JP6053558B2 - 押出材のプレスの成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軽合金の押出成形とプレス成形を組み合せたプレス成形品に関する。

アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金を用いたプレス成形品は一般的に圧延材を原材料として用いたプレス成形により成形されている。
しかし、圧延設備は大型であり、その分だけ圧延材の価格は押出材よりも高価である。
一方、押出材は押出機を用いて押し出し成形され、具体的にはコンテナ内に予熱した円柱状のビレットを投入し、後方からステムにてビレットを押圧すると前方のダイから押出材が押し出される。
このような押出機は圧延設備と比較してコンパクトで、横断面の二次元的形状の自由度が高く押出形材として建材等に用いられる。
押出材は二次元形状の自由度が高いが、押出材の幅が押出機やダイの大きさにより制限される欠点がある。
本発明者らは押出機が圧延設備に比較してコンパクトであり、押出機の後方にプレス機等の設備を配置することも容易なことから押出材を用いてプレス成形品が得られない精意検討した結果、本発明に至った。

特許文献１には、Ｕ字型又はＶ字型の断面形状の押出材を押し出した後に段階的に平坦に形成し広幅形材を製造する方法を開示し、特許文献２には、イミテーション部で断面環状に連接された押出材を押出途上にて、このイミテーション部を切開することで広幅の押出形材を製造する方法を開示する。
しかし、いずれの技術も広幅の押出形材を得るのが目的であり、プレス成形品が得られるものではない。

特開平１０−１１３７１５号公報 特開平１０−２１６８４２号公報

本発明は、熱間で押し出される押出材を連続的にプレス成形して得られるプレス成形品の提供を目的とする。

本発明は、押出機から熱間押し出された軽合金の押出材を熱間領域において連続的にプレス成形するプレス成形品の製造方法であって、前記押出材は、平板材から順次多段プレス成形する場合の途中の断面形状に合せた横断面形状に押し出されたものであることを特徴とする。
ここで軽合金とはアルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその合金等、押出成形可能な非鉄金属をいう。
押出機は直接押出機、間接押出機等、予熱したビレットを用いて熱間で押出加工するものをいう。
また、連続的にプレス成形するとは押出機から押し出された押出材が常温に冷却される前にプレス成形に供されることをいう。

本発明において、前記押出材は押出機から横断面が二次元形状に押し出された後に熱間領域にて平板化されたものであってよい。
ここで横断面とは押出方向とは直交する方向の断面をいい、二次元形状とは単なる平板状ではなく、押し出し後に平板化できるような湾曲又は屈曲した断面形状をいう。
押出直後の押出材は未だ高温の状態にあり、ロール加工機やプレス加工機にて容易に平板化できることから押出用のダイにて、例えば湾曲した二次元断面形状の押出材を押し出した後に平板化することで広幅の板材を得ることができ、圧延材と同様の板材からプレス成形品を得ることができる。
この場合に押出機は、圧延設備よりもコンパクトで安価であることから従来の圧延材よりも安価な板材が得られる。

本発明においては、前記押出材はプレス成形の途中形状に近似させた断面形状に押し出されたものであってもよい。
押出加工は二次元断面形状の自由度が高いことから、予め、プレス品最終形状となる途中の形状に近似された断面形状の押出材を用いると、プレス工程の短縮化を図ることができる。
複雑な形状のプレス成形品の場合には、１回のプレス成形にて完成品を得ることが難しく、複数のプレス型及びプレス機を用いて段階的にプレス加工することが必要であるが、途中形状の断面形状からなる押出材を用いるとプレス加工回数が低減できる。

本発明においては、前記押出材は表面に凹凸形状又は肉厚差を形成させた後にプレス成形したものであってよい。
ここで押出材の表面に凹凸形状を形成するとは、ディンプル、エンボス等の面剛性向上を目的としたもののみならず、ローレット等の滑り止め効果を目的としたものや、微小の突起や溝を付けることでプレス成形時のプレス型との摩擦低減、キズ付防止等を目的としたもの等、その凹凸形状や目的に制限はない。
また、押出材にロール圧等により肉厚差を設けることでプレス成形品に肉厚変化を形成することもできる。
さらには、表面の凹凸形状や肉厚差を押出材の平板化と合せて行うこともできる。

アルミニウム合金として熱処理合金を用いると、プレス成形後に人工時効処理することでプレスにより製品形状が得られた後に高強度のプレス製品となる。

本発明は、押出機から押し出された直後又は間もない熱間領域においてプレス成形したので、高温の軽合金押出材は塑性加工が容易であり、また塑性変形の際に生ずる残留応力が少なく、品質の安定したプレス成形品が得られる。

ダイから押し出された押出材がロールにて平板化（平板材Ｍ_２）する流れを模式的に示す。 ダイから押し出された押出材が押出スピードに同期化して前進移動するプレス機にて平板化する流れ（ａ）〜（ｃ）を模式的に示す。 押出材を順送プレス機にて打抜き（Ｓ_１）〜完成品（Ｓ_５）までプレス成形する流れを模式的に示す。 製品の途中形状に近似させた横断面形状の押出材（Ｍ_３）を順送プレス成形する流れを模式的に示す。 （ａ）は押出材の表面に小突起を形成した例、（ｂ）は押出材に肉厚差を設けた例、（ｃ）は押出材の表面にエンボス加工（Ｃ）を施した例を示す。 押し出される押出材（ａ）〜（ｃ）の横断面形状例を示す。

本発明に係る押出材を用いたプレス成形品の製造例を以下図面に基づいて説明するが、本発明は本実施例に限定されない。
まず、図１及び図２にて二次元的な横断面形状の押出材を平板化（平板材）する例を示す。
図１は、押出機としてコンテナ部分を模式的に表現し、ステムの駆動部等は省略してある。
本実施例は直接押出の例であり、４５０〜５５０℃に予熱した円柱状のビレット（Ｍ_０）をコンテナ１１内に投入し、後面からステム１３にて押圧すると前面に配置したダイ１２から、その二次元に湾曲したソリッド形状の押出材（Ｍ_１）が押し出される。
図１に示した押出材の横断面形状例は、略Ｍ字形状の例であるが、例えば図６（ｂ），（ｃ）に示すようにＳ字形状（Ｍ_０１）やＵ字形状（Ｍ_０２）等、ロールやプレス等にて上下方向に押圧し、平板化できるように湾曲した二次元形状であれば、その形状に制限はない。
押出直後の押出材は、４００℃以上、あるいは５００℃以上の高温であり、上下に対向するロール２１〜２３の間をＲ_１〜Ｒ_３と順次狭くすることで、容易に平板材（Ｍ_２）が得られる。

図２は、パンチプレートを有するプレス機を押出材（Ｍ_１）の押出スピードに同期させて前方に走行させながら、パンチプレート間を（Ｐ_１）〜（Ｐ_３）のように順次狭くなるようにプレスすることで、容易に平板材（Ｍ_２）が得られる。
また、押出材に肉厚のバラツキがあっても平板化の工程で肉厚を均一化させることもできる。

図３は、図１又は図２に示すように二次元横断面形状の押出材を平板材（Ｍ_２）にした後に、連続的にプレス機Ｐ_１１〜Ｐ_１５を用いて順送プレス成形した例を示す。
図３に示しした実施例は、（Ｓ_１）で板材を所定形状に打抜いた後に（Ｓ_２）〜（Ｓ_５）まで順次プレス成形し、プレス成形品（Ｓ_５）を得る例を示す。
図４は、断面ハット型の押出材（Ｍ_３）をプレス機Ｐ_２１〜Ｐ_２３を用いて製品形状を（Ｓ_１１）〜（Ｓ_１３）のように順次、プレス成形した例を示す。
本実施例は、押出材がプレス完成品の途中形状に近似しているので、平板材（Ｍ_２）からプレスし始めるよりも工程数の低減ができる。
ここで、プレス完成品の途中形状とは、押出材の横断面形状を複次プレス成形工程の途中の外形輪郭に近づくようにすることをいう。

本発明は、平板材（Ｍ_２）の段階あるいは平板化の工程と同時に板材の表面に凹凸形状の加工や肉厚の差厚化を図ることができる。
図５（ａ）は、押出材の表裏面に小突起ａを形成した平板材（Ｍ_４）の例であり、図５（ｂ）は肉厚をｂ_１，ｂ_２で差厚化した平板材（Ｍ_５）の例であり、図５（ｃ）は表面にエンボス（ｃ）の加工を施した平板材（Ｍ_６）の例を示す。

アルミニウム合金を用いた押出材には、熱処理合金も多く採用されており、熱間では材料が柔らかくプレス成形しやすく、その後に人工時効処理すると材料強度が強くなるものも多い。
例えば、ＪＩＳ６０００系のアルミニウム合金では、１８０〜２２０℃の人工時効処理を行い、ＪＩＳ７０００系のアルミニウム合金では、７０〜１００℃の第１ステップと１３０〜２００℃の第２ステップからなる二段人工処理をするとよい。

Ｍ_０ ビレット
Ｍ_１ 押出材
Ｍ_２ 平板材
１１ コンテナ
１２ ダイ
１３ ステム
２１ ロール
２２ ロール
２３ ロール

Claims (3)

1. 押出機から熱間押し出された軽合金の押出材を熱間領域において連続的にプレス成形するプレス成形品の製造方法であって、
   前記押出材は、平板材から順次多段プレス成形する場合の途中の断面形状に合せた横断面形状に押し出されたものであることを特徴とするプレス成形品の製造方法。
2. 前記押出材は表面に凹凸形状又は肉厚差を形成させた後にプレス成形することを特徴とする請求項１記載のプレス成形品の製造方法。
3. プレス成形後に人工時効処理することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形品の製造方法。

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