JPH04258322A - 金属成形体の成形方法及びその金属成形体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型ボートの船体等に
使用される金属成形体の成形方法及び該成形方法により
得られる金属成形体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型ボートなどの船体は、繊維強
化プラスチックス（ＦＲＰ）により成形されることが一
般的であるが、ＦＲＰ製船体は廃棄処分が困難であり再
利用性もないとの問題があるため、アルミニウムなどの
軽金属を深絞り成形して船体を成形する技術が検討され
ている。

【０００３】例えば、特開昭６０─２３１５３０号公報
には、アルミニウムを深絞り成形して小型船体を成形す
る方法が提案されている。前記公報に記載の技術は、ボ
ートの外形と同形の成形用凹部を有する受型と、前記成
形用凹部に臨む液圧供給口を備え前記成形用凹部の開口
部を覆蓋するように前記受型に重ね合わされる蓋型とか
らなる成形型を用い、前記受型の成形用凹部上に素材と
なる金属板を被せ、かつ、その上から前記蓋型を水密に
重ね合わせた状態で、液圧供給口を通じて液圧を供給し
、この液圧によって、前記金属板を成形用凹部の形状に
深絞り成形して所望の船体形状の成形体とする。前記公
報の記載によれば、前記成形方法により金属板を材料と
して所定の形状の小型船体を能率的に成形できるとされ
ている。

【０００４】一方、船体の底部には航洋性、凌波性、安
定性等を向上させるために、チャイン、キール等の凸部
が船体の外面に向けて設けられていることが一般的であ
り、ボート等の小型船体においても前記チャイン、キー
ル等が設けられていることが好ましい。

【０００５】図４は小型ボートの全体図であり、図４（
ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図である。図４に示す
ように、小型ボートは船底４１と一体的に舷側４２が形
成されており、舷側４２の上部にはガンネル４３を介し
てデッキ４４が備えられている。なお、本明細書では、
船底４１と舷側４２とを合わせてハルと記載する。

【０００６】図４に示すように、船底４１には、船首か
ら船尾方向に走るチャイン４５及びセンターキール４６
が設けられている。前記航洋性、凌波性、安定性等を向
上させる目的のために、前記チャイン４５、キール４６
等の外側に向けられた先端は、できるだけ鋭いエッジ部
を形成していることが好ましいとされている。

【０００７】しかしながら、前記公報記載の技術では、
金属板の成形を液圧によって行っているために、金属板
に細かい変形を付与するために十分な温度が得られにく
く、チャイン、キール等に鋭いエッジ部が形成されにく
いとの不都合がある。

【０００８】本発明者らの検討によれば、アルミニウム
などの金属板を深絞り成形して船体を成形する際に前記
チャイン、キール等に鋭いエッジ部を形成するためには
、金属板を３００〜６００℃の温度に加熱することが必
要であるが、前記成形方法において液圧を付与するため
に使用される液体では２００℃程度の加熱が限界である
。オイルなどの熱媒体を使用すれば、前記３００〜６０
０℃の範囲の加熱が可能であるが、この場合には発火の
おそれがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解決す
るために、本発明は安全かつ容易に金属板を深絞り成形
して所望の形状の金属成形体を成形する方法、該方法に
より小型ボートなどの船体としての使用に適した航洋性
、凌波性、安定性等が向上した金属成形体及び、該金属
成形体からなる船体を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の金属成形体の成形方法は、金属成形体と
同形の成形部を有する受型と、前記成形部に臨む気体供
給口を備え前記成形部を覆蓋するように前記受型に重ね
合わされる蓋型とからなる成形型を用い、前記受型の成
形部上に素材となる金属板を被せ、該金属板の周囲を高
温雰囲気となし、かつ、前記蓋型を該金属板の上から金
属板の外周を受型と蓋型とにより挟持するように閉蓋し
た状態で、気体供給口を通じて気体を供給し加圧するこ
とによって、前記金属板を成形部の形状に深絞り成形す
ることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の金属成形体は、素材となる
金属板が、金属成形体と同形の成形部を有する受型と、
前記成形型に臨む気体供給口を備え前記成形部を覆蓋す
るように前記受型に重ね合わされる蓋型とからなる成形
型の前記受型の成形部上に被せられ、該金属板の周囲が
高温雰囲気とされ、かつ、前記蓋型を該金属板の上から
金属板の外周を受型と蓋型とにより挟持するように閉蓋
した状態で、気体供給口を通じて気体を供給し加圧する
ことによって、前記成形部の形状に深絞り成形されてな
ることを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明の金属船体は、前記成形方
法によりハル及びデッキの形状に成形されてなる金属成
形体が、周辺の不要部分を切除されたのち、ガンネル部
にて接合されてなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の成形方法によれば、まず、素材となる
金属板を成形部上に被せ、その周囲の雰囲気を高温にす
る。すると、前記金属板が高温雰囲気に曝されて、金属
板を精密な形状に変形させるために必要とされる温度ま
で容易に加熱される。

