JP2000158050A

JP2000158050A - プレス成形用Ａｌ合金板

Info

Publication number: JP2000158050A
Application number: JP10341477A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Konishi; 晴之小西; Koji Fukumoto; 幸司福本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2000-06-13
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: JP3676933B2

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車の軽量化のために、より高い引張強さ
と高い耐力とを有するAl合金板であっても、そして、よ
り厳しい深絞り成形などのプレス成形においても、高い
限界絞り比を確保できるAl合金板を提供する。【解決手段】プレス成形用Al合金板であって、Al合金
板表面の内、プレス成形においてパンチに当接する表面
の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμ_Pおよびプレ
ス成形においてダイスに当接する表面の平板摺動試験に
よる平均動摩擦係数をμ_Dとした時、μ_Pとμ_Dとの比
（μ_P／μ_D）が１を超えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレス成形性に優
れたパネル用Al合金板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車、船舶あるいは車両などの輸送機
の外板や構造材あるいは部品用、また家電製品の構造材
あるいは部品用、更には屋根材などの建築、構造物の部
材用として、成形性に優れたAA乃至JIS 5000系や成形性
や焼付硬化性に優れたAA乃至JIS 6000系（以下、単に50
00系又は6000系と言う）のAl合金が使用されている。こ
の中でも、特に、自動車のドアやフェンダーあるいはボ
ンネットなどのパネル材或いはホイール等についても、
前記材料特性やリサイクル性の点から、6000系のAl合金
の使用が検討されている。

【０００３】この6000系Al合金は、基本的にSi:0.2〜1.
8%(mass%、以下同じ) 、Mg:0.2〜1.6%を含有するAl-Mg-
Si系アルミニウム合金である。そして、この6000系Al合
金は、プレス成形加工時には成形加工性を低耐力により
確保するとともに、プレス成形後の焼付塗装時に時効硬
化して耐力が向上し、必要な強度を確保できる。また、
スクラップをAl合金溶解原料として再利用する際に、比
較的合金量が少なく、元の6000系Al合金鋳塊を得やす
い。したがって、従来から輸送機用として使用されてき
たMg量などの合金量が多い5000系のAl合金に比して有利
である。

【０００４】一方、Al合金板をパネルとするためには、
通常、プレス成形加工が施される。この際、高い深絞り
性（限界絞り比(LDR) ）や高い形状凍結性を確保するこ
とが必要である。そして製品又は部材形状の複雑化に伴
い、プレス成形加工条件は益々厳しいものとなってい
る。

【０００５】しかし、6000系Al合金板は、従来プレス成
形用に用いられている鋼板に比してプレス成形性が著し
く劣り、従来用いられていた5000系Al合金板などに比し
てもプレス成形性が劣っている。例えば、6000系Al合金
板は、板の圧延方向に対し45°または90°方向のr 値で
あるr45 および/ またはr90 が0.7 以下程度であるのに
対し、5000系Al合金板はr45 および/ またはr90 が0.8
程度である。

【０００６】したがって、6000系Al合金板が前記自動車
のパネル材として用いられるためには、より高いプレス
成形性、そして特にプレス成形の中でも、深絞り成形性
の指標として、限界絞り比が高いことが必要である。そ
して、近年、前記深絞り成形における要求限界絞り深さ
は益々大きくなっており、1.9 以上の高いLDR が必要と
されており、6000系ならずとも、5000系Al合金板でも成
形性を向上させる必要がある。

【０００７】そして、自動車の軽量化のためには、より
薄肉化するとともに、より高い引張強さと高い耐力とを
有するAl合金板が求められており、これらの高強度化
は、前記深絞り成形性の問題（成形性の低下）を益々助
長することにつながる。

【０００８】このため、益々条件が厳しくなる前記プレ
ス成形性をクリアーして、6000系Al合金板が自動車の前
記パネルなどに適用されるために、プレス成形技術の側
面からだけではなく、6000系Al合金板の素材側のプレス
成形性を高める多大な努力が従来から払われている。

