JP2004249320A

JP2004249320A - マグネシウム合金製品の製造方法

Info

Publication number: JP2004249320A
Application number: JP2003042068A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Kojima; 睦美兒嶋; Kazumi Miyashita; 和巳宮下; Takashi Hirose; 孝志広瀬
Original assignee: RP Topla Ltd; Oki Information Systems Co Ltd
Current assignee: RP Topla Ltd; Oki Information Systems Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP4138525B2

Abstract

【課題】金型コストの安い圧空成形手法と、入手しやすいマグネシウム合金板１を用い、マグネシウム合金製品を容易に製造することができるようにする。
【解決手段】加熱した成形型３と封止型４間に挟んで加熱したマグネシウム合金板１を封止型４側から加圧ガスで押圧して成形型３側に膨出させた後、一旦金型２を開いて冷却液を吹き付けて急冷し、金型２を閉じて再度加熱したマグネシウム合金板１を封止型４側から加圧ガスで押圧して成形型３へ押し付ける。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話の筐体、ノート型コンピューターの筐体、ミニディスク（ＭＤ）カバーケースなどのマグネシウム合金製品の製造方法に関する。更に詳しくは、マグネシウム合金板から圧空成形を利用してマグネシウム合金製品を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マグネシウム合金製品の製造方法としては、溶融したマグネシウム合金を金型に高圧で急速に流し込んで鋳造するダイカスト法や、半溶融状態のマグネシウム合金にチクソトロピー性を発現させ、これを金型に射出して成形するチクソモールド法が知られている。
【０００３】
しかしながら、上記ダイカスト法やチクソモールド法によるマグネシウム合金製品の製造は、製造設備が高価であると共に、いわゆる湯じわが発生しやすく、得られる成形品の表面状態が不十分で、研磨などの後処理が必要となる問題もある。
【０００４】
このため、最近では、上記問題を解消するためにプレス成形が提案されている。例えば、特許文献１には、マグネシウム合金板を厚さ方向へ圧延した後に３５０〜４００℃の温度へ加熱することを繰り返し、圧延によって歪んだ形状となっている結晶粒界を再結晶化させることで結晶粒径を小さくし、これによって延性を向上させたマグネシウム合金板を用い、プレス成形を施すことでマグネシウム合金製品を製造することが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２９４９６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記プレス成形によるマグネシウム合金製品の製造には、製品形状に対応する雄型と雌型を用意しなければならず、前記ダイカスト法やチクソモールド法による場合ほどではないにしろ、金型コストが高いことから、設備的負担の軽減が十分なものとはなっていない。また、上記従来のプレス成形によるマグネシウム合金製品の製造には、圧延と加熱の繰り返し処理という、特別な前処理を施したマグネシウム合金板を用意しなければならず、材料が入手しにくいという問題もある。
【０００７】
一方、主に合成樹脂シート材料からの成形手法として、圧空成形が知られている。この圧空成形の場合、成形品の外形に対応した形状の凹部を有する成形型と、この成形型との間にシート材料を挟み込み、シート材料の背面側に圧縮空気を供給して、シート材料を成形型に押し付けるための封止型を使用するが、この封止型は成形品の形状に対応したものとする必要がなく、上記プレス成形用の金型に比して金型コストが大幅に低廉となる利点がある。
【０００８】
