JPH0683116U - 超塑性材料の成形用複合型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形用型の交換・修繕の際における損失を最
小限に抑えることが可能な超塑性材料の成形用複合型を
提供する。 【構成】 成形用複合型１００は、８個の構成片１０，
１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８よりなり、
それら各構成片１０，…相互の合わせ面は段差や隙間等
を生じることなく高精度に密着可能となっている。ま
た、成形用複合型１００は枠体２０により囲まれてお
り、この枠体２０の締付けにより、各構成片１０，…の
各位置にずれが生じるのを防いでいるとともに、それら
各構成片１０，…相互の合わせ面に隙間が生じるのを防
いでいる。枠体２０の材質は、成形用複合型１００の材
質の熱膨張係数と同じかそれよりも小さい熱膨張係数を
有している。 【効果】 欠陥の生じた構成片を極めて短時間で容易に
交換・修繕することができる。また、構成片同士を隙間
なく密着させることができるので、外観品質の優れた成
形品を製作することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超塑性材料の成形用複合型に関し、特に超塑性材料よりなる平板を ガス圧により成形用型の内周面に押し当てて所望の形状に成形する際に使用され る成形用型に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、超塑性材料の実用化が盛んに行われている。超塑性材料の成形加工には 、通常の深絞り加工では困難な大型で薄肉の大きく絞り込まれた成形品を製作す ることができるという利点がある。それ故、例えば航空機用の洗面ユニットやド アパネルなどの大型で複雑な形状をなす部品を、二相ステンレス鋼やアルミニウ ム合金などの超塑性金属材料を用いて一体成形することにより、部品点数や接合 部数を減らすことが可能となる。従って、コスト低減や工程数の削減を図ること ができ、経済的な効果が大である。

【０００３】 一般に、上述した超塑性材料の成形加工は以下のようにして行われている。即 ち、図３に示すように、成形用型１の上に超塑性材料よりなる平板２を載置し、 さらにその上に蓋体３を被せる。その状態で超塑性の発現温度に保つとともに、 蓋体３に設けられたガス流入通路４を介してガス吹出し口５より高圧の不活性ガ スを噴出させ、徐々に平板２を変形させて成形用型１の内周面１ａに押し当てる 。そして、図３に二点鎖線で示すように、平板２を完全に内周面１ａに添うよう に変形させれば、成形終了である。

【０００４】 成形終了に至るまで、平板２と内周面１ａとの間の空間に存在する空気は成形 用型１に設けられた排気孔６より排気される。なお、図３においては、特に図示 しないが、成形用型１の内周面１ａには成形品に転写すべき形状が施されている のはいうまでもない（図１及び図２においても同じ）。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したような超塑性成形工程を繰り返し行う、即ち成形用型 １を使い続けると、その内周面１ａに局部的な酸化が生じたり、成形用型１に部 分的な疲労破壊やクリープ変形が起こる、などの種々の欠陥が発生することがあ った。そのような欠陥が成形用型１の一部分に発生した場合、上記従来の成形用 型１では、型自体が一体品であるため、型全体を取り替えなければならなかった 。従って、型自体の材料費及び製作費がかさむだけでなく、成形用型１が大型の 場合にはその交換及び修繕に多大な手間を要していた。型の交換にあたっては、 例えば工場の操業を１〜２日間停止して行わなければならず、一旦停止した生産 ラインの試運転に要する時間等も含めて、その経済的な損失は莫大なものであっ た。また、大きな型の場合には、修繕用の工場に運ぶのに莫大な労力と時間を要 し、修繕に１週間以上もかかっていた。従って、予備の型が用意されていない場 合には、工場の操業停止期間は１週間以上にも及び、その経済的な損失は計り知 れない程度であった。

【０００６】 本考案はかかる事情に鑑みてなされたもので、使用に伴い成形用型に発生する 種々の欠陥によりその型を交換・修繕する際における損失を最小限に抑えること が可能な超塑性材料の成形用複合型を提供することを主たる目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案者は、成形用型を複数の構成片に分割するこ とが有効であると考えた。また、成形用型を分割可能にすると、各構成片同士の 合わせ面に隙間が生じ、成形時にその隙間に超塑性材料が入り込む虞があるが、 成形用型を枠体で囲み締め付けることによって隙間の発生を防ぐことができると 考え、本考案の完成に至った。

【０００８】 即ち、本考案は、超塑性材料の成形工程に用いられる成形用複合型の、同一成 形品の成形に供せられる型部分を、少なくとも２個の構成片に分割可能にするこ とを提案するものである。また、その成形用複合型を、複数の上記構成片を相互 に密着可能な枠体で囲み、その枠体を成形用複合型の材質よりも熱膨張係数の小 さい材質で形成することをも提案する。