【０００９】代表的な技術は、6000系Al合金板の化学成
分組成を制御することである。例えば、特開昭64-65243
号、特開平5-291834号、特開平7-228939号公報等に開示
されている通り、6000系Al合金板の基本組成としてのSi
( 過剰Si量) やMg量、あるいはMg₂Si 等の析出物の量や
形態を制御することが開示されている。また、Cuなどを
添加して成形性を向上させることが、特開平6-2064号、
特開平6-136478号、特開平8-109428号、特開平9-209068
号、特開平9-202933号公報等で多数提案されている。

【００１０】更に、Al合金板表面をショットダルやレー
ザーダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル
目をAl合金板表面に転写して粗面化し、成形加工の際の
潤滑性を向上させ、成形性を向上させることが、特開昭
61-46304号、特開昭63-180331 号、特開平8-168826号、
特開平9-78169 号公報等で多数提案されている。

【００１１】また、通常のAl合金板表面や前記粗面化し
たAl合金板表面に、予めワックスや樹脂などの液体又は
固体潤滑剤や潤滑油を塗布したプレコート板とすること
が、特開平7-90458 号、特開平7-126785号、特開平8-16
8826号公報等で多数提案されている。

【００１２】そして、プレス成形方法の側でも、シワ押
さえ力(BHF) を調整したり、高粘度油を用いる或いは潤
滑油の塗布量を調整するなど、成形条件を調節して成形
性を改善している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、6000系Al合金
板の基本組成としてのSi（過剰Si量）やMg量、あるいは
Mg₂Si 等の析出物の量や形態を制御する方法は、基本的
にSiやMg量を下げて、低い耐力化を図るものであるが、
前記焼付硬化性（高耐力化）の点から、低減できるSiや
Mg量に限界がある。

【００１４】また、確かにCuを添加すると成形性は向上
するものの、塗装後耐蝕性である耐糸さび性が劣化す
る。即ち、より具体的には、Cuを0.3%以上添加すると、
Cuを添加しないものに比して、極端に耐糸さび性が劣化
することが知られている。

【００１５】更に、Al合金表面を粗面化したり、潤滑剤
を塗布する方法は、成形性の向上に一定の効果があるも
のの、前記プレス成形の条件の厳しさに対応できるだけ
の成形性向上効果を有するものではない。

【００１６】また、プレス成形方法の側の、シワ押さえ
力(BHF) や高粘度油或いは潤滑油の塗布量の調整など
の、成形条件の調整でも前記プレス成形の条件の厳しさ
に対応できるだけの成形性向上効果を有するものではな
い。

【００１７】したがって、従来の特に6000系Al合金板で
は、プレス成形の条件の厳しさに対応できず、自動車の
アウターパネルなどの成形用途では、効率を落として深
絞り成形するか、割れを生じない成形高さを下げた形状
に設計変更せざるを得ないのが実情であった。

【００１８】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、自動車の軽量化のために、
より高い引張強さと高い耐力とを有するAl合金板であっ
ても、そして、より厳しい深絞り成形などのプレス成形
においても、高い限界絞り比を確保できるAl合金板を提
供しようとするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の要旨は、プレス成形用Al合金板であって、
Al合金板表面の内、プレス成形においてパンチに当接す
る表面の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμ_Pおよ
びプレス成形においてダイスに当接する表面の平板摺動
試験による平均動摩擦係数をμ_Dとした時、μ_Pとμ_D
との比（μ_P／μ_D）が１を超えることを特徴とするプ
レス成形性に優れたAl合金板である。

【００２０】前記要旨とすることにより、成形時のAl合
金板の耐力（σ_0.2)が120N/mm²以上の高強度であって
も、十分大きい深絞り性を持ち、好ましくは、限界絞り
比(LDR) を1.9mm 以上とできるAl合金板を提供すること
ができる。

【００２１】プレス成形において、Al合金板表面の摩擦
係数が成形性に大きく影響することは勿論公知である。
そして、一般的には、金型への成形材料の流れ込みやす
さを向上させることを含め、潤滑油を塗布するなどし
て、この摩擦係数を低くすることが行われている。ま
た、鋼板に限ると、工具と接触している部位で破断が起
こる場合には、この部品の摩擦を逆に大きくすること
で、成形性が向上することも知られている。

