JPH05228602A - 金属材料の成形方法 - Google Patents
金属材料の成形方法Info
- Publication number
- JPH05228602A JPH05228602A JP4032296A JP3229692A JPH05228602A JP H05228602 A JPH05228602 A JP H05228602A JP 4032296 A JP4032296 A JP 4032296A JP 3229692 A JP3229692 A JP 3229692A JP H05228602 A JPH05228602 A JP H05228602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- metal material
- molding
- heating
- blank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 成形が簡単容易で、しかも明瞭なグレンフロ
ーによる高強度化および高品質化を図ることができる金
属材料の成形方法を提供する。 【構成】 粒状組織をもつ金属素材をその素材の固液共
存温度域において製品形状に近似した形状に予備成形す
る。その予備成形体をその素材の固相線以下の温度域で
塑性加工を施して仕上げ成形する。
ーによる高強度化および高品質化を図ることができる金
属材料の成形方法を提供する。 【構成】 粒状組織をもつ金属素材をその素材の固液共
存温度域において製品形状に近似した形状に予備成形す
る。その予備成形体をその素材の固相線以下の温度域で
塑性加工を施して仕上げ成形する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス鍛造等のメタル
フローが生じる塑性加工による成形方法の改良に関す
る。
フローが生じる塑性加工による成形方法の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】金属材料の成形法には種々の方法がある
が、一般に構造部品の成形には強度や信頼性の点からプ
レス鍛造による成形法が広く用いられている。プレス鍛
造では材料はその固相線以下の温度で加工され、形状が
付与される。その素材としては、鋳造欠陥を消滅させる
ため、鋳塊からの押出し或いは圧延による丸棒や鋳塊を
予備鍛錬したものを用いている。通常の鍛造工程では、
これらの素材をもちいて、製品形状の複雑さに応じて、
荒地成形すなわち予備成形と仕上げ成形と何段階かに分
けて行なわれる。この予備成形は仕上げ型で鍛造するた
めの成形であり、仕上げ型鍛造で適正なメタルフローと
なって鍛造欠陥を生じないように体積配分することが目
的である。このような工程を経て成形された成形品は、
メタルフローが形成されているため高強度を有し、また
鋳造欠陥も消失しており、高品質である。
が、一般に構造部品の成形には強度や信頼性の点からプ
レス鍛造による成形法が広く用いられている。プレス鍛
造では材料はその固相線以下の温度で加工され、形状が
付与される。その素材としては、鋳造欠陥を消滅させる
ため、鋳塊からの押出し或いは圧延による丸棒や鋳塊を
予備鍛錬したものを用いている。通常の鍛造工程では、
これらの素材をもちいて、製品形状の複雑さに応じて、
荒地成形すなわち予備成形と仕上げ成形と何段階かに分
けて行なわれる。この予備成形は仕上げ型で鍛造するた
めの成形であり、仕上げ型鍛造で適正なメタルフローと
なって鍛造欠陥を生じないように体積配分することが目
的である。このような工程を経て成形された成形品は、
メタルフローが形成されているため高強度を有し、また
鋳造欠陥も消失しており、高品質である。
【０００３】一方、複雑形状の部品を成形する方法とし
て、特公昭58−5748号公報や特開平３−13259 号公報に
開示されているように、素材の金属を固液共存域すなわ
ち半溶融温度域で最終製品に成形する方法がある。金属
を固液共存域で加工する方法は、一般に材料の流動性が
良好なために、加工力が小さくてすみ、複雑形状部品や
難加工性材料の成形などに有利である。
て、特公昭58−5748号公報や特開平３−13259 号公報に
開示されているように、素材の金属を固液共存域すなわ
ち半溶融温度域で最終製品に成形する方法がある。金属
を固液共存域で加工する方法は、一般に材料の流動性が
良好なために、加工力が小さくてすみ、複雑形状部品や
難加工性材料の成形などに有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プレス
鍛造では、成形工程が複雑であるため、製造コストが高
くなるという欠点がある。一方、固液共存域で成形する
方法では、成形性が良好なため、成形工程の簡単化を図
ることができるが、固液共存域では材料の流動性が良好
なために、鍛造加工の場合のように明瞭な塑性流動すな
わちグレンフローを形成せず、製品の強度が鍛造品のレ
ベルまでには到達しないという欠点がある。
鍛造では、成形工程が複雑であるため、製造コストが高
くなるという欠点がある。一方、固液共存域で成形する
方法では、成形性が良好なため、成形工程の簡単化を図
