JPH02112830A - Ａｌ合金硬質板材の深絞り成形方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＡＩ２１２合金硬質板材絞り成形方法に係り、
より詳細には、飲料缶等の容器及び器物等、深絞り加工
により製造される製品の低耳のための深絞り成形方法に
関するものである。

（従来の技術） 深絞り成形加工法は底を有する容器の製造法として、キ
ャップ飲料缶、器物等の製造に広く用いられている。特
に飲料缶の分野では、ビール缶のアルミ缶化率の上昇に
伴ない、深絞り素材となる３００４合金（Ａ　（１−Ｍ
ｎ　−Ｍｇ系）硬質板材が缶ボディ材として、その需要
も年々増加している。

近年、製缶メーカーからは素材のコストダウンを目的と
した素材の薄肉高強度化の要望が強く１、そのため、素
材メーカーでは合金成分の調整或いは仕上冷間圧延率の
上昇等でこれに対応してきている。しかし１合金酸分の
調整については、Ｃｕ及びＭｇ量の増加が有効であるが
、これは鋳造成いは熱延時の割れを生じ易くし、また成
形性の低下を招くという問題がある。一方、仕上冷間圧
延率の上昇については素材の成形性の低下及び耳率の上
昇につながり、特に素材の薄肉高強度化による耳率の上
昇は避けられない。

なお、耳”とは、素材を深絞り加工した時に発生する成
形品の綾部の波状の高さの不揃いを示し、耳率はこの高
さの平均に対するバラツキを示す指標である。

耳率に関し、３００４合金硬質板材では、冷間圧延に伴
なう４５°方向耳を形成するので、適正な焼鈍及び冷間
圧延を行うことにより、製品素材の耳率は３．０％以下
に調整されている。しかし高強度化に伴ない、このよう
な調整が困難となってきている。

（発明が解決しようとする課題） このように、素材の高強度化に対しては、Ａｌ金合金開
発だけでは対応が困難な点が多いため、加工条件からの
改善が必要となってきている。このため、深絞り成形法
においては、従来より、例えば、しわ押え板に同心円状
の溝をつける方法や、特開昭６３−１４９０２５号のよ
うに雄型と雌型で中間体フランジ部を挟着することによ
って摩擦力を調整する方法が試みられている。しかし、
いずれも低耳の改善法としては必ずしも満足し得るもの
とは云えない。

本発明は、か）る事情のもとでなされたものであって、
低耳で且つしわの良好な絞り容器が得られるＡ２合金硬
質板の深絞り成形方法を提案することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、従来の深絞り成
形法の各種問題点を検討し、低耳を可能とする方策につ
いて鋭意研究を重ねた。

前述の特開昭６３−１４９０２５号に提案されている方
法は、方向性による機械的性質の差を摩擦力の調整によ
りなくして耳率の低下を図るものであるが、この方法に
は必ずしも材料の深絞り時の変形挙動（縮みフランジ変
形）が考慮されておらず、また実用面（連続運転）での
問題が残されている。

ところで、深絞り加工における耳の発生は板の集合圧延
組織からきているが、４５°方向耳を形成し易いＡｌ合
金硬質材は板の圧延方向に対し、４５°方向が変形し易
く、０°及び９０°方向が変形し難い。更に、深絞りは
縮みフランジ変形であるため、半径方向の引張と円周方
向の縮み変形力を受ける。したがって、その縮みフラン
ジ変形に合わせた摩擦抵抗力の調整が必要であることを
知見した。この点、従来のしね押え板のように全面に同
心円状の溝を設けたものは、か）る配慮が全くなされて
いない。

そこで、本発明者は、かする知見に基づき、縮みフラン
ジ変形に合わせた摩擦抵抗力の調整が可能な方法を見出
すべく更に研究を重ねた結果、特定のしわ押え樋溝を利
用することにより、可能であることを見い出し、ここに
耳発生を抑制する深絞り成形方法を開発したものである
。

すなわち、本発明のＡ２合金硬質板材の深絞り成形方法
は、Ｍｎ：０．５〜２．０％とＭｇ：０．５−２．０％
を含有し、残りがＡｌ及び不可避的不純物よりなるＡ２
合金硬質板材の深絞り成形において、板材の圧延方向に
対して、０°及び９０’方向近傍の変形抵抗力を増大さ
せるしね押え機構を用いることを特徴とするものである
。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） まず、本発明方法において対象とするＡ２合金硬質板材
（化学成分、製造法等）について説明する。

