JP2000257441A

JP2000257441A - 遮蔽材

Info

Publication number: JP2000257441A
Application number: JP11060191A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Konishi; 晴之小西
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-08
Also published as: JP4376992B2

Abstract

(57)【要約】【課題】深絞り成形などのプレス成形によって破断す
ることがほとんどなく、かつ、最低限必要な曲げ剛性を
維持しつつ可能な限り板厚の薄いエンボス加工が施され
たアルミニウム合金板からなる遮蔽材を提供する。【解決手段】規則的な凹凸を有するエンボス加工され
たアルミニウム合金板１４からなる遮蔽材の板厚を０．
２０ｍｍ〜０．３９ｍｍの範囲にする。板厚を０．２０
ｍｍ以上とすることにより、所定以上の曲げ剛性を得る
ことができる。また、板厚を０．３９ｍｍ以下とするこ
とにより、プレス成形の際に成形品に破断が発生するこ
とがほとんどなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の排
気案内部分やエンジンのマウント周辺などに用いられる
アルミニウム合金板からなる遮蔽材に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のマフラー周辺などの排気案内部
分、トランスミッション部分およびエンジンのマウント
周辺あるいは家電製品の発熱部などには、熱的分離など
のために遮蔽材が取り付けられている。この遮蔽材は、
一般にはヒートインシュレータ（ヒートプロテクタ）と
称されているが、その特性として断熱性のほかに成形
性、剛性、放熱性などが要求される。かかる遮蔽材とし
ては、従来溶融亜鉛メッキ鋼鈑が主流であったが、軽量
化の観点から近年アルミニウムまたはその合金が採用さ
れ始めている。アルミニウムまたはその合金を用いた遮
蔽材は、通常一様にエンボス加工されてからプレス成形
などにより所定形状に成形され、そして自動車や家電製
品の所定部位に取り付けられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在用いられているエ
ンボス加工されたアルミニウム合金板からなる遮蔽材
は、その板厚が最小のものでも０．５ｍｍ程度である。
一方、自動車などの軽量化をより一層進めるために、遮
蔽材の板厚を、最低限必要な曲げ剛性を維持しつつ可能
な限り薄くすることが望まれている。しかしながら、こ
のようなエンボス加工を施した板材の曲げ剛性について
は系統的な調査がほとんど行われておらず、薄肉軽量化
の限度についても未解決である。

【０００４】また、特に自動車に用いられる遮蔽材は、
排気周りなどの部位に取り付けられることから、非常に
複雑な形状を持つことが多く、そのプレス成形は一般に
困難なものとなっている。このことから、プレス成形性
に優れた自動車用遮蔽材の開発が望まれている。

【０００５】しかしながら、エンボス加工が施された板
材にプレス成形を行なう際の成形性に関しては、系統的
な調査はほとんどなされておらず、不明な点が多い。こ
のため、エンボス加工が施された板材についてプレス成
形性を向上させる有効な方策はとられていなかった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、一般の自動車用
部品におけるような複雑形状にも破断を生じることなく
プレス成形による加工ができ、かつ、最低限必要な曲げ
剛性を維持しつつ可能な限り板厚の薄いエンボス加工が
施されたアルミニウム合金板からなる遮蔽材を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、板厚が０．２０ｍｍ〜０．３９ｍｍの範囲にあ
り、規則的な凹凸を有するエンボス加工が施されたアル
ミニウム合金板からなる遮蔽材が上述した本発明の目的
に沿うものであることを見いだした。ここでいう「規則
的な凹凸」は、以下に説明するように、交差する２方向
に沿ってそれぞれ凹凸パターンが繰り返される平面的な
いし２次元的パターンとして設けられていてもよいし、
一方向に沿っては凹凸パターンが繰り返されるがこれと
直交する方向には凹凸のない１次元的パターンとして設
けられていてもよい。

【０００８】ここでのエンボスの形状は、例えば、図１
（ａ）、（ｂ）に示されたようなものである。図１
（ａ）において、白丸（○）はエンボス加工による凸部
頂点を表しており、黒丸（●）はエンボス加工による凹
部頂点を表しており、また、実線は凸部頂点間を結ぶ稜
線である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）において２
つの凸部Ａ、Ａ’と１つの凹部Ｂとを通る断面図であ
る。