【０００９】

【作用】

上記手段によれば、超塑性材料の成形用複合型が少なくとも２個の構成片に分 割可能になっているため、その型の内周面に局部的な酸化が生じたり、その型に 部分的な疲労破壊やクリープ変形が起こった場合に、そのような欠陥の生じた部 分の構成片のみを新しいものや修繕済みのものに取り替えればよく、成形用の型 全体を新しいものに変えずに済む。また、欠陥の生じた構成片のみを修繕用の工 場に運び、修繕作業を行えばよい。さらに、成形用複合型を締付け用の枠体で囲 むことにより、その型を構成する複数の構成片を相互に密着させることができる ので、各構成片同士の合わせ面に隙間が生じるのを防ぐことができる。さらにま た、この枠体を成形用複合型の材質よりも熱膨張係数の小さい材質で形成するこ とにより、常温での型に対する枠体の着脱性を損なうことなく、超塑性の発現温 度（即ち、成形温度）において有効に成形用複合型を締め付けることができる。

【００１０】

【実施例】

以下に、本考案に係る成形用複合型の一例を図１及び図２に基づき説明する。 この成形用複合型１００は、図１及び図２に示すように、２個以上であれば特 にその数を限定しないが、例えば８個の構成片１０，１１，１２，１３，１５， １６，１７，１８の組合わせにより構成されている。それら各構成片１０，１１ ，１２，１３，１５，１６，１７，１８相互の合わせ面（境界面）は段差や隙間 等を生じることなく高精度に密着可能となっている。なお、構成片１０，１１， １２，１３，１５，１６，１７，１８の相互の位置ずれ等を防ぐために、例えば 構成片１０における構成片１１との当接面に凸部を設けるとともに、構成片１１ における構成片１０との当接面に、凹部（前記凸部に対して相補的な形状をなし ている。）を設け、その凹部に前記凸部を嵌入させるようにしてもよい。

【００１１】 また、成形用複合型１００は、位置ずれ防止兼隙間発生防止用の枠体２０によ り囲まれている。つまり、この枠体２０が成形温度において成形用複合型１００ を周りから締め付けることにより、各構成片１０，１１，１２，１３，１５，１ ６，１７，１８の各位置にずれが生じるのを防いでいるとともに、それら各構成 片１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８相互の合わせ面に隙間が生 じるのを防いでいる。好ましくは、成形温度よりも例えば１００℃程度低い温度 において、成形用複合型１００に丁度密着するような大きさに枠体２０を形成す るとよい。そうすれば、その丁度密着する温度（即ち、成形温度よりも１００℃ 程度低い温度）よりも低温状態においては、枠体２０は成形用複合型１００より も大きくなってそれらの間に隙間ができる。従って、例えば成形温度に加熱・保 持している成形用複合型１００の構成片に交換の必要が生じた場合に、１００℃ 程度冷却するだけで枠体２０による締付け力がなくなるので、その交換の必要な 構成片を成形用複合型１００から取り出すことができる。

【００１２】 枠体２０の材質は、成形用複合型１００（即ち、各構成片１０，１１，１２， １３，１５，１６，１７，１８）の材質の熱膨張係数と同じかそれよりも小さい 熱膨張係数を有し且つ成形温度における成形用複合型１００の熱膨張による引張 り力に耐えることができれば、特に問わないが、例として次のものが挙げられる 。即ち、成形用複合型１００がオーステナイト系の耐熱鋼よりなる時には、枠体 ２０はフェライト系の耐熱鋼やセラミックスなどである。また、成形用複合型１ ００がアルミニウム合金よりなる時には、枠体２０は上記２種の他にオーステナ イト系の耐熱鋼などでもよい。

【００１３】 なお、成形用複合型１００の内周面１ａには、従来の成形用型１（図３参照） と同様に、その型１００の外部に通じる排気孔６が設けられている。その排気孔 ６の位置は特に問わないが、本実施例では、構成片１１，１２，１６，１７の各 隅部の出会った位置となっている。

【００１４】 また、図１において、符号２で示したものは超塑性材料よりなる平板であり、 符号３で示したものは従来と同様の蓋体である。その蓋体３にはガス流入通路４ 及びガス吹出し口５が設けられているのはいうまでもない。

【００１５】 次に、以上のように構成された成形用複合型１００及び蓋体３を用いた平板２ の超塑性成形の手順を説明する。 先ず、常温において、各構成片１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７， １８及び枠体２０を夫々所定の位置に配置して、成形用複合型１００を組み立て る。そして、図１に示すように、成形用複合型１００の上に平板２を置き、さら にその上に蓋体３を載置する。

【００１６】 続いて、蓋体３に上方から下向きの力を作用させて、蓋体３と平板２との合わ せ面、及び平板２と成形用複合型１００との合わせ面からガスが漏れないように 、それらを相互に密着させる。この際、各構成片１０，１１，１２，１３，１５ ，１６，１７，１８の上下方向の高さが揃えられることになる。

