JPH06154894A - Ａｌ及びＡｌ合金板の成形方法 - Google Patents
Ａｌ及びＡｌ合金板の成形方法Info
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- JPH06154894A JPH06154894A JP4339767A JP33976792A JPH06154894A JP H06154894 A JPH06154894 A JP H06154894A JP 4339767 A JP4339767 A JP 4339767A JP 33976792 A JP33976792 A JP 33976792A JP H06154894 A JPH06154894 A JP H06154894A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａl及びＡl合金板を極低温でプレス成形する
に際して、破断等の問題の生じない成形方法を提供す
る。 【構成】 Ａl及びＡl合金板をその実体温度を−１００
℃〜−１９６℃の範囲に制御して成形する方法におい
て、ポンチとダイスよりなる金型の外周部に覆いを設
け、その覆いの内部に乾燥気体を導入することにより、
覆い内の金型周辺の湿度を２０％以下にすることを特徴
としている。覆いをジャバラ方式又は入れ子式とする。
また、金型の外周部にカーテン状に乾燥気体を噴出さ
せ、外気とシールすることにより、シール内の金型周辺
の湿度を２０％以下にすることを特徴としている。覆い
方式とエアカーテン方式を併用できる。乾燥気体として
は、例えば空気或いは窒素を使用する。自動車部品、電
気機器部品、航空機部品、器物等において加工が厳しい
場合や複雑形状を有する部品の成形に適している。
に際して、破断等の問題の生じない成形方法を提供す
る。 【構成】 Ａl及びＡl合金板をその実体温度を−１００
℃〜−１９６℃の範囲に制御して成形する方法におい
て、ポンチとダイスよりなる金型の外周部に覆いを設
け、その覆いの内部に乾燥気体を導入することにより、
覆い内の金型周辺の湿度を２０％以下にすることを特徴
としている。覆いをジャバラ方式又は入れ子式とする。
また、金型の外周部にカーテン状に乾燥気体を噴出さ
せ、外気とシールすることにより、シール内の金型周辺
の湿度を２０％以下にすることを特徴としている。覆い
方式とエアカーテン方式を併用できる。乾燥気体として
は、例えば空気或いは窒素を使用する。自動車部品、電
気機器部品、航空機部品、器物等において加工が厳しい
場合や複雑形状を有する部品の成形に適している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車部品をはじめ、
電気機器部品、航空機部品、器物等において成形が困難
な複雑形状に対して有効なＡl及びＡl合金板の成形方法
に関するものである。
電気機器部品、航空機部品、器物等において成形が困難
な複雑形状に対して有効なＡl及びＡl合金板の成形方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、自動車部品、電気機器部品、航空機部品、器物等の
成形において、Ａl及びＡl合金板を適用する際、通常の
プレス成形ではその加工に限界があり、加工が厳しい場
合や複雑形状を有する部品に成形する場合には、プレス
工程を複数回に分けて成形せざるを得ず、工程数の増加
によるコストアップを免れなかった。
り、自動車部品、電気機器部品、航空機部品、器物等の
成形において、Ａl及びＡl合金板を適用する際、通常の
プレス成形ではその加工に限界があり、加工が厳しい場
合や複雑形状を有する部品に成形する場合には、プレス
工程を複数回に分けて成形せざるを得ず、工程数の増加
によるコストアップを免れなかった。
【０００３】この様な状況の中で、地球の温暖化やオゾ
ン層の破壊など環境問題の観点から、大気中の炭酸ガス
などの増加を抑制するために自動車の軽量化も本格的に
検討されている。軽量化の方法には種々あるが、素材の
置換、すなわち、従来より主として使用されてきた鋼板
の代わりにＡl或いはＡl合金板を多用することにより軽
量化を進める検討がなされ、その使用量も増加しつつあ
る。しかし、Ａl或いはＡl合金板の成形性は鋼板に比較
して劣っているため、材料及びプレス成形方法の面から
の改善のニーズが強い。
ン層の破壊など環境問題の観点から、大気中の炭酸ガス
などの増加を抑制するために自動車の軽量化も本格的に
検討されている。軽量化の方法には種々あるが、素材の
置換、すなわち、従来より主として使用されてきた鋼板