【０００９】このように、本発明における遮蔽材の一例
は、格子状に規則的に凸部を有するとともに、格子の縦
方向および横方向に一定の距離ずれた状態で格子状に規
則的に凹部を設けたエンボス加工された板である。そし
て、そのエンボス加工による凹凸の高さ（以下、「エン
ボス高さ」という）ｈは、図１（ｂ）からも明らかなよ
うに、板面の垂直方向に最も高い位置から最も低い位置
までの距離（すなわち、エンボス加工によって形成され
た凹凸の最高点から最下点までの距離）である。また、
凸部間距離（以下、「エンボスピッチ」という）ｌは、
図１（ａ）に示すように、隣接する凸部間の水平方向に
沿った距離である。

【００１０】また、本発明における遮蔽材の別の一例
は、図２に示すような一方向に規則的に凸部を有するエ
ンボス加工された板である。この場合も、図１（ａ）、
（ｂ）で説明したのと同様に、エンボス高さｈは、板面
の垂直方向に最も高い位置から最も低い位置までの距離
で定義され、エンボスピッチｌは、隣接する凸部間の水
平方向に沿った距離で定義される。

【００１１】本発明において、板厚を０．２０ｍｍ以上
としたのは、板厚が０．２０ｍｍ未満では、アルミニウ
ム合金板にエンボス加工を施して曲げ剛性を向上させた
としても、自動車用遮蔽材に必要な大きさの曲げ剛性を
確保することが非常に困難であることが分かったからで
ある。また、より曲げ剛性を高めるという観点から、板
厚が０．２６ｍｍ以上であることがより好ましい。

【００１２】また、アルミニウム合金板の板厚を０．３
９ｍｍ以下としたのは、後の実施例で説明するように、
板厚が０．３９ｍｍを超えると、エンボス加工が施され
たアルミニウム合金板に深絞り成形などのプレス成形を
施した際、絞りフランジ部の絞り抵抗が過大となり、結
果として破断してしまい易いことが判明したからであ
る。また、こうした理由による成形時の破断を防止する
ためには、板厚が０．３４ｍｍ以下であることがより好
ましい。

【００１３】なお、通常のエンボス加工が施されていな
い平板では、周知のように板厚が小さくなるほど深絞り
成形などのプレス成形時に破断が生じやすくなる。しか
し、本発明者は、エンボス加工が施された板材の破断特
性について、平板とは逆の傾向を見いだした。つまり、
上述したように、エンボス加工が施されたアルミニウム
合金板は、その板厚が０．３９ｍｍを超えて大きくなる
ほどプレス成形を施した際に破断しやすくなるのであ
る。

【００１４】さらに、エンボス高さを凹凸の高さを板厚
の２．０倍以上、エンボスピッチを板厚の６０倍以下と
したのは、自動車用遮蔽材の断熱性、成形性、放熱性な
どの諸特性を満足させるとともに、板厚が０．３ｍｍ以
下と薄い場合であっても所定の曲げ剛性を確保するため
である（板厚が厚い場合には曲げ剛性は確保されてい
る）。この点について、図３を参照して説明する。図３
は、図１（ａ）、（ｂ）で説明した形状のエンボス加工
が施された３種類の板材についてその板厚（ｍｍ）と曲
げ剛性（ｋｇｆ・ｍｍ）との関係をそれぞれ示すグラフ
である。図２において、□印はエンボス加工されていな
い鋼板、△印はエンボス加工されていないアルミニウム
合金板、◆印は高さ１．４ｍｍ、ピッチ１０ｍｍで凹凸
状のエンボス加工が施されたアルミニウム合金板をそれ
ぞれ表している。

【００１５】図３からも明らかなように、エンボス加工
されていないアルミニウム合金板の曲げ剛性は比較的小
さいが、高さ１．４ｍｍ、ピッチ１０ｍｍのエンボス加
工が施されたアルミニウム合金板の曲げ剛性は鋼鈑のそ
れに近い。このように、アルミニウム合金板にエンボス
加工を施すことによりその曲げ剛性を向上させることが
できることが明らかであり、本発明者の知見によると、
自動車用遮蔽材として必要な所定の曲げ剛性を確保する
には、エンボス加工の高さが板厚の２．０倍以上でかつ
突起間隔が板厚の６０倍以下であることが望ましい。