上記金型コストの観点からすれば、プレス成形ではなく、圧空成形によってマグネシウム合金製品を製造することが考えられるが、合成樹脂シート材料に比してマグネシウム合金板は格段に展伸性が劣ることから、マグネシウム合金板の圧空成形には前例がない。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、金型コストの安い圧空成形を採用すると共に、入手しやすいマグネシウム合金板を用い、マグネシウム合金製品を容易に製造することができるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、上記目的のために、マグネシウム合金板を成形型と封止型とからなる加熱した金型間に挟んで加熱し、加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型側に膨出させた後、一旦金型を開いて冷却液を吹き付けて急冷し、金型を閉じて再度加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型へ押し付けることを特徴とするマグネシウム合金製品の製造方法を提供するものである。
【００１１】
上記本発明の第１においては、マグネシウム合金板が、加熱され、しかもある程度展伸された状態で冷却液の吹き付けによる急冷を受けることで、その結晶粒径が小さくなるなどの組織変化がもたらされ、これがマグネシウム合金板の延伸性を向上させる結果、金型コストが低廉な圧空成形の手法を利用して、型再現性よく、しかも割れや亀裂などの欠陥のないマグネシウム合金製品の成形が可能となると考えられる。
【００１２】
上記本発明の第１は、加熱した金型間に挟んで加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧することによる成形型側への膨出と、一旦金型を開いて行う冷却液の吹き付けによる急冷とを順次複数回繰り返し、前記膨出量を段階的に増大させること、一旦金型を開いて行う冷却液の吹き付けを、マグネシウム合金板が成形型側に保持された状態で金型を開き、封止型側に露出したマグネシウム合金板の面に対して行うこと、をその好ましい態様として含むものである。この好ましい態様によると、膨出と、急冷による展伸性の向上が段階的に行われるので、深絞り成形時の割れや亀裂の発生防止を図りやすくなる、膨出したマグネシウム合金板と成形型との擦れ合いによる表面の傷付きを防止しやすい、という利益が得られるものである。
【００１３】
本発明の第２は、マグネシウム合金板を成形型と封止型とからなる加熱した金型間に挟んで加熱し、加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型側に膨出させた後、金型を閉じたまま冷却液を吹き付けて急冷し、再度金型間で加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型へ押し付けることを特徴とするマグネシウム合金製品の製造方法を提供するものである。
【００１４】
上記本発明の第２によれば、前記本発明の第１と同様に、冷却液の吹き付けによる急冷によって、マグネシウム合金板の展伸性を向上させることができると同時に、成形途中で金型を開かずに成形作業を行うことができるので、前記本発明の第１より成形サイクルを短縮しやすい利点がある。
【００１５】
また、上記本発明の第２は、冷却液の吹き付けを、マグネシウム合金板と封止型間に形成される空洞部を介して封止型側から行うこと、冷却液の吹き付けを、封止型側からと同時に成形型側からも行うこと、加熱した金型間に挟んで加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧することによる成形型側への膨出と、冷却液を吹き付けによる急冷とを順次複数回繰り返し、前記膨出量を段階的に増大させること、をその好ましい態様として含むものである。上記好ましい態様によると、組成変化を生じさせる必要のある領域を確実に急冷することができる、全体の均一な急冷を行いやすい、膨出と、急冷による展伸性の向上が段階的に行われるので、深絞り成形時の割れや亀裂の発生防止を図りやすくなる、などの利益が得られるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、図１〜図４に基づいて本発明の第１の例を説明する。
【００１７】
