JP2729558B2 - 超塑性金属シートの成形方法及び装置 - Google Patents
超塑性金属シートの成形方法及び装置Info
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- JP2729558B2 JP2729558B2 JP4328891A JP32889192A JP2729558B2 JP 2729558 B2 JP2729558 B2 JP 2729558B2 JP 4328891 A JP4328891 A JP 4328891A JP 32889192 A JP32889192 A JP 32889192A JP 2729558 B2 JP2729558 B2 JP 2729558B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
- B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
- B21D35/003—Simultaneous forming, e.g. making more than one part per stroke
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/053—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure characterised by the material of the blanks
- B21D26/055—Blanks having super-plastic properties
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【０００２】本発明は、超塑性金属シートの成形方法及
び装置に関し、特に該金属シート成形における生産性の
改善に関する。
び装置に関し、特に該金属シート成形における生産性の
改善に関する。
【０００３】高温において金属シートを特定領域の歪速
度で引っ張りを与えた場合に局部変形（ネッキング）を
発生することなく著しく大きい伸びを示す超塑性材料が
開発されて久しい。例えばＡｌ合金では、すでに１９７
０年代に英国で開発されたＳｕｐｒａｌ（Ａｌ−Ｃｕ−
Ｚｒ系）を初めとしていずれも微細結晶粒組織からなる
Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系（ＡＡ７０７
５合金）、連続鋳造圧延等の急速冷却凝固方式で製造し
たＡｌ−Ｚｎ−Ｃａ合金等が知られている。
度で引っ張りを与えた場合に局部変形（ネッキング）を
発生することなく著しく大きい伸びを示す超塑性材料が
開発されて久しい。例えばＡｌ合金では、すでに１９７
０年代に英国で開発されたＳｕｐｒａｌ（Ａｌ−Ｃｕ−
Ｚｒ系）を初めとしていずれも微細結晶粒組織からなる
Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系（ＡＡ７０７
５合金）、連続鋳造圧延等の急速冷却凝固方式で製造し
たＡｌ−Ｚｎ−Ｃａ合金等が知られている。
【０００４】また、上記の合金であっても超塑性の発現
には不十分なサイズの結晶粒組織を有するシートを出発
材とし、変形の過程において動的歪再結晶を生起させ、
微細再結晶粒組織を形成しつつ超塑性変形させる方法も
知られている。
には不十分なサイズの結晶粒組織を有するシートを出発
材とし、変形の過程において動的歪再結晶を生起させ、
微細再結晶粒組織を形成しつつ超塑性変形させる方法も
知られている。
【０００５】これらの合金シートの超塑性成形は、変形
応力が小さいので、特定の温度に加熱したシートの片側
から数気圧程度の低い流体圧（通常は気体）を印加して
バルジ成形を行ういわゆる圧空成形法が用いられる。そ
の特徴は、優れた変形能を利用して、通例のプレス法で
は成形し難い複雑形状あるいは大きい深さを有する成形
品、リブ付き、浮き出し模様等の成形が単一工程で行え
ること、費用のかさむ金型は雌型又は雄型のいずれか一
方で足りること等であり、広く利用されるようになって
いる。
応力が小さいので、特定の温度に加熱したシートの片側
から数気圧程度の低い流体圧（通常は気体）を印加して
バルジ成形を行ういわゆる圧空成形法が用いられる。そ
の特徴は、優れた変形能を利用して、通例のプレス法で
は成形し難い複雑形状あるいは大きい深さを有する成形
品、リブ付き、浮き出し模様等の成形が単一工程で行え
ること、費用のかさむ金型は雌型又は雄型のいずれか一
方で足りること等であり、広く利用されるようになって
いる。
【０００６】超塑性成形における問題の第１は、板厚分
布の不均一、第２は、キャビテイーの生成であり、前者
には温度と歪速度の選択や、金型潤滑の強化により改善
する方法がとられ、後者には成形前の予熱温度を高める
こと、あるいは成形中金型側に背圧を印加する等の方法
がとられている。