の代わりにＡl或いはＡl合金板を多用することにより軽
量化を進める検討がなされ、その使用量も増加しつつあ
る。しかし、Ａl或いはＡl合金板の成形性は鋼板に比較
して劣っているため、材料及びプレス成形方法の面から
の改善のニーズが強い。
【０００４】これらの要望に対して、材料面では、例え
ば特開昭６３−８９６４９号公報のように、組成や製造
工程の適正化により材料の成形性を向上させる試みがな
されてきた。
ば特開昭６３−８９６４９号公報のように、組成や製造
工程の適正化により材料の成形性を向上させる試みがな
されてきた。
【０００５】しかし、近年、より加工が厳しく、しかも
複雑な形状への成形の要望が強まりつつあり、アルミ材
の材料面のみの改善だけでは不十分である。
複雑な形状への成形の要望が強まりつつあり、アルミ材
の材料面のみの改善だけでは不十分である。
【０００６】一方、本発明者らは、アルミ板材のプレス
成形方法の面で極低温での成形方法について研究を重ね
てきたが、特に加工が厳しい場合や複雑形状の部品に成
形する場合に、往々にして、破断する場合があった。
成形方法の面で極低温での成形方法について研究を重ね
てきたが、特に加工が厳しい場合や複雑形状の部品に成
形する場合に、往々にして、破断する場合があった。
【０００７】本発明は、かゝる状況に鑑みて、Ａl及び
Ａl合金板を極低温でプレス成形するに際して、破断等
の問題の生じない成形方法を提供することを目的とする
ものである。
Ａl合金板を極低温でプレス成形するに際して、破断等
の問題の生じない成形方法を提供することを目的とする
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かねてよ
り、アルミ板材のプレス成形方法において、潤滑油、冷
却条件などの最適化を行うことにより成形性の向上を進
めてきたが、問題点として、金型内に残留した水分が着
霜し、成形品に凹凸を生じさせる、いわゆる、星目を生
じ易く、特にその程度が厳しいときには星目を起点に破
断する場合があることが判った。
り、アルミ板材のプレス成形方法において、潤滑油、冷
却条件などの最適化を行うことにより成形性の向上を進
めてきたが、問題点として、金型内に残留した水分が着
霜し、成形品に凹凸を生じさせる、いわゆる、星目を生
じ易く、特にその程度が厳しいときには星目を起点に破
断する場合があることが判った。
【０００９】そこで、この問題点を解決し得る方策につ
いて更に鋭意研究を重ねた結果、成形時に金型の湿度及
び金型外からの水分の流入を防止或いは制御することに
より、前記課題を解決し得ることを見い出し、ここに本
発明を完成したものである。
いて更に鋭意研究を重ねた結果、成形時に金型の湿度及
び金型外からの水分の流入を防止或いは制御することに
より、前記課題を解決し得ることを見い出し、ここに本
発明を完成したものである。
【００１０】すなわち、本発明は、Ａl及びＡl合金板を
その実体温度を−１００℃〜−１９６℃の範囲に制御し
て成形する方法において、ポンチとダイスよりなる金型
の外周部に覆いを設け、その覆いの内部に乾燥気体を導
入することにより、覆い内の金型周辺の湿度を２０％以
下にすることを特徴としている。
その実体温度を−１００℃〜−１９６℃の範囲に制御し
て成形する方法において、ポンチとダイスよりなる金型
の外周部に覆いを設け、その覆いの内部に乾燥気体を導
入することにより、覆い内の金型周辺の湿度を２０％以
下にすることを特徴としている。
【００１１】また、他の本発明は、Ａl及びＡl合金板を
その実体温度を−１００℃〜−１９６℃の範囲に制御し
て成形する方法において、ポンチとダイスよりなる金型
の外周部にカーテン状に乾燥気体を噴出させ、外気とシ
ールすることにより、シール内の金型周辺の湿度を２０
％以下にすることを特徴としている。
その実体温度を−１００℃〜−１９６℃の範囲に制御し
て成形する方法において、ポンチとダイスよりなる金型
の外周部にカーテン状に乾燥気体を噴出させ、外気とシ
ールすることにより、シール内の金型周辺の湿度を２０
％以下にすることを特徴としている。
【００１２】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【００１３】
【００１４】まず、本発明において材料としてＡl及び
Ａl合金板に限定したのは、Ａlは低温において脆化せ
ず、逆に強度、伸びが向上するためである。
Ａl合金板に限定したのは、Ａlは低温において脆化せ
ず、逆に強度、伸びが向上するためである。
【００１５】このＡl及びＡl合金をポンチ及びダイスか
