JP2010194589A - 冷間プレス成形用アルミニウム合金板ブランクシートの部分的復元処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間プレス整形用のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金からなるブランクシートについて、部分的復元処理を行なうに適した装置を提供する。
【解決手段】ブランクシートを水平に支持するための台座と、ヒータを具備しかつ下降時に台座上のブランクシートの表面の加熱対象部に接してその部分を３０℃／分以上で１５０〜３５０℃の温度に局部的に加熱する加熱ブロックと、加熱ブロックによる加熱後に加熱対象部を３０℃／分以上の冷却速度で１００℃以下の温度に急速冷却する加熱後冷却手段と、加熱ブロックによる加熱対象部の加熱温度を検出するための温度センサと、温度センサによる検出温度に応じて前記ヒータを制御するための制御手段とを有してなる。
【選択図】図１

Description

この発明は冷間プレス成形を施して使用されるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０００番系）のアルミニウム合金圧延板からなるブランクシートについて、部分的な復元処理のための熱処理を行う装置に関するものであり、特に自動車や船舶、航空機等の各種部材、部品、あるいは建築材料、構造材料、そのほか各種機械器具、電気製品の部材、部品など、とりわけ自動車のボデイシート、ボデイパネルに好適に用いられるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金板ブランクシートについて、その冷間プレス成形性向上のために部分的復元処理を施す装置に関するものである。

従来自動車のボデイシート、ボデイパネルとしては、冷延鋼板を使用することが多かったが、最近では地球温暖化抑制の観点からＣＯ_２ガス排出量の削減が強く求められると同時に、自動車の燃費の改善が求められており、そのため自動車の車体軽量化が強く要請されている。そこで、これらの自動車用のボデイシートやボデイパネルなどの用途については、従来の冷延鋼板に代えて、軽量なアルミニウム合金圧延板を使用することが望まれている。しかしながら、アルミニウム合金圧延板の成形性は、一般に冷延鋼板よりも劣るとされ、そのためアルミニウム合金圧延板は、高い成形性を必要としない部位のみに使用するに留まっているのが現状である。

ところで従来からアルミニウム合金圧延板の成形性、特に冷間プレス成形性を改善するための方策が、種々提案されている。そのうち、比較的有効にプレス成形性を向上させ得る最近の方策としては、温間異周速圧延を適用した集合組織改善材の開発、ヒーターを組み込んだプレス金型を用いてブランクシートを加温しながらプレスする温間プレス成形法（例えば特許文献１、特許文献２など）、あるいは温間ブロー成形法がある。しかしながらこれらの方策のうち、温間異周速圧延を適用する方法は、異周速圧延機の大型化が未だ図られていないことから、ボデイシートなどの大型部材への適用は未だ困難である。また後者の温間プレス成形法、温間ブロー成形法は、いずれもその成形速度が通常の冷間プレス成形と比較して格段に遅いことから、量産的規模での適用は困難で、少量生産の高級車に限られるのが実情である。

一方、最近になり、冷間プレス成形に供されるアルミニウム合金圧延板について、冷間プレス成形前に予め部分的に復元のための処理（部分的復元処理）を施しておくことにより、通常の冷間プレス成形を適用してもその成形性を飛躍的に向上させ得ることが見出され、その発明について本願出願人が特願２００８−２２６００６号として特許出願（未公開）している。

ここで復元とは、この発明で対象としているＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金で代表される時効硬化型のアルミニウム合金板を、溶体化処理後に急冷して、室温で合金元素を過飽和に固溶させた状態とした後に、室温（常温時効温度）もしくはこれより若干高い温度（人工時効温度）で保持することによりマトリクス中に極めて微細な析出物（主としてＭｇ_２Ｓｉ系析出物）を析出させて強度を向上させた後において、この保持温度より高い温度に短時間加熱（復元加熱処理）することにより微細析出物が再固溶されて、強度が低下し、材料が軟化する現象を意味する。そしてそのような現象を生起させるために、溶体化処理−急冷、保持後の材料について加熱する処理を、復元処理と称している。またここで、部分的復元加熱処理とは、アルミニウム合金板ブランクの全体ではなく、その面内の予め定めた所定の部位（領域）についてのみ、選択的に加熱して復元させ、その所定部位のみを軟化させる処理を意味している。

そして前記特許出願の発明では、冷間プレス成形時においてアルミニウム合金板ブランクシートに要求される特性が、そのブランクの面内全体について均一ではなく、部分的に高強度が要求される部位と、部分的に低強度（軟質）で伸びが良好なことが要求される部位とがあることに着目し、冷間プレス成形前にアルミニウム合金板ブランクシートに部分的に復元処理を行なっておくことにより面内に強度差を付与する技術を基本としている。

具体的には、前述のように溶体化処理後急冷して常温時効もしくは人工時効により全体として高強度化したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金圧延板ブランク全体のうち、プレス絞り成形用金型のパンチ肩部が接する領域よりも外側の領域の全部もしくはその少なくとも一部については、冷間プレス絞り成形時における絞り周囲の押さえ部からの材料流入を容易にするべく、部分復元処理における加熱対象部と定める一方、パンチ肩部が接する領域は、プレス時において破断しやすくならないように高強度を維持させるべく、部分的復元処理における加熱対象部から外して（すなわち非加熱対象部と定めて）、部分的復元処理を行い、これにより強度分布を最適化したブランクについて冷間深絞り成形を行うことにより、ブランク周囲からの材料流入を促進すると同時に材料の破断を防止して、板厚が均一でかつ深い絞りの成形品を製造することを可能としている。

