JP5789150B2 - Method for manufacturing press-molded aluminum alloy blank, and method for manufacturing aluminum alloy press-formed body using the blank - Google Patents

Method for manufacturing press-molded aluminum alloy blank, and method for manufacturing aluminum alloy press-formed body using the blank Download PDF

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Description

本発明は、プレス成形に使用されるAl−Mg−Si系アルミニウム合金製ブランクの製造方法、ならびに、これを用いたプレス成形体の製造方法に関し、特に自動車ボデーパネル用に使用されるAl−Mg−Si系アルミニウム合金製ブランクの製造方法、ならびに、これを用いたプレス成形体の製造方法に関する。具体的には、Al−Mg−Si系アルミニウム合金の優れた特徴である塗装焼付硬化性及びデザイン自由度を向上させるための成形性、高い表面品質、ならびに、インナーパネルとの締結のためのヘム曲げ性を兼備したプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法、ならびに、これを用いたプレス成形体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an Al-Mg-Si-based aluminum alloy blank used for press molding, and a method for producing a press-molded body using the same, and more particularly to Al-Mg used for automobile body panels. -It is related with the manufacturing method of the blank made from Si type aluminum alloy, and the manufacturing method of a press-molding body using the same. Specifically, paint bake hardenability, which is an excellent feature of Al-Mg-Si based aluminum alloys, formability to improve design freedom, high surface quality, and hem for fastening to the inner panel The present invention relates to a method for producing a press-molding aluminum alloy blank having bendability, and a method for producing a press-formed body using the same.

従来、自動車のボデーパネル材としては主として冷延鋼板が使用されることが多かった。しかしながら、最近では、地球温暖化抑制の視点からCO排出量の削減が求められ、そのために車体軽量化の重要性が広く認識されてきた。その結果、比重の軽いアルミニウム合金圧延板の使用が多くなっている。 Conventionally, cold-rolled steel sheets have often been mainly used as automobile body panel materials. However, recently, reduction of CO 2 emissions has been demanded from the viewpoint of suppressing global warming, and the importance of weight reduction of the vehicle body has been widely recognized. As a result, the use of rolled aluminum alloy sheets having a low specific gravity is increasing.

アルミニウム合金圧延板のうち、自動車のフード、フェンダー、ドアなどのボデーパネル類については、Al−Mg−Si系アルミニウム合金が使用されることが多い。熱処理合金の利点を生かして圧延板を低耐力の状態で仕上げておくことで、プレス成形性をまず確保しておく。そして、その後の自動車製造工程での塗装焼付処理(約170℃で約20分間)によって時効硬化(「塗装焼付硬化」或いは「ベークハード(BH)」と呼ばれる)させることで、耐力が上昇しパネルに高耐力を付与することができるものである。最終的にパネルが高耐力の状態になることでパネル板厚を薄くすることができ、軽量効果が向上する。   Of aluminum alloy rolled sheets, Al—Mg—Si aluminum alloys are often used for body panels such as automobile hoods, fenders, and doors. First, press formability is ensured by finishing the rolled sheet in a low proof stress state by taking advantage of the heat-treated alloy. Then, by age-hardening (called “paint bake hardening” or “bake hard (BH)”) by a paint baking process (about 20 minutes at about 170 ° C.) in the subsequent automobile manufacturing process, the proof stress is increased and the panel is increased. It is possible to impart high proof stress to the material. Ultimately, the panel is in a high yield strength state, so that the panel thickness can be reduced, and the light weight effect is improved.

ところで、アルミニウム合金圧延板の成形性は一般的に冷延鋼板に比べて劣るため、その適用拡大の障害となっている。アルミニウム合金圧延板の成形性向上のために、材料自体の成形性改善と成形加工方法の工夫が強く求められている。   By the way, since the formability of an aluminum alloy rolled sheet is generally inferior to that of a cold-rolled steel sheet, it is an obstacle to expanding its application. In order to improve the formability of the aluminum alloy rolled sheet, improvement of the formability of the material itself and the device of the forming method are strongly demanded.

プレス成形は通常、ダイとホルダーでブランクの周囲を挟み、相対的にパンチをダイに押し込むことによってブランクを所定の形状に成形する加工方法である。ここで、ブランクはパンチとダイに接触することによって、弾性変形を経て塑性変形を伴いながら、刻々とその形状を変化させられて所定の形状に達する。このブランクが変形する過程では、ブランクの各部位において伸ばされる角度や方向が刻々と変化する。更に、パンチやダイとの接触によって生じる摩擦力の作用によって、ブランクに加わる張力分布(或いは応力分布)が不均一になる。このような結果、ブランクに蓄積されるひずみ分布も不均一なものとなる。   Press molding is usually a processing method in which a blank is formed into a predetermined shape by sandwiching the periphery of the blank with a die and a holder and relatively pressing a punch into the die. Here, by contacting the punch and the die, the blank is elastically deformed and accompanied by plastic deformation, and its shape is changed every moment to reach a predetermined shape. In the process of deforming the blank, the angle and direction of stretching at each portion of the blank change every moment. Furthermore, the distribution of tension (or stress distribution) applied to the blank becomes non-uniform due to the action of frictional force generated by contact with the punch or die. As a result, the strain distribution accumulated in the blank is also non-uniform.

このようにひずみ分布が不均一となると、パネルの形状(金型の形状)によって特定の部位にひずみが集中することになる。このような場合における成形の成否は、ブランク全体の伸びを活用できないままに、ひずみ集中部の材料の成形限界(くびれの発生や延性の限界)によって決まってしまう。一般的に、成形品のパンチ頭部とそれに連なった縦壁部との境界であるパンチ肩部に相当する位置において、ひずみが集中して破断してしまうことが知られている。   When the strain distribution becomes non-uniform in this way, the strain concentrates on a specific part depending on the shape of the panel (mold shape). The success or failure of the molding in such a case is determined by the molding limit of the material of the strain concentration portion (the occurrence of constriction and the limit of ductility) without utilizing the elongation of the entire blank. Generally, it is known that strain concentrates and breaks at a position corresponding to a punch shoulder which is a boundary between a punch head of a molded product and a vertical wall portion connected to the punch head.

材料自体の成形性改善については、延性の向上、ひずみ分布を均一化する観点からの加工硬化性の向上、絞り成形における縮みフランジ変形抵抗低減の観点からのランクフォード値の向上が考えられ、金属組織の制御によってこれらの向上が試みられている。しかしながら、これらが劇的に向上したアルミニウム合金圧延板を工業的に量産した例は、未だ報告されていない。   For improving the formability of the material itself, improvement of ductility, improvement of work hardening from the viewpoint of uniform strain distribution, improvement of Rankford value from the viewpoint of reduction of shrinkage flange deformation resistance in drawing, can be considered. These improvements have been attempted through organizational control. However, an example of industrially mass-producing aluminum alloy rolled sheets in which these have been dramatically improved has not yet been reported.

また、上述のプレス成形中においてブランクに生じる不均一な張力分布は、ブランクと金型の間に生じる摩擦が一因である。従来、これを解決するために潤滑油や潤滑皮膜等の検討がされてきた。しかしながら、潤滑油や潤滑皮膜によって溶接や接合に悪影響が生じたり、これらを既存の脱脂工程では完全に除去できなかったり、コストの上昇を招いたりなどのマイナス要因が回避できず、また、摩擦係数をゼロにすることが困難であるという問題も残った。   In addition, the non-uniform tension distribution generated in the blank during the press molding described above is partly due to friction generated between the blank and the mold. Conventionally, in order to solve this problem, studies have been made on lubricating oils and lubricating films. However, negative effects such as the adverse effects on welding and joining caused by lubricating oil and lubricating coatings, and the fact that these cannot be completely removed by the existing degreasing process, leading to increased costs cannot be avoided, and the friction coefficient The problem that it was difficult to zero out was also left.

アルミニウム合金圧延板は成形加工によって受けるひずみ量が大きくなると、材料表面に肌荒れやリジングマーク等の表面欠陥が現れることが知られている。特に、自動車のアウターパネルでは、これらの表面欠陥により商品価値が著しく低下する。そこで、意図せずに表面欠陥が発生した場合はパネル表面を研磨する等の手直しが必要となり、コスト増加の要因となる。このため、プレス成形によってブランクに蓄積されるひずみ量が、表面欠陥が発生するひずみ量より小さくなるように、予めパネルのデザインが制限されることもある。このように、表面欠陥によって、成形性だけでなくアルミニウム部品の設計と意匠自由度が制限される。   It is known that when an aluminum alloy rolled plate is subjected to a large amount of strain due to forming, surface defects such as rough skin and ridging marks appear on the surface of the material. In particular, in the outer panel of an automobile, the commercial value is significantly reduced due to these surface defects. Therefore, when a surface defect occurs unintentionally, it is necessary to make a correction such as polishing the panel surface, which causes an increase in cost. For this reason, the design of the panel may be limited in advance so that the amount of strain accumulated in the blank by press molding is smaller than the amount of strain that causes surface defects. Thus, surface defects limit not only the formability but also the design and design freedom of aluminum parts.

このような表面欠陥についても、金属組織の制御によって抑制する検討が行われている。しかしながら、表面欠陥を完全に克服することは困難であり、加工方法の工夫によるひずみ分布の均一化が必要である。   Studies are also underway to suppress such surface defects by controlling the metallographic structure. However, it is difficult to completely overcome surface defects, and it is necessary to make the strain distribution uniform by devising the processing method.

また、Al−Mg−Si系合金には、塗装焼付硬化性を確保すべく主要元素であるMgとSiを固溶させるために溶体化・急冷処理が施され、その後の予備時効処理によってT4調質状態とされる。T4調質されたAl−Mg−Si系合金の機械的性質は常温で安定ではなく、常温時効により微細な析出物が徐々に析出して材料強度(耐力、引張強さ)が上昇するという問題がある。ここで言う常温とは、空調設備が無い状態で材料が輸送・保管される温度であり、0〜50℃の温度を意味する。   In addition, the Al—Mg—Si based alloy is subjected to solution treatment and rapid cooling treatment in order to solidify Mg and Si, which are the main elements, in order to ensure paint bake hardenability. It is considered as a quality condition. The mechanical properties of T4 tempered Al-Mg-Si alloys are not stable at normal temperature, and fine precipitates gradually precipitate due to normal temperature aging, resulting in an increase in material strength (yield strength, tensile strength). There is. The normal temperature here is a temperature at which the material is transported and stored in the state where there is no air conditioning equipment, and means a temperature of 0 to 50 ° C.

ところで、自動車のボデーパネルは通常、車体の外側に位置するアウターパネルと、車体の内側に位置するインナーパネルより構成される。アウターパネルには、プレス成形後において別途プレス成形されたインナーパネルと組み付けられる際に、パネル周辺部にヘム曲げ加工と呼ばれる約180°の曲げ加工が施される。このヘム曲げ加工は、加工中に割れが発生することが多い非常に厳しい加工である。上述の常温時効による材料強度の上昇により、アウターパネルのヘム曲げ加工において割れが生じ易くなる(即ち、材料のヘム曲げ性が低下する)という問題もある。   By the way, a body panel of an automobile is usually composed of an outer panel positioned outside the vehicle body and an inner panel positioned inside the vehicle body. When the outer panel is assembled with an inner panel that is separately press-molded after press molding, a bending process of about 180 ° called a hem bending process is performed on the peripheral part of the panel. This hem bending process is a very severe process in which cracks often occur during the process. Due to the increase in material strength due to the above-described normal temperature aging, there is also a problem that cracking is likely to occur in the hem bending process of the outer panel (that is, the hem bendability of the material is reduced).

以上述べたような課題や問題に対して、従来から種々の提案がなされている。例えば、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板の成形性を改善する方法として、特許文献1には、ブランクに局部的な熱処理を施してブランク内に強度差を付与する方法が記載されている。   Various proposals have been made for the problems and problems described above. For example, as a method for improving the formability of an Al—Mg—Si-based aluminum alloy plate, Patent Document 1 describes a method in which a local heat treatment is performed on a blank to give a strength difference in the blank.

この方法によれば、アルミニウム合金板を溶解温度又はそれ以下の温度にまで加熱することで、金属中の複雑な析出物が固溶体の中に完全又は部分的に溶解され、これを室温まで急激に冷却することで、溶解物が固溶体の中で一時的に過飽和状態を維持し、強度は処理する前に比べて低下するとされる。この現象を利用して、プレス成形前のブランクに対して、パンチ面により係合される領域を加熱して軟化させる一方、パンチ隅部の回りで伸長される部分を加熱領域から除外することで、変形パターンが均一となり成形性が向上するとされる。   According to this method, by heating the aluminum alloy plate to a melting temperature or lower, complex precipitates in the metal are completely or partially dissolved in the solid solution, and this is rapidly increased to room temperature. By cooling, the dissolved material temporarily maintains a supersaturated state in the solid solution, and the strength is reduced as compared with that before the treatment. By utilizing this phenomenon, the area engaged by the punch surface is heated and softened with respect to the blank before press molding, while the part extended around the corner of the punch is excluded from the heating area. The deformation pattern becomes uniform and the moldability is improved.

しかしながら、特許文献1に開示されている方法では、パンチ面内とパンチ面外の2つの領域のみに区分したものである。これに対して多くのプレス部品(金型)では、パンチ自体が複数の凹凸形状を有する複雑形状を成しており、パンチ面内におけるブランクの不均一なひずみ分布を解決するには特許文献1の方法では不十分である。   However, the method disclosed in Patent Document 1 is divided into only two regions inside and outside the punch surface. On the other hand, in many press parts (metal molds), the punch itself has a complicated shape having a plurality of concave and convex shapes. To solve the uneven strain distribution of the blank in the punch surface, Patent Document 1 This method is not sufficient.

また、加熱温度を、溶解温度又はそれ以下の温度である約250℃から約530℃の範囲としている。しかしながら、加熱温度が300℃を超えると、短時間のうちにマトリックス中のMgとSiが粗大な析出相であるβ’相として析出してしまう。その結果、MgとSiの固溶量が低下するため、その後の人工時効硬化処理での強度上昇が著しく低下する。つまり、Al−Mg−Si系アルミニウム合金の優れた特徴である塗装焼付硬化性が著しく低下することが本発明者らの検討によって判明した。   The heating temperature is in the range of about 250 ° C. to about 530 ° C., which is the melting temperature or lower. However, when the heating temperature exceeds 300 ° C., Mg and Si in the matrix are precipitated as a β ′ phase which is a coarse precipitation phase in a short time. As a result, since the solid solution amount of Mg and Si is reduced, the strength increase in the subsequent artificial age hardening treatment is significantly reduced. That is, the inventors have found that the paint bake hardenability, which is an excellent feature of the Al—Mg—Si based aluminum alloy, is significantly reduced.

また、アルミニウム合金板に局部的な加熱を施すことには幾つかの問題があるが、その一つに、加熱部と非加熱部の温度差によって熱膨張差が生じ、熱ひずみによってブランクが変形する、いわゆる熱変形の問題が挙げられる。この特許文献1では、加熱領域と加熱領域から除く領域を規定しているが、加熱温度が250℃から530℃であるから、加熱しない領域を常温の約20℃と仮定すると、温度差は約230℃から約510℃となる。この熱変形は温度差が大きくなるほど大きくなるから、この温度差で加熱処理した場合には、相当な熱変形が生じると考えられる。特に、パンチに係合される範囲であるブランクの中央部を加熱すると、周囲の非加熱部によって熱膨張を拘束されるため、熱ひずみが大きく、分布も複雑になるため、ブランクにねじれ、反り、波うち等が発生することが考えられる。これらのブランクの熱変形の程度が大きい場合には、プレス成形後の成形品に残存する可能性があるため、抑制する必要がある。   In addition, there are some problems in locally heating the aluminum alloy plate. One of them is a difference in thermal expansion caused by the temperature difference between the heated part and the non-heated part, and the blank is deformed by thermal strain. There is a problem of so-called thermal deformation. In this Patent Document 1, a heating region and a region excluded from the heating region are defined. However, since the heating temperature is 250 ° C. to 530 ° C., assuming that the non-heating region is about 20 ° C., the temperature difference is about From 230 ° C to about 510 ° C. Since this thermal deformation increases as the temperature difference increases, it is considered that considerable heat deformation occurs when heat treatment is performed at this temperature difference. In particular, heating the central part of the blank that is engaged with the punch constrains thermal expansion by the surrounding non-heated part, resulting in large thermal strain and complicated distribution. It is conceivable that a wave outbreak occurs. When the degree of thermal deformation of these blanks is large, there is a possibility that they will remain in the molded product after press molding, so it is necessary to suppress them.

また、自動車ボデー用アウターパネルを対象とする場合には、プレス成形後に成形品の周辺部においてヘム曲げ加工が通常行われる。ここで、パンチ面外にヘム曲げ部がある場合には常温時効により時効析出した状態のままとなり、ヘム曲げ部で割れが発生するという問題は解決できない。   Further, when an outer panel for an automobile body is targeted, a hem bending process is usually performed at the periphery of the molded product after press molding. Here, when there is a hem bent portion outside the punch surface, it remains in an aging-precipitated state due to normal temperature aging, and the problem that cracking occurs in the hem bent portion cannot be solved.

アルミニウム合金ブランクに局部的な熱処理を施してブランク内に強度差を付与することで成形性を改善する方法については、特許文献2にも記載されている。この方法では、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板について、プレス成形を行う前のブランク状態において、ブランクのうちパンチ肩部が接触することになる領域よりも外側の部分について部分的に復元処理して軟化させ、縮みフランジ変形の変形抵抗を低下させることによって絞り成形性を向上させている。パンチ肩部が接触することになる領域より外側部分のうち、プレス成形後にヘム曲げ加工されることになる部分も復元処理する部分に含めることにより、プレス成形後のヘム曲げ性を向上させることについても記載されている。   A method of improving formability by applying a local heat treatment to an aluminum alloy blank to give a strength difference in the blank is also described in Patent Document 2. In this method, for the Al—Mg—Si-based aluminum alloy plate, in a blank state before press forming, a part of the blank outside the region where the punch shoulder is in contact is partially restored. The drawability is improved by softening and reducing the deformation resistance of shrinkage flange deformation. About improving the hem bendability after press molding by including the part that will be hem bent after press molding in the part outside the area where the punch shoulder will contact, Is also described.

しかしながら、この方法は、しわ押さえ部からダイとパンチで構成された空間に材料を流入させて成形する絞り成形を前提としている。従って、ブランク周囲をビードで固定して張出し成形する場合には、パンチ肩部の外側領域を復元軟化させることによって、ビードで破断する可能性があるため逆に成形性を低下させることになる。また、前述のようにパンチが複雑な形状を有する場合には、パンチ面内におけるブランクの不均一なひずみ分布を解決することはできない。また、前述の加熱部と非加熱部の温度差によって生じる熱ひずみによってブランクが変形する、いわゆる熱変形の問題も解決できない。   However, this method is premised on draw forming in which a material is allowed to flow from a wrinkle holding portion into a space constituted by a die and a punch. Therefore, in the case where the periphery of the blank is fixed with a bead and stretched, the outer region of the punch shoulder is restored and softened, so that there is a possibility of breakage with the bead. In addition, when the punch has a complicated shape as described above, the uneven strain distribution of the blank in the punch surface cannot be solved. In addition, the problem of so-called thermal deformation, in which the blank is deformed by the thermal strain caused by the temperature difference between the heating unit and the non-heating unit, cannot be solved.

特許第3393185号公報Japanese Patent No. 3393185 特開2009−161851号公報JP 2009-161851 A

以上のように、従来提案されている技術では、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板の成形性を向上させる一定の効果は望めるものの、ブランクの過度な変形なしに、プレス成形性と表面品質を改善するための手段であるプレス成形後の成形品のひずみ分布の均一化、ならびに、プレス成形後に成形品の周辺部を180°に曲げる加工であるヘム曲げ加工性の回復を達成することは困難であった。
また、上記課題の他にも、自動車ボデーパネルのプレス成形工程において、ブランクをプレス機に投入する際には、通常、ブランクが積み重ねられたブランク山の側面上部に向けられた複数のノズルから空気を噴射し、この空気圧によって一番上のブランクを剥がす方法が用いられるが、ブランクには防錆や潤滑性付与の目的で油が塗られていることが多く、この油がブランク同士の間に存在することで吸着力が作用し、うまく分離することができないという分離不良の問題があった。
本発明は、これらの課題を解決するためのプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法、ならびに、これを用いたプレス成形体の製造方法を提供するものである。
As described above, the conventionally proposed technique can achieve a certain effect of improving the formability of the Al—Mg—Si-based aluminum alloy plate, but can improve the press formability and the surface quality without excessive deformation of the blank. It is difficult to achieve a uniform strain distribution of the molded product after press molding, which is a means for improvement, and to recover hem bending workability, which is a process of bending the periphery of the molded product to 180 ° after press molding. Met.
In addition to the above problems, in the press forming process of an automobile body panel, when a blank is put into a press machine, air is usually emitted from a plurality of nozzles directed to the upper side of the blank pile where the blanks are stacked. Is used, and the method of peeling off the top blank with this air pressure is used, but the blank is often coated with oil for the purpose of rust prevention and lubricity, and this oil is placed between the blanks. There existed the problem of the separation failure that adsorption force acted by existence and it cannot be separated well.
This invention provides the manufacturing method of the aluminum alloy blanks for press molding for solving these subjects, and the manufacturing method of a press-molding body using the same.

本発明者らは、前述の課題を解決するべく種々の実験・検討を重ねた結果、時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金圧延板からなるブランク、すなわち、溶体化処理後に常温時効、或いは、溶体化処理後に人工時効又は常温時効と人工時効を組み合わせた時効処理により亜時効状態にあるAl−Mg−Si系アルミニウム合金製ブランクに着目した。その結果、従来プレス成形によって加わる張力が小さく、ほとんど伸ばされることのなかった部位であるパンチ頭部と、この面の外側周囲を取り囲むように連なった面であるパンチ縦壁部との間に屈曲部として存在するパンチ肩部より内側の領域を、プレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Aに注目した。そして、領域Aのうちの任意の領域Xを復元領域と定めるとともに、復元領域以外のブランク全体を非復元領域と定め、プレス成形前に該復元領域に対して、常温時効により徐々に生成した微細な析出物の溶融温度以上の温度で加熱するとともに、非復元領域は溶解温度未満の温度で加熱し、次いでブランク全体を常温まで冷却することで、領域Xのみの耐力値を低下させ、従来よりも小さい張力で塑性変形するようにすることで、当該部位を積極的に伸ばす一方、ひずみが集中して破断する危険性が高かった部位のひずみの上昇を緩和し、結果的にブランク全体のひずみ分布を均一化させることができることを見出した。   As a result of repeated various experiments and studies to solve the above-mentioned problems, the inventors have made a blank made of an age-hardened Al-Mg-Si-based aluminum alloy rolled plate, that is, aging at room temperature after solution treatment, or Attention was paid to a blank made of an Al—Mg—Si-based aluminum alloy in a sub-aged state by artificial aging or a combination of normal aging and artificial aging after solution treatment. As a result, the tension applied by conventional press molding is small, and it is bent between the punch head, which is a portion that is hardly stretched, and the punch vertical wall, which is a continuous surface surrounding the outer periphery of this surface. Attention was paid to a blank area A in which the area inside the punch shoulder part existing as a part was projected onto a plane perpendicular to the pressing direction. And while setting arbitrary area | region X of the area | region A as a restored | restoration area | region, whole blanks other than a restored | restoration area | region are defined as a non-restoration area | region, and the finely produced | generated gradually by normal temperature aging with respect to this restored area | region before press molding In addition to heating at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the precipitate, the non-restored region is heated at a temperature lower than the melting temperature, and then the entire blank is cooled to room temperature, thereby reducing the proof stress value only in the region X. However, by making plastic deformation with a small tension, the part is actively stretched, while the increase in strain at the part where the risk of fracture due to concentration of strain is high is alleviated. It has been found that the distribution can be made uniform.

