JP5928434B2 - 薄肉部の冷間鍛造方法と防爆弁 - Google Patents
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Description
金属原板を剪断加工する上下金型の各刃側面を水平方向に沿って所定のクリアランスδでオーバーラップさせ、上下金型の間に厚さt1の金属原板をセットした後、上下金型間に加工荷重Pを加え、各刃側面で金属原板に加工方向に沿って設定厚さt2を残した剪断面を形成すると共に、上下金型のオーバーラップする部位で金属原板を加工硬化するまで圧縮し、剪断面の間に水平方向幅δ、設定厚さt2の薄肉部を形成することを特徴とする。
δmin=t2・(τt 2 /τmax 2 −1) 1/2 ・・・(1)式
から求めることを特徴とする。
δmin=t2・(τt 2 /τmax 2 −1) 1/2 ・・・(1)式
から、試験加工荷重Ptで薄肉部を破断させずに確実に設定厚さt2まで加工可能な最小クリアランスδminが得られる。
τ θ =τp・t2/(t2 2 +δ 2 ) 1/2 ・・・(2)式
で表される。
τ θ =τp・t2/(t2 2 +δ 2 ) 1/2 ≧τmax・・・(3)式
であるときに、薄肉部11に加わる加工荷重Pによって薄肉部11が破断する。
t2(τp 2 /τmax 2 −1) 1/2 =δlim・・・(4)式
を満たす破断限界クリアランスδlim以下になると剪断強さτmaxを越えて薄肉部11の部位で破断する。
τt・t2/(t2 2 +δ 2 ) 1/2 <τmax・・・(5)式
となる。
δ>t2・(τt 2 /τmax 2 −1) 1/2 ・・・(6)式
となり、(6)式から、試験加工荷重Ptで設定厚さt2の薄肉部11まで破断させずに加工可能な最小クリアランスδminは、
δmin=t2・(τt 2 /τmax 2 −1) 1/2 ・・・(1)式
となる。
(実施例1)
剪断強さ75.4MPa、伸び22%のアルミ合金材料から形成した縦50mm、横60mm、厚さt1が0.84mmの金属原板から、その中央に蝶型の防爆弁22の輪郭に沿った設定厚さt2の薄肉部21を冷間鍛造する加工工程において、パンチ2とダイ3がオーバーラップするクリアランスδsと、薄肉部21の設定厚さt2を加工目標として設定するパンチ2とダイ3間の加圧方向クリアランスt2’を異ならせて、各10枚の図8に示すサンプル板20を加工し、加工後の薄肉部21の厚さtsを測定した。
スチール製の縦50mm、横60mm、厚さt1が0.21mmの剛板について、パンチ2とダイ3がオーバーラップするクリアランスδsを0.02mmと固定し、パンチ2とダイ3間の加圧方向クリアランスt2’を0.03mmと0.05mmに変えて、剛板から薄肉部の設定厚さt2が0.03mmと0.05mmの各10枚のサンプル板を製造した。
2 パンチ(上金型)
2a パンチの刃側面
3 ダイ(下金型)
3a ダイの刃側面
4 金属原板
4a、4b 剪断面
10 蓋体
11 薄肉部
12 防爆弁
14 電池ケース
14a 電池ケースの開口
15 リング凹部
20 サンプル板
21 薄肉部
22 防爆弁
Claims (10)
- 厚さt1の金属原板を上下金型でプレス加工し、金属原板の一部に厚さt1の1/10未満の設定厚さt2の薄肉部を形成する薄肉部の冷間鍛造方法であって、
金属原板を剪断加工する上下金型の各刃側面を水平方向に沿って所定のクリアランスδでオーバーラップさせ、上下金型の間に厚さt1の金属原板をセットした後、
上下金型間に加工荷重Pを加え、各刃側面で前記金属原板に加工方向に沿って設定厚さt2を残した剪断面を形成すると共に、上下金型のオーバーラップする部位で金属原板を加工硬化するまで圧縮し、前記剪断面の間に水平方向幅δ、設定厚さt2の薄肉部を形成することを特徴とする薄肉部の冷間鍛造方法。 - 厚さt1の金属原板から設定厚さt2まで加工した際の加工荷重Pによって薄肉部が破断しない最小クリアランスδminを求め、
クリアランスδを、最小クリアランスδminと、上下金型間に加える限界加工荷重Pmax以下の加工荷重Pによって、厚さt1の金属原板から設定厚さt2の薄肉部まで加工可能な最大クリアランスδmaxとの間の長さのクリアランスδmsに設定することを特徴とする請求項1に記載の薄肉部の冷間鍛造方法。 - 上下金型間に加える限界加工荷重Pmax以下の試験加工荷重Ptで、厚さt1の金属原板から設定厚さt2まで加工が可能であった場合に、
最小クリアランスδminを、試験加工荷重Ptにより厚さt2の薄肉部の鉛直面に発生する剪断応力をτt、金属原板の剪断強さτmaxとして、
δmin=t2・(τt2/τmax2−1)1/2・・・(1)式
から求めることを特徴とする請求項2に記載の薄肉部の冷間鍛造方法。 - 試験加工荷重Ptで、厚さt1の金属原板から設定厚さt2まで加工した際のクリアランスδを最大クリアランスδmaxとすることを特徴とする請求項3に記載の薄肉部の冷間鍛造方法。
- 内部に電解質を密封して収容する電池ケースの開口を覆う蓋体を厚さt1の前記金属原板から形成するとともに、前記蓋体の一部に形成される防爆弁の少なくとも輪郭の一部を前記薄肉部で形成し、
前記薄肉部の設定厚さt2を、電池ケース内の内圧が所定の異常値まで上昇した際に前記薄肉部が破断する厚さに設定することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の薄肉部の冷間鍛造方法。 - 前記薄肉部は、前記蓋体の短手方向幅を直径とする仮想円形領域内の閉ループに沿って前記クリアランスδの幅で形成され、
前記閉ループの長さは、前記仮想円形領域の円周より長いことを特徴とする請求項5に記載の薄肉部の冷間鍛造方法。 - 前記金属原板は、アルミ合金からなることを特徴とする請求項5に記載の薄肉部の冷間鍛造方法。
- 前記薄肉部から電池ケースの外方に突出して形成される防爆弁の外側面は、防爆弁の周囲に形成されるリング凹部を介してリング凹部の周囲の蓋体の外側面と同一面若しくはその内方に露出することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の薄肉部の冷間鍛造方法。
- 内部に電解質を密封して収容する電池ケースの開口を覆う厚さt1の金属原板から形成される蓋体に、電池ケース内の内圧が所定の異常値まで上昇した際に破断する設定厚さt2に設定された薄肉部を介して防爆弁を一体に形成する防爆弁の製造方法であって、
各刃側面が水平方向に沿って所定のクリアランスδでオーバーラップして前記蓋体を挟持する上下金型間に鉛直方向の加工荷重Pを加え、各刃側面により設定厚さt2を残して前記蓋体を剪断加工して形成される剪断面の間に、上下金型のオーバーラップする部位により設定厚さt2の前記薄肉部を冷間鍛造して形成し、前記薄肉部で一体に連結される一方を蓋体、他方を防爆弁とすることを特徴とする防爆弁の製造方法。 - 前記薄肉部は、前記蓋体の短手方向幅を直径とする仮想円形領域内の閉ループに沿って前記クリアランスδの幅で形成され、
前記閉ループの長さは、前記仮想円形領域の円周より長いことを特徴とする請求項9に記載の防爆弁の製造方法。
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