そして前記特許出願の発明によれば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金板ブランクシートの面内に適切に強度差を付与することによって、冷間プレス成形性を向上させることが可能であるばかりでなく、このような部分的復元処理は、冷間プレス成形よりも前に別の工程として行なわれるため、プレス成形自体は従来の冷間プレス機により高速で行なうことができ、そのため温間成形を適用した場合のような、プレス機械の設備コストの増大や生産効率の低下がなく、しかも特殊な潤滑油の必要性もなくなる。さらには、シワ押さえ部分の強度低下により成形品の形状凍結性が向上し、また復元現象によって低強度となった部分（加熱対象部）は塗装焼付時の硬化速度が大きく、強度が急速に回復するため、高い塗装焼付硬化性（ＢＨ性）を得ることができ、そのため塗装焼付後の強度劣化を防止することができる。そしてまた、プレス成形後に成型品の一部に曲げ加工が施されることになる場合には、その曲げ加工が施されるべき部位をも、部分的復元処理における加熱対象部としておくことにより、成形品の曲げ加工性を向上させることも可能となる。

なお前記特許出願の発明における具体的な部分的復元処理の条件としては、３０℃／分以上（望ましくは５０℃／分以上）の昇温速度で１５０〜３５０℃の範囲内の温度（望ましくは１８０〜３５０℃の範囲内の温度）に加熱し、その範囲内の温度で５分以下（０秒を含む）の保持を行なった後、３０℃／分以上（望ましくは５０℃／分以上、より望ましくは１００℃／分以上）の冷却速度で１００℃以下の温度に冷却することが必要であるとしている。

特開平４−３５１２２９号公報 特開２００６−２０５２４４号公報

前記特許出願の発明で提案している部分的復元処理方法は、未だ開発の端緒に着いたばかりで、プロセス的な条件は確立したものの、その方法を実際の量産的規模で実施するために最適な装置は未だ確立していなかったのが実情である。

ここで、前記特許出願による部分的復元処理方法では、ブランクシートの面内の一部（加熱対象部）のみを所定温度まで急速に加熱して微細析出物を固溶させ、かつその加熱後に急速に冷却して再析出を防止し、これにより充分に復元（軟化）させる必要がある一方、非加熱対象部については、上記加熱による影響を受けないようにして高強度を維持させる必要があるが、従来の一般的なアルミニウム合金板の熱処理のための加熱装置では、このような特殊な態様の熱処理を量産的規模で実施するには不適当であった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、前述のように冷間プレス成形用のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金ブランクシートについて、その冷間プレス成形前に施す部分的復元処理を実際に量産的規模で確実かつ有効に実施するに適した装置を提供することを課題とするものである。

この発明の冷間プレス成形用アルミニウム合金板ブランクシートの部分的復元処理装置は、基本的には、請求項１で規定しているように、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金圧延板の板全体について、溶体化処理後急冷して常温時効もしくは人工時効を施して高強度化してなるアルミニウム合金板からなる冷間プレス成形用ブランクシートを対象とし、そのブランクシートの面内のうち、冷間プレス成形時にパンチ肩部が接触することとなる領域よりも外側の領域の全部もしくは少なくとも一部を加熱対象部と定めるとともに、少なくともパンチ肩部が接触することとなる領域を非加熱対象部と定めておき、前記加熱対象部を３０℃／分以上の昇温速度で１５０〜３５０℃の範囲内の温度に加熱し、その範囲内の温度で５分以下（０秒を含む）の保持を行なった後、３０℃／分以上の冷却速度で１００℃以下の温度に冷却する一方、前記非加熱対象部は加熱しないようにして、部分的復元処理を行うための部分的復元処理装置において、上面に平坦な支持面を形成した、前記ブランクシートを水平に支持するための台座とヒータを備えていて、前記台座に接近、離隔するべく昇降可能でかつ下降時に前記支持面上のブランクシートの表面の前記加熱対象部に局部的に接して、その加熱対象部を、３０℃／秒以上の昇温速度で１５０〜３５０℃の範囲内の温度に加熱するための加熱ブロックと、前記加熱ブロックによる加熱対象部の加熱後にその加熱対象部を３０℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下の温度に急速冷却するための加熱後冷却手段と、前記加熱ブロックによる加熱対象部の加熱温度を検出するための温度センサと、前記温度センサによる検出温度に応じて前記ヒータを制御するための制御手段とを有してなり、前記ヒータにより加熱された加熱ブロックを、台座の支持面上に水平に支持されたブランクシートに向って下降させ、その下面をブランクシートの加熱対象部に押し当てて加熱対象部を局部的に加熱し、その後加熱ブロックを上昇させてブランクシートの加熱対象部から離隔させるとともに、前記加熱後冷却手段により加熱対象部を急速冷却するようにしたことを特徴とするものである。

請求項２の発明の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、さらに、前記非加熱対象部を冷却するための非加熱対象部冷却手段を備えていることを特徴とするものである。

また請求項３の発明の部分的復元処理装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱ブロックがブランクシートの加熱対象部に接してこれを加熱している間に、そのブランクシートにおける加熱対象部と非加熱対象部の境界領域での温度勾配が５℃／ｍｍ以上となるように構成したことを特徴とするものである。