部品形状や用途によって、復元領域にシワ押さえ部の縮みフランジ変形領域やヘム曲げ部を適宜加えることで、深絞り性やヘム曲げ性が向上することを見出した。また、復元処理における加熱到達温度や昇温速度、保持時間、加熱終了後の冷却速度等の条件を適切に選択することで、復元領域を極めて短時間で効率的に軟化させるとともに、非復元領域は軟化させず、かつ、高い塗装焼付硬化性が得られることを見出した。更に、復元領域と非復元領域の加熱到達温度の差を適切な範囲で選択することによって、過度な熱変形を抑制するとともに、僅かな熱変形をブランクに与えることで、ブランクを積み重ねた時にブランク間に僅かな隙間ができることによって、材料分離性が向上することを見出した。   It has been found that deep drawability and hem bendability are improved by appropriately adding a shrinkage flange deformation region and a hem bending portion of the wrinkle holding portion to the restoration region depending on the part shape and application. In addition, by appropriately selecting conditions such as the temperature to reach heating, the temperature rise rate, the holding time, and the cooling rate after completion of heating in the restoration process, the restoration area can be efficiently softened in a very short time and the non-restoration area Was found to be not softened and high bake hardenability can be obtained. Furthermore, by selecting the difference between the heating ultimate temperatures of the restoration area and the non-restoration area within an appropriate range, while suppressing excessive thermal deformation, and applying slight thermal deformation to the blank, when the blanks are stacked, It has been found that material separation is improved by forming a slight gap between them.

ここで復元とは、溶体化処理後に急冷して常温状態で合金元素を過飽和に固溶させた後に、常温又はこれより若干高い温度で保持しておくと、マトリックス中にMgとSiよりなる微細析出物である低温クラスタが徐々に生成することによって強度が上昇する、いわゆる時効硬化したアルミニウム合金圧延板について、前述の保持温度より高い温度に短時間加熱することにより、常温で生成した低温クラスタを再固溶させ、更にその直後に急冷することによって過飽和状態とすることで材料の強度を低下させる現象を意味する。そして、このような現象を生起させるための急速加熱とその後の急冷の一連の処理を復元処理と称する。   Here, the term “restoration” means that after the solution treatment, the alloy element is supersaturated at room temperature and then kept at room temperature or slightly higher, and then the matrix is finely composed of Mg and Si. A so-called age-hardened aluminum alloy rolled sheet whose strength increases due to the gradual formation of low-temperature clusters, which are precipitates, is heated at a temperature higher than the above-mentioned holding temperature for a short time. It means a phenomenon in which the strength of a material is reduced by re-solidifying and then rapidly cooling immediately thereafter to bring it into a supersaturated state. A series of processes of rapid heating and subsequent rapid cooling for causing such a phenomenon is referred to as restoration process.

本発明は請求項1において、時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金から成り、ダイとホルダーで周囲を挟み、相対的にパンチをダイに押し込むことによって所定の形状に成形されるプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法であって、
パンチ成形面のうち、プレス方向に対してほぼ垂直な面であるパンチ頭部と、この面の外側周囲を取り囲むように連なった面であるパンチ縦壁部との間に屈曲部として存在するパンチ肩部より内側の領域を、プレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Aのうち任意の領域Xを含む領域を復元領域として定めるとともに、当該復元領域以外のブランク全体を非復元領域として定め、
プレス成形前にブランク全体を加熱する加熱工程と、その後にブランク全体を100℃以下まで冷却する冷却工程とを含む復元処理が施され、前記加熱工程において、加熱到達温度を前記復元領域では200℃以上300℃以下とし前記非復元領域では100℃以上200℃未満とし、前記復元領域において、加熱工程では100℃から加熱到達温度までの昇温速度を5℃/秒以上とし当該加熱到達温度での保持時間を20秒以下とし、冷却工程では100℃までの冷却速度を5℃/秒以上とし、復元処理全体を通してブランクが100℃以上に滞留する時間を2分以内とすることで、前記領域Xの耐力値を低下させ、かつ、前記非復元領域の耐力値を増加させることなく、ブランク内に強度差を付与し、
前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金が溶体化処理されており、この溶体化処理後のAl−Mg−Si系アルミニウム合金に対して、復元処理が施されるまでに常温時効又は100℃以下の人工時効、或いは、これらの組み合わせによる時効処理が行われることによって、時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金とすることを特徴とするプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法とした。
The present invention is the press molding according to claim 1, which is made of an age-hardened Al-Mg-Si-based aluminum alloy and is molded into a predetermined shape by sandwiching the periphery between the die and the holder and relatively pushing the punch into the die. A method of manufacturing an aluminum alloy blank,
A punch that exists as a bent portion between a punch head surface, which is a surface substantially perpendicular to the press direction, and a punch vertical wall portion, which is a surface continuous so as to surround the outer periphery of this surface. An area including an arbitrary area X among blank areas A projected on a plane perpendicular to the press direction from an area inside the shoulder is defined as a restoration area, and the entire blank other than the restoration area is a non-restoration area As
A restoration process including a heating process for heating the entire blank before press molding and a cooling process for cooling the entire blank to 100 ° C. or less is performed thereafter. In the heating process, a heating temperature is 200 ° C. in the restoration region. In the non-restoration region, the temperature is set to 100 ° C. or more and less than 200 ° C., and in the restoration region, the heating rate from 100 ° C. to the heating attainment temperature is set to 5 ° C./second or more in the heating step. the retention time was 20 seconds or less, the cooling rate to 100 ° C. and 5 ° C. / sec or more in the cooling process, the time the blank throughout the restoration process stays above 100 ° C. with 2 minutes, the area X reduce the proof stress of, and, it said without increasing the yield strength values of the non-restored area, provide strength difference in the blank,
The Al—Mg—Si-based aluminum alloy has been subjected to a solution treatment, and the Al—Mg—Si-based aluminum alloy after the solution treatment is subjected to normal temperature aging or 100 ° C. or less before the restoration treatment is performed. It was set as the manufacturing method of the aluminum alloy blank for press molding characterized by making it an age-hardened Al-Mg-Si type aluminum alloy by performing the aging treatment by artificial aging or these combination .

本発明の請求項2では請求項1において、前記復元領域と非復元領域における加熱到達温度の差を50℃以上200℃以下とした。   According to claim 2 of the present invention, in claim 1, the difference in the heating arrival temperature between the restored region and the non-restored region is set to 50 ° C. or more and 200 ° C. or less.

本発明の請求項3では請求項1又は2において、ブランク全体に到達温度100℃以上200℃未満の予加熱工程を予め施した後に、前記復元領域にのみ加熱到達温度200℃以上300℃以下の加熱工程を施すものとした。   In claim 3 of the present invention, in claim 1 or 2, the pre-heating step at an ultimate temperature of 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. is performed on the entire blank in advance, and then the heating ultimate temperature of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower is applied only to the restoration region. The heating process was performed.

本発明の請求項4では請求項1又は2において、前記復元領域と非復元領域を加熱する加熱体の温度をそれぞれ制御しつつ、当該加熱体をブランクに接触させることによって両領域を同時に加熱するものとした。   In claim 4 of the present invention, in claim 1 or 2, both regions are heated simultaneously by bringing the heating body into contact with the blank while controlling the temperature of the heating body that heats the restoration region and the non-restoration region. It was supposed to be.

本発明の請求項5では請求項1〜4のいずれかにおいて、前記ブランクの領域Aの面積(S)に対する前記領域Xの面積(S)の面積比を、25%以上100%以下とした。 In Claim 5 of this invention, in any one of Claims 1-4, the area ratio of the area (S X ) of the region X to the area (S A ) of the blank region A is 25% or more and 100% or less. did.

本発明の請求項6では請求項1〜5のいずれかにおいて、前記ブランクの復元領域が、ダイとホルダーで挟まれるシワ押さえ部から最も近いパンチ肩部より外側の領域をプレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Cのうち、縮みフランジ変形部である領域Yも含むものとした。   According to claim 6 of the present invention, in any one of claims 1 to 5, the restoration area of the blank is perpendicular to the press direction in the area outside the punch shoulder closest to the wrinkle pressing part sandwiched between the die and the holder. Of the blank area C projected onto the flat surface, the area Y that is a contracted flange deformed portion is also included.

本発明の請求項7では請求項1〜6のいずれかにおいて、前記ブランクの復元領域が、プレス成形後にヘム曲げ加工を受ける領域であるヘム曲げ部も含むものとした。   According to claim 7 of the present invention, in any one of claims 1 to 6, the restoration region of the blank includes a hem bending portion which is a region subjected to hem bending after press molding.

本発明の請求項8では請求項1〜7のいずれかにおいて、前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金が、溶体化処理後であって、常温時効又は100℃以下の人工時効、或いは、これらの組み合わせによる時効処理が行われる前に、予備時効処理されるものとした。
In Claim 8 of this invention, in any one of Claims 1-7, the said Al-Mg-Si type aluminum alloy is after solution treatment, Comprising: Room temperature aging or artificial aging of 100 degrees C or less, or these It was assumed that the preliminary aging treatment was performed before the combination aging treatment .

本発明の請求項9では請求項1〜8のいずれかにおいて、前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金を、Mg:0.2〜1.5mass%、Si:0.3〜2.0mass%を含有し、Fe:0.03〜1.0mass%、Zn:0.03〜2.5mass%、Cu:0.01〜1.5mass%、Mn:0.03〜0.6mass%、Zr0.01〜0.4mass%、Cr0.01〜0.4mass%、Ti0.005〜0.3mass%及びV:0.01〜0.4mass%から選択される1種又は2種以上を更に含有し、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金とした。   In Claim 9 of this invention, in any one of Claims 1-8, said Al-Mg-Si type aluminum alloy is made into Mg: 0.2-1.5mass%, Si: 0.3-2.0mass%. Fe: 0.03-1.0 mass%, Zn: 0.03-2.5 mass%, Cu: 0.01-1.5 mass%, Mn: 0.03-0.6 mass%, Zr0.01 -0.4mass%, Cr0.01-0.4mass%, Ti0.005-0.3mass%, and V: 0.01-0.4mass% further 1 type or 2 types or more are further contained, and the remainder An aluminum alloy composed of Al and inevitable impurities was used.

本発明の請求項10では請求項1〜9のいずれか一項に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法によって製造されたプレス成形用アルミニウム合金製ブランクにプレス成形を施すことによって、シワ押さえ部より内側の製品となる部分に2%以上のひずみが導入されていることを特徴とするアルミニウム合金製プレス成形体とした。   According to a tenth aspect of the present invention, the aluminum alloy blank for press molding produced by the method for producing a blank for aluminum alloy for press molding according to any one of the first to ninth aspects is subjected to press molding, thereby causing wrinkles. The aluminum alloy press-molded body is characterized in that a strain of 2% or more is introduced into a portion to be a product inside the holding portion.

本発明の請求項11では請求項10において、170〜185℃で20〜30分間の条件で人工時効硬化処理を施すことによって前記成形体の耐力値を190MPa以上とした。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, an artificial age hardening treatment is performed at 170 to 185 ° C. for 20 to 30 minutes, whereby the yield strength value of the molded body is set to 190 MPa or more.

本発明により、熱変形が小さく強度差を付与したプレス成形用アルミニウム合金製ブランクを得ることができる。このブランクを使用することで、プレス成形で導入されるひずみが均一化し、冷延鋼板に比べて劣っていたAl−Mg−Si系アルミニウム合金圧延板のプレス成形性が著しく向上する。またひずみ集中部の材料表面に生じる肌荒れやリジングマーク等の表面欠陥を抑制することができ、パネルの設計及びデザインの自由度が著しく向上する。更に、復元処理における加熱到達温度や昇温速度、保持時間、加熱終了後の冷却速度等の条件を適切に選択することで、Al−Mg−Si合金の優れた特徴である高い塗装焼付硬化性を達成することができる。その結果、パネルの耐力値で190MPa以上の高強度が得られ、材料の薄板化により軽量化とコストダウンが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a press-molding aluminum alloy blank having a small thermal deformation and a strength difference. By using this blank, the strain introduced by press forming becomes uniform, and the press formability of the Al—Mg—Si based aluminum alloy rolled plate, which is inferior to that of the cold-rolled steel plate, is significantly improved. Further, surface defects such as rough skin and ridging marks generated on the material surface of the strain concentration portion can be suppressed, and the design of the panel and the degree of freedom of design are remarkably improved. Furthermore, high paint bake hardenability, which is an excellent feature of the Al-Mg-Si alloy, by appropriately selecting conditions such as the heating temperature, the heating rate, the holding time, and the cooling rate after completion of heating in the restoration process Can be achieved. As a result, a high strength of 190 MPa or more is obtained in terms of the proof stress value of the panel, and it is possible to reduce the weight and reduce the cost by thinning the material.

本発明では、プレス成形後にヘム曲げを施すことになるヘム曲げ部にも復元処理を施すことで、時効硬化によって低下したヘム曲げ性を著しく回復することが可能となる。   In the present invention, it is possible to remarkably recover the hem bendability reduced by age hardening by applying a restoring process to the hem bent portion that is to undergo hem bending after press molding.

本発明では、従来、プレス成形によって加わる張力が小さいためほとんど伸ばされることのなかったパンチ頭部の材料が伸ばされて周囲へ流出する。この流出分により、ブランクのシワ押さえ面からの流入量を削減することができる。その結果、ブランクサイズを小さくすることができ、材料費を低減することが可能となる。   In the present invention, the material of the punch head that has heretofore been hardly stretched because the tension applied by press molding is small is stretched and flows out to the surroundings. The amount of inflow from the blank wrinkle holding surface can be reduced by this outflow. As a result, the blank size can be reduced, and the material cost can be reduced.

本発明のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクでは、僅かな熱変形を与えることで重ねた際に隙間ができて材料分離性が向上する。また、アルミニウム合金圧延板は鋼板に比べて縦弾性係数が小さいので、プレス成形後における板内の残留応力の弾性回復(スプリングバック)量が大きく、形状凍結性の確保が困難であった。しかしながら、復元処理によって材料強度を低下させておくことで残留応力も小さくなるため、副次的に形状凍結性も向上することが期待できる。そして何より、この復元処理はプレス成形前の前工程又は別工程で実施できるため、プレス成形自体は従来の冷間プレス設備で実施可能であり、従来の生産効率を低下させることがない。   In the press-molding aluminum alloy blank of the present invention, a slight thermal deformation causes a gap when stacked and material separation is improved. Further, since the aluminum alloy rolled sheet has a smaller longitudinal elastic modulus than that of the steel sheet, the amount of elastic recovery (spring back) of the residual stress in the sheet after press forming is large, and it is difficult to ensure the shape freezing property. However, since the residual stress is reduced by reducing the material strength by the restoration process, it can be expected that the shape freezing property is also improved. And above all, since this restoration process can be performed in a pre-process before press molding or in a separate process, press molding itself can be performed by a conventional cold press facility, and the conventional production efficiency is not lowered.

線膨張における復元領域と非復元領域の温度差ΔTと熱応力σの関係と、比例限度σとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the temperature difference (DELTA) T of the decompression | restoration area | region in a linear expansion and a non-restoration area | region, and the thermal stress (sigma), and the proportional limit (sigma) P. 復元処理における予加熱方式の加熱処理に用いた加熱装置の正面図である。It is a front view of the heating apparatus used for the heat treatment of the preheating method in the restoration treatment. 復元処理における同時加熱方式の加熱処理に用いた加熱装置の正面図である。It is a front view of the heating apparatus used for the heating process of the simultaneous heating system in the restoration process. 円筒張出し成形又はハット曲げ成形における力の釣合いを説明するために示した鉛直断面の模式図である。It is the schematic diagram of the vertical cross section shown in order to demonstrate the balance of the force in cylindrical overhang forming or hat bending forming. 成形品縦壁部に加わる張力(T)と成形品頭部に加わる張力(T)の比率が、成形品頭部と成形品縦壁部がなす角度であるなつき角とパンチ肩部と成形品肩部の間に発生する摩擦係数によって変化することを示すグラフである。The ratio of the tension on the molded article the vertical wall portion (T W) and tension on the molded article the head (T P) is a Natsuki angle and the punch shoulder is the angle moldings vertical wall portion and the molded article head eggplant It is a graph which shows changing with the friction coefficient which generate | occur | produces between molded product shoulder parts. 本発明例1における円筒張出し成形試験を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cylindrical overhang forming test in the example 1 of this invention. 本発明例2における2段金型プレス成形試験を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the two-stage metal mold | die press-molding test in the example 2 of this invention. 本発明例1でブランクの復元加熱処理に用いた加熱冶具の平面図と正面図である。It is the top view and front view of a heating jig which were used for restoration heat treatment of a blank in example 1 of the present invention. 本発明例1において、復元処理を施したブランクの復元領域と非復元領域から小型引張試験片を採取する位置を示す平面図である。In Example 1 of this invention, it is a top view which shows the position which extract | collects a small tension | tensile_strength test piece from the restoration | reconstruction area | region and non-restoration area | region of the blank which performed the restoration process. 本発明例1において採取した小型引張試験片の形状及び寸法を示す平面図である。It is a top view which shows the shape and dimension of the small tension test piece extract | collected in the example 1 of this invention. 本発明例1において、復元処理を施したブランクの反り量を測定する方法を説明するための模式図である。In Example 1 of this invention, it is a schematic diagram for demonstrating the method to measure the curvature amount of the blank which performed the decompression | restoration process. 本発明例1において、復元処理を施したブランクの反り量の測定結果の一例を示すグラフである。In Example 1 of this invention, it is a graph which shows an example of the measurement result of the curvature amount of the blank which performed the restoration process. 本発明例1における材料分離試験の方法を説明するための平面図と正面図である。It is the top view and front view for demonstrating the method of the material separation test in the example 1 of this invention.

本発明で用いるプレス成形用アルミニウム合金製ブランクは、基本的にはAl−Mg−Si系アルミニウム合金圧延板であって、高温で溶体化処理された後に常温時効により時効析出した状態にあるもの、或いは、高温で溶体化処理された後に人工時効又は常温時効と人工時効とを組み合わせた時効処理を施して亜時効状態にあるものである。以下に、本発明について主要な項目ごとに分けて詳細に説明する。   The blank made of aluminum alloy for press forming used in the present invention is basically an Al-Mg-Si aluminum alloy rolled plate, which is in a state of aging precipitation by normal temperature aging after solution treatment at high temperature, Alternatively, after being solution-treated at a high temperature, artificial aging or an aging treatment combining room temperature aging and artificial aging is applied to be in a sub-aging state. Hereinafter, the present invention will be described in detail for each main item.

<アルミニウム合金板の成分組成>
本発明で用いるアルミニウム合金板は、基本的にはAl−Mg−Si系合金であれば良く、その具体的な成分組成は特に制約されるものではないが、請求項9で規定するような成分組成の合金とするのが好ましい。すなわち、Mg:0.2〜1.5mass%(以下、単に「%」と記す)、Si:0.3〜2.0%を含有し、Fe:0.03〜1.0%、
Zn:0.03〜2.5%、Cu:0.01〜1.5%、Mn:0.03〜0.6%、Zr:0.01〜0.4%、Cr:0.01〜0.4%、Ti:0.005〜0.3%及びV:0.01〜0.4%から選択される1種又は2種以上を更に含有し、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金を素材とするのが好ましい。
<Component composition of aluminum alloy plate>
The aluminum alloy plate used in the present invention may basically be an Al-Mg-Si alloy, and its specific composition is not particularly limited. An alloy having a composition is preferable. That is, Mg: 0.2 to 1.5 mass% (hereinafter simply referred to as “%”), Si: 0.3 to 2.0%, Fe: 0.03 to 1.0%,
Zn: 0.03-2.5%, Cu: 0.01-1.5%, Mn: 0.03-0.6%, Zr: 0.01-0.4%, Cr: 0.01- Aluminum further containing one or more selected from 0.4%, Ti: 0.005 to 0.3% and V: 0.01 to 0.4%, the balance being Al and inevitable impurities An alloy is preferably used as a material.

このような成分組成の限定理由について以下に説明する。   The reason for limiting such component composition will be described below.

Mg:
Mgは本発明で対象としている系の合金で基本となる合金元素であって、Siと共同して強度向上に寄与する。Mg含有量が0.2%未満では塗装焼付時に析出硬化によって強度向上に寄与するβ”相の生成量が少なくなるため、十分な強度向上が得られない。一方、1.5%を超えると、粗大なMg−Si系の金属間化合物が生成され、成形性、特に曲げ加工性が低下する。従って、Mg含有量を0.2〜1.5%の範囲内とした。最終板の成形性、特に曲げ加工性をより良好にするためには、Mg含有量を0.3〜0.9%の範囲内とするのが好ましい。
Mg:
Mg is an alloy element which is a basic alloy of the system targeted by the present invention, and contributes to strength improvement in cooperation with Si. If the Mg content is less than 0.2%, the amount of β ″ phase that contributes to strength improvement by precipitation hardening during baking is reduced, so that sufficient strength improvement cannot be obtained. As a result, a coarse Mg—Si-based intermetallic compound is produced, and the formability, particularly the bending workability, is lowered, so that the Mg content is within the range of 0.2 to 1.5%. In order to improve the properties, in particular the bending workability, the Mg content is preferably in the range of 0.3 to 0.9%.

