JP2014069235A

JP2014069235A - 自動車パネル材のプレス成形方法

Info

Publication number: JP2014069235A
Application number: JP2012220001A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Masuda; 哲也増田; Shinya Tamehiro; 信也為広; Masatoshi Yoshida; 正敏吉田; Naoto Takahashi; 直人高橋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP5839588B2

Abstract

【課題】本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、前記特殊な成形方法を用いずに、通常汎用されるプレス成形を使用して、成形性とＢＨ性とを両立させうる自動車パネル材のプレス成形方法を提供することを目的とする。
【解決手段】図１のような複雑形状のドアアウタパネルを成形するため、６０００系などの素材アルミニウム合金板に復元処理として２２０℃〜２８０℃の温度範囲で１５０秒以下のごく短時間だけ保持する加熱処理を行った後に常温まで冷却し、その後常温で通常のプレス成形を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車のフード、ドア、ルーフ、フェンダ、その他のパネル材（パネル部品）を生産するためのプレス成形方法に関する。

従来から、自動車のフード、フェンダ、ドア、ルーフ、トランクリッドなどのパネル構造体の、アウタパネル（外板）やインナパネル（内板）等のパネル材（パネル部品）には、薄肉でかつ高強度であるアルミニウム合金が使用されている（例えば特許文献３参照）。

これら自動車パネル材用アルミニウム合金の品種としては、成形性および焼付硬化性に優れた熱処理型合金として、特にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系である６０００系アルミニウム合金板材（圧延板材）が使用されている。

ただ、アルミニウム合金は、一般的に鋼板に比べて成形性に劣るため、従来から、ブロー成形、ハイドロフォーム、分割金型など、各種の特殊な成形方法が従来から検討されてきた（特許文献１、２、４参照）。

自動車パネル材自体もその意匠性や機能性などから、形状が複雑化する傾向がある。たとえば、特に外観要求が厳しいドアアウタパネルのプレス成形では、従来汎用されている鋼板でも、部分的な凹凸部分、例えばドアエンボス部とも呼ばれる取手部分の凹部周囲では、しばしば、スプリングバックに起因する微小な形状精度不良（以下、面歪みとも言う）が起こることが課題であった。しかも、この鋼板に替えて、アルミニウム合金板を適用した場合には、このスプリングバックがより顕著となることが大きな課題となる。

また、ドアアウタパネルには、最近の意匠上の要請等から、図１に示すような線状の凸形状とその近傍に部分的な凹部を設けた、より複雑な断面形状である凹意匠が採用されている。このような凹意匠の良好な形状精度得るためには、高度な成形技術が必要になるばかりか、前記凹部にドアのエンボス部を設ける場合がある場合においては、さらに面歪みの抑制が困難となることが知られていた（非特許文献１参照）。ちなみに図１は前記ドアアウタパネルを、左側の正面斜視図と、右側の断面図とで各々示している。

そして、曲げ加工、打抜き加工などの塑性加工を伴う成形加工では、残留応力が付加されやすく、この付加される残留応力が高いほど、その成形部位における耐ＳＣＣ性（耐応力腐食割れ性）が著しく低下するという問題もある。

特開２００７−３２０３８１号公報特開２００８−２１３０３７号公報特開２００７−９８４４３号公報特開２００４−２０９４８６号公報

「型技術」、第２６巻第１２号、２０１１年、２０〜２１頁

前記特許文献１〜４に示される従来の特殊な成形方法を用いれば、前記図１に示すようなドアアウタパネル複雑形状を成形できる可能性はある。しかし、特殊なプレス加工方法のため特殊な成形金型または装置を新たに必要とし、製造コストが上昇してしまう問題がある。したがって、自動車製造側では、現に自動車パネル材の成形に使用している、汎用な冷間（常温）でのプレス成形によって、前記図１に示すようなドアアウタパネル複雑形状を成形したいという要求が強い。

