DE102015220842B4

DE102015220842B4 - Pressformvorrichtung und Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial

Info

Publication number: DE102015220842B4
Application number: DE102015220842.7A
Authority: DE
Inventors: Seiji Nakamura; Yuji Abe; Setsuo Toda
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP2016087658A; US20160136711A1; DE102015220842A1; JP6066426B2; US9993866B2

Abstract

Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial, umfassend:einen Schieber, dessen lineare Hin- und Herbewegung durch einen Mechanismus hervorgerufen wird, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in die lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird;einen zusätzlichen Schieber, der so montiert ist, dass er in Bezug auf den Schieber in einer Hin- und Herbewegungsrichtung des Schiebers beweglich ist;einen Flüssigkeitsdruckmechanismus, der zwischen dem Schieber und dem zusätzlichen Schieber angeordnet ist, mit dem der zusätzliche Schieber in Bezug auf den Schieber durch Flüssigkeitsdruck bewegt werden kann;eine obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist; und eine untere Form,wobei die Pressformvorrichtung so konfiguriert ist, dass das halbfeste Metallmaterial pressgeformt wird, während ein vorbestimmter Druck auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt wird, indem die obere Form, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, in Kontakt gebracht wird, dann der Schieber an einer vorbestimmten Position angehalten wird und die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus in einem Zustand, in dem der Schieber angehalten ist, bewegt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pressformvorrichtung und ein Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial, die so konfiguriert sind, dass sie hauptsächlich Leichtmetall wie eine Aluminiumlegierung und andere Arten von Metall in einem halbfesten Zustand formen.
Hintergrund
Bisher wurde als eine Technologie des Formens einer Aluminiumlegierung und dergleichen ein Gießverfahren wie ein Druckgießverfahren verwendet, welches das Spritzen von geschmolzenem Metall in eine Form unter Druck umfasst, so dass ein Produkt mit einer vorbestimmten Gestalt erhalten wird. Bei Verwendung des geschmolzenen Metalls treten Probleme wie eine kurze Lebenszeit der Form und eine unbefriedigende Qualität eines Produktes, die durch die Erzeugung eines Lunkers oder dergleichen verursacht wird, auf.
Demgemäß wurde in den letzten Jahren ein Gießverfahren eingesetzt, das unter Hochdruck mit der Druckgießmaschine durchgeführt werden soll, indem als ein Metallmaterial, das anstelle des geschmolzenen Metalls in die Form gespritzt werden soll, ein Metall (halbfestes Metall oder halb geschmolzenes Metall) verwendet wird, das einen halb geschmolzenen Zustand annimmt, in dem eine Festphasenkomponente und eine Flüssigphasenkomponente nebeneinander bestehen.
In diesem Verfahren wird das halbfeste Metall (das hierin nachstehend das halb geschmolzene Metall umfasst) in einer Form unter Druck geformt. Beim Erstarren beträgt das Kontraktionsverhältnis des halbfesten Metalls ungefähr 3,5 %, während das Kontraktionsverhältnis des geschmolzenen Metalls ungefähr 7 % beträgt. Demgemäß weist das halbfeste Metall ein Kontraktionsverhältnis auf, das ungefähr halb so groß wie das Kontraktionsverhältnis des geschmolzenen Metalls ist, es ist jedoch schwierig, zu verhindern, dass Defekte wie ein winziger Schwindungshohlraum und ein Blaslunker in einem geformten Produkt erzeugt werden.
In diesem Zusammenhang, beispielsweise in Patentliteratur 1, schlägt der Anmelder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Formen von halbfestem Metall unter Verwendung einer Pressmaschine, umfassend einen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in eine lineare Hin- und Herbewegung eines Schiebers (Form) umgewandelt wird, vor. Gemäß diesem Verfahren kann ein Produkt geformt werden, das frei von Gaseinschlüssen, Kontamination aufgrund eines Oxidfilms und Lunkern ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Ferner wird in Veröffentlichung 2 berichtet, dass die Massenproduktion eines Reiskochers unter Verwendung einer Hydraulikpresse ausgeführt wird.
Hier entspricht Patentliteratur 1 der JP 2007 - 118030 A und entspricht Veröffentlichung 2 MATSUO Tsukasa: „8 Practical Use and Future of Semi-Solid Press Forge Processing Technology", the Japan Society for Technology of Plasticity, 27. Juni 2014, 309. Symposium for Technology of Plasticity, „Forefront of Application of Semi-Molten and Semi-Solid Processing and Basic Technology Supporting This Processing“, S. 61 - 68.”
In dem in Patentliteratur 1 oder Patentliteratur 2 beschriebenen Formverfahren wird jedoch in der Wirklichkeit die Schwindung (Volumenverringerung, die aus dem Abkühlen resultiert), die verursacht wird, wenn das Pressformen unter Verwendung des halb geschmolzenen Metalls oder des halbfesten Metalls durchgeführt wird, nicht ausreichend berücksichtigt.
Das heißt, in dem in Patentliteratur 1 oder Veröffentlichung 2 beschriebenen Formverfahren ist es, um das Problem der Schwindung (Volumenverringerung) zu bewältigen, beispielsweise notwendig, eine obere Form oder eine untere Form in eine Vielzahl von Stücken zu unterteilen und zu verursachen, dass sich die unterteilten Stücke der Form relativ gemäß der Schwindung bewegen, wodurch das Hohlraumvolumen der Form verändert wird. Beispielsweise wird zwischen den unterteilten Stücken der Form eine winzige Lücke gebildet, die die Qualität des geformten Produktes nachteilig beeinflussen kann und zu einem Kostenanstieg und Komplikationen hinsichtlich Vorrichtung und Ausrüstung führen kann. Außerdem ist es in der Wirklichkeit schwierig, das oben genannte Verfahren auf Pressformen anzuwenden, das unter Hochdruck durchgeführt werden soll, und es können Probleme in Bezug auf die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit erwachsen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial bereitgestellt, umfassend:

einen Schieber, dessen lineare Hin- und Herbewegung durch einen Mechanismus hervorgerufen wird, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in die lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird;
einen zusätzlichen Schieber, der so montiert ist, dass er in Bezug auf den Schieber in einer Hin- und Herbewegungsrichtung des Schiebers beweglich ist;
einen Flüssigkeitsdruckmechanismus, der zwischen dem Schieber und dem zusätzlichen Schieber angeordnet ist, mit dem der zusätzliche Schieber in Bezug auf den Schieber durch Flüssigkeitsdruck bewegt werden kann;
eine obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist; und eine untere Form,
wobei die Pressformvorrichtung so konfiguriert ist, dass das halbfeste Metallmaterial pressgeformt wird, während ein vorbestimmter Druck auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt wird, indem die obere Form, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt (oder diese damit versehen) wird, in Kontakt gebracht wird, dann der Schieber an einer vorbestimmten Position angehalten wird und die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus in einem Zustand, in dem der Schieber angehalten ist, bewegt wird.

