JP2003039130A - 軽合金製薄肉成形体の製造方法および軽合金製薄肉成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 軽軽合金からなる板状部に形成される板状部
よりも厚肉の突部を有する軽合金製薄肉成形体の凸部及
びその裏側に欠陥のない成形体を得る。 【解決手段】 成形素材の板状部に成形加工により形成
される板状部より厚肉の凸部２を形成する軽合金製薄肉
成形体の製造方法において、成形素材３の突部形成部の
体積を薄肉成形体の凸部２の体積の１．１〜１．７倍と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軽合金製素材を塑性
加工、なかんずく鍛造により成形体を成形する製造方法
および軽合金製薄肉成形体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子回路部品・素子の高集積化・
高密度化等を背景にして、携帯電話機等の小形通信機
器，ノート型あるいはモバイル型パソコン等の小形ＯＡ
機器，その他多くの用途において、小型化・軽量化が盛
んに試みられており、それら機器の筐体などにも小型化
・軽量化が求められている。

【０００３】かかる要求に応えるものの一つとして、ア
ルミニウム合金からなる薄肉成形体が広く使われている
が、現状では、鋳造や絞り加工などによる製品が出回っ
ている。また、アルミニウム合金と同程度の強度を有し
つつ更なる軽量化を図るために、アルミニウム合金に比
べて比強度の高いマグネシウム合金製の薄肉成形体の出
現が望まれ、実際に市場に出回り初めている。軽合金材
料の中でも、マグネシウムは、現在実用化されている金
属材料の中で最も比重が小さい材料である。すなわち、
マグネシウムの比重は１．８であり、現在、軽量化材料
として各種用途に広く使用されているアルミニウムの比
重２．７と比較しても、非常に小さい。このため、マグ
ネシウム合金はアルミニウム合金に代わる軽量化材料と
して最近注目されており、航空・宇宙機器部品、陸上輸
送機器、荷役機器、工業機械・工具類、電気・通信機
器、農林鉱業機械、事務機器、光学用機器、スポーツ用
品など幅広い分野において使用されつつある。

【０００４】しかし、アルミニウム合金に比べ、マグネ
シウム合金は塑性加工性が低いために、マグネシウム合
金製の成形品の殆どは、アルミニウム製品と同じく鋳造
法による製品が使用されているのが現状である。

【０００５】このように、アルミニウム合金やマグネシ
ウム合金の成形体は、現状では溶湯を鋳造して得られる
ものが多く、その製法上の制約から、比較的肉厚のもの
に限定される。また、その製造過程中において、鋳造欠
陥や酸化物を内部および表面に介在させてしまう恐れが
大きい。もしも、これら欠陥等が介在していると、機械
的強度の点で問題があり、また耐食性等についても問題
が発生し、表面の美観にも悪い影響を与える。

【０００６】上述のように、薄肉で小型化・軽量化の要
求に応え、しかも内部欠陥が無く、成形体の表面の見た
目の美しさを維持する方法として絞り加工がある。絞り
加工は、まず鋳造法によりインゴットを作製し、そのイ
ンゴットを鍛造することによって鋳造品の問題点である
内部欠陥や偏析等を除去あるいは低減する。次いで、こ
の鍛造品を適当な厚さに切断または圧延して薄板素材を
作製し、この薄板素材を絞り加工して成形体を作製する
方法である。

【０００７】マグネシウム合金薄板の絞り加工について
開示されている文献としては、例えば、特開平６−５５
２３０号公報，特開平６−３２８１５５号公報，および
１９９５年の軽合金学会第８９回秋期大会講演概要１７
９〜１８０頁などがある。

【０００８】ところで、現在市場で求められている小型
通信機器の筐体等においては、筐体部品同士を結合した
り、内蔵する電子回路基板等を係止あるいは固定するた
めのボス部等の凸部が必要とされる。さらに筐体自体の
薄肉化による筐体の剛性不足を補うために、リブ等を内
部に形成する必要がある。しかしながら、絞り加工の場
合には、鋳造法と異なり、一体的に形成された部分的に
厚肉のボス部やリブ部等を形成することができないとい
う根本的な問題点がある。そのため、絞り加工を用いた
場合には、ボス部やリブ部などは別体に形成した部品を
接着剤や溶接により、取り付ける必要があり、更なる工
数の増加と、それに伴うコストの増加という問題があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
絞り加工に変る塑性加工方法として鍛造方法を検討した
ところ、薄肉でかつ薄肉部よりも厚肉の凸部を有する成
形体を一体で成型する場合に、凸部及び凸部周囲で欠陥
の生じる場合があった。そのような欠陥とは凸部の頂部
付近の欠肉や、凸部裏側の窪みや凸部周囲の板状部のし
わ等である。特に板状部が薄肉であることから凸部周囲
へのメタルフロー、即ち素材の補給及び他の部分への素
材の流出が行われにくく、欠肉や板状部のしわ等の欠陥
が生じていた。

