JP2003053437A - マグネシウム合金の連続プレス加工装置 - Google Patents
マグネシウム合金の連続プレス加工装置Info
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Abstract
連続プレス加工装置を提供する。 【解決手段】 複数の連続金型2,2a,2b・・と、
ワークの金型間の搬送機構を備えてなる連続プレス加工
機において、少なくとも最初の金型は、加熱手段を備え
てワークと当接して加熱する非成形の加熱部金型1と
し、以下の成形金型のうち、少なくともダイス側金型に
は、加熱手段を組み込んでなる。
Description
肉製品の製造のための塑性加工を行うための連続プレス
加工装置に関するものである。
ウムは実用金属中最も軽量であり、その合金の薄肉品
は、比強度、電磁シールド性、熱放散性、振動減衰性等
が優れている他、リサイクルのための再生産エネルギー
が少なくて済む等の利点を備えており、近年電気・通信
機器に多用されるようになってきた。
工法としては、溶融マグネシウム合金を高速高圧で金型
に注入し、瞬時に成型するダイキャスト法や、マグネシ
ウム合金を切削して作ったチップをシリンダー内で加熱
し、そのまま金型内に射出して成形するチクソモールド
法が知られている。尚薄肉品の原料としてはAZ91合
金(アルミ9%,亜鉛1%)の採用が一般的である。
ド法を採用して薄肉製品(1mm以下)を製造しようと
すると、厚み不足やピンホール、バリ等が生じ二次加工
並びに補修再加工が必要であり、而も特に補修作業は、
パテ塗りや、表面研削を行った後に塗装仕上げを行うも
ので、非常に繁雑である。更に研削粉に対する防災も必
要であり、製品全体の歩留まりが非常に悪い。
界であり、リサイクルの面でも、製造型に塗布する離剥
剤が高温状態で合金と接触して合金内に混入してしま
い、この微小混入物をリサイクル時に除去する必要があ
る等の問題もある。
による薄肉製品の製造には種々の問題点がある。そこで
マグネシウム合金をプレス加工(塑性加工)によって製
品成形が可能であるならば、前記の従来の製造方法が抱
えていた問題点を一挙に解消できるものである。
先に社団法人軽金属協会が昭和35年度通産省応用研究
補助金の交付を受け、前記協会内に組織したマグネシウ
ム委員会で検討され、「マグネシウム合金展伸材の標準
性質測定に関する研究」として、昭和37年10月に報
告されている。
ネシウム合金を使用し、試験装置として、発熱体にニク
ロム線の電気抵抗を利用し、ダイスおよびしわ押さえ板
の内縁部、ならびにパンチには冷却水が通せるようにし
た構成を採用し、(イ)パンチはダイスとも同一の温度
とした場合、(ロ)パンチは水冷し(20〜60℃)、
ダイスは一様な温度に加熱した場合、(ハ)パンチは水
冷し、ダイスは内縁を水冷しつつ周辺を加熱して温度勾
配をつけた場合を行い、(イ)に対して(ロ)の場合
が、破断の危険が大きい容器の底付近の強度を常温強度
程度に保持できるため全般的に絞り特性が向上するこ
と、更に(ハ)では、ダイスに温度勾配をつけることで
フランジ部分おいても内側強度が増し破断し難くなるこ
とが報告されている。
プレス加工の実用化の適否を探るべく試験を行った。試
験結果は、社団法人軽金属学会発行の軽金属第50巻第
9号に「AZ31マグネシウム合金の深絞り成形性」と
して報告した。
ータホルダに組み込み、伝熱板を介してダイスとしわ押
さえの両方を加熱すると共に、温度制御はダイスとしわ
押さえの表面近傍に熱電対を取り付け、PID方式によ
るフィードバック制御を行い、パンチは内部に水を流す
ことで温度調節ができる構造とし、ダイス、しわ押さえ
とも室温〜250℃の温度範囲で行うと共に、パンチ温
度を0,30,100℃の各温度に設定して実験を行っ
て、マグネシウム合金(AZ31)加工可能性を確認し
た。
の温間深絞り法に対して高温深絞り法という)として知
られているプレス加工方法は、フランジ部のみを加熱昇
温して変形抵抗を下げ、加工完了した部分を冷却して、
破断抵抗を上げ、更に急冷却による熱応力を利用する方
法で、この方法に採用されているプレス装置も、前記の
各試験装置と基本的には同様な構造を備えている。
おいて、ダイスやパンチを所定の温度にして実施するこ
とは知られているが、従前の装置は、全て実験室的構成
であり、その手法も加工対象物の単純単一加工で、現実
の製造工程自体に関しては全く考慮されていない。即ち
被加工対象物(ワーク)は、室温と相違する所定の温度
状態での加工が必要であり、而も製品形状毎の絞り加
