JP4829774B2 - Ａｌ−Ｍｇ合金製部材の温間絞り加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、温間即ち１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度で絞り加工することにより、アルミニウム合金製、特にＡｌ−Ｍｇ型合金（ＥＮ規格５７３−３による５０００系）製で、大きく変形加工させた、特に自動車構造用の部材を製造することに関するものである。

１５０℃を越えるとアルミニウム合金の破断伸びは増大することが知られているが、この効果は変形加工がゆっくり行われれば、より一層、顕著となる。超可塑性成形は４５０℃を超える温度で行われ、非常に粒子の細かい特殊なミクロ組織を有する合金が必要となるものであるが、それとは逆に、温間成形は、１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度で行うもので、通常の合金、特に５０００系合金の延性を増大させることができる。

自動車産業においてアルミニウム合金を温間絞り加工する試みは、米国で１９７０年代に最初に行われ、工具を変更することなく、鋼鉄の代わりにアルミニウムを用いることを目的としたものであった。１９７６年出願のクライスラーの米国特許第４，０９０，８８９号明細書は、１００℃と３１５℃の間に含まれる温度で、合金５２５２−Ｈ２５を含む様々なタイプの合金製の自動車用部材を絞り加工する方法を記載している。グラファイトを主成分とする潤滑剤で覆ったブランク材の加熱は、好適には赤外線で行うことが望ましい。その頃以来、産業的実施が全く行われていないのは、おそらく、その方法の温度制御に至らぬところがあり、そして従来の冷間絞り加工の製造タクトに近い製造タクトを実現するのが難しいせいである。

本発明の目的は、この欠点を克服し、アルミニウム合金製、特にＡｌ−Ｍｇ合金製の自動車用の部材を温間絞り加工できるようにすることであり、しかも、生産性を、自動車産業での要請と一致したものにして、それにより、冷間では製作できないような部材を作ったり、そのような部材の製作を、特に絞り加工のパスの数を減らして、容易にしたり、より経済的ではあるが、冷間での成形性には乏しい合金を用いたりすることである。

本発明は、アルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法を対象とするものであり、該製造方法は、以下の各過程を含むものである；
・組成が（重量％で）： Ｍｇ：１−６ Ｍｎ＜１．２ Ｃｕ＜１ Ｚｎ＜１ Ｓｉ＜３ Ｆｅ＜２ Ｃｒ＜０．４ Ｚｒ＜０．３ 他の元素はそれぞれが＜０．１で合計で＜０．５ 残りはＡｌの合金製で、厚さが０．５ｍｍと５ｍｍの間に含まれる帯材を製造し、
・この帯材からブランク材を一枚切り取り、
・該ブランク材の局部または全体を、１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度で＜３０ｓ加熱し、
・後過程の作業と両立可能な潤滑剤を存在させつつ、１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度で、少なくとも部分的に加熱した工具を用いて加熱した該ブランク材を絞り加工する。

潤滑剤は、切り取ったブランク材の上に前もって配置させておいたり、ブランク材を絞り加工する直前に絞り加工工具の上に吹きつけておいたりしてもよい。絞り加工は、好適には、パスを一回きりにして行うのが望ましい。

本発明は、また、上記の組成のアルミニウム合金製のブランク材から絞り加工した部材を対象とするものでもあり、該部材は、余り変形加工していないか全く変形加工していない区域と大きく変形加工した区域とを含んでいるものであって、該部材において、変形加工の度合いが最も小さい部分の弾性限界Ｒ_0.2は、最も変形加工した区域のそれよりも、少なくとも３０％（つまりビッカース硬さでは少なくとも２０％）上回っている。