【００１０】本発明は、かかる従来技術における問題点
等を解消するためになされたものであり、アルミニウム
やマグネシウムおよびそれらの合金等の軽合金で、塑性
加工により成形素材の一部から凸部を形成する際に、板
状部よりも厚肉の凸部及びその周囲に欠陥のない軽合金
製薄肉成形体を得るための製造方法及び軽合金製薄肉成
形体を得ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、成形条件に関して種々検討を行った
結果、薄肉軽合金製成形体の凸部体積と凸部体積に相当
する成形素材の凸部体積との比を規定することにより、
凸部及びその周囲の不具合が発生しにくくなることを見
出し、本発明に想到した。

【００１２】具体的には第１の発明は、成形素材を塑性
加工により、成形素材の板状部の一部に板状部より肉厚
の凸部を形成する軽合金製薄肉成形体の製造方法におい
て、成形素材の凸部形成部の体積を薄肉成形体の凸部体
積の１．１〜１．７倍としたことを特徴とする薄肉成形
体の製造方法である。ここで、成形素材とは、板や、丸
棒などの素材を一次加工して得られ、二次加工に供せら
れる素材を言う。薄肉成形体とは、形状的には完成品の
形状を有する薄肉成形体を言う。また、成形素材の凸部
形成部とは、塑性加工前の成形素材の段階で薄肉成形体
の凸部を形成すると思われる体積の部分であり、板状部
を形成しない部分を指す。

【００１３】成形素材の凸部形成部の体積が成形体の突
部体積の１．１倍未満では、鍛造型への離型剤や成形素
材の焼き付きや成形素材の加工精度の問題もあり、成形
素材の体積不足により、成形品の凸部に欠肉が生じた
り、凸部裏面側に窪みが生じるなどの問題が生じる。ま
た成形素材の凸部形成部の体積が成形体の突部体積の
１．７倍よりも大きいと、凸部の余った素材が凸部周囲
の板状部に流れ込み、部分的に厚肉になりすぎ、板状部
にしわなどの問題を生じたり、凸部裏面側が厚肉となり
不要な突出部が生じるなどの不具合が生じる可能性が大
きくなる。塑性加工、特に鍛造加工を複数工程とした場
合、仕上鍛造に用いられる金型の凸部のキャビティは通
常、成形体の凸部と同体積に形成されるが、成形素材の
凸部形成部の体積を薄肉成形体の凸部体積の１．１〜
１．７倍とした成形素材を用いると、余分の体積がちょ
うど周りの板状部になだらかに吸収され、しわなどが生
じる可能性が極めて少ない。

【００１４】第２の発明は、第１の発明において塑性加
工が冷間鍛造、温間鍛造または熱間鍛造のうち少なくと
も一つの鍛造加工法を用いることを特徴とする薄肉成形
体の製造方法である。成形体を形成する材質によって、
冷間鍛造、温間鍛造または熱間鍛造を選択できるし、鍛
造加工が２工程以上の場合、これらの組み合わせの鍛造
工程を取ることも出来る。

【００１５】第３の発明は、第１発明または第２発明に
おいて、成形素材の凸部形成部は、少なくとも薄肉成形
体の凸部の無い側にのみ薄肉成形体の凸部体積の１．１
〜１．７倍の膨らみの体積を持つことを特徴とする薄肉
成形体の製造方法である。このように成形素材において
薄肉成形体の凸部の当たる部分の裏側に余肉を付けるこ
とは、特に薄肉成形体の凸部の裏側が、薄肉成形体の外
表面となる場合であって、表面は滑らかであることが要
求され、しわ等の欠陥があっては駄目で、外観の美観を
損ねると商品価値が落ちる場合の仕上鍛造工程に有効な
製造方法である。