【００１４】次いで、成形型の蓋型を、高温雰囲気によ
り加熱された金属板の上から金属板の外周を受型と蓋型
とにより挟持するように閉蓋した状態で、気体供給口を
通じて気体を供給する。前記金属板の周囲の雰囲気は、
供給される気体の温度、容量に係わりなく急激に冷却さ
れることがないので、前記金属板は所要の温度に加熱さ
れたままの状態で、気体供給口を通じて供給された気体
により加圧され、成形部の形状に深絞り成形される。

【００１５】また、本発明の成形方法によれば、素材と
なる金属板の加熱にオイルを使用しないので、高温で使
用しても発火のおそれがなく安全である。

【００１６】前記方法により成形される本発明の金属成
形体によれば、金属成形体の外面に向けられた凸部が成
形型によく一致した精密な形状になるので、小型ボート
などの船体としての使用する際にはチャイン、キール等
に鋭いエッジ部が形成され、航洋性、凌波性、安定性等
が向上する。

【００１７】さらに、本発明の船体は、デッキとハルと
をガンネル部で接合することにより構成されるので、前
記デッキ及びハルを別体の金属成形体として成形すれば
よく、製造が容易になる。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の成形方法の一例に使用され
る成形型を示す横断面図である。本実施例の成形型は小
型ボートの船体を成形するために使用されるものであっ
て、図１に示すように、成形部１を有し内箱２に収納さ
れている受型３と、成形部１を覆蓋するように前記受型
３に重ね合わされる蓋型４とからなる。蓋型４は、成形
部１に臨み管路５に通じる気体供給口６を備え、ロッド
７により上下動可能になっている。前記成形型を形成す
る内箱２、受型３及び蓋型４内部には、ヒーター８が配
管されていて、成形に際して前記成形型を予熱できるよ
うになっている。

【００１９】前記成形型は、さらに外箱９と外蓋１０と
により形成される室内に収納されており、外蓋１０はロ
ッド１１により上下動可能になっている。また、気体を
供給する管路５は蓋型４及び外蓋１０を貫通して備えら
れており、ロッド６は外蓋１０を貫通して備えられてい
る。

【００２０】本実施例において、成形部１は図１に示す
ように、小型ボートのハルの外形と同じ形状を有する凹
部として形成されており、チャイン成形部１２及びキー
ル成形部１３が設けられている。チャイン成形部１２及
びキール成形部１３は、船首から船尾方向に走るように
設けられており、船体の外面に向けて鋭い角部１４を有
している。

【００２１】前記成形型を用いて小型ボートのハルを成
形するには、まず図１に示すように、蓋型４及び外蓋１
０をロッド７及び１１により上方に移動させて、成形部
１を塞ぐように金属板１５を被せる。

【００２２】本実施例では、金属板１５として、アルミ
ニウム系合金Ａｌ−Ｍｇ−Ｃｒ−Ｍｎの０．６ｍｍ厚の
ものを使用した。前記アルミニウム系合金は、アルミニ
ウムを主成分とし、マグネシウム４．７重量％、クロム
０．１重量％、マンガン０．７重量％を含む超塑性合金
であり、大きな変形量が得られるため深絞り成形に適し
ている。金属板１５の厚さは、一般に０．５〜５ｍｍの
範囲で適宜設定することができる。金属板１５は、成形
部１を完全に覆い、かつ少なくとも成形時の延び代に見
合う分は成形部１の周縁から外側に十分張り出す大きさ
を有する。

【００２３】次に、ロッド１１により外蓋１０を外箱９
に重ね合わせて閉蓋し、図示しない加熱手段により、外
蓋１０と外箱９とにより形成される室内の雰囲気を５０
０℃に加熱する。これにより、金属板１５は前記雰囲気
に曝されて、雰囲気と同程度に加熱される。

【００２４】次に、ロッド７により蓋型４を下方に移動
させて金属板１５の上から受型３に重ね合わせて閉蓋す
る。このとき、金属板１５の外周部は受型３と蓋型４と
により挟持されている。次いで、気体供給口６から常温
の空気を供給し、金属板１５を４．５ａｔｍの圧力で５
分間加圧し、成形部１の形状に深絞り成形する。本実施
例では前記金属板を加圧する空気を常温で使用している
が、前記空気は加温されていてもよい。

【００２５】本実施例において、受型３は３５０℃程度
に加熱されているので、加熱された金属板１５が前記深
絞り成形により受型３に接触しても急冷されることがな
い。

【００２６】前記条件で金属板１５を深絞り成形するこ
とにより、外面の形状が成形部１によく一致した成形体
が得られた。前記成形体は、受型３と蓋型４とにより挟
持されていて成形されていない外周部、成形は受けてい
るが船体を構成しない部分などの不要部分をも有してい
るので、これらの不要部分を切除して、図４に示すよう
な船底４１と舷側４２とが一体化した小型ボートのハル
に加工される。

【００２７】本実施例で得られた小型ボートのハルは、
チャインのエッジ部（船体の外側に向く稜部）のＲ寸法
が３ｍｍであり、中央部の厚さは０．４１ｍｍであった
。

【００２８】前記深絞り成形の成形条件は、金属板１５
の材質及び板厚により異なるが、前記雰囲気の温度は３
００〜６００℃の範囲であり、前記加圧は２〜５ａｔｍ
の範囲の圧力で１〜２０分の範囲の時間で行う。

【００２９】前記成形方法では、金属板１５の成形を一
段階で行っているが、二段階に分けて行ってもよい。

【００３０】図２は、金属板１５の二段階の成形過程を
模式的に示す説明図である。金属板１５はその深絞り成
形において、まず、図２に仮想線で示すようにチャイン
成形部１２及びキール成形部１３内側の角部に接する形
状１５ａに成形され、次いで、外側の角部１４に沿う形
状１５ｂに成形される。

【００３１】形状１５ａまでの成形は比較的低い圧力で
行うことができるが、形状１５ａから、さらに形状１５
ｂまで成形するためにはより高い圧力を要すると考えら
れる。従って、金属板１５の成形は、前記成形形状１５
ａ及び１５ｂに対応する加圧力及び時間で二段階に分け
て行うことにより、エネルギー的に有利に行うことがで
きる。

【００３２】前記二段階の成形は、アルミニウム系超塑
性合金Ａｌ−Ｍｇ−Ｃｒ−Ｍｎの０．６ｍｍ厚の金属板
１５に対して、例えば、金属板１５を５００℃の雰囲気
に曝して加熱し、気体供給口６から空気を供給して、ま
ず、金属板１５を２ａｔｍの圧力で５分間加圧し、次い
で、４．５ａｔｍの圧力で１０分間加圧するようにして
行うことができる。

【００３３】前記条件で金属板１５の深絞り成形成形を
二段階で行うことにより、外面の形状が成形部１によく
一致し、チャインのエッジ部のＲ寸法が２．５ｍｍであ
る小型ボートのハルが得られた。このハルの中央部の厚
さは０．４２ｍｍであった。

【００３４】前記二段階成形の条件は、金属板１５の材
質及び板厚により異なるが、前記雰囲気の温度は３００
〜６００℃の範囲であり、前記加圧は２〜５ａｔｍの範
囲の圧力で１〜６０分の範囲の時間で行う。

【００３５】なお、本実施例では、受型３として小型ボ
ートのハルの外形と同形の凹型形状の成形部１を有する
ものを使用しているが、前記成形部は小型ボートのハル
の内形と同形の凸型形状であってもよい。

【００３６】図３（ａ）は本実施例の受型３の縦断面図
であり、図３（ｂ）は受型の他の態様を示す縦断面図で
ある。図３（ｂ）に示す受型３３は、受型３が有する凹
型成形部１が凸型に形成された成形部３１を有しており
、内箱３２に収納されている。

【００３７】本実施例の成形方法によれば、変形量の大
きい前記超塑性合金からなる金属板を素材として用いる
ので、小型ボートの船体の内形と同形の凸型形状成形部
３１を有する受型３３を用いても、受型３を用いた場合
と同様の外面形状を有する船体３４を得ることができる
。

【００３８】本実施例の成形方法では、素材の金属板に
アルミニウム系超塑性合金Ａｌ−Ｍｇ−Ｃｒ−Ｍｎを使
用しているが、前記金属板は他の超塑性合金であっても
よい。超塑性合金は、少なくとも１５０％以上の塑性変
形及び５ｍｍＲ程度の屈曲変形が得られる材料であって
、このような合金としてはアルミニウム系合金、ステン
レス系合金、チタン系合金などを挙げることができ、本
実施例の成形方法には特にアルミニウム系合金が適して
いる。

【００３９】アルミニウム系超塑性合金として、例えば
、前記Ａｌ−Ｍｇ−Ｃｒ−Ｍｎの他に、マグネシウム５
．７重量％、クロム０．２重量％、珪素２．６重量％を
含むＡｌ−Ｍｇ−Ｃｒ−Ｓｉ、銅１７重量％を含むＡｌ
─Ｃｕ、銅３３重量％を含むＡｌ─Ｃｕ、銅３３重量％
、マグネシウム７重量％を含むＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ、銅２
５重量％、マグネシウム１１重量％を含むＡｌ−Ｃｕ−
Ｍｇ、銅２５．２重量％、珪素５．２重量％を含むＡｌ
−Ｃｕ−Ｓｉ、銅６重量％、ジルコニウム０．５重量％
を含むＳｕｐｒａｌ１５０、マグネシウム６重量％、ジ
ルコニウム０．４重量％を含むＡｌ−Ｍｇ−Ｚｒ、珪素
１１．７重量％を含むＡｌ−Ｓｉ、亜鉛６重量％、マグ
ネシウム３重量％を含むＢＡ７０８、亜鉛５．６重量％
、マグネシウム２．５重量％、銅１．６重量％、クロム
０．３重量％を含むＡＡ７０７５、亜鉛１０．７重量％
、マグネシウム０．９重量％、ジルコニウム０．４重量
％を含むＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｚｒ、亜鉛５〜１０重量％
、ジルコニウム０．５重量％、スズ０．０５重量％を含
むＡｌ−Ｚｎ−Ｚｒ−Ｓｎなどを挙げることができる。

【００４０】以上説明した成形方法では、加圧気体とし
て空気を使用しているが、前記気体は窒素などの不活性
気体であってもよい。

【００４１】本発明の金属成形体を用いて船体を形成す
る場合には、デッキの形状の成形部を有する成形型（図
示せず）を用いて前記実施例と同様にして、金属成形体
を成形する。次いで、前記成形体の外周部、船体を構成
しない部分及び、窓、ドア等に形成される不要部分を切
除して、図４に示すようなデッキ４４に加工する。そし
て、前記実施例で得られたハルと前記デッキ４４とをガ
ンネル４３で接合することにより、図４に示すような小
型ボートの船体が得られる。

【００４２】前記実施例では小型ボートの船体を例にと
って説明しているが、本発明の金属成形体はこれに限定
されることなく、例えば、スノーボートなど他の用途に
使用されるものであってもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
の成形方法によれば、金属板を高温雰囲気中にて加熱し
たのち気体により加圧して深絞り成形するので、成形部
の形状によく一致し、屈曲部のＲ寸法が小さな形状の金
属成形体を、安全かつ容易に成形することができる。

【００４４】前記方法により成形される本発明の金属成
形体によれば、成形部の形状によく一致し、屈曲部のＲ
寸法が小さな外面形状が得られるので、前記金属成形体
を船体として使用する場合にはチャイン、キール等に鋭
いエッジ部が形成され、航洋性、凌波性、安定性等にお
いて優れた品質を得ることができる。

【００４５】さらに、本発明の船体は、別体の金属成形
体として成形したデッキとハルとをガンネル部で接合し
て構成するので、容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形方法に使用される成形型の一例を
示す断面図。

【図２】金属板の二段階の成形過程を示す説明図。

【図３】受型の例を示す縦断面図。

【図４】小型ボートの一例を示す全体図。

【符号の説明】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属成形体と同形の成形部を有する受型と
   、前記成形部に臨む気体供給口を備え前記成形部を覆蓋
   するように前記受型に重ね合わされる蓋型とからなる成
   形型を用い、前記受型の成形部上に素材となる金属板を
   被せ、該金属板の周囲を高温雰囲気となし、かつ、前記
   蓋型を該金属板の上から金属板の外周を受型と蓋型とに
   より挟持するように閉蓋した状態で、気体供給口を通じ
   て気体を供給し加圧することによって、前記金属板を成
   形部の形状に深絞り成形することを特徴とする金属成形
   体の成形方法。
2. 【請求項２】素材となる金属板が、金属成形体と同形の
   成形部を有する受型と、前記成形型に臨む気体供給口を
   備え前記成形部を覆蓋するように前記受型に重ね合わさ
   れる蓋型とからなる成形型の前記受型の成形部上に被せ
   られ、該金属板の周囲が高温雰囲気とされ、かつ、前記
   蓋型を該金属板の上から金属板の外周を受型と蓋型とに
   より挟持するように閉蓋した状態で、気体供給口を通じ
   て気体を供給し加圧することによって、前記成形部の形
   状に深絞り成形されてなることを特徴とする金属成形体
   。
3. 【請求項３】請求項１記載の方法によりハル及びデッキ
   の形状に成形されてなる金属成形体が、周辺の不要部分
   を切除されたのち、ガンネル部にて接合されてなること
   を特徴とする金属船体。