布の不均一、第２は、キャビテイーの生成であり、前者
には温度と歪速度の選択や、金型潤滑の強化により改善
する方法がとられ、後者には成形前の予熱温度を高める
こと、あるいは成形中金型側に背圧を印加する等の方法
がとられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の超塑性成形法
は、上記した種々の長所を有する反面、成形には数分か
ら数十分の時間を要するのが欠点であり、大量生産向き
ではなく、航空機構造部品等多品種少量の高価な複雑形
状製品には適している。
は、上記した種々の長所を有する反面、成形には数分か
ら数十分の時間を要するのが欠点であり、大量生産向き
ではなく、航空機構造部品等多品種少量の高価な複雑形
状製品には適している。
【０００８】一方、最近金属シートの成形部品は、デザ
イン化された扉、壁面、天井、等の建築材料や彫りの深
い各種エクステリア製品、複雑形状の自動車ボデイーシ
ート、深い容器状のオイルタンク等の車両部材等の成形
において従来のプレス工程では成形が不十分であり、超
塑性成形が望まれるようになってきたが、これらの製品
は大量生産方式が不可欠であり、従来の超塑性成形法で
は不適当である。
イン化された扉、壁面、天井、等の建築材料や彫りの深
い各種エクステリア製品、複雑形状の自動車ボデイーシ
ート、深い容器状のオイルタンク等の車両部材等の成形
において従来のプレス工程では成形が不十分であり、超
塑性成形が望まれるようになってきたが、これらの製品
は大量生産方式が不可欠であり、従来の超塑性成形法で
は不適当である。
【０００９】超塑性成形工程の時間短縮に関する先行技
術としては、（ａ）１つの金型室内の上、下に同一の金
型を設置し、中央に２枚の金属シートを張り、該金属シ
ートの間から気体圧を印加して同時に２個の成形を行う
方法（特公昭５６−５６３８）
術としては、（ａ）１つの金型室内の上、下に同一の金
型を設置し、中央に２枚の金属シートを張り、該金属シ
ートの間から気体圧を印加して同時に２個の成形を行う
方法（特公昭５６−５６３８）
【００１０】（ｂ）１つの金型室内に超塑性板材を３層
に重ね合わせ、片側を成形面に対面させ、反対側から流
体の靜水圧を印加して絞り成形することにより、第１層
と第３層をプラスチック成形金型の雄型と雌型として同
時に成形する方法（特公平４−２２６５０）。
に重ね合わせ、片側を成形面に対面させ、反対側から流
体の靜水圧を印加して絞り成形することにより、第１層
と第３層をプラスチック成形金型の雄型と雌型として同
時に成形する方法（特公平４−２２６５０）。
【００１１】（ｃ）成形すべき超塑性薄板材に少なくと
も１枚の同種の超塑性板材をダミーとして重ね合わせて
成形することにより、見掛け上の板厚を大きくし、か
つ、見掛け上の歪量を小さくし、ダミー材が薄板材に追
随してその塑性流動を補いつつ共に変形するようにし
て、薄板材を通常の板厚材と同様の成形速度とし、生産
性向上が図られる（特公平２−３１６１０）などの提案
がなされている。
も１枚の同種の超塑性板材をダミーとして重ね合わせて
成形することにより、見掛け上の板厚を大きくし、か
つ、見掛け上の歪量を小さくし、ダミー材が薄板材に追
随してその塑性流動を補いつつ共に変形するようにし
て、薄板材を通常の板厚材と同様の成形速度とし、生産
性向上が図られる（特公平２−３１６１０）などの提案
がなされている。
【００１２】しかしながら、これらの提案は生産性に優
れた量産品の成形にはなお隔たりがあり、問題は解決さ
れていない。すなわち（ａ）の方法は単純２倍の生産性
にとどまり、また（ｂ）の方法は、互いに勘合する雄、
雌金型の成形であり、同一形状の成形体は得られない。
（ｃ）は、低歪速度を必要とする薄板材の成形時間の短
縮を意図したもので、普通板厚シートの生産性とは直接
結びつかない。
れた量産品の成形にはなお隔たりがあり、問題は解決さ
れていない。すなわち（ａ）の方法は単純２倍の生産性
にとどまり、また（ｂ）の方法は、互いに勘合する雄、
雌金型の成形であり、同一形状の成形体は得られない。
（ｃ）は、低歪速度を必要とする薄板材の成形時間の短
縮を意図したもので、普通板厚シートの生産性とは直接
結びつかない。
【００１３】本発明は、以上の事情を背景としてなされ
たものであって、建築材料や車両部材のごとき製品の大
量生産に適する生産性に優れた超塑性金属シートの成形
方法および装置を提供することを目的としている。
たものであって、建築材料や車両部材のごとき製品の大
量生産に適する生産性に優れた超塑性金属シートの成形
方法および装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の成形方法は、一定の要件を満たした成形
金型室の複数を重ね合わせ、各金型室の温度及び流体圧
を均等に制御することを特徴とする。
めに、本発明の成形方法は、一定の要件を満たした成形
金型室の複数を重ね合わせ、各金型室の温度及び流体圧