【００１６】成形素材の凸部形成部の体積が成形体の突
部体積の１．１倍未満では、成形品の凸部に欠肉が生じ
る恐れがある。また成形素材の凸部形成部の体積が成形
体の突部体積の１．７倍よりも大きいと、凸部の余った
素材が凸部周囲の板状部に流れ込み、部分的に厚肉にな
りすぎ、板状部にしわなどの問題を生じる可能性が大き
くなる。仕上鍛造に用いられる金型の凸部のキャビティ
は通常、凸部と同体積に形成されるが、成形素材の凸部
形成部の体積を薄肉成形体の凸部体積の１．１〜１．７
倍とすると、余分の体積がちょうど周りの板状部になだ
らかに吸収され、凸部の裏側である表面にしわなどが生
じる可能性が極めて低く、表面が滑らかで外表面の美観
が保てる。

【００１７】第４の発明は、第１発明または第２発明に
おいて、成形素材の凸部形成部の体積が、薄肉成形体の
凸部のない方と、凸部のある方との比で、１：２〜４：
１であることを特徴とする薄肉成形体の製造方法であ
る。このような成形素材を用いることにより、仕上成形
において薄肉成形体の凸部に十分なメタルフローが与え
られ、欠肉等の欠陥を防ぐことが出来ると同時に薄肉成
形体の裏側の平面も滑らかな表面を得ることが出来る。
特に、凸部の欠肉を嫌い材料充填に重点を置く場合に有
効となる製造方法である。

【００１８】第５の発明は、第１発明乃至第４発明の何
れかにおいて、薄肉成形体は、主要部肉厚が１．５ｍｍ
以下であることを特徴とする薄肉成形体の製造方法であ
る。ここで、主要部肉厚とは、薄肉成形体の大部分を占
める底部や周壁部のようなほぼ均一な肉厚部分を指し、
局部的ボスや部分的突出部の高さの肉厚などは勘案しな
いものとする。主要部肉厚が１．５ｍｍを超えると、成
形体の外形寸法を一定にした場合、成形体内に実装する
内容積が確保できないことがある。なお、成形体の剛性
を確保する場合には主要部肉厚を０．４ｍｍ以上とす
る。好ましくは、主要部肉厚は０．５〜１．２ｍｍであ
る。前記薄肉成形体は、０．３〜０．８ｍｍの薄肉部が
断続的および／または連続的に偏在していることもあ
る。

【００１９】第６発明は、第１発明乃至第５発明の何れ
かにおいて、成形体の凸部は、薄肉成形体の主要部肉厚
の１０倍以下の高さであることを特徴とする薄肉成形体
の製造方法である。凸部の肉厚が主要部肉厚の１０倍を
超えると、塑性流動の限界であり、形状がうまく形成で
きない可能性が高く、成形出来た場合でも凸部と板状部
の素材の塑性流動に大きな差が生じるため、凸部の周辺
に亀裂などの欠陥が生じることがある。また、圧下によ
る鍛造効果の大きい板状部と、凸部との強度の差や、組
織の差が生じやすくなり、強度が不連続となり、強度計
算を十分に行うことが出来なくなることもある。

【００２０】第７発明は第１乃至第６発明の何れかにお
いて、薄肉成形体の凸部の裏面が凹状ではないことを特
徴とする薄肉成形体の製造方法である。すなわち、加熱
温度、加圧力などの鍛造条件および、薄肉成形体の凸部
と成形素材の凸部の比等を、本発明に規定する成形素材
の凸部形成部の範囲とすれば、凸部の裏面が凹状になっ
たり、凸状にはなりにくい。通常のプレス加工では凸部
を形成する場合は、裏面を凹状とせざるを得ず、絞り加
工では凸部の形成が一体的には不可能である。凸部の裏
面に凹凸が出来にくいことは、製品として、そのまま使
用できることになり、加工や穴埋めなどの余分な作業は
必要なくなる。

【００２１】第８発明は上記第１発明乃至第７発明の何
れかを用いて成形したことを特徴とする軽合金製薄肉成
形体である。鍛造加工で成形された薄肉成形体で、一体
的に凸部を有し、凸部の裏面は凹状にならずに滑らかな
表面を持つ主要部肉厚が１．５ｍｍ以下である薄肉成形
体である。

【００２２】第９発明は、第８発明において、軽合金が
高純度アルミニウム、アルミニウム合金、高純度マグネ
シウムまたはマグネシウム合金のいずれか一つであるこ
とを特徴とする軽合金製薄肉成形体である。これらの軽
合金は、いずれも軽量で、小型化に適した材料で、本願
発明の鍛造加工により成形されたもので、表面の滑らか
さ、凸部の欠肉がなく、強度的にも優れた薄肉成形体で
ある。

