JPH071054A - 超塑性金属板成形用金型 - Google Patents

超塑性金属板成形用金型

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JPH071054A
JPH071054A JP5167552A JP16755293A JPH071054A JP H071054 A JPH071054 A JP H071054A JP 5167552 A JP5167552 A JP 5167552A JP 16755293 A JP16755293 A JP 16755293A JP H071054 A JPH071054 A JP H071054A
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JP
Japan
Prior art keywords
superplastic
die
forming
mold
metal plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP5167552A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Shirakawa
敬司 白川
Takeya Toge
竹弥 峠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超塑性成形時に圧搾気体が漏洩することの極
めて少ない超塑性金属板成形用金型を提供する。 【構成】 積層複合上型33および/または積層複合下
型22からなる超塑性金属板成形用金型であって、積層
複合上型33は分割上型3−1,3−2および可塑性金
属からなる薄板シール部材6からなり、積層複合下型2
2は分割下型2−1,2−2および可塑性金属からなる
薄板シール部材6からなり、上記可塑性金属は、超塑性
金属板の超塑性成形温度より高い融点を有し、超塑性成
形温度以下の温度で超塑性特性を示す金属または超塑性
成形温度以下で展延性を示す金属である超塑性金属板成
形用金型。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超超塑性金属板を超
塑性成形するための金型、特に大形の超塑性金属板成形
用金型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、超塑性金属板を超塑性成形する
には、図7に示されるように、超塑性金属板1を下型2
の上に載置し、その上にガス流入通路4を有する上型3
を設置し、この状態で超塑性金属板1をヒータ(図示せ
ず)により超塑性金属板1が超塑性を示す温度に加熱
し、ついで圧搾されたAr,N2 などの不活性ガスまた
は空気(以下、圧搾気体という)をガス流入通路4を通
して導入することにより超塑性成形品5を作製してい
る。
【0003】しかし、図7に示される大型の上型3およ
び下型2は、長時間繰り返し使用すると微量の反りが生
じ、上型3と下型2の接合部分に隙間が生ずるために超
塑性成形時に圧搾気体が漏洩し、超塑性成形効率が大幅
に低下することがあった。
【0004】かかる反りによる圧搾気体の漏洩防止の方
法として、図6に示されるように、超塑性成形温度より
も高い融点を有し、超塑性金属板とほぼ同等あるいはこ
れを上回る展延性を有する展延性金属(例えば、純C
u,純Al)からなる薄板シール部材6を上型3と超塑
性金属板1の間に挾持する方法が提案されており、上記
展延性金属からなる薄板シール部材6を上型3と超塑性
金属板1の間に挾持し押圧することにより上記薄板シー
ル部材6を変形させ、この変形により上型3および下型
2の反りにより生じた超塑性金属板1に対するあたりの
不完全さを吸収し、シール性を向上させている(特開昭
61−238423号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記展延性金
属からなる薄板シール部材6を超塑性金属板1に接触さ
せながら超塑性成形を行うと、超塑性成形時に薄板シー
ル部材6が流動し、それに伴って超塑性金属板1のフラ
ンジ部分1′も流動するために抑えが不完全となり、シ
ール性が不完全となると同時に得られた超塑性成形品5
にしわが発生し、不良品となることもあった。
【0006】特に近年、超塑性金属板成形用金型は搬送
移動しやすくするために薄肉軽量化されており、そのた
