JP2000167636A

JP2000167636A - マグネシウム合金材料の圧縮成形方法及び装置

Info

Publication number: JP2000167636A
Application number: JP10345341A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Fujimoto; 義博藤本
Original assignee: Nittoh Zohki Co Ltd
Current assignee: Nittoh Zohki Co Ltd
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】剛性が高く寸法精度の高いマグネシウム合金
の圧縮成形方法及び装置を提供すること。【解決手段】マグネシウム合金材の圧縮成形方法は、
被加工材Ｗ１を半密閉式又は密閉式の金型４，７内で該
被加工材のマグネシウム合金の固相線温度Ｔｓ以下で且
つ該固相線温度Ｔｓ近傍の下限温度Ｔ０以上に加熱し、
金型４，７を介して被加工材に１００ＭＰａ以上の加工
圧をＰ１継続的にかけて被加工材を成形することからな
る。また、マグネシウム合金材を圧縮成形装置１は、下
型４と上型７とからなる圧縮成形用の金型と、被加工材
Ｗ１を該被加工材のマグネシウム合金の固相線温度Ｔｓ
以下で該固相線温度Ｔｓ近傍の下限温度Ｔ０以上に加熱
すべく下型及び上型の夫々を下限温度以上に加熱するた
めの加熱手段１１と、下型と上型との間に配置された被
加工材Ｗ１に対して１００ＭＰａ以上の加工圧Ｐ１を継
続的にかけるための油圧手段６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム合金
材料の成形方法及び装置に係り、より詳しくは、マグネ
シウム合金材料の塑性加工成形方法及び装置、特に、低
アルミニウム含量のマグネシウム合金材料の圧縮成形方
法及び装置に係る。

【０００２】この明細書において、低アルミニウム含量
のマグネシウム合金とは、アルミニウム含量が１０重量
％以下のマグネシウム合金をいう。

【０００３】

【従来の技術】マグネシウム合金は、軽くて、熱伝導度
が高く、振動撃減衰能が高いなどの理由で最近電子機器
の筐体としての利用などが拡がっている。しかしなが
ら、低アルミニウム含量のマグネシウム合金は室温程度
の低温では脆くて加工し難く、溶融開始温度ないし融点
（固相線温度）が５００（但しＡＺ９１などでは４５０
℃程度）で凝固開始温度ないし凝固点（液相線温度）が
６００℃程度と低いので、成形方法が制限されると考え
られていた。すなわち、マグネシウム合金の成形方法と
しては、鋳型を用いた鋳造（ダイキャスティング）以外
には、そのチキソトロピックな性質を利用して、マグネ
シウム合金材料をスクリュ押出器により微小な針状物と
液相との混合物（いわゆる「半溶融状態」のもの）の形
態に維持しつつ押出して成形するチキソモールド（チク
ソモールド若しくはシキソモールドともいう）がある程
度である（例えば、特公平２−１５６２０号公報）。な
お、加工開始時に４００℃程度までマグネシウム合金製
の被加工材を加熱しておき加工終了時に被加工材温度が
２８０℃程度になるような条件下で熱間鍛造することも
報告されている。これは、被加工材の温度変化からする
と、開放型を用いるタイプの熱間鍛造であると考えられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チキソ
モールドでは、成形材料が実質上チキソトロピックな相
を採り得るものに限定されるだけでなく、母材（混合物
の大半）を溶融状態にするので、成形品の薄肉化に限度
が有るだけでなく、成形品の加工硬化を期し難く、剛性
を十分には高め難く成形品の表面の硬度を十分には高め
難い。

【０００５】なお、開放型を用いるタイプの従来の熱間
鍛造では、被加工部材をオープンスペースに配置するこ
とから被加工部材自体を鍛造型とは独立に事前に加熱し
ておく必要があるだけでなく、短時間に大きな荷重ない
し圧力をかけるタイプの鍛造では、成形品の形状の再現
性に欠け、且つ成形品の寸法精度を高め難いなど種々の
不都合を避け難い。

【０００６】また、ダイキャストにおいては、高温では
酸素や水と反応し易く窒素との反応も無視し難いマグネ
シウム合金を溶融炉で溶融させる必要があることから、
設備・工程が大型化・複雑化するだけでなく、成形品の
剛性を十分には高め難く、成形品の表面の硬度を十分に
は高め難い。

【０００７】一方、本発明者は、板状のマグネシウム合
金材と円筒状アルミニウム材の端面との抵抗溶接を試み
た際、驚くべきことに、加工性の悪いマグネシウム合金
材料がアルミニウムの円筒内に深く侵入することを見出
した。

【０００８】本発明者は、この新知見に基づき、従来塑
性加工による成形が極めて難しいと考えられていたマグ
ネシウム合金材料であっても、ある程度の時間の間適切
な温度及び圧力条件下におけば、一方では圧縮成形によ
る硬化などの材質改善のメリットを享受しつつ他方では
精密な加工を行い得るはずであると考え、マグネシウム
合金材料の圧縮成形加工条件について鋭意研究を進めた
結果、本発明に至った。

【０００９】本発明は、前記諸点に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、剛性が高く寸法精度の
高いマグネシウム合金の圧縮成形方法及び装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるマグネシウ
ム合金の圧縮成形方法は、この目的を達成すべく、マグ
ネシウム合金製の被加工材を圧縮成形する方法であっ
て、被加工材を半密閉式又は密閉式の金型内で該被加工
材のマグネシウム合金の固相線温度以下で且つ該固相線
温度近傍の下限温度以上に加熱し、該被加工材に１００
ＭＰａ以上の加工圧を継続的にかけて被加工材を成形す
ることからなる。

【００１１】本発明のマグネシウム合金の圧縮成形方法
では、「被加工材を半密閉式又は密閉式の金型内で該被
加工材のマグネシウム合金の固相線温度以下で且つ該固
相線温度近傍の下限温度以上に加熱する」ので、被加工
材が事前に加熱されているかいないかかかわらず、被加
工材を下限温度以上に加熱し得る。しかも、本発明のマ
グネシウム合金の圧縮成形方法では、「金型を介して該
被加工材に１００ＭＰａ以上の加工圧を継続的にかけ
る」から、下限温度以上に加熱された被加工材を比較的
容易に塑性流動させ得るだけでなく、継続的な加工圧の
元で、該塑性流動に伴う発熱により被加工材の該発熱部
を固相線温度以上の温度に加熱して部分的に溶融させ得
る。その結果、溶融状態の材料部分と非溶融状態の材料
部分とが全体としては半溶融状態で流動するから、所定
形状への成形を急速に且つ高精度に進行させ得る。

