JPH06234024A - 薄板材の成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料コストを抑さえることができ、薄板材の
成形時の気密性を高め、薄板材の成形性を高めることに
より製品の歩止りを向上させることができる成形装置を
提供することを目的としている。 【構成】 金型容器３と天板４とを具備してなり、金型
容器３の周縁部３ａと天板４の周縁部４ａには、互いに
対向し薄板材８の周縁部８ａを挟持する挟持面３ｂ、４
ｂが形成され、金型容器３の挟持面３ｂには、突条３ｃ
が周縁部に沿って形成されるとともに、挟持面４ｂに
は、突条３ｃに向けて開口する真空ハウジング５が形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性材料からなる
薄板材の成形、特に、超塑性金属からなる薄板材の成形
技術として好適な薄板材の成形方法およびそれに使用す
る成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高温において、金属製薄板材に特定範囲
のひずみ速度で引っ張りを与えた場合に、局部変形を発
生することなく著しく大きな延びを示す超塑性材料が開
発されて久しい。例えば、Ａｌ合金では、既に１９７０
年代に英国で開発されたＳｕｐｕｒａｌｌ（Ａｌー（ｃ
ｕ、ｚｎ、Ｍｇ）ーＺｒ系）を初めとして、いずれも微
細結晶粒組織からなるＡｌーＭｇ系、ＡｌーＣｕ、Ｍｎ
系、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、ーＣｕ系（Ａｌ７０７５合
金）、連続鋳造圧延等の急速冷却凝固方式で製造したＡ
ｌーＺｎーＣａ合金等が知られている。

【０００３】従来、これらの合金の成形法は、その変形
応力が比較的小さいという特性を利用して、上記合金の
薄板を出発材とし、特定の超塑性域に加熱した後に、薄
板材の片側から数気圧程度の低い流体圧を印加し、バル
ジ成形を行ういわゆるブロー成形法が用いられている。

【０００４】その特徴としては、優れた変形性能を利用
して、通例のプレス法では成形しがたい複雑形状の成形
品等を一体成形できること、コストのかさむ金型は雌型
または雄型のいずれか一方で足り、設備費用を低減でき
ることなどが挙げられる。

【０００５】ところで、上記ブロー成形技術の一例とし
て、特公平４ー７５０９０号公報に記載されているよう
なものが知られている。これは、金型容器と天板との間
に薄板材を配置するとともに、前記金型容器の周縁部と
前記天板の周縁部との間に前記薄板材の周縁部を挟持
し、前記金型容器と天板とを加熱することにより薄板材
を所定の温度に加熱し、さらに、薄板材と天板が形成す
る空間を不活性ガスで加圧し、前記薄板材を塑性変形せ
しめて成形を行う技術である。

【０００６】この技術では、金型容器と天板の周縁部に
薄板材の周縁部を挟持するに際して、薄板材の周縁部を
二重に折り曲げて、成形時における前記空間のシール性
および成形後の離型の際に薄板材の強度を確保するもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の成形技術には次のような課題が存在した。すな
わち、薄板材の周縁部を二重に折り曲げるため、その折
りしろが必要となり、材料コストが高くなる上、折り曲
げが不均一になって凹凸面になったり、また、折り曲げ
の際に亀裂等が入った場合等に、シール性が低下してし
まうという問題があった。さらに、曲げ加工が必要とな
り、作業性を犠牲にしなければなかった。しかも、成形
後の薄板材の離型は必ずしも安定に行うことができず、
生産性が低くならざるを得なかった。

【０００８】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、薄板材の成形時の気密性を高め、薄板材の成形性
を高めることにより製品の歩止りを向上させることがで
き、材料コストを抑さえることができる薄板材の成形方
法を提供することを目的としている。また、本発明は、
上記の成形方法に適用でき、しかも成形後に薄板材を安
定して離型し、生産性の向上を図ることができる成形装
置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
成形方法は、金型容器と天板との間に薄板材を配置する
とともに、前記金型容器の周縁部と前記天板の周縁部と
の間に前記薄板材の周縁部を挟持し、前記薄板材を加熱
し、前記薄板材と前記金型容器若しくは天板が形成する
空間の気圧を変化させることにより、前記薄板材を塑性
変形せしめるに際して、前記金型容器の周縁部若しくは
前記天板の周縁部に前記薄板材の周縁部を真空脱気によ
り密着せしめて、前記空間をシールし、前記薄板材を成
形することを特徴としている。