Es ist anzumerken, dass der vorbestimmte Druck beispielsweise ein Druck (entsprechend der Presslast) ist, der zur Durchführung des Pressformens erforderlich ist, um ein gewünschtes Endprodukt zu erhalten. Die Beschreibung, dass „der Druck im Wesentlichen einheitlich ist“, umfasst einen Fall des Ausübens des Drucks unter Schwingung und einen Fall des Wechselns der Druckhöhe. Ferner wird als der vorbestimmte Zeitraum beispielsweise ein Zeitraum ab Beginn des Ausübens des vorbestimmten Drucks bis zur im Wesentlichen erfolgten Erstarrung und Kontraktion des halbfesten Metallmaterials, das ein zu verarbeitendes Material ist, angenommen.
Ferner kann in der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bis der Schieber an der vorbestimmten Position angehalten wird, nach dem Inkontaktbringen, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, der oberen Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, und während der Schieber die Senkbewegung ausführt, Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck geregelt werden, indem die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus nach oben bewegt wird.
Ferner kann in der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck geregelt werden, indem der Druck auf im Wesentlichen einheitlichen Druck geregelt wird.
Ferner kann in der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck geregelt werden, indem der Druck unter vorbestimmter Schwingung geregelt wird.
Ferner kann in der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während des Ausübens des vorbestimmten Drucks auf das halbfeste Metallmaterial für den vorbestimmten Zeitraum, der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, zu einem anderen vorbestimmten Druck gewechselt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial unter Verwendung einer Pressmaschine bereitgestellt, wobei die Pressmaschine umfasst:

einen Schieber, dessen lineare Hin- und Herbewegung durch einen Mechanismus hervorgerufen wird, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in die lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird;
einen zusätzlichen Schieber, der so montiert ist, dass er in Bezug auf den Schieber in einer Hin- und Herbewegungsrichtung des Schiebers beweglich ist;
einen Flüssigkeitsdruckmechanismus, der zwischen dem Schieber und dem zusätzlichen Schieber angeordnet ist, mit dem der zusätzliche Schieber in Bezug auf den Schieber durch Flüssigkeitsdruck bewegt werden kann;
eine obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist; und
eine untere Form,
wobei das Pressformverfahren das Pressformen des halbfesten Metallmaterials umfasst, während ein vorbestimmter Druck auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt wird, indem die obere Form, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, in Kontakt gebracht wird, dann der Schieber an einer vorbestimmten Position angehalten wird und die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus in einem Zustand, in dem der Schieber angehalten ist, bewegt wird.

Ferner kann das Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner das Regeln, bis der Schieber an der vorbestimmten Position angehalten wird, nach dem Inkontaktbringen, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, der oberen Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, und während der Schieber die Senkbewegung ausführt, von Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck umfassen, indem die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus nach oben bewegt wird.
Ferner kann in dem Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Regeln des Drucks, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck das Regeln des Drucks auf im Wesentlichen einheitlichen Druck umfassen.
Ferner kann in dem Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Regeln des Drucks, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck das Regeln des Drucks unter vorbestimmter Schwingung umfassen.
Ferner kann das Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner das Wechseln, während des Ausübens des vorbestimmten Drucks auf das halbfeste Metallmaterial für den vorbestimmten Zeitraum, des Drucks, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, zu einem anderen vorbestimmten Druck umfassen.
Figurenliste

1 ist eine Vorderansicht einer Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (in einem Zustand, in dem sich ein Schieber an einer oberen Totpunktposition befindet).
2 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) einer unteren Form zugeführt wird: Schritt 1).
3 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem der Schieber bei hoher Geschwindigkeit gesenkt wird, bis der Schieber mit dem halbfesten Metallmaterial (Rohmaterial) in Kontakt gebracht wird: Schritt 2).
4 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem die Geschwindigkeit des Schiebers, unmittelbar bevor der Schieber mit dem halbfesten Metallmaterial (Rohmaterial) in Kontakt gebracht wird, gesenkt wird: Schritt 3).
5 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem sich der Schieber an einer unteren Totpunktposition befindet: Schritt 4).
6 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem ein fertiges geformtes Produkt herausgenommen wird, während sich der Schieber an der oberen Totpunktposition befindet: Schritt 5).
7A ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung der Gestalt des geformten Produktes nach dem Beenden des Formens gemäß der ersten Ausführungsform.
7B ist eine Seitenansicht von 7A.
7C ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 7A.
8 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial und eines Hydraulikmechanismus (Flüssigkeitsdruckmechanismus) gemäß der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Pressformens, das von der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
10A ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Position des Schiebers beim Pressformen, das von der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, und 10B zeigt eine Last (Schieberlast, Pressformlast) beim Pressformen, das von der Pressformvorrichtung für das halbfeste Metallmaterial gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
11 ist eine Vorderansicht einer Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (in einem Zustand, in dem eine obere Form 3 mm nach unten gedrückt wird, nachdem die obere Form und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht wurden: Schritt 3').
12 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der zweiten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem die obere Form 1,5 mm von dem in 11 veranschaulichten Zustand angehoben wird: Schritt 3').
13 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der zweiten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem sich ein Schieber an einer unteren Totpunktposition befindet: Schritt 4).
14 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der zweiten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem ein fertiges geformtes Produkt herausgenommen wird, während sich der Schieber an einer oberen Totpunktposition befindet: Schritt 5).
15 ist eine Vorderansicht einer Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (in einem Zustand, in dem sich ein Schieber an einer virtuellen unteren Totpunktposition „A“ befindet: Schritt 4').
16 ist eine Vorderansicht der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der dritten Ausführungsform (in einem Zustand, in dem sich der Schieber an einer realen unteren Totpunktposition „B“ befindet: Schritt 4').
17A ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Position des Schiebers und einer Last (Schieberlast, Pressformlast) beim Pressformen, das von der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird, und 17B zeigt eine Last (Schieberlast, Pressformlast) beim Pressformen, das von der Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel der Bereitstellung einer Pressformvorrichtung und eines Pressformverfahrens für ein halbfestes Metallmaterial unter Verwendung einer Pressmaschine, umfassend einen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in eine lineare Hin- und Herbewegung eines Schiebers umgewandelt wird. Mit der Pressformvorrichtung und dem Pressformverfahren kann mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration ein geformtes Produkt erhalten werden, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Nun werden ein Pressformverfahren und eine Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
[Erste Ausführungsform]
< Pressformverfahren, das bei variabler Geschwindigkeit unter Ausübung von Druck am unteren Totpunkt (UT) durchgeführt wird >
Es ist zu beachten, dass, wie in 8 veranschaulicht, die Pressformvorrichtung (Pressmaschine) gemäß der vorliegenden Erfindung eine Pressformvorrichtung (Pressmaschine) ist, die einen Hauptschieber 25 (Schieber gemäß der vorliegenden Erfindung) umfasst, der mit einem Drehbewegungs-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus (wie einem Kurbelmechanismus, einem Exzenternockenmechanismus oder einem Verbindungsmechanismus) verbunden ist, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in eine lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird, und so konfiguriert ist, dass die lineare Hin- und Herbewegung erzeugt wird.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Pressformen mit den folgenden Schritten ausgeführt.