【００１２】被加工材を加工前に「固相線温度以下で且
つ該固相線温度近傍の下限温度以上」に加熱しておくの
は、被加工材が塑性流動により速やかに固相線温度を超
えるようにするためである。この条件は、材料の種類及
び圧縮成形圧に依存する。従って、「下限温度」は厳密
には定義し難いが、「下限温度」とは、実際上、固相線
温度に対して絶対温度でみて１０％低い温度、好ましく
は５％低い温度をいい、固相線温度以下で下限温度以上
の温度である場合、固相線温度よりも低いけれども該温
度の近傍の温度とみなせる。なお、被加工材の加熱時間
を極力短くするために被加工材を下限温度に近い温度に
予め加熱しておいてもよいが、成形加工圧をかける直前
において被加工材が下限温度に達していればよく、被加
工材を金型内にセットすると被加工材は金型と熱接触状
態に保たれて金型によって加熱され得るから、金型にセ
ットされる前の被加工材の温度は、下限温度よりもはる
かに低くてもよく、予備加熱されることなく室温のまま
でもよい。すなわち、打撃の様に加工圧を瞬間的にかけ
る熱間鍛造の場合と異なり、被加工材は、加工圧をかけ
る前に半密閉式又は密閉式の金型内にセットされ該金型
と接触状態に保たれるから、被加工材の予備加熱を最小
限にするか避けることが可能になる。なお、通常は金型
の熱容量と比較して被加工材の熱容量が十分に小さいの
で被加工材は金型を介して短時間で下限温度に加熱され
得る。なお、金型の温度は、当該下限温度と実際上同一
の温度でも、下限温度よりも高い温度でもよく、また、
固相線温度以上の温度でもよく、場合によっては、液相
線温度に近い温度又は液相線温度と同一又はある程度こ
れを超える温度でもよい。

【００１３】加工圧は、材料の種類にもよるが、例え
ば、１００ＭＰａ以上である。ここで、「１００ＭＰ
ａ」という値は、臨界的な下限値ではなくて、圧力のオ
ーダーを示すものである。すなわち、数ＭＰａ〜数１０
ＭＰａ程度よりも一桁程度以上高い程度の加工圧で行う
種類の加工であることをいい、例えば、チキソモールド
（チクソモールド）の際「半溶融物」にかけられる数Ｍ
Ｐａ〜数十ＭＰａ程度の圧力と比較して高い圧力であ
る。実際上は、加工圧は、１５０ＭＰａ程度以上である
ことが好ましく、より好ましくは２００ＭＰａ以上、更
に好ましくは４００ＭＰａ以上である。１００ＭＰａの
オーダーであって且つ加工圧が高いことが好ましいの
は、加工時間を短くするためである。但し、加工時間が
短すぎると、材料の塑性流動が追随せず、材料に割れ等
が生じる虞があるから、加工圧を過度に高めるのはあま
り好ましくない。また、金型の機械的な強度を考慮して
加工圧の上限を定めてもよい。なお、この明細書におい
て、「加工圧」ないし加工の「圧力」は、被加工材にか
ける荷重を被加工材の（荷重付与方向に垂直な面の）面
積ないし断面積で除算して求められる「単位面積当りの
平均荷重」、即ち「平均加工圧」をいい、単位Ｐａは、
観測可能な量で示せば、Ｎ／ｍ^２である。

【００１４】加工圧をかける手段は、継続的な加工圧を
かけ得るものであれば、どのようなものでもよいが、好
ましくは、油圧手段からなる。油圧ラムないし油圧プレ
スのような油圧手段を用いることによって、数１００Ｍ
Ｐａ程度の加工圧を比較的容易にかけ得るだけでなく、
被加工材を該加工圧下に維持すること、すなわち被加工
材に実際上一定の加工圧を所望時間の間継続的にかける
ことが可能になる。厳密には、数１００ＭＰａ程度の範
囲内で加工圧の大きさが加工の間に変動してもよいけれ
ども、加工圧の変動は少ないことが好ましい。

【００１５】圧縮成形を進行させるために加工圧をかけ
る継続時間は、材料の塑性流動に伴う発熱によって該材
料の一部が固相線温度を超えるように、且つ急激で大き
い加工圧による微細な割れ等が材料内に生じないよう
に、衝撃荷重をかけるタイプの鍛造やクランクプレスな
どの機械プレスにより動圧荷重をかけるタイプの鍛造の
場合と比較して十分に長い時間であることが好ましい。
圧縮成形の際の圧力保持時間（加圧状態継続時間）は、
被加工材の材質、形態、金型温度、成形品の大きさ・形
状などにより異なり得るが、典型的には、少なくとも５
秒以上、好ましくは、１０秒以上、より好ましくは１５
秒以上である。なお、圧縮成形が完了した後、下限温度
以上の温度の下で、数秒〜数１０秒程度の時間加圧状態
に保持していてもよい。

【００１６】圧縮成形が完了した後、圧力を下げると共
に温度を下げて、離型させて成形品を取出す。ここで、
圧力の降下と温度の降下（加熱の停止、所望ならば積極
的な冷却を含む）とは、どちらを先に行っても（即ち、
温度を維持したまま徐々に減圧しその後金型を冷却して
温度を下げても、加圧状態を維持したまま金型を冷却し
て温度を下げその後徐々に減圧しても）、また同時に行
っても（徐々に減圧しつつ金型を同時に冷却しても）よ
い。

【００１７】以上において、本発明により圧縮成形され
る被加工材を形成しているマグネシウム合金は、アルミ
ニウムを含む場合であっても、アルミニウム含量が１０
重量％以下のものであり、好ましくは、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚ
ｎ系、Ｍｇ−Ｔｈ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系、Ｍｇ−希土
類系、及びＭｇ−Ｍｎ系合金からなる群から選択された
合金である。ここで、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系のマグネシウ
ム合金は、必須成分がＭｇ，Ａｌ，Ｚｎ、任意成分がマ
ンガン（Ｍｎ）であり、好ましくは、３重量％〜１０重
量％のアルミニウム、０．５重量％〜３重量％の亜鉛、
０．５重量％以下のマンガンを含み、残部がマグネシウ
ムからなる。Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系に属する典型的なマグ
ネシウム合金としては、ＡＺ３１Ｂ（ＡＺ３１），ＡＺ
６１Ａ（ＡＺＭ），ＡＺ８０Ａ（ＡＺ８５５），ＡＺ９
１Ｄ等がある。また、Ｍｇ−Ｔｈ系のマグネシウム合金
は、必須成分がＭｇ，Ｔｈ、任意成分がマンガン及びジ
ルコニウム（Ｚｒ）であり、好ましくは、２重量％〜
３．３重量％のトリウム、０．７重量％以下のジルコニ
ウム、及び１．２重量％以下のマンガンを含み、残部が
マグネシウムからなる。Ｍｇ−Ｔｈ系に属する典型的な
マグネシウム合金としては、ＨＫ３１Ａ，ＨＭ２１Ａ，
ＨＭ３１Ａ等がある。更に、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系のマグ
ネシウム合金は、必須成分がＭｇ，Ｚｎ，Ｚｒであり、
好ましくは、１．３重量％〜６重量％の亜鉛、及び０．
４重量％〜０．８重量％のジルコニウムを含み、残部が
マグネシウムからなる。Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系に属する典
型的なマグネシウム合金としては、ＺＫ２０Ａ，ＺＫ６
０Ａ（ＺＷ６），ＺＫ６０Ｂ等がある。また、Ｍｇ−希
土類系のマグネシウム合金は、必須成分がＭｇ及び少な
くとも一種類の希土類元素、任意成分が亜鉛であり、好
ましくは、０．１重量％〜２．６重量％の希土類元素及
び６重量％以下の亜鉛を含み、残部がマグネシウムから
なる。Ｍｇ−希土類系に属する典型的なマグネシウム合
金としては、例えば、ＺＥ１０Ａがある。Ｍｇ−Ｍｎ系
合金は、必須成分がＭｇ，Ｍｎで、任意成分がカルシウ
ム（Ｃａ）であり、好ましくは、１重量％〜３重量％の
マンガン、及び１重量％以下のカルシウムを含み、残部
がマグネシウムからなる。Ｍｇ−Ｍｎ系に属する典型的
なマグネシウム合金としては、例えば、ＭＩＡ（ＡＭ５
０３）がある。なお、勿論のことながら、各合金は、合
金組成にとって本質的でなく不可避的な微量の不純物を
含み得る。

