【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板、管状塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ管、及びこれらの組み合わせ板又は組み合わせ管からの成形体に関係している。
【０００２】
【従来の技術】
相互に固相接合されている複数枚の超塑性成形用アルミニウム合金板により形成された管を超塑性成形することにより、大型の超塑性成形品を製造することが、特開２０００−２３７８８２号公報から知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３７８８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この公報に記載されている従来技術では、成形品の全体が高価な超塑性成形用アルミニウム合金板により形成されているので、成形品の製品単価が高価である。
【０００５】
この発明は上記事情の下でなされ、この発明の目的は、超塑性成形が必要な部分と超塑性成形が不要な部分とを含む成形品をより安価に成形可能であって、しかも所望の部分を所望の厚さに設定可能な板，管，そしてこれらの板又は管からの成形体を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、この発明は、塑性成形可能板と、塑性成形可能板とは異なった板厚を有しており塑性成形可能板の縁に固相接合された超塑性成形可能板と、を備えている、ことを特徴とする塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板を提供する。
【０００７】
上記目的を達成する為に、この発明はまた、管状塑性成形可能板と、管状塑性成形可能板とは異なった板厚を有しており管状塑性成形可能板の縁に固相接合された超塑性成形可能板と、を備えている、ことを特徴とする管状塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ管を提供する。
【０００８】
上記目的を達成する為に、この発明はさらに、塑性成形可能板と、塑性成形可能板とは異なった板厚を有しており塑性成形可能板の縁に固相接合された超塑性成形可能板と、を備えている、塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板の中の超塑性成形可能板を所望の立体形状に超塑性成形した、ことを特徴とする塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板からの成形体を提供する。
【０００９】
上記目的を達成する為に、この発明はまたさらに、管状塑性成形可能板と、管状塑性成形可能板とは異なった板厚を有しており管状塑性成形可能板の縁に固相接合された超塑性成形可能板と、を備えている、管状塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ管の中の超塑性成形可能板を所望の立体形状に超塑性成形した、ことを特徴とする管状塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ管からの成形体を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の種々の実施の形態及び変形例を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
なお、ここで使用する「超塑性」とは、所定の材料において常温以上の所定の温度で低ひずみ速度により変形させることにより数１００％もの延びが観察される現象のことを意味している。「超塑性」を発揮する材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）合金，チタン（Ｔｉ）−アルミニウム（Ａｌ）−錫（Ｓｎ）合金，そして亜鉛（Ｚｎ）−アルミニウム（Ａｌ）等が従来から知られている。
【００１２】
また、ここで使用する「固相接合」とは、溶融することなく固相のままで接合する方法のことを意味している。「固相接合」としては、例えば常温圧接，摩擦圧接，爆発圧接，超音波接合，拡散接合等が従来から知られていて、より具体的には例えば摩擦攪拌接合やＤＣバット溶接等が良く知られてる。
【００１３】
そして、超塑性が発生する条件での成形加工を意味している「超塑性成形」では、上述した如き超塑性材料において超塑性を発生させるには成形速度を非常に遅くしなければならないので、成形所要時間は長くかかるが複雑な形状の部品を一工程で成形することが出来るという利点がある。「超塑性成形」ではまた、所定の成形温度が比較的高く成形の為に必要な成形応力が比較的小さくてすむのでブロー成形を利用することが出来、冷間プレスの如く高価な高強度超硬金属材料の金型を使用する必要がないという利点もある。
【００１４】
［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施の形態では、図１中に示されているように、塑性成形可能板１０と、塑性成形可能板１０とは異なった板厚を有しており塑性成形可能板１０の縁に固相接合された超塑性成形可能板１２と、を備えている塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板１４が用意される。より詳細には、所望の長さＬと幅Ｗとを有した１枚の方形状の超塑性成形可能板１２の外縁において長さ方向に相互に平行に延出している２辺に、夫々が所望の長さＬと幅Ｗ’とを有した２枚の方形状の塑性成形可能板１０の外縁において長さ方向に相互に平行に延出している２辺の中の１辺が、公知の固相拡散接合手段１６により連続して固相接合されている。超塑性成形可能板１２の幅Ｗと２枚の塑性成形可能板１０の夫々の幅Ｗ’は相互に同じであっても良いし、相互に異なっていても良い。さらに、２枚の塑性成形可能板１０の夫々の幅Ｗ’も相互に同じであっても良いし、相互に異なっていても良い。
【００１５】
