JP2008000795A

JP2008000795A - マグネシウム系合金のプレス成形方法

Info

Publication number: JP2008000795A
Application number: JP2006173012A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ichimura; 政幸市村
Original assignee: Shinei Sangyo KK
Current assignee: Shinei Sangyo KK
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】低コスト化を図れるマグネシウム系合金のプレス成形方法を提供する。
【解決手段】マグネシウムやマグネシウム合金等のマグネシウム系合金の板材をトランスファーモールド成形機１を用いてプレス成形するものであり、トランスファーモールド成形機１の一対の金型３、４の温度を調節して板材２を塑性変形しやすい成形温度、例えば、２１０℃以上でプレス成形することにより、前記の課題を解決した。マグネシウム系合金の板材２は、プレス成形される前に予め２１０℃以上に加熱されていることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、マグネシウム（以下、「Ｍｇ」ということがある。）やＭｇ合金等のマグネシウム系合金をプレス成形するマグネシウム系合金のプレス成形方法に関するものである。

Ｍｇ合金は、アルミニウムやスチールと較べて、軽く、比強度性、比鋼性、放熱性、電磁波シールド性、及び振動吸収性に優れているため、これをプレス加工して成形することにより携帯電話機、ノートパソコン、ハードディスク等のカバーとしてその用途が拡大している。しかしながら、Ｍｇ合金は他のＴｉ合金、ステンレス等と同じように難加工材料であり、通常の室温による冷間プレス成形では加工が困難であることは良く知られている。この困難さは材料の材厚が薄い場合には、さらに増大する。このため、Ｍｇ合金を塑性変形しやすい温度に加熱してから熱間成形又は温間成形をプレス加工によって行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１３１６６５号公報

ところで、プレス加工による成形は、一対の金型の一方の金型を固定し、他方の金型を可動とするものが一般的である。このプレス加工によってＭｇ合金の板材をプレス成形するには、例えば、Ｍｇ系合金の板材を塑性変形しやすい温度に加熱してからこの板材を下方の金型上に載置した後に他方の金型を移動させて板材のプレス成形を行うことが前記特許文献１において提案されているが、板材を加熱してもこの加熱した板材を金型に載置すると、板材の熱が金型に伝わって板材の温度が下がるという問題があった。このため、金型を所望の温度に加熱する加熱装置や金型の移動速度を調整するスピードコントロール装置を設けることが提案されるが、Ｍｇ合金はその成形品の形状やその材厚によって課せられる条件がさまざまであることから、成形品の種類や材厚ごとに加熱装置やスピードコントロール装置を設けなくてはならないことからコストが高くなるという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低コスト化を図れるマグネシウム系合金のプレス成形方法を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法は、ＭｇやＭｇ合金等のＭｇ系合金の板材をトランスファーモールド成形機を用いてプレス成形するプレス成形方法であって、前記トランスファーモールド成形機の一対の金型の温度を調節して前記板材を塑性変形しやすい成形温度でプレス成形することを特徴とする。

この発明によれば、板材を塑性変形しやすい成形温度でプレス成形するのに用いるトランスファーモールド成形機は、一対の金型の温度を任意に調節することのできる加熱装置やスピードコントロール装置を備えているために、低コスト化を図れる。また、トランスファーモールド成形機は、一対の金型の温度を調節する機能を備えているために、板材の材質及び厚さ等に応じて金型の温度調節を行えるので、効率よくプレス成形を行えることになる。また、トランスファーモールド成形機は、金型の移動速度を調節可能なものであると、板材をプレス成形する際に板材に応じて金型の移動速度を調節することが可能であり、効率よくプレス成形を行えることになる。

本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法において、前記成形温度が、２１０℃以上であることが好ましい。また、本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法において、前記板材が、前記プレス成形される前に予め前記成形温度に加熱されていることが好ましい。また、本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法において、前記一対の金型の一方の金型が固定されていると共に、他方の金型が移動可能に設けられ、この他方の金型を移動させて前記板材をプレス成形するときに、前記一対の金型で前記板材をプレス成形する前の前記他方の金型の移動に、前記板材を変形させてプレス成形するときの金型の移動より速く移動することが含まれると共に、プレス成形後の前記他方の金型の移動に、前記板材を変形させてプレス成形するときの金型の移動より速く移動することが含まれることが好ましい。

