JP2006159258A - 板状金属材料のブロー成形方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金型内に加熱装置を設けた金属材料のブロー成形装置を提供する。
【解決手段】有底穴状の成形面に対して気体を供給・排出する給排気孔を備えた成形型と、外面が断熱手段によって包囲され、かつ材料加熱面から加圧気体を噴出する加圧気体噴出手段を有する加熱型を備えた支持手段とを用い、周縁部分に板状金属材料をほぼ気密状に把持可能な把持機構を設けて、成形型と支持手段との間に板状金属材料を配置し、一方を相対的な移動させて成形型と支持手段とを相互に合わせるとともに板状金属材料を把持機構によってほぼ気密状に挟持し、続いて、成形型の給排気孔から成形面内に加圧気体を噴出して予め加熱した加熱型の材料加熱面に板状金属材料を押し付け、板状金属材料を所定温度に加熱し、成形面内から加圧気体を排出させるとともに板状金属材料に向けて加圧気体噴出手段から所定圧力の加圧気体を噴出して板状金属材料をブロー成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状金属材料のブロー成形方法およびその装置に係り、より詳しくは、有底穴状の成形面に対して気体を供給・排出する給排気孔を備えた成形型と、材料加熱面を除く外面が断熱手段によって包囲されかつ材料加熱面から加圧気体を噴出する加圧気体噴出手段を有する加熱型を備えた支持手段とを用いて板状金属材料を加熱したのちブロー成形する方法およびその装置に関する。

従来、この種の成形方法の一つとして、ブロー成形装置とは別に加熱装置を設けて、このブロー成形装置でアルミニウム合金板を十分に加熱して均熱にし、その後、加熱・均熱済のアルミニウム合金板をブロー成形装置でブロー成形するようにしたものがある。

しかし、このような従来のアルミニウム合金板のブロー成形方法では、アルミニウム合金板を加熱装置で加熱するため、加熱したアルミニウム合金板を加熱装置からブロー成形装置に搬送する搬送装置が必要であり、しかも、これらブロー成形装置、搬送装置および加熱装置を設置するための広い設置スペースも確保する必要があった。その上、加熱したアルミニウム合金板を成形型に移載する際にアルミニウム合金板の温度低下が生じるため、アルミニウム合金板を成形温度より高い温度に加熱しておく必要があり、ランニングコストが嵩むなどの問題がある。
特開２００３-１６４９２３号公報

解決しようとする問題点は、加熱したアルミニウム合金板を加熱装置からブロー成形装置に搬送する搬送装置と広い設置スペースが必要であり、しかも、アルミニウム合金板を成形温度より高い温度に加熱しておく必要がある点である。

上記の課題を解消するために本発明における板状金属材料のブロー成形方法は、有底穴状の成形面に対して気体を供給・排出する給排気孔を備えた成形型と、材料加熱面を除く外面が断熱手段によって包囲されかつ材料加熱面から加圧気体を噴出する加圧気体噴出手段を有する加熱型を備えた支持手段とを用い、さらにこれらの周縁部分に前記板状金属材料をほぼ気密状に把持可能な把持機構を設けて、前記成形型および前記支持手段により板状金属材料を加熱したのちブロー成形する方法であって、前記成形型と前記支持手段との間に前記板状金属材料を配置したのち前記成形型および前記支持手段のうち少なくとも一方を相対的な移動させて前記成形型と前記支持手段とを相互に合わせるとともに前記板状金属材料を前記把持機構によってほぼ気密状に挟持する工程と、前記成形型の給排気孔から前記成形面内に加圧気体を噴出して予め加熱した前記加熱型の材料加熱面に前記板状金属材料を押し付け、前記板状金属材料を所定温度に加熱する工程と、前記成形面内から加圧気体を排出させるとともに所定温度に加熱した前記板状金属材料に向けて前記加圧気体噴出手段から所定圧力の加圧気体を噴出して前記板状金属材料をブロー成形する工程と、を含むことを特徴とする。

なお、本発明で使用する板状金属材料としては、アルミニウム、チタニウム、マグネシウム、鉄、銅、ステンレス等の金属、あるいは黄銅、青銅等の合金などで製造した厚さ0.1 〜５.0ｍｍの板材がある。
またなお、本発明において使用する成形型および加熱型は、所要の耐熱性と強度を有するなら金属製のものに限定されず、例えば、成形面を金属板材で覆った木製のものでもよい。
またなお、本発明において板状金属材料を加熱すべき温度は、板状金属材料の融点の５０〜９０％のものが望ましく、５０％未満では成形時に材料に割れが生じたり材料の成形性が悪くなったりし
、また９０％を越えると材料が溶けたり材料の成形性が悪くなったりする。