【００１６】また、図４は、図３に示したのと同じ３種
類の板材についてその単位面積当りの重量（ｇ／ｃ
ｍ²）と曲げ剛性（ｋｇｆ・ｍｍ）との関係をそれぞれ
示すグラフである。図４に示すように、曲げ剛性一定と
いう条件で考えた場合、アルミニウム合金板は鋼鈑より
も単位面積当りの重量が小さく、また、アルミニウム合
金板のエンボス高さを大きくすると、その単位面積当り
の重量を小さくすることができることが分かる。つま
り、エンボス高さを大きくするほど、自動車用遮蔽材の
軽量化を図ることが可能である。このような観点から
も、エンボス加工の高さが板厚の２．０倍以上かつ突起
間隔が板厚の６０倍以下であることが好ましい。

【００１７】また、本発明において、自動車用遮蔽材と
して用いられるアルミニウム合金板は、リサイクル特性
およびコストの面から、ＡＡないしＪＩＳ規格による３
０００系アルミニウム合金板（以下、単に「３０００系
アルミニウム合金板」という）であることが好ましい。

【００１８】３０００系アルミニウム合金として代表的
なものに３００４アルミニウム合金がある。３００４ア
ルミニウム合金は、キャン容器などの用途に用いられて
おり、その生産量は年間３０万トンに及ぶ。そのため、
大量生産によるコストメリットが大きく、例えば５００
０系アルミニウム合金よりもかなり安価である。３００
４アルミニウム合金は、一般にその強度が５０００系合
金よりも低いが、Ｍｇの添加量が１％程度であって圧延
性がよいため、板の生産の面でもコスト的に優位であ
る。従って、３００４アルミニウム合金は、ヒートイン
シュレータとして用いるのに好適な材料である。

【００１９】３０００系アルミニウム合金の一例として
の３００４アルミニウム合金は、基本的にＭｇを０．８
〜１．３重量％、Ｍｎを１．０〜１．５重量％、Ｓｉを
０．３重量％、Ｆｅを０．７重量％、Ｃｕを０．２５重
量％、Ｚｎを０．２５重量％、残部Ａｌおよび不可避的
不純物を含有している。しかし、必ずしも各成分が規格
通りにならずとも、適宜成分組成の変更は許容される。
すなわち、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、他の元素を適宜含むこと
は許容される。

【００２０】また、３００４アルミニウム合金は、引張
強さが１８０Ｎ／ｍｍ²、耐力が８０Ｎ／ｍｍ²、伸び
が２５％という機械的特性を有しており、耐食性につい
ても良好である。３００４アルミニウム合金は、５００
０系または６０００系合金と同様に、耐食アルミニウム
合金に分類されており、耐食性、強度、成形性などの諸
特性のバランスがとれたアルミ合金である。なお、本発
明において、３０００系アルミニウム合金以外に、５０
００系または６０００系アルミニウム合金を用いること
も可能である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。（実施例１）板厚０．２５ｍｍの３００４アルミニウム
合金に、高さ１．４ｍｍ（板厚の５．６倍）、ピッチ１
０ｍｍ（板厚の４０倍）で図１（ａ）、（ｂ）に示した
ような波形のエンボス加工を施した後、プレス成形によ
る加工を行った。このときのプレス形成条件は、図５に
示すようなものとした。すなわち、しわ押さえ板１１と
円形ダイス１２との間隔（ダイフェイスクリアランス）
ｃをシム１３により１．９ｍｍに固定して、エンボス板
（８５ｍｍ四方の正方形ブランク）１４に対して円筒型
のパンチ１５により深絞り成形試験を行うものとした。
なお、パンチ径φp は４０ｍｍ、ダイス径φd は４２ｍ
ｍｍ、パンチ肩半径ｒp とダイス肩半径ｒd はともに３
ｍｍとした。

【００２２】そして、エンボス加工されたアルミニウム
合金板について、曲げ剛性を調査した。その結果、本実
施例１のアルミニウム合金板の曲げ剛性は３５．３ｋｇ
ｆ・ｍｍであった。また、円筒形ダイスによる深絞り成
形試験での最大成形高さ（破断限界成形高さ）について
も調べたところ、この場合、材料は破断することなく完
全に絞り抜けた。これらの結果を〔表１〕に示す。

【００２３】（実施例２〜３）板厚を０．３０ｍｍ（実
施例２）、０．３５ｍｍ（実施例３）とした以外は、実
施例１と同様に成形されたアルミニウム合金板につい
て、曲げ剛性、円筒形ダイスによる深絞り成形試験での
最高成形高さをそれぞれ調べた。その結果を〔表１〕に
示す。

