JP2013119118A - マグネシウム合金製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コストを下げると共に、寸法が精密なマグネシウム合金製品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のマグネシウム合金製品の製造方法では、まず型穴を有する金型を提供し、続いて型穴内の温度が所定温度になるまで金型を加熱する。次に、マグネシウム合金ブランクを型穴内に置く。さらに、型穴内のマグネシウム合金ブランクに圧力を加えることにより、マグネシウム合金ブランクを密閉した型穴の中で型穴の形状に対応するマグネシウム合金製品を製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属製品の製造方法に関し、特にマグネシウム合金製品の製造方法に関する。

金属材料は、一般的に、プラスチック材料より重いが、強度が高い。このため、アルミニウム、マグネシウム、チタニウムなどの金属材料を用いれば、軽量で高強度な製品を開発することができる。また、マグネシウム合金は、軽量化、放熱性、電磁干渉の防止、高硬度及び可塑性などに優れるため、各産業への応用が急増している。

マグネシウム合金材料の加工は、将来の人気産業になるだけでなく、筐体業界の市場への潜在力も極めて高い。マグネシウム合金材料に関連する各種の重要な成形技術は、いずれにおいても当業者の研究開発が盛んに行われている。一般的に、マグネシウム合金の成形技術としては、ダイカスト、半固体成形、鍛造、プレス成形などの技術がある。現在、マグネシウム合金製品のほとんどは、ダイカスト加工により成形されるが、ダイカスト加工は、工作物の厚さが薄いほど成形の困難度が高いため、相対的に製品の不良率が増加し、一般的には高温割れや、酸化、湯じわ、強度不足、押出変形などの問題が発生する。そのため、後続の補修、整形は極めて多くの労力を要し、それにより、コストが上がる。

一方、プレス成形加工においては、マグネシウム合金シート材料に対して、局部を変形や押し抜きせん断するのみであり、変化する断面を成形するように材料を変形させることはできない。すなわち、プレス成形品は、締結部を形成できない制限があり、プラスチックの接合部材と組み合わせるか、接着又は溶接により他の部品に接続させなければ応用することができない。

鍛造加工は、材料を大きく変形させることが可能であると共に、材料の局部を薄くしたり厚くしたりすることができる。これにより、変化する断面を形成することができる。さらに、鍛造品の表面が非常に平滑であるため、後続の表面処理は行いやすい。以上より、鍛造加工は、実に研究開発する価値を有することを理解することができる。

図１Ａは、従来の熱鍛造加工において使用される金型を示す概略図である。図１Ｂは、図１Ａに示す金型を用いて鍛造した従来のマグネシウム合金製品を示す概略図である。図１Ａに示されたように、金型１００は、上金型１０２と下金型１０４とを含む。従来のマグネシウム合金製品の鍛造製造工程では、マグネシウム合金ブランク１０６を下金型１０４の型穴１０５内に置き、上金型１０２を下金型１０４へ移動させ、マグネシウム合金ブランク１０６に対して圧力を加えることにより、マグネシウム合金ブランク１０６をマグネシウム合金製品１１０に加工する。圧力を加える過程において、上金型１０２と下金型１０４との間の空間１０８から余分のブランクがあふれ出る。したがって、圧力を加えた後、マグネシウム合金製品１１０に対して、フラッシュ１１２を切断するためのトリミング加工を行う必要がある。以上より、この加工方法は、材料コスト及び加工コストが相当高いことを理解することができる。

上記に鑑み、本発明は、コストを下げると共に、寸法が精密なマグネシウム合金製品を製造するマグネシウム合金製品の製造方法を提供する。

本発明は、マグネシウム合金製品の製造方法を提供する。まず、上金型と下金型とを含み、上金型はパンチを有し、下金型はパンチを収容する型穴を有する金型を提供する。続いて、型穴内の温度が所定温度になるまで金型を加熱する。さらに、マグネシウム合金ブランクを型穴内に置く。次に、上記パンチが型穴内に位置するように、上金型と下金型とを噛み合わせる。パンチと型穴の内壁との間の隙間は、０.０５〜０.１ｍｍであり、パンチで型穴内のマグネシウム合金ブランクに圧力を加えることにより、マグネシウム合金ブランクを型穴の中で型穴の形状に対応するマグネシウム合金製品に形成する。

本発明の１つの実施例において、上記金型を加熱する前、金型の温度を検出し、検出した結果に基づいて金型を加熱することをさらに含む。
本発明の１つの実施例において、上記金型には、加熱管が埋め込まれ、この加熱管により金型を加熱する。
本発明の１つの実施例において、上記マグネシウム合金ブランクは、マグネシウム合金の押出材である。

