JP3676933B2

JP3676933B2 - Al-Mg-Si Al alloy plate for press forming

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Publication number: JP3676933B2
Application number: JP34147798A
Authority: JP
Inventors: 晴之小西; 幸司福本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: JP2000158050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形性に優れたパネル用Al合金板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、船舶あるいは車両などの輸送機の外板や構造材あるいは部品用、また家電製品の構造材あるいは部品用、更には屋根材などの建築、構造物の部材用として、成形性に優れたAA乃至JIS 5000系や成形性や焼付硬化性に優れたAA乃至JIS 6000系（以下、単に5000系又は6000系と言う）のAl合金が使用されている。この中でも、特に、自動車のドアやフェンダーあるいはボンネットなどのパネル材或いはホイール等についても、前記材料特性やリサイクル性の点から、6000系のAl合金の使用が検討されている。
【０００３】
この6000系Al合金は、基本的にSi:0.2〜1.8%(mass%、以下同じ) 、Mg:0.2〜1.6%を含有するAl-Mg-Si系アルミニウム合金である。そして、この6000系Al合金は、プレス成形加工時には成形加工性を低耐力により確保するとともに、プレス成形後の焼付塗装時に時効硬化して耐力が向上し、必要な強度を確保できる。また、スクラップをAl合金溶解原料として再利用する際に、比較的合金量が少なく、元の6000系Al合金鋳塊を得やすい。したがって、従来から輸送機用として使用されてきたMg量などの合金量が多い5000系のAl合金に比して有利である。
【０００４】
一方、Al合金板をパネルとするためには、通常、プレス成形加工が施される。この際、高い深絞り性（限界絞り比(LDR) ）や高い形状凍結性を確保することが必要である。そして製品又は部材形状の複雑化に伴い、プレス成形加工条件は益々厳しいものとなっている。
【０００５】
しかし、6000系Al合金板は、従来プレス成形用に用いられている鋼板に比してプレス成形性が著しく劣り、従来用いられていた5000系Al合金板などに比してもプレス成形性が劣っている。例えば、6000系Al合金板は、板の圧延方向に対し45°または90°方向のr 値であるr45 および/ またはr90 が0.7 以下程度であるのに対し、5000系Al合金板はr45 および/ またはr90 が0.8 程度である。
【０００６】
したがって、6000系Al合金板が前記自動車のパネル材として用いられるためには、より高いプレス成形性、そして特にプレス成形の中でも、深絞り成形性の指標として、限界絞り比が高いことが必要である。そして、近年、前記深絞り成形における要求限界絞り深さは益々大きくなっており、1.9 以上の高いLDR が必要とされており、6000系ならずとも、5000系Al合金板でも成形性を向上させる必要がある。
【０００７】
そして、自動車の軽量化のためには、より薄肉化するとともに、より高い引張強さと高い耐力とを有するAl合金板が求められており、これらの高強度化は、前記深絞り成形性の問題（成形性の低下）を益々助長することにつながる。
【０００８】
このため、益々条件が厳しくなる前記プレス成形性をクリアーして、6000系Al合金板が自動車の前記パネルなどに適用されるために、プレス成形技術の側面からだけではなく、6000系Al合金板の素材側のプレス成形性を高める多大な努力が従来から払われている。
【０００９】
代表的な技術は、6000系Al合金板の化学成分組成を制御することである。例えば、特開昭64-65243号、特開平5-291834号、特開平7-228939号公報等に開示されている通り、6000系Al合金板の基本組成としてのSi( 過剰Si量) やMg量、あるいはMg₂Si 等の析出物の量や形態を制御することが開示されている。また、Cuなどを添加して成形性を向上させることが、特開平6-2064号、特開平6-136478号、特開平8-109428号、特開平9-209068号、特開平9-202933号公報等で多数提案されている。
【００１０】
更に、Al合金板表面をショットダルやレーザーダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、成形加工の際の潤滑性を向上させ、成形性を向上させることが、特開昭61-46304号、特開昭63-180331 号、特開平8-168826号、特開平9-78169 号公報等で多数提案されている。
【００１１】
また、通常のAl合金板表面や前記粗面化したAl合金板表面に、予めワックスや樹脂などの液体又は固体潤滑剤や潤滑油を塗布したプレコート板とすることが、特開平7-90458 号、特開平7-126785号、特開平8-168826号公報等で多数提案されている。
【００１２】
そして、プレス成形方法の側でも、シワ押さえ力(BHF) を調整したり、高粘度油を用いる或いは潤滑油の塗布量を調整するなど、成形条件を調節して成形性を改善している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、6000系Al合金板の基本組成としてのSi（過剰Si量）やMg量、あるいはMg₂Si 等の析出物の量や形態を制御する方法は、基本的にSiやMg量を下げて、低い耐力化を図るものであるが、前記焼付硬化性（高耐力化）の点から、低減できるSiやMg量に限界がある。
【００１４】
また、確かにCuを添加すると成形性は向上するものの、塗装後耐蝕性である耐糸さび性が劣化する。即ち、より具体的には、Cuを0.3%以上添加すると、Cuを添加しないものに比して、極端に耐糸さび性が劣化することが知られている。
【００１５】
更に、Al合金表面を粗面化したり、潤滑剤を塗布する方法は、成形性の向上に一定の効果があるものの、前記プレス成形の条件の厳しさに対応できるだけの成形性向上効果を有するものではない。
【００１６】
また、プレス成形方法の側の、シワ押さえ力(BHF) や高粘度油或いは潤滑油の塗布量の調整などの、成形条件の調整でも前記プレス成形の条件の厳しさに対応できるだけの成形性向上効果を有するものではない。
【００１７】
したがって、従来の特に6000系Al合金板では、プレス成形の条件の厳しさに対応できず、自動車のアウターパネルなどの成形用途では、効率を落として深絞り成形するか、割れを生じない成形高さを下げた形状に設計変更せざるを得ないのが実情であった。
【００１８】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、自動車の軽量化のために、より高い引張強さと高い耐力とを有するAl合金板であっても、そして、より厳しい深絞り成形などのプレス成形においても、高い限界絞り比を確保できるAl合金板を提供しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の要旨は、プレス成形用Al-Mg-Si 系Al合金板であって、このAl合金板表面の内、プレス成形においてパンチに当接する表面の粗度と、プレス成形においてダイスに当接する表面の粗度とが異なるように、少なくとも一方の面が粗面化されたものであり、前記パンチに当接する表面の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμ_Pおよび前記ダイスに当接する表面の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμ_Dとした時、μ_Pとμ_Dとの比（μ_P／μ_D）が１を超えることを特徴とするプレス成形に優れたAl-Mg-Si 系Al合金板である。
【００２０】
前記要旨とすることにより、成形時のAl合金板の耐力（σ_0.2)が120N/mm²以上の高強度であっても、十分大きい深絞り性を持ち、好ましくは、限界絞り比(LDR) を1.9mm 以上とできるAl合金板を提供することができる。
【００２１】
プレス成形において、Al合金板表面の摩擦係数が成形性に大きく影響することは勿論公知である。そして、一般的には、金型への成形材料の流れ込みやすさを向上させることを含め、潤滑油を塗布するなどして、この摩擦係数を低くすることが行われている。また、鋼板に限ると、工具と接触している部位で破断が起こる場合には、この部品の摩擦を逆に大きくすることで、成形性が向上することも知られている。
【００２２】
しかし、本発明者らは、Al合金板のプレス成形、特にAl合金板の深絞り成形において、成形の良否に関わる、パンチに当接するAl合金板表面の動摩擦係数と、ダイスに当接するAl合金板表面の動摩擦係数との挙動が異なることを知見した。そして、前記パンチに当接するAl合金板表面の動摩擦係数を、ダイスに当接するAl合金板表面の動摩擦係数よりも大とすることにより、Al合金板の深絞り成形性が向上することを知見して、本発明をなしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明における各要件の意義について、図を参照しつつ、以下に説明する。
【００２４】
(Al 合金板表面の平均動摩擦係数)
図１に深絞り加工における、深絞り変形中の素材及び深絞り加工に要する各部の概略図を示す。図において、11はAl合金板、12はパンチ、13はダイス、14はブランクホルダを示している。本発明では、パンチに当接する側のAl合金板表面11a の平均動摩擦係数をμ_P、ダイスに当接する側11b のAl合金板表面の平均動摩擦係数をμ_Dとした時、μ_Pとμ_Dとの比（μ_P/ μ_D) が１を超えるものとする。μ_P/ μ_Dが１では従来のAl合金板と同じであり、μ_P/ μ_Dが1 未満の場合と同様に、Al合金板のプレス成形性、特にAl合金板の深絞り成形性の向上効果は無い。この点、μ_P/ μ_Dは１を超えるほど良い。具体的には、パンチ当接面、ダイス当接面のそれぞれの表面もしくはその両面を、粗面化するか、固形潤滑剤等を塗布することによって、表面の平均動摩擦係数を調整し、μ_P/ μ_Dを制御する。例えば、パンチ当接面のみを粗面化し1.15以上、ダイス当接面のみに防錆油を塗布し1.45以上、ダイス当接面のみに固形潤滑剤を塗布し2.15以上、ダイス当接面に固形潤滑剤を塗布しパンチ当接面を粗面化し2.5 以上、ダイス当接面に防錆油を塗布しパンチ当接面を粗面化し1.7 以上等のように、パンチとダイスとの当接面の接触状態を制御し、μ_P/ μ_Dを1 を超えるようにする。しかし、後述するAl合金板表面の平均動摩擦係数を制御できる手段の能力には自ずと限界がある。したがって、μ_P/ μ_Dの上限は、この能力により規定される。
【００２５】
μ_P/ μ_Dが１を超えることにより、即ち、パンチ側当接面11a の摩擦係数をダイス側当接面11b の摩擦係数に比して大きくすることにより、特に深絞りの成形限界が向上する理由は定かではないが、パンチ肩部分15（板の破断部となる）近傍におけるAl合金板11とパンチ12の摩擦力が増加するため、Al合金板11に生じる応力集中が緩和されるものと考えられる。換言すると、Al合金板11のフランジ部分16にあたる部分の絞り抵抗力F1が、パンチ肩部15にあたる部分の破断強度F2より小さい場合は、成形が可能であるが、逆にフランジ部分16にあたる部分の絞り抵抗力F1が、パンチ肩部15にあたる部分の破断強度F2より大きい場合は、Al合金板11は破断してしまうと考えられる。ここで、破断強度F2は、Al合金板自体の破断強度とAl合金板11とパンチ12間11a の摩擦抵抗が加わったものである。また、絞り抵抗F1は、フランジ部のAl合金板11の絞り抵抗に、Al合金板11とダイス13間11b の摩擦抵抗が加算された量である。
【００２６】
以上のことから、Al合金板11とパンチ12間11a の摩擦を大きくするほど破断強度F2が増加し、Al合金板11とダイス13間11b の摩擦を小さくするほど絞り抵抗F1が小さくなることになり、結果的に前述したように成形性が良くなると考えられる。なお、実際の深絞り加工においては、ブランクホルダ14が使われることが多い。この場合にはパンチ面側11a の摩擦を大きくすると、Al合金板11とブランクホルダ14間11c の摩擦も大きくなり、絞り抵抗F1が増大する。したがって、Al合金板11のパンチ12面側11a の摩擦の増大により成形性が向上するのは、Al合金板11とブランクホルダ14間11c の摩擦抵抗の増大を上回る場合に生じるものと考えられる。
【００２７】
また、Al合金板表面の平均動摩擦係数は、測定方法と測定条件により大きく異なる。このため、本発明ではAl合金板表面の平均動摩擦係数の測定方法と測定条件を具体的に規定する。ここで、平板摺動試験について、図２を参照しつつ説明する。摺動試験は、汎用されている平板摺動試験法とし、平面治具22、23を使用した。この平板治具22、23により板材21を上下から加圧力P₁;0.3〜0.1kg/mm²で挟み込み、板材21を摺動速度;300mm/minで、摺動距離150mm 引き抜く。この時に要する力P₂を求めることにより平均動摩擦係数を算出する。なお、この際当接面には、プレス成形時の使用の状態に合わせて潤滑油の塗布を行う。具体的には、板材21の両面の粗面度が同じで、その摩擦係数がμ₁のとき、平板治具22、23の加圧力P₁と引き抜き力P₂との間には次式の関係が成立する。
μ₁=(P₂/P₁)/2
したがって、パンチ側、ダイス側のそれぞれの当接面と同じ粗面度になるように平板21の両面を加工し、前述した摺動試験条件で、それぞれの面の摩擦係数を測定した。こうして求めた各当接面の摩擦係数の比をとることにより本発明におけるμ_P/ μ_Dとした。
【００２８】
そして、μ_Pとμ_Dの絶対値も、勿論プレス成形性に影響する。μ_Pとμ_Dとが小さすぎる場合には、工具とAl合金板表面との摩擦によるいわゆるネッキング（くびれ）の防止効果を弱め成形性を低下させる。一方、μ_Pとμ_Dとが大きすぎる場合には、ダイスに当接する側のAl合金板表面が、ダイス表面に対し滑りにくくなって、ダイスへの材料流入量が減少して、Al合金板の変形抵抗の増加をまねき、成形性を低下させる。したがって、μ_Pとμ_Dの絶対値はAl合金板の種類によっても異なるが、特に、6000系のAl合金板の場合、前記μ_Pとμ_Dとが0.08〜0.20の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
Al合金板表面の平均動摩擦係数を制御する手段自体は、▲１▼Al合金板表面をショットダルやレーザーダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化する。▲２▼Al合金板表面や前記粗面化したAl合金板表面に、予めワックスや樹脂などの液体又は固体潤滑剤や潤滑油を塗布したプレコート板とする、▲３▼プレス成形時に、高粘度油を用いる或いは潤滑油の塗布量などの成形条件を調節する、などの従来公知の方法が、適宜適用可能である。
【００３０】
そして、パンチに当接する側のAl合金板表面と、ダイスに当接する側のAl合金板表面とは、Al合金板の同じ側の表面であっても、パンチに当接する表面がAl合金板の片面側であり、前記ダイスに当接する表面がAl合金板のもう一方の片面側であっても良い。即ち、Al合金板の同じ表面の平均動摩擦係数を、ダイスに当接する部分と、パンチに当接する部分で変えることにより、前記μ_Pとμ_Dとの比（μ_P/ μ_D）が１を超えるものとしても良い。例えば、図４に示すように、パンチ31の中に小ダイス部33があり、ダイス32の中に小パンチ部34があるような深絞り成形においては、外側の領域b と内側の領域a とでは平均動摩擦係数の大小関係が逆転する。すなわち、本発明では、ダイスとはパンチとの相対的な移動関係より、Al合金板を受ける部材を意味し、パンチとはダイスとの相対的な移動関係によりAl合金板を押し出す側の部材を意味する。
【００３１】
次に、本発明Al合金における、化学成分組成について説明する。本発明のAl合金は、自動車、船舶などの輸送機材や構造材あるいは部品用としての特性を満足する必要がある。この内、特に自動車のパネル材やフレーム材としては、基本的に引張強度が200N/mm²以上および耐力で90〜130N/mm²以上を有してプレス成形性に優れることや、プレス成形後の塗装焼付後に好ましくは200N/mm²以上の耐力となる焼付硬化性、あるいはリサイクル性などの特性に優れていることが必要である。
【００３２】
したがって、本発明Al合金の化学成分組成は、5000系でも良いが、前記諸特性を満足するために、Al-Mg-Si系の6000系Al合金の成分規格(6101 、6003、6151、6061、6N01、6063など) に相当するものが好ましい。そして、基本的にSi:0.2〜1.8%(mass%、以下同じ) 、Mg:0.2〜1.6%を含有し、その他、好ましくは、Zn:0.005〜1.0%、Cu:0.005〜1.5%、Ti:0.001〜0.1%の一種または二種以上、B:1 〜300ppm、Be:0.1〜100ppmの一種または二種、Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以下、V:0.15% 以下の一種または二種以上を選択的に合計で0.01〜1.5%含む残部Alおよび不可避的不純物からなるAl合金とする。
【００３３】
しかし、6000系Al合金の各成分が規格通りにならずとも、前記基本的な特性を有してさえいれば、更なる特性の向上や他の特性を付加するための適宜成分組成の変更は許容される。この点、上記元素の成分範囲の変更や、より具体的な用途および要求特性に応じて、Fe、Ni、Sc、Agなどの他の元素を適宜含むことは許容される。以下に、6000系Al合金に基づき、含有元素の好ましい範囲と理由を説明する。
【００３４】
(Mg:0.2 〜1.6%)
MgはSiとともに、加工硬化量又は加工硬化指数n を確保するために必須の元素である。また、人工時効時( 成形、塗装後の焼き付け硬化処理など) により、Mg₂Si として析出して、使用時の高強度( 耐力) を付与する元素である。Mgが0.2%未満の含有では加工硬化量又は加工硬化指数n が低下して、肩半径(Ra)が2.0mm 以下のビードが形成された金型でのプレス成形加工を受けた際にビード割れを生じる可能性がある。また、人工時効でも十分な強度が得られず、一方、1.6%を越えて含有されると、強度( 耐力) が高くなりすぎ、成形性を阻害する。したがって、Mgの含有量は0.2 〜1.6%の範囲とすることが好ましい。
【００３５】
( Si:0.2〜1.8%)
SiはMgとともに、加工硬化量または加工硬化指数n を確保するために必須の元素である。また、人工時効処理により、Mg₂Si として析出して、使用時の高強度( 耐力) を付与する元素であるが、0.2%未満の含有では人工時効で十分な強度が得られず、一方、1.8%を越えて含有されると、伸びが低くなりすぎ成形性を阻害する。したがって、Siの含有量は0.2 〜1.8%の範囲とすることが好ましい。
【００３６】
(Zn:0.005 〜1.0%)
Znは人工時効時において、MgZn₂を微細かつ高密度に析出させ高い強度を実現させる。しかし、Znの0.005%未満の含有では人工時効で十分な強度が得られず、一方、1.0%を越えて含有されると、耐蝕性が顕著に低下する。したがって、Znの含有量は0.005 〜1.0%の範囲とすることが好ましい。
【００３７】
(Cu:0.005 〜1.5%)
Cuは人工時効時において、Mg₂Siを微細かつ高密度に析出させ高い強度を実現させる。しかし、Cuの0.005%未満の含有では人工時効で十分な強度が得られず、一方、1.5%を越えて含有されると、耐糸さび性などの耐蝕性及び溶接性が顕著に低下する。したがって、Cuの含有量は0.005 〜1.5%の範囲とすることが好ましい。
【００３８】
(Ti:0.001 〜0.1%)
Tiは鋳塊の結晶粒を微細化し、プレス成形性を向上させるために添加する元素である。しかし、Tiの0.001%未満の含有では、この効果が得られず、一方、Tiが0.1%を越えて含有すると、粗大な晶出物を形成し、成形性を低下させる。したがって、Tiの含有量は0.001 〜0.1%の範囲とすることが好ましい。
【００３９】
(B:1〜300ppm)
B はTiと同様、鋳塊の結晶粒を微細化し、プレス成形性を向上させるために添加する元素である。しかし、B の1ppm未満の含有では、この効果が得られず、一方、300ppmを越えて含有されると、やはり粗大な晶出物を形成し、成形性を低下させる。したがって、B の含有量は1 〜300ppmの範囲とすることが好ましい。
【００４０】
(Be:0.1 〜100ppm)
Beは空気中におけるAl溶湯の再酸化を防止するために含有させる元素である。しかし、0.1ppm未満の含有では、この効果が得られず、一方、100ppmを越えて含有されると、材料硬度が増大し、成形性を低下させる。したがって、Beの含有量は0.1 〜100ppmの範囲とすることが好ましい。
【００４１】
（Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以下、V:0.15% 以下)
これらの元素は均質化熱処理時およびその後の熱間圧延時に、Al₂₀Cu₂Mn₃、Al₁₂Mg₂Cr 、Al₃Zr 、Al₂Mg₃Zn₃などの分散粒子を生成する。これらの分散粒子は再結晶後の粒界移動を妨げる効果があるため、微細な結晶粒を得ることができる。しかし過剰な含有は溶解、鋳造時に粗大な金属間化合物を生成しやすく、成形時の破壊の起点となり、成形性を低下させる原因となる。また、Zrの過剰な含有はミクロ組織を針長状にしやすく、特定方向の破壊靭性および疲労特性、更には成形性を劣化させる。このため、これらの元素の含有量は各々、Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以下、V:0.15% 以下とする。
【００４２】
(Fe)
不純物として含まれるFeは、Al₇Cu₂Fe、Al₁₂(Fe,Mn)₃Cu₂、(Fe,Mn)Al₆などの晶出物を生成する。これらの晶出物は、破壊靭性および疲労特性、更には成形性を劣化させる。特に、Feの含有量が0.5%を超えると顕著にこれらの特性が劣化するため、Feの含有量は0.5%以下とすることが好ましい。なお、鋳造中に生じる晶出物は、前記Fe系以外に、Al₂Cu₂Mg、Al₂Cu₂、Mg₂Si などの可溶のものがあり、これらは溶体化処理および焼入で、Alマトリックス中に十分に再固溶させることが好ましい。その他、Niは0.05% 以下とすることが好ましい。
【００４３】
次に、本発明におけるAl合金板自体の製造方法について説明する。本発明のAl合金板は基本的に常法により製造可能であるが、成形性などの特性向上のための工程を付加しても良い。まず、本発明Al合金成分規格範囲内に溶解調整されたAl合金溶湯を、例えば、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造する。
【００４４】
次いで、このAl合金鋳塊に均質化熱処理を施し、熱間圧延を行う。熱間圧延の条件は、通常の通り、圧延開始温度を均質化熱処理温度(450〜540 ℃) 以下とするとともに、再結晶温度以下(280〜320 ℃) で圧延を終了する。但し、Al合金板の低コスト化のためには、熱間圧延後の中間焼鈍を省略して冷間圧延する。また場合によっては、中間焼鈍および冷間圧延を省略して、Al合金熱延板を製品板とする場合もある。
【００４５】
熱間圧延後の冷間圧延は、所望の製品板又は製品コイル厚みとするとともに、ミクロ結晶粒を45μｍ以下に微細化して、成形加工性を向上させる。このために、冷間圧延率を50% 以上とすることが好ましい。この冷間圧延率の圧延を、一回或いは複数のパスにて冷間圧延し、必要によりパス間に中間焼鈍を行う。
【００４６】
冷間圧延後のAl合金板は、最終的に溶体化処理および焼入れを行い、所望の板厚の製品板とする。溶体化焼入処理は、Al合金板の成形性や強度を最終的に決定するものであり、バッチ又は連続焼鈍炉を用いて、溶体化温度まで加熱、保持した後、室温又は適温まで急冷焼入する。この溶体化温度、保持時間、冷却速度等は、前記製品の要求特性に応じて適宜選択される。
【００４７】
この製品板は必要により、アルカリ、酸などの洗浄又は清浄化処理や、クロメートやZnメッキなどの表面処理が行われる。なお、低コスト化のために、前記中間焼鈍を省略するあるいは冷間圧延を省略することも可能である。
【００４８】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００４９】
（実施例１）
表1 に示す、各化学成分組成を有するAl-Mg-Si系Al合金鋳塊(50mm 厚み) をDC鋳造法により溶製後、470 ℃×8 時間の範囲で均質化熱処理を施した。そして、圧延開始温度を460 ℃とするとともに、再結晶温度以下(300℃) で圧延を終了し、厚さ3.5mm まで熱間圧延した。次に500 ℃で中間焼鈍し、厚さ1.0mm まで冷間圧延率が71% の冷間圧延を施した。その後、530 ℃の範囲で溶体化処理した後焼入れしたAl合金板を作製した。なお、これらのAl合金板の耐力( σ_0.2)は130 〜150N/mm²であり、塗装焼付硬化後の耐力は160 〜200N/mm²であった。そして、パンチ当接面に該当する表面のみを、ショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、供試材とした。
【００５０】
【表１】

【００５１】
同様にして、両面をショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化した試料と、ダイス側当接面に相当する試料としてダル目を転写していないAl合金板のそれぞれを、平均摺動試験を行い、それぞれの面の平均動摩擦係数を、パンチに当接する表面およびダイスに当接する表面の平均動摩擦係数μ_P、μ_Dとした。平均摺動試験は前述したように、摺動速度;300mm/min、摺動距離;150mm、加圧力;0.3〜0.1kg/mm²とし、潤滑材を用いない条件にて行った。これによって、それぞれの面の平均動摩擦係数を測定するとともに、μ_P/ μ_Dを求めた。μ_P/ μ_Dは、1.16であった。
【００５２】
そして、正八角形型のブランクに対し、その対辺の間隔をブランク材サイズと定義し、最小のブランク材サイズ( φ89mm) から1mm 間隔で順次ブランク材径を増大させて深絞り成形し、その際に割れを生じずに成形できた最大ブランク材径(d) を求めた。深絞り成形の条件は、肩R5.0mmで直径50.0mmφのパンチおよび肩R5.0mmで内径50.0mmφ( 外径220mm φ) のダイスを用い、ダイス─ブランクホルダ間の隙間を、ブランクと同じ厚さ(1mm) のシムにより一定に保った条件で深絞りの試験を行った。
【００５３】
（参考例１）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、ダイス当接面に相当する面にのみ固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。なお、パンチ側当接面とダイス側当接面の平均動摩擦係数の比（μ_P/ μ_D）は、両面に固形潤滑剤を塗布した試料と、そうでない試料をそれぞれ、ダイス側当接面、パンチ側当接面とみたて、実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めた。μ_P/ μ_Dは、2.16であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５４】
（実施例２）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面を実施例１と同様にショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、ダイス当接面に相当する面は、参考例１と同様に固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、2.50であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５５】
（参考例２）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、ダイス当接面に相当する面にのみ防錆油を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、1.47であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５６】
（比較例１）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面を実施例１と同様にショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、供試材とした。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５７】
（比較例２）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、ダイス当接面のみを実施例１と同様にショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、0.86であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５８】
（比較例３）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面のみを実施例２と同様に固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、0.46であった。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５９】
（比較例４）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面に実施例２と同様に固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００６０】
（比較例５）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面に相当する面にのみ実施例３と同様に防錆油を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμ_P/ μ_Dは、0.68であった。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００６１】
（比較例６）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面に実施例３と同様に防錆油を塗布し、供試材とした。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００６２】
以上の結果を表２にまとめて示す。
【００６３】
【表２】

【００６４】
表２から、μ_P/ μ_Dが１又は１未満である比較例１〜６は、ブランク径が９５mmまで、かつ限界絞り比(LDR) が1.9mm 未満までしか深絞りできなかった。
【００６５】
平均動摩擦係数比μ_P/ μ_Dと成形限界ｄ／ｄ ₀ との関係を図３に示す。図より従来技術である平均動摩擦係数比μ_P/ μ_Dが１の場合に比較して、本発明における平均動摩擦係数比μ_P/ μ_Dが１を超えると、成形限界ｄ／ｄ ₀ は、ダイスとパンチの当接面の潤滑状態を変えた各制御方法それぞれで向上したことが確認できる。従って、ダイスとパンチの当接面の平均動摩擦係数比μ_P/ μ_Dを１より大きくすることにより、当接面の潤滑状態の制御方法によらず、成形限界が向上する効果を奏することが明らかである。
【００６６】
【発明の効果】
深絞り成形加工において、パンチに当接する表面の平均動摩擦係数μ_Pとダイスに当接する表面の平均動摩擦係数μ_Dの比( μ_P/ μ_D) を１より大きくすることにより、従来の成形限界以上での成形加工が可能となり、また、6000系Al合金の適用が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】深絞り成形加工中における各部材を示す概略断面図である。
【図２】平板摺動試験を示す図である。
【図３】平均動摩擦係数比と成形限界との関係を示す図である。
【図４】他の深絞り成形加工例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１ Al合金板
１２パンチ
１３ダイス
１４ブランクホルダ
２１板材
３１パンチ
３２ダイス
３３小ダイス
３４小パンチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an Al alloy plate for panels having excellent press formability.
[0002]
[Prior art]
AA with excellent moldability for outer panels and structural materials and parts of transport equipment such as automobiles, ships and vehicles, for structural materials and parts of household electrical appliances, and for building and structural materials such as roofing materials. AA to JIS 6000 series (hereinafter simply referred to as 5000 series or 6000 series) Al alloys having excellent JIS 5000 series and formability and bake hardenability are used. Among these, especially for panel materials such as automobile doors, fenders, bonnets, and wheels, etc., the use of 6000 series Al alloys has been studied from the viewpoint of the material properties and recyclability.
[0003]
This 6000 series Al alloy is basically an Al-Mg-Si series aluminum alloy containing Si: 0.2 to 1.8% (mass%, the same applies hereinafter) and Mg: 0.2 to 1.6%. And this 6000 series Al alloy secures forming workability with low proof stress at the time of press forming processing, and age hardening at the time of baking coating after press forming to improve proof strength and secure necessary strength. Moreover, when scrap is reused as an Al alloy melting raw material, the amount of alloy is relatively small, and the original 6000 series Al alloy ingot is easily obtained. Therefore, it is more advantageous than the 5000 series Al alloy having a large amount of alloy such as Mg, which has been conventionally used for transportation equipment.
[0004]
On the other hand, in order to use an Al alloy plate as a panel, press forming is usually performed. At this time, it is necessary to ensure high deep drawability (limit drawing ratio (LDR)) and high shape freezing property. As the product or member shape becomes complicated, the press molding process conditions are becoming increasingly severe.
[0005]
However, the 6000 series Al alloy plate is significantly inferior in press formability compared to the steel plate conventionally used for press forming, and the press formability is also inferior to the 5000 series Al alloy plate used conventionally. Inferior. For example, in the case of a 6000 series Al alloy plate, r45 and / or r90, which is the r value in the 45 ° or 90 ° direction with respect to the rolling direction of the plate, is about 0.7 or less, whereas in the 5000 series Al alloy plate, r45 and / or Or r90 is about 0.8.
[0006]
Therefore, in order for a 6000 series Al alloy plate to be used as the panel material for automobiles, it is necessary to have a higher limit drawing ratio as an index of deep drawing formability, and higher press formability, and particularly in press forming. is there. In recent years, the required limit drawing depth in the deep drawing is increasing, and a high LDR of 1.9 or more is required. Even if it is 6000 series, 5000 form Al alloy sheet can be improved. There is a need.
[0007]
In order to reduce the weight of automobiles, there is a demand for Al alloy plates that are thinner and have higher tensile strength and higher yield strength. These increases in strength are a problem of the deep drawability. This leads to further promotion of (decrease in formability).
[0008]
For this reason, the 6000 series Al alloy plate is applied not only from the side of the press molding technology, but the 6000 series Al alloy plate is applied to the panel of the automobile, etc., by clearing the press formability which becomes increasingly severe conditions. In the past, great efforts have been made to improve the press formability of the material side.
[0009]
A typical technique is to control the chemical composition of the 6000 series Al alloy sheet. For example, as disclosed in JP-A-64-65243, JP-A-5-291834, JP-A-7-228939, etc., Si (excess Si amount) or Mg as a basic composition of a 6000 series Al alloy plate Amount, or Mg₂It is disclosed to control the amount and form of precipitates such as Si. Further, it is possible to improve the formability by adding Cu or the like, JP-A-6-2064, JP-A-6-136478, JP-A-8-109428, JP-A-9-209068, JP-A-9-202933. Many proposals have been made in publications.
[0010]
In addition, the Al alloy plate surface is rolled with a dull finish made of shot dull or laser dull, and the dull is transferred to the Al alloy plate surface to roughen it, improving the lubricity during forming and improving the formability. Many proposals have been made in JP-A-61-46304, JP-A-63-180331, JP-A-8-18826, JP-A-9-78169, and the like.
[0011]
Further, a pre-coated plate in which a liquid or solid lubricant such as wax or resin or a lubricating oil is previously applied to the surface of a normal Al alloy plate or the roughened Al alloy plate is disclosed in JP-A-7-90458. Many proposals have been made in Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-126785 and 8-188826.
[0012]
On the press molding method side, the moldability is improved by adjusting the molding conditions such as adjusting the wrinkle holding force (BHF), using high-viscosity oil, or adjusting the coating amount of the lubricating oil.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, Si (excess Si amount), Mg amount, or Mg as the basic composition of 6000 series Al alloy plate₂The method of controlling the amount and form of precipitates such as Si is basically to lower the Si and Mg content to achieve low yield strength, but it is reduced in terms of the bake hardenability (high yield strength). There is a limit to the amount of Si and Mg that can be produced.
[0014]
In addition, when Cu is added, the moldability is improved, but the corrosion resistance after coating is deteriorated. That is, more specifically, it is known that when 0.3% or more of Cu is added, the thread rust resistance is extremely deteriorated as compared with the case where Cu is not added.
[0015]
Furthermore, the method of roughening the Al alloy surface or applying a lubricant has a certain effect in improving the formability, but has an effect of improving the formability enough to cope with the severe conditions of the press molding. is not.
[0016]
In addition, on the side of the press molding method, the moldability is improved to meet the severity of the press molding conditions even by adjusting the molding conditions, such as adjusting the wrinkle pressure (BHF) and the application amount of high viscosity oil or lubricating oil. It has no effect.
[0017]
Therefore, the conventional 6000 series Al alloy sheet cannot cope with the severe conditions of press molding, and in molding applications such as outer panels of automobiles, it is possible to perform deep drawing with reduced efficiency or to prevent cracking. The actual situation was that we had to change the design to a lower shape.
[0018]
The present invention has been made by paying attention to such circumstances, and the purpose thereof is an Al alloy plate having higher tensile strength and higher proof stress for weight reduction of automobiles, and It is intended to provide an Al alloy sheet that can ensure a high limit drawing ratio even in stricter press forming such as deep drawing.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the gist of the present invention is for press molding.Al-Mg-Si systemAl alloy plate,thisOf the Al alloy plate surface,At least one surface is roughened so that the roughness of the surface in contact with the punch in press molding is different from the roughness of the surface in contact with the die in press molding,The average dynamic friction coefficient by the flat plate sliding test of the surface in contact with the punch is μ_PandSaidThe average dynamic friction coefficient by the flat plate sliding test of the surface abutting on the die is μ_D, Μ_PAnd μ_DRatio (μ_P/ Μ_D) Exceeding 1In shapeExcellentAl-Mg-Si systemAl alloy plate.
[0020]
By taking the gist, the proof stress (σ of the Al alloy sheet during forming)_0.2) Is 120N / mm²It is possible to provide an Al alloy sheet that has a sufficiently large deep drawability and preferably a limit draw ratio (LDR) of 1.9 mm or more even with the above high strength.
[0021]
In press forming, it is of course known that the coefficient of friction of the Al alloy plate surface greatly affects the formability. In general, the friction coefficient is lowered by applying a lubricating oil or the like, including improving the ease of flow of the molding material into the mold. It is also known that, when the steel plate is limited, when breakage occurs at a site in contact with the tool, the formability is improved by conversely increasing the friction of the component.
[0022]
However, the present inventors, in press molding of an Al alloy plate, in particular, deep drawing of an Al alloy plate, have a dynamic friction coefficient on the surface of the Al alloy plate in contact with the punch and an Al alloy in contact with the die. It was found that the behavior of the plate surface was different from the dynamic friction coefficient. And it was found that by making the dynamic friction coefficient of the Al alloy plate surface in contact with the punch larger than the dynamic friction coefficient of the Al alloy plate surface in contact with the die, the deep drawability of the Al alloy plate is improved. Thus, the present invention has been made.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The significance of each requirement in the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
(Average dynamic friction coefficient of Al alloy sheet surface)
FIG. 1 shows a schematic diagram of a material during deep drawing deformation and each part required for deep drawing in deep drawing. In the figure, 11 is an Al alloy plate, 12 is a punch, 13 is a die, and 14 is a blank holder. In the present invention, the average dynamic friction coefficient of the Al alloy plate surface 11a on the side in contact with the punch is expressed as μ_PThe average dynamic friction coefficient of the surface of the Al alloy plate on the side 11b in contact with the die is μ_D, Μ_PAnd μ_DRatio (μ_P/ μ_D) Exceeds 1. μ_P/ μ_D1 is the same as the conventional Al alloy plate, μ_P/ μ_DAs in the case of less than 1, there is no effect of improving the press formability of the Al alloy plate, particularly the deep drawability of the Al alloy plate. This point, μ_P/ μ_DIs better to exceed 1. Specifically, the average dynamic friction coefficient of the surface is adjusted by roughening each surface of the punch contact surface and the die contact surface or both surfaces thereof, or by applying a solid lubricant or the like, and μ_P/ μ_DTo control. For example, roughening only the punch contact surface 1.15 or more, applying antirust oil only to the die contact surface 1.45 or more, applying solid lubricant only to the die contact surface 2.15 or more, solid on the die contact surface Apply the lubricant to roughen the punch contact surface to 2.5 or more, apply rust preventive oil to the die contact surface to roughen the punch contact surface, 1.7 or more, etc. Control the contact state of the_P/ μ_DTo exceed 1. However, the ability of the means capable of controlling the average dynamic friction coefficient of the Al alloy plate surface described later is naturally limited. Therefore, μ_P/ μ_DThe upper limit of is defined by this ability.
[0025]
μ_P/ μ_DThe reason why the drawing limit of deep drawing is improved by increasing the friction coefficient of punch side contact surface 11a relative to the friction coefficient of die side contact surface 11b by increasing However, it is considered that the stress concentration generated in the Al alloy plate 11 is alleviated because the frictional force between the Al alloy plate 11 and the punch 12 in the vicinity of the punch shoulder portion 15 (which becomes the fracture portion of the plate) increases. In other words, when the drawing resistance force F1 of the portion corresponding to the flange portion 16 of the Al alloy plate 11 is smaller than the breaking strength F2 of the portion corresponding to the punch shoulder portion 15, molding is possible, but conversely the portion corresponding to the flange portion 16 If the drawing resistance force F1 is greater than the breaking strength F2 of the portion corresponding to the punch shoulder 15, the Al alloy plate 11 is considered to break. Here, the breaking strength F2 is obtained by adding the breaking strength of the Al alloy plate itself and the frictional resistance between the Al alloy plate 11 and the punch 12a. The drawing resistance F1 is an amount obtained by adding the friction resistance between the Al alloy plate 11 and the die 13 to the drawing resistance of the Al alloy plate 11 in the flange portion.
[0026]
From the above, the fracture strength F2 increases as the friction between the Al alloy plate 11 and the punch 12 increases 11a, and the drawing resistance F1 decreases as the friction between the Al alloy plate 11 and the die 13b decreases. As a result, it is considered that the moldability is improved as described above. In actual deep drawing, the blank holder 14 is often used. In this case, if the friction on the punch surface side 11a is increased, the friction between the Al alloy plate 11 and the blank holder 14 also increases, and the drawing resistance F1 increases. Accordingly, it is considered that the formability is improved by increasing the friction on the punch 12 surface side 11a of the Al alloy plate 11 when the increase in the frictional resistance between the Al alloy plate 11 and the blank holder 14 is exceeded.
[0027]
Further, the average dynamic friction coefficient on the surface of the Al alloy plate varies greatly depending on the measurement method and measurement conditions. For this reason, in this invention, the measurement method and measurement conditions of the average dynamic friction coefficient of the Al alloy plate surface are specifically defined. Here, the flat plate sliding test will be described with reference to FIG. The sliding test was a widely used flat plate sliding test method, and

flat jigs

22 and 23 were used. The plate 21 is pressed from above and below by these flat jigs 22 and 23.₁; 0.3 ~ 0.1kg / mm²Pull out the plate material 21 at a sliding speed of 300 mm / min and pull out a sliding distance of 150 mm. Force P required at this time₂To calculate the average dynamic friction coefficient. At this time, the contact surface is coated with lubricating oil in accordance with the state of use during press molding. Specifically, the roughness of both surfaces of the plate material 21 is the same, and the coefficient of friction is μ₁Pressure P of flat plate jigs 22 and 23₁And pulling force P₂The following relationship holds.
μ₁= (P₂/ P₁) / 2
Therefore, both surfaces of the flat plate 21 were processed so as to have the same roughness as the contact surfaces on the punch side and the die side, and the friction coefficient of each surface was measured under the above-described sliding test conditions. By taking the ratio of the friction coefficients of the respective contact surfaces thus obtained, μ in the present invention is obtained._P/ μ_DIt was.
[0028]
And μ_PAnd μ_DOf course, the absolute value of also affects the press formability. μ_PAnd μ_DIs too small, the effect of preventing so-called necking (necking) due to friction between the tool and the Al alloy plate surface is weakened and formability is lowered. Meanwhile, μ_PAnd μ_DIs too large, the surface of the Al alloy plate that comes into contact with the die becomes difficult to slide against the surface of the die, reducing the amount of material flowing into the die, leading to an increase in the deformation resistance of the Al alloy plate. , Reduce moldability. Therefore, μ_PAnd μ_DThe absolute value varies depending on the type of Al alloy plate, but in particular, in the case of a 6000 series Al alloy plate, the μ_PAnd μ_DAre preferably in the range of 0.08 to 0.20.
[0029]
The means to control the average dynamic friction coefficient of the Al alloy sheet surface is as follows: (1) Rolling the surface of the Al alloy sheet with a dull finish by shot dull or laser dull, and transferring the dull to the Al alloy sheet surface Face. (2) A pre-coated plate in which a liquid such as wax or resin or a solid lubricant or lubricating oil is applied in advance to the Al alloy plate surface or the roughened Al alloy plate surface. (3) High viscosity during press molding. Conventionally known methods such as using oil or adjusting molding conditions such as the amount of lubricant applied can be applied as appropriate.
[0030]
And even if the Al alloy plate surface on the side in contact with the punch and the Al alloy plate surface on the side in contact with the die are surfaces on the same side of the Al alloy plate, the surface in contact with the punch is the surface of the Al alloy plate. The surface that is on one side and is in contact with the die may be the other side of the Al alloy plate. That is, by changing the average dynamic friction coefficient of the same surface of the Al alloy plate between the part contacting the die and the part contacting the punch, the μ_PAnd μ_DRatio (μ_P/ μ_D) May exceed 1. For example, as shown in FIG. 4, in deep drawing where there is a small die portion 33 in the punch 31 and a small punch portion 34 in the die 32, the outer region b and the inner region a Then, the magnitude relationship of the average dynamic friction coefficient is reversed. That is, in the present invention, the die means a member that receives the Al alloy plate from the relative movement relationship with the punch, and the punch refers to a member on the side that extrudes the Al alloy plate by the relative movement relationship with the die. means.
[0031]
Next, the chemical component composition in the Al alloy of the present invention will be described. The Al alloy of the present invention needs to satisfy the characteristics for use in transportation equipment, structural materials or parts such as automobiles and ships. Of these, especially for automotive panel materials and frame materials, the tensile strength is basically 200 N / mm.²90 to 130 N / mm²It has the above and is excellent in press formability, and preferably 200 N / mm after paint baking after press forming²It is necessary to have excellent properties such as bake hardenability or recyclability, which are the above yield strengths.
[0032]
Therefore, the chemical composition of the Al alloy of the present invention may be 5000 series, but in order to satisfy the above characteristics, the component specifications of the Al-Mg-Si series 6000 series Al alloys (6101, 6003, 6151, 6061, 6N01, 6063, etc.) are preferable. And basically Si: 0.2-1.8% (mass%, hereinafter the same), Mg: 0.2-1.6%, other, preferably, Zn: 0.005-1.0%, Cu: 0.005-1.5%, Ti: One or two of 0.001 to 0.1%, B: 1 to 300 ppm, Be: One or two of 0.1 to 100 ppm, Mn: 1.0% or less, Cr: 0.3% or less, Zr: 0.15% or less, V: 0.15% One or two or more of the following is selectively made into an Al alloy consisting of the balance Al and unavoidable impurities containing 0.01 to 1.5% in total.
[0033]
However, even if each component of the 6000 series Al alloy does not conform to the standard, as long as it has the above basic characteristics, further improvement of the characteristics and change of the appropriate composition to add other characteristics Permissible. In this regard, it is allowed to appropriately include other elements such as Fe, Ni, Sc, and Ag according to changes in the component ranges of the above elements and more specific applications and required characteristics. Below, based on 6000 series Al alloy, the preferable range and reason of a contained element are demonstrated.
[0034]
(Mg: 0.2-1.6%)
Mg, together with Si, is an essential element for securing a work hardening amount or work hardening index n. Also, due to artificial aging (molding, baking after coating, etc.)₂It is an element that precipitates as Si and provides high strength (yield strength) during use. When the Mg content is less than 0.2%, the work hardening amount or work hardening index n decreases, and bead cracking occurs when press forming is performed on a mold in which a bead having a shoulder radius (Ra) of 2.0 mm or less is formed. May occur. In addition, sufficient strength cannot be obtained even by artificial aging. On the other hand, if the content exceeds 1.6%, the strength (yield strength) becomes too high and the moldability is impaired. Therefore, the Mg content is preferably in the range of 0.2 to 1.6%.
[0035]
(Si: 0.2-1.8%)
Si, together with Mg, is an essential element for securing the work hardening amount or work hardening index n. In addition, by artificial aging treatment, Mg₂It is an element that precipitates as Si and gives high strength (yield strength) at the time of use, but if it is less than 0.2%, sufficient strength cannot be obtained by artificial aging, while if it exceeds 1.8% , The elongation becomes too low and the formability is hindered. Therefore, the Si content is preferably in the range of 0.2 to 1.8%.
[0036]
(Zn: 0.005 to 1.0%)
Zn is MgZn during artificial aging.₂Is deposited finely and densely to achieve high strength. However, if the Zn content is less than 0.005%, sufficient strength cannot be obtained by artificial aging. On the other hand, if it exceeds 1.0%, the corrosion resistance is remarkably lowered. Therefore, the Zn content is preferably in the range of 0.005 to 1.0%.
[0037]
(Cu: 0.005 to 1.5%)
Cu is Mg during artificial aging.₂Si is finely and densely deposited to achieve high strength. However, if the Cu content is less than 0.005%, sufficient strength cannot be obtained by artificial aging. On the other hand, if the Cu content exceeds 1.5%, corrosion resistance such as yarn rust resistance and weldability are significantly reduced. Therefore, the Cu content is preferably in the range of 0.005 to 1.5%.
[0038]
(Ti: 0.001 to 0.1%)
Ti is an element added to refine crystal grains of the ingot and improve press formability. However, if Ti is contained in an amount of less than 0.001%, this effect cannot be obtained. On the other hand, if Ti is contained in an amount exceeding 0.1%, coarse crystals are formed and formability is lowered. Therefore, the Ti content is preferably in the range of 0.001 to 0.1%.
[0039]
(B: 1 ~ 300ppm)
B, like Ti, is an element added to refine the ingot crystal grains and improve press formability. However, when the content of B is less than 1 ppm, this effect cannot be obtained. On the other hand, when the content exceeds 300 ppm, a coarse crystallized product is formed and the moldability is lowered. Therefore, the B content is preferably in the range of 1 to 300 ppm.
[0040]
(Be: 0.1-100ppm)
Be is an element to be contained in order to prevent reoxidation of molten Al in the air. However, if the content is less than 0.1 ppm, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 100 ppm, the material hardness increases and the moldability decreases. Therefore, the content of Be is preferably in the range of 0.1 to 100 ppm.
[0041]
(Mn: 1.0% or less, Cr: 0.3% or less, Zr: 0.15% or less, V: 0.15% or less)
These elements are added during homogenization heat treatment and subsequent hot rolling.₂₀Cu₂Mn_Three, Al₁₂Mg₂Cr, Al_ThreeZr, Al₂Mg_ThreeZn_ThreeTo produce dispersed particles. Since these dispersed particles have an effect of hindering the grain boundary movement after recrystallization, fine crystal grains can be obtained. However, an excessive content tends to generate a coarse intermetallic compound during melting and casting, which becomes a starting point of fracture during molding and causes a decrease in moldability. Further, when Zr is excessively contained, the microstructure is easily formed into a needle length, and the fracture toughness and fatigue characteristics in a specific direction and further the formability are deteriorated. Therefore, the contents of these elements are respectively Mn: 1.0% or less, Cr: 0.3% or less, Zr: 0.15% or less, and V: 0.15% or less.
[0042]
(Fe)
Fe contained as impurities is Al₇Cu₂Fe, Al₁₂(Fe, Mn)_ThreeCu₂, (Fe, Mn) Al₆A crystallized product such as These crystallized materials deteriorate fracture toughness and fatigue characteristics, and further formability. Particularly, when the Fe content exceeds 0.5%, these characteristics are remarkably deteriorated. Therefore, the Fe content is preferably 0.5% or less. In addition, the crystallized matter generated during casting is not limited to the Fe-based material.₂Cu₂Mg, Al₂Cu₂, Mg₂Some of them are soluble, such as Si, and it is preferable to sufficiently re-dissolve them in the Al matrix by solution treatment and quenching. In addition, Ni is preferably 0.05% or less.
[0043]
Next, the manufacturing method of Al alloy plate itself in this invention is demonstrated. The Al alloy plate of the present invention can basically be produced by a conventional method, but a process for improving properties such as formability may be added. First, an Al alloy molten metal adjusted to be within the Al alloy component specification range of the present invention is cast by appropriately selecting a normal melting casting method such as a continuous casting rolling method or a semi-continuous casting method (DC casting method). .
[0044]
Next, the Al alloy ingot is subjected to homogenization heat treatment and hot rolling is performed. The conditions for hot rolling are as follows: the rolling start temperature is set to a homogenization heat treatment temperature (450 to 540 ° C.) or lower, and the rolling is finished at a recrystallization temperature or lower (280 to 320 ° C.). However, in order to reduce the cost of the Al alloy sheet, cold rolling is performed by omitting intermediate annealing after hot rolling. In some cases, intermediate annealing and cold rolling may be omitted, and an Al alloy hot-rolled sheet may be used as a product sheet.
[0045]
The cold rolling after the hot rolling makes the desired product plate or product coil thickness and refines the microcrystal grains to 45 μm or less to improve the formability. For this reason, the cold rolling rate is preferably 50% or more. The rolling at this cold rolling rate is cold-rolled once or in a plurality of passes, and if necessary, intermediate annealing is performed between passes.
[0046]
The Al alloy sheet after cold rolling is finally subjected to solution treatment and quenching to obtain a product sheet having a desired thickness. The solution hardening treatment finally determines the formability and strength of the Al alloy sheet. After heating and holding to the solution temperature using a batch or continuous annealing furnace, rapid quenching to room temperature or an appropriate temperature is performed. Enter. The solution temperature, holding time, cooling rate, etc. are appropriately selected according to the required characteristics of the product.
[0047]
If necessary, this product plate is subjected to a cleaning or cleaning treatment with alkali, acid, etc., or a surface treatment such as chromate or Zn plating. In order to reduce the cost, the intermediate annealing can be omitted or the cold rolling can be omitted.
[0048]
【Example】
The present invention will be specifically described with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples.
[0049]
Example 1
An Al—Mg—Si-based Al alloy ingot (50 mm thickness) having each chemical composition shown in Table 1 was melted by a DC casting method, and then subjected to homogenization heat treatment in a range of 470 ° C. × 8 hours. Then, the rolling start temperature was set to 460 ° C., the rolling was finished at a recrystallization temperature or lower (300 ° C.), and hot rolling was performed to a thickness of 3.5 mm. Next, intermediate annealing was performed at 500 ° C., and cold rolling with a cold rolling rate of 71% was performed to a thickness of 1.0 mm. Thereafter, an Al alloy plate which was subjected to solution treatment in the range of 530 ° C. and then quenched was produced. The proof stress of these Al alloy sheets (σ_0.2) 130 ~ 150N / mm²The yield strength after baking finish is 160 to 200 N / mm²Met. Then, only the surface corresponding to the punch contact surface was rolled with a roll having a dull finish by a shot dull, and the dull was transferred to the surface of the Al alloy plate to be roughened to obtain a test material.
[0050]
[Table 1]

[0051]
In the same manner, a roll with a dull finish on both sides of the shot dull is rolled and the dull is transferred to the surface of the Al alloy plate to be roughened, and the dull is transferred as a sample corresponding to the die-side contact surface. Each of the Al alloy plates that had not been subjected to an average sliding test, the average dynamic friction coefficient of each surface was determined as the average dynamic friction coefficient μ of the surface in contact with the punch and the surface in contact with the die._P, Μ_DIt was. As described above, the average sliding test is as follows: sliding speed: 300 mm / min, sliding distance: 150 mm, applied pressure: 0.3 to 0.1 kg / mm²And under the condition that no lubricant was used. As a result, the average dynamic friction coefficient of each surface is measured, and μ_P/ μ_DAsked. μ_P/ μ_DWas 1.16.
[0052]
Then, for regular octagonal blanks, the distance between opposite sides is defined as the blank material size, and the blank material diameter is gradually increased from the smallest blank material size (φ89mm) by 1mm, and deep drawing is performed. The maximum blank diameter (d) that could be formed without cracking was determined. The conditions for deep drawing are a punch with a shoulder R5.0mm and a diameter of 50.0mmφ, and a die with a shoulder R5.0mm and an inner diameter of 50.0mmφ (outer diameter 220mmφ), and the gap between the die and the blank holder is the same thickness as the blank. A deep drawing test was conducted under the condition of being kept constant by a 1 mm shim.
[0053]
(Reference example 1)
  A resin containing a wax as a solid lubricant was applied only to the surface corresponding to the die contact surface of an Al alloy plate produced in the same manner as in Example 1 to obtain a test material. The ratio of the average dynamic friction coefficient between the punch side contact surface and the die side contact surface (μ_P/ μ_D) Was obtained by a flat plate sliding test under the same conditions as in Example 1 with a sample coated with solid lubricant on both sides and a sample not applied as a die side contact surface and a punch side contact surface. μ_P/ μ_DWas 2.16. Then, a deep drawing test was performed in the same manner as in Example 1.
[0054]
(Example2)
  The aluminum alloy plate manufactured in the same manner as in Example 1 was rolled with a roll having a dull finish by a shot dull in the same manner as in Example 1, and the dull was transferred to the surface of the Al alloy plate and roughened. The surface corresponding to the die contact surface isReference example 1Similarly, a resin containing wax was applied as a solid lubricant to obtain a test material. Μ obtained by a flat plate sliding test under the same conditions as in Example 1._P/ μ_DWas 2.50. Then, a deep drawing test was performed in the same manner as in Example 1.
[0055]
(Reference example 2)
  A rust preventive oil was applied only to the surface corresponding to the die contact surface of an Al alloy plate produced in the same manner as in Example 1 to obtain a test material. Μ obtained by a flat plate sliding test under the same conditions as in Example 1._P/ μ_DWas 1.47. Then, a deep drawing test was performed in the same manner as in Example 1.
[0056]
(Comparative Example 1)
The aluminum alloy plate manufactured in the same manner as in Example 1 was rolled with a roll having a dull finish by shot dull on the punch contact surface and the die contact surface in the same manner as in Example 1, and the dull eyes were formed on the surface of the Al alloy plate. The sample was transferred and roughened to obtain a test material. Then, a deep drawing test was performed in the same manner as in Example 1.
[0057]
(Comparative Example 2)
The aluminum alloy plate produced in the same manner as in Example 1 was rolled with a roll having a dull finish by shot dull only on the die contact surface in the same manner as in Example 1, and the dull was transferred to the surface of the Al alloy plate and roughened. Faced and used as a test material. Μ obtained by a flat plate sliding test under the same conditions as in Example 1._P/ μ_DWas 0.86. Then, a deep drawing test was performed in the same manner as in Example 1.
[0058]
(Comparative Example 3)
A resin containing wax as a solid lubricant was applied to only the punch contact surface of an Al alloy plate produced in the same manner as in Example 1 as in Example 2 to obtain a test material. Μ obtained by a flat plate sliding test under the same conditions as in Example 1._P/ μ_DWas 0.46. A deep drawing test was conducted in the same manner as in Example 1.
[0059]
(Comparative Example 4)
A resin containing a wax as a solid lubricant was applied to the punch contact surface and the die contact surface of an Al alloy plate manufactured in the same manner as in Example 1 in the same manner as in Example 2 to obtain a test material. A deep drawing test was conducted in the same manner as in Example 1.
[0060]
(Comparative Example 5)
A rust preventive oil was applied to the surface corresponding to the punch contact surface of an Al alloy plate produced in the same manner as in Example 1 in the same manner as in Example 3 to obtain a test material. Μ obtained by a flat plate sliding test under the same conditions as in Example 1._P/ μ_DWas 0.68. A deep drawing test was conducted in the same manner as in Example 1.
[0061]
(Comparative Example 6)
A rust preventive oil was applied to the punch contact surface and the die contact surface of an Al alloy plate produced in the same manner as in Example 1 in the same manner as in Example 3 to obtain a test material. A deep drawing test was conducted in the same manner as in Example 1.
[0062]
The above results are summarized in Table 2.
[0063]
[Table 2]

[0064]
From Table 2, μ_P/ μ_DIn Comparative Examples 1 to 6 in which is 1 or less than 1, deep drawing was possible only to a blank diameter of up to 95 mm and a limit drawing ratio (LDR) of less than 1.9 mm.
[0065]
  Average dynamic friction coefficient ratio μ_P/ μ_DWhenMolding limit d / d ₀ WhenThe relationship is shown in FIG. From the figure, the average dynamic friction coefficient ratio μ_P/ μ_DCompared to the case where is 1, the average dynamic friction coefficient ratio μ in the present invention_P/ μ_DIs 1Beyond,Molding limit d / d ₀ IsIt can be confirmed that each control method is improved by changing the lubrication state of the contact surface between the die and the punch. Therefore, the average dynamic friction coefficient ratio μ of the contact surface of the die and punch_P/ μ_D1BiggerBy doing so, regardless of the control method of the lubrication state of the contact surface,Forming limitIt is clear that there is an effect of improving.
[0066]
【The invention's effect】
In the deep drawing process, the average dynamic friction coefficient μ of the surface in contact with the punch_PAnd the average dynamic friction coefficient μ of the surface in contact with the die_DRatio (μ_P/ μ_D) Larger than 1, it becomes possible to perform the forming process beyond the conventional forming limit, and the effect that the application of 6000 series Al alloy can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing each member during deep drawing.
FIG. 2 is a diagram showing a flat plate sliding test.
[Figure 3] Average dynamic friction coefficient ratio andForming limitIt is a figure which shows the relationship.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of deep drawing.
[Explanation of symbols]
  11 Al alloy plate
  12 Punch
  13 dice
  14 Blank holder
  21 Board material
  31 punch
  32 dice
  33 Small Dice
  34 Small punch

Claims

A Al-Mg-Si-based Al alloy sheet for press molding,
Of the Al alloy plate surface , at least one surface is roughened so that the roughness of the surface in contact with the punch in press forming is different from the roughness of the surface in contact with the die in press forming. Yes,
Ratio of the time that the average coefficient of dynamic friction mean kinetic coefficient of friction mu _P and the die by flat sliding test abutting surfaces by flat sliding test punches contacting surface and μ _D, μ _P and mu _D ( μ _P / μ _D) is Al-Mg-Si-based Al alloy sheet for press molding, characterized in that more than one.

2. The Al—Mg—Si- based Al for press forming according to claim 1, wherein a surface in contact with the punch is one side of an Al alloy plate and a surface in contact with the die is the other side of the Al alloy plate. Alloy plate .

The mu _P and mu _D and the claim 1 or 2 for press forming Al-Mg-Si-based Al alloy plate according to the range of 0.08 to 0.20.

The Al-Mg-Si- based Al alloy plate for press forming according to any one of claims 1 to 3, wherein the press forming is deep drawing .

The Al alloy plate Si: 0.2~1.8% (mass%, hereinafter the same), Mg: according to any one of claims 1 to 4 consisting of Al-Mg-Si-based Al alloy containing 0.2 to 1.6% Al-Mg-Si-based Al alloy plate for press molding.

The press-molded by Al alloy plate Strength of (sigma _0.2) is 120 N / mm ² or more at which the preceding claims for press forming Al-Mg-Si-based Al alloy plate according to any one of 5.

Cylindrical deep drawing limit drawing ratio by molding (LDR) is press-molding Al-Mg-Si-based Al alloy plate according to any one of claims 1 to 6 is 1.9 or more.

The Al alloy comprises Zn: 0.005 to 1.0%, Cu: 0.005 to 1.5%, Ti: 0.001 to 0.1%, B: 1 to 300 ppm, and the like, optionally including the balance Al and unavoidable impurities. to 7 for press forming Al-Mg-Si-based Al alloy plate according to any one of.

The Al-Mg-Si- based Al alloy plate for press forming according to any one of claims 1 to 8, wherein the proof stress after painting and baking of the Al alloy plate is 150 N / mm ² or more .

The Al alloy plate for press molding Al-Mg-Si-based Al alloy plate according to any one of claims 1 to 9 which is an automotive panel.