さらに、パネル用素材アルミニウム合金板として熱処理型合金を用いる場合は、次の問題がある。通常、素材メーカにて溶体化処理（高温熱処理及び焼入れ処理）が行われてから、自動車または部品メーカにて加工される間には、工業上、運搬または保管等に一定の時間、常温（室温）に保たれる。熱処理型合金はその間、自然時効（常温時効）によって時効硬化して、材料の耐力が増加するため、プレス成形時のスプリングバックが顕著となる。このような傾向は、上述のような複雑な形状のパネル部品の成形および形状精度確保をさらに困難にする。

また、前記したプレス成形時のスプリングバックを抑制して優れた形状精度を得る目的で、従来から、前記常温時効をキャンセルするために、プレス成形前に、素材アルミニウム合金板を加熱する復元処理（回復処理）を施して、前記耐力などの強度を低下させる手段もある。しかし、この復元処理によって耐力を低くしすぎると、自動車車体の塗装焼付け工程（熱処理、以下ベークとも言う）での人工時効硬化処理時によるベークハード性（以下ＢＨ性とも言う）が劣化しやすく、自動車パネル材としての性能が低下する課題があった。すなわち、従来の技術では、成形性とＢＨ性とを両立させることが難しい。

本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、前記特殊な成形方法を用いずに、通常汎用されるプレス成形を使用して、成形性とＢＨ性とを両立させうる自動車パネル材のプレス成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明自動車パネル材のプレス成形方法の要旨は、素材アルミニウム合金板に、復元処理として２２０℃〜２８０℃の温度範囲で０．１秒以上、１５０秒以下の時間保持する加熱処理を行った後に常温まで冷却し、その後常温でプレス成形を行うことである。

本発明では、従来の復元処理とは違い、素材アルミニウム合金板をその実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件で復元処理をする。そして、その後の短時間のうちにプレス成形する。

これによって、自然時効した高強度の素材アルミニウム合金板であっても、前記図１に示すような凹意匠が採用された複雑断面形状のドアアウタパネルに、前記した特殊な成形方法を用いずに、通常汎用されるプレス成形を使用して、形状精度を確保した成形ができる。

また、素材アルミニウム合金板によって、自然時効硬化の程度や進行の仕方によって強度が異なり、強度やスプリングバック量がばらつく問題も解消され、成形される素材板の機械的性質やスプリングバック量の均一化が図れる。

更に、この復元処理後の素材アルミニウム合金板の０.２％耐力を特定の前記した８０〜１３０ＭＰａに低下させれば、成形後の人工時効硬化処理で、部材強度を０.２％耐力で２００ＭＰａ以上に確保できる。この結果、成形性とＢＨ性とを両立させうる。

本発明が成形するドアアウタパネル例を示す説明図である。

以下に、本発明の実施の形態につき、順に要件ごとに具体的に説明する。

素材アルミニウム合金板：
本発明では、自動車パネル材用の素材アルミニウム合金板として、成形性および焼付硬化性に優れた熱処理型合金として、特にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系である６０００系アルミニウム合金板材（圧延板材）が好ましい。

（組成）
自動車パネル材として、例えば前記図1のドアアウタパネルとしての必要な強度、張り剛性、耐デント性、曲げ剛性、ねじり剛性などの基本性能を満足するためには、具体的には、質量％で、Ｓｉ：０.４〜１．５％、Ｍｇ：０.４〜１.０％を含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる、６０００系アルミニウム合金組成の板からなることが好ましい。また、素材板の製造において、アルミニウム合金の溶解、鋳造の際に、純度の低い地金やスクラップ材などを使用することにより不可避的に混入する、不純物元素があり、前記不可避的不純物に含まれる具体例として、以下の元素の含有が許容される。Ｆｅ：０.５％以下、Ｚｎ：０.５％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｎ：０.５％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１％以下。なお、％で記載する元素量は全て質量％である。