さらにこの実施の形態では、後で超塑性成形加工される超塑性成形可能板１２の板厚ｔが後で塑性成形加工される２枚の塑性成形可能板１０の夫々の板厚ｔ’よりも大きく設定されているが、これらの板厚ｔ，ｔ’は超塑性成形加工された後又は塑性成形加工された後に所望の板厚になるよう選択される。２枚の塑性成形可能板１０の夫々の板厚ｔ’は夫々が塑性成形加工された後に所望の板厚になるよう選択されるので、相互に同じであっても良いし、相互に異なっていても良い。
【００１６】
なお、このように所望の成形目的に対応させて相互に異なる材料を一体的に組み合わせることにより作成した素材は通常、テイラード・ブランク（ｔａｉｌｏｒｅｄ ｂｌａｎｋ）と呼ばれている。
【００１７】
上述したようにして準備された塑性成形可能板１０と超塑性成形可能板１２との組み合わせ板１４は、この実施の形態において次に管状に加工される。より詳細には、先ず最初に、図２中に示されている如く、１枚の超塑性成形可能板１２と２枚の塑性成形可能板１０とがそれ等の長さＬ，Ｌ’に沿った方向にロール成形される。次に、図３中に示されている如く、１枚の超塑性成形可能板１２と２枚の塑性成形可能板１０とがそれ等の長さＬ，Ｌ’に沿った方向における両端を互いに公知の固相拡散接合手段１６により連続して固相接合されることにより、１枚の超塑性成形可能板１２と２枚の塑性成形可能板１０の夫々が管状に構成され、管状の塑性成形可能板１０と管状の超塑性成形可能板１２との組み合わせ管１８を構成している。
【００１８】
このようにして構成されている組み合わせ管１８は、テイラード・チューブ（ｔａｉｌｏｒｅｄ ｔｕｂｅ）と呼ぶことが出来る。
【００１９】
なお、上述したようにして準備された管状の塑性成形可能板１０と管状の超塑性成形可能板１２との組み合わせ管１８は、図２及び図３を参照して上述したように構成する以外に、以下のようにしても準備することが出来る。
【００２０】
即ち、相互に独立して準備された２枚の塑性成形可能板１０と１枚の超塑性成形可能板１２の夫々が、図２中に示されているように相互に固相接合されて組み合わせ板１４を作成されず、上記夫々が先ず最初に夫々の長さＬ又はＬ’の方向に沿いロール成形された後に上記夫々の長さＬ又はＬ’の方向に沿った両端が相互に連続して固相接合されて管状にされる。次に、このようにして準備された２本の管状の塑性成形可能板１０の夫々の一端が１本の管状の超塑性成形可能板１２の両端に同心的に連続して固相接続される。
【００２１】
さらに、図３中に示されている如く、この実施の形態に従った組み合わせ管１８の横断面は円環形状であるが、楕円や三角や四角や四角以上の多角形状の環形状であっても良いし、その他任意の形状の環形状であっても良い。
【００２２】
上述したようにして準備された２本の管状の塑性成形可能板１０と１本の管状の超塑性成形可能板１２との組み合わせ管１８は、この実施の形態において次に所望の立体形状に成形加工される。そして、この成形加工には超塑性成形加工が含まれている。
【００２３】
このような成形加工の為に、この実施の形態では。組み合わせ管１８は、図４中に示されている如く、ブロー成形加工の為の雌型２０中の所定の位置に配置される。この実施の形態においては、雌型２０中の型内表面において組み合わせ管１８の２本の管状の塑性成形可能板１０の夫々の外周面に対応する第１部位２０ａの形状及び寸法は２本の管状の塑性成形可能板１０の夫々の外周面の形状及び寸法に等しく、また、組み合わせ管１８の１本の管状の超塑性成形可能板１２の外周面に対応する第２部位２０ｂの形状及び寸法は超塑性成形可能板１２を超塑性成形することにより得ることを希望する形状及び寸法に設定されている。
【００２４】
雌型２０中の所定の位置に配置された組み合わせ管１８の一端は塞栓２２により塞がれ、他端は加熱・加圧ガス供給孔２４ａ付きの塞栓２４により塞がれる。
組み合わせ管１８の内部空間には、塞栓２４の加熱・加圧ガス供給孔２４ａを介して、超塑性成形可能板１２を超塑性成形加工する為に必要な温度及び圧力を有した加熱・加圧ガスが加熱・加圧ガス供給源２６から供給される。上記内部空間に加熱・加圧ガス供給源２６から上記加熱・加圧ガスを供給する時間は、管状の超塑性成形可能板１２が雌型２０中の型内表面の超塑性成形の為の第２部位２０ｂの形状に十分沿うよう超塑性変形するのに十分な時間である。
【００２５】
管状の超塑性成形可能板１２に対する超塑性成形が終了した後の組み合わせ管１８’は図５中に示されている如き成形品２８を構成している。上記時間の経過後に加熱・加圧ガス供給源２６からの上記加熱・加圧ガスの供給を停止し、さらに、管状の超塑性成形可能板１２に対する超塑性成形が終了した後の組み合わせ管１８’の両端から塞栓２２，２４を取り除く。
【００２６】
図５には、雌型２０の型内表面から取り出された後の上記組み合わせ管１８’が構成している成形品２８の縦断面が示されており、また図６には、成形品２８の斜視図が示されている。
【００２７】
成形品２８において超塑性成形が終了した後の管状の超塑性成形可能板１２の板厚は、以下のようにして所望の値に制御することが可能である。即ち、超塑性成形が行なわれる以前の管状の超塑性成形可能板１２の板厚を、超塑性成形が終了した後の超塑性成形可能板１２の板厚がどのくらいになるかを超塑性成形による超塑性成形材料の延びが生じさせる厚さの減少率を考慮して予め設定しておく。
【００２８】
［第２の実施の形態及び変形例］
この発明の第２の実施の形態では、図７中に示されているように、塑性成形可能板３０と、塑性成形可能板３０とは異なった板厚を有しており塑性成形可能板３０の縁に固相接合された超塑性成形可能板３２と、を備えている塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板３４が用意される。より詳細には、１枚の塑性成形可能板３０において外縁で囲まれた部分に開口３０ａが形成されていて、超塑性成形可能板３２の外周縁が開口３０ａの内周縁に公知の固相拡散接合手段１６により連続して固相接合されている。さらに詳細には、この実施の形態では、１枚の塑性成形可能板３０は所望の長さＮと幅Ｈとを有した方形状をしており、開口３０ａもまた１枚の塑性成形可能板３０の長さＮと幅Ｈに沿った方向に延出した長さＮ’と幅Ｈ’とを有した方形状をしており、さらには、超塑性成形可能板３２の外周縁の形状及び寸法は開口３０ａの内周縁の形状及び寸法と同じである。
【００２９】