図１〜図４において、１はマグネシウム合金板、２は成形型３と封止型４とからなる金型、５は成形型の凹部、６はエア抜き孔、７は加圧ガス流路、８は加圧ガス配管、９は加圧ガス制御バルブ、１０はガス抜きバルブ、１１は冷却液散布管（図３参照）、１２は冷却液制御バルブ（図３参照）である。
【００１８】
まず、図１に示されるように、マグネシウム合金板１を、加熱された金型２の成形型３と封止型４間に挟み込む。この挟み込みは、後述する加圧ガスの漏れを防止できるよう、マグネシウム合金板１が介在した成形型３と封止型４の合わせ目、特に封止型４とマグネシウム合金板１間に高いシール力が得られるように行うことが好ましい。
【００１９】
本発明で用いるマグネシウム合金板１としては、展伸用マグネシウム合金の板材を用いることができる。一般的な展伸用マグネシウム合金としては、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系のマグネシウム合金を挙げることができる。この展伸用マグネシウム合金の中でも、展伸性に優れ、熱伝導率が高くて迅速な均一加熱がしやすく、しかも軽量であることから、Ａｌ含有量が少ないものが好ましく、具体的にはＭｇ−３％Ａｌ−１％Ｚｎ（ＡＺ３１）合金を好適に用いることができる。
【００２０】
成形前のマグネシウム合金板１の厚みは、成形対象製品の大きさ、用途、形状などによっても相違するが、薄過ぎると割れや亀裂を生じやすく、また厚くなるほど高い圧力の加圧ガスが必要となるので、一般的には０．５〜１．２ｍｍ程度の厚みであることが好ましい。
【００２１】
成形型３は、成形対象製品の外形に対応する形状の凹部５と、この凹部５内の空気を排出できるようにするためのエア抜き孔６を有するものとなっている。封止型４は、一端がほぼ上記凹部５の中央部に開口し、他端が加圧ガス制御バルブ９が介在する加圧ガス配管８を介して加圧ガス源（図示されていない）に接続された加圧ガス流路７を有するものとなっている。加圧ガス配管８は、加圧ガス流路７と加圧ガス制御バルブ９の間で分岐されており、加圧ガス制御バルブ９側の配管から分かれた側の配管はガス抜きバルブ１０を介して大気に開放されている。
【００２２】
本例における金型２の成形型３と封止型４は、封止型４を下側にして上下に向き合わされており、成形型３が封止型４に対して進退可能となっている。マグネシウム合金板１は、成形型３が後退（上昇）した状態で封止型４上にセットした後、後成形型３を前進（降下）させることで両者間に挟み込まれるものである。但し、本発明は、このような金型２を用いる場合に限定されるものではなく、本発明で用いる金型２としては、成形型３と封止型４を本例とは上下逆に配置したもの、成形型３と封止型４を水平方向に向き合わせたもの、成形型３ではなく、封止型４を成形型３に対して進退可能としたものなどでもよい。
【００２３】
成形型３と封止型４は、それぞれ内部に組み込まれたヒーターなどの加熱手段（図示されていない）によって加熱されるもので、マグネシウム合金板１は、必要な温度に加熱された成形型３と封止型４の間にを挟み込まれることによって加熱されるものとなっている。
【００２４】
成形型３と封止型４の間に挟み込むことによるマグネシウム合金板１の加熱は、マグネシウム合金板１を構成するマグネシウム合金の種類によっても相違するが、例えばＡＺ３１合金の場合、加熱による展伸性の向上を得やすくする上で、マグネシウム合金板１が３００〜３４０℃になるように行うことが好ましい。マグネシウム合金板１、特にＡＺ３１合金板は熱伝導性に富むことから、金型２への挟み込み操作に要する時間によって金型温度へと加熱することができる。マグネシウム合金板１の加熱温度は金型２の加熱温度として制御することができる。
【００２５】
封止型４は、上記マグネシウム合金板１の挟み込みに伴う加熱時に、広い面積に亘ってマグネシウム合金板１と接触し、全体を均一かつ迅速に加熱することができるよう、少なくとも成形型３と対向する側の面が図示されるような平坦面となっていることが好ましい。
【００２６】
マグネシウム合金板１を成形型３と封止型４間に挟み込み、必要な温度に加熱した後、図２に示されるように、ガス抜きバルブ１０を閉じた状態で加圧ガス制御バルブ９を開き、加圧ガス配管８及び加圧ガス流路７を介して、マグネシウム合金板１と封止型４との間に徐々に加圧ガスを供給する。この加圧ガスの供給により、マグネシウム合金板１は加圧ガスの圧力で成形型３側に押圧され、成形型３の凹部５に対応する領域が成形型３側に膨らんで膨出する。このマグネシウム合金板１の膨出は、マグネシウム合金板１を完全に成形型３に密着させない範囲、好ましくはドーム状の膨出となる範囲で行われる。また、上記マグネシウム合金板１の膨出により圧縮を受ける成形型３の凹部５内の空気は、エア抜き孔６から排出される。