【００２４】（比較例１〜３）板厚を０．１５ｍｍ（比
較例１）、０．４０ｍｍ（比較例２）、０．５０ｍｍ
（比較例３）とした以外は、実施例１と同様に成形され
たアルミニウム合金板について、曲げ剛性、円筒形ダイ
スによる深絞り成形試験での最高成形高さをそれぞれ調
べた。その結果を〔表１〕に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】〔表１〕から明らかなように、アルミニウ
ム合金板の板厚が０．２０ｍｍ未満である比較例１で
は、破断することなく完全に絞り抜けたものの、曲げ剛
性の大きさが自動車用遮蔽材に必要な大きさには達して
いない。

【００２７】一方、比較例２〜３は、曲げ剛性の点では
実施例１〜３よりも優れているものの、破断が生じかつ
最大成形高さが小さい。すなわち、比較例２〜３は、深
絞り特性が実施例１〜３より劣っている。

【００２８】このように、板厚が大きい遮蔽材において
深絞り性が劣る理由については、以下のように考えられ
る。図５に示すような深絞り成形では、パンチから材料
に伝えられる成形荷重は、フランジ部分の材料を周方向
に圧縮し、ダイス径に絞り込むために使われる。フラン
ジ部の材料の絞り変形の抵抗力をＦとし、パンチからの
荷重が伝達される部分の材料の強度をＳとすると、深絞
り成形性はＦとＳの大小関係によって決まる。すなわ
ち、Ｆが小さくＳが大きいほど深絞り成形性は良好とな
る。また、パンチからの荷重伝達部の強度Ｓは通常板厚
に比例する。

【００２９】通常のプレス成形品では、フランジ部のし
わ発生をしわ押さえ力によって抑制しつつ成形が行われ
るが、こうした場合、フランジ部の絞り変形抵抗Ｆは板
厚に比例することになる。一方、本発明のようなエンボ
ス加工を施した遮蔽材の場合、フランジ部のしわ発生は
不可避である。このような場合、フランジ部の絞り変形
抵抗力Ｆは、板の面外方向に湾曲した板材６１を面内の
圧縮力６２により縮める際の材料の変形抵抗として決ま
ることになる。この際には、絞り変形抵抗は板材６１の
曲げ変形時の全塑性モーメントに基づいて決まると考え
られ、近似的にはＦは板厚の２乗に比例するものと考え
られる。

【００３０】このように、エンボス加工を施した遮蔽材
の場合、通常の板材と異なり、絞り変形抵抗Ｆは板厚の
２乗に比例して増加し、一方パンチからの荷重伝達部分
の材料強度Ｓは板厚に比例して増加する。このため、エ
ンボス加工を施した遮蔽材では、板厚が増すほどに絞り
変形抵抗Ｆが強度Ｓに対して相対的に大きくなり、深絞
り成形に不利になるものと推論される。なお、エンボス
加工が施されない一般の板材では、ＦおよびＳはともに
板厚に比例して増加するものと考えられるため、エンボ
ス加工が施された遮蔽材に見られる上述のような板厚変
化による成形性の変化はほとんど生じない。以上に述べ
たような理由から、本発明に係るエンボス加工が施され
た遮蔽材の場合、板厚が厚いほど深絞り成形性が不利に
なるものと考えられる。

【００３１】実施例１〜３および比較例１〜３から判断
すると、エンボス加工が施されたアルミニウム合金板か
らなる自動車用遮蔽材の板厚は、０．２０ｍｍ〜０．３
９ｍｍの範囲であることが好ましく、０．２６ｍｍ〜
０．３４ｍｍの範囲であることがより好ましい。

【００３２】（実施例４）板厚０．３０ｍｍの３００４
アルミニウム合金に高さ０．６０ｍｍ（板厚の２．０
倍）、ピッチ１０ｍｍ（板厚の３３倍）で図１に示した
ような形状のエンボス加工を施した。

【００３３】そして、エンボス加工されたアルミニウム
合金板について、曲げ剛性を調べた。その結果、本実施
例４のアルミニウム合金板の曲げ剛性は２８．２ｋｇｆ
・ｍｍであった。この結果を〔表２〕に示す。

