JPH06304672A - 高温バルジ成形方法 - Google Patents
高温バルジ成形方法Info
- Publication number
- JPH06304672A JPH06304672A JP5123365A JP12336593A JPH06304672A JP H06304672 A JPH06304672 A JP H06304672A JP 5123365 A JP5123365 A JP 5123365A JP 12336593 A JP12336593 A JP 12336593A JP H06304672 A JPH06304672 A JP H06304672A
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- JP
- Japan
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- temperature
- forming
- die
- plate
- plate material
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- Pending
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- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は板材の張り出し成形方法に係り、特
に金属材料を被加工材とする高温液圧バルジ成形法に関
する。 【構成】 板材を軟化温度以上融点未満に加熱保持した
状態で、板材と同程度の温度に加熱した加圧媒体により
成形加工するバルジ成形方法。 【効果】 従来のバルジ成形よりも成形限界を改善して
大きな変形量を得、また加圧力も小さなもので済み、従
って設備においても大型の加圧装置等が不要となる。ま
た温間プレス成形のような加熱冷却のための装置を金型
に組み込む必要はなく、常温でのプレス成形の金型と変
わらないものを使用することができる。
に金属材料を被加工材とする高温液圧バルジ成形法に関
する。 【構成】 板材を軟化温度以上融点未満に加熱保持した
状態で、板材と同程度の温度に加熱した加圧媒体により
成形加工するバルジ成形方法。 【効果】 従来のバルジ成形よりも成形限界を改善して
大きな変形量を得、また加圧力も小さなもので済み、従
って設備においても大型の加圧装置等が不要となる。ま
た温間プレス成形のような加熱冷却のための装置を金型
に組み込む必要はなく、常温でのプレス成形の金型と変
わらないものを使用することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は板材の張り出し成形方法
に係り、特に金属材料を被加工材とする高温液圧バルジ
成形法に関する。
に係り、特に金属材料を被加工材とする高温液圧バルジ
成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、板材を成形加工する加工法の一つ
として、成形品の外形に対応した形状を有する金型内に
素材板を配置し、常温で素材板の金型と反対側の面に液
体等の加圧媒体により圧力を加えて張り出し成形加工を
行う液圧バルジ成形法がある。液圧バルジ成形法は金型
によるプレス成形、深絞り成形等と比べ、パンチ等の剛
体との摩擦による拘束が無いことからしわが発生しにく
いという特徴を有する。また、液体等の自由変形を行う
物質を圧力媒体としていることにより、パンチ・金型に
よる張り出し成形加工に比べ成形限界の高い等二軸ひず
み状態で破断限界が決まるために、例えば深絞り成形等
の他の成形方法よりも大きなひずみを与えることがで
き、従って大きな変形量を得ることができる。一方、板
材を高温で加工する方法としては、温間プレス成形等が
知られている。温間プレス成形は、板材を直接あるいは
間接的に加熱し、全体を加熱した金型あるいは加熱した
金型と冷却した金型を組み合わせ、この金型により材料
を変形させ成形を行う技術である。材料に温度勾配をつ
け、材料の温度による変形応力の違いを利用することに
より成形性を向上させるものであるが、金型を加熱、冷
却するために金型の設計等難しくなり、また大きな設備
が必要となるという問題点もある。また、高温での張り
出し成形加工法の特殊な技術として、素材の超塑性現象
を利用し、高温気体を加圧媒体としたブロ−成形等を行
う成形法が有る。この成形方法は超塑性現象特有の大き
な伸びを利用し、板材に１００％を越す大きな変形を与
えることができるが、変形速度、温度、材料等の点で多
くの制約がある。
として、成形品の外形に対応した形状を有する金型内に
素材板を配置し、常温で素材板の金型と反対側の面に液
体等の加圧媒体により圧力を加えて張り出し成形加工を
行う液圧バルジ成形法がある。液圧バルジ成形法は金型
によるプレス成形、深絞り成形等と比べ、パンチ等の剛
体との摩擦による拘束が無いことからしわが発生しにく
いという特徴を有する。また、液体等の自由変形を行う
物質を圧力媒体としていることにより、パンチ・金型に
よる張り出し成形加工に比べ成形限界の高い等二軸ひず
み状態で破断限界が決まるために、例えば深絞り成形等
の他の成形方法よりも大きなひずみを与えることがで