図１は、実施例１に記載の本発明による方法で製作した自動車用ドアのインナパネルを斜視図により示している。

図２は、実施例１および実施例２で用いられているブランク材の予熱した区域を示している。

図３は、実施例２の部材の隅の逆絞り部分の断面図である。

本発明は、マグネシウムを１〜６％、好適には３．５〜５％含有するアルミニウム合金製の絞り加工部材の製造に応用されるものである。Ｍｇは、Ｃｕ、ＭｎまたはＺｎと同様に、合金の機械的強度に貢献するものであり、ＣｕとＺｎについては１％までの含有量で、Ｍｎについては１．２％までの含有量で含まれていてよい。これらの合金はまず、例えば合金５０５２、５０８３、５１８２または５７５４などの、５０００系の合金でなければならないが、Ｓｉ含有量がＭｇ含有量を上回っていれば４０００系のものでもよいし、Ｍｎ含有量がＭｇ含有量を僅かに上回っていれば３０００系のものでもよい。そのような３０００系や４０００系の合金は、製造中に発生する残り切れをリサイクルしたものを一部混入させて精練したものであってもよいし、そうすれば、これら合金を経済的に作ることができる。

帯材の作製は、従来のやり方で、板材を鋳造し、熱間圧延し、つぎに冷間圧延して行ってもよいし、また、帯材の連続鋳造を、まず二本の金属製ベルトの間を通して行い（“ｂｅｌｔ ｃａｓｔｉｎｇ”）、つぎに熱間圧延しそして場合によっては冷間圧延したり、まず冷却した二本のシリンダの間を通して行い（“ｒｏｌｌ ｃａｓｔｉｎｇ”）、つぎに冷間圧延したりしてもよい。ベルトの間で鋳造する場合には、得ようとする厚さに差し支えなければ、熱間圧延した帯材を用いるのが技術面でも経済面でも有益なことがある。

従来の鋳造では、Ｆｅは０．８％が限度であるが、連続鋳造で得られる合金では２％に達してもよい。同様に、シリコンは、連続鋳造では、３％までさらに増やしてもよいが、一方、従来の鋳造では２％にとどめた方がよい。

圧延の最後のパスを実施するには、例えば電子ビームによる処理（ＥＢＴ）、放電加工による処理（ＥＤＴ）またはレーザー・ビームによる処理により表面を加工したシリンダを用いてもよく、そうすれば、成形しやすさが改善され、塗装後の成形部材の表面の外観も改善される。

そのような帯材を焼きなましてよいのは（状態Ｏ）、特に大幅に伸ばして絞り加工の難しい大きく変形加工させた部材を製作したい場合で、最終的な機械的強度については余り多くを求めないというような場合である。しかしながら、本発明による方法の利点の一つは、冷鍛した状態、または部分的に焼き戻しした状態（状態Ｈ１ｘまたは状態Ｈ２ｘ）から始められることである。事実、焼きなましをしなくて済むという経済的利点に加えて、絞り加工の際にリューダースラインが発生しないようにすることもできるのは、焼きなました状態から始める場合である。これが大きな利点だというのは、焼きなました状態を用いることから凹みに対する強度が弱いことに加えて、リューダースラインが発生するおそれがあるために、いままでのところ、塗装予定の車体外装用部材にＡｌ−Ｍｇ合金を使うことができなかったのだが、一方で、見えない補強部材には広く用いられているからである。特筆に値するのは、その同じ外観の悪さが焼きなました状態の金属板を温間成形する場合にも解消されることであり、それは、例えば、扉類の目に見えるインナパネルのように、高度の成形しやすさと美観が必要とされるが、余り高い機械的強度は求められていないような用途には一つの利点である。最後に、外装と補強部に同一タイプの合金を用いればリサイクルが簡単にできる。

そのような帯材をつぎにブランク材に切り分けるのであるが、その形は、これから製作しようとする部材に適合したものにする。この段階で、ブランク材を、潤滑剤で覆ってもよく、これは、絞り加工温度で比較的安定しており、かつ、この温度で有毒な煙を発生させないような潤滑剤とする。この潤滑剤は、また、脱脂の際に除去が容易で、溶接や接着のような後過程の作業とも、余分な表面処理をしなくても両立可能であり、そして電気泳動とも両立可能なものでなければならない。例えば、使用可能な潤滑剤は、沸点が高く、引火点も高い合成エステルを主成分とし、潤滑添加物としてステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ナトリウムもしくはステアリン酸リチウムを含有するものか、または窒化硼素タイプの固体潤滑剤である。