【００１０】本発明の請求項２に係る成形装置は、請求
項１記載の成形方法に使用する成形装置であって、金型
容器と天板とを具備してなり、前記金型容器の周縁部と
前記天板の周縁部には、互いに対向し薄板材の周縁部を
挟持する挟持面が形成され、前記金型容器周縁部の挟持
面と前記天板周縁部の挟持面のいずれか一方には、突条
が該周縁部に沿って形成されるとともに、他方の挟持面
には、前記突条に向けて開口する真空ハウジングが形成
されていることを特徴としている。

【００１１】本発明の請求項３に係る成形装置は、金型
容器と天板とを具備してなり、前記金型容器の周縁部と
前記天板の周縁部には、互いに対向し薄板材の周縁部を
挟持する挟持面が形成され、前記金型容器の周縁部の挟
持面と前記天板周縁部の挟持面のいずれか一方には突条
が周縁部に沿って形成されるとともに、該突条には他方
の挟持面に向けて開口する真空ハウジングが形成されて
いることを特徴としている。

【００１２】

【作用】前記請求項１の発明では、金型容器と天板との
間に薄板材が配置されるとともに、前記金型容器の周縁
部と前記天板の周縁部とにより前記薄板材の周縁部が挟
持される。そして、該薄板材が加熱され、該薄板材と前
記金型容器若しくは天板が形成する空間の気圧変化がな
されて、前記薄板材が塑性変形する。この際、前記金型
容器若しくは前記天板の周縁部に前記薄板材の周縁部が
真空脱気により密着することにより、前記空間がシール
され、前記薄板材の成形がなされる。

【００１３】前記請求項２または請求項３の発明では、
金型容器周縁部の挟持面と天板周縁部の挟持面により薄
板材を挟み付けた際に、前記いずれかの挟持面に形成さ
れた突条によって薄板材が真空ハウジングの開口部に吸
着押圧され、しかもその際に、真空ハウジング内を脱気
することによって薄板材が塑性変形して真空ハウジング
の開口縁部に密着するので、前記薄板材と金型容器若し
くは天板とが形成する空間が確実にシールされる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の薄板材の成形方法および成形
装置を添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１な
いし図５は、本発明の成形装置を超塑性金属の成形装置
として適用した一実施例を示したものである。図中、符
号１は成形装置である。

【００１５】図１に示すように、成形装置１は、成形面
２を有する金型容器３と、この金型容器３の上方に配置
される天板４とを具備した概略構成されている。金型容
器３の周縁部３ａと天板４の周縁部４ａには、互いに対
向する挟持面３ｂ、４ｂがそれぞれ形成されている。ま
た、金型容器３、天板４内には、それぞれ加熱用の電気
抵抗発熱体Ｒ、…が埋設されている。

【００１６】前記挟持面３ｂには、図２に示すように、
天板４の周縁部４ａに沿ってビード３ｃ（突条）が形成
されている。また、天板４の周縁部４ａには、半球状の
内空間５ａ、…（図１参照）を有しビード３ｃに向けて
開口する真空ハウジング５、…が形成されており、この
真空ハウジング５、…は、天板４内に形成され天板４の
外部に通ずる脱気路６、…に連結されている。さらに、
この脱気路６、…が真空ポンプ（図示せず）に通ずる脱
気路７に連結される構成となっている。

【００１７】次に、上記構成の成形装置１により薄板材
を成形する成形方法について説明する。ここで、薄板材
としては、Ａｌ５０００系超塑性合金からなり、５００
℃前後で超塑性を示すものが用いられる。まず、図３に
示すように、前記金型容器３と天板４との間に薄板材８
を配置するとともに、この金型容器３の周縁部３ａの突
条３ｃと天板４の周縁部４ａの挟持面４ｂとで薄板材８
の周縁部８ａを挟持する。

【００１８】この状態で、金型容器３と天板４内の電気
抵抗発熱体Ｒ、…に通電し、薄板材８を超塑性を示す温
度域（５００℃前後）まで加熱する。そして、この薄板
材８と天板４が形成する空間Ｓにアルゴン等の不活性ガ
スを圧送して該空間内を加圧し、図４に示すように、薄
板材８を塑性変形せしめる。これに際し、同図に示した
ように、成形装置１の真空ハウジング５内を前記真空ポ
ンプにより脱気し、挟持された薄板材８の周縁部８ａを
真空ハウジング５の開口縁部５ｂに密着せしめ、天板４
と薄板材８の形成する空間Ｓをシールし、薄板材８の加
圧成形を行う。