工、曲げ加工、打ち抜き加工等、各種の加工を施すこと
によって製品が製出される。
を踏まえ、マグネシウム合金の実用的な連続プレス加工
装置を提案したものである。
の連続加工装置は、複数の連続金型と、ワークの金型間
の搬送機構を備えてなる連続プレス加工機において、少
なくとも最初の金型は、加熱手段を備えてワークと当接
して加熱する非成形の加熱部金型とし、以下の成形金型
のうち、少なくともダイス側金型には、加熱手段を組み
込んでなることを特徴とするものである。
ばブランクフィーダなどのワーク供給装置で順次ワーク
を供給すると、ワークは各金型に順送りされて加工され
るが、最初の加熱部でワークは所定温度に昇温され、そ
して各加工金型の少なくともダイス側は加熱手段が組み
込まれているので、ワークは所定の温度を維持した状態
で、連続塑性加工することが可能となり、所望の形状の
製品(部品)を製出できるものである。
しわ押さえの一部又は全部に対して、所定の熱制御機能
を備えた加熱手段を組み込んだり、パンチの一部又は全
部に、パンチを加熱又は冷却する温度制御手段を備えた
り、或いはまた成形金型の途中に加熱部金型を配置した
ことを特徴とするものである。
加工工程において、しわ押さえによるワークの加熱(ワ
ークの放熱による温度低下を補償する)、並びにパンチ
の冷却又は加熱(加工応力が強く加わり破断の危険が大
きい箇所におけるワーク強度の保持)、必要とする再加
熱を選択的に制御することで、最適な加工を実現するこ
とができる。
側となるベースに装着する連続加工用金型を、ベース部
との間に断熱部を介在させると共に、適宜な熱源を備え
たヒートプレート部と接触させて、所望の温度に制御可
能状態として組み込んだり、しわ押さえの加熱手段とし
て、ベースとの間に断熱部を介在させると共に、適宜な
熱源を備えたヒートプレート部と接触させて所望の温度
に制御可能状態として組み込む構成を採用したものであ
る。
プレート部による間接加熱となるために、形状が相違す
る製品の製出に対して、ダイスやしわ押さえを変更する
のみで当該装置を使用することができ、マグネシウム合
金製品の汎用加工機として利用できることになる。
る。実施形態に示した装置は、基本的に従前の連続加工
機と同様で、ワークを加圧力で加工する一対の工具(金
型/パンチ側:パンチ及びしわ押さえ等、ダイス側:ダ
イス他)を、必要とするプレス工程に対応して順次並設
すると共に、各工具(金型)を作動させる動作機構や、
ワークCを各工具(金型)間に順次送り込む順送り機構
(トランスファフィーダ:図示せず)等を付設している
ものである。
加熱金型1を設け、その後の連続加工金型2,2a,2
b・・・加熱手段を付設してなるものである。加熱金型
1及び連続加工金型2,2a,2b・・・2型の加熱手
段は、例えばフレームの上下に配置されるベース3に、
断熱部4を介在させてヒートプレート部5を設け、この
ヒートプレート部5に接触するようにして金型(ダイ
ス)2,2a,2b・・・を組み込んでなる。
態に応じて選択的に、ベース3にパンチ21及びしわ押
さえ22を組み込む際に、断熱部4で熱遮断を行うと共
に、しわ押さえ22には、ヒートプレート部5を付設
し、パンチ21には、加熱又は冷却用の温度調整部5a
を付設する。
の横穴(装着孔)を穿設し、各横穴に棒状ヒータ(電熱
線を耐熱絶縁物で被覆すると共に、鋼管に収納している
市販品)51を、隙間に耐熱セメントを充填するなどし
て密挿着してなる。また加熱部金型、ダイス側金型、パ
ンチ側のしわ押さえの適宜位置に温度センサを設置し、
各ヒータ51を独立して制御可能な構成としておく。
形状によって冷却の必要もあるので、冷却水や温水によ
る温度制御可能に通水パイプを備えたものとし、或いは
通電方向の発熱冷却が制御できるペルチェ効果を利用し
た熱電機器などを採用してなる。
連続供給して、所定の製品(部品)形状に成形加工をお
こなうもので、主として装置の対象となるワークは、現
在のところAZ31のマグネシウム合金の薄板0.8〜
0.5mmである。但し必ずしもこれに限定されるもの
ではない。また塑性加工時に金型との接触抵抗を軽減す
る潤滑剤が必要であり、加工前にワークにテフロンシー
トによる被覆を施したり、潤滑剤を塗布したりしてお
く。
ローダやロールフィーダ等のような供給機構で、順次ワ
ークを供給すると、最初に加熱部金型1で加熱され、、
ワークは所望の温度(100〜350℃)まで昇温され
る。特にワークは薄板のために、直ぐに暖められるが、
加工速度(隣接金型への移動間隔時間)が早くて充分な
