JPH05177266A - 超塑性合金板の成形装置及び成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】生産量の多少にかかわらず低コストで効率良く
生産をできる超塑性合金板の成形装置及び成形方法。 【構成】下面が開口し加圧ガス導入口２６を持つ加圧室
２５と真空排気口２８を持つ真空室を区画形成した固定
ボツクス２３と、上面が開口し真空排気口２８に連通す
る真空排気穴３０と真空排気口３１とを持ちかつ通気性
の成形用型３３を収容する型収容ボツクスとから成る成
形装置２２の両ボツクス間に超塑性合金板７を挟み、加
熱炉２１成形装置全体を加熱し、型収容ボツクスを真空
排気により減圧にしつつ加圧室からの加圧ガスで超塑性
合金板を加圧して成形する。 【効果】装置が簡便であり、良品質の成形が低コストで
容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属板の成形方法に係
り、特に超塑性合金板の成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】最近、所定の温度で非常に低い変形応力に
で数１００〜数１０００％という異常な伸びが生じて急
激に変形する亜鉛系、アルミニウム系、チタン系等の合
金、すなわち超塑性合金が開発された。

【０００３】この超塑性合金板の成形は、従来は図５に
示すような空圧成形により行われていた。

【０００４】図５において、１は下面が周囲に上クラプ
板２を固着して開口するとともに成形用型５を成形面を
開口に臨んで配備した上室、３は上面が周囲に下クラン
プ板４を固着して開口するとともに加圧空気を噴出する
噴気板６が配備された下室であり、前記上下両室１及び
３が開口を介して連接して成形装置が形成されている。

【０００５】前記したような成形装置において、まず
（ａ）図に示すように、所定の成形温度に加熱された超
塑性合金板７を油圧プレス等で加圧した上下のクランプ
２及び４で挟みつつ上下両室１及び３の間に保持る。

【０００６】続いて（ｂ）図に示すように、下室３の噴
気板６のから圧搾空気を噴出し矢印に示すように超塑性
合金板７を成形用型５のキヤビテイに密着するように押
圧して成形する。

【０００７】図６には前記したのとは異なる成形装置を
利用した空圧成形方法が示されている。

【０００８】この装置は、周囲にフランジ９が設けられ
て開口するとともに圧搾空気導入口１０の設けられた固
定チヤンバー８と、周囲にフランジ１２が設けられて上
面が開口するとともに真空排気口１３が設けられた可動
チヤンバー１１とが開口を介して連接して形成されてい
る。

【０００９】前記成形装置の固定チヤンバー８の下面に
は複数の通気穴１７を設けた加熱板１６が固着されると
ともにコイル導管１４を介して誘電コイル１５が加熱板
１６に対向して配備され、可動チヤンバー１１には型移
動ラム１９の固着された成形用型１８が成形面を開口に
臨ませて配備され、さらに、下面には複数本のチンバー
押圧ラム２０が固着されている。

【００１０】上記したような成形装置を利用しての成形
においては、まず、チヤンバー押圧ラム２０により可動
チヤンバー１１を固定チヤンバー８に対して押圧し、超
塑性合金板７を、加熱板１６とフランジ１２とで挟さん
で固定及び可動の両チヤンバー８及び１１の間に保持す
る。

【００１１】続いて誘電コイル１５に通電して加熱板１
６を介して超塑性合金板７を所定の成形温度に加熱した
後、固定チヤンバー８に圧搾空気導入口１０から所定圧
力の圧搾空気を導入するとともに可動チヤンバー１１を
真空排気口１３を介して真空排気し、さらに、型移動ラ
ム１９の作動により成形用型１８を可動チヤンバー１１
の開口付近まで移動させる。

【００１２】これにより超塑性合金板７は、固定チヤン
バー８に導入され加熱板１６の通気穴１７から噴出さ
れ、圧搾空気の圧力と可動チヤンバー１１の真空度との
差の圧力で成形用型１８の成形面に押圧され成形され
る。

【００１３】

【従来技術の課題】しかしながら、従来の空圧成形法に
よると、まず、装着される超塑性合金板を保持するため
に油圧或は空圧を利用した高価なクランプ機構と、超塑
性合金板を所定温度に加熱するために誘導加熱装置のよ
うな高価な加熱装置とが必要になる。