【００１８】金型として下型と上型とを設け、下型を下
限温度以上に加熱しておいて該下型上の所定位置に被加
工材を配設しておき、（１）下型の熱によって被加工材
を下限温度に加熱した後上型を降下させて加工圧をかけ
ても、（２）下限温度以上に加熱した上型を被加工材に
接触するまで降下させ、上型及び下型の熱によって被加
工材を下限温度に加熱した後、上型に加工圧をかけて
も、（３）下限温度以上の温度に加熱した上型を被加工
材に降下させ、上型及び下型の熱によって被加工材を下
限温度以上に加熱すると共に加工圧の下に保持してもよ
い。

【００１９】また、金型を加熱しておく代わりに、局所
加熱ないし局部加熱手段を設けて、圧縮成形用の金型の
所定位置に配設した被加工材の少なくとも一部を局所加
熱手段によって前記下限温度以上に局所加熱ないし局部
加熱するようにしてもよい。局所加熱には、例えば、電
気抵抗加熱（ジュール加熱）又は高周波加熱が用いられ
る。

【００２０】この明細書において、「圧縮成形」という
用語は、マグネシウム合金からなる被加工材を下限温度
以上で且つ高圧下において所定時間継続的に保持するこ
とにより被加工部材に塑性流動を生じさせて成形するこ
とをいい、被加工材の全体に圧力をかけるような圧縮成
形や、被加工材の一部に圧力をかけて被加工材の一部を
圧縮成形するような部分圧縮成形だけでなく、被加工材
としての板状物の積層体からなる被加工材に圧力をかけ
て積層材料（板状物）を相互に接合させる圧接などを含
む。ここで、「板状物」は、「板」だけでなく、「箔」
と称され得る薄いものを含む。

【００２１】従って、本発明によるマグネシウム合金の
圧縮成形装置は、下型と上型とからなる圧縮成形用の金
型と、被加工材を該被加工材のマグネシウム合金の固相
線温度以下で該固相線温度近傍の下限温度以上に加熱す
べく下型及び上型の夫々を下限温度以上に加熱するため
の加熱手段と、下型と上型との間に配置された被加工材
に対して１００ＭＰａ以上の加工圧を継続的にかけるた
めの油圧手段とを有する。ここで、加熱手段は、下型及
び上型の夫々を被加工材の下限温度以上に加熱するもの
でも、金型内に配設された被加工材の少なくとも一部を
下限温度以上に局所加熱するものでもよい。

【００２２】本発明により圧縮成形される被加工材は、
小片（ペレット）、粒（チップ）、若しくは粉（パウダ
ー）の集合体、箔もしくは薄板の積層体、又は厚板、又
はこれらのうちの一種若しくは二種以上が混在したもの
からなる。

【００２３】金型は、被加工材の流動の際の逃げを許容
するように、典型的には、半密閉式の金型からなるけれ
ども、被加工材が、小片（ペレット）、粒（チップ）、
若しくは粉（パウダー）の集合体からなる場合であっ
て、集合体内の隙間の少なくとも一部が逃げ部として利
用され得る場合には、密閉式の金型からなっていてもよ
い。なお、金型は基本的には下型と上型とからなるけれ
ども、下型及び上型のうちの少なくとも一方が、複数の
分解若しくは組立可能な又は可動な型部を備えていても
よい。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に本発明による好ましい実施の
形態のいくつかを、添付図面に基づいて説明する。

【００２５】図１から４は、本発明による好ましい第一
の実施の形態のマグネシウム合金の圧印加工（コイニン
グ）装置を用いたマグネシウム合金のコイニング方法の
各段階を示したものである。これらの図において、コイ
ニング装置１は、床２に静置ないし固定されたベース又
は基台３上に固定された下型構造体４と、上型ベース５
を介して油圧ラム６の先端に固定された上型構造体７と
を有する。Ｗ１は、コイニング加工されるべき、板状の
被加工部材ないしワークである。

【００２６】下型構造体４は、断熱材８及びバックプレ
ート９を介して基台３に支持されたダイ１０を有する。
ダイ１０は、断熱材８及びバックプレート９を介して基
台３に固定された下型枠ないしダイ枠９０と該ダイ枠９
０に対してＹ１，Ｙ２方向に可動な下型本体ないしダイ
本体１４とからなる。ダイ枠９０には、ダイ１０を被加
工材Ｗ１のマグネシウム合金の固相線温度Ｔｓ（ＡＺ３
１の場合、５１５℃程度）に近い下限温度Ｔ０と液相線
温度Ｔｍ（ＡＺ３１の場合、６３０℃程度）より若干低
い温度との間の初期温度Ｔ１（ＡＺ３１の場合、５００
℃〜６００℃程度）まで加熱可能なヒータ１１と、該ヒ
ータ１１により加熱されたダイ１０の温度を検出するた
めの温度センサ１２とが埋設ないし挿設されている。ヒ
ータ１１は、例えばダイ本体１４を取り囲むように円形
に延びた電気抵抗加熱（ジュール加熱）用の抵抗体から
なる。温度センサ１２は、例えば、鉄−コンスタンタン
や白金−白金・ロジウムのような熱電対からなる。温度
センサ１２は一つでもよいが、被加工部材Ｗ１の全体を
一様な温度に加熱しているかどうかをモニタして制御し
得るように複数個配設してもよい。なお、各位置の熱電
対に対応して独立に加熱制御可能なように、ヒータ１１
も複数個の部分からなっていてもよい。なお、図では、
温度センサ１２がヒータ１１の外側に配設されているか
のごとく示しているけれども、被加工部材Ｗ１に接触す
る部分におけるダイ１０の温度を出来る限り正確に検出
し得るように、温度センサ１２をヒータ１１の内側又は
上側若しくは下側のうちの一箇所若しくは複数箇所に配
置してもよい。ダイ枠９０の中央には、被加工材Ｗ１の
位置決め用貫通孔１３が形成され、該貫通孔１３には、
ノックアウトとしても働くダイ本体１４が上下方向Ｙ
１，Ｙ２に可動に配設されている。ダイ枠９０の貫通孔
１３の上端の周縁部には面取部１５が形成されている。
バックプレート９及びダイ本体１４のバネ受け用凹部１
６，１７の間にはバネ１８が配設され、ダイ本体１４を
上向きＹ１に押す。ダイ本体１４には、更に、複数のガ
イドピン１９が取付けられ、バックプレート９のガイド
孔２０を摺動可能に貫通して、可動部１４のＹ１，Ｙ２
方向変位を案内している。２１は、ストッパである。