本発明の１つの実施例において、上記マグネシウム合金ブランクを型穴に置く前、マグネシウム合金ブランクを３００〜５００℃まで加熱することをさらに含む。さらに言うと、例えば、マグネシウム合金ブランクを３５０〜４５０℃まで加熱する。

本発明の１つの実施例において、上記所定温度は、１５０〜３００℃である。さらに言うと、上記所定温度は、例えば１８０〜２５０℃である。
本発明の１つの実施例において、上記上金型と下金型とを噛み合わせるステップでは、液圧装置により上金型に圧力を加える。
本発明の１つの実施例において、上記液圧装置は、例えば、１０〜１５ｍｍ／ｓｅｃの速度で圧力を加える。

本発明のマグネシウム合金製品の製造方法は、熱鍛造の製造工程において、マグネシウム合金ブランクを密閉に近い型穴内に置き、加圧成型を行うことにより、あふれ出る材料の無駄を省くと共に、寸法が精密なマグネシウム合金製品を製造する。また、本発明の製造工程により製造されたマグネシウム合金製品は、フラッシュを有さないため、トリミング工程を行う必要がない。このため、加工コストをさらに削減することができ、かつ鍛流線が連続するため、優れた引張強度が得られる。

図１Ａは、従来の熱鍛造加工において使用される金型を示す概略図である。 図１Ｂは、図１Ａに示す金型を用いて鍛造した従来のマグネシウム合金製品を示す概略図である。 図２は、本発明の１つの実施例によるマグネシウム合金製品の製造工程を示すフローチャートである。 図３Ａは、本発明１つの実施例によるマグネシウム合金製品の製造方法で使用される金型を示す概略図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す金型を用いて製造したマグネシウム合金製品を示す概略図である。

以下、本発明の上記した目的又は他の目的、特徴及び効果を理解してもらうため、図面を参照しながら好適な実施例を挙げ、詳細に説明する。

図２は、本発明の１つの実施例によるマグネシウム合金製品の製造工程を示すフローチャートである。図３Ａは、本発明１つの実施例によるマグネシウム合金製品の製造方法で使用される金型を示す概略図である。図２及び図３Ａを同時に参照されたい。まず、ステップＳ２１０に示すように、金型３１０を提供する。具体的に、本実施例の金型３１０は、例えば、上金型３１２と下金型３１４とからなり、上金型は、パンチ３１１を有し、下金型３１４は、パンチ３１１を収容する型穴３１３を有する。

続いて、ステップＳ２２０に示すように、型穴３１３内の温度が所定温度になるまで金型３１０を加熱する。具体的に、この所定温度は、１５０〜３００℃程度である。本実施例において、所定温度は、例えば、１８０〜２５０℃である。

さらに、ステップＳ２３０に示すように、マグネシウム合金ブランク３０２を加熱した型穴３１３内に置く。本実施例において、マグネシウム合金ブランク３０２は、例えば、マグネシウム合金の押出材である。なお、マグネシウム合金ブランク３０２を型穴３１３に置く前に、マグネシウム合金ブランク３０２を加熱してもよい。加熱することにより、マグネシウム合金ブランク３０２は、分子構造が大きくなり軟化した固体になる。マグネシウム合金ブランク３０２を、型穴３１３に置く前に、例えば、４００〜５００℃、好ましくは３５０〜４５０℃まで加熱する。

次に、ステップＳ２４０に示すように、上金型３１２に圧力を加えることにより、下金型３１４と噛み合わせる。すなわち、上金型３１２に加える圧力により、パンチ３１１を型穴３１３内に移動させる。パンチ３１１で型穴３１３内にあるマグネシウム合金ブランク３０２に圧力を加えることにより、型穴３１３の中で図３Ｂに示すような型穴３１３の形状に対応するマグネシウム合金製品３０４を形成する。特に、パンチ３１１が型穴３１３内に移動される時、パンチ３１１と型穴３１３の内壁との間には、０.０５〜０.１ｍｍ程度の隙間Ｄがある。隙間Ｄから、型穴３１３内の気体が排出される。

具体的に、本実施例は、例えば、液圧装置（未図示）を用いて上金型３１２が下金型３１４と噛み合わせるように圧力を加える。マグネシウム合金ブランク３０２を、型穴３１３内で型穴３１３と同じ形状のマグネシウム合金製品３０４に形成する。

