JP2804438B2 - アルミニウム系金属板の成形方法 - Google Patents

アルミニウム系金属板の成形方法

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JP2804438B2
JP2804438B2 JP6094125A JP9412594A JP2804438B2 JP 2804438 B2 JP2804438 B2 JP 2804438B2 JP 6094125 A JP6094125 A JP 6094125A JP 9412594 A JP9412594 A JP 9412594A JP 2804438 B2 JP2804438 B2 JP 2804438B2
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幸久 綿野
泰雄 橋本
雄一 今野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムまたはア
ルミニウム系合金等のアルミニウム系金属板を加熱して
圧空成形により所定の成形型に沿って超塑性成形させる
成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、アルミニウムまたはアルミニウム
系合金等のアルミニウム系金属板を加熱し、凹型の成形
部を備え、予め加熱されている成形型に、前記成形部を
閉蓋するように配置し、圧空成形により前記アルミニウ
ム系金属板を前記成形部に沿って超塑性成形させるアル
ミニウム系金属板の成形方法が知られている。前記のよ
うなアルミニウム系金属板の圧空成形方法は例えば、特
公昭44−26178号公報に記載されている。
【0003】ところが、アルミニウム系金属板を超塑性
成形することにより小型舟艇の艇体や自動二輪車の燃料
タンク等を製造しようとすると、変形量が大きく、例え
ば200%を超えるような部分は超塑性成形されにく
く、成形されても局部的に薄くなり十分な肉厚を確保す
ることができず、空洞が著しく発生するという問題があ
る。前記問題を解決するために、例えば、特開平6−5
45号公報に記載されたような技術が知られている。こ
れは、ステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム
合金、チタン合金、Ti−Al合金、Zn−Al合金等
の超塑性材を圧空成形してゴルフクラブヘッドを製造す
る技術であり、超塑性成形されにくい部分は前記超塑性
材を予め前記超塑性変形の伸び方向に沿って予備成形し
ておくことにより成形を容易にするものである。このよ
うにすることにより、前記変形量の大きな部分でも十分
な肉厚を確保し、製品全体の肉厚を均一にすることが考
えられる。
【0004】しかしながら、JIS規格によるO材のよ
うな伸び率が16%以上になるように再結晶処理されて
いる伸び特性に優れた板材の場合には、前記のように予
備成形を施すと、該予備成形により発生する内部歪と圧
空成形時の加熱とにより結晶粒が粗大化してしまい、所
望の形状に超塑性成形が成し得ないとの不都合がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム系金属板の改良された成形方法を提供することを目的
とする。
【0006】さらに詳しくは、本発明の目的は、アルミ
ニウムまたはアルミニウム系合金等の加熱されたアルミ
ニウム系金属板を圧空成形により成形型に沿って超塑性
成形させる成形方法の改良にある。
【0007】また、本発明の目的は、アルミニウムまた
はアルミニウム系合金等の加熱されたアルミニウム系金
属板を圧空成形により成形型に沿って超塑性成形させる
ときに、安価な材料で変形量の大きな部分でも十分な肉
厚を確保することができ、しかも優れた強度を有する製
品を得ることができるアルミニウム系金属板の成形方法
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の金属の成形方法は、アルミニウム系金属
板を加熱し、凹型の成形部を備える成形型に、該成形部
を閉蓋するように配置して、圧空成形により該金属板を
該成形部に沿って超塑性成形させる金属板の成形方法に
おいて、再結晶粒の存在しないアルミニウム系金属板を
前記超塑性変形の伸び方向に沿って予備成形する予備成
形工程と、常温から360〜560℃、好ましくは44
0〜540℃の範囲の温度まで0.6℃/秒以上の速度
で昇温して急熱し、再結晶させる急熱再結晶工程と、前
記再結晶されたアルミニウム系金属板を前記圧空成形に
より超塑性成形させる圧空成形工程とからなることを特
徴とする。
【0009】前記急熱再結晶工程では、アルミニウム系
金属板の再結晶のために、常温から360乃至560℃
の範囲の温度まで前記範囲の速度で昇温して急熱するこ
とが好ましく、さらに好ましくは440〜540℃の範
囲が良く、前記急熱により昇温される温度が360℃未
