JP2013545618A - 超塑性成形用ブランク - Google Patents

Abstract

本発明は、潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に制御された仕方で被着させて板金ブランクの領域のうちで潤滑材料の一様な厚さを有するものがある一方で潤滑材料を全く備えていない又は変化に富んでいる（漸増又は漸減した）量の潤滑材料を備えたものもあるようにするシステム及び方法に関する。これは、オーバースプレフェンス及び少なくとも１つの接触要素を有するマスクテンプレートの使用によって達成される。減摩処理を施された被覆板金ブランクは、専用の複雑な形状の部品を製作するための超塑性成形に利用される。本発明は、有利には、完成品に見られるスキッド又はスリップラインの発生の恐れを減少させると共にフォーミングダイ内における潤滑材料の堆積の恐れを減少させ、保守要件を緩和する。

Description

本発明は、一般に、超塑性成形のためのブランクに関し、特に、潤滑材料、例えば窒化硼素のコーティングを板金ブランクの表面に被着させるシステム及び方法に関する。

超弾性金属合金、例えばアルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼及びチタンの或る特定の細粒合金は、比較的延性が高く、小さい付形力下において相当な引張り変形を生じ得る。このような材料は、適当な成形温度で複雑な形状の部品、例えば自動車車体部品等を製造するフォーミングツール（二次成形型ともいう）上に又はダイキャビティ中に延伸され成形される。このプロセスは、超塑性成形と呼ばれる場合が多い。

超塑性成形では、板金ブランクを一方の面又は側がプレス内において加熱状態のフォーミングツールの熱成形面の近くに位置した状態で位置決めする。板金又は金属シートをその成形温度まで予熱する場合が多く、そして相補形状の向かい合ったダイ相互間でその周縁部を把持する。加圧流体、例えば空気を金属シートの他方の側（面）に当て、それにより金属シートを延伸させて一方のダイの成形面に合致させる一方で、成形サイクル全体を通じて金属シートを変形させるための標的歪速度を維持する。対向したダイは、金属シートの加圧側に空気チャンバをもたらす。材料の超塑性により、通常は従来型室温金属成形プロセスによっては成形できない複雑なコンポーネントの成形が可能である。例えば、超塑性成形法の利用により、深いキャビティ又は極めて小さなアール上に形成されたキャビティを備える工作物の成形が可能である。さらに、超塑性成形により、他のプロセス、例えば板金スタンピングによっては作ることができない大きな単一部品の製造が可能である場合が多い。超塑性成形を利用して成形された単一部品は、非超塑性成形材料及びプロセスから作られた数個の部品の組立体に取って代わる場合がある。

製造作業では、加熱状態の板金工作物をプレス上に配置し、加熱状態のツールで成形し、そして取り出すという作業を繰り返す。変形中の金属工作物とフォーミングツールとの滑り接触により、摩擦及び付着と関連した問題が生じる場合が多い。典型的には、このプロセスでは、フォーミングツールの成形面上での材料の流れを容易にするために潤滑材が用いられる。潤滑材は、部品がツール表面にくっつくのを阻止する取外し補助手段としての役目も果たす。公知の潤滑材技術としては、窒化硼素、金属シートへの窒化硼素の付着を促進する結合剤系を含む水を主成分としてスラリ及び黒鉛スラリが挙げられる。
当然のことながら、窒化硼素スラリと黒鉛スラリには両方とも幾つかの欠点がある。第１に、固体潤滑材、例えば窒化硼素は、ダイ中に迅速に堆積する傾向があり、その結果、クリーニングのための保守作動停止時間が生じる。定期的に除去されなければ、この堆積が集まってダイ内で硬化し、その結果、新たに成形される部品の欠陥が生じる。さらに、固体潤滑材の使用により、金属シートがフォーミングツール上の鋭い特徴部上を滑ったことの結果として完成部品に欠陥、例えばスキッドライン又はスリップラインが生じる場合がある。

潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に被着させるシステム及び方法であって、先行技術の上述の欠点のうちの少なくとも幾つかを解決したシステム及び方法を提供することが有益である。

一態様によれば、本発明は、潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に被着させるシステムであって、このシステムは板金ブランクを支持して板金ブランクの表面が潤滑材料のコーティングを受け取るよう差し向けられるようにするマウントと、板金ブランクの表面の所定の領域が潤滑材料のコーティングを受け取ることがないよう所定領域を保護するマスクテンプレートとを含み、マスクテンプレートは、所定領域よりも大きく寸法決めされており、マスクテンプレートは、潤滑材料のコーティングの被着中、板金ブランクの表面の方へ向く表面を有し、マスクテンプレートは、マスクテンプレートの表面から第１の距離遠ざかったところまで延びるオーバースプレフェンスを有し、オーバースプレフェンスは、所定領域の寸法形状である区域を包囲し、マスクテンプレートは、マスクテンプレートの表面から遠ざかった第１の距離よりも大きな第２の距離のところまで延びる少なくとも１つの接触要素を更に有し、少なくとも１つの接触要素は、板金ブランクの表面に係合すると共に潤滑材料のコーティングの被着中、マスクテンプレートを板金ブランクの表面に取外し可能に固定することができ、このシステムは潤滑材料を板金ブランクの表面に向かって噴霧するスプレイヤ組立体を更に含み、オーバースプレフェンスは、少なくとも１つの接触要素がマスクテンプレートを板金ブランクの表面に取外し可能に固定したときに板金ブランクの表面から間隔を置いて配置されることを特徴とするシステムに関する。