【００２２】しかし、本発明者らは、Al合金板のプレス
成形、特にAl合金板の深絞り成形において、成形の良否
に関わる、パンチに当接するAl合金板表面の動摩擦係数
と、ダイスに当接するAl合金板表面の動摩擦係数との挙
動が異なることを知見した。そして、前記パンチに当接
するAl合金板表面の動摩擦係数を、ダイスに当接するAl
合金板表面の動摩擦係数よりも大とすることにより、Al
合金板の深絞り成形性が向上することを知見して、本発
明をなしたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明における各要件の意義につ
いて、図を参照しつつ、以下に説明する。

【００２４】(Al 合金板表面の平均動摩擦係数)図１に
深絞り加工における、深絞り変形中の素材及び深絞り加
工に要する各部の概略図を示す。図において、11はAl合
金板、12はパンチ、13はダイス、14はブランクホルダを
示している。本発明では、パンチに当接する側のAl合金
板表面11a の平均動摩擦係数をμ_P、ダイスに当接する
側11b のAl合金板表面の平均動摩擦係数をμ_Dとした
時、μ_Pとμ_Dとの比（μ_P/ μ_D) が１を超えるもの
とする。μ_P/ μ_Dが１では従来のAl合金板と同じであ
り、μ_P/ μ_Dが1 未満の場合と同様に、Al合金板のプ
レス成形性、特にAl合金板の深絞り成形性の向上効果は
無い。この点、μ_P/ μ_Dは１を超えるほど良い。具体
的には、パンチ当接面、ダイス当接面のそれぞれの表面
もしくはその両面を、粗面化するか、固形潤滑剤等を塗
布することによって、表面の平均動摩擦係数を調整し、
μ_P/ μ_Dを制御する。例えば、パンチ当接面のみを粗
面化し1.15以上、ダイス当接面のみに防錆油を塗布し1.
45以上、ダイス当接面のみに固形潤滑剤を塗布し2.15以
上、ダイス当接面に固形潤滑剤を塗布しパンチ当接面を
粗面化し2.5 以上、ダイス当接面に防錆油を塗布しパン
チ当接面を粗面化し1.7 以上等のように、パンチとダイ
スとの当接面の接触状態を制御し、μ_P/ μ_Dを1 を超
えるようにする。しかし、後述するAl合金板表面の平均
動摩擦係数を制御できる手段の能力には自ずと限界があ
る。したがって、μ_P/ μ_Dの上限は、この能力により
規定される。

【００２５】μ_P/ μ_Dが１を超えることにより、即
ち、パンチ側当接面11a の摩擦係数をダイス側当接面11
b の摩擦係数に比して大きくすることにより、特に深絞
りの成形限界が向上する理由は定かではないが、パンチ
肩部分15（板の破断部となる）近傍におけるAl合金板11
とパンチ12の摩擦力が増加するため、Al合金板11に生じ
る応力集中が緩和されるものと考えられる。換言する
と、Al合金板11のフランジ部分16にあたる部分の絞り抵
抗力F1が、パンチ肩部15にあたる部分の破断強度F2より
小さい場合は、成形が可能であるが、逆にフランジ部分
16にあたる部分の絞り抵抗力F1が、パンチ肩部15にあた
る部分の破断強度F2より大きい場合は、Al合金板11は破
断してしまうと考えられる。ここで、破断強度F2は、Al
合金板自体の破断強度とAl合金板11とパンチ12間11a の
摩擦抵抗が加わったものである。また、絞り抵抗F1は、
フランジ部のAl合金板11の絞り抵抗に、Al合金板11とダ
イス13間11b の摩擦抵抗が加算された量である。

【００２６】以上のことから、Al合金板11とパンチ12間
11a の摩擦を大きくするほど破断強度F2が増加し、Al合
金板11とダイス13間11b の摩擦を小さくするほど絞り抵
抗F1が小さくなることになり、結果的に前述したように
成形性が良くなると考えられる。なお、実際の深絞り加
工においては、ブランクホルダ14が使われることが多
い。この場合にはパンチ面側11a の摩擦を大きくする
と、Al合金板11とブランクホルダ14間11c の摩擦も大き
くなり、絞り抵抗F1が増大する。したがって、Al合金板
11のパンチ12面側11a の摩擦の増大により成形性が向上
するのは、Al合金板11とブランクホルダ14間11c の摩擦
抵抗の増大を上回る場合に生じるものと考えられる。