Si:
Siも本発明の系の合金で基本となる合金元素であって、Mgと共同して強度向上に寄与する。また、Siは、鋳造時に金属Siの晶出物として生成され、その金属Si粒子の周囲が加工によって変形されて溶体化処理の際に再結晶核の生成サイトとなるため、再結晶組織の微細化にも寄与する。Si含有量が0.3%未満では上記効果が十分に得られない。一方、2.0%を超えると粗大なSi粒子や粗大なMg−Si系の金属間化合物が生じて、成形性、特に曲げ加工性の低下を招く。従って、Si含有量を0.3〜2.0%の範囲内とした。プレス成形性と曲げ加工性とのより良好なバランスを得るためには、Si含有量を0.5〜1.4%の範囲内とするのが好ましい。
Si:
Si is also an alloy element that is a basic alloy of the system of the present invention, and contributes to strength improvement in cooperation with Mg. In addition, Si is produced as a crystallized product of metal Si during casting, and the periphery of the metal Si particles is deformed by processing and becomes a recrystallization nucleus generation site during solution treatment. It also contributes to If the Si content is less than 0.3%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 2.0%, coarse Si particles and coarse Mg—Si-based intermetallic compounds are produced, which leads to deterioration of moldability, particularly bending workability. Therefore, the Si content is within the range of 0.3 to 2.0%. In order to obtain a better balance between press formability and bending workability, the Si content is preferably in the range of 0.5 to 1.4%.

Mg及びSiが、Al−Mg−Si系アルミニウム合金として基本となる合金元素であるが、それ以外にFe:0.03〜1.0%、Zn:0.03〜2.5%、Cu:0.01〜1.5%、Mn:0.03〜0.6%、Zr:0.01〜0.4%、Cr:0.01〜0.4%、Ti:0.005〜0.3%及びV:0.01〜0.4%から選択される1種又は2種以上を含有させることとする。これらの添加理由と添加量の限定理由は次の通りである。   Mg and Si are basic alloy elements as an Al—Mg—Si based aluminum alloy, but Fe: 0.03 to 1.0%, Zn: 0.03 to 2.5%, Cu: 0.01-1.5%, Mn: 0.03-0.6%, Zr: 0.01-0.4%, Cr: 0.01-0.4%, Ti: 0.005-0. 3% and V: One or more selected from 0.01 to 0.4% are included. The reason for these additions and the reason for limiting the addition amount are as follows.

Fe:
Feは、一般のアルミニウム合金において、通常0.03%未満の不可避的不純物として含有される。一方、Feは強度向上と結晶粒微細化に有効な元素であり、これらの効果を発揮させるために、Feを0.03%以上積極的に添加しても良い。但し、その含有量が0.03%未満では上記効果が十分に得られず、一方、1.0%を超えると、成形性、特に曲げ加工性が低下するおそれがある。したがって、Feを積極的に添加する場合のFe量は0.03〜1.0%の範囲内とした。
Fe:
Fe is usually contained as an inevitable impurity of less than 0.03% in a general aluminum alloy. On the other hand, Fe is an element effective for strength improvement and crystal grain refinement, and in order to exert these effects, Fe may be positively added by 0.03% or more. However, if the content is less than 0.03%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the content exceeds 1.0%, moldability, particularly bending workability may be deteriorated. Therefore, the amount of Fe when Fe is positively added is in the range of 0.03 to 1.0%.

Zn:
Znは塗装焼付硬化性向上を通じて強度向上に寄与するとともに、表面処理性の向上に有効な元素である。Znの添加量が0.03%未満では上記の効果が十分に得られず、一方、2.5%を超えると成形性及び耐食性が低下する。従って、Zn含有量を0.03〜2.5%の範囲内とした。
Zn:
Zn is an element that contributes to improving the strength by improving the bake hardenability of coating and is effective for improving the surface treatment property. If the added amount of Zn is less than 0.03%, the above effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 2.5%, moldability and corrosion resistance are lowered. Therefore, the Zn content is set in the range of 0.03 to 2.5%.

Cu:
Cuは成形性向上及び強度向上のために添加される元素であり、このような成形性向上及び強度向上の目的から0.01%以上添加される。しかしながら、Cu含有量が1.5%を超えると耐食性(耐粒界腐食性、耐糸錆性)が劣化するので、Cu含有量は1.5%以下に規制することとした。なお、強度向上を重視する場合は、Cu含有量を0.4%以上とするのが好ましく、また、より耐食性の改善を図る場合は、Cu含有量を1.0%以下とするのが好ましい。更に耐食性を重視する場合はCuを積極的に添加せず、Cu含有量を0.01%以下に規制することが好ましい。
Cu:
Cu is an element added for improving formability and strength, and 0.01% or more is added for the purpose of improving formability and strength. However, if the Cu content exceeds 1.5%, the corrosion resistance (intergranular corrosion resistance, yarn rust resistance) deteriorates, so the Cu content is regulated to 1.5% or less. When emphasizing strength improvement, the Cu content is preferably 0.4% or more, and when further improving corrosion resistance, the Cu content is preferably 1.0% or less. . Furthermore, when importance is attached to corrosion resistance, it is preferable not to add Cu positively and to regulate Cu content to 0.01% or less.

Mn、Zr、Cr:
これらの元素は、強度向上や結晶粒微細化、或いは、塗装焼付硬化性の向上に有効である。Mnの含有量が0.03%未満、或いは、Zr、Crの含有量がそれぞれ0.01%未満では、上記の効果が十分に得られない。一方、Mnの含有量が0.6%を超えるか、或いは、Zr、Crの含有量がそれぞれ0.4%を超えると、上記効果が飽和するばかりでなく多数の金属間化合物が生成して、成形性、特にヘム曲げ性に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、Mn含有量を0.03〜0.6%の範囲内とし、Cr、Zrの含有量をそれぞれ0.01〜0.4%の範囲内とした。
Mn, Zr, Cr:
These elements are effective for improving the strength, refining crystal grains, or improving the bake hardenability. If the Mn content is less than 0.03%, or the Zr and Cr contents are each less than 0.01%, the above effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the Mn content exceeds 0.6% or the Zr and Cr contents exceed 0.4%, not only the above effects are saturated but also a large number of intermetallic compounds are produced. There is a possibility that the moldability, particularly the hem bendability, may be adversely affected. Therefore, the Mn content is in the range of 0.03 to 0.6%, and the Cr and Zr contents are in the range of 0.01 to 0.4%, respectively.

Ti、V:
Tiは鋳塊組織の微細化による強度向上や防食に有効な元素であり、また、Vは強度向上や防食に有効な元素である。Tiの含有量が0.005%未満では上記効果が十分に得られず、一方、0.3%を超えるとTi添加による鋳塊組織微細化と防食効果が飽和する。Vの含有量が0.01%未満では上記効果が十分に得られず、一方、0.4%を超えるとV添加による防食効果が飽和する。これらTiやVの上限を超える場合には、粗大なTi系又はV系の金属間化合物が多くなり、成形性やヘム加工性の低下を招く。従って、Ti含有量を0.005〜0.3%の範囲内とし、V含有量を0.01〜0.4%の範囲内とした。
Ti, V:
Ti is an element effective for improving the strength and preventing corrosion by refining the ingot structure, and V is an element effective for improving the strength and preventing corrosion. If the Ti content is less than 0.005%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 0.3%, the ingot structure refinement and the anticorrosion effect due to the addition of Ti are saturated. If the V content is less than 0.01%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 0.4%, the anticorrosion effect due to the addition of V is saturated. When the upper limit of Ti or V is exceeded, coarse Ti-based or V-based intermetallic compounds increase, resulting in deterioration of moldability and hemmability. Therefore, the Ti content is within the range of 0.005 to 0.3%, and the V content is within the range of 0.01 to 0.4%.

また、一般のアルミニウム合金においては、鋳塊組織の微細化のために前述のTiと同時にBを添加することもあり、BをTiとともに添加することによって、鋳塊組織の微細化と安定化の効果が一層顕著となる。本発明においては、Tiとともに500ppm以下のBを添加することが許容される。   In general aluminum alloys, B may be added at the same time as Ti to refine the ingot structure, and by adding B together with Ti, the ingot structure can be refined and stabilized. The effect becomes more remarkable. In the present invention, it is allowed to add 500 ppm or less of B together with Ti.

<Al−Mg−Si系アルミニウム合金圧延板の製造方法>
Al−Mg−Si系アルミニウム合金圧延板は、通常の方法により製造することができる。
具体的には、所定の成分に溶解調整されたアルミニウム合金溶湯を、通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造する。ここで通常の溶解鋳造法としては、例えば半連続鋳造法(DC鋳造法)や薄板連続鋳造法(ロールキャスト法等)などを用いることができる。
次いで、アルミニウム合金鋳塊に480℃以上の温度で均質化処理を施す。均質化処理は溶湯凝固時の合金元素のミクロ偏析を緩和し、併せてMn、Crをはじめとする各種の遷移元素を含む場合には、これらを主成分とする金属間化合物の分散粒子をマトリクス中に均一かつ高密度に析出させるために必要な工程である。均質化処理の加熱時間は、通常は1時間以上とし、また経済的な理由から48時間以内に終了させるのが通常である。但し、この均質化処理における加熱温度は、熱延前に熱延開始温度まで加熱する加熱処理温度に近いことから、熱延前加熱処理を兼ねて均質化処理を行なうことも可能である。この均質化処理工程の前又は後に適宜面削を施した後、300〜590℃の温度範囲で熱間圧延を開始し、その後冷間圧延を施すことにより所定の板厚のアルミニウム合金圧延板を製造する。熱間圧延の途中、熱間圧延と冷間圧延の途中、或いは、冷間圧延の途中において、必要に応じて中間焼鈍を行ってもよい。
<Method for producing Al-Mg-Si-based aluminum alloy rolled sheet>
The Al—Mg—Si-based aluminum alloy rolled sheet can be produced by a usual method.
Specifically, an aluminum alloy melt adjusted to a predetermined component is cast by appropriately selecting a normal melting casting method. Here, as a normal melt casting method, for example, a semi-continuous casting method (DC casting method), a thin plate continuous casting method (roll casting method or the like), or the like can be used.
Next, the aluminum alloy ingot is homogenized at a temperature of 480 ° C. or higher. Homogenization treatment mitigates the microsegregation of alloy elements during solidification of the molten metal, and when various transition elements such as Mn and Cr are included, dispersed particles of intermetallic compounds containing these as the main components are matrixed. It is a process necessary for depositing uniformly and densely therein. The heating time for the homogenization treatment is usually 1 hour or more, and is usually terminated within 48 hours for economic reasons. However, since the heating temperature in this homogenization treatment is close to the heat treatment temperature for heating to the hot rolling start temperature before hot rolling, it is possible to perform the homogenization processing also as the pre-hot rolling heat treatment. Before or after this homogenization treatment process, chamfering is performed as appropriate, then hot rolling is started in a temperature range of 300 to 590 ° C., and then cold rolling is performed to obtain a rolled aluminum alloy sheet having a predetermined thickness. To manufacture. In the middle of hot rolling, in the middle of hot rolling and cold rolling, or in the middle of cold rolling, intermediate annealing may be performed as necessary.

次に、冷間圧延後のアルミニウム合金圧延板について溶体化処理を行う。この溶体化処理は、MgSi、単体Si等をマトリックス中に固溶させ、これにより塗装焼付硬化性を付与することにより、プレス成形後に行われる塗装焼付処理後の強度向上を図るための重要な工程である。またこの工程は、MgSi、単体Si粒子等の固溶により第2相粒子の分布密度を低下させて、延性とヘム曲げ性を向上させるためにも寄与し、さらには再結晶により良好な成形性を得るためにも重要な工程である。これらの効果を発揮するためには、480℃以上の処理が必要である。なお、溶体化処理温度が590℃を超えると共晶融解が生じる虞があるため、590℃以下とする。 Next, a solution treatment is performed on the rolled aluminum alloy sheet after the cold rolling. This solution treatment is important for improving the strength after the paint baking process performed after press molding, by dissolving Mg 2 Si, elemental Si, etc. in the matrix, thereby imparting paint bake hardenability. It is a difficult process. This process also contributes to lowering the distribution density of the second phase particles by solid solution of Mg 2 Si, simple substance Si particles, etc., and improving ductility and hem bendability. This is an important process for obtaining moldability. In order to exhibit these effects, treatment at 480 ° C. or higher is necessary. If the solution treatment temperature exceeds 590 ° C., eutectic melting may occur, so the temperature is set to 590 ° C. or less.

ここで、溶体化処理はコイル状に巻き取った冷間圧延板を、加熱帯と冷却帯を有する連続焼鈍炉に連続的に通過させることによって、効率的に行うことができる。このような連続焼鈍炉による処理では、アルミニウム合金圧延板は加熱帯を通過する際に480℃以上590℃以下の高温に昇温され、その後冷却帯を通過する際に急冷される。このような一連の処理により、本発明で対象とする合金の主要合金元素であるMgとSiは、高温で一旦マトリックス中に固溶し、続いて急冷することによって室温において過飽和に固溶した状態となる。   Here, the solution treatment can be efficiently performed by continuously passing the cold rolled sheet wound in a coil shape through a continuous annealing furnace having a heating zone and a cooling zone. In such a continuous annealing furnace, the aluminum alloy rolled sheet is heated to a high temperature of 480 ° C. or more and 590 ° C. or less when passing through the heating zone, and then rapidly cooled when passing through the cooling zone. Through such a series of treatments, Mg and Si, which are the main alloying elements of the alloy targeted by the present invention, are once dissolved in the matrix at a high temperature and then rapidly cooled to form a supersaturated solution at room temperature. It becomes.

Al−Mg−Si系アルミ合金圧延板に高い塗装焼付硬化性を付与する場合は、溶体化処理して急冷後に60〜100℃程度の温度で1〜24時間程度保持する予備時効処理を行う。これによって、前述した常温で生成する低温クラスタとは異なる、常温よりもやや高い温度で生成するMgとSiからなる微細析出物である高温クラスタを生成しこれを成長させることができる。この高温クラスタは、その後の塗装焼付処理(例えば、約170℃で約20分間の条件で行われる加熱)によって、析出強化相であるβ’’相に遷移することで時効硬化し、耐力値が190MPa以上に向上する。   In the case of imparting high paint bake hardenability to the Al—Mg—Si-based aluminum alloy rolled sheet, a pre-aging treatment is performed in which a solution treatment is performed and the mixture is rapidly cooled and maintained at a temperature of about 60 to 100 ° C. for about 1 to 24 hours. Accordingly, it is possible to generate and grow a high-temperature cluster that is a fine precipitate made of Mg and Si that is generated at a temperature slightly higher than normal temperature, which is different from the low-temperature cluster generated at normal temperature described above. This high-temperature cluster is age-hardened by transition to the β ″ phase, which is a precipitation strengthening phase, by a subsequent coating baking process (for example, heating performed at about 170 ° C. for about 20 minutes), and the proof stress value is It improves to 190 MPa or more.

<溶体化処理から復元処理までの間の時効>
復元処理によってブランクの復元領域と非復元領域とに強度差を付与するためには、溶体化処理後の常温放置期間中に常温時効(自然時効)によってある程度の量の低温クラスタが生成されていることが必要である。このような低温クラスタが生成されていなければ、その後の復元処理において復元現象が生じず、耐力値の低下が実現されない。
<Aging from solution treatment to restoration treatment>
In order to give a strength difference between the blank restoration area and the non-restoration area by the restoration process, a certain amount of low-temperature clusters are generated by room temperature aging (natural aging) during the room temperature standing period after the solution treatment. It is necessary. If such a low-temperature cluster is not generated, the restoration phenomenon does not occur in the subsequent restoration process, and the proof stress value is not reduced.

そこで、溶体化処理後には、復元処理を行なうまでの間に、1日以上の常温放置が必要である。なお、溶体化処理からプレス成形までの間の常温放置期間は、10日以上が一般的である。また、この常温時効は初期において急速に進行するが半年程度経過するとそれ以上は進行し難くなることから、復元加熱処理前の常温放置期間の上限は特に規定しない。ここで常温とは、具体的には0〜50℃の範囲内の温度を意味する。   Therefore, after the solution treatment, it is necessary to leave at room temperature for one day or more before the restoration treatment is performed. In addition, the normal temperature standing period from solution treatment to press molding is generally 10 days or more. In addition, this room temperature aging proceeds rapidly in the initial stage, but after about half a year, it becomes difficult to proceed further, so there is no particular upper limit for the room temperature standing period before the restoration heat treatment. Here, room temperature specifically means a temperature in the range of 0 to 50 ° C.

以上の説明では、溶体化処理後の時効として常温時効について述べた。しかしながら、本発明においては、早期に低温クラスタを生成することを目的として、溶体化処理された後に人工時効する場合や、常温時効と人工時効を組み合わせて行なう場合でも、その後の復元処理によりブランクに強度差を付与することができる。   In the above description, normal temperature aging has been described as aging after solution treatment. However, in the present invention, for the purpose of generating low-temperature clusters at an early stage, even when artificially aging after solution treatment, or when performing a combination of room temperature aging and artificial aging, it is made into a blank by subsequent restoration processing. An intensity difference can be imparted.

但し、人工時効の温度は100℃以下とし、人工時効処理後にAl−Mg−Si系アルミニウム合金圧延板が亜時効状態となっていなければならない。人工時効の温度が100℃を超える場合、或いは、100℃以下の条件であっても長時間人工時効を行なってピーク時効又はこれを過ぎた過時効状態となる場合には、MgとSiからなる粗大な析出物が析出するため、MgとSiの固溶量が減少し塗装焼付硬化性が著しく低下してしまう。ここで、Al−Mg−Si系アルミ合金圧延板に高い塗装焼付硬化性を付与する場合は、前述の予備時効処理後に人工時効を施す必要がある。高温クラスタが生成できるのは、溶体化処理によってMgとSiがマトリックス中に固溶することで生成する原子空孔が十分に存在している状態、つまり原子空孔密度が高い状態であり、常温保持によって低温クラスタが生成した後では、高温クラスタは生成できないからである。   However, the temperature of artificial aging must be 100 ° C. or less, and the Al—Mg—Si-based aluminum alloy rolled sheet must be in a sub-aging state after the artificial aging treatment. When the temperature of artificial aging exceeds 100 ° C., or when artificial aging is performed for a long time even under conditions of 100 ° C. or less and peak aging or an overaging state exceeding this is reached, it is composed of Mg and Si. Since coarse precipitates are deposited, the solid solution amount of Mg and Si is reduced, and the paint bake hardenability is significantly lowered. Here, when giving high paint bake hardenability to an Al-Mg-Si series aluminum alloy rolled sheet, it is necessary to give artificial aging after the above-mentioned preliminary aging treatment. High-temperature clusters can be generated in a state where there are sufficient atomic vacancies formed by solid solution of Mg and Si in the matrix by solution treatment, that is, in a state where the atomic vacancy density is high. This is because a high temperature cluster cannot be generated after a low temperature cluster is generated by holding.

本発明では、上述のような時効を行って、次の復元処理を行う直前における材料強度として、耐力値が110MPa以上であることが望ましい。耐力値が110MPa未満の場合には、引続いて行われる復元処理において復元する部分での強度低下が不充分となるため、充分な強度差を付与することができない。   In the present invention, it is desirable that the proof stress is 110 MPa or more as the material strength immediately after performing the aging as described above and performing the next restoration process. When the proof stress value is less than 110 MPa, a sufficient strength difference cannot be imparted because the strength reduction at the portion to be restored in the subsequent restoration process becomes insufficient.

<復元処理>
次に、本発明の要点である復元処理について説明する。復元処理とは、時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金圧延板のある任意に選択した領域を、所定の温度まで加熱し、次いで常温まで冷却する処理を言い、復元による強度低下のメカニズムは以下のように説明される。
<Restore process>
Next, the restoration process that is the main point of the present invention will be described. Restoration treatment refers to a treatment in which an arbitrarily selected region of an age-hardened Al—Mg—Si-based aluminum alloy rolled plate is heated to a predetermined temperature and then cooled to room temperature. This will be explained as follows.

すなわち、溶体化処理後の常温放置中にマトリックス中ではMgとSiよりなる微細析出物である低温クラスタが生成・成長し、これにより材料強度が増大している。このような状態の材料を所定の温度に短時間加熱すると、熱的に不安定な低温クラスタは容易に再固溶して消滅する。これにより、常温まで冷却した後の材料強度が、加熱する前に比べて低下するのである。なお、材料のヘム曲げ性は、時効硬化により材料強度が上昇するにつれて低下するため、復元することによってヘム曲げ性も回復される。   That is, during standing at room temperature after solution treatment, low-temperature clusters, which are fine precipitates made of Mg and Si, are generated and grown in the matrix, thereby increasing the material strength. When the material in such a state is heated to a predetermined temperature for a short time, the thermally unstable low-temperature cluster is easily re-dissolved and disappears. Thereby, the material strength after cooling to normal temperature falls compared with before heating. In addition, since the hem bendability of the material decreases as the material strength increases due to age hardening, the hem bendability is also restored by restoration.

<復元領域の加熱処理条件>
本発明では復元処理の加熱処理条件を次のように規定した。すなわち、復元領域の加熱到達温度は200℃以上300℃以下の範囲とした。加熱到達温度が200℃よりも低いと、低温クラスタが短時間で溶解する量が少ないため復元による強度低下が小さく、ヘム曲げ性もほとんど回復しない。一方、加熱到達温度が300℃を超えると、短時間のうちにマトリックス中のMgとSiが粗大な析出相であるβ’相として析出してしまいMgとSiの固溶量が低下するため、その後の人工時効硬化処理での強度上昇が著しく低下する。つまり、Al−Mg−Si系アルミニウム合金の優れた特徴である塗装焼付硬化性が著しく低下してしまう。
<Recovery area heat treatment conditions>
In the present invention, the heat treatment conditions for the restoration treatment are defined as follows. That is, the heating arrival temperature in the restoration region was in the range of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. When the temperature reached by heating is lower than 200 ° C., the amount of low-temperature clusters dissolved in a short time is small, so the strength reduction due to restoration is small, and the hem bendability is hardly recovered. On the other hand, when the heating attainment temperature exceeds 300 ° C., Mg and Si in the matrix are precipitated as a β ′ phase that is a coarse precipitation phase in a short time, and the solid solution amount of Mg and Si decreases. The strength increase in the subsequent artificial age hardening treatment is significantly reduced. That is, the paint bake hardenability, which is an excellent feature of the Al—Mg—Si based aluminum alloy, is significantly reduced.

また、加熱到達温度200℃以上300℃以下の範囲においては、加熱到達温度が高いほど低温クラスタが効率的に再固溶するため強度低下量も大きくなる。しかしながら、材料の延性も低下するため、強度差付与と延性低下のバランスを考慮し、パネル形状ごとに加熱到達温度を最適に選択する必要がある。   Further, in the range of the heating attainment temperature of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, the higher the heating attainment temperature, the more efficiently the low-temperature cluster is re-dissolved, so that the amount of decrease in strength also increases. However, since the ductility of the material is also reduced, it is necessary to optimally select the heating temperature for each panel shape in consideration of the balance between imparting strength difference and reducing ductility.

