JP5609749B2 - 金属板からなる液圧バルジ成形品の製造方法、液圧バルジ成形用金型、及び液圧バルジ成形品 - Google Patents

Description

本発明は、金属板からなる液圧バルジ成形品の製造方法、液圧バルジ成形用金型、及び液圧バルジ成形品に関し、例えば、重ね合わされて周縁部を接合された複数枚の金属板を成形素材とする液圧バルジ成形品の製造方法と、この製造方法を実施するための液圧バルジ成形用金型と、この製造方法により製造される液圧バルジ成形品とに関する。

金属板を成形素材とするプレス加工では、伸びフランジ成形における、エッジ付近の割れの発生や、Ｔ字形状や段差を有する形状の成形におけるしわの発生といった成形不良がしばしば成形上の課題になる。

これに対し、非特許文献１〜３に記載されるように、重ね合わせた複数枚の金属板の周縁部付近をシール接合したものを成形素材とする液圧バルジ成形は、プレス加工に比較して、割れやしわの発生といった成形不良が発生し難いとともに成形後の寸法精度も良好であって、非常に優れた成形方法である。

図１６は、従来の液圧バルジ成形に用いるブランク１ａ、１ｂ及びその接合を説明する斜視図であり、図１６（ａ）は加工素材となる２枚のブランク１ａ、１ｂを示し、図１６（ｂ）は２枚のブランク１ａ、１ｂを重ね合わせ溶接した成形素材である重ね板ブランク１を示し、図１６（ｃ）は膨出加工された成形品３の外観構成を示す。

図１６（ａ）に示すように、上ブランク１ａと、加工液を注入するために打ち抜き又はレーザ切断などにより、所定位置に注水口２が穿孔された下ブランク１ｂとを準備する。次に、図１６（ｂ）に示すように、２枚のブランク１ａ、１ｂは、膨出加工におけるシール性を確保するため、接合ラインＬに沿って周縁部を全周に亘り接合することにより重ね板ブランク１を製造し、液圧バルジ成形の成形素材とする。ブランク１ａ、１ｂの接合には、主に、レーザ溶接、シーム溶接、アーク溶接さらにはプラズマ溶接等の連続溶接が用いられる。そして、図１６（ｃ）に示すように、液圧バルジ成形により重ね板ブランク１に膨出加工が行われ、製品である成形品３に成形される。

図１７は、従来の液圧バルジ成形により、重ね板ブランク１を成形素材として成形品３を加工する方法を説明する断面図であり、図１７（ａ）は加工前の状態を示し、図１７（ｂ）は膨出加工の状態を示し、さらに図１７（ｃ）は加工終了時の状態を示す。

図１７（ａ）に示すように、加工前に、成形品３の外郭形状と同じ内郭形状を有するキャビティ４ａおよびその周縁部に設けられた板押さえ面４ｂからなる上金型４と、成形品３の外郭形状と同じ内郭形状を有するキャビティ５ａおよびその周縁部に設けられた板押さえ面５ｂからなる下金型５とを用い、加工素材である重ね板ブランク１を、上金型４の板押さえ面４ｂと下金型５の板押さえ面５ｂとの間に挟持する。

下金型５には高圧の加工液を注入する注入孔６が穿設され、シールのために注入孔６を囲んでシール溝７が刻設されている。ブランク１ｂは、注水口２が下金型５の注入孔６が設けられた部位およびシール溝７に囲まれた領域に一致するように、配置される。そして、上金型４及び下金型５は、図示しない液圧バルジ成形装置に設けられた加圧装置によって、押圧される。

次に、図１７（ｂ）に示すように、加工液が、図示しない圧力発生装置に接続された注入孔６を介して供給され、さらに、注水口２を通して重ね板ブランク１の内部に注入される。その際、上金型４のキャビティ４ａ及び下金型５のキャビティ５ａに通じる流路が、ブランク１ａ、１ｂ間の注入孔６に対向する位置から形成される。この流路を通じて、重ね板ブランク１の内部に加工液が注入され、ブランク１ａおよびブランク１ｂに対する膨出加工が行われる。このとき、上金型４及び下金型５には、キャビティ４ａ、５ａの内部の空気を外部へ排出するための空気抜き孔（図示しない）が設けられる場合がある。

最終的に、図１７（ｃ）に示すように、ブランク１ａは製品の外郭形状と同じ内郭形状であるキャビティ４ａに沿うように押し付けられるとともにブランク１ｂは製品の外郭形状と同じ内郭形状であるキャビティ５ａに沿うように押し付けられて加工が終了し、製品３が得られる。

