JP3268048B2

JP3268048B2 - 超塑性金属シートの成形装置及び成形方法

Info

Publication number: JP3268048B2
Application number: JP01908493A
Authority: JP
Inventors: 勉田形
Original assignee: スカイアルミニウム株式会社
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 2002-03-25
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH06226367A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超塑性金属シートの成
形装置及び成形方法に関し、特に該金属シート成形にお
ける生産性の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】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い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
１９７０年代に英国で開発されたＳｕｐｕｒａｌｌ（Ａ
ｌ−（Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ）−Ｚｒ系）を初めとしていず
れも微細結晶粒組織からなるＡｌーＭｇ系、Ａｌ−Ｃｕ
−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系（ＡＡ７０７５合
金）、連続鋳造圧延等の急速冷却凝固方式で製造したＡ
ｌ−Ｚｎ−Ｃａ合金等が知られている。

【０００３】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、
微細結晶粒組織を形成しつつ超塑性成形させる方法も知
られている。従来、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ブロー成形法が用い
られる。

【０００４】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、もしくはリブ付き、浮き出し模様等
を有する成形品など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もしく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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
超塑性成形においては、成形に長い時間を要し、例え
ば、成形に数分から数十分かかっていた。また、超塑性
成形においては、超塑性金属シートを該超塑性金属シー
トが超塑性を示す温度まで加熱する必要があり、したが
って金型も、成形において高温とする必要がある。そこ
で、超塑性成形を効率良く連続的に行う場合には、金型
の再加熱に時間がかからないように、超塑性金属シート
及び金型の温度の低下を待たずに、高温のまま成形品の
離型取り出しを行う必要がある。

【０００６】しかし、金型からの成形品の離型取り出し
は、製品の形状によっては困難なものであり、屈曲の深
い複雑形状の成形品の離型は金型と成形品の間に気体圧
を印加するか、加圧側を吸気し、真空にして離型する方
法等が用いられる。すなわち、成形品を離型する場合に
は、成形品に力をかける必要があり、高温のまま成形品
の離型取り出しを行うと、離型取り出し時に成形品が折
り曲げ変形してしまう可能性が高くなり、成形品の歩留
まりを悪化させるという問題がある。特に大型成形品で
は離型取り出し時に変形する率が高く、歩留まりが低か
った。したがって、上記理由により、超塑性成形工程の
時間的効率と成形品の歩留まりとの向上とを同時に成し
遂げ、超塑性成形の生産性の改善を図ることが困難なも
のとなっていた。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、成形品の離型取り出し
の際に成形品の変形を防止することにより超塑性成形に
おける生産性の改善を図ることができる超塑性金属シー
トの成形装置及び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】本発明の超塑性金属シー
トの成形装置は、上面となる金型面の周囲を壁部で囲ん
だ金型と、該金型との間に成形すべき超塑性金属シート
を該超塑性金属シートにより金型内部を密閉可能に挟ん
だ状態で、金型を覆うと共に密閉する蓋部とを備え、上
記超塑性金属シートを超塑性を示す温度に加熱し、上記
超塑性金属シートによって金型内部と区画された蓋部内
部に加圧流体を導入して加圧室とし、上記金型内部を上
記加圧室より低い流体圧に調整して背圧室とし、流体圧
により上記超塑性金属シートを上記金型面に押圧して超
塑性成形するものであり、上記金型の壁部には、その上
面と金型面側の側面とから形成される角部に、上記壁部
の長さ方向に間隔をあけて複数の溝が形成されているこ
とを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の超塑性金属シートの成形装
置は、上記金型の壁部が、記金型面を囲むと共に、上記
金型の上面を複数の金型面に区画し、かつ、前記壁部の
上面と側面とから形成される角部の全体に渡って、上記
壁部の長さ方向に間隔をあけて複数の溝が形成されてい
ることを前記課題の解決手段とした。

【００１０】上記溝は、上記金型面の外周に沿った輪郭
線に対して略垂直な方向に沿って上記壁部の角部に形成
されていることが好ましい。上記壁部には、隣接する上
記溝同士を連通するようにつなぎ溝が形成されているこ
とが好ましい。

