JP2569653Y2 - 超塑性材料の成形用複合型 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、超塑性材料の成形用複
合型に関し、特に超塑性材料よりなる平板をガス圧によ
り成形用型の内周面に押し当てて所望の形状に成形する
際に使用される成形用型に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超塑性材料の実用化が盛んに行わ
れている。超塑性材料の成形加工には、通常の深絞り加
工では困難な大型で薄肉の大きく絞り込まれた成形品を
製作することができるという利点がある。それ故、例え
ば航空機用の洗面ユニットやドアパネルなどの大型で複
雑な形状をなす部品を、二相ステンレス鋼やアルミニウ
ム合金などの超塑性金属材料を用いて一体成形すること
により、部品点数や接合部数を減らすことが可能とな
る。従って、コスト低減や工程数の削減を図ることがで
き、経済的な効果が大である。

【０００３】一般に、上述した超塑性材料の成形加工は
以下のようにして行われている。即ち、図３に示すよう
に、成形用型１の上に超塑性材料よりなる平板２を載置
し、さらにその上に蓋体３を被せる。その状態で超塑性
の発現温度に保つとともに、蓋体３に設けられたガス流
入通路４を介してガス吹出し口５より高圧の不活性ガス
を噴出させ、徐々に平板２を変形させて成形用型１の内
周面１ａに押し当てる。そして、図３に二点鎖線で示す
ように、平板２を完全に内周面１ａに添うように変形さ
せれば、成形終了である。

【０００４】成形終了に至るまで、平板２と内周面１ａ
との間の空間に存在する空気は成形用型１に設けられた
排気孔６より排気される。なお、図３においては、特に
図示しないが、成形用型１の内周面１ａには成形品に転
写すべき形状が施されているのはいうまでもない（図１
及び図２においても同じ）。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような超塑性成形工程を繰り返し行う、即ち成形用型
１を使い続けると、その内周面１ａに局部的な酸化が生
じたり、成形用型１に部分的な疲労破壊やクリープ変形
が起こる、などの種々の欠陥が発生することがあった。
そのような欠陥が成形用型１の一部分に発生した場合、
上記従来の成形用型１では、型自体が一体品であるた
め、型全体を取り替えなければならなかった。従って、
型自体の材料費及び製作費がかさむだけでなく、成形用
型１が大型の場合にはその交換及び修繕に多大な手間を
要していた。型の交換にあたっては、例えば工場の操業
を１〜２日間停止して行わなければならず、一旦停止し
た生産ラインの試運転に要する時間等も含めて、その経
済的な損失は莫大なものであった。また、大きな型の場
合には、修繕用の工場に運ぶのに莫大な労力と時間を要
し、修繕に１週間以上もかかっていた。従って、予備の
型が用意されていない場合には、工場の操業停止期間は
１週間以上にも及び、その経済的な損失は計り知れない
程度であった。

【０００６】本考案はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、使用に伴い成形用型に発生する種々の欠陥によりそ
の型を交換・修繕する際における損失を最小限に抑える
ことが可能な超塑性材料の成形用複合型を提供すること
を主たる目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案者は、成形用型を複数の構成片に分割するこ
とが有効であると考えた。また、成形用型を分割可能に
すると、各構成片同士の合わせ面に隙間が生じ、成形時
にその隙間に超塑性材料が入り込む虞があるが、成形用
型を枠体で囲み締め付けることによって隙間の発生を防
ぐことができると考え、本考案の完成に至った。

【０００８】即ち、本考案は、超塑性材料の成形工程に
用いられる成形用複合型の、同一成形品の成形に供せら
れる型部分を、少なくとも２個の構成片に分割可能にす
るとともに、その成形用複合型を、複数の上記構成片を
相互に密着可能な枠体で囲み、その枠体を成形用複合型
の材質よりも熱膨張係数の小さい材質で形成することを
提案する。

【０００９】

【作用】上記手段によれば、超塑性材料の成形用複合型
が少なくとも２個の構成片に分割可能になっているた
め、その型の内周面に局部的な酸化が生じたり、その型
に部分的な疲労破壊やクリープ変形が起こった場合に、
そのような欠陥の生じた部分の構成片のみを新しいもの
や修繕済みのものに取り替えればよく、成形用の型全体
を新しいものに変えずに済む。また、欠陥の生じた構成
片のみを修繕用の工場に運び、修繕作業を行えばよい。
さらに、成形用複合型を締付け用の枠体で囲むことによ
り、その型を構成する複数の構成片を相互に密着させる
ことができるので、各構成片同士の合わせ面に隙間が生
じるのを防ぐことができる。さらにまた、この枠体を成
形用複合型の材質よりも熱膨張係数の小さい材質で形成
することにより、常温での型に対する枠体の着脱性を損
なうことなく、超塑性の発現温度（即ち、成形温度）に
おいて有効に成形用複合型を締め付けることができる。