別の態様によれば、本発明は、板金ブランクの表面の所定の領域が潤滑材料のコーティングを受け取らないよう所定領域を保護するマスクテンプレートであって、マスクテンプレートは、所定領域よりも大きく寸法決めされたマスク要素を含み、マスク要素は、その第１の側に設けられた第１の表面、第１の側と反対側の第２の側に設けられた第２の表面及び第１の表面と第２の表面を接合すると共にマスク要素の周縁を定める縁を有し、マスクテンプレートは、マスクテンプレートの第１の表面から第１の距離遠ざかったところまで延びるオーバースプレフェンスを更に含みオーバースプレフェンスは、所定領域の寸法形状である区域を包囲し、マスクテンプレートは、更に、マスク要素の第１の表面から第１の距離よりも長い第２の距離遠ざかったところまで延びる少なくとも１つの接触要素を含み、少なくとも１つの接触要素は、板金ブランクの表面に係合すると共にマスクテンプレートを板金ブランクの表面に取外し可能に固定することができ、オーバースプレフェンスは、少なくとも１つの接触要素がマスクテンプレートを板金ブランクの表面に取外し可能に固定したときに板金ブランクの表面から間隔を置いて配置されることを特徴とするマスクテンプレートに関する。

別の態様によれば、本発明は、潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に選択的に被着させる方法であって、この方法は、板金シートブランクの表面が潤滑材料のコーティングを受け取る向きに配置された状態で板金ブランクを用意するステップを含み、表面の所定領域がコーティングを受け取ることがないよう保護されることになっており、この方法は、マスクテンプレートを用意するステップを更に含み、マスクテンプレートは、所定領域よりも大きく寸法決めされたマスク要素と、所定領域の寸法形状を有する区域を包囲したオーバースプレフェンスと、マスクテンプレートを板金ブランクに取外し可能に固定する接触要素とを有し、オーバースプレフェンス及び接触要素は、マスクテンプレートの１つの側に沿って表面から延び、接触要素は、オーバースプレフェンスよりもマスク要素から更に遠くに延び、この方法は、マスクテンプレートを接触要素により板金ブランクの表面に取外し可能に固定するステップと、潤滑材料のスプレーをマスクテンプレート及び板金ブランクの表面の方へ差し向けるステップと、マスクテンプレートを板金ブランクの表面から取外しするステップとを更に含み、実質的に一様な厚さを有する潤滑材料のコーティングがマスクテンプレートの周りで表面の露出領域上に形成され、漸減する厚さを有する潤滑材料のコーティングが表面の所定領域中に延びる状態で露出領域に隣接して形成されることを特徴とする方法に関する。

別の態様によれば、本発明は、選択的に被覆される板金ブランクの超塑性成形によって異形製品を製造する方法であって、異形製品の最終形状を形成する特徴部を備えたダイを備えたツールを用意するステップと、実質的に一様な厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第１の表面領域、潤滑材料のコーティングが実質的になく、実質的に一様な厚さよりも小さい最小厚さまで漸減する厚さを備えた潤滑材料のコーティングで被覆された第２の表面領域及び第１の表面領域と第２の表面領域との間に設けられていて、第１の表面領域から第２の表面領域に向かう方向に漸減する厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第３の表面領域を有する選択的に被覆された板金ブランクを用意するステップと、選択的に被覆された板金ブランクをツール内に装填するステップと、選択的に被覆された板金ブランクを超塑性成形によって成形して第２の表面領域がスリップライン減少区域をもたらすようにするステップとを含むことを特徴とする方法に関する。

別の態様によれば、本発明は、超塑性成形のための板金ブランクであって、板金ブランクは、超塑性成形を受けるのに適した組成及び厚さを有すると共に一方の側に表面を備えた金属合金のシートを含み、金属合金シートは、実質的に一様な厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第１の表面領域と、潤滑材料のコーティングが実質的にない領域であって、実質的に一様な厚さよりも小さい最小厚さまで漸減する厚さを備えた潤滑材料のコーティングで被覆された第２の表面領域と、第１の表面領域と第２の表面領域との間に設けられていて、第１の表面領域から第２の表面領域に向かう方向に漸減する厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第３の表面領域とを有し、第２の表面領域は、超塑性成形中、フォーミングダイの鋭い特徴線に接触する板金ブランクの領域であることを特徴とする板金ブランクに関する。

別の態様によれば、本発明は、潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に選択的に被着させる方法であって、実質的に一様な第１の厚さを有する潤滑材料のコーティングを受け取ることがない板金ブランクの第１の表面領域を決定するステップと、実質的に一様な第１の厚さを有する潤滑材料のコーティングを第１の表面領域とオーバーラップしていない第２の表面領域に被着させるステップと、第２の表面領域から第１の表面領域に向かう方向に厚さが漸減する潤滑材料のコーティングを第２の表面領域に隣接して位置する第３の表面領域に被着させるステップとを含み、第１の表面領域は、超塑性成形中、フォーミングダイの鋭い特徴線に接触する板金ブランクの領域であることを特徴とする方法に関する。

次に、添付の図面を参照して本発明を説明するが、これは例示に過ぎず、幾つかの図全体にわたり、同一の参照符号は、同一の要素を示している。

本発明の実施形態としてのマスクテンプレートを示す平面図である。 図１に示されているマスクテンプレートの底面図である。 図１に示されているマスクテンプレートの側面図である。 図３の破線の円内の細部を拡大して示す側面図である。 図１のマスクテンプレートを含むシステムを示す単純化側面図である。 潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に選択的に被着させる方法の単純化されたフローチャートである。 選択的に被覆された板金ブランクの超塑性成形により異形製品を製造する方法の単純化されたフローチャートである。