めにフランジ抑え部分8の幅をキャビティ7の幅に比べ
て相対的に小さくする傾向にあり、かかるフランジ抑え
部分8の幅がキャビティ7の幅に比べて相対的に小さな
金型を用い、薄板シール部材6を上型3と超塑性金属板
1の間に挾んで超塑性成形すると、薄板シール部材6お
よびフランジ部分1′の抑え面積が小さいところから、
薄板シール部材6の流動および超塑性成形品5のしわ発
生が増大するようになってきた。かかる現象は、特に搬
送移動しやすくするために薄肉軽量化してフランジ抑え
部分8の幅がキャビティ7の幅に比べて相対的に小さく
した大型の超塑性金属板成形用金型に多発し、したがっ
て、大型の超塑性金属板成形用金型に対しては図6に示
されるような薄板シール部材6の使用は好ましいもので
はない。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
超塑性金属板を上型および下型の間に直接接触させて挾
持し、同時に超塑性成形用圧搾気体が漏洩することなく
超塑性成形することのできる金型を開発すべく研究を行
った結果、(1) 上型および/または下型をそれぞれ
複数に分割した分割型にすると、反りの発生が極めて少
なくなり、例え、反りが発生しても分割されているので
弾性変形しやすくなり、上型を下型に押圧することによ
り反りを簡単に矯正することができ、超塑性金属板の上
型および下型に対する密着性を確保することができる、
(2) それぞれ複数に分割された上型および/または
下型の分割部分の気密性が必要な場合は、従来の技術で
述べた展延性金属または超塑性金属板の超塑性成形温度
より高い融点を有し超塑性成形温度またはそれ以上の温
度で超塑性特性を示す超塑性金属からなる薄板シール部
材を分割型の分割部分に挾むことにより解決することが
できる。などの研究結果が得られたのである。
【0008】この発明は、かかる研究結果にもとづいて
なされたものであって、上記展延性金属または超塑性金
属(これらを可塑性金属と総称する)からなる薄板シー
ル部材を分割上型間に挾持した積層複合上型および/ま
たは上記可塑性金属からなる薄板シール部材を分割下型
間に挾持した積層複合下型を有する超塑性金属板成形用
金型に特徴を有するものである。
【0009】上記可塑性金属からなる薄板シール部材を
単数枚または複数枚挾むことにより積層複合上型および
/または積層複合下型を作製することができ、上記薄板
シール部材を構成する可塑性金属は超塑性金属板の種類
によって異なる。
【0010】例えば、超塑性金属板が2相ステンレス鋼
の場合には、可塑性金属からなる薄板シール部材とし
て、2相ステンレス鋼もしくはTi−6%Al−4%V
などのTi合金からなる超塑性金属または純Cuなどの
展延性金属からなる薄板シール部材を用いることがで
き、一方、超塑性金属板がJIS規格A5083相当の
超塑性Al合金板である場合には、薄板シール部材とし
ては上記A5083相当の超塑性Al合金板または純A
lなどの展延性金属からなる薄板シール部材を用いるこ
とができる。
【0011】
【作用】この発明の超塑性金属板成形用金型の具体的構
成およびその作用を図1〜図5の断面図にもとづいて説
明する。
【0012】図1に示されるこの発明の超塑性金属板成
形用金型は、2分割された分割下型2−1および2−2
の間に可塑性金属からなる薄板シール部材6を挾んだ積
層複合下型22と、通常の上型3で構成されている。図
1の超塑性金属板成形用金型を用いて超塑性成形するに
は、まず、分割下型2−2を金枠(図示せず)の中に設
置し、つぎに薄板シール部材6を設置し、その上に分割
下型2−1を設置して上記金枠により固定された積層複
合下型22を作製し、この積層複合下型22の上に超塑
性金属板1を載置し、この超塑性金属板1の上に上記上
型3を載置し、押圧固定したのちガス流入通路4から圧
搾気体を導入するこにより行なわれる。積層複合下型2
2は、上述のように、金枠(図示せず)を用いて固定し
たが、薄板シール部材6を分割下型2−1と2−2の間
に挾んで溶接または圧接することにより一体化してもよ
い。
【0013】積層複合下型22の分割数は、図1に示さ
れる2分割に限定されるものではなく、図2に示される
ように3分割して分割下型2−1,2−2および2−3
を作製し、これら分割下型2−1,2−2および2−3
の間にそれぞれ薄板シール部材6を挾んでもよく、さら