ここで、復元領域の加熱到達温度は、さらにその加熱部における強度の経時変化の速度に応じて、二つの温度範囲に分けることが出来る。加熱到達温度が250℃以上300℃以下の場合は、数秒の短時間のうちにMgとSiからなる低温クラスタが十分に固溶して復元が完了し、所定の冷却速度で常温まで冷却した直後においては、加熱部と非加熱部との間に大きな強度差を付与することができる。しかしながら、この温度域で復元加熱を行った場合は、冷却後に多くの原子空孔が常温で残存する。この原子空孔は復元処理を行った部分における常温保持中のMgとSiの拡散を助長し、常温における低温クラスタの生成を早め、この部分で一旦低下した耐力値は、常温にて数日間の放置で急速に復元処理前の状態に戻ってしまう。この原子空孔密度は加熱到達温度の増大につれて増加し、原子空孔密度の増大とともに常温での耐力値の増加が早まる。このような急速な耐力値の回復は、事前に最適化されたプレス成形条件との不適合の要因となり、成形不良を生じる可能性が高くなるため、安定して良好な成形品を製造するためには、復元処理後できるだけ短期間でプレス成形およびヘム曲げ加工することが好ましい。具体的には3日以内が望ましい。   Here, the ultimate heating temperature of the restoration region can be further divided into two temperature ranges according to the rate of change with time in the strength of the heating portion. When the temperature reached by heating is 250 ° C. or more and 300 ° C. or less, immediately after the low temperature cluster composed of Mg and Si is sufficiently solid-solved in a short time of several seconds and the restoration is completed, and cooling to room temperature at a predetermined cooling rate In, a big strength difference can be provided between a heating part and a non-heating part. However, when restoration heating is performed in this temperature range, many atomic vacancies remain at room temperature after cooling. This atomic vacancy promotes the diffusion of Mg and Si while maintaining the room temperature in the restored part, and accelerates the generation of low temperature clusters at room temperature. The proof value once lowered in this part is a few days at room temperature. If left unattended, it quickly returns to the state before the restoration process. This atomic vacancy density increases as the heating temperature increases, and as the atomic vacancy density increases, the proof stress increases at room temperature. Such rapid recovery of the proof stress value causes incompatibility with the press molding conditions optimized in advance and increases the possibility of forming defects. Therefore, to stably produce good molded products Is preferably subjected to press molding and hem bending as short as possible after the restoration treatment. Specifically, 3 days or less is desirable.

これに対して、200℃以上250℃未満の温度範囲において復元加熱処理を行った場合には、耐力値の低下量が少なくなるが、冷却後常温における原子空孔密度が充分に低く、復元処理後の常温保持期間での経時的な耐力値の増加が充分に小さくなる。そのため、このような温度範囲内で復元処理を行った場合には、数日間常温で保持した場合でも安定して良好な成形品を製造することが可能となる。したがって、生産工程のスケジュールの融通性を重視する場合には、復元処理後にブランクを常温で数日間保持してもプレス成形を行うことが可能となるように、復元処理の加熱到達温度を200℃以上250℃未満とすることが好ましい。なお、復元処理からプレス成形までの常温保持期間は10日以内が望ましい。   On the other hand, when the restoration heat treatment is performed in a temperature range of 200 ° C. or more and less than 250 ° C., the amount of decrease in the proof stress value is reduced, but the atomic vacancy density at room temperature after cooling is sufficiently low, and the restoration treatment is performed. The increase in the proof stress over time in the subsequent normal temperature holding period is sufficiently small. Therefore, when the restoration process is performed within such a temperature range, it is possible to stably produce a good molded product even when kept at room temperature for several days. Therefore, when importance is attached to the flexibility of the schedule of the production process, the heating temperature of the restoration process is set to 200 ° C. so that press forming can be performed even if the blank is held at room temperature for several days after the restoration process. It is preferable that the temperature is lower than 250 ° C. The normal temperature holding period from the restoration process to press molding is preferably within 10 days.

また、100℃から加熱到達温度までの昇温速度はできるだけ速い方が好ましく、5℃/秒以上とする。5℃/秒未満になると、高温クラスタの生成、成長を経て、これが析出強化相であるβ’’相に遷移してしまうことで、本来の目的とは逆に強度が上昇してしまう。また、延性が低下し、ヘム曲げ性も劣化してしまう。また、生産性の観点からもできるだけ速い方が好ましく、10℃/秒以上が好ましい。また、同じ理由で、加熱到達温度に到達後の保持時間はできるだけ短い方が好ましく、20秒以下とする。加熱領域を均一に加熱できれば、保持時間を0秒(滞留させずに所定温度に到達後、直ちに冷却する)としてもよい。   In addition, the rate of temperature increase from 100 ° C. to the ultimate temperature is preferably as fast as possible, and is 5 ° C./second or more. When the temperature is less than 5 ° C./second, high-temperature clusters are generated and grown, and this transitions to a β ″ phase that is a precipitation strengthening phase, which increases the strength contrary to the original purpose. Moreover, ductility will fall and hem bendability will also deteriorate. Further, from the viewpoint of productivity, it is preferably as fast as possible, and preferably 10 ° C./second or more. For the same reason, the holding time after reaching the heating attainment temperature is preferably as short as possible, and is 20 seconds or less. If the heating region can be heated uniformly, the holding time may be 0 seconds (cooling immediately after reaching a predetermined temperature without staying).

<非復元領域の加熱処理条件>
非復元領域を加熱する主な目的は、復元領域と非復元領域の加熱到達温度の差を極力小さくし、過度な熱変形を抑制することにある。しかしながら、復元処理の本来の目的であるブランクに強度差を付与するためには、非復元領域は強度低下が無いか、強度低下が極力小さいことが求められる。そこで、非復元領域の加熱到達温度は、100℃以上200℃未満と規定した。200℃未満であれば、低温クラスタが短時間で殆ど溶解しないため強度低下も殆ど起こらない。また、100℃以上であれば、復元領域の加熱到達温度との差が過大にならないからである。しかしながら、上記の温度範囲内であっても、その温度で長時間保持すると低温クラスタの溶融が生じて軟化し、或いは、それを過ぎて時効硬化が生じ強度が上昇して伸びが低下するため、復元処理全体を通してブランクが100℃以上に滞留する時間を2分以内とする。100℃未満であれば上記のβ’’相への遷移は生じず、時効硬化の進行も極めて遅いため、その後は徐冷しても機械的性質に影響はないためである。
<Heat treatment conditions of non-restoration area>
The main purpose of heating the non-restoration region is to minimize the difference in the temperature reached by heating between the restoration region and the non-restoration region as much as possible to suppress excessive thermal deformation. However, in order to give a strength difference to the blank, which is the original purpose of the restoration process, the non-restored region is required to have no strength reduction or a strength reduction as small as possible. Therefore, the heating ultimate temperature in the non-restoration region is defined as 100 ° C. or more and less than 200 ° C. If it is less than 200 degreeC, since a low temperature cluster hardly melt | dissolves in a short time, intensity | strength fall will hardly arise. Moreover, if it is 100 degreeC or more, it is because the difference with the heating reached temperature of a decompression | restoration area | region does not become excessive. However, even within the above temperature range, if kept at that temperature for a long time, melting of the low temperature cluster occurs and softens, or age hardening occurs beyond that and the strength increases and the elongation decreases, The time during which the blank stays at 100 ° C. or higher throughout the entire restoration process is set to be within 2 minutes. If the temperature is lower than 100 ° C., the transition to the β ″ phase does not occur, and the progress of age hardening is extremely slow. Therefore, even if it is gradually cooled thereafter, the mechanical properties are not affected.

<復元領域と非復元領域の加熱到達温度の差>
本発明では、復元処理における復元領域と非復元領域の加熱到達温度の差は、50℃以上200℃以下とするのが好ましい。非復元領域を加熱する目的は、復元領域と非復元領域の加熱到達温度の差を適切な範囲で選択することによって、過度な熱変形を抑制するとともに、僅かな熱変形をブランクに与えることで、ブランクを積み重ねた時にブランク間に僅かな隙間ができることによって、材料分離性を向上させることにある。ここで言う熱変形とは、加熱時の復元領域と非復元領域の温度差による熱膨張差によって、復元領域と非復元領域の境界に熱ひずみが生じ、ブランクに発生する反りやねじれ等の変形を指す。
実際にプレス成形する成形品及びブランクの形状やサイズは様々であるため、ここでは単純化して1次元の線膨張として取り扱った考え方を以下に説明する。
<Difference in heating temperature between the restored area and the non-restored area>
In the present invention, it is preferable that the difference in the heating arrival temperature between the restored region and the non-restored region in the restoration process is 50 ° C. or more and 200 ° C. or less. The purpose of heating the non-restoration area is to suppress the excessive heat deformation and to give a slight heat deformation to the blank by selecting the difference in the heating arrival temperature between the restoration area and the non-restoration area within an appropriate range. The material separation property is improved by forming a slight gap between the blanks when the blanks are stacked. The thermal deformation referred to here is a deformation such as warping or twisting that occurs in the blank due to thermal distortion at the boundary between the restored area and the non-restored area due to the difference in thermal expansion between the restored area and the non-restored area during heating. Point to.
Since the shape and size of the molded product and the blank that are actually press-molded are various, here, a concept that is simplified and treated as one-dimensional linear expansion will be described below.

長さLの棒を加熱して温度上昇がΔT℃である場合、材料の線膨張係数をαとすれば、棒の長さ増加量はΔL=αLΔTと表せる。例えば、この棒の両端が剛体壁に拘束されている場合、棒は伸びることができないため軸方向に圧縮ひずみε=αΔTを受けた状態になる。この圧縮ひずみが、熱ひずみである。弾性変形域では、この熱ひずみεと縦弾性係数Eからフックの法則σ=Eεによって、加熱後の熱応力σ=αEΔTを求めることができる。この熱応力σが弾性変形の限界、つまり、応力−ひずみ線図における比例限度σを超えると、塑性変形し、いわゆる熱変形が残ることになる。 When a rod of length L is heated and the temperature rise is ΔT ° C., if the linear expansion coefficient of the material is α, the increase in length of the rod can be expressed as ΔL = αLΔT. For example, when both ends of the rod are constrained by a rigid wall, the rod cannot be stretched, so that it is subjected to a compressive strain ε = αΔT in the axial direction. This compressive strain is thermal strain. In the elastic deformation region, the thermal stress σ = αEΔT after heating can be obtained from the thermal strain ε and the longitudinal elastic modulus E by the Hooke's law σ = Eε. When the thermal stress σ exceeds the limit of elastic deformation, that is, the proportional limit σ P in the stress-strain diagram, plastic deformation occurs, so-called thermal deformation remains.

本発明においては、復元領域であるブランクの中央付近を非復元領域である周囲よりも高い温度に加熱することで復元領域が熱膨張し、復元領域と非復元領域の境界に熱応力が発生する。実際は、この復元領域の周囲は非復元領域によって囲まれており、復元領域の熱膨張で非復元領域が周囲に伸ばされることによって、復元領域と非復元領域の境界に発生する熱応力は、上記の剛体壁に拘束された棒の例の値よりも小さいものとなる。   In the present invention, the restoration area is thermally expanded by heating the vicinity of the center of the blank that is the restoration area to a temperature higher than the surrounding area that is the non-restoration area, and thermal stress is generated at the boundary between the restoration area and the non-restoration area. . Actually, the circumference of the restoration area is surrounded by the non-restoration area, and the thermal stress generated at the boundary between the restoration area and the non-restoration area is increased by the thermal expansion of the restoration area. It is smaller than the value of the example of the bar constrained by the rigid wall.

そこで、最も熱応力が大きくなる条件である、復元領域と非復元領域の変位がない状態において、熱応力σによって塑性変形が開始する温度差ΔTを次のように求めた。材料の温度が増加すると強度や縦弾性係数Eが減少することが知られており、上記成分組成範囲のAl−Mg−Si系アルミニウム合金の縦弾性係数Eは、常温で約66.4GPa、復元領域の最低温度である200℃で約56.8GPa、復元領域の最高温度である300℃で約47.5GPaである。一方、比例限度σについては、各温度でJIS5号試験片を用いた引張試験を行い、得られた応力−ひずみ線図から求めたところ、常温で約90MPa、復元領域の最低温度である200℃で約73MPa、復元領域の最高温度である300℃で約70MPaであった。 Therefore, the temperature difference ΔT at which plastic deformation starts due to the thermal stress σ in the state where there is no displacement between the restored region and the non-restored region, which is the condition for the greatest thermal stress, was determined as follows. It is known that when the temperature of the material increases, the strength and the longitudinal elastic modulus E decrease, and the longitudinal elastic modulus E of the Al—Mg—Si-based aluminum alloy having the above component composition range is about 66.4 GPa at room temperature. It is about 56.8 GPa at 200 ° C. which is the lowest temperature of the region, and about 47.5 GPa at 300 ° C. which is the highest temperature of the restoration region. On the other hand, the proportional limit σ P was subjected to a tensile test using a JIS No. 5 test piece at each temperature and obtained from the obtained stress-strain diagram. It was about 73 MPa at 300 ° C. and about 70 MPa at 300 ° C., which is the maximum temperature in the restoration region.

これらの値を用いて復元領域と非復元領域の温度差ΔTと熱応力σの関係と、比例限度σとの関係を求めた結果を図1に示す。復元領域の最低温度である200℃に加熱された復元領域が受ける熱応力は、温度差が約50℃(非復元領域が約150℃)で比例限度に達する。一方、復元領域の最高温度である300℃に加熱された復元領域が受ける熱応力は、温度差が約58℃で比例限度に達するが、非復元領域の加熱到達温度は100℃以上200℃未満としているため、少なくとも温度差は100℃より大きくなる。よって、ブランクに僅かな熱変形を付与するために最低限必要な温度差は50℃以上となるから、復元処理における復元領域と非復元領域の加熱到達温度の差は50℃以上とするのが好ましい。また、加熱到達温度の差の上限は、復元領域の最高温度300℃と非復元領域の最低温度100℃の差である200℃以下が好ましい。 FIG. 1 shows the result of obtaining the relationship between the temperature difference ΔT between the restored region and the non-restored region, the thermal stress σ, and the proportional limit σ P using these values. The thermal stress applied to the restoration region heated to 200 ° C., which is the lowest temperature of the restoration region, reaches a proportional limit when the temperature difference is about 50 ° C. (the non-restoration region is about 150 ° C.). On the other hand, the thermal stress received by the restoration region heated to 300 ° C., which is the highest temperature of the restoration region, reaches a proportional limit when the temperature difference is about 58 ° C., but the temperature reached in the non-restoration region is 100 ° C. or more and less than 200 ° C. Therefore, at least the temperature difference is greater than 100 ° C. Therefore, since the minimum temperature difference required to impart a slight thermal deformation to the blank is 50 ° C. or higher, the difference in the heating arrival temperature between the restored region and the non-restored region in the restoration process should be 50 ° C. or more. preferable. Further, the upper limit of the difference in the heating temperature is preferably 200 ° C. or less, which is the difference between the maximum temperature of 300 ° C. in the restored region and the minimum temperature of 100 ° C. in the non-restored region.

<冷却処理条件>
加熱処理後の冷却における100℃までの冷却速度はできるだけ速い方が好ましく、5℃/秒以上とする。5℃/秒未満になると、高温クラスタの生成、成長を経て、これが析出強化相であるβ’’相に遷移してしまうことで、本来の目的とは逆に強度が上昇してしまう。また、延性が低下し、ヘム曲げ性も劣化してしまう。また、生産性の観点からもできるだけ速い方が好ましく、10℃/秒以上が好ましい。なお、冷却速度の上限は特に規定しないが、水槽に浸漬する方法であれば1000℃/秒程度の冷却速度が得られる。
<Cooling conditions>
The cooling rate to 100 ° C. in the cooling after the heat treatment is preferably as fast as possible, and is 5 ° C./second or more. When the temperature is less than 5 ° C./second, high-temperature clusters are generated and grown, and this transitions to the β ″ phase that is a precipitation strengthening phase, which increases the strength contrary to the original purpose. Moreover, ductility will fall and hem bendability will also deteriorate. Further, from the viewpoint of productivity, it is preferably as fast as possible, and preferably 10 ° C./second or more. In addition, although the upper limit of a cooling rate is not prescribed | regulated in particular, if it is the method immersed in a water tank, the cooling rate of about 1000 degree-C / sec is obtained.

<復元処理の加熱方法>
本発明の復元処理は、大きく分けて2つの方式が好適に用いられる。1つは、予めブランク全体に復元温度未満の予加熱を施した状態で、復元領域にのみ更に復元温度で加熱する予加熱方式である。もう一つは、復元領域と非復元領域に相当する加熱体の温度を個別に制御して、該加熱体をブランクに押し付けることによって両領域を同時に加熱する同時加熱方式である。
<Heating method for restoration processing>
The restoration process of the present invention can be roughly divided into two methods. One is a preheating method in which only the restoration region is further heated at the restoration temperature in a state where the entire blank is preheated below the restoration temperature in advance. The other is a simultaneous heating method in which the temperatures of the heating elements corresponding to the restoration area and the non-restoration area are individually controlled, and both areas are heated simultaneously by pressing the heating element against the blank.

予加熱方式の加熱方法としては、まずブランク全体を到達温度100℃以上200℃未満に加熱することが目的となる。これは短時間では復元しない温度での加熱のため、多少昇温速度が遅くても許容されるが、生産性の観点からはできるだけ昇温速度が速い方法を選択するのが望ましい。従って、ヒーター等で加熱した金属板や金属ブロックを接触・加圧して伝熱する方法や、誘導加熱、赤外線加熱、通電加熱等の方法を用いるのが好ましい。この他にも、100℃以上に昇温した時点から冷却開始までの時間を2分以下にできるならば、炉加熱や熱風加熱等の公知の加熱手段を適宜利用してもよい。   As the preheating heating method, first, the entire blank is heated to an ultimate temperature of 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. Since this is a heating at a temperature that does not recover in a short time, it is acceptable even if the heating rate is somewhat slow, but from the viewpoint of productivity, it is desirable to select a method with the fastest heating rate as much as possible. Therefore, it is preferable to use a method of transferring heat by contacting / pressing a metal plate or metal block heated by a heater or the like, or a method such as induction heating, infrared heating, or electric heating. In addition, as long as the time from when the temperature is raised to 100 ° C. or higher to the start of cooling can be made 2 minutes or less, known heating means such as furnace heating or hot air heating may be used as appropriate.

次に、復元領域のみを到達温度200℃以上300℃以下に加熱する方法としては、加熱したい部分の形状に合わせて加工された金属板や金属ブロック(アルミニウム合金や銅合金など)をヒーター等で加熱して、加熱したい部分に接触・加圧して伝熱させる方法が最も簡便である。この他に、アルミニウム板よりも熱放射率(熱吸収率)が高いカーボン等の黒体を加熱したい部分の形状に合わせて加工し、これを加熱したい部分に貼り付けて赤外線加熱することで、黒体を貼り付けた領域だけ瞬時のうちに高温に加熱することもできる。   Next, as a method of heating only the restoration region to an ultimate temperature of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, a metal plate or metal block (aluminum alloy, copper alloy, etc.) processed according to the shape of the part to be heated is heated with a heater or the like. The simplest method is to heat and contact and pressurize the part to be heated for heat transfer. In addition to this, by processing the black body such as carbon, which has a higher thermal emissivity (heat absorption rate) than the aluminum plate, according to the shape of the part to be heated, pasting it on the part to be heated, and heating with infrared rays, Only the region where the black body is pasted can be heated to a high temperature instantly.

ここで、予加熱方式の具体例を説明する。図2に示すように、加熱装置としては、ボルスタ(22)上にヒーターを内蔵した押付用下型(25)を、スライドプレート(21)には同じくヒーターを内蔵した押付用上型(24)を取り付けた油圧プレス機を使用する。押付用下型(25)はクッションピン(23)によって支持され、プレスする際はプレス機のクッション機構によって所定の押付け圧力を保てるようになっている。一方、押付用上型(24)は硬質断熱材(27)を介して取り付け、この押付用上型(24)の下面には復元領域のみ凸となり、非復元領域が凹となるように加工した金属板からなる加熱冶具(28)を取り付け、非復元領域には加熱冶具の凸部(31)より若干厚目の軟質断熱材(33)を取り付けてある。ヒーター(26)は不図示の温度制御装置によって、各々の設定温度を保つように制御され、押付用下型(25)と押付用上型(24)はこのヒーター(26)によって所定の温度に加熱される。押付用上型(24)の下面に取り付けられた加熱冶具(28)も伝熱によって加熱される。   Here, a specific example of the preheating method will be described. As shown in FIG. 2, as a heating device, a pressing lower die (25) having a heater built in on a bolster (22), and a pressing upper die (24) having a heater also built in the slide plate (21). Use a hydraulic press machine equipped with. The pressing lower die (25) is supported by a cushion pin (23), and when pressing, a predetermined pressing pressure can be maintained by a cushion mechanism of a press machine. On the other hand, the pressing upper die (24) is attached via a hard heat insulating material (27), and the lower surface of the pressing upper die (24) is processed so that only the restoration region is convex and the non-restoration region is concave. A heating jig (28) made of a metal plate is attached, and a soft heat insulating material (33) slightly thicker than the convex part (31) of the heating jig is attached to the non-restoring region. The heater (26) is controlled by a temperature control device (not shown) so as to maintain each set temperature, and the pressing lower mold (25) and the pressing upper mold (24) are brought to a predetermined temperature by the heater (26). Heated. The heating jig (28) attached to the lower surface of the pressing upper die (24) is also heated by heat transfer.