６０００系アルミニウム合金において、前記Ｓｉは固溶強化により強度を向上させる効果があり、さらにＭｇと共存する場合、塗装焼付け処理等の低温での人工時効処理時に、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物（Ｍｇ₂Ｓｉ）を生成して強度向上に寄与する。また、この必要強度（耐力）を含めて、例えばドアアウタパネルなどの自動車パネル材として必要な前記基本性能を満足するため必須の元素である。Ｓｉ含有量が少なすぎると、強度が著しく低下し、前記自動車パネル材に要求される基本特性や全伸びなどの諸特性を兼備することができない。一方、Ｓｉ含有量が多すぎると、鋳造における凝固時に晶出物が、その後の冷却時に析出物がそれぞれ粗大なものとして生成して、後続の工程においても残留するため、成形性が低下し、さらに粒界割れが発生するために溶接性が低下する。更に、溶接性も著しく阻害される。したがって、Ｓｉは０．４〜１.５％の範囲、好ましくは０．４〜０.８％の範囲とする。

また、前記Ｍｇも、６０００系アルミニウム合金において、固溶強化により強度を向上させる効果があり、さらにＳｉと共存する場合、塗装焼付け処理等の低温での人工時効処理時に、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物（Ｍｇ₂Ｓｉ）を生成して強度向上に寄与する。また、この必要強度（耐力）を含めて、例えばドアアウタパネルなどの自動車パネル材として必要な前記基本性能を満足するため必須の元素である。Ｍｇ含有量が少なすぎると、強度が著しく低下し、前記自動車パネル材に要求される基本特性や全伸びなどの諸特性を兼備することができない。一方、Ｍｇ含有量が多すぎると、鋳造における凝固時に晶出物が、その後の冷却時に析出物がそれぞれ粗大なものとして生成して、後続の工程においても残留するため、成形性が低下し、さらに粒界割れが発生するために溶接性が低下する。更に、溶接性も著しく阻害される。更に、溶接性も著しく阻害される。したがって、Ｍｇの含有量は０．４〜１．０％の範囲、好ましくは０．４〜１.３％の範囲とする。
でとする。

（製造方法）
このような６０００系組成、あるいはそれ以外の３０００系や５０００系のアルミニウム合金組成からなる素材板は、常法あるいは公知の方法で製造される。すなわち、所望の組成のアルミニウム合金鋳塊を鋳造後に均質化熱処理し、熱間圧延、あるいは更に冷間圧延が施されて、所定の素材板厚とされる。また、所定の素材板厚とされた素材アルミニウム合金板（熱延板、冷延板）は、通常の溶体化および焼入れ処理や、その後の低温での再加熱処理あるいは予備時効処理などの調質処理が施されて、素材アルミニウム合金板として製造される。

前記溶体化処理は、プレス成形前に耐力を低くしてスプリングバックを抑制することで優れた形状精度を得ることができ、かつ、自動車パネル材の塗装焼付け工程での熱処理中にＭｇ−Ｓｉ系の微細析出物の生成密度を高くして優れたベークハード性を発揮させるために有効である。溶体化処理温度を５００〜５６０℃とし、その後に室温（５０℃以下）に急冷する焼入れ処理を行うことにより、圧延板に金属間化合物として存在していたＭｇ，Ｓｉのできるだけ多くを固溶させて、成形後の塗装、焼付けによるベークハード性を確保することができる。焼入れにおいては、冷却速度が遅いと粒界に粗大なＭｇ₂Ｓｉ，Ｓｉ等が析出し易く、成形性が低下するため、水冷（水焼入れ）、強制空冷等により急冷することが好ましい。

この溶体化および焼入れ処理されたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材のベークハード性を向上させるため、再加熱処理あるいは予備時効処理と言われる低温での熱処理を施す。このとき、復元処理による耐力を１２０ＭＰａ以下に十分低下させ、かつその後に優れたベークハード性を発揮させるため、この予備時効処理として９０〜１２０℃で１〜２４時間保持することが好ましい。