ブランク材をつぎに１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度で予熱する。この予熱は、急速で、３０秒未満、そして好適には２０秒未満、更に、１０秒未満であることが望ましく、それにより、絞り工具に必要な動作タクトで供給しなければならない。もし必要なら、同一の絞り工具に供給するための予熱個所は複数あってもよい。予熱は、ブランク材全体に均一に行ってもよいが、選択的に行って、ブランク材の様々な区域の間で温度勾配ができるようにしてもよい。このように局所限定の予熱を行うことにより、機械的特性を最適なものにし、それにより、変形加工箇所の分布を改善して成形をしやすくしたり、仕上がった部材の機械的特性が、均一なものでなく、成形された部材の各区域の機能に適合したものになるようにすることができる。そのようにして、例えば、最も変形加工を大きくすることになる区域を選択的に予熱することができる。ブランク材を突き合わせ接合する場合には、その接合部の区域付近を重点的に予熱することにより、絞り加工に際してこの区域内で破断が生じないようにすることができる。

また、強く冷鍛を行った合金製のブランク材を材料として、その周辺を局部的に加熱し、それにより、成形の終了時にできる部材を、加熱されなかった中央部には弾性限界が高いままで残り、周辺は、成形中に焼きなましを受け、それにより、後で行う圧接作業に適したものにすることもできる。

予熱を急速に、しかも、必要な場合には局所的に行うのに適した手段は、一つまたは複数の加熱対象区域の形をしたブランク材の上に加熱シューを押し当てることにより、接触させて加熱する装置を用いることである。そのような装置により確実に、１５秒未満で２０〜３００℃に温度を上昇させることにより、予熱装置の数を減らしつつも高い動作タクトで絞り加工のラインに供給を行うことができる。一方、温度と、その温度にさらす時間とにもっと敏感な、冷鍛を行ったブランク材を材料とする場合には、この装置により、サイクルタイムをよく制御しつつ、達成温度を精確に管理し、それを再現しやすくすることができる。

部材の中央の限定された箇所に、例えば逆絞り加工部のような、大きく変形加工した区域が存在する場合、本出願人が実地に確かめたところでは、驚いたことに、絞り加工の際の破断を回避するためには、ブランク材の予熱区域は成形対象の区域内ではなく、その近傍に位置していなければならない。熱の供給は、ブランク材を予熱することからしか得られず、絞り工具を予熱しても得られないのであり、というのは、そのような場合には、絞り工具とブランク材との間の接触が、余りにも素早く行われるので、加熱は十分なものにならないからである。ブランク材を予熱するのは、例えば、加熱用の楔を用いて行うのであるが、該楔の位置は、好適には、部材の局所的に大きく変形加工した区域に相当する、ブランク材の区域からの距離が５ｍｍを越えるところにあるのが望ましい。

そのブランク材をつぎに絞り工具に向かって移送し、そして、プレスの下で所望の温度を得るためには、炉の出口とプレスとの間でブランク材が場合によっては冷めるということも考慮に入れなければならないのであり、そのことにより、その絞り工具の温度と比較してブランク材を僅かに加熱しすぎる結果になる。

予熱したブランク材を、そこで絞り加工する。本発明の特徴の一つは、絞り工具も、それ自体、１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度に、少なくとも部分的に、加熱されているということである。これは、電気抵抗器を絞り工具の中に内蔵しているからできることである。加熱は、絞り工具の特定の区域だけに行うことができ、好適には、パンチのところよりも抜き型とブランクホルダのところだけを加熱するのが望ましい。特に好適な配置は、一つの抜き型を、エアスペースで隔てた二つの部分に分けて加熱することである。そのようにして、抜き型の一端は縮管加工されたブランク材の内張りの下で熱をもっており、抜き型の底はもっと温度が低くて、ブランク材の機械的強度が抜き型の中心から放射状に広がる範囲で最適なものとなるようにする。

