JPH01228616A - 硬質アルミニウム合金薄板材の深絞り方法 - Google Patents
硬質アルミニウム合金薄板材の深絞り方法Info
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- JPH01228616A JPH01228616A JP63053446A JP5344688A JPH01228616A JP H01228616 A JPH01228616 A JP H01228616A JP 63053446 A JP63053446 A JP 63053446A JP 5344688 A JP5344688 A JP 5344688A JP H01228616 A JPH01228616 A JP H01228616A
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Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、深絞り加工で成形されて、主として飲料鑵
、食鑵に使用される極薄硬質アルミニウム合金板材の深
絞り方法に関するものである。
、食鑵に使用される極薄硬質アルミニウム合金板材の深
絞り方法に関するものである。
（従来の技術）
アルミニウム合金は、その美観、衛生、軽量、耐食、耐
久性などに優れているので、飲料鑵容器として大量に使
用されている。ところで最近では、飲料鑵に使用される
アルミニウム円筒容器のコストをより一層低減するとと
もに軽量化を計るため、従来の板厚０．３２〜０．４２
ｍｍ材よりもさらに板厚が薄い０．３ｍｍ以下の極薄ア
ルミニウム合金板材を成型加工することが強く望まれて
いる。また、アルミニウム合金を食鑵に使用するには板
厚が０．３ｍｍ以下の合金材を深絞り加工する必要があ
ると考えられている。さらに、これらの罐容器を得るた
めの加工方法には、絞り−しごき（Ｄ、Ｉ方式）と、絞
り一再絞り方式（Ｄ、Ｒ，Ｄ方式）とがあり、いずれの
方式でも、絞り加工が含まれているが、極薄アルミニウ
ム合金板材の成形加工にはり、Ｒ，Ｄ方式が主力になる
と考えられている。この様な極薄板を用いて円筒容器を
作るには、従来使用されているものよりも高強度である
硬質薄板材を用いる必要がある。ところで、硬質高強度
薄板材をり、Ｉ方式や＋ Ｄ、Ｒ，Ｄ方式で、罐容器に
成形する際に、絞り加工時に、カゴ目模様又はひずみ模
様と称される線状模様が発生し易くなる。特に絞り一再
絞り方式では絞り比が大となる。ため、この線状模様が
極めて発生し易くなる。
久性などに優れているので、飲料鑵容器として大量に使
用されている。ところで最近では、飲料鑵に使用される
アルミニウム円筒容器のコストをより一層低減するとと
もに軽量化を計るため、従来の板厚０．３２〜０．４２
ｍｍ材よりもさらに板厚が薄い０．３ｍｍ以下の極薄ア
ルミニウム合金板材を成型加工することが強く望まれて
いる。また、アルミニウム合金を食鑵に使用するには板
厚が０．３ｍｍ以下の合金材を深絞り加工する必要があ
ると考えられている。さらに、これらの罐容器を得るた
めの加工方法には、絞り−しごき（Ｄ、Ｉ方式）と、絞
り一再絞り方式（Ｄ、Ｒ，Ｄ方式）とがあり、いずれの
方式でも、絞り加工が含まれているが、極薄アルミニウ
ム合金板材の成形加工にはり、Ｒ，Ｄ方式が主力になる
と考えられている。この様な極薄板を用いて円筒容器を
作るには、従来使用されているものよりも高強度である
硬質薄板材を用いる必要がある。ところで、硬質高強度
薄板材をり、Ｉ方式や＋ Ｄ、Ｒ，Ｄ方式で、罐容器に
成形する際に、絞り加工時に、カゴ目模様又はひずみ模
様と称される線状模様が発生し易くなる。特に絞り一再
絞り方式では絞り比が大となる。ため、この線状模様が
極めて発生し易くなる。
カゴ目模様と称される線状模様は、深絞り容器側壁部に
垂線方向に対し約２８°〜４０°の傾斜角度で傾斜した
曲線群が交差したものであり、絞り−しごき方式の加工
における絞り時や、絞り一再絞り方式の加工における初
回絞り時又は再絞り時において、容器の内外両面に発生
する。
垂線方向に対し約２８°〜４０°の傾斜角度で傾斜した
曲線群が交差したものであり、絞り−しごき方式の加工
における絞り時や、絞り一再絞り方式の加工における初
回絞り時又は再絞り時において、容器の内外両面に発生
する。
