JP3440662B2 - 金属成形品の製造方法 - Google Patents
金属成形品の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属材料シート
から複雑な形状を有する均一な厚さの金属成形品、特に
縁を有する均一な厚さのチャンネル型金属成形品を従来
よりも簡単に製造する方法に関するものである。
から複雑な形状を有する均一な厚さの金属成形品、特に
縁を有する均一な厚さのチャンネル型金属成形品を従来
よりも簡単に製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、超塑性成形される金属材料シー
トとして、チタン合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ）板、
アルミニウム合金（Ａｌ−３３％Ｃｕ、Ａｌ−２２％Ｚ
ｎ）板、銅合金（Ｃｕ−１０％Ｍｎ）板、２相ステンレ
ス鋼板などが知られている。
トとして、チタン合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ）板、
アルミニウム合金（Ａｌ−３３％Ｃｕ、Ａｌ−２２％Ｚ
ｎ）板、銅合金（Ｃｕ−１０％Ｍｎ）板、２相ステンレ
ス鋼板などが知られている。
【０００３】これら金属材料シートは、一般に、図１７
に示されるように、型６および型６´の間に挟んでセッ
トされ、このセットされた装置全体を超塑性変形可能な
温度に加熱するとともに、成形に必要なガス反力に対抗
する力Ｌおよび端部拘束力Ｌ 1 を合計した強力なプレス
荷重Ｌ＋Ｌ1 を型６にかけながら、供給通路１３から圧
力流体を供給して静水圧を付加し、一方、ガス抜き孔９
から型６´内の空気を抜くことにより図１８に示される
ような縁１０の付いたチャンネル型超塑性成形品を製造
していた。
に示されるように、型６および型６´の間に挟んでセッ
トされ、このセットされた装置全体を超塑性変形可能な
温度に加熱するとともに、成形に必要なガス反力に対抗
する力Ｌおよび端部拘束力Ｌ 1 を合計した強力なプレス
荷重Ｌ＋Ｌ1 を型６にかけながら、供給通路１３から圧
力流体を供給して静水圧を付加し、一方、ガス抜き孔９
から型６´内の空気を抜くことにより図１８に示される
ような縁１０の付いたチャンネル型超塑性成形品を製造
していた。
【０００４】このように超塑性金属板の金属材料シート
１を型６および型６´の間にセットして超塑性成形する
と、金属材料シート１の周囲が型６および型６´で拘束
されて超塑性成形されるために、得られた成形品１１は
厚さが局部的に薄肉化して不均一になる。また、特に金
属材料シート１と型６の間に流体を供給しながら超塑性
成形するために、金属材料シート１と型６の隙間から流
体が漏洩しないように、型６の上から成形に必要なガス
反力に対抗する力Ｌおよび端部拘束力Ｌ1 を合計した強
力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 をかけなければならず、この強
力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 に耐えるように型６および型６
´を頑丈に成形しなければならず、型の材料費も多くか
かり、製造コストも増加する。また、金属材料シート１
と型６の隙間から流体が漏洩しないように、型６の周囲
にガスシール用の突起１２を設けているが、金属材料シ
ート１が極めて薄いと成形中に破れることがある。これ
を緩和するために成形速度を遅くしなければならないた
め、生産効率も低下する。
１を型６および型６´の間にセットして超塑性成形する
と、金属材料シート１の周囲が型６および型６´で拘束
されて超塑性成形されるために、得られた成形品１１は
厚さが局部的に薄肉化して不均一になる。また、特に金
属材料シート１と型６の間に流体を供給しながら超塑性
成形するために、金属材料シート１と型６の隙間から流
体が漏洩しないように、型６の上から成形に必要なガス
反力に対抗する力Ｌおよび端部拘束力Ｌ1 を合計した強
力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 をかけなければならず、この強
力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 に耐えるように型６および型６
´を頑丈に成形しなければならず、型の材料費も多くか
かり、製造コストも増加する。また、金属材料シート１
と型６の隙間から流体が漏洩しないように、型６の周囲
にガスシール用の突起１２を設けているが、金属材料シ
ート１が極めて薄いと成形中に破れることがある。これ
を緩和するために成形速度を遅くしなければならないた
め、生産効率も低下する。
【０００５】これらの欠点を改良するために、図１４に
示されるように、超塑性金属板を補助成形シート２とし
て用い、この補助成形シート２を型６および型６´の間
に周囲を拘束して載置し、さらに型６および型６´の間
の空間７に金属材料シート１を端部が拘束されないよう
に置き、次いで、超塑性変形する温度に加熱すると共に
プレス荷重Ｌ＋Ｌ1 を型６にかけながら、図１５に示さ
れるようにガスを供給通路１５から供給し、補助成形シ
ート２を超塑性変形させ、さらに超塑性変形する補助成
形シート２を金属材料シート１に接触させながら、図１
６に示されるように、金属材料シート１を型６´の内面
７´に押し付けることにより成形品１１を製造する方法
が提案されている（特公平２−３６３３０号公報参
照）。この方法によると成形時に金属材料シート１の端
部が拘束されていないので金属材料シート１が破断する