In Schritt 1 wird in einem Zustand, in dem sich eine Pressmaschine 100, die der Pressformvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht, an einem oberen Totpunkt (OT) befindet (in einem Zustand, in dem sich der Schieber an einer oberen Totpunktposition befindet), ein Trennmittel oder ein Schmiermittel auf die Innenflächen der Hohlräume einer oberen Form 30 und einer unteren Form 31 aufgebracht oder gesprüht (siehe 1).
Danach wird das halbfeste Metallmaterial (halbfeste Material, halbfeste Aufschlämmung) (Rohmaterial, zu verarbeitendes Material) mit einem Festphasenverhältnis von 30 % bis 90 %, das zuvor durch Abkühlen des geschmolzenen Metalls in einem Behälter erhalten wurde, während das geschmolzene Metall mit einer elektromagnetischen Rührvorrichtung oder dergleichen elektromagnetisch gerührt wurde, in den Hohlraum (ausgesparter Abschnitt) der unteren Form 31 eingespeist (siehe 2). Es ist zu beachten, dass ein fertiges geformtes Produkt beispielsweise eine Verbindungskomponente (wie eine Verbindungsstange) ist, wie in FIG. 7A bis 7C veranschaulicht.
Eine elektrische Heizung (siehe 1 oder 2), ein Temperatursensor (Thermoelement) und dergleichen sind gegebenenfalls an der oberen Form 30 und der unteren Form 31 angeordnet. Diese Konfiguration ermöglicht die Regelung dahingehend, dass das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) bei einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden kann.
In Schritt 2 wird, nach dem Laden des halbfesten Metallmaterials (Rohmaterials) in Schritt 1, der Hauptschieber 25 gesenkt, um das Formungsverfahren zu beginnen. Erst unmittelbar bevor die obere Form 30 mit dem halbfesten Metallmaterial (Rohmaterial) in Kontakt gebracht wird (siehe 3), wird der Hauptschieber 25 bei relativ hoher Geschwindigkeit gesenkt.
In Schritt 3 wird, unmittelbar bevor die obere Form 30 und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht werden, die Senkgeschwindigkeit des Hauptschiebers 25 verringert, um ein Spritzen eines geschmolzenen Teils und dergleichen des halbfesten Metallmaterials (Rohmaterials) aufgrund des Aufprallkontakts zu verhindern und die Fließgeschwindigkeit des halbfesten Metallmaterials (Rohmaterials) richtig aufrechtzuerhalten (siehe 4). Es ist zu beachten, dass als eine Technologie zum Variieren der Senkgeschwindigkeit des Hauptschiebers 25 eine allgemein bekannte Schieberbewegungssteuerungsvorrichtung für eine mechanische Presse eingesetzt werden kann (siehe beispielsweise JP 2013-220475 A ).
In Schritt 4 wird, wenn der Hauptschieber 25 in Richtung des unteren Totpunktes gesenkt wird und dann eine vorbestimmte Position erreicht (beispielsweise die untere Totpunktposition) (siehe 5), der Hauptschieber 25 vorübergehend angehalten, und ein vorbestimmter Druck (beispielsweise im Wesentlichen einheitlicher Druck) wird auf das halbfeste Metallmaterial (geformte Produkt) für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt. Es ist zu beachten, dass der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, durch Teilen einer Schieberlast oder einer Presslast durch die Flache, die einer Druckausübung ausgesetzt wird, berechnet wird und einem Wert entspricht, der proportional zur Schieberlast oder der Presslast ist.
Das geformte Produkt besteht jedoch aus dem halbfesten Metallmaterial. Folglich wird das geformte Produkt abgekühlt, damit es mit der Zeit erstarrt, das Volumen des geformten Produkts wird jedoch während des Erstarrens verringert.
Daher ist es extrem schwierig, die Schieberlast gemäß der Volumenreduktion des geformten Produktes nur durch Einwirken des Hauptschiebers 25, der mit einer Kurbelwelle 21 verbunden ist, zu verändern.
Das heißt, im Falle einer solchen Struktur, dass der Schieber so bewegt wird, dass er sich durch den Umwandlungsmechanismus von Drehbewegung in lineare Hin- und Herbewegung wie einen Kurbelmechanismus im Falle der Pressmaschine 100 hin- und herbewegt, gibt es ein solches Merkmal, dass in der Nähe des unteren Totpunktes die Schieberlast aufgrund einer leichten Veränderung des Kurbelwinkels signifikant verändert werden kann. Es ist daher extrem schwierig, die Schieberlast mit hoher Genauigkeit nur durch Regeln einer Position des Hauptschiebers 25 zu regeln.
Demgemäß ist in der ersten Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben, mit der der Druck (Last), der auf das geformte Produkt ausgeübt wird, (nämlich die Schieberlast (Drucklast), die auf den Hauptschieber 25 ausgeübt und von einem Lastsensor 18 detektiert wird) durch einen Hydraulikmechanismus (Flüssigkeitsdruckmechanismus) der Pressmaschine 100 geregelt werden kann.
Als ein Verfahren zur Regelung des Drucks kann eine allgemein bekannte Presslast-Regelungsvorrichtung für eine mechanische Presse eingesetzt werden (siehe beispielsweise Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2012-86246 ).
Speziell presst, nachdem der Hauptschieber 25 in Richtung des unteren Totpunktes gesenkt wurde und dann die obere Form 30 und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht wurden, die obere Form 30 das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) unter Druck, der für das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) notwendig ist, für ein zufriedenstellendes Verteilen und Füllen in den Hohlraum, der von der oberen Form 30 und der unteren Form 31 umgeben ist. Zu diesem Zeitpunkt kann, wenn die obere Form 30 entlang der Senkung des Hauptschiebers 25 gesenkt wird, der Druck übermäßig erhöht werden. Demgemäß kann durch einen zusätzlichen Schieber (oder Nebenschieber) 26, der zwischen einer unteren Fläche des Hauptschiebers 25 und der oberen Form 30 angeordnet ist, die Senkung der oberen Form 30 unabhängig von einer Bewegung des Hauptschiebers 25 geregelt werden (die obere Form 30 wird so gesteuert, dass sie in Bezug auf den Hauptschieber 25 beweglich ist).
In der ersten Ausführungsform ist, wie in 8 veranschaulicht, der zusätzliche Schieber 26 mit dem Hauptschieber 25 durch Anordnen einer Hydraulikkammer 23 dazwischen verbunden. Folglich kann durch Regelung der Höhe des Öldrucks in der Hydraulikkammer 23 der vorbestimmte Druck auf den zusätzlichen Schieber 26 und auch auf die obere Form 30 gegen eine Hochschiebkraft des zusätzlichen Schiebers 26 von unten ausgeübt werden.