【００２３】本願発明による薄肉成形体は、主として筐
体であり、主に電子機器用に用いられ、特に、携帯電話
機用、モバイル型パソコン用、ノート型パソコン用や映
像撮影機器用などに適用可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
説明する。図１は、本発明の軽合金製薄肉成形体１の一
例を説明するための概略構成斜視図で、筐体内部に凸部
２を一体的に有している。図２は、図１の成形体１のＡ
−Ａ断面図であり、主要部肉厚ｔ₁ が１．５ｍｍ以下と
ほぼ均一で、底面の板状部に高さｈ₁で、主要部肉厚ｔ₁
を含まずに体積がＷ₁の凸部２を一体的に有している。
図３は、図２のＢ部の拡大図を示し、主要部肉厚ｔ₁ 、
凸部２の高さｈ₁で、体積は、主要部肉厚ｔ₁を含まずに
Ｗ₁（図３で網目部分）である。図４は、成形体１を成
形する前の成形素材３を示し、板厚ｔ_０で、薄肉成形体
１の凸部２を形成するための、体積がＷ_２の子凸部４お
よび凸部２の反対側にある体積がＷ_３の裏補助凸部５
（図４で網目部分）とを有している。

【００２５】図７に薄肉成形体１の主な成形工程を示
す。まず、板、棒、塊等の素材を準備し、所定の成形条
件で一次成形加工して、成形素材３を得る。得られた成
形素材３を以下に述べるような鍛造条件で、仕上成形加
工し、所望の薄肉成形体１を得る。素材を成形素材３に
一次成形加工する条件と、成形素材３を薄肉成形体１に
仕上成形加工する条件は、素材の材質が同じ合金系であ
れば、ほぼ同じような成形条件で成形加工をして良い。

【００２６】軽合金製薄肉成形体は、高純度マグネシウ
ム、マグネシウム合金（以下両方を合わせてマグネ材と
いう）、高純度アルミニウム、アルミニウム合金（以下
両方を合わせてアルミ材という）等の軽合金を用いる。
鍛造用の素材の形状としては、平板、丸棒、角材、塊等
を用いることが出来る。特に本発明の場合には薄肉成形
体を成形する必要があるために、その主要部の肉厚変動
を少なくするために鍛造用の素材として平板素材を用い
て成形素材とすると良い。

【００２７】マグネ材の素材を鍛造して、薄肉成形体を
製造するに際しては、鍛造性に優れたマグネ材であるこ
とが好ましい。このため、本発明においては、質量比率
で、Ａｌ：１〜６％，Ｍｎ：０．５％以下、微量元素
０．２％以下、残部Ｍｇ及び不可避的不純物よりなるマ
グネシウム合金素材、または前記組成において更にＺ
ｎ：２％以下を含有するマグネシウム合金素材を選定す
ることが好ましい。アルミニウムが低いと鍛造性は良い
が、剛性が悪くなるので、少なくともアルミニウムは１
％以上とするのが良い。一方、アルミニウム含有量が高
くなると鍛造性，耐食性が低下するので、アルミニウム
含有量は６％以下とするのが良い。亜鉛も同様な影響が
あり、鍛造性と周り性（メタルフロー）の兼ね合いから
２％以下のものが良い。このような合金としては、例え
ば、ＡＳＴＭ規格のＡＺ３１合金、ＡＺ２１合金、ＡＭ
２０合金などがある。なお、本発明に適用できるマグネ
シウム合金は、上記組成に限定されるものではなく、微
量元素として、希土類元素，リチウム，ジルコニウム等
を添加含有したマグネシウム合金や高純度マグネシウム
なども本発明に適用可能である。

【００２８】本願発明において、マグネ材の素材または
成形素材を鍛造する場合には１００〜５４０℃の鍛造温
度で、１００〜５４０℃に加熱保持された荒鍛造加工用
金型内に載置して、３０〜３０００Ｎ／ｍｍ² の成形荷
重を負荷しながら１０〜５００ｍｍ／秒の鍛造速度で鍛
造加工することにより７５％以下の圧下率で素材または
成形素材を展伸させて例えば凸部を有する有底形状の筐
体に成形する。場合によっては、鍛造加工は一度ではな
く、複数回に亘り加工を行うと一回の圧下率も低くな
り、変形抵抗も少なくなり、精度良く鍛造加工を行うこ
とが出来ることもある。