復元処理：
本発明では、このように製造した調質処理後の素材アルミニウム合金板に対して、自然時効以外は人工的に調質することなく、自動車パネル材へのプレス成形前に復元処理を行う。調質処理後の素材アルミニウム合金板に対する自然時効以外の人工的な時効硬化処理や熱処理は不要なだけでなく、復元処理の効果の発現を阻害し、却って有害である。

この復元処理は、特定の条件として、板の実体温度として２２０℃〜２８０℃の温度範囲で０．１秒以上、２２０℃〜２８０℃の温度範囲で１５０秒以下の時間だけ保持する加熱処理を行い、この加熱処理後に常温（室温）まで冷却した後に、常温でプレス成形を行う。この際、素材アルミニウム合金板の形態は、コイルから切断された切板であっても、コイルのままであってもよい。ただ、復元処理として短時間加熱および急速冷却を行うための設備を簡略化できるため、素材アルミニウム合金板の形態は、所定のサイズに切断された切板であることが望ましい。

本発明の復元処理は、前記した従来の復元処理とは違い、素材アルミニウム合金板を、その実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件で復元処理をする。前記した従来の復元処理は、本発明の復元処理のような緒条件（素材の特定の実体温度、特定のごく短時間の保持、特定の冷却速度での急冷）を満足することについての認識がない。したがって、前記従来の復元処理では必然的に成形性とＢＨ性とを両立できない確率が高くなる。

しかし、本発明では、これら従来の復元処理とは違い、素材アルミニウム合金板をその実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件で復元処理をするため、成形性とＢＨ性とを両立することができる。

本発明の復元処理の機構とは次のようなものである。６０００系などの熱処理型合金は、硬化要素である析出物（Ｍｇ、Ｓｉからなる）は、前記溶体化処理によって母相に固溶し、この状態では強度は低く成形性が良好である。しかし、素材板メーカから自動車、部品メーカへの運搬、保管、その他の工程を経る間、常温（室温）に一定時間以上置かれることで、微小な常温時効生成析出物Ａが生成、成長し、素材板の耐力が増加する。

このような常温時効状態の素材板を、復元処理のように、所定の温度に加熱すると、熱的に不安定な、前記微小な常温時効生成析出物Ａは母相に再固溶して消滅し、溶体化直後の組織状態に戻る。この際、前記した従来の復元処理は、この常温時効状態の素材板を１５０〜３５０℃の温度に比較的長時間加熱することにより、微細な析出物を全てマトリックス中に再固溶させる処理であり、溶体化焼入れ処理直後の状態としている。

これに対して、本発明では、これら従来の復元処理とは違い、素材アルミニウム合金板をその実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件で復元処理をする。このため、前記熱的に不安定な常温時効生成微小析出物Ａは全てマトリックス中に再固溶するものの、微小な析出物全てが再固溶するわけではなく、ベークハード性に寄与する、熱的に安定な微小な析出物Ｂは固溶せずに残留する。

この微小析出物Ｂは、溶体化焼入れ処理後の予備時効処理など、前記板製造時の一連の調質処理により、アルミニウム合金板組織中に形成された、ベークハード性に寄与する、熱的に安定な微小析出物である。本発明では、復元処理を、その実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件とすることで、このベークハード性に寄与する微小析出物Ｂを再固溶させずに残存させることができる。その一方で、成形性やＢＨ性を阻害する、前記熱的に不安定な常温時効生成微小析出物Ａは全てマトリックス中に再固溶させることができる。

このため、復元処理後、２４０時間以内など、短時間のうちにプレス成形すると、プレス成形時のスプリングバックを抑制して、優れた形状精度として、特に面歪みを抑制することができる。すなわち、自然時効した高強度の素材アルミニウム合金板であっても、前記図１に示すような凹意匠が採用された複雑断面形状のドアアウタパネルに、前記した特殊な成形方法を用いずに、通常汎用されるプレス成形を使用して、形状精度を確保した成形ができる。