請求項４の発明の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置は、請求項２に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記非加熱対象部冷却手段が、支持面上のブランクシートの非加熱対象部に冷却用流体を吹き付ける構成とされていることを特徴とするものである。

請求項５の発明の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置は、請求項４に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記非加熱対象部冷却手段が、前記冷却用流体を、支持面上のブランクシートの非加熱対象部における加熱対象部との境界位置近くの部分に向けて吹き付ける構成とされていることを特徴とするものである。

請求項６の発明の部分的復元処理装置は、請求項４もしくは請求項５に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記非加熱対象部冷却手段が、前記加熱後冷却手段を兼ねており、加熱ブロックがブランクシートの加熱対象部から離れた後も前記冷却用流体が吹付けられるようにしたことを特徴とするものである。

請求項７の発明の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱後冷却手段として、ブランクシートの加熱対象部から加熱ブロックが離れた直後にブランクシートに向けて冷却用流体を吹付ける加熱後冷却用流体吹付け管が設けられていることを特徴とするものである。

請求項８の発明の部分的復元処理装置は、請求項２に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記非加熱対象部冷却手段が、支持面上のブランクシートにおける非加熱対象部のうち、少なくとも加熱対象部との境界位置に近い領域に当接し得る冷却ブロックによって構成されていることを特徴とするものである。

請求項９の発明の部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱後冷却手段が、前記台座に形成された複数の小孔を経て台座の支持面上に冷却用流体を噴出す構成とされていることを特徴とするものである。

請求項１０の発明の部分的復元処理装置は、請求項９に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記小孔から吹出される冷却用流体が、台座の支持面上にブランクシートを搬入、搬出させる際においてブランクシートを支持面上に浮上させる機能をも有していることを特徴とするものである。

請求項１１の発明の部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱ブロックにおけるブレージングシートと接するべき接触面が、冷間プレス成形におけるパンチの肩部の外側に沿うように全体として環状をなすように形成されていることを特徴とするものである。

請求項１２の発明の部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱ブロックにおけるブレージングシートと接するべき接触面が、冷間プレス成形におけるパンチ肩部の外側に沿う全体として環状の部分のほか、さらにパンチ肩部よりも内側に相当する領域にも局部的に形成されていることをものである。

請求項１３の発明の部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱ブロックが、分割可能な複数の小ブロックの組合せにより構成されていることを特徴とするものである。

請求項１４の発明の部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱ブロックの下面に、その加熱ブロックとは別部材でかつ高硬度、高熱伝導性材料からなるシートが貼着され、そのシートを介して加熱ブロックがブランクシートの加熱対象部に接触して、ブランクシートの加熱対象部が加熱されるように構成したことを特徴とするものである。

請求項１５の発明の部分的復元処理装置は、請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、前記加熱ブロックを下降させてその加熱ブロックをブランクシートに接触させた状態での接触圧力を検出するための圧力検出手段と、その圧力検出手段の検出値に基いてブランクシートに対する加熱ブロックの接触圧力を制御するための圧力制御手段とを有してなることを特徴とするものである。

この発明の部分的復元処理装置によれば、溶体化処理後急冷して保持することにより板全体として強度上昇したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金ブランクシートについて、冷間プレス成形前の部分的復元処理を、実際の製造現場において量産的規模で確実かつ有効に施すことができ、したがってこの発明の部分的復元処理装置を使用して冷間プレス成形前に部分的復元処理を行なえば、その後の通常の冷間プレス成形により、板厚が均一でかつ深い絞りの成形品を効率良く製造することが可能となる。

図１は、この発明の一実施例の部分的復元処理状態の全体的な構成を示す略解的な切欠正面図である。 図２は、図１に示される部分的復元処理装置に使用されている加熱ブロックを、図１のＩＩ−ＩＩ線において示す底面図である。 図３は、図１に示されている部分的復元処理装置で処理するブランクシートの一例を示す平面図である。 図４の（イ）〜（ハ）は、図１に示される部分的復元処理装置を使用して図３に示されるブランクシートを処理する状況を段階的に示す略解的な正面図である。 図５は、この発明の他の実施例として、加熱ブロックを複数の小ブロックにより構成しかつ加熱ブロックにシートを貼着した実施例の加熱ブロック付近の状況を示す略解的な正面図である。 図６は、この発明の部分的復元処理装置に用いられる加熱ブロックの別の例を、図２と同様な位置で示す底面図である。

以下この発明を実施するための形態を、図１〜図３に示す実施例を参照しながら説明する。

図１は、この発明の部分的復元処理装置の基本的な構成を有する実施例を示すものであり、平板状の厚板からなる基台１上には、例えば図３に示すような平面形状を有するブランクシート３を実質的に水平に支持するための台座５が配設されている。この台座５は、断熱性の良好な耐火物等の材料からなるものであり、その表面（上面）はブランクシート３を載置する平坦かつ平滑な支持面５Ａとされている。また台座５の表面近くには、部分的復元処理の加熱時においてブランクシート３の加熱温度を検出するための複数の熱電対等の温度センサ７が埋め込まれている。さらに台座５には、その支持面５Ａ上へのブランクシート３を搬入、搬出させる際の搬入・搬出補助手段として、支持面５Ａ上でブランクシート３をわずかに浮上させるべく支持面５Ａから空気等の流体を吹出せるための多数の小孔９が形成されている。なおこの小孔９は、後述するように部分的復元処理における加熱後に急冷するための冷却用流体を吹出す加熱後冷却手段をも兼ねている。またこの台座５には、部分的復元処理時において後述する加熱ブロック１５をブランクシート３に押し当てた時の圧力（荷重）を検出するためのロードセル等の圧力検出手段１１が設けられている。

