JP3187834B2 - 金属シート材料をダイで成形する方法 - Google Patents

金属シート材料をダイで成形する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本願は、本出願人の1991年1月16日付け提出の米国特
許出願第07/641,773号(名称:シート材料をダイで成形
するための方法及び装置)の一部継続出願である。
本発明は、流動する粘稠熱可塑性ポリマー媒体(medi
um)の流れを利用して、シート材料をダイキャビティ内
に押し込み、全体としてそのキャビティ形状に形成する
ことにより、シート材料、特にアルミニウム、チタン、
鋼のようなシート状金属をダイで成形する方法と装置に
関する。本発明は、特に、シート状金属を複雑な形状に
ダイで成形すること及び加工が難しいシート状金属をダ
イで成形することに有用である。
従来の技術 常温シート状金属を種々の形状に成形するための方法
として、エンボス加工、コイニング、ダイ成形、深絞り
成形、延伸成形、スピニングなどの方法が知られてい
る。これらの方法の殆どは、ある形のパンチ及びダイを
使用する。それにより、パンチはシート状の金属素材を
ダイの中に或いはダイを通って強制的に押し込み、その
シート状金属をダイキャビティの表面又はパンチの表面
の形状或いはその両方の形状に塑性変形させる。例え
ば、エンボス加工では、パンチとダイは互いに一致する
不規則な表面を有し、シート状金属をダイに押し付ける
パンチが、パンチとダイとの間の不規則なキャビティ内
に、シート状金属を単に曲げ入れるようにしている。コ
イニングは、パンチの表面とダイのキャビティが互いに
一致しない点を除いて、全く同様である。シート状金属
は曲げられず、パンチとダイの両方でキャビティ内に流
入させられる。これらの工程では、変形の大きさがかな
り小さく制限され、コインやスプーンのように平たい最
終製品が生成される。従来のダイによる成形は、素材の
全体形状が通常大きく変えられる点を除いて、エンボス
加工と近似している。この操作工程では、シート材料は
2つの合わせダイの間で加圧される。2つの合わせダイ
は、それらの間で素材を所定の形状に延伸させるもので
あり、ボウルや受皿の形状に類似し、自動車のサイドパ
ネルやフェンダーのような車体部品を成形する慣用技術
である。
他方、深絞り成形は、かなり大きい変形を生じさせる
ことができる工程であり、それによって、2ピースのビ
ール缶やソーダ缶、洗濯機のおけ等の製品が、平板状の
鋼材やアルミニウム材から常温成形される。例えば、エ
ンジンオイルパン、2ピースのビール缶やソーダ缶など
のカップ形の製品の製造においては、シート状の金属素
材が、単に角が丸くなった重い鋼板に穴を設けたダイ上
で、その穴の上に堅固にクランプされる。通常、周縁部
が丸くなった平坦な底部を有するパンチは、ダイを通っ
て下方に駆動され、パンチとダイの側面間の狭い間隙で
シート状の金属を押圧し延伸する。最終製品は、実質上
パンチで規定された形状を有する。素材の縁は、圧伸前
に固くクランプされているので、カップの側部にしわが
できる傾向が大きく減少する。しばしば、例外的に深い
絞り成形を行うためには、複数の深絞り成形を個別に行
って、それらの成形の間で金属をアニールできるように
することが必要である。更に引き続いて、所望の最終製
品を得る、例えばビール缶やソーダ缶の頂部にネックを
付けるため、必要に応じて常温成形を行ってもよい。
深絞り成形中、金属はかなり大きい変形を受ける。パ
ンチの平坦な底面下では、延伸は殆ど或いは全く起こら
ない。金属がダイの丸くなった角部に接触する場合、金
属は必ず薄く成形される。シート状金属が圧伸されると
き、その次第に大きくなる周面がパンチとダイの間で圧
伸されながら拡大していくので、成形品の側壁は、しわ
が付いたり耳が大きくなったりしがちである。シート状
の金属素材がダイの上で固くクランプされるという事実
に加えて、しわや耳が付くのを回避できないならば、パ
ンチとダイの設計を適切にすると共に、適切な成形特性
を有する金属を使用することにより、しわや耳が付くの
を最小限にすることができる。この場合、成形品の頂部