以下の説明は、当業者が本発明を構成して利用することができるようにするために提供されており、特定の用途及びその要件との関連で提供されている。開示する実施形態の種々の改造例は、当業者には容易に明らかであり、本発明の一般的原理は、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態及び用途に利用できる。かくして、本発明は、開示する実施形態に限定されるものではなく、本明細書において開示する原理及び特徴と一致して最も広い範囲が与えられるものである。

図１を参照すると、図１には、板金ブランク１００がマスクテンプレート１００に隣接した状態で示されている。また、マスクテンプレート１０２の底面図である図２を参照する。特に、板金ブランク１００は、超塑性成形により成形されるのに適した平らな延性のある金属合金シートである。例えば、板金ブランク１００は、アルミニウム合金５０８３から作られ、この板金ブランクの厚さは、約１ｍｍ〜約３ｍｍである。オプションとして、これに代えて、別の適当なアルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金又はステンレス鋼合金が使用される。当初、板金ブランク１００は、潤滑材料、例えば窒化硼素又は別の適当な潤滑材料のコーティングを備えていない。

マスクテンプレート１０２は、板金ブランク１００への潤滑材コーティングの被着中、スプレイヤ組立体（図示せず）の方へ向く第１の表面１０２ａを備えたマスク要素を有する。また、図１には、マスク要素を貫通して延びる複数の接触要素１０４の取り付け端部が示されており、このような接触要素については以下の段落において詳細に説明する。マスクテンプレート１０２の機能は、板金ブランク１００の表面の所定の領域を潤滑性の材料のコーティングの受け取りから保護することにある。この目的のため、マスクテンプレート１０２は、保護されるべき所定の領域と全体として同一形状を有するが、マスクテンプレートは、保護されるべき所定の領域よりも大きく寸法決めされている。換言すると、マスクテンプレート１０２の縁は、所定の領域からはみ出ており、したがって、マスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂが所定の領域及び所定の領域の周りに延びる辺縁領域を含む板金ブランクの一部分に向くようになっている。板金ブランク１００の表面の残部は、露出領域であると考えられる。即ち、スプレイヤ組立体が露出領域内に位置する表面箇所に垂直な方向に沿って潤滑材料を噴霧する場合、潤滑材料が直線経路に沿ってこの表面箇所まで移動するのを阻止するものが何もない。

次に図２のみを参照すると、オーバースプレフェンス２００がマスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂに沿って設けられている。オーバースプレフェンス２００は、保護されるべき板金ブランク１００の表面の所定領域と同一の寸法形状を有する領域２０２を包囲している。マスクテンプレート１０２の一部分２０４がオーバースプレフェンスから「張り出している」。また、接触要素１０４が図２により明確に示されている。一実施形態では、接触要素は、吸引グリッパである。当然のことながら、板金ブランク１００を作るために用いられる材料に応じて、他形式の接触要素、例えば磁気接触要素を用いることができる。接触要素１０４の各々は、オーバースプレフェンス２００により包囲された第２の表面１０２ｂの一部分から遠ざかって延びている。この実施例では、４つの接触要素１０４が図示されている。マスクテンプレート１０２の寸法形状に応じて、５つ以上又は３つ以下の接触要素１０４を採用することができる。一般に、マスクテンプレート１０２が板金ブランク１００に取外し可能に固定されるようにするためには少なくとも１つの接触要素１０４が必要である。

次に図３を参照すると、接触要素１０４が板金ブランク１００の表面と係合状態に配置された状態でマスクテンプレート１０２の側面図が示されている。オーバースプレフェンス２００は、マスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂから第１の距離遠ざかったところまで延び、接触要素１０４は、マスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂから第１の距離よりも長い第２の距離遠ざかったところまで延びている。したがって、図３に示されているように、拙速要素１０４が板金ブランク１００に取外し可能に係合すると、オーバースプレフェンス２００は、板金ブランク１００の表面から間隔を置いて位置し、その結果、オーバースプレフェンス２００と板金ブランク１００との間には実質的に一様な隙間が生じるようになっている。特定の且つ非限定的な実施例として、接触要素１０４は、マスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂから１５ｍｍの距離のところまで延び、オーバースプレフェンス２００は、マスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂから１２ｍｍの距離のところまで延びている。この実施例では、板金ブランク１００の表面とオーバースプレフェンス２００との間には３ｍｍの間隔が存在する。以下の段落において詳細に説明するように、オーバースプレフェンス２００と板金ブランク１００の表面との間における実質的に一様な隙間の存在の結果として、有利な厚さプロフィールを備えた潤滑材料のコーティングが形成される。

依然として図３を参照すると、マスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂと板金ブランク１００の表面の辺縁領域との間にオーバースプレフェンス２００の周縁の外側に位置した第１の空間部３００が存在する。更に、マスクテンプレート１０２の第２の表面１０２ｂと板金ブランク１００の表面の所定領域との間にオーバースプレフェンス２００の周縁の内側に位置した第２の空間部３０２が存在する。この実施例では、オーバースプレフェンス２００は、マスクテンプレート１０２の縁から約５０ｍｍ引っ込められている。オーバースプレフェンス２００は、マスクテンプレート１０２の縁から実質的に一様な距離だけ引っ込められている。そういうわけで、オプションとして、オーバースプレフェンス２００は、マスクテンプレート１０２の小さな特徴部、例えば図２においてマスクテンプレート１０２の左上コーナー部から突き出た小さな延長部を正確には辿っていない。

