JP2953328B2 - 金属クラッド板の深絞り成形法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、成形品胴部の周囲に
発生しがちな横シワを安定して抑制することができる異
種金属クラッド板の深絞り成形方法に関するものであ
る。

【従来技術とその課題】

【０００２】爆着や圧延により異種金属同士を接合して
両者の特性を兼備させたクラッド板は以前から種々の工
業用途に使用されており、単一金属材では得られない特
性に基づく性能を発揮してきた。しかも、最近では鍋等
の高級ハウスウエア用素材等への用途も開かれ、電磁調
理が可能な上に熱伝導性，保温性，耐食性等に優れた軽
量器物の実現が可能であることもあって、家庭用調理器
物としてもその用途は拡大の一途をたどっている。

【０００３】ただ、板状素材から鍋等の如き容器を製造
する場合には深絞り成形が欠かせない工程となっている
が、クラッド板を深絞り成形しようとすると次のような
問題があった。

【０００４】即ち、これまで需要の多かった軟鋼とステ
ンレス鋼を組み合わせたクラッド板等の場合は、クラッ
ド接合後に熱処理を施して両層を同程度に軟化すること
が可能なため単一板での成形（ステンレス鋼又は軟鋼単
独材の成形）の場合と同様にプレス成形性は良好で、深
絞り成形に関して格別の問題は生じなかった。これに対
して、最近になって著しく需要が伸びてきた「アルミニ
ウム／ステンレス鋼」等の組み合わせに成るクラッド板
では、軟化熱処理温度が両材で大きく異なるのでクラッ
ド接合後の軟化熱処理は事実上不可能であり、そのため
このような組み合わせのクラッド板の成形性は単一板で
成形した場合に比べ著しく劣る結果となって、深絞り成
形を施すと成形品胴部の周囲に凹凸状の横シワが発生す
ることがしばしば問題となった。

【０００５】このようなことから、本発明が目的とする
のは、異種金属層を組み合わせたクラッド板、取り分け
“アルミニウムとステンレス鋼との組み合わせ”等のよ
うなクラッド接合後の軟化熱処理が不可能でかつ各層の
変形抵抗に顕著な差があるクラッド板を素材とした場合
であっても、前記“横シワ”を発生することなく安定し
た成形を実施できる深絞り成形法を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく数多くの実験を繰り返しながら鋭意研究を
重ねた結果、次のような知見を得ることができた。即
ち、素材（ブランク）が単一板の場合、一般的な深絞り
成形ではポンチとダイス間のクリアランスを小さくする
と“しごき加工”が強くなってプレス性が劣化し、その
ため割れが生じるので、クリアランスは約３０〜５０％
程度（絞り比：約 2.0）とするのが普通であるが、前述
したクラッド板に対してこのような深絞り成形を行う
と、成形品胴部における横シワの発生が極めて著しく、
その後の研磨によってもこの横シワの除去は不可能であ
る。なお、この横シワの発生機構は必ずしも明らかでな
い。

【０００７】ところが、本発明者等の検討により、「前
記横シワの発生には“ダイス肩のア−ル（Ｒ）”と“ポ
ンチとダイス間のクリアランス”との兼ね合いが大きく
影響しており、ダイス肩のア−ルのコントロ−ルとクリ
アランスの調整を適正に行うことで横シワを防止でき
る」との新規事実が明らかとなった。即ち、ダイス肩の
ア−ルが小さい場合には、クリアランスを小さくするに
つれて横シワは軽減され、特にマイナスクリアランスに
した場合には横シワの発生が皆無となることを知見した
のである。

【０００８】しかし、この場合でもクリアランスを単純
に小さくするとプレス性（成形性）が劣化して割れを生
じやすくなる。しかるに、このプレス性にもダイス肩の
ア−ルが影響しており、ダイス肩のア−ルとクリアラン
スの両者の調整は成形性の改善にも大きく寄与し、両者
の調整によって成形性の改善と横シワの抑制が同時に達
成できることも分かった。

【０００９】本発明は、上記知見事項等を基に完成され
たものであり、「異種金属を組み合わせたクラッド板の
深絞り成形に当り、 ダイス肩のア−ルを材料板全厚の４
倍以上とし、 ポンチとダイス間のクリアランスを材料板
全厚の−10％〜＋５％に設定して深絞りを行うことによ
って、 成形品胴部の周囲における凹凸状横シワの発生を
極力抑えながら円滑な深絞り成形を実施し得るようにし
た点」に大きな特徴を有している。

【００１０】ここで、深絞り素材たる前記「異種金属層
を組み合わせたクラッド板」の種類については格別に制
限されるものではなく、異種金属を爆着や圧延等により
接合したクラッド板の何れを素材としても相応の効果が
得られるが、クラッド板を構成する異種金属層の軟化熱
処理温度が各々大きく異なっていてクラッド接合後の軟
化熱処理が不可能で、かつ変形抵抗に差のある材料に対
して著しい有為性が発揮されることは言うまでもない。