に多数に分割してもよい。積層複合下型22の分割数は
超塑性金属板成形用金型の大きさに応じて適宜決定され
る。
【0014】図3に示されるこの発明の超塑性金属板成
形用金型は、2分割された分割上型3−1および3−2
の間に薄板シール部材6を挾んだ積層複合上型33と、
通常の下型2で構成されている。図3の超塑性金属板成
形用金型を用いて超塑性成形するには、通常の下型2の
上に超塑性金属板1を載置し、その上に分割上型3−
2、薄板シール部材6およびガス流入通路4を有する分
割上型3−2の順序に乗せ、押圧固定したのちガス流入
通路4から圧搾気体を導入することにより行なわれる。
積層複合上型33の分割数は、図4に示されるように3
分割してもよく、さらに多数分割してもよい。積層複合
上型33は金枠(図示せず)により固定してもよいが、
薄板シール部材6を分割上型3−1,3−2,3−3で
挾んで溶接または圧接により接合することにより一体化
してもよい。
【0015】図1〜図2では、積層複合下型22および
通常の上型3からなる超塑性金属板成形用金型を示し、
図3〜図4では、通常の下型2および積層複合上型33
からなる超塑性金属板成形用金型を示したが、図5に示
されるように、積層複合下型22および積層複合上型3
3からなる超塑性金属板成形用金型を用いることもでき
る。図5に示される超塑性金属板成形用金型を用いて超
塑性成形する方法は、図1〜図4に示した方法とほぼ同
じであるからこの点についての詳細な説明は省略する。
【0016】この発明の超塑性金属板成形用金型のよう
に、分割型間に少なくとも一層の可塑性金属からなる薄
板シール部材を挾持させると、金型の反りなどにより生
ずるあたりの不完全性を吸収して金型表面が超塑性金属
板に密着するようになり、圧搾気体の漏洩もなくなって
超塑性成形効率が大幅に向上する。
【0017】
【実施例】
実施例1 厚さ:0.5mm、たて:900mm、横:1800mmの寸
法を有する2相ステンレス鋼(成分組成:Fe−25%
Cr−6%Ni−3%Mo)からなる超塑性金属板を用
意した。
【0018】一方、耐熱鋼(SUS310相当)からな
る通常の図1に示される上型3を用意し、さらに、図1
に示されるような耐熱鋼製分割下型2−1および分割下
型2−2の間に厚さ:1mmの2相ステンレス鋼製薄板シ
ール部材6を挾持した積層複合下型22を作製した。
【0019】上記積層複合下型22および上型3の間に
上記超塑性金属板1を図1に示されるように挾んで押圧
し、温度:980℃に加熱保持しつつ、21kg/cm2
圧搾Arガスを上型3のガス流入通路4から供給し、上
記2相ステンレス鋼の超塑性成形を行ったところ、超塑
性成形完了までに使用したArガスの総量は120lで
あった。
【0020】実施例2 厚さ:2mmのTi−6%Al−4%V製超塑性Ti合金
板を用いて薄板シール部材を作製し、この薄板シール部
材を用いて以下実施例1と全く同様にして2相ステンレ
ス鋼からなる超塑性金属板1を超塑性成形し、その時に
使用したArガス量を測定したところ、Arガス使用総
量は120.1lであった。
【0021】実施例3 厚さ:0.5mmの純Cu板を窓枠状に打ち抜いて薄板シ
ール部材を作製し、この薄板シール部材を用いて実施例
1と全く同様にして2相ステンレス鋼からなる超塑性金
属板1を超塑性成形し、その時に使用したArガス量を
測定したところ、総量で123l使用していることがわ
かった。
【0022】実施例4 耐熱鋼(SUS310相当)からなる図3に示されるよ
うな通常の下型2を用意し、この下型2の上に実施例1
で用意した超塑性金属板を載置し、その上に、図3に示
されるような耐熱鋼(SUS310相当)製分割上型3
−1および分割上型3−2の間に実施例1で用意した薄
板シール部材6を挾んだ積層複合上型を乗せ、実施例1
と同一条件で圧搾Arガスをガス流入通路6から供給
し、超塑性成形を行った。超塑性成形終了までに使用し
たArガスの総量は120lであった。
【0023】実施例6 実施例1で用意した積層複合下型22および実施例5で
用意した積層複合上型33を用い、図5に示されるよう
に超塑性金属板1を挾持し、以下、実施例1と同一条件
で圧搾Arガスをガス流入通路6から供給し、超塑性成
形を行った。このとき超塑性成形終了までに使用したA
rガスの総量は110lであった。
【0024】実施例7 厚さ:1.0mm、たて:900mm、横:1800mmの寸