き、従って大きな変形量を得ることができる。一方、板
材を高温で加工する方法としては、温間プレス成形等が
知られている。温間プレス成形は、板材を直接あるいは
間接的に加熱し、全体を加熱した金型あるいは加熱した
金型と冷却した金型を組み合わせ、この金型により材料
を変形させ成形を行う技術である。材料に温度勾配をつ
け、材料の温度による変形応力の違いを利用することに
より成形性を向上させるものであるが、金型を加熱、冷
却するために金型の設計等難しくなり、また大きな設備
が必要となるという問題点もある。また、高温での張り
出し成形加工法の特殊な技術として、素材の超塑性現象
を利用し、高温気体を加圧媒体としたブロ−成形等を行
う成形法が有る。この成形方法は超塑性現象特有の大き
な伸びを利用し、板材に１００％を越す大きな変形を与
えることができるが、変形速度、温度、材料等の点で多
くの制約がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記液圧バルジ成形法
で板材を張り出し加工しようとする場合、板材は素材の
持つ等二軸ひずみ変形限界で破断する。等二軸ひずみ変
形は変形量の大きいひずみ状態ではあるが、例えば、ア
ルミニウム合金板等ではこの破断限界ひずみは小さいた
め、このような材料を被加工材と使用する場合には十分
な変形量を得られない場合が多い。液圧バルジ成形法に
よる板材の加工では、等二軸ひずみ変形状態となるの
は、例えば円形のバルジ成形を行った場合は球の頂点と
その近傍、すなわち成形品全体のごく限られた部分であ
る。このように部分的に変形が集中するために、その他
の部分は破断までにまだ余裕があるにもかかわらず、頂
点の破断により成形は限界となってしまい、結局十分大
きな変形量を得ることができないことになる。また、室
温でのバルジ成形法では、被加工材は室温での変形挙動
を示すため、大きな加圧力が必要であり、このため実用
的な大きさの成形品、例えば、自動車部品、電機部品、
航空機部品、船舶部品、器物などを成形しようとした場
合には非常に高い圧力を加える必要がある。すなわち、
成形のための設備として極めて大きな容量の加圧装置が
必要となる。本発明は上記の問題点を解決し、大きな変
形量を得るとともに、成形に要する加圧力を小さいもの
とする成形方法を確立することを目的とするものであ
る。
で板材を張り出し加工しようとする場合、板材は素材の
持つ等二軸ひずみ変形限界で破断する。等二軸ひずみ変
形は変形量の大きいひずみ状態ではあるが、例えば、ア
ルミニウム合金板等ではこの破断限界ひずみは小さいた
め、このような材料を被加工材と使用する場合には十分
な変形量を得られない場合が多い。液圧バルジ成形法に
よる板材の加工では、等二軸ひずみ変形状態となるの
は、例えば円形のバルジ成形を行った場合は球の頂点と
その近傍、すなわち成形品全体のごく限られた部分であ
る。このように部分的に変形が集中するために、その他
の部分は破断までにまだ余裕があるにもかかわらず、頂
点の破断により成形は限界となってしまい、結局十分大
きな変形量を得ることができないことになる。また、室
温でのバルジ成形法では、被加工材は室温での変形挙動
を示すため、大きな加圧力が必要であり、このため実用
的な大きさの成形品、例えば、自動車部品、電機部品、
航空機部品、船舶部品、器物などを成形しようとした場
合には非常に高い圧力を加える必要がある。すなわち、
成形のための設備として極めて大きな容量の加圧装置が
必要となる。本発明は上記の問題点を解決し、大きな変
形量を得るとともに、成形に要する加圧力を小さいもの
とする成形方法を確立することを目的とするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１記載
の通り、板材を軟化温度以上融点未満に加熱保持した状
態で、板材と同程度の温度に加熱した加圧媒体により成
形加工することを特徴とする板材の高温バルジ成形方法
である。
の通り、板材を軟化温度以上融点未満に加熱保持した状
態で、板材と同程度の温度に加熱した加圧媒体により成
形加工することを特徴とする板材の高温バルジ成形方法
である。
【０００５】以下に本発明の詳細な説明を行う。被加工
材を軟化温度以上融点未満の温度に加熱する方法は、予
め被加工材を加熱しておいてもよいし、加圧媒体である
加熱した液体等の物質を加熱媒体として、加熱してもよ
い。また、金型を加熱媒体として、被加工材を加熱して
もよい。加圧媒体あるいは金型を加熱に用いる場合は被
加工材が所定温度に到達するまでの時間保持する。加圧
媒体は、加圧媒体であると同時に被加工材である板材の
温度を保持する効果を持ち加熱媒体でもある。従って、
被加工材である板材と同等の温度に加熱保持することが
可能で、かつ液体、粉粒体等の自由変形を行い得ること
が条件となる。これらの条件を満たす物質であるなら
ば、加圧媒体として利用することができる。例えば、溶
融塩浴剤、高発火点の油、熔解した低融点金属等の耐熱
液状体、砂、高融点金属粉末、あるいは、高融点の酸化
物、窒化物、炭化物の粉末等の各種粉体が加圧媒体とし
て使用できる。金型は成形品を得るために必要な形状に
加工したダイス金型およびダイス金型に板材を密着させ
る板押さえ金型を必要とする。板押さえ金型は液体ある