ことはない。また、この方法によると、金属材料シート
１が超塑性金属板、非超塑性金属板、複数の孔を設けた
金属板、多孔質金属板、網状金属板または繊維状金属板
などの成形も可能であるといわれている。
示されるように、超塑性金属板を補助成形シート２とし
て用い、この補助成形シート２を型６および型６´の間
に周囲を拘束して載置し、さらに型６および型６´の間
の空間７に金属材料シート１を端部が拘束されないよう
に置き、次いで、超塑性変形する温度に加熱すると共に
プレス荷重Ｌ＋Ｌ1 を型６にかけながら、図１５に示さ
れるようにガスを供給通路１５から供給し、補助成形シ
ート２を超塑性変形させ、さらに超塑性変形する補助成
形シート２を金属材料シート１に接触させながら、図１
６に示されるように、金属材料シート１を型６´の内面
７´に押し付けることにより成形品１１を製造する方法
が提案されている（特公平２−３６３３０号公報参
照）。この方法によると成形時に金属材料シート１の端
部が拘束されていないので金属材料シート１が破断する
ことはない。また、この方法によると、金属材料シート
１が超塑性金属板、非超塑性金属板、複数の孔を設けた
金属板、多孔質金属板、網状金属板または繊維状金属板
などの成形も可能であるといわれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の特公平２−３６３３０号公報記載の超塑性成形法
は、（ａ）超塑性金属板で構成された補助成形シート２
を型６および型６´の間に拘束してセットし、供給通路
３から圧力流体を供給して補助成形シート２を超塑性変
形させつつ金属材料シート１を超塑性成形するので、補
助成形シート２を超塑性変形させる際に、金属材料シー
ト１と型６の隙間から流体が漏洩しないように、型６の
上から成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび端部
拘束力Ｌ1 を合計した強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 をかけ
なければならず、この強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 に耐え
るように型６および型６´を頑丈に作らなければなら
ず、また、型６の周囲にガスシール用の突起１２を設け
るための精密な切削を必要とするために、型の製造コス
トが増加することに変わりはない、（ｂ）補助成形シー
ト２が成形中に破断しないように成形速度を遅くしなけ
ればならない点で図１７に示される従来法と変わるとこ
ろはない、（ｃ）成形中は、図１５に示されるように、
補助成形シート２は端部が突起１２に拘束されながら成
形されるために、補助成形シート２の超塑性変形に際し
て補助成形シート２が金属材料シート１を段部１４のコ
ーナーＲにおいて拘束し、そこに摩擦力が生じ、得られ
た成形品１１の厚さの不均化は避けられない、などの課
題があった。
来の特公平２−３６３３０号公報記載の超塑性成形法
は、（ａ）超塑性金属板で構成された補助成形シート２
を型６および型６´の間に拘束してセットし、供給通路
３から圧力流体を供給して補助成形シート２を超塑性変
形させつつ金属材料シート１を超塑性成形するので、補
助成形シート２を超塑性変形させる際に、金属材料シー
ト１と型６の隙間から流体が漏洩しないように、型６の
上から成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび端部
拘束力Ｌ1 を合計した強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 をかけ
なければならず、この強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 に耐え
るように型６および型６´を頑丈に作らなければなら
ず、また、型６の周囲にガスシール用の突起１２を設け
るための精密な切削を必要とするために、型の製造コス
トが増加することに変わりはない、（ｂ）補助成形シー
ト２が成形中に破断しないように成形速度を遅くしなけ
ればならない点で図１７に示される従来法と変わるとこ
ろはない、（ｃ）成形中は、図１５に示されるように、
補助成形シート２は端部が突起１２に拘束されながら成
形されるために、補助成形シート２の超塑性変形に際し
て補助成形シート２が金属材料シート１を段部１４のコ
ーナーＲにおいて拘束し、そこに摩擦力が生じ、得られ
た成形品１１の厚さの不均化は避けられない、などの課
題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
従来の特公平２−３６３３０号公報記載の超塑性成形法
の課題を解決し、一層効率良く均一な肉厚の成形品、特
に縁付きの成形品を得るべく研究を行った結果、図１に
示されるように、少なくとも１枚が超塑性金属からなる
複数枚の補助成形シート２を積み重ねてそれらの周囲を
固着し気密にした成形補助体３を作製し、この成形補助
体３の超塑性金属からなる補助成形シート２を金属材料
シート１に対面するようにかつ成形補助体３の端部およ
び金属材料シート１の端部が拘束されないように型６と
型６´で構成された空間７内に設置し、次いで、図２に
示されるように、型６に成形に必要なガス反力に対抗す
るプレス荷重Ｌをかけながら成形補助体３の補助成形シ
ート２と補助成形シート２の隙間にガスを媒体導入口４
の給気パイプ８を通して導入することによって成形補助
体３を膨らませ、膨らんだ成形補助体３の超塑性金属か
らなる補助成形シート２を金属材料シート１に押しつ
け、さらに図３に示されるように、金属材料シート１を