を均等に制御することを特徴とする。
【００１５】すなわち第１の発明は、超塑性を示す温度
に加熱し、周囲を密閉固定した超塑性金属シートによっ
て区画された一方の空間であって、加圧流体を導入され
る加圧室と、他方の空間であって、該金属シートと対面
して成形金型表面が固定されてあり、かつ上記加圧室よ
り低い流体圧に調整されている背圧室とによって構成さ
れる成形金型室において、上記加圧室に流体圧を印加す
ることにより上記超塑性金属シートを上記成形金型表面
に押圧して超塑性成形する方法において、上記成形金型
室の複数を、上記金属シートと平行方向に重ね合わせて
固定し、各成形金型室の温度及び流体圧を設定値に調整
制御し、加圧流体のリークが検知された金型室へは、即
時に流体導入を遮断し、制御系から外すことを特徴とす
る超塑性金属シートの成形方法である。
に加熱し、周囲を密閉固定した超塑性金属シートによっ
て区画された一方の空間であって、加圧流体を導入され
る加圧室と、他方の空間であって、該金属シートと対面
して成形金型表面が固定されてあり、かつ上記加圧室よ
り低い流体圧に調整されている背圧室とによって構成さ
れる成形金型室において、上記加圧室に流体圧を印加す
ることにより上記超塑性金属シートを上記成形金型表面
に押圧して超塑性成形する方法において、上記成形金型
室の複数を、上記金属シートと平行方向に重ね合わせて
固定し、各成形金型室の温度及び流体圧を設定値に調整
制御し、加圧流体のリークが検知された金型室へは、即
時に流体導入を遮断し、制御系から外すことを特徴とす
る超塑性金属シートの成形方法である。
【００１６】また第２の発明は、超塑性金属シートの周
囲を密閉固定する手段、該金属シートと平行方向に分割
された胴部と蓋部を開閉可能に密閉固定する手段、該金
属シートを超塑性を示す温度に加熱する手段、該金属シ
ートによって区画される一方の空間であって加圧流体を
導入される加圧室と、他方の空間であって、該金属シー
トと対面して成形金型表面が固定され、かつ上記加圧室
より低い流体圧に調整された背圧室とによって構成され
る成形金型室を有する成形装置において、上記成形金型
室の複数を、上記金属シートと平行方向に重ね合わせて
固定する手段、各成形金型室の加圧室及び背圧室の流体
圧と温度を設定値に調整制御する手段、各成形金型室毎
に加圧流体のリーク検知手段及び加圧流体導入遮断手段
を有してなることを特徴とする超塑性金属シートの成形
装置である。
囲を密閉固定する手段、該金属シートと平行方向に分割
された胴部と蓋部を開閉可能に密閉固定する手段、該金
属シートを超塑性を示す温度に加熱する手段、該金属シ
ートによって区画される一方の空間であって加圧流体を
導入される加圧室と、他方の空間であって、該金属シー
トと対面して成形金型表面が固定され、かつ上記加圧室
より低い流体圧に調整された背圧室とによって構成され
る成形金型室を有する成形装置において、上記成形金型
室の複数を、上記金属シートと平行方向に重ね合わせて
固定する手段、各成形金型室の加圧室及び背圧室の流体
圧と温度を設定値に調整制御する手段、各成形金型室毎
に加圧流体のリーク検知手段及び加圧流体導入遮断手段
を有してなることを特徴とする超塑性金属シートの成形
装置である。
【００１７】本発明の対象となる超塑性金属シートは、
公知のＡｌ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｉ等の各種の超塑性
基合金であり、板厚等も特に制限はない。
公知のＡｌ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｉ等の各種の超塑性
基合金であり、板厚等も特に制限はない。
【００１８】加圧流体としては、多くは気体であり、空
気あるいは必要に応じて窒素、アルゴン等の当該金属に
対する不活性気体が使用されるが、またシリコン油等の
液体を使用することがある。
気あるいは必要に応じて窒素、アルゴン等の当該金属に
対する不活性気体が使用されるが、またシリコン油等の
液体を使用することがある。
【００１９】加圧室と背圧室からなる成形金型室の複数
を、金属シートと平行方向に重ね合わせて固定すること
が本発明の必須要件であるが、重ね合わせは垂直方向あ
るいは水平方向のいずれであっても良い。水平方向は、
成形金型室の把持手段を工夫すれば、高温の成形製品の
金型室からの離形取り出しが能率的で作業性が改善され
る。
を、金属シートと平行方向に重ね合わせて固定すること
が本発明の必須要件であるが、重ね合わせは垂直方向あ
るいは水平方向のいずれであっても良い。水平方向は、
成形金型室の把持手段を工夫すれば、高温の成形製品の
金型室からの離形取り出しが能率的で作業性が改善され
る。
【００２０】成形金型室の重ね合わせ固定手段は、個々
の金型室同士の接続固定及びそれら一連の金型室群の把
持固定手段の両側面がある。特に限定されるものではな
いが、金型室の密閉性を損なわないように、一定の重ね