【００２９】マグネ材の素材または成形素材の鍛造を行
う場合には、１００〜５４０℃の温度で行われるが、よ
り好適な鍛造工程として、マグネ材の素材は、加熱して
鍛造用金型内に載置する。マグネ材の素材は、鍛造温度
に最適とされる温度の１００〜５４０℃（炉内雰囲気温
度）に均一加熱する。１００℃未満の温度では鍛造時の
メタルフローが円滑に得られず、ポンチとダイから構成
される空間部にマグネ材が充満して展伸しないので、薄
肉化が困難であると共に良好な凸部や周壁部を形成する
ことが出来ない。一方、５４０℃を超えると結晶粒の粗
大化を招き、また、加工率によっては発火し燃焼する恐
れもあるので、５４０℃を上限温度とする。好ましく
は、３００〜４５０℃がよい。

【００３０】マグネ材の素材または成形素材の加熱は、
大気中で行うと表面が酸化して、鍛造性，耐食性，外観
等に悪影響を及ぼす恐れがある。このため、アルゴンガ
ス等の不活性ガス雰囲気で行うことが望ましい。また、
予備加熱には、雰囲気の制御がし易い電気式加熱炉を用
いると良い。

【００３１】鍛造加工は、成形荷重１０〜３０００Ｎ／
ｍｍ² 、鍛造速度１〜５００ｍｍ／秒の条件で鍛造加工
することが望ましい。すなわち、鍛造速度が５００ｍｍ
／秒を越えるような速い速度の場合には、メタルフロー
が鍛造速度に円滑に追随できなくなり、メタルフローに
乱れを生じて所望の形状や凸部が得られなくなるので、
鍛造速度の上限は５００ｍｍ／秒とする。一方、１ｍｍ
／秒未満の鍛造速度では、薄板素材または成形素材の温
度が低下して良好な鍛造精度のものが得にくく、また生
産性の低下も招くので、鍛造速度の下限を１ｍｍ／秒と
する。

【００３２】３０００Ｎ／ｍｍ² を超える成形荷重を負
荷した場合には、製品および金型への負荷が過大となる
ため、成形荷重の上限を３０００Ｎ／ｍｍ² とする。一
方、１０Ｎ／ｍｍ² 未満の成形荷重では成形しにくくな
るため、成形荷重の下限を１０Ｎ／ｍｍ² とする。

【００３３】鍛造加工時の圧下率は７５％以下が適して
おり、７５％を越える圧下率で鍛造した場合は、加工に
よる発熱が付加され、特に、マグネ材の場合は、発火・
燃焼する恐れがあるためである。安全性を考慮すれば、
鍛造時の圧下率は、５０％以下とするのが好ましい。こ
のようにすることにより、成形体の加工硬化を最小限に
押さえることができる。

【００３４】また、アルミ材の素材または成形素材を鍛
造して、薄肉成形体を製造するに際しては、鍛造性に優
れたアルミ材である高純度アルミニウムやアルミニウム
合金であることが好ましい。このため、本発明において
は、高純度アルミニウムか質量比率で、Ｍｇ：０．０５
〜４．０％を含み、Ｍｎ：０．５％以下、Ｓｉ：０〜
２．０％以下、Ｃｒ：０〜０．５％、Ｃｕ：０〜０．５
％、微量元素０．２％以下のいずれか１種以上を含み、
残部Ａｌ及び不可避的不純物よりなるアルミニウム合金
素材を選定することが好ましい。これらの材料として
は、ＡＡ記号で、１０００番台、２０００番台、５００
０番台や６０００番台などの展伸材アルミニウム合金な
どがある。

【００３５】本願発明において、アルミ材からなる素材
を鍛造する場合には常温〜４５０℃の鍛造温度で、常温
〜４５０℃に加熱保持された荒鍛造加工用金型内に載置
して、３０〜３０００Ｎ／ｍｍ²の成形荷重を負荷しな
がら１０〜５００ｍｍ／秒の鍛造速度で鍛造加工するこ
とにより７５％以下の圧下率で素材を展伸させて例えば
周壁部や凸部を一体的に有する有底形状の成形体に成形
する。

【００３６】アルミ材の素材または成形素材の鍛造を行
う場合には、常温〜４５０℃の鍛造温度で行われるが、
より好適な鍛造工程として、アルミ材素材は、加熱して
鍛造用金型内に載置する。アルミ材の素材または成形素
材は、鍛造温度に最適とされる温度（炉内雰囲気温度）
に均一加熱する。４５０℃を超えると結晶粒の粗大化を
招くので、４５０℃を上限温度とする。好ましくは、３
００℃以下がよい。本願発明において、アルミ材の素材
または成形素材の加熱は、大気中で行って良い。