また、復元処理を行った後でも優れたベークハード性を発揮することができる。具体的には、前記復元処理後の素材アルミニウム合金板の０.２％耐力を特定の前記した８０〜１３０ＭＰａ程度に低下させるにとどめれば、成形後の人工時効硬化処理で、部材強度を０.２％耐力で２００ＭＰａ以上に確保できる。

更に、自然時効した高強度の素材アルミニウム合金板であっても、また、曲げ加工、打抜き加工から選択される残留応力の発生を伴う成形加工によって部材化された高強度の素材アルミニウム合金板であっても、前記成形加工を受けた部材位置における残留応力を軽減することができる。これは、成形後の自動車材が溶体化および焼入れ処理されず、成形後のこれら調質によって、成形によって付与された残留応力を除去できない場合に特に有利である。このように残留応力が軽減できることによって、その成形部位における耐ＳＣＣ性（耐応力腐食割れ性）が低下することが無い。

（復元処理条件）
本発明の復元処理の条件は、この復元処理による前記効果の発現のために重要である。すなわち、熱処理の条件については、前記熱的に不安定な常温時効生成微小析出物Ａの再固溶のみが適切に行われ、ベークハード性に寄与する微小析出物Ｂを再固溶させずに残存させる条件とする。

このための、先ず最適な加熱（加熱処理）温度は、雰囲気温度ではなく、復元処理される素材板の実体温度として、２２０℃以上２８０℃以下の範囲とする。２２０℃よりも低いと、前記微小析出物Ａが十分再固溶しないため、耐力が必要量低下せず、プレス成形後の優れた形状精度が得られない。また、ＢＨ性も低下して必要強度が得られなくなる。

一方、加熱温度が２８０℃を超えると、前記微小析出物Ａとともに、前記微小析出物Ｂの再固溶が生じてしまい、復元処理後の強度が低下しすぎる。この結果、良好な形状精度は得られるものの、その後の塗装焼付け時の熱処理による強度増加（ＢＨ性）が得られず、自動車パネル材としての機能を果たさなくなる。

次に、加熱保持時間も重要で、復元処理における加熱処理時間は、素材板の実体の温度が２２０℃以上２８０℃以下の温度範囲にあるのが、瞬間的な短時間であっても、素材板の実体の温度がこの温度域にあれば効果がある。例えば、加熱体を直接板に接触させて直ちに離するような、瞬間的な保持（時間）の目安である０．１秒程度であっても、素材板の実体の温度がこの温度域にあれば効果がある。一方、この保持時間が長すぎると、温度条件にもよるが、この復元処理によるベークハード性に寄与する微小析出物Ｂを再固溶や、反対に析出が進んでしまうことになる。このため、加熱保持時間は前記した０．１秒以上、１５０秒以下、好ましくは０．１秒以上、１００秒以下とする。

前記加熱処理後の冷却は、前記加熱処理終了後、直ちに（時間的な遅滞なく）、１０℃／秒以上の平均冷却速度で常温（室温）まで急冷することが好ましい。常温まで急冷するのは、後のプレス成形を、汎用される常温でのプレス成形方法や装置がそのまま活用できるようにするためである。また、冷却速度が遅すぎる場合は、微小析出物が再度形成される恐れがあるので、前記適度な冷却速度以上であることが好ましい。但し、冷却速度が速すぎると、不均一な温度分布に起因する冷却歪みが発生しやすく、プレス加工後にも素材の変形が残存するため、プレス加工品としての品質が劣化する。このため、常温までの平均冷却速度は、より好ましくは１０〜５００℃/秒の範囲とする。冷却手段は、前記最適な冷却速度範囲を得るための強制的な急冷手段として、空冷、水冷、ミスト冷却などが選択できる。これらの強制的な急冷による冷却速度の制御は、板の厚みや大きさに合わせた各冷媒の使用量（形材素材への吹きかけ量あるいは浸漬量）によって可能である。