【００２７】また、Al合金板表面の平均動摩擦係数は、
測定方法と測定条件により大きく異なる。このため、本
発明ではAl合金板表面の平均動摩擦係数の測定方法と測
定条件を具体的に規定する。ここで、平板摺動試験につ
いて、図２を参照しつつ説明する。摺動試験は、汎用さ
れている平板摺動試験法とし、平面治具22、23を使用し
た。この平板治具22、23により板材21を上下から加圧力
P₁;0.3〜0.1kg/mm²で挟み込み、板材21を摺動速度;300
mm/minで、摺動距離150mm 引き抜く。この時に要する力
P₂を求めることにより平均動摩擦係数を算出する。な
お、この際当接面には、プレス成形時の使用の状態に合
わせて潤滑油の塗布を行う。具体的には、板材21の両面
の粗面度が同じで、その摩擦係数がμ₁のとき、平板治
具22、23の加圧力P₁と引き抜き力P₂との間には次式の関
係が成立する。 μ₁=(P₂/P₁)/2 したがって、パンチ側、ダイス側のそれぞれの当接面と
同じ粗面度になるように平板21の両面を加工し、前述し
た摺動試験条件で、それぞれの面の摩擦係数を測定し
た。こうして求めた各当接面の摩擦係数の比をとること
により本発明におけるμ_P/ μ_Dとした。

【００２８】そして、μ_Pとμ_Dの絶対値も、勿論プレ
ス成形性に影響する。μ_Pとμ_Dとが小さすぎる場合に
は、工具とAl合金板表面との摩擦によるいわゆるネッキ
ング（くびれ）の防止効果を弱め成形性を低下させる。
一方、μ_Pとμ_Dとが大きすぎる場合には、ダイスに当
接する側のAl合金板表面が、ダイス表面に対し滑りにく
くなって、ダイスへの材料流入量が減少して、Al合金板
の変形抵抗の増加をまねき、成形性を低下させる。した
がって、μ_Pとμ_Dの絶対値はAl合金板の種類によって
も異なるが、特に、6000系のAl合金板の場合、前記μ_P
とμ_Dとが0.08〜0.20の範囲にあることが好ましい。

【００２９】Al合金板表面の平均動摩擦係数を制御する
手段自体は、Al合金板表面をショットダルやレーザー
ダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目を
Al合金板表面に転写して粗面化する。Al合金板表面や
前記粗面化したAl合金板表面に、予めワックスや樹脂な
どの液体又は固体潤滑剤や潤滑油を塗布したプレコート
板とする、プレス成形時に、高粘度油を用いる或いは
潤滑油の塗布量などの成形条件を調節する、などの従来
公知の方法が、適宜適用可能である。

【００３０】そして、パンチに当接する側のAl合金板表
面と、ダイスに当接する側のAl合金板表面とは、Al合金
板の同じ側の表面であっても、パンチに当接する表面が
Al合金板の片面側であり、前記ダイスに当接する表面が
Al合金板のもう一方の片面側であっても良い。即ち、Al
合金板の同じ表面の平均動摩擦係数を、ダイスに当接す
る部分と、パンチに当接する部分で変えることにより、
前記μ_Pとμ_Dとの比（μ_P/ μ_D）が１を超えるもの
としても良い。例えば、図４に示すように、パンチ31の
中に小ダイス部33があり、ダイス32の中に小パンチ部34
があるような深絞り成形においては、外側の領域b と内
側の領域a とでは平均動摩擦係数の大小関係が逆転す
る。すなわち、本発明では、ダイスとはパンチとの相対
的な移動関係より、Al合金板を受ける部材を意味し、パ
ンチとはダイスとの相対的な移動関係によりAl合金板を
押し出す側の部材を意味する。

【００３１】次に、本発明Al合金における、化学成分組
成について説明する。本発明のAl合金は、自動車、船舶
などの輸送機材や構造材あるいは部品用としての特性を
満足する必要がある。この内、特に自動車のパネル材や
フレーム材としては、基本的に引張強度が200N/mm²以上
および耐力で90〜130N/mm²以上を有してプレス成形性に
優れることや、プレス成形後の塗装焼付後に好ましくは
200N/mm²以上の耐力となる焼付硬化性、あるいはリサイ
クル性などの特性に優れていることが必要である。

【００３２】したがって、本発明Al合金の化学成分組成
は、5000系でも良いが、前記諸特性を満足するために、
Al-Mg-Si系の6000系Al合金の成分規格(6101 、6003、61
51、6061、6N01、6063など) に相当するものが好まし
い。そして、基本的にSi:0.2〜1.8%(mass%、以下同じ)
、Mg:0.2〜1.6%を含有し、その他、好ましくは、Zn:0.
005〜1.0%、Cu:0.005〜1.5%、Ti:0.001〜0.1%の一種ま
たは二種以上、B:1 〜300ppm、Be:0.1〜100ppmの一種ま
たは二種、Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以
下、V:0.15% 以下の一種または二種以上を選択的に合計
で0.01〜1.5%含む残部Alおよび不可避的不純物からなる
Al合金とする。

【００３３】しかし、6000系Al合金の各成分が規格通り
にならずとも、前記基本的な特性を有してさえいれば、
更なる特性の向上や他の特性を付加するための適宜成分
組成の変更は許容される。この点、上記元素の成分範囲
の変更や、より具体的な用途および要求特性に応じて、
Fe、Ni、Sc、Agなどの他の元素を適宜含むことは許容さ
れる。以下に、6000系Al合金に基づき、含有元素の好ま
しい範囲と理由を説明する。

【００３４】(Mg:0.2 〜1.6%)MgはSiとともに、加工硬
化量又は加工硬化指数n を確保するために必須の元素で
ある。また、人工時効時( 成形、塗装後の焼き付け硬化
処理など) により、Mg ₂Si として析出して、使用時の高
強度( 耐力) を付与する元素である。Mgが0.2%未満の含
有では加工硬化量又は加工硬化指数n が低下して、肩半
径(Ra)が2.0mm以下のビードが形成された金型でのプレ
ス成形加工を受けた際にビード割れを生じる可能性があ
る。また、人工時効でも十分な強度が得られず、一方、
1.6%を越えて含有されると、強度( 耐力) が高くなりす
ぎ、成形性を阻害する。したがって、Mgの含有量は0.2
〜1.6%の範囲とすることが好ましい。

【００３５】( Si:0.2〜1.8%)SiはMgとともに、加工硬
化量または加工硬化指数n を確保するために必須の元素
である。また、人工時効処理により、Mg₂Si として析出
して、使用時の高強度( 耐力) を付与する元素である
が、0.2%未満の含有では人工時効で十分な強度が得られ
ず、一方、1.8%を越えて含有されると、伸びが低くなり
すぎ成形性を阻害する。したがって、Siの含有量は0.2
〜1.8%の範囲とすることが好ましい。

【００３６】(Zn:0.005 〜1.0%)Znは人工時効時におい
て、MgZn₂を微細かつ高密度に析出させ高い強度を実現
させる。しかし、Znの0.005%未満の含有では人工時効で
十分な強度が得られず、一方、1.0%を越えて含有される
と、耐蝕性が顕著に低下する。したがって、Znの含有量
は0.005 〜1.0%の範囲とすることが好ましい。

【００３７】(Cu:0.005 〜1.5%)Cuは人工時効時におい
て、Mg₂Siを微細かつ高密度に析出させ高い強度を実現
させる。しかし、Cuの0.005%未満の含有では人工時効で
十分な強度が得られず、一方、1.5%を越えて含有される
と、耐糸さび性などの耐蝕性及び溶接性が顕著に低下す
る。したがって、Cuの含有量は0.005 〜1.5%の範囲とす
ることが好ましい。

【００３８】(Ti:0.001 〜0.1%)Tiは鋳塊の結晶粒を微
細化し、プレス成形性を向上させるために添加する元素
である。しかし、Tiの0.001%未満の含有では、この効果
が得られず、一方、Tiが0.1%を越えて含有すると、粗大
な晶出物を形成し、成形性を低下させる。したがって、
Tiの含有量は0.001 〜0.1%の範囲とすることが好まし
い。

【００３９】(B:1〜300ppm)B はTiと同様、鋳塊の結晶
粒を微細化し、プレス成形性を向上させるために添加す
る元素である。しかし、B の1ppm未満の含有では、この
効果が得られず、一方、300ppmを越えて含有されると、
やはり粗大な晶出物を形成し、成形性を低下させる。し
たがって、B の含有量は1 〜300ppmの範囲とすることが
好ましい。

【００４０】(Be:0.1 〜100ppm)Beは空気中におけるAl
溶湯の再酸化を防止するために含有させる元素である。
しかし、0.1ppm未満の含有では、この効果が得られず、
一方、100ppmを越えて含有されると、材料硬度が増大
し、成形性を低下させる。したがって、Beの含有量は0.
1 〜100ppmの範囲とすることが好ましい。

【００４１】（Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%
以下、V:0.15% 以下)これらの元素は均質化熱処理時お
よびその後の熱間圧延時に、Al₂₀Cu₂Mn₃、Al ₁₂Mg₂Cr 、
Al₃Zr 、Al₂Mg₃Zn₃などの分散粒子を生成する。これら
の分散粒子は再結晶後の粒界移動を妨げる効果があるた
め、微細な結晶粒を得ることができる。しかし過剰な含
有は溶解、鋳造時に粗大な金属間化合物を生成しやす
く、成形時の破壊の起点となり、成形性を低下させる原
因となる。また、Zrの過剰な含有はミクロ組織を針長状
にしやすく、特定方向の破壊靭性および疲労特性、更に
は成形性を劣化させる。このため、これらの元素の含有
量は各々、Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以
下、V:0.15% 以下とする。

【００４２】(Fe)不純物として含まれるFeは、Al₇Cu₂F
e、Al₁₂(Fe,Mn)₃Cu₂、(Fe,Mn)Al₆などの晶出物を生成
する。これらの晶出物は、破壊靭性および疲労特性、更
には成形性を劣化させる。特に、Feの含有量が0.5%を超
えると顕著にこれらの特性が劣化するため、Feの含有量
は0.5%以下とすることが好ましい。なお、鋳造中に生じ
る晶出物は、前記Fe系以外に、Al₂Cu₂Mg、Al₂Cu₂、Mg₂S
i などの可溶のものがあり、これらは溶体化処理および
焼入で、Alマトリックス中に十分に再固溶させることが
好ましい。その他、Niは0.05% 以下とすることが好まし
い。

【００４３】次に、本発明におけるAl合金板自体の製造
方法について説明する。本発明のAl合金板は基本的に常
法により製造可能であるが、成形性などの特性向上のた
めの工程を付加しても良い。まず、本発明Al合金成分規
格範囲内に溶解調整されたAl合金溶湯を、例えば、連続
鋳造圧延法、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）等の通常の溶
解鋳造法を適宜選択して鋳造する。

【００４４】次いで、このAl合金鋳塊に均質化熱処理を
施し、熱間圧延を行う。熱間圧延の条件は、通常の通
り、圧延開始温度を均質化熱処理温度(450〜540 ℃) 以
下とするとともに、再結晶温度以下(280〜320 ℃) で圧
延を終了する。但し、Al合金板の低コスト化のために
は、熱間圧延後の中間焼鈍を省略して冷間圧延する。ま
た場合によっては、中間焼鈍および冷間圧延を省略し
て、Al合金熱延板を製品板とする場合もある。

【００４５】熱間圧延後の冷間圧延は、所望の製品板又
は製品コイル厚みとするとともに、ミクロ結晶粒を45μ
ｍ以下に微細化して、成形加工性を向上させる。このた
めに、冷間圧延率を50% 以上とすることが好ましい。こ
の冷間圧延率の圧延を、一回或いは複数のパスにて冷間
圧延し、必要によりパス間に中間焼鈍を行う。

【００４６】冷間圧延後のAl合金板は、最終的に溶体化
処理および焼入れを行い、所望の板厚の製品板とする。
溶体化焼入処理は、Al合金板の成形性や強度を最終的に
決定するものであり、バッチ又は連続焼鈍炉を用いて、
溶体化温度まで加熱、保持した後、室温又は適温まで急
冷焼入する。この溶体化温度、保持時間、冷却速度等
は、前記製品の要求特性に応じて適宜選択される。

【００４７】この製品板は必要により、アルカリ、酸な
どの洗浄又は清浄化処理や、クロメートやZnメッキなど
の表面処理が行われる。なお、低コスト化のために、前
記中間焼鈍を省略するあるいは冷間圧延を省略すること
も可能である。