法を有し、JIS規格5083A相当の超塑性Al合金
からなる超塑性金属板、および厚さ:0.1mmのJIS
規格5083A相当の超塑性Al合金製窓枠状板からな
る薄板シール部材を用意した。
【0025】一方、耐熱鋼(SUS310相当)からな
る通常の図3に示される下型2を用意し、この下型2の
上にAl合金製超塑性金属板1を載置し、その上に図3
に示されるように、耐熱鋼製分割上型3−1および分割
上型3−2の間に上記薄板シール部材6を挟んだ積層複
合上型33を乗せ、温度:500℃に加熱したのち圧
力:15kg/cm2 の圧搾Arガスを分割上型2−1のガ
ス流入通路6を通して供給し、超塑性成形を行った。こ
の時超塑性成形終了までに使用したArガスの総量は1
20.2lであった。
【0026】実施例8 厚さ:0.1mmの純Al板を窓枠状に打ち抜いて薄板シ
ール部材を作製し、この薄板シール部材を用いて実施例
7と同様にして超塑性成形を行ったところ、超塑性成形
終了までに使用したArガス総量は124lであった。
【0027】従来例1 図7に示されるように、通常の耐熱鋼製上型3および下
型2の間に、実施例1で用意した2相ステンレス鋼製超
塑性金属板1を挾持し押圧し、ついで実施例1と同じ条
件で超塑性成形を行ない、その時使用したArガスの総
量を測定したところ345lであった。
【0028】
【発明の効果】実施例1〜8および従来例1に示される
結果から、可塑性金属からなる薄板シール部材を分割さ
れた上型および/または下型に挾むことにより、超塑性
成形時の圧搾気体の漏洩が少なくなって気体の使用量を
減らすことができることがわかる。さらに超塑性金属板
を金型で直接挾持するので超塑性金属板のフランジ部を
しっかりと抑えることができるため超塑性成形品にしわ
などが発生することはない。
【0029】したがって、超塑性成形のための効率を向
上させ、得られる超塑性成形品のコストを大幅に低減さ
せることができるなど産業上すぐれた効果を奏するもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の超塑性金属板成形用金型の一実施例
を示す断面図である。
【図2】この発明の超塑性金属板成形用金型の一実施例
を示す断面図である。
【図3】この発明の超塑性金属板成形用金型の一実施例
を示す断面図である。
【図4】この発明の超塑性金属板成形用金型の一実施例
を示す断面図である。
【図5】この発明の超塑性金属板成形用金型の一実施例
を示す断面図である。
【図6】従来の超塑性金属板成形用金型の断面図であ
る。
【図7】従来の超塑性金属板成形用金型の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 超塑性金属板 1′ フランジ部 2 下型 3 上型 4 ガス流入通路 5 超塑性成形品 6 薄板シール部材 7 キャビティ 8 フランジ抑え部分 22 積層複合下型 33 積層複合上型 2−1 分割上型 2−2 分割上型 2−3 分割上型 3−1 分割下型 3−2 分割下型 3−3 分割下型

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上型および下型からなる超塑性金属板成
    形用金型において、 上記上型および下型の一方または双方は、超塑性金属板
    の超塑性成形温度より高い融点を有する可塑性金属層を
    中間層として積層せしめた積層複合型であることを特徴
    とする超塑性金属板成形用金型。
  2. 【請求項2】 上記超塑性金属板の超塑性成形温度より
    高い融点を有する可塑性金属層は、超塑性成形温度以下
    の温度で超塑性特性を示す金属で構成されていることを
    特徴とする請求項1記載の超塑性金属板成形用金型。
  3. 【請求項3】 上記超塑性金属板の超塑性成形温度より
    高い融点を有する可塑性金属層は、超塑性成形温度以下
    の温度で展延性に優れた金属で構成されているというこ
    とを特徴とする請求項1記載の超塑性金属板成形用金
    型。
JP5167552A 1993-06-14 1993-06-14 超塑性金属板成形用金型 Pending JPH071054A (ja)

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