【００３７】鍛造加工は、成形荷重１０〜３０００Ｎ／
ｍｍ² 、鍛造速度１〜５００ｍｍ／秒の条件で鍛造加工
することが望ましい。すなわち、鍛造速度が５００ｍｍ
／秒を越えるような速い速度の場合には、メタルフロー
が鍛造速度に円滑に追随できなくなり、メタルフローに
乱れを生じて所望の形状や凸部が得られなくなるので、
鍛造速度の上限は５００ｍｍ／秒とする。一方、１ｍｍ
／秒未満の鍛造速度では、素材または成形素材の温度が
低下して良好な鍛造精度のものが得にくく、また生産性
の低下も招くので、鍛造速度の下限を１ｍｍ／秒とす
る。

【００３８】３０００Ｎ／ｍｍ² を超える成形荷重を負
荷した場合には、製品および金型への負荷が過大となる
ため、成形荷重の上限を３０００Ｎ／ｍｍ² とする。一
方、１０Ｎ／ｍｍ² 未満の成形荷重では成形しにくくな
るため、成形荷重の下限を１０／ｍｍ² とする。

【００３９】鍛造加工時の圧下率を７５％以下としたの
は、７５％を越える圧下率で鍛造した場合は、加工硬化
が著しく、割れ、しわ等が発生するためである。鍛造時
の圧下率は、５０％以下とするのが好ましい。このよう
にすることにより、成形体の加工硬化を最小限に押さえ
ることができる。

【００４０】まず、本願発明につき、素材として薄板を
用い成形素材３を成形した場合を説明する。素材の板厚
は、成形素材３の主要部の板厚ｔ₀より１５０％〜５０
０％厚い板を用いて、上述の条件で成形素材３を成形す
る。次に薄肉成形体１を成形する成形素材３として成形
体１の凸部２を形成するための子凸部４及び裏補助凸部
５を有する成形素材３を用いた場合について説明する。
成形素材３は図４にその断面図に示すように、板厚ｔ₀
で、図１及び図２に示す凸部２に対応する位置に体積Ｗ
_２の子凸部４と成形体１の凸部２と反対側に体積Ｗ_３の
裏凸部ａ５を有する。この時、薄肉成形体の凸部２の体
積Ｗ_１と子凸部４及び裏補助凸部５の体積（Ｗ_２＋
Ｗ_３）の間に（１．１〜１．７）×Ｗ_１＝（Ｗ_２＋
Ｗ_３）なる関係が成立していることが重要である。この
関係をはずすと、つまり子凸部４及び裏補助凸部５の合
計の体積が凸部２の体積の１．１倍未満の場合、薄肉成
形体１の凸部２を完全に充填することが出来ずに、例え
ば、図６に示すように、凸部２の反対側にへこみ欠陥７
が発生する。また、１．７倍を超えると、凸部２の反対
側にメタルフローが余った流動しわが残り、凸部２の反
対側が薄肉成形体１の表面である場合は、外観不良とな
る。

【００４１】上記説明の実施の態様で、薄肉成形体１の
凸部２にも十分メタルフローが充填され、しかも図６に
示すような凸部２の裏のへこみ欠陥７を出さないため
に、子凸部４の体積Ｗ_２と裏補助凸部５の体積Ｗ_３の間
の関係をＷ_３：Ｗ_２＝１：２〜４：１とすると、凸部２
および凸部２の裏側の表面もしわのない外観上優れた表
面が得られる。

【００４２】薄肉成形体１の凸部２の反対側が成形体の
表面になる場合は、特に表面性状が奇麗なことが重要で
ある。このような薄肉成形体１の時には、凸部２の先端
の少々の欠陥は許されるものとして、図５に示すように
凸部２の反対側に裏凸部６のみを成形素材に付与して、
薄肉成形体を成形加工すると良い。この場合でも、裏凸
部６の体積Ｗ_４は、薄肉成形体１の凸部２の体積Ｗ_１の
１．１倍〜１．７倍であることが重要である。

【００４３】本願発明は、素材として板、棒、角材、塊
などが用いられ、上述と同様な方法および条件で、成形
素材を成形し、成形素材の子凸部４及び裏補助凸部５の
合計の体積または裏凸部の体積を薄肉成形体１の凸部２
の体積の１．１倍〜１．７倍とすればよい。

【００４４】（実施例１）図１、図２に示す成形体を形
成する場合について、実際に鍛造を行った。図２に示す
断面形状で、板厚ｔ₁は１ｍｍ、周壁部の高さＤは１０
ｍｍで、凸部２は高さｈ₁は４ｍｍ、直径は３ｍｍであ
る。従って凸部２の体積Ｗ_１は約７ｍｍ^３である。

