JP2014057975A - 成形方法、成形品および成形装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成形方法は、被成形部材を予成形して、予成形部材112を得る第一工程と、予成形部材112を、加熱された上部金型102と加熱された下部金型101との間に挟持して、ポンチとガス104とを用いて予成形部材112を成形する第二工程と、を含み、ポンチの径が第一工程終了後の予成形部材112の径よりも小さい。
【選択図】図9
Description
被成形部材を予成形して、予成形部材を得る第一工程と、
前記予成形部材を、加熱された上部金型と加熱された下部金型との間に挟持して、ポンチと気体とを用いて前記予成形部材を成形する第二工程と、
を含み、
前記ポンチの径が、前記第一工程終了後の前記予成形部材の径よりも小さい、
ことを特徴とする。
前記ポンチの中心軸を含む平面における前記ポンチおよび前記予成形部材の断面において、
前記予成形部材の立ち上がり部と前記ポンチの肩部との間の直線の長さが、前記予成形部材の前記立ち上がり部と、前記ポンチの前記肩部からの垂線と前記予成形部材との交点との間の前記予成形部材の長さよりも大きくてもよい。
被成形部材を、加熱された上部金型と加熱された下部金型との間に挟持し、
別のポンチと気体とを用いて前記被成形部材を予成形することによって前記予成形部材を得てもよい。
上記の成形方法によって成形された、
ことを特徴とする。
上記の成形方法を用いて前記予成形部材を成形する、
ことを特徴とする。
金属容器の成形装置200は、吹き込み金型102(上部金型)と、下部金型101と、ガス流路103と、を備え、ブロー成形用のガス104はガス流路103を経て成形装置200内に吹き込まれる。後述のように、第一工程においては成形装置200に第一ポンチ108が導入され、第二工程においては成形装置200に第二ポンチ109が導入され、第三工程においては成形装置200に第三ポンチ110が導入される(図4〜図9)。
被成形部材105(金属板材)としては、たとえばアルミニウム合金等が用いられる。特に、結晶粒微細化が可能なAl−Cu系合金、Al−Zn−Mg系合金、Al−Mg系合金を用いると、超塑性特性が現われ、数100%以上の大きな高温延性を示すため、より好ましい。これらの合金は多段深絞り加工やしごき加工が難しく、深い容器形状の成形が困難であったが、本発明の実施形態に係る成形方法を用いることによって、深い容器形状の成形が可能である。Al−Cu合金としては、たとえば2004合金が超塑性成形用材料として好適に用いられ、Al−Zn−Mg系合金としては、たとえば7475合金が超塑性成形用材料として好適に用いられる。またAl−Mg系合金としては、たとえば5083合金などのMn添加量の多い合金が、微細結晶粒が得やすく、好適に用いられる。
はじめに、加熱された吹き込み金型102および下部金型101によって被成形部材105を挟持して、被成形部材105を加熱する。すなわち、被成形部材105は、下部金型101の凹部を跨ぐように橋架された状態で加熱される(図4)。
ついで、図6および図7に示すように、プッシャー117を用いて、下部金型101の下側から第二ポンチ109を矢印A1の方向に移動させて、第一工程において成形された予成形部材112に対する張出し成形を行うと同時に、ガス流路103を介してガス104を成形装置200内に吹き込み、第二ポンチ109による張出し成形の方向(矢印A1の方向)とは反対側から(図6および図7中、上側から)予成形部材112に対してガス104の圧力を印加することによって、予成形部材112を第二ポンチ109の形状に馴染ませるようにブロー成形する。すなわち、第二工程においては、予成形部材112は、第二ポンチ109の形状に倣うように成形される。第二工程が終了した後、ガス104の流れをいったん止めて、第二ポンチ109を成形装置200から抜き取る。ここで、第二ポンチ109の径D2は、第一ポンチ108の径D1よりも小さい。また、第二ポンチ109の図6および図7中、鉛直方向(すなわち、成形装置200内におけるガス104の主流の進行方向と平行な方向であり、第一工程開始前の被成形部材105の延びる方向を基準として垂直方向であり、第二ポンチ109の進行方向と平行な方向)の長さは、第一ポンチ108の図5中、鉛直方向の長さよりも大きい。すなわち、第二ポンチ109の図6および図7中、鉛直方向の長さは、第一工程終了後の予成形部材112の深さよりも大きい。
ついで、図8および図9に示すように、プッシャー117を用いて、下部金型101の下側から第三ポンチ110を矢印A1の方向に移動させて、第二工程において成形された予成形部材112に対する張出し成形を行うと同時に、ガス流路103を介してガス104を成形装置200内に吹き込み、第三ポンチ110による張出し成形の方向(矢印A1の方向)とは反対側から(図8および図9中、上側から)予成形部材112に対してガス104の圧力を印加することによって、予成形部材112を第三ポンチ110の形状に馴染ませるようにブロー成形する。すなわち、第三工程においては、予成形部材112は第三ポンチ110の形状に倣うように成形され、金属容器に用いられる成形品120となる(図10)。第三工程が終了した後、ガス104の流れを止めて、第三ポンチ110を成形装置200から抜き取る。ここで、第三ポンチ110の径D3および図8および図9中、鉛直方向(すなわち、成形装置200内におけるガス104の主流の進行方向と平行な方向であり、第一工程開始前の被成形部材105の延びる方向を基準として垂直方向であり、第三ポンチ110の進行方向と平行な方向)の長さは成形品120の最終形状と同じであり、第三ポンチ110の径D3は、第二ポンチ109の径D2よりも小さい。また、第三ポンチ110の図8および図9中、鉛直方向の長さは、第二工程終了後の予成形部材112の深さよりも大きい(すなわち、第三ポンチ110の図8および図9中、鉛直方向の長さは、第二ポンチ109の図6および図7中、鉛直方向の長さよりも大きい)。