図４は、図３の破線の円内の細部を拡大して示す側面図である。特に、図４は、潤滑材料コーティング４００の被着後の板金ブランク１００の表面を示している。図４の区域“Ａ”が板金ブランク１００の表面の露出領域内に位置している。潤滑材料コーティング４００は、区域“Ａ”内に実質的に一様な厚さを有する。更に、潤滑材料コーティングは、区域“Ａ”内に最大厚さを有する。区域“Ｂ”が図３に示されている空間部３００内に位置し、この区域“Ｂ”内では、潤滑材料コーティング４００が漸減厚さを有し、この潤滑材料コーティング４００は、所定の領域に隣接して板金ブランク１００の辺縁領域に被着されている。図３には、辺縁領域に被着されたコーティングは、実質的に直線状に厚さが減少するものとして示されているが、実際には、厚さの減少は、直線状でなくても良い。区域“Ｃ”がオーバースプレフェンス２００と板金ブランク１００の表面との間に形成された隙間内の領域に対応している。オーバースプレフェンス２００と板金ブランク１００の表面との間の隙間は、僅かな値のものであるよう選択されており、したがって、ほんの僅かな量の潤滑材料が隙間を通り、空間部３０２に入り、そして板金ブランク１００の所定の領域上に沈殿するようになる。かくして、板金ブランク１００の所定の領域は、潤滑材料のコーティング４００を受け取ることがないよう保護されると考えられるが、それにもかかわらず、有限量の潤滑材料が所定領域上に塗布される。特に、オーバースプレフェンス２００がマスクテンプレート１０２の縁から引っ込められる距離及びオーバースプレフェンス２００と板金ブランク１００の表面との間の隙間サイズは、「最小」用の潤滑材料が所定領域上に塗布されて効果的なスリップライン除去を可能にすると同時に板金ブランク１００の所定の領域が超塑性成形中、フォーミングツールの表面にくっつくことがないようになっている。したがって、所定の領域は、露出領域内のコーティングと同じほどの厚さの潤滑材料コーティングを受け取ることがないよう保護される。少なくとも１つの実施形態では、潤滑材料コーティングは、所定領域内で実質的にゼロの厚さまで減少する。少なくとも１つの他の実施形態では、潤滑材料コーティングは、露出領域内の一様な厚さよりも小さいゼロではない最小厚さまで減少する。

次に図５を参照すると、本発明の実施形態に従って潤滑材料のコーティングを板金ブランク１００に被着させるシステム５００の単純化された側面図が示されている。マウント５０２が板金ブランク１００をその１つの縁部に沿って把持し、板金ブランク１００は、マウント５０２の下に吊り下げられるようになる。板金ブランク１００は、その一方の面が潤滑材料のコーティングを受け取ることができるよう差し向けられるように把持される。支持アーム５０４の第１の端部５０６がピボットピン５１０によりベース要素５０８に回動可能に取り付けられている。マスクテンプレート１０２は、第１の端部と反対側の支持アーム５０４の第２の端部５１２のところで支持されている。支持アーム５０４をピボットピン５１０回りに回動させることにより、マスクテンプレート１０２は、マスクテンプレート１０２の接触要素１０４が板金ブランク１００の表面から間隔を置いて配置される第１の位置（図５に示されている）と接触要素１０４が板金ブランク１００の表面に係合する第２の位置（図５には示されていない）との間で動く。例えば、空気圧アクチュエータ５１４がピボットアーム５０４を第１の位置と第２の位置との間で駆動する。一実施形態では、ピボットアーム５０４は、マスクテンプレートを２つの場所で支持する平衡型ピボットフレームである。

依然として図５を参照し、ピボットアーム５０４を第２の位置に動かすと、マスクテンプレート１０２の接触要素１０４は、板金ブランク１００の表面に係合し、マスクテンプレート１０２が板金ブランク１００の表面に取外し可能に固定されるようになる。板金ブランク１００の表面へのマスクテンプレート１０２の固定に加えて、接触要素１０４は又、固定停止部となり、その結果、オーバースプレフェンス２００を板金ブランク１００の所定領域に隣接して再現可能に位置決めすることができるようになる。次に、スプレイヤ組立体５１６を作動させて潤滑材料、例えば窒化硼素スラリのスプレーを板金ブランク１００の表面に向かう方向に沿って差し向ける。スプレイヤ組立体５１６は、潤滑材料のスプレーを板金ブランク１００の表面に実質的に垂直な方向に提供するよう配置されている。その結果、実質的に一様な厚さの潤滑材料コーティングがマスクテンプレート１０２を包囲した板金ブランク１００の表面上に、即ち、露出領域に形成される。潤滑材料の中には、板金ブランク１００の表面に対して側方に進んで図３に示されている空間部３００内に入って所定領域に隣接して板金ブランク１００の表面の辺縁領域上に漸減厚さのコーティングを被着させるようにするものがある。最後に、所与の量の潤滑材料オーバースプレ「ブローバイ」がオーバースプレフェンス２００と板金ブランク１００の表面との間の隙間を経て図３に示されている空間部３０２に入る。