【００１１】

【作用】上述のように、本発明は、金属クラッド板の深
絞り成形の際、ダイス肩のア−ル（Ｒ）の適度なコント
ロ−ルでフランジ部からダイスへの材料流入を容易にし
てプレス割れを防止すると共に、ダイス肩のア−ルでの
“曲げ", "曲げ戻し”による板厚減少を少なくし、更に
ダイスとポンチ間のクリアランスを調整してしごき加工
をしながら横シワを防止するようにしたものであるが、
フランジ部からダイス部への材料流入を左右するダイス
肩のア−ルを４ｔ以上（但しｔは材料板の全厚）とした
理由は、ダイス肩のア−ルが４ｔより小さいとダイスへ
の材料流入の抵抗が大きくなり、かつダイス肩で曲げ，
曲げ戻しされることによる板厚減少も大きくなるために
割れが発生しやすくなるためである。なお、ダイス肩の
ア−ルの上限は特に限定しないが、器物の製品形状とい
う観点からすれば上限は10ｔ〜15ｔ程度に制約されると
も言える。

【００１２】ただ、前述の如く、ダイス肩のア−ルが４
ｔ以上７ｔ未満の場合にはポンチとダイス間のクリアラ
ンスを材料板全厚（ｔ）の−10％〜＋５％としなければ
ならない。このように、ポンチとダイス間のクリアラン
スを材料板全厚（ｔ）の−10％〜＋５％とする理由は、
該クリアランスが材料板全厚の−10％よりも小さければ
しごき加工が強くなり過ぎて割れが発生しやすくなり、
また前記クリアランスが材料板全厚の５％よりも大きく
なるとしごき加工が軽減されて横シワの発生を抑えるこ
とができなくなるためである。

【００１３】続いて、本発明を実施例により更に具体的
に説明する。

【実施例】〔実施例１〕 圧延接合によって製造された“Al／ＳＵＳ４３０Ｊ１
Ｌ”なる組み合わせの二層クラッド板(2.0mm厚) 板を準
備し、“ダイス肩のア−ル”及び“ポンチとダイス間の
クリアランス”を種々に変化させた深絞り成形試験に供
して深絞り性の評価を行った。これらの結果を図１及び
図２に示す。

【００１４】まず、図１は、深絞り成形における“ダイ
ス肩のア−ル（Ｒ）”の影響を“限界絞り比（L.D.R)"
で評価した結果を示しているが、ダイス肩のア−ルが
７.5mm(3.75 t ）ではクリアランスが−10％と狭い場合
に割れが発生し、器物の一般的な絞り比である約1.8 〜
2.0 を確保できないことが分かる。一方、ダイス肩のア
−ルが大きくなると限界絞り比は向上し、クリアランス
が−10％と狭い場合でも十分な絞り比を確保できること
が明らかである。

【００１５】これに対して、図２は、深絞り成形におけ
る“ダイス肩のア−ル（Ｒ）”及び“ポンチとダイス間
のクリアランス”と“絞り成形で生じた横シワの凹凸高
さ”との関係を整理して示している。この図２からは、
ダイス肩のア−ルが10mm以下と小さい場合には、前記ク
リアランスが５％よりも広くなると横シワの凹凸高さが
器物に要求されている許容範囲（15μｍ以下）を超えて
しまい、逆に前記クリアランスが−10％よりも狭くなる
と割れが発生して成形できなくなることが分かる。

【００１６】即ち、上記図１及び図２に示される結果よ
り、ダイス肩のア−ルを４ｔ以上にすると共にポンチと
ダイス間のクリアランスを−10％〜＋５％の範囲に調整
することによって、プレス割れが発生せず、横シワの発
生もない深絞り成形が可能になることを確認できる。

【００１７】〔実施例２〕 圧延接合によって製造された“Al／ＳＵＳ４３０Ｊ１
Ｌ”なる組み合わせの二層クラッド板(2.0mm厚) 板を準
備し、“ダイス肩のア−ル”及び“ポンチとダイス間の
クリアランス”を種々に変化させた実機プレスによる深
絞り成形試験を行った。そして、この際の横シワ発生状
況並びにプレス割れ発生の有無について調査した。これ
らの結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】上記表１に示される結果からも、クラッド
材の深絞り成形に際し、ダイス肩のア−ルを４ｔ以上と
しかつポンチとダイス間のクリアランスを−10％〜＋５
％の範囲に調整した場合に初めて、横シワが抑制され、
しかも割れを発生することなく深絞り成形できることが
分かる。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、アルミニウムとステンレス鋼の組み合わせ等のよう
に“接合後の軟化熱処理が不可能なために通常の深絞り
成形法では横シワの問題を生じるクラッド板”であって
もトラブルなく良好な製品を深絞り成形することが可能
となり、今日強く求められているクラッド材のプレス成
形技術改善に大きく寄与し得るなど、産業上有用な効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二層クラッド板の深絞り成形における“ダイス
肩のア−ル（Ｒ）”と“限界絞り比（L.D.R ）”との関
係を示すグラフである。

【図２】二層クラッド板を深絞り成形した時の“ポンチ
とダイス間のクリアランス”と“成形により発生する横
シワ高さ”との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴田 忠 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−176617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−65666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−144454（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 22/20 B21D 24/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異種金属を組み合わせたクラッド板の深
   絞り成形に当り、ダイス肩のア−ルを材料板全厚の４倍
   以上とし、ポンチとダイス間のクリアランスを材料板全
   厚の−10％〜＋５％に設定して深絞りを行うことを特徴
   とする、金属クラッド板の深絞り成形方法。