しかし、成形性に優れる液圧バルジ成形であっても、製品の形状によってはブランク１ａ、１ｂに割れやしわが発生し、良好な成形ができない場合もある。プレス加工においては、ビードを設けて成形中のフランジ部の流入を制御することによって割れやしわの発生を防止する手法が一般的に用いられる（例えば特許文献１参照）。液圧バルジ成形においても、成形中のフランジ部の流入を適切に制御すれば割れやしわの発生を抑制でき、成形可能限界をさらに向上できると考えられる。

しかし、液圧バルジ成形（例えば特許文献２参照）においては、これまで、成形中のフランジ部の流入量を、金型の部位によって最適に制御する技術は存在しなかった。

特開２０００−３１７５３５号公報 特許第４５３９３０７号明細書

富澤他：平成１７年塑性加工春季講演会講演論文集，２７３〜２７４頁 佐藤他：平成２２年塑性加工春季講演会講演論文集，２５〜２６頁 Ｓａｔｏ，Ｔｏｍｉｚａｗａ：２０１０ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｂｏｄｙ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，Ｐ１８２−１９１

本発明は、重ね合わされて周縁部を接合された複数の金属板からなる成形素材に液圧バルジ成形を行って液圧バルジ成形品を製造する際に、割れやしわといった成形不良の発生を抑制して成形可能限界をさらに向上できる金属板からなる液圧バルジ成形品の製造方法、液圧バルジ成形用金型、及び液圧バルジ成形品を提供することである。

上述したように、液圧バルジ成形では、成形中のフランジ部の流入量を、金型の部位によって適切に制御することにより、割れやしわといった成形不良の発生を抑制することができる可能性がある。

図１８は、重ね合わせた２枚の金属板８、９を、それぞれの周縁部付近において接合部１０により接合した成形素材１１を用いる液圧バルジ成形において、金属板８、９のフランジ部８ａ、９ａの流入量を制御するために、上下の金型１２、１３にプレス加工で一般的に用いられているビードと同様のビード１２ａ、１３ａを使用した状況を示す説明図である。

図１８に示すように、２枚の金属板８、９を接合部１０で接合した成形素材１１を用いる液圧バルジ成形において、プレス加工で一般的に用いられているものと同様のビード１２ａ、１３ａを使用してフランジ部８ａ、９ａの流入量を制御しようとすると、２枚の金属板８、９がともに曲げられた状態でビード１２ａ、１３ａに接近及び／又は通過することとなり、２枚の金属板８、９の接合部１０に大きな負荷が発生し、成形中に接合部１０が割れる危険がある。接合部１０が割れると、液圧を維持できず、それ以上成形ができなくなってしまう。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、金型の形状を工夫することによって成形中のフランジ部の流入量を適切に制御することが可能になり、割れやしわといった成形不良の発生を抑制して成形可能限界をさらに向上できるようになることを知見し、本発明を完成した。

本発明は、最外側に第１の金属板及び第２の金属板を有して重ね合わされて周縁部を接合された複数の金属板からなる成形素材を、製品の外郭形状と同一の内郭形状の第１のキャビティを有する第１の金型の第１のフランジ面と、製品の外郭形状と同一の内郭形状の第２のキャビティを有する第２の金型の第２のフランジ面との間で挟持し、成形素材の内部に液体を注入して内部を加圧することによって、少なくとも、第１の金属板を第１のキャビティの内部へ流入させるとともに第２の金属板を第２のキャビティの内部へ流入させて、成形素材を膨出変形させて液圧バルジ成形品を製造する方法において、第１の金属板を、第１の金属板のフランジ部が第１のフランジ面であって第１のキャビティの周囲の全部又は一部に、第１のフランジ面から突出して設けられた凸部又は第１のフランジ面から凹んで設けられた凹部である流入抵抗増加部に沿いながら、第１のキャビティの内部に流入させるとともに、第２の金属板のフランジ部を、第２の金型の第２のフランジ面に沿いながら、第２のキャビティの内部に流入させることを特徴とする金属板からなる液圧バルジ成形品の製造方法である。すなわち、本発明は、第１の金属板のフランジ部の流入抵抗を、周囲のフランジ部の流入抵抗、又は従来の液圧バルジ成形におけるフランジ部の流入抵抗よりも高め、かつ接合部への負荷の増加を抑制するものである。本発明によれば、第１の金属板と第２の金属板との接合部を割ることなく、成形中のフランジ部の流入量を適切に制御することが可能になるので、第１の金属板又は第２の金属板の端部付近の割れやしわ等の成形不良の発生を、抑制することができる。