【００１１】そして、本発明の超塑性金属シートの成形
方法は、上面となる金型面の周囲を壁部で囲んだ金型上
を、成形すべき超塑性金属シートにより金型内部を密閉
可能に覆い、該超塑性金属シート上に金型を覆うと共に
密閉する蓋部を配置し、上記超塑性金属シートを超塑性
を示す温度に加熱した後に、上記超塑性金属シートによ
って金型内部と区画された蓋部内部に加圧流体を導入
し、上記金型内部を上記蓋内部より低い流体圧に調整
し、流体圧により上記超塑性金属シートを上記金型面に
押圧して超塑性成形する超塑性金属シートの成形方法に
おいて、上記金型の壁部の上面と側面とから形成される
角部に、上記壁部の長さ方向に間隔をあけて複数の溝を
形成しておくことにより、上記超塑性金属シートを金型
面に対応する形状に成形すると共に金型面に成形される
成形部分の周囲に上記溝に対応したリブを成形し、次い
で成形された超塑性金属シートを上記金型から離型して
取り出した後に、上記リブの成形された成形部分の周囲
を該成形部分から切り離すことを前記課題の解決手段と
した。

【００１２】

【作用】上記請求項１記載の構成によれば、金型面を囲
う壁部の角部に、壁部の長さ方向に間隔をあけて溝が形
成されているので、超塑性金属シートを超塑性成形した
場合に、超塑性金属シートの金型面により成形された成
形部分の周囲にリブが複数形成されることになる。そし
て、超塑性金属シートの成形部分の周囲にリブを形成す
ることにより、成形された超塑性金属シートを離型取り
出しする際の超塑性金属シートの変形を防止することが
できる。

【００１３】さらに、請求項２記載の構成によれば、金
型の上面を壁部により区画して複数の金型面を形成する
ことで、一つの金型により一度に複数の成形品を成形す
ることができるようになるとともに、この壁部に上記溝
を形成しておくことにより、超塑性金属シートに形成さ
れた複数の成形部分のそれぞれの周囲に上記リブが形成
され、上述と同様に成形された超塑性金属シートを離型
取り出しする際に、超塑性金属シートが変形するのを防
止することができる。

【００１４】また、請求項３もしくは請求項４記載の構
成のように、溝の方向を金型面の輪郭線に対して略垂直
に形成したり、溝同士をつなぐつなぎ溝を形成すること
により、超塑性金属シートの変形防止効果をより高める
可能性がある。

【００１５】また、請求項５記載の構成のように、壁部
に溝を設けた金型により超塑性成形した超塑性金属シー
トを離型して取り出し、上記金型面に成形された成形部
分を上記溝によりリブが形成された部分から切り離すこ
とによって、上記リブにより変形が防止された成形品を
得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１ないし図３は、本発明の第１実施例を説明
するための図面であって、図１は、第１実施例の超塑性
金属シート１（図２に図示）の成形装置の金型２を示す
ものであり、図２は上記成形装置を示すものであり、図
３は、前記金型２に形成されるリブ成形溝３を示すもの
である。

【００１７】図２に示すように、第１実施例の成形装置
は、超塑性金属シート１を成形する金型面（図１におい
て金型面に形成された凹凸は図示略）４ａと、該金型面
４ａの周囲を囲う外周壁部４ｂとを備えた金型本体４を
有する金型２と、金型２上に配置されて金型２内部を密
閉する蓋部５とを基本構成とするものである。前記金型
２は、上記金型本体４と、該金型本体４の下面側を覆う
底部６と、前記金型本体４の外周壁部４ｂ上面に金型２
の外周縁に沿って設けられ、かつ金型内の気密を保持す
るシール材となる金属ビード７とからなるものである。