満ではアルミニウム系金属板の再結晶が不十分であり、
560℃を超えるとアルミニウム系金属板の溶融が始ま
るので好ましくない。また、昇温速度が0.6℃/秒未
満では再結晶粒が大きくなってしまい、超塑性性能に障
害が発生する。
【0010】本発明の金属の成形方法では、製品の肉厚
を均一にし局部的に薄い部分ができないようにするため
に、圧空成形により成形されにくい部分を予備成形する
が、該予備成形はアルミニウム系金属板の再結晶時に結
晶粒を粗大化させないように、予備成形前の再結晶粒が
無いものを用いる。この様なものとして冷延材や、冷延
後に焼鈍処理をしたH24材までが好ましい。そこで、
前記予備成形工程において、前記アルミニウム系金属板
を曲げ加工により、前記アルミニウム系金属板が延伸さ
れないように解放された状態で予備成形する。
【0011】また、本発明の金属の成形方法では、熱効
率を向上するために、前記急熱再結晶工程において、前
記予備成形されたアルミニウム系金属板を予め加熱され
ている前記成形型に配置して前記範囲の温度まで前記範
囲の速度で昇温して急熱することが好ましい。
【0012】
【作用】本発明の成形方法によれば、再結晶粒の存在し
ないアルミニウム系金属板を予め前記超塑性変形の伸び
方向に沿って予備成形しておくことにより、超塑性成形
が容易になる。また、超塑性成形による変形量の大きな
部分でも十分な肉厚が確保され、製品全体の肉厚が均一
になる。前記予備成形は、曲げ加工により行うことによ
り、前記アルミニウム系金属板が延伸されず解放された
状態で予備成形されるので、内部応力の歪の発生が低減
され結晶粒が粗大化が抑制される。
【0013】次に、前記予備成形されたアルミニウム系
金属板を常温から360〜560℃、好ましくは440
〜540℃の範囲の温度まで0.6℃/秒以上の速度で
昇温して急熱することにより、該アルミニウム系金属板
の結晶粒が再結晶され、超塑性成形に適した特性が得ら
れる。
【0014】次いで、前記急熱再結晶ののち直ちに、前
記アルミニウム系金属板を、凹型の成形部を備える成形
型に、該成形部を閉蓋するように配置して、圧空成形に
より該金属板を該成形部に沿って超塑性成形させること
により、該アルミニウム系金属板内部で空洞の発生が抑
制され、優れた強度を有する製品が得られる。
【0015】また、本発明の成形方法によれば、前記急
熱再結晶工程において、前記予備成形されたアルミニウ
ム系金属板を予め加熱されている前記成形型に配置して
前記範囲の温度まで前記範囲の速度で昇温して急熱する
ことにより、熱効率が向上される。
【0016】
【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の金
属の成形方法についてさらに詳しく説明する。図1は本
実施例の成形方法の工程を概念的に示す斜視図であり、
図2は図1のII−II線断面図である。また、図3は
本実施例の成形方法の成形工程におけるアルミニウム系
金属板の温度履歴を示すグラフである。
【0017】本実施例では、冷間圧延により得られた伸
び率7%のアルミニウム系金属板(JIS規格のH18
材)を用いて自動二輪車の燃料タンクを製造した。
【0018】先ず、図1(a)及び図2(a)に示すア
ルミニウム系金属板(H18材)1を超塑性変形の伸び
方向に沿って予備成形し、図1(b)及び図2(b)に
示す予備成形体2を得る。アルミニウム系金属板1は、
厚さ2mmで1050mm×2150mmの大きさであ
る。前記予備成形は、後述の圧空成形で成形されにくい
部分が超塑性成形により所望の形状に成形されやすくす
ると共に、変形量の大きな部分の肉厚を確保するための
ものであり、アルミニウム系金属板1を曲げ加工するこ
とにより、延伸されず解放された状態で断面コ字状で、
変形量が最大100%になるように予備成形された予備
成形体2が得られる。
【0019】前記予備成形では、アルミニウム系金属板
1に内部応力の発生が避けられないが、前記のようにア
ルミニウム系金属板1が延伸されず解放された状態で曲
げ加工されることにより、前記内部歪の発生が低減さ
れ、超塑性の加工性を損なうことはない。
【0020】次に、図1(c)及び図2(c)示の様
に、予備成形体2を凹型の成形部3を備える成形型4
に、成形部3を閉蓋するように配置する。本実施例で
は、この状態で予備成形体2を急熱し、予備成形体2の
結晶を再結晶させる。
【0021】前記急熱は、予備成形体2を500℃に維
持されている成形型4に配置して、さらに加熱すること
により行われる。予備成形体2は、このようにされるこ
とにより、図3示のように、配置後数分間で所定の温度
(450℃)まで容易に昇温される。このときは、昇温
速度が0.6℃/秒以上となるように配慮をしておく。
尚、成形部3内の温度は、予備成形体2を配置する際に
約400℃に低下するが、予備成形体2が昇温される時
間内で成形型4と同温の500℃まで上昇する。
【0022】次に、前記のように急熱されて再結晶され
