JPH04228535A - 加工硬化の少ない成形加工用アルミニウム合金硬質板 - Google Patents
加工硬化の少ない成形加工用アルミニウム合金硬質板Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
なわちDI缶胴材等として使用される、成形加工用のア
ルミニウム合金硬質板に関し、特に成形時における加工
硬化が少なく、成形荷重が少なくて済む成形加工用アル
ミニウム合金硬質板に関するものである。
して使用されるアルミニウム合金板については、より強
度の高い薄板を使用することによる経済的効果を期待す
るべく、近年は薄肉・高強度化が進められている。
ミニウム合金が用いられているが、特にAl−Mg−M
n系合金であるJIS 3004合金が使用されること
が多い。
ことが知られており、前述のような3004合金を用い
た缶胴材の製造にあたっても、材料強度を高めるために
冷間圧延においてこの加工硬化現象を積極的に利用して
いる。
を成形した後、塗装焼付け処理を行ない、さらに缶胴の
縁部に対してネッキング成形(口絞り加工)およびフラ
ンジ成形(つば出し加工)を行ない、その後缶蓋ととも
にシーミング成形(縁部巻締め加工)を行なうのが通常
である。このように缶胴の縁部には、DI加工後に塗装
焼付け処理を施してからさらに成形加工(ネッキング成
形、フランジ成形、シーミング成形)が施されることに
なるが、従来の缶胴材は一般にこれらの塗装焼付け処理
後の縁部の成形加工時にその縁部で加工硬化が生じやす
く、そのためこれらの成形加工において加工荷重を大き
くせざるを得ず、そのため装置の大型化が必要となった
り、成形加工部位で割れが生じたり、さらには成形加工
部位以外の部分の座屈が生じたりする問題があった。特
に最近のDI缶では薄肉化に伴なって胴部缶壁の肉厚が
薄くなる傾向が強まっており、そのため縁部の加工硬化
を見込んでその縁部の成形加工時の加工荷重を大きくす
れば、胴部で座屈が生じる危険性が高い。したがってD
I缶の缶胴材としては、強度が高いとともにDI加工時
の成形性が優れるのみならず、塗装焼付け処理後の成形
時において加工硬化が生じないことが望まれる。
度、成形性に優れ、しかも成形時における加工硬化が生
じにくく、成形のための荷重を小さくし得る成形加工用
アルミニウム合金硬質板を提供することを目的とするも
のである。
験・検討を繰返した結果、アルミニウム合金の成分組成
を適切に設定すると同時に、成形に供される段階での材
料の引張特性のうち、0.1%耐力と0.2%耐力との
比の値、および30%伸びから70%伸びまでの間の加
工硬化指数(N値)を適切に調整しておくことによって
、成形時の加工硬化が少なくかつ強度、成形性に優れた
アルミニウム合金硬質板が得られることを見出し、この
発明をなすに至った。
は、Si0.1〜0.5wt%、Fe0.2〜1.0w
t%、Mn1.8wt%以下を含有し、かつFe量とM
n量との合計量が0.8〜2.0wt%の範囲内にあり
、さらにCu0.5wt%以下とMg1.8wt%以下
のうち1種または2種を含有し、、残部がAlおよび不
可避的不純物よりなり、しかも0.1%耐力(σB0.
