JP2000288643A

JP2000288643A - エンボス加工を施したアルミニウム合金板のプレス成形方法

Info

Publication number: JP2000288643A
Application number: JP11098408A
Authority: JP
Inventors: Takeo Sakurai; 健夫櫻井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】エンボス加工が施されたアルミニウム合金板
をプレス成形する際に、エンボス加工の凹凸が潰される
のを防止する。【解決手段】ダイ２としわ押さえ板３とのクリアラン
スＣ1 およびダイ２とポンチ１とのクリアランスＣ2
を、エンボス加工による凹凸の高さ以上、好ましくは
１．０〜１．５倍とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンボス加工を施
したアルミニウム合金板（Ａｌ合金板）のプレス成形方
法に関し、例えば自動車の排気案内部分やエンジンのマ
ウント周辺などに用いられるエンボス加工を施したアル
ミニウム合金板をプレス成形するのに用いて好適であ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のマフラー周辺などの排気案内部
分、トランスミッション部分およびエンジンのマウント
周辺あるいは家電製品の発熱部などには、熱的分離など
のために遮蔽材が取り付けられている。この遮蔽材は、
一般にはヒートインシュレータ（ヒートプロテクタ）と
称されているが、その特性として断熱性のほかに成形
性、剛性、放熱性、耐振動性および軽量性などが要求さ
れる。かかる遮蔽材としては、従来溶融亜鉛メッキ鋼鈑
が主流であったが、軽量化の観点から近年アルミニウム
またはその合金が採用され始めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えぱ、自動車用遮蔽
材の場合、排気周りなどの部位に取り付けられることか
ら、非常に複雑な部位や形状を持つことが多い。したが
って、これまで遮蔽材として用いられてきたＡｌ合金平
板では、プレス成形が困難であり、プレス成形時にしわ
や割れが発生しやすいという実用化上の間題があった。
プレス成形時にしわが生じた場合、ひどいときには、し
わが重なり合った「重なりしわ」となり、割れの原因と
もなりうる。

【０００４】一方、このＡｌ合金平板に代わり、最近で
は、エンボス加工により凹凸を付与したＡｌ合金板が注
目されている。このエンボス加工を施したＡｌ合金板
は、付与した凹凸によって、同じ板厚の平板に比して、
剛性が向上するので、より薄肉化が可能で、軽量化が図
れるという利点を有する。

【０００５】しかし、このエンボス加工を施したＡｌ合
金板においても、前記Ａｌ合金平板と同じく、プレス成
形時の問題が生じる。特に、成形高さを比較的高くする
とエンボス加工の凹凸が潰れてしまう。そして、プレス
成形後のエンボス付きＡｌ合金板は、エンボス加工の効
果として得られる断熱性や放熱性などの所望の特性を発
揮できなくなってしまう。従って、このような事態を防
ぐためには、エンボス加工が施されたＡｌ合金板のプレ
ス成形高さを比較的小さくして、プレス成形品の方を制
約せざるを得ないことになる。このことから、エンボス
加工が施されたＡｌ合金板に対して、プレス成形高さを
高くしてもエンボス加工の凹凸を潰すことがより少ない
プレス成形方法が望まれている。

【０００６】エンボス加工を施したＡｌ合金板のプレス
成形方法における前記間題は、プレス成形方法における
金型の設計が、これまでの平板のブレス成形方法と同じ
条件乃至平板のプレス成形方法から得られたデータに基
づいて行われていることから生じている。この点、エン
ボス加工を施したＡｌ合金板のプレス成形方法における
金型の設計は、エンボス加工を施したＡｌ合金板に固有
なものとして、平板のプレス成形条件とは個別に決定す
る必要がある。しかし、今まで、これに関する調査例は
無く、特に、前記金型の設計上重要な、ダイフェイス同
士のクリアランスおよぴダイとポンチとのクリアランス
について、エンボス加工を施したＡｌ合金板に対する適
正な設計がなされていなかったのが実情である。