に近い壁の厚さは、初めのシート状金属素材より厚くな
るのが通常である。
上記のような種々の壁厚は、「ドロー・アンド・アイ
アン(draw and iron)」として知られている改変され
た工程で回避できる。この工程では、深絞り成形との重
要な差異は、パンチとダイの側壁間の間隙がシート状金
属の厚さよりも狭いということである。金属シートがダ
イを通って引き込まれる場合、それが狭い間隙を通ると
き、成形品の側部は2つの表面の間で鉄のように均一な
厚さになる。
シート状金属素材には過度の力がかかるため、深絞り
成形装置は、被成形金属の延性及び圧伸特性を考慮して
注意深く設計されなければならない。特に、金属素材が
パンチの下縁部の丸くなった角部付近で延伸されるとき
金属素材に加えられる力に注意しなければならない。曲
げられた縁部は、パンチの力でシート状金属素材を剪断
するのを防止するために、適当な丸みを付けられると共
に潤滑されなければならない。金属の延性と成形可能性
に制限があるため、不完全な成形品をアニールし更に圧
伸できるように複数の圧伸を行うことが、しばしば必要
となる。これらの制限に加えて、深絞り成形工程の設計
を複雑にするものがある。例えば、パンチは勿論、成形
品から取外し可能でなければならず、そのため、成形さ
れたカップの直径は、その頂部よりも底部で大きくなっ
てはならない。更に、凹みができてはならず、成形品に
付加的な変形を加えることによる以外、平坦な表面でな
い底面を実現することは難しい。処理工程を更に付加す
ることは、単に、最終製品を仕上げるためのコストと時
間を増加するだけである。
米国特許第1,625,914号は、空気圧を加えてシートを
雌型ダイの形に変形することにより薄い金属箔を成形す
るダイを教示している。
米国特許第3,529,458号は、他の技術で空気圧を加え
てシートをダイキャビティに押し付けることにより、高
温で成形する超可塑性ダイを教示している。
米国特許第3,934,441号は、1450゜から1850゜Fの範囲
の温度でチタンを成形する超可塑性ダイを開示してい
る。ここでは、チタンのシートとダイとの間の減圧によ
り生成され、シートの反対面側で不活性気体により補足
される圧力差を使用している。
米国特許第4,502,304号は、超可塑性ダイによる各種
成形、特に成形品をダイから取り出す技術を教示してい
る。ここでは、空気または不活性気体の圧力を用いて加
熱シートを、ガス抜き孔を設けたダイに押し付けて変形
させるようにしている。
特開昭61−140328号は、圧力伝達媒体としてグラファ
イト、金属又はセラミック粉末の粒子を用いて成形する
超可塑性ダイを開示している。
発明の概要 本発明は、加工が難しいシート状金属を含むシート状
の金属及び材料を引き込み、ダイで成形して、従来のダ
イ成形技術では作ることが通常不可能な独特の複雑な形
状にするための、新規で唯一の工程を開発したものであ
る。本発明の工程では、固体のパンチではなく、変化す
る流れパターンを持つ流動性粘稠熱可塑性ポリマー媒体
を用いたダイに、シート状の素材を引き込む。シート状
の素材は、圧力差、流量差及び/又は設計された流れの
差を用いるダイの中に、設定自在な順序で延伸され、破
損することなく最適な延伸が行われる。このため、シー
ト状金属上で摩擦力を大きく減らして延伸を施す表面積
を最適にするように操作され、それによって、より大き
な変形とその変形制御が可能になり、以前はいかなる延
伸操作も受け付けなかった加工困難な合金や複合材料の
加工も可能になる。
従って、本発明の目的は、シート状の素材に作用する
摩擦力を減少させるだけでなく、素材の変形順序を制御
し調節することを可能にする流動性粘稠熱可塑性ポリマ
ー媒体を使用して、シート状金属をダイキャビティ内に
引き込むための工程であって、それにより、加工が難し
いシート状金属の延伸成形と、より多くの慣用シート材
料の加工とを可能にする工程を提供することにある。ま
た、本発明の工程は、逆輪郭(reverse profiles)、凹
み、凹角部、及び複雑な表面細部のような複雑な形状に
容易に成形することを可能にする。本発明の工程は、素
材を剪断する傾向を大きく減らし、シート状の素材全体
に亙って均一な延伸を達成する。その結果、従来の技術