【００２７】上型構造体７は、断熱材２２及び三枚のバ
ックプレート２３，２４，２５を介して上型ベース５に
固定・支持されたパンチホルダ２６、並びに該パンチホ
ルダ２６に固定されバックプレート２５に支持されたパ
ンチ２７からなる。パンチホルダ２６にも、ヒータ１１
及び温度センサ１２と同様なヒータ２８及び温度センサ
２９が設けられている。３０はノックアウトピンであ
り、ノックアウトピン３０は、中間のピン３１を介して
ノックアウトピン偏倚用バネ３２によりＹ２方向に偏倚
されており、ピン３０，３１は、パンチ２７の貫通孔３
３及び中間のバックプレート２４の貫通孔３４を摺動可
能に貫通している。３５，３６はストッパであり、夫々
下側及び上側のバックプレート２５，２３の孔３７，３
８内に遊嵌されている。パンチ２７の下面には、被加工
部材Ｗ１に所定形状の圧印加工を施すための凹部３９が
形成されている。凹部３９は、被加工部材Ｗ１に周縁リ
ブを形成するための周縁の切欠３９ａと被加工部材Ｗ１
の主面の中央部に突起を形成するための凹部３９ｂ、３
９ｃからなる。凹部３９ｂ、３９ｃは、任意の柱状形状
を有し得、例えば円筒状ないし円柱状である。なお、中
央の貫通孔３３の下端部には、凹部３９と同様に、被加
工材Ｗ１の材料の逃げ部を与える円錐台状拡径部（テー
パ部）３３ａが形成されている。

【００２８】次に、コイニング装置１によりＡＺ３１製
の被加工材Ｗ１にコイニングを施す場合を例にとって説
明する。

【００２９】まず、図１に示したように、上型構造体７
が上端位置にある状態で、下型構造体４及び上型構造体
７のヒータ１１，２８を作動させて、下型構造体４のダ
イ１０、並びに上型構造体７のパンチホルダ２６及びパ
ンチ２７を被加工部材Ｗ１のマグネシウム合金ＡＺ３１
の固相線温度Ｔｓ（５１５℃）近傍の下限温度Ｔ０（固
相線温度Ｔｓの−１０％とすると４３５℃程度で、固相
線温度Ｔｓの−５％とすると４７５℃程度）以上の所定
温度Ｔ１、例えば、約５００℃に加熱する。このとき、
下型構造体４のうち断熱材８よりも上に位置する部分及
び上型構造体７のうち断熱材２２よりも下に位置する部
分は、ヒータ１１，２８で加熱される。下型構造体４の
ダイ１０及び上型構造体７のパンチホルダ２６の温度
は、夫々、温度センサ１２，２９によって検出され、該
検出温度が所定値Ｔ１になるようにヒータ１１，２８に
よる加熱制御が行われる。なお、下型構造体４のダイ１
０を下限温度Ｔ０よりも十分に高い温度に加熱し且つこ
れらの熱容量が被加工部材Ｗ１の熱容量よりも十分に高
い場合には、上型構造体７のパンチホルダ２６及びパン
チ２７の温度は、ダイ１０の温度よりもある程度低くて
もよい。逆に、上型構造体７のパンチホルダ２６及びパ
ンチ２７の温度をダイ１０の温度以上にして、図１の状
態では温度が低めになり易い被加工部材Ｗ１の上面を該
上面に接触したときに被加工部材Ｗ１の下面側と同程度
又はそれより高い温度に速やかに加熱し得るようにして
もよい。

【００３０】下型構造体４のダイ１０及び上型構造体７
のパンチホルダ２６が所定の温度Ｔ１になった状態で、
下型構造体４のダイ１０の所定位置、図示の例では、孔
１３内のダイ本体１４上に被加工部材Ｗ１を載せる。な
お、所望ならば、被加工部材Ｗ１を載せた後下型構造体
４のダイ１０をヒータ１１で加熱してもよいけれども、
多数の被加工部材Ｗ１に次々に加工を施す場合を想定す
ると、前の被加工部材Ｗ１に対する加工を完了して次の
新たな被加工部材Ｗ１を下型構造体４の所定位置に配設
する際には、下型構造体４のダイ１０は、下限温度Ｔ０
以上の温度になっていることになり、通常は、下型構造
体４のダイ１０は、被加工部材Ｗ１を載せる前に、実際
上所定温度Ｔ１に設定され、且つ実際上常に（例えば、
加工の最中を除き）当該所定温度Ｔ１に保たれる。下型
構造体４上に載置された被加工部材Ｗ１は、下型構造体
４のダイ１０により加熱されて、上面近傍を除いて、実
際上、速やかに、下型構造体４の金型温度すなわちダイ
１０の温度Ｔ１（下限温度Ｔ０以上）に達する。

【００３１】次に、図２に示したように、下型構造体４
のダイ本体１４をバックプレート９に押付けるまで上型
構造体７をＹ２方向に下げて、上型構造体７のパンチ２
７の加工面９１を被加工部材Ｗ１に接触させ、上面近傍
部分を含む被加工部材Ｗ１の全体を金型温度Ｔ１に加熱
する。このとき、被加工部材Ｗ１は、下型構造体４のダ
イ１０及び上型構造体７のパンチ２７により実際上完全
に取り囲まれ、被加工部材Ｗ１の周りには、凹部３９，
３３ａを除いて実際上空所はない。すなわち、この装置
１のコイニング加工は、密閉型に近い半密閉型の圧縮成
形を施すようなコイニング加工になる。このとき、被加
工部材Ｗ１に加工圧Ｐ１に一致する圧力又はこれに近い
高圧をかけておいても、被加工部材Ｗ１が下限温度Ｔ０
に達するまで該圧力を加工圧Ｐ１よりもはるかに小さい
圧力にしておいてもよい。

【００３２】次に又は上記の上型構造体７の降下と実際
上同時に、図２の状態で、被加工部材Ｗ１に、加工圧Ｐ
１（１００ＭＰａ以上で、好ましくは、２００ＭＰａ〜
４００ＭＰａ、例えば、２００ＭＰａ）をかける。温度
Ｔ１にある被加工部材Ｗ１のマグネシウム合金材料ＡＺ
３１は、凹部３９，３３ａのところ（より厳密には中央
部分以外の全てのピン３０の孔３３のところも）を除い
て、２００ＭＰａ程度の高圧Ｐ１を受ける。従って、マ
グネシウム合金材料ＡＺ３１のうち加工面９１の凹部３
９，３３ａに臨む部分のマグネシウム合金材料は、空所
となっている凹部３９，３３ａ内に逃げるように（押し
込まれるように）強制的に塑性流動せしめられる。これ
に伴い、凹部３９，３３ａへの流入部分に近接する領域
のマグネシウム合金材料も当該流入部分が占めていた領
域を埋めるように強制的に流動せしめられ、全体とし
て、凹部３９に向かった塑性流動が生じる。高圧Ｐ１の
下におけるこの強制的な塑性流動に伴う発熱により、元
々固相線温度Ｔｓ近傍の温度Ｔ１に加熱されていた被加
工部材Ｗ１の材料は、該材料の塑性流動が最大になる凹
部３９，３３ａの近傍において、局所的に固相線温度Ｔ
ｓを超える温度に達する。その結果、当該領域において
材料が部分的に溶けてきわめて流動性が高くなり、凹部
３９，３３ａ内に強制的に押し込まれることになる。従
って、凹部３９，３３ａの深さが比較的深くても、該凹
部３９，３３ａの空間を充満するように、マグネシウム
合金材料を凹部３９に押し込むような圧縮成形（密閉型
に近い半密閉型による一種の型鍛造）が行われる。な
お、凹部３９，３３ａへのマグネシウム合金材料の流入
に伴い、他の部分も温度Ｔ１以上になるから塑性流動が
比較的速やかに進行し、当該他の部分は、凹部３９，３
３ａへの材料の排出に相当する体積分だけ薄肉化される
ことになる。