またなお、本発明において加圧気体噴出手段から噴出する加圧気体は、大気圧より0 〜０．１ＭＰａ高い圧力に加圧されたものが望ましく、大気圧以下の圧力の気体では板状金属材料が加熱型に密着しないため十分に加熱されず、また大気圧より0.1ＭＰａ以上高い圧力の気体では、板状金属材料に貫通孔の形状が転写されて成形品が傷ものになる。
またなお、本発明において板状金属材料の融点の５０〜９０％の温度に成形型を加熱すると、板状金属材料の伸展性が向上する。
またなお、本発明において成形型の給排気孔の内径は0.1〜3.0ｍｍが望ましく、0.1ｍｍ未満では気体の供給排出に時間がかかって板状金属材料の成形を良好に行うことができず、また3.0ｍｍを越えると成形品に給排気孔の跡が付く。
またなお、本発明において加圧気体噴出手段における加圧気体を噴出する噴出孔の内径は1〜１５ｍｍが望ましく、1ｍｍ未満では噴出気体の流量が少なくなって板状金属材料の成形に時間がかかり
、また１５ｍｍを越えると板状金属材料に加熱ムラや成形ムラが生じる。

またなお、本発明におけるブロー成形には超塑性ブロー成形も含む。
ここで、超塑性ブロー成形とは、微細結晶から成る板状金属材料などにおいて、ブロー成形時に結晶を破壊させずに結晶粒界の滑りによって塑性変形させて成形する方法であり、通常の塑性変形よりも大きな延びを示す。

上記の説明から明らかなように本発明は、有底穴状の成形面に対して気体を供給・排出する給排気孔を備えた成形型と、材料加熱面を除く外面が断熱手段によって包囲されかつ材料加熱面から加圧気体を噴出する加圧気体噴出手段を有する加熱型を備えた支持手段とを用い、さらにこれらの周縁部分に前記板状金属材料をほぼ気密状に把持可能な把持機構を設けて、前記成形型および前記支持手段により板状金属材料を加熱したのちブロー成形する方法であって、前記成形型と前記支持手段との間に前記板状金属材料を配置したのち前記成形型および前記支持手段のうち少なくとも一方を相対的な移動させて前記成形型と前記支持手段とを相互に合わせるとともに前記板状金属材料を前記把持機構によってほぼ気密状に挟持する工程と、前記成形型の給排気孔から前記成形面内に加圧気体を噴出して予め加熱した前記加熱型の材料加熱面に前記板状金属材料を押し付け、前記板状金属材料を所定温度に加熱する工程と、前記成形面内から加圧気体を排出させるとともに所定温度に加熱した前記板状金属材料に向けて前記加圧気体噴出手段から所定圧力の加圧気体を噴出して前記板状金属材料をブロー成形する工程と、を含むから、板状金属材料を加熱装置装置からブロー成形装置に搬送する搬送装置が不要になって従来のこの種の装置よりコストが安くなり、しかも、設置スペースも従来のこの種の装置よりも狭くてよく、その上、板状金属材料を成形温度より高い温度に加熱しておく必要がなく、ランニングコストが安くなるなどの優れた実用的効果を奏する。

本発明を適用したブロー成形装置の最良の形態について、図１および図２に基づき詳細に説明する。本ブロー成形装置は、図１に示すように、有底穴状の成形面１に対して気体を供給・排出する給排気孔２を多数備えた成形型３と、材料加熱面である上面を除く外面が断熱手段４によって包囲されかつ上面から加圧気体を噴出する加圧気体噴出手段５および加熱手段としての電気ヒータ６を有する加熱型７を備えた支持手段８と、前記成形型３の前記給排気孔２に対して加圧気体を供給・排出する第１加圧気体供給・排出手段としての圧縮空気源（図示せず）と、前記加圧気体噴出手段５に対して加圧気体を供給・排出する第２加圧気体供給・排出手段としての圧縮空気源（図示せず）と、前記成形型３を昇降させる移動手段（図示せず）と、で構成してある。

そして、前記断熱手段4は、ヘミサル、ルミボード、ルミキャストまたはファイバーキャスト（いずれも（株）ニチアス製）の断熱材料で作製した箱状を成している。
また、前記加圧気体噴出手段５は、前記加熱型７に上下に透設した複数の貫通孔９・９と、前記加熱型７と前記断熱手段４とで画成した中空室１０とで構成してあり、前記給排気孔２および前記中空室１０は、それぞれ方向切換弁（図示せず）を介して圧縮空気源（図示せず）に接続してある。
また、前記支持手段８には前記断熱手段４の上面を除く外面を包囲する箱状の支持部材１１が設けてあり、支持部材１１の上面と前記成形型３の下面との周縁部分には、前記板状金属材料をほぼ気密状に把持可能な把持機構としての凹凸機構１２が設けてある。

このように構成したものは、成形型３と支持手段８との間に板状金属材料Ｗを配置したのち移動手段を作動して成形型３を下降させ成形型３と支持手段８とを相互に合わせるとともに板状金属材料Ｗを凹凸機構１２によってほぼ気密状に挟持する（図２参照）。次いで、圧縮空気源から成形型３の給排気孔２への圧縮空気の供給により給排気孔２・２から成形面１内に所定圧力の圧縮空気を噴出して予め所要温度に加熱した加熱型７の上面に板状金属材料Ｗを押し付け、板状金属材料Ｗを所定温度に加熱し、続いて、方向切換弁を切り換えて成形面１内から圧縮空気を排出させるとともに、圧縮空気源から中空室１０への圧縮空気の供給により、所定温度に加熱した板状金属材料Ｗに向けて加圧気体噴出手段５の貫通孔９・９から所定圧力の圧縮空気を噴出して板状金属材料Ｗをブロー成形する。

なお、上述の最良の形態では、前記成形型３と前記支持手段８とを上下に配設したが、これに限定されるものではなく、例えば、前記成形型３と前記支持手段８とを９０度回転させて左右に配設したり、あるいは、前記成形型３と前記支持手段８とを１８０度回転させて上述の最良の形態とは逆にしたものでもよい。

本発明を適用したブロー成形装置の最良の形態における主要部の一部切欠き縦断面である。 図１に示すブロー成形装置の作動説明図である。

符号の説明

１ 成形面
２ 給排気孔
３ 成形型
４ 断熱手段
５ 加圧気体噴出手段
７ 加熱型
８ 支持手段

Claims (9)

1. 有底穴状の成形面に対して気体を供給・排出する給排気孔を備えた成形型と、材料加熱面を除く外面が断熱手段によって包囲されかつ材料加熱面から加圧気体を噴出する加圧気体噴出手段を有する加熱型を備えた支持手段とを用い、さらにこれらの周縁部分に前記板状金属材料をほぼ気密状に把持可能な把持機構を設けて、前記成形型および前記支持手段により板状金属材料を加熱したのちブロー成形する方法であって、
   前記成形型と前記支持手段との間に前記板状金属材料を配置したのち前記成形型および前記支持手段のうち少なくとも一方を相対的な移動させて前記成形型と前記支持手段とを相互に合わせるとともに前記板状金属材料を前記把持機構によってほぼ気密状に挟持する工程と、
   前記成形型の給排気孔から前記成形面内に加圧気体を噴出して予め加熱した前記加熱型の材料加熱面に前記板状金属材料を押し付け、前記板状金属材料を所定温度に加熱する工程と、
   前記成形面内から加圧気体を排出させるとともに所定温度に加熱した前記板状金属材料に向けて前記加圧気体噴出手段から所定圧力の加圧気体を噴出して前記板状金属材料をブロー成形する工程と、
   を含むことを特徴とする板状金属材料のブロー成形方法。
2. 請求項１に記載の板状金属材料のブロー成形方法において、
   前記板状金属材料を加熱すべき温度が、板状金属材料の融点の５０〜９０％のものであることを特徴とする板状金属材料のブロー成形方法。
3. 請求項１または２に記載の板状金属材料のブロー成形方法において、
   前記加圧気体噴出手段から噴出する加圧気体は、大気圧より0〜０．１ＭＰａ高い圧力に加圧されたものであることを特徴とする板状金属材料のブロー成形方法。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の板状金属材料のブロー成形方法において、
   前記成形型に加熱手段を設けて前記成形型を予め所定温度に加熱することを特徴とする板状金属材料のブロー成形方法。
5. 請求項４に記載の板状金属材料のブロー成形方法において、
   前記板状金属材料の融点の５０〜９０％の温度に前記成形型を予め加熱することを特徴とする板状金属材料のブロー成形方法。
6. 板状金属材料を加熱してブロー成形する装置であって、
   有底穴状の成形面に対して気体を供給・排出する給排気孔を備えた成形型と、
   材料加熱面を除く外面が断熱手段によって包囲されかつ材料加熱面から加圧気体を噴出する加圧気体噴出手段を有する加熱型を備えた支持手段と、
   前記成形型の前記給排気孔に対して加圧気体を供給・排出する第１加圧気体供給・排出手段と、
   前記加圧気体噴出手段に対して加圧気体を供給・排出する第２加圧気体供給・排出手段と、
   前記成形型および前記支持手段のうち少なくとも一方を移動させる移動手段と、
   を具備し、
   前記成形型および前記加熱手段はこれらが合さった時に前記成形型および前記加熱手段の周縁部分に前記板状金属材料をほぼ気密状に把持可能な把持機構を備えていることを特徴とする板状金属材料のブロー成形装置。
7. 請求項６に記載の板状金属材料のブロー成形装置において、
   前記成形型の前記給排気孔の内径が0.1〜3.0ｍｍであることを特徴とする板状金属材料のブロー成形装置。
8. 請求項６に記載の板状金属材料のブロー成形装置において、
   前記成形型に加熱手段を設けたことを特徴とする板状金属材料のブロー成形装置。
9. 請求項6〜8のうちいずれか１項に記載の板状金属材料のブロー成形装置において、
   前記加圧気体噴出手段における加圧気体を噴出する噴出孔の内径が1〜１５ｍｍであることを特徴とする板状金属材料のブロー成形装置。