In diesem Fall treibt, beispielsweise wenn der zusätzliche Schieber 26 und auch die obere Form 30 nach unten (in Richtung des halbfesten Metallmaterials) unter dem vorbestimmten Druck gepresst werden (wenn gewünscht ist, dass der zusätzliche Schieber 26 und auch die obere Form 30 in Bezug auf den Hauptschieber 25 gesenkt werden), wie in 8 veranschaulicht, ein elektrischer Servomotor 3 zu einem vorbestimmten Grad eine Hydraulikpumpe 2 an, die in einem Hydraulikkreis angeordnet ist, der mit einer mit der Hydraulikkammer 23 verbundenen Hydraulikleitung verbunden ist. Auf diese Weise wird der Öldruck in dem Hydraulikkreis erhöht, so dass ein vorbestimmter Öldruck erreicht wird, während der Öldruck von einem Öldrucksensor 11 detektiert wird und das Öl mit dem so erhöhten vorbestimmten Druck der Hydraulikkammer 23 zugeführt (oder diese damit versehen) wird.
Andererseits wird, wenn beispielsweise der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, bei dem vorbestimmten Druck gegen die Hochschiebkraft des zusätzlichen Schiebers 26 und auch der oberen Form 30 von unten gehalten wird (von der Seite des halbfesten Metallmaterials) (wenn gewünscht ist, dass der zusätzliche Schieber 26 und auch die obere Form 30 in Bezug auf den Hauptschieber 25 gehoben werden), wie in 8 veranschaulicht, der Hydraulikkreis so gewechselt, dass die Hydraulikpumpe 2, die in dem Hydraulikkreis angeordnet ist, der mit der Hydraulikleitung, die mit der Hydraulikkammer 23 verbunden ist, verbunden ist, durch eine Hochdruckölspeisung von der Seite der Hydraulikkammer 23 angetrieben wird. Ferner regelt der elektrische Servomotor 3 zu diesem Zeitpunkt die Höhe einer Last, die auf die Hydraulikpumpe 2 ausgeübt wird, so dass der Öldruck den vorbestimmten Öldruck erreicht, währen der Öldruck von dem Öldrucksensor 11 detektiert wird. Folglich kann der Öldruck in der Hydraulikkammer 23 geregelt und bei dem vorbestimmten Druck gehalten werden.
Es ist zu beachten, dass in 8 die Vorrichtung Akkumulatoren 1 und 7, ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil 4, ein Magnetventil 5, ein Überdruckventil (Sicherheitsventil) 6, Drucksensoren 11 und 12, einen Winkelgeschwindigkeitssensor 13 für den Servomotor, einen Winkelgeschwindigkeitssensor 14 für die Kurbelwelle 21, einen Winkelpositionssensor 16 für die Kurbelwelle 21, einen Positionssensor 17 für den zusätzlichen Schieber, einen Lastsensor 18 für den Schieber, die Kurbelwelle 21 und eine Verbindungsstange 22 umfasst.
Dann beginnt, nach Beenden des Formens in Schritt 4, in Schritt 5 der Hauptschieber 25 mit der Aufwärtsbewegung von der unteren Totpunktposition. Nachdem der Hauptschieber 25 von der unteren Totpunktposition um einen vorbestimmten Betrag (beispielsweise ungefähr 10 mm) angehoben wurde, wird das geformte Produkt, das in der unteren Form 31 platziert ist, von einer Auswurfeinrichtung nach oben gedrückt, wodurch das geformte Produkt aus der unteren Form 31 herausgenommen wird (siehe 6).
Wie oben in der ersten Ausführungsform beschrieben, können der zusätzliche Schieber 26 und auch die obere Form 30, die integral mit dem zusätzlichen Schieber 26 angeordnet ist, unabhängig von der Bewegungswirkung des Hauptschiebers 25 bewegt werden (der zusätzliche Schieber 26 und auch die obere Form 30, die integral mit dem zusätzlichen Schieber 26 angeordnet ist, sind so konstruiert, dass sie in Bezug auf den Hauptschieber 25 beweglich sind), und der Druck, der auf den zusätzlichen Schieber 26 und auch auf die untere Oberfläche der oberen Form 30 ausgeübt wird (Presslast, die auf den Hauptschieber 25 ausgeübt und von dem Lastsensor 18 detektiert wird), kann durch Regeln des Öldrucks in der Hydraulikkammer 23, die zwischen dem Hauptschieber 25 und dem zusätzlichen Schieber 26 angeordnet ist, auf den gewünschten Druck geregelt werden. Demgemäß können, selbst wenn das Volumen verringert wird, wenn das halbfeste Metallmaterial abgekühlt wird, damit es mit der Zeit während des Pressformens erstarrt, der zusätzliche Schieber 26 und auch die obere Form 30 unabhängig von dem Hauptschieber 25 gemäß der Volumenverringerung gesenkt werden, und ein vorbestimmter (beispielsweise im Wesentlichen einheitlicher) Formungsdruck (Schieberlast, Presslast) kann kontinuierlich auf das halbfeste Metallmaterial in dem Hohlraum für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt werden.
Daher ist es gemäß der ersten Ausführungsform möglich, das geformte Produkt zu erhalten, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Nun wird das Pressformen gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezug auf ein Ablaufdiagramm, das in 9 veranschaulicht ist, beschrieben.
Wie oben beschrieben, wird in Schritt 2 (in 9 stellt „S“ „Schritt“ dar; dasselbe gilt für die folgende Beschreibung), bis die obere Form 30 und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht werden, der Hauptschieber 25 bei relativ hoher Geschwindigkeit gesenkt. Zu diesem Zeitpunkt wird der zusätzliche Schieber 26 an einem Anschlagabschnitt 25A durch den Öldruck in der Hydraulikkammer (Hydraulikkolben) 23 in Anschlag gebracht.
In Schritt 3 (S3) wird, unmittelbar bevor die obere Form 30 und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht werden, die Senkgeschwindigkeit des Hauptschiebers 25 verringert.
Dann wird in der ersten Ausführungsform, wie durch S3A von 9 angezeigt, nachdem die obere Form 30 und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht wurden, bis das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) in den Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, gefüllt wird, der Hauptschieber 25 bei einer geeigneten Geschwindigkeit gesenkt, bei der das halbfeste Material in den Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, gefüllt werden kann, während ein Spritzen des halbfesten Metallmaterials (Rohmaterial) verhindert wird. Es ist zu beachten, dass zu diesem Zeitpunkt der zusätzliche Schieber 26 durch den Öldruck in der Hydraulikkammer 23, die mit dem Anschlagabschnitt 25A unter dem vorbestimmten Druck in Anschlag gehalten werden soll, nach unten gedrängt wird. Das heißt, ein Hubwert der relativen Aufwärtsbewegung des zusätzlichen Schiebers 26 zu dem Hauptschieber 25 (siehe Teil B von 9) ist null.