【００３４】（実施例５〜７）エンボス高さを０．６ｍ
ｍ（板厚の２．０倍）、エンボスピッチを６ｍｍ（板厚
の２０倍）（実施例５）、エンボス高さを１．０ｍｍ
（板厚の３．３倍）、エンボスピッチを６ｍｍ（板厚の
２０倍）（実施例６）、エンボス高さを１．０ｍｍ（板
厚の３．３倍）、エンボスピッチを１０ｍｍ（板厚の３
３倍）（実施例７）とした以外は、実施例４と同様に成
形されたアルミニウム合金板について、その曲げ剛性を
調べた。その結果を〔表２〕に示す。

【００３５】（比較例４〜５）エンボス高さを０．２ｍ
ｍ（板厚の０．６７倍）、エンボスピッチを１０ｍｍ
（板厚の３３倍）（比較例４）、エンボス高さを０．６
ｍｍ（板厚の２．０倍）、エンボスピッチを２０ｍｍ
（板厚の６６倍）（比較例５）とした以外は、実施例４
と同様に成形されたアルミニウム合金板について、曲げ
剛性をそれぞれ調べた。その結果を〔表２〕に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】〔表２〕から明らかなように、エンボス高
さが板厚の２倍未満である比較例４では、曲げ剛性の大
きさが１８．８ｋｇｆ・ｍｍであり自動車用遮蔽材に必
要な大きさには達していない。また、エンボスピッチが
板厚の６０倍以上である比較例５についても、曲げ剛性
の大きさが２５．７ｋｇｆ・ｍｍであり自動車用遮蔽材
に必要な大きさには達していない。一方で、エンボス高
さが板厚の２．０倍以上でありかつエンボスピッチが板
厚の６０倍以下である実施例４〜７では、曲げ剛性の大
きさが自動車用遮蔽材として必要なレベルであると考え
られる。これらの実施例４〜７および比較例４〜５から
明らかなように、エンボス加工が施されたアルミニウム
合金板からなる自動車用遮蔽材は、板厚が０．３ｍｍ付
近と薄い場合であっても所定の曲げ剛性を維持するとい
う観点から、そのエンボス高さが板厚の２．０倍以上
で、かつ、エンボスピッチが板厚の６０倍以下であるこ
とが好ましい。

【００３８】以上、本発明の実施例を図１（ａ）、
（ｂ）に示す特定のエンボス形状についてについて説明
したが、本発明はこれ以外の様々なエンボス形状につい
てもほぼ同様に成り立つことが分かっている。また、３
００４アルミニウム合金以外のアルミニウム合金につい
ても、上述の実施例とほぼ同様の結果が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
エンボス加工が施されたアルミニウム合金板からなる遮
蔽材について、深絞り成形などのプレス成形時における
絞り変形抵抗が過大となる結果起こる破断を防止するこ
とができる。従って、複雑な形状の遮蔽材であっても良
好な深絞り成形性を得ることができるとともに、最低限
必要な曲げ剛性を維持しつつ軽量化を図ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンボス加工が施されたアルミニウム合金板の
一例の概略的な模式図である。

【図２】エンボス加工が施されたアルミニウム合金板の
別の一例の概略的な模式図である。

【図３】３種類の板材についてその板厚と曲げ剛性との
関係をそれぞれ示すグラフである。

【図４】３種類の板材についてその単位面積当りの重量
と曲げ剛性との関係をそれぞれ示すグラフである。

【図５】本発明の実施例において、プレス成形の条件を
説明するための図である。

【図６】板材に圧縮力が加えられる様子を描いた模式図
である。

【符号の説明】

１１しわ押さえ板１２円形ダイス１３シム１４エンボス板１５パンチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板厚が０．２０ｍｍ〜０．３９ｍｍの範
囲にあり、規則的な凹凸を有するエンボス加工が施され
たアルミニウム合金板からなる遮蔽材。
【請求項２】板厚が０．２６ｍｍ〜０．３４ｍｍの範
囲にあることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽材。
【請求項３】３０００系アルミニウム合金板からなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の遮蔽材。
【請求項４】前記エンボス加工による凹凸の高さが板
厚の２．０倍以上、凸部間距離が板厚の６０倍以下であ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
の遮蔽材。
【請求項５】自動車用遮蔽材であることを特徴とする
請求項１〜４のいずれか１項に記載の遮蔽材。