高温部分の近傍で絞り工具の一部を低温に維持するために、他の手段を用いることも可能であり、例えば、圧搾空気を吹きつけて低温に維持すべき部分の熱を排除したり、あるいは、この部分の内部に冷却液を循環させたりしてもよい。絞り工具のさまざまな部分の温度を調節して制御する。

前述したように、ブランク材を前もって潤滑剤の層で覆っていない場合には、例えば噴霧によって、潤滑剤を直接、絞り工具の上に配置させてもよい。そのようにすれば、潤滑剤が高温にさらされる時間を短縮でき、予熱の際に、余りに早く劣化してしまうようなことを避けられる。

そのような絞り加工工具を構想する際には、温度が均等でなければ、その絞り工具の膨張も均一でないことを考慮に入れなければならない。絞り工具は、焼きついたりしないように、表面処理をしてもよい。成形のサイクルは、好適には一回きりの絞り加工のパスにして、その後に続く仕上げのパスで端を縁切りしたり、落としたりするのが望ましい。絞り加工の動作タクトは、少なくとも毎分６回とする。

本発明による方法は、大きく変形加工した区域を含む部材、特に自動車製造用部材、車体外装用部材並びに構造部材や補強部材を製造するために使用可能である。

ブランク材の幾つかの区域を予熱することと、その絞り工具を様々な部分の間に熱勾配を付けて加熱することとを最適に組み合わせることにより、例えば扉の外装や屋根の部分のような、車体外装用の外観用部材を製作することが可能であり、これらの部材は、厚さが０．６ｍｍと１．５ｍｍの間に含まれるブランク材を材料とし、例えば、凹みに対する強度や衝突の際の様相などの、成形された部材の様々な部分で要求される各特性に応じて各機械的特性を全く通常ではあり得ない形態で呈するものである。

冷間絞り加工の従来の方法では、最も変形加工の大きい区域が最も冷鍛された部分であり、それゆえに、最も固い部分である。逆に、本発明による方法では、冷鍛した状態から始める場合、最も変形加工の大きい区域は、一般的には周辺にあるが、絞り加工の際には、この区域の正面にある絞り工具が加熱されているおかげで、部分的には焼き戻しされた状態になっているので、絞り工具の中に金属が流れ込みやすくなっている。それゆえ、この区域は硬化しないのだが、一方、余り変形加工しておらず、温度ももっと低い区域では、元の機械的強度が高いままで保たれている。

そういうわけで、そのような変形加工の少ない区域については、弾性限界Ｒ_0.2＞２５０ＭＰａ、あるいはビッカース硬さ＞９７Ｈｖを得ることができ、その結果、特に凹みに対する強度は良好に確保され、しかも、そのうえ、リューダースラインもないため表面の外観にも優れ、スプリングバックも少ない。逆に、予熱と絞り加工の間に部分的に焼き戻しされた周辺区域は、軟化するので、後で圧接するための適性には優れている。中央での凹みに対する良好な強度と、周辺での良好な圧接の適性との組み合わせが、ボンネット、ドアおよび屋根のような車体のアウタパネルに用いるのに特に適合性がよい。

アルミニウム合金製の屋根については、鋼鉄製の枠の上に取り付け可能であり、本方法により、電気泳動過程前に弾性限界の高い合金を得て、この作業の際に現れる熱の差による膨張によって恒常的な変形が発生するのを防止することができる。

構造部材や補強部材、例えばバンパーのビーム、床の連結材、梶棒、車台及び扉の補強部は、厚さが２ｍｍと５ｍｍの間に含まれるブランク材を材料とするものであり、そのような部材については、冷間では実現不能な絞りの深さ、更に少ないスプリングバック、そして更に高い機械的強度が得られる。

特にドアのインナパネルのような特定の場合において、例えば窓ガラス枠の下に位置する水平帯材のような、変形加工の軽度な部分の機械的強度が高いことが、正面衝突の場合には有利さを発揮する場合があり、それにより、この区域の所定の形状の補強部を軽いものにすることができる。