【００１８】前記金型本体４の金型面４ａには、図２に
示すように超金属シート１を成形する凹凸が形成されて
いる。なお、第１実施例において金型面４ａは矩形状に
形成されているが、必ずしも矩形状に限定されるもので
はない。また、金型本体４には、金型２内部の流体圧を
調整するための配管８ａ、８ａが埋設され、その一端が
金型面４ａに開口し、他端が後述する底部６を貫通して
流体加圧制御装置（図示略）に接続された配管８ｂ、８
ｂに接続されている。そして、金型本体４内部は、後述
するように流体圧が調整される背圧室９となっている。

【００１９】前記金型本体４の外周壁部４ｂは、第１実
施例において、金型面４ａが矩形に形成されているため
矩形枠状に形成されている。そして、前記外周壁部４ａ
には、該外周壁部４ａの上面の上記金属ビート７より内
側から外周壁部４ａの内面にかけてリブ成形溝３…が形
成されている。すなわち、リブ成形溝３…は、外周壁部
４ａの上面と内面によって形成された角部４ｃに形成さ
れている。

【００２０】また、リブ成形溝３…は、外周壁部４ｂの
長さ方向に略等しい間隔をあけて多数設けられている。
さらに、リブ成形溝３…は、図１及び図３に示すよう
に、外周壁部４ｂの上面において、矩形状の金型面４ａ
の輪郭線に対して直角、すなわち矩形枠状の外周壁部４
ｂの各辺に対して直角になるように形成され、外周壁部
４ｂの内面において、上面側のリブ形成溝３から連続し
て略鉛直方向に形成されている。

【００２１】また、外周壁部４ｂの内面には、図３に示
すように、上記リブ成形溝３…の下に、切断段差４ｄが
形成されている。この切断段差４ｄは、後述するように
超塑性金属シート１の上記金型面４ａにより成形された
成形部分と上記リブ成形溝３…によりリブが成形された
部分とを切り離す部位を直角に成形するものである。

【００２２】上記金属ビード７は、上記金型２に、超塑
性金属シート１を挟んで蓋部５を被せた際に、超塑性金
属シート１を介して蓋部５下面に噛み込むことにより、
金型２内部の気密性を保持するものである。なお、シー
ル材は、必ずしも金属ビード７に限定されるものではな
く耐熱パッキン材等でも良いが、後述するように、高温
となる金型２及び蓋部５において、流体加圧を印加、保
持するために気密性を維持するには、金属ビート７が優
れている。

【００２３】前記底部６は、その内部に前記金型本体４
が着脱自在に挿入可能となっている。また、前記底部６
には、金型本体４内部の背圧室９の流体圧を調整するた
めの配管８ｂ、８ｂが、底部６の側壁を貫通して配置さ
れている。また、配管８ｂ、８ｂには、流量制御弁８ｃ
が取付けられている。さらに、底部６には、電気抵抗発
熱体１１…が埋設され、金型２及び超塑性金属シート１
を、該超塑性金属シート１が超塑性を示す温度に加熱で
きるようになっている。

【００２４】前記蓋部５は、その下面の外周縁部５ａが
下方に突出して形成され、下面内側に凹部が形成されて
いる。そして、この凹部が加圧室１２となっている。ま
た、前記外周縁部５ａは、前記金属ビート７及び超塑性
金属シート１を介して金型２の外周壁部と対向するよう
になっている。そして、蓋部５の内部には、前記底部２
と同様に、電気抵抗発熱体１１…が埋設され、蓋部５及
び超塑性金属シート１を、超塑性金属シート１が超塑性
を示す温度に加熱できるようになっている。また、蓋部
５には、蓋部５を貫通して加圧室１２に開口し、加圧室
１２に流体圧をかける配管１０が配置されている。ま
た、配管１０には、流量制御弁１０ａが取付けられると
共に、流体加圧制御装置（図示略）に接続されている。