方で当接部に均等の圧力が負荷するように構成すること
が望ましい。金型室群の把持固定は、一般に金型の重ね
合わせ方向に油圧等によりストロークを調節しうる移動
板が適しており、該移動板面に金型室群の外端を固定係
止手段を具備すれば足りる。
の金型室同士の接続固定及びそれら一連の金型室群の把
持固定手段の両側面がある。特に限定されるものではな
いが、金型室の密閉性を損なわないように、一定の重ね
方で当接部に均等の圧力が負荷するように構成すること
が望ましい。金型室群の把持固定は、一般に金型の重ね
合わせ方向に油圧等によりストロークを調節しうる移動
板が適しており、該移動板面に金型室群の外端を固定係
止手段を具備すれば足りる。
【００２１】金型室は、被成形金属シートの装入及び成
形製品の離形取り出しのため、金属シートと平行方向に
分割された胴部と蓋部に開閉可能に固定密閉する手段が
必要である。金型室が高温であるため加圧室、背圧室に
流体を導入して一定の流体加圧を印加、保持するに不可
欠な密閉性の確保は必ずしも容易ではなく、耐熱パッキ
ン材なども利用しうるが、胴と蓋との当接部に小丘状の
金属ビードを配設し、それを介して金属板の周囲を噛み
挟む方式が耐久性、機密性とも優れている。
形製品の離形取り出しのため、金属シートと平行方向に
分割された胴部と蓋部に開閉可能に固定密閉する手段が
必要である。金型室が高温であるため加圧室、背圧室に
流体を導入して一定の流体加圧を印加、保持するに不可
欠な密閉性の確保は必ずしも容易ではなく、耐熱パッキ
ン材なども利用しうるが、胴と蓋との当接部に小丘状の
金属ビードを配設し、それを介して金属板の周囲を噛み
挟む方式が耐久性、機密性とも優れている。
【００２２】金型室からの成形製品の離脱取り出しは、
製品の形状によっては相当困難である。屈曲の深い複雑
形状の成形品の離形は金型と成形品の間に気体圧を印加
するか、加圧室を吸気し、真空にして離形する方法等が
有用である。
製品の形状によっては相当困難である。屈曲の深い複雑
形状の成形品の離形は金型と成形品の間に気体圧を印加
するか、加圧室を吸気し、真空にして離形する方法等が
有用である。
【００２３】加圧室及び背圧室への流体の導入は、各成
形金型室に同時等速でなされなければならない。このた
め加圧流体源から金型室への導入管路の長さの差異に対
応した流通抵抗の調整のための流量制御弁を介装する等
の配慮が必要である。
形金型室に同時等速でなされなければならない。このた
め加圧流体源から金型室への導入管路の長さの差異に対
応した流通抵抗の調整のための流量制御弁を介装する等
の配慮が必要である。
【００２４】さらに、加圧流体が１つの金型室からリー
クした場合、流体圧の低下あるいは金型室内に流体の流
れが生じ、金属板を冷却する。すなわち当該成形室の成
形条件が変化し、成形製品の同一性が失われるのはもと
より、他の金型室への加圧流体の導入速度も変化し、制
御系に乱れを生ずるため、リークが発生した場合、即時
に流体導入管路の遮断弁を作動させて制御系から外すこ
とが必要である。
クした場合、流体圧の低下あるいは金型室内に流体の流
れが生じ、金属板を冷却する。すなわち当該成形室の成
形条件が変化し、成形製品の同一性が失われるのはもと
より、他の金型室への加圧流体の導入速度も変化し、制
御系に乱れを生ずるため、リークが発生した場合、即時
に流体導入管路の遮断弁を作動させて制御系から外すこ
とが必要である。
【００２５】金型室の加圧流体のリークを検知するに
は、周知の種々なる手段があるが、定流速導入中の流体
圧上昇速度低下、定圧力導入中の流体流速増加等を監視
することによって行うことができる。
は、周知の種々なる手段があるが、定流速導入中の流体
圧上昇速度低下、定圧力導入中の流体流速増加等を監視
することによって行うことができる。
【００２６】なお、重ね合わせる複数の金型室は、全数
同一形状、同一諸元に限定されず一部異なる形状、諸元
のものが混在することを妨げない。ただし、いずれの場
合でも当該金型室にセットされる特定の金属板に適合す
る成形温度及び成形圧の付加条件が当該金型室に設定さ
れ、制御されることが前提である。
同一形状、同一諸元に限定されず一部異なる形状、諸元
のものが混在することを妨げない。ただし、いずれの場
合でも当該金型室にセットされる特定の金属板に適合す
る成形温度及び成形圧の付加条件が当該金型室に設定さ
れ、制御されることが前提である。
【００２７】本発明の実施において各成形金型室の温度
の均一性は重要で、予め昇温過程及び所定温度到達後の
温度分布を調査し、その結果に基づいて発熱素子の配置
及び放熱防止の手段を講ずる。一般に発熱素子は金属板
の成形温度のレベル、温度制御の適合性、エネルギーコ
スト等から選択されるが、一般に電気抵抗加熱が適用さ
れ、金型室内の発熱素子の配置は、熱放散の大きい外周
寄りに密に行われ、さらに外周部には放熱防止のため耐
火断熱ブランケットで包囲する等均熱性の向上対策が適
宜施される。
の均一性は重要で、予め昇温過程及び所定温度到達後の