そういうわけで、冷鍛された状態の金属板を活用することで、本発明による方法では広範囲の調節が可能であり、それにより、所望の特性を備えた仕上がりの形状を達成することができる。中間的な冶金状態（Ｈｎ４またはＨｎ２）に、ブランク材と適当な絞り工具類とを加熱することを組み合わせると、成型中の弾性限界を一時的に低下させることが可能となる。冷却した後、部材の機械的強度は再び高まり、元のブランク材の機械的強度に比べて、余り劣化してはいない。この選択が非常に有益なのは、外観用部材で細部を際立たせ、しかも成形後も高い弾性限界を保持したい場合である。

本発明の方法により、絞り加工のプレスの供給を、少なくとも毎分６個の動作タクトで確保することができる。該方法により、冷間絞り加工に比べて、成形に関する機械的特性を最適化することができ、成形された部材については、機械的特性の勾配を生じさせ、そのことが、仕上がった部材を用いる上での機能（例えば耐衝撃性または凹みに対する強度）を改善し、または、成形された部材を後で組み立てる作業（例えば圧接）を単純化するのに役立つ。

結局、本発明による方法におけるブランク材の予熱過程は、ブランク材と絞り工具との間の熱交換を抑えることで、本方法の熱的安定性を確保し、それにより、絞り工具類を加熱する装置を単純化することが可能になり、高い動作タクトで成形する際にこれらの絞り工具類が温度の変化にさほど左右されないようにする。

（ドアのインナパネルの深絞り）

本発明の方法により絞り加工のパス一回きりで製作されたドアのインナパネルは、図１に示されており、一体化されたガラス枠を含んでいるが、その箱構造の奥行きは少なくとも１００ｍｍである。該部材の中で交わっている曲率半径はきつい（６〜８ｍｍまで）ものである。縁切りしたり、穴などを切り抜いたりするのは、従来の切り抜き工具で後ほど行われる。

元になるブランク材は、平行四辺形の形で、厚さ１ｍｍの合金５７５４−Ｏ製で、予め潤滑剤として水性エマルジョンを塗布してあるものであり、該水性エマルジョンは、揮発した後で、鉱油（Ｃ１４〜Ｃ２８のパラフィン）を主成分とする、乾いた膜が一枚残るものである。

この部材は、従来の絞り加工（冷間）方法でパス一回きりで製作することはできないものである。パンチの半径方向のところで破損が発生するのだが、そこは、金属が面変形加工する際の引張力の下で折り曲げられる状態で強く動かされるところである。その場合、金属には、もはや、ブランクホルダで圧迫された材料を引っ張っていくだけの強度がない。ブランクホルダの圧力を減少すると、その結果、折り曲げが形成される。

本発明による方法を応用することは、ブランクホルダの下に来ることになる図２の区域（１）に相当する、ブランク材の周辺を予熱し、それにより、その弾性限界を低くし、そうすることによって、ブランクホルダの圧力が大きくても、絞り工具の中に金属が流れやすくなるようにすることである。これに反して、ブランク材の中央、特にそのパンチの半径方向で引張力の下で折り曲げられる状態になる区域は、低温のままであり、それにより、その機械的強度は劣化しないようになっている。

ブランク材の予熱は、１０秒間、接触させることにより行われる。局部的な加熱を行うために、加熱対象区域の形をした楔を加熱板の下にねじ止めする。つぎにブランク材をこの楔に押しつけて、２５０℃の温度にまでなるようにする。図２は、加熱板にねじ止めされた楔の形状を示している。加熱が短時間（１０秒）で行われるので、プレスの動作タクトで供給を確保することができ、ブランク材の熱勾配が維持される。

ブランク材は、絞り加工プレスの下に吐き出されるのだが、該プレスは、９００トンの油圧プレスである。絞り工具は、パンチ、ブランクホルダ、そして２つの部分に分かれた抜き型という４つの要素で形成されている。第一の部分は、リング抜き型と呼ばれ、ブランクホルダと向かい合った位置にある。第二の部分は、抜き型の底と呼ばれ、パンチと向かい合った位置にある。リング抜き型とブランクホルダとだけを２５０℃に加熱するのを、抜き型に入る線に沿ったＵ字型の抵抗器を介して行う。エアスペースによりリング抜き型から分離された抜き型の底とパンチとは、実験が行われている間ずっと１３０℃未満の温度のままである。