【００２７】
加圧ガスとしては、圧縮空気を用いるのが最も経済的であるが、マグネシウム合金板１の材質によっては、例えばアルゴンガスなどのマグネシウム合金板１に対して不活性なガスを用いることもできる。マグネシウム合金板１と封止型４間に供給する加圧ガスの圧力と加圧時間は、マグネシウム合金板１の材質や厚さによっても異なるが、例えば厚さ０．５〜１．２ｍｍのＡＺ３１合金製のマグネシウム合金板１の場合、確実な膨出を得ると共に、過剰な膨出を抑えることができるよう、０．６８〜３．９２ＭＰａの加圧ガスを用い、これを徐々に供給した後、３６０〜９００秒間加圧を保持することが好ましい。
【００２８】
加圧ガスの供給によってマグネシウム合金板１を成形型３側に膨出させ、加圧ガス制御バルブ９を閉じた後、図３に示されるように、一旦金型２を開く。この金型２の途中開放に際しては、マグネシウム合金板１と封止型４間に圧入された加圧ガスの急激な放出による大きな圧力変動を生じないように行うことが好ましい。例えば、金型２の締め付け力をゆっくり緩めることで、先に供給した加圧ガスを緩やかに放出しながら行うこともできるが、図示されるように、ガス抜きバルブ１０を設けておくと、このガス抜きバルブ１０によって放出速度を調整しながら加圧ガスを排出することができる。
【００２９】
上記金型２の途中開放は、マグネシウム合金板１に冷却液を吹き付けて急冷するためのもので、本例においては、図３に示されるように、開放された成形型３と封止型４間に冷却液散布管１１を差し入れて冷却液制御バルブ１２を開き、冷却液散布管１１のノズル部からマグネシウム合金板１に向かって冷却液を霧状に吹き付けるものとなっている。冷却液散布管１１は、冷却液制御バルブ１２を介して冷却液タンク（図示されていない）から冷却液が圧送されるもので、離間された成形型３と封止型４の間に対して進退可能となっている。
【００３０】
マグネシウム合金板１が上記冷却液の吹き付けにより急冷されることで、その結晶粒径が小さくなるなどの組織変化がもたらされ、これによってマグネシウム合金板１の延伸性を向上させることができる。このような組織変化は、展伸前のマグネシウム合金板１を全く展伸させることなく単に加熱して急冷することによってもある程度得ることが可能であるが、前記膨出によりある程度展伸した状態でこの急冷を行うことで、より効果的な組織変化がもたらされていると考えられる。
【００３１】
本発明で用いるマグネシウム合金板１は、特に特別な前処理を施したものである必要はないが、展伸性の良好なものであることが好ましいことから、予め前処理として加熱と急冷を施し、ある程度上記のような組織変化をさせたものを用いることもできる。この前処理として行われる加熱と急冷処理は、１サイクルでもよいが、複数サイクル施しておくことが好ましい。また、前処理としての急冷のためのマグネシウム合金板１と冷却液との接触は、冷却液の吹き付けによる他、マグネシウム合金１を冷却液中に浸漬することでもよい。
【００３２】
上記冷却液としては、水を用いるのが最も経済的であるが、使用するマグネシウム合金板１の材質によっては、他の液体を用いることもできる。
【００３３】
金型２の途中開放は、マグネシウム合金板１が成形型３側の保持された状態で行われるようにし、上記冷却液の吹き付けは、封止型４側に露出するマグネシウム合金板１の面に対して行うことが好ましい。このようにすると、金型２の開閉時に、成形型３側に膨出しているマグネシウム合金板１と成形型３が擦れ合うことがなく、この擦れ合いによりマグネシウム合金板１の表面（成形型３側の面）が傷付くのを防止することができる。金型２の開放時にマグネシウム合金板１が成形型３側に保持されるようにするためには、マグネシウム合金板１を介して圧接される成形型３と封止型４の圧接面の粗さを、封止型４に比して成形型３の方を粗くしておけばよい。
【００３４】