では単一の圧伸で実現できなかった大きな変形を、独特
な形と凹みを含む単一の圧伸で実現することができる。
以上に加えて、材料が高い静的表面流体圧の環境下に
ある間に変形を行うと、材料の変形を増大できることが
よく知られている。例えば、従来の曲げ試験で10゜の角
度まで曲げられると破損する焼入れ鋼板は、80,000psi
の静的表面流体圧の下で成形されると、同じ試験で破損
せずに80゜の角度まで曲げられることが示されている。
この現象は公知であるが、従来の成形装置に素材をその
ような高い静的表面流体圧にさらすための手段を商業的
に取り入れることはできなかった。本発明の工程は、成
形力のような、相当な圧力をかけた熱可塑性ポリマー媒
体の力を利用するので、変形操作の間、素材を高い静的
表面流体圧にさらすことができ、それにより、高い静的
表面流体圧がかけられている被加工物材料の例外的な可
塑性の利点を得て、大気圧の環境下で不可能な大きさの
変形を達成することができる。
図面の簡単な説明 図1は、本発明の一実施例の装置においてダイ部分を
断面図で表わした概略側面図であり、圧伸前の内部状態
を示している。
図2は、図1の装置のII−II線に沿う断面図である。
図3は、図1と同じであるが、圧伸操作開始直後のダ
イ部分の内部状態を示している。
図4は、図3と同じであるが、圧伸操作が進んだとき
のダイ部分の内部状態を示している。
図5は、図4と同じであるが、圧伸操作終了直前のダ
イ部分の内部状態を示している。
図6は、本発明のもう1つの実施例のダイキャビティ
を示す概略側面図であり、ダイキャビティの底部が簡単
な形状であることから、出口通路は1つだけ必要で、ダ
イキャビティ内に予め配置した粘稠熱可塑性ポリマーの
みを使用する場合である。
発明の説明 図1〜図4に示すように、本発明の実施例は、不規則
形状のキャビティ(12)を有するダイ(10)から成る。
キャビティ(12)の底面からダイ(10)本体を通ってダ
イ(10)の底まで3本の狭い通路(14a),(14b)及び
(14c)が設けられている。ダイ(10)の下面には、抜
取り用シリンダ(16a),(16b)及び(16c)が、それ
ぞれ通路(14a),(14b)及び(14c)と連通するよう
に接続されている。各シリンダ(16a),(16b)及び
(16c)は、熱可塑性ポリマーを押し出すための容積型
膨張室である。キャビティ(12)の形状は、ある特別の
製品を描写するようには意図されていないが、単一の操
作で成形され得る、例えばエンジンオイルパンで代表す
ることができるような、種々の表面形状を表わしてい
る。
ダイ(10)の上面には、部品を相互に密着して固定す
るクランプや油圧プレスのような手段(図示省略)によ
り、押え(hold−down)部材(20)が堅固に締結され
る。一般的には好ましくないが、押え部材(20)は、シ
ート状の金属材(22)の縁に係合してクランプすること
ができる。圧伸操作中に生じる応力集中を避けるために
は、シート状金属材(22)の縁を固定しないことが好ま
しい。押え部材(20)は、下面に浅いキャビティ(24)
を有する重い金属体から成る。このキャビティ(24)
は、ダイ(10)内部のキャビティ(12)の上端と同じ面
積をカバーし、それによってキャビティ(12)に合致す
る。押え部材(20)の上面には、もう1つの熱可塑性ポ
リマー押出し用容積型膨張室である射出シリンダ(26)
が、その内部とキャビティ(24)が通路(28)を介して
連通するように固定されている。機械的あるいは流体圧
操作により上記のシリンダ全てを個別に且つ選択的に作
動させる手段(図示省略)が設けられる。
通路(28)の寸法は、望ましくは、許容できないエネ
ルギー損失なしに、粘稠熱可塑性ポリマー媒体を通過さ
せるのに十分な大きさであればよい。通路(14a),(1
4b)及び(14c)は、粘稠熱可塑性ポリマー媒体を、受
入れシリンダ(16a),(16b)及び(16c)のプログラ
ムされた引込みに相当する速度で流れさせるのに十分な
大きさでなければならないが、キャビティ(12)のダイ
底部表面が、成形されたシートを通路内に大きく延伸さ
せることなく充分支持できる程度に小さくなければなら
ない。