【００１７】 その後は、従来と同様に、加熱炉により成形用複合型１００及び平板２を超塑 性の発現温度に加熱・保持しながら、高圧の不活性ガスをガス吹出し口５から噴 出させて徐々に平板２を変形させる。図１に二点鎖線で示すように、変形した平 板２が成形用複合型１００の内周面１ａに完全に添った状態になれば、成形終了 である。

【００１８】 上記実施例によれば、成形用複合型１００が構成片１０，１１，１２，１３， １５，１６，１７，１８よりなるため、構成片１０，１１，１２，１３，１５， １６，１７，１８の内の一部に錆などの欠陥が生じた場合に、その欠陥の生じた 構成片のみを取り替えればよいので、その交換作業が容易であるだけでなく、交 換に要する時間も短くて済む。また、生じた欠陥を修繕する際にも、その欠陥の ある構成片のみを修繕用の工場に運べばよいので、大型の一体品の成形用型の場 合と較べて、運搬性がよく、運搬に要する時間や費用が少なくて済むのに加えて 、運搬時の安全性なども著しく改善される。さらに、成形用の型全体を新たに製 作しなくてもよいので、型の製作コストの低減も図れる。さらにまた、枠体２０ による締付け効果により、各構成片１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７ ，１８を互いに隙間なく密着させることができるので、外観品質の優れた成形品 を製作することができる。

【００１９】 なお、上記実施例においては、成形用複合型１００を、その長辺方向に４分割 し且つ短辺方向に２分割することにより、計８分割にしているが、これに限定さ れるものではなく、２個以上に分割することができればよい。また、分割の方向 も上記二方向に限らず、一方向のみでもよいし三方向以上に分割可能であっても よい。さらに、成形用複合型１００は、少なくとも２個に分割可能になっていれ ば、その細部等を種々設計変更可能であるのはいうまでもない。さらにまた、各 構成片１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８及び枠体２０の材質に 付いては、上記実施例によっては何等制限されるものではない。

【００２０】

【考案の効果】

本考案に係る超塑性材料の成形用複合型によれば、その型が複数の構成片の組 合わせよりなるため、型の一部分に欠陥が生じた場合に、その欠陥の生じた部分 の構成片のみを取り替えればよいので、従来に較べて極めて短時間で交換可能で ある（例えば、交換に、従来は１〜２日要していたのに対して、本考案によれば ６時間で済む）。また、欠陥部分の修繕に付いても、欠陥の生じた構成片のみを 修繕用の工場に運べばよいので、従来に較べて極めて容易に且つ短時間で修繕を 行うことができる（例えば、修繕に、従来は１週間程度要していたのに対して、 本考案によれば３日間で済む）。さらに、欠陥の生じていない部分の構成片に付 いては、そのまま使用可能であるため、成形用の型全体を新たに製作しなくても よく、製作コストの低減を図ることができる。さらにまた、成形用複合型を枠体 で締め付けることにより、その型の構成片同士を隙間なく密着させることができ るので、従来の一体品よりなる成形型を用いた場合と同様に、外観品質の優れた 成形品を製作することができる。従って、外観品質を劣化させることなく、成形 用型を交換する際における損失を最小限に抑えることができるので、本考案は産 業上極めて有効である。

【００２１】 また、特に多品種小量生産などで、一部のみが互いに異なる複数種の成形品を 製作する場合に、本考案に係る成形用複合型にあっては、その異なる部分に対応 した構成片のみを用意して取り替えるだけでよい。従って、本考案は、成形品の 品種毎に一体品よりなる成形用型を用意するのに較べて、型の製作コストが少な くて済むだけでなく、成形用の型の保管にも広大なスペースを必要とせず、また 運搬や交換に際してもさほど労力を必要としないので、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る成形用複合型の一例を説明する模
式図である。

【図２】図１のII−IIにおける断面を示す模式図であ
る。

【図３】従来の成形用型を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ａ 内周面 ２ 平板 ３ 蓋体 ５ ガス吹出し口 １０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８ 構
成片 ２０ 枠体 １００ 成形用複合型

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹部を有する成形用の型と該型の上に被
   せられる蓋体との間に超塑性材料よりなる平板を挟み、
   該平板及び前記型を加熱するとともに前記蓋体に設けら
   れたガス吹出し口より高圧ガスを噴出させることにより
   前記平板を前記型の内周面に押し当てて所望の形状に成
   形する超塑性材料の成形工程に用いられる成形用の型で
   あって、同一成形品の成形に供せられる型部分を、少な
   くとも２個の構成片に分割可能にしたことを特徴とする
   超塑性材料の成形用複合型。
2. 【請求項２】 上記成形用複合型を、複数の上記構成片
   を相互に密着可能な枠体で囲み、その枠体を成形用複合
   型の材質よりも熱膨張係数の小さい材質で形成したこと
   を特徴とする請求項１記載の超塑性材料の成形用複合
   型。