冷却液の吹き付けによる急冷後、冷却液制御バルブ１２を閉じ、冷却液散布管１１を封止型４間から取り出した後、金型２を閉じ、マグネシウム合金板１を再度加熱すると共に、再び加圧ガス制御バルブ８を開いて、マグネシウム合金板１と封止型４間を徐々に加圧し（この時ガス抜きバルブ１０は閉じておく）、マグネシウム合金板１を更に成形型３側に膨出させる。この時の加熱温度は前回の加熱温度と同様でよいが、使用する加圧ガスの圧力は前回の加圧時より高くすることが好ましい。この加圧ガスの圧力調整は、異なる圧力の加圧ガス源を用意しておくことで行ってもよいが、減圧弁などを用いて適宜調整することで行うことができる。
【００３５】
２回目の加圧ガスの供給による押圧で、図４に示されるように、マグネシウム合金板１を完全に成形型３に密着するまで膨出させることができれば、この押圧後、再度ガス抜きバルブ１０を開いて加圧ガスを排出してから金型を開放し、所定の形状に成形された製品を取り出すことができる。比較的絞り量が小さい単純な形状の製品成形はこの２回目の加圧ガスによる押圧で成形を完了することが可能である。この２回目の加圧ガスによる押圧は、上記のように、前記１回目の加圧ガスによる押圧時より高い圧力の加圧ガスを用いて行うことが好ましいが、設備に耐圧性を持たせるための負担を軽減するために、３．９２ＭＰａ以下に止めることが好ましい。
【００３６】
一方、絞り量が大きく、形状が複雑になると、割れや亀裂を生じやすくなることから、上記２回目の加圧ガスの供給による押圧では、膨出量を増大させるだけでマグネシウム合金板１を完全には成形型３に密着させずにおき、再度前記金型２の途中開放、冷却液の吹き付けによる急冷を繰り返すことが好ましい。この２回目以降のマグネシウム合金板１の金型２間での加熱及び加圧ガスで押圧することによる膨出量の増大と、冷却液の吹き付けによる急冷とは、最終に行われるマグネシウム合金板１の金型２間での加熱及び加圧ガスによる押圧によってマグネシウム合金板１を完全に成形型３に密着させるまでに、順次任意の回数繰り返すことができる。このようにすることによって、マグネシウム合金板１の成形型３方向への膨出と、急冷による組織変化に伴う展延性の向上とを段階的に進めることができ、絞り量が大きく、形状が複雑な製品であっても、割れや亀裂を発生させることなく、金型転写性よく成形することが可能となる。
【００３７】
上記のようにマグネシウム合金板１の金型２間での加熱及び加圧ガスで押圧することによる膨出量の増大と、冷却液の吹き付けによる急冷とを順次複数回繰り返す場合、加熱温度は共通でよいが、段階的な膨出量の増大を確実に生じさせる上で、使用する加圧ガスの圧力は順次段階的に高くすることが好ましい。但し、前述したように、設備に耐圧性を持たせるための負担軽減の上で、３．９２ＭＰａ以下の範囲で使用加圧ガスの圧力を定めることが好ましい。
【００３８】
尚、エア抜き孔６は、凹部５内の空気を逃がすことで、成形型３とマグネシウム合金板１間に空気が残留するのを防止するためのものである。
【００３９】
次に、図５〜図８に基づいて本発明の第２の例を説明する。尚、図５〜図８において、図１〜図４と同じ符号は同じ部材又は部位を示す。
【００４０】
本例に使用する金型２は、成形型３が凹部５とエア抜き孔６を備えている点と、封止型４が加圧ガス流路７を備えている点とは前述の第１の例における金型２と共通しているが、封止型４が冷却液流路１３をも備えたものとなっている点が第１の例における金型２と相違している。この冷却液流路１３は、一端が成形型３の凹部５に向かって開口しており、他端が冷却液制御バルブ１４が介在された冷却液配管１５に接続されている。冷却液配管１５には、冷却液タンク（図示されていない）から冷却液が圧送されるもので、冷却液制御バルブ１４を開放することにより、封止型４の冷却液流路１３から成形型３の凹部５に向かって冷却液を噴霧できるようになっている。
【００４１】
尚、加圧ガス配管８、加圧ガス制御バルブ９及びガス抜きバルブ１０は前述の第１の例におけるものと同様である。
【００４２】
まず、図５に示されるように、マグネシウム合金板１を加熱された成形型３と封止型４間に挟み込み、金型１の熱によって加熱した後、図６に示されるように、加圧ガス制御バルブ９を開き、加圧ガス流路７を介して、加熱されたマグネシウム合金板１と封止型４間に加圧ガスを供給し、加圧ガスの圧力で押圧することで、マグネシウム合金板１を成形型３側に膨出させる。これは前記第１の例と同様である。
【００４３】