型６´の内面７´に押しつけることにより金属材料シー
ト１を所定の形状に成形すると、従来よりも厚さが一層
均一な成形品、特に厚さが均一な縁付きの成形品１１が
得られる、という知見を得たのである。
従来の特公平２−３６３３０号公報記載の超塑性成形法
の課題を解決し、一層効率良く均一な肉厚の成形品、特
に縁付きの成形品を得るべく研究を行った結果、図１に
示されるように、少なくとも１枚が超塑性金属からなる
複数枚の補助成形シート２を積み重ねてそれらの周囲を
固着し気密にした成形補助体３を作製し、この成形補助
体３の超塑性金属からなる補助成形シート２を金属材料
シート１に対面するようにかつ成形補助体３の端部およ
び金属材料シート１の端部が拘束されないように型６と
型６´で構成された空間７内に設置し、次いで、図２に
示されるように、型６に成形に必要なガス反力に対抗す
るプレス荷重Ｌをかけながら成形補助体３の補助成形シ
ート２と補助成形シート２の隙間にガスを媒体導入口４
の給気パイプ８を通して導入することによって成形補助
体３を膨らませ、膨らんだ成形補助体３の超塑性金属か
らなる補助成形シート２を金属材料シート１に押しつ
け、さらに図３に示されるように、金属材料シート１を
型６´の内面７´に押しつけることにより金属材料シー
ト１を所定の形状に成形すると、従来よりも厚さが一層
均一な成形品、特に厚さが均一な縁付きの成形品１１が
得られる、という知見を得たのである。
【０００８】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、少なくとも１枚が超塑性金属からなる
複数枚の補助成形シートを積み重ねてそれらの周囲を固
着し気密にしてなる成形補助体を、成形補助体の超塑性
金属からなる補助成形シートを金属材料シートに対面す
るようにかつ成形補助体の端部および金属材料シートの
端部が拘束されないように型内の空間に設置し、成形補
助体の補助成形シートと補助成形シートの隙間に流体を
導入することによって成形補助体を膨らませ、膨らんだ
成形補助体の超塑性金属からなる補助成形シートにより
金属材料シートを型内面に押しつけ、金属材料シートを
所定の形状に成形する金属成形品の製造方法に特徴を有
するものである。
たものであって、少なくとも１枚が超塑性金属からなる
複数枚の補助成形シートを積み重ねてそれらの周囲を固
着し気密にしてなる成形補助体を、成形補助体の超塑性
金属からなる補助成形シートを金属材料シートに対面す
るようにかつ成形補助体の端部および金属材料シートの
端部が拘束されないように型内の空間に設置し、成形補
助体の補助成形シートと補助成形シートの隙間に流体を
導入することによって成形補助体を膨らませ、膨らんだ
成形補助体の超塑性金属からなる補助成形シートにより
金属材料シートを型内面に押しつけ、金属材料シートを
所定の形状に成形する金属成形品の製造方法に特徴を有
するものである。
【０００９】この発明で用いる成形補助体３は、チタン
合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ）、アルミニウム合金
（Ａｌ−３３％Ｃｕ、Ａｌ−２２％Ｚｎ）、銅合金（Ｃ
ｕ−１０％Ｍｎ）、２相ステンレス鋼などの既知の超塑
性金属板からなる補助成形シートを、図１に示されるよ
うに、二枚重ねて周囲を溶接して密封し、二枚重ねの超
塑性金属板からなる補助成形シート境界に媒体導入口４
を溶接し、媒体導入口４に給気パイプ８を溶接すること
により作製することができる。複数枚の補助成形シート
２の重ね境界にはボロンの弗化物粉末あるいは窒化物粉
末からなる離型剤が塗布されていることが一層好まし
い。
合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ）、アルミニウム合金
（Ａｌ−３３％Ｃｕ、Ａｌ−２２％Ｚｎ）、銅合金（Ｃ
ｕ−１０％Ｍｎ）、２相ステンレス鋼などの既知の超塑
性金属板からなる補助成形シートを、図１に示されるよ
うに、二枚重ねて周囲を溶接して密封し、二枚重ねの超
塑性金属板からなる補助成形シート境界に媒体導入口４
を溶接し、媒体導入口４に給気パイプ８を溶接すること
により作製することができる。複数枚の補助成形シート
２の重ね境界にはボロンの弗化物粉末あるいは窒化物粉
末からなる離型剤が塗布されていることが一層好まし
い。
【００１０】この発明で使用する金属材料シートは、超
塑性金属板だけでなく、非超塑性金属板、複数の孔を設
けた金属板、多孔質金属版、網状金属板または繊維状金
属板などであってもよい。２相ステンレス鋼製金属材料
シートを超塑性成形するには２相ステンレス鋼からなる
補助成形シートで作製された成形補助体を用いることが
好ましく、超塑性チタン合金製金属材料シートを超塑性
成形するには超塑性チタン合金からなる補助成形シート
で作製された成形補助体を用いることが好ましく、超塑
性アルミニウム合金製金属材料シートを超塑性成形する
には超塑性アルミニウム合金からなる補助成形シートで
作製された成形補助体を用いることが好ましく、さらに
超塑性銅合金製金属材料シートを超塑性成形するには超
塑性銅合金からなる補助成形シートで作製された成形補
助体を用いることが好ましい。
塑性金属板だけでなく、非超塑性金属板、複数の孔を設
けた金属板、多孔質金属版、網状金属板または繊維状金
属板などであってもよい。２相ステンレス鋼製金属材料
シートを超塑性成形するには２相ステンレス鋼からなる
補助成形シートで作製された成形補助体を用いることが
好ましく、超塑性チタン合金製金属材料シートを超塑性
成形するには超塑性チタン合金からなる補助成形シート
で作製された成形補助体を用いることが好ましく、超塑