Dann wird, nachdem das halbfeste Material in den Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, gefüllt wurde, wie durch S3B von 9 angezeigt, der Öldruck in der Hydraulikkammer (Hydraulikkolben) 23 geregelt, während verhindert wird, dass mehr Druck als notwendig auf das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) in dem Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, ausgeübt wird. Daher wird der vorbestimmte Druck (im Wesentlichen einheitliche erste vorbestimmte Druck) auf das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) ausgeübt (siehe Teil E von 9). Die Details dieser Regelung entsprechen den Details der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2 und 3.
Durch diese Regelung des Öldrucks in der Hydraulikkammer (Hydraulikkolben) 23 wird der zusätzliche Schieber 26 zusammen mit der Senkung des Hauptschiebers 25 nach oben bewegt (siehe Teil B von 9).
Daher werden, wie durch S3B von 9 angezeigt, ein Senkwert des Hauptschiebers 25 (Position des Hauptschiebers) und ein Aufwärtshubwert S des zusätzlichen Schiebers 26 (siehe Teil B von 9) zusammengefasst, wodurch eine vertikale Position der oberen Form 30 (Abstand von der unteren Form 31 oder einer oberen Fläche einer Unterlage) bei einer im Wesentlichen festen Position gehalten wird (siehe Teil C von 9). Auf diese Weise kann unter geeignetem Druck (erster vorbestimmter Druck) das halbfeste Material in den Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, gefüllt werden.
Im anschließenden Schritt 4 (S4) wird, wenn der Hauptschieber 25 in Richtung der unteren Totpunktposition gesenkt wird und dann eine vorbestimmte Position erreicht (beispielsweise die untere Totpunktposition), der Hauptschieber 25 vorübergehend angehalten, und ein vorbestimmter Druck (beispielsweise im Wesentlichen einheitlicher Druck) wird auf das geformte Produkt für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt. Das geformte Produkt ist jedoch aus dem halbfesten Metallmaterial gefertigt. Demgemäß wird das geformte Produkt abgekühlt, damit es mit der Zeit erstarrt, und folglich wird das Volumen des geformten Produktes während des Erstarrens verringert. Demgemäß wird, wie durch S4 von 9 angezeigt, durch Regelung des Öldrucks in der Hydraulikkammer 23 der zusätzliche Schieber 26 gemäß der Volumenverringerung nach unten bewegt (siehe Teil B von 9), so dass ein vorbestimmter Druck (zweiter vorbestimmter Druck, zweite Presslast) auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt werden kann, selbst wenn das Volumen verringert wird (siehe Teil E von 9). Auf diese Weise wird die obere Form 30 allmählich in Richtung des halbfesten Metallmaterials gesenkt (siehe Teil C von 9). Die Details dieser Regelung entsprechen den Details der Erfindung gemäß Anspruch 1.
Es ist zu beachten, dass in Schritt 4 (S4) der Hauptschieber 25 vorübergehend an der unteren Totpunktposition angehalten wird. Wenn jedoch eine gewünschte Presslast sogar an einer anderen Position außer dem unteren Totpunkt erzeugt werden kann, kann der Hauptschieber 25 vorübergehend an einer anderen Position außer dem unteren Totpunkt angehalten werden.
Dann geht, nach dem Beenden des Formens in Schritt 4, das Pressformverfahren zu Schritt 5 (S5) über und kehrt dann zu Schritt 1 zurück. Schritt 2 (S2) bis Schritt 5 (S5) werden wiederholt, wodurch das Pressformen kontinuierlich ausgeführt wird.
In einem Ablaufdiagramm der 10A und 10B werden die Ergebnisse der Messung einer aktuellen Position des Schiebers (Zustand der Bewegung des Hauptschiebers) und des Drucks (entsprechend der Schieberlast (Presslast)) in der Hydraulikkammer 23 veranschaulicht.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten Ausführungsform, während sich der Hauptschieber 25 am unteren Totpunkt befindet, ein vorbestimmter Formungsdruck (Schieberlast, Presslast) kontinuierlich auf das halbfeste Metallmaterial in dem Hohlraum für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt werden. Folglich kann das geformte Produkt erhalten werden, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Wie oben beschrieben, ist, gemäß der ersten Ausführungsform, die obere Form 30 an dem Hauptschieber 25 durch dazwischen Anordnen des zusätzlichen Schiebers 26, der unabhängig von der Bewegung des Hauptschiebers 25 beweglich ist, montiert, und der Hydraulikmechanismus (Flüssigkeitsdruckmechanismus), umfassend die Hydraulikkammer 23 und dergleichen, ist zwischen dem Hauptschieber 25 und dem zusätzlichen Schieber 26 angeordnet. Mit dieser Konfiguration kann, durch Regelung des Öldrucks in der Hydraulikkammer 23, eine relative Position des zusätzlichen Schiebers 26 zu dem Hauptschieber 25 geregelt werden. Folglich wird der Hauptschieber 25 gesenkt und dann angehalten, nachdem er eine vorbestimmte Position erreicht hat, und in diesem Zustand kann ein vorbestimmter Formungsdruck (Schieberlast, Presslast) kontinuierlich auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt werden (siehe S4 von 9). Demgemäß kann das geformte Produkt erhalten werden, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Das heißt, es ist extrem schwierig, die Schieberlast gemäß der Verringerung des Volumens des geformtes Produktes nur durch Bewegen des Hauptschiebers 25 zu verändern, der mit der Kurbelwelle 21 verbunden ist, die so konfiguriert ist, dass die Drehbewegung in die lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird (es gibt ein solches Merkmal, dass in der Nähe des unteren Totpunktes die Schieberlast aufgrund einer leichten Veränderung des Kurbelwinkels signifikant verändert werden kann, und daher ist es extrem schwierig, die Schieberlast mit hoher Genauigkeit nur durch Regeln der Position des Hauptschiebers 25 zu regeln). In der ersten Ausführungsform kann jedoch durch den Hydraulikmechanismus der Pressmaschine 100 der Druck (Last) (nämlich die Schieberlast (Presslast), die auf den Hauptschieber 25 ausgeübt und von dem Lastsensor 18 detektiert wird), der auf das geformte Produkt (zu verarbeitendes Material) ausgeübt wird, ohne Weiteres mit hoher Genauigkeit geregelt werden. Auf diese Weise kann ein vorbestimmter Formungsdruck (Schieberlast, Presslast) kontinuierlich auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt werden. Demgemäß kann das geformte Produkt erhalten werden, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Ferner wird in der ersten Ausführungsform, wenn der Hauptschieber 25 gesenkt wird, um die obere Form 30 mit dem halbfesten Metallmaterial in Kontakt zu bringen, und dann das halbfeste Metallmaterial in den Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, gefüllt wird (siehe S3A von 9), der Öldruck in der Hydraulikkammer 23 geregelt, während verhindert wird, dass mehr Druck als notwendig auf das halbfeste Metallmaterial in dem Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, ausgeübt wird, und der zusätzliche Schieber 26 wird zusammen mit dem Senken des Hauptschiebers 25 nach oben bewegt, so dass der vorbestimmte Druck (erster vorbestimmter Druck, erste Presslast) auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird. Demgemäß kann vor dem Formen in S4 von 9 unter geeignetem Druck das halbfeste Metallmaterial in den Hohlraum, der von der unteren Form 31 und der oberen Form 30 umgeben ist, gefüllt werden. Folglich kann das halbfeste Metallmaterial in dem Hohlraum homogen verteilt werden, wodurch Schwierigkeiten bei der Sicherstellung einer homogenen und stabilen Qualität vermieden werden können, die sich aus der Nicht-Gewährleistung der Homogenität in einer ganzen Region des Rohmaterials (halbfestes Metallmaterial), dem Auftreten lokaler Schwankungen hinsichtlich Struktur und Zusammensetzung eines Produktes oder lokaler Insuffizienz der mechanischen Festigkeit ergeben können. Demgemäß kann ein pressgeformtes Produkt erhalten werden, das homogen ist und eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit mit hoher Qualität aufweist.