Ａｌ金合金化学成分の限定理由は以下のとおりである。

Ｍｎは固溶体強化に効果がある成分であるが、０．５％
未満ではその効果が少なく、また２、０％を超える場合
には巨大金属間化合物を形成し、成形性を低下せしめる
。したがって、Ｍｎｉは０．５〜２．０％の範囲とする
。

Ｍｇは単独で固溶体強化の効果がある他、Ａｌ−Ｃｕ−
Ｍｇの固溶体強化に寄与する成分であるが、０．５％未
満ではその効果が少なく、また２、０％を超える場合に
は成形性及び熱延性を低下せしめる。したがって、Ｍ　
ｇ　ｊｔは０．５〜２．０％の範囲とする。

これらのＭｎ、Ｍｇを必須成分とするが、その他に任意
成分として、Ｆｅ：０．５％以下、Ｓｉ：０．５％以下
、Ｃｕ：　０　、５％以下、Ｚｎ：０．４％以下、Ｔｉ
：　０　、１％以下の範囲であれば、本発明法には差し
支えないので、これらの１種又は２種以上を適宜含有さ
せることができる。

次に、Ａｌ合金硬質板材の製造について説明する。なお
、その製造法は特に制限されるものではなく、要するに
、上記化学成分を有するＡｌ合金の硬質板材を常法によ
り得ればよいが、以下の製造方法によれば、仕上冷間圧
延率を比較的低くできる等々の利点があり、本発明の深
絞り成形法に適している。

まず、上記化学成分を有するＡｌ合金は、常法に従って
溶製し、半連続鋳造成いはＤＣ鋳造によって鋳塊とし、
その鋳塊を常法に従って均質化熱処理、熱間圧延及び冷
間圧延し、必要に応じて焼鈍を行う。ここで、焼鈍方法
としては、昇温速度及び冷却速度がＡｌ０℃／ｈｒ以下
となる、いわゆるバッチ式焼鈍と、昇温速度及び冷却速
度がＡｌ０℃／ｗｉｎ以上となる、いわゆる連続焼鈍が
あるが、いずれを適用してもよい。

次に、仕上冷間圧延を行い製品厚とする。仕上冷間圧延
の圧延率は特に限定しないが、素材の高強度化の観点か
ら４０％以上が望ましい。なお。

必要に応じて仕上焼鈍が実施されるが、仕上焼鈍の有無
に拘らず本発明は適用される。

次に深絞り成形方法について述べる。

上記の方法により製造されたＡΩ合金硬質板材は、コイ
ルをほどきつつ深絞り加工に供される。

この際、素材の圧延方向はコイル通板方向と一致させる
。

深絞り機構は、一般に第１図に示すように、ダイス１と
ポンチ２との間に材料３を配置し、ポンチ２の押し込み
により材料３を絞るが、その際、材料３の周辺にしわ押
えリングが用いられる。前述の如く、従来、低耳化を図
るためにしわ押えリングに同心円の溝を設けたものが試
みられていた。

しかし、本発明の場合、深絞り成形に際しては。

４５°方向耳が形成され易い材料であるので、圧延方向
に対して０°及び９０°の方向における変形抵抗力を増
大させるしね押え機構を用い、更に素材全体の流れを考
慮する必要がある。すなわち、上記材料の場合には、変
形し易い０°と９０″′の方向に摩擦抵抗力を増大させ
ると共に絞り変形に合せて摩擦力の調整が必要である。

摩擦抵抗力の調整方法としては、第１図及び第２図に示
すように摩擦力調整リング４を用い、このリング４は、
０°及び９０°の縮みフランジ変形力の増大のために０
°及び９０°方向近傍に溝を設けたものとする。この溝
は同心円状の溝６であることが好ましい。しかし、更に
絞り加工が進むに従ってフランジ部が縮少されるので、
溝形成部分を扇形に配置することが必要である。具体的
には、０°及び９０°方向を中心とする角度（広角θ）
が±１５°〜±３０°の範囲で４箇所に同心円溝６を扇
形に設ける。なお、第２図中、ＲＤは圧延方向を示して
いる。

この扇形の同心円溝部が０°及び９０°方向を中心とし
て±１５°よりも狭い範囲の場合には、耳率の改善効果
が少ないと共にしわが発生したり或いは割れが発生する
。更に狭い場合或いは全く溝を設けない全面平滑の場合
には低耳の効果もしね発生効果もない。逆に耳率が±３
０’の範囲よりも広い場合には、しね発生は改善される
ものの低耳化の効果が少なく、更に全面に溝を形成した
場合にも同様である。勿論、同心円溝を０°及び９０°
方向以外の方向、例えば、４５°方向に設けた場合には
全く効果がない。

これら条件を満足することにより、０°及び９０°方向
部の縮み量が４５°方向とほぼ等しくなり、耳の低い絞
り容器が得ら°れる６またしわの発性がない高品質の容
器が得られる。

なお、同心円溝のピッチは適宜法めることができる。ま
た摩擦力調整リングは第１図の如くバネ等を使用して適
当なしわ押え力で支持するが、本発明の場合には比較的
低いしわ押え力（例、２〜２．５ｋｇ／ａｍ”）でも顕
著な効果があり、高くすると一層効果が大きい。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分のＡｌ合金を常法にて溶製してＤ
Ｃｔ４造により鋳塊とし、５８０℃×Ａｌ時間の均熱処
理を施した後、熱間圧延し、板厚３ｍＩｌとした。次い
で冷間圧延を施して板厚０．８ｍｍとした後、Ａｌ００
℃／Ｉｎ１ｎの加熱速度で５００℃に加熱後、直ちにＡ
ｌ００℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却する中間焼鈍を施し
た。その後、仕上冷間圧延により製品厚０．４０ｕ＋ｍ
とした（仕上冷延率５０％）。

この材料を用いて、第２表に示すしね押え条件にて深絞
り試験を行い、耳率及びしわの発生程度を調べた。その
結果を第２表に併記する。

なお、深絞り成形の加工条件は、ポンチ径＝８７、○ｍ
ｍφ、ダイス内径？８７．８４ｍｍφ、ブランク径：１
３６．Ｏｍｍφ、潤滑油：水溶性潤滑油３０％使用の条
件とした。

耳率（％）は、（（山の高さ一谷の高さ）／（山・谷の
高さの平均））ＸＡｌ０％で求めた。しわの発生程度は
目視観察によりＯ（Ｌわの発生なし）、０（若干のしわ
発生）、Δ（しわが多い）、Ｘ（Ｌわが極めて多い）に
て評価した。

第２表より、本発明の深絞り成形方法は耳が低く、且つ
しわの状態も良好であることがわかる。

なお、この材料の機械的性質は、圧延上がりで、引張強
さ３０　、３ｋｇ／＋ｎ１１＋　、耐力２９　、１．　
ｋｇ／　１Ｉｎ２、伸び３．２％であり、缶材料として
充分なものである。

一方、溝の位置が圧延方向に対して０°及び９０°方向
であっても、広角が狭い場合（Ｎα２）或いは広い場合
（Ｎ１１３）には低耳効果が少なく、しわも発生し、０
６及び９０°方向以外の場合（Ｎｎ６）には低耳効果が
全くなく、シわも発生する。また、しわ押えリングが全
面平滑である場合（Ｎα５）には何らの低耳効果はない
が、従来のように全面に溝を設けた場合（Ｎα４）は成
る程度の低耳効果は得られるが、その効果は充分ではな
い。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、Ａｌ合金硬質板
材の深絞り成形に際し、０°及び９０’方向近傍の変形
抵抗力を増大させるしね押え機構を用いるので、低耳で
且つしわの良好な絞り容器が得られ、製品品質の向上及
び低耳による歩留りの向上、コストダウンをはかること
が可能となる。

更に、合金成分を調整するので薄肉高強度化にも充分対
応できる。また連続運転等の実用面でも問題がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は深絞り機構を説明する概略断面図、第２図は摩
擦力調整リングを示す平面図である。 １・・・ダイス、２・・ポンチ、３・・・材料、４・・
・Ｊｖ、振力調整リング、５・・・バネ、６・・同心円
溝。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｍｎ：０．５〜２００
   ％とＭｇ：０．５〜２．０％を含有し、残りがＡｌ及び
   不可避的不純物よりなるＡｌ合金硬質板材の深絞り成形
   において、板材の圧延方向に対して、０°及び９０°方
   向近傍の変形抵抗力を増大させるしわ押え機構を用いる
   ことを特徴とするＡｌ合金硬質板材の深絞り成形方法。
2. （２）前記しわ押え機構は、０°及び９０°方向を中心
   として±１５〜±３０°の範囲で４箇所に同心円溝を扇
   形に設けたしわ押え板を利用するものである請求項１に
   記載の方法。