操作の際には、粘稠熱可塑性ポリマー媒体(30)がキ
ャビティ(12)内にその上面まで充填される。同様な熱
可塑性ポリマー媒体(32)がシリンダ(26)、キャビテ
ィ(24)及び通路(28)内に入れられる。次に、シート
状金属材(22)がダイ(10)の上部にわたって配置さ
れ、その後、図示しない手段により、押え部材(20)が
ダイ(10)上に堅固に締結され、上記のように合致する
キャビティ表面を定位置に固定して保持する。あるい
は、これに代えて、シート状金属を空のダイキャビティ
を覆って配置し、その後、空気放出孔(図示省略)から
空気を放出することにより、熱可塑性ポリマー媒体をキ
ャビティ内に引き込むことができる。
図示の実施例において圧伸工程を開始するために、シ
リンダ(26)と(16a)が一致して動作し、シリンダ(2
6)は熱可塑性ポリマー媒体(32)をキャビティ(24)
内に射出し、同じ速度で、シリンダ(16a)は熱可塑性
ポリマー媒体(30)をキャビティ(12)から抜き取る。
この段階で、シリンダ(16b)及び(16c)は作動しない
ので、シート状金属をキャビティ(12)内に延伸させる
ように作用する力は、キャビティ(12)の上面に亙って
均一ではない。すなわち、熱可塑性ポリマー媒体(30)
をキャビティ(12)から抜き取るように動作するシリン
ダは、キャビティの右側にあるので、(図面に示されて
いるように)シート状金属材(22)をキャビティ(12)
内に延伸させるように作用する力は、当然キャビティ
(12)の右側に作用している。動作するシリンダは、図
3においてシリンダ(26)及び(16a)内の矢印で示さ
れているが、シリンダ(16b)及び(16c)には何もな
く、操作中のこの時点で、それらは未だ作動していない
ことを示している。
上述した現象の理解を助けるため、充分粘稠な熱可塑
性ポリマー媒体は明らかに非ニュートン流体では作用し
ないことを認識すべきである。上述のような熱可塑性ポ
リマー媒体のキャビティへの流入やキャビティからの流
出は、媒体圧の増大又は減少を室内全体に亙って均一に
生じさせない。むしろ、局部での熱可塑性ポリマー媒体
の流入や流出は、その局部において熱可塑性ポリマー媒
体の運動を生じさせ、その結果、流入又は流出点の付近
で素材に作用する圧力を大きく変化させる。反対に、ニ
ュートン流体すなわち液体又は気体が本発明の工程で利
用されるならば、装置のどこでもそのような流入や流出
が流れパターンを実質上均一に変化させるので、流体の
流入又は流出の位置は重要でなく、素材の変形を制御す
ることができない。
キャビティの右側でかなりの部分が延伸あるいは圧伸
された後、シリンダ(16b)が作動し、キャビティ(1
2)の中央部分からの熱可塑性ポリマー媒体(30)の抜
き取りを開始する。従って、右側で抜き取りと延伸を続
けながら、キャビティ(12)の中央部分に向かうシート
状金属材(22)の延伸が開始される。この段階で、シリ
ンダ(16a)と(16b)は、シリンダ(26)が熱可塑性ポ
リマー媒体(32)をキャビティ(24)内に押し出してい
る速度と等しい結合速度で、熱可塑性ポリマー媒体(3
0)をキャビティ(12)から抜き取っていなければなら
ない。操作中のこの変化により、キャビティ(12)の底
部に沿ったシート状金属材(22)の延伸及び圧伸が、キ
ャビティの中央に向かって増大していく。熱可塑性ポリ
マー媒体(32)は全方向に圧力を加え、それにより、切
欠き部(34)で示されているように、シート状金属材を
キャビティ(12)の凹み部分の中に延伸させる。そのよ
うな凹み部分がダイキャビティ内に設けられるならば、
ダイは分離可能な部材、例えば部材(10a)で作られ
る。成形品ができた後、そのような部材を取り外すこと
により、製品を取り出すことができる。
図4に示すように、シート状金属材(22)がキャビテ
ィ内の低い右側で充分に延伸されると、シリンダ(16
a)が作動を止め、シリンダ(16c)が作動させられる。
これにより、キャビティの左側からの熱可塑性ポリマー
媒体(30)の抜き取りを開始し、シート状金属材(22)
を左側に向かって延伸させる。前述と同様、シリンダ
(16b)と(16c)は、シリンダ(26)が熱可塑性ポリマ