次いで、図７に示されるように、本例においては金型２を閉じたまま冷却液制御バルブ１４を開き、上記膨出によってマグネシウム合金板１と封止型４間に形成された空洞部を介して、冷却液流路１３から冷却液をマグネシウム合金板１に吹き付けて急冷する。この急冷によってマグネシウム合金板１の組織が変化し、展伸性が向上するのは前記第１の例において述べた通りである。また、冷却液の吹き付けを上記空洞部を介して行うことで、組成変化を生じさせる必要のある領域を確実に急冷することができる。
【００４４】
上記冷却液の吹き付けは、加圧ガス制御バルブ９の閉鎖後、ガス抜きバルブ１０を開放した状態で行うことが好ましい。このようにすることで、冷却液の気化ガスを外部に逃がすことができ、マグネシウム合金板１と封止型４間の圧力が過剰に高くなるのを防止することができる。
【００４５】
本例においては、冷却液の吹き付けのための金型２の途中開放がないので、上記冷却液による急冷後は、ガス抜きバルブ１０を閉じ、そのままの状態を維持することで再度マグネシウム合金板１を加熱し、再び加圧ガス制御バルブ１４を開き、マグネシウム合金板１と封止型４間を徐々に加圧し、マグネシウム合金板１を更に成形型３側に膨出させる。この時の加熱温度及び加圧ガスの圧力は前記第１の例と同様である。
【００４６】
本例においても、２回目の加圧ガスの供給による押圧で、図８に示されるように、マグネシウム合金板１を完全に成形型３に密着するまで膨出させることができれば、この押圧後、再度ガス抜きバルブ１０を開いて加圧ガスを排出してから金型２を開放し、所定の形状に成形された製品を取り出すことができる。また、成形すべき製品の絞り量が大きく、形状が複雑な場合には、やはり前記第１の例と同様に、上記２回目の加圧ガスの供給による押圧では膨出量を増大させるだけでマグネシウム合金板１を完全には成形型３に密着させずにおき、再度前記金型２の途中開放、冷却液の吹き付けによる急冷を繰り返すことができる。この２回目以降のマグネシウム合金板１の金型２間での加熱及び加圧ガスで押圧することによる膨出量の増大と、冷却液の吹き付けによる急冷とは、最終に行われるマグネシウム合金板１の金型２間での加熱及び加圧ガスによる押圧によってマグネシウム合金板１を完全に成形型３に密着させるまでに、順次任意の回数繰り返すことができる。
【００４７】
上記第２の例によれば、冷却液の吹き付けのための金型２の途中開放がないので、前記第１の例に比して成形サイクルを短縮することが可能となる。
【００４８】
また、上記悦明において、冷却液の吹き付けを封止型４側からのみ行うものとしたが、同時に成形型３側からも行えば、マグネシウム合金１を全体に均一に急冷しやすくなる。この成形型３側からの冷却液の吹き付けは、図示される冷却液流路１３と同様の流路を成形型３にも設け、これを冷却液配管１５に接続しておくことで行うことができる。
【００４９】
更には、第２の例で用いる金型２としても、第１の例で説明したように、成形型３と封止型４を上下に向き合わせ、成形型３を封止型４に対して進退可能としたものを用いることができる他、成形型３と封止型４を図示の位置とは上下逆に配置したもの、成形型３と封止型４を水平方向に向き合わせたもの、成形型３ではなく、封止型４を成形型３に対して進退可能としたものなどでもよい。
【００５０】
【実施例】
実施例１
厚さ０．５ｍｍのＡＺ３１合金板を用い図９〜図１１に示される製品を成形した。製品は、平面四角形の薄型の箱状体で、縦７０ｍｍ、横８０ｍｍ、側面高さ６ｍｍの大きさで、頂面部と側面部間のコーナーと、各側面部間のコーナーは半径５ｍｍの丸味を有するものとした。
【００５１】
３００℃に加熱した金型間（成形型と封止型間）にＡＺ３１合金板を挟み込み、１０ｍｓｅｃ後、封止型側から０．６８ＭＰａの圧力の圧空を吹き込み、６０ｓｅｃ保持した後、金型を開放した。この時のＡＺ３１合金板は、成形型側に膨出した形状となっていたが、特にコーナー部は成形型へ密着しておらず、成形型への接触は部分的なものに止まっていた。
【００５２】
上記金型の開放後、成形型側に付着保持された状態のＡＺ３１合金板に、封止型側から直ちに常温（２５℃）の水を約１０ｍｌ噴霧し、ＡＺ３１合金板を急冷した。
【００５３】
水の吹き付けによる急冷後、再度金型を閉じ、直ちに封止型側から再び圧空を吹き込み、３６０ｓｅｃ保持した。この２度目の圧空の圧力は１．９６ＭＰａとした。
【００５４】