ブランク材は、２００ｍｍ／ｓのパンチ速度で絞り加工される。それから、そうして成形された部材は、プレスから吐き出される。達成可能な動作タクトは、毎分６〜１０回で、それは鋼鉄製のドアのインナパネルを絞り加工する従来のラインの動作タクトである。ブランク材を局部限定で予熱することと、絞り工具を加熱することとを組み合わせることにより、ブランク材と絞り工具との間の熱交換を抑えることができ、そしてそれゆえに、本方法の熱的安定性を確保することができる。

（逆絞り部分付きのドアのインナパネル）

２ａ−ここで製作する部材は、実施例１のものと似てはいるが、図２に示す形状の、特にぎりぎりのところにある逆絞り部分（３）が窓ガラスの隅にある。実施例１と同じ条件を適用し、つまり、ブランク材を図２に示された周辺区域（１）においてのみ予熱すると、逆絞り部分（３）が形成される際に、終着点に達したところで、破断が現れる。このような破断を避けようとするために、予熱シューの下に楔（２）を付け加えて、その周辺だけでなく、図２に示すように、隅の区域も３００℃に予熱するように、ブランク材の予熱を変更した。実地に確かめたところでは、楔がその隅の区域全体を覆う場合には、金属が余りに柔らかくなりすぎ、その部材を壊すことなく取り出すことができない。逆に、加熱する箇所が、逆絞り部分（２）のために用意された区域の両側の近傍で、そこから５ｍｍを越える距離にあるところだけに限定されるなら、壊すことなく部材を取り出せる。そのような場合には、接触時間がこの区域を３００℃にまで加熱するには短すぎ、その絞り工具を用いてこの区域を加熱することは不可能だった筈である。更に、楔（２）の位置にも大きく左右されることが実地に確かめられている。その補足的な加熱箇所を周辺に向かって２ｃｍだけ移動させると、逆絞り部分の半径方向に破損が見られる。それを内側に向かって２ｃｍだけ移動させると、窓ガラスの明るい区域の内側に破損が見られる。ブランク材を最適に予熱することと、その絞り工具を加熱することとを組み合わせることにより、この扱いづらい部材を毎分６個の動作タクトで、本方法の熱的安定性を確保しつつ、絞り加工をすることができる。

２ｂ−実施例２ａと同じ作業を、但し、シリンダの間で帯材を連続鋳造（“ｔｗｉｎ−ｒｏｌｌ ｃａｓｔｉｎｇ”）して得られる合金５０５２−Ｏで行う。方法のパラメーターは同じで、破損なしに成形された部材が得られるが、これは、この材質で冷間では不可能なことである。

２ｃ−実施例２ｂと同じ作業を繰り返すが、二本のベルトの間で帯材を連続鋳造（“ｔｗｉｎ−ｂｅｌｔ ｃａｓｔｉｎｇ”）して得られる熱間圧延したままの合金５０５２で行う。結果は同じである。

冷鍛ブランク材を材料としたドアのインナパネル

実施例１と同じ部材を製作するが、弾性限界が３００ＭＰａを超え、ビッカース硬さが１１０Ｈｖを超える、５１８２−Ｈ１８製のブランク材を材料とする。ブランク材は、ステアリン酸リチウムで飽和させたエマルジョンで予め潤滑剤を塗布してある。

そのブランク材は、成形するには硬すぎる。予熱の役割は、これから大きく変形加工させることになる区域、つまり周辺区域での変形加工をしやすくすることである。それゆえ、この区域を前述したのと同じ装置を用いて予熱するのであるが、温度は３５０℃にする。急速かつ局部的に予熱することにより、ブランク材内部の温度勾配をきついまま維持することができる（１０ｃｍにつき２５０℃）。