【００２５】そして、図２は、上記構成の金型２上に超
塑性金属シート１を載せ、さらにその上似蓋部５を被せ
て、第１実施例の成形装置が超塑性成形を行う状態を図
示している。この状態で、超塑性金属シート１より上方
の蓋部５内部が流体圧を印加する加圧室１２となり、超
塑性金属シート１より下方の金型本体４内部が前記加圧
室１２より低い流体圧に調整される背圧室９となってい
る。そして、これら加圧室１２と背圧室９とから金型室
１３が構成されている。なお、第１実施例の成形装置に
おいては、上記金型２及び蓋部５を互いに押し付ける押
圧手段（図示略）が設けられ、金型室１３を気密に保つ
ようになっている。

【００２６】次に、上記構成の第１実施例の超塑性金属
シートの成形装置による超塑性金属シート１の成形方法
及びその作用を説明する。まず、図２に示すように、金
型２上に金型２の上面を覆うように超塑性金属シート１
を配置し、その上に蓋部５を金型２の位置に対応させて
配置し、図示しない押圧手段により、金型２と蓋部５と
を互いに押圧する。

【００２７】次いで、電気抵抗発熱体１１により金型２
及び蓋部５を加熱し、超塑性金属シート１が超塑性を示
す所定の温度に昇温し、この温度に保持する。次いで、
加圧室１２が所定の流体圧になるように配管１０を介し
て、加圧室１２を加圧する。また、背圧室９において
は、加圧室１２に対して所定の圧力差を得られるように
配管８ａ、８ｂを介して流体圧を調整する。

【００２８】以上のように加圧室１２及び背圧室９の流
体圧を調整することで、超塑性状態となった超塑性金属
シート１は、金型２の金型面４ａに押圧され、金型面４
ａに対応した形状に成形させられる。また、超塑性金属
シート１の周縁部、すなわち、金型面４ａに成形される
成形部分の周囲は、金型本体４の壁部４ｂに設けられた
リブ成形溝３…によりリブが形成される。

【００２９】成形終了後に蓋部５を金型２から外し、成
形された超塑性金属シート１を離型して取り出す。この
際に、金型２及び蓋部５の温度は、あまり下げないよう
にし、超塑性を示す温度より僅かに低い高温の状態で、
超塑性金属シート１を取り出す。また、超塑性金属シー
ト１の離型においては、成形が屈曲の深い複雑形状の場
合に、金型２と超塑性金属シート１の間への流体圧の印
加や、超塑性金属シート１上の加圧室１３を吸気して真
空にする等の方法が取られ、超塑性金属シート１の取り
出しは、周知のフォーク型引き抜き装置等を用いて行わ
れる。

【００３０】この場合に、超塑性金属シート１は、リブ
成形溝３…によりリブが形成されたことで、離型取り出
しの際に、折り曲げ変形等の変形を起こすことがない。
また、リブを成形することにより、大型の成形品を製造
する場合においても、変形を防止するすることができ
る。なお、以上の超塑性成形作業においては、周知の超
塑性成形方法と同様の方法に基づいて温度調整、流体圧
調整等が行われる。

【００３１】次いで、金型２においては、金型２及び蓋
部５が高温の間に次に成形すべき超塑性金属シート１を
金型２上にセットし、上述のように成形作業を行う。こ
のように超塑性成形を行うことにより、金型２及び蓋部
５の昇温時間を短縮することができ、長い時間を要する
超塑性成形工程の短縮を図ることができるとともに、上
述のようにリブが成形されたことにより、成形品の歩留
まりを悪化させることがない。

【００３２】一方、成形された超塑性金属シート１は、
前記金型本体４の外周壁部４ｂのリブ成形溝３…の下に
形成された段差４ｄにより成形された屈曲部において、
レーザーカッター等により切断され、超塑性金属シート
１の成形部分とリブが形成された部分が切り離され、上
記成形部分が成形品とされる。なお、リブ成形溝３…を
形成したことにより、離型取り出し時に、超塑性金属シ
ート１に変形が起こるのが防止される作用機構について
は、必ずしも明確ではないが、以下のように考えること
ができる。

