JP5028576B2 - マグネシウム合金板の塑性加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、マグネシウム合金板の塑性加工方法に関するものである。

マグネシウム合金板の塑性加工手段として、先に特許文献１（特開２００３−４８０２６号公報）に開示したとおり、マグネシウム合金の結晶構造は最密六方晶であるため、常温での非底面滑りが起きにくく、塑性加工には、３００℃以上の温度が必要であると云われているので、予めワーク（マグネシウム合金製薄板）を暖め、更にポンチや皺抑えやダイス側の金型に加熱機構を付設して所定の塑性加工（プレス加工）を行うことを提案した。また特許文献２（特開２００３−２９０８４３号公報）及び特許文献３（特開２００３−６２６２７号公報）にも同様の提案がなされている。

またプレス加工において、受け型（ダイス）側を流動部材で構成し、ポンチ形状に塑性加工を行うことが知られており（マーフォーム法、ハイドロフォーム法）、特に特許文献４（特開２００１−８７８１７号公報）には、複数のウレタンボール製弾性体を流動部材としたプレス加工手段が開示されており、特許文献５（特開２０００−１１７３３６号公報）には、流動部材としてゴム体を採用すると共に、プレス加工時にダイス側に対向力を付与する手法が開示されている。

特開２００３−４８０２６号公報 特開２００３−２９０８４３号公報 特開２００３−６２６２７号公報 特開２００１−８７８１７号公報 特開２０００−１１７３３６号公報

マグネシウム合金製品は、従前より鋳造品やその切削加工品が主力であり、前記した特許文献１，２，３に開示されている通り、近年において薄板のプレス加工が提案されている。即ちマグネシウム合金板の塑性加工としては、ダイス及びポンチを使用した金型プレス加工の発想しかなかった。

然しマグネシウム合金板の塑性加工において従前のプレス加工には、周知のとおり、製品形状に対応した形状のダイスとポンチが必要である。一方金型の加工費を節約したり、複雑な形状の成形加工のためにダイス又はポンチの一方を変形自在物（圧力媒体）を採用する手法が前記したとおり従前より知られている。

そこでマグネシウム合金板の成形加工においても一方の金型を使用しないハイドロフォーム法を採用すると、マグネシウム合金板の塑性加工においては、マグネシウム合金のワークを所定温度以上とするために、油煙の発生や加工物表面への汚れの付着など生ずるので、採用することが出来ない。

また仮に圧力媒体として弾性体を使用したマーフォーム法を採用したとしても、ワークの加熱が必要であり、公知のマーフォーム法をそのまま採用することができない。

更に特許文献４に記載されているようにプレス保持槽にオイルとボール状弾性体（ウレタンボール）を充填してダイス代わりとする手段においても同様にオイルの加熱問題が生ずる。

また特許文献５に記載されているように弾性体（ゴム体）を採用し、成形形状に対応して弾性体の反力（対向圧力）を印加する手段は、複雑な加工に効果を奏するが反力付与機構が複雑となる問題がある。

そこで本発明は、マグネシウム合金板の新規な加工手段を提案したものである。

本発明に係るマグネシウム合金板の塑性加工方法は、耐熱耐油性ゴム質材で多数の小塊形状に形成すると共に、表面に耐熱性潤滑材を塗布した弾性体を雌型としたポンチによるプレス加工を行うに際して、上下ブランクホルダー及びポンチを所定温度に維持して、ブランクとなるマグネシウム合金薄板全体を加熱して所定温度に制御しながら、且つ加工時の最適なタイミングで前記弾性体による対向圧力が強くなるように弾性体の対向圧力を制御して、所定の成形形状のポンチに沿わせた成形を施してなることを特徴とするものである。

従ってマグネシウム合金薄板が所定温度（塑性加工可能な温度２００〜３００℃前後）で維持され、弾性体の対向圧でマグネシウム合金薄板の塑性変形がなされ、ポンチ形状に対応した成形加工がなされるもので、特にポンチがブランク（マグネシウム合金薄板）を弾性体内に押し込むと、小塊形状の弾性体は移動したり、変形してブランクをポンチ形状に沿って押し付けることになり、特に対向圧力を制御することで、均一で且つ適切な対向圧力によって成形できる。

本発明は、上記のとおりマグネシウム合金板の塑性加工において、マーフォーム法の採用を提案し実現したものであって、特に弾性体に多数の小塊形状のものを採用することで、弾性体のポンチに対する対向力が均一化され、成形加工が確実に行われると共に、単純な対向圧力の付与によってポンチ全面に対する対向圧力も均一に付与でき、複雑な塑性加工も容易に実現するものである。

