JPH0711399A - ストレッチャーストレインマークの発生のないアルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルミニウム合金の鋳塊を熱間圧延および冷
間圧延を経て板材とした後、該冷間圧延材を再結晶温度
以上の温度で熱処理し、圧下率 0.3〜1.5 ％の軽圧延を
施す。軽圧延をショットダルロール、レーザーダルロー
ルを用いて行うとより効果が大きい。５０００系アルミ
ニウム合金板材の製造に特に好適に使用される。 【効果】 成形性に優れ、ストレッチャーストレインマ
ークの発生のないアルミニウム合金板が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ストレッチャーストレ
インマークの発生のないアルミニウム合金板の製造方
法、特にプレス成形時、成形加工された材料表面にスト
レッチャーストレインマークを発生させないアルミニウ
ム合金板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金板の中で、引張試験に
おいて降伏点伸びを示す材料は、プレス成形を行った場
合、表面にストレッチャーストレインマークが発生し易
いことが知られている。アルミニウム合金においては、
とくにMgを主要合金成分として含むアルミニウム合金、
例えば5000系アルミニウム合金などがストレッチャース
トレインマークを生じ易い材料とされている。ストレッ
チャーストレインマークは、プレス成形において材料表
面に発生する皺状の模様であり、プレス成形製品の外観
品質を損なう。

【０００３】図１および図２に、５０００系アルミニウ
ム合金板に発生したストレッチャーストレインマークの
例を示す。これらはプレス成形品の表面を砥石で軽く研
磨したときの外観である。図１に示すストレッチャース
トレインマークはランダムマークと呼ばれ、ストレッチ
ャーストレインマークのうちではよく知られたものであ
り、これまで種々の防止策が試みられてきた。一方、