温度分布を調査し、その結果に基づいて発熱素子の配置
及び放熱防止の手段を講ずる。一般に発熱素子は金属板
の成形温度のレベル、温度制御の適合性、エネルギーコ
スト等から選択されるが、一般に電気抵抗加熱が適用さ
れ、金型室内の発熱素子の配置は、熱放散の大きい外周
寄りに密に行われ、さらに外周部には放熱防止のため耐
火断熱ブランケットで包囲する等均熱性の向上対策が適
宜施される。
【００２８】本発明において、重ね合わされる金型室
は、各金型室の外周が当接して重ねる場合のみでなく、
発熱素子を埋設した発熱パネルのごときものを各金型室
の間に介装することも含まれる。また重ね合わせた金型
室群の両端を把持する前記の移動板の内部に発熱素子を
埋設することも有効できる。
は、各金型室の外周が当接して重ねる場合のみでなく、
発熱素子を埋設した発熱パネルのごときものを各金型室
の間に介装することも含まれる。また重ね合わせた金型
室群の両端を把持する前記の移動板の内部に発熱素子を
埋設することも有効できる。
【００２９】
【作用】この発明は、超塑性金属シートによって区画さ
れた一方の空間に加圧流体を導入する加圧室と、他方の
空間に該金属シートと対面して成形金型表面が固定さ
れ、かつ上記加圧室より低い流体圧に調整された背圧室
とによって構成される成形金型室により、上記加圧室の
流体圧により上記金属シートを上記成形金型表面に押圧
して超塑性成形する方法であって、上記成形金型室の複
数を、上記金属シートと平行方向に重ね合わせて固定
し、各成形金型室の温度及び流体圧を均等に制御して成
形するため、重ね合わせる成形金型室の個数に比例して
一挙に多数の成形を行うことができるから、生産性を飛
躍的に向上することは明白である。
れた一方の空間に加圧流体を導入する加圧室と、他方の
空間に該金属シートと対面して成形金型表面が固定さ
れ、かつ上記加圧室より低い流体圧に調整された背圧室
とによって構成される成形金型室により、上記加圧室の
流体圧により上記金属シートを上記成形金型表面に押圧
して超塑性成形する方法であって、上記成形金型室の複
数を、上記金属シートと平行方向に重ね合わせて固定
し、各成形金型室の温度及び流体圧を均等に制御して成
形するため、重ね合わせる成形金型室の個数に比例して
一挙に多数の成形を行うことができるから、生産性を飛
躍的に向上することは明白である。
【００３０】しかも、必要に応じて異なる形状、諸元の
金型が混在しても当該金型室を適当な成形条件に設定
し、制御することにより一挙に多数の種類の成形製品を
成形することも可能である。
金型が混在しても当該金型室を適当な成形条件に設定
し、制御することにより一挙に多数の種類の成形製品を
成形することも可能である。
【００３１】また、成形金型室を水平方向に重ね合わせ
る方式では、成形後に成形製品を搬送コンベヤー上に自
重落下させて移動するなど作業性を格段に向上する作用
がある。
る方式では、成形後に成形製品を搬送コンベヤー上に自
重落下させて移動するなど作業性を格段に向上する作用
がある。
【実施例１】
【００３２】以下、本発明の実施例を図を引用して説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】図１は、同一の成形金型室１を多数垂直方
向に重ね合わせ、垂直方向にストロークを有する油圧移
動しうる移動板１３、１４によって狭持固定した成形金
型室群を示している。
向に重ね合わせ、垂直方向にストロークを有する油圧移
動しうる移動板１３、１４によって狭持固定した成形金
型室群を示している。
【００３４】各成形金型室１の重ね合わせは、気密保持
上重要で、この実施例では図２に示すごとき合わせ具を
使用して均等に整列させ、効果を挙げた。図の（ａ）は
縦断面図で、金型室１の蓋部６及び胴部７の鋼製シェル
の外側に張り出し１５，１７を一体に固定し、胴部側に
は上方に向けてテーパー付きの開孔１８を、また蓋部側
には下方に向けてテーパー付きの案内バー１６を一体に
固定し、案内バー１６を開孔１８に勘合セットする。
張り出し１５，１７は図（ｂ）の平面図に示すごとく対
角線上２箇所とした。
上重要で、この実施例では図２に示すごとき合わせ具を
使用して均等に整列させ、効果を挙げた。図の（ａ）は
縦断面図で、金型室１の蓋部６及び胴部７の鋼製シェル
の外側に張り出し１５，１７を一体に固定し、胴部側に
は上方に向けてテーパー付きの開孔１８を、また蓋部側
には下方に向けてテーパー付きの案内バー１６を一体に
固定し、案内バー１６を開孔１８に勘合セットする。
張り出し１５，１７は図（ｂ）の平面図に示すごとく対
角線上２箇所とした。
【００３５】成形金型室１は、被成形超塑性金属シート
２の周囲を、胴部７の外周縁面上に配設した小丘状の金
属ビード８と、蓋部６の外周縁下面の間に噛み挟んで密
に固定し、該金属シートの上方に加圧室３と下方に該金
属シートと対面して成形表面４を固定した背圧室５を構
成している。