【００１４】このため、従来の成形法では装置が高価と
なり、生産規模が小さい場合には装置の償却費が大きな
負担となつて製品のコストが非常に高くなる。

【００１５】本発明は、前記したような従来技術の欠点
を解消し、簡便な装置で成形でき、小規模の生産にも良
く適合する超塑性合金の成形方法を提供することを目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、下面
が開口し加圧ガス導入口を持つ加圧室とこの加圧室の外
周の下面に連通する真空排気口を持つ真空室とが区画形
成された固定ボツクスと、上面が開口し前記固定ボツク
スの真空排気口と連通する上面の真空排気穴と真空排気
管の接続する真空排気口とを持ちかつ通気性の型を収容
する型収容ボツクスとが互いの開口を介して連接して形
成され、好ましくは、成形装置が装置を全体的に加熱す
る加熱炉内に配備されたことを特徴とする超塑性合金板
の成形装置であり、また、超塑性合金板を前記固定及び
型収容の両ボツクス間に真空吸着力により保持し、好ま
しくは、型収容ボツクス内を減圧とするともに固定ボツ
クスの加圧室内の圧力で加圧しつつ成形することを特徴
とする超塑性合金板の成形方法である。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例について図面に基づいて以下
に説明する。

【００１８】図１において、２１が成形装置２２を全体
的に収容する加熱炉、２３は固定ボツクスであり、この
固定ボツクス２３は、下面が開口した加圧室２４と、こ
の加圧室２４の外側を囲む真空室２５とに区画されてい
る。

【００１９】加圧室２４には加圧ガス供給管２７が接続
する加圧ガス導入口２６が設けられ、真空室２５左右の
両端面には下面に連通する真空排気口２８、２８が設け
られている。

【００２０】２９は上面の開口した型収容ボツクスであ
り、この型収容ボツクス２９には、上面の縁部に、前記
固定ボツクス２３の真空排気口２８と嵌合するジヨイン
ト部が突出した真空排気穴３０、３０が設けられ、また
側壁には、真空排気管３２の接続する真空排気口３１が
設けられている。

【００２１】また型収容ボツクス２９は、底板３５が着
脱自在であると成形用の型を収容するのに好都合である
ので、ボルト３６で取り付けるようにしている。

【００２２】３３が石膏、セメント、セラミツク焼結体
等の通気性を持つとともに耐熱性をも持つた材料で成形
する製品の形状を模写した図３に示すような成形用型で
あり、３４は成形用型３３をバツクアツプするサポート
粒子層であり、この成形用型３３を型収容ボツクス２９
に収容する際には、まず、底板３５を取り外すとともに
型収容ボツクス２９を逆さにして置く。

【００２３】次に、成形用型３３をキヤビテイ或はコア
の成形面側を下にして型収容ボツクス２９の中に入れた
後、型収容ボツクス２９の成形用型３３との隙間に例え
ば直径５ｍｍの銅のような細かな金属粒子をサポート粒
子層３４として稠密に充填し通気性のバツクアツプ層を
形成した後底板３５をボルト３６で取り付ける。

【００２４】以上のようにして成形用型３３を収容した
型収容ボツクス２９を加熱炉に収納した後上面に超塑性
合金板７を位置決め穴を真空排気穴３０、３０の突出し
たジヨイント部に嵌合しつつ載せ、さらにこの上に、固
定ボツクス２３を真空排気口２８、２８を型収容ボツク
ス２９の真空排気穴３０、３０のジヨイント部に嵌合さ
せつつ載せる。

【００２５】前記したようにして成形装置２２のセット
が終わると、加熱炉２１の加熱によつて、超塑性合金板
としてＡ７４７５（Ａｌ−５．７Ｚｎ−２．３Ｍｇ−
１．５Ｃｕ）を用いた場合には５１５℃といつたよう
に、成形する超塑性合金に応じた成形温度に装置全体を
加熱する。

【００２６】成形装置全体が所定の成形温度に達した
後、真空ポンプ（図示せず）の作動によつて型収容ボツ
クス２９内を真空排気口３１を介して真空排気する。

【００２７】この真空排気により成形用型３３及びサポ
ート粒子層３４が通気性であるので型収容ボツクス２９
内は全体が均一な減圧状態になり、さらに、真空排気穴
３０、３０に真空排気口２８、２８が連接する固定ボツ
クス２３の真空室２５も減圧状態になる。

【００２８】このため固定ボツクス２３は型収容ボツク
ス２９に向かつて吸引され、超塑性合金板７は固定、型
収容の両ボツクス２３及び２９間にしつかりと保持され
る。

【００２９】この状態でさらに真空排気を続け、３１０
Ｔｏｒｒ程度であつた型収容ボツクス２９内の減圧度を
１０Ｔｏｒｒ程度まで下げるとともに、固定ボツクス２
３の加圧ガス供給管２７から加圧ガス導入口２６を介し
て加圧室２４の中に１平方ｃｍあたり１Ｋｇ程度の圧力
の窒素ガスのような加圧ガスを導入する。