ここで、本発明で言う常温あるいは同義語としての室温とは、例えば４０℃以下の、１８〜３０℃程度から、数℃、０℃、０℃以下程度などの、工場や野外における通常の季節要因を考慮した気温や温度の範囲（領域）を意味する。

前記加熱処理時の加熱は、０．５℃／秒以上の平均加熱速度による急速加熱（急熱）とするによって、素材板の実体温度を前記加熱温度範囲に、ごく短時間だけ保持することができるため、好ましい。関連して、この復元処理は、例えば、雰囲気炉への投入および取り出し、誘導加熱、レーザ加熱等の非接触による方法の他、加熱体との接触による方法をとっても良い。

プレス成形：
前記した復元処理の効果を、プレス成形において発現させるためには、前記復元処理後に、なるべく早く（時間的な遅滞なく）プレス成形することが好ましい。すなわち、６０００系などの素材アルミニウム合金板の、前記復元処理後の自然時効が進まないうちに、あるいは自然時効が進んでも微小なうちに、行うことが好ましい。

この目安としては、勿論、素材アルミニウム合金板の製造条件にもよるが、これらを押しなべて決定すると、前記復元処理の常温までの急冷直後から、プレス成形を開始するまでの（所要）時間を、２４０時間（ｈｒ）以内とする。これを超えると、高強度な素材アルミニウム合金板ほど、その組成からして、前記復元処理後の自然時効が進みすぎて、成形性が著しく低下し、復元処理する意義が失われる。ただ、復元処理（冷却）後、プレス成形するまでの間に、必要により潤滑のための塗油工程を設けるなど、プレス成形に先立って汎用的に行う、素材板の前処理や下準備は、この間に当然なされても良い。

ここで、本発明が前提とする「通常のプレス成形」とは、汎用されている冷間（常温）でのプレス成形であって、素材アルミニウム合金板（薄板）からなるブランクを、予め（プレス成形に先立ち）局部的に加熱、冷却して、部分的に軟質な部分を設けることもなく、そのままの状態（部位によらず均一な強度）で、常温＝冷間にて成形することを言う。そして、プレス成形中にも、温間や熱間の状態にブランクを加熱することなく、また、特殊な液体（液圧）などの圧力媒体を用いることなく、ブランクをダイス、ブランクホルダー、パンチなどからなる金型と直接接触させ、常温＝冷間にてプレス成形することを言う。

プレス成形後の自動車パネル材は、それ単独あるいは自動車車体に組み立て後などに、塗装焼付け（熱処理）工程での人工時効硬化処理を行い、強度を高める。このような人工時効硬化処理によって、例えば、６０００系アルミニウム合金の自動車パネル材では、ＢＨ後の０．２％耐力を２００ＭＰａ以上にすることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではない。

次に本発明の実施例を説明する。表１に示す組成の６０００系アルミニウム合金素材板を、表２に示す条件で復元処理し、実際の自動車生産ラインにてプレス、ヘム、塗装焼付け熱処理が施されるまでの時間を想定して、常温にて種々の時間放置した後、成形性、ＢＨ性などの評価を行った。これらの結果も表２に示す。

素材板は、表１に示す組成のアルミニウム合金を、溶解し、半連続鋳造法を用いて鋳塊を作製した。この鋳塊を、熱処理温度５５０℃で５時間保持することにより均質化してから、熱間圧延を行って板厚４．０ｍｍの熱間圧延板とした。この熱間圧延板を焼鈍することなく、冷間圧延をして、板厚１．０ｍｍの冷間圧延板を作製した（総圧延率７５％）。この冷間圧延板を、連続式の熱処理炉で加熱して、共通して、５５０℃で１０秒保持する溶体化処理を行い、直ちに水冷（水焼入れ）した後、直ちに９０℃で２時間保持する予備時効処理を施した後、常温まで冷却（強制空冷）した。その後、常温に３ヶ月間放置して（常温時効させて）、素材アルミニウム合金板の供試材とした。