以上説明したように本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法によれば、Ｍｇ系合金の板材をトランスファーモールド成形機を用いて塑性変形しやすい成形温度でプレス成形するので、低コスト化を図れると共に、板材をプレス成形する際に板材に応じて金型の温度及び金型の移動速度を調節することが可能であり、効率よくプレス成形を行えることになる。

以下、本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法を詳述する。

図１は本発明に係るトランスファーモールド成形機の一例を示す図である。図２は本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法の一例を説明するための図である。本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法は、図２に示すように、ＭｇやＭｇ合金等のＭｇ系合金の板材２をトランスファーモールド成形機１を用いてプレス成形するものであり、トランスファーモールド成形機１の一対の金型３、４の温度を調節して板材２を塑性変形しやすい成形温度でプレス成形することに特徴がある。Ｍｇ系合金は、ＭｇやＭｇ合金等であり、特に限定されるものではなく、例えば、Ｍｇ合金（ＡＺ３１Ｂ）等である。Ｍｇ系合金の板材２の厚さ等は特に限定されず、例えば、厚さは０．３ｍｍ等である。成形品は、特に限定されず、例えば、ＤＶＤのカバー部材等である。

トランスファーモールド成形機１は、周知のものであれば特に限定されず、一対の金型３、４の温度を調節し得ると共に、金型の移動速度を調節し得るものである。このトランスファーモールド成形機１としては、例えば、図１及び図２に示すように、固定プラテン５と、固定プラテン５の下部に設けられた固定金型３と、固定プラテン５に対してタイバー７を介して昇降可能に設けられた移動プラテン６と、移動プラテン６の上部に設けられ、固定金型３に対して昇降可能となる移動金型４と、移動プラテン６を昇降させる昇降装置８とを備えている。一対の固定金型３及び移動金型４は、Ｍｇ系合金の板材２を塑性変形しやすい成形温度でプレス成形して所望の形状の成形品９を製造するもので、例えば、上方に配置された固定金型がメス金型３であると共に、下方に配置された移動金型がオス金型４である。

メス金型３は、金型凹部３１と金型凹部３１の周縁が平面状に形成された平面部３２とを備えている。平面部３２には、ガイド孔３３が設けられている。オス金型４は、メス金型３の下方にその上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられている。オス金型４は、金型凹部３１に嵌合して板材２をプレス成形して圧延する金型凸部４１と、金型凸部４１の周縁が平面状に形成された平面部４２とを備えている。平面部４２には、オス金型４が上昇したときに、メス金型３のガイド孔３３に挿入されて（図２（ｃ）〜（ｅ）参照。）、メス金型３に対するオス金型４の位置決めを行うガイド棒４３が設けられている。

昇降装置８としては、移動プラテン６（オス金型４）の昇降速度を可変させることができるものであれば特に限定されず、例えば、油圧シリンダ８１等である。油圧シリンダ８１のピストンロッド８２が移動プラテン６の下部に連結されており、移動プラテン６が昇降可能に支持されて、メス金型３とオス金型４とで板材２をプレス成形して圧延し得るようになっている。

また、固定プラテン５とメス金型３との間、及び移動プラテン６とオス金型４との間には、それぞれメス金型３及びオス金型４を所定の温度に加熱する加熱装置１１、１２を有する加熱部１３、１４が設けられている。加熱装置１１、１２は、メス金型３及びオス金型４をそれぞれ個別に所定の温度に加熱することができれば特に限定されず、例えば、ヒーター等である。この加熱装置１１、１２は、メス金型３及びオス金型４を、例えば、塑性変形しやすい成形温度、例えば、２１０℃以上、好ましくは２５０℃にそれぞれ加熱することができるものである。また、加熱部１３、１４には、例えば、複数の熱電対１５、１６が設けられ、メス金型３及びオス金型４の温度が２１０℃以上の所望の温度に調節されるようになっている。また、加熱部１３、１４には、断熱板１７、１８が設けられて固定プラテン５や移動プラテン６へ加熱装置１１、１２の熱が伝わらないようになっている。

なお、固定プラテンを上方に、移動プラテンを下方にそれぞれ配置したが、固定プラテンを下方に、移動プラテンを上方にそれぞれ配置するようにしてもよい。また、移動金型をオス金型に、固定金型をメス金型にしたが、移動金型をメス金型に、固定金型をオス金型にするようにしてもよい。