一方、前記基台１の周辺部の上面側には、後述する加熱ブロック１５を着脱可能に組込んだ昇降台１７の昇降を案内するための複数のガイド棒１３が垂直に立設されており、これらのガイド棒１３に案内されて昇降台１７が加熱ブロック１５とともに昇降し得るように、言い換えれば加熱ブロック１５が台座５の支持面５Ａに接近・離隔する方向に昇降台１７が移動し得るように構成されている。なおこの昇降台１７は、油圧シリンダあるいはモータ・スクリュー機構等の図示しない昇降駆動手段により昇降せしめられるようになっている。

前記加熱ブロック１５は、温度制御可能なヒータ（温調ヒータ）１９を内蔵しており、その全体は熱伝導性が良好でかつ硬質な材料、例えばグラファイト等により作られていて、昇降台１５に対し脱着可能に取付けられている。

ここで、加熱ブロック１５は、部分的復元処理時において支持面５Ａ上のブランクシート３の表面（上面）の予め定めた領域（加熱対象部３Ａ）に接して、その部位のみを所定温度（後述するように１５０〜３５０℃、望ましくは１８０〜３５０℃の範囲内の温度）に加熱するためのものであって、図２に示すように下面側から見た平面形状（すなわち部分的復元処理時においてブランクシート１５に接する平坦な部分１５Ａの平面的な形状）が、ブランクシート１５の平面内の部分的復元処理において加熱すべき領域（加熱対象部３Ａ；図３参照）に対応するように作られている。具体的には、その下側の平坦な面（接触面）１５Ａの形状が、冷間プレス成形時におけるパンチ肩部の外側に沿うような形状、すなわちパンチ肩部の輪郭と相似形状でかつパンチ肩部の輪郭より若干大きい形状をなすように、全体として矩形に近い略環状に作られている。

さらに加熱ブロック１５には、部分的復元処理時においてブランクシート３の加熱すべきでない領域、すなわち非加熱対象部３Ｂを冷却するための非加熱対象部冷却手段として、冷却用流体吹付け管２１が設けられている。この冷却用流体吹付け管２１は、加熱ブロック１５における内壁面１５Ｂに近い位置において冷却空気等の冷却用流体を下方に向けて（すなわちブランクシート３内の非加熱対象部３Ｂにおける加熱対象部３Ａとの境界近くに向けて）吹き出すように構成されている。

なおこのような非加熱対象部冷却手段（例えば冷却用流体吹付け管２１）は、必ずしも設ける必要はないが、非加熱対象部冷却手段を設けておけば、後に改めて説明するように、加熱対象部３Ａと非加熱対象部３Ｂとの境界位置付近における温度勾配を大きくすることができ、特に加熱対象部３Ａの加熱昇温速度が高い場合、あるいは加熱対象部３Ａの加熱到達温度での保持時間が比較的長い場合には、このような非加熱対象部冷却手段を設けておくことが、前述のように境界付近での温度勾配を大きくするために有効である。

そしてまた前記昇降台１７には、装置の搬入側（図１の右側）において付着物除去用エアをブランクシート３の表面に右斜め下方に吹付けるための付着物除去用エア吹出管２３が設けられている。さらに昇降台１７には、装置の搬出側（図１の左側）において部分的復元処理後のブランクシート３を急速に冷却するための加熱後冷却手段として、冷却空気等の冷却用流体を斜め下方に吹出するための冷却用流体吹付け管２５が設けられている。

なお前述の小孔９、付着物除去用エア吹出管２３、冷却用流体吹付け管２１、２５は、それぞれ図示しない配管を介して冷却空気やエアを送り出すための１台もしくはそれ以上のポンプもしくはブロア等からなる流体送出し装置（図示せず）に接続されており、この流体送出し装置は、図示しない制御部によって各流体の吹出しタイミングや吹出し流量、あるいは流体温度等が制御されるようになっている。

一方、既に述べた加熱ブロック１５に内蔵されているヒータ１９、温度センサ７も上述の制御部（図示せず）に電気的に接続されていて、部分的復元処理時に温度センサ７により検出されたブランクシート温度に応じてヒータ１９を制御するようになっている。また台座５に設けられたロードセル等の圧力検出手段１１も制御部（図示せず）に電気的に接続されており、圧力検出手段１１による検出圧力値（ブランクシート３に対する加熱ブロック１５の押付け圧力）に応じて、昇降台１７を駆動するための図示しない駆動源を制御するように構成されている。

以上のような図１〜図３に示される一実施例の部分的復元処理装置を用いて、冷間プレス成形用のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金ブランクシートに対し部分的復元処理を施す際の動作および作用について説明する。