Außerdem wird in der ersten Ausführungsform, nach dem Laden des halbfesten Metallmaterials (Rohmaterials), der Hauptschieber 25 gesenkt, um das Formungsverfahren zu beginnen. Erst unmittelbar bevor die obere Form 30 mit dem halbfesten Metallmaterial (Rohmaterial) in Kontakt gebracht wird (siehe 3 oder 9), wird der Hauptschieber 25 bei relativ hoher Geschwindigkeit gesenkt (siehe Schritt 2), wodurch die Produktionsgeschwindigkeit und auch die Produktionseffizienz verbessert werden. Unterdessen wird, unmittelbar bevor die obere Form 30 und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht werden, die Senkgeschwindigkeit des Hauptschiebers 25 verringert. Im Ergebnis kann ein Spritzen des geschmolzenen Anteils und dergleichen des halbfesten Metallmaterials (Rohmaterials) aufgrund des Aufprallkontakts verhindert werden, und die Fließgeschwindigkeit des halbfesten Metallmaterials (Rohmaterials) kann richtig aufrechterhalten werden. Demgemäß kann sowohl die Produktivität verbessert als auch das geformte Produkt, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, erhalten werden.
Wie oben beschrieben, ist es in dem Verfahren des Standes der Technik zur Formung des halbfesten Metallmaterials, um das Problem der Schwindung (Volumenverringerung) zu bewältigen, notwendig, die obere Form oder die untere Form in eine Vielzahl von Stücken zu unterteilen und zu verursachen, dass sich die unterteilten Stücke der Form relativ gemäß der Schwindung bewegen, wodurch das Hohlraumvolumen der Form verändert wird. Beispielsweise wird zwischen den unterteilten Stücken der Form eine winzige Lücke gebildet, die die Qualität des geformten Produktes nachteilig beeinflussen kann und zu einem Kostenanstieg und Komplikationen hinsichtlich Vorrichtung und Ausrüstung führen kann. Außerdem ist es in der Wirklichkeit schwierig, das Verfahren des Standes der Technik auf Pressformen anzuwenden, das unter Hochdruck durchgeführt werden soll, und es können Probleme in Bezug auf die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit erwachsen. Gemäß der ersten Ausführungsform kann das Problem der Schwindung jedoch durch Einsetzen einer relativ einfachen Konfiguration bewältigt werden, bei der der zusätzliche Schieber 26 in Bezug auf den Hauptschieber 25 bewegt wird. Demgemäß können ein Pressformverfahren und eine Pressformvorrichtung für ein halbfestes Material bereitgestellt werden, mit denen mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration das geformte Produkt erhalten werden kann, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Es ist zu beachten, dass die Pressmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform eine Pressmaschine ist, die einen Mechanismus umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die Drehbewegung der Energiequelle in die lineare Hin- und Herbewegung des Schiebers (Form) umwandelt. Als die Energiequelle kann irgendeine Drehbewegung eines Schwungrades, eines Servomotors und dergleichen gewählt werden.
[Zweite Ausführungsform]
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden neben der Konfiguration der ersten Ausführungsform Schwingungshübe auf die obere Form angewandt, nachdem die obere Form und das Rohmaterial miteinander in Kontakt gebracht wurden.
Schritt 1 und Schritt 2 werden auf dieselbe Weise ausgeführt, wie die der ersten Ausführungsform.
In Schritt 3' wird, unmittelbar bevor oder unmittelbar nachdem die obere Form 30 und das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) miteinander in Kontakt gebracht wurden, der Vorgang des vertikalen Bewegens der oberen Form 30 in einer solchen Weise wiederholt, dass, unabhängig von der Bewegung des Hauptschiebers 25, die obere Form 30 um einen bestimmten Abstand nach unten gedrückt und dann um einen bestimmten Abstand angehoben wird. Beispielsweise wird der Vorgang des vertikalen Bewegens der oberen Form 30 auf eine solche Weise wiederholt, dass die obere Form 30 3 mm nach unten gedrückt (siehe 11) und dann 1,5 mm angehoben wird (siehe 12). Folglich kann die obere Form 30 den unteren Totpunkt in 2,5 Sekunden erreichen. Als ein Beispiel einer Frequenz der vertikalen Bewegung (Schwingung) werden ungefähr 0,8 Hz bis 11,6 Hz angenommen. Die Schwingungsamplitude ist nicht auf das oben genannte Beispiel beschränkt und kann beispielsweise auf 0,04 mm oder mehr festgesetzt werden.
Es ist zu beachten, dass als eine Technik, um die Aufwärts- und Abwärtsgleitbewegung der Form zu verursachen, beispielsweise die Technik, die in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung beschrieben JP 2014 - 144470 A ist, eingesetzt werden kann. Die Details dieser Regelung entsprechen den Details der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2 und 4.
Speziell werden, wie in 8 veranschaulicht, die obere Hydraulikkammer 23 zum Herunterdrücken des zusätzlichen Schiebers 26 von oben in Bezug auf den Hauptschieber 25 und eine untere Hydraulikkammer 24 zum Hochdrücken des zusätzlichen Schiebers 26 von unten in Bezug auf den Hauptschieber 25 abwechselnd einer Öldruckbeaufschlagung (die unter Verwendung des Akkumulators 1 oder 7, der Hydraulikpumpe 2, des elektrischen Servomotors 3 und dergleichen ausgeführt wird) und einer Öldruckentlastung in einer wiederholten Weise ausgesetzt. Folglich wird der Vorgang des Herunterdrückens der oberen Form 30 um einen bestimmten Abstand und dann Anhebens der oberen Form 30 um einen bestimmten Abstand unabhängig von der Bewegung des Hauptschiebers 25 wiederholt, wodurch die obere Form 30 in Schwingungen versetzt werden kann.