得られた供試材について復元処理を行った。復元処理方法は、所定の温度に加熱した金属製の加熱体で供試材を挟持し、表２に示す実体温度到達後に所定時間保持した後、強制空冷により常温まで冷却した。なお、このときの平均加熱速度は５００℃/秒、平均冷却速度は２０℃/秒であった。この復元処理後、実際の生産ラインにて、プレス成形、ヘム加工、塗装焼付け熱処理が施されるまでの時間を想定して、表２に示す種々の時間、常温放置した後、供試材の以下の評価を行った。

（機械的性質：０．２％耐力）
前記供試材を切り出して、圧延方向に直角に５０ｍｍ×２５ｍｍのＪＩＳ５号引張試験片を作製した。この試験片を常温にてＪＩＳＺ２２４１に準じて引張試験を行って、０．２％耐力を測定した。

（プレス成形性：形状精度）
前記供試材について、前記図１のドアアウタパネルの実サイズの大型の金型を用いた、汎用される前記常温での通常のプレス成形試験を行って、ドアエンボス部と呼ばれる取手部分の凹部周囲でのスプリングバックに起因する微小な形状精度不良（面歪み）の発生の有無を調査し、成形性を評価した。プレス成形品の凹部周囲での形状測定を行い、金型形状とパネル形状の最大差が７０μｍ以下のものを合格とした。なお、潤滑油として、プレス洗浄防錆油（粘度4mm²/s）を用い、シワ押さえ力（以降、ＢＨＦと呼ぶ）は５０トンとした。

（プレス成形性：成形限界）
前記供試材について、ＢＨＦを変化させた成形試験を行い、プレス成形品に割れやくびれが発生する限界ＢＨＦを求めた。限界ＢＨＦが７０トン以上であるものを合格とした。

（ヘム加工性）
曲げ性の評価として、前記プレス加工後のプレス成形品外周部から試験片を、圧延方向の長さ１８０ｍｍ×圧延直角方向の長さ３０ｍｍの大きさに切り出して、圧延直角方向に沿って折り目が付くように、フラットヘム加工を模擬した、以下の工程からなる曲げ加工を行った。

加工代（フラットヘム加工後における試験片の内側に折り曲げられた端部から折り曲げ部までの距離）として長手方向一端から１２ｍｍまでをはみ出させて、肩半径Ｒ：０．５ｍｍ（試験片の板厚の０．５倍）のダイスに治具で押さえ、ポンチにより前記加工代を９０°に折り曲げた（ダウンフランジ工程）。
次に加工代をさらに約４５°（累計約１３５°）内側に折り曲げた（プリヘム工程）。
最後に厳しいヘム加工を想定して、インナパネルを模した板厚０．８ｍｍのアルミニウム合金板（インナパネル材）を試験片の折り曲げられた間に装入し、インナパネル材の両面に試験片が密着するように、加工代を略１８０°に内側に折り曲げた（フラットヘム工程）。

試験片（アウタパネル）の全幅にわたって折り曲げ部の外側表面を目視にて観察し、微小なものも含めて割れの見られないものを曲げ性合格とし、表１に「○」示す。不良については、微小な割れの発生したものを「×」、大きな割れの発生したものを「××」で表１に示す。