性アルミニウム合金製金属材料シートを超塑性成形する
には超塑性アルミニウム合金からなる補助成形シートで
作製された成形補助体を用いることが好ましく、さらに
超塑性銅合金製金属材料シートを超塑性成形するには超
塑性銅合金からなる補助成形シートで作製された成形補
助体を用いることが好ましい。
【００１１】その他、この発明で用いる成形補助体３
は、図９に示されるように、チタン合金（Ｔｉ−６％Ａ
ｌ−４％Ｖ）、アルミニウム合金（Ａｌ−３３％Ｃｕ、
Ａｌ−２２％Ｚｎ）、銅合金（Ｃｕ−１０％Ｍｎ）、２
相ステンレス鋼などの既知の超塑性金属板からなる補助
成形シート２と非超塑性金属板からなる補助成形シート
２´を、重ねて周囲を溶接して密封し、さらに補助成形
シート２および補助成形シート２´の二枚重ねの境界に
通じる給気パイプ８を媒体導入口４を介して溶接したも
のであっても良い。この図９に示される成形補助体３を
用いて金属製成形品を製造する状態を図１０の断面図に
示す。
は、図９に示されるように、チタン合金（Ｔｉ−６％Ａ
ｌ−４％Ｖ）、アルミニウム合金（Ａｌ−３３％Ｃｕ、
Ａｌ−２２％Ｚｎ）、銅合金（Ｃｕ−１０％Ｍｎ）、２
相ステンレス鋼などの既知の超塑性金属板からなる補助
成形シート２と非超塑性金属板からなる補助成形シート
２´を、重ねて周囲を溶接して密封し、さらに補助成形
シート２および補助成形シート２´の二枚重ねの境界に
通じる給気パイプ８を媒体導入口４を介して溶接したも
のであっても良い。この図９に示される成形補助体３を
用いて金属製成形品を製造する状態を図１０の断面図に
示す。
【００１２】また、この発明で用いる成形補助体３は、
図１１に示されるように、超塑性金属板からなる補助成
形シート２に、超塑性金属板からなる厚い補助成形シー
ト２ａおよび超塑性金属板からなる薄い補助成形シート
２ｂを別の箇所に重ねて周囲を溶接密封し、それぞれに
媒体導入口４を溶接し、媒体導入口４に複数の給気パイ
プ８を溶接したものであっても良い。この図１１に示さ
れる成形補助体３を用いると、図１２に示されるよう
に、形状の異なった複数の成形品１１を同時に作ること
ができる。
図１１に示されるように、超塑性金属板からなる補助成
形シート２に、超塑性金属板からなる厚い補助成形シー
ト２ａおよび超塑性金属板からなる薄い補助成形シート
２ｂを別の箇所に重ねて周囲を溶接密封し、それぞれに
媒体導入口４を溶接し、媒体導入口４に複数の給気パイ
プ８を溶接したものであっても良い。この図１１に示さ
れる成形補助体３を用いると、図１２に示されるよう
に、形状の異なった複数の成形品１１を同時に作ること
ができる。
【００１３】さらに、この発明で用いる成形補助体３
は、図１３に示されるように、境界シート２２の両面
に、補助成形シート２および補助成形シート２とは成分
組成の異なった補助成形シート２１を重ねて周囲を溶接
して密封し、境界シート２２の両面に補助成形シート２
および補助成形シート２とは成分組成の異なった補助成
形シート２１を溶接し、それぞれ媒体導入口４および給
気パイプ８を溶接したものであっても良い。この図１３
に示される成形補助体３を用いると、成分組成の異なっ
た成形品を同時に作ることができる。
は、図１３に示されるように、境界シート２２の両面
に、補助成形シート２および補助成形シート２とは成分
組成の異なった補助成形シート２１を重ねて周囲を溶接
して密封し、境界シート２２の両面に補助成形シート２
および補助成形シート２とは成分組成の異なった補助成
形シート２１を溶接し、それぞれ媒体導入口４および給
気パイプ８を溶接したものであっても良い。この図１３
に示される成形補助体３を用いると、成分組成の異なっ
た成形品を同時に作ることができる。
【００１４】
【作用】つぎにこの発明の作用をさらに図面に基づいて
一層具体的に説明する。図１に示されるそれぞれガス抜
き穴９を有する型６および型６´並びに成形補助体３お
よび金属材料シート１を用意し、これら成形補助体３お
よび金属材料シート１を図１に示されるように型６およ
び型６´で構成される空間７内に端部が解放された状態
でセットし、型６が浮き上がらない程度のプレス荷重Ｌ
をかけながら全体を超塑性加工可能な温度に加熱し、つ
いで給気パイプ８に圧力流体を供給し、静水圧を付加し
ながらガス抜き孔４から空間７内の空気を抜くと、成形
補助体３は図２に示されるように膨らみ、金属材料シー
ト１は成形補助体３に接触しながら型６の空間７の内面
７´に押し付けられ、最終的に図３に示されるように膨
脹した成形補助体３は型６および型６で形成される空間
７に充満し、金属材料シート１は成形されて成形品１１
となる。
一層具体的に説明する。図１に示されるそれぞれガス抜
き穴９を有する型６および型６´並びに成形補助体３お
よび金属材料シート１を用意し、これら成形補助体３お
よび金属材料シート１を図１に示されるように型６およ
び型６´で構成される空間７内に端部が解放された状態
でセットし、型６が浮き上がらない程度のプレス荷重Ｌ
をかけながら全体を超塑性加工可能な温度に加熱し、つ
いで給気パイプ８に圧力流体を供給し、静水圧を付加し
ながらガス抜き孔４から空間７内の空気を抜くと、成形
補助体３は図２に示されるように膨らみ、金属材料シー
ト１は成形補助体３に接触しながら型６の空間７の内面
７´に押し付けられ、最終的に図３に示されるように膨
脹した成形補助体３は型６および型６で形成される空間
７に充満し、金属材料シート１は成形されて成形品１１
となる。
【００１５】この発明の方法は、超塑性成形中に成形補
助体３および金属材料シート１が共に型６と型６´で構
成される空間７内で拘束されることがなく金属材料シー