この本発明において、流入抵抗増加部は、成形素材の伸びフランジ形状部分、Ｔ字型の成形素材における、少なくとも二辺の接合部の外辺部分を含む部分（本明細書では「Ｔ字形状の直線部分」ともいう）、又は、型締めした際に円弧部(面外屈曲部)を有する成形素材における、少なくとも一方の金属板の円弧形状(屈曲形状)となるフランジ部分（本明細書では「面外に屈曲した部分」ともいう）のうちの１又は２以上に相当する部分にのみ設けられることが好ましい。すなわち、流入抵抗増加部は、金属板のエッジ付近の割れやしわの発生を抑制する効果がある一方、流入抵抗増加部を無用な部分に付けると、膨出部の減肉が助長される。このため、流入抵抗増加部は、必要な部分にのみ選択的に設けることによって、膨出部の無用な肉厚減少を避けながらエッジ付近の割れや膨出部のしわの発生を抑制することが可能になる。

別の観点からは、本発明は、最外側に第１の金属板及び第２の金属板を有して重ね合わされるとともに周縁部を接合された複数の金属板を成形素材とする液圧バルジ成形品を製造するための液圧バルジ成形用金型であって、
液圧バルジ成形品の外郭形状と同一の内郭形状の第１のキャビティと、第１の金属板に当接して成形素材を挟持するための第１のフランジ面とを有する第１の金型と、
液圧バルジ成形品の外郭形状と同一の内郭形状の第２のキャビティと、第２の金属板に当接して前記成形素材を挟持するための第２のフランジ面とを有する第２の金型とを備え、さらに、
第１のフランジ面であって第１のキャビティの周囲の全部又は一部に、第１のフランジ面から突出して設けられた凸部又は第１のフランジ面から凹んで設けられた凹部であって、第１の金属板のフランジ部を沿わせながら第１の金属板を第１のキャビティに流入させるための流入抵抗増加部を備えること
を特徴とする液圧バルジ成形用金型である。

この本発明では、流入抵抗増加部が、第１の金型と第２の金型との間隔が挟持された前記成形素材の厚さ以上である狭部と、間隔が狭部の間隔よりも大きい広部とを有し、狭部及び広部が、成形素材の接合部を挟持する部分と、第１のキャビティ又は第２のキャビティとの間に隣り合って配置されるとともに、狭部が広部よりも第１のキャビティ又は第２のキャビティに近い位置に配置されることが好ましい。この本発明によれば、上述した本発明の方法を実施することができる。

これらの本発明では、流入抵抗増加部が、成形素材の伸びフランジ形状部分、成形素材のＴ字形状の直線部分、又は、成形素材の面外に屈曲した部分のうちの１又は２以上に相当する部分にのみ設けられることが好ましい。

さらに別の観点からは、本発明は、最外側に第１の金属板及び第２の金属板を有して重ね合わされるとともに周縁部を接合された複数の金属板を成形素材とし、かつ外縁部にフランジを有する液圧バルジ成形品であって、第１の金属板におけるフランジを構成する部分に、曲げ変形による凸部及び／又は凹部を備えること、第２の金属板におけるフランジを構成する部分であって、第１の金属板の凸部及び／又は凹部に対向する位置に、略平坦な形状部を有すること、及び、凸部及び／又は凹部が形成された位置における、第１の金属板の外面と、第２の金属板の外面との間隔が、複数枚の金属板それぞれの板厚の合計よりも例えば０．１ｍｍ以上大きいことを特徴とする液圧バルジ成形品である。この本発明によれば、フランジ部が、従来品のフランジ部に比べて、より加工硬化しているため、製品全体としての剛性が向上する。

本発明により、従来技術では成形中に割れやしわのような成形不良が発生していた場合であっても、成形不良を発生することなく成形することが可能になる。また、本発明による成形品についても、フランジ部の加工硬化により、剛性を向上できる。