【００１０】

【実施例】以下に、本考案に係る成形用複合型の一例を
図１及び図２に基づき説明する。この成形用複合型１０
０は、図１及び図２に示すように、２個以上であれば特
にその数を限定しないが、例えば８個の構成片１０，１
１，１２，１３，１５，１６，１７，１８の組合わせに
より構成されている。それら各構成片１０，１１，１
２，１３，１５，１６，１７，１８相互の合わせ面（境
界面）は段差や隙間等を生じることなく高精度に密着可
能となっている。なお、構成片１０，１１，１２，１
３，１５，１６，１７，１８の相互の位置ずれ等を防ぐ
ために、例えば構成片１０における構成片１１との当接
面に凸部を設けるとともに、構成片１１における構成片
１０との当接面に、凹部（前記凸部に対して相補的な形
状をなしている。）を設け、その凹部に前記凸部を嵌入
させるようにしてもよい。

【００１１】また、成形用複合型１００は、位置ずれ防
止兼隙間発生防止用の枠体２０により囲まれている。つ
まり、この枠体２０が成形温度において成形用複合型１
００を周りから締め付けることにより、各構成片１０，
１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８の各位置に
ずれが生じるのを防いでいるとともに、それら各構成片
１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８相互
の合わせ面に隙間が生じるのを防いでいる。好ましく
は、成形温度よりも例えば１００℃程度低い温度におい
て、成形用複合型１００に丁度密着するような大きさに
枠体２０を形成するとよい。そうすれば、その丁度密着
する温度（即ち、成形温度よりも１００℃程度低い温
度）よりも低温状態においては、枠体２０は成形用複合
型１００よりも大きくなってそれらの間に隙間ができ
る。従って、例えば成形温度に加熱・保持している成形
用複合型１００の構成片に交換の必要が生じた場合に、
１００℃程度冷却するだけで枠体２０による締付け力が
なくなるので、その交換の必要な構成片を成形用複合型
１００から取り出すことができる。

【００１２】枠体２０の材質は、成形用複合型１００
（即ち、各構成片１０，１１，１２，１３，１５，１
６，１７，１８）の材質の熱膨張係数と同じかそれより
も小さい熱膨張係数を有し且つ成形温度における成形用
複合型１００の熱膨張による引張り力に耐えることがで
きれば、特に問わないが、例として次のものが挙げられ
る。即ち、成形用複合型１００がオーステナイト系の耐
熱鋼よりなる時には、枠体２０はフェライト系の耐熱鋼
やセラミックスなどである。また、成形用複合型１００
がアルミニウム合金よりなる時には、枠体２０は上記２
種の他にオーステナイト系の耐熱鋼などでもよい。

【００１３】なお、成形用複合型１００の内周面１ａに
は、従来の成形用型１（図３参照）と同様に、その型１
００の外部に通じる排気孔６が設けられている。その排
気孔６の位置は特に問わないが、本実施例では、構成片
１１，１２，１６，１７の各隅部の出会った位置となっ
ている。

【００１４】また、図１において、符号２で示したもの
は超塑性材料よりなる平板であり、符号３で示したもの
は従来と同様の蓋体である。その蓋体３にはガス流入通
路４及びガス吹出し口５が設けられているのはいうまで
もない。

【００１５】次に、以上のように構成された成形用複合
型１００及び蓋体３を用いた平板２の超塑性成形の手順
を説明する。先ず、常温において、各構成片１０，１
１，１２，１３，１５，１６，１７，１８及び枠体２０
を夫々所定の位置に配置して、成形用複合型１００を組
み立てる。そして、図１に示すように、成形用複合型１
００の上に平板２を置き、さらにその上に蓋体３を載置
する。

【００１６】続いて、蓋体３に上方から下向きの力を作
用させて、蓋体３と平板２との合わせ面、及び平板２と
成形用複合型１００との合わせ面からガスが漏れないよ
うに、それらを相互に密着させる。この際、各構成片１
０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８の上下
方向の高さが揃えられることになる。

【００１７】その後は、従来と同様に、加熱炉により成
形用複合型１００及び平板２を超塑性の発現温度に加熱
・保持しながら、高圧の不活性ガスをガス吹出し口５か
ら噴出させて徐々に平板２を変形させる。図１に二点鎖
線で示すように、変形した平板２が成形用複合型１００
の内周面１ａに完全に添った状態になれば、成形終了で
ある。