【００１９】加圧成形後は、図５に示すように、天板４
を上方に移動させて薄板材８を金型容器３から離型す
る。そして、真空ハウジング５内を逆圧にして天板４か
ら薄板材８を離脱させて成形を完了する。

【００２０】このように、上記実施例の成形装置１によ
れば、真空ハウジング５内を脱気し、挟持された薄板材
８の周縁部８ａを、真空ハウジング５の開口縁部５ｂに
密着させて、薄板材８と天板４が形成する空間Ｓの気密
性を高めるようにしたので、薄板材８の成形時の加圧漏
れを抑さえることができ、製品の歩止りを向上させるこ
とができる。また、薄板材８の周縁部８ａをそのままシ
ール材とすることができるので、上記の従来例のような
薄板材８の加工工程を必要とせず、作業性を高め、しか
も材料コストを抑さえることができる。

【００２１】また、成形後は天板４の挟持面４ｂに設け
た真空ハウジング５の開口縁部５ｂに薄板材８の周縁部
８ａが咬み込むように密着しているので、天板４の上方
への移動させると同時に、薄板材８の離型を行うことが
でき、作業性、生産性を高めることができる。

【００２２】さらに、天板４からの薄板材８の離脱は、
真空ハウジング５内に逆圧をかけることにより容易に行
えるので、総じて生産性等を向上させることができる。

【００２３】なお、天板４については、上記の実施例に
は限られず、図６に示すように、天板４の周縁部４ａの
挟持面４ｂに、周縁部４ａに沿わせてビード４ｃ、４ｃ
を平行配置して形成し、このビード４ｃ、４ｃが形成す
る空間５ａを真空ハウジング５としてもよい。

【００２４】また、図７に示すように、天板４の周縁部
４ａの挟持面４ｂにビード４ｃを形成し、このビード４
ｃ内に真空ハウジング５を設け、天板４内に設けた脱気
路６に連接させた構成としてもよい。

【００２５】さらに、ビードが薄板材と当接する面につ
いても、上記の平坦面に限られず、図８ないし図１１に
示すように、ビード４ｃの薄板材と当接する位置４ｄに
突条４ｅを形成し、真空脱気した際の薄板材との密着性
を高めるような構成してもよい。

【００２６】加えて、天板４内に形成した前記真空ハウ
ジング５についても、図１２に示すように、ビード３ｃ
に沿わせるように設けてもよい。この場合には、上記の
場合に比べてより高い気密性が得られる。

【００２７】また、上記の実施例では、いずれも天板側
に真空ハウジングを設けるようにしたが、金型容器側に
真空ハウジングを設けてもよく、この場合にも、上記実
施例と同様に真空ハウジング内を脱気することにより、
薄板材の周縁部が前記真空ハウジングの開口縁部に密着
し、成形時のシール性を高めることができる。この場
合、薄板材の離型は、真空ハウジングの内に逆圧をかけ
ることにより容易に行うとができる。

【００２８】さらに、上記の実施例では、天板と薄板材
とが形成する空間を加圧することにより成形する加圧式
成形に適用したが、逆に金型と薄板材とが形成する空間
を脱気した背圧下で成形する場合にも適用できることは
言うまでもない。

【００２９】なお、上記の実施例では、超塑性金属の成
形について適用したが、熱可塑性樹脂等の加圧成形等に
も適用できることは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る成形装置および金型容器と
天板のシール方法によれば、以下の効果を奏することが
できる。請求項１記載の薄板材の成形方法によれば、前
記金型容器若しくは前記天板の周縁部に前記薄板材の周
縁部を真空脱気により密着させることにより、該薄板材
と前記金型容器若しくは天板の形成する空間をシールし
て、前記薄板材を成形するようにしたので、前記空間の
成形時の加圧漏れを抑さえることができ、薄板材の成形
性を高めることができる。従って、製品の歩止りを向上
させることができる。また、薄板材の周縁部を直接シー
ル材とできるので、加工工程を必要とせず、作業性を高
め、しかも材料コストを抑さえることができる。

