的である。例えばドローベンダーを用
いた曲げ加工では、従来は図４（ａ）に示すように、ア
ルミニウム合金押出材１を締め付け型２でクランプし、
圧力型３で押え、回転曲げ型４と共に回転させ、所望の
曲げ半径に一工程で曲げ加工を行っていた。このとき、
引っ張りを受ける曲げ外側の減肉を抑制するため、ブー
スタ５で軸力をかけることが通常行われている。しか
し、曲げ半径が小さくなると、引っ張りを受ける箇所に
おいて伸びの局部化が大きくなり、それが破断伸びを超
えた箇所で割れが発生する。これに対し、本発明では、
図４（ｂ）に示すように、締め付け型２でクランプし所
定量曲げたところで成形を止め、続いて締め付け型６で
クランプし直して再び曲げ加工し、所望の曲げ成形部品
を得る。予備成形時に加工硬化していなかった箇所が優
先的に変形して、引張変形が広範囲に均一に起こり破断
伸びが向上するので、割れを抑制することができる。ブ
ースタ５を併用してもよい。
用する際は、予備成形も同じく曲げ加工やバルジ加工と
し、材料を連続的に加工硬化させながら最終形状に仕上
げていくのが効果的である。例えばドローベンダーを用
いた曲げ加工では、従来は図４（ａ）に示すように、ア
ルミニウム合金押出材１を締め付け型２でクランプし、
圧力型３で押え、回転曲げ型４と共に回転させ、所望の
曲げ半径に一工程で曲げ加工を行っていた。このとき、
引っ張りを受ける曲げ外側の減肉を抑制するため、ブー
スタ５で軸力をかけることが通常行われている。しか
し、曲げ半径が小さくなると、引っ張りを受ける箇所に
おいて伸びの局部化が大きくなり、それが破断伸びを超
えた箇所で割れが発生する。これに対し、本発明では、
図４（ｂ）に示すように、締め付け型２でクランプし所
定量曲げたところで成形を止め、続いて締め付け型６で
クランプし直して再び曲げ加工し、所望の曲げ成形部品
を得る。予備成形時に加工硬化していなかった箇所が優
先的に変形して、引張変形が広範囲に均一に起こり破断
伸びが向上するので、割れを抑制することができる。ブ
ースタ５を併用してもよい。
【００１３】また、例えばＴ継手のバルジ加工では、従
来は図５（ａ）に示すように、中空押出材１１を上下金
型１２、１３内に配置し、両端からマンドレル１４、１
５で横押しし軸力をかけながら内部を加圧し、一工程で
張り出し部１１ａを得ている。しかし、張り出し高さが
大きくなると、引っ張りを受ける箇所（特にコーナー
部）において伸びの局部化が大きくなり、それが破断伸
びを超えた箇所で割れが発生する。これに対し、本発明
では、例えば図５（ｂ）に示すように、所定量張り出さ
せたところで加圧及び軸押しを止め、再び加圧及び軸押
ししてまた所定量張り出させたところで加圧を止め、さ
らに加圧、軸押しを繰り返して所望高さの張り出し部を
有する成形部品を得る。予備成形時に加工硬化の少なか
った箇所が優先的に変形して、引張変形が広範囲に均一
に起こり破断伸びが向上するので、割れを抑制すること
ができる。
来は図５（ａ）に示すように、中空押出材１１を上下金
型１２、１３内に配置し、両端からマンドレル１４、１
５で横押しし軸力をかけながら内部を加圧し、一工程で
張り出し部１１ａを得ている。しかし、張り出し高さが
大きくなると、引っ張りを受ける箇所（特にコーナー
部）において伸びの局部化が大きくなり、それが破断伸
びを超えた箇所で割れが発生する。これに対し、本発明
では、例えば図５（ｂ）に示すように、所定量張り出さ
せたところで加圧及び軸押しを止め、再び加圧及び軸押
ししてまた所定量張り出させたところで加圧を止め、さ
らに加圧、軸押しを繰り返して所望高さの張り出し部を
有する成形部品を得る。予備成形時に加工硬化の少なか
った箇所が優先的に変形して、引張変形が広範囲に均一
に起こり破断伸びが向上するので、割れを抑制すること
ができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム押出材に
部分的な加工硬化を施すことで、広範囲で荷重を受け均
一な変形を起こさせることが可能となり、その結果、材
料の破断伸びを向上させ、伸び不足による曲げ加工時や
バルジ成形時の割れが抑制できる。従って、例えば車体
設計では最小曲げ半径が向上するので部品設計の自由度
が広がり、さらなる軽量化も期待できる。また、バルジ
成形でも加工率を向上することで適用部位などが広がる
可能性が大きい。
部分的な加工硬化を施すことで、広範囲で荷重を受け均
一な変形を起こさせることが可能となり、その結果、材
料の破断伸びを向上させ、伸び不足による曲げ加工時や
バルジ成形時の割れが抑制できる。従って、例えば車体
設計では最小曲げ半径が向上するので部品設計の自由度
が広がり、さらなる軽量化も期待できる。また、バルジ
成形でも加工率を向上することで適用部位などが広がる
可能性が大きい。
【図１】 引張試験片の破断部からの距離と硬度の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図２】 引張試験片の破断部からの距離と板厚の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図３】 引張試験片の破断部からの距離と板幅の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 従来の曲げ加工方法（ａ）と本発明による曲
げ加工方法の例（ｂ）を説明する図である。
げ加工方法の例（ｂ）を説明する図である。
【図５】 従来のバルジ加工方法（ａ）と本発明による
バルジ加工方法の例（ｂ）を説明する図である。を
バルジ加工方法の例（ｂ）を説明する図である。を
１、１１ 押出材 ２、６ 締め付け型 ４ 曲げ型 １２ 上金型 １３ 下金型 １４、１５ マンドレル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０Ｋ ６３１ ６３１Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミニウム合金押出材を曲げ加工又は
バルジ加工により成形する際、成形時に引っ張りを受け
る箇所の一部を予備成形して加工硬化させた後、本成形
を行うことを特徴とするアルミニウム合金押出材の成形
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012585A JP2000210720A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | アルミニウム合金押出材の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012585A JP2000210720A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | アルミニウム合金押出材の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000210720A true JP2000210720A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11809442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11012585A Pending JP2000210720A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | アルミニウム合金押出材の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000210720A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173728A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-21 | Kobe Steel Ltd | バルジ成形用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金中空押出材 |
| JP2008149357A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Nippon Steel Corp | ハイドロフォーム用鋼管及びハイドロフォーム成形方法 |
-
1999
- 1999-01-21 JP JP11012585A patent/JP2000210720A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173728A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-21 | Kobe Steel Ltd | バルジ成形用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金中空押出材 |
| JP2008149357A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Nippon Steel Corp | ハイドロフォーム用鋼管及びハイドロフォーム成形方法 |
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