絞り工具類は３００℃にする。簡単に調節するだけで絞り工具類を３００℃に維持することができるのは、熱が僅かに優るそのブランク材との熱交換が余りないからである。成形の最中に、変形加工した部分を加熱すると、降伏応力が低下することになり、それにより、軟化した金属がその絞り工具の中に流れ込んで順応することができ、絞り加工が首尾よくなし遂げられることになる。

それに反して、窓ガラスの水平帯材の区域は、余り変形加工しておらず、加熱されていなくて、高い機械的強度（Ｒ_m＞３４０ＭＰａ、あるいはビッカース硬さ＞１０５Ｈｖ）を維持しており、正面からの衝撃には有利である。それゆえ、この区域の補強用の形材は、全体的な性能を損なうことなく、軽くすることができる。

（車体外装用部材：屋根）

本発明の方法による温間絞り加工により、合金５１８２製の屋根を製作する。このタイプの部材を用いる上での特性の一つは、その凹みに対する強度であり、それは弾性限界と直接関連するものである。ところで、合金５０００は、塗装が焼き付けされる際に硬化する合金６０００とは逆に、組織硬化するものではないので、その部材の、成型後の弾性限界は、仕様書を満足させるに足るほど大きくなければならない。それゆえにこそ、材料とするブランク材は、厚さ１ｍｍで、状態Ｈ１４で強く冷鍛された合金５１８２製のものであり、その弾性限界は２４０ＭＰａを超え、即ちビッカース硬さ＞９５Ｈｖである。従来の冷間絞り加工法によっては、そのようなブランク材を成形することはできない。

使用する潤滑剤は、実施例３におけるものと同じである。

そのブランク材を、ブランク材全体と接触する位置に来る鉄の下で１０秒間、予熱する。実際、実施例１とは逆に、ブランク材全体を２７５℃で加熱して、それにより、最終的な形状をうまく制御し、部材のラインを際立たせることが望ましい。

絞り工具は、パンチ、ブランクホルダ、抜き型という３つの要素で構成されている。加熱用のカートリッジをそれらの要素の間に挿入して、それらを均一に２７５℃にまで加熱する。絞り加工を、前述の各実施例と同じ９００ｔの油圧プレスで、パンチ速度は２００ｍｍ／ｓにして行う。動作タクトは毎分６個である。

成形された部材に対して試験片を採取し、つぎに高温室の中に通して、塗装の焼き付けサイクル（１８０℃で２０分間保つ）をシミュレートする。引張試験によって明らかになったところによると、弾性限界は２２０ＭＰａを超え、つまり硬さ＞９０Ｈｖで保たれるのであり、それは、厚さ１ｍｍの金属板が、凹みに対する満足できる強度を得るのに足りるものである。

最後に、この高い弾性限界のおかげで、塗装焼き付けの際に発生しかねない恒常的な欠陥が発生するのを避けられる。事実、その部材を鋼鉄製の枠の上に固定すると、熱膨張係数の違いにより、屋根がさらに大きく広がることになり、そこから座屈変形のおそれが発生する。もし、屋根の弾性限界が低い場合には、この座屈変形が不可逆（可塑）変形を引き起しかねないが、弾性限界が高ければ、このおそれはなくなる。

（車体外装用部材：ボンネットのアウタパネル）

実施例４と同様に、冷鍛された合金５１８２を用いて開閉部（ボンネット）のアウタパネルを形成する。外観と凹みに対する強度についての基準は、前述したものと同じである。しかしながら、アウタパネルはインナパネル部材に圧接しなければならない。それゆえ、アウタパネルの輪郭は、圧接に適したものでなくてはならず、このことから、この箇所に成形可能なブランク材が必要となる。圧接するようにした区域は、絞り加工の最初のパスに際しては、ブランクホルダの下に位置するようにする。

それゆえ、強く冷鍛された状態Ｈ１８から始めるのであり、それは成形温度に大きく左右される。

ブランク材の周辺区域で３００℃の局所的予熱を行うのは、絞り加工をやりやすくするためであると同時に、後で圧接することになる区域を軟化させるためでもある。実施例３と同様に、接触加熱を急速に行うことにより、その部材内部の熱勾配をきついままに保つことができる。