この加熱装置を使用して加熱する方法としては、図2の(ア)のように、まず、押付用下型(25)の上にブランク(4)を置き、ブランク(4)の上にブランク(4)よりもプレス方向の投影面積が大きく、プレス機の加圧によって割れ等が生じない程度の厚みがある硬質断熱材(27)を置く。プレス機のプレス機構によってスライドプレート(21)が下降し、加熱冶具(28)の凸部(31)と加熱冶具(28)の凸部(31)以外の下面に取り付けた軟質断熱材(33)がブランク(4)の上の硬質断熱材(27)に接触し、プレス機のクッション機構によって一定荷重で一定時間押し付けてブランク(4)を加圧することで、押付用下型(25)の熱がブランク(4)に伝わりブランク(4)が100℃以上200℃未満の所定の温度に加熱される。一方、押付用上型(24)の熱は硬質断熱材(27)によってブランク(4)へは伝わらない。これで、予加熱が完了する。   As a method of heating using this heating apparatus, as shown in FIG. 2A, first, the blank (4) is placed on the pressing lower mold (25), and the blank (4) is blanked. A hard heat insulating material (27) having a thickness larger than that of (4) in the press direction and having a thickness that does not cause cracking or the like due to pressurization of the press is placed. The slide plate (21) is lowered by the press mechanism of the press machine, and the soft heat insulating material (33) attached to the lower surface other than the convex portion (31) of the heating jig (28) and the convex portion (31) of the heating jig (28). Contacts the hard heat insulating material (27) on the blank (4) and presses the blank (4) for a certain time with a constant load by the cushion mechanism of the press machine, so that the heat of the lower mold (25) for pressing is pressed. Is transmitted to the blank (4), and the blank (4) is heated to a predetermined temperature of 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. On the other hand, the heat of the pressing upper die (24) is not transmitted to the blank (4) by the hard heat insulating material (27). This completes the preheating.

次に、図2の(イ)のように、ブランク(4)の上に置いた硬質断熱材(27)を取り除いた後に、プレス機のプレス機構によってスライドプレート(21)が下降し、加熱冶具(28)の凸部(31)と加熱冶具(28)の凸部(31)以外の下面に取り付けた軟質断熱材(33)がブランク(4)に接触し、プレス機のクッション機構によって一定荷重で一定時間押し付けてブランク(4)を加圧することで、押付用上型(24)の熱が加熱治具(28)の凸部(31)を介してブランク(4)に伝わり、復元領域(29)のみが200℃以上300℃以下の所定の温度に加熱される。復元領域以外の領域(非復元領域)は、軟質断熱材(33)が接していることで押付用上型(24)の熱は伝わらない。これで、復元領域の加熱が完了する。   Next, as shown in FIG. 2A, after removing the hard heat insulating material (27) placed on the blank (4), the slide plate (21) is lowered by the press mechanism of the press machine, and the heating jig The soft insulating material (33) attached to the lower surface other than the convex portion (31) of (28) and the convex portion (31) of the heating jig (28) contacts the blank (4), and a constant load is applied by the cushion mechanism of the press machine. And pressurizing the blank (4) for a certain period of time, the heat of the pressing upper mold (24) is transmitted to the blank (4) via the convex portion (31) of the heating jig (28), and the restoration region ( Only 29) is heated to a predetermined temperature of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less. In the region other than the restoration region (non-restoration region), the heat of the pressing upper die (24) is not transmitted because the soft heat insulating material (33) is in contact. This completes the heating of the restoration region.

上記のように、加熱冶具(28)の凸部(31)以外の下面には軟質断熱材(33)を取り付けることが好ましい。この軟質断熱材(33)が無い場合や、加熱冶具(28)の凸部(31)より薄い場合は、予加熱でブランク(4)の上に置かれた硬質断熱材(27)を加圧する範囲が加熱冶具(28)の凸部(31)のみとなり、ブランク(4)全体が均一に加熱されない。また、復元領域の加熱の際に、加熱冶具(28)の凸部(31)のエッジでブランク(4)に押付跡が付きやすくなる。また、軟質断熱材(33)ではなく硬質断熱材の場合、断熱材の厚みを厳密に管理することは難しいため、仮に断熱材の厚みが加熱冶具(28)の凸部(31)より厚いと、加熱冶具(28)の凸部(31)がブランクに接触できず、復元領域の加熱ができない可能性がある。よって、加熱冶具(28)の凸部(31)より若干厚目の軟質断熱材(33)を使用することで、加圧時に圧縮されることで厚みが加熱冶具(28)の凸部(31)と同じになり、均一な加圧と断熱の効果が得られる。   As described above, it is preferable to attach the soft heat insulating material (33) to the lower surface of the heating jig (28) other than the convex portion (31). When this soft heat insulating material (33) is not present or is thinner than the convex portion (31) of the heating jig (28), the hard heat insulating material (27) placed on the blank (4) is pressurized by preheating. A range becomes only the convex part (31) of a heating jig (28), and the whole blank (4) is not heated uniformly. Further, when the restoration region is heated, the blank (4) is likely to have a pressing mark at the edge of the convex portion (31) of the heating jig (28). Further, in the case of a hard heat insulating material instead of the soft heat insulating material (33), it is difficult to strictly control the thickness of the heat insulating material. Therefore, if the thickness of the heat insulating material is thicker than the convex portion (31) of the heating jig (28). The convex part (31) of the heating jig (28) cannot contact the blank, and there is a possibility that the restored region cannot be heated. Therefore, by using the soft heat insulating material (33) that is slightly thicker than the convex portion (31) of the heating jig (28), the thickness is compressed during pressurization, so that the thickness of the convex portion (31) of the heating jig (28) is reduced. ) And uniform pressurization and heat insulation effects can be obtained.

また、同時加熱方式の具体例としては、図3のようにボルスタ(22)上に押付用下型(25)を、スライドプレート(21)にはヒーター(26)を内蔵した加熱体(30A、30B)を複数個取り付けられる押付用上型(24)を取り付けた油圧プレス機を使用する。この押付用下型(25)はクッションピン(23)によって支持され、プレスする際はプレス機のクッション機構によって所定の押付け圧力を保てるようになっており、上面には硬質断熱材(27)が取り付けてある。一方、押付用上型(24)は硬質断熱材(27)を介して取り付け、この押付用上型(24)の下面には加熱領域に合わせて加工した金属ブロックからなり、ヒーター(26)を内蔵した加熱体(30A、30B)を取り付けてある。ヒーターは不図示の温度制御装置によって、各々の加熱体(30A、30B)の設定温度を保つように制御される。   As a specific example of the simultaneous heating method, as shown in FIG. 3, a lower die (25) for pressing on the bolster (22) and a heater (30A, A hydraulic press machine equipped with a pressing upper die (24) to which a plurality of 30B) can be attached is used. The pressing lower die (25) is supported by a cushion pin (23). When pressing, a predetermined pressing pressure can be maintained by a cushion mechanism of a press machine, and a hard heat insulating material (27) is provided on the upper surface. It is attached. On the other hand, the pressing upper die (24) is attached through a hard heat insulating material (27), and the lower surface of the pressing upper die (24) is made of a metal block processed according to the heating region, and the heater (26) is provided. Built-in heating elements (30A, 30B) are attached. The heater is controlled by a temperature control device (not shown) so as to maintain the set temperature of each heating element (30A, 30B).

この加熱装置を使用して加熱する方法としては、まず、押付用下型(25)の上の硬質断熱材(27)の上にブランク(4)を置く。プレス機のプレス機構によってスライドプレート(21)が下降し、加熱体(30A、30B)がブランク(4)に接触し、プレス機のクッション機構によって一定荷重で一定時間押し付けてブランク(4)を加圧することで、加熱体(30A、30B)の熱がブランク(4)に伝わりブランク(4)が所定の温度に加熱される。   As a method of heating using this heating apparatus, first, the blank (4) is placed on the hard heat insulating material (27) on the pressing lower mold (25). The slide plate (21) is lowered by the press mechanism of the press machine, the heating elements (30A, 30B) come into contact with the blank (4), and the blank (4) is added by pressing with a constant load for a certain time by the cushion mechanism of the press machine. By pressing, the heat of the heating elements (30A, 30B) is transmitted to the blank (4), and the blank (4) is heated to a predetermined temperature.

なお、伝熱加熱の場合のブランクへの加熱冶具又は加熱体の押付け圧力としては、効率良く熱伝達させるために0.1MPa以上が好ましく、0.5MPa以上では熱伝達効率はほぼ一定となるため、上限は特に設けない。これらの加熱は、板の状態で1枚1枚処理してもよいし、ブランキングプレスでコイル状のアルミ合金板素材を連続的に加熱処理および切断してもよい。   In addition, as the pressing pressure of the heating jig or the heating body to the blank in the case of heat transfer heating, 0.1 MPa or more is preferable for efficient heat transfer, and heat transfer efficiency is almost constant at 0.5 MPa or more. There is no particular upper limit. These heating may be performed one by one in the state of a plate, or the coiled aluminum alloy plate material may be continuously heat-treated and cut by a blanking press.

<復元処理の冷却方法>
ブランクを所定の温度まで加熱した後に冷却する方法としては、ブランクよりも熱容量が大きく、更に水冷配管を内蔵した金属ブロックでブランクを挟んで伝熱によって冷却するダイクエンチ等の接触式が冷却速度と生産性の観点から最も有効である。この他に、浸漬やシャワーなどの水冷方式、ファン等の空冷方式等、公知の冷却手段を適宜利用及び組み合わせてもよい。
<Cooling method for restoration processing>
As a method of cooling the blank after heating it to a predetermined temperature, the contact type such as die quenching, which has a larger heat capacity than the blank and further sandwiches the blank with a metal block with built-in water-cooled piping and cools by heat transfer, is used for cooling speed and production. It is most effective from the viewpoint of sex. In addition, known cooling means such as a water cooling method such as immersion or shower, an air cooling method such as a fan, and the like may be used and combined as appropriate.

<復元領域>
前述したプレス成形における課題を解決する手段の一つとして、成形パネルのひずみ分布の均一化が考えられるが、これを達成するために本発明者はブランクに加わる張力と材料の耐力値の関係に着目し、これに復元処理を利用することを検討した。
<Restore area>
As one of the means for solving the above-mentioned problems in press forming, it is conceivable to make the strain distribution of the forming panel uniform, but in order to achieve this, the present inventor is in a relationship between the tension applied to the blank and the proof stress value of the material. Attention was paid to the use of restoration processing.

図4は、円筒張出し成形、或いは、ハット曲げ成形における鉛直断面の中心線(13)から左側を示した模式図である。ブランク(4)は、ダイ(2)とホルダー(3)に周囲を挟まれ、パンチ(1)がダイ(2)側に相対的に押し込まれることによってハット断面形状に成形されるが、この時、ブランクには張力が発生する。ここで、パンチ頭部(5)に接して変形を受ける成形品頭部(10)と、パンチ肩部(6)とダイ肩部(9)によって変形させられる成形品縦壁部(12)との間でパンチ肩部(6)に接している成形品肩部(11)における成形中の張力の釣り合いを考えてみる。成形品頭部(10)方向に加わる張力をTP 、成形品縦壁部(12)方向に加わる張力をTWとすると、両者の関係は、T=Texp(−μθ)と表すことができる。TPは、パンチ肩部(6)と成形品肩部(11)の間の摩擦係数μと、成形品頭部(10)と成形品縦壁部(12)がなす角度、いわゆるなつき角θによって大きさが変化し、μとθの値が大きいほどTPは小さくなる。また、常にTP≦TWとなる。一般的に、成形が進むとなつき角θは大きくなるため、図5のようにTP/TWは成形が進むにつれて減少していく。よって、成形品頭部(10)方向に加わる張力は成形品縦壁部(12)方向に加わる張力に対して常に小さいため、成形品頭部(10)の伸ばされる量は成形品縦壁部(12)に比べて少ないのである。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the left side from the center line (13) of the vertical cross section in the cylinder overhang forming or the hat bending forming. The blank (4) is sandwiched between the die (2) and the holder (3), and the punch (1) is relatively pushed into the die (2) side to form a hat cross-sectional shape. A tension is generated in the blank. Here, a molded product head (10) that is deformed in contact with the punch head (5), and a molded product vertical wall (12) deformed by the punch shoulder (6) and the die shoulder (9). Consider the balance of tension during molding at the molded product shoulder (11) in contact with the punch shoulder (6). When the tension applied in the direction of the molded article head (10) is T P and the tension applied in the direction of the vertical section of the molded article (12) is T W , the relationship between them is expressed as T P = T W exp (−μθ). be able to. TP is the friction coefficient μ between the punch shoulder (6) and the molded product shoulder (11), the angle formed by the molded product head (10) and the molded product vertical wall (12), the so-called slack angle θ. the size varies with, T P as the value of μ and θ is large becomes small. Further, T P ≦ T W is always satisfied. Generally, as the molding progresses, the incident angle θ increases, so that T P / T W decreases as the molding proceeds as shown in FIG. Therefore, since the tension applied in the direction of the molded product head (10) is always smaller than the tension applied in the direction of the molded product vertical wall (12), the amount by which the molded product head (10) is stretched is Compared to (12).

ここで、成形品頭部(10)である領域Aの耐力値を本発明のように部分的に低くした場合を検討する。成形品頭部(10)は、成形品縦壁部(12)よりも低い応力で塑性変形が開始されるため、ここに従来と同じ張力が加わった場合、伸ばされる量が増加する。つまり、相対的にパンチをダイに押し込むことによってブランクに与えられた変形のうち、成形品頭部(10)と成形品縦壁部(12)が伸ばされる量の割合の差が、従来に比べて小さくなり、成形品全体におけるひずみ分布が均一になるのである。よって、成形品縦壁部(12)のひずみが緩和されると共に、破断危険部である成形品肩部(11)のひずみが緩和されるのである。   Here, the case where the proof stress value of the area | region A which is a molded article head (10) is partially made low like this invention is considered. The molded product head (10) starts plastic deformation with a lower stress than that of the molded product vertical wall (12). Therefore, when the same tension is applied to the molded product head (10), the amount to be stretched increases. That is, in the deformation given to the blank by relatively pushing the punch into the die, the difference in the ratio of the amount by which the molded product head (10) and the molded product vertical wall (12) are stretched is compared with the conventional case. The strain distribution in the entire molded product becomes uniform. Therefore, the distortion of the molded product vertical wall portion (12) is relieved and the distortion of the molded product shoulder portion (11), which is a fracture risk portion, is relieved.

ここで、仮に復元処理によって耐力値が大きく低下した領域が成形品頭部(10)である領域Aを超えて、パンチ肩部(6)をプレス方向に対して垂直な面に投影した領域である領域Bまで存在する場合、成形品肩部(11)にひずみが集中し、従来よりも破断し易くなってしまう。そのため、復元処理によって耐力値を低下させる復元領域は、パンチ成形面(8)のうち、プレス方向に対してほぼ垂直な面であるパンチ頭部(5)と、この面の外側周囲を取り囲むように連なった面であるパンチ縦壁部(7)との間に屈曲部として存在するパンチ肩部(6)より内側の領域を、プレス方向に対して垂直な面に投影したブランク(4)の領域Aのうち、任意の領域Xとした。   Here, a region where the proof stress value is greatly reduced by the restoration process exceeds the region A which is the molded product head (10), and the punch shoulder (6) is a region projected on a plane perpendicular to the press direction. When it exists to a certain area | region B, distortion will concentrate on a molded article shoulder part (11), and will become easy to fracture | rupture conventionally. Therefore, the restoration region where the proof stress value is reduced by the restoration process surrounds the punch head (5), which is a surface substantially perpendicular to the pressing direction, of the punch forming surface (8) and the outer periphery of this surface. Of the blank (4) in which a region inside the punch shoulder (6) existing as a bent portion between the punch vertical wall portion (7) and the surface continuous with the projection is projected onto a plane perpendicular to the press direction. Of the area A, an arbitrary area X was designated.

次に、前記パンチ頭部(5)を投影した領域Aの面積(S)に対する復元領域Xの面積(S)の比である面積率(S/S)は、25%以上100%以下とするのが好ましい。面積率25%とは、パンチ頭部(5)形状の縮尺率で表すとほぼ50%に当たる。復元領域Xがこの面積率(25%)より小さいと、パンチ頭部の伸ばされる量が少ないため、破断危険部(ひずみ集中部)におけるひずみの緩和量が小さく、ひずみ分布均一化の効果が小さい。また、耐力値の低下量が大きい場合には、変形がこの復元領域に集中し易くなるため、復元領域の境界で破断する可能性がある。一方、面積率100%を超えるということは、パンチ肩部(6)を投影した領域Bまで復元処理によって耐力値を低下させることを意味し、この場合には成形品肩部(11)にひずみが集中し、従来よりも破断し易くなってしまう。よって、前記パンチ頭部(5)を投影した領域Aの面積(S)に対する復元領域Xの面積(S)の比である面積率(S/S)は、25%以上100%以下とするのが好ましい。また、パンチ頭部に複雑な凹凸が存在し、成形が厳しい部位がある場合や、絞り成形あるいは張出し成形後に施される2次成形(リストライク等)で伸びが必要な部位がある場合には、その部位を復元領域から除外し、領域Xを複数に分割しても良い。ただし、領域Xの面積の総和は、上記の25%以上100%以下とするのが好ましい。更に好ましい面積率の範囲は、50%以上100%以下である。 Next, the area ratio (S X / S A ), which is the ratio of the area (S X ) of the restoration region X to the area (S A ) of the region A onto which the punch head (5) is projected, is 25% or more and 100 % Or less is preferable. An area ratio of 25% corresponds to approximately 50% when expressed by a scale ratio of the shape of the punch head (5). If the restoration region X is smaller than this area ratio (25%), the amount of stretch of the punch head is small, so the amount of strain relaxation in the fracture risk portion (strain concentration portion) is small, and the effect of uniform strain distribution is small. . In addition, when the amount of decrease in the proof stress value is large, the deformation tends to concentrate on the restoration region, so that there is a possibility of breaking at the boundary of the restoration region. On the other hand, exceeding the area ratio of 100% means that the yield strength value is reduced by the restoration process up to the region B where the punch shoulder (6) is projected. In this case, the molded product shoulder (11) is strained. Concentrate and break more easily than in the past. Therefore, the area ratio (S X / S A ), which is the ratio of the area (S X ) of the restoration region X to the area (S A ) of the region A onto which the punch head (5) is projected, is 25% or more and 100%. The following is preferable. Also, when there are complex irregularities on the punch head and there are parts that are difficult to form, or there are parts that need to be stretched in secondary forming (restriction etc.) after drawing or stretch forming The region may be excluded from the restoration region, and the region X may be divided into a plurality. However, the total area of the region X is preferably 25% to 100%. A more preferable range of the area ratio is 50% or more and 100% or less.

図7には、パンチ成形面(8)が複数の段を有するような複雑な形状をなす場合を示す。パンチ成形面平面視における図中にA−Aで示した中心からコーナー部までの鉛直断面(中心線(13)から左側)を成形順に(ア)(イ)(ウ)として示した。ブランク(4)の周囲をダイ(2)とホルダー(3)で挟んだ、いわゆるブランクホールド状態の(ア)から成形途中の(イ)の状態までは、主に1段目のパンチ肩部(6A)と2段目のダイ肩部(9B)の間でブランクを変形させることによって行われる。この時、1段目のパンチ肩部(6A)と成形品肩部(11A)の間には摩擦が生じることと、ブランクのなつき角が大きくなるため、1段目のパンチ肩部(6A)の内側の領域であるパンチ頭部(5)を投影した成形品頭部(10)に発生する張力は、成形品縦壁部(12)のそれよりも小さくなる。そのため、成形品縦壁部(12)のひずみが増大すると共に、成形品肩部(11A)のひずみが増大する。   FIG. 7 shows a case where the punch forming surface (8) has a complicated shape having a plurality of steps. The vertical cross section from the center to the corner indicated by AA in the plan view of the punch forming surface (left side from the center line (13)) is shown as (a), (b), and (c) in the molding order. From the so-called blank hold state (A) to the state (B) in the middle of molding, where the periphery of the blank (4) is sandwiched between the die (2) and the holder (3), the first punch shoulder ( This is done by deforming the blank between 6A) and the second die shoulder (9B). At this time, friction occurs between the first-stage punch shoulder (6A) and the molded product shoulder (11A), and the blank slack angle increases, so the first-stage punch shoulder (6A) The tension generated in the molded product head (10) on which the punch head (5) that is the inner region of the molded product is projected is smaller than that of the molded product vertical wall (12). Therefore, the distortion of the molded product vertical wall (12) increases and the distortion of the molded product shoulder (11A) increases.

ここで、1段目のパンチ肩部(6A)より内側の領域を投影したブランク(4)の領域Aのうち、任意の領域Xを復元処理する。これにより、耐力値を低くすることによって、前述の作用によって成形品縦壁部(12)と成形品肩部(11A)のひずみが緩和される。このように、成形途中(イ)の時点で成形品縦壁部(12)と成形品肩部(11A)のひずみが緩和されていることによって、更に成形が進行してひずみが導入されても、従来に比べて破断し難くなる。   Here, an arbitrary area X is restored from the area A of the blank (4) in which the area inside the punch shoulder (6A) at the first stage is projected. Thereby, by lowering the proof stress value, the distortion of the molded product vertical wall portion (12) and the molded product shoulder portion (11A) is relieved by the above-described action. As described above, since the distortion of the vertical wall portion (12) of the molded product and the shoulder portion (11A) of the molded product is alleviated during the molding (b), even if the molding further proceeds and the strain is introduced. It becomes difficult to break compared to the conventional case.

次いで、(イ)の状態から成形が進行すると、ブランク(4)が2段目のパンチ肩(6B)に接触することでここに摩擦力が発生する。これにより、ブランク(4)の移動が抑制されるため、1段目のパンチ肩(6A)と接する成形品肩部(11A)と同様に2段目のパンチ肩(6B)と接する成形品肩部(11B)でもひずみが上昇し破断危険部となる。この場合、シワ押さえ面(14)からのブランク流入量を増やすことで、ひずみの上昇を緩和できる。このようなブランク流入量を増やす手段としては、通常はシワ押さえ力を小さくするか、或いは、ビード(15)の張力を低下することが挙げられる。   Next, when the molding proceeds from the state (a), the blank (4) comes into contact with the punch shoulder (6B) at the second stage, and a frictional force is generated here. Accordingly, since the movement of the blank (4) is suppressed, the molded product shoulder in contact with the second punch shoulder (6B) is the same as the molded product shoulder (11A) in contact with the first punch shoulder (6A). In the portion (11B), the strain increases and becomes a fracture risk portion. In this case, the increase in strain can be mitigated by increasing the blank inflow from the wrinkle holding surface (14). As means for increasing such a blank inflow amount, it is usually possible to reduce the wrinkle pressing force or reduce the tension of the bead (15).

しかしながら、シワ押さえ力が分割されている金型と分割クッション機構とを有するプレス機を用いなければ、部位ごとにシワ押さえ力を調整することはできない。そのため、通常のプレス機を使用する場合は、シワ押さえ面(14)全体に対してのシワ押さえ力を増減する方法を採用せざるを得ない。全体的にシワ押さえ力を低減すると、形状によっては成形品にシワが発生する等の不具合が発生する可能性がある。したがって、シワ押さえ面(14)全体に対するシワ押さえ力の増減によって、流入量バランスを調整することは困難である。   However, the wrinkle pressing force cannot be adjusted for each part unless a press machine having a mold having a divided wrinkle pressing force and a divided cushion mechanism is used. Therefore, when using a normal press machine, the method to increase / decrease the wrinkle pressing force with respect to the whole wrinkle pressing surface (14) must be adopted. If the wrinkle holding force is reduced as a whole, there is a possibility that a defect such as wrinkles may occur in a molded product depending on the shape. Therefore, it is difficult to adjust the inflow amount balance by increasing or decreasing the wrinkle pressing force with respect to the entire wrinkle pressing surface (14).