すなわち、従来のオス型金型を用いた成形方法では、被成形部材および/または予成形部材がポンチの肩部に接触して、オス型金型全体に馴染むまでにポンチ肩部で応力集中が発生し、成形品に摺動傷が発生するだけでなく、局所的に材料が伸ばされるために大きな板厚減少が起きて破断に至ることがあった。一方、本発明の実施形態に係る成形方法においては、Rが小さいことによって板厚減少が大きくなる肩部の位置が工程ごとに変わる。すなわち、第一工程において用いられる第一ポンチ108の肩部107aの位置と(図5)、第二工程において用いられる第二ポンチ109の肩部107bの位置と(図7)、第三工程において用いられる第三ポンチ110の肩部107cの位置とが(図9)、それぞれ異なっている。さらに、それぞれの前の工程において、被成形部材105および/または予成形部材112が、成形品120の最終形状に徐々に近づくような形状に成形されているため、被成形部材105および/または予成形部材112が、第一工程、第二工程、第三工程において、それぞれ、肩部107a、肩部107b、肩部107cに接触してから、それぞれ第一ポンチ108、第二ポンチ109、第三ポンチ110の全体に馴染むまでのタッチ差が短く(すなわち、被成形部材105および/または予成形部材112は短時間でポンチの全体の形状に馴染み)、肩部107a、肩部107b、肩部107cにおける応力集中が緩和され、被成形部材105および/または予成形部材112における摺動傷の発生と、局所的な板厚の減少とを抑制することができる。それに加えて、第一工程、第二工程、第三工程において、それぞれ、第一ポンチ108、第二ポンチ109、第三ポンチ110を矢印A1の方向に移動させるとともに被成形部材105および/または予成形部材112に対してポンチの進行方向とは反対側からガス104を吹き付けて、ガスによる圧力を印加することで、被成形部材105および予成形部材112と、ポンチとのタッチ差をさらに小さくすることができる(すなわち、被成形部材105および/または予成形部材112がポンチの全体の形状に馴染むまでの時間をさらに短縮することができる)。
2 吹き込み金型
3 ガス流路
4 ガス
5 被成形部材
6 オス型金型
7 肩部
101 下部金型
102 吹き込み金型
103 ガス流路
104 ガス
105 被成形部材
107a 肩部
107b 肩部
107c 肩部
108 第一ポンチ
109 第二ポンチ
110 第三ポンチ
111 ポンチ
112 予成形部材
113 中心軸
114 立ち上がり部
115 肩部
116 交点
117 プッシャー
120 成形品
200 成形装置
Claims (8)
- 被成形部材を予成形して、予成形部材を得る第一工程と、
前記予成形部材を、加熱された上部金型と加熱された下部金型との間に挟持して、ポンチと気体とを用いて前記予成形部材を成形する第二工程と、
を含み、
前記ポンチの径が、前記第一工程終了後の前記予成形部材の径よりも小さい、
ことを特徴とする成形方法。 - 前記ポンチの肩部の位置が、前記第一工程終了後の前記予成形部材の肩部の位置よりも前記ポンチの中心軸に近い側にある、
ことを特徴とする請求項1に記載の成形方法。 - 前記ポンチの最下部の高さ方向の位置と前記予成形部材の立ち上がり部の高さ方向の位置とが一致するとき、
前記ポンチの中心軸を含む平面における前記ポンチおよび前記予成形部材の断面において、
前記予成形部材の立ち上がり部と前記ポンチの肩部との間の直線の長さが、前記予成形部材の前記立ち上がり部と、前記ポンチの前記肩部からの垂線と前記予成形部材との交点との間の前記予成形部材の長さよりも大きい、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の成形方法。 - 前記第一工程において、
被成形部材を、加熱された上部金型と加熱された下部金型との間に挟持し、
別のポンチと気体とを用いて前記被成形部材を予成形することによって前記予成形部材を得る、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の成形方法。 - 前記第一工程において、深絞り加工またはしごき加工を用いて前記被成形部材を予成形することによって前記予成形部材を得る、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の成形方法。 - 前記第二工程を複数回繰り返す、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の成形方法。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の成形方法によって成形された、
ことを特徴とする成形品。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の成形方法を用いて前記予成形部材を成形する、
ことを特徴とする成形装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5394256A (en) * | 1977-01-28 | 1978-08-18 | Takeo Nakagawa | Bulging of thin metal plate by confront liquid pressure |
JPS58181431A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-24 | Kazuhiko Nakamura | 周液圧重畳式対向液圧成形法 |
JPS61182826A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-15 | テイーケーアール インターナシヨナル リミテツド | レス成型方法およびその装置 |
JP2006159258A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Sintokogio Ltd | 板状金属材料のブロー成形方法およびその装置 |
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2012
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