ト１が成形されるので、成型品の厚さが従来の特公平２
−３６３３０号公報記載の超塑性成形法により得られた
成型品の厚さに比べて均一となり、特に図１８に示され
るような縁１０の付いた成形品１１をこの発明の製造方
法で作製すると、縁１０の厚さと底面周囲部１２の厚さ
の減少が少なく、均一な厚さの成型品が得られる。ま
た、この発明の方法では、超塑性成形中に成形補助体３
および金属材料シート１を共に拘束する必要がないの
で、型６または型６´に突起を設ける必要もない。
助体３および金属材料シート１が共に型６と型６´で構
成される空間７内で拘束されることがなく金属材料シー
ト１が成形されるので、成型品の厚さが従来の特公平２
−３６３３０号公報記載の超塑性成形法により得られた
成型品の厚さに比べて均一となり、特に図１８に示され
るような縁１０の付いた成形品１１をこの発明の製造方
法で作製すると、縁１０の厚さと底面周囲部１２の厚さ
の減少が少なく、均一な厚さの成型品が得られる。ま
た、この発明の方法では、超塑性成形中に成形補助体３
および金属材料シート１を共に拘束する必要がないの
で、型６または型６´に突起を設ける必要もない。
【００１６】この発明の方法より作製した成型品の厚さ
が従来の特公平２−３６３３０号公報記載の超塑性成形
法により得られた成型品に比べて厚さが均一となる理由
として、この発明の方法では、図２に示されるように、
成形補助体３が全く固定されていないので、超塑性成形
中に成形補助体３の補助成形シート２が型６´の段部１
４のコーナーＲにおいて金属材料シート１を押圧する力
が極めて少なく、したがって成形中の金属材料シート１
にかかる摩擦力は、補助成形シート２が完全に固定され
ている図１５に示される特公平２−３６３３０号公報記
載の超塑性成形法で成形中に金属材料シート１にかかる
摩擦力に比べて、極めて小さいことによるものと考えら
れる。
が従来の特公平２−３６３３０号公報記載の超塑性成形
法により得られた成型品に比べて厚さが均一となる理由
として、この発明の方法では、図２に示されるように、
成形補助体３が全く固定されていないので、超塑性成形
中に成形補助体３の補助成形シート２が型６´の段部１
４のコーナーＲにおいて金属材料シート１を押圧する力
が極めて少なく、したがって成形中の金属材料シート１
にかかる摩擦力は、補助成形シート２が完全に固定され
ている図１５に示される特公平２−３６３３０号公報記
載の超塑性成形法で成形中に金属材料シート１にかかる
摩擦力に比べて、極めて小さいことによるものと考えら
れる。
【００１７】この発明の金属成形品の製造する方法によ
ると、図６に示されるように、型６の内面７´に補助型
５をセットし、成形補助体３および金属材料シート１を
補助型５の上に置き、超塑性金属が超塑性を示す温度に
加熱した後、図７に示されるように、前記成形補助体３
内に流体を供給して膨らませ、膨らんだ成形補助体３を
金属材料シート１に接触させながら金属材料シート１を
補助型５の表面に押し付けることにより金属材料シート
１を成形することもできる。この時、型６にかけるプレ
ス荷重は成形に必要なガス反力に対抗するプレス荷重Ｌ
で十分であるので、型６および型６´は従来よりも薄く
設計することができ、コストを削減することができる。
ると、図６に示されるように、型６の内面７´に補助型
５をセットし、成形補助体３および金属材料シート１を
補助型５の上に置き、超塑性金属が超塑性を示す温度に
加熱した後、図７に示されるように、前記成形補助体３
内に流体を供給して膨らませ、膨らんだ成形補助体３を
金属材料シート１に接触させながら金属材料シート１を
補助型５の表面に押し付けることにより金属材料シート
１を成形することもできる。この時、型６にかけるプレ
ス荷重は成形に必要なガス反力に対抗するプレス荷重Ｌ
で十分であるので、型６および型６´は従来よりも薄く
設計することができ、コストを削減することができる。
【００１８】さらに、この発明の金属成形品の製造する
方法によると、図８に示されるように、型６の内面およ
び型６´の内面７´にそれぞれ補助型５をセットし、成
形補助体３の両面に金属材料シート１を置き、超塑性金
属が超塑性を示す温度に加熱した後、図８に示されるよ
うに、前記成形補助体３内に流体を供給して膨らませ、
膨らんだ成形補助体３を金属材料シート１に接触させな
がら金属材料シート１をそれぞれ補助型５の表面に押し
付けることにより、同時に２枚の金属材料シート１を成
形することもできる。
方法によると、図８に示されるように、型６の内面およ
び型６´の内面７´にそれぞれ補助型５をセットし、成
形補助体３の両面に金属材料シート１を置き、超塑性金
属が超塑性を示す温度に加熱した後、図８に示されるよ
うに、前記成形補助体３内に流体を供給して膨らませ、
膨らんだ成形補助体３を金属材料シート１に接触させな
がら金属材料シート１をそれぞれ補助型５の表面に押し
付けることにより、同時に２枚の金属材料シート１を成
形することもできる。
【００１９】
実施例、
Ｆｅ−２５％Ｃｒ−６％Ｎｉの組成を有し厚さ：１．８
ｍｍの超塑性二相ステンレス鋼板２を２枚用意し、この
超塑性二相ステンレス鋼板を図１に示されるように周囲
を溶接１３し、さらに給気パイプ８を取り付けて成形補
助体３を作製した。
ｍｍの超塑性二相ステンレス鋼板２を２枚用意し、この
超塑性二相ステンレス鋼板を図１に示されるように周囲
を溶接１３し、さらに給気パイプ８を取り付けて成形補
助体３を作製した。
【００２０】一方、金属材料シート１としてＦｅ−２５
％Ｃｒ−６％Ｎｉの組成を有し厚さ：２ｍｍの超塑性二
相ステンレス鋼板を用意し、この金属材料シート１を型
６´の空間７内の段部１４の上に載せ、この金属材料シ
ート１の上にさらに前記成形補助体３を図１に示される
ように乗せ、型６´の上に型６を被せて型６および型６
´で形成された空間７内に金属材料シート１および成形
補助体３を装入し、型６の上から型６が浮き上がらない
程度のプレス荷重Ｌをかけながら全体を９１０℃に加熱
し、ついで給気パイプ８に圧力流体を圧力：１．８ＭＰ
ａとなるように供給し、静水圧を付加しながらガス抜き
穴９から空間７内の空気を抜くことにより補助成形体３
の補助成形シート２を超塑性成形歪み速度：５×１０-4
／ｓで成形したところ、一部断面図の図１８に示される
形状の縁１０を有する成形品１１が得られた。
％Ｃｒ−６％Ｎｉの組成を有し厚さ：２ｍｍの超塑性二
相ステンレス鋼板を用意し、この金属材料シート１を型
６´の空間７内の段部１４の上に載せ、この金属材料シ
ート１の上にさらに前記成形補助体３を図１に示される
ように乗せ、型６´の上に型６を被せて型６および型６
´で形成された空間７内に金属材料シート１および成形
補助体３を装入し、型６の上から型６が浮き上がらない
程度のプレス荷重Ｌをかけながら全体を９１０℃に加熱
し、ついで給気パイプ８に圧力流体を圧力：１．８ＭＰ
ａとなるように供給し、静水圧を付加しながらガス抜き
穴９から空間７内の空気を抜くことにより補助成形体３
の補助成形シート２を超塑性成形歪み速度：５×１０-4
／ｓで成形したところ、一部断面図の図１８に示される
形状の縁１０を有する成形品１１が得られた。
【００２１】従来例１、
図１４示されるように、型６´の段部１４に、実施例で
用意した金属材料シートの二相ステンレス鋼板を乗せ、
さらに、この段部１４を有する型６´と突起１２を有す
る型６の間に補助成形シート２を拘束して載置し、金属
材料シートの二相ステンレス鋼板を端部解放状態に保持
し、成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび端部拘
束力Ｌ1 を合計した強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 （＝１．
１Ｌ以上）をかけて全体を９１０℃に加熱し、ついで圧
力流体を圧力：１．８ＭＰａとなるように供給して静水
圧を付加し、静水圧を付加しながらガス抜き穴９から空
間７内の空気を抜くことにより補助成形シート２を超塑
性成形歪み速度：５×１０ -4／ｓで変形させながら金属
材料シート１を型６´の内面７´に押し付け、一部断面
図の図１８に示される縁１０を有する成形品１１を作製
した。
用意した金属材料シートの二相ステンレス鋼板を乗せ、
さらに、この段部１４を有する型６´と突起１２を有す
る型６の間に補助成形シート２を拘束して載置し、金属
材料シートの二相ステンレス鋼板を端部解放状態に保持
し、成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび端部拘
束力Ｌ1 を合計した強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 （＝１．
１Ｌ以上）をかけて全体を９１０℃に加熱し、ついで圧
力流体を圧力：１．８ＭＰａとなるように供給して静水
圧を付加し、静水圧を付加しながらガス抜き穴９から空
間７内の空気を抜くことにより補助成形シート２を超塑
性成形歪み速度：５×１０ -4／ｓで変形させながら金属
材料シート１を型６´の内面７´に押し付け、一部断面
図の図１８に示される縁１０を有する成形品１１を作製
した。
【００２２】従来例２、
図１７示されるように、突起１２を有する型６と型６´
の間に、実施例で用意した金属材料シートの二相ステン
レス鋼板を挟み、金属材料シート１を拘束して載置し、
成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび端部拘束力
Ｌ1 を合計した強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 （＝１．１Ｌ
以上）をかけて全体を９１０℃に加熱し、ついで圧力流
体を圧力：１．８ＭＰａとなるように供給して静水圧を
付加し、静水圧を付加しながらガス抜き穴９から空間７
内の空気を抜くことにより補助成形シート２を超塑性成
形歪み速度：５×１０-4／ｓで変形させながら金属材料
シート１を型６´の内面７´に押し付け、一部断面図の
図１８に示される縁１０を有する成形品１１を作製し
た。
の間に、実施例で用意した金属材料シートの二相ステン
レス鋼板を挟み、金属材料シート１を拘束して載置し、
成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび端部拘束力
Ｌ1 を合計した強力なプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 （＝１．１Ｌ
以上）をかけて全体を９１０℃に加熱し、ついで圧力流
体を圧力：１．８ＭＰａとなるように供給して静水圧を
付加し、静水圧を付加しながらガス抜き穴９から空間７
内の空気を抜くことにより補助成形シート２を超塑性成
形歪み速度：５×１０-4／ｓで変形させながら金属材料
シート１を型６´の内面７´に押し付け、一部断面図の
図１８に示される縁１０を有する成形品１１を作製し
た。
【００２３】これら実施例、従来例１および従来例２で
作製した縁１０を有するの成形品１１の中央を切断し、
図４の断面図のＡ〜Ｉ点での厚さを測定し、その結果を
図５のグラフに示し比較した。図５のグラフにおいて、
縦軸は成形品の断面のＡ〜Ｉ点での厚さ、横軸は成形品
の断面のＡ点から成形品の表面に沿ったＢ〜Ｉ点の距離
を示す。図５からも明らかなように、金属材料シートと
して同じ厚さ（２ｍｍ）の超塑性二相ステンレス鋼板を
使用して実施例で得られた成形品の厚さは、従来例１お
よび従来例２で得られた成形品の厚さを比較すると、実
施例で得られた成形品は肉厚の減少が少なく、実施例で
得られた成形品の方が厚さのばらつきが少なく均一であ
ることが分かる。
作製した縁１０を有するの成形品１１の中央を切断し、
図４の断面図のＡ〜Ｉ点での厚さを測定し、その結果を
図５のグラフに示し比較した。図５のグラフにおいて、
縦軸は成形品の断面のＡ〜Ｉ点での厚さ、横軸は成形品
の断面のＡ点から成形品の表面に沿ったＢ〜Ｉ点の距離
を示す。図５からも明らかなように、金属材料シートと
して同じ厚さ（２ｍｍ）の超塑性二相ステンレス鋼板を
使用して実施例で得られた成形品の厚さは、従来例１お
よび従来例２で得られた成形品の厚さを比較すると、実
施例で得られた成形品は肉厚の減少が少なく、実施例で
得られた成形品の方が厚さのばらつきが少なく均一であ
ることが分かる。
【００２４】
【発明の効果】上述のように、この発明によると、
（１）従来よりも超塑性成形して得られた成形品に比べ
て、肉厚の減少が極めて少なく均一な厚さの成形品を提
供することができる、（２）型にかけるプレス荷重は、
ガス反力に対抗する力Ｌをかけるだけで十分であり、従
来のように成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび
端部拘束力Ｌ1を合計したプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 をかける
必要がないところから、従来よりも型を薄く設計するこ
とができ、型のコストも削減できる、（３）金属材料シ
ート１と型６の隙間から流体が漏洩しないように、型６
の周囲にガスシール用の突起１２を設ける必要がないの
で精密切削の必要がなく、型の製造コストも削減するこ
とができる、など産業上、非常に有益な効果をもたらす
ものである。
（１）従来よりも超塑性成形して得られた成形品に比べ
て、肉厚の減少が極めて少なく均一な厚さの成形品を提
供することができる、（２）型にかけるプレス荷重は、
ガス反力に対抗する力Ｌをかけるだけで十分であり、従
来のように成形に必要なガス反力に対抗する力Ｌおよび
端部拘束力Ｌ1を合計したプレス荷重Ｌ＋Ｌ1 をかける
必要がないところから、従来よりも型を薄く設計するこ
とができ、型のコストも削減できる、（３）金属材料シ
ート１と型６の隙間から流体が漏洩しないように、型６
の周囲にガスシール用の突起１２を設ける必要がないの
で精密切削の必要がなく、型の製造コストも削減するこ
とができる、など産業上、非常に有益な効果をもたらす
ものである。
【図１】成形補助体および金属材料シートを２つの型で
構成される空間ににセットした状態を示すこの発明の断
面説明図である。
構成される空間ににセットした状態を示すこの発明の断
面説明図である。
【図２】成形補助体および金属材料シートを２つの型で
構成される空間ににセットし、さらに圧力流体を供給し
始めた状態を示すこの発明のの断面図説明である。
構成される空間ににセットし、さらに圧力流体を供給し
始めた状態を示すこの発明のの断面図説明である。
【図３】成形補助体および金属材料シートを２つの型で
構成される空間ににセットし、さらに圧力流体を供給
し、超塑性成形を終了した状態を示すこの発明のの断面
図説明である。
構成される空間ににセットし、さらに圧力流体を供給
し、超塑性成形を終了した状態を示すこの発明のの断面
図説明である。
【図４】この発明の金属製品の製造方法により成形し取
り出した成形品の厚さ測定点を示す断面図である。
り出した成形品の厚さ測定点を示す断面図である。
【図５】図４の成形品の断面Ａ〜Ｉ点における厚さの分
布を示すグラフである。
布を示すグラフである。
【図６】成形補助体および金属材料シートを２つの型で
構成される空間ににセットしたこの発明の他の金属製品
の製造方法を示す説明図である。
構成される空間ににセットしたこの発明の他の金属製品
の製造方法を示す説明図である。
【図７】図６のこの発明の超塑性成形法により金属材料
シートを成形した状態を示す断面図である。
シートを成形した状態を示す断面図である。
【図８】この発明の他の超塑性成形法を示す断面図であ
る。
る。
【図９】超塑性金属および非超塑性金属からなる補助成
形シートで構成された成形補助体の断面図である。
形シートで構成された成形補助体の断面図である。
【図１０】図９の成形補助体を用いたこの発明の超塑性
成形法を示す断面図である。
成形法を示す断面図である。
【図１１】異なった厚さの補助成形シートで構成された
成形補助体の断面図である。
成形補助体の断面図である。
【図１２】図１１の成形補助体を用いたこの発明の超塑
性成形法を示す断面図である。
性成形法を示す断面図である。
【図１３】異なった成分組成の超塑性金属からなる補助
成形シートで構成された成形補助体の断面図である。
成形シートで構成された成形補助体の断面図である。
【図１４】従来の補助成形シートを用いた金属材料シー
トの超塑性成形状態を示す断面説明図である。
トの超塑性成形状態を示す断面説明図である。
【図１５】従来の補助成形シートを用いて金属材料シー
トを超塑性成形する時の圧力流体を供給し始めた状態を
示す断面説明図である。
トを超塑性成形する時の圧力流体を供給し始めた状態を
示す断面説明図である。
【図１６】従来の補助成形シートを用いて金属材料シー
トを超塑性成形を終了した状態を示すこの発明のの断面
図説明である。
トを超塑性成形を終了した状態を示すこの発明のの断面
図説明である。
【図１７】従来の補助成形シートを用いない金属材料シ
ートの超塑性成形を示す断面説明図である。
ートの超塑性成形を示す断面説明図である。
【図１８】超塑性成形品の一部断面を示す断面斜視図で
ある。
ある。
１ 金属材料シート
２ 補助成形シート
２´ 超塑性金属でない補助成形シート
２ａ 厚い補助成形シート
２ｂ 薄い補助成形シート
３ 成形補助体
４ 媒体導入口
５ 補助型
６ 型
６´ 型
７ 空間
７´ 内面
８ 給気パイプ
９ ガス抜き穴
１０ 縁
１１ 成形品
１２ 底面周囲部
１３ 溶接
１４ 段部
１５ 供給通路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−60381（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−32071（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−1050（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−545（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−75723（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−204125（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−130465（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−18721（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B21D 26/02
B21D 22/10
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも１枚が超塑性金属からなる複
数枚の補助成形シートを積み重ねてそれらの周囲を固着
し気密にしてなる成形補助体を、成形補助体の超塑性金
属からなる補助成形シートを金属材料シートに対面する
ようにかつ成形補助体の端部および金属材料シートの端
部が拘束されないように型内の空間に設置し、成形補助
体の補助成形シートと補助成形シートの隙間に流体を導
入することによって成形補助体を膨らませ、膨らんだ成
形補助体の超塑性金属からなる補助成形シートにより金
属材料シートを型内面に押しつけ、金属材料シートを所
定の形状に成形することを特徴とする金属成形品の製造
方法。 - 【請求項２】 前記超塑性金属は、２相ステンレス鋼で
あることを特徴とする請求項１記載の金属成形品の製造
方法。 - 【請求項３】 前記超塑性金属は、超塑性チタン合金で
あることを特徴とする請求項１記載の金属成形品の製造
方法。 - 【請求項４】 前記超塑性金属は、超塑性アルミニウム
合金であることを特徴とする請求項１記載の金属成形品
の製造方法。 - 【請求項５】 前記金属材料シートは、超塑性金属板、
非超塑性金属板、複数の孔を設けた金属板、多孔質金属
板、網状金属板または繊維状金属板であることを特徴と
する請求項１記載の金属成形品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31910595A JP3440662B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 金属成形品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31910595A JP3440662B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 金属成形品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155463A JPH09155463A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3440662B2 true JP3440662B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=18106524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31910595A Expired - Fee Related JP3440662B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 金属成形品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440662B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101289264B1 (ko) * | 2012-02-01 | 2013-07-24 | 대화항공산업(주) | 유압 성형장치 |
| CN105415745B (zh) * | 2014-09-03 | 2017-05-24 | 天津市天锻压力机有限公司 | 大型超塑成形扩散连接液压机的压力控制系统 |
-
1995
- 1995-12-07 JP JP31910595A patent/JP3440662B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09155463A (ja) | 1997-06-17 |
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