図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明に係る液圧バルジ成形用金型の各種構成を示す説明図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、従来の液圧バルジ成形により、２枚重ね板ブランクを素材として、伸びフランジ形状の部品を成形する様子を示す説明図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、従来の液圧バルジ成形に、プレス加工で一般的に用いられているものと同様のビードを使用し、２枚重ね板ブランクを素材として、伸びフランジ形状の部品を成形する様子を示す説明図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の液圧バルジ成形により、２枚重ね板ブランクを素材として、伸びフランジ形状の部品を成形する様子を示す説明図である。 図５は、流入抵抗増加部の設置位置を示す説明図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、流入抵抗増加部の設置位置を示す説明図である。 図７は、伸びフランジ形状部品を成形する場合に、流入抵抗増加部を設けるべき部分と、流入抵抗増加部が無用な部分とを示す説明図である。 図８は、キャビティの形状を示す説明図である。 図９は、金型に設けた流入抵抗増加部の形状を示す説明図である。 図１０は、伸びフランジ部におけるフランジ流入量を示す説明図である。 図１１は、本発明例及び比較例の試験結果をまとめて示す説明図である。 図１２は、本発明例及び比較例それぞれの伸びフランジ部のエッジに発生する伸びひずみを示すグラフである。 図１３は、キャビティの形状を示す説明図である。 図１４は、キャビティの形状を示す説明図である。 図１５は、成形品の断面形状を示す説明図であり、図１５（ａ）は比較例を示し、図１５（ｂ）は本発明例を示す。 図１６は、従来の液圧バルジ成形に用いるブランク及びその接合を説明する斜視図であり、図１６（ａ）は加工素材となる２枚のブランクを示し、図１６（ｂ）は２枚のブランクを重ね合わせ溶接した成形素材である重ね板ブランクを示し、図１６（ｃ）は膨出加工された成形品の外観構成を示す。 図１７は、従来の液圧バルジ成形により、重ね板ブランクを成形素材として成形品を加工する方法を説明する断面図であり、図１７（ａ）は加工前の状態を示し、図１７（ｂ）は膨出加工の状態を示し、さらに図１７（ｃ）は加工終了時の状態を示す。 図１８は、重ね合わせた２枚の金属板を、それぞれの周縁部付近において接合部により接合した成形素材を用いる液圧バルジ成形において、金属板のフランジ部の流入量を制御するために、上下の金型にプレス加工で一般的に用いられているビードと同様のビードを用いた状況を示す説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。
１．本発明に係る液圧バルジ成形用金型
図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明に係る液圧バルジ成形用金型２０の各種構成を示す説明図である。

図１（ａ）〜図１（ｅ）に示すように、金型２０は、周縁部を接合された複数の金属板２１〜２３を成形素材１９とする液圧バルジ成形品を製造するための液圧バルジ成形用金型である。金型２０は、第１の金型（上金型）２４と第２の金型（下金型）２５とを備える。成形素材１９は、最外側に第１の金属板２１及び第２の金属板２２を有して重ね合わされる。なお、図１（ｄ）は成形素材１９が第３の金属板２３を有する場合である。

第１の金型２４は、液圧バルジ成形品の外郭形状と同一の内郭形状の第１のキャビティ２４ａと、第１の金属板２１に当接して成形素材１９を挟持するための第１のフランジ面２４ｂとを有する。

一方、第２の金型２５は、液圧バルジ成形品の外郭形状と同一の内郭形状の第２のキャビティ２５ａと、第２の金属板２２に当接して成形素材１９を挟持するための第２のフランジ面２５ｂとを有する。

第１の金型２４は、第１のフランジ面２４ｂであって第１のキャビティ２４ａの周囲の全部又は一部に、流入抵抗増加部２６を有する。流入抵抗増加部２６は、第１の金属板２１のフランジ部を沿わせながら第１の金属板２１を第１のキャビティ２４ａに流入させるためのものである。

図１（ｂ）において破線により示すように、流入抵抗増加部２６は、狭部２６−１と広部２６−２とを有する。狭部２６−１は、第１の金型２４と第２の金型２５との間隔が、挟持された成形素材１９の厚さ以上である。また、広部２６−２は、間隔が狭部２６−１の間隔よりも大きい。

狭部２６−１及び広部２６−２は、成形素材１９の接合部１９ａを挟持する部分２４ｂ、２５ｂと、第１のキャビティ２４ａ又は第２のキャビティ２５ａとの間に隣り合って配置される。

さらに、狭部２６−１は、広部２６−２よりも第１のキャビティ２４ａ又は第２のキャビティ２５ａに近い側に配置される。
流入抵抗増加部２６は、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｄ）に示すように、第１のフランジ面２４ｂに設けられた凸部２６であるか、又は図１（ｃ）、図１（ｅ）に示すように第１のフランジ面２４ｂに設けられた凹部２６であることが好ましい。