【０００７】そこで、本発明の目的は、成形高さが比較
的高くなるようにプレス成形してもエンボス加工の凹凸
が潰れることがないエンボス加工を施したアルミニウム
合金板のプレス成形方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、Ａｌ合金板のプレス成形時にエンボス
加工の凹凸が潰れるかどうかは、ダイフェイス同士（ダ
イとしわ押さえ板）のクリアランスおよびダイとポンチ
とのクリアランスに依存するであろうとの仮定の下、こ
れらクリアランスの値を変更してエンボス加工の凹凸が
潰れる限界の成形高さを調べた。その結果、後述の実施
例からも明らかなように、ダイフェイス同士のクリアラ
ンスおよびダイとポンチとのクリアランスをアルミニウ
ム合金板のエンボス加工により板に付与された凹凸の高
さ（以下、「エンボス高さ」という）以上とすれば、所
期の目的が達せられることが判明した（請求項１）。

【０００９】すなわち、上記の方法により、成形高さを
いままでよりも大きくしても、エンボス加工による凹凸
に大きなダメージを与えないようにすることができるよ
うになり、アルミニウム合金板のプレス成形の自由度を
拡大することが可能となる。このように、本発明によっ
て、エンボス加工されたアルミニウム合金板の成形に
は、プレス成形時に適正なクリアランスを設けることが
重要であるという知見が得られた。

【００１０】ダイフェイス同士のクリアランスおよびダ
イとポンチとのクリアランスを同じにしたのは、ダイフ
ェイス同士のクリアランスの方が大きければ材料の流入
量が増えてしわが発生しやすくなり、逆にダイとポンチ
とのクリアランスの方が大きければ材料の流入量が減少
して割れが発生しやすくなるからである。

【００１１】また、後述の実施例からも明らかなよう
に、成形限界高さをより高くするという観点からは、ダ
イフェイス同士のクリアランスおよびダイとポンチとの
クリアランスを、アルミニウム合金板のエンボス高さの
１．０〜１．５倍の範囲とすることが好ましい（請求項
２）。なぜなら、１．０未満では、エンボスの凹凸が潰
れ、１．５を超えると、重なりしわが生じて割れの原因
になるからである。

【００１２】本発明において、アルミニウム合金板に施
されるエンボス加工は、アルミニウム合金板に規則的な
凹凸を形成するものであることが好ましい。ここでいう
「規則的な凹凸」は、以下に説明するように、交差する
２方向に沿ってそれぞれ凹凸パターンが繰り返される平
面的ないし２次元的パターンとして設けられていてもよ
いし、一方向に沿っては凹凸パターンが繰り返されるが
これと直交する方向には凹凸のない１次元的パターンと
して設けられていてもよい。

【００１３】すなわち、ここでのエンボスの形状は、例
えば、図１（ａ）、（ｂ）に示されたようなものであ
る。図１（ａ）において、白丸（○）はエンボス加工に
よる凸部頂点を表しており、黒丸（●）はエンボス加工
による凹部頂点を表しており、また、実線は凸部頂点間
を結ぶ稜線である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に
おいて２つの凸部Ａ、Ａ’と１つの凹部Ｂとを通る断面
図である。

【００１４】このように、本発明におけるエンボス加工
を施したアルミニウム合金板の一例は、格子状に規則的
に凸部を有するとともに、格子の縦方向および横方向に
一定の距離ずれた状態で格子状に規則的に凹部を設けた
エンボス加工された板である。そして、そのエンボス高
さｈは、図１（ｂ）からも明らかなように、板面の垂直
方向に最も高い位置から最も低い位置までの距離（すな
わち、エンボス加工によって形成された凹凸の最高点か
ら最下点までの距離）である。また、凸部間距離（以
下、「エンボスピッチ」という）ｌは、図１（ａ）に示
すように、隣接する凸部間の水平方向に沿った距離であ
る。

【００１５】また、本発明におけるエンボス加工を施し
たアルミニウム合金板の別の一例は、図２に示すような
一方向に規則的に凸部を有するエンボス加工された板で
ある。この場合も、図１（ａ）、（ｂ）で説明したのと
同様に、エンボス高さｈは、板面の垂直方向に最も高い
位置から最も低い位置までの距離で定義され、エンボス
ピッチｌは、隣接する凸部間の水平方向に沿った距離で
定義される。