1)と0.2%耐力(σB0.2)の比σB0.1/σ
B0.2が0.90〜0.95の範囲内にあり、かつ3
0%伸びから70%伸びまでの間の加工硬化指数(N値
)が0.045以下であることを特徴とするものである
。
ける合金成分の限定理由を検討する。
る加工硬化を抑えるとともに、強度、成形性の制御を目
的として添加されるものである。
元素である。特にこの発明における主用途である缶胴材
においては、苛酷なしごき成形が施され、しかも塗装焼
付け処理後にも縁部に成形加工が施されるから、これら
の成形時における加工硬化を抑制するためにMnの添加
は重要である。
とは良く知られており、特にAl基地中に適切に分散し
たMnとFeの化合物は、しごき成形のような高度の加
工を施した場合にはその後の成形では加工硬化を生じに
くくする作用を果たし、成形性の向上に寄与する。また
一方、通常アルミニウム合金板のしごき成形においては
エマルジョンタイプの潤滑剤が使用されているが、Mn
系晶出物が少ない場合には、同程度の強度を有していて
もエマルジョンタイプの潤滑剤では潤滑能が不足し、ゴ
ーリングと称される擦り疵や焼付き等の外観不良が生じ
るおそれある。Mn系晶出物はしごき成形時において固
体潤滑的な効果をもたらして、しごき成形後の外観不良
の発生を防止するに有効であるが、その効果は晶出物の
大きさ、量、種類に影響される。連続鋳造法を用いた冷
却速度の速い鋳造を行なう場合には、Mnが1.8wt
%を越えて添加されても特に支障なく鋳造できるばかり
でなく、晶出物サイズもその後の熱処理で調整可能であ
るが、現在主流を占めているDC鋳造法では、Mnが1
.8wt%を越えて添加されれば、MnA■6の初晶巨
大金属間化合物が生じ、逆に著しく成形性を損なうおそ
れがある。そこでMnの添加量の上限は1.8wt%と
した。また前述のようにMnとFeの化合物をA■基地
中に適度に分散させて加工硬化の抑制作用を得るために
は、Mn量とFe量との合計量が0.8wt%以上であ
る必要があり、したがってMn量の下限はFe量とのバ
ランスにおいてその合計量を0.8wt%以上とした。
、通常は0.2wt%以上が好ましい。
ニウム基地中の固溶量やMn系不溶性化合物の分散状態
を制御するために必要な元素であり、そのためにはMn
添加量に応じた適切なFe量、Si量とする必要がある
。Fe量が0.2wt%未満では、適正な化合物分散状
態を得ることが困難となり、一方Fe量が1.0wt%
を越えれば、Mn添加と相俟って初晶巨大金属間化合物
が発生して成形性を著しく損なうおそれがある。そこで
Fe量は0.2〜1.0wt%の範囲内とした。
過程でも時効硬化が期待できることは良く知られている
が、この発明におけるSiの役割は、強度向上よりもむ
しろMnおよびFeの析出を促進して金属間化合物の適
切な分散状態を得る点にある。Siの量が0.1wt%
未満では適切な化合物分散状態を得ることが難しく、一
方0.5wt%を越えればMnおよびFeの析出を促進
させる効果が飽和し、しかもMg2Siによる時効硬化
が進んだり、それ自体の固溶による加工性が増して、成
形性、特に塗装焼付け処理後の成形性が悪くなる。した
がってSi量は0.1〜0.5wt%の範囲内とした。
Mg2Si→βMg2Si、あるいはG.P.ゾーン→
S′A■2CuMg→SA■2CuMgのような析出過
程をたどり、中間相の析出段階で強度向上に寄与する。
のようにMgは強度向上に不可欠な元素であるが、Mg
添加による効果が大き過ぎれば加工硬化が生じやすくな
る。特にMg量が1.8wt%を越えれば、加工硬化し
やすくなって成形性、特に再絞り性やしごき加工性、D
I缶における塗装焼付け後の縁部の成形性を悪化させる
。したがってMg量は1.8wt%以下とする必要があ
る。なおMg量の下限は特に定めないが、Mg添加によ
る強度向上を期待する場合、0.3wt%以上添加する
ことが好ましい。
与するとともに、A■−Cu−Mg系析出物の析出過程
での時効硬化を利用して強度向上に寄与する。但し0.
5wt%を越えてCuを添加した場合、時効硬化は容易
に得られるものの、成形加工中に加工硬化が生じやすく
なって成形性を損なうから、Cuの添加量上限は0.5
wt%とした。
t%未満では上述の効果がほとんど期待できないから、
0.1wt%以上添加することが好ましい。
不純物とすれば良い。なお通常のアルミニウム合金にお
いては鋳塊結晶粒微細化のために、Ti、あるいはTi
およびBを微量添加することがあり、この発明の場合に
おいても微量のTi、あるいはTiおよびBを含有して
いても良い。但し、Tiを添加する場合、0.01wt
%未満ではTi添加の効果が得られず、一方0.2wt
%を越えれば初晶TiA■3が晶出して成形性を害する
から、Tiは0.01〜0.2wt%の範囲内とするこ
とが好ましい。またTiとともにBを添加する場合、B
が1ppm未満ではB添加の効果が得られず、一方Bが
500ppmを越えればTiB2の粗大粒子が混入して
成形性を害するから、Bは1〜500ppmの範囲内と
することが好ましい。そのほか、鋳造時の溶湯酸化防止
のためにBeを0.02wt%以下の範囲で添加しても
良い。さらに不純物としてCr、Zn、V、Zr等の元
素が微量含有されていても良く、Cr0.3wt%以下
、Zn0.1wt%以下、V0.3wt%以下、Zr0
.3wt%以下であれば特にこの発明の効果が損なわれ
ることはない。
は、優れた成形性を与えるためには、前述のような成分
組成を有するほか、さらに引張り特性として、0.1%
耐力(σB0.1)と0.2%耐力(σB0.2)との
比σB0.1/σB0.2を0.90〜0.95の範囲
内とし、しかも30%伸びから70%伸びまでの間にお
ける加工硬化指数(N値)を0.045以下とする必要
がある。このように引張り特性を定めた理由は次の通り
である。
わす指標としては0.2%耐力が用いられており、実際
缶胴材の薄肉化を図るための高強度化のためには0.2
%耐力を高めることが有効である。一方本発明者等の研
究によれば、缶胴の縁部に対するネッキング成形の如き
低加工度成形の場合、0.1%耐力が成形荷重に関係し
、その0.1%耐力を小さくすることが成形荷重の低減
に有効であることを見出した。すなわち、強度を確保し
かつ缶胴の縁部に対するネッキング成形等の低加工度成
形における成形荷重を小さくするためには、0.1%耐
力と0.2%耐力との比σB0.1/σB0.2を小さ
くすることが有効である。従来の一般的な成形加工用ア
ルミニウム合金硬質板では σB0.1/σB0.2の
値が0.95よりも大きいのが通常であったが、この発
明のアルミニウム合金硬質板ではσB0.1/σB0.
2の値を0.95以下とすることによって、前述のよう
な低加工度成形における成形荷重を小さくすることが可
能となった。ここで第1図に、アルミニウム合金硬質板
の引張り特性としてその応力−歪曲線(S−Sカーブ)
を示す。第1図の実線がこの発明のアルミニウム合金硬
質板(σB0.1/σB0.2≦0.95)のS−Sカ
ーブを示し、破線が従来のσB0.1/σB0.2>0
.95のアルミニウム合金硬質板のS−Sカーブを示す
。第1図から理解できるように、σB0.1/σB0.
2の値が小さいことは、弾性変形域から塑性変形域に入
った初期のS−Sカーブの曲がりが緩やかであることを
意味し、このことは、成形加工における塑性変形開始時
において応力と歪の関係が急激に変化せず、塑性変形が
滑らかに行なわれることを意味する。
と小さくすることにより、強度は確保しつつも、ネッキ
ング成形等の軽加工度成形における成形荷重を小さくし
、かつ成形を円滑に行なうことができる。
さらに小さくすることは一般に困難であり、またその必
要もないから、σB0.1/σB0.2の値は0.90
〜0.95の範囲内とした。
とは、荷重最大点の伸び(破断伸び)の30%、70%
間の加工硬化指数を意味する。具体的には、第2図の荷
重−伸び曲線について示しているように、荷重最大点に
相当する伸びすなわち最大荷重点伸びをeとし、その最
大荷重点伸びeの30%に相当する伸びを30%伸びe
1(=0.3e)、最大荷重点伸びeの70%に相当す
る伸びを70%伸びe2(=0.7e)とし、e1、e
2に対応する荷重をP1、P2とすれば、N値は次式で
与えられる。
値は、30%伸びから70%伸びに至るまでの間のS−
Sカーブの傾きに相関し、N値が小さいほど30%伸び
から70%伸びまでの間の傾きが小さくなる。従来の一
般的な成形加工用アルミニウム合金硬質板ではこのN値
が0.045よりも大きく、第1図の破線で示すように
30%伸びから70%伸びまでのS−Sカーブの傾きも
大きかったが、この発明のアルミニウム合金硬質板では
N値が0.045以下で、第1図の実線で示すように3
0%伸びから70%伸びまでのS−Sカーブの傾きが小
さい。この傾きは、見掛けの加工硬化に相当し、深絞り
や缶胴の線部に対するフランジ成形の如き強加工の場合
には上記のN値を0.045以下として30%から70
%までの間のS−Sカーブの傾きを小さくすることが、
成形荷重を小さくするに有効であることを見出した。
〜0.95の範囲内としかつ30%伸びから70%伸び
までの間のN値を0.045以下とすることによって従
来一般の成形加工用アルミニウム合金硬質板と比較して
、同一の0.2%耐力を有していても成形時の成形荷重
を小さくすることができる。
いて説明する。
従って溶製し、さらに常法に従って鋳造する。この鋳造
法としては、DC鋳造法(半連続鋳造法)を適用するこ
とが好ましく、DC鋳造により得られた鋳塊を用いた場
合には、後述する再結晶焼鈍の後に強加工を施せば、加
工硬化を抑制するに最適な晶出物の分散状態が得られる
。
延前予備加熱を行なうか、または均質化熱処理を兼ねた
熱間圧延前予備加熱を施し、引続き熱間圧延を行なう。
〜620℃×2〜20時間とすれば良く、また熱間圧延
は常法に従って行なえば良い。
を行なうかまたは冷却せずにそのまま再結晶焼鈍を行な
い、その後冷間圧延を行なう。あるいは熱間圧延後に再
結晶焼鈍を行なわずにただちに冷間圧延を行なう。また
これらのいずれの場合も冷間圧延の中途で中間焼鈍を挟
んでも良い。
を缶胴に用いるにあたってはDI加工を施し、さらに通
常は塗装焼付け処理を行なってから、缶胴の縁部に対し
、ネッキング成形、フランジ成形、シーミング成形を行
なう。なおこの過程において、塗装焼付け処理はその後
の成形性を良好に維持するため、再結晶させないような
条件とすることが必要である。またDI加工時の成形性
、特に深絞り性を重視する場合は、冷間圧延により得ら
れた所要の板厚の板に対して、さらに90〜300℃程
度の温度で最終焼鈍を行なってから、DI加工等を行な
っても良い。但し、このように冷間圧延後の板に対して
DI加工前に最終焼鈍を施す場合も、その最終焼鈍では
再結晶しないようにする必要がある。
板を製造する場合、DI加工後の缶胴の縁部に対する成
形加工における成形荷重を小さくするためには、再結晶
が生じるような最終の処理の後、缶胴縁部に対する成形
の前までの冷間加工(冷間圧延とDI加工を含む)の加
工度を、冷間圧下率相当で80%以上とすることが望ま
しい。すなわち、再結晶が生じるような処理後の板厚を
t1とし、その後冷間圧延およびDI加工を経た後の缶
胴の縁部の肉厚をt2とすれば、 (t1−t2)/t1×100( % )を冷間圧延相
当圧下率とし、その値が80%以上となるように冷間圧
延およびDI加工の加工度を定めることが望ましい。
いずれも行なわずに冷間圧延し、その後DI加工を施す
場合、熱間圧延上りの板厚を前記のt1とし、DI加工
後の縁部の厚みをt2とし、前記式の冷間圧延相当圧下
率が80%以上となるように定めれば良い。また熱間圧
延後に再結晶焼鈍、もしくは冷間圧延中途での中間焼鈍
、またはその両者を行なう場合には、再結晶焼鈍と中間
焼鈍のうちいずれか遅い方の焼鈍の後の板厚をt1とし
、その後冷間圧延およびDI加工を行なった後の缶胴の
縁部厚みをt2として、前記式の冷間圧延相当圧下率が
80%以上となるように定めれば良い。
ないが、通常は、箱型焼鈍炉を用いたバッチ式の焼鈍の
場合は、300〜400℃×0.5〜10時間保持とし
、連続炉を用いた連続焼鈍の場合は380〜600℃に
加熱して保持なしもしくは10分以下の保持とすれば良
い。
における成形荷重が少ないアルミニウム合金硬質板を得
ることができる。
て、常法に従ってDC鋳造し、得られた鋳塊に対して
600℃×6時間の均質化熱処理を行なった後、熱間圧
延を行ない、第2表に示すように板厚4.4mmもしく
は2.0mmの熱延板を得た。次いで一部のものは冷間
圧延を行なって板厚0.62mmとして、また他のもの
は冷間圧延を行なわずに熱延上りのままで、第2表中に
示すような条件で再結晶焼鈍(中間焼鈍)を行ない、そ
の後最終冷間圧延を行なって最終板厚0.28mmの圧
延板を得た。
とするためのDI加工を行ない、さらに塗装焼付け処理
に相当する200℃×20分のベーキングを行なった。
鈍)を行なってからDI加工後までの缶胴縁部の加工率
と、ベーキング後の缶胴縁部の耐力(0.2%耐力)、
同じくベーキング後の缶胴縁部の30%伸びから70%
伸びまでの間のN値、0.1%耐力と0.2%耐力との
比の値を第3表中に示す。
ング成形を施し、そのネッキング成形における成形性の
評価として、ネッキング成形荷重と、シワの発生程度を
調べた。その結果を第3表中に併せて示す。なおここで
ネッキング成形は絞り率4%、クリアランス30%の条
件で行なった。
スであるNo.1のプロセスによる場合を基準として良
(〇印)とし、それよりも良好な場合に◎印を付した。
重を調べたので、その結果を第3表中に示す。なおここ
で、フランジ成形荷重は、第3図に示すように、DI缶
胴1の縁部2に対してフランジ部曲率Rが17mmの押
し込み金具3を押し込み、フランジ相当長さlが4mm
となるときの荷重を調べた。
には、30%伸びから70%伸びまでの間のN値が0.
045以下となりかつ0.1%耐力と0.2%耐力との
比が0.90〜0.95の範囲内となり、この場合には
上記各値が各範囲を外れた比較例(製造プロセス番号N
o.1)と比べて、0.2%耐力は同程度でも0.1%
耐力が低くかつN値も低いため、ネッキング成形荷重、
フランジ成形荷重がともに低くて済み、またネッキング
成形におけるシワの発生も少ないことが判る。
組成を適切に設定すると同時に、成形に供される状態で
の引張り特性として0.1%耐力と0.2%耐力との比
、および30%伸びから70%伸びまでの間のN値を適
切な範囲に定めることによって、従来の成形加工用アル
ミニウム合金硬質板と比較して同程度の高強度を有して
いても加工硬化が少ないため成形性が優れ、特に成形時
の加工荷重が少なくて済むという利点を有する。したが
って特に2ピース缶の缶胴材にこの発明の硬質板を用い
れば、塗装焼付け処理後の缶胴の縁部に対するネッキン
グ成形、フランジ成形、シーミング成形における加工硬
化よる成形性の低下を防止して、成形不良の発生を防止
できるとともに、これらの成形時の加工荷重を小さくし
て、これらの成形時に缶胴に座屈が生じることを防止で
き、かつ成形のための設備のコスト低減にも有効である
。なおこの発明の成形加工用アルミニウム合金硬質板は
前述のようにDI缶胴材に最適であるが、もちろんその
他の成形加工の用途にも用いることができる。
線図、第2図は同じくアルミニウム合金硬質板の荷重−
伸び曲線を示す線図、第3図は実施例においてフランジ
成形を行なっている状態を模式的に示す略解図である。 出願人 スカイアルミニウム株式会社 代理人 弁理士 豊田武久
Claims (1)
- Si0.1〜0.5wt%、Fe0.2〜1.0wt%
、Mn1.8wt%以下を含有し、かつFe量とMn量
との合計量が0.8〜2.0wt%の範囲内にあり、さ
らにCu0.5wt%以下とMg1.8wt%以下のう
ち1種または2種を含有し、残部がAlおよび不可避的
不純物よりなり、しかも0.1%耐力(σB0.1)と
0.2%耐力(σB0.2)の比σB0.1/σB0.
2が0.90〜0.95の範囲内にあり、かつ30%伸
びから70%伸びまでの間の加工硬化指数(N値)が
0.045以下であることを特徴とする加工硬化の少な
い成形加工用アルミニウム合金硬質板。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2187612A JPH0723160B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | ネッキング成形性・フランジ成形性に優れたアルミニウム合金製di缶胴 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2187612A JPH0723160B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | ネッキング成形性・フランジ成形性に優れたアルミニウム合金製di缶胴 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=16209156
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JP (1) | JPH0723160B2 (ja) |
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- 1990-07-16 JP JP2187612A patent/JPH0723160B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH0723160B2 (ja) | 1995-03-15 |
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