２の周囲を、胴部７の外周縁面上に配設した小丘状の金
属ビード８と、蓋部６の外周縁下面の間に噛み挟んで密
に固定し、該金属シートの上方に加圧室３と下方に該金
属シートと対面して成形表面４を固定した背圧室５を構
成している。
【００３６】各成形金型室の蓋部６の内張り耐火材６ａ
中には電気抵抗発熱体１２を埋設し、この発熱は室内を
加熱するとともに金型室相互の熱伝導により温度を均等
化する。積み重ねた金型室群の両端は発熱体を埋設した
金型室の蓋部又は胴部とし、移動板による奪熱をカバー
している。各成形金型室の測温は金属シート２の中央直
上に配設したシースカップル（図示省略）により行い、
温度は予め設定した昇温速度及び所定加熱温度に自動制
御した。
中には電気抵抗発熱体１２を埋設し、この発熱は室内を
加熱するとともに金型室相互の熱伝導により温度を均等
化する。積み重ねた金型室群の両端は発熱体を埋設した
金型室の蓋部又は胴部とし、移動板による奪熱をカバー
している。各成形金型室の測温は金属シート２の中央直
上に配設したシースカップル（図示省略）により行い、
温度は予め設定した昇温速度及び所定加熱温度に自動制
御した。
【００３７】加圧室３へは、図示してない圧縮空気源か
ら減圧弁、圧力制御弁、遮断弁を経て開度を調整した流
量制御弁９を介して加圧空気を導入した。
ら減圧弁、圧力制御弁、遮断弁を経て開度を調整した流
量制御弁９を介して加圧空気を導入した。
【００３８】背圧室５へは、必要に応じて上記と同様の
経路を流量制御弁１０を介して加圧空気を導入した。ま
た、背圧室内圧の調整用又は、成形後の減圧用に排気弁
１１を配設した。
経路を流量制御弁１０を介して加圧空気を導入した。ま
た、背圧室内圧の調整用又は、成形後の減圧用に排気弁
１１を配設した。
【００３９】上記した気体導入、排気は、圧力制御手段
を経て予め設定した値に自動制御した。
を経て予め設定した値に自動制御した。
【００４０】成形終了後は金型室内を大気圧とし、各成
形金型室を開蓋し、成形製品をフォーク型引き抜き装置
により水平方向に取り出した。成形品はいずれも同一形
状で品質の均一性は充分満足できるものであった。
形金型室を開蓋し、成形製品をフォーク型引き抜き装置
により水平方向に取り出した。成形品はいずれも同一形
状で品質の均一性は充分満足できるものであった。
【００４１】
【実施例２】図３は、水平支持板１９上に同一の成形金
型室１を多数水平方向に重ね合わせ、両端を水平方向に
ストロークを有する油圧移動板２０，２１によって狭持
固定した成形金型室群を示している。
型室１を多数水平方向に重ね合わせ、両端を水平方向に
ストロークを有する油圧移動板２０，２１によって狭持
固定した成形金型室群を示している。
【００４２】この場合も前記したような合わせ具が有用
であるが、この例では各金型室を交差カスガイ型の伸縮
自在アーム２２によって係持し、水平支持板１９上で水
平方向に整列することが容易である。水平支持板上の整
列位置にＬ型鋼（図示省略）を配設することによって整
列は一層正確かつ能率的に行われる。
であるが、この例では各金型室を交差カスガイ型の伸縮
自在アーム２２によって係持し、水平支持板１９上で水
平方向に整列することが容易である。水平支持板上の整
列位置にＬ型鋼（図示省略）を配設することによって整
列は一層正確かつ能率的に行われる。
【００４３】成形方法は、前記実施例と類似した自動制
御によった。成形終了後は、水平支持板を移動し、金型
室群の下方から成形製品を取り出した。
御によった。成形終了後は、水平支持板を移動し、金型
室群の下方から成形製品を取り出した。
【００４４】この実施例において、別の実施態様を図４
（ａ）に示す。各成形金型室１の蓋部６及び胴部をそれ
ぞれ懸垂アーム３３に繋ぎ、懸垂アーム３３は、図４
（ｂ）に示すごとく水平支持アーム３４内に水平移動可
能に設けた滑車３５の回転軸３６に軸支されている。
（ａ）に示す。各成形金型室１の蓋部６及び胴部をそれ
ぞれ懸垂アーム３３に繋ぎ、懸垂アーム３３は、図４
（ｂ）に示すごとく水平支持アーム３４内に水平移動可
能に設けた滑車３５の回転軸３６に軸支されている。
【００４５】図４（ａ）で成形金型室群は水平支持板１
９上において整列され、油圧移動板２０，２１によって
狭持固定し、前記と同様に成形操作を行う。成形終了後
は、水平支持板を移動除外し、油圧移動板２０，２１を
開き、金型室の蓋部を開く。これによって金型室内の成
形品は自重で下方に水平走行する搬送コンベヤー３６上
に落下して製品ストックヤードに搬送される。
９上において整列され、油圧移動板２０，２１によって
狭持固定し、前記と同様に成形操作を行う。成形終了後
は、水平支持板を移動除外し、油圧移動板２０，２１を
開き、金型室の蓋部を開く。これによって金型室内の成
形品は自重で下方に水平走行する搬送コンベヤー３６上
に落下して製品ストックヤードに搬送される。
【００４６】
【実施例３】図５は、本発明の成形方法のうち温度、流
体圧の制御方法の一例を示す説明図で、重ね合わされた