オプションとして、マウント５０２は、複数のマウントから成る塗装ライン上に位置する。マウント５０２は、板金ブランク１００がマスクテンプレート１０２に隣接して配置される第１の場所（図５に示されている）と板金ブランク１００がマスクテンプレート１０２に隣接して配置されない第２の場所（図示せず）との間で塗装ラインの方向に沿って動くことができる。

オプションとして、マスクテンプレート１０２は、マスクテンプレート１０２を動かしてこれを板金ブランクに接触させたりこれから離したりするレールガイド又は別の適当な機構体に取り付けられる。オプションとして、スプレイヤ組立体５１６及びマスクテンプレート１０２は、１つ又は２つ以上のプログラム可能なロボットを用いて操作される。さらにオプションとして、板金ブランク１００は、２つ以上の側部に沿って把持され又はマウントの上方に支持される。

次に図６を参照すると、潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に選択的に被着させる方法の単純化されたフローチャートが示されている。ステップ６００において、板金ブランクをその表面が潤滑材料のコーティングを受け取ることができるよう差し向けられるように用意する。例えば、板金ブランクを把持要素によって１つの縁部に沿って把持し、そして把持要素の下に吊り下げる。板金ブランクは、その表面に沿って、潤滑材料のコーティングを受け取らないようになった所定の領域を有する。ステップ６０２において、マスクテンプレートを用意する。マスクテンプレートは、例えば、図１及び図２を参照して説明したマスクテンプレート１０２と実施的に同じである。このマスクテンプレートは、保護されるべき板金ブランクの表面の所定の領域よりも大きく寸法決めされたマスク要素を有する。オーバースプレフェンスをマスクテンプレートの１つの面又は側に沿って配置し、この１つの面又は側は、潤滑材料のコーティングの被着中、板金ブランクの方へ差し向けられるようになっており、オーバースプレフェンスは、所定領域の寸法形状を有する区域を包囲する。更に、マスクテンプレートは、少なくとも、マスクテンプレートを板金ブランクに取外し可能に固定する接触要素を有する。オーバースプレフェンス及び接触要素は、マスクテンプレートの一方の面又は側から延びており、特に、少なくとも接触要素は、マスクテンプレートからオーバースプレフェンスよりも更に延びている。ステップ６０４において、マスクテンプレートを少なくとも接触要素を介して板金ブランクに取外し可能に固定すると、オーバースプレフェンスと板金ブランクの表面との間には隙間が存在する。ステップ６０６において、潤滑材料のスプレーをマスクテンプレート及び板金ブランクの表面の方へ差し向ける。ステップ６０８において、マスクテンプレートを板金ブランクの表面から取外しする。図６を参照して説明した方法は、図５のシステム又は別の類似のシステムを用いて板金ブランクを製造するのに適している。

図６の方法を用いて作られた選択的に被覆された状態の板金ブランクは、マスクテンプレートの周りの表面の露出領域に実質的に一様な厚さのコーティングを有する。更に、この表面の所定領域には潤滑材料が実質的にない状態のままである。上述したように、「ブローバイ」がオーバースプレフェンスと板金ブランクの表面との間の隙間を通過し、最小量の潤滑材料が板金ブランクの表面の所定の領域に塗布されるようになる。漸減厚さのコーティングも又、露出領域と表面の所定の領域との間に形成される。一実施形態では、潤滑材料のコーティングは、所定領域内の実質的にゼロの厚さまで減少する。別の実施形態では、潤滑材料のコーティングは、マスクテンプレートの周りに表面の露出領域上の実質的に一様な厚さよりも小さいゼロではない厚さまで減少する。露出領域と表面の所定の領域との間に形成される漸減厚さのコーティングは、非階段状移行領域を備える。

本発明の実施形態による超塑性成形のための板金ブランクは、実質的に一様な厚さの潤滑材料のコーティングを備えた被覆領域を有する。板金ブランクは、潤滑材料のコーティングが実質的にない領域であって、被覆領域上の実質的に一様な厚さよりも小さい最小厚さまで漸減する厚さを備えた潤滑材料のコーティングで被覆された所定の領域を更に有するのが良い。被覆領域と所定の領域との間には、被覆領域から所定の領域に向かう方向に厚さが次第に減少した潤滑材料のコーティングを備えた辺縁領域が配置され、それにより、非階段状移行領域が形成されている。一実施形態では、所定領域は、潤滑材料コーティングを板金ブランクに被着させるステップの実施中、潤滑材料のコーティングを受け取ることがないよう保護される。上述したように、この結果を達成する一手法は、マスクテンプレートを使用することである。変形例として、マスクテンプレートなしでスプレイヤシステムが採用され、このようなスプレイヤシステムでは、例えば、複数のスプレイヤが上述の厚さプロフィールを備えた潤滑材料のコーティングを被着させるために用いられる。例えば、第１のスプレイヤが被覆領域内に実質的に一様な厚さの潤滑材料のコーティングを被着させるよう制御され、第２のスプレイヤが被覆領域から所定領域に向かう方向に厚さが減少した潤滑材料のコーティングを被着させるために用いられる。この場合、２つ以上の個々のスプレイヤから成るのが良い第２のスプレイヤは、潤滑材料の正確に制御されたスプレーを送り出して所望の厚さプロフィールを作るよう構成されている。さらに変形例として、潤滑材料の既存のコーティングの一部分を一様に被覆された板金ブランクから選択的に除去する。その目的は、所定の領域を形成することにある。更に、既存の潤滑材料コーティングは、所定領域周りの辺縁領域内でテーパされ又は「フェザーリング（先細にすること）」され、その結果、潤滑材料のコーティングが所定領域に向かう方向に次第に減少するようになっている。