図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｄ）では、第１の金型２４の第１のフランジ面２４ｂに設けられた凸部２６に、成形のための内圧によって第１の金属板２１のフランジを沿わせている。一方、第２の金型２５の第２のフランジ面２５ｂはなだらかな形状になっている。

図１（ｃ）では、第１の金型２４の第１のフランジ面２４ｂに設けられた凹部２６に、成形のための内圧によって第１の金属板２１のフランジを沿わせている。一方、第２の金型２５の第２のフランジ面２５ｂは略平坦な形状になっている。さらに、図１（ｅ）は、図１（ｃ）の変形例であり、第２の金型２５の第２のフランジ面２５ｂは傾斜した面になっている。

図１（ａ）〜図１（ｅ）に示すように、金型２０は、成形素材１９の上下何れか１枚の金属板２１、２２を、金型２４、２５のフランジ面２４ｂ、２５ｂに設けた流入抵抗増加部２６に、成形のための内圧をもって沿わせることで、第１の金属板２１のフランジの流入を抑制しながら、第２の金属板２２は比較的小さな変形に留めることにより、フランジ部の変形が接合部１９ａに与える影響を小さくできることに基づいて、成形中のフランジ部の流入量を適切に制御することが可能になり、割れやしわといった成形不良の発生を抑制して成形可能限界をさらに向上できる。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、従来の液圧バルジ成形により、２枚重ね板ブランク１９を素材として、伸びフランジ形状の部品を成形する様子を示す説明図であり、図２（ａ）は加工前の状態を表す。

膨出が始まると、図２（ｂ）に示すように、フランジ部はキャビティ内に大きく流入し、その後、図２（ｃ）に示すように、フランジ部の過度の伸びにより板のエッジ付近に割れが発生する。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、従来の液圧バルジ成形に、プレス加工で一般的に用いられているものと同様のビードを使用し、２枚重ね板ブランク１９を素材として、伸びフランジ形状の部品を成形する様子を示す説明図である。図３（ａ）は加工前の状態を表す。

膨出が始まると、図３（ｂ）に示すように、伸びフランジ側のフランジ部の流入が、ビードが無い場合（図２（ｂ）参照）に比べて抑制される。その後、前述のとおり、図３（ｃ）に示すように、接合部１９ａへの大きな負荷により、接合部１９ａが破壊する。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の液圧バルジ成形により、２枚重ね板ブランク１９を素材として、伸びフランジ形状の部品を成形する様子を示す説明図である。図４（ａ）は加工前の状態を表す。

膨出が始まると、図４（ｂ）に示すように、伸びフランジ側のフランジ部の流入が、ビードが無い場合（図２（ｂ）参照）に比べて抑制される。さらに、前述のとおり、図４（ｃ）に示すように、接合部１９ａの破壊を起こすことなく、目的の製品形状に成形可能となる。なお、フランジ面に凹凸を設けていない縮みフランジ側は、フランジ部の流入が従来技術に比べて増加する。

流入抵抗増加部２６は、後述するように、成形素材の伸びフランジ形状部分、成形素材のＴ字形状の直線部分、又は、成形素材の面外に屈曲した部分のうちの１又は２以上に相当する部分にのみ設けられることが好ましい。この理由を説明する。

図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、いずれも、流入抵抗増加部２６の設置位置を示す説明図である。
図５に示すように、流入抵抗増加部２６は、キャビティ２４ａを囲む全周や、キャビティ２４ａを囲む一部に設ければよい。特に、図６（ａ）に示すように、伸びフランジ変形となる部分に相当する部分２４ｃや、Ｔ字形状の直線部分に相当する部分２４ｄ、さらには図６（ｂ）に示すように面外に屈曲した形状の部分に相当する部分２４ｅに限定して、流入抵抗増加部２６を設けることによって膨出部の無用な肉厚減少を防止しながらエッジ付近の割れや膨出部のしわを抑制する大きな効果を得られる。

流入抵抗増加部２６は、直線状に形成される場合には限定されず、曲がって形成されていてもよく、また、二列以上複数列形成されていてもよい。
図７は、伸びフランジ形状部品を成形する場合に、流入抵抗増加部を設けるべき部分と、流入抵抗増加部が無用な部分とを示す説明図である。