成形金型室１の加圧室には遮断弁９ａ、流量制御弁９を
介して流体が導入される。加圧流体源２８より、遮断弁
２７、流量制御弁２６を経て流体制御機構２５に導入さ
れた流体は、集合管路２３を経て遮断弁９に至る。
体圧の制御方法の一例を示す説明図で、重ね合わされた
成形金型室１の加圧室には遮断弁９ａ、流量制御弁９を
介して流体が導入される。加圧流体源２８より、遮断弁
２７、流量制御弁２６を経て流体制御機構２５に導入さ
れた流体は、集合管路２３を経て遮断弁９に至る。
【００４７】金型室の背圧室への流体導入管路は、制御
機構２５を、集合管路２４、遮断弁１０ａ，流量制御弁
１０を経て行われる。１１は、背圧室からの排気弁であ
るが図示のごとく集合管路とするのは必須要件ではな
い。
機構２５を、集合管路２４、遮断弁１０ａ，流量制御弁
１０を経て行われる。１１は、背圧室からの排気弁であ
るが図示のごとく集合管路とするのは必須要件ではな
い。
【００４８】各成形金型室の被成形超塑性金属シートの
測温は加圧室内中央の金属板の上方に先端を配設した熱
電対２９によって行う。温度制御機構３０は、各金型別
に測温値を設定値と対比し、電源３２、電力供給ケーブ
ル３１を介して作動する。
測温は加圧室内中央の金属板の上方に先端を配設した熱
電対２９によって行う。温度制御機構３０は、各金型別
に測温値を設定値と対比し、電源３２、電力供給ケーブ
ル３１を介して作動する。
【００４９】
【発明の効果】この発明は、超塑性金属シートを所定温
度に加熱した成形金型室内において流体圧により成形す
る方法であって、上記成形金型室の複数を、上記金属シ
ートに平行方向に重ね合わせて固定して成形するため、
多数の成形金型室を重ね合わせことによって一挙に多数
の成形品が得られるから、生産性を飛躍的に向上するこ
とができる。
度に加熱した成形金型室内において流体圧により成形す
る方法であって、上記成形金型室の複数を、上記金属シ
ートに平行方向に重ね合わせて固定して成形するため、
多数の成形金型室を重ね合わせことによって一挙に多数
の成形品が得られるから、生産性を飛躍的に向上するこ
とができる。
【００５０】また多数の成形金型室を異なる形状、諸元
のものを混在させることが可能であり、多種製品の量産
化も可能である。さらに、成形金型室の重ね合わせ方向
は、垂直、水平のいずれでもよく、特に水平方向の場合
は、金型室からの成形品の離形取り出しを効率的に行う
ことができ量産化に寄与する。
のものを混在させることが可能であり、多種製品の量産
化も可能である。さらに、成形金型室の重ね合わせ方向
は、垂直、水平のいずれでもよく、特に水平方向の場合
は、金型室からの成形品の離形取り出しを効率的に行う
ことができ量産化に寄与する。
【００５１】 さらに、加圧流体が１つの金型室からリー
クした場合、流体圧の低下あるいは金型室内に流体の流
れが生じ金属板を冷却する。すなわち当該成形室の成形
条件が変化し、成形製品の同一性が失われるのはもとよ
り、他の金型室への加圧流体の導入速度も変化し、制御
系に乱れを生ずる。この発明の成形方法および成形装置
によれば、加圧流体のリークが検知された金型室へは、
即時に流体導入を遮断し、制御系から外すことによって
上記のような問題を解消し、成形工程の安定性および成
形製品の同一性が確保され、生産性の向上に寄与する 。
クした場合、流体圧の低下あるいは金型室内に流体の流
れが生じ金属板を冷却する。すなわち当該成形室の成形
条件が変化し、成形製品の同一性が失われるのはもとよ
り、他の金型室への加圧流体の導入速度も変化し、制御
系に乱れを生ずる。この発明の成形方法および成形装置
によれば、加圧流体のリークが検知された金型室へは、
即時に流体導入を遮断し、制御系から外すことによって
上記のような問題を解消し、成形工程の安定性および成
形製品の同一性が確保され、生産性の向上に寄与する 。
【図１】成形金型室の垂直方向重ね合わせ方式の装置の
１例を示す縦断面図である。
１例を示す縦断面図である。
【図２】成形金型室の重ね合わせ用ガイド構造例であ
る。
る。
【図３】成形金型室の水平方向重ね合わせ方式の装置の
第１例を示す模式図である。
第１例を示す模式図である。
【図４】成形金型室の水平方向重ね合わせ方式の装置の
第２例を示す模式図である。
第２例を示す模式図である。
【図５】この発明の成形方法における制御系統例の説明
図である。
図である。
１ ・・・成形金型室 ２ ・・・被成形超塑性金属シート ３ ・・・流体加圧室 ４ ・・・金型 ５ ・・・流体背圧室 ６ ・・・蓋部 ７ ・・・胴部 ８ ・・・金属ビード ９，１０ ・・・流体流量制御弁 １１ ・・・排気弁 １２ ・・・発熱素子 １３，１４、２０，２１ ・・・油圧移動板 ２５ ・・・流体制御機構 ２８ ・・・加圧流体源 ２９ ・・・熱電対 ３０ ・・・温度制御機構 ３３ ・・・懸垂アーム ３４ ・・・水平支持アーム ３６ ・・・成形品搬送コンベヤー
Claims (2)