なお、塑性成形可能板３０の外周縁の形状や寸法，開口３０ａの内周縁の形状や寸法，そして超塑性成形可能板３２の外周縁の形状や寸法は、組み合わせ板３４の使用目的に応じて任意に変えることが出来ることはいうまでもない。
【００３０】
この発明の第２の実施の形態の変形例に従った塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板３４’が、図８中に示されている。この変形例では、１枚の塑性成形可能板３０において外周縁に切欠き３０ｂが形成されていて、超塑性成形可能板３２の外周縁の一部が切り欠き３０ｂの内周縁に公知の固相拡散接合手段１６により連続して固相接合されている。さらに詳細には、この変形例では、１枚の塑性成形可能板３０は所望の長さＮと幅Ｈとを有した方形状をしており、切り欠き３０ｂもまた１枚の塑性成形可能板３０の長さＮと幅Ｈに沿った方向に延出した長さＮ’と幅Ｈ’とを有した方形状をしており、さらには、超塑性成形可能板３２の外周縁の中の長さＮ’に沿った方向に延出している１辺及び幅Ｈ’に沿った方向に延出している２辺の夫々の寸法及び形状は切り欠き３０ｂの内周縁の中の長さＮ’に沿った方向に延出している１辺及び幅Ｈ’に沿った方向に延出している２辺の夫々の寸法及び形状と同じである。
【００３１】
なお、塑性成形可能板３０の外周縁の形状や寸法，切り欠き３０ｂの内周縁の形状や寸法，そして超塑性成形可能板３２の外周縁の形状や寸法は、組み合わせ板３４’の使用目的に応じて任意に変えることが出来ることはいうまでもない。
【００３２】
さらにこれらの実施の形態及び変形例では、後で超塑性成形加工される超塑性成形可能板３２の板厚ａが後で塑性成形加工される塑性成形可能板３０の夫々の板厚ａ’よりも大きく設定されているが、これらの板厚ａ，ａ’は超塑性成形加工された後又は塑性成形加工された後に所望の板厚になるよう選択される。
【００３３】
このように所望の成形目的に対応させて相互に異なる材料を一体的に組み合わせることにより作成した素材は通常、テイラード・ブランク（ｔａｉｌｏｒｅｄ ｂｌａｎｋ）と呼ばれている。
【００３４】
上述したようにして準備された塑性成形可能板３０と超塑性成形可能板３２との組み合わせ板３４又は３４’は、この実施の形態において次に管状に加工される。より詳細には、先ず最初に、超塑性成形可能板３２と塑性成形可能板３０とがそれ等の幅Ｈ，Ｈ’に沿った方向にロール成形される。次に、図７中に示されている第２の実施の形態の組み合わせ板３４では、図９中に実線３８で示されている如く、塑性成形可能板３０がそれ等の幅Ｈに沿った方向における両端を互いに公知の固相拡散接合手段１６により連続して固相接合されることにより、超塑性成形可能板３２を伴なった塑性成形可能板３０が管状に構成され、管状の塑性成形可能板３０と管の一部の形状の超塑性成形可能板３２との組み合わせ管３６を構成している。或いは、図８中に示されている第２の実施の形態の変形例の組み合わせ板３４’では、図９中に２点鎖線３８’で示されている如く、塑性成形可能板３０の幅Ｈに沿った方向における一端を、塑性成形可能板３０の幅Ｈに沿った方向における他端において超塑性成形可能板３２が配置されていない部分と上記他端における超塑性成形可能板３２の露出されている端とが互いに公知の固相拡散接合手段１６により連続して固相接合されることにより、超塑性成形可能板３２を伴なった塑性成形可能板３０が管状に構成され、管状の塑性成形可能板３０と管の一部の形状の超塑性成形可能板３２との組み合わせ管３６を構成している。
【００３５】
このようにして構成されている組み合わせ管３６は、テイラード・チューブ（ｔａｉｌｏｒｅｄ ｔｕｂｅ）と呼ぶことが出来る。
【００３６】
なお、図７中に示されている第２の実施の形態に従った組み合わせ３４や図８中に示されている変形例に従った組み合わせ３４’から構成された組み合わせ管３６では、管状の塑性成形可能板３０の周壁に形成された開口３０ａの内周縁に対して管状の一部の形状の超塑性成形可能板３２の外周縁が固相接合されているということも出来る。
【００３７】
そして、図９中に示されている如く、この実施の形態に従った組み合わせ管３６の横断面は円環形状であるが、楕円や三角や四角や四角以上の多角形状の環形状であっても良いし、その他任意の形状の環形状であっても良い。
【００３８】
上述したようにして準備された管状の塑性成形可能板３０と管状の一部の形状の超塑性成形可能板３２との組み合わせ管３６は、この実施の形態において次に所望の立体形状に成形加工される。そして、この成形加工には超塑性成形加工が含まれている。
【００３９】
このような成形加工の為に、この実施の形態では、組み合わせ管３６は、図１０中に示されている如く、ブロー成形加工の為の雌型４０中の所定の位置に配置される。この実施の形態においては、雌型４０中の型内表面において組み合わせ管３６の管状の塑性成形可能板３０の外周面に対応する第１部位４０ａの形状及び寸法は管状の塑性成形可能板３０の外周面の形状及び寸法に等しく、また、組み合わせ管３６の管状の一部の形状をした超塑性成形可能板３２の外周面に対応する第２部位４０ｂの形状及び寸法は超塑性成形可能板３２を超塑性成形することにより得ることを希望する形状及び寸法に設定されている。
【００４０】
雌型４０中の所定の位置に配置された組み合わせ管３６の一端は塞栓４２により塞がれ、他端は加熱・加圧ガス供給孔４４ａ付きの塞栓４４により塞がれる。
組み合わせ管３６の内部空間には、塞栓４４の加熱・加圧ガス供給孔４４ａを介して、超塑性成形可能板３６を超塑性成形加工する為に必要な温度及び圧力を有した加熱・加圧ガスが加熱・加圧ガス供給源４６から供給される。上記内部空間に加熱・加圧ガス供給源４６から上記加熱・加圧ガスを供給する時間は、管状の超塑性成形可能板３２が雌型４０中の型内表面の超塑性成形の為の第２部位４０ｂの形状に十分沿うよう超塑性変形するのに十分な時間である。
【００４１】
管状の超塑性成形可能板３２に対する超塑性成形が終了した後の組み合わせ管３６’は図１１中に示されている如き成形品４８を構成している。上記時間の経過後に加熱・加圧ガス供給源４６からの上記加熱・加圧ガスの供給を停止し、さらに、管状の超塑性成形可能板３２に対する超塑性成形が終了した後の組み合わせ管３６’の両端から塞栓４２，４４を取り除く。