図７に示すように、伸びフランジ形状の部分に相当する部分に流入抵抗増加部２６を形成する場合、部分２７は、成形素材１９の流入抵抗が小さい構造のフランジ面となっていることが望ましい。部分２７は、流入抵抗増加部２６を形成する部分２８と、キャビティ２４ａを挟んで反対側のフランジ面である。なお、成形素材１９の流入抵抗が小さい構造のフランジ面とは、具体的な例としては、凹凸の無い、平滑なフランジ面であることを意味する。反対側の部分２７が、流入抵抗が大きい構造となっている場合には、流入抵抗増加部２６を適用する部分２８と、反対側の部分２７に挟まれた部分の製品の板厚が減少するおそれがある。反対側の部分２７を、成形素材１９の流入抵抗が小さい構造とすることによってこのような減肉を抑制することができる。

このように、第１の金型２４及び第２の金型２５ともに部分２８には流入抵抗増加部２６を設ける一方で、部分２７には流入抵抗増加部２６を設けないことが望ましい。
この本発明に係る液圧バルジ成形用金型を用いることにより、後述する本発明に係る金属板の液圧バルジ成形方法を実施することができる。なお、狭部２６−１は、第１の金型２４の肩から離れた位置でも構わないが、第１の金型２４の肩に隣接するほうが、成形後のフランジ巾を縮小できるために好ましい。

２．本発明に係る液圧バルジ成形品の製造方法
本発明は、金型２０を用いる液圧バルジ成形方法であって、具体的には、上述した成形素材１９を、第１の金型２４の第１のフランジ面２４ｂと、第２の金型２５の第２のフランジ面２５ｂとの間で挟持し、成形素材１９の内部に液体を注入して内部を加圧することによって、少なくとも、第１の金属板２１を第１のキャビティ２４ａの内部へ流入させるとともに第２の金属板２２を第２のキャビティ２５ａの内部へ流入させて、成形素材１９を膨出変形させる。

この際に、第１の金属板２１を、第１の金属板２１のフランジ部が、第１のフランジ面２４ｂであって第１のキャビティ２４ａの周囲の全部又は一部に設けられた流入抵抗増加部２６に沿いながら、第１のキャビティ２４ａの内部に流入させる。また、第２の金属板２２のフランジ部を、第２の金型２５の第２のフランジ面２５ｂに沿いながら、第２のキャビティ２５ａの内部に流入させる。

本発明によれば、上述したように、第１の金属板２１と第２の金属板２２との接合部１９ａを割ることなく、成形中のフランジ部の流入量を適切に制御することが可能になるので、第１の金属板２１又は第２の金属板２２の端部付近の割れやしわ等の成形不良の発生を、抑制することができるようになる。

３．本発明に係る液圧バルジ成形品
本発明に係る液圧バルジ成形品は、最外側に第１の金属板２１及び第２の金属板２２を有して重ね合わされるとともに周縁部を接合部１９ａにより接合された複数の金属板を成形素材とし、かつ外縁部にフランジを有する液圧バルジ成形品である。

第１の金属板２１におけるフランジを構成する部分には、曲げ変形による凸部及び／又は凹部が形成されている。また、第２の金属板２２におけるフランジを構成する部分であって凸部及び／又は凹部に対向する位置には、略平坦な形状部が形成されている。

さらに、第１の金属板２１の外面と、第２の金属板２２の外面との間隔は、複数枚の金属板それぞれの板厚の合計よりも０．１ｍｍ以上大きい。
この本発明によれば、フランジ部が、従来品のフランジ部に比べて、より加工硬化しているため、製品全体の剛性が向上する。

（試験条件）
本実施例では、まず１枚のみに予め注水孔をあけた２枚１組の平板ブランク（引張強さ：６３２ＭＰａ、伸び：３２．６％、板厚：１．４ｍｍ）を重ね合わせ、全周を溶接した接合ブランクを用意した。

図８は、キャビティの形状を示す説明図である。図９は、金型に設けた流入抵抗増加部２６の形状を示す説明図である。
この接合ブランクを、Ｌ字形状の図８に示すキャビティを有する上下の金型で侠持し、２枚のブランク間に成形水を圧入する液圧バルジ成形試験を行った。本試験は通常の液圧バルジ成形とは異なり、あえて接合ブランクのエッジ付近が大きく変形するように金型を設計したものである。

伸びフランジ形状部分に相当する部分２９に、図９に示す形状の流入抵抗増加部２６を設けた本発明例と、従来技術の比較例とを実施した。

（試験結果）
（ｉ）図１０は、伸びフランジ部におけるフランジ流入量を示す説明図である。図１１は、本発明例及び比較例の試験結果をまとめて示す説明図である。

図１０に示すように、本発明による試験サンプルでは、伸びフランジ部におけるフランジの流入量が、比較例の試験サンプルと比べて大幅に減少した（図１１参照）。
（ｉｉ）図１２は、本発明例及び比較例それぞれの伸びフランジ部のエッジに発生する伸びひずみを示すグラフである。