【００３３】すなわち、前記リブ成形溝３…により、超
塑性金属シート１の成形部分の周囲に多数のリブが形成
されることにより、超塑性金属シート１の成形部分の周
囲の強度が強化され、離型取り出しの際に、超塑性金属
シート１に力がかかっても、リブが成形された部分がそ
の力を吸収し、超塑性金属シート１の成形部分に、折り
曲げ変形が起こるほどの力がかかることがなくなり、変
形を防止することができる。

【００３４】ここで、超塑性金属シート１にリブを形成
するリブ成形溝３…の形状について説明する。リブ成形
溝３…の形状は、必ずしも第１実施例のリブ成形溝３…
に限定されるものではなく、例えば、図４（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、金型本
体４の外周壁部４ｂの上面部分に於ける溝の断面が弧状
（リブ成形溝３ａ、３ｂ）、逆三角形状（リブ成形溝３
ｃ、３ｄ）、凹字状（３ｅ）等のものを用いることがで
きる。

【００３５】また、外周壁部４ｂのリブ成形溝３…の方
向に沿った断面についても、第１実施例の図３に示され
る形状に限定されるものではなく、図５（Ａ）、（Ｂ）
に示されるように、外周壁部４ｂの角部４ｃを直線状に
カットした形状のもの（リブ成形溝３ｆ）や、外周壁部
４ｂの上面及び内面から垂直にカットした形状のもの
（リブ成形溝３ｇ）でも良い。

【００３６】さらに、本発明の成形装置のリブ成形溝３
…の形状は、第１実施例や上記図４及び図５に示される
形状に限定されるものでもないが、超塑性金属シート１
に形成されるリブの形状は、大型のリブを少数設けるよ
りは、小型のリブを多数設ける方が変形を防止する効果
が大きくなる可能性があり好ましい。また、リブ成形溝
３…の形状は、溝の幅が狭く、溝の深さが深いものの方
が好ましく、さらに、平面部の少ない剛性形状とするこ
とが好ましく、例えば波状のような３次元的曲面形状と
した方が好ましい。

【００３７】また、第１実施例においてリブ成形溝３…
は、金型面４ａの輪郭線に垂直に形成するものとした
が、例えば、リブ成形溝３…がそれぞれ金型面４ａの中
心部を向く方向に沿って形成されるものとしても良い。
しかし、超塑性金属シート１の補強としては、リブ成形
溝３…を金型面４ａの輪郭線に対して垂直に設けたほう
が優れている。

【００３８】また、金型本体４の外周壁部４ｂに形成さ
れる溝としては、図６及び図７（ａ）、（ｂ）及び図８
（ａ）、（ｂ）に示すように、金型面４ａの輪郭線に垂
直に設けられたものに加えて、上記輪郭線に沿うと共
に、隣接するリブ成形溝３…をつなぐように形成された
つなぎ溝１４を設けても良い。

【００３９】該つなぎ溝１４は、金型本体４の外周壁部
４ｂの長さ方向に沿って、外周壁部４ｂの全周に連続し
て設けられている。そして、図７（Ａ）及び図８（Ａ）
の外周壁部４ｂのリブ成形溝３、３ｇのない部分の断面
及び図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）の外周壁部４ｂのリブ成
形溝３、３ｇのある部分の断面に示すように、リブ成形
溝３、３ｇの上面側端部と連通するようにつなぎ溝１４
が設けられている。

【００４０】このようにリブ成形溝３、３ｇに加えてつ
なぎ溝１４を設けることにより、離型取り出しの際の超
成形金属シート１の変形をより確実に防止することがで
きる。なお、図７と図８とにおけるリブ成形溝３、３ｇ
の違いは、図７において、リブ成形溝３が外周壁部４ｂ
の内面側に至ったところで、下方に延出した形状となっ
ているのに対して、図８においては、リブ成形溝３ｇが
外周壁部４ｂの上面側の深さのままで、内面側に開口し
た形状となっている。

【００４１】また、つなぎ溝１４の深さは、図７及び図
８に示すように、外周壁部４ｂ上面におけるリブ成形溝
３、３ｇの深さと同様の深さになっているが、図８に点
線で示したつなぎ溝１４ａに示すように、リブ成形溝３
ｇより深い形状（もしくは浅い形状）としても良く、必
ずしも、リブ成形溝３、３ｇとつなぎ溝１４が同じ深さ
に形成される必要はない。