また、ビード(15)の形状を部位ごとに変更することで、ブランクの流入量バランスを調整することも可能ではある。しかしながら、ビード(15)はシワ押さえ面(14)上で環状に繋がっているため、ビード形状を局部的に極端に変更した場合には、その部位でブランクが破断するような不具合が起こる可能性がある。このように、ビード形状を部位ごとに変更する方式では、形状変更の自由度が限られる。   It is also possible to adjust the inflow amount balance of the blank by changing the shape of the bead (15) for each part. However, since the bead (15) is connected in a ring shape on the wrinkle holding surface (14), if the bead shape is extremely changed locally, there is a possibility that the blank breaks at that portion. There is. Thus, in the system in which the bead shape is changed for each part, the degree of freedom of shape change is limited.

そこで、ダイ(2)とホルダー(3)で挟まれるシワ押さえ部に最も近いパンチ肩部(6B)より外側の領域(パンチ肩部6Bを含まない)をプレス方向に対して垂直な面に投影した領域Cのうち縮みフランジ変形部である領域Yについても復元領域とするのが好ましい。これにより、材料の変形抵抗が小さくなり復元領域Yだけブランクが流入し易くなる。このような復元領域Yによって、上記2段目のパンチ肩(6B)と接する成形品肩部(11B)におけるひずみの上昇を緩和することができる。また、復元軟化領域が増えると成形に要する加工力が小さくて済むため、1段目の成形品肩部(11A)周辺に加わる張力が小さくなり、この部分においてもひずみの上昇を緩和できる。   Therefore, the area outside the punch shoulder (6B) closest to the wrinkle holding part sandwiched between the die (2) and the holder (3) (excluding the punch shoulder 6B) is projected onto a plane perpendicular to the press direction. Of the region C, the region Y which is the contracted flange deformed portion is also preferably set as the restoration region. As a result, the deformation resistance of the material is reduced, and the blank can easily flow in only the restoration region Y. Such a restoration region Y can mitigate the increase in strain at the molded product shoulder (11B) in contact with the second-stage punch shoulder (6B). Further, since the processing force required for molding can be reduced as the restoration softening region increases, the tension applied to the periphery of the first-stage molded product shoulder (11A) decreases, and the increase in strain can be mitigated also in this portion.

ここで、領域Yを縮みフランジ変形部に限定した理由について述べる。縮みフランジ変形は、パンチ中心に向かって引っ張られる一方、周方向に圧縮されることでブランクの板厚が増加する変形である。この部位がビード(15)を通過する際には、成形中のシワ押さえ力が一定でも、板厚が増加することでこの部位のブランクの流入抵抗は成形の進行と共に増加する。そのため、この部位のパンチ肩部(6A、6B)には、縮みフランジ変形しない部位に比べて、より大きい引き込み力(パンチ荷重)が加わる。その結果、これらパンチ肩部(6A、6B)に対応する成形品肩部(11A、11B)において、ひずみの集中がより顕著になる。   Here, the reason why the region Y is contracted and limited to the flange deformed portion will be described. The shrinkage flange deformation is a deformation in which the thickness of the blank increases by being compressed toward the center of the punch while being compressed in the circumferential direction. When this part passes through the bead (15), even if the wrinkle pressing force during molding is constant, the inflow resistance of the blank at this part increases with the progress of molding because the plate thickness increases. For this reason, a greater pulling force (punch load) is applied to the punch shoulder portions (6A, 6B) at this portion than at the portion where the flange does not shrink and deform. As a result, the concentration of strain becomes more prominent in the molded product shoulders (11A, 11B) corresponding to these punch shoulders (6A, 6B).

更に、前述のように復元処理は時効によって低下したヘム曲げ性を回復することができるため、自動車ボデーアウターパネル等の成形においては、復元領域にプレス成形後にヘム曲げ加工を受ける領域であるヘム曲げ部を含めるのが好ましい。   Further, as described above, the restoration process can recover the hem bendability reduced by aging, so in the molding of automobile body outer panels, etc., the hem bending, which is the area that undergoes hem bending after the press molding in the restoration area. Parts are preferably included.

<ブランクの塗油>
通常、アルミニウム合金板は、輸送中に傷付きや腐食を防止するために、防錆油などが塗布されている。このように塗油された状態のままで板を加熱すると、油の焼付きや発煙を生じ、プレス成形品の外観不良や作業環境の悪化を生じる可能性がある。そこで、復元処理を施す板は、復元処理を行う前に脱脂工程等によって予め防錆油を除去しておくか、或いは、輸送の際に傷付きが生じないように梱包した無塗油の状態のものを使用する。また、復元処理は無塗油の状態で行うが、復元処理後に行うプレス成形ではプレス潤滑油が必要であるため、復元処理を施した板は、通常と同じくプレス成形用の潤滑油を表面に適量塗油した後にプレス成形を行う。
<Blank oil>
In general, the aluminum alloy plate is coated with a rust preventive oil or the like in order to prevent scratches and corrosion during transportation. When the plate is heated in the state of being coated in this manner, oil seizure and smoke generation may occur, which may cause poor appearance of the press-formed product and deterioration of the working environment. Therefore, the plate to be subjected to the restoration process is pre-greased oil removed by a degreasing process or the like before the restoration process, or the state of uncoated oil packed so as not to be damaged during transportation. Use one. In addition, the restoration process is performed in the state of no oil coating, but the press molding performed after the restoration process requires press lubricant, so the plate that has been subjected to the restoration process has the lubricant for press molding on the surface as usual. Press molding after applying appropriate amount of oil.

<プレス成形>
上記の復元処理を施したブランクについて行うプレス成形は、通常のプレス成形と同様に冷間で行うことができる。但し、前述のように復元処理を行ってから3日以内にプレス成形を行うことが望ましい。これは、復元処理を行った後、しばらくは材料強度が低下したままの状態が持続されるが、再び常温時効により強度が上昇し、ブランクに付与した強度差が失われるためである。
<Press molding>
The press molding performed on the blank subjected to the above restoration treatment can be performed cold as in the case of normal press molding. However, it is desirable to perform press molding within 3 days after performing the restoration process as described above. This is because, after the restoration process, the material strength remains lowered for a while, but the strength increases again due to normal temperature aging, and the strength difference imparted to the blank is lost.

また、本発明では、上記ブランクをプレス成形することによって得られたプレス成形体のシワ押さえ部より内側の製品となる部分に2%以上のひずみが導入されることを規定した。導入されるひずみが2%未満では、加工硬化による耐力値の上昇量が少なく、その後の人工時効硬化処理によって190MPa以上の高強度が得られない可能性があるためである。   Moreover, in this invention, it prescribed | regulated that 2% or more of distortion was introduce | transduced into the part used as the product inside the wrinkle pressing part of the press-molding body obtained by press-molding the said blank. This is because if the strain to be introduced is less than 2%, the amount of increase in the yield strength due to work hardening is small, and a high strength of 190 MPa or more may not be obtained by the subsequent artificial age hardening treatment.

<ヘム曲げ加工>
前記プレス成形体がアウターパネルである場合は、余分な部分をトリミングした後、パネルの周辺部の所定箇所についてヘム曲げ加工が施され、別途製造されたインナーパネルと組み付けられる。上記のように復元処理後の常温時効によって強度が徐々に上昇するため、それに伴ってヘム曲げ性も低下してしまう。よって、復元処理を行ってから10日以内にヘム曲げ加工を行うことが望ましい。より好ましくは、復元処理を行ってから3日以内にヘム曲げ加工を行うことが好ましい。
<Hem bending process>
When the press-molded body is an outer panel, after trimming an excess portion, a hem bending process is performed on a predetermined portion of the peripheral portion of the panel and assembled with an separately manufactured inner panel. As described above, the strength gradually increases due to normal temperature aging after the restoration treatment, and accordingly, the hem bendability also decreases. Therefore, it is desirable to perform the hem bending process within 10 days after the restoration process. More preferably, the hem bending process is preferably performed within 3 days after the restoration process.

<人工時効硬化処理>
自動車製造工程においては、プレス成形パネルを接合して製作した車体に対して、塗装焼付処理を行うが、このような加熱処理を溶体化処理後のAl−Mg−Si系アルミニウム合金板に施すことで、強度を上昇させることができる。これを人工時効硬化処理と言う。上記塗装焼付処理では、車体に塗布した塗料を焼き付けることを主目的としており、生産性を考慮して、一般的には170〜185℃で20〜30分間の条件で行われる。
<Artificial age hardening treatment>
In the automobile manufacturing process, the paint baking process is performed on the car body manufactured by joining the press-formed panels. Such heat treatment is applied to the Al-Mg-Si aluminum alloy plate after the solution treatment. Thus, the strength can be increased. This is called artificial age hardening treatment. The above-described paint baking process is mainly intended to bake the paint applied to the vehicle body, and is generally performed at 170 to 185 ° C. for 20 to 30 minutes in consideration of productivity.

本発明の復元処理を施したブランクにプレス成形を施して得られたプレス成形体の前記復元処理部の人工時効硬化処理後の耐力値は190MPa以上であることが好ましい。耐力値が190MPa未満の場合は、耐デント性や衝突強度が不足するため、板厚を厚くしなくてはならず重量増と材料費増を招く。   It is preferable that the proof stress value after the artificial age hardening treatment of the restoration processing portion of the press-molded body obtained by subjecting the blank subjected to the restoration treatment of the present invention to press molding is 190 MPa or more. When the proof stress is less than 190 MPa, the dent resistance and the impact strength are insufficient, so that the plate thickness must be increased, resulting in an increase in weight and material cost.

前記プレス成形体に施す人工時効硬化処理の条件は、自動車製造工程における一般的な塗装焼付処理条件である170〜185℃で20〜30分間とするのが好ましい。このような短時間の加熱処理でも耐力値が低下した復元領域を含む成形体の耐力値が190MPa以上に向上することが本発明の特徴であり、この処理条件より高温および長時間になれば、耐力値は更に上昇する。   The conditions for the artificial age hardening treatment applied to the press-molded body are preferably 20 to 30 minutes at 170 to 185 ° C., which is a general paint baking treatment condition in the automobile manufacturing process. It is a feature of the present invention that the yield strength of the molded body including the restored region where the yield strength has decreased even in such a short-time heat treatment, is a feature of the present invention. The yield strength further increases.

前記の復元領域では、加熱処理中に低温クラスタが固溶し原子空孔密度が再び増加することで、低温クラスタに代わって高温クラスタが生成及び成長する。この高温クラスタは、人工時効硬化処理での加熱によって、析出強化相であるβ’’に遷移するため、パネルに高耐力を付与することができる。よって、前記の復元領域は、非復元領域に対してより高い塗装焼付硬化性を得ることができるため、復元処理によって耐力値が低下した後でも耐力値で190MPa以上の高強度が得られる。   In the restoration region, the low temperature clusters are dissolved and the atomic vacancy density is increased again during the heat treatment, so that high temperature clusters are generated and grown instead of the low temperature clusters. This high-temperature cluster transitions to β ″ that is a precipitation strengthening phase by heating in the artificial age hardening treatment, so that a high yield strength can be imparted to the panel. Therefore, since the said restoration | restoration area | region can obtain higher paint bake hardenability with respect to a non-restoration area | region, even after a proof stress value falls by a restoration process, the high intensity | strength of 190 MPa or more is obtained with a proof stress value.

以下に本発明例を比較例とともに記す。なお、以下の本発明例は、本発明の効果を説明するためのものであり、本発明例記載のプロセス及び条件が本発明の技術的範囲を制限するものではない。   Examples of the present invention are described below together with comparative examples. The following examples of the present invention are for explaining the effects of the present invention, and the processes and conditions described in the examples of the present invention do not limit the technical scope of the present invention.

アルミニウム合金を溶解して成分調整を行なった後、DC鋳造法により鋳造することにより、表1に示す5種類(I〜V)の合金成分のアルミニウム合金鋳塊を作製した。これらの鋳塊に530℃で10時間の均質化処理を行なった後、常法に従って熱間圧延、冷間圧延を行い、530℃で溶体化処理した後、常温まで急冷し、70℃で10時間の予備時効処理を施して、厚さ0.9mmのアルミニウム合金圧延板を作製した。   The aluminum alloy was melted and the components were adjusted, and then cast by the DC casting method to produce aluminum alloy ingots having five types (I to V) of alloy components shown in Table 1. These ingots were homogenized at 530 ° C. for 10 hours, then hot-rolled and cold-rolled according to conventional methods, solution treated at 530 ° C., rapidly cooled to room temperature, and 10% at 70 ° C. A time-preliminary aging treatment was applied to produce a rolled aluminum alloy sheet having a thickness of 0.9 mm.

Figure 0005789150
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その後、常温時効、或いは、100℃以下の人工時効又はこれらの組み合わせによる時効処理を施した。この時効処理条件を表2に示す。   Thereafter, aging treatment was performed by normal temperature aging, artificial aging of 100 ° C. or less, or a combination thereof. Table 2 shows the aging treatment conditions.

Figure 0005789150
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[実施例1]
第1の本発明例として、これらの時効処理した板を供試材とした円筒張出し成形試験を実施した。図6に示すように、φ100mmの円筒形状で、頭部は平らで(φ80mm)肩部にはR形状(図では不図示だが半径10mm)が設けられているパンチ(1)と、パンチ(1)とのクリアランス(図では不図示だが4mm)をもった穴が開いたリング状であり、シワ押さえ面(14)には凸ビード(15)が設けられているダイ(2)と、内部にパンチ(1)が挿入されるための穴が開いたリング状で、シワ押さえ面(14)にはダイ(2)の凸ビード(15)とブランクを挟むための凹ビード(15)が設けられているホルダー(3)をプレス能力12TONの油圧プレスに取り付けて行った。なお、これら金型の材質はいずれもSKD11であり、表面には硬質クロムメッキを施してある。
[Example 1]
As a first example of the present invention, a cylindrical overhang test was conducted using these aging-treated plates as test materials. As shown in FIG. 6, a punch (1) having a cylindrical shape of φ100 mm, a flat head (φ80 mm), and an R shape (not shown in the figure but a radius of 10 mm) on the shoulder, and a punch (1 ) And a die (2) in which a convex bead (15) is provided on the wrinkle holding surface (14) It has a ring shape with a hole for inserting the punch (1), and the wrinkle holding surface (14) is provided with a convex bead (15) of the die (2) and a concave bead (15) for sandwiching the blank. The holder (3) is attached to a hydraulic press with a press capacity of 12 TON. The material of these molds is SKD11, and the surface is plated with hard chrome.

図6に示すように、供試材として、上記の時効処理した板より180mm×180mmのブランク(4)を作製し、以下の処理方法及び表3に示す処理条件で復元処理を施した。ここで、パンチ成形面(8)のうち、成形初期にブランクに接触し、プレス方向に対してほぼ垂直な面であるパンチ頭部(5)と、この面の外側周囲を取り囲むように連なった面であるパンチ縦壁部(7)との間に屈曲部として存在するパンチ肩部(6)より内側の領域を、プレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Aは、パンチ頭部(5)のφ80mmの平坦面を投影した領域である。このφ80mmの面積をS、復元領域Xの面積をSとした場合の面積比(S/S)を数水準振った試験を行った。なお、図6において、(9)はダイ肩部、(11)は成形品肩部、(12)は成形品縦壁部を表わす。 As shown in FIG. 6, as a test material, a blank (4) of 180 mm × 180 mm was produced from the above-mentioned aging-treated plate and subjected to a restoration treatment under the following treatment method and treatment conditions shown in Table 3. Here, the punch forming surface (8) was in contact with the blank in the initial stage of molding, and was continuous so as to surround the punch head (5) which is a surface substantially perpendicular to the pressing direction and the outer periphery of this surface. A blank area A obtained by projecting an area inside the punch shoulder part (6) existing as a bent part between the punch vertical wall part (7) and the surface onto a plane perpendicular to the press direction is a punch head. This is a region where a flat surface of φ80 mm of part (5) is projected. The test was conducted by varying the area ratio (S X / S A ) when the area of φ80 mm was S A and the area of the restoration region X was S X. In FIG. 6, (9) represents a die shoulder, (11) represents a molded product shoulder, and (12) represents a molded product vertical wall.

Figure 0005789150
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復元領域の加熱のために、図8(ア)に示すように200mm×200mmで板厚10mm(図には厚さは示していない)のアルミニウム合金板から、中央部の復元領域が5mm凸(図には凸高さは示していない)となるような凸円(31)を削り出した加熱冶具(28)を、凸円(31)の大きさを変更して数種類作製した。また、図8(イ)に示すように、200mm×200mmで厚さ約5mmの軟質断熱材(33)の中央部を加熱冶具(28)の凸円(31)に合わせて切り抜き、加熱冶具(28)の凸円(31)側に合わせることで、加圧した時にブランクと接触する面が段差の無い面になるようにした。これらの加熱冶具(28)と軟質断熱材(33)には取り付け用穴(32)を空けておき、後述の押付用上型の下面にねじで取り付けられるようにした。   In order to heat the restoration area, as shown in FIG. 8 (a), the restoration area at the center is projected by 5 mm from an aluminum alloy plate having a thickness of 200 mm × 200 mm and a thickness of 10 mm (thickness is not shown). Several types of heating jigs (28) in which convex circles (31) having a convex height (not shown in the figure) were cut out were produced by changing the size of the convex circles (31). Further, as shown in FIG. 8 (a), the central portion of the soft heat insulating material (33) of 200 mm × 200 mm and a thickness of about 5 mm is cut out according to the convex circle (31) of the heating jig (28), and the heating jig ( By aligning with the convex circle (31) side of 28), the surface that comes into contact with the blank when pressed is made to have no step. The heating jig (28) and the soft heat insulating material (33) are provided with mounting holes (32) so that they can be attached to the lower surface of the pressing upper mold described later with screws.

ブランクの復元加熱装置は、図2のように、プレス能力50TONの油圧プレスのボルスタ(22)上にヒーター(26)を内蔵した押付用下型(25)を取り付け、この押付用下型(25)はクッションピン(23)によって支持される。プレスする際は、プレス機のクッション機構によって所定の押付け圧力を保てるようになっている。一方、スライドプレート(21)には同じくヒーター(26)を内蔵した押付用上型(24)をプレス機に熱が伝わらないように硬質断熱材(27)を介して取り付け、この押付用上型(24)の下面には加熱冶具(28)を取り付けた。ヒーターは不図示の温度制御装置によって各々の設定温度を保つように制御され、押付用下型(25)と押付用上型(24)はこのヒーター(26)によって所定の温度に加熱した。押付用上型(24)の下面に取り付けられた加熱冶具(28)も、伝熱によって加熱した。   As shown in FIG. 2, the blank restoration heating apparatus is provided with a pressing lower die (25) having a heater (26) mounted on a bolster (22) of a hydraulic press having a pressing capacity of 50 TON, and this pressing lower die (25 ) Is supported by cushion pins (23). When pressing, a predetermined pressing pressure can be maintained by a cushion mechanism of a press. On the other hand, a pressing upper die (24) having a built-in heater (26) is attached to the slide plate (21) via a hard heat insulating material (27) so that heat is not transmitted to the press machine. A heating jig (28) was attached to the lower surface of (24). The heaters were controlled by a temperature control device (not shown) so as to maintain the respective set temperatures, and the lower pressing mold (25) and the upper pressing mold (24) were heated to a predetermined temperature by the heater (26). The heating jig (28) attached to the lower surface of the pressing upper die (24) was also heated by heat transfer.

次に、この加熱装置を使用してブランクの加熱処理を行った。まず、図2の(ア)に示すように、押付用下型(25)の上にブランク(4)を置き、ブランク(4)の上に厚さ約25mmの硬質断熱材(27)を置いた。プレス機のプレス機構によってスライドプレート(21)が下降し、加熱冶具(28)がブランク(4)の上の硬質断熱材(27)に接触し、プレス機のクッション機構によってブランク(4)に所定の押付け圧力が加わった状態で所定の時間加圧することで、予加熱を完了した。   Next, the heating apparatus was used and the blank was heat-processed. First, as shown in FIG. 2A, a blank (4) is placed on the pressing lower mold (25), and a hard heat insulating material (27) having a thickness of about 25 mm is placed on the blank (4). It was. The slide plate (21) is lowered by the press mechanism of the press machine, the heating jig (28) contacts the hard heat insulating material (27) on the blank (4), and the blank (4) is predetermined by the cushion mechanism of the press machine. The preheating was completed by pressurizing for a predetermined time with the pressing pressure of.

次いで、図2の(イ)に示すように、ブランク(4)の上に置いた硬質断熱材(27)を取り除いた後に、プレス機のプレス機構によってスライドプレート(21)が下降し、加熱冶具(28)がブランク(4)に接触し、プレス機のクッション機構によってブランク(4)に所定の押付け圧力が加わった状態で所定の時間加圧することで、復元領域の加熱が完了した。なお、この加熱処理において、加熱冶具(28)がブランク(4)に接触してから離れるまでの時間は、スライド速度とプレスストロークによって調整し、昇温速度はヒーターの加熱温度と押付け圧力(=クッション圧)によって調整した。続いて、加熱処理後のブランクの冷却処理は、水槽へブランクを浸漬する方法と、常温の金属ブロックでブランクを挟む方法とファンで空冷する方法で行った。   Next, as shown in FIG. 2A, after removing the hard heat insulating material (27) placed on the blank (4), the slide plate (21) is lowered by the press mechanism of the press machine, and the heating jig (28) was in contact with the blank (4), and the heating of the restoration region was completed by pressing the blank (4) with a predetermined pressing pressure for a predetermined time by the cushion mechanism of the press. In this heat treatment, the time from when the heating jig (28) contacts the blank (4) until it leaves is adjusted by the sliding speed and the press stroke, and the heating rate is determined by the heating temperature of the heater and the pressing pressure (= Cushion pressure). Subsequently, the cooling treatment of the blank after the heat treatment was performed by a method of immersing the blank in a water tank, a method of sandwiching the blank with a metal block at room temperature, and a method of air cooling with a fan.

このようにして、表3の供試材番号1〜15の条件で復元処理を施したブランクを各条件について複数枚作製した。これらのブランクを以下に説明する円筒張出し成形試験に供するとともに、以下の各試験を行った。   In this way, a plurality of blanks that were subjected to the restoration process under the conditions of specimen numbers 1 to 15 in Table 3 were produced for each condition. These blanks were subjected to a cylindrical stretch forming test described below, and the following tests were performed.