ー媒体(32)をキャビティ(24)内に押し出している速
度と同じ速度で、熱可塑性ポリマー媒体(30)を抜き取
らなければならない。シート状金属材(22)が、通路
(14b)上でキャビティ(12)の底部において必要な形
に形成されると、シリンダ(16b)の作動が停止させら
れるが、シリンダ(16c)は、シート状金属がキャビテ
ィ(12)に対して充分に成形されて左側で所望の形にな
るまで、熱可塑性ポリマー媒体(30)の抜き取りを続け
る。シート状金属が左側で所望の形になったとき、圧伸
操作が完了し、押え部材(20)はダイ(10)から外され
る。次に、成形されたシート状金属がキャビティ(12)
から取り出され、熱可塑性ポリマー媒体(32)が除去さ
れる。
上記の実施例では、媒体抜き取り操作を1つの出口か
ら次の出口へと順次行うようにしているが、これに代え
て、全ての出口から同時に媒体を抜き取るが、その抜き
取り速度を変化させることによっても、同様の効果が得
られる。例えば、3つの出口通路(14a),(14b)及び
(14c)の全部で同時に、しかし初めは通路(14a)に対
する抜き取り速度をより大きく、次に通路(14b)に対
する抜き取り速度を増大させ、以下同様にして、媒体
(30)を抜き取ることにより、上述した順序の素材の変
形を達成することができる。
熱可塑性ポリマー媒体に関しては、キャビティ内にお
いて各通路(16)付近の領域と他の場所との間に相当の
圧力差を生じさせるのに充分高い粘度を有するものであ
れば、適切な材料を選択することに特に制限はない。も
し媒体が流動的すぎるならば、キャビティ内で圧力差を
殆ど制御できず、素材の延伸を制御することが殆ど或い
は全くできないであろう。更に、剪断作用下で粘度が明
らかに増大する媒体は、より好ましい流れ分布を与える
ので、利点を有する。
ポリシロキサン、特にボロシロキサンポリマーは、剪
断力が加えられると粘度が明らかに増大し、殆どの金属
に付着せず、成形された表面から容易に取り除かれ、容
易に制御できる粘度を有するという点で一般的に好まし
い。その粘度は、可塑化する量のポリシラン(シリコン
オイル)や、剛化する量のシリカ、珪藻土、ゼオライト
等の充填剤を加えることにより、調節することができ
る。勿論、粘度は温度によっても変化する。他の熱可塑
性ポリマーを用いてもよい。このようなポリマーとして
は低分子量付加ポリマーを挙げることができ、これに
は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン
等を含むポリオレフィン類、ポレエチレンオキシド等の
ポリエーテル類、エチレン−プロピレン共重合体、熱可
塑性ポリウレタン等を含む熱可塑性エラストマー類が含
まれる。
上記の実施例は、工程がどのように作用するかを説明
する一つの例にすぎないが、工程の多用性を示してい
る。延伸されるべき形状の幾何学及びシート状金属の性
質の如何により、シリンダ(16a),(16b)及び(16
c)の動作順序を望む通りに変えて、シート状金属の延
伸を所望の箇所で達成することができ、それによって過
度の圧伸と引裂きを回避できる。例えば、図1〜図5に
示す実施例では、シート状金属材は、図のようにキャビ
ティの右側で、より多く延伸される。従って、この大き
い深さを生成しながら延伸するために、より大きなスパ
ンのシート状金属を用いて、キャビティ(12)の右側で
熱可塑性ポリマーの抜き取りを開始することにより、更
に均一な延伸を達成することができる。図示の実施例で
は初めに右側で発生するが、シート状金属がキャビティ
の側壁に対して成形されると、シート状金属とキャビテ
ィ壁との間の摩擦力が、そのように成形された金属体が
更に延伸されるのを阻止する。このため、シート状金属
をキャビティ(12)の底部に亙って低い左側の隅に更に
延伸させようとすると、シート状金属の未成形部分だけ
をキャビティの壁に対して延伸させる。その後、最終製
品の左側の部分と底部を右側の部分よりも幾分薄くする
ことができる。上記の例において抜き取り順序が上記と
逆で、延伸が浅い左側から開始するならば、左から右に
壁の厚さの差がより大きくなるであろう。媒体の抜き取
り及び/又は注入の適切な順序設定により、シート状素