【００３３】所定時間（例えば、１０秒）の間、被加工
部材Ｗ１に加工圧Ｐ１をかけたままに保つと、上述のよ
うなプロセスを経て、図３に符号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃで示
したように、パンチ２７の凹部３９ａ，３９ｂ，３９ｃ
の形状に従った形状の突起部を有する加工成形体Ｗ２が
得られる。図示の例では、突起部は、周縁のリブＢａ
と、中間の柱状突起Ｂｂ，Ｂｃとからなる。この例で
は、孔３３ａに対応する突起は、一種のバリ（フラッシ
ュ）になると想定しているけれども、この突起自体が成
形品Ｗ２の一部をなすようにしておいてもよい。

【００３４】加工が完了すると、図４に示したように、
上型構造体７をＹ１方向に移動させて離型させる。この
とき、上型構造体７のＹ１方向移動に応じて、バネ１８
によりダイ本体１４が押し上げられて成形体Ｗ２が下型
構造体４のダイ１０からＹ１方向に抜けると共に、ノッ
クアウトピン３０がバネ３２により突き出されて成形体
Ｗ２が上型構造体７のパンチ２７から外される。一方、
油圧ラム６よる圧力の減圧と同時に、又は減圧より前に
若しくは減圧より後に、ヒータ１１，２８による加熱が
停止又は抑制されて、下型及び上型構造体４，７と共に
成形品Ｗ２が冷却される。所望ならば、積極的な冷却を
行い得るように、下型及び上型構造体４，７に冷却水を
流し得るようにしておいてもよい。

【００３５】金型の全体をヒータで加熱し、加熱された
金型で被加工部材を加熱する代わりに、被加工部材を局
部的ないし局所的に加熱するようにしてもよい。図５か
ら８には、電気抵抗加熱により被加工部材Ｗ１Ａを局所
加熱するようにした圧印加工装置４０の例を示す。図５
から８において、図１から４の装置と同様な部材ないし
要素には同一の符号を付してあり、ほぼ同様であるけれ
ども部分的に変更されているものには、添字Ａを付して
ある。

【００３６】コイニング装置４０では、図５に示したよ
うに、下金型構造体４Ａは、基台３と、孔のない断熱材
８Ａと、孔のないバックプレート９Ａと、ダイ１０Ａと
からなる。ダイ１０Ａは、電気絶縁性のダイ枠９０Ａ
と、バックプレート９Ａ上に載置・固定された導電性の
ダイ本体１４Ａとからなり、導電性のダイ本体１４Ａ
は、ホルダ４１と該ホルダ４１に支持された導電性の荷
重受部４２とからなる。荷重受部４２は、上端に突出部
４３を備えている。４４は冷却水の通路である。

【００３７】一方、コイニング装置４０の上型構造体７
Ａは、上側のベース５と、断熱材２２Ａと、バックプレ
ート２４，２５と、パンチホルダ２６Ａと、パンチ２７
Ａとからなる。この例では、バックプレート２３が省か
れ断熱材２２Ａに孔３８Ａが形成されている。パンチ２
７Ａは、板状の電気絶縁性の保持部４６と、該保持部４
６及び導電性のパンチホルダ２６Ａに支持された導電性
の荷重受部４７とからなり、荷重受部４７に凹部３９Ａ
が形成されている。上型構造体７Ａの荷重受部４７は、
下型構造体４Ａの荷重受部４２と丁度向き合う位置にあ
る。４８は冷却水の通路である。

【００３８】例えば、下型構造体４Ａの導電性のダイ本
体１４Ａ及び導電性の上型構造体７Ａのパンチホルダ２
６Ａに通電用端子が設けられ、ダイ本体１４Ａ及びパン
チホルダ２６Ａが通電用電極になる。この例では、金型
の温度と被加工部材Ｗ１Ａの温度との間のズレが大きく
なるから、金型温度を測定する温度センサは図示してい
ないけれども、加熱用の通電電流の大きさが決まってい
る場合、金型温度と被加工部材Ｗ１Ａの加熱温度との間
にはきわめて高い相関が有り得るから、実際には、冷却
水通路４４，４８の内側において金型温度を測定する温
度センサを図１〜４の装置１の場合と同様に設けること
が好ましい。

【００３９】この装置４０では、上型構造体７Ａが図５
に示すような上端の初期位置にある際、被加工部材Ｗ１
Ａが、下型構造体４Ａのダイ枠９０Ａの位置決め用の孔
１３Ａ内でダイ本体１４Ａのホルダ４１の中央部分に対
して小間隙をおいて、荷重受部４２上に載置される。す
なわち、荷重受部４２の突起４３が被加工部材Ｗ１Ａを
その下面で支持する。この時点では、例えば、下型構造
体４Ａのダイ本体１４Ａ及び被加工部材Ｗ１Ａは実質上
室温であるか又は下限温度Ｔ０より相当低い温度であ
る。

【００４０】次に、上型構造体７ＡをＹ２方向に下げ
て、図６に示したように、パンチ２７Ａを被加工部材Ｗ
１Ａの上面に接触させると共に、被加工部材Ｗ１Ａを介
して電極２６Ａ，１４Ａ間に数千アンペア／ｃｍ^２〜数
万アンペア／ｃｍ^２程度の大電流密度の電流を流し、被
加工部材Ｗ１Ａを局所的に急激に加熱する。電流は、下
型構造体４Ａの導電性の荷重受部４２の突起４３と上型
構造体７Ａの導電性の荷重受部４７との間において、比
較的小面積の被加工部材部分を通って被加工部材面にほ
ぼ垂直に、より詳しくは、突起４３から該突起４３に向
き合う孔３９Ａのまわりの円環状面９１Ａに向かって
（又はその逆に）中空円錐台又は円筒の周壁を母線に沿
う方向に流れる。マグネシウム合金材料内の導電路の実
効断面積が小さく該材料は金属材料としては比較的固有
抵抗（バルクの抵抗率）が低いが、バルクの抵抗と比較
して表面での接触抵抗が高いので、マグネシウム合金材
料製の被加工部材Ｗ１Ａの内部及び該被加工部材Ｗ１Ａ
の上下表面とその上下の金型構造体７Ａ，４Ａの表面と
の接触部において、急激に発熱する。

【００４１】図６の状態において、例えば０．０１〜
０．１秒程度の短時間の通電で被加工部材Ｗ１Ａが所定
温度Ｔ１に達する。実際上は、通電時間が短いので、実
験的に適切な時間条件などを決定する。通電により被加
工部材Ｗ１Ａを所定温度Ｔ１にした後又はすると実際上
同時に、ラム６により上型構造体７Ａに油圧をかけて、
被加工部材Ｗ１Ａに所定の加工圧Ｐ１を加える。なお、
加熱に要する時間は短いので、通電開始と実際上同時に
加圧を開始してもよい。高圧Ｐ１下に置かれた下限温度
Ｔ０以上の被加工部材Ｗ１Ａには、図２及び図３の場合
と同様にして、図７に示したように突起ＢＡが形成され
る。成形が完了すると、図８に示したように離型させ
て、型から成形済みの製品Ｗ２Ａを取出す。