ることができるが、固液共存域では材料の流動性が良好
なために、鍛造加工の場合のように明瞭な塑性流動すな
わちグレンフローを形成せず、製品の強度が鍛造品のレ
ベルまでには到達しないという欠点がある。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
で、成形が簡単容易で、しかも明瞭なグレンフローによ
る高強度化を図ることができる金属材料の成形方法を提
供することを目的とする。
で、成形が簡単容易で、しかも明瞭なグレンフローによ
る高強度化を図ることができる金属材料の成形方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の成形方法は、金
属素材を製品形状に近似した形状に予備成形した後、該
予備成形体をその素材の固相線以下の温度域で塑性加工
を施して仕上げ成形する金属材料の成形方法において、
粒状組織をもつ金属素材をその素材の固液共存温度域に
おいて予備成形する。この際、仕上げ成形は、必要に応
じて予備成形体の一部に対して行ってもよい。
属素材を製品形状に近似した形状に予備成形した後、該
予備成形体をその素材の固相線以下の温度域で塑性加工
を施して仕上げ成形する金属材料の成形方法において、
粒状組織をもつ金属素材をその素材の固液共存温度域に
おいて予備成形する。この際、仕上げ成形は、必要に応
じて予備成形体の一部に対して行ってもよい。
【０００７】
【作用】金属素材の予備成形に際し、粒状組織をもつ素
材を用い、これを固液共存域に加熱して成形するので、
素材は極めて良好な流動性を具備し、複雑形状成品で
も、概略形状の予備成形は勿論のこと、従来の鍛造工程
では複数工程を要したところが、１回の成形で最終製品
と略同一形状に成形することが可能である。しかも、こ
のように成形された予備成形体は、その素材の粒状組織
を止めており、その後に更に、予備成形体の全部或いは
一部分に固相域で鍛造やダイフォージングなどの塑性加
工による仕上げ成形を行なう場合でも、その成形性は極
めて良好である。この仕上げ加工により、予備成形体の
全部あるいは一部分に塑性流動すなわちグレンフローを
与えることができ、かつ内部に残存する気泡をも消滅さ
せることができ、鍛造品なみの良好な特性を得ることが
できる。
材を用い、これを固液共存域に加熱して成形するので、
素材は極めて良好な流動性を具備し、複雑形状成品で
も、概略形状の予備成形は勿論のこと、従来の鍛造工程
では複数工程を要したところが、１回の成形で最終製品
と略同一形状に成形することが可能である。しかも、こ
のように成形された予備成形体は、その素材の粒状組織
を止めており、その後に更に、予備成形体の全部或いは
一部分に固相域で鍛造やダイフォージングなどの塑性加
工による仕上げ成形を行なう場合でも、その成形性は極
めて良好である。この仕上げ加工により、予備成形体の
全部あるいは一部分に塑性流動すなわちグレンフローを
与えることができ、かつ内部に残存する気泡をも消滅さ
せることができ、鍛造品なみの良好な特性を得ることが
できる。
【０００８】
【実施例】まず、本発明において使用する金属素材の結
晶組織について説明する。固液共存域での加工におい
て、きわめて良好な材料の流動性を得るためには、素材
組織は、鋳造材にみられるような樹枝状組織（デンドラ
イト組織) ではなく、粒状組織としておく必要がある。
このような粒状組織は、金属を固液共存域で機械的方法
或いは電磁気的方法により回転攪拌した後凝固させるこ
とにより、或いはＴｉやＺｒなどの結晶粒微細化剤の添
加により、或いは低温鋳造などにより実現することがで
きる。また、従来の鍛造工程の場合と同様に鋳塊からの
押出しや圧延加工或いは予備鍛錬加工によって粒状組織
としてもよい。
晶組織について説明する。固液共存域での加工におい
て、きわめて良好な材料の流動性を得るためには、素材
組織は、鋳造材にみられるような樹枝状組織（デンドラ
イト組織) ではなく、粒状組織としておく必要がある。
このような粒状組織は、金属を固液共存域で機械的方法
或いは電磁気的方法により回転攪拌した後凝固させるこ
とにより、或いはＴｉやＺｒなどの結晶粒微細化剤の添
加により、或いは低温鋳造などにより実現することがで
きる。また、従来の鍛造工程の場合と同様に鋳塊からの
押出しや圧延加工或いは予備鍛錬加工によって粒状組織
としてもよい。
【０００９】前記金属素材の材質としては、アルミニウ
ムやその合金、マグネシウム合金等の低融点金属に限ら
ず、銅合金や鋼などの高融点金属に対しても適用可能で
ある。次に、予備成形工程である固液共存域での成形条
件について述べる。固液共存域に加熱した時の素材の固
相分率については 0.8〜0.2 の範囲であることが望まし
い。固相分率が 0.8以上になると、材料の流動性が低下
するため、金型内充満性がわるくなり、材料にクラック
を生じ、また、成形荷重も増大して好ましくない。ま
た、固相分率が 0.2よりも小さくなると、一般に、この
ような低固相分率に対応する温度と液相線との温度差が
極めて小さいために温度制御が困難となる。成形時の金
型温度については、金型温度が常温近辺と低い場合に