【００３１】請求項２記載の成形装置によれば、前記金
型容器周縁部の挟持面と前記天板周縁部の挟持面のいず
れか一方に、突条を該周縁部に沿って形成するととも
に、他方に、前記突条に向けて開口する真空ハウジング
を形成し、これら突条および挟持面により薄板材の周縁
部を挟持するようにしたので、上記の成形方法において
真空脱気を行った際に、前記薄板材の周縁部を前記真空
ハウジングに密着せしめ、該薄板材と前記金型容器若し
くは天板が形成する空間のシール性を大幅に向上させる
ことができる。したがって、前記薄板材の成形性を高
め、製品の歩止りを向上させることができる。しかも、
成形後には、前記真空ハウジング内に逆圧を欠けること
により薄板材を安定して離型することができるので、従
来に比べて生産性の向上を図ることができる。

【００３２】請求項３記載の成形装置によれば、前記金
型容器の周縁部の挟持面と該挟持面に対向する前記天板
の周縁部の挟持面のいずれか一方に、当該周縁部に沿わ
せて突条を形成するとともに、該突条に、当該突条に対
向する挟持面に向けて開口する真空ハウジングを形成
し、これら突条および挟持面により薄板材の周縁部を挟
持するようにしたので、上記の成形方法において真空脱
気を行った際に、前記薄板材の周縁部を前記真空ハウジ
ングに密着せしめ、該薄板材と前記金型容器若しくは天
板が形成する空間のシール性を大幅に向上させることが
できる。したがって、前記薄板材の成形性を高め、製品
の歩止りを向上させることができる。しかも、成形後に
は前記真空ハウジング内に逆圧を欠けることにより薄板
材を安定して離型することができるので、従来に比べて
生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形装置の一実施例を示した要部側断
面図である。

【図２】同装置の要部を示した平面図である。

【図３】同装置において薄板材を挟持した状態を示した
要部側断面図である。

【図４】同装置による薄板材の加圧成形時の薄板材の状
態を示した要部側断面図である。

【図５】同装置による加圧成形後に薄板材を離型した状
態を示した要部側断面図である。

【図６】同装置に用いる天板の別の例を示した要部側断
面図である。

【図７】同装置に用いる天板の別の例を示した要部側断
面図である。

【図８】同装置の天板に形成する突条の別の例を示した
側断面図である。

【図９】同装置の天板に形成する突条の別の例を示した
要部拡大側断面図である。

【図１０】同装置の天板に形成する突条の別の例を示し
た要部拡大側断面図である。

【図１１】同装置の天板に形成する突条の別の例を示し
た要部拡大側断面図である。

【図１２】同装置の天板に形成する真空ハウジングの別
の例を示した要部平面図である。

【符号の説明】

１ 成形装置 ３ 金型容器 ３ａ、４ａ 周縁部 ３ｂ、４ｂ 挟持面 ３ｃ、４ｃ 突条 ４ 天板 ５ 真空ハウジング ８ 薄板材 ８ａ 周縁部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型容器と天板との間に薄板材を配置す
   るとともに、前記金型容器の周縁部と前記天板の周縁部
   との間に前記薄板材の周縁部を挟持し、前記薄板材を加
   熱し、前記薄板材と前記金型容器若しくは天板が形成す
   る空間の気圧を変化させることにより、前記薄板材を塑
   性変形せしめる薄板材の成形方法において、前記金型容
   器の周縁部若しくは前記天板の周縁部に前記薄板材の周
   縁部を真空脱気により密着せしめて、前記空間をシール
   し、前記薄板材を成形することを特徴とする薄板材の成
   形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄板材の成形方法に使用
   する成形装置であって、金型容器と天板とを具備してな
   り、前記金型容器の周縁部と前記天板の周縁部には、互
   いに対向し薄板材の周縁部を挟持する挟持面が形成さ
   れ、前記金型容器周縁部の挟持面と前記天板周縁部の挟
   持面のいずれか一方には、突条が当該周縁部に沿って形
   成されるとともに、他方の挟持面には、前記突条に向け
   て開口する真空ハウジングが形成されていることを特徴
   とする成形装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の成形方法に使用する成形
   装置であって、金型容器と天板とを具備してなり、前記
   金型容器の周縁部と前記天板の周縁部には、互いに対向
   し薄板材の周縁部を挟持する挟持面が形成され、前記金
   型容器の周縁部の挟持面と前記天板周縁部の挟持面のい
   ずれか一方には突条が当該周縁部に沿って形成されると
   ともに、該突条には他方の挟持面に向けて開口する真空
   ハウジングが形成されていることを特徴とする成形装
   置。