明確には、先の段落で言及されている板金ブランクの「所定（の）領域」は、超塑性成形中、フォーミングダイ（成形ダイともいう）の鋭い特徴線に接触するようになった板金ブランクの領域である。「鋭い特徴線」という用語は、超塑性成形によりフォーミングダイ内で作られる完成品のクラスＡ表面にうわべとして見えるスキッド又はスリップラインを生じさせるフォーミングダイの成形面に沿う表面特徴部を意味すると理解されたい。先の段落で説明したように、板金ブランクの所定領域は、ｉ）潤滑材料のコーティングが実質的にない領域及びｉｉ）所定領域を包囲する板金ブランクの領域の厚さよりも小さい厚さを有する潤滑材料のコーティングで被覆された領域のうちの一方である。スキッド又はスリップライン減少は、板金ブランクの所定領域が超塑性成形中、フォーミングダイの鋭い特徴線に接触したときに板金ブランクから作られた完成品のクラスＡ表面に観察される。

次に図７を参照すると、選択的に被覆された板金ブランクの超塑性成形により異形製品を製造する方法の単純化されたフローチャートが示されている。ステップ７００において、異形製品の最終形状を形作る特徴部を備えたダイを含むフォーミングツールを用意する。成形面の或る特定の部分は、最終の異形製品の鋭い特徴部又は特徴線を形成するためのものである。ステップ７０２において、実質的に一様な厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第１の表面領域を有する選択的に被覆された板金ブランクを用意する。板金ブランクは、潤滑材料のコーティングが実質的にない領域であって、実質的に一様な厚さよりも小さい最小厚さまで漸減する厚さを備えた潤滑材料のコーティングで被覆された第２の表面領域を更に有する。更に、板金ブランクは、第１の表面領域と第２の表面領域との間に配置されていて、第１の表面領域から第２の表面領域に向かう方向において次第に減少する厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第３の表面領域を有する。オプションとして、図６を参照して説明した方法を用いて板金ブランクを製作し又は上述したテンプレートマスクを用いないで潤滑材料を選択的に被着させることによって製作し、或いは、これ又上述したように被覆板金ブランクから潤滑性コーティングの一部分を選択的に除去することによって作る。ステップ７０４において、選択的被覆板金ブランクをツール内に装填する。ステップ７０６において、選択的被覆板金ブランクを超塑性成形により成形し、第２の表面領域がスリップライン減少区域を提供するようにする。この場合も又、明確化のため、第２の表面領域は、超塑性成形中、鋭い特徴線を含む成形面の一部分上に形成される。当業者であれば理解されるように、「鋭い特徴線」という用語は、超塑性成形により作られたクラスＡ表面にうわべとして見えるスキッド又はスリップラインを生じさせるフォーミングダイの成形面の表面特徴部を意味すると理解されたい。スキッド又はスリップライン減少は、板金ブランクの第２の表面領域が超塑性成形中、フォーミングダイの鋭い特徴線に接触したときに板金ブランクから作られた完成品のクラスＡ表面に観察される。

上述の説明は、本発明の複数の実施形態に関するが、本発明は、添付の特許請求の範囲の公正な意味から逸脱することなく、更に改造及び変更が可能であることが理解されよう。

Claims (34)