図１２にグラフで示すように、本発明による試験サンプルでは、伸びフランジ部のエッジに発生する伸び歪が、比較例の試験サンプルと比べて大幅に低減した。
（ｉｉｉ）比較例の試験サンプルでは、伸びフランジ形状部分の中央で、板のエッジに割れが発生したのに対して、本発明による試験サンプルでは、割れを防止することができた。

（試験条件）
本実施例では、まず１枚のみに予め注水孔をあけた２枚１組の平板ブランク（引張強さ：６３２ＭＰａ、伸び：３２．６％、板厚：１．４ｍｍ）を重ね合わせ、全周を溶接した接合ブランクを用意した。

図１３は、キャビティの形状を示す説明図である。
この接合ブランクを、Ｔ字形状の図１５に示すキャビティを有する上下の金型で侠持し、２枚のブランク間に成形水を圧入する液圧バルジ成形について、符号３０の部分に、図９に示す形状の流入抵抗増加部２６を設けた本発明例と、従来技術の比較例とを実施した。

（試験結果）
比較例では、図１３の部分３１にしわが発生したのに対して、本発明による試験結果では、しわの発生を抑制することができた。

（試験条件）
本実施例では、まず１枚のみに予め注水孔をあけた２枚１組の平板ブランク（引張強さ：６３２ＭＰａ、伸び：３２．６％、板厚：１．４ｍｍ）を重ね合わせ、全周を溶接した接合ブランクを用意した。

図１４は、キャビティの形状を示す説明図である。
この接合ブランクを、面外に屈曲した形状の図１４に示すキャビティ３３を有する上下金型で侠持し、２枚のブランク間に成形水を圧入する液圧バルジ成形について、部分３２に、図９に示す形状の流入抵抗増加部２６を設けた本発明例と、従来技術の比較例とを実施した。

（試験結果）
比較例では、図１４における部分３３にしわが発生したのに対して、本発明による試験結果では、しわの発生を抑制することができた。

２枚１組の平板ブランクを用いて本発明による成形を行う場合、フランジ面に凹凸を設けた側の板のフランジ部は、成形のための内圧により、この凹凸に沿うよう、強加工される。一方で、従来の液圧バルジ成形においては、フランジ部はほとんど加工硬化しない。このため、本発明による成形品は、従来の液圧バルジ成形による成形品と比べて、強度の向上が期待される。

図１５は、成形品の断面形状を示す説明図である。
図１５に示す断面形状について、横軸回りの全塑性曲げモーメントを比較した。図１５（ａ）は従来の液圧バルジ成形による成形品を表しており、断面の全域に４％の成形ひずみが生じていると仮定して、全塑性曲げモーメントを演算により求めた。図１５（ｂ）は本発明による成形品を表しており、フランジ面に設けた凹凸に接するフランジ部（両斜線部）のみ、前述の強加工により、引張強さに近い強度まで加工硬化しているものとした。

計算の結果、図１５（ｂ）に示す本発明による成形品は、図１５（ａ）に示す従来の液圧バルジ成形による成形品に比べて、横軸回りの全塑性曲げモーメントが５％程度向上した。

１ 重ね板ブランク
１ａ、１ｂ ブランク
２ 注水口
３ 成形品
４ａ キャビティ
４ｂ 板押さえ面
４ 上金型
５ａ キャビティ
５ｂ 板押さえ面
５ 下金型
６ 注入孔
７ シール溝
８，９ 金属板
８ａ、９ａ フランジ部
１０ 接合部
１１ 成形素材
１２，１３ 金型
１２ａ、１３ａ ビード
１９ 成形素材
１９ａ 接合部
２０ 本発明に係る液圧バルジ成形用金型
２１〜２３ 金属板
２４ 第１の金型（上金型）
２４ａ 第１のキャビティ
２４ｂ 第１のフランジ面
２５ 第２の金型（下金型）
２５ａ 第２のキャビティ
２５ｂ 第２のフランジ面
２６ 流入抵抗増加部
２６−１ 狭部
２６−２ 広部
２７〜３３ 部分

Claims (6)