た予備成形体2に対して、図2(c)に矢示する様に、
予備成形体2に高圧気体を供給し、所定時間維持する。
このようにすることにより、予備成形体2は500℃弱
の温度に加熱されるとともに、成形部3に沿って超塑性
成形され、図1(d)及び図2(d)に示す自動二輪車
の燃料タンク5が得られる。燃料タンク5は、前記成形
後、成形型4から取り出され、常温まで放冷される。
【0023】前記燃料タンク5は、アルミニウム系金属
板1に対して最大200%の伸び率で超塑性成形されて
いるが、前記伸び率の大きな部分でも他の部分と同等の
肉厚が確保されており、全体の肉厚均一になっている。
また、燃料タンク5では結晶粒に粗大化は認められず、
超塑性成形により発生した空洞は全体の5.5%以下
で、優れた強度を有している。
【0024】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
のアルミニウム系金属板の成形方法によれば、再結晶粒
が存在しないアルミニウム系金属板を予備成形したの
ち、常温から360乃至560℃、好ましくは440乃
至540℃の範囲の温度まで0.6℃/秒以上の速度で
昇温して急熱するという特定の条件で急熱再結晶するこ
とにより、該アルミニウム系金属板の結晶粒が再結晶さ
れて超塑性成形に適した物性を付与することができ、前
記急熱再結晶後、直ちに超塑性成形することにより、伸
び率の大きな部分でも十分な肉厚を確保することができ
るとともに、粗大化された結晶粒による空洞の発生が抑
制されて優れた強度を有する製品を得ることができる。
【0025】また、本発明のアルミニウム系金属板の成
形方法では、前記予備成形を曲げ加工により行うことに
より、アルミニウム系金属板が延伸されず解放された状
態で予備成形され、変形量の大きな部分の内部応力の発
生を低減して、結晶粒の粗大化を抑制することができる
ので、局部的な空洞の発生が抑制され優れた強度を有す
る製品を得ることができる。
【0026】また、前記成形型は予め加熱されているこ
とにより、前記アルミニウム系金属板を短時間で高温に
加熱することができ、熱効率を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる成形方法の工程を概念的に示す
断面図。
【図2】図1のII−II線断面図。
【図3】本発明に係わる成形方法の再結晶工程でアルミ
ニウム系金属板を急熱する方法の一例を示すグラフ。
【符号の説明】 1…アルミニウム系金属板、2…予備成形体、3…成形
部、4…成形型。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/04 B60K 15/02 A (72)発明者 今野 雄一 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小杉 雅紀 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 池田 英明 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21D 5/01

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム系金属板を加熱し、凹型の成
    形部を備える成形型に、該成形部を閉蓋するように配置
    して、圧空成形により該金属板を該成形部に沿って超塑
    性成形させる金属板の成形方法において、 再結晶粒の存在しないアルミニウム系金属板を前記超塑
    性変形の伸び方向に沿って予備成形する予備成形工程
    と、常温から360乃至560℃の範囲の温度まで0.
    6℃/秒以上の速度で昇温して急熱し、再結晶させる急
    熱再結晶工程と、前記再結晶されたアルミニウム系金属
    板を前記圧空成形により超塑性成形させる圧空成形工程
    とからなることを特徴とするアルミニウム系金属板の成
    形方法。
  2. 【請求項2】前記急熱再結晶工程において、前記アルミ
    ニウム系金属板を440〜540℃の範囲の温度まで前
    記範囲の速度で昇温して急熱することを特徴とする請求
    項1記載のアルミニウム系金属板の成形方法。
  3. 【請求項3】前記予備成形工程において、前記アルミニ
    ウム系金属板を曲げ加工により予備成形することを特徴
    とする請求項1または請求項2記載のアルミニウム系金
    属板の成形方法。
  4. 【請求項4】前記急熱再結晶工程において、前記予備成
    形されたアルミニウム系金属板を予め加熱されている前
    記成形型に配置して前記範囲の温度まで前記範囲の速度
    で昇温して急熱することを特徴とする請求項1乃至請求
    項3のいずれかの項記載のアルミニウム系金属板の成形
    方法。
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