【００４２】以上においては、下型構造体４Ａ及び被加
工部材Ｗ１Ａが実質上室温である例について説明したけ
れども、所望ならば、装置１のヒータ１１と同様な又は
より低出力のヒータを下型構造体４Ａに別途設けておい
て該ヒータによって下型構造体４Ａを温度Ｔ１よりも低
いけれども室温よりは十分に高い温度に予熱しておくよ
うにしてもよい。

【００４３】被加工部材として一枚の板状体の代わりに
複数枚の板、例えば、薄板を用いて、圧接を行うことも
可能である。このような圧接装置６０を、図９から１２
に示す。

【００４４】図９から１２の圧接装置６０において、図
１から４の装置と同様な部材ないし要素には同一の符号
を付し、部分的に変更ないし変形されている部材ないし
要素には添字Ｂを付してある。図９等からも明らかなよ
うに、この圧接装置６０の下金型構造体４Ｂは、ダイ本
体１４Ｂがバックプレート９Ｂ上に固定・載置されてい
る点、並びに断熱材８Ｂ及びバックプレート９Ｂに孔が
ない点を除いて、ほぼ、図１の装置１の下型構造体４と
同様に構成されている。図示の例では、ダイ本体１４Ｂ
は、被加工部材Ｗ１Ｂ及び成形品Ｗ２Ｂの形状と相補的
な形状の円錐台状周面６１及び円形頂面６２を有する。

【００４５】圧接装置６０の上型構造体７Ｂでは、ノッ
クアウトピン３０Ｂが一本の太いピンからなり、従って
関連部材ないし部分３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，
３５Ｂ，３６Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂが所定サイズ（同様な
太さ）の一つの部分からなっている点、及びこれに伴い
バックプレート２３Ｂ，２４Ｂ，２５Ｂ（例えば図１１
参照）及びパンチホルダ２６Ｂの形状が異なる点、並び
にパンチ２７Ｂの孔３３Ｂが直接凹部３９Ｂを与えるよ
うになっている点を除いて、図１の装置１の上型構造体
７と実際上同様に構成されている。パンチ２７Ｂは加圧
面９１Ｂの周縁において面６３に沿って面取りされてい
る。装置６０では、ノックアウトピン３０ｂ，３１ｂ及
びバネ３２ｂが一箇所に設けられている例について示し
ているけれども、図１の装置と同様に複数箇所に設けら
れていてもよい。但し、穴の周囲のプレス荷重負荷部分
が比較的小面積の一つ又は複数の領域からなることが好
ましい。

【００４６】圧接加工が施される被加工部材Ｗ１Ｂは、
この例では、円錐台状の周面部６４及び円形頂面６５を
備えた下側被加工部材Ｗ１Ｂａと、円形平板状の上側被
加工部材Ｗ１Ｂｂとからなる。

【００４７】図９のように、上型構造体７Ｂが上端の初
期位置にある際、ヒータ１１，２８により下型構造体４
Ｂの金型部分１０Ｂ及び上型構造体７Ｂの金型部分２６
Ｂ，２７Ｂなどを下限温度Ｔ０以上の所定温度Ｔ１まで
加熱し、被加工部材Ｗ１Ｂの下側部材Ｗ１Ｂａを相補的
形状のダイ本体１４Ｂ上に嵌め、更に上側部材Ｗ１Ｂｂ
の中央部分６６が下側部材Ｗ１Ｂａの円形頂面６５上に
載るように（ダイ１０の中央の位置決め孔１３Ｂに嵌ま
るように）上側部材Ｗ１Ｂｂを下側部材Ｗ１Ｂａ上に載
せ、被加工部材Ｗ１Ｂのほぼ全体を下限温度Ｔ０以上の
所定温度Ｔ１まで加熱する。

【００４８】次に、図１０に示したように、上型構造体
７Ｂを下ろし、所望ならば上側部材Ｗ１Ｂｂの上面が所
定の一様な温度Ｔ１になるまで待った後、更に、油圧に
より、パンチ２７Ｂとダイ本体１４Ｂとの間において、
被加工部材Ｗ１Ｂの上側部材Ｗ１Ｂｂの中央部分Ｗ６６
と下側部材Ｗ１Ｂの頂部６２との間に所定の圧力Ｐ１を
かけ、所定の時間（例えば１０秒程度）該圧力Ｐ１に維
持する。

【００４９】この例の場合には、太いノックアウトピン
３０Ｂのところには、実際上圧力がかからないから、ノ
ックアウトピン３０Ｂの貫通した貫通孔３３Ｂの下部が
空所３９Ｂ（図１１参照）を与えることになる点を除い
て、前述の場合と同様にして、被加工部材Ｗ１Ｂ内に塑
性流動が生じる。すなわち、パンチ２７Ｂの先端９１Ｂ
が円環状になっているから、該円環状の加圧領域の内側
にある材料部分は塑性流動の際、パンチ２７Ｂの中央の
孔３３Ｂ（３９Ｂ）に向かう流れになり、該塑性流動に
伴う発熱によって、元々下限温度Ｔ０以上の所定温度Ｔ
１に加熱されていたマグネシウム合金材料は部分的に固
相線温度Ｔｓに達して溶融し、上側及び下側の被加工部
材Ｗ１Ｂｂ，Ｗ１Ｂａが材料的に連続的につながった一
体物になり、最終的には図１１に示したような形態で圧
接成形が完了する。なお、被加工部材Ｗ１Ｂの上側部材
Ｗ１Ｂｂの中央部分６６の下面と下側部材Ｗ１Ｂａの頂
部６２の上面との間には、通常、原子的なスケールでは
極めて大きな凹凸があるから、両面６６，６２によって
形成される空所領域に向かう塑性流動も同時に生じ空所
領域が埋まり、上側及び下側部材Ｗ１Ｂｂ，Ｗ１Ｂａの
両方が材料的にみて連続的につながる際、圧接領域に空
隙などが残る虞も比較的少ない。

【００５０】被加工部材の形状が、上記の例で例示した
ものにかぎられないことは明らかであろう。例えば、図
９〜１２の例において、圧接されるべき被加工部材Ｗ１
Ｂを構成する要素となる被加工部材Ｗ１Ｂａ，Ｗ１Ｂｂ
の形状が、図示の形状にかぎられないことは明らかであ
ろう。また、以上の例では、バルク状の被加工部材を用
いる例について説明したけれども、被加工部材は、小片
でも、箔でも、粒状体でも、粉体でも他の形態でもよ
い。

【００５１】

【実施例】図１から４に示したコイニング装置を用い
て、ＡＺ３１Ｂ（Ａｌが３重量％、Ｚｎが１重量％、Ｍ
ｎが０．２重量％で残部がＭｇからなるマグネシウム合
金）製で一辺が７ｃｍの正方形の板状で加工前の厚さが
１．０ｍｍの被加工部材Ｗ１を、所定温度Ｔの下金型構
造体４上に載置し、同温Ｔの上金型７を下ろして被加工
部材Ｗ１に接触させると共に該被加工部材Ｗ１に２００
ＭＰａの圧力Ｐ１を１０秒間かけた。被加工部材Ｗ１
は、圧力Ｐ１の付与と実際上同時に、上下の金型構造体
４，７間で該金型温度Ｔに達していると期待し得た。金
型温度Ｔが、２００℃，２５０℃，３００℃，３５０
℃，４００℃，４５０℃及び５００℃の場合の夫々につ
いて、圧印加工により凹部内に形成された円柱状突起Ｂ
ｂの高さＨを測定した。その結果は、下記の表１のとお
りである。なお、この例の場合、一辺７ｃｍの正方形の
被加工部材Ｗ１に対して、周縁リブＢａに加えて複数の
突起Ｂｂ，Ｂｃ，…を正方形面上に形成するようにして
おり、圧力Ｐ１の２００ＭＰａという値は、油圧ラム６
によって被加工材Ｗ１の面積約５０ｃｍ^２の領域に加え
られる押圧力１００トンを逆算して求めたものである。

【００５２】

【表１】

【００５３】この表１から、ＡＺ３１Ｂの場合、金型温
度Ｔ（下金型構造体４のダイ１０等並びに上金型構造体
７のパンチホルダ２６及びパンチ２７等の温度で、コイ
ニング開始直前の状態では、実際上、被加工部材Ｗ１の
温度と一致していると考えられる）が２００℃から４５
０℃程度までは、円柱状突起Ｂｂの高さＨは温度の上昇
と共にほぼリニアに（若干スーパーリニアに）上昇して
いるに過ぎないけれども、金型温度Ｔが約４５０℃以上
になると、円柱状突起Ｂｂの高さＨが急激に大きくなっ
ていることがわかる（なお、空所３９ｂの直径Ｄは２ｍ
ｍであり、高さＨ（突起の形成可能な最大高さＨ０）は
板圧の約１０倍（約１０ｍｍ）である）。従って、従来
は、圧縮成形による精密加工が実際上できないと考えら
れていたＡＺ３１Ｂのようなマグネシウム合金材料であ
っても、温度条件を適切に選ぶと共に１００ＭＰａのオ
ーダーの高圧をかけ、且つ、ある程度長い時間の間、高
圧下に保持すれば、圧縮成形による塑性加工を精密に行
い得ることがわかる。なお、４５０℃を超えるとコイニ
ング（圧縮成形）が急激に進むのは、この温度範囲で塑
性加工プロセスに変化が起こっていることによると考え
られる。このプロセスの変化は、材料の塑性流動に伴う
材料の発熱によって材料の一部が固相線温度Ｔｓ異常に
加熱されて溶融することにより、溶融状態の材料部分と
非溶融状態の材料部分とが、混在した状態（いわゆる半
溶融状態）で流動することによると考えられる。なお、
形成された円柱状突起Ｂｂついて金属顕微鏡下での目視
によっても、５００℃の実施例のものでは、円柱状突起
Ｂｂに部分的な凝固の後が観察されるのに対して、４０
０℃以下の比較例１〜５の円柱状突起では、このような
ものは観察されないことからも、上記のようなプロセス
が生じていたことが確認できた。なお、この実施例の場
合、４５０℃はほぼ境界的な温度である（下限温度Ｔ０
に近い温度）と考えられる。従って、例６と命名してい
るけれども、実施例の下限又はそれに近いとみなしても
よい。また、この例では、圧縮成形圧Ｐ１が約２００Ｍ
Ｐａであるけれども、この圧力Ｐ１を上げれば、下限温
度Ｔ０は、４５０℃程度よりも低下させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による好ましい一実施の形態のコイニン
グ装置の断面説明図（被加工部材のセッティング時）。