らなる金型にて成形する場合、成形時の材料温度は低温
ほど成形性が良く、−１００℃以下であれば成形性の向
上効果が顕著である。成形性向上の点からは下限値はな
いが、−１９６℃よりも低い場合には冷却コスト及び冷
却装置コストの面から好ましくない。したがって、成形
時の材料温度は−１００℃〜−１９６℃に限定する。な
お、コスト面からは、材料の冷却温度は−１００℃〜−
１５０℃の範囲が望ましい。
らなる金型にて成形する場合、成形時の材料温度は低温
ほど成形性が良く、−１００℃以下であれば成形性の向
上効果が顕著である。成形性向上の点からは下限値はな
いが、−１９６℃よりも低い場合には冷却コスト及び冷
却装置コストの面から好ましくない。したがって、成形
時の材料温度は−１００℃〜−１９６℃に限定する。な
お、コスト面からは、材料の冷却温度は−１００℃〜−
１５０℃の範囲が望ましい。
【００１６】上記温度に冷却した材料をポンチとダイス
よりなる金型により成形するが、この中で材料を冷却す
ると空気中の水分が結露・結晶化し、材料表面及び金型
表面に霜を生じる。この霜は、金型が十分に冷却される
と、成形による発熱でも液化せず、成形品に押し込みキ
ズや星目を生じる原因となる。
よりなる金型により成形するが、この中で材料を冷却す
ると空気中の水分が結露・結晶化し、材料表面及び金型
表面に霜を生じる。この霜は、金型が十分に冷却される
と、成形による発熱でも液化せず、成形品に押し込みキ
ズや星目を生じる原因となる。
【００１７】その対策として、本発明では、金型周辺の
湿度をコントロールするものである。この湿度が２０％
を超える場合には、金型の内部の空気中の水分が結露・
結晶化し、材料表面及び金型表面に霜を生じ、成形性を
低下させることなく押し込みキズや星目の原因となる結
露・霜の発生を防止することができない。したがって、
覆い内の湿度を２０％以下に制御する。
湿度をコントロールするものである。この湿度が２０％
を超える場合には、金型の内部の空気中の水分が結露・
結晶化し、材料表面及び金型表面に霜を生じ、成形性を
低下させることなく押し込みキズや星目の原因となる結
露・霜の発生を防止することができない。したがって、
覆い内の湿度を２０％以下に制御する。
【００１８】金型周辺の湿度を２０％以下に制御するた
めの手段として、本発明では、金型の外周部に覆いを
設け、この覆いの内部に乾燥気体を導入する方法、金
型外周部にカーテン状に乾燥気体を噴出させて外気とシ
ールする方法、或いはととを組合せた方法を採用す
る。
めの手段として、本発明では、金型の外周部に覆いを
設け、この覆いの内部に乾燥気体を導入する方法、金
型外周部にカーテン状に乾燥気体を噴出させて外気とシ
ールする方法、或いはととを組合せた方法を採用す
る。
【００１９】の方法の場合、金型の外周部が外気から
シールできるように、金型周辺部に覆いを設けるが、成
形時に金型が上下移動してもこれに追従して常に覆い内
部の雰囲気が外気と遮断できる機構であるのが好まし
い。例えば、覆いをジャバラ方式或いは入れ子方式など
によって伸縮自在にするのが良い。
シールできるように、金型周辺部に覆いを設けるが、成
形時に金型が上下移動してもこれに追従して常に覆い内
部の雰囲気が外気と遮断できる機構であるのが好まし
い。例えば、覆いをジャバラ方式或いは入れ子方式など
によって伸縮自在にするのが良い。
【００２０】の方法の場合、金型外周部にカーテン状
に乾燥気体を噴出させてエアカーテンを形成して、外気
から金型外周部を遮断するが、同心円状に複数個のエア
カーテンを形成してもよい。この方式によれば金型の上
下移動に拘わらずシールできる。
に乾燥気体を噴出させてエアカーテンを形成して、外気
から金型外周部を遮断するが、同心円状に複数個のエア
カーテンを形成してもよい。この方式によれば金型の上
下移動に拘わらずシールできる。
【００２１】覆いの内部に導入し或いはカーテン状に噴
出させる乾燥気体としては、種々の乾燥気体が可能であ
るが、空気や窒素ガスが望ましい。また湿度を２０％以
下に規制した乾燥気体が好ましい。
出させる乾燥気体としては、種々の乾燥気体が可能であ
るが、空気や窒素ガスが望ましい。また湿度を２０％以
下に規制した乾燥気体が好ましい。
【００２２】なお、Ａl及びＡl合金板の実体温度を−１
００℃〜−１９６℃の範囲に制御するには、材料を金型
にセットする前に液体窒素に浸漬して浸漬時間を調整す
る等、様々な方法が可能である。また、必要に応じて、
金型内を液体窒素等の冷媒を循環させたり、金型に液体
窒素を吹き付ける等により、金型の温度を調整すること
もできる。
００℃〜−１９６℃の範囲に制御するには、材料を金型