は、成形材表面に微細クラックを生じるなど表面品質が
劣化したり、また金型内への材料の充満性が低下する。
このため、金型は通常50℃以上、望ましくは 100℃以上
に加熱しておくのがよい。また、成形速度については、
成形速度が遅い場合には、固液共存域での加工であるた
め、成形過程で固相と液相が分離して成形材断面内にマ
クロ偏析を生じることがあるため、成形速度（プレスの
ラム速度) はおよそ 100mm／S 以上であることが望まし
い。
ムやその合金、マグネシウム合金等の低融点金属に限ら
ず、銅合金や鋼などの高融点金属に対しても適用可能で
ある。次に、予備成形工程である固液共存域での成形条
件について述べる。固液共存域に加熱した時の素材の固
相分率については 0.8〜0.2 の範囲であることが望まし
い。固相分率が 0.8以上になると、材料の流動性が低下
するため、金型内充満性がわるくなり、材料にクラック
を生じ、また、成形荷重も増大して好ましくない。ま
た、固相分率が 0.2よりも小さくなると、一般に、この
ような低固相分率に対応する温度と液相線との温度差が
極めて小さいために温度制御が困難となる。成形時の金
型温度については、金型温度が常温近辺と低い場合に
は、成形材表面に微細クラックを生じるなど表面品質が
劣化したり、また金型内への材料の充満性が低下する。
このため、金型は通常50℃以上、望ましくは 100℃以上
に加熱しておくのがよい。また、成形速度については、
成形速度が遅い場合には、固液共存域での加工であるた
め、成形過程で固相と液相が分離して成形材断面内にマ
クロ偏析を生じることがあるため、成形速度（プレスの
ラム速度) はおよそ 100mm／S 以上であることが望まし
い。
【００１０】尚、固液共存域における成形では、金型内
での凝固収縮による気孔の生成や、離型時の成形材の変
形を防止するために、材料は加圧下で金型内で完全に凝
固させることが望ましい。また、金属素材の加熱、成形
については、一旦凝固させて粒状組織とした金属材料を
成形機へ供給し、加熱してもよく、また溶製した金属材
料を一旦凝固させることなく、その凝固過程の粒状の固
相と液相とが共存している状態で成形機へ供給して最終
製品に近い状態にまで成形してもよい。
での凝固収縮による気孔の生成や、離型時の成形材の変
形を防止するために、材料は加圧下で金型内で完全に凝
固させることが望ましい。また、金属素材の加熱、成形
については、一旦凝固させて粒状組織とした金属材料を
成形機へ供給し、加熱してもよく、また溶製した金属材
料を一旦凝固させることなく、その凝固過程の粒状の固
相と液相とが共存している状態で成形機へ供給して最終
製品に近い状態にまで成形してもよい。
【００１１】図１は、前記予備成形するための成形装置
の一例を示しており、上型1 と下型2 とで構成されたア
ームの成形用金型の成形キャビティ3 には、素材供給用
スリーブ4 の一端が冶具5 および6 を介して連設されて
おり、その他端にはスリーブ4 内に挿入された、粒状組
織をもつ金属素材7 を前記成形キャビティ3 内に加圧供
給するためのプランジャー8 のチップ9 が摺動自在に嵌
着されている。スリーブ4 のプランジャー側端部外周に
は前記金属素材7 を固液共存域の所望の温度に高周波加
熱するための加熱コイル10が巻回されている。
の一例を示しており、上型1 と下型2 とで構成されたア
ームの成形用金型の成形キャビティ3 には、素材供給用
スリーブ4 の一端が冶具5 および6 を介して連設されて
おり、その他端にはスリーブ4 内に挿入された、粒状組
織をもつ金属素材7 を前記成形キャビティ3 内に加圧供
給するためのプランジャー8 のチップ9 が摺動自在に嵌
着されている。スリーブ4 のプランジャー側端部外周に
は前記金属素材7 を固液共存域の所望の温度に高周波加
熱するための加熱コイル10が巻回されている。
【００１２】この装置によれば、加熱コイル10によって
加熱された素材7 が固液共存域の所定の温度にまで到達
すると、迅速にプランジャー8 を作動させ、素材7 を金
型のキャビティ3 内に送り込んで予備成形体を成形す
る。素材は粒状組織のため、固液共存域では極めて良好
な流動性を有しており、キャビティ3 内に完全に充満す
る。金型内で加圧凝固させた後、上型1 , 下型2 を開放
し、予備成形体を機械的に取り出す。尚、図２は上型1
, 下型2 で構成される成形キャビティ3 の平面図を記
したもので、前記金属素材7 は溝部11を通過して同キャ
ビティ3 内に送り込まれる。
加熱された素材7 が固液共存域の所定の温度にまで到達
すると、迅速にプランジャー8 を作動させ、素材7 を金
型のキャビティ3 内に送り込んで予備成形体を成形す
る。素材は粒状組織のため、固液共存域では極めて良好
な流動性を有しており、キャビティ3 内に完全に充満す
る。金型内で加圧凝固させた後、上型1 , 下型2 を開放
し、予備成形体を機械的に取り出す。尚、図２は上型1
, 下型2 で構成される成形キャビティ3 の平面図を記
したもので、前記金属素材7 は溝部11を通過して同キャ
ビティ3 内に送り込まれる。
【００１３】以上のようにして予備成形された成形体