絞り工具類を均一に３００℃に加熱する。ブランクホルダの届く範囲では、このことは、予熱の際に開始される、圧接用の区域の軟化を押し進めるためのものであるが、一方、パンチの区域では、加熱により、弾性限界の一時的低下が助長され、その部材の形状をはっきりと際立たせるのに役立つ。

それゆえ、最終製品としてのアウタパネルは、３００℃にさらされる時間が非常に短時間（絞り加工の間だけ）なので、中央の区域での絞り加工前のその機械的特性が失われることはほとんどない。そういうわけで、得られる弾性限界は、Ｒ_0.2＞２５０ＭＰａ、あるいは更にビッカース硬さ＞９７Ｈｖである。それゆえ、この区域は凹みに対する強度に優れている。それに反して、周辺区域は、弾性限界がもっと小さくて、Ｒ_0.2＜１６０ＭＰａ、あるいは更にビッカース硬さ＜７５Ｈｖである。それゆえ、周辺区域は、非常に成形しやすく、インナパネル部材に圧接するのに適している。

本発明による方法で製作した自動車用ドアのインナパネルの斜視図 実施例１、２で用いられているブランク材の予熱した区域 実施例２の部材の隅の逆絞り部分の断面図

Claims (15)

1. アルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法であって、
   ・組成が（重量％で）：Ｍｇ：１〜６、Ｍｎ＜１．２、Ｃｕ＜１、Ｚｎ＜１、Ｓｉ＜３、Ｆｅ＜２、Ｃｒ＜０．４、Ｚｒ＜０．３、他の元素はそれぞれが＜０．１で合計で＜０．５、残りはＡｌの合金製で、厚さが０．５ｍｍと５ｍｍの間に含まれる帯材を製造し、
   ・この帯材からブランク材を一枚切り取り、
   ・該ブランク材の局部を、加熱対象区域の形をした加熱シューを用いて接触により、１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度で＜３０ｓ予熱し、
   ・そのブランク材をつぎに絞り工具に向かって移送し、
   ・後過程の作業と両立可能な潤滑剤を存在させつつ、１５０℃と３５０℃の間に含まれる温度で、少なくとも部分的に加熱した工具を用いて、予熱したブランク材を絞り加工する、
   という各過程で行われることを特徴とする、アルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
2. 元になる帯材が、冷鍛されている状態か、部分的に焼き戻しした状態のものであることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
3. 元になる帯材が、合金５１８２、５０５２、５０８３または５７５４製のものであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
4. 帯材が、連続鋳造によって得られるものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
5. 帯材が、二本のベルトの間で連続鋳造によって得られ、熱間圧延し、その状態で用いられるものであることを特徴とする、請求項４に記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
6. 潤滑剤が、水中にエマルジョン化した状態のステアリン酸リチウム及びステアリン酸ナトリウムを含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
7. 潤滑剤を、切り抜いたブランク材の上に配置させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
8. 潤滑剤を、絞り加工の直前に工具の上に配置させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
9. ブランク材の加熱を、周辺区域で行うことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
10. ブランク材の加熱を、加熱シューに固定した楔を用いて局所的に行うことを特徴とする、請求項８に記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
11. 部材が、その中央に変形加工の大きな局所的な区域を含んでおり、予熱された区域が、ブランク材の、該部材の局所的に大きく変形加工した区域に相当する区域から５ｍｍを超え２ｃｍに満たない距離のところにあることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
12. 絞り加工工具を構成するのが、パンチ、ブランクホルダ、ブランクホルダに向かい合う位置にある抜き型のリング、およびパンチに向かい合う位置にある抜き型の底であり、抜き型のリングとブランクホルダだけを加熱することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
13. 絞り加工をパス一回きりで行うことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
14. 自動車の車体の補強部材やインナパネル部材を製造するための、請求項１〜１３のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。
15. 自動車の車体外装用部材を製造するための、請求項１〜１３のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製絞り加工部材の製造方法。

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