にセットする前に液体窒素に浸漬して浸漬時間を調整す
る等、様々な方法が可能である。また、必要に応じて、
金型内を液体窒素等の冷媒を循環させたり、金型に液体
窒素を吹き付ける等により、金型の温度を調整すること
もできる。
【００２３】材料のＡl板及びＡl合金板の成分系並びに
組成に制限がないことは云うまでもない。
組成に制限がないことは云うまでもない。
【００２４】次に本発明の実施例を示す。
【００２５】
【００２６】板厚１mmで１２０mmφのＪＩＳ５１８２合
金のＯ材を成形用材料とした。クランクプレス(ポンチ
移動速度：平均１５m／min)を用いて、図１に示す平頭
金型で成形試験を行った。まず材料に潤滑油として種々
の油を塗布し、液体窒素に２分間浸漬して冷却した後、
試験に供した。
金のＯ材を成形用材料とした。クランクプレス(ポンチ
移動速度：平均１５m／min)を用いて、図１に示す平頭
金型で成形試験を行った。まず材料に潤滑油として種々
の油を塗布し、液体窒素に２分間浸漬して冷却した後、
試験に供した。
【００２７】成形温度は、材料を液体窒素に浸漬し取り
出し後、プレスにセットし、接触温度計にて実体温度を
測定し、確認した。温度の調整は、液体窒素に浸漬した
後の経過時間を調整することにより実施した。また、金
型周囲の湿度は、図２に示す形状の覆いを図３に示す要
領で設ける方式と、図４に示すエアーカーテン方式を単
独又は併用し、更に乾燥気体導入口(図３、図４のｄ)よ
り窒素ガス(湿度０％)を導入又は噴出させることにより
調整し、簡易式湿度計により金型周辺の湿度を確認し
た。なお、両方式を併用する場合は、覆いの外周にエア
ーカーテンを形成した。
出し後、プレスにセットし、接触温度計にて実体温度を
測定し、確認した。温度の調整は、液体窒素に浸漬した
後の経過時間を調整することにより実施した。また、金
型周囲の湿度は、図２に示す形状の覆いを図３に示す要
領で設ける方式と、図４に示すエアーカーテン方式を単
独又は併用し、更に乾燥気体導入口(図３、図４のｄ)よ
り窒素ガス(湿度０％)を導入又は噴出させることにより
調整し、簡易式湿度計により金型周辺の湿度を確認し
た。なお、両方式を併用する場合は、覆いの外周にエア
ーカーテンを形成した。
【００２８】成形性の優劣は、プレスの下死点を変える
ことにより、成形品の高さを順次高くして行き、成形品
に割れを生じる成形限界高さにより判定した。また、成
形品の表面状況は、粗度計及び目視により、凹凸の大き
さで評価した。これらの結果を表１に示す。
ことにより、成形品の高さを順次高くして行き、成形品
に割れを生じる成形限界高さにより判定した。また、成
形品の表面状況は、粗度計及び目視により、凹凸の大き
さで評価した。これらの結果を表１に示す。
【００２９】表１より明らかなように、本発明例は、比
較例に比べて、成形限界高さの向上が認められ、また成
形品の表面状況も良好であった。
較例に比べて、成形限界高さの向上が認められ、また成
形品の表面状況も良好であった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、成形性が
飛躍的に向上し、アルミ材でも軟鋼板並みの成形性が得
られ、更には表面不具合のない成形品が得られるので、
加工が厳しい場合や複雑な形状の各種成形品へのＡl及
びＡl合金板の採用が可能となり、製品の軽量化に大き
く貢献できるものである。
飛躍的に向上し、アルミ材でも軟鋼板並みの成形性が得
られ、更には表面不具合のない成形品が得られるので、
加工が厳しい場合や複雑な形状の各種成形品へのＡl及
びＡl合金板の採用が可能となり、製品の軽量化に大き
く貢献できるものである。
【図１】実施例における成形試験要領並びに金型を示す
図である。
図である。
【図２】覆いの形状を示す説明図である。
【図３】覆い方式による試験装置を示す説明図である。
【図４】エアカーテン方式による試験装置を示す説明図
である。
である。
ａ 上金型 ｂ 下金型 ｃ 覆い ｄ 乾燥気体の導入口 ｅ 環状パイプにノズルを設けたエアカーテン装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤義嗣 埼玉県大宮市一丁目11番５号日本酸素株式 会社北関東支社内
Claims (5)
- 【請求項１】 Ａl及びＡl合金板をその実体温度を−１
００℃〜−１９６℃の範囲に制御して成形する方法にお
いて、ポンチとダイスよりなる金型の外周部に覆いを設
け、その覆いの内部に乾燥気体を導入することにより、
覆い内の金型周辺の湿度を２０％以下にすることを特徴