【００３０】このようにして超塑性合金板７に対して真
空吸引力と加圧ガスによる加圧力を同時に作用させた状
態を１０分程度ほじすると、図２に示すように、超塑性
合金板７は成形用型３３の成形面に倣つて変形し、成形
体３７が得られる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の構成及び作用は前記した通りで
あり、まず成形装置がコンパクトであるので成形装置全
体を加熱炉に入れて装置全体を加熱しつつ成形する超塑
性合金板を特別の装置を用いることなく容易に成形温度
に加熱できる。

【００３２】また超塑性合金板の保持を真空吸引力を利
用して行つているので、その保持機構が簡単でしかも成
形装置を加熱炉に入れ加熱しても保持保持用治具を用い
た場合のように熱膨張の影響で保持が不完全になること
はない。

【００３３】保持用治具を用いて超塑性合金板を成形装
置に保持した例として、図４に、型収容ボツクス２９の
上面に超塑性合金板７を加圧ガス供給管２９の接続する
加圧ガス導入口３９を設けた保持板３８で押えつつボル
ト４０、４０で取り付けた成形装置が示されている。

【００３４】この成形装置を加熱炉に入れて成形温度ま
で加熱すると、熱膨張のためにボルト４０、４０が緩み
超塑性合金板７は密着して保持できず、保持板３８との
隙間からは加圧ガスが漏れて十分な加圧が行えなくな
る。

【００３５】これに対して本発明の場合、まず、型収容
ボツクス２９をＳＳ材で作るとこの熱膨張係数は銅のサ
ポート粒子層３４の熱膨張係数よりも小さく、したがつ
て加熱によつて成形用型３３をこのサポート粒子層３４
が型収容ボツクス２９の上面の縁に押し付けつつサポー
トする力はむしろ強くなる。

【００３６】さらに、超塑性合金板７の保持は、型収容
ボツクス２９及びこれに連通する固定ボツクス２３の真
空室２５の真空排気に伴つて生じる固定ボツクス２３の
型収容ボツクス２９への真空吸引力により行われている
ので、加熱炉２１による成形装置２２の加熱はこの保持
力に何ら影響を与えない。

【００３７】このように、本発明では成形装置が比較的
高い成形温度に加熱されても、型収容ボツクス２９に成
形用型３３がしつかりと上面の開口に成形面を臨ませて
保持されるとともに、超塑性合金板７も型収容ボツクス
２９の上面にしつかりと保持されているので成形作業が
円滑に行える。

【００３８】また、成形に際しては型収容ボツクス２９
が減圧となつているので、加圧ガスの圧力をそれほど高
くしなくても大きな加圧力を超塑性合金に与えいかなる
材質或は厚さの超塑性合金板でも成形用型の成形面形状
に良く倣つた精度の高い成形を容易に行える。

【００３９】以上のように、本発明は、超塑性合金板の
成形のために簡便で低コストの成形装置と、この成形装
置を利用しての極めて高品質の製品を円滑に得る成形方
法を提供し、これにより超塑性合金板の成形が成形量の
多少にかかわらかず安いコストで容易に行えるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例、

【図２】 実施例、

【図３】 成形用型の斜視図、

【図４】 従来例、

【図５】 従来例、

【図６】 従来例。

【符号の説明】

７ 超塑性合金板 ２１ 加熱炉 ２２ 成形装置 ２３ 固定ボツクス ２４ 真空室 ２５ 真空室 ２６ 加圧ガス導入口 ２７ 加圧ガス供給管 ２８ 真空排気口 ２９ 型収容ボツクス ３０ 真空排気穴 ３１ 真空排気口 ３２ 真空排気管 ３３ 成形用型 ３４ サポート粒子層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下面が開口し加圧ガス導入口を持つ加圧室
   とこの加圧室の外周の下面に連通する真空排気口を持つ
   真空室とが区画形成された固定ボツクスと、上面が開口
   し前記固定ボツクスの真空排気口に連通する上面の真空
   排気穴と真空排気管の接続する真空排気口とを持ちかつ
   通気性の型を収容する型収容ボツクスとが互いの開口を
   介して連接して形成されたことを特徴とする超塑性合金
   板の成形装置。
2. 【請求項２】成形装置が装置を全体的に加熱する加熱炉
   内に配備されたことを特徴とする請求項１記載の超塑性
   合金板の成形装置。
3. 【請求項３】超塑性合金板を前記固定及び型収容の両ボ
   ツクス間に真空吸着力により保持して成形することを特
   徴とする超塑性合金板の成形方法。
4. 【請求項４】超塑性合金板の成形を型収容ボツクス内を
   減圧とするともに固定ボツクスの加圧室内の圧力で加圧
   しつつ行うことを特徴とする超塑性合金板の成形方法。