<ブランクの機械的性質>
復元領域と非復元領域の機械的性質(耐力、伸び)、ならびに、復元領域と非復元領域の耐力の差を測定した。具体的には、図9に示すように、各ブランク(4)の復元領域Xと非復元領域の両方から小型引張試験片(41)を採取した。この小型引張試験片(41)の長手方向は、各ブランク(4)のアルミニウム合金圧延板の圧延方向に一致する。また、図10に小型引張試験片(41)の寸法を示す。図中における数値の単位はmmであり、試験片の厚さは0.9mmである。測定結果を表4に示す。
<Blank mechanical properties>
The mechanical properties (strength and elongation) of the restored area and the non-restored area, and the difference in yield strength between the restored area and the non-restored area were measured. Specifically, as shown in FIG. 9, a small tensile test piece (41) was collected from both the restoration region X and the non-restoration region of each blank (4). The longitudinal direction of the small tensile test piece (41) coincides with the rolling direction of the aluminum alloy rolled sheet of each blank (4). FIG. 10 shows the dimensions of the small tensile test piece (41). The unit of the numerical value in the figure is mm, and the thickness of the test piece is 0.9 mm. Table 4 shows the measurement results.

Figure 0005789150
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<人工時効硬化処理後の耐力>
また、自動車製造工程における塗装焼付処理後の耐力値を測定するために、復元領域と非復元領域から採取した上記小型引張試験片に2%引張ひずみを与えた後、170℃×20分間の人工時効硬化処理を行い、引張試験によって耐力値を測定した。この他に、予ひずみ量と人工時効硬化処理条件を変更した引張試験も行った。結果を、表4に示す。
<Yield strength after artificial age hardening treatment>
In addition, in order to measure the proof stress after paint baking in the automobile manufacturing process, 2% tensile strain was applied to the small tensile test piece taken from the restored region and the non-restored region, and then an artificial temperature of 170 ° C. × 20 minutes was applied. Age hardening treatment was performed, and the yield strength value was measured by a tensile test. In addition, a tensile test was performed in which the pre-strain amount and artificial age hardening treatment conditions were changed. The results are shown in Table 4.

<曲げ性>
更に、自動車製造工程で行われるヘム曲げ加工を模擬した曲げ試験を行った。まず復元領域から採取した上記小型引張試験片に、5%引張ひずみを与えた。次いで、試験片の中央部において引張方向と直角となる折り曲げ線に沿って、90°の角度となるまで曲げ半径0.8mmで折り曲げ、更に135°の角度まで折り曲げた後に、内側にインナーパネルを挿入することを想定して板厚1.0mmの板を挿入し、この板を挟み込むように180°の角度まで折り曲げて密着させた。曲げ加工部の外側をルーペで観察し、クラックが発生していない場合に曲げ加工性が良好と判断し、クラックが発生している場合に曲げ加工性が不良であると判断した。なお、供試材番号14については、復元領域の面積率が小さいため小型引張試験片を採取することができなかった。結果を、表4に示す。
<Bendability>
Furthermore, a bending test simulating the hem bending process performed in the automobile manufacturing process was performed. First, 5% tensile strain was applied to the small tensile test piece taken from the restoration region. Next, along the bend line perpendicular to the tensile direction at the center of the test piece, bend at a bend radius of 0.8 mm until an angle of 90 °, and further bend to an angle of 135 °. A plate having a thickness of 1.0 mm was inserted on the assumption that the plate would be inserted, and the plate was bent to an angle of 180 ° so that the plate was sandwiched between the plates. The outside of the bent portion was observed with a loupe, and it was judged that the bending workability was good when no crack was generated, and the bending workability was judged to be poor when the crack was generated. For specimen No. 14, a small tensile test piece could not be collected because the area ratio of the restored region was small. The results are shown in Table 4.

<熱変形の影響>
また、ブランクの熱変形の度合を評価するために、ブランクの反り量を測定した。復元処理を施したブランクを、復元領域の加熱の際に加熱冶具が接触した側と反対側の面を上にして定盤の上に載置した。図11(ア)、(イ)に示すように、触針式CNC輪郭形状測定機の触針(42)を、アルミニウム合金板の圧延方向と一致する方向に沿ってブランク(4)の中心線上を走査し、ブランクの輪郭をXY座標データとして測定した。このXY座標データについて、図12に示すように、ブランクの圧延方向位置をX軸に、ブランクの平面に垂直な方向の変位をY座標に取り、ブランクの両端をY座標0として、Y座標の変位の最大値を反り量として評価した。結果を、表4に示す。
<Influence of thermal deformation>
Further, in order to evaluate the degree of thermal deformation of the blank, the amount of warpage of the blank was measured. The blank subjected to the restoration process was placed on the surface plate with the surface opposite to the side on which the heating jig contacted when the restoration region was heated. As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (a), the stylus (42) of the stylus type CNC contour measuring machine is placed on the center line of the blank (4) along the direction coinciding with the rolling direction of the aluminum alloy sheet. Were scanned and the outline of the blank was measured as XY coordinate data. About this XY coordinate data, as shown in FIG. 12, the blank rolling direction position is taken as the X axis, the displacement in the direction perpendicular to the blank plane is taken as the Y coordinate, both ends of the blank are taken as the Y coordinate 0, The maximum value of displacement was evaluated as the amount of warpage. The results are shown in Table 4.

また、復元処理を施したブランクの材料分離性を評価するために、材料分離試験を行った。各ブランクの表と裏の両面に洗浄防錆油(粘度:4.0mm/s、40℃)を片面の塗油量が約2g/mになるように塗布し、供試材番号毎にブランクを10枚重ねてブランク山(43)を形成した。これらブランク山(43)の上に重さ20kgの重石を載置して、24時間経過させた。その後、図13(ア)平面図、(イ)正面図に示すように、各ブランク山(43)について、一番上の1枚のブランクを除いて両側面をバイス(44)で挟んで固定し、一番上のブランクとその下のブランクの間に向けて、両側面から0.5MPaの圧縮空気を50mm幅の多穴エアーノズル(45)から噴射した。この時、一番上のブランクが浮き上がり、下のブランク山(43)から分離できた場合は、材料分離性可とし、分離できなかった場合は不可として評価した。結果を、表4に示す。 Moreover, in order to evaluate the material-separability of the blank which performed the decompression | restoration process, the material-separation test was done. Wash and rust preventive oil (viscosity: 4.0 mm 2 / s, 40 ° C.) is applied to both the front and back sides of each blank so that the amount of oil on one side is about 2 g / m 2. A blank pile (43) was formed by overlapping 10 blanks. A weight of 20 kg was placed on these blanks (43) and allowed to elapse for 24 hours. Then, as shown in Fig. 13 (a) Plan view and (b) Front view, each blank pile (43) is fixed with both sides sandwiched by vise (44) except for the top blank. Then, 0.5 MPa of compressed air was injected from both side surfaces from the multi-hole air nozzle (45) having a width of 50 mm toward the uppermost blank and the lower blank. At this time, when the uppermost blank was lifted and could be separated from the lower blank pile (43), it was evaluated that the material was separable, and when it could not be separated, it was evaluated as unacceptable. The results are shown in Table 4.

<円筒張出し成形試験>
続いて、図6に基づいて円筒張出し成形試験について述べる。上記プレス能力12TONの油圧プレス機に上記パンチ(1)、ダイ(2)、ホルダー(3)を取り付け、復元処理を施した供試材番号1〜15のブランク(4)について、洗浄防錆油をスポンジで適量塗布し、ホルダー(3)上にセットした。なお、図6には、油圧プレス機は示していない。図6(ア)に示すように、ダイ(2)とホルダー(3)でブランク(4)の周囲を挟み、ブランク(4)の周囲にはビード(15)が成形される。この時、ホルダーはプレス機のクッションピンによって支持されており、シワ押さえ面(14)には設定した15TONのシワ押さえ荷重が負荷されている。次に、このようなセット状態からダイ(2)が降下することで、ブランク(4)の周囲をビード(15)で掴んだ状態でダイ(2)とホルダー(3)がパンチ(1)に向かって成形速度1mm/秒で下降し、図6(イ)に示すように、ブランク(4)がパンチ(1)に接触して変形を受けながら成形は進行する。この方法で、成形高さ14mmで成形を終了した成形品と、破断するまで成形した成形品を作製した。
<Cylindrical overhanging test>
Next, a cylindrical overhang forming test will be described based on FIG. Washing rust preventive oil for blanks (4) of specimen numbers 1 to 15 with the punch (1), die (2) and holder (3) attached to the hydraulic press with the press capacity of 12 TON and subjected to restoration treatment Was applied with a sponge and set on the holder (3). Note that FIG. 6 does not show the hydraulic press. As shown in FIG. 6A, the periphery of the blank (4) is sandwiched between the die (2) and the holder (3), and a bead (15) is formed around the blank (4). At this time, the holder is supported by a cushion pin of the press machine, and a set wrinkle pressing load of 15 TON is applied to the wrinkle pressing surface (14). Next, when the die (2) is lowered from such a set state, the die (2) and the holder (3) are put on the punch (1) while the periphery of the blank (4) is held by the beads (15). The molding proceeds downward at a molding speed of 1 mm / second, and as shown in FIG. 6 (a), molding proceeds while the blank (4) contacts the punch (1) and undergoes deformation. By this method, a molded product that had been molded at a molding height of 14 mm and a molded product that was molded until it broke were produced.

各ブランクについて、ブランクが破断した高さである限界張り出し高さと、成形高さ14mmの成形品の板厚減少率レンジと成形品のリジング発生状況を評価した。限界張り出し高さは、パンチ荷重―ストローク線図における最大荷重点におけるストロークとし、成形性の評価とした。また、成形高さ14mmの成形品の圧延方向における成形品頭部の中心と成形品肩部(パンチ肩部)の板厚減少率の差を板厚減少率レンジとし、ひずみの均一化度合の評価とした。また、成形高さ14mmの成形品の成形品縦壁部(12)について、#800研磨紙で圧延方向と直角に研磨することで、リジングの有無を目視で観察した。筋が見えるものは有り、筋が見えないものは無しとして評価した。   For each blank, the limit overhang height which is the height at which the blank broke, the plate thickness reduction rate range of the molded product having a molding height of 14 mm, and the occurrence of ridging of the molded product were evaluated. The limit overhang height was the stroke at the maximum load point in the punch load-stroke diagram, and was evaluated for formability. Also, the difference in thickness reduction rate between the center of the molded product head and the shoulder of the molded product (punch shoulder) in the rolling direction of the molded product with a molded height of 14 mm is defined as the thickness reduction rate range, It was evaluated. Further, the presence or absence of ridging was visually observed by polishing the vertical wall portion (12) of the molded product having a molding height of 14 mm with # 800 abrasive paper at a right angle to the rolling direction. Evaluation was made as if there were some that showed streaks and none that showed no streaks.

上記試験は同一条件で3回ずつ行い、3回の平均値を採用した。この評価結果を表4に示す。供試材番号1〜7は本発明例であり、供試材番号8〜15は比較例である。   The above test was performed three times under the same conditions, and an average value of three times was adopted. The evaluation results are shown in Table 4. Test material numbers 1 to 7 are examples of the present invention, and test material numbers 8 to 15 are comparative examples.

まず、比較例である供試材番号8は復元処理を施していない通常のプレス成形の条件である。パンチ肩部に相当する成形品肩部に変形が集中し易いため、破断はこの成形品肩部で生じ、限界張出し高さは15.6mmであった。成形高さを破断する前の14mmで止めた成形品については、成形品肩部で大きく板厚減少しているため、板厚減少率レンジが大きく、成形品頭部に比べてひずみが多く導入された成形品縦壁部にはリジングが発生した。また、材料が時効したままなので曲げ試験においては、クラックが発生した。更に、ブランクは平坦のままであるので材料分離試験では、洗浄防錆油によってブランク同士が密着しているため、エアーノズルから噴射された空気が界面に侵入することができず分離することができなかった。   First, test material number 8 as a comparative example is a condition of normal press molding in which a restoration process is not performed. Since deformation tends to concentrate on the shoulder portion of the molded product corresponding to the punch shoulder portion, the fracture occurred at this molded product shoulder portion, and the limit overhang height was 15.6 mm. For molded products stopped at 14 mm before breaking the molding height, the plate thickness is greatly reduced at the shoulder of the molded product, so the thickness reduction rate range is large and more distortion is introduced compared to the molded product head. Ridging occurred on the vertical wall of the molded product. Moreover, since the material remained aged, cracks occurred in the bending test. Furthermore, since the blanks remain flat, in the material separation test, since the blanks are in close contact with each other by the cleaning rust preventive oil, the air injected from the air nozzle cannot enter the interface and can be separated. There wasn't.

これに対して、本発明例である供試材番号1〜7では、いずれも、復元領域が軟化したことによって、非復元領域との耐力差を付与することができており、比較例と比べて限界張り出し高さが高く、成形性が向上した。また、板厚減少率レンジも小さく、ひずみの均一化が図られており、成形品縦壁部のひずみの上昇が抑えられたことによって、リジングの発生が抑制された。これに加え、復元領域の曲げ性も回復しており、いずれもクラックは見られなかった。また、ブランクに僅かな反りが発生していることで、ブランク同士の間に隙間が生じたため、材料分離性が向上した。更に、人工時効硬化処理後の耐力値は、復元処理を施すことによって強度上昇量が増加し、190MPaを大きく上回った。   On the other hand, in the test material numbers 1 to 7 which are the examples of the present invention, all of the restoration regions were softened, thereby giving a proof stress difference with the non-restoration regions, compared with the comparative examples. The limit overhang height is high and the moldability is improved. Moreover, the plate thickness reduction rate range is small, the strain is made uniform, and the rise in strain at the vertical wall portion of the molded product is suppressed, so that the generation of ridging is suppressed. In addition to this, the bendability of the restored region was recovered, and no cracks were observed. Moreover, since the clearance gap generate | occur | produced between blanks because the slight curvature generate | occur | produced in the blank, material-separability improved. Furthermore, the strength value after the artificial age hardening treatment increased the strength increase by applying the restoration treatment, and greatly exceeded 190 MPa.

一方、比較例である供試材番号9と10は、復元領域の加熱到達温度が本発明の範囲から外れた条件である。供試材番号9では、加熱到達温度が低いため、復元領域が軟化せず、成形性と曲げ性の向上はなかった。但し、復元処理によってブランクに僅かな反りが発生したため、材料分離性だけは向上が見られた。また、供試材番号10では、加熱到達温度が高いため、低温クラスタの溶解による軟化と同時に時効硬化が起きてしまい、復元領域の伸びが大きく低下したため、復元領域が伸ばされるものの伸びが不足して、復元領域と非復元領域の境界で破断した。そのため、成形性の向上は無かった。また、短時間のうちにマトリックス中のMgとSiが粗大な析出相であるβ’相として析出してしまい、MgとSiの固溶量が低下したため、復元領域の人工時効硬化処理での強度上昇が著しく低下し、190MPaを下回った。   On the other hand, the test material numbers 9 and 10 which are comparative examples are conditions in which the temperature reached by heating in the restoration region is out of the scope of the present invention. In specimen No. 9, since the temperature reached by heating was low, the restored region was not softened, and the moldability and bendability were not improved. However, since the blank was slightly warped by the restoration process, only the material separability was improved. Further, in the test material No. 10, since the temperature reached by heating was high, age hardening occurred simultaneously with softening due to dissolution of the low temperature cluster, and the elongation of the restoration region was greatly reduced. The fracture occurred at the boundary between the restored area and the non-restored area. Therefore, there was no improvement in moldability. In addition, Mg and Si in the matrix are precipitated as a β ′ phase that is a coarse precipitation phase within a short period of time, and the solid solution amount of Mg and Si is reduced. The rise was significantly reduced and was below 190 MPa.

比較例である供試材番号11では、非復元領域の加熱到達温度が高いため、非復元領域において低温クラスタの溶解と時効硬化が生じ、耐力と伸びの低下が生じた。復元領域は、更に加熱されたため、更に時効硬化が生じ、耐力の上昇と伸びの低下が生じた。これによって、耐力が非復元領域よりも復元領域の方が高くなり、本来の目的の強度差とは逆になってしまったため、成形品肩部に変形が集中して成形性が悪化した。また、復元領域と非復元領域の温度差が小さいため、ブランクに反りが発生せず、材料分離性の向上は無かった。比較例である供試材番号12では、非復元領域を加熱しなかったため復元領域と非復元領域の温度差が大きく、ブランクに過大な熱変形が生じ、反り量が非常に大きくなった。また、復元領域と非復元領域の境界に熱変形による筋状の跡が発生しており、プレス成形後もこの跡が成形品に残存していた。   In the test material No. 11, which is a comparative example, since the temperature reached by heating in the non-restoration region is high, dissolution of low temperature clusters and age hardening occurred in the non-restoration region, resulting in a decrease in yield strength and elongation. Since the restored region was further heated, age hardening further occurred, resulting in an increase in yield strength and a decrease in elongation. As a result, the proof stress was higher in the restored region than in the non-restored region, which was contrary to the originally intended strength difference, so that deformation was concentrated on the shoulder portion of the molded product and the moldability deteriorated. Further, since the temperature difference between the restored region and the non-restored region is small, the blank did not warp and the material separability was not improved. In test material No. 12, which is a comparative example, the non-restoration region was not heated, so the temperature difference between the restoration region and the non-restoration region was large, excessive thermal deformation occurred in the blank, and the amount of warpage was very large. In addition, streak marks due to thermal deformation occurred at the boundary between the restored area and the non-restored area, and this trace remained in the molded product even after press molding.

また、比較例である供試材番号13は、復元領域の加熱における昇温速度と加熱保持時間、ならびに、復元処理全体を通してブランクが100℃以上に滞留する時間が本発明の範囲から外れた条件である。昇温速度が遅く、加熱保持時間も長く、100℃以上に滞留する時間も長いため、非復元領域と復元領域の両方とも時効硬化し、且つ、トータルの加熱時間が長く、温度が高い復元領域の方がより硬化したため、本来の目的の強度差とは逆になってしまい、成形品肩部に変形が集中して成形性が悪化した。また、リジング発生の抑制と曲げ性の回復も無かった。比較例である供試材番号14は、加熱後に積極的な冷却を行わずに放冷した条件である。冷却速度と復元処理全体を通してブランクが100℃以上に滞留する時間が本発明の範囲から外れているため、加熱処理によって低下した耐力が、放冷中に上昇するとともに伸びが低下したため、成形性が悪化した。また、リジングの改善と曲げ性の回復も無かった。   Moreover, the test material number 13 which is a comparative example is the conditions from which the temperature rising rate in heating of a decompression | restoration area | region and the heat holding | maintenance time, and the time for which a blank stays at 100 degreeC or more through the whole restoration | recovery process remove | deviated from the range of this invention It is. Since the rate of temperature rise is slow, the heating and holding time is long, and the time to stay above 100 ° C is also long, both the non-restoration region and the restoration region are age-hardened, and the total heating time is long and the restoration region is high in temperature. Since this was hardened more, it was contrary to the original strength difference, and deformation was concentrated on the shoulder portion of the molded product, resulting in deterioration of moldability. Moreover, there was no suppression of ridging and recovery of bendability. Sample No. 14, which is a comparative example, is a condition in which the sample is allowed to cool without being actively cooled after heating. Since the time during which the blank stays at 100 ° C. or more throughout the cooling rate and the entire restoration process is out of the scope of the present invention, the yield strength decreased by the heat treatment increases during cooling, and the elongation decreases. It got worse. There was also no improvement in ridging and no recovery in bendability.

供試材番号15は、パンチ頭部を投影した領域Aの範囲を超えて復元領域Xを定めたものである。復元領域の面積率が大きく復元領域が成形品肩部まで及んでいるため、成形品肩部に変形が集中し、限界張出し高さが10.5mmと、通常よりも著しく成形性が低下した。
一方、供試材番号16〜19は復元処理後の予ひずみ量と人工時効硬化処理条件を変更した引張試験の結果である。供試材番号16〜18は、供試材番号2に対して予ひずみ量、あるいは人工時効硬化処理条件を変更した条件である。供試材番号16は予ひずみ量を4%に増加させたため、人工時効硬化処理後の耐力が増大した。一方、供試材番号17は予ひずみを加えなかったため、人工時効硬化処理後の耐力が低く、190MPaに満たなかった。また、供試材番号18は人工時効硬化処理条件を185℃×30分間と温度を高く、時間を長くしたため、人工時効硬化処理後の耐力が増大した。
供試材番号19は、復元処理の加熱到達温度が本発明の温度範囲よりも高かった場合であり、人工時効硬化処理条件を185℃×30分間と温度を高く時間を長くしても、復元領域の人工時効硬化処理後の耐力は190MPaに満たなかった。
The specimen number 15 defines the restoration region X beyond the range of the region A where the punch head is projected. Since the area ratio of the restoration area is large and the restoration area extends to the shoulder of the molded product, deformation concentrates on the shoulder of the molded product, and the limit overhang height is 10.5 mm, which is significantly lower than usual.
On the other hand, specimen numbers 16 to 19 are the results of a tensile test in which the pre-strain amount after the restoration treatment and the artificial age hardening treatment conditions were changed. Specimen Nos. 16 to 18 are conditions obtained by changing the pre-strain amount or artificial age hardening treatment conditions with respect to Specimen No. 2. Since the test material number 16 increased the pre-strain amount to 4%, the yield strength after the artificial age hardening treatment increased. On the other hand, since the test material number 17 did not add prestrain, the yield strength after the artificial age hardening treatment was low, and it was less than 190 MPa. Moreover, since the test material number 18 made the artificial age-hardening treatment conditions high at 185 ° C. × 30 minutes and lengthened the time, the yield strength after the artificial age-hardening treatment was increased.
Specimen No. 19 is the case where the heat reaching temperature of the restoration process is higher than the temperature range of the present invention, and even if the artificial age hardening condition is 185 ° C. × 30 minutes and the temperature is increased and the time is prolonged, the restoration is performed. The yield strength of the region after the artificial age hardening treatment was less than 190 MPa.