次に、このトランスファーモールド成形機１を用いて本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法を説明する。

まず、加熱装置１１、１２を駆動させて、例えば、メス金型３及びオス金型４を例えば２５０℃にそれぞれ加熱する。この状態のまま、厚さ０．３ｍｍのＭｇ合金（ＡＺ３１Ｂ）の矩形状の板材２をオス金型４上の任意の位置に載置する（図２（ｂ）参照。）。

載置後、油圧シリンダ８１を駆動させて移動プラテン６（オス金型４）を上方に移動させ（メス金型３に向けて上昇させ）、メス金型３とオス金型４とで板材２を塑性変形しやすい成形温度である２５０℃でプレス成形する（図２（ｂ）〜（ｆ）参照。）。このとき、メス金型３が板材２に接触してから板材２をプレス成形するまで（図２（ｄ）〜（ｅ）参照。）のオス金型４の移動速度（プレス速度ということがある。）は、板材２の材質、厚さ及び成形品の形状により任意に決められるが、メス金型３が板材２に接触するまで（図２（ｂ）〜（ｄ）参照。）のオス金型４の移動中に、プレス速度より速い速度で移動することが含まれていることが好ましい。また、メス金型３とオス金型４とで板材２をプレス成形する時間は、板材２の材質、厚さ及び成形品９の形状により任意に決められる。さらに、プレス成形後、オス金型４を下方に移動させる速度は、特に限定されないが、メス金型３が成形品９から離れた後（図２（ｆ）〜（ｇ）参照。）のオス金型４の移動中に、プレス速度より速い速度で移動することが含まれていることが好ましい。また、オス金型４が下限位置に到達する前には、その移動を低速、例えば、プレス速度と同じ速度で移動させるようにすることが好ましい。

具体的には例えば、オス金型４が上昇する場合、板材２をオス金型４上に載置した位置（下限位置ということがある。（図２（ｂ）参照。））からオス金型４のガイド棒４３がメス金型３のガイド孔３３に挿入される位置（上昇変速位置ということがある。（図２（ｃ）参照。））までのオス金型４の移動速度をプレス速度より速い速度にする。なお、上昇変速位置からメス金型３が板材２に接触する位置（加圧開始位置ということがある。（図２（ｄ）参照。））及び、加圧開始位置からオス金型４が最大に上昇する上限位置までのオス金型４の移動速度はプレス速度と同じ速度にする。

オス金型４が下降する場合、上限位置からメス金型３がプレスされた板材２から離間する位置（プレス終了位置ということがある。（図２（ｆ）参照。））までのオス金型４の移動速度はプレス速度と同じ速度にする。プレス終了位置から下限位置の近傍であって例えば下限位置より２０ｍｍ上昇位置（下降変速位置ということがある。）までのオス金型４の移動速度をプレス速度より速い速度にする。下降変速位置から下限位置までのオス金型４の移動速度をプレス速度と同じ速度にする。このように、プレス成形に関与していないときのオス金型４の移動速度を速くすることで、効率よく板材２のプレス成形を行うことができる。また、下降変速位置から下限位置までのオス金型４の移動速度をプレス速度と同じ速度にすることにより、オス金型４が下限位置で停止する際に衝撃がほとんどなくなり、消音を図れると共に耐久性等に優れる。

また、加熱された一対のメス金型３及びオス金型４で板材２が２５０℃でプレス成形されるために、プレス成形時、板材２が塑性変形しやすくなっているので、割れ等が起こることなくプレス成形される。

したがって、本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法は、板材２を塑性変形しやすい成形温度、例えば、２１０℃以上でプレス成形するのに用いるトランスファーモールド成形機１が一対の金型３、４の温度を調節する機能を備えているために、金型３、４を加熱する加熱装置１１、１２を設ける必要がないので、低コスト化を図れる。また、板材２をプレス成形する際に板材２に応じて金型４の温度を調節することができるために、板材２に応じて成形機や金型を交換することがないので、効率よくプレス成形を行えることになる。また、板材２をプレス成形する際に板材２に応じて金型４の移動速度を調節することにより、効率よくプレス成形を行えることになる。