昇温が少ない場合には、加熱部1を二連としたり、上下
加熱金型で挟圧状態で加熱するようにしてもよい。
加工金型2,2a,2b・・で所望の形状に加工される
ものである。特に各ダイス側金型やしわ押さえは、ヒー
トプレート部5によって所定の温度に維持され、ワーク
はその加工毎に連続加工金型2,2a,2b・・と当接
することで、冷えることなく適正な温度を維持し、熱膨
張率を同一の状態に保ったままで連続加工が施されるも
のである。
算出している加工すべき形状に対応する最適温度とをも
って、各独立したヒータ51の出力制御並びに必要に応
じて行うパンチの温度制御(冷却の場合も加熱の場合も
ある)を行うことで、ワークの最適な連続加工が実現で
きる。尚潤滑部材は成形加工後に剥離や洗浄によって除
去する。
最適温度を維持しながら連続加工を施すものであるから
最適な連続塑性加工が実現される。更に加工形状の特殊
性から一旦ワークの温度が下がるような場合には、その
前後の金型の温度制御で対処したり、連続加工金型の途
中に、当該加工形状に対応した加熱金型を備えた加熱部
を介装すれば容易に対応できる。
たように、ラム側(上方の作動側)に全てのダイスを組
み込むものではなく、ダイスの一部や全部が下側に組み
込まれる場合もあることはいうまでもない。本発明のダ
イス側は、金型としてのダイスを組み込んでいる方を意
味する。従って図示したように上部ベースのダイス側の
ヒートプレート部が、全て上部ベースに設けられるので
はなく、一部のダイスが下部ベースに組み込まれた場合
には、当該下部ベースにダイス側の加熱手段(ヒートプ
レート部)が設けられる。
形態に限定されず、例えば実施形態のように積層的に金
型(しわ押さえ22でも同様)を組み込まずに、金型の
側面にヒートープレート部を接触する構成でも良い。そ
の場合には、ヒートプレートの対向面に装着穴(縦穴)
を穿設して、縦棒状ヒートパイプを組み込むようにして
も良い。
部を採用する間接加熱の採用に限定されるものではな
く、金型にヒーターを組み込む等の直接加熱手段を採用
しても良い。
の周辺機構を付設しているものである。
型と、ワークの金型間の搬送機構を備えてなる連続プレ
ス加工機において、少なくとも最初の金型は、加熱手段
を備えてワークと当接して加熱する非成形の加熱部金型
とし、以下の成形金型のうち、少なくともダイス側金型
には、加熱手段を組み込んでなる連続プレス加工装置
で、マグネシウム合金薄肉製品の塑性加工製造の実用化
を実現したものである。
Claims (7)
- 【請求項1】 複数の連続金型と、ワークの金型間の搬
送機構を備えてなる連続プレス加工機において、少なく
とも最初の金型は、加熱手段を備えてワークと当接して
加熱する非成形の加熱部金型とし、以下の成形金型のう
ち、少なくともダイス側金型には、加熱手段を組み込ん
でなることを特徴とするマグネシウム合金の連続プレス
加工装置。 - 【請求項2】 成形金型の途中適宜位置に、成形加工を
施さない加熱を目的とした加熱部金型を配置してなる請
求項1記載のマグネシウム合金の連続プレス加工装置。 - 【請求項3】 加熱部及びダイス側の加熱手段として、
ベースに装着する連続加工用金型を、ベース部との間に
断熱部を介在させると共に、適宜な熱源を備えたヒート
プレート部と接触させて、所望の温度に制御可能状態と
して組み込んでなる請求項1又は2記載のマグネシウム
合金の連続プレス加工装置。 - 【請求項4】 各金型のパンチ側のしわ押さえの一部又
は全部に対して、所定の熱制御機能を備えた加熱手段を
組み込んでなる請求項1乃至3記載の何れかのマグネシ
ウム合金の連続プレス加工装置。 - 【請求項5】 金型のしわ押さえの加熱手段として、ベ
ースとの間に断熱部を介在させると共に、適宜な熱源を
備えたヒートプレート部と接触させて所望の温度に制御
可能状態として組み込んでなる請求項4記載のマグネシ
ウム合金の連続プレス加工装置。 - 【請求項6】 ヒートプレート部の側面や上面に多数の
装着穴を穿設すると共に、各装着穴に棒状ヒーターを密
挿着し、ダイス側金型又はしわ押さえの一方又は双方の
適宜位置に温度センサを設置し、所望の温度に制御可能
にしてなる請求項3又は5記載のマグネシウム合金の連
続プレス加工装置。 - 【請求項7】 各金型のパンチの一部又は全部に、パン
チを加熱又は冷却する温度制御手段を備えてなる請求項
4乃至6記載の何れかのマグネシウム合金の連続プレス
加工装置。
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