【００４２】
図１１には、雌型４０の型内表面から取り出された後の上記組み合わせ管３６’が構成している成形品４８の縦断面が示されており、また図６には、成形品４８の斜視図が示されている。
【００４３】
成形品４８において超塑性成形が終了した後の管状の超塑性成形可能板３２の板厚は、以下のようにして所望の値に制御することが可能である。即ち、超塑性成形が行なわれる以前の管状の一部の形状をした超塑性成形可能板３２の板厚を、超塑性成形が終了した後の超塑性成形可能板１２の板厚がどのくらいになるかを超塑性成形による超塑性成形材料の延びが生じさせる厚さの減少率を考慮して予め設定しておく。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、本願の特許請求の範囲に記載の発明に従えば、超塑性成形が必要な部分と超塑性成形が不要な部分とを含む成形品をより安価に成形可能であって、しかも所望の部分を所望の厚さに設定可能な板，管，そしてこれらの板又は管からの成形体を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に従った塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板の概略的な斜視図である。
【図２】図１の組み合わせ板によりこの発明の第１の実施の形態に従った管状塑性成形可能板と管状超塑性成形可能板との組み合わせ管を作成する途中の様子を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１の組み合わせ板により作成されたこの発明の第１の実施の形態に従った管状塑性成形可能板と管状超塑性成形可能板との組み合わせ管を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３の組み合わせ管から、超塑性成形加工を含む塑性成形加工の為の雌型を使用したブロー成形法により、所望の成形体を作成する途中の状態を概略的に示す縦断面図である。
【図５】図４のブロー成形法により図３の組み合わせ管から超塑性成形加工を含む塑性成形加工により作成された所望の成形体を概略的に示す縦断面図である。
【図６】図４のブロー成形法により図３の組み合わせ管から超塑性成形加工を含む塑性成形加工により作成された所望の成形体を概略的に示す斜視図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態に従った塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板の概略的な斜視図である。
【図８】この発明の第２の実施の形態の変形例に従った塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ板の概略的な斜視図である。
【図９】図７の組み合わせ板又は図８の組み合わせ板により作成されたこの発明の第２の実施の形態に従った管状塑性成形可能板と超塑性成形可能板との組み合わせ管を概略的に示す斜視図である。
【図１０】図９の組み合わせ管から、超塑性成形加工を含む塑性成形加工の為の雌型を使用したブロー成形法により、所望の成形体を作成する途中の状態を概略的に示す縦断面図である。
【図１１】図１０のブロー成形法により図９の組み合わせ管から超塑性成形加工を含む塑性成形加工により作成された所望の成形体を概略的に示す縦断面図である。
【図１２】図１０のブロー成形法により図９の組み合わせ管から超塑性成形加工を含む塑性成形加工により作成された所望の成形体を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…塑性成形可能板，１２…超塑性成形可能板，１４…組み合わせ板，１６…固相接合手段，１８…組み合わせ管，２０…雌型，２２…塞栓，２４…塞栓，２４ａ…加熱・加圧ガス供給孔，２６…加熱・加圧ガス供給源，２８…成形品，３０…塑性成形可能板，３２…超塑性成形可能板，３４…組み合わせ板，３４’…組み合わせ板，３６…組み合わせ管，４０…雌型，４２…塞栓，４４…塞栓，４４ａ…加熱・加圧ガス供給孔，４６…加熱・加圧ガス供給源，４８…成形品。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a combined plate of a plastically moldable plate and a superplastically moldable plate, a combined tube of a tubular plastically moldable plate and a superplastically moldable plate, and a molded product from the combined plate or the combined tube. ing.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-237882 discloses a method for manufacturing a large-sized superplastic molded product by superplastic forming a pipe formed of a plurality of aluminum alloy plates for superplastic forming which are solid-phase bonded to each other. Known from.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-237882 A
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art described in this publication, since the entire molded product is formed of an expensive aluminum alloy plate for superplastic forming, the product price of the molded product is high.
