JP2004351464A

JP2004351464A - マグネシウム合金の曲げ加工方法

Info

Publication number: JP2004351464A
Application number: JP2003152132A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suzuki; 哲郎鈴木
Original assignee: MORITEKKU KK
Current assignee: MORITEKKU KK
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】金型を必要とすることなく、厚肉のマグネシウム合金に曲げ変形を付与する加工方法を提供する。
【解決手段】押圧具４により曲げ変形を付与して製品を成形するマグネシウム合金１の曲げ加工方法において、加熱手段５を備えた押圧具４を前記マグネシウム合金１に接触させて熱伝導により前記マグネシウム合金１を加熱し、その後前記マグネシウム合金１を前記押圧具４により押圧成形し、厚肉のマグネシウム合金１の曲げ加工を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム合金の曲げ加工方法に係り、特に少量生産品の曲げ加工に好適な加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウムは実用に供される金属の中では最も軽量であり、比強度、電磁シールド性能、熱放散性能、振動減衰性能等が優れている。また、リサイクル率が高く、リサイクルのための再生産エネルギも少なくて済むことから、最近では電気通信機器の構造部材に多用されるようになってきた。因みに樹脂材料のリサイクル率が２０％程度であるのに対し、軽金属材料の場合には９０％以上のリサイクル率を確保することも可能である。
【０００３】
しかし、同じく軽金属に属するアルミニウム材料に比較すると、マグネシウム合金材料は延性に乏しく、曲げ加工など加工度の大きな塑性加工を行うと容易に破断してしまう。したがって、最近までマグネシウム合金の塑性加工は困難と考えられていた。また、構造材として実用に供されるようになった歴史が浅いことから、構造材として長い歴史を有する鉄鋼材料やアルミニウム材料に比較すると、塑性加工方法に関するデータは極端に少ない。
【０００４】
このような情況下において、本願の発明者らは上述したようなマグネシウム合金材料が有する優れた特性について早くから着目し、マグネシウム合金の塑性加工方法を研究してきた。そして、近年に至って比較的展延性に富むＡＺ３１等のマグネシウム合金も実用に供されるようになってきたことから、マグネシウム合金の薄板を予熱した後、塑性変形を付与するプレス加工方法や加工装置について幾つかの具体的提案をしてきた（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−４８０２６号公報
【特許文献２】
特開２００３−５３４３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術であるマグネシウム合金のプレス加工方法は、ダイスとパンチという一対の金型が必要になるという問題がある。したがって、大量生産品の場合はともかく、少量生産品の場合には高価な金型の償却負担が重く、適用製品の拡大という面で大きな制約となっていた。
【０００７】
そこで、金型の代わりに押圧具のみで曲げ加工可能なマグネシウム合金の加工方法を開発すれば、少量生産品にも適用することができる。また、金型が不要となれば、金型製作費用が不要になるのみならず、金型製作に要する時間も不要となり、製品開発のリードタイムを大幅に短縮することもできる。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、金型を必要としない安価な汎用機械である曲げ加工機により厚肉のマグネシウム合金に曲げ変形を付与する加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１のマグネシウム合金の曲げ加工方法は、押圧具により曲げ変形を付与して製品を成形するマグネシウム合金の曲げ加工方法において、加熱手段を備えた押圧具を前記マグネシウム合金に接触させて熱伝導により前記マグネシウム合金を加熱し、その後、前記マグネシウム合金を前記押圧具により押圧成形するものである。
【００１０】
この請求項１の構成によれば、マグネシウム合金の曲げ加工を行うに際し、高価な金型を必要としないことから生産設備費を低減できる。また、金型製作に要する時間も必要ないことから、製品開発のリードタイムを短縮することができる。さらに、被加工物を加熱した後で曲げ加工を行うことから、変形抵抗が小さくなり、小さな押圧力で加工することができる。したがって、肉厚の厚いマグネシウム合金材料であっても破断することなく曲げ加工することができる。
【００１１】
本発明における請求項２のマグネシウム合金の曲げ加工方法は、前記押圧具に加熱温度を検出する温度検出手段を備えたものである。
【００１２】