【００１６】また、本発明のプレス成形方法で用いられ
るアルミニウム合金板は、要求特性に応じて、ＡＡない
しＪＩＳ規格による１０００系、３０００系、５０００
系または６０００系などのアルミニウム合金が適宜選択
されて用いられる。例えば、後述の実施例のように、１
０００系アルミニウム合金の一つである１０５０アルミ
ニウム合金を用いてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な一実施の形
態について、図面を参照しつつ説明する。

【００１８】図３は、本実施の形態に係るエンボス加工
を施したアルミニウム合金板のプレス成形方法で用いる
プレス成形装置の要部を示す模式図である。図３におい
て、円形または矩形などの所定形状の開口部を有するダ
イ２は、この開口面の法線方向に沿って移動可能なポン
チ１と対になって、図示しないアルミニウム合金板にプ
レス成形を施すことができるように構成されている。し
わ押さえ板３は、ダイ２と対向するように設けられてい
る。ダイ２としわ押さえ板３との間のダイフェイス（し
わ押さえ部）にはエンボス加工を施したアルミニウム合
金板（図示せず）の縁部が挟み込まれる。

【００１９】本実施の形態では、ダイ２としわ押さえ板
３との間にスペーサ４が配置されており、このスペーサ
４の厚みを変更することで、ダイ２としわ押さえ板３と
のクリアランスＣ1 が適宜調整される。スペーサ４は、
アルミニウム合金板よりも硬い金属などでできている。
また、ポンチ１は、ダイ２との間にクリアランスＣ2を
もつように設計および配置されている。

【００２０】本実施の形態によりプレスが施されるアル
ミニウム合金板には、図１（ａ）、（ｂ）または図２で
説明したようなエンボス加工が一様に施されている。そ
して、本実施の形態において、上述した２つのクリアラ
ンスＣ1 、Ｃ2 は、ともにアルミニウム合金板のエンボ
ス高さ以上、好ましくはエンボス高さの１．０〜１．５
倍に設定されている。なお、本実施の形態のプレス成形
装置では、ポンチ１の移動方向に沿ってポンチ１と対向
する位置にはダイ２が設けられていないが、これが設け
られている場合にはその部分でのポンチ−ダイ間のクリ
アランスもエンボス高さ以上、好ましくはエンボス高さ
の１．０〜１．５倍に設定されている。

【００２１】上述のように構成されたプレス成形装置を
用いてエンボス加工を施されたアルミニウム合金板をプ
レス成形することにより、エンボス加工による凹凸の潰
れが抑制されて成形限界高さをいままでよりも高めるこ
とが可能となる。そのために、本実施の形態のプレス成
形方法によると、エンボス加工されたアルミニウム合金
板の設計自由度を大きくすることが可能となる。

【００２２】本発明によるプレス成形方法は、基本的に
実用的な板厚の範囲で、板厚によらず成形可能である。
より具体的には、エンボス加工を施したＡｌ合金板であ
れぱ、板厚が０．２０〜０．８ｍｍ程度までの比較的薄
いものから、比較的厚いものまで適用することができ
る。しかし、Ａｌ合金板の板厚は、成形に対するより
も、遮蔽材の特性に対する影響の方が大きい。即ち、板
厚が薄い方が、軽量化が図れる一方、Ａｌ合金板のエン
ボス加工の際に割れが生じて、エンボス加工自体が困難
となる。また、板厚が厚い方が、遮蔽材としての曲げ剛
性は増すものの、軽量化が犠牲となる。したがって、こ
れらの特性や要求を考慮して、適宜前記板厚範囲から選
択すれぱ良い。