上記保持時間の経過後、金型を開いて製品を取り出し、その外観を目視により観察したところ、亀裂や割れは観察されず、ほぼ設計通りの製品であることが確認された。
【００５５】
実施例２
厚さ０．５ｍｍのＡＺ３１合金板を用い図１２〜図１４に示される製品を成形した。製品は、平面四角形の薄型の箱状体で、縦７０ｍｍ、横８０ｍｍ、側面高さ６ｍｍの大きさでである点は実施例１で成形した製品と同様であるが、頂面部と側面部間のコーナーと、各側面部間のコーナーの丸味は半径１．５ｍｍとし、長辺側の側面部に深さ２ｍｍの長方形状のアンダーカット部を有するものとした。
【００５６】
３００℃に加熱した金型間（成形型と封止型間）にＡＺ３１合金板を挟み込み、直ちに、封止型側から０．６８ＭＰａの圧力の圧空を吹き込み、６０ｓｅｃ保持した後、金型を開放した。この時のＡＺ３１合金板は、成形型側に膨出した形状となっていたが、成形型への接触は部分的なものに止まっていた。
【００５７】
上記金型の開放後、成形型側に付着保持された状態のＡＺ３１合金板に、封止型側から直ちに常温（２５℃）の水を約１０ｍｌ噴霧し、ＡＺ３１合金板を急冷した。
【００５８】
水の吹き付けによる急冷後、再度金型を閉じ、直ちに封止型側から再度圧空を吹き込み、３６０ｓｅｃ保持した。この２度目の圧空の圧力は１．３７ＭＰａとした。
【００５９】
上記保持時間の経過後、再び金型を開き、前記と同様にして水を噴霧して急冷し、金型を閉じた後、圧空を吹き込む操作を更に２回繰り返した。通算３度目に吹き込んだ圧空の圧力は１．９６ＭＰａ、吹き込み後の保持時間は３６０ｓｅｃ、通算４度目に吹き込んだ圧空の圧力は２．４５ＭＰａ、吹き込み後の保持時間は１８０ｓｅｃとした。
【００６０】
上記のように、３度の水による急冷と、４度の圧空による押圧を行った後、金型を開いて製品を取り出し、その外観を目視により観察したところ、亀裂や割れは観察されず、ほぼ設計通りの製品であることが確認された。
【００６１】
参考例１
実施例２と同じ製品を、２度目に吹き込む圧空の圧力を２．４５ＭＰａとした以外は実施例１と同様にして成形した。
【００６２】
得られた製品は、アンダーカット部に割れを生じていたと共に、各コーナー部の転写性が悪く、実施例２で得られた製品に比して大きな丸味の付いたものであった。
【００６３】
比較例１
３００℃に加熱した金型間に実施例１と同じＡＺ３１合金板を挟み込んだ後、直ちに封止型側から１．９６ＭＰａの圧力の圧空を吹き込み、３６０ｓｅｃ保持してから金型を開放して製品を取り出す手順で、実施例１と同じ製品を成形した。
【００６４】
得られた製品は、上面部と側面部間のコーナー部に破れを生じたものであった。
【００６５】
比較例２
３００℃に加熱した金型間に実施例１と同じＡＺ３１合金板を挟み込んだ後、圧空を吹き込むことなく金型を開いて封止型側から常温（２５℃）の水を約１０ｍｌ噴霧してＡＺ３１合金板を急冷し、再度金型を閉じた後、封止型側から１．９６ＭＰａの圧力の圧空を吹き込み、３６０ｓｅｃ保持してから金型を開放して製品を取り出す手順で、実施例１と同じ製品を成形した。
【００６６】
得られた製品は、各コーナー部の転写性が悪く、実施例１で得られた製品に比して大きな丸味の付いたものであった。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したとおり、加圧ガスによる膨出後の急冷による展延性を向上させる組織変化を利用し、設備的負担の少ない圧空成形を応用したマグネシウム合金製品の成形を可能にしたものであり、欠陥がなく表面状態の良好なマグネシウム合金製品を、設備的負担少なく効率よく製造することを可能とするものである。また、特に加熱したマグネシウム合金の加圧ガスによる成形型側への膨出と冷却液の吹き付けによる急冷を順次複数回繰り返し、膨出と急冷による展伸性の向上を段階的に行うことにより、深絞り成形も可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の例の説明図で、成形型と封止型間にマグネシウム合金板を挟み込んだ状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の例の説明図で、加圧ガスによりマグネシウム合金を成形型側に膨出させた状態を示す図である。