（ベーク後耐力）
プレス成形により導入される歪み量が比較的少ない部位においても所定の強度を確保できることを確認するため、前記プレス加工後のプレス成形品中央部より切り出してＪＩＳ５号引張試験片を作製し、塗装、焼付け処理を模擬して、予歪みを付与し、熱処理炉により１７０℃で２０分の熱処理をした。この試験片について、引張試験を行って０．２％耐力（ＡＢ耐力）を測定した。合格基準は２００ＭＰａ以上とした。なお、プレス成形時にパネル中央部に導入されたひずみ量はおよそ２％であった。

表１の合金番号１〜４の各発明例のアルミニウム合金は本発明成分組成範囲内である。これらを用いた、表２の発明例１〜８は、復元処理を前記した好ましい条件範囲内で行い、前記復元処理における急冷直後の０.２％耐力を８０〜１３０ＭＰａの特定範囲に低下させている。

この結果、各発明例は表３に示すとおり、前記復元処理の諸効果を確実に発揮させることができている。すなわち、前記図１で示した複雑な断面形状である凹意匠が採用されたドアアウタパネルが、通常の汎用される常温でのプレス成形にて、形状精度良く成形できている。これによって、本発明によれば、自然時効が進展した場合の板であっても、スプリングバック量が低減され、部材への成形性や成形精度を更に向上できることが分かる。

また、各発明例は表３に示すとおり、ＢＨ後の０.２％耐力が最低でも２００ＭＰａ以上であり、自然時効（常温時効）後の高強度な６０００系アルミニウム合金板であっても、人工時効処理後の０.２％耐力を高強度化でき、成形性とＢＨ性とを両立させうることが分かる。

これに対して、表１の合金番号５の比較例のアルミニウム合金は、Ｓｉが少なすぎ、Ｆｅ、Ｃｕが各々多すぎる。表１の合金番号６の比較例のアルミニウム合金は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒが多すぎる。表１の合金番号７の比較例のアルミニウム合金は、Ｍｇが少なすぎ、Ｚｎが多すぎる。表１の合金番号８の比較例のアルミニウム合金は、Ｍｇ、Ｔｉが多すぎる。このため、これらの合金を用いた、表２の比較例１３、１４、１５、１６のように、発明例と同じ条件で復元処理された素材板であっても、成形性やＢＨ性が発明例に比して著しく劣っている。

また、表２の比較例９〜１２は、表１の合金番号１、３の発明例アルミニウム合金だが、特に復元処理のいずれかの条件が好ましい範囲から外れている。このため、これら比較例は、通常の汎用される常温でのプレス成形では、前記図１で示した複雑な断面形状である凹意匠が採用されたドアアウタパネルの形状精度が悪く、成形できていない。また、例え成形できていても、ＢＨ後の０.２％耐力が最低でも２００ＭＰａ未満であり、成形性とＢＨ性とが両立できていない。

以上の実施例から、本発明における復元処理の、自然時効した後でも素材アルミニウム合金板の成形性自体を向上させ、更にＢＨ後の強度も高くできる、技術的な意義が裏付けられる。

本発明によれば、前記特殊な成形方法を用いずに、通常汎用されるプレス成形を使用して、成形性とＢＨ性とを両立させうる自動車パネル材のプレス成形方法を提供できる。このため、本発明は、アルミニウム合金板を素材に用いた、前記図１に示すような複雑形状のドアアウタパネルなどの成形に好適に用いることができる。

Claims

素材アルミニウム合金板に、復元処理として２２０℃〜２８０℃の温度範囲で０．１秒以上、１５０秒以下の時間保持する加熱処理を行った後に常温まで冷却し、その後常温でプレス成形を行うことを特徴とする自動車パネル材のプレス成形方法。
前記加熱処理後の冷却を１０℃／秒以上の平均冷却速度で行い、常温まで冷却してから２４０時間以内に、前記常温でのプレス成形を行う請求項１に記載の自動車パネル材のプレス成形方法。
前記プレス成形される際の素材アルミニウム合金板の０．２％耐力が８０〜１３０ＭＰａの範囲である請求項１または２に記載の自動車パネル材のプレス成形方法。