【００２３】更に、エンボス加工を施したＡｌ合金板の
エンボス（凹凸）高さについても、前記の板厚と同様
に、成形に対する影響よりも、遮蔽材の特性に対する影
響の方が大きい。即ち、エンボス高さが板厚の２．０倍
未満となると、エンボスを設ける諸効果が得られず、平
板と同じような特性となってしまう。また、エンボス高
さが板厚の５．０倍を超えると、Ａｌ合金板のエンボス
加工の際に割れが生じて、エンボス加工自体が困難とな
る。したがって、これらの特性や要求を考慮して、板厚
の２．０〜５．０倍のエンボス高さ範囲から適宜選択す
れぱ良い。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。（実施例１）図３に示したようなプレス成形装置を用い
て、図１（ａ）、（ｂ）で示すようにエンボス加工され
た１０５０アルミニウム合金板（ブランク：□＝１００
ｍｍ、板厚０．４５ｍｍ、エンボス高さ２．８ｍｍ）に
対してプレス成形を施し、エンボス加工による凹凸が潰
れる成形限界高さを測定した。本実施例では、円筒形の
ポンチを用いてアルミニウム合金板に対して円筒絞り成
形を施した。

【００２５】この際、ダイとしわ押さえ板との間に配置
するスペーサの厚みを変更することにより、ダイフェイ
ス同士のクリアランス（ダイ−しわ押さえ板間のクリア
ランス）を０ｍｍ（エンボス高さに対する比率０；スペ
ーサを使用しなかったことを意味しており実際にはアル
ミニウム合金板の板厚程度がクリアランスになっている
と考えられる）、２．８ｍｍ（エンボス高さに対する比
率１．０）、３．６ｍｍ（エンボス高さに対する比率
１．３）と３通りに変更してプレス成形を行なった。

【００２６】このときのプレス条件は、円筒形のポンチ
の直径φp が４０ｍｍ、ポンチ肩半径Ｒp が３ｍｍ、ダ
イ開口部の直径φd が５０．６ｍｍ、ダイ肩半径が２ｍ
ｍ（ポンチ幅の５％）、しわ押さえ力が１．０トンであ
り、ダイとしわ押さえ板との間の潤滑剤には防錆洗浄油
（４．０ｃｓｔ／４０℃）を用いた。また、ダイ−ポン
チ間のクリアランスは、ダイフェイス同士のクリアラン
スと同じ値となるように、これに合わせて０ｍｍ、２．
８ｍｍ、３．６ｍｍと３通りに変更してプレス成形を行
なった。

【００２７】実施例１の結果を図４に示す。図４は、エ
ンボス高さに対するダイフェイス同士のクリアランス
と、成形限界高さ（ｍｍ）との関係を示したグラフであ
り、■印が実施例１で得られたデータである。実施例１
から明らかなように、成形限界高さは、エンボス高さに
対するダイフェイス同士のクリアランスが１を超えると
急激に増加し始める。

【００２８】一方、クリアランスが１．５倍以上の場合
には、重なりじわが増加し始め、クリアランスが２．０
倍の場合（５．６ｍｍ）には、重なりじわが多発して製
品化が困難となった。したがって、クリアランスの上限
は凹凸の高さの１．５倍とすることが好ましい。

【００２９】（実施例２）実施例１においてダイ開口部
の直径φd を５６．０ｍｍ、ダイ肩半径を８ｍｍ（ポン
チ幅の２０％）とした以外は同様にして、実施例１と同
様のエンボス加工されたアルミニウム合金板に対してプ
レス成形を施し、成形限界高さを測定した。この結果を
図４に示す。図４において●印が実施例２で得られたデ
ータである。実施例２からも明らかなように、成形限界
高さは、エンボス高さに対するダイフェイス同士のクリ
アランスが１を超えると急激に増加し始め、１．２を超
えるとクリアランス０時のほぼ２倍となる。

【００３０】また、実施例１と実施例２から判断する
と、ポンチ幅に対するダイ肩半径の値を大きくするほ
ど、成形限界高さが増大することが分かる。

【００３１】（実施例３）図３に示したようなプレス成
形装置を用いて、図１（ａ）、（ｂ）で示すようにエン
ボス加工された１０５０アルミニウム合金板（ブラン
ク：□＝１００ｍｍ、板厚０．４５ｍｍ、エンボス高さ
２．８ｍｍ）に対してプレス成形を施し、エンボス加工
による凹凸が潰れる成形限界高さを測定した。本実施例
では、角筒形のポンチを用いてアルミニウム合金板に対
して角筒絞り成形を施した。