Wenn der Hauptschieber 25 eine vorbestimmte Position erreicht (beispielsweise eine untere Totpunktposition) (siehe 13), wird Schritt 4 ähnlich der ersten Ausführungsform ausgeführt. Das heißt, der Hauptschieber 25 wird vorübergehend angehalten, und ein vorbestimmter Druck (beispielsweise im Wesentlichen einheitlicher Druck) wird auf das geformte Produkt für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt (Pressformen wird ähnlich der ersten Ausführungsform durchgeführt).
Danach wird, ähnlich der ersten Ausführungsform, in Schritt 5 die Aufwärtsbewegung des Hauptschiebers 25 von der unteren Totpunktposition gestartet. Nachdem der Hauptschieber 25 von der unteren Totpunktposition um einen vorbestimmten Betrag (beispielsweise ungefähr 10 mm) angehoben wurde, wird das geformte Produkt, das in der unteren Form 31 platziert ist, von der Auswurfeinrichtung nach oben gedrückt, wodurch das geformte Produkt aus der unteren Form 31 herausgenommen wird (siehe 14).
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird, zusätzlich zu den Vorgängen und Wirkungen der ersten Ausführungsform, in der zweiten Ausführungsform Druck unter Schwingung ausgeübt, und daher wird das halbfeste Metallmaterial wiederholt kurzzeitiger Druckbeaufschlagung und kurzzeitiger Druckentlastung ausgesetzt. Demgemäß wird angenommen, dass sich eine Innenseite des halbfesten Metallmaterials (halbfeste Aluminiumlegierungsaufschlämmung) in einem halbfesten Zustand befindet, wohingegen ein Außenumfangsabschnitt des halbfesten Metallmaterials aufgrund des Kontaktes mit der Form und der Außenluft, die in einen heißen deformierten Zustand gebracht werden soll, abgekühlt wird. Folglich kann aufgrund der kurzzeitigen Druckentlastung Spannung, die auf einer Außenfläche des halbfesten Metallmaterials (halbfeste Aluminiumlegierungsaufschlämmung) durch Heißumformung erzeugt wurde, gelindert werden, und somit kann das plastische Fließen verändert werden. Folglich kann das Erzeugen eines Defektes wie eines Risses verhindert werden.
Ferner wird die Form durch die Last, die während des Pressformens ausgeübt wird, elastisch verformt. Wird der Druck jedoch freigesetzt, wie in der zweiten Ausführungsform, wird das Formen durchgeführt, nachdem die Form aus der elastischen Verformung wiederhergestellt wurde. Somit ist Pressformen mit hoher Maßgenauigkeit möglich.
Außerdem kann, wenn der Druck unter Schwingung ausgeübt wird, wie in der zweiten Ausführungsform, ein Schmiermittel (mit Schmierfähigkeit) wieder in den Hohlraum fließen. Somit kann das Anhaften des geformten Produktes an der Form verhindert werden.
[Dritte Ausführungsform]
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, neben der Konfiguration der ersten Ausführungsform, die untere Totpunktposition des Schiebers (obere Form) bei zwei Positionen eingestellt, nämlich einer virtuellen (oder imaginären) unteren Totpunktposition und einer realen unteren Totpunktposition, und Druck wird unter Schwingung ausgeübt.
Schritt 1, Schritt 2 und Schritt 3 werden auf dieselbe Weise ausgeführt, wie in der ersten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform wird in Schritt 4' in einem Zustand, in dem der Hauptschieber 25 (der zusätzliche Schieber 26 und auch die obere Form 30) eine virtuelle untere Totpunktposition „A“ erreicht, die vor (über) der tatsächlichen unteren Totpunktposition des Schiebers eingestellt wurde (siehe 15), auf dieselbe Weise, wie in der ersten Ausführungsform, ein vorbestimmter Druck auf das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt, und dann wird das Erstarren beendet.
Danach wird der zusätzliche Schieber 26 (obere Form 30) nach unten zu einer realen unteren Totpunktposition „B“ (eine Höhe von der Unterlage: A>B) gesenkt, die so eingestellt wurde, dass Dimensionen erhalten werden, die für ein fertiges pressgeformtes Produkt (Endprodukt) benötigt werden (siehe 16).
Zu diesem Zeitpunkt kann, wie durch die Wellenlinie X von 17A angezeigt, beispielsweise das folgende Formungsverfahren gewählt werden. Speziell wird, im selben Verfahren, wie dem Verfahren des Druckausübens unter Schwingung gemäß der zweiten Ausführungsform, das halbfeste Metallmaterial geformt, während es wiederholt kurzzeitiger Druckbeaufschlagung und kurzzeitiger Druckentlastung ausgesetzt wird.
Alternativ kann, wie durch die gekrümmte Linie Y von 17A angezeigt, beispielsweise das folgende Formungsverfahren gewählt werden. Speziell wird dasselbe Verfahren, wie das Verfahren des Druckausübens unter Schwingung gemäß der zweiten Ausführungsform, eingesetzt, das halbfeste Metallmaterial wird jedoch geformt, während es zweimaligem Druckbeaufschlagen (einmaliger Druckentlastung) in einem Zustand ausgesetzt wird, wo die Amplitude der Druckbeaufschlagung unter Schwingung erhöht wird und die Zykluszeitdauer (Schwingungsdauer) verlängert ist.
Alternativ kann das folgende Formungsverfahren gewählt werden. Speziell wird, durch dasselbe Verfahren, wie das gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, der zusätzliche Schieber 26 unabhängig von dem Hauptschieber 25 gesenkt, und der Druck in der Hydraulikkammer 23 wird auf den vorbestimmten Druck erhöht. So wird, wie durch die gerade Linie Z von 17A angezeigt, die Druckbeaufschlagung schnell gewechselt, so dass ein Druck (Schieberlast), der höher als der Druck ist, der an der virtuellen unteren Totpunktposition „A“ ausgeübt wird, an der realen unteren Totpunktposition „B“ ausgeübt wird. Auf diese Weise wird das halbfeste Metallmaterial geformt (siehe Veränderung der Last (Druck), die im Ablaufdiagramm von 17B veranschaulicht ist).
Die Details der oben genannten verschiedenen Arten der Regelung (Details der Regelung, die durch die Linien X, Y und Z von 17A angezeigt sind) entsprechen den Details der Erfindung gemäß Anspruch 5.