[0005]
The present invention has been made under the above circumstances, and an object of the present invention is to form a molded product including a part requiring superplastic forming and a part not requiring superplastic forming at a lower cost, and furthermore, a desired part can be formed. It is an object of the present invention to provide a plate, a tube, and a molded product from these plates or tubes, which can be set to a desired thickness.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention relates to a plastically moldable plate, and a superplastically moldable plate having a thickness different from that of the plastically moldable plate and solid-phase bonded to an edge of the plastically moldable plate. And a combined plate of a plastically moldable plate and a superplastically moldable plate, characterized in that:
[0007]
In order to achieve the above object, the present invention also provides a tubular plastic formable plate, and an ultra-thin plate which has a different thickness from the tubular plastic formable plate and is solid-phase bonded to an edge of the tubular plastic formable plate. And a plastically moldable plate, comprising: a tubular plastically moldable plate and a superplastically moldable plate.
[0008]
In order to achieve the above object, the present invention further provides a plastic formable plate, and a superplastic formable plate having a different thickness from the plastic formable plate and being solid-phase bonded to an edge of the plastic formable plate. And a plate, comprising a combination of a plastically moldable plate and a superplastically moldable plate, wherein the superplastically moldable plate in the plate is superplastically molded into a desired three-dimensional shape, And a superplastically moldable plate.
[0009]
In order to achieve the above object, the present invention further further provides a tubular plastic formable plate, and a solid-state welded to an edge of the tubular plastic formable plate having a different thickness from the tubular plastic formable plate. A superplastically moldable plate, comprising a combination of a tubular plastically moldable plate and a superplastically moldable plate, and superplastically moldable the superplastically moldable plate in a pipe into a desired three-dimensional shape, The present invention provides a molded article from a combined pipe of a tubular plastically moldable plate and a superplastically moldable plate.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, various embodiments and modifications of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
As used herein, “superplasticity” means a phenomenon in which a predetermined material is deformed at a predetermined temperature equal to or higher than room temperature at a low strain rate, and an elongation of several hundred percent is observed. Examples of materials that exhibit “superplasticity” include aluminum (Al) -copper (Cu) alloy, titanium (Ti) -aluminum (Al) -tin (Sn) alloy, and zinc (Zn) -aluminum (Al). Is conventionally known.
[0012]
The term "solid-phase joining" as used herein means a method of joining in a solid phase without melting. As the “solid phase welding”, for example, room temperature welding, friction welding, explosive welding, ultrasonic welding, diffusion welding, and the like are conventionally known, and more specifically, for example, friction stir welding and DC butt welding are well known. Have been
[0013]
And, in `` superplastic forming '', which means forming under conditions where superplasticity occurs, since the forming speed must be extremely slow to generate superplasticity in a superplastic material as described above, Although the molding time is long, there is an advantage that a part having a complicated shape can be molded in one step. In "superplastic forming", blow molding can be used because the prescribed molding temperature is relatively high and the molding stress required for molding is relatively small, so that expensive high-strength super strength such as cold pressing can be used. There is also an advantage that it is not necessary to use a hard metal material mold.
[0014]
[First Embodiment]
In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a plastically moldable plate 10 has a thickness different from that of the plastically moldable plate 10, And a superplastically moldable plate 12 having a solid-phase bonded superplastically moldable plate 12 at the edge thereof. More specifically, two sides extending parallel to each other in the length direction at the outer edge of one rectangular superplastic moldable plate 12 having a desired length L and width W are respectively provided. One of the two sides extending parallel to each other in the length direction at the outer edges of the two rectangular plastic moldable plates 10 having the desired length L and width W ′ is a known side. Solid phase bonding is continuously performed by the solid phase diffusion bonding means 16. The width W of the superplastic formable plate 12 and the width W ′ of each of the two plastic formable plates 10 may be the same or different from each other. Further, the widths W 'of the two plastically moldable plates 10 may be the same or different from each other.
[0015]
Further, in this embodiment, the thickness t of the superplastically moldable plate 12 to be superplastically formed later is larger than the thickness t 'of each of the two plastically formable plates 10 to be plastically formed later. Although set to be large, these sheet thicknesses t and t ′ are selected so as to have a desired sheet thickness after superplastic forming or after plastic forming. The thickness t ′ of each of the two plastically moldable plates 10 may be the same or different from each other because each thickness t ′ is selected so as to have a desired thickness after being plastically formed. May be.
