JPH04167931A - 超塑性成形における板厚制御方法 - 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〕 本発明は超塑性成形部品の板厚制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来超塑性成形に用いる金型の表面は、製品の表面を美
しくするためきれいに磨かれており、金型と被成形材と
の間に摩擦力があまり働かないようにつくられている。

また、成形品の板厚を制御する方法としては、被成形材
の板厚を調整して希望の板厚分布を得る方法が一般的で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで表面のなめらかな従来の金型を用いた超塑性成
形では、第５図に示すようなおす型２′を有する金型１
′を用いた成形において、被加工材Ｓの最初に金型１′
のおす型２′に接した中央部は、ガス圧力Ｐを負荷する
ことによりまだ金型１′に接していない部分の変形によ
り第５図（ｂ）図示の太矢印の方向に力をうけ、周囲に
引張られる。そのため、成形完了時の製品の板厚は第５
図（Ｃ／）に示すように金型の凸部の周囲で著しく減少
し、その部分の強度が低下し製品の特性及び外観上望ま
しくない不具合がある。

そのため従来より板厚の減少量の多い部分の素材板厚を
厚くすることにより、板厚の均一化をはかる方法も提案
されているが、本加工法に使用する材料の板厚は僅かに
数腸以下でありこのような薄板の厚みを局所的調整する
ことは技術的にも難かしく加工コストも割高になる。

本発明は、上記の各問題点を解決しながら、成形材の板
厚加工を実施しないで、超塑性成形品の板厚を制御する
ことを目的としている。

〔課題を解決するだめの手段〕

このため本発明の超塑性成形における板厚制御方法は、
被成形材の超塑性成形を行なうだめの超塑性成形金型に
おける表面の一部又は全部に凹凸を設け表面粗さを変化
させ、これにより超塑性成形時被成形材と該成形用金型
との摩擦係数を変化せしめ、被成形材の成形時の材料の
流れを制御し、成形品の板厚分布を調整することを特徴
としている。

〔作用〕

成形特被成形材の板厚が著しく減少する原因は先に述べ
たように周囲から引張力が作用するためであり、この力
を打ち消す力を働かすことで減少量を軽減することかで
さる。この打ち消す力としては、第６図に示すように被
成形材が金型上を移動するとき、材料の移動方向と反対
方向に働く摩擦力を働かせばよい。そこでこの摩擦力Ｆ
ｆを高めて、周囲からの引張力をみかけ上弱くすれば、
問題点である板厚減少は防止、軽減できる。

本発明はこの点に着目し、前記摩擦力（）’ｆ＝μＰν
、たソしμ：摩擦係数、Ｐ：被加工材に加わる面圧、シ
：材料の移動速度）を高めるため、板厚減少の多い部分
の金型表面（一部又は全部）に例えば機械加工により溝
を穿設して凹凸をつけるとか蔓：フンドブラストにより
金型表面に傷をつけるとか、又は溶射により金属表面に
セラミックまたは硬質金属粉を付着させ表面に凹凸をつ
けるとかの方法等によって凹凸をつけて表面粗さを変化
させ摩擦係数μを高くして摩擦力を高くシ、これにより
被成形材の成形時の材料の流れを制御し成形品の板厚分
布を調整するものである。

〔実施例〕

以下図面により本発明の１実施例について具体的に説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る金型の側面図、第
２図（ａ）、（ｂ）は同第２の実施例金型の側面図及び
こｎにより成形された製品の斜視図、第３図（ａ）、（
ｂ＋は本発明の第３の実施例金型の側面図及びこれによ
り成形された製品（・・ノチ部分）の斜視図、第４図（
ｃ）は本発明の第４の実施例金型の側面図である。

第１図の実施例では円柱状カバー成形のため、金型１の
円柱状おす型２の全表面に溝３を穿設し表面に凹凸を形
成している。

第２図（ａ＞の実施例ではコルゲート成形用金型におけ
る中央おす型２の角部３′及び金型１の両端の押え部付
近のＲ部３′にも凹凸をつけた金型で、これにより成形
を行なう。々お凹凸をつけていない部分には、むしろ滑
り易いように潤滑材を塗布するのが望ましい。

なおコルゲートの場合、成形品全体が製品となる。

第２図（ｂ）は製品形状を示すものである。

第３図（ａ）の実施例では、円柱状カバーの成形に用い
る金型で、この場合は第１図の場合と異なり金型の中央
おす型の凸部の上部３“付近のみに凹凸をつけ、周囲の
金型表面には凹凸をつけず、むしろ周囲から被成形材の
板が流れ込むようにした金型を用いれば均一な板厚分布
が得られる。第３図（ｂ）は成形品を示し、そのハツチ
部分のみが円柱カバーとして製品となる。

第４図（Ｃ）は超塑性成形の代表的な例としてのデイン
プルノート成形用金型で、この成形用金型は凸型だけで
なく凹型も組み合わされた形状である。これを第４図山
）に示す従来の金型１′（表面がきれいに磨かれたもの
）を用いて成形すると第４区（ａ）に示すように凸型の
角部や凹型の底部のよりなＴ　ｉＧでは板厚の減少量が
著しく大きくなる。この形状に本発明を適用すると、第
４図（Ｃ）図示のようして金型１のうち凸部の表面３″
′には溶射によりセラミック粒子をつけることにより摩
擦係数を増加させる平面、凹部４は潤滑材（ボロンナイ
トライド等）を塗り摩擦係数を減少させるような金型状
態にして超塑性成形を実施する。この金型を用いて成形
した場合、凸部では金型の摩擦が太きいために板が周囲
に引っばられにくくなり、凸部周囲の板厚減少が軽減さ
れる。一方四部は摩擦係数が小さいため板が凹部に流れ
込み易くなり、凹部の板厚分布も改善される。

本実施例では、形状をデインプルとしたが、本発明は、
金型形状は特に限定されず成形体の板厚を均一にするに
は、凸型の金型部分は表面に凹凸をつけて摩擦抵抗を増
す処理をほどこし、凹型の部分には摩擦を低減するよう
に面の平滑化、潤滑材を塗るなどの処置をほどこせばよ
い。

′また、摩擦抵抗を増大するために施す処理も溶射に限
定されず、ブラストや機械加工により凹凸を形成しても
よい。金型の材質、成形材の材質についてもとくに限定
されない。

つぎに被成形材と金型間の摩擦係数の変化が成形後の板
厚にどのような影響を及ぼすかを数値シミー、レーショ
ンにより検討した結果を第７図に示す。図かられかるよ
うに摩擦係数が増力Ｅするにつれて、板厚の減少量が低
下する傾向が認められる。したがって、本発明のように
金型の表面に凹凸をつけてみかけの摩擦係数を上昇させ
ることによって、成形品の極しい板厚減少は改善される
。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の超塑性成形用金型を用いて超
塑性成形を行なうことにより、従来の表面がきれいに磨
かれ摩擦係数が小さく均一な金型を用いた場合に比較し
て、特におす型成形において製品の板厚分布の不均一性
が著しく改善される。その上、製品の局所的な板厚減少
を軽減できるため、局所的な板厚減少に伴う成形中の割
れも防止できるため、従来局所釣力板厚減少により成形
不可能であった形状の部品についても成形が可能になる
という効果本ある。

甘だ、被成形材１枚ごとに板厚力Ｃ工をほどこす必要も
なくなるためコストの軽減もはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した第１の実施例金型の側面図、
第２図（ａ）は同第２の実施例金型の側面図、第２図（
ｂ）はこれにより成形されたコルゲート製品の斜視図、
第３図（ａ）は同第３の実施例金型の側面図、第３図（
ｂ）はこれにより成形された円柱状カバー製品の斜視図
、第４図（ａ）は従来技術により成形した場合のデイン
プルシート成形品の形状を示す概略図、第４図（ｂ）は
従来のデインプルシート成形用金型の側面図、第４図（
（、）は本発明の第４の実施例金型の側面図、第５図（
ａ）、　（ｂ）、　（ｃ’）は従来のおす型成形法の作
業工程を示す説明図、第６図は本発明の作用説明図、第
７図は本発明の効果を数値シミュレーションで検討した
結果を示す説明図である。 １・・・金型、２・・・おす型、３・・・溝、３／　、
　３／／、　３／／／・・・表面凹凸部、４・・・潤滑
材塗布領域１．ｓ・・・被加工材、Ｐ・・・ガス圧力、
Ｔ・・・板厚減少量の大きい部分、Ｆｆ・・・摩擦力。 偶１国 勇２図 （ユ９ 長め凹凸部　　　　　　　　　　　　　　（シ）３′ 荊３閃 毛４圀 Ｉケｔ Ｔ　Ｎ／）試小ｔａｘｖい金塗 ぷ；摩廉家飲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被成形材の超塑性成形を行なうための超塑性成形
   用金型における表面の一部又は全部に凹凸を設け表面粗
   さを変化させ、これにより超塑性成形時被成形材と該成
   形用金型との摩擦係数を変化せしめ、被成形材の成形時
   の材料の流れを制御し、成形品の板厚分布を調整するこ
   とを特徴とする超塑性成形における板厚制御方法。