Wie oben beschrieben, wird, wenn das Pressformen durchgeführt wird, während der vorbestimmte Druck (Presslast) auf das halbfeste Metallmaterial in dem Hohlraum für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt wird, nachdem der Schieber den unteren Totpunkt erreicht (einschließlich des virtuellen unteren Totpunktes), Druck unter Schwingung auf das halbfeste Metallmaterial (Rohmaterial) durch den zusätzlichen Schieber 26 (obere Form 30) ausgeübt. Im Ergebnis kann das bereits erstarrte Material Warmumformung unterzogen werden. Demgemäß kann eine kompakter geschmiedete Struktur erhalten werden, die Ähnlichkeit mit einem geschmiedeten Produkt hat und dem Materialfluss unterliegt.
Daher kann gemäß der dritten Ausführungsform, auf dieselbe Weise, wie in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, das geformte Produkt, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, erhalten werden. Ferner kann das geformte Produkt mit verbesserter Festigkeit und Formbarkeit erhalten werden.
Es ist zu beachten, dass insbesondere im Falle einer Formbaueinheit, bei der die obere Form 30 und die untere Form 31 nicht aneinander anschlagen, sondern die obere Form 30 in die untere Form 31 eingepasst ist, so dass die Maßgenauigkeit des geformten Produktes voraussichtlich der Genauigkeit einer Stoppposition der Pressmaschine (Schieber) entspricht, das Ausmaß der Umformung zuvor bewertet wird und eine Erstarrungsposition (virtuelle untere Totpunktposition „A“) des halbfesten Metallmaterials (Aufschlämmung) bestimmt wird. Unter diesen Umständen wird das Material Warmschmieden unterzogen, bis die Pressmaschine die reale untere Totpunktposition „B“ erreicht. Folglich kann eine Verbesserung der Maßgenauigkeit erreicht werden, und die Materialstruktur kann verändert werden, wodurch eine Zunahme der Festigkeit und dergleichen erreicht wird.
Es ist zu beachten, dass in der obigen Beschreibung die Beschreibung unter Bezug auf den Mechanismus erfolgt, der so konfiguriert ist, dass der zusätzliche Schieber 26 in Bezug auf den Hauptschieber 25 unter Verwendung des Öldrucks bewegt wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf einen Mechanismus unter Verwendung eines anderen Flüssigkeitsdrucks anwendbar.
Übrigens kann als das halbfeste Metallmaterial beispielsweise eine Aluminiumlegierung eingesetzt werden, und ein andere Metall oder eine andere Art Legierung kann ebenfalls eingesetzt werden.
Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung die Pressformvorrichtung und das Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial unter Verwendung der Pressmaschine, umfassend den Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass die Drehbewegung der Energiequelle in die lineare Hin- und Herbewegung des Schiebers (Form) umgewandelt wird, bereitstellen. Die Pressformvorrichtung und das Pressformverfahren können mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration das geformte Produkt erhalten, das frei von Defekten wie einem Lunker, einem Schwindungshohlraum und einem Blaslunker ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich Beispiele zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Es ist selbstverständlich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial, umfassend: einen Schieber, dessen lineare Hin- und Herbewegung durch einen Mechanismus hervorgerufen wird, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in die lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird; einen zusätzlichen Schieber, der so montiert ist, dass er in Bezug auf den Schieber in einer Hin- und Herbewegungsrichtung des Schiebers beweglich ist; einen Flüssigkeitsdruckmechanismus, der zwischen dem Schieber und dem zusätzlichen Schieber angeordnet ist, mit dem der zusätzliche Schieber in Bezug auf den Schieber durch Flüssigkeitsdruck bewegt werden kann; eine obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist; und eine untere Form, wobei die Pressformvorrichtung so konfiguriert ist, dass das halbfeste Metallmaterial pressgeformt wird, während ein vorbestimmter Druck auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt wird, indem die obere Form, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, in Kontakt gebracht wird, dann der Schieber an einer vorbestimmten Position angehalten wird und die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus in einem Zustand, in dem der Schieber angehalten ist, bewegt wird.
Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial nach Anspruch 1, wobei, bis der Schieber an der vorbestimmten Position angehalten wird, nach dem Inkontaktbringen, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, der oberen Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, und während der Schieber die Senkbewegung ausführt, Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck geregelt wird, indem die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus nach oben bewegt wird.
Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial nach Anspruch 2, wobei der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck geregelt wird, indem der Druck auf im Wesentlichen einheitlichen Druck geregelt wird.
Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial nach Anspruch 2, wobei der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck geregelt wird, indem der Druck unter vorbestimmter Schwingung geregelt wird.
Pressformvorrichtung für ein halbfestes Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, während des Ausübens des vorbestimmten Drucks auf das halbfeste Metallmaterial für den vorbestimmten Zeitraum, der Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, zu einem anderen vorbestimmten Druck gewechselt wird.
Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial unter Verwendung einer Pressmaschine, wobei die Pressmaschine umfasst: einen Schieber, dessen lineare Hin- und Herbewegung durch einen Mechanismus hervorgerufen wird, der so konfiguriert ist, dass eine Drehbewegung einer Energiequelle in die lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt wird; einen zusätzlichen Schieber, der so montiert ist, dass er in Bezug auf den Schieber in einer Hin- und Herbewegungsrichtung des Schiebers beweglich ist; einen Flüssigkeitsdruckmechanismus, der zwischen dem Schieber und dem zusätzlichen Schieber angeordnet ist, mit dem der zusätzliche Schieber in Bezug auf den Schieber durch Flüssigkeitsdruck bewegt werden kann; eine obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist; und eine untere Form, wobei das Pressformverfahren das Pressformen des halbfesten Metallmaterials umfasst, während ein vorbestimmter Druck auf das halbfeste Metallmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeübt wird, indem die obere Form, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, in Kontakt gebracht wird, dann der Schieber an einer vorbestimmten Position angehalten wird und die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus in einem Zustand, in dem der Schieber angehalten ist, bewegt wird.
Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial nach Anspruch 6, ferner umfassend das Regeln, bis der Schieber an der vorbestimmten Position angehalten wird, nach dem Inkontaktbringen, zusammen mit der Senkbewegung des Schiebers, der oberen Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, mit dem halbfesten Metallmaterial, das der unteren Form zugeführt wird, und während der Schieber die Senkbewegung ausführt, von Druck, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck, indem die obere Form, die an dem zusätzlichen Schieber montiert ist, in Bezug auf den Schieber durch den Flüssigkeitsdruckmechanismus nach oben bewegt wird.
Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial nach Anspruch 7, wobei das Regeln des Drucks, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck das Regeln des Drucks auf im Wesentlichen einheitlichen Druck umfasst.
Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial nach Anspruch 7, wobei das Regeln des Drucks, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, auf den vorbestimmten Druck das Regeln des Drucks unter vorbestimmter Schwingung umfasst.
Pressformverfahren für ein halbfestes Metallmaterial nach einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner umfassend das Wechseln, während des Ausübens des vorbestimmten Drucks auf das halbfeste Metallmaterial für den vorbestimmten Zeitraum, des Drucks, der auf das halbfeste Metallmaterial ausgeübt wird, zu einem anderen vorbestimmten Druck.