[0016]
It should be noted that a material prepared by integrally combining different materials in accordance with a desired molding purpose in this way is usually called a tailored blank.
[0017]
The combined plate 14 of the plastically moldable plate 10 and the superplastically moldable plate 12 prepared as described above is then processed into a tube in this embodiment. More specifically, first, as shown in FIG. 2, one superplastic formable plate 12 and two plastic formable plates 10 are formed along their lengths L, L '. The roll is formed in the direction. Next, as shown in FIG. 3, one superplastic formable plate 12 and two plastic formable plates 10 are connected to each other in the direction along their lengths L and L ′. By continuous solid-phase bonding by the known solid-phase diffusion bonding means 16, each of the one superplastically-moldable plate 12 and the two plastically-moldable plates 10 is formed in a tubular shape, and the tubular plastic-molding is performed. The combination pipe 18 of the possible plate 10 and the tubular superplastic moldable plate 12 constitutes.
[0018]
Combination tube 18 configured in this manner can be referred to as a tailored tube.
[0019]
The combined tube 18 of the tubular plastically moldable plate 10 and the tubular superplastically moldable plate 12 prepared as described above has a configuration other than that described above with reference to FIGS. 2 and 3. , Can also be prepared as follows.
[0020]
That is, the two plastically moldable plates 10 and one superplastically moldable plate 12 prepared independently of each other are solid-phase bonded and combined with each other as shown in FIG. The plate 14 is not made, and each is first roll formed along the direction of the respective length L or L ', and then both ends along the direction of the respective length L or L' are continuous with each other. And solid-phase bonded to form a tube. Next, one end of each of the two tubular plastic formable plates 10 thus prepared is continuously and concentrically connected to both ends of one tubular superplastic formable plate 12 in a solid state. .
[0021]
Further, as shown in FIG. 3, the cross section of the combination tube 18 according to the present embodiment has an annular shape, but has an elliptical shape, a triangular shape, a square shape, or a polygonal shape having a square shape or more. Or any other ring shape.
[0022]
The combined tube 18 of the two tubular plastically moldable plates 10 and one tubular superplastically moldable plate 12 prepared as described above is then formed into a desired three-dimensional shape in this embodiment. Processed. This forming includes superplastic forming.
[0023]
In this embodiment, for such a forming process. The combination tube 18 is arranged at a predetermined position in the female mold 20 for blow molding as shown in FIG. In this embodiment, the shape and size of the first portion 20a corresponding to the respective outer peripheral surfaces of the two tubular plastically moldable plates 10 of the combination tube 18 on the inner surface of the mold in the female mold 20 are two. The shape and size of the second portion 20b which is equal to the shape and size of each outer peripheral surface of the tubular plastic moldable plate 10 and corresponds to the outer peripheral surface of one tubular superplastic moldable plate 12 of the combination pipe 18 Is set to a shape and dimensions desired to be obtained by superplastic forming the superplastic formable plate 12.
[0024]
One end of the combination tube 18 arranged at a predetermined position in the female mold 20 is closed by an obturator 22 and the other end is closed by an obturator 24 having a heating / pressurized gas supply hole 24a.
In the internal space of the combination tube 18, heating / pressing having a temperature and a pressure necessary for superplastic forming of the superplastic moldable plate 12 through a heating / pressurizing gas supply hole 24 a of the plug 24. Gas is supplied from a heated and pressurized gas supply source 26. The time for supplying the heating and pressurizing gas from the heating and pressurizing gas supply source 26 to the internal space is the same as the time required for the superplastic forming of the tubular superplastic moldable plate 12 for the superplastic forming of the inner surface of the mold in the female mold 20. This is a time sufficient for superplastic deformation to sufficiently conform to the shape of the two portions 20b.
[0025]
After the superplastic forming of the tubular superplastic formable plate 12 is completed, the combined pipe 18 'constitutes a molded product 28 as shown in FIG. After the elapse of the time, the supply of the heating / pressurizing gas from the heating / pressurizing gas supply source 26 is stopped, and the combined pipe 18 ′ after the superplastic forming of the tubular superplastic moldable plate 12 is completed. Emboli 22 and 24 are removed from both ends of.
[0026]
FIG. 5 shows a vertical cross section of a molded product 28 formed by the combination tube 18 ′ after being taken out from the inner surface of the female mold 20, and FIG. A perspective view is shown.
[0027]
The thickness of the tubular superplastic formable plate 12 after the superplastic forming is completed in the molded product 28 can be controlled to a desired value as described below. That is, the thickness of the tubular superplastic moldable plate 12 before the superplastic molding is performed, and the thickness of the superplastic moldable plate 12 after the superplastic molding is completed is determined by the superplastic molding. The thickness is set in advance in consideration of the thickness reduction rate that causes the extension of the superplastic molding material.