1. 最外側に第１の金属板及び第２の金属板を有して重ね合わされて周縁部を接合された複数の金属板からなる成形素材を、製品の外郭形状と同一の内郭形状の第１のキャビティを有する第１の金型の第１のフランジ面と、製品の外郭形状と同一の内郭形状の第２のキャビティを有する第２の金型の第２のフランジ面との間で挟持し、該成形素材の内部に液体を注入して該内部を加圧することによって、少なくとも、前記第１の金属板を前記第１のキャビティの内部へ流入させるとともに前記第２の金属板を前記第２のキャビティの内部へ流入させて、前記成形素材を膨出変形させる液圧バルジ成形品の製造法において、
   前記第１の金属板を、該第１の金属板のフランジ部が前記第１のフランジ面であって前記第１のキャビティの周囲の全部又は一部に、前記第１のフランジ面から突出して設けられた凸部又は前記第１のフランジ面から凹んで設けられた凹部である流入抵抗増加部に沿いながら、前記第１のキャビティの内部に流入させるとともに、前記第２の金属板のフランジ部を、該第２の金型の前記第２のフランジ面に沿いながら、前記第２のキャビティの内部に流入させること
   を特徴とする金属板からなる液圧バルジ成形品の製造方法。
2. 前記流入抵抗増加部は、前記成形素材の伸びフランジ形状部分、Ｔ字型の前記成形素材における、少なくとも二辺の接合部の外辺部分を含む部分、又は型締めした際に円弧部を有する成形素材における、少なくとも一方の金属板の円弧形状となるフランジ部分のうちの１又は２以上に相当する部分にのみ設けられることを特徴とする請求項１に記載された金属板からなる液圧バルジ成形品の製造方法。
3. 最外側に第１の金属板及び第２の金属板を有して重ね合わされるとともに周縁部を接合された複数の金属板を成形素材とする液圧バルジ成形品を製造するための液圧バルジ成形用金型であって、
   前記液圧バルジ成形品の外郭形状と同一の内郭形状の第１のキャビティと、前記第１の金属板に当接して前記成形素材を挟持するための第１のフランジ面とを有する第１の金型と、前記液圧バルジ成形品の外郭形状と同一の内郭形状の第２のキャビティと、前記第２の金属板に当接して前記成形素材を挟持するための第２のフランジ面とを有する第２の金型とを備え、さらに、
   前記第１のフランジ面であって前記第１のキャビティの周囲の全部又は一部に、前記第１のフランジ面から突出して設けられた凸部又は前記第１のフランジ面から凹んで設けられた凹部であって、該第１の金属板のフランジ部を沿わせながら前記第１の金属板を前記第１のキャビティに流入させるための流入抵抗増加部を備えること
   を特徴とする液圧バルジ成形用金型。
4. 前記流入抵抗増加部は、前記第１の金型と前記第２の金型との間隔が挟持された前記成形素材の厚さ以上である狭部と、前記間隔が前記狭部の間隔よりも大きい広部とを有し、
   前記狭部及び前記広部は、前記成形素材の接合部を挟持する部分と、前記第１のキャビティ又は前記第２のキャビティとの間に隣り合って配置されるとともに、
   前記狭部は前記広部よりも前記第１のキャビティ又は前記第２のキャビティに近い位置に配置されること
   を特徴とする請求項３に記載された液圧バルジ成形用金型。
5. 前記流入抵抗増加部は、前記成形素材の伸びフランジ形状部分、Ｔ字型の前記成形素材における、少なくとも二辺の接合部の外辺部分を含む部分、又は、型締めした際に円弧部を有する成形素材における、少なくとも一方の金属板の円弧形状となるフランジ部分のうちの１又は２以上に相当する部分にのみ設けられることを特徴とする請求項３または請求項４に記載された液圧バルジ成形用金型。
6. 最外側に第１の金属板及び第２の金属板を有して重ね合わされるとともに周縁部を接合された複数の金属板を成形素材とし、かつ外縁部にフランジを有する液圧バルジ成形品であって、
   前記第１の金属板における前記フランジを構成する部分に、曲げ変形による凸部及び／又は凹部を備えること、
   前記第２の金属板における前記フランジを構成する部分であって前記凸部及び／又は凹部に対向する位置に、略平坦な形状部を有すること、及び
   前記凸部及び／又は凹部が形成された位置における、前記第１の金属板の外面と、前記第２の金属板の外面との間隔は、前記複数枚の金属板それぞれの板厚の合計よりも大きいこと
   を特徴とする液圧バルジ成形品。

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