この請求項２の構成によれば、押圧具の加熱温度を適正な範囲内に制御することができるので、被加工物の肉厚寸法が種々変化しても肉厚に応じて適正な変形抵抗に制御することができる。
【００１３】
本発明における請求項３のマグネシウム合金の曲げ加工方法は、前記押圧具に備える加熱手段として電熱ヒータを用いたものである。
【００１４】
この請求項３の構成によれば、電熱ヒータへの通電を制御することにより押圧具の温度調整が容易になる。
【００１５】
本発明における請求項４のマグネシウム合金の曲げ加工方法は、前記押圧具の加熱温度を２００〜４００℃に加熱した後、マグネシウム合金に押圧して曲げ加工するものである。
【００１６】
この請求項４の構成によれば、変形抵抗を低減することができ、厚肉材料であっても破断することなく曲げ加工することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。図１は金属板を曲げ加工する汎用の曲げ加工機のテーブル上に載置された被加工物を示す断面図である。図１において、被加工物であるマグネシウム合金板材１の曲げ部１ａは、テーブル２のコーナー部２ａに一致するように位置決めして置かれる。次に、テーブル２の上方からマグネシウム合金板材１を押さえ付ける押さえ具３が下ろされ、テーブル２上にマグネシウム合金板材１が押圧固定される。また、押圧具４はテーブル側面２ｂから適正な間隔となる位置にセットされる。ここで、適正な間隔とは、被加工物１の板厚より若干大きな寸法をいう。この押圧具４の内部には加熱ヒータ５が組み込まれており、加熱ヒータ５への通電により押圧具４全体が加熱されるようになっている。加熱温度は被加工物１の質量の大小により異なり、質量が大きい場合は高めの温度に設定され、質量が小さい場合には低めの温度に設定されるが、概ね２００〜４００℃程度に加熱される。
【００１８】
次に、上記の適正温度に加熱された押圧具４を降下させ、マグネシウム合金板材１の上面に接触した段階で降下を一時停止する。ここで、押圧具４が被加工物１に接触した段階で所定時間だけ押圧具４の降下を停止すると、加熱された押圧具４から被加工物であるマグネシウム合金板材１に熱伝導により電熱ヒータ５の熱が伝わり、被加工物１の曲げ変形部１ａが温められる。そして、所定時間経過後、押圧具４を再度降下させれば被加工物であるマグネシウム合金板材１を直角に曲げることができる。ここで、被加工物１の曲げ変形部１ａを加熱するのは、曲げ変形部１ａの塑性変形抵抗を低減して小さな押圧力で加工可能にすると共に、曲げ変形部１ａにクラックが生じるのを防止し、製品歩留まりの向上を図るためである。なお、上記工程において、押圧具４の降下を一時停止する時間は被加工物１の質量の大小により異なり、被加工物１の質量に応じて適宜選択される。
【００１９】
また、押圧具４の内部には、押圧具４の温度を検出するための温度センサ６が埋設されている。具体的には熱電対６が埋め込まれている。このようにすると、押圧具４の加熱温度が的確に把握され、被加工物１の質量の大小によらず適正な温度に達した状態で曲げ加工を行うことができる。
【００２０】
さらに、押圧具４の内部に設置する加熱ヒータには電熱ヒータ５が用いられる。電熱ヒータ５は電流の通断により的確に温度調節ができると共に、電熱ヒータ５に流す電流の大小により発生熱量を容易に調節できることから、被加工物１の質量の大小にかかわらず、同一の曲げ加工機により異なる種類の被加工物１を曲げ加工できる。
【００２１】
このように本実施例によれば、マグネシウム合金１の曲げ加工を行うに際し、高価な金型を必要としないことから生産設備費を低減できる。また、金型生産に要する時間も必要ないことから、製品開発のリードタイムを短縮することができる。さらに、被加工物１を加熱した後に曲げ加工を行うことから、変形抵抗が小さくなり、小さな押圧力で加工することができる。したがって、厚板のマグネシウム合金であっても破断することなく曲げ加工することができる。
【００２２】
図２はマグネシウム合金板材１の端部１ｂをヘミング加工している状態を示す断面図である。曲げ加工機のテーブル２の中央部にヘミング加工したい部位１ｂを置き、その後、上方から押圧具４を押し付けてヘミング加工を行う。この場合においても、押圧具４を降下させて押圧具４が被加工物であるマグネシウム合金板材１に接触した段階で押圧具４の降下をいったん停止し、加熱された押圧具４の熱を熱伝導により被加工物１に伝達する。そして所定時間が経過した後、再度押圧具４を降下させてヘミング加工を完了する。この場合においても熱伝導に要する時間は被加工物１の質量の大小により異なるが、被加工物の質量に応じて適宜選択される。
【００２３】