また、プレス成形を行う板材２を予め成形温度に加熱することにより、一層効率よくプレス成形を行えることになる。例えば、プレス成形後、オス金型４が成形品９から離れた後（図２（ｆ）〜（ｇ）参照。）、オス金型４を下方に移動させるとき、オス金型４が成形品９から離れてから次のプレス成形する板材２を加熱して、オス金型４の移動が止まったときにこの板材２が成形温度に加熱されるようにする。これにより、プレス成形する際には、板材２が予め加熱されているので、板材２を加熱する時間を省略することができ、一層効率よくプレス成形を行えることになる。

以下、本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法の実施例を詳述する。Ｍｇ系合金の板材としては、厚さ０．３ｍｍで、１３０ｍｍ×１３０ｍｍのものを用いた。トランスファーモールド成形機１は、周知のものであれば特に限定されず、一対の金型３、４の温度を調節し得ると共に、金型の移動速度を調節し得るものである。トランスファーモールド成形機は、住友重機械工業株式会社製のトランスファー・モールディング・プレス（STM-75A）を用いた。このトランスファーモールド成形機において、プラテン寸法（横×奥行）は９１０ｍｍ×６１０ｍｍ、タイバー間隔（横×奥行）は７２０ｍｍ×４２０ｍｍ、型締ストローク（オス金型のストローク）は２３０ｍｍ、デーライトは６０５ｍｍのものを用いた。

このトランスファーモールド成形機を用いて、一対の金型の温度を２５０℃に、型締圧力を５０ｋｇｔ/ｃｍ^２にそれぞれ設定して、約２５０℃に加熱したＭｇ系合金の板材をオス金型上に載置して次のオス金型（移動プラテン）の上昇速度及び下降速度でプレス成形を行い、成形品を得た。金型上昇速度は、下限位置（０ｍｍ）から上昇変速位置（１９５ｍｍ）までが約１０８．９ｍｍ／ｓｅｃで、上昇変速位置から上限位置（２３０ｍｍ）までが約２２．５ｍｍ／ｓｅｃである。なお、オス金型（プラテン）の下限に位置されているときに０ｍｍとした。また、加圧開始位置は、２００ｍｍである。金型下降速度は、上限位置（２３０ｍｍ）からプレス終了位置（１９５ｍｍ）までが約６２．５ｍｍ／ｓｅｃで、プレス終了位置から下降変速位置（２０ｍｍ）までが約１２３．８ｍｍ／ｓｅｃで、下降変速位置から下限位置までが約６２．５ｍｍ／ｓｅｃである。なお、オス金型（移動プラテン）は、上限位置に達したら直ぐに下降するようにした。

このようにして得られた成形品は、目視において亀裂や損傷がなく成形性も良好なものであった。

以上説明したように本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法は、Ｍｇ系合金の板材をトランスファーモールド成形機を用いて塑性変形しやすい成形温度でプレス成形するので、低コスト化を図れると共に、板材をプレス成形する際に板材に応じて金型の温度及び移動速度を調節することが可能であり、効率よくプレス成形を行えることになることから、工業的価値が高いものである。

本発明に係るトランスファーモールド成形機の一例を示す概略構成図である。本発明に係るマグネシウム系合金のプレス成形方法の一例を説明するための図である。

符号の説明

１トランスファーモールド成形機
２板材
３メス金型
４オス金型

Claims

マグネシウムやマグネシウム合金等のマグネシウム系合金の板材をトランスファーモールド成形機を用いてプレス成形するプレス成形方法であって、
前記トランスファーモールド成形機の一対の金型の温度を調節して前記板材を塑性変形しやすい成形温度でプレス成形することを特徴とする、マグネシウム系合金のプレス成形方法。
前記成形温度が、２１０℃以上であることを特徴とする、請求項１に記載のマグネシウム系合金のプレス成形方法。
前記板材が、前記プレス成形される前に予め前記成形温度に加熱されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のマグネシウム系合金のプレス成形方法。
前記一対の金型の一方の金型が固定されていると共に、他方の金型が移動可能に設けられ、この他方の金型を移動させて前記板材をプレス成形するときに、前記一対の金型で前記板材をプレス成形する前の前記他方の金型の移動に、前記板材を変形させてプレス成形するときの金型の移動より速く移動することが含まれると共に、プレス成形後の前記他方の金型の移動に、前記板材を変形させてプレス成形するときの金型の移動より速く移動することが含まれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマグネシウム系合金のプレス成形方法。