先ず処理対象となるブランクシートについて説明すれば、そのブランクシートの合金は、時効硬化性を有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金であれば良く、具体的な成分組成は特に限定されるものではないが、通常は、既に述べた特願２００８−２２６００６号に記載されているように、Ｍｇ０．２〜１．５％、Ｓｉ０．３〜２．０％を含有し、かつＦｅ０．０３〜１．０％、Ｍｎ０．０３〜０．６％、Ｃｒ０．０１〜０．４％、Ｚｒ０．０１〜０．４％、Ｖ０．０１〜０．４％、Ｔｉ０．００５〜０．３％、Ｚｎ０．０３〜２．５％、Ｃｕ０．０１〜１．５％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるアルミニウム合金を用いることが望ましい。なお、一般のアルミニウム合金においては、鋳塊組織の微細化のためにＴｉと同時にＢを添加することがあり、この発明の場合もＢが５００ｐｐｍ程度以下含有されることは特に支障はない。

また部分的復元処理に供されるブランクシートのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板は、所定の板厚まで冷間圧延した後、溶体化処理（望ましくは加熱到達温度４８０〜５９０℃の範囲内）を施して急冷してＭｇ_２Ｓｉ、単体Ｓｉ等を固溶させ、続いて室温もしくは室温近くの温度（通常は５０℃以下）まで急冷して、Ｍｇ、Ｓｉ等を室温において過飽和に固溶した状態とし、さらに１日程度以上の常温時効（自然時効；通常は０〜５０℃の範囲の温度での時効）によりある程度の量のクラスタや微細析出物を析出させるか、あるいは人工時効処理（望ましくは１４０℃以下）により亜時効状態とし、これによって板全体の強度を、冷間圧延のままの状態よりも上昇させたものとする。

このようなＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板からなるブランクシートについて、部分的復元処理を施すのであるが、その際には、その後に冷間プレス成形を行なうにあたって冷間プレス成形金型のパンチ肩部が当接するべき領域よりも外側の領域の全部または少なくとも一部（すなわち通常はシワ押さえによって挟まれるべき部分）を、部分的復元処理における加熱対象部３Ａと定める一方、少なくともパンチ肩部が接すべき領域を非加熱対象部３Ｂ（通常は加熱対象部３Ａより内側の領域の全部または加熱対象部３Ａよりも内側の領域の少なくとも一部）を定めておく。そして部分的復元処理装置の加熱ブロック１５として、その加熱対象部３Ａの平面的な形状に対応するものを用意して、これを昇降台１７にセットしておく。すなわち、加熱ブロック１５として、少なくともその下側の平坦な接触面１５Ａの平面形状が部分的復元処理を施すべきブランクシートの加熱対象部３Ａに対応するものを選択しておく。

このようなブランクシートを、図１に示す実施例の部分的復元処理装置により処理する状況について、図４の（イ）、（ロ）、（ハ）に段階的に示す。

図４の（イ）は、ブランクシート３を、図の右方から装置内に搬入しつつある状況を示すもので、昇降台１７は上昇端にあり、加熱ブロック１５は台座５の支持面５Ａから離れた状態にある。そして台座５の多数の小孔９から空気等の流体を吹出し、台座５の支持面５Ａ上においてブランクシート３を略水平を保ったまま浮上させながら搬入する。このとき、昇降台１７に設けられた吹出管２３から付着物除去用エアを吹出して、ブランクシート３の表面に存在する塵埃等を吹き飛ばす。

ブランクシート３が搬入されて、台座５の支持面５Ａ上の所定の位置にブランクシート３が到来したときには、前述の小孔９からの浮上用の流体の吹出しを停止させ、ブランクシート３を支持面５Ａに接触して水平に載置された状態とする。そして昇降台１７を、加熱ブロック１５の下面（接触面１５Ａ）がブランクシート３の表面に接してこれをある程度の圧力で押付けるまで下降させる。このときの状態を図４の（ロ）に示す。

ここで上述のように昇降台１７を下降させて加熱ブロック１５をブランクシート３の表面に押付けるにあたっては、台座５に設けたロードセル等の圧力検出手段１１によってその押付け圧力を検出し、適切な圧力となるように図示しない昇降駆動源をフィードバック制御する。すなわち、加熱ブロック１５からブランクシート３の表面に充分に熱が伝達されるように、しかも加熱ブロック１５の押し付け圧力によりブランクシート３の表面に局部的な変形が生じないように（例えば圧痕が生じないように）、両者間の接触圧力を適切な範囲内に調整する。

また前述のように昇降台１７を下降させて加熱ブロック１５をブランクシート３に押し付けるにあたっては、加熱ブロック１５の下面１５Ａがブランクシート３の加熱対象部３Ａに接触した瞬間にブランクシートの加熱対象部３Ａの急速加熱が行われるように、具体的には、３０℃／分以上（望ましくは５０℃／分以上、より望ましくは１００℃／分以上）の昇温速度で加熱対象部３Ａが急速に温度上昇するように、接触開始以前から加熱ブロック１５のヒータ１９を作動させて、加熱ブロック１５の表面温度を所定の温度まで高めておく。さらに、加熱ブロック１５がブランクシート３の加熱対象部３Ａに接触して加熱対象部３Ａの加熱を開始したときに、その熱が同じブランクシート３内の隣接する非加熱対象部３Ｂに伝達されてその部分が温度上昇しないように、非加熱対象部冷却手段としての冷却用流体吹付け管２１から冷却用流体、例えば冷却空気を予め吹出しておく。