次に、本発明に係るマグネシウム合金１の曲げ加工方法により製作される機構部品または製品について説明する。図３は段差がある家屋の玄関口１１と道路面１２との間に設置して身体障害者を乗せた車椅子を通すためのスロープ１３の使用状態を示すものである。スロープ１３の長さは、長いほど使用状態における勾配が緩やかになり、車椅子の昇降操作は容易になるが、長くするとスロープ１３の質量が増加して運搬時の負担が増加するし、設置状態のスパンも長くなることから強度を強くする必要がある。また、スロープ１３の強度を向上させるには板厚を厚くするのみならず、断面係数を大きくするのが効果的である。そこで、図４に示すようにスロープ１３の断面の側部上端に折り曲げ部１３ａ〜１３ｃを設ける必要がある。また、折り曲げ部１３ａ〜１３ｃは強度向上の手段であるのみならず、スロープ１３という商品の売れ行きを左右する美観に与える影響も大きいことから、図４に示すような種々の形状１３ａ〜１３ｃに折り曲げ加工する場合がある。仮に、これら各種の形状１３ａ〜１３ｃに対応した金型を製作してプレス加工により塑性加工すると、金型費用は極めて高額になってしまう。しかし、本発明に係るマグネシウム合金１の曲げ加工方法によれば、曲げ加工機の押圧具４の形状を変更するだけで各種の製品形状に対応することができる。したがって、少量生産品であっても、安価、かつ短納期にマグネシウム合金製部品を製作することができる。
【００２４】
図５は、近年普及が著しい薄型大画面テレビの一種であるプラズマテレビ２１の外観を示す斜視図である。プラズマテレビ２１は、薄型大画面であることも特徴の一つであるが、壁掛けテレビとしても使用可能という特徴を有することから、軽量であることが求められる。したがって、プラズマテレビ２１の構造部材である筐体は、比強度の高い材料で製作するのが効果的である。そこで、プラズマテレビ２１の筐体をマグネシウム合金で製作することが検討されている。図６は、図５に示すプラズマテレビ２１の筐体枠２２を示す外観斜視図である。この筐体枠２２は一枚のマグネシウム合金帯板を曲げ加工して製作する。ここで、筐体枠２２の４隅のうち３隅２２ａ〜２２ｃは、曲げ加工により形成し、残りの１隅２２ｄは溶接により接合する。本発明に係るマグネシウム合金の曲げ加工方法を前記３隅２２ａ〜２２ｃの曲げ加工に適用すると、安価で短期間に製作することができる。
【００２５】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。たとえば前記実施例では、温度検出手段として熱電対を用いて説明したが、熱電対に替えてサーミスタを用いることも可能である。また、マグネシウム合金材料としてＡＺ３１を例に上げて説明したが、ＡＺ３１に限らず他のマグネシウム合金材料にも適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明における請求項１のマグネシウム合金の曲げ加工方法によれば、マグネシウム合金の曲げ加工を行うに際し、高価な金型を必要としないことから生産設備費を低減できる。また、金型生産に要する期間も必要ないことから、製品開発のリードタイムを短縮することができる。さらに、被加工物を加熱した後に曲げ加工を行うことから変形抵抗が小さくなり、小さな押圧力で加工することができる。したがって、厚板であっても破断することなく塑性加工することができ、製品歩留まりも向上する。
【００２７】
本発明における請求項２のマグネシウム合金の曲げ加工方法によれば、押圧具の加熱温度を適正な範囲内に制御することができるので、被加工物の肉厚寸法が種々変化しても肉厚に応じて適正な変形抵抗に制御することができる。
【００２８】
本発明における請求項３のマグネシウム合金の曲げ加工方法によれば、電熱ヒータへの電流を通断することにより押圧具の加熱制御が容易になる。
【００２９】
本発明における請求項４のマグネシウム合金の曲げ加工方法によれば、変形抵抗を低減することができ、厚肉材料であっても破断することなく塑性加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマグネシウム合金の曲げ加工方法を示す構成図である。
【図２】同上
【図３】本発明によるマグネシウム合金の曲げ加工方法により製作された製品の使用状態を示す外観斜視図である。
【図４】同上製品の側板上端部の拡大図である。
【図５】本発明によるマグネシウム合金の曲げ加工方法により製作された部品が使用されたプラズマテレビの外観斜視図である。
【図６】同上筐体枠を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１マグネシウム合金（マグネシウム合金板材）
４押圧具
５加熱手段、電熱ヒータ
６温度検出手段（熱電対）

Claims

押圧具により曲げ変形を付与して製品を成形するマグネシウム合金の曲げ加工方法において、加熱手段を備えた押圧具を前記マグネシウム合金に接触させて熱伝導により前記マグネシウム合金を加熱し、その後前記マグネシウム合金を前記押圧具により押圧成形することを特徴とするマグネシウム合金の曲げ加工方法。
前記押圧具に加熱温度を検出する温度検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のマグネシウム合金の曲げ加工方法。
前記押圧具に備える加熱手段として電熱ヒータを用いたことを特徴とする請求項１記載のマグネシウム合金の曲げ加工方法。
前記押圧具を２００〜４００℃に加熱した後、マグネシウム合金に押圧して成形することを特徴とする請求項１〜３記載のマグネシウム合金の曲げ加工方法。