【００４２】図９は、本発明の超塑性金属シート１の成
形装置の第２実施例を示すものである。この第２実施例
の成形装置は、金型２０の金型本体２１に縦横に隔壁部
２２ａ、２２ｂを形成することにより、金型面２１ａ…
を複数に分割することで、一度の超塑性成形により複数
の成形品を製造できるようにしたものであり、上記第１
実施例と同様の構成要素については、同一の符号を付し
てその説明を省略する。

【００４３】図９に示すように、第２実施例の金型本体
２１においては、外周壁部２１ｂに加えて、２本の横方
向の隔壁部２２ａと、１本の縦方向の隔壁部２２ｂが設
けられて、金型本体２１の上面が区画されることによ
り、６つの金型面（成形用の凹凸は図示略）２１ａ…が
形成されている。なお、区画される金型面２１ａの数、
隔壁部２２ａ、２２ｂの方向、区画された金型面２１ａ
…の形状は、特に限定されるものではない。

【００４４】そして、外周壁部２１ｂには、上記第１実
施例と同様に、リブ成形溝２３…及びつなぎ溝２４が設
けられると共に、隔壁部２２ａ、２２ｂにも、外周壁部
２１ｂと同様のリブ成形溝２３ａ…及びつなぎ溝２４が
設けられている。また、隔壁部２２ａ、２２ｂのリブ成
形溝２３ａ…は、外周壁部２１ｂのリブ形成溝２３…と
同様に、隔壁部２２ａ、２２ｂに長さ方向に等間隔に間
隔をあけて形成されると共に、複数に分割された各金型
面２１ａの輪郭線に対して垂直に形成されている。

【００４５】また、第２実施例の外周壁部２１ｂにおい
ては、第１実施例の外周壁部２１ｂと同様に、つなぎ溝
２４を設けない構成としても良く、また、つなぎ溝２４
を設ける際には、つなぎ溝２４とリブ形成溝２３…との
深さを同様もしくは異なるものとしても良い。さらに、
リブ形成溝２３…の形状も第１実施例のリブ形成溝３と
同様にその形状を限定されるものではない。

【００４６】また、図１０（Ａ）（Ａ’）（Ｂ）
（Ｂ’）（Ｃ）（ｃ’）及び図１１に示すように、隔壁
部２２ａ、２２ｂにおいては、両サイドに金型面２１ａ
…が設けられることになるので、隔壁部２２ａ、２２ｂ
の上面及び左右両側面をつなぐようにリブ成形溝２３ａ
…が形成されている。

【００４７】そして、つなぎ溝２４、２４ａは、隔壁部
２２ａ、２２ｂ上面の中心部を通ると共に隔壁部２２
ａ、２２ｂの長さ方向に沿って設けられている。また、
つなぎ溝２４、２４ａは外周壁部２１ａの場合と同様
に、図１０（Ｃ）に示すように設けない構成としても良
い。また、つなぎ溝２４、２４ａの深さは図１０Ａ及び
図１１の点線で示されるつなぎ溝２４ａのようにリブ形
成溝２３ａより深い溝としても良いし、図１０ｂ及び図
１１に示されるつなぎ溝２４のようにリブ形成溝２３ａ
と同じ深さとしても良く、また、リブ形成溝２３ａ…よ
りも浅いものとしても良い。

【００４８】また、隔壁部２２ａ、２２ｂに形成される
リブ成形溝２３ａの形状は、上述したように隔壁部２２
ａ、２２ｂの両側面にまたがって形成される以外は、外
周壁部２１ｂのリブ形成溝２３と同様のものであり、外
周壁部２１ｂのリブ形成溝２３と同様にその形状を限定
されるものではない。このような、第２実施例の金型２
０を有する超塑性金属シートの成形装置は、金型本体２
１の上面の形状が異なるだけで、図２に示す第１実施例
の成形装置と同様の構成を有するものである。