【００１８】上記実施例によれば、成形用複合型１００
が構成片１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，
１８よりなるため、構成片１０，１１，１２，１３，１
５，１６，１７，１８の内の一部に錆などの欠陥が生じ
た場合に、その欠陥の生じた構成片のみを取り替えれば
よいので、その交換作業が容易であるだけでなく、交換
に要する時間も短くて済む。また、生じた欠陥を修繕す
る際にも、その欠陥のある構成片のみを修繕用の工場に
運べばよいので、大型の一体品の成形用型の場合と較べ
て、運搬性がよく、運搬に要する時間や費用が少なくて
済むのに加えて、運搬時の安全性なども著しく改善され
る。さらに、成形用の型全体を新たに製作しなくてもよ
いので、型の製作コストの低減も図れる。さらにまた、
枠体２０による締付け効果により、各構成片１０，１
１，１２，１３，１５，１６，１７，１８を互いに隙間
なく密着させることができるので、外観品質の優れた成
形品を製作することができる。

【００１９】なお、上記実施例においては、成形用複合
型１００を、その長辺方向に４分割し且つ短辺方向に２
分割することにより、計８分割にしているが、これに限
定されるものではなく、２個以上に分割することができ
ればよい。また、分割の方向も上記二方向に限らず、一
方向のみでもよいし三方向以上に分割可能であってもよ
い。さらに、成形用複合型１００は、少なくとも２個に
分割可能になっていれば、その細部等を種々設計変更可
能であるのはいうまでもない。さらにまた、各構成片１
０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８及び枠
体２０の材質に付いては、上記実施例によっては何等制
限されるものではない。

【００２０】

【考案の効果】本考案に係る超塑性材料の成形用複合型
によれば、その型が複数の構成片の組合わせよりなるた
め、型の一部分に欠陥が生じた場合に、その欠陥の生じ
た部分の構成片のみを取り替えればよいので、従来に較
べて極めて短時間で交換可能である（例えば、交換に、
従来は１〜２日要していたのに対して、本考案によれば
６時間で済む）。また、欠陥部分の修繕に付いても、欠
陥の生じた構成片のみを修繕用の工場に運べばよいの
で、従来に較べて極めて容易に且つ短時間で修繕を行う
ことができる（例えば、修繕に、従来は１週間程度要し
ていたのに対して、本考案によれば３日間で済む）。さ
らに、欠陥の生じていない部分の構成片に付いては、そ
のまま使用可能であるため、成形用の型全体を新たに製
作しなくてもよく、製作コストの低減を図ることができ
る。さらにまた、成形用複合型を枠体で締め付けること
により、その型の構成片同士を隙間なく密着させること
ができるので、従来の一体品よりなる成形型を用いた場
合と同様に、外観品質の優れた成形品を製作することが
できる。従って、外観品質を劣化させることなく、成形
用型を交換する際における損失を最小限に抑えることが
できるので、本考案は産業上極めて有効である。

【００２１】また、特に多品種小量生産などで、一部の
みが互いに異なる複数種の成形品を製作する場合に、本
考案に係る成形用複合型にあっては、その異なる部分に
対応した構成片のみを用意して取り替えるだけでよい。
従って、本考案は、成形品の品種毎に一体品よりなる成
形用型を用意するのに較べて、型の製作コストが少なく
て済むだけでなく、成形用の型の保管にも広大なスペー
スを必要とせず、また運搬や交換に際してもさほど労力
を必要としないので、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る成形用複合型の一例を説明する模
式図である。

【図２】図１のII−IIにおける断面を示す模式図であ
る。

【図３】従来の成形用型を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ａ 内周面 ２ 平板 ３ 蓋体 ５ ガス吹出し口 １０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８ 構
成片 ２０ 枠体 １００ 成形用複合型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−15931（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−246366（ＪＰ，Ａ) 日本塑性加工学会偏、「プレス加工便 覧」、丸善株式会社、1975年10月25日、 ｐ．500

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹部を有する成形用の型と該型の上に被
   せられる蓋体との間に超塑性材料よりなる平板を挟み、
   該平板及び前記型を加熱するとともに前記蓋体に設けら
   れたガス吹出し口より高圧ガスを噴出させることにより
   前記平板を前記型の内周面に押し当てて所望の形状に成
   形する超塑性材料の成形工程に用いられる成形用の型で
   あって、同一成形品の成形に供せられる型部分を、少な
   くとも２個の構成片に分割可能にし、上記成形用複合型を、複数の上記構成片を相互に密着可
   能な枠体で囲み、その枠体を成形用複合型の材質よりも
   熱膨張係数の小さい材質で形成したことを特徴とする超
   塑性材料の成形用複合型。