は、更に加熱炉で所定の固相線以下の温度に加熱した
後、仕上げ型を組み込んだ成形機によって、成形体の全
部又は必要部分を仕上げ鍛造し、所望の製品を得る。次
に具体的実施例を掲げる。結晶粒微細化剤Ｔｉ−Ｂを所
定量添加して粒状組織とした直径約80mmφの6061合金を
固液共存域での固相分率がおよそ 0.6となる温度（約 6
30℃) に加熱した後、迅速に図１に示すようにプランジ
ャー速度約 400mm／S でアーム成形用金型内へ送り込
み、加圧力約６kg／mm2 で加圧凝固させて１回で荒地成
形した。この予備成形体を約 450℃の温度で仕上げ鍛造
を行なった後、Ｔ６処理を実施した。得られた機械的性
質は引張り強さ約32kg／mm2 ，伸び約15％と同合金の型
鍛造時のＪＩＳ規格の最低基準値引張り強さ26.5kg／mm
2 ，伸び７％を大きく上回わり、引張り強さ、伸びとも
に現行の鍛造品なみの特性が得られた。
は、更に加熱炉で所定の固相線以下の温度に加熱した
後、仕上げ型を組み込んだ成形機によって、成形体の全
部又は必要部分を仕上げ鍛造し、所望の製品を得る。次
に具体的実施例を掲げる。結晶粒微細化剤Ｔｉ−Ｂを所
定量添加して粒状組織とした直径約80mmφの6061合金を
固液共存域での固相分率がおよそ 0.6となる温度（約 6
30℃) に加熱した後、迅速に図１に示すようにプランジ
ャー速度約 400mm／S でアーム成形用金型内へ送り込
み、加圧力約６kg／mm2 で加圧凝固させて１回で荒地成
形した。この予備成形体を約 450℃の温度で仕上げ鍛造
を行なった後、Ｔ６処理を実施した。得られた機械的性
質は引張り強さ約32kg／mm2 ，伸び約15％と同合金の型
鍛造時のＪＩＳ規格の最低基準値引張り強さ26.5kg／mm
2 ，伸び７％を大きく上回わり、引張り強さ、伸びとも
に現行の鍛造品なみの特性が得られた。
【００１４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の金属材料の
成形方法は、固液共存域での良好な材料の流動性を活か
して最終成品に近い状態にまで成形した後、該予備成形
体の全部あるいはその一部分に鍛造などの塑性加工によ
り仕上げ成形を行なうことにより、仕上げ成形した部分
に塑性流動すなわちグレンフローを与えかつ内部に残存
する気泡をも消滅させることができ、従来の鍛造なみの
良好な特性を有する部品を従来工程よりも簡略化された
工程で容易に製造することができ、生産性が向上すると
ともにコスト低減をもたらす。さらに、固液共存域では
材料の変形抵抗が極めて小さいため、成形に要する加工
力も従来の工程の場合よりも小さくてすみ、成形機のコ
ンパクト化を図ることができ、設備コストの低減を図る
ことができる。
成形方法は、固液共存域での良好な材料の流動性を活か
して最終成品に近い状態にまで成形した後、該予備成形
体の全部あるいはその一部分に鍛造などの塑性加工によ
り仕上げ成形を行なうことにより、仕上げ成形した部分
に塑性流動すなわちグレンフローを与えかつ内部に残存
する気泡をも消滅させることができ、従来の鍛造なみの
良好な特性を有する部品を従来工程よりも簡略化された
工程で容易に製造することができ、生産性が向上すると
ともにコスト低減をもたらす。さらに、固液共存域では
材料の変形抵抗が極めて小さいため、成形に要する加工
力も従来の工程の場合よりも小さくてすみ、成形機のコ
ンパクト化を図ることができ、設備コストの低減を図る
ことができる。
【図１】実施例に係る予備成形装置の要部断面図であ
る。
る。
【図２】実施例に係るアーム成形用金型の成形キャビテ
ィの平面図である。
ィの平面図である。
３ 成形キャビティ ７ 金属素材 ８ プランジャー １０ 加熱コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 金属素材を製品形状に近似した形状に予
備成形した後、該予備成形体をその素材の固相線以下の
温度域で塑性加工を施して仕上げ成形する金属材料の成
形方法において、 粒状組織をもつ金属素材をその素材の固液共存温度域に
おいて予備成形することを特徴とする金属材料の成形方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4032296A JPH05228602A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 金属材料の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4032296A JPH05228602A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 金属材料の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05228602A true JPH05228602A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=12354996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4032296A