【００４９】また、第２実施例の超塑性金属シートの成
形方法も、第１実施例の成形装置を用いた成形方法と同
様である。そして、以上のような第２実施例の成形装置
によれば、上記第１実施例と同様に、リブ成形溝２３、
２３ａもしくはリブ成形溝２３、２３ａとつなぎ溝２
４、２４ａとにより、超塑性金属シート１にリブが形成
されることになるので、成形後の離型取り出し時に超塑
性金属シート１の成形部分に変形が発生することがな
い。

【００５０】また、第２実施例によれば、隔壁部２２、
２２ａのリブ成形溝２３ａもしくはリブ成形溝２３ａと
つなぎ溝２４、２４ａにより超塑性金属シート１の外周
縁以外に超塑性金属シート１の内部にもリブが形成され
ることになるので、より変形が起こりにいくいものとす
ることができる。

【００５１】したがって、金型２０及び超塑性金属シー
ト１を大型なものとしても離型取り出し時に超塑性金属
シート１に変形が起こることがないので、大型の金型２
０を隔壁部２２ａ、２２ｂにより多数の金型面２１ａ…
に分割することにより、一度の超塑性成形で多数の成形
品を製造することができるので、一般に一回の成形に多
くの時間を要する超塑性成形において、大幅な製造時間
の短縮を図ることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の請求
項１記載の構成によれば、金型の壁部に形成された溝に
より、超塑性成形の際に、超塑性金属シートの金型面に
成形された成形部分の周囲に補強用リブが形成されるこ
とになり、成形後の超塑性金属シートがリブにより補強
され、超塑性金属シートの金型からの離型取り出し時
に、超塑性金属シートに力がかかった場合に、超塑性金
属シートに変形ができるのを防止することができる。

【００５３】したがって、成形された超塑性金属シート
を高温の状態で離型取り出しを行い、金型の温度があま
り低下しないうちに、次の超塑性成形を行うようにして
も、成形品が変形することにより成形品の歩留まりが低
くなることがなく、結果的に超塑性金属シートの成形効
率を高めることができる。また、従来、歩留まりの低か
った大型の成形品においても、変形を防止し、成形効率
を高めることができるので、超塑性成形における生産効
率を大幅に改善することができる。

【００５４】また、請求項２記載の構成によれば、一枚
の超塑性金属シート内に該超塑性金属シートを分割する
ようにリブが形成されることになり、成形後の超塑性金
属シートをより強固なものとすることができる。したが
って、金型を大型なものとし、隔壁により多数の金型面
を形成することで、一度の超塑性成形作業により多数の
成形品を製造することが可能となり、従来多くの時間を
要していた超塑性成形の成形工程の所要時間を大幅に短
縮することができる。

【００５５】また、請求項３及び請求項４記載のよう
に、溝の向きを金型面の輪郭線に対して垂直すること
や、つなぎ溝を形成することにより、より確実に成形後
の超塑性金属シートの強度を高めることができ、確実に
超塑性金属シートの離型取り出し時における超塑性金属
シートの変形を防止することができる。

【００５６】さらに、請求項５記載の超塑性金属シート
の成形方法によれば、壁部に溝を設けた金型により超塑
性成形した超塑性金属シートを離型して取り出し、上記
金型面に成形された成形部分を上記溝によりリブが形成
された部分から切り離すことにより、上記リブにより変
形が防止された成形品を得ることができ、上述のように
超塑性成形の生産効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の超塑性金属シートの成形
装置及び成形方法の金型を示す斜視図である。