その後、上金型３１２と下金型３１４とを分離させ、一体型のマグネシウム合金製品３０４を取り出す。本実施例において、液圧装置は、例えば、１０〜１５ｍｍ／ｓｅｃの速度でマグネシウム合金ブランク３０２に圧力を加える。

言及に値することは、型穴３１３がマグネシウム合金ブランク３０２に圧力を加える過程は、密閉空間に近い状態になるため、上金型３１２と下金型３１４との間は、気体排出のための隙間Ｄのみが存在し、余分のマグネシウム合金ブランク３０２があふれ出るような空間はない。また、マグネシウム合金ブランク３０２の体積と型穴３１３の容積との誤差が大きすぎることで最終的に製造されるマグネシウム合金製品３０４の厚さ公差に影響することを防止するため、本実施例は、例えば、予めコンピューター・シミュレーションにより型穴３１３のブランク収容量を計算する。これにより、寸法が精密で機械的強度に優れるマグネシウム合金製品３０４を製造する。型穴３１３から成型後のマグネシウム合金製品３０４を取り出した後、デバリング処理のみ行えばよい。デバリング処理で微細なバリ３０４ａを除去することにより、マグネシウム合金製品３０４の見た目を良くする。

以上をまとめると、本発明は、熱鍛造の製造工程において、マグネシウム合金ブランクを密閉に近い型穴内に置き、加圧成型を行うことにより、あふれ出る材料の無駄を省くと共に、寸法が精密なマグネシウム合金製品を製造する。また、本発明の製造工程により製造されたマグネシウム合金製品は、フラッシュを有さないため、トリミング工程を行う必要がない。このため、加工コストをさらに削減することができ、かつ鍛流線が連続するため、優れた引張強度が得られる。

また、本発明の１つの実施例において、マグネシウム合金ブランクを４００〜５００℃程度まで加熱してから、型穴に置き、加圧定型を行う。このため、製造したマグネシウム合金製品の機械的性質を均質にすることができる。

本発明の好適な実施例により本発明を以上のように開示したが、本発明は、上記内容により制限されない。当業者は、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び置き換えを行うことが可能である。したがって、本発明の保護範囲は、添付されている以下の特許請求の範囲により定義される。

１００、３１０ 金型
１０２、３１２ 上金型
１０４、３１４ 下金型
１０５、３１３ 型穴
１０６、３０２ マグネシウム合金ブランク
１０８ 空間
１１０、３０４ マグネシウム合金製品
１１２ フラッシュ
３０４ａ バリ
３１１ パンチ
Ｄ 隙間
Ｓ２１０〜Ｓ２４０ ステップ

Claims (10)

1. 上金型と下金型とを含み、該上金型はパンチを有し、該下金型は該パンチを収容する型穴を有する金型を提供するステップと、
   該型穴内の温度が所定温度になるまで該金型を加熱するステップと、
   マグネシウム合金ブランクを加熱した該型穴に置くステップと、
   該パンチが該型穴内に位置するように、該上金型と該下金型とを噛み合わせるステップと、を含み、
   該パンチと該型穴の内壁との間の隙間は、０.０５〜０.１ｍｍであり、該パンチで該型穴内の該マグネシウム合金ブランクに圧力を加えることにより、該マグネシウム合金ブランクを該型穴の中で該型穴の形状に対応するマグネシウム合金製品に形成することを特徴とするマグネシウム合金製品の製造方法。
2. 該金型を加熱する前、該金型の温度を検出し、検出した結果に基づいて該金型を加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
3. 該金型には、加熱管が埋め込まれ、該加熱管により該金型を加熱することを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
4. 該マグネシウム合金ブランクは、マグネシウム合金の押出材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合金製品の製造方法。
5. 該マグネシウム合金ブランクを該型穴に置く前、該マグネシウム合金ブランクを３００〜５００℃まで加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
6. 該マグネシウム合金ブランクを該型穴に置く前、該マグネシウム合金ブランクを３５０〜４５０度℃まで加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
7. 該所定温度は、１５０〜３００℃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合金製品の製造方法。
8. 該所定温度は、１８０〜２５０℃であることを特徴とする請求項７に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
9. 該上金型と該下金型とを噛み合わせるステップでは、液圧装置により該上金型に圧力を加えることを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。
10. 該液圧装置は、１０〜１５ｍｍ／ｓｅｃの速度で圧力を加えることを特徴とする請求項９に記載のマグネシウム合金製品の製造方法。