[0028]
[Second Embodiment and Modifications]
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the plastically moldable plate 30 has a thickness different from that of the plastically moldable plate 30. And a superplastically moldable plate 32 having a solid-state-bonded superplastically moldable plate 32 at the edge thereof. More specifically, an opening 30a is formed in a portion of one plastic formable plate 30 surrounded by an outer edge, and the outer peripheral edge of the superplastic formable plate 32 is connected to the inner peripheral edge of the opening 30a by a known solid-phase diffusion. Solid-phase joining is continuously performed by the joining means 16. More specifically, in this embodiment, one plastic formable plate 30 has a rectangular shape having a desired length N and width H, and the opening 30a is also formed of one plastic formable plate. 30 has a rectangular shape having a length N ′ and a width H ′ extending in a direction along the length N and the width H, and further has a shape of an outer peripheral edge of the superplastic moldable plate 32. The size is the same as the shape and size of the inner peripheral edge of the opening 30a.
[0029]
The shape and dimensions of the outer peripheral edge of the plastic moldable plate 30, the shape and dimensions of the inner peripheral edge of the opening 30a, and the shape and dimensions of the outer peripheral edge of the superplastic moldable plate 32 depend on the purpose of use of the combination plate. Needless to say, it can be changed arbitrarily.
[0030]
FIG. 8 shows a combined plate 34 'of a plastic formable plate and a superplastic formable plate according to a modification of the second embodiment of the present invention. In this modification, a notch 30b is formed on the outer peripheral edge of one plastic moldable plate 30, and a part of the outer peripheral edge of the superplastic moldable plate 32 is formed on the inner peripheral edge of the notch 30b by a known solid phase. Solid phase bonding is continuously performed by the diffusion bonding means 16. More specifically, in this modification, one plastic formable plate 30 has a rectangular shape having a desired length N and width H, and the notch 30b is also formed of one plastic formable plate. 30 has a rectangular shape having a length N ′ and a width H ′ extending in a direction along the length N and the width H, and further has a shape inside the outer peripheral edge of the superplastic moldable plate 32. The size and shape of one side extending in the direction along the length N 'and two sides extending in the direction along the width H' are the length N 'in the inner peripheral edge of the notch 30b. And the two sides extending in the direction along the width H ′ have the same size and shape as the one side extending in the direction along the width H ′.
[0031]
The shape and size of the outer peripheral edge of the plastic formable plate 30, the shape and size of the inner peripheral edge of the notch 30b, and the shape and size of the outer peripheral edge of the superplastic formable plate 32 depend on the purpose of using the combination plate 34 '. Needless to say, it can be changed as desired.
[0032]
Furthermore, in these embodiments and modifications, the thickness a of the superplastically moldable plate 32 to be superplastically formed later is greater than the respective thickness a ′ of the plastically moldable plate 30 to be plastically formed later. Are set to be large, but these plate thicknesses a and a 'are selected so as to have a desired plate thickness after superplastic forming or after plastic forming.
[0033]
Such a material prepared by integrally combining different materials corresponding to a desired molding purpose is usually called a tailored blank.
[0034]
The combined plate 34 or 34 'of the plastically moldable plate 30 and the superplastically moldable plate 32 prepared as described above is then processed into a tube in this embodiment. More specifically, first, the superplastic formable plate 32 and the plastic formable plate 30 are roll formed in a direction along their widths H, H '. Next, in the combination plate 34 of the second embodiment shown in FIG. 7, the plastic formable plate 30 has a width H corresponding to the width H as shown by a solid line 38 in FIG. The two ends in the direction are continuously solid-phase bonded to each other by the known solid-phase diffusion bonding means 16 to form a plastically moldable plate 30 with a superplastically moldable plate 32 into a tubular shape. The combination tube 36 of the possible plate 30 and the superplastic moldable plate 32 having a part of the shape of the tube constitutes a tube 36. Alternatively, in the combination plate 34 'of the modified example of the second embodiment shown in FIG. 8, the width H of the plastically moldable plate 30 as shown by the two-dot chain line 38' in FIG. The other end in the direction along the width H of the plastic formable plate 30 is exposed at one end in the direction along the direction along which the superplastic formable plate 32 is not disposed, and at the other end. The solid-state joining is performed by the known solid-phase diffusion joining means 16 so that the plastically moldable plate 30 with the superplastically moldable plate 32 is formed in a tubular shape. A combination tube 36 of the moldable plate 30 and a superplastic moldable plate 32 having a part of the shape of the tube constitutes.
[0035]
Combination tube 36 configured in this manner can be referred to as a tailored tube.
[0036]
In the combination pipe 36 composed of the combination 34 according to the second embodiment shown in FIG. 7 and the combination 34 'according to the modification shown in FIG. It can also be said that the outer peripheral edge of the superplastic moldable plate 32 having a partially tubular shape is solid-phase bonded to the inner peripheral edge of the opening 30a formed in the peripheral wall of the moldable plate 30.
[0037]
As shown in FIG. 9, the cross section of the combination tube 36 according to the present embodiment has an annular shape, but has an elliptical shape, a triangular shape, a square shape, or a polygonal shape having a square shape or more. Or any other ring shape.
[0038]
The combined tube 36 of the tubular plastic moldable plate 30 prepared as described above and the tubular superplastic moldable plate 32 having a partial shape is then formed into a desired three-dimensional shape in this embodiment. Is done. This forming includes superplastic forming.