【図２】上記超塑性金属シートの成形装置を示す断面図
である。

【図３】上記金型の壁部のリブ成形溝を示す断面図であ
る。

【図４】上記リブ成形溝の変形例を示す断面図である。

【図５】上記リブ成形溝の変形例を示す断面図である。

【図６】上記リブ成形溝に加えてつなぎ溝を形成した壁
部の要部斜視図である。

【図７】上記リブ成形溝に加えてつなぎ溝を形成した壁
部の断面図である。

【図８】上記リブ成形溝に加えてつなぎ溝を形成した壁
部の断面図である。

【図９】本発明の第２実施例の超塑性金属シートの成形
装置及び成形方法の金型を示す斜視図である。

【図１０】上記第２実施例の超塑性金属シートの成形装
置の隔壁部を示す平面図及び断面図である。

【図１１】上記第２実施例の超塑性金属シートの成形装
置の隔壁部を示す断面図である。

【符号の説明】

１超塑性金属シート２金型３リブ成形溝（溝）３ａリブ成形溝（溝）３ｂリブ成形溝（溝）３ｃリブ成形溝（溝）３ｄリブ成形溝（溝）３ｅリブ成形溝（溝）３ｆリブ成形溝（溝）３ｇリブ成形溝（溝）４金型本体４ａ金型面４ｂ外周壁部（壁部）５蓋部９背圧室１２加圧室１４つなぎ溝２０金型２１金型本体２１ａ金型面２１ｂ外周壁部（壁部）２２ａ隔壁部（壁部）２２ｂ隔壁部（壁部）２３リブ成形溝（溝）２３ａリブ成形溝（溝）２４つなぎ溝２４ａつなぎ溝

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上面となる金型面の周囲を壁部で囲んだ
金型と、該金型との間に成形すべき超塑性金属シートを
該超塑性金属シートにより金型内部を密閉可能に挟んだ
状態で、金型を覆うと共に密閉する蓋部とを備え、上記
超塑性金属シートを超塑性を示す温度に加熱し、上記超
塑性金属シートによって金型内部と区画された蓋部内部
に加圧流体を導入して加圧室とし、上記金型内部を上記
加圧室より低い流体圧に調整して背圧室とし、流体圧に
より上記超塑性金属シートを上記金型面に押圧して超塑
性成形する超塑性金属シートの成形装置において、上記金型の壁部には、その上面と金型面側の側面とから
形成される角部に、上記壁部の長さ方向に間隔をあけて
複数の溝が形成されていることを特徴とする超塑性金属
シートの成形装置。
【請求項２】上記金型の壁部は、上記金型面を囲むと
共に、上記金型の上面を複数の金型面に区画し、かつ、
前記壁部の上面と側面とから形成される角部の全体に渡
って、上記壁部の長さ方向に間隔をあけて複数の溝が形
成されていることを特徴する請求項１記載の超塑性金属
シートの成形装置。
【請求項３】上記溝は、上記金型面の外周に沿った輪
郭線に対して略垂直な方向に沿って上記壁部の角部に形
成されていることを特徴とする請求項１または２記載の
超塑性金属シートの成形装置。
【請求項４】上記壁部には、隣接する上記溝同士を連
通するようにつなぎ溝が形成されていることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の超塑性金属シー
トの成形装置。
【請求項５】上面となる金型面の周囲を壁部で囲んだ
金型上を、成形すべき超塑性金属シートにより金型内部
を密閉可能に覆い、該超塑性金属シート上に金型を覆う
と共に密閉する蓋部を配置し、上記超塑性金属シートを
超塑性を示す温度に加熱した後に、上記超塑性金属シー
トによって金型内部と区画された蓋部内部に加圧流体を
導入し、上記金型内部を上記蓋内部より低い流体圧に調
整し、流体圧により上記超塑性金属シートを上記金型面
に押圧して超塑性成形する超塑性金属シートの成形方法
において、上記金型の壁部の上面と側面とから形成される角部に、
上記壁部の長さ方向に間隔をあけて複数の溝を形成して
おくことにより、上記超塑性金属シートを金型面に対応
する形状に成形すると共に金型面に成形される成形部分
の周囲に上記溝に対応したリブを成形し、次いで成形さ
れた超塑性金属シートを上記金型から離型して取り出し
た後に、上記リブの成形された成形部分の周囲を該成形
部分から切り離すことを特徴とする超塑性金属シートの
成形方法。