1. 潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に被着させるシステムであって、
   前記板金ブランクを支持して前記板金ブランクの前記表面が前記潤滑材料の前記コーティングを受け取るよう差し向けられるようにするマウントと、
   前記板金ブランクの前記表面の所定の領域が前記潤滑材料の前記コーティングを受け取ることがないよう前記所定領域を保護するマスクテンプレートであって、前記所定領域よりも大きく寸法決めされ、前記潤滑材料の前記コーティングの前記被着中、前記板金ブランクの前記表面の方へ向く表面を有するマスクテンプレートと、を備え、
   前記マスクテンプレートは、
   前記マスクテンプレートの前記表面から第１の距離だけ離れたところまで延びるオーバースプレフェンスであって、前記所定領域の寸法形状である区域を包囲するオーバースプレフェンスと、
   前記マスクテンプレートの前記表面から離れた前記第１の距離よりも大きな第２の距離のところまで延びる少なくとも１つの接触要素であって、前記板金ブランクの前記表面に係合すると共に前記潤滑材料の前記コーティングの前記被着中、前記マスクテンプレートを前記板金ブランクの前記表面に取外し可能に固定することができる少なくとも１つの接触要素と、
   前記潤滑材料を前記板金ブランクの前記表面に向かって噴霧するスプレイヤ組立体と、を有し、
   前記オーバースプレフェンスは、前記少なくとも１つの接触要素が前記マスクテンプレートを前記板金ブランクの前記表面に取外し可能に固定したときに前記板金ブランクの前記表面から間隔を置いて配置される、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記マスクテンプレートは、前記マスクテンプレートの周縁を定める縁を有し、前記オーバースプレフェンスは、前記マスクテンプレートの前記周縁周りに実質的に一様な距離だけ前記縁から引っ込められている、
   請求項１記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの接触要素は、前記オーバースプレフェンスによって包囲された区域内に位置する前記マスクテンプレートの前記表面の一部分から延びている、
   請求項１記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの接触要素は、前記マスクテンプレートを前記板金ブランクと離隔関係をなして支持している、
   請求項１記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つの接触要素は、吸引グリッパから成る、
   請求項１記載のシステム。
6. 前記マスクテンプレートは、前記少なくとも１つの接触要素が前記板金ブランクの前記表面から間隔を置いて位置する第１の位置と、前記少なくとも１つの接触要素が前記板金ブランクの前記表面に係合する第２の位置との間で動くことができる、
   請求項１記載のシステム。
7. ベース要素に回動可能に取り付けられた第１の端部及び前記第１の端部と反対側の第２の端部を有する支持アームを含み、前記第２の端部は、前記マスクテンプレートを支持し、前記支持アームの回動により、前記マスクテンプレートは、前記少なくとも１つの接触要素が前記板金ブランクの前記表面から間隔を置いて位置する第１の位置と、前記少なくとも１つの接触要素が前記板金ブランクの前記表面に係合する第２の位置との間で動く、
   請求項１記載のシステム。
8. 前記マウントは、前記板金ブランクをその１つの縁に沿って把持するグリッパを有し、前記板金ブランクは、前記グリッパが前記板金ブランクをその前記１つの縁に沿って把持したときに前記マウントの下に吊り下げられる、
   請求項１記載のシステム。
9. 前記スプレイヤ組立体は、前記潤滑材料のスプレーを前記板金ブランクの前記表面に実質的に垂直な方向に提供するよう配置されている、
   請求項１記載のシステム。
10. 前記マウントは、複数のマウントを有する塗装ライン上に位置し、前記マウントは、前記板金ブランクが前記マスクテンプレートに隣接して配置される第１の場所と前記板金ブランクが前記マスクテンプレートに隣接して配置されていない第２の場所との間で前記塗装ラインの方向に沿って動くことができる、
    請求項１記載のシステム。
11. 板金ブランクの表面の所定の領域が潤滑材料のコーティングを受け取らないよう前記所定領域を保護するマスクテンプレートであって、
    前記所定領域よりも大きく寸法決めされたマスク要素であって、その第１の側に設けられた第１の表面、前記第１の側と反対側の第２の側に設けられた第２の表面及び前記第１の表面と前記第２の表面を接合すると共に前記マスク要素の周縁を定める縁を有するマスク要素と、
    前記マスクテンプレートの前記第１の表面から第１の距離遠ざかったところまで延びるオーバースプレフェンスであって、前記所定領域の寸法形状である区域を包囲するオーバースプレフェンスと、を備え、
    前記マスク要素の前記第１の表面から前記第１の距離よりも長い第２の距離遠ざかったところまで延びる少なくとも１つの接触要素を含み、前記少なくとも１つの接触要素は、前記板金ブランクの前記表面に係合すると共に前記マスクテンプレートを前記板金ブランクの前記表面に取外し可能に固定することができ、
    前記オーバースプレフェンスは、前記少なくとも１つの接触要素が前記マスクテンプレートを前記板金ブランクの前記表面に取外し可能に固定したときに前記板金ブランクの前記表面から間隔を置いて配置される、
    ことを特徴とするマスクテンプレート。
12. 前記マスクテンプレートは、前記マスクテンプレートの前記周縁周りに実質的に一様な距離だけ前記縁から引っ込められている、
    請求項１１記載のマスクテンプレート。
13. 前記少なくとも１つの接触要素は、前記オーバースプレフェンスによって包囲された前記区域内に位置する前記第１の表面の一部分から延びている、
    請求項１１記載のマスクテンプレート。
14. 前記少なくとも１つの接触要素は、吸引グリッパから成る、
    請求項１１記載のマスクテンプレート。
15. 潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に選択的に被着させる方法であって、
    前記板金シートブランクの前記表面が前記潤滑材料の前記コーティングを受け取る向きに配置された状態で前記板金ブランクを用意するステップを含み、前記表面の所定領域が前記コーティングを受け取ることがないよう保護されることになっており、
    マスクテンプレートを用意するステップを含み、前記マスクテンプレートは、
    前記所定領域よりも大きく寸法決めされたマスク要素と、
    前記所定領域の寸法形状を有する区域を包囲したオーバースプレフェンスと、