【図３】本発明の第１の例の説明図で、一旦金型を開き、冷却液の吹き付けによるマグネシウム合金の急冷時の状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の例の説明図で、再度金型を閉じ、加圧ガスによりマグネシウム合金を成形型に密着させた状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の例の説明図で、成形型と封止型間にマグネシウム合金板を挟み込んだ状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の例の説明図で、加圧ガスによりマグネシウム合金を成形型側に膨出させた状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の例の説明図で、冷却液の吹き付けによるマグネシウム合金の急冷時の状態を示す図である。
【図８】本発明の第２の例の説明図で、加圧ガスによりマグネシウム合金を成形型に密着させた状態を示す図である。
【図９】実施例１、比較例１及び比較例２で成形した製品の平面図である。
【図１０】実施例１、比較例１及び比較例２で成形した製品の正面図である。
【図１１】図９におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１２】実施例２及び参考例１で成形した製品の平面図である。
【図１３】実施例２及び参考例１で成形した製品の正面図である。
【図１４】図１２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１マグネシウム合金板
２金型
３成形型
４封止型
５凹部
６エア抜き孔
７加圧ガス流路
８加圧ガス配管
９加圧ガス制御バル
１０ガス抜きバルブ
１１冷却液散布管
１２冷却液制御バルブ
１３冷却液流路
１４冷却液制御バルブ
１５冷却液配管

Claims

マグネシウム合金板を成形型と封止型とからなる加熱した金型間に挟んで加熱し、加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型側に膨出させた後、一旦金型を開いて冷却液を吹き付けて急冷し、金型を閉じて再度加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型へ押し付けることを特徴とするマグネシウム合金製品の製造方法。
加熱した金型間に挟んで加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧することによる成形型側への膨出と、一旦金型を開いて行う冷却液の吹き付けによる急冷とを順次複数回繰り返し、前記膨出量を段階的に増大させることを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
一旦金型を開いて行う冷却液の吹き付けを、マグネシウム合金板が成形型側に保持された状態で金型を開き、封止型側に露出したマグネシウム合金板の面に対して行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
マグネシウム合金板を成形型と封止型とからなる加熱した金型間に挟んで加熱し、加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型側に膨出させた後、金型を閉じたまま冷却液を吹き付けて急冷し、再度金型間で加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧して成形型へ押し付けることを特徴とするマグネシウム合金製品の製造方法。
冷却液の吹き付けを、マグネシウム合金板と封止型間に形成される空洞部を介して封止型側から行うことを特徴とする請求項４に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
冷却液の吹き付けを、封止型側からと同時に成形型側からも行うことを特徴とする請求項５に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
加熱した金型間に挟んで加熱したマグネシウム合金板を封止型側から加圧ガスで押圧することによる成形型側への膨出と、冷却液を吹き付けによる急冷とを順次複数回繰り返し、前記膨出量を段階的に増大させることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。