[0039]
For such a forming process, in this embodiment, the combination tube 36 is arranged at a predetermined position in the female mold 40 for the blow forming process as shown in FIG. In this embodiment, the shape and dimensions of the first portion 40a corresponding to the outer peripheral surface of the tubular plastic moldable plate 30 of the combination pipe 36 on the inner surface of the mold in the female mold 40 are the same as those of the tubular plastic moldable plate 30. The shape and size of the second portion 40b, which is equal to the shape and size of the outer peripheral surface and corresponds to the outer circumferential surface of the superplastic moldable plate 32 in the shape of a part of the tube of the combination pipe 36, are superplastic moldable plate 32 Is set to a shape and dimensions desired to be obtained by superplastic forming.
[0040]
One end of the combination tube 36 arranged at a predetermined position in the female mold 40 is closed by an embolus 42, and the other end is closed by an embolus 44 having a heated / pressurized gas supply hole 44a.
In the internal space of the combination tube 36, heating and pressurization having a temperature and a pressure necessary for superplastic forming of the superplastic moldable plate 36 through a heating and pressurizing gas supply hole 44a of the plug 44. Gas is supplied from a heated and pressurized gas supply source 46. The time for supplying the heating / pressurizing gas from the heating / pressurizing gas supply source 46 to the internal space is determined by the time when the tubular superplastic moldable plate 32 is used for superplastic forming of the inner surface of the mold in the female mold 40. This is a time sufficient for superplastic deformation to sufficiently conform to the shape of the two portions 40b.
[0041]
After the superplastic forming of the tubular superplastic moldable plate 32 is completed, the combined pipe 36 'constitutes a molded product 48 as shown in FIG. After the lapse of the above-mentioned time, the supply of the above-mentioned heating / pressurizing gas from the heating / pressurizing gas supply source 46 is stopped, and further, the combination pipe 36 ′ after the superplastic forming of the tubular superplastic formable plate 32 is completed. The embolus 42, 44 is removed from both ends of the.
[0042]
FIG. 11 shows a longitudinal section of a molded product 48 formed by the combination tube 36 ′ after being removed from the inner surface of the female mold 40, and FIG. A perspective view is shown.
[0043]
The thickness of the tubular superplastically moldable plate 32 after the superplastic molding is completed in the molded product 48 can be controlled to a desired value as described below. That is, the thickness of the superplastic moldable plate 32 having a partially tubular shape before the superplastic molding is performed, and the thickness of the superplastic moldable plate 12 after the superplastic molding is completed, This is set in advance in consideration of the reduction rate of the thickness at which the elongation of the superplastic forming material by superplastic forming occurs.
[0044]
【The invention's effect】
As is apparent from the above detailed description, according to the invention described in the claims of the present application, a molded product including a portion requiring superplastic forming and a portion not requiring superplastic forming is formed at lower cost. It is possible to provide plates and tubes that are possible and that can set a desired portion to a desired thickness, and a molded product from these plates or tubes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a combination plate of a plastic formable plate and a superplastic formable plate according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a state in which a combined pipe of a tubular plastically moldable plate and a tubular superplastically moldable plate according to the first embodiment of the present invention is being produced using the combination plate of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a combined tube of a tubular plastically moldable plate and a tubular superplastically moldable plate according to the first embodiment of the present invention, which is made by the combination plate of FIG. 1; .
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a state in which a desired molded body is being produced from the combined pipe of FIG. 3 by a blow molding method using a female mold for plastic forming including superplastic forming. FIG.
5 is a longitudinal sectional view schematically showing a desired formed body formed by plastic forming including superplastic forming from the combined pipe of FIG. 3 by the blow molding method of FIG. 4;
6 is a perspective view schematically showing a desired molded body formed by plastic forming including superplastic forming from the combined pipe of FIG. 3 by the blow molding method of FIG. 4;
FIG. 7 is a schematic perspective view of a combination plate of a plastically moldable plate and a superplastically moldable plate according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic perspective view of a combination plate of a plastically moldable plate and a superplastically moldable plate according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 schematically shows a combined tube of a tubular plastically moldable plate and a superplastically moldable plate according to a second embodiment of the invention, made by the combination plate of FIG. 7 or the combination plate of FIG. FIG.
10 is a longitudinal sectional view schematically showing a state in which a desired molded body is being produced from the combined pipe of FIG. 9 by a blow molding method using a female mold for plastic forming including superplastic forming. FIG.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view schematically showing a desired formed body formed by plastic forming including superplastic forming from the combined pipe of FIG. 9 by the blow molding method of FIG. 10;
12 is a perspective view schematically showing a desired formed body formed by plastic forming including superplastic forming from the combined pipe of FIG. 9 by the blow forming method of FIG. 10;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Plastically moldable board, 12 ... Superplastic moldable board, 14 ... Combination board, 16 ... Solid-phase joining means, 18 ... Combination pipe, 20 ... Female mold, 22 ... Emboli, 24 ... Emboli, 24a ... Pressurized gas supply hole, 26: heated / pressurized gas supply source, 28: molded product, 30: plastically moldable plate, 32: superplastically moldable plate, 34: combined plate, 34 ': combined plate, 36: combined tube , 40 ... female mold, 42 ... plug, 44 ... plug, 44a ... heating / pressurizing gas supply hole, 46 ... heating / pressurizing gas supply source, 48 ... molded product.