前述のようにして加熱ブロック１５の下面（接触面）１５Ａをブランクシート３の加熱対象部３Ａに押付ければ、その加熱対象部３Ａは急速に加熱されて温度上昇する。ここで、部分的復元処理における加熱対象部の加熱昇温速度は、前述のように、１００℃／分以上がより望ましいが、予め加熱されている加熱ブロック１５を加熱対象部３Ａに押し当てて加熱対象部３Ａを加熱した場合、実際上は３０℃／秒以上の著しく高い昇温速度で急速に加熱することができる。

このように加熱対象部３Ａに加熱ブロック１５を押し当てる際には、台座５の表面近くに埋め込まれた温度センサ７により加熱温度を検出して、ブランクシート３の加熱対象部３Ａの温度が予め定めた復元処理温度、すなわち１５０〜３５０℃（望ましくは１８０〜３５０℃）の範囲内の温度に到達するように、図示しない制御部によりヒータ１９を制御する。これによりブランクシート３の加熱対象部３Ａについての復元処理がなされる。すなわち、前述のように加熱対象部３Ａ内において微細析出物がＡｌマトリックス中に再固溶され、その部分が軟化される。

一方、ブランクシート３の非加熱対象部３Ｂについては、単に加熱ブロック１５が接触しないばかりでなく、冷却用流体吹付け管２１から冷却用流体、例えば冷却空気が吹付けられるため、温度上昇せず、したがってその部分は復元されて軟化することもない。但し、加熱対象部３Ａの加熱昇温速度が比較的低い場合には、このような冷却用流体の吹付けを行わなくても済むこともある。

ここで、加熱ブロック１５の下面をブランクシート３の加熱対象部３Ａに押し付けて、加熱対象部３Ａが温度上昇したときには、ブランクシート３内において加熱対象部３Ａから隣接する非加熱対象部３Ｂに向かって熱が伝達（熱拡散）される一方、非加熱対象部３Ｂは強制冷却されているから、加熱対象部３Ａと非加熱対象部３Ｂとの境界付近の領域では、温度勾配が生じることを避け得ない。そして上記のような境界付近の温度勾配が小さければ、非加熱対象部３Ｂにおける加熱対象部３Ａに近い部分の温度が高くなって、その部分が軟化する傾向を示してしまうが、既に述べたように非加熱対象部３Ｂは冷間プレス成形時にパンチ肩部に接する部分であるから、この部分が軟化（強度低下）してしまえば、プレス成形時に破断してしまうおそれが大きくなる。また同様に、上述の温度勾配が小さければ、加熱対象部３Ａにおける非加熱対象部３Ｂに近い部分の温度が低くなる傾向を示し、その部分の復元（軟化）が充分ではなくなり、冷間プレス成形時においてその部分で充分な伸びが得られなくなってしまう。したがって加熱対象部３Ａと非加熱対象部３Ｂとの境界付近における温度勾配は、できるだけ大きくすることが望ましい。本発明者等の実験によれば、通常自動車のボディパネルやボディシートして使用される大きさの絞り成形品（一般的には、各辺が１ｍ×１ｍ程度以上）の場合、境界部分での温度勾配が５℃／ｍｍ以上であれば、部分的復元処理による効果を充分に発揮し得ることが判明している。

このように境界付近の温度勾配を大きくするため、実施例の装置では、非加熱対象部冷却手段としての冷却用流体吹付け管２１を、前述のように加熱ブロック１５における内壁面５Ｂに近い位置で冷却用流体が吹出されるように、したがってブランクシート３における非加熱対象部３Ｂのうち、加熱対象部３Ａとの境界に近い位置において冷却用流体が吹付けられるように構成している。そして実際の操業においては、冷却用流体の種類（冷却空気、あるいは冷却水等）、流体温度、吹付け流量、流速等を、適切に選択、調整することによって、前述のように境界付近の温度勾配が５℃／ｍｍ以上となるように制御すれば良い。

但し、加熱対象部３Ａの加熱昇温速度が比較的小さい場合には、このような非加熱対象部冷却手段により非加熱対象部３Ｂを強制的に冷却しなくても、前述のような境界付近の温度勾配をある程度大きく確保することも可能となることがある。

以上のように、ブランクシート３の非加熱対象部３Ｂを強制冷却しつつ、加熱ブロック１５をブランクシート３の加熱対象部３Ａに押付けて、その加熱対象部３Ａを１５０〜３５０℃（望ましくは１８０〜３５０℃）の範囲内の温度で所定時間（５分以下、０秒を含む）加熱することによって、ブランクシート３に対する部分的復元処理がなされる。そして前記所定時間経過後、昇降台１７を上昇させ、加熱ブロック１５をブランクシート３の表面から離隔させる。なおこの際にも、前述の冷却用流体吹付け管２１からは冷却用流体、例えば冷却空気や冷却水の吹出しを継続させる。また加熱ブロック１５がブランクシート３の表面から離れると同時に、冷却用流体吹付け管２５から冷却用流体、例えば冷却空気もしくは冷却水等を吹出す。さらに、これと同時またはその直後に、台座５に形成された多数の小孔９からも冷却用の流体、例えば冷却空気を吹出す。

これによって、ブランクシート３はその全体（特に加熱対象部３Ａ）が急速に冷却される。この際、加熱対象部３Ａの冷却速度が３０℃／分以上（望ましくは５０℃／分以上、より望ましくは１００℃／分以上）となるよう、また冷却到達温度が１００℃以下となるように、各冷却流体の温度、流量、流速を調整しておく。