とするＡl及びＡl合金板の成形方法。 - 【請求項２】 Ａl及びＡl合金板をその実体温度を−１
００℃〜−１９６℃の範囲に制御して成形する方法にお
いて、ポンチとダイスよりなる金型の外周部にカーテン
状に乾燥気体を噴出させ、外気とシールすることによ
り、シール内の金型周辺の湿度を２０％以下にすること
を特徴とするＡl及びＡl合金板の成形方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、覆いの
内部の金型の外周部又は覆いの外部周辺に、カーテン状
に乾燥気体を噴出させて外気とシールする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項４】 乾燥気体として、空気或いは窒素を使用
する請求項１、２又は３に記載の方法。 - 【請求項５】 覆いをジャバラ方式又は入れ子式とする
ことにより、成形時の金型上下移動時にも常に覆い内部
の雰囲気を外周と遮断する請求項１、又は３に記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4339767A JPH06154894A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Ａｌ及びＡｌ合金板の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4339767A JPH06154894A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Ａｌ及びＡｌ合金板の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154894A true JPH06154894A (ja) | 1994-06-03 |
Family
ID=18330617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4339767A Pending JPH06154894A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Ａｌ及びＡｌ合金板の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06154894A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010179317A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Toyota Motor Corp | 熱間プレス成形方法及び装置 |
| ITRM20090590A1 (it) * | 2009-11-13 | 2011-05-14 | Agenzia Naz Per Le Nuove Tecn Ologie L Ener | Metodo per la lavorazione di metalli e macchinari per la realizzazione dello stesso |
| JP2015519205A (ja) * | 2012-05-31 | 2015-07-09 | ティッセンクルップ スチール ヨーロッパ アクチェンゲゼルシャフトＴｈｙｓｓｅｎＫｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ Ｅｕｒｏｐｅ ＡＧ | 板金造形部品を低温で製造するための方法および装置 |
| US20190240716A1 (en) * | 2018-02-08 | 2019-08-08 | Shijian YUAN | Frozen forming method for large tailored plate aluminum alloy component |
| KR102248917B1 (ko) * | 2020-12-03 | 2021-05-06 | (주)광훈기계 | 금속부품 제조시스템 |
| CN118847901A (zh) * | 2024-07-24 | 2024-10-29 | 中南大学 | 大规格微晶铝合金深冷近等温锻造模内成形装置及方法 |
-
1992
- 1992-11-26 JP JP4339767A patent/JPH06154894A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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