いは液体状の自由変形をおこなう物質である加圧媒体が
漏れることの無いように気密性を保つ効果を合わせ持
つ。
材を軟化温度以上融点未満の温度に加熱する方法は、予
め被加工材を加熱しておいてもよいし、加圧媒体である
加熱した液体等の物質を加熱媒体として、加熱してもよ
い。また、金型を加熱媒体として、被加工材を加熱して
もよい。加圧媒体あるいは金型を加熱に用いる場合は被
加工材が所定温度に到達するまでの時間保持する。加圧
媒体は、加圧媒体であると同時に被加工材である板材の
温度を保持する効果を持ち加熱媒体でもある。従って、
被加工材である板材と同等の温度に加熱保持することが
可能で、かつ液体、粉粒体等の自由変形を行い得ること
が条件となる。これらの条件を満たす物質であるなら
ば、加圧媒体として利用することができる。例えば、溶
融塩浴剤、高発火点の油、熔解した低融点金属等の耐熱
液状体、砂、高融点金属粉末、あるいは、高融点の酸化
物、窒化物、炭化物の粉末等の各種粉体が加圧媒体とし
て使用できる。金型は成形品を得るために必要な形状に
加工したダイス金型およびダイス金型に板材を密着させ
る板押さえ金型を必要とする。板押さえ金型は液体ある
いは液体状の自由変形をおこなう物質である加圧媒体が
漏れることの無いように気密性を保つ効果を合わせ持
つ。
【０００６】
【作用】以下、本発明における作用効果について説明す
る。被加工材である板材を軟化温度以上融点未満の温度
域に加熱することにより、板材の延性を大きくし変形能
を向上させることができる。また同時に被加工材を変形
させるために必要な応力は小さくなり、バルジ成形に必
要な加圧力も小さくすることができる。
る。被加工材である板材を軟化温度以上融点未満の温度
域に加熱することにより、板材の延性を大きくし変形能
を向上させることができる。また同時に被加工材を変形
させるために必要な応力は小さくなり、バルジ成形に必
要な加圧力も小さくすることができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明での実施例を説明する。被加工
材としてＡ５１８２アルミニウム合金の圧延焼鈍材、板
厚１ｍｍt のものを使用した。また、加圧媒体として融
点１４０℃の硝酸塩浴剤を使用した。温度条件を表１に
示す。表１の本発明例１〜６は被加工材の温度を、本発
明の範囲である軟化温度以上融点未満の温度域に加熱
し、加圧媒体も被加工材と等しい温度に加熱して被加工
材を保温したものである。一方、比較例７は被加工材、
加圧媒体ともに室温の状態でバルジ成形を行ったもので
ある。
材としてＡ５１８２アルミニウム合金の圧延焼鈍材、板
厚１ｍｍt のものを使用した。また、加圧媒体として融
点１４０℃の硝酸塩浴剤を使用した。温度条件を表１に
示す。表１の本発明例１〜６は被加工材の温度を、本発
明の範囲である軟化温度以上融点未満の温度域に加熱
し、加圧媒体も被加工材と等しい温度に加熱して被加工
材を保温したものである。一方、比較例７は被加工材、
加圧媒体ともに室温の状態でバルジ成形を行ったもので
ある。
【０００８】
【表１】
【０００９】本発明例１〜６および比較例７について、
限界張り出し成形高さによって被加工材の成形限界を評
価し、また最大張り出し液圧によりバルジ成形に必要な
加圧力を評価した。その結果を表１に示す。本発明例１
〜６は比較例７に比べ、いずれも限界張り出し成形高さ
が高く成形性が著しく向上しており、また成形に必要な
最大張り出し液圧が小さいものとなっており小さな加圧
力でも十分な成形を行うことができることを示してい
る。例えば、表１の本発明例の中では最も効果の小さい
本発明例１でさえも、室温での張り出し成形加工である
比較例７に比べ、２５％も成形限界が改善されており、
また必要な液圧は約５０％で小さなものとなっている。
限界張り出し成形高さによって被加工材の成形限界を評
価し、また最大張り出し液圧によりバルジ成形に必要な
加圧力を評価した。その結果を表１に示す。本発明例１
〜６は比較例７に比べ、いずれも限界張り出し成形高さ
が高く成形性が著しく向上しており、また成形に必要な
最大張り出し液圧が小さいものとなっており小さな加圧
力でも十分な成形を行うことができることを示してい
る。例えば、表１の本発明例の中では最も効果の小さい
本発明例１でさえも、室温での張り出し成形加工である
比較例７に比べ、２５％も成形限界が改善されており、
また必要な液圧は約５０％で小さなものとなっている。
【００１０】
【効果】以上詳述したように、本発明によれば従来のバ
ルジ成形よりも大きな変形量を得ることができ、また成
形の際に要する加圧力も小さなもので済み従って設備に
おいても大型の加圧装置等が不要となる成形方法を提供
することができる。また、本発明に必要な金型はダイス
金型および板押さえ金型の２型であり、しかも多数のダ
イス金型に対し一つの板押さえ金型を共通に使うことも
可能であり金型製造・使用の面で極めて経済的である。
さらに金型には温間プレス成形のような加熱、あるいは
冷却のための装置を組み込む必要はなく、常温でのプレ
ス成形のための金型と変わらないものを使用することが
できる。また本発明において効果のある温度領域は、超
塑性成形のような高温ではなく上記実施例記載のように
比較的低温であり、従って設備的にも特殊なものは必要