【００４５】まず、素材は元の板厚１．８ｍｍのＡＺ３
１のマグネシウム平板を用い、図４に示す形状の板厚ｔ
₀を１．３ｍｍとし、凸部２の体積Ｗ_１約７ｍｍ^３に対
する子凸部４と裏補助凸部５の合計体積（Ｗ_２＋Ｗ_３）
の割合を種々持つ成形素材３を成形した。成形条件は以
下に述べる薄肉成形体１の成形条件と同じく鍛造温度、
鍛造速度、成形荷重の条件で行った。成形素材３は皆良
好に成形された。これは、凸部の形状が険しくなく、比
較的なだらかなためと考えられる。次に成形素材３を鍛
造して薄肉成形体１を成形した。各成形素材３をアルゴ
ンガスで充満した電気式加熱炉内に装入し、３５０℃に
均一に加熱した。次いで、成形素材３を電気式加熱炉か
ら取り出し、薄肉成形体１の凸部２に対応した直径３ｍ
ｍ、深さ４ｍｍのキャビティを有する鍛造用金型に置
き、鍛造速度２００ｍｍ／秒、成形荷重１００Ｎ／ｍｍ
²の鍛造条件で鍛造を行った。鍛造後に鍛造時に焼き付
いた離型剤などを除去する目的でアルミナ粒子によるシ
ョットブラスト処理を施した後、外観検査を行った。体
積割合の関係と不具合例を表１に示す。

【００４６】

【表１】 表１から本発明例は不良がなく特に（１．２〜１．５）
倍の割合の場合、最も良好な薄肉成形体１が得られたこ
とが判る。

【００４７】（実施例２）実施例１と同じ薄肉成形体を
得るために、元の板素材として板厚２．０ｍｍの高純度
アルミニウムであるＡ１０５０Ｐ―Ｏ材を用いて、成形
した。まず、元の板素材を１５０℃に均一に加熱し、成
形素材３を成形する１５０℃に加熱した金型に載置し、
鍛造速度２００ｍｍ／秒、成形荷重１００Ｎ／ｍｍ²の
鍛造条件で鍛造を行った。図４に示す成形素材３の板厚
ｔ_０は１．３ｍｍとした。実施例１と同じく薄肉成形体
１の凸部２の体積Ｗ_１約７ｍｍ^３に対する子凸部４と裏
補助凸部５の合計体積（Ｗ_２＋Ｗ_３）の割合を種々持つ
成形素材３を成形した。次にこの成形素材３を用いて、
上記と同じく１５０℃に均一に加熱し、薄肉成形体１お
よび凸部２に対応するキャビテイーを持ち、１５０℃に
加熱された金型に載置し、鍛造速度２００ｍｍ／秒、成
形荷重１００Ｎ／ｍｍ²の鍛造条件で鍛造を行った。成
形された、薄肉成形体１は主要部肉厚ｔ_１であった。外
観および凸部２の状況は、実施例１と同じ結果で、（Ｗ
_２＋Ｗ_３）／Ｗ_１＝（１．１〜１．７）のものは、良品
であり、１．１未満のものは凸部２の欠肉や凸部裏のへ
こみが見られ、１．７を超えたものは、凸部裏周辺部に
しわが見られ、不良品であった。

【００４８】（実施例３）次に、実施例２と同じ寸法の
薄肉成形体１で、高純度アルミニウムを用いた子凸部４
と裏補助凸部５との割合を変えて、薄肉成形体１の凸部
２及び外観に及ぼす影響を調べた。成形条件は実施例２
と同じとした。実施例１及び実施例２から（Ｗ_２＋
Ｗ_３）／Ｗ_１＝（１．１〜１．７）が良品を得られるこ
とが分かったので、そのものにつき、Ｗ_２：Ｗ_３の割合
で、外観及び凸部２にどのような影響があるかを調査
し、その結果を表２に示す。

【００４９】

【表２】 ここで、Ｗ_３：Ｗ_２＝２：１の場合のＷ_２およびＷ_３の
体積の割合は、実施例１及び実施例２の例による凸部２
の体積Ｗ_１約７ｍｍ^３体積の場合、 Ｗ_２＝（７×（１．１〜１．７）／（２＋１））×１≒
２．６〜４．０ｍｍ^３ Ｗ_３＝（７×（１．１〜１．７）／（２＋１））×２≒
５．１〜７．９ｍｍ^３、 となる様に、Ｗ_２およびＷ_３の体積を設定する。表２か
ら、Ｗ_３：Ｗ_２＝１：２〜４：１の範囲で良品が得られ
ることが分かる。