カゴ目模様が発生すれば、容器として重要な外観が損な
われ、また塗膜剥離の原因となり耐食性を悪化させ、商
品価値が低下する。また強いカゴ目模様が発生すれば、
成形加工時にその部分から破断し、それ以上の加工が不
可能となる問題が生じる。
われ、また塗膜剥離の原因となり耐食性を悪化させ、商
品価値が低下する。また強いカゴ目模様が発生すれば、
成形加工時にその部分から破断し、それ以上の加工が不
可能となる問題が生じる。
本発明者は前述の問題を解決するべく、カゴ目模様の原
因について種々検討の結果、カゴ目模様は、深絞り加工
時の縮みフランジ変形が平面歪状態となって最大せん断
歪線がすベリ線状模様に現われたものと推定した。そし
てこの推定の下にせん断性能とカゴ目模様との関係を種
々検討したところ、せん断試験によるアルミニウム合金
板材のせん断変形開始点より最大ぜん断荷重を示すまで
の歪が板材の板面内における圧延方向、これと直角また
はこれと４５度の角度を有する方向のいずれか一方向で
も１０％未満の場合に、その方向にカゴ目模様が現われ
る事を見比した。このことから、前記各方向におけるア
ルミニウム合金板材のせん断変形開始点より最大ぜん断
荷重を示すまでの歪がそれぞれ１０％以上であるアルミ
ニウム合金板材を用いれば、カゴ目模様の発生を防止で
きることを見出して完成した発明を特願昭６０＝２７１
２１２号（特開昭６２−１３０２６５号）にて提案しな
。
因について種々検討の結果、カゴ目模様は、深絞り加工
時の縮みフランジ変形が平面歪状態となって最大せん断
歪線がすベリ線状模様に現われたものと推定した。そし
てこの推定の下にせん断性能とカゴ目模様との関係を種
々検討したところ、せん断試験によるアルミニウム合金
板材のせん断変形開始点より最大ぜん断荷重を示すまで
の歪が板材の板面内における圧延方向、これと直角また
はこれと４５度の角度を有する方向のいずれか一方向で
も１０％未満の場合に、その方向にカゴ目模様が現われ
る事を見比した。このことから、前記各方向におけるア
ルミニウム合金板材のせん断変形開始点より最大ぜん断
荷重を示すまでの歪がそれぞれ１０％以上であるアルミ
ニウム合金板材を用いれば、カゴ目模様の発生を防止で
きることを見出して完成した発明を特願昭６０＝２７１
２１２号（特開昭６２−１３０２６５号）にて提案しな
。
（発明が解決しようとする課題）
本発明者等のその後の研究によると、せん断歪が大きく
なると耐力が低下する傾向があり、上記出願の材料では
深絞り性は向上するものの罐の薄肉化に必要な強度は犠
牲にされるきらいがあり、この問題を解決する必要が認
められた。しかしながら、従来の知見は本発明が対象と
する硬質薄板材を罐に成形する成形条件を限定してカゴ
目模様を防止する方策を提示していない。
なると耐力が低下する傾向があり、上記出願の材料では
深絞り性は向上するものの罐の薄肉化に必要な強度は犠
牲にされるきらいがあり、この問題を解決する必要が認
められた。しかしながら、従来の知見は本発明が対象と
する硬質薄板材を罐に成形する成形条件を限定してカゴ
目模様を防止する方策を提示していない。
（課題を解決するための手段）
本発明者は前述の課題を解決するべく、潤滑油の種類、
工具形状、しわ押さえ圧力、成形速度等を種々変化させ
てカゴ目模様の発生防止方法について検討した結果、そ
の中でも、成形速度に□ よってカゴ目模様の変化が大
きいことを確認した。その後種々検討して完成した本発
明は、板厚０．３ｍｍ以下でかつ１／２テンパー以上の
硬質薄板材を絞り速度２Ｑｍ／ｍｉｎ以上で深絞り加工
することを特徴とする。
工具形状、しわ押さえ圧力、成形速度等を種々変化させ
てカゴ目模様の発生防止方法について検討した結果、そ
の中でも、成形速度に□ よってカゴ目模様の変化が大
きいことを確認した。その後種々検討して完成した本発
明は、板厚０．３ｍｍ以下でかつ１／２テンパー以上の
硬質薄板材を絞り速度２Ｑｍ／ｍｉｎ以上で深絞り加工
することを特徴とする。
以下、本発明の限定条件を説明する。
（イ）板厚
罐の軽量化のためには板厚が０．３ｍｍ以下であること
が要求されている。さらに、アルミニウム合金圧延板を
食鑵に適用するためには素材の板厚が０．３ｍｍ以下、
とくに０．２０ｍｍ以下であることが必要であると考え
られている。このような理由より、素材の板厚０．３ｍ
ｍ以下を本発明の限定要件とした。
が要求されている。さらに、アルミニウム合金圧延板を
食鑵に適用するためには素材の板厚が０．３ｍｍ以下、
とくに０．２０ｍｍ以下であることが必要であると考え
られている。このような理由より、素材の板厚０．３ｍ
ｍ以下を本発明の限定要件とした。
（ロ）調質（テンパー）度
ＪＩＳ ＨＯＯＯＩに規定されている加工硬化材（Ｈ
）の加工硬化程度（１＝１／８．２＝１／４．４＝１／
２．８＝硬質、９＝超硬質）のうち、４＝１／２、すな
わち１／２テンパー、以上の硬質材が本発明の対象材で
ある。上記のような薄板材を罐に用いるためには硬質・
高強度が材質要件となる。具体的には板厚が０．３ｍｍ
以下で加工硬化程度が２以下の板材は１強度が不足し。
）の加工硬化程度（１＝１／８．２＝１／４．４＝１／
２．８＝硬質、９＝超硬質）のうち、４＝１／２、すな
わち１／２テンパー、以上の硬質材が本発明の対象材で
ある。上記のような薄板材を罐に用いるためには硬質・
高強度が材質要件となる。具体的には板厚が０．３ｍｍ
以下で加工硬化程度が２以下の板材は１強度が不足し。
罐としての用途に不適当であるので、これを除外したテ
ンパー度を本発明の限定要件とした。
ンパー度を本発明の限定要件とした。
（ハ）絞り速度
上記（イ）及び（ロ）の素材を深絞りする成形速度とカ
ゴ目模様の強さの関係について種々検討した所、２０ｍ
／ｍｉｎ以上の成形速度において、カゴ目模様の発生が
極めて少なくなり、又、３０ｍ／ｍｉｎ以上の成形速度
で絞り加工を行なえばカゴ目模様の発生を防止できるこ
とが分かった。よって２０ｍ／ｍｉｎ以上の絞り速度を
本発明の限定要件としな。
ゴ目模様の強さの関係について種々検討した所、２０ｍ
／ｍｉｎ以上の成形速度において、カゴ目模様の発生が
極めて少なくなり、又、３０ｍ／ｍｉｎ以上の成形速度
で絞り加工を行なえばカゴ目模様の発生を防止できるこ
とが分かった。よって２０ｍ／ｍｉｎ以上の絞り速度を
本発明の限定要件としな。
上述のように２０ｍ／ｍｉｎ以上の成形速度によって深
絞り加工を行なえば実用上必要とされる絞り比１，６以
上でも、カゴ目模様が発生せず容器としての外観が損な
われたり、加工が困難となることはない。
絞り加工を行なえば実用上必要とされる絞り比１，６以
上でも、カゴ目模様が発生せず容器としての外観が損な
われたり、加工が困難となることはない。
絞り加工用プレスとしては成形速度が１５ｍ／ｍｉｎ程
度のクランクプレスを使用する例が多く、また難成形材
では成形速度を低くするのが通例であるが、これらの例
と異なり本発明の方法は生産性を阻害しない。
度のクランクプレスを使用する例が多く、また難成形材
では成形速度を低くするのが通例であるが、これらの例
と異なり本発明の方法は生産性を阻害しない。
本発明における材質要件は上記の（イ）及び（ハ）の通
りであり、組成は用途により適宜選択される。
りであり、組成は用途により適宜選択される。
また、素材のせん断歪の値に関係なく本発明を深絞り法
に適用できるが、特にせん断歪が低い材料に本発明を適
用することが有効である。
に適用できるが、特にせん断歪が低い材料に本発明を適
用することが有効である。
第１図はせん断試験の形状を示すものであり、試験片１
の巾方向の中心線上に１ｍｍφの孔２ａ、２ｂが２ｍｍ
間隔で形成されており、この孔２ａ、２ｂには幅方向中
心線と４５度の傾きを持ち、巾端に達する切り込み３ａ
、３ｂが形成されている。したがって切り込み３ａ、３
ｂは互いに平行な関係にある。
の巾方向の中心線上に１ｍｍφの孔２ａ、２ｂが２ｍｍ
間隔で形成されており、この孔２ａ、２ｂには幅方向中
心線と４５度の傾きを持ち、巾端に達する切り込み３ａ
、３ｂが形成されている。したがって切り込み３ａ、３
ｂは互いに平行な関係にある。
このせん断試験片は例えば巾１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ
の形状からなるが、上記および切り込みを形成する加工
が可能な巾および長さを有していればよい。ここで試験
片の圧延方向とは、第２図に示される圧延方向Ａと試験
片の巾方向での中心１ＱＤとを平行に採った場合の当該
り方向を言う。圧延方向に対し直角な方向のせん断歪の
測定は同様にして方向Ｂと中心線りとを平行に採り、当
該りおよびＢ方向に試験片を引張ることにより行なわれ
、圧延方向に対し４５度の角度をなす方向のせん断歪の
測定は方向Ｃと中心線りとを平行に採り、当該りおよび
Ｃ方向に試験片を引張ることにより行なわれる。
の形状からなるが、上記および切り込みを形成する加工
が可能な巾および長さを有していればよい。ここで試験
片の圧延方向とは、第２図に示される圧延方向Ａと試験
片の巾方向での中心１ＱＤとを平行に採った場合の当該
り方向を言う。圧延方向に対し直角な方向のせん断歪の
測定は同様にして方向Ｂと中心線りとを平行に採り、当
該りおよびＢ方向に試験片を引張ることにより行なわれ
、圧延方向に対し４５度の角度をなす方向のせん断歪の
測定は方向Ｃと中心線りとを平行に採り、当該りおよび
Ｃ方向に試験片を引張ることにより行なわれる。
このせん断試験片１を引張試験のチャック間で一定速度
（例えば２．５ｍｍ／ｍ１ｎ）で引張る。なお、この引
張速度は、前述の絞り加工速度よりかなり遅いが、一般
的に歪特性を測定する際に使用されているから、歪特性
測定の際の条件として使用することとした。引張りにし
たがい、孔２ａ、２ｂ間の巾方向中心線に沿ってせん断
変形が発生する。この際のチャック間における荷重−変
位曲線を第３図に示す。せん断変形開始点Ｅから最大ぜ
ん断荷重を示す点Ｆまでの変位Ｅ−Ｆを孔２ａ、２ｂ間
の距離で除した値（Ｘ１００％）がせん断歪である。
（例えば２．５ｍｍ／ｍ１ｎ）で引張る。なお、この引
張速度は、前述の絞り加工速度よりかなり遅いが、一般
的に歪特性を測定する際に使用されているから、歪特性
測定の際の条件として使用することとした。引張りにし
たがい、孔２ａ、２ｂ間の巾方向中心線に沿ってせん断
変形が発生する。この際のチャック間における荷重−変
位曲線を第３図に示す。せん断変形開始点Ｅから最大ぜ
ん断荷重を示す点Ｆまでの変位Ｅ−Ｆを孔２ａ、２ｂ間
の距離で除した値（Ｘ１００％）がせん断歪である。
上記した三方向のいずれか一つ以上のせん断歪の値が１
０％未満である材料には特にカゴ目模様が出易いので、
かかる低せん断歪材を深絞り加工する際に特に絞り速度
を制御する必要がある。
０％未満である材料には特にカゴ目模様が出易いので、
かかる低せん断歪材を深絞り加工する際に特に絞り速度
を制御する必要がある。
以下本発明の詳細な説明する。
（実施例）
第１表に示すように板厚が０．２０ｍｍである、アルミ
ニウム合金極薄硬質板材の高強度材を用いて、ポンチ径
１２０ｍｍφ、ポンチ肩部の曲率半径３ｍｍＲのポンチ
と、ダイス肩部の曲率半径３ｍｍＲのダイスで、クリア
ランス１５％、ブランク径２００ｍｍφ、絞り比１．６
７の条件で深絞りを行ない、容器壁のカゴ目模様の発生
の有無を判定した。この判定でカゴ目模様が強く発生し
たものは不合格のＸ印とし、実用上カゴ目模様が問題と
ならない程度の弱い発生のものをΔ印、又、カゴ目模様
が発生しないものは合格の○印として、その結果を第２
表に示した。
ニウム合金極薄硬質板材の高強度材を用いて、ポンチ径
１２０ｍｍφ、ポンチ肩部の曲率半径３ｍｍＲのポンチ
と、ダイス肩部の曲率半径３ｍｍＲのダイスで、クリア
ランス１５％、ブランク径２００ｍｍφ、絞り比１．６
７の条件で深絞りを行ない、容器壁のカゴ目模様の発生
の有無を判定した。この判定でカゴ目模様が強く発生し
たものは不合格のＸ印とし、実用上カゴ目模様が問題と
ならない程度の弱い発生のものをΔ印、又、カゴ目模様
が発生しないものは合格の○印として、その結果を第２
表に示した。
（以下、余白）
第１表 供試材質
第２表 成形速度とカゴ目模様
第１表および第２表の結果からも明らかなように特に、
３００４，５０８２．５１８２などのＡρ−Ｍｎ−Ｍｇ
系、Ａｆｆ−Ｍｎ系アルミニウム合金で、いずれか一方
向のせん断歪が１０％未満である材料にはこの成形法を
適用することが有効である。通常の成形速度である６ｍ
／ｍｉｎ以下ではカゴ目模様は強く発生し、１５ｍ／ｍ
ｉｎでは弱くなるが不充分である。しかし２０ｍ／ｍｉ
ｎ以上の高速で深絞り加工を行なうとカゴ目模様が発生
せず、カゴ目模様の発生を防止できることが分かる。
３００４，５０８２．５１８２などのＡρ−Ｍｎ−Ｍｇ
系、Ａｆｆ−Ｍｎ系アルミニウム合金で、いずれか一方
向のせん断歪が１０％未満である材料にはこの成形法を
適用することが有効である。通常の成形速度である６ｍ
／ｍｉｎ以下ではカゴ目模様は強く発生し、１５ｍ／ｍ
ｉｎでは弱くなるが不充分である。しかし２０ｍ／ｍｉ
ｎ以上の高速で深絞り加工を行なうとカゴ目模様が発生
せず、カゴ目模様の発生を防止できることが分かる。
（発明の効果）
罐等の軽量化のためにはアルミニウム合金圧延板を硬質
にしかつ板厚を薄くしなければならないが、これに伴っ
てカゴ目模様が発生し易くなるが、本発明によればこの
ような問題を回避して軽量食鑵等の成形加工が容易にな
る。このため、食鑵等の軽量化が可能となり、また高ぜ
ん断歪材使用などの材質上の制限もなくなるので、本発
明はアルミニウム合金の用途を拡大する上でも有意義で
ある。
にしかつ板厚を薄くしなければならないが、これに伴っ
てカゴ目模様が発生し易くなるが、本発明によればこの
ような問題を回避して軽量食鑵等の成形加工が容易にな
る。このため、食鑵等の軽量化が可能となり、また高ぜ
ん断歪材使用などの材質上の制限もなくなるので、本発
明はアルミニウム合金の用途を拡大する上でも有意義で
ある。
第１図はせん断試験片の平面図、
第２図は同じく圧延状態の斜視図、
第３図はせん断試験片のせん断試験における荷重変位曲
線である。 １−せん断試験片、２−孔、３−切り込み特許出願人
スカイアルミニウム株式会社特許出願代理人 弁理
士 村井卓雄 第１図 第２図 第３図 斐位□
線である。 １−せん断試験片、２−孔、３−切り込み特許出願人
スカイアルミニウム株式会社特許出願代理人 弁理
士 村井卓雄 第１図 第２図 第３図 斐位□
Claims (1)
- １、板厚０．３ｍｍ以下でかつ１／２テンパー以上の硬
質薄板材を絞り速度２０ｍ／ｍｉｎ以上で深絞り加工す
ることを特徴とする硬質アルミニウム合金薄板材の深絞
り方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053446A JPH01228616A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 硬質アルミニウム合金薄板材の深絞り方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053446A JPH01228616A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 硬質アルミニウム合金薄板材の深絞り方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01228616A true JPH01228616A (ja) | 1989-09-12 |
Family
ID=12943077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63053446A Pending JPH01228616A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 硬質アルミニウム合金薄板材の深絞り方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01228616A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997003772A1 (en) * | 1995-07-14 | 1997-02-06 | The Whitaker Corporation | Method of forming relatively hard materials |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6280256A (ja) * | 1985-10-01 | 1987-04-13 | Sky Alum Co Ltd | 再絞り容器用材の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-09 JP JP63053446A patent/JPH01228616A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6280256A (ja) * | 1985-10-01 | 1987-04-13 | Sky Alum Co Ltd | 再絞り容器用材の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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