    前記マスクテンプレートを前記板金ブランクに取外し可能に固定する接触要素とを有し、前記オーバースプレフェンス及び前記接触要素は、前記マスクテンプレートの１つの側に沿って表面から延び、前記接触要素は、前記オーバースプレフェンスよりも前記マスク要素から更に遠くに延び、
    前記マスクテンプレートを前記接触要素により前記板金ブランクの前記表面に取外し可能に固定するステップを含み、
    前記潤滑材料のスプレーを前記マスクテンプレート及び前記板金ブランクの前記表面の方へ差し向けるステップを含み、
    前記マスクテンプレートを前記板金ブランクの前記表面から取外しするステップを含み、
    実質的に一様な厚さを有する前記潤滑材料のコーティングが前記マスクテンプレートの周りで前記表面の露出領域上に形成され、漸減する厚さを有する前記潤滑材料のコーティングが前記表面の前記所定領域中に延びる状態で前記露出領域に隣接して形成される、
    ことを特徴とする方法。
16. 前記潤滑材料の前記コーティングは、前記表面の前記所定領域内で実質的にゼロの厚さまで減少する、
    請求項１５記載の方法。
17. 前記潤滑材料の前記コーティングは、前記表面の前記所定領域内で、前記表面の前記露出領域の前記一様な厚さよりも小さいゼロではない最小厚さまで減少する、
    請求項１５記載の方法。
18. 前記所定領域の少なくとも一部分には実質的に前記潤滑材料の前記コーティングがなく、前記漸減する厚さを有する前記潤滑材料の前記コーティングは、前記表面の前記露出領域と前記潤滑材料の前記コーティングが実質的にない前記所定領域の前記少なくとも一部分との間に非階段状移行部を備える、
    請求項１５記載の方法。
19. 前記板金ブランクを用意する前記ステップは、前記板金ブランクをその１つの縁に沿って把持して前記板金ブランクが把持要素の下に吊り下げられるようにするステップを含む、
    請求項１５記載の方法。
20. 前記把持要素は、塗装ラインの複数の把持要素のうちの１つであり、前記把持要素は、前記板金ブランクが前記マスクテンプレートに隣接して配置される第１の場所と前記板金ブランクが前記マスクテンプレートに隣接して配置されていない第２の場所との間で前記塗装ラインの方向に沿って動くことができる、
    請求項１９記載の方法。
21. 前記潤滑材料の前記スプレーは、前記板金ブランクの前記表面に実質的に垂直な方向に沿って差し向けられる、請求項１５記載の方法。
22. 前記所定領域は、前記板金ブランクの超塑性成形中、スリップライン減少を可能にするよう選択される、
    請求項１５記載の方法。
23. 選択的に被覆される板金ブランクの超塑性成形によって異形製品を製造する方法であって、
    前記異形製品の最終形状を形成する特徴部を備えたダイを備えたツールを用意するステップと、
    実質的に一様な厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第１の表面領域、前記潤滑材料のコーティングが実質的になく、前記実質的に一様な厚さよりも小さい最小厚さまで漸減する厚さを備えた前記潤滑材料のコーティングで被覆された第２の表面領域及び前記第１の表面領域と前記第２の表面領域との間に設けられていて、前記第１の表面領域から前記第２の表面領域に向かう方向に漸減する厚さの前記潤滑材料のコーティングを備えた第３の表面領域を有する選択的に被覆された板金ブランクを用意するステップと、
    前記選択的に被覆された板金ブランクを前記ツール内に装填するステップと、
    前記選択的に被覆された板金ブランクを超塑性成形によって成形して前記第２の表面領域がスリップライン減少区域をもたらすようにするステップと、を備えている、
    ことを特徴とする方法。
24. 前記第３の表面領域は、前記第１の領域と前記第２の表面領域との間の非階段状移行領域を構成する、
    請求項２３記載の方法。
25. 前記第２の表面領域は、前記超塑性成形中、ダイの鋭い特徴線に接触する前記選択的に被覆された板金ブランクの領域である、
    請求項２３記載の方法。
26. 超塑性成形のための板金ブランクであって、
    超塑性成形を受けるのに適した組成及び厚さを有すると共に一方の側に表面を備えた金属合金のシートを含み、前記金属合金シートは、
    実質的に一様な厚さの潤滑材料のコーティングを備えた第１の表面領域と、
    前記潤滑材料のコーティングが実質的にない領域であって、前記実質的に一様な厚さよりも小さい最小厚さまで漸減する厚さを備えた前記潤滑材料のコーティングで被覆された第２の表面領域と、
    前記第１の表面領域と前記第２の表面領域との間に設けられていて、前記第１の表面領域から前記第２の表面領域に向かう方向に漸減する厚さの前記潤滑材料のコーティングを備えた第３の表面領域とを有し、
    前記第２の表面領域は、前記超塑性成形中、フォーミングダイの鋭い特徴線に接触する前記板金ブランクの領域である、
    ことを特徴とする板金ブランク。
27. 前記潤滑材料の前記コーティングは、前記表面の前記所定領域内で実質的にゼロの厚さまで減少する、
    請求項２６記載の板金ブランク。
28. 前記最小厚さは、前記第１の表面領域の前記実質的に一様な厚さよりも小さいゼロではない最小厚さである、
    請求項２６記載の板金ブランク。
29. 前記第３の表面領域は、前記第１の領域と前記第２の表面領域との間の非階段状移行領域を構成する、
    請求項２８記載の板金ブランク。
30. 潤滑材料のコーティングを板金ブランクの表面に選択的に被着させる方法であって、
    実質的に一様な第１の厚さを有する前記潤滑材料のコーティングを受け取ることがない前記板金ブランクの第１の表面領域を決定するステップと、
    前記実質的に一様な第１の厚さを有する前記潤滑材料のコーティングを前記第１の表面領域とオーバーラップしていない第２の表面領域に被着させるステップと、
    前記第２の表面領域から前記第１の表面領域に向かう方向に厚さが漸減する前記潤滑材料のコーティングを前記第２の表面領域に隣接して位置する第３の表面領域に被着させるステップと、を備え、
    前記第１の表面領域は、超塑性成形中、フォーミングダイの鋭い特徴線に接触する前記板金ブランクの領域である、
    ことを特徴とする方法。
31. 前記第３の表面領域は、前記第１の表面領域とオーバーラップしている、
    請求項３０記載の方法。
32. 前記第３の表面領域に被着された前記潤滑材料の前記コーティングは、前記第１の表面領域内で実質的にゼロの厚さまで減少している、
    請求項３１記載の方法。
33. 前記第３の表面領域に被着された前記潤滑材料の前記コーティングは、前記実質的に一様な第１の厚さよりも小さいゼロではない最小厚さまで減少している、
    請求項３１記載の方法。
34. 前記第３の表面領域は、前記第１の領域と前記第２の表面領域との間の非階段状移行領域を構成する、
    請求項３０記載の方法。

Images