【００５０】（実施例４）薄肉成形体１の凸部２が無い
方が、成形体の表面である場合、外観の美観を重視し
て、凸部２先端に少々の欠陥があっても製品として使用
できる場合に用いても良い製造方法として、本発明があ
る。図５に示すように、凸部２の無い方にだけ体積がＷ
_４の裏凸部６を有する成形素材３用いた。実施例１及び
実施例２に示した薄肉成形体１を成形した。成形条件
は、素材がマグネシウムの場合、実施例１と同じ条件で
成形し、アルミニウムの場合は、実施例２と同じ成形条
件で成形した。成形された薄肉成形体１の外観および凸
部２の状況を調査すると、実施例１及び実施例２に示し
たと同じようにＷ_４＝Ｗ_１×（１．１〜１．７）とした
ものは、凸部２の裏側の表面はきれいな表面を有してい
た。ただし、１．１倍のものには凸部２の先端に僅かの
不周り欠陥が見られたが、製品の使用上問題が無い程度
であった。１．１未満、１．７倍を超えるものは、実施
例１および実施例２と同様の欠陥が見られた。

【００５１】

【発明の効果】本発明の軽合金の製造方法を用いること
により、アルミニウムおよびその合金やマグネシウムお
よびその合金などの軽合金からなる薄肉成形体に一体的
に凸部を形成する場合、薄肉成形体の凸部及びその裏側
周辺に欠陥のない薄肉成形体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の軽合金製薄肉成形体の一例を示す概
略構成斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す説明図である。

【図３】図２のＢ部部分拡大断面図である。

【図４】本願発明の図２の部分拡大図に相当する位置の
成形素材を示す断面図である。

【図５】本願発明の成形素材の別の実施例を示す断面図
である。

【図６】凸部裏面にへこみ欠陥がでた例を示す断面図で
ある。

【図７】素材から成形素材、薄肉成形体を得る概略工程
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 薄板成形体 ２ 凸部 ３ 成形素材 ４ 子凸部 ５ 裏補助凸部 ６ 裏凸部 ７ へこみ欠陥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 新治 新潟県南魚沼郡六日町大字二日町684−１ 株式会社東京精鍛工所六日町工場内 (72)発明者 谷池 茂弘 新潟県南魚沼郡六日町大字二日町684−１ 株式会社東京精鍛工所六日町工場内 (72)発明者 濱 葆夫 新潟県南魚沼郡六日町大字二日町684−１ 株式会社東京精鍛工所六日町工場内 Ｆターム(参考） 4E087 AA04 AA07 BA03 BA04 CA11 CB01 CB02 CB03 DA02 DA04 GA11 HB06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形素材を塑性加工により、前記成形素
   材の一部から凸部を形成する軽合金製薄肉成形体の製造
   方法において、前記成形素材の凸部形成部の体積を前記
   薄肉成形体の凸部体積の１．１〜１．７倍としたことを
   特徴とする軽合金製薄肉成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記塑性加工は、冷間鍛造、温間鍛造ま
   たは熱間鍛造のうちの少なくとも一つであることを特徴
   とする請求項１記載の軽合金製薄肉成形体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記成形素材の凸部形成部は、少なくと
   も前記薄肉成形体の凸部の無い方にのみ前記薄肉成形体
   の凸部体積の１．１〜１．７倍の膨らみの体積を持つこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軽合金
   製薄肉成形体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記成形素材の凸部形成部の体積が、前
   記薄肉成形体の凸部のない方と、凸部のある方の比で、
   １：２〜４：１であることを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の軽合金製薄肉成形体の製造方法。
5. 【請求項５】 前記軽合金製薄肉成形体は、主要部肉厚
   が１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至
   請求項４何れかに記載の軽合金製薄肉成形体の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記凸部は、薄肉成形体の主要部肉厚の
   １０倍以下の高さであることを特徴とする請求項１乃至
   請求項５何れかに記載の軽合金製薄肉成形体の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記凸部は、前記凸部の裏面が凹状では
   ないことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに
   記載の軽合金製薄肉成形体の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の
   軽合金製薄肉成形体の製造方法を用いて成形されたこと
   を特徴とする軽合金製薄肉成形体。
9. 【請求項９】 前記軽合金が、高純度アルミニウム、ア
   ルミニウム合金、高純度マグネシウムまたはマグネシウ
   ム合金の内いずれか少なくとも一つであることを特徴と
   する請求項８に記載の軽合金製薄肉成形体。