次に本発明の実施の形態について説明する。本発明方法の実施装置は、図示したとおり、基本的には通常のマーフォーム法を実施する装置と同様で、ポンチ側とダイス（テーブル）側で構成され、ポンチ側は、プレスストロークを行なうポンチ部１と、ポンチ部１の周囲に配置した皺抑え部（ブランクホルダー）２とで構成され、ポンチ部１は、ヒータ部１１を内蔵したポンチ１２と、前記ポンチ１２の熱の伝導放出を防止する構造（断熱部１３の介在）を備えているものである。

皺抑え部２は、金属部材で構成される抑え部２１と、前記抑え部２１を加熱するヒータ部２２を備えると共に、ヒータ部２２の他方への伝導放出を防止する適宜な構造（断熱部２３の介在等）を付与してなるもので、ヒータ部２２は電熱部材を内装したものである。

ダイス側は、上面中央にポンチ侵入口を設けた保持枠３と、保持枠３内に充填した弾性体部（雌型となる）４と、保持枠３の上面に配置したブランク受け部５と、保持枠３内に所定の対向圧力を制御する背圧ピストン部６を備えてなるものである。

弾性体部４は、多数のφ３〜６ｍｍ、硬度５０〜７０のフッ素ゴム或いはシリコンゴムの球状弾性体で保持枠３の保持槽を満たすようにしたもので、適宜耐熱性潤滑剤（例えばシリコンオイル、窒化硼素等）を混合して弾性体表面に塗布してなるものである。

ブランク受け部５は、保持枠３の上面に断熱部５１を介在してヒータ部５２と受け部５３を設けたもので、受け部５３は金属板で前記皺抑え部２の抑え部２１に対向するもので、ヒータ部５２は、前記ヒータ部２２と同様に電熱部材を内装したものである。

背圧ピストン部６は、保持枠３内の保持槽の体積の増減を行う構造に組み込んだもので、ポンチ１２の動作、成形すべき形状、板厚、板の温度等に基づいて定められる最適なタイミングで所定の対向圧力が印加するように動作制御されるものである。

而してヒータ部１１，２２，５２に通電して発熱させ、一体とされているポンチ１２、抑え部２１及び受け部５３を所定温度例えば（ポンチ１２の温度３０〜２７０℃、抑え部２１及び受け部５３の温度２００〜２５０℃）に上昇させる。

次にマグネシウム合金板（ブランク）Ａを、所定位置（受け部５３上）に配置し、皺抑え部２を下降させて抑え部２１と受け部５３とでブランクＡを挟圧し、ブランクＡを加工可能温度まで上昇させ、しかる後ポンチ１２を下降させて保持槽内に侵入させる。同時に背圧ピストン部６を作動させて、対向圧力の制御を行う。

前記の一連の加工動作においてマグネシウム合金板（ブランク）Ａは、所定の温度に制御された状態での加工であり、何らの支障もなく従前のマーフォーム法による塑性加工と同様に加工することができるものである。

特に弾性体部４を多数のボール状の弾性体で構成しているので、前記ボール（弾性体）の移動変形によってブランクＡをポンチ部１に均一の圧力で押圧することになり、確実な成形加工が実現する。

また背圧ピストン部６の作動によって対向圧力が適宜制御され、ポンチ１２の外周に位置するブランクＡを最適なタイミングで強く押圧することになり、ポンチ部形状が複雑な形状であっても、容易に成形することができる。

従ってマグネシウム合金板の新規な塑性加工手段を実現したことによって、軽量性・強靭性などの種々の利点を有するマグネシウム合金板の使用対象範囲を拡大することができたものである。

本発明方法の実施装置の断面図（加工直前）。 同図（加工直後）。

符号の説明

１ ポンチ部
１１ ヒータ部
１２ ポンチ
１３ 断熱部
２ 皺抑え部（ブランクホルダー）
２１ 抑え部
２２ ヒータ部
２３ 断熱部
３ 保持枠
４ 弾性体部
５ ブランク受け部
５１ 断熱部
５２ ヒータ部
５３ 受け部
６ 背圧ピストン部

Claims (3)

1. 耐熱耐油性ゴム質材で多数の小塊形状に形成すると共に、表面に耐熱性潤滑材を塗布した弾性体を雌型としたポンチによるプレス加工を行うに際して、上下ブランクホルダー及びポンチを所定温度に維持して、ブランクとなるマグネシウム合金薄板全体を加熱して所定温度に制御しながら、且つ加工時の最適なタイミングで前記弾性体による対向圧力が強くなるように弾性体の対向圧力を制御して、所定の成形形状のポンチに沿わせた成形を施してなることを特徴とするマグネシウム合金板の塑性加工方法。
2. 弾性体が、フッ素ゴム或いはシリコンゴムで形成された硬度５０〜７０の弾性体である請求項１記載のマグネシウム合金板の塑性加工方法。
3. 弾性体が、φ３〜６ｍｍの球状弾性体である請求項２記載のマグネシウム合金板の塑性加工方法。

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