[実施例2]
第2の本発明例として、時効処理した板を供試材とした2段型プレス成形試験を実施した。金型は図7に示すように、パンチ成形面の縦壁部が1段目パンチ縦壁部(7A)と2段目パンチ縦壁部(7B)の2段形状になっており、1段目のパンチ肩部(6A)がR16mm、2段目のパンチ肩部(6B)がR8mmであり、パンチ成形面の平面視概寸法が、1段目約170mm×約270mm、2段目約200mm×約300mmである。また、ダイ(2)においても2段の肩部(9A、9B)を有し、成形品においても2段の肩部(11A、11B)と2段の縦壁部(12A、12B)を有し、成形高さは40mmである。これら金型の材質はいずれもFCD550であり、表面に硬質クロムメッキを施してある。この金型をプレス能力300TONのメカプレス機にセットして試験を行った。
[Example 2]
As a second example of the present invention, a two-stage press molding test was conducted using an aging-treated plate as a test material. As shown in FIG. 7, the mold has a two-stage shape in which the vertical wall portion of the punch forming surface is a first-stage punch vertical wall portion (7A) and a second-stage punch vertical wall portion (7B). The punch shoulder of the eye (6A) is R16mm, the punch shoulder of the second step (6B) is R8mm, and the rough dimension of the punch forming surface in plan view is about 170mm x about 270mm for the first step and about 200mm for the second step. X About 300 mm. The die (2) also has two shoulders (9A, 9B), and the molded product also has two shoulders (11A, 11B) and two vertical walls (12A, 12B). The molding height is 40 mm. The material of these molds is FCD550, and the surface is hard chrome plated. This mold was set in a mechanical press machine with a press capacity of 300 TON and tested.

復元領域は図7に示すブランクの領域Aに対する領域Xに加え、一部のブランクについては、領域Cに対する領域Yも復元領域と定めた。ここで、パンチ成形面のうち、プレス方向に対してほぼ垂直な面であるパンチ頭部(5)と、この面の外側周囲を取り囲むように連なった面であるパンチ縦壁部との間に屈曲部として存在するR形状のパンチ肩部より内側の領域を、プレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Aとは、1段目のパンチ肩部(6A)の内側の平坦面であるパンチ頭部(5)を投影した領域である。この領域Aの面積をS、部分的復元処理を施す領域Xの面積をSとした場合の面積比(S/S)を数水準振った加熱冶具を数種類作製して復元処理を施した。
また、ブランク(4)において、ダイとホルダーで挟まれるシワ押さえ部から最も近いパンチ肩部より外側の領域をプレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Cのうち、縮みフランジ変形部である領域Yとは、2段目のパンチ肩部(6B)の外側を投影した領域のうち、ブランク平面視でパンチ成形面の直辺部を除いた4隅のR形状に接する領域である。この領域Yについても、対応する加熱冶具を作製して復元処理を施した。
In addition to the area X for the blank area A shown in FIG. 7, the restored area is also determined as the restored area for some blank areas Y. Here, between the punch head (5) which is a surface substantially perpendicular to the pressing direction among the punch forming surfaces, and the punch vertical wall portion which is a continuous surface surrounding the outer periphery of the surface. A blank area A obtained by projecting an area inside an R-shaped punch shoulder existing as a bent part onto a plane perpendicular to the press direction is a flat surface inside the first-stage punch shoulder (6A). It is the area | region which projected the punch head (5) which is. The area of this region A S A, the area ratio when the area of the region X performing partial reversion treatment was S X (S X / S A ) Several prepared by restoration process heating jig shaken several levels of the gave.
Further, in the blank (4), the shrinkage flange deformed portion of the blank region C projected from the region outside the punch shoulder closest to the wrinkle holding portion sandwiched between the die and the holder onto the plane perpendicular to the press direction. The region Y is a region in contact with the R shape at the four corners excluding the immediate side portion of the punch forming surface in a plan view of the blank among the regions projected from the outside of the punch shoulder portion (6B) of the second stage. . Also for this region Y, a corresponding heating jig was prepared and subjected to a restoration process.

ブランクの復元処理には、実施例1で使用した復元加熱装置を使用した。領域Xと領域Yに相当する形状の加熱冶具を製作し、復元加熱装置に取り付けて復元処理を実施した。なお、領域Xの加熱冶具は、領域Aの面積をS、復元領域Xの面積をSとした場合の面積比(S/S)を変更した6水準分を作製した。 The restoration heating apparatus used in Example 1 was used for the blank restoration process. A heating jig having a shape corresponding to the region X and the region Y was manufactured and attached to a restoration heating apparatus, and a restoration process was performed. In addition, the heating jig of the region X was prepared for six levels in which the area ratio (S X / S A ) was changed when the area of the region A was S A and the area of the restoration region X was S X.

供試材として、表1の合金番号Iで表2の時効処理番号Aの板から440mm×360mmのブランクを切り出し、表5の復元処理条件で復元処理を行った。また、実施例1と同様に復元処理後の復元領域と非復元領域の機械的性質(耐力、伸び)及び復元領域と非復元領域の耐力の差を測定するために、各ブランクについて、図10に示す形状の小型引張試験片を復元領域と非復元領域の両方から、アルミニウム合金板の圧延方向に沿って採取して引張試験を行った。結果を表5に示す。   As a test material, a blank of 440 mm × 360 mm was cut out from a plate having an aging treatment number A in Table 2 with an alloy number I in Table 1, and a restoration treatment was performed under the restoration treatment conditions in Table 5. In addition, in order to measure the mechanical properties (strength and elongation) of the restored area and the non-restored area after restoration processing and the difference between the proof strength of the restored area and the non-restored area, as in Example 1, for each blank, FIG. A small tensile test piece having the shape shown in Fig. 2 was taken from both the restored region and the non-restored region along the rolling direction of the aluminum alloy sheet and subjected to a tensile test. The results are shown in Table 5.

Figure 0005789150
Figure 0005789150

続いて、2段型プレス成形試験について述べる。まず、ホルダー(3)上にブランク(4)をセットした状態からダイが降下することで、図7(ア)のようにダイ(2)とホルダー(3)でブランク(4)周囲を挟み、ブランク(4)の周囲にはビード(15)が成形される。この時、ホルダー(3)はプレス機のクッションピンによって支持されており、シワ押さえ面(14)には設定したDC(ダイクッション)荷重が負荷されることになる。次に、ブランク(4)の周囲をビード(15)で掴んだ状態でダイ(2)とホルダー(3)がパンチ(1)に向かって下降する。これによって、図7(イ)のようにブランクがパンチ(1)に接触して変形を受ける。そして、図7(ウ)のようにプレスのストロークが(ア)の状態から40mm下降した時点で成形終了となる。   Next, a two-stage press molding test will be described. First, when the die is lowered from the state where the blank (4) is set on the holder (3), the periphery of the blank (4) is sandwiched between the die (2) and the holder (3) as shown in FIG. A bead (15) is formed around the blank (4). At this time, the holder (3) is supported by the cushion pin of the press machine, and a set DC (die cushion) load is applied to the wrinkle holding surface (14). Next, the die (2) and the holder (3) descend toward the punch (1) in a state where the periphery of the blank (4) is gripped by the bead (15). As a result, the blank contacts the punch (1) as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7C, when the press stroke is lowered by 40 mm from the state of FIG.

この成形において、DC荷重を増加させると、シワ押さえ面(14)からのブランクの流入量が減少する。そのため、シワ押さえ面(14)より内側のブランクに導入されるひずみ量が増加することになり、成形品は破断し易くなる。一方、従来よりも高いDC荷重でも破断せずに成形できた場合は、ひずみの均一化によって成形性が向上したことを意味する。よって、各ブランクについてDC荷重を25kN刻みで増加させながら成形していき、破断したDC荷重の前のDC荷重を破断限界DC荷重として評価した。試験は同一条件で3回ずつ行い、3回の平均値を採用した。   In this molding, when the DC load is increased, the inflow amount of the blank from the wrinkle pressing surface (14) is decreased. Therefore, the amount of strain introduced into the blank inside the wrinkle holding surface (14) increases, and the molded product is easily broken. On the other hand, when the molding can be performed without breaking even with a DC load higher than the conventional one, it means that the moldability is improved by uniformizing the strain. Therefore, each blank was molded while increasing the DC load in increments of 25 kN, and the DC load before the fractured DC load was evaluated as the fracture limit DC load. The test was performed three times under the same conditions, and an average value of three times was adopted.

これらの試験結果を表6に示す。試験番号アは復元処理を施していない通常のプレス成形の条件である。この条件では、DC荷重175kNで上段のパンチ肩部に相当する成形品肩部(11A)が破断したため、その手前の150kNを破断限界DC荷重とし、これをDC荷重向上率の基準DC荷重とした。すなわち、DC荷重向上率とは、{(破断限界DC荷重−基準DC荷重)/(基準DC荷重)}×100とした。   These test results are shown in Table 6. Test number A is a condition of normal press molding that has not been restored. Under this condition, the molded product shoulder portion (11A) corresponding to the upper punch shoulder portion with a DC load of 175 kN broke, so the front 150 kN was set as the breaking limit DC load, which was used as the reference DC load for the DC load improvement rate. . That is, the DC load improvement rate was {(break limit DC load−reference DC load) / (reference DC load)} × 100.

Figure 0005789150
Figure 0005789150

試験番号ウ、エ、オ、カは、本発明の領域Xを復元軟化させた本発明例である。いずれも、基準に対して成形性が向上しており、特に復元面積率100%の試験番号ウでは、破断限界DC荷重が250kNと+67%も向上した。また、領域Xを復元軟化させた効果で、試験番号ウ、エ、オ、カではいずれも破断位置が2段目のパンチ肩部に相当する成形品肩部(11B)に移った。   Test numbers C, D, E, and F are examples of the present invention obtained by restoring and softening the region X of the present invention. In all cases, the moldability was improved with respect to the standard. In particular, in the test number C with a restoration area ratio of 100%, the fracture limit DC load was improved by 250% and + 67%. In addition, due to the effect of restoring and softening the region X, the break position moved to the molded product shoulder (11B) corresponding to the punch shoulder of the second stage in test numbers C, D, E, and F.

一方、試験番号イは領域Aに対する復元領域Xの面積率が本発明の範囲から外れた条件であり、復元面積率が本発明の範囲より大きい場合である。復元領域が上段の成形品肩部に当たるため、その部位でひずみが集中し、破断限界DC荷重の向上は無かった。また、破断位置は基準と変わらず、上段のパンチ肩部に相当する成形品肩部(11A)であった。   On the other hand, the test number A is a condition in which the area ratio of the restoration region X with respect to the area A is out of the scope of the present invention, and the restoration area ratio is larger than the scope of the present invention. Since the restoring region hits the upper shoulder of the molded product, strain was concentrated at that portion, and the breaking limit DC load was not improved. Further, the fracture position was the same as the reference, and was the molded product shoulder (11A) corresponding to the upper punch shoulder.

試験番号キ、ク、ケ、コは、復元領域に縮みフランジ変形部である領域Yを加えた条件である。領域Yの軟化によって当該部位のブランクの流入抵抗が減少したことにより、成形品肩部(11A、11B)に負荷される張力が減少し、ひずみの上昇が緩和された。その結果、領域Xのみに復元処理を施した場合と比べて大幅に破断限界DC荷重が向上しており、基準に対して最大で+167%も向上した。   The test numbers “K”, “K”, “K”, and “K” are conditions obtained by adding a region Y that is a shrinkage flange deformed portion to the restoration region. Since the inflow resistance of the blank of the said site | part decreased by softening of the area | region Y, the tension | tensile_strength applied to a molded article shoulder part (11A, 11B) decreased, and the raise of the distortion was relieved. As a result, the breaking limit DC load was greatly improved as compared with the case where the restoration process was performed only on the region X, and the maximum improvement was + 167% with respect to the reference.

本発明に係るプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法により、Al−Mg−Si系アルミニウム合金の優れた特徴である塗装焼付硬化性及びデザイン自由度を向上させるための成形性、高い表面品質、ならびに、インナーパネルとの締結のためのヘム曲げ性を兼備したプレス成形用アルミニウム合金製ブランクが提供可能となり、更に、これを用いたプレス成形体の提供も可能となる。   By the manufacturing method of the aluminum alloy blank for press forming according to the present invention, the formability for improving the paint bake hardenability and the design freedom, which are excellent features of the Al-Mg-Si based aluminum alloy, high surface quality, In addition, it is possible to provide a blank made of aluminum alloy for press forming that also has hem bendability for fastening to the inner panel, and it is also possible to provide a press formed body using the blank.

1……パンチ
2……ダイ
3……ホルダー
4……ブランク
5……パンチ頭部
6、6A、6B……パンチ肩部
7、7A、7B……パンチ縦壁部
8……パンチ成形面
9、9A、9B……ダイ肩部
10……成形品頭部
11、11A、11B……成形品肩部
12、12A、12B……成形品縦壁部
13……中心線
14……シワ押さえ面
15……ビード
21……スライドプレート
22……ボルスタ
23……クッションピン
24……押付用上型
25……押付用下型
26……ヒーター
27……硬質断熱材
28……加熱冶具
29……復元領域
30A、30B……加熱体
31……凸部、凸円
32……取り付け用穴
33……軟質断熱材
41……小型引張試験片
42……触針
43……ブランク山
44……バイス
45……エアーノズル
B……パンチ肩部を投影した領域
C……シワ押さえ部から最も近いパンチ肩部より外側の領域を投影した領域
X……Aのうちの任意の領域
P……成形品肩部において成形品頭部方向に加わる張力
W……成形品肩部において成形品縦壁部方向に加わる張力
Y……Cのうち縮みフランジ変形部である領域
θ……なつき角
μ……摩擦係数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Punch 2 ... Die 3 ... Holder 4 ... Blank 5 ... Punch head 6, 6A, 6B ... Punch shoulder part 7, 7A, 7B ... Punch vertical wall part 8 ... Punch molding surface 9 , 9A, 9B ... Die shoulder 10 ... Molded product head 11, 11A, 11B ... Molded product shoulder 12, 12A, 12B ... Molded product vertical wall 13 ... Center line 14 ... Wrinkle holding surface 15 …… Bead 21 …… Slide plate 22 …… Bolster 23 …… Cushion pin 24 …… Pressing upper mold 25 …… Pressing lower mold 26 …… Heater 27 …… Hard insulation 28 …… Heating jig 29 …… Restoration area 30A, 30B ... Heating element 31 ... Convex part, Convex circle 32 ... Mounting hole 33 ... Soft heat insulating material 41 ... Small tensile test piece 42 ... Stylus 43 ... Blank mountain 44 ... Vise 45 …… Air nozzle B …… Pan Any region T P ...... moldings head direction in the molded article shoulder of the nearest punched region obtained by projecting the region outside the shoulder X ...... A from the region C ...... wrinkle pressing portion obtained by projecting shoulders tension T W ...... applied to moldings vertical wall direction in the molded article shoulder tension Y ...... a shrinkage flange deformation portion is a region θ ...... Natsuki angle μ ...... friction coefficient of C applied to

Claims (11)

時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金から成り、ダイとホルダーで周囲を挟み、相対的にパンチをダイに押し込むことによって所定の形状に成形されるプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法であって、
パンチ成形面のうち、プレス方向に対してほぼ垂直な面であるパンチ頭部と、この面の外側周囲を取り囲むように連なった面であるパンチ縦壁部との間に屈曲部として存在するパンチ肩部より内側の領域を、プレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Aのうち任意の領域Xを含む領域を復元領域として定めるとともに、当該復元領域以外のブランク全体を非復元領域として定め、
プレス成形前にブランク全体を加熱する加熱工程と、その後にブランク全体を100℃以下まで冷却する冷却工程とを含む復元処理が施され、前記加熱工程において、加熱到達温度を前記復元領域では200℃以上300℃以下とし前記非復元領域では100℃以上200℃未満とし、前記復元領域において、加熱工程では100℃から加熱到達温度までの昇温速度を5℃/秒以上とし当該加熱到達温度での保持時間を20秒以下とし、冷却工程では100℃までの冷却速度を5℃/秒以上とし、復元処理全体を通してブランクが100℃以上に滞留する時間を2分以内とすることで、前記領域Xの耐力値を低下させ、かつ、前記非復元領域の耐力値を増加させることなく、ブランク内に強度差を付与し、
前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金が溶体化処理されており、この溶体化処理後のAl−Mg−Si系アルミニウム合金に対して、復元処理が施されるまでに常温時効又は100℃以下の人工時効、或いは、これらの組み合わせによる時効処理が行われることによって、時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金とすることを特徴とするプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。
It is made of age-hardened Al-Mg-Si-based aluminum alloy, and it is a manufacturing method of a press-molding aluminum alloy blank that is formed into a predetermined shape by sandwiching the periphery with a die and a holder and relatively pushing the punch into the die. There,
A punch that exists as a bent portion between a punch head surface, which is a surface substantially perpendicular to the press direction, and a punch vertical wall portion, which is a surface continuous so as to surround the outer periphery of this surface. An area including an arbitrary area X among blank areas A projected on a plane perpendicular to the press direction from an area inside the shoulder is defined as a restoration area, and the entire blank other than the restoration area is a non-restoration area As
A restoration process including a heating process for heating the entire blank before press molding and a cooling process for cooling the entire blank to 100 ° C. or less is performed thereafter. In the heating process, a heating temperature is 200 ° C. in the restoration region. In the non-restoration region, the temperature is set to 100 ° C. or more and less than 200 ° C., and in the restoration region, the heating rate from 100 ° C. to the heating attainment temperature is set to 5 ° C./second or more in the heating step. the retention time was 20 seconds or less, the cooling rate to 100 ° C. and 5 ° C. / sec or more in the cooling process, the time the blank throughout the restoration process stays above 100 ° C. with 2 minutes, the area X reduce the proof stress of, and, it said without increasing the yield strength values of the non-restored area, provide strength difference in the blank,
The Al—Mg—Si-based aluminum alloy has been subjected to a solution treatment, and the Al—Mg—Si-based aluminum alloy after the solution treatment is subjected to normal temperature aging or 100 ° C. or less before the restoration treatment is performed. A method for producing an aluminum alloy blank for press forming, characterized in that an age-hardened Al-Mg-Si-based aluminum alloy is obtained by performing an aging treatment by artificial aging or a combination thereof .
前記復元領域と非復元領域における加熱到達温度の差を50℃以上200℃以下とする、請求項1に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。   The manufacturing method of the aluminum alloy blank for press forming of Claim 1 which makes the difference of the heating attainment temperature in the said restoration | reconstruction area | region and a non-restoration area | region into 50 to 200 degreeC. ブランク全体に到達温度100℃以上200℃未満の予加熱工程を予め施した後に、前記復元領域にのみ加熱到達温度200℃以上300℃以下の加熱工程を施す、請求項1又は2に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。   The press according to claim 1 or 2, wherein after the preheating step at an ultimate temperature of 100 ° C to less than 200 ° C is performed on the entire blank in advance, a heating step at a heating ultimate temperature of 200 ° C to 300 ° C is performed only on the restoration region. A method for producing a blank made of aluminum alloy for molding. 前記復元領域と非復元領域を加熱する加熱体の温度をそれぞれ制御しつつ、当該加熱体をブランクに接触させることによって両領域を同時に加熱する、請求項1又は2に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。   The aluminum alloy for press forming according to claim 1 or 2, wherein both regions are heated simultaneously by bringing the heating body into contact with a blank while controlling the temperature of the heating body that heats the restoration region and the non-restoration region, respectively. A manufacturing method for a blank. 前記ブランクの領域Aの面積(S)に対する前記領域Xの面積(S)の面積比が、25%以上100%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。 The press molding according to any one of claims 1 to 4, wherein an area ratio of the area (S X ) of the region X to the area (S A ) of the blank region A is 25% or more and 100% or less. For manufacturing aluminum alloy blanks. 前記ブランクの復元領域が、ダイとホルダーで挟まれるシワ押さえ部から最も近いパンチ肩部より外側の領域をプレス方向に対して垂直な面に投影したブランクの領域Cのうち、縮みフランジ変形部である領域Yも含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。   The restoration area of the blank is a shrinking flange deformed portion of the blank area C projected from the area outside the punch shoulder closest to the wrinkle holding part sandwiched between the die and the holder onto a plane perpendicular to the pressing direction. The manufacturing method of the aluminum alloy blank for press molding as described in any one of Claims 1-5 also including the certain area | region Y. 前記ブランクの復元領域が、プレス成形後にヘム曲げ加工を受ける領域であるヘム曲げ部も含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。   The manufacturing method of the aluminum alloy blank for press forming as described in any one of Claims 1-6 in which the restoration | recovery area | region of the said blank also includes the hem bending part which is an area | region which receives hem bending after press molding. 前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金が、溶体化処理後であって、常温時効又は100℃以下の人工時効、或いは、これらの組み合わせによる時効処理が行われる前に、予備時効処理される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。 The Al-Mg-Si-based aluminum alloy is subjected to preliminary aging treatment after solution treatment and before performing aging treatment at room temperature or artificial aging at 100 ° C. or lower, or aging treatment by a combination thereof. The manufacturing method of the aluminum alloy blank for press forming as described in any one of claim | item 1 -7. 前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金が、Mg:0.2〜1.5mass%、Si:0.3〜2.0mass%を含有し、Fe:0.03〜1.0mass%、Zn:0.03〜2.5mass%、Cu:0.01〜1.5mass%、Mn:0.03〜0.6mass%、Zr0.01〜0.4mass%、Cr0.01〜0.4mass%、Ti0.005〜0.3mass%及びV:0.01〜0.4mass%から選択される1種又は2種以上を更に含有し、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法。   The Al—Mg—Si based aluminum alloy contains Mg: 0.2 to 1.5 mass%, Si: 0.3 to 2.0 mass%, Fe: 0.03 to 1.0 mass%, Zn: 0 0.03-2.5 mass%, Cu: 0.01-1.5 mass%, Mn: 0.03-0.6 mass%, Zr0.01-0.4 mass%, Cr0.01-0.4 mass%, Ti0. It is an aluminum alloy which further contains 1 type or 2 types or more selected from 005-0.3 mass% and V: 0.01-0.4 mass%, and consists of remainder Al and an unavoidable impurity. The manufacturing method of the aluminum alloy blank for press molding as described in any one of these. 請求項1〜9のいずれか一項に記載のプレス成形用アルミニウム合金製ブランクの製造方法によって製造されたプレス成形用アルミニウム合金製ブランクにプレス成形を施すことによって、シワ押さえ部より内側の製品となる部分に2%以上のひずみが導入されていることを特徴とするアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法。   By applying press forming to the aluminum alloy blank for press forming manufactured by the method for manufacturing an aluminum alloy blank for press forming according to any one of claims 1 to 9, a product inside the wrinkle holding portion and A manufacturing method of an aluminum alloy press-molded body, wherein a strain of 2% or more is introduced into the portion. 170〜185℃で20〜30分間の条件で人工時効硬化処理を施すことによって前記成形体の耐力値を190MPa以上とする、請求項10に記載のアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法。   The manufacturing method of the aluminum alloy press-molded body according to claim 10, wherein the yield strength of the molded body is set to 190 MPa or more by performing an artificial age hardening treatment at 170 to 185 ° C for 20 to 30 minutes.
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