材の延伸を注意深く制御し、金型の各部分で望まれるい
かなる程度の延伸でも行うことができる。キャビティが
その両側もしくは周囲でかなり均等な場合には、通常、
熱可塑性ポリマーの抜き取りをキャビティの中央から開
始することが望ましい。実際、問題となる低い隅部がな
い場合には、図6に示すように、中央から1回の抜き取
りを行えば充分である。従来のパンチとシート状金属と
の間の界面のように、熱可塑性ポリマー媒体とシート状
金属との間には摩擦力が殆どないので、キャビティから
の媒体抜き取りの理想的な順序は、シート状金属がキャ
ビティの側壁に対して成形される前に、そのシート状金
属の多くをキャビティ内に出来るだけ延伸させることで
ある。これにより、はるかに均一な延伸をこの方法で実
現できる。
ダイキャビティからの出口として必要な通路の実際の
数は、キャビティそれ自体の性質と、粘稠熱可塑性ポリ
マー媒体を抜き取る際に望まれる制御の程度とに応じ
て、かなり変更してもよい。もしダイキャビティの底部
が大きな水平面で構成されるならば、熱可塑性ポリマー
媒体がダイ表面とシート状金属との間に閉じ込められて
成形がゆがんだ形状にならないようにするため、かなり
多数の出口通路を設けることが必要である。図1〜図5
に示された実施例は、3つの出口通路(14)を使用して
いる。その主な理由は、図2に示すように底部が狭く、
熱可塑性ポリマー媒体の抜き取りを容易にする相当な傾
斜を有しており、キャビティ内に熱可塑性ポリマー媒体
が閉じ込められる可能性があまりないからである。も
し、図2に示すようなダイの幅寸法がより広く、及び/
又は底部がより平坦であるならば、キャビティから熱可
塑性ポリマー媒体を完全に抜き取るようにするため、各
部位(14a),(14b)及び(14c)において、幅全体に
2つ又は可能ならそれ以上の数の出口通路を設ける必要
がある。他方、図6は唯1つの出口通路で充分な場合を
示している。
図1〜図5の実施例では、唯1つの入口シリンダ(2
6)と通路(28)が設けられているが、シート状金属素
材の延伸をより良く制御することが必要か又は望まれる
場合、及び金型キャビティの設計が保証する場合は、そ
れぞれシリンダ(26)と連通した複数の入口通路(28)
を設けることができる。いくつかの適用例では、唯1つ
の抜き取り通路、或いは可能なら媒体の抜き取りを用い
ず、射出された媒体だけでシート状金属を変形させる構
成に対して、複数の射出通路を設けることが望まれる場
合もある。射出用シリンダと抜き取り用シリンダとの間
で、異なる速度で同時に種々の通路を通して、入口媒体
と出口媒体のいずれか一方または両方を操作する順序を
選択的に決定することにより、実際上望まれる任意の順
序で、金型キャビティへのシート状金属素材の延伸を制
御することができる。これにより、汎用性が大きく向上
し、均一な壁厚或いは制御された不均一な壁厚が得られ
る。
以上のような工程を行う実施例に限らず、形成すべき
製品と使用されるシート状金属とに応じて、種々の改変
及び実施態様を用いることができる。例えば、キャビテ
ィ(12)の寸法や幾何学的形状に応じて任意の数の通路
(14)及びこれに関連したシリンダ(16)を設けること
ができる。浅くてかなり均一なキャビティに対しては、
唯1つの通路(14)とシリンダ(16)で充分である。そ
のような構成は、図6に示されている。
また、複数の通路(14)とシリンダ(16)を用いる構
成では、シート状金属の均一な延伸を達成できるなら
ば、キャビティ(12)から熱可塑性ポリマー媒体(30)
を順次抜き取ることは必ずしも必要でない。また、ダイ
(10)に対するシリンダ及び押え部材(20)或いは接続
部品の配置も、それらがキャビティに干渉しない限り、
任意に変更できる。
加工の難しい金属が用いられる場合、本発明の方法の
上述した利点により、ダイキャビティ上で金属シートが
その全表面に亙って延伸されるので、その金属の変形を
従来の方法よりも大きく行うことができる。更に、素材
が、前述のように格別な可塑性を生じさせるのに充分
な、かなりの静的流体圧を受ける場所で、2つの媒体の
圧力を上げることができる。そのような状況では、加工
の難しい金属であっても、剪断の危険や素材の破損なし