- 【請求項１】 超塑性を示す温度に加熱し、周囲を密閉
固定した超塑性金属シートによって区画された一方の空
間であって、加圧流体を導入される加圧室と、他方の空
間であって、該金属シートと対面して成形金型表面が固
定されてあり、かつ上記加圧室より低い流体圧に調整さ
れている背圧室とによって構成される成形金型室におい
て、上記加圧室に流体圧を印加することにより上記超塑
性金属シートを上記成形金型表面に押圧して超塑性成形
する方法において、上記成形金型室の複数を、上記金属
シートと平行方向に重ね合わせて固定し、各成形金型室
の温度及び流体圧を設定値に調整制御し、加圧流体のリ
ークが検知された金型室へは、即時に流体導入を遮断
し、制御系から外すことを特徴とする超塑性金属シート
の成形方法。 - 【請求項２】 超塑性金属シートの周囲を密閉固定する
手段、該金属シートと平行方向に分割された胴部と蓋部
を開閉可能に密閉固定する手段、該金属シートを超塑性
を示す温度に加熱する手段、該金属シートによって区画
される一方の空間であって加圧流体を導入される加圧室
と、他方の空間であって、該金属シートと対面して成形
金型表面が固定され、かつ上記加圧室より低い流体圧に
調整された背圧室とによって構成される成形金型室を有
する成形装置において、上記成形金型室の複数を、上記
金属シートと平行方向に重ね合わせて固定する手段、各
成形金型室の加圧室及び背圧室の流体圧と温度を設定値
に調整制御する手段、各成形金型室毎に加圧流体のリー
ク検知手段及び加圧流体導入遮断手段を有してなること
を特徴とする超塑性金属シートの成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4328891A JP2729558B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 超塑性金属シートの成形方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4328891A JP2729558B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 超塑性金属シートの成形方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06190466A JPH06190466A (ja) | 1994-07-12 |
| JP2729558B2 true JP2729558B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=18215253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4328891A Expired - Fee Related JP2729558B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 超塑性金属シートの成形方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2729558B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100462548B1 (ko) * | 2002-03-22 | 2004-12-20 | 한국과학기술연구원 | 초소성 성형 장치 |
| TWI367794B (en) * | 2010-05-12 | 2012-07-11 | Ichia Tech Inc | Molding apparatus and air compression molding method |
| CN102259131B (zh) * | 2010-05-24 | 2013-07-10 | 毅嘉科技股份有限公司 | 成型装置及气体高压成型方法 |
| JP2016112567A (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 住友重機械工業株式会社 | 成形装置 |
| CN112051381B (zh) * | 2020-08-26 | 2022-11-29 | 中国航空制造技术研究院 | 一种材料性能的测试方法及测试工装 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0287513U (ja) * | 1988-12-16 | 1990-07-11 |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP4328891A patent/JP2729558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06190466A (ja) | 1994-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |