JP4177616B2 - 超塑性成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超塑性成形方法に関係しており、より詳細には、相互に隣接又は少なくとも一部が相互に重ねられた複数の超塑性材料素材を含むテーラードブランクを使用した超塑性成形方法に関係している。
【０００２】
【従来の技術】
複雑な形状や構造をし組み立てが煩雑又は困難な構造体を容易に製造するための成形方法として、超塑性成形方法が広く知られている。
【０００３】
従来の超塑性成形方法では：第１に、所望の面形状及び寸法を有した型表面部を含む成形型と、所定の温度条件下及び所定の圧力条件下でいわゆる超塑性変形可能な超塑性材料素材と、が準備され；そして第２に、成形型の型表面部を覆うよう超塑性材料素材が配置された後に、所定の温度条件下及び所定の圧力条件下で超塑性材料素材が成形型の型表面部に押圧されて成形型の型表面部の所望の面形状及び寸法が超塑性材料素材に転写される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の超塑性成形方法では、超塑性変形後の超塑性材料素材は、成形型の型表面部の底面に対応する部分（即ち、最も超塑性成形の度合いが大きな部分）の厚さが最も薄くなり、型表面部の入口から上記底面までの周面に対応した部分は上記底面に対応した位置から上記型表面部の入口に対応した位置に向うにつれて超塑性成形の度合いが小さくなるので上記底面に対応した位置から上記型表面部の入口に対応した位置に向うにつれて厚さが薄くなる度合いが小さくなる。
【０００５】
従って、超塑性変形後の超塑性材料素材において成形型の型表面部の底面に対応する部分は超塑性変形後の超塑性材料素材において最も強度が弱い部分になる。このことは、超塑性変形後の超塑性材料素材においてこの最も強度が弱い部分に所望の強度（即ち、所望の厚さ）を得ようとすると、型表面部の上記周面に対応した部分は所望の強度よりも大きな強度（即ち、所望の厚さよりも大きな厚さ）を得るようになることを意味している。
【０００６】
この結果として、従来の超塑性変形後の超塑性材料素材は、その全体に所望の強度（即ち、所望の厚さ）を得るようにした時に、上記全体の一部にはこの一部に必要な強度（即ち、厚さ）を過剰に上回る強度（即ち、過剰な厚さ）が与えられるようになる。このことは、上記全体に所望の強度を得た従来の超塑性変形後の超塑性材料素材には、材料の無駄及び重量の無駄が存在していることを意味している。
【０００７】
この発明は上記事情の下でなされ、この発明の目的は、超塑性変形後の所望の領域に所望の強度を得ることが出来て全体に所望の強度を得る為に材料の無駄及び重量の無駄を無くすことが出来るばかりでなく高品質の超塑性変形が可能な超塑性成形方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述したこの発明の目的を達成するために、本願の請求項１に記載の超塑性成形方法は：
厚さの異なる複数の超塑性材料素材を用意し、用意された複数の超塑性材料素材を相互に隣接して面状に配置し、隣接している複数の超塑性材料素材を摩擦攪拌接合により互いに接合して、テーラードブランクを形成する第１の工程と；そして、
所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型を用意し、前記テーラードブランクの複数の超塑性材料素材を超塑性変形させて型表面部に押し当てて複数の超塑性材料素材に型表面部の所望の面形状及び寸法を転写する第２の工程と；
を備えている。
【０００９】
この超塑性成形方法によれば、厚さの異なる複数の超塑性材料素材が相互に隣接して面状に配置された後に、隣接している複数の超塑性材料素材が摩擦攪拌接合により互いに接合されてテーラードブランクが形成される。また、所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型が準備される。
【００１０】
そして、前記テーラードブランクの複数の超塑性材料素材が超塑性変形されて型表面部に押し当てられ、複数の超塑性材料素材に型表面部の所望の面形状及び寸法が転写される。
【００１１】
テーラードブランクの形成に使用される複数の超塑性材料素材の夫々の厚さは、超塑性変形後の超塑性材料素材において成形型の型表面部の所望の面形状及び寸法中の所定の部分に対応する部分に求められる所望の厚さ（即ち、所望の強度）が得られるよう予め設定しておくことが可能になっている。
【００１２】
この為、超塑性変形後の超塑性材料素材は、超塑性変形された領域の所望の部分に所望の強度を与えることが可能になり、上記全体の全ての部分に最小限度の必要にして十分な強度（即ち、厚さ）を与えることが可能になる。このことは、超塑性変形された領域の所望の部分に所望の強度を与えることが出来て上記全体に所望の強度を得た超塑性変形後の超塑性材料素材には、材料の無駄及び重量の無駄が存在しないことを意味している。
【００１３】
しかも、相互に隣接して面状に配置された厚さの異なる複数の超塑性材料素材を互いに接合してテーラードブランクを形成する時に、隣接している複数の超塑性材料素材を摩擦攪拌接合により互いに接合している。
【００１４】
この為、隣接している複数の超塑性材料素材の接合部分の超塑性性質を隣接している複数の超塑性材料素材の夫々の超塑性性質と容易に実質的に一致させることが出来る。その結果、テーラードブランクの隣接して相互に接合されている複数の超塑性材料素材が超塑性変形された時には上記接合部分もまた隣接して相互に接合されている複数の超塑性材料素材と実質的に同じに超塑性変形可能になっていて、複数の超塑性材料素材は上記接合部分も含めて高品質に超塑性変形される。
【００１５】
上述したこの発明の目的を達成するために、本願の請求項２に記載の超塑性成形方法は：
複数の超塑性材料素材を用意し、用意された複数の超塑性材料素材を少なくとも一部が互いに重なり合うよう配置し、互いに重なり合う少なくとも一部を含む複数の超塑性材料素材を摩擦攪拌接合により互いに接合して、テーラードブランクを形成する第１の工程と；
所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型を用意し、前記テーラードブランクの互いに重なり合う少なくとも２枚を含む複数の超塑性材料素材を超塑性変形させて型表面部に押し当ててテーラードブランクの複数の超塑性材料素材に型表面部の所望の面形状及び寸法を転写する第２の工程と；
を備えている。
【００１６】
この超塑性成形方法によれば、用意された複数の超塑性材料素材が少なくとも一部は互いに重なり合うよう配置され、その後、互いに重なり合う少なくとも一部を含む複数の超塑性材料素材が摩擦攪拌接合により互いに接合されてテーラードブランクが形成される。また、所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型が準備される。
【００１７】
そして、前記テーラードブランクの互いに重なり合う少なくとも一部を含む複数の超塑性材料素材が超塑性変形されて型表面部に押し当てられ、これら複数の超塑性材料素材に型表面部の所望の面形状及び寸法が転写される。
【００１８】
テーラードブランクの形成に使用される複数の超塑性材料素材は、超塑性変形後の超塑性材料素材において成形型の型表面部の所望の面形状及び寸法中の所定の部分に対応する部分に求められる所望の厚さ（即ち、所望の強度）が得られるよう予め少なくとも一部を互いに重ね合わせておくことが可能になっている。
【００１９】
この為、超塑性変形後の超塑性材料素材は、超塑性変形された領域の所望の部分に所望の強度を与えることが可能になり、上記全体の全ての部分に最小限度の必要にして十分な強度（即ち、厚さ）を与えることが可能になる。このことは、超塑性変形された領域の所望の部分に所望の強度を与えることが出来て上記全体に所望の強度を得た超塑性変形後の超塑性材料素材には、材料の無駄及び重量の無駄が存在しないことを意味している。
【００２０】
しかも、少なくとも一部を相互に重ね合わせて配置された複数の超塑性材料素材を互いに接合してテーラードブランクを形成する時に、少なくとも一部を相互に重ね合わせて配置された複数の超塑性材料素材を摩擦攪拌接合により互いに接合している。
【００２１】
この為、少なくとも一部を相互に重ね合わせて配置されている複数の超塑性材料素材の接合部分の超塑性性質を隣接している複数の超塑性材料素材の夫々の超塑性性質と容易に実質的に一致させることが出来る。その結果、テーラードブランクの少なくとも一部を相互に重ね合わせて接合されている複数の超塑性材料素材が超塑性変形された時には、上記接合部分もまた少なくとも一部を相互に重ね合わせて接合されている複数の超塑性材料素材と実質的に同じに超塑性変形可能になっていて、複数の超塑性材料素材は上記接合部分も含めて高品質に超塑性変形される。
【００２２】
本願の請求項１又は２に記載の超塑性成形方法においては、前記テーラードブランクは、前記複数の超塑性材料素材の少なくとも１枚に対し面状に隣接して配置され隣接して配置された少なくとも１枚の超塑性材料素材に対し接合された超塑性変形しない素材をさらに含むことが出来る。
【００２３】
また、本願の請求項１又は２に記載の超塑性成形方法においては、前記テーラードブランクは、前記複数の超塑性材料素材のみを含んでいることが出来る。
【００２４】
さらに、本願の請求項３又は４に記載の超塑性成形方法においては、前記第１の工程で前記テーラードブランクを形成するときの前記複数の超塑性材料素材の厚さ、形状及び配置は、前記第２の工程で、超塑性変形する前記複数の超塑性材料素材の所望の部分が前記型表面部の所望の面形状の部分に夫々押し当てられ、かつ所定の厚さになるよう選定される。
【００２５】
以下、この発明の種々の実施の形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
まず最初に、図１乃至図５を参照しながら、この発明の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法について詳細に説明する。
【００２７】
この実施の形態では、複数枚の超塑性材料素材を組み合わせて作られたテーラードブランクに、所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型から上記型表面部の所望の面形状及び寸法が転写される。
【００２８】
上記テーラードブランク及び上記成形型については後で詳細に説明するが、図５には、上記実施の形態に従った超塑性成形方法により上記テーラードブランクから上記成形型を使用して一体成形された後の製品１０の外観が示されている。
【００２９】
製品１０は、湾曲面部１２と、湾曲面部１２中に上記成形型を使用して超塑性成形により成形された後の角張った８の字形状の底面１４（分かりやすくする為に、図５において多数の点が付されている）を含む所望の面形状及び寸法を有している凹部（逆にいえば突部）１６と、を備えている。
【００３０】
凹部（逆にいえば突部）１６の所望の面形状には、角張った８の字形状の底面１４の外周縁１４ａと湾曲面部１２において上記外周縁１４ａに対応した外側内周縁１２ａとの間に延びる外周面１６ａと、角張った８の字形状の底面１４の２つの内周縁１４ｂと湾曲面部１２において上記２つの内周縁１４ｂに対応した２つの内側内周縁１２ｂとの間に延びる２つの内周面１６ｂと、が含まれている。
【００３１】
そして、湾曲面部１２は、外側内周縁１２ａから外側に向かい湾曲面部１２の外周縁まで拡がっている外周領域１２ｃと、２つの内側内周縁１２ｂにより囲まれている２つの囲まれ領域１２ｄと、を含んでいる。
【００３２】
この実施の形態に従った超塑性成形方法により成形された後の製品１０では、超塑性成形により成形された後の凹部（逆にいえば突部）１６において、湾曲面部１２の外周領域１２ｃや２つの囲まれ領域１２ｄから最も遠い角張った８の字形状の底面１４の厚さが、外周面１６ａや２つの内周面１６ｂの夫々の所定の厚さよりも大きな所定の厚さに設定されている。
【００３３】
製品１０を、この実施の形態に従った超塑性成形方法により得るには、先ず、図１中に示されている如く、４角形の環状の第１の超塑性材料素材２０と、角張った８の字形状の第２の超塑性材料素材２２と、４角形の２つの第３の超塑性材料素材２４と、が用意される。
【００３４】
第１の超塑性材料素材２０は、後述する成形型を使用した塑性変形後に製品１０の湾曲面部１２の外周領域１２ｃの面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有する外側領域２０ａと、後述する成形型を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の外周面１６ａの面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有した内側領域２０ｂと、を含んでいる。
【００３５】
第２の超塑性材料素材２２は、後述する成形型を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の底面１４の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有している。
【００３６】
そして、２つの第３の超塑性材料素材２４の夫々は、後述する成形型を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の２つの内周面１６ｂの夫々の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有した輪郭領域２４ａと、後述する成形型を使用した超塑性変形後に製品１０の湾曲面部１２の２つの囲まれ領域１２ｄの夫々の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有した中心領域２４ｂと、を含んでいる。
【００３７】
そして、第１の超塑性材料素材２０，第２の超塑性材料素材２２，そして２つの第３の超塑性材料素材２４の夫々の厚さｈ１，ｈ２，ｈ３は、これらが上記成形型を使用して所望の塑性変形あるは超塑性変形された後に所望の厚さとなるよう予め設定されている。
【００３８】
この実施の形態では、第１の超塑性材料素材２０と２つの第３の超塑性材料素材２４の夫々の厚さｈ１，ｈ３は相互に等しく、第２の超塑性材料素材２２の厚さｈ３は第１の超塑性材料素材２０と２つの第３の超塑性材料素材２４の夫々の厚さｈ１，ｈ３よりも大きく設定されている。
【００３９】
次に、これら相互に厚さの異なる第１乃至第３の超塑性材料素材２０，２２，２４を、上記成形型を使用して所望の超塑性成形を含む塑性成形させた後に所望の面形状及び寸法を有するよう、図２の（Ａ）及び（Ｂ）中に示されている如く、相互に隣接して面状に所望の配列に配置する。
【００４０】
さらに、このように相互に隣接して配置された第１乃至第３の超塑性材料素材２０，２２，２４を摩擦攪拌接合により互いに接合することにより、テーラードブランク３０が形成される。
【００４１】
なお、図２の（Ａ）は、このように配置され接合されることによりテーラードブランク３０を形成している第１乃至第３の超塑性材料素材２０，２２，２４の平面図であり；図２の（Ｂ）は、図２の（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４２】
摩擦攪拌接合により互いに接合された第１乃至第３の超塑性材料素材２０，２２，２４は、接合部分において夫々の超塑性性質を変化させることがなく、実質的に連続した１枚の超塑性材料素材のようになる。
【００４３】
また、所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型が準備されている。この成形型について、以下に図３を参照しながらより詳細に説明する。
【００４４】
この実施の形態に従った超塑性成形方法において使用される成形型４０は、第１の成形型部４０ａと、これに組み合わされて使用される第２の成形型部４０ｂと、を含んでいる。
【００４５】
第１の成形型部４０ａは、図５中に示されている製品１０の湾曲面部１２の外周領域１２ｃの面形状及び寸法に対応した面形状及び寸法を有する外周湾曲面領域４２ａと、製品１０の湾曲面部１２の２つの囲まれ領域１２ｄの夫々の面形状及び寸法に対応した面形状及び寸法を有する２つの囲まれ湾曲面領域４２ｂと、を含む湾曲形成面４２を備えている。
【００４６】
第１の成形型部４０ａはさらに、湾曲形成面４２に開口し、図５中に示されている製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の所望の面形状及び寸法に対応した面形状及び寸法を含む型表面部４４を備えている。
【００４７】
型表面部４４は、凹部（逆にいえば突部）１６の外周面１６ａの面形状及び寸法に対応した面形状及び寸法を有する外周面４４ａと、角張った８の字形状の底面１４の面形状及び寸法に対応した面形状及び寸法を有した底面４４ｂと、２つの内周面１６ｂの夫々の面形状及び寸法に対応した面形状及び寸法を有した内周面４４ｃと、を含んでいる。
【００４８】
第２の成形型部４０ｂは、第１の成形型部４０ａの湾曲形成面４２の形状及び寸法に対応した面形状及び寸法を有した湾曲形成面４６を備えている。
【００４９】
第１の成形型部４０ａと第２の成形型部４０ｂとには、加熱手段４８が設けられている。加熱手段４８は、成形型４０を使用して第１乃至第３の超塑性材料素材２０，２２，２４を含むテーラードブランク３０を所望の形状及び寸法を有した超塑性成形する為に必要な温度を、成形型４０の第１の成形型部４０ａと第２の成形型部４０ｂとを介して、テーラードブランク３０に与えることが出来る。
【００５０】
第２の成形型部４０ｂにはさらに、湾曲形成面４６において第１の成形型部４０ａの型表面部４４に対応した位置に上記超塑性成形する為に必要な圧力を負荷する為の加圧手段５０が設けられている。
【００５１】
上述した如く構成されている成形型４０の第１の成形型部４０ａ及び第２の成形型部４０ｂに対しては、テーラードブランク３０の角張った８の字形状の第２の超塑性材料素材２２を第１の成形型部４０ａの型表面部４４の底面４４ｂに対向させるとともにテーラードブランク３０の第１の超塑性材料素材２０を第１の成形型部４０ａの湾曲形成面４２上に載置し、さらに第２の成形型部４０ｂの湾曲形成面４６によりテーラードブランク３０の第１乃至第３の超塑性材料素材２０，２２，２４を第１の成形型部４０ａの湾曲形成面４２上に押圧させる。この状態が、図３中に示されている。
【００５２】
そして、加熱手段４８により加熱されている成形型４０の第１の成形型部４０ａ及び第２の成形型部４０ｂを介して、第１乃至第３の超塑性材料素材２０，２２，２４を含むテーラードブランク３０に対し所望の形状及び寸法を有した超塑性成形する為に必要な温度を与える
さらに加圧手段５０により、第２の成形型部４０ｂの湾曲形成面４６において第１の成形型部４０ａの型表面部４４に対応した位置に上記超塑性成形する為に必要な圧力を負荷すると、図４中に示されている如く、テーラードブランク３０において型表面部４４に対応している部分が型表面部４４の所望の面形状（即ち、外周面４４ａ，底面４４ｂ，そして内周面４４ｃ）に沿うよう超塑性変形して上記所望の面形状（即ち、外周面４４ａ，底面４４ｂ，そして内周面４４ｃ）及びその寸法が転写される、図５中に示されている製品１０となる。
【００５３】
そして、上記超塑性変形においては、型表面部４４において型表面部４４の入口から最も遠く超塑性変形の程度が最も大きくなる部分である底面４４ｂに対応したテーラードブランク３０の第２の超塑性材料素材２２の厚さｈ２が、型表面部４４の入口から底面４４ｂよりも近く超塑性変形の程度がより小さくなる部分である外周面４４ａや内周面４４ｃに対応したテーラードブランク３０の第１及び第３の超塑性材料素材２０，２４の厚さｈ１，ｈ３よりも大きく設定されているので、図５中に示されている製品１０において、上記超塑性変形により形成された後の凹部（逆にいえば突部）１６は、湾曲面部１２の外周領域１２ｃや２つの囲まれ領域１２ｄから最も遠い角張った８の字形状の底面１４の厚さが、外周面１６ａや２つの内周面１６ｂの夫々の所定の厚さよりも大きな所定の厚さに設定することが出来た。
【００５４】
［第２の実施の形態］
次に、図６を参照しながら、この発明の第２の実施の形態に従った超塑性成形方法について詳細に説明する。
【００５５】
この実施の形態でも、図１乃至図５を参照しながら前述したこの発明の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法の場合と同様に、複数枚の超塑性材料素材を組み合わせて作られたテーラードブランクに、所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型から上記型表面部の所望の面形状及び寸法が転写される。
【００５６】
より詳細に説明すると、第２の実施の形態に従った超塑性成形方法はそこで使用するテーラードブランクの形成方法が前述の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用するテーラードブランク３０の形成方法と異なっているのみで、第２の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用される成形型は前述の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用された成形型４０と同じである。
【００５７】
さらに、第２の実施の形態に従った超塑性成形方法において、そこで使用するテーラードブランクから第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用された成形型４０と同じ成形型を使用して超塑性変形されることにより形成された製品は、第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用された成形型４０によりそこで使用されるテーラードブランク３０から形成された図５中に示されている製品１０と同じである。
【００５８】
従って、以下に図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照しながら詳細に説明する第２の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用される成形型４０の説明は、第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用された成形型４０を説明する為に付されている参照符号と同じ参照符号を付すことにより、簡略にされる。
【００５９】
製品１０を、第２の実施の形態に従った超塑性成形方法により得るには、先ず、図６の（Ａ）中に示されている如く、４角形状の第１の超塑性材料素材６０と、角張った８の字形状の第２の超塑性材料素材６２と、が用意される。
【００６０】
第１の超塑性材料素材６０は、後述する成形型４０を使用した塑性変形後に製品１０の湾曲面部１２の外周領域１２ｃの面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有する外側領域６０ａと、後述する成形型４０を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の外周面１６ａの面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有した第１の内側領域６０ｂと、後述する成形型４０を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の底面１４の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有している第２の内側領域６０ｃと、後述する成形型４０を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の２つの内周面１６ｂの夫々の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有した第３の内側領域６０ｄと、後述する成形型４０を使用した超塑性変形後に製品１０の湾曲面部１２の２つの囲まれ領域１２ｄの夫々の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有した２つの中心領域６０ｅと、を含んでいる。
【００６１】
第２の超塑性材料素材６２は、後述する成形型４０を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の底面１４の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有している。
【００６２】
そして、第１の超塑性材料素材６０の厚さｈ１は、第１の超塑性材料素材６０が単独で後述する成形型４０を使用した塑性変形後又は超塑性変形後に所望の厚さになるよう予め設定されていて、第２の超塑性材料素材６２の厚さｈ２は、第２の超塑性材料素材６２が第１の超塑性材料素材６０の一部と重ね合わされて後述する成形型４０を使用した超塑性変形後に所望の厚さになるよう予め設定されている。
【００６３】
次に、これら第１及び第２の超塑性材料素材６０，６２を、後述する成形型４０を使用した所望の超塑性成形を含む塑性成形させた後に所望の面形状及び寸法を有するよう、図６の（Ｂ）中に示されている如く、少なくとも一部を重ね合わせるよう所望の配列に配置する。
【００６４】
この実施の形態では、第１の超塑性材料素材６０において、後述する成形型４０を使用した超塑性変形後に製品１０の凹部（逆にいえば突部）１６の底面１４の面形状及び寸法となる平面形状及び寸法を有している第２の内側領域６０ｃ上に、第２の超塑性材料素材６２が重ね合わされる。
【００６５】
さらに、このように少なくとも一部を相互に重ね合わせるよう配置された第１及び第２の超塑性材料素材６０，６２を摩擦攪拌接合により互いに接合することにより、図３の（Ｂ）に断面図が示されているテーラードブランク６４が形成される。
【００６６】
摩擦攪拌接合により互いに接合された第１及び第２の超塑性材料素材６０，６２は、接合部分において夫々の超塑性性質を変化させることがなく、実質的に連続した１枚の超塑性材料素材のようになる。
【００６７】
テーラードブランク６４は、成形型４０の第１の成形型部４０ａ及び第２の成形型部４０ｂに対しては、テーラードブランク６４の角張った８の字形状の第２の超塑性材料素材６２を第１の成形型部４０ａの型表面部４４の底面４４ｂに対向させるとともにテーラードブランク６４の第１の超塑性材料素材６０を第１の成形型部４０ａの湾曲形成面４２上に載置し、さらに第２の成形型部４０ｂの湾曲形成面４６によりテーラードブランク６４の第１の超塑性材料素材６０を第１の成形型部４０ａの湾曲形成面４２上に押圧させる。この状態が、図６の（Ｃ）中に示されている。
【００６８】
そして、加熱手段４８により加熱されている成形型４０の第１の成形型部４０ａ及び第２の成形型部４０ｂを介して、第１及び第２の超塑性材料素材６０，６２を含むテーラードブランク６４に対し所望の形状及び寸法を有した超塑性成形する為に必要な温度を与える
さらに加圧手段５０により、第２の成形型部４０ｂの湾曲形成面４６において第１の成形型部４０ａの型表面部４４に対応した位置に上記超塑性成形する為に必要な圧力を負荷すると、図４中に示されている第１の実施の形態の超塑性成形方法に従った場合の如く、テーラードブランク６４において型表面部４４に対応している部分が型表面部４４の所望の面形状（即ち、外周面４４ａ，底面４４ｂ，そして内周面４４ｃ）に沿うよう超塑性変形して上記所望の面形状（即ち、外周面４４ａ，底面４４ｂ，そして内周面４４ｃ）及びその寸法が転写される、図５中に示されている製品１０となる。
【００６９】
そして、上記超塑性変形においては、型表面部４４において型表面部４４の入口から最も遠く超塑性変形の程度が最も大きくなる部分である底面４４ｂに対応したテーラードブランク６４の第１及び第２の超塑性材料素材６０，６２が重なり合わされた部分の厚さが、型表面部４４の入口から底面４４ｂよりも近く超塑性変形の程度がより小さくなる部分である外周面４４ａや内周面４４ｃに対応したテーラードブランク６４の第１の超塑性材料素材６０の厚さよりも大きく設定されているので、図５中に示されている製品１０において、上記超塑性変形により形成された後の凹部（逆にいえば突部）１６は、湾曲面部１２の外周領域１２ｃや２つの囲まれ領域１２ｄから最も遠い角張った８の字形状の底面１４の厚さが、外周面１６ａや２つの内周面１６ｂの夫々の所定の厚さよりも大きな所定の厚さに設定することが出来た。
【００７０】
なおこの発明の趣旨は、超塑性材料素材のブランクを超塑性成形して製品を形成した場合に、超塑性成形の程度とは無関係に、超塑性成形後の製品の所望の部分を所望の厚さ（即ち、強度）にすることが出来て全体の所望の部分の厚さ（即ち、強度）を所定の厚さ（即ち、強度）に自在に高品質に設定することが出来ることである。
【００７１】
そして、その為に、上述した第１の実施の形態に従った超塑性成形方法においては、種々の厚さを有した複数の超塑性材料素材を相互に隣接して平面状に所望の配列に配置した後に摩擦攪拌接合により互いに接合して形成したテーラードブランクを使用している。そして、複数の超塑性材料素材の夫々の厚さは、夫々が所定の程度の超塑性変形された後に所望の厚さになるように選定される。
【００７２】
また、上述した第２の実施の形態に従った超塑性成形方法においては、複数の超塑性材料素材を少なくとも一部が重なり合うよう所望の配列に配置した後に摩擦攪拌接合により互いに接合して形成したテーラードブランクを使用している。そして、複数の超塑性材料素材の少なくとも一部の重なり合った厚さや、重なり合わなかった部分の厚さは、上記少なくとも一部や重なりあわなかった部分が所定の程度の超塑性変形された後に所望の厚さになるように選定される。
【００７３】
また、この発明の超塑性成形方法において使用されるテーラードブランクは、超塑性変形が行なわれない部分に超塑性変形しない素材を接合しておくことも出来る。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、この発明に従った超塑性成形方法においては、超塑性変形された領域の所望の部分に所望の強度を得ることが出来るので全体に所望の強度を得る為に材料の無駄及び重量の無駄を無くすことが出来るばかりでなく高品質の超塑性変形が可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用されるテーラードブランクを形成する為に用意された種々の高さの種々の形状寸法の第１乃至第３の複数の超塑性材料素材を概略的に示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は、図１の第１乃至第３の複数の超塑性材料素材が相互に隣接して平面状に所望の配列に配置され相互に摩擦攪拌接合されて形成されたテーラードブランクを示す平面図であり；そして、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用されるテーラードブランクが超塑性成形の為に成形型の所定の位置に配置された状態を示す断面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において、図３の成形型の所定の位置に配置されたテーラードブランクが成形型の所望の面形状及び寸法を有している型表面部に所定の温度条件下で圧力を負荷され押し当てられて超塑性変形されたことにより、型表面部の所望の面形状及び寸法が転写されて製品となった状態の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態に従った超塑性成形方法において、図２の（Ａ）及び（Ｂ）中に示されているテーラードブランクから図３中に示されている成形型により超塑性変形されたことにより、成形型の型表面部の所望の面形状及び寸法が転写された製品を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は、この発明の第２の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用されるテーラードブランクを形成する為に用意された種々の形状寸法の第１及び第２の複数の超塑性材料素材を概略的に示す斜視図である。
（Ｂ）は、図６の（Ａ）の第１及び第２の複数の超塑性材料素材が少なくとも一部が重なり合うよう配置され相互に摩擦攪拌接合されて形成されたテーラードブランクを示す平面図であり；そして、
（ｃ）は、この発明の第２の実施の形態に従った超塑性成形方法において使用される図２の（Ｂ）中に示されているテーラードブランクが超塑性成形の為に成形型の所定の位置に配置された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２０ 第１の超塑性材料素材
２２ 第２の超塑性材料素材
２４ 第３の超塑性材料素材
３０ テーラードブランク
４０ 成形型
４４ 型表面部
４４ａ 外周面
４４ｂ 底面
４４ｃ 内周面
６０ 第１の超塑性材料素材
６２ 第２の超塑性材料素材
６４ テーラードブランク

Claims (5)

1. 厚さの異なる複数の超塑性材料素材を用意し、用意された複数の超塑性材料素材を相互に隣接して面状に配置し、隣接している複数の超塑性材料素材を摩擦攪拌接合により互いに接合して、テーラードブランクを形成する第１の工程と；そして、
   所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型を用意し、前記テーラードブランクの複数の超塑性材料素材を超塑性変形させて型表面部に押し当てて複数の超塑性材料素材に型表面部の所望の面形状及び寸法を転写する第２の工程と；
   を備えている超塑性成形方法。
2. 複数の超塑性材料素材を用意し、用意された複数の超塑性材料素材を少なくとも一部が互いに重なり合うよう配置し、互いに重なり合う少なくとも一部を含む複数の超塑性材料素材を摩擦攪拌接合により互いに接合して、テーラードブランクを形成する第１の工程と；
   所望の面形状及び寸法を有している型表面部を含む成形型を用意し、前記テーラードブランクの互いに重なり合う少なくとも一部を含む複数の超塑性材料素材を超塑性変形させて型表面部に押し当ててテーラードブランクの複数の超塑性材料素材に型表面部の所望の面形状及び寸法を転写する第２の工程と；
   を備えている超塑性成形方法。
3. 前記テーラードブランクは、前記複数の超塑性材料素材の少なくとも１枚に対し面状に隣接して配置され隣接して配置された少なくとも１枚の超塑性材料素材に対し接合された超塑性変形しない素材をさらに含む請求項１又は２に記載の超塑性成形方法。
4. 前記テーラードブランクは、前記複数の超塑性材料素材のみを含む請求項１又は２に記載の超塑性成形方法。
5. 前記第１の工程で前記テーラードブランクを形成するときの前記複数の超塑性材料素材の厚さ、形状及び配置は、前記第２の工程で、超塑性変形する前記複数の超塑性材料素材の所望の部分が前記型表面部の所望の面形状の部分に夫々押し当てられ、かつ所定の厚さになるよう選定されている請求項３又は４に記載の超塑性成形方法。

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