JP3735323B2 - MgまたはMg合金からなる板材の製造方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、MgまたはMg合金からなる板材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
MgまたはMg合金は、その結晶構造が稠密六方晶であり、底面、柱面、錘面の3種のうち、常温では底面すべりのみが生じやすいため、変形能が乏しく、加工性が劣るといわれている。
【0003】
MgまたはMg合金の板材は、従来、その素材を大気中で400〜450℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返すことにより製造されている。しかしながら、このように製造されたMgまたはMg合金の板材は、(0001)面がその板面に平行に配向した集合組織になり易いため、鉄やアルミニウムに比べて低温域における延性が乏しく、延び、曲げ、絞りのような成形性が劣り、成形性を上げるべく高温に加熱、保持して成形しなければならないという問題があった。
【0004】
また、板材を製造する工程において、加熱、圧延の工程を繰り返し行なう必要があるため、板材の製造コストが高騰化し、前記成形性が劣ることと合わせて、MgまたはMg合金の板材、またはそれを用いた製品の普及を阻害する要因になっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形性の優れたMgまたはMg合金からなる板材を生産性の優れる簡単な工程で製造し得る方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るMgまたはMg合金からなる板材の製造方法は、第1軸からこの第1軸に交差する第2軸の方向に屈曲された第1屈曲部、さらにこの第2軸から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に屈曲された第2屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のMgまたはMg合金のMg系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第1、第2の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【0008】
(第1実施形態)
まず、第1軸からこの第1軸に交差する第2軸の方向に屈曲された第1屈曲部、さらにこの第2軸から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に屈曲された第2屈曲部を少なくとも有する押出孔が開口された金型を用意する。
【0009】
このような2つの屈曲部を有する押出孔が開口された金型を図1〜図3を参照して具体的に説明する。図1は、金型の斜視図、図2は図1の金型の縦断面図、図3は図1の横断面図である。
【0010】
この金型は、例えば矩形状でほぼ同形状の上部金型本体1および下部金型本体2を備え、これらの金型本体1,2に押出孔3が開口されている。この押出孔3は、前記上部金型本体1上面の入口4からその面に対して垂直な第1軸方向に延びる例えば円柱状の第1孔31と、この第1孔31からこの第1孔31に交差する第2軸の方向に延びる断面矩形状の第2孔32と、この第2孔32から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に延び、出口5に達する断面矩形状の第3孔33とから構成されている。前記金型は、例えばSKD−61のような工具鋼から作られる。なお、前記第1孔31は円柱状に限らず、四角柱状、六角柱状、八角柱状等の多角柱状であってもよい。前記第1、第2の孔31、32の交差部には、第1屈曲部61が形成され、前記第2、第3の孔32、33の交差部には第2屈曲部62が形成されている。
【0011】
前記第1屈曲部61の角度(θ1)は、60〜120°、より好ましくは85〜95°にすることが望ましい。前記第2屈曲部62の角度(θ2)は、60〜120°、より好ましくは85〜95°にすることが望ましい。
【0012】
次いで、図1に示すように六方晶の結晶構造を有する多結晶のMgまたはMg合金からなるMg系素材7を前記金型の上部金型本体1の入口4から第1から第3の孔31〜33を有する押出孔3内に押込み、押出し加工を施し、下部金型本体2の出口からMgまたはMg合金からなる板材8を押出す。
【0013】
前記Mg合金としては、例えばMg−Al系合金、Mg−Al−Zn系合金、Mg−Zn−Zr系合金等を挙げることができる。
【0014】
前記Mg系素材は、予め押出孔の形状に合わせて加工したものが用いられる。
【0015】
前述した押出し加工において、Mg系素材7が前記押出孔3の第1、第2の孔31,32の交差部である第1屈曲部61、第2、第3の孔32,33の交差部である第2屈曲部62を通過する時に、2回の剪断変形が付与され、板材を構成している結晶粒の回転により個々の結晶粒の(0001)面が板面に対して大きく傾斜した成形物が板材8として下部金型本体2の出口5から押出される。
【0016】
このような六方晶の結晶構造を有する多結晶体のMgまたはMg合金からなるMg系素材を押出孔3内を通過させる際に第1、第2の屈曲部61、62でMg系素材が受ける剪断変形を図4〜図6を参照して具体的に説明する。なお、ここでは剪断変形の表示をわかり易くするためにMg系素材を四角柱状とし、第1孔31を四角柱状にした。また、第1、第2の屈曲部61、62の角度(θ1、θ2)をいずれも90°とし、XYZの座標軸を想定して前記押出孔3を構成する第1孔31の軸方向をZ、第2孔32の軸方向をX、第3孔33の軸方向をYとした。
【0017】
図4に示すように素材を構成する結晶粒の(0001)面が押出し方向と平行なMgまたはMg合金からなるMg系素材7を用意する。この図4において、素材7を構成する結晶粒を便宜的に符号9で示し、この結晶粒の(0001)面を符号10で示す。前記Mg系素材7を図5の(A)に示すように前記金型の上部金型本体1の入口4から押出孔3に押込み、Z軸方向の第1孔31からX軸方向の第2孔32を通過させる。このとき、第1、第2の孔31,32の交差部である第1屈曲部61において、前記Mg系素材7に図5の(B)の矢印の方向に剪断変形が付与されて、前記方位を持つ結晶粒9のうち、いくつかの結晶粒9が回転される。さらに、前記Mg系素材7が押込まれて図6の(A)に示すようにX軸方向の第2孔32からY方向の第3孔33を通過する。このとき、第2、第3の孔32,33の交差部である第2屈曲部62において、前記Mg系素材7に図6の(B)の矢印の方向に剪断変形が付与されて前記方位を持つ結晶粒9のうち、いくつかの結晶粒9が回転された板材8が得られる。その結果、図7に示すように結晶粒9を構成する六方晶の(0001)面10が押出し方向と平行なMgまたはMg合金からなるMg系素材7を前記金型の上部金型本体1の入口4から第1から第3の孔31〜33を有する押出孔3内に押込み、押出し加工を施すことによって、結晶粒9が初期状態から2つの形態で回転されたMgまたはMg合金からなる板材8が製造される。つまり、板材を構成している結晶粒9の回転により(0001)面が板面に対して大きく傾斜したMgまたはMg合金からなる板材8が製造される。
【0018】
なお、前記Mg系素材に剪断変形を付与する際、剪断変形を容易にするために前記金型を例えば200〜350℃に加熱保持することが有効である。この加熱温度を200℃未満にすると、前記Mg系素材の変形能が低下してその素材が前記金型を通過する際、割れが発生する虞がある。一方、加熱温度が350℃を超えると前記Mg系素材が前記金型を通過する際、潤滑材の効果が低下して焼付けを生じる虞がある。
【0019】
以上、第1実施形態によれば第1軸からこの第1軸に交差する第2軸の方向に屈曲された第1屈曲部、さらにこの第2軸から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に屈曲された第2屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のMgまたはMg合金のMg系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第1、第2の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことによって、1回の押出操作により六方晶の結晶構造の(0001)面が板面に対して傾斜したMgまたはMg合金からなる板材を製造することができる。
【0020】
得られたMgまたはMg合金からなる板材は、その板材を構成している結晶粒の(0001)面が板面に対して大きく傾斜しているため、従来法のようにMg系素材を400〜450℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返して製造された板材に比べて延び、曲げ、絞りのような加工性を向上できる。その結果、従来法で製造された板材では困難であった複雑形状の成形が可能になる。
【0021】
また、得られたMgまたはMg合金からなる板材は延性が高いため、材料としての信頼性が向上される。
【0022】
さらに、本発明では従来法のように高温の加熱、圧延の工程を複数回繰り返すことなく、低温、1回の押出操作により加工性の優れたMgまたはMg合金からなる板材を製造できるため、製造コストの低減化が可能になる。
【0023】
(第2実施形態)
図8は、この第2実施形態を説明すための斜視図である。なお、図8において図1と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【0024】
図8に示すように下部金型本体2の出口5から押出されたMgまたはMg合金の板材8を圧延ロールの上下ロール11a,11b間に直接供給し、ロール圧延を施すことにより、薄厚化されたMgまたはMg合金の板材12を製造する。
【0025】
このような第2実施形態によれば、下部金型本体2の出口5から押出されたMgまたはMg合金の板材を連続的に薄厚化することが可能になる。
【0026】
特に、前記金型を例えば200〜350℃に加熱保持した場合、下部金型本体2の出口5から押出されたMgまたはMg合金の板材8も変形に有利な高温に保持されることと、板材8を構成している結晶粒の(0001)面が板面に対して大きく傾斜していることとの相互作用により1パスの最大圧下率を大きくでき、板材の生産性をより一層向上できる。
【0027】
なお、前述した第2実施形態においてロール圧延を1パスのみ行なう場合に限らず、圧延ロールとして上下ロールを圧延方向に複数配列して2パス以上のロール圧延を行なってもよい。
【0028】
【実施例】
以下、好ましい実施例を前述した図1を参照して詳細に説明する。
【0029】
(実施例1)
まず、SKD−61から作られた金型として前述した図1に示す構造(第1孔31は円柱状、第1、第2の屈曲部61、62の角度(θ1、θ2)をいずれも90°)のものを用意した。
【0030】
また、六方晶の結晶構造を有する多結晶のMg合金素材(AZ31)を前記金型の押出孔3の第1孔31に合わせて円柱状に加工した。
【0031】
次いで、図1に示すように前記Mg合金素材(AZ31)7を300℃に予熱した金型の上部金型本体1の入口4から第1〜第3の孔31〜33を有する押出孔3内に押込み、第1、第2の孔31,32の交差部である第1屈曲部61、第2、第3の孔32,33の交差部である第2屈曲部62を通過する時に、2回の剪断変形を付与する押出し加工を施し、下部金型本体2の出口から押出すことによりMg合金板材8を製造した。
【0032】
得られた板材8について図9に示す押出し方向と平行する引張方向Aの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Bの伸びを測定した。なお、図9ではMg合金素材7を四角柱状とし、第1孔31を四角柱状として示した。その結果を下記表1に示す。
【0033】
(比較例1)
矩形状でほぼ同形状の上部金型本体および下部金型本体を備え、これらの金型本体に押出孔が開口されたSKD−61から作られた金型を用意した。前記押出孔は、前記上部金型本体上面の入口からその面に対して垂直なZ軸方向に延びる円柱状の第1孔と、この第1孔からこの第1孔に直角交差するX軸の方向に延びる断面矩形状の第2孔とから構成され、前記第1、第2の孔の交差部には90°に曲げられた屈曲部が形成されている。
【0034】
実施例1と同様なMg合金素材(AZ31)を300℃に予熱した前記金型の上部金型本体1の入口から第1、第2の孔を有する押出孔内に押込み、第1、第2の孔の交差部である屈曲部を通過する時に、剪断変形を付与する押出し加工を施し、下部金型本体の出口から押出すことによりMg合金板材を製造した。
【0035】
得られた板材について、図10に示す押出し方向と平行する板材13の引張方向Aの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Bの伸びを測定した。なお、図10ではMg合金素材21を四角柱状とし、押出孔22の第1、第2の孔221、222を四角柱状として示した。その結果を下記表1に示す。
【0036】
(比較例2)
矩形状のMg合金素材(AZ31)を大気中で400℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返すことにより図11に示す前記素材に対する圧下率が86%のMg合金板材31を製造した。
【0037】
得られた板材について、図11に示す押出し方向と平行する引張方向Aの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Bの伸びを測定した。その結果を下記表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】
前記表1から明らかなように実施例1で得られたMg合金の板材は比較例1,2で得られたMg合金の板材に比べて押出方向と平行する引張方向Aの伸びが大きいばかりか、押出方向と直交する引張方向Bの伸びも大きく、高い成形性を有することがわかる。
【0040】
また、得られた実施例1および比較例2の板材(いずれも板厚6mm)を直径200mmの上下ロールを有する圧延ロール用いて室温下でロール圧延を実施した。その結果、板材に割れを発生しない1パス最大圧下率は実施例1では30%と大きくできたのに対し、比較例2では数%であった。
【0041】
(実施例2)
図8に示すように実施例1と同様な方法により下部金型本体2の出口5から押出された温度300℃、厚さ6mmのMg合金板材8を圧延ロールの直径200mmの上下ロール11a,11b間に直接供給し、ロール圧延を施すことにより、薄厚化されたMg合金板材12を製造した。このときの板材に割れを発生しない1パス最大圧下率を下記表2に示す。また、Mg合金板材の板厚が0.3mmまでに要するパス数を下記表2に示す。
【0042】
(比較例3)
前述した比較例2の板材(いずれも板厚6mm)を直径200mmの上下ロールを有する圧延ロール用い、300℃の温度下でロール圧延を実施した。このときの板材に割れを発生しない1パス最大圧下率を下記表2に示す。また、Mg合金板材の板厚が0.3mmまでに要するパス数を下記表2に示す。
【0043】
【表2】
【0044】
前記表2から明らかなように実施例2では300℃の温度下での1パス最大圧下率が80%と大きく、そのため板厚が0.3mmまでに要するパス数も2回で済み高い生産性を有することがわかる。
【0045】
これに対し、比較例3では300℃の温度下での1パス最大圧下率が50%と小さく、そのため板厚が0.3mmまでに要するパス数も10回必要であった。
【0046】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、延び、曲げ、絞りのような加工性が向上されて、複雑形状の成形が可能で、かつ延性が高く、材料としての信頼性が向上され、さらに製造コストの低減化が可能なMgまたはMg合金からなる板材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材を製造するための金型を示す斜視図。
【図2】図1の金型の縦断面図。
【図3】図1の金型の横断面図。
【図4】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図5】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図6】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図7】本発明に係る第1実施形態におけるMg系素材からMgまたはMg合金からなる板材の製造を示す概略斜視図。
【図8】本発明に係る第2実施形態におけるMg系素材からMgまたはMg合金からなる板材の製造を示す概略斜視図。
【図9】本発明の実施例1で製造されたMg合金からなる板材とその引張試験の試験採取方向を示す概略斜視図。
【図10】比較例1で製造されたMg合金からなる板材の引張方向測定個所を示す概略斜視図。
【図11】比較例2で製造されたMg合金からなる板材の引張方向測定個所を示す概略斜視図。
【符号の説明】
1…上部金型本体、
2…下部金型本体、
3…押出孔、
31,32,33…孔、
61,62…屈曲部、
7…Mg系素材、
8、12…板材、
9…結晶粒
10…(0001)面、
11a、11b…ロール。
【発明の属する技術分野】
本発明は、MgまたはMg合金からなる板材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
MgまたはMg合金は、その結晶構造が稠密六方晶であり、底面、柱面、錘面の3種のうち、常温では底面すべりのみが生じやすいため、変形能が乏しく、加工性が劣るといわれている。
【0003】
MgまたはMg合金の板材は、従来、その素材を大気中で400〜450℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返すことにより製造されている。しかしながら、このように製造されたMgまたはMg合金の板材は、(0001)面がその板面に平行に配向した集合組織になり易いため、鉄やアルミニウムに比べて低温域における延性が乏しく、延び、曲げ、絞りのような成形性が劣り、成形性を上げるべく高温に加熱、保持して成形しなければならないという問題があった。
【0004】
また、板材を製造する工程において、加熱、圧延の工程を繰り返し行なう必要があるため、板材の製造コストが高騰化し、前記成形性が劣ることと合わせて、MgまたはMg合金の板材、またはそれを用いた製品の普及を阻害する要因になっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形性の優れたMgまたはMg合金からなる板材を生産性の優れる簡単な工程で製造し得る方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るMgまたはMg合金からなる板材の製造方法は、第1軸からこの第1軸に交差する第2軸の方向に屈曲された第1屈曲部、さらにこの第2軸から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に屈曲された第2屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のMgまたはMg合金のMg系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第1、第2の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【0008】
(第1実施形態)
まず、第1軸からこの第1軸に交差する第2軸の方向に屈曲された第1屈曲部、さらにこの第2軸から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に屈曲された第2屈曲部を少なくとも有する押出孔が開口された金型を用意する。
【0009】
このような2つの屈曲部を有する押出孔が開口された金型を図1〜図3を参照して具体的に説明する。図1は、金型の斜視図、図2は図1の金型の縦断面図、図3は図1の横断面図である。
【0010】
この金型は、例えば矩形状でほぼ同形状の上部金型本体1および下部金型本体2を備え、これらの金型本体1,2に押出孔3が開口されている。この押出孔3は、前記上部金型本体1上面の入口4からその面に対して垂直な第1軸方向に延びる例えば円柱状の第1孔31と、この第1孔31からこの第1孔31に交差する第2軸の方向に延びる断面矩形状の第2孔32と、この第2孔32から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に延び、出口5に達する断面矩形状の第3孔33とから構成されている。前記金型は、例えばSKD−61のような工具鋼から作られる。なお、前記第1孔31は円柱状に限らず、四角柱状、六角柱状、八角柱状等の多角柱状であってもよい。前記第1、第2の孔31、32の交差部には、第1屈曲部61が形成され、前記第2、第3の孔32、33の交差部には第2屈曲部62が形成されている。
【0011】
前記第1屈曲部61の角度(θ1)は、60〜120°、より好ましくは85〜95°にすることが望ましい。前記第2屈曲部62の角度(θ2)は、60〜120°、より好ましくは85〜95°にすることが望ましい。
【0012】
次いで、図1に示すように六方晶の結晶構造を有する多結晶のMgまたはMg合金からなるMg系素材7を前記金型の上部金型本体1の入口4から第1から第3の孔31〜33を有する押出孔3内に押込み、押出し加工を施し、下部金型本体2の出口からMgまたはMg合金からなる板材8を押出す。
【0013】
前記Mg合金としては、例えばMg−Al系合金、Mg−Al−Zn系合金、Mg−Zn−Zr系合金等を挙げることができる。
【0014】
前記Mg系素材は、予め押出孔の形状に合わせて加工したものが用いられる。
【0015】
前述した押出し加工において、Mg系素材7が前記押出孔3の第1、第2の孔31,32の交差部である第1屈曲部61、第2、第3の孔32,33の交差部である第2屈曲部62を通過する時に、2回の剪断変形が付与され、板材を構成している結晶粒の回転により個々の結晶粒の(0001)面が板面に対して大きく傾斜した成形物が板材8として下部金型本体2の出口5から押出される。
【0016】
このような六方晶の結晶構造を有する多結晶体のMgまたはMg合金からなるMg系素材を押出孔3内を通過させる際に第1、第2の屈曲部61、62でMg系素材が受ける剪断変形を図4〜図6を参照して具体的に説明する。なお、ここでは剪断変形の表示をわかり易くするためにMg系素材を四角柱状とし、第1孔31を四角柱状にした。また、第1、第2の屈曲部61、62の角度(θ1、θ2)をいずれも90°とし、XYZの座標軸を想定して前記押出孔3を構成する第1孔31の軸方向をZ、第2孔32の軸方向をX、第3孔33の軸方向をYとした。
【0017】
図4に示すように素材を構成する結晶粒の(0001)面が押出し方向と平行なMgまたはMg合金からなるMg系素材7を用意する。この図4において、素材7を構成する結晶粒を便宜的に符号9で示し、この結晶粒の(0001)面を符号10で示す。前記Mg系素材7を図5の(A)に示すように前記金型の上部金型本体1の入口4から押出孔3に押込み、Z軸方向の第1孔31からX軸方向の第2孔32を通過させる。このとき、第1、第2の孔31,32の交差部である第1屈曲部61において、前記Mg系素材7に図5の(B)の矢印の方向に剪断変形が付与されて、前記方位を持つ結晶粒9のうち、いくつかの結晶粒9が回転される。さらに、前記Mg系素材7が押込まれて図6の(A)に示すようにX軸方向の第2孔32からY方向の第3孔33を通過する。このとき、第2、第3の孔32,33の交差部である第2屈曲部62において、前記Mg系素材7に図6の(B)の矢印の方向に剪断変形が付与されて前記方位を持つ結晶粒9のうち、いくつかの結晶粒9が回転された板材8が得られる。その結果、図7に示すように結晶粒9を構成する六方晶の(0001)面10が押出し方向と平行なMgまたはMg合金からなるMg系素材7を前記金型の上部金型本体1の入口4から第1から第3の孔31〜33を有する押出孔3内に押込み、押出し加工を施すことによって、結晶粒9が初期状態から2つの形態で回転されたMgまたはMg合金からなる板材8が製造される。つまり、板材を構成している結晶粒9の回転により(0001)面が板面に対して大きく傾斜したMgまたはMg合金からなる板材8が製造される。
【0018】
なお、前記Mg系素材に剪断変形を付与する際、剪断変形を容易にするために前記金型を例えば200〜350℃に加熱保持することが有効である。この加熱温度を200℃未満にすると、前記Mg系素材の変形能が低下してその素材が前記金型を通過する際、割れが発生する虞がある。一方、加熱温度が350℃を超えると前記Mg系素材が前記金型を通過する際、潤滑材の効果が低下して焼付けを生じる虞がある。
【0019】
以上、第1実施形態によれば第1軸からこの第1軸に交差する第2軸の方向に屈曲された第1屈曲部、さらにこの第2軸から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に屈曲された第2屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のMgまたはMg合金のMg系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第1、第2の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことによって、1回の押出操作により六方晶の結晶構造の(0001)面が板面に対して傾斜したMgまたはMg合金からなる板材を製造することができる。
【0020】
得られたMgまたはMg合金からなる板材は、その板材を構成している結晶粒の(0001)面が板面に対して大きく傾斜しているため、従来法のようにMg系素材を400〜450℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返して製造された板材に比べて延び、曲げ、絞りのような加工性を向上できる。その結果、従来法で製造された板材では困難であった複雑形状の成形が可能になる。
【0021】
また、得られたMgまたはMg合金からなる板材は延性が高いため、材料としての信頼性が向上される。
【0022】
さらに、本発明では従来法のように高温の加熱、圧延の工程を複数回繰り返すことなく、低温、1回の押出操作により加工性の優れたMgまたはMg合金からなる板材を製造できるため、製造コストの低減化が可能になる。
【0023】
(第2実施形態)
図8は、この第2実施形態を説明すための斜視図である。なお、図8において図1と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【0024】
図8に示すように下部金型本体2の出口5から押出されたMgまたはMg合金の板材8を圧延ロールの上下ロール11a,11b間に直接供給し、ロール圧延を施すことにより、薄厚化されたMgまたはMg合金の板材12を製造する。
【0025】
このような第2実施形態によれば、下部金型本体2の出口5から押出されたMgまたはMg合金の板材を連続的に薄厚化することが可能になる。
【0026】
特に、前記金型を例えば200〜350℃に加熱保持した場合、下部金型本体2の出口5から押出されたMgまたはMg合金の板材8も変形に有利な高温に保持されることと、板材8を構成している結晶粒の(0001)面が板面に対して大きく傾斜していることとの相互作用により1パスの最大圧下率を大きくでき、板材の生産性をより一層向上できる。
【0027】
なお、前述した第2実施形態においてロール圧延を1パスのみ行なう場合に限らず、圧延ロールとして上下ロールを圧延方向に複数配列して2パス以上のロール圧延を行なってもよい。
【0028】
【実施例】
以下、好ましい実施例を前述した図1を参照して詳細に説明する。
【0029】
(実施例1)
まず、SKD−61から作られた金型として前述した図1に示す構造(第1孔31は円柱状、第1、第2の屈曲部61、62の角度(θ1、θ2)をいずれも90°)のものを用意した。
【0030】
また、六方晶の結晶構造を有する多結晶のMg合金素材(AZ31)を前記金型の押出孔3の第1孔31に合わせて円柱状に加工した。
【0031】
次いで、図1に示すように前記Mg合金素材(AZ31)7を300℃に予熱した金型の上部金型本体1の入口4から第1〜第3の孔31〜33を有する押出孔3内に押込み、第1、第2の孔31,32の交差部である第1屈曲部61、第2、第3の孔32,33の交差部である第2屈曲部62を通過する時に、2回の剪断変形を付与する押出し加工を施し、下部金型本体2の出口から押出すことによりMg合金板材8を製造した。
【0032】
得られた板材8について図9に示す押出し方向と平行する引張方向Aの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Bの伸びを測定した。なお、図9ではMg合金素材7を四角柱状とし、第1孔31を四角柱状として示した。その結果を下記表1に示す。
【0033】
(比較例1)
矩形状でほぼ同形状の上部金型本体および下部金型本体を備え、これらの金型本体に押出孔が開口されたSKD−61から作られた金型を用意した。前記押出孔は、前記上部金型本体上面の入口からその面に対して垂直なZ軸方向に延びる円柱状の第1孔と、この第1孔からこの第1孔に直角交差するX軸の方向に延びる断面矩形状の第2孔とから構成され、前記第1、第2の孔の交差部には90°に曲げられた屈曲部が形成されている。
【0034】
実施例1と同様なMg合金素材(AZ31)を300℃に予熱した前記金型の上部金型本体1の入口から第1、第2の孔を有する押出孔内に押込み、第1、第2の孔の交差部である屈曲部を通過する時に、剪断変形を付与する押出し加工を施し、下部金型本体の出口から押出すことによりMg合金板材を製造した。
【0035】
得られた板材について、図10に示す押出し方向と平行する板材13の引張方向Aの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Bの伸びを測定した。なお、図10ではMg合金素材21を四角柱状とし、押出孔22の第1、第2の孔221、222を四角柱状として示した。その結果を下記表1に示す。
【0036】
(比較例2)
矩形状のMg合金素材(AZ31)を大気中で400℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返すことにより図11に示す前記素材に対する圧下率が86%のMg合金板材31を製造した。
【0037】
得られた板材について、図11に示す押出し方向と平行する引張方向Aの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Bの伸びを測定した。その結果を下記表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】
前記表1から明らかなように実施例1で得られたMg合金の板材は比較例1,2で得られたMg合金の板材に比べて押出方向と平行する引張方向Aの伸びが大きいばかりか、押出方向と直交する引張方向Bの伸びも大きく、高い成形性を有することがわかる。
【0040】
また、得られた実施例1および比較例2の板材(いずれも板厚6mm)を直径200mmの上下ロールを有する圧延ロール用いて室温下でロール圧延を実施した。その結果、板材に割れを発生しない1パス最大圧下率は実施例1では30%と大きくできたのに対し、比較例2では数%であった。
【0041】
(実施例2)
図8に示すように実施例1と同様な方法により下部金型本体2の出口5から押出された温度300℃、厚さ6mmのMg合金板材8を圧延ロールの直径200mmの上下ロール11a,11b間に直接供給し、ロール圧延を施すことにより、薄厚化されたMg合金板材12を製造した。このときの板材に割れを発生しない1パス最大圧下率を下記表2に示す。また、Mg合金板材の板厚が0.3mmまでに要するパス数を下記表2に示す。
【0042】
(比較例3)
前述した比較例2の板材(いずれも板厚6mm)を直径200mmの上下ロールを有する圧延ロール用い、300℃の温度下でロール圧延を実施した。このときの板材に割れを発生しない1パス最大圧下率を下記表2に示す。また、Mg合金板材の板厚が0.3mmまでに要するパス数を下記表2に示す。
【0043】
【表2】
【0044】
前記表2から明らかなように実施例2では300℃の温度下での1パス最大圧下率が80%と大きく、そのため板厚が0.3mmまでに要するパス数も2回で済み高い生産性を有することがわかる。
【0045】
これに対し、比較例3では300℃の温度下での1パス最大圧下率が50%と小さく、そのため板厚が0.3mmまでに要するパス数も10回必要であった。
【0046】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、延び、曲げ、絞りのような加工性が向上されて、複雑形状の成形が可能で、かつ延性が高く、材料としての信頼性が向上され、さらに製造コストの低減化が可能なMgまたはMg合金からなる板材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材を製造するための金型を示す斜視図。
【図2】図1の金型の縦断面図。
【図3】図1の金型の横断面図。
【図4】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図5】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図6】本発明に係る第1実施形態におけるMgまたはMg合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図7】本発明に係る第1実施形態におけるMg系素材からMgまたはMg合金からなる板材の製造を示す概略斜視図。
【図8】本発明に係る第2実施形態におけるMg系素材からMgまたはMg合金からなる板材の製造を示す概略斜視図。
【図9】本発明の実施例1で製造されたMg合金からなる板材とその引張試験の試験採取方向を示す概略斜視図。
【図10】比較例1で製造されたMg合金からなる板材の引張方向測定個所を示す概略斜視図。
【図11】比較例2で製造されたMg合金からなる板材の引張方向測定個所を示す概略斜視図。
【符号の説明】
1…上部金型本体、
2…下部金型本体、
3…押出孔、
31,32,33…孔、
61,62…屈曲部、
7…Mg系素材、
8、12…板材、
9…結晶粒
10…(0001)面、
11a、11b…ロール。
Claims (4)
- 第1軸からこの第1軸に交差する第2軸の方向に屈曲された第1屈曲部、さらにこの第2軸から第1、第2の軸を含む平面に交差する第3軸の方向に屈曲された第2屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のMgまたはMg合金のMg系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第1、第2の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことを特徴とするMgまたはMg合金からなる板材の製造方法。
- 前記第1、第2の屈曲部は、60〜120°の角度を持つことを特徴とする請求項1記載のMgまたはMg合金からなる板材の製造方法。
- 前記押出し加工時に前記金型を200〜350℃に加熱することを特徴とする請求項1または2記載のMgまたはMg合金からなる板材の製造方法。
- 前記金型から押出し加工された直後の板材にさらにロール圧延を施すことを特徴とする請求項1記載のMgまたはMg合金からなる板材の製造方法。
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