に、例外的な程大きく変形させることができる。
更に別の実施態様では、シート状金属の両面に熱可塑
性ポリマー媒体を作用させることは必要でない。例え
ば、シート状金属が高度の延性を有し且つ/又は延伸の
深さがかなり浅い場合には、熱可塑性ポリマー媒体(3
0)がキャビティ(12)から任意に設定可能な順序で抜
き取られるから、シート状金属をキャビティ(12)内に
大気圧で延伸させるようにすることで、上方の媒体(3
2)を不要とすることができる。あるいは、これと反対
に上方の媒体のみを用いて、シート状金属を空のダイキ
ャビティ内に延伸させることも可能である。この場合の
例は、図6にダイキャビティが浅い状態で示されてい
る。この実施例では、高圧のキャビテイ内すなわち図6
に示すシートの上方に媒体を設定された順序で導入する
ために、ダイキャビティを周囲の又は減圧した少なくと
も2つの通路に連通しなければならない。本発明の思想
から離れることなく、種々の実施態様や修正を実施し或
いは組み込むことができる。
以上のように、本発明の種々の変形及び実施態様は、
必要とされる任意の順序で且つ所望の方向にシートを延
伸且つ圧伸させ、シートの圧伸性及びダイ形状との合致
を最適化することにより、シート状素材をダイの中へ圧
伸することを可能にする充分な汎用性と融通性を有する
ものであることは明らかである。
上記の工程は、シート状金属材の成形に用いるものと
して説明したが、熱可塑性ポリマーのようなシート材料
を圧伸するのに利用することもできることは更に明らか
である。
フロントページの続き (72)発明者 ローズ,ローレンス,ジェイ. アメリカ合衆国 15218 ペンシルバニ ア州、ピッツバーグ、メイプル アベニ ュー 244 (56)参考文献 特開 昭56−56737(JP,A) 実開 昭61−111620(JP,U) 米国特許4936128(US,A) 米国特許3529458(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 26/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属シート材料をダイで成形する方法にお
    いて、 A.キャビティと少なくとも1つの出口とを備えたダイを
    設け、前記キャビティには粘稠熱可塑性ポリマーを充填
    すること、 B.前記キャビティから前記出口を通して前記ポリマーを
    抜き取る手段を設けること、 C.金属シートを前記ダイに係合し且つ前記キャビティを
    覆うように固定する手段を設けること、 D.前記シートが前記ダイの形に合致するまで、前記シー
    トに対して前記キャビティと反対の面に圧力を加えなが
    ら前記キャビティから前記ポリマーを制御可能に抜き取
    ること、 からなり、前記ダイは複数の出口を備え、前記ポリマー
    は前記キャビティからの流れを選択的に制御するように
    各出口から抜き取られ、前記シートの成形を制御するこ
    とを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】請求項1の方法において、前記キャビティ
    は凹角形状であることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】請求項1の方法において、前記ポリマーの
    抜き取り及び前記シートの前記キャビティと反対の面へ
    の加圧は、前記シートが高い静的流体圧で維持されるよ
    うに制御されることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】請求項1の方法において、大気圧により、
    前記シートの前記キャビティと反対の面に圧力が加えら
    れることを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】請求項1の方法において、加圧下で粘稠熱
    可塑性ポリマーを加える手段により、前記シートに圧力
    が加えられることを特徴とする方法。
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