Pending JPH05228602A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 金属材料の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05228602A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058155A1 (ja) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Showa Denko K.K. | 据え込み加工方法及び据え込み加工装置 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4032296A patent/JPH05228602A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058155A1 (ja) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Showa Denko K.K. | 据え込み加工方法及び据え込み加工装置 |
| JP2007136472A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Showa Denko Kk | 据え込み加工方法及び据え込み加工装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0090253B1 (en) | Fine grained metal composition | |
| US4771818A (en) | Process of shaping a metal alloy product | |
| CN103990775B (zh) | 金属挤压铸锻成形方法及其制品 | |
| JPH06172949A (ja) | マグネシウム合金製部材およびその製造方法 | |
| JP2976073B2 (ja) | チキソトロピック材料の製造方法 | |
| US7257981B2 (en) | Closed forging method, forging production system using the method, forging die used in the method and system, and preform or yoke produced by the method and system | |
| JPS585748B2 (ja) | 金属合金製品の成形方法 | |
| EP0904875B1 (en) | Method of injection molding a light alloy | |
| KR100494514B1 (ko) | 반용융 성형용 마그네슘합금 빌렛의 제조방법 | |
| US1711000A (en) | Method of making wrought-metal articles | |
| JPH05228602A (ja) | 金属材料の成形方法 | |
| JP3467824B2 (ja) | マグネシウム合金製部材の製造方法 | |
| JP3086711B2 (ja) | 鋳造方法 | |
| EP2164999A1 (de) | Giessen-schmieden von knetlegierungen | |
| JPH06248402A (ja) | マグネシウム合金製部材の製造方法 | |
| JP2012525497A (ja) | チタン製伸長部品の製造方法 | |
| JP2008087066A (ja) | 高強度加工素材およびその製造方法ならびにその製造装置 | |
| JP3253737B2 (ja) | マグネシウム合金部材の製造方法 | |
| JPS58125328A (ja) | 鍛造品の製造方法 | |
| US11504763B2 (en) | Aluminum alloy wheel and method for manufacturing the same | |
| JP2832662B2 (ja) | 高強度構造部材の製造方法 | |
| GB2026362A (en) | Metal alloy automotive wheel | |
| JPH10118735A (ja) | 鋳造・鍛造用金型と鋳造・鍛造法及びその製品 | |
| JP2887802B2 (ja) | アルミ合金成形方法 | |
| JP3219526B2 (ja) | 延性部を有する軽合金製部材およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060315 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060411 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060919 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |