JP2007007693A - アルミ合金の加工工程 - Google Patents

Abstract

【課題】プレスフォージング加工作業によって精度の高いサイズ、細部及び表面品質に優れるアルミ合金の加工工程を提供する。
【解決手段】アルミ合金の加工工程は、先ずアルミ合金基材を板材にして、その板材を概定形状の金型を使用して少なくとも一回の前成型プレスフォージング工程を行い、最後に主成型プレスフォージング工程を実施する。前成型プレスフォージング工程で、アルミ合金材に予め予熱を与え、軟化したアルミ合金板材を筐体製品の凡その形にして半製品とする。次の工程である主成型プレスフォージング工程に進む前に、その半製品を焼きなましを行う。前成型プレスフォージングの時の加熱温度よりやや低めにし、既定形状の金型で主成型プレスフォージング工程に進み、嵌合部、陥没部、反嵌合部、ボス部位、凸条部位等細部を成型する。
【選択図】図1

Description

本発明は、アルミ合金の加工工程に関するもので、プレスフォージング加工作業によって精度の高いサイズ、細部及び表面品質に優れたものである。

今日、携帯電話、ＰＤＡ,ノート型ＰＣ等３Ｃ携帯電子機器は、軽量、強度、防電磁波性に優れた商品が求められ、製品の筐体は、プラスチック材から軽金属へと移行している。加えて環境保護意識が高まり、欧州、日本では近年電子機器に関する回収法令が実施されている(例として2006年、欧州同盟では電子製品は75%の回収材の要求がある)。回収性を具えた軽金属は３Ｃ製品の筐体としてプラスチック材から取って代わろうとしている。

一般的な金属材は、プラスチック材より重いが、強度は強い。アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属材を使用すれば、軽量、高強度の製品となる。アルミ合金は軽量で、放熱性がよく、防電磁性も高く、硬さ、可塑性も高く、各産業が注目している。

一般的にアルミ合金の成型は、ダイカスト成形、チクソモールティング成形、鍛造、プレス及び機械切削等の技術があるが、目下アルミ合金はダイカスト成形、チクソモールティング成形が主流である。そのうち、ダイカスト成形の加工品質は材料自身の流動性を採用しているため、薄肉の部品成形は難度が高くなり、不良率も上がる、そのため、補修等の人件費がかかり、コストが高くなる。

しかしながら、３Ｃ機器の筐体は、どんどん薄くなっているのは明らかである。アルミ合金は、鍛造によって材料を大きく変化させることができ、局部を薄くしたり、厚くしたりして、変化の多い欠切面及びボスや凸条部位を成形できる。更に鍛造製品の表面は非常に光沢があり、製品の表面処理がしやすい。そのため、アルミ合金(もしくはマグネシウム合金、アルミマグネシウム合金〉の筐体製品の加工について言うと、応用価値を具える。例として日本のソニー、日立金属及び東京精鍛所が共同で開発したマグネシウム合金鍛造のMDプレイヤーの筐体は前述した凸条部位及び変化の多い欠切面部位に優位を示す。しかし、マグネシウム合金鍛造には、成型性が不足しており(例として筐体の接合は、ネジによって固定する方式にしなければならない)、変形しやすく、素形材表面の鍛造による陥没等の問題が発している。

純アルミニウムは広い温度範囲内で、複雑な形状に鍛造できる。ほとんどのアルミ合金もまた鍛造しやすい性質を具える。主な原因としてアルミ合金の構造は面心立法構造(ＦＣＣ)で、最も多くの滑動システムを具え、マグネシウム合金のＨＣＰ構造と比較して鍛造成型の材料として適している。しかし、アルミ合金の合金元素添加量を増やすと流変強度が高まり、高すぎる鍛造温度もまた過熱を引き起こし、結晶粒が急速に成長し、結晶溶解等の問題が発生した場合、アルミ合金の鍛造は、困難になる。そのうち、アルミ合金の流変強度増加の主要元素は、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ等で、端架け金属はＣｒ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ等である。

解決しようとする問題点は、高合金元素を含むアルミ合金に於いて、組織内で不連続相を形成しやすく、可塑変化構造を中断させ、鍛造性が減少し、鍛造変形過程に於いて、材料の強度が明らかに増し、加圧力も増える。またこれらの不連続相は可塑変流を不均衡にして亀裂(もしくは孔)連結現象が増加する点である。

本発明は、先ずアルミ合金基材を板材にして、その板材を既定形状の金型を使用して少なくとも一回の前成型プレスフォージング工程を行い、最後に主成型プレスフォージング工程を実施する。前成型プレスフォージング工程で、アルミ合金材に予め予熱を与え、軟化したアルミ合金板材を筐体製品の凡その形にして半製品とする。次の工程である主成型プレスフォージング工程に進む前に、その半製品を焼きなましする。前成型プレスフォージングの時の加熱温度よりやや低めにし、既定形状の金型で主成型プレスフォージング工程に進み、嵌合部、陥没部、反嵌合部、ボス部位、凸条部位等細部を成型することを最も主要な特徴とする。

本発明のアルミ合金の加工工程は、プレスフォージング加工作業によって精度の高いサイズ、細部及び表面品質に優れるという利点がある。

本発明のアルミ合金の加工工程は、アルミニウム金属(もしくはアルミ合金)の冶金性質及び物理特性に対して、少なくとも二回のプレスフォージング成型工程を経て、元のアルミ合金材料を予定された製品形状にするものである。アルミ合金の３Ｃ筐体の加工工程は、図１に示すとおり、基本的にはアルミ合金板材を準備、少なくとも一回の前成型プレスフォージング、最後に主成型プレスフォージング、選択性の切削、最終処理の順に進む。

具体的には、先ずアルミ合金基材を板片状のアルミ合金板にして、次にアルミ合金板を加熱方式によって軟化した固形体にする。同時に既定形状の金型を使用して少なくとも一回の前成型プレスフォージング工程を行い、軟化したアルミ合金板片を製品の凡その形状にして半製品とする。実施時、アルミ合金材を規定の温度で成型するため、アルミ合金に最も適する強制空気循環及び自動温度調節する電気抵抗炉内で加熱する。炉内の温度は均等でなければならず、他に鍛造用の金型には予熱を施し、金属の流動性を高める。

次に主成型プレスフォージング工程の前に、アルミ合金の半製品の焼きなましを行う。続いて前成型プレスフォージング工程の加工温度よりやや低めの温度で、既定形状の金型を使用してアルミ合金半製品に対して、最後の主成型プレスフォージを実施し、製品の嵌合部、陥没部、反嵌合部、ボス部位、凸条部位等細部の構造を成形し、鍛造が終わったアルミ合金製品は最良の硬さを具える。

更に、選択性として、主成型プレスフォージング工程の製品に対して切削、最終処理及び色付け等の後続加工処理を行い、アルミ合金製品の加工工程を終了する。この他、色づけ工程では、スプレー式もしくは陽極処理方式を採用する。

本発明の特徴として、金型デザインで、成型した製品に逆鈎もしくは内凸などの嵌合構造を作りたい時、複動化金型の採用によって、部品を外すことがスムーズになるということである。この他、リンスの方法及び潤滑剤の使用には注意が必要である。

本発明の加工工程フローチャートである。

Claims (4)

1. 下述の工程を含むアルミ合金の加工工程において、
   アルミ合金板材を用意し、
   少なくとも一回の前成型プレスフォージング工程を行い、
   予定のアルミ合金半製品を成形し、
   主成型プレスフォージングを行い、
   切削を行い、
   最終処理を行い、
   製品を完成することを特徴とするアルミ合金の加工工程。
2. 前記アルミ合金の加工工程は、更に最終処理工程の後、色付け工程を行うこともできることを特徴とする請求項１記載のアルミ合金の加工工程。
3. 前記色付けは、スプレー式もしくは陽極処理式で行うことを特徴とする請求項２記載のアルミ合金の加工工程。
4. 前記アルミ合金半製品は、主成型プレスフォージング工程に進む前に、先ず焼きなましを行うことを特徴とする請求項１記載のアルミ合金の加工工程。