ではなく又作業上も扱い易い技術である。また成形速度
の点でも超塑性成形のような低速度ではなく冷間のバル
ジ成形と同程度の速度で成形を行うことが可能であり効
率的である。また、被加工材となる板材の材質は特に制
約はなく、一般的な材料を用いることが可能であり、特
に超塑性現象を有する材質に限定されることは無い。以
上示した通り、本発明の高温バルジ成形法は板材の成形
限界の改善と加工圧力の小力化に非常に有効な手段であ
る。
ルジ成形よりも大きな変形量を得ることができ、また成
形の際に要する加圧力も小さなもので済み従って設備に
おいても大型の加圧装置等が不要となる成形方法を提供
することができる。また、本発明に必要な金型はダイス
金型および板押さえ金型の２型であり、しかも多数のダ
イス金型に対し一つの板押さえ金型を共通に使うことも
可能であり金型製造・使用の面で極めて経済的である。
さらに金型には温間プレス成形のような加熱、あるいは
冷却のための装置を組み込む必要はなく、常温でのプレ
ス成形のための金型と変わらないものを使用することが
できる。また本発明において効果のある温度領域は、超
塑性成形のような高温ではなく上記実施例記載のように
比較的低温であり、従って設備的にも特殊なものは必要
ではなく又作業上も扱い易い技術である。また成形速度
の点でも超塑性成形のような低速度ではなく冷間のバル
ジ成形と同程度の速度で成形を行うことが可能であり効
率的である。また、被加工材となる板材の材質は特に制
約はなく、一般的な材料を用いることが可能であり、特
に超塑性現象を有する材質に限定されることは無い。以
上示した通り、本発明の高温バルジ成形法は板材の成形
限界の改善と加工圧力の小力化に非常に有効な手段であ
る。
【図１】液圧バルジ成形法を示す断面図である。
１ ‥‥‥ 作動液 ２ ‥‥‥ ダイス ３ ‥‥‥ 板押え ４ ‥‥‥ 被加工材
Claims (1)
- 【請求項１】 板材を軟化温度以上融点未満に加熱保持
した状態で、板材と同程度の温度に加熱した加圧媒体に
より成形加工することを特徴とする板材の高温バルジ成
形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5123365A JPH06304672A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 高温バルジ成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5123365A JPH06304672A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 高温バルジ成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06304672A true JPH06304672A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=14858788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5123365A Pending JPH06304672A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 高温バルジ成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06304672A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002126827A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 高温バルジ成形法及び高温バルジ成形装置 |
| WO2005021178A1 (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-10 | Katsuaki Nakamura | 液圧成形装置及び液圧成形方法 |
| JP2007333271A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 熱交換器の製造方法 |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5123365A patent/JPH06304672A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002126827A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 高温バルジ成形法及び高温バルジ成形装置 |
| WO2005021178A1 (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-10 | Katsuaki Nakamura | 液圧成形装置及び液圧成形方法 |
| JP2007333271A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 熱交換器の製造方法 |
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