【００４８】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明
する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

【００４９】（実施例１）表1 に示す、各化学成分組成
を有するAl-Mg-Si系Al合金鋳塊(50mm 厚み) をDC鋳造法
により溶製後、470 ℃×8 時間の範囲で均質化熱処理を
施した。そして、圧延開始温度を460 ℃とするととも
に、再結晶温度以下(300℃) で圧延を終了し、厚さ3.5m
m まで熱間圧延した。次に500 ℃で中間焼鈍し、厚さ1.
0mm まで冷間圧延率が71% の冷間圧延を施した。その
後、530 ℃の範囲で溶体化処理した後焼入れしたAl合金
板を作製した。なお、これらのAl合金板の耐力( σ_0.2)
は130 〜150N/mm²であり、塗装焼付硬化後の耐力は160
〜200N/mm²であった。そして、パンチ当接面に該当する
表面のみを、ショットダルによるダル仕上げとしたロー
ルで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化
し、供試材とした。

【００５０】

【表１】

【００５１】同様にして、両面をショットダルによるダ
ル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面
に転写して粗面化した試料と、ダイス側当接面に相当す
る試料としてダル目を転写していないAl合金板のそれぞ
れを、平均摺動試験を行い、それぞれの面の平均動摩擦
係数を、パンチに当接する表面およびダイスに当接する
表面の平均動摩擦係数μ_P、μ_Dとした。平均摺動試験
は前述したように、摺動速度;300mm/min、摺動距離;150
mm、加圧力;0.3〜0.1kg/mm²とし、潤滑材を用いない条
件にて行った。これによって、それぞれの面の平均動摩
擦係数を測定するとともに、μ_P/ μ_Dを求めた。μ_P
/ μ_Dは、1.16であった。

【００５２】そして、正八角形型のブランクに対し、そ
の対辺の間隔をブランク材サイズと定義し、最小のブラ
ンク材サイズ( φ89mm) から1mm 間隔で順次ブランク材
径を増大させて深絞り成形し、その際に割れを生じずに
成形できた最大ブランク材径(d) を求めた。深絞り成形
の条件は、肩R5.0mmで直径50.0mmφのパンチおよび肩R
5.0mmで内径50.0mmφ( 外径220mm φ) のダイスを用
い、ダイス─ブランクホルダ間の隙間を、ブランクと同
じ厚さ(1mm) のシムにより一定に保った条件で深絞りの
試験を行った。

【００５３】（実施例２）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、ダイス当接面に相当する面にのみ固形潤
滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とし
た。なお、パンチ側当接面とダイス側当接面の平均動摩
擦係数の比（μ_P/ μ_D）は、両面に固形潤滑剤を塗布
した試料と、そうでない試料をそれぞれ、ダイス側当接
面、パンチ側当接面とみたて、実施例１と同一条件で平
板摺動試験により求めた。μ_P/ μ_Dは、2.16であっ
た。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行
った。

【００５４】（実施例３）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、パンチ当接面を実施例１と同様にショッ
トダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目
をAl合金板表面に転写して粗面化し、ダイス当接面に相
当する面は、実施例２と同様に固形潤滑剤としてワック
スを含む樹脂を塗布し、供試材とした。実施例１と同一
条件で平板摺動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、2.50で
あった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験
を行った。

【００５５】（実施例４）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、ダイス当接面に相当する面にのみ防錆油
を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺
動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、1.47であった。そし
て、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。

【００５６】（比較例１）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面を実施
例１と同様にショットダルによるダル仕上げとしたロー
ルで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化
し、供試材とした。そして、実施例1 と同様にして深絞
り加工試験を行った。

【００５７】（比較例２）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、ダイス当接面のみを実施例１と同様にシ
ョットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダ
ル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、供試材とし
た。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμ
_P/ μ_Dは、0.86であった。そして、実施例1 と同様に
して深絞り加工試験を行った。

【００５８】（比較例３）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、パンチ当接面のみを実施例２と同様に固
形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材と
した。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めた
μ_P/ μ_Dは、0.46であった。そして、実施例１と同様
にして深絞り加工試験を行った。

【００５９】（比較例４）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面に実施
例２と同様に固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗
布し、供試材とした。そして、実施例１と同様にして深
絞り加工試験を行った。