またここで、前述のように台座５の多数の小孔９から空気等の流体を吹出すことによって台座５上のブランクシート３が水平を保ったまま浮上するから、適宜搬出方向（図の左方）への推力を与えることにより、図４の（ハ）に示すようにブランクシート３を左方へ滑らかに搬出することができる。

以上の実施例においては、加熱ブロック１５は、全体として略環状をなす一体物として説明したが、加熱ブロック１５は分割可能な複数の小ブロックによって構成しても良い。すなわち、実際の製造現場においては、種々のサイズ、種々の形状の成形品を製造するのが通常であり、したがって冷間プレス成形におけるパンチの形状も種々のサイズ、形状のものとなるのが通常である。その場合、パンチ、成形品の各サイズ、各形状に応じた多数の加熱ブロックを用意しておくことは、コスト上昇の原因となる。そこで加熱ブロック１５を複数の小ブロックの組合せにより構成するようにしておけば、異なるサイズ、異なる形状に対してもかなりの程度で共通の小ブロックにより対応することが可能となるため、コスト低減を図ることが可能となる。

また一方、前述の実施例においては、加熱ブロック１５の下面（接触面１５Ａ）をブランクシート３の加熱対象部３Ａに直接接触させる（押付ける）ものとして説明したが、場合によっては加熱ブロック１５の下面に、高硬度、高熱伝導性のシート、例えばダイヤモンドシートを貼着しておき、そのシートを介して間接的に加熱対象部３Ａを加熱するようにしても良い。

このように高硬度、高熱伝導性のシートを加熱ブロック１５の下面に貼着することは、特に前述のように加熱ブロック１５を複数の分割可能な小ブロックによって構成した場合に有効である。すなわち、加熱ブロック１５を複数の小ブロックを組合わせることによって構成した場合、互いに隣接する小ブロックの隣接個所において、その下面（接触面）に若干の段差が生じたり、切欠状の小凹部が生じてしまったりすることがあり、その場合には、ブランクシートの表面に加熱ブロック（複数の小ブロックからなるもの）を押付けて加熱した際に、ブランクシート表面に圧痕等の変形が生じてしまうおそれがある。一方、その複数の小ブロックからなる加熱ブロックの下面全体をカバーするように前述のようなシートを貼着しておけば、押付け加熱時にブランクシート表面に圧痕等の変形が生じることを防止できる。

ここで、図５に、前述のように加熱ブロック１５を複数の小ブロック２７の組合せによって構成し、かつその複数の小ブロック２７からなる加熱ブロック１５の下面１５Ａに、その全体をカバーするように高硬度、高熱伝導性のシート２９を貼着した例を示す。

さらに、前述の実施例では、加熱ブロック１５をブランクシート３の加熱対象部３Ａに押付けて加熱対象部３Ａを加熱するに際して、非加熱対象部３Ｂを強制冷却するための非加熱対象部冷却手段の具体的構成として、冷却用流体吹付け管２５から非加熱対象部３Ｂに冷却用流体を吹付ける構成としているが、その代わりに非加熱対象部３Ｂに固体状の冷却ブロックを接触させる構成としても良い。すなわち、内部において冷却水等の冷却媒体を循環させるようにした金属等の高熱伝導材料からなる図示しない冷却ブロックを、加熱ブロック１５の内側に配設しておき、その加熱ブロック１５の下降とともに冷却ブロックが下降して、その下面がブランクシート３の非加熱対象部３Ｂの表面に押し当てられて、非加熱対象部３Ｂが、直接的に抜熱（冷却）されるように構成しても良い。このように冷却ブロックを用いれば、前述のように冷却用流体を吹き付ける場合よりも一層効果的に非加熱対象部３Ｂを冷却して、境界付近での温度勾配を大きくすることができる。なおこのようにブランクシート３の加熱対象部３Ａと非加熱対象部３Ｂとの境界付近における温度勾配を大きくするためには、加熱ブロック１５の内面にできるだけ近接して冷却ブロックを配設することが望ましい。

また前述の実施例では、加熱ブロック１５の形状を、全体的に略環状としており、これはブランクシート３の加熱対象部３Ａの平面的な形状を、冷間プレス成形時におけるパンチ肩部の外側に沿うようにしているためであるが、プレス成形品の形状によっては、冷間プレス成形時にブランクシートの内側の一部もしくは数個所をも離れ小島的に絞ることもあり、その場合にはブランクシート３における前述のような非加熱対象部３Ｂの内側の一部もしくは数個所をも、離れ小島的に加熱対象部とすることがある。そしてその場合には、内側の離れ小島的な加熱対象部の形状に対応して、図６に示すように略環状の加熱ブロック１５の内側にも、略環状の加熱ブロック１５とは別に離れ小島的に１個所または数個所に小加熱ブロック３１を設けておけば良い。

３ ブランクシート
３Ａ 加熱対象部
３Ｂ 非加熱対象部
５ 台座
７ 温度センサ
９ 小孔
１１ 圧力検出手段
１５ 加熱ブロック
１５Ａ 接触面
１９ ヒータ
２１ 非加熱対象部冷却用流体吹付け管
２５ 加熱後冷却用流体吹付け管
３１ 小加熱ブロック

Claims (15)

1. Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金圧延板の板全体について、溶体化処理後急冷して常温時効もしくは人工時効を施して高強度化してなるアルミニウム合金板からなる冷間プレス成形用ブランクシートを対象とし、そのブランクシートの面内のうち、冷間プレス成形時にパンチ肩部が接触することとなる領域よりも外側の領域の全部もしくは少なくとも一部を加熱対象部と定めるとともに、少なくともパンチ肩部が接触することとなる領域を非加熱対象部と定めておき、前記加熱対象部を３０℃／分以上の昇温速度で１５０〜３５０℃の範囲内の温度に加熱し、その範囲内の温度で５分以下（０秒を含む）の保持を行なった後、３０℃／分以上の冷却速度で１００℃以下の温度に冷却する一方、前記非加熱対象部は加熱しないようにして、部分的復元処理を行うための部分的復元処理装置において、
   上面に平坦な支持面を形成した、前記ブランクシートを水平に支持するための台座と
   ヒータを備えていて、前記台座に接近、離隔するべく昇降可能でかつ下降時に前記支持面上のブランクシートの表面の前記加熱対象部に局部的に接して、その加熱対象部を、３０℃／秒以上の昇温速度で１５０〜３５０℃の範囲内の温度に加熱するための加熱ブロックと、
   前記加熱ブロックによる加熱対象部の加熱後にその加熱対象部を３０℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下の温度に急速冷却するための加熱後冷却手段と、
   前記加熱ブロックによる加熱対象部の加熱温度を検出するための温度センサと、
   前記温度センサによる検出温度に応じて前記ヒータを制御するための制御手段、
   とを有してなり、
   前記ヒータにより加熱された加熱ブロックを、台座の支持面上に水平に支持されたブランクシートに向って下降させ、その下面をブランクシートの加熱対象部に押し当てて加熱対象部を局部的に加熱し、その後加熱ブロックを上昇させてブランクシートの加熱対象部から離隔させるとともに、前記加熱後冷却手段により加熱対象部を急速冷却するようにしたことを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
2. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   さらに、前記非加熱対象部を冷却するための非加熱対象部冷却手段を備えていることを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   前記加熱ブロックがブランクシートの加熱対象部に接してこれを加熱している間に、そのブランクシートにおける加熱対象部と非加熱対象部の境界領域での温度勾配が５℃／ｍｍ以上となるように構成したことを特徴とする部分的復元処理装置。
4. 請求項２に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   前記非加熱対象部冷却手段が、支持面上のブランクシートの非加熱対象部に冷却用流体を吹き付ける構成とされていることを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
5. 請求項４に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   前記非加熱対象部冷却手段が、前記冷却用流体を、支持面上のブランクシートの非加熱対象部における加熱対象部との境界位置近くの部分に向けて吹き付ける構成とされていることを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
6. 請求項４もしくは請求項５に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   前記非加熱対象部冷却手段が、前記加熱後冷却手段を兼ねており、加熱ブロックがブランクシートの加熱対象部から離れた後も前記冷却用流体が吹付けられるようにしたことを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
7. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   前記加熱後冷却手段として、ブランクシートの加熱対象部から加熱ブロックが離れた直後にブランクシートに向けて冷却用流体を吹付ける加熱後冷却用流体吹付け管が設けられていることを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
8. 請求項２に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   前記非加熱対象部冷却手段が、支持面上のブランクシートにおける非加熱対象部のうち、少なくとも加熱対象部との境界位置に近い領域に当接し得る冷却ブロックによって構成されていることを特徴とする部分的復元処理装置。
9. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
   前記加熱後冷却手段が、前記台座に形成された複数の小孔を経て台座の支持面上に冷却用流体を噴出す構成とされていることを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
10. 請求項９に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
    前記小孔から吹出される冷却用流体が、台座の支持面上にブランクシートを搬入、搬出させる際においてブランクシートを支持面上に浮上させる機能をも有していることを特徴とする、冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置。
11. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
    前記加熱ブロックにおけるブレージングシートと接するべき接触面が、冷間プレス成形におけるパンチの肩部の外側に沿うように全体として環状をなすように形成されていることを特徴とする部分的復元処理装置。
12. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
    前記加熱ブロックにおけるブレージングシートと接するべき接触面が、冷間プレス成形におけるパンチ肩部の外側に沿う全体として環状の部分のほか、さらにパンチ肩部よりも内側に相当する領域にも局部的に形成されていることを特徴とする部分的復元処理装置。
13. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
    前記加熱ブロックが、分割可能な複数の小ブロックの組合せにより構成されていることを特徴とする部分的復元処理装置。
14. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
    前記加熱ブロックの下面に、その加熱ブロックとは別部材でかつ高硬度、高熱伝導性材料からなるシートが貼着され、そのシートを介して加熱ブロックがブランクシートの加熱対象部に接触して、ブランクシートの加熱対象部が加熱されるように構成したことを特徴とする部分的復元処理装置。
15. 請求項１に記載の冷間プレス成形用アルミニウム合金ブランクシートの部分的復元処理装置において、
    前記加熱ブロックを下降させてその加熱ブロックをブランクシートに接触させた状態での接触圧力を検出するための圧力検出手段と、その圧力検出手段の検出値に基いてブランクシートに対する加熱ブロックの接触圧力を制御するための圧力制御手段とを有してなることを特徴とする部分的復元処理装置。

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