【図２】図１の装置のコイニング動作開始時点の状態を
示す断面説明図。

【図３】図１の装置のコイニング動作終了点の状態を示
す断面説明図。

【図４】図１の装置の離型時の状態を示す断面説明図。

【図５】電気抵抗加熱によって局所加熱を行うようにし
た本発明による好ましい別の一実施の形態のコイニング
装置の断面説明図（被加工部材のセッティング時）。

【図６】図５の装置のコイニング動作開始時点の状態を
示す断面説明図。

【図７】図５の装置のコイニング動作終了点の状態を示
す断面説明図。

【図８】図５の装置の離型時の状態を示す断面説明図。

【図９】本発明による好ましい更に別の一実施の形態の
圧接装置の断面説明図（被加工部材のセッティング
時）。

【図１０】図９の圧接装置の圧接動作開始時点の状態を
示す断面説明図。

【図１１】図９の圧接装置の圧接動作終了点の状態を示
す断面説明図。

【図１２】図９の圧接装置の離型時の状態を示す断面説
明図。

【図１３】図１の装置を用いた実施例を示すもので、
（ａ）は表１に対応する実施例の結果を示すグラフ、
（ｂ）は突起の形状の概略を示す断面説明図。

【符号の説明】１圧印加工装置２床３基台（ベース）４，４Ａ，４Ｂ下型構造体５上型ベース６油圧ラム７，７Ａ，７Ｂ上型構造体８，８Ａ，８Ｂ断熱材９，９Ａ，９Ｂバックプレート１０，１０Ａ，１０Ｂダイ１１，２８ヒータ１２，２９温度センサ１３貫通孔１４，１４Ａ，１４Ｂダイ本体１５面取部１６，１７凹部１８バネ１９ガイドピン２０ガイド孔２１ストッパ２２，２２Ｂ断熱材２３、２３Ｂ，２４，２４Ｂ，２５，２５Ｂバックプ
レート２６，２６Ａ，２６Ｂパンチホルダ２７，２７Ａ，２７Ｂパンチ３０ノックアウトピン３１ピン３２バネ３３，３３Ｂ，３４，３４Ｂ貫通孔３５，３５Ｂ，３６，３６Ｂストッパ３７，３８孔３９，３９ｂ，３９ｃ，３９Ａ，３９Ｂ凹部３９ａ切欠部４０局所加熱式の圧印加工装置（コイニング装置）４１ホルダ４２導電性の荷重受部４３突出部４４，４８冷却水通路４６電気絶縁性保持部４７導電性荷重受部６０圧接装置６１，６４周面６２，６５頂面６３面取り面６６中央部分９０，９０Ｂダイ枠９０Ａ電気絶縁性ダイ枠９１，９１Ａ，９１Ｂ加圧面Ｂ，Ｂａ，Ｂｂ突起Ｈ突起の高さＰ１圧力Ｔ０下限温度Ｔ１所定の金型温度Ｗ１，Ｗ１Ａ，Ｗ１Ｂ被加工部材（成形前）Ｗ１Ｂａ，Ｗ１Ｂｂ圧接されるべき被加工部材の一部
の部材Ｗ２，Ｗ２Ａ，Ｗ２Ｂ加工済部材（成形後）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月１６日（１９９８．１２．
１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４８】次に、図１０に示したように、上型構造体
７Ｂを下ろし、所望ならば上側部材Ｗ１Ｂｂの上面が所
定の一様な温度Ｔ１になるまで待った後、更に、油圧に
より、パンチ２７Ｂとダイ本体１４Ｂとの間において、
被加工部材Ｗ１Ｂの上側部材Ｗ１Ｂｂの中央部分６６と
下側部材Ｗ１Ｂａの頂部６５との間に所定の圧力Ｐ１を
かけ、所定の時間（例えば１０秒程度）該圧力Ｐ１に維
持する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】この例の場合には、太いノックアウトピン
３０Ｂのところには、実際上圧力がかからないから、ノ
ックアウトピン３０Ｂの貫通した貫通孔３３Ｂの下部が
空所３９Ｂ（図１１参照）を与えることになる点を除い
て、前述の場合と同様にして、被加工部材Ｗ１Ｂ内に塑
性流動が生じる。すなわち、パンチ２７Ｂの先端９１Ｂ
が円環状になっているから、該円環状の加圧領域の内側
にある材料部分は塑性流動の際、パンチ２７Ｂの中央の
孔３３Ｂ（３９Ｂ）に向かう流れになり、該塑性流動に
伴う発熱によって、元々下限温度Ｔ０以上の所定温度Ｔ
１に加熱されていたマグネシウム合金材料は部分的に固
相線温度Ｔｓに達して溶融し、上側及び下側の被加工部
材Ｗ１Ｂｂ，Ｗ１Ｂａが材料的に連続的につながった一
体物になり、最終的には図１１に示したような形態で圧
接成形が完了する。なお、被加工部材Ｗ１Ｂの上側部材
Ｗ１Ｂｂの中央部分６６の下面と下側部材Ｗ１Ｂａの頂
部６５の上面との間には、通常、原子的なスケールでは
極めて大きな凹凸があるから、両面６６，６５によって
形成される空所領域に向かう塑性流動も同時に生じ空所
領域が埋まり、上側及び下側部材Ｗ１Ｂｂ，Ｗ１Ｂａの
両方が材料的にみて連続的につながる際、圧接領域に空
隙などが残る虞も比較的少ない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３６９４６９４Ｂ６９４Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネシウム合金製の被加工材を圧縮成形
する方法であって、被加工材を半密閉式又は密閉式の金
型内で該被加工材のマグネシウム合金の固相線温度以下
で且つ該固相線温度近傍の下限温度以上に加熱し、金型
を介して該被加工材に１００ＭＰａ以上の加工圧を継続
的にかけて被加工材を成形することからなるマグネシウ
ム合金の圧縮成形方法。
【請求項２】加工圧を２００ＭＰａ以上とする請求項１
に記載の圧縮成形方法。
【請求項３】加工圧を４００ＭＰａ以上とする請求項１
に記載の圧縮成形方法。
【請求項４】金型として下型と上型とを設け、下型を下
限温度以上に加熱しておいて該下型上の所定位置に被加
工材を配設し、下型の熱によって被加工材を下限温度以
上に加熱する請求項１から３までのいずれか一つの項に
記載の圧縮成形方法。
【請求項５】金型として下型と上型とを設け、下型を下
限温度以上に加熱しておいて該下型上の所定位置に被加
工材を配設し、下限温度以上の温度に加熱した上型を被
加工材に接触するまで降下させ、上型及び下型の熱によ
って被加工材を下限温度以上に加熱した後、上型に加工
圧をかける請求項１から３までのいずれか一つの項に記
載の圧縮成形方法。
【請求項６】金型として下型と上型とを設け、下型を下
限温度以上に加熱しておいて該下型上の所定位置に被加
工材を配設し、下限温度以上の温度に加熱した上型を被
加工材に降下させ、上型及び下型の熱によって被加工材
を下限温度以上に加熱すると共に加工圧の下に保持する
請求項１から３までのいずれか一つの項に記載の圧縮成
形方法。
【請求項７】マグネシウム合金製の被加工材を圧縮成形
する方法であって、金型の所定位置に被加工材を配設
し、金型内の被加工部材の少なくとも一部をそのマグネ
シウム合金の固相線温度近傍の下限温度以上に局所加熱
し、金型によって該被加工材に１００ＭＰａ以上の加工
圧を継続的にかけて被加工材を成形することからなるマ
グネシウム合金の圧縮成形方法。
【請求項８】局所加熱を電気抵抗加熱又は高周波加熱に
よって行う請求項７に記載の圧縮成形方法。
【請求項９】被加工材が、板状物の積層体からなり、圧
縮成形が積層体を圧接することからなる請求項１から８
までのいずれか一つの項に記載の圧縮成形方法。
【請求項１０】圧縮成形を開始した後該圧縮成形が完了
するまで実質上一定の加工圧をかける請求項１から９ま
でのいずれか一つの項に記載の圧縮成形方法。
【請求項１１】加工圧をかける継続時間が、５秒以上で
ある請求項１から１０までのいずれか一つの項に記載の
圧縮成形方法。
【請求項１２】マグネシウム合金製の被加工材を圧縮成
形する方法であって、被加工材を半密閉式又は密閉式の
金型内で該被加工材のマグネシウム合金の固相線温度以
下で且つ該固相線温度近傍の下限温度以上に加熱し、被
加工材を塑性流動せしめると共に該塑性流動の際の発熱
によって部分的に固相線温度以上に加熱せしめるべく金
型を介して該被加工材に加工圧を継続的にかけて被加工
材を成形することからなるマグネシウム合金の圧縮成形
方法。
【請求項１３】マグネシウム合金製の被加工材を圧縮成
形する装置であって、下型と上型とからなる圧縮成形用
の金型と、被加工材を該被加工材のマグネシウム合金の
固相線温度以下で該固相線温度近傍の下限温度以上に加
熱すべく下型及び上型の夫々を下限温度以上に加熱する
ための加熱手段と、下型と上型との間に配置された被加
工材に対して１００ＭＰａ以上の加工圧を継続的にかけ
るための油圧手段とを有するマグネシウム合金の圧縮成
形装置。
【請求項１４】マグネシウム合金製の被加工材を圧縮成
形する装置であって、下型と上型とからなる圧縮成形用
の金型と、被加工材の少なくとも一部を該被加工材のマ
グネシウム合金の固相線温度以下で該固相線温度近傍の
下限温度以上に局所加熱するための加熱手段と、下型と
上型との間に配置された被加工材に対して１００ＭＰａ
以上の加工圧を継続的にかけるための油圧手段とを有す
るマグネシウム合金の圧縮成形装置。
【請求項１５】油圧手段が、２００ＭＰａ以上の加工圧
を与えるように構成されている請求項１３又は１４に記
載の圧縮成形装置。
【請求項１６】油圧手段が、４００ＭＰａ以上の加工圧
を与えるように構成されている請求項１３又は１４に記
載の圧縮成形装置。
【請求項１７】請求項１から１２までのいずれか一つの
項に記載の方法又は請求項１３から１６までのいずれか
一つの項に記載の装置において、マグネシウム合金は、
アルミニウム含量が１０重量％以下の低アルミニウム含
量のマグネシウム合金であること。
【請求項１８】請求項１７に記載の方法又は装置におい
て、マグネシウム合金が、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｍｇ−
Ｔｈ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系、Ｍｇ−希土類系、及びＭ
ｇ−Ｍｎ系合金からなる群から選択された一つの合金で
あること。
【請求項１９】請求項１から１２までのいずれか一つの
項若しくは請求項１７から１８までのいずれか一つの項
に記載の方法又は請求項１３から１６までのいずれか一
つの項若しくは請求項１７から１８までのいずれか一つ
の項に記載の装置において、被加工材が、小片、粒、若
しくは粉の集合体、箔もしくは薄板の積層体、又は厚
板、又はこれらのうちの一種若しくは二種以上が混在し
たものであること。