【００６０】（比較例５）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、パンチ当接面に相当する面にのみ実施例
３と同様に防錆油を塗布し、供試材とした。実施例１と
同一条件で平板摺動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、0.
68であった。そして、実施例１と同様にして深絞り加工
試験を行った。

【００６１】（比較例６）実施例１と同様にして作製し
たAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面に実施
例３と同様に防錆油を塗布し、供試材とした。そして、
実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。

【００６２】以上の結果を表２にまとめて示す。

【００６３】

【表２】

【００６４】表２から、μ_P/ μ_Dが１又は１未満であ
る比較例１〜６は、ブランク径が９５mmまで、かつ限界
絞り比(LDR) が1.9mm 未満までしか深絞りできなかっ
た。

【００６５】平均動摩擦係数比μ_P/ μ_Dと限界絞り比
d/d _P(LDR) との関係を図 3に示す。図より従来技術で
ある平均動摩擦係数比μ_P/ μ_Dが1 の場合に比較し
て、本発明における平均動摩擦係数比μ_P/ μ_Dが1 以
上では、限界絞り比りd/d _P(LDR) は、ダイスとパンチ
の当接面の潤滑状態を変えた各制御方法それぞれで向上
したことが確認できる。従って、ダイスとパンチの当接
面の平均動摩擦係数比μ _P/ μ_Dを1 以上とすることに
より、当接面の潤滑状態の制御方法によらず、限界絞り
比が向上する効果を奏することが明らかである。

【００６６】

【発明の効果】深絞り成形加工において、パンチに当接
する表面の平均動摩擦係数μ_Pとダイスに当接する表面
の平均動摩擦係数μ_Dの比( μ_P/ μ_D) を１より大き
くすることにより、従来の成形限界以上での成形加工が
可能となり、また、6000系Al合金の適用が可能となる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】深絞り成形加工中における各部材を示す概略断
面図である。

【図２】平板摺動試験を示す図である。

【図３】平均動摩擦係数比と深絞り比との関係を示す図
である。

【図４】他の深絞り成形加工例を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ Al合金板１２パンチ１３ダイス１４ブランクホルダ２１板材３１パンチ３２ダイス３３小ダイス３４小パンチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プレス成形用Al合金板であって、Al合金
板表面の内、プレス成形においてパンチに当接する表面
の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμ_Pおよびプレ
ス成形においてダイスに当接する表面の平板摺動試験に
よる平均動摩擦係数μ_Dとした時、μ_Pとμ_Dとの比
（μ_P/ μ_D）が１を超えることを特徴とするプレス成
形用Al合金板
【請求項２】前記パンチに当接する表面がAl合金板の
片面側であり、前記ダイスに当接する表面がAl合金板の
もう一方の片面側である請求項１に記載のプレス成形用
Al合金板
【請求項３】前記μ_Pとμ_Dとが0.08〜0.20の範囲に
ある請求項１または２に記載のプレス成形用Al合金板
【請求項４】前記プレス成形が深絞り成形である請求
項１乃至３のいずれか１項に記載のプレス成形用Al合金
板
【請求項５】前記Al合金板がSi:0.2〜1.8%(mass%、以
下同じ) 、Mg:0.2〜1.6%を含むAl-Mg-Si系Al合金よりな
る請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプレス成形用
Al合金板
【請求項６】前記プレス成形されるAl合金板の耐力(
σ_0.2)が120N/mm²以上である請求項１乃至５のいずれか
１項に記載のプレス成形用Al合金板
【請求項７】円筒深絞り成形による限界絞り比(LDR)
が1.9 以上である請求項１乃至６のいずれか１項に記載
のプレス成形用Al合金板
【請求項８】前記Al合金が、Zn:0.005〜1.0%、Cu:0.0
05〜1.5%、Ti:0.001〜0.1%、B:1 〜300ppmなどを必要に
より選択的に含み残部Alおよび不可避的不純物からなる
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプレス成形用Al
合金板
【請求項９】前記Al合金板の塗装焼き付け後の耐力が
150N/mm²以上である請求項１乃至８のいずれか１項に記
載のプレス成形用Al合金板
【請求項１０】前記Al合金板が自動車パネル用である
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプレス成形用Al
合金板