【００３２】この際も、スペーサの厚みを変更すること
により、ダイフェイス同士のクリアランスおよびダイー
ポンチ間のクリアランスを０ｍｍ、２．８ｍｍ、３．６
ｍｍと３通りに変更してプレス成形を行なった。

【００３３】このときのプレス条件は、平面視正方形で
ある角筒形のポンチの幅（一辺の長さ）Ｄp が４０ｍ
ｍ、ポンチ肩半径Ｒp が５ｍｍ、ポンチコーナー部半径
が１０ｍｍ、同じく平面視正方形であるダイ開口部の幅
Ｄd が４８ｍｍ、ダイ肩半径が６ｍｍ（ポンチ幅の１５
％）、ダイコーナー部半径が１４ｍｍ、しわ押さえ力が
１．０トンであり、ダイとしわ押さえ板との間の潤滑剤
には防錆洗浄油（４．０ｃｓｔ／４０℃）を用いた。

【００３４】実施例３の結果を図４に示す。図４は、エ
ンボス高さに対するダイフェイス同士のクリアランス
と、成形限界高さ（ｍｍ）との関係を示したグラフであ
り、■印が実施例３で得られたデータである。実施例３
から明らかなように、成形限界高さは、円筒絞り試験の
場合と同様に、エンボス高さに対するダイフェイス同士
のクリアランスが１を超えると急激に増加し始める。

【００３５】以上説明した実施例１〜３から判断する
と、ダイフェイス同士のクリアランスおよびダイとポン
チとのクリアランスをエンボス高さ以上とすることによ
り、成形限界高さを高くすることが可能であり、これら
クリアランスがエンボス高さの１．０〜１．５倍である
ことがより好ましいことが分かる。

【００３６】以上、本発明の実施例を図１（ａ）、
（ｂ）に示す特定のエンボス形状についてについて説明
したが、本発明はこれ以外の様々なエンボス形状につい
てもほぼ同様に成り立つことが分かっている。また、１
０５０アルミニウム合金以外のアルミニウム合金につい
ても、上述の実施例とほぼ同様の結果が得られる。ま
た、本発明のエンボス加工を施したアルミニウム合金板
のプレス成形方法は、自動車の遮蔽板（ヒートインシュ
レータ）のみならず、そのほか様々なエンボス加工を施
したアルミニウム合金板をプレス成形する際に適用する
ことが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
成形高さが比較的高くなるようにプレス成形したとして
も、エンボス加工の凹凸が潰れることがほとんどなくな
り、エンボス加工を施したアルミニウム合金板における
プレス成形の自由度を大幅に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンボス加工が施されたアルミニウム合金板の
一例の概略的な模式図である。

【図２】エンボス加工が施されたアルミニウム合金板の
別の一例の概略的な模式図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るエンボス加工を施
したアルミニウム合金板のプレス成形方法で用いるプレ
ス成形装置の要部を示す模式図である。

【図４】本発明の実施例１および実施例２において、エ
ンボス高さに対するダイフェイス同士のクリアランス
と、成形限界高さとの関係を示したグラフである。

【図５】本発明の実施例３において、エンボス高さに対
するダイフェイス同士のクリアランスと、成形限界高さ
との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１ポンチ２ダイ３しわ押さえ板４スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイフェイス同士のクリアランスおよぴ
ダイとポンチとのクリアランスを、エンボス加工により
板に付与された凹凸の高さ以上として成形を行うことを
特徴とするエンボス加工を施したアルミニウム合金板の
プレス成形方法。
【請求項２】前記クリアランスを、エンボス加工によ
り板に付与された凹凸の高さの１．０〜１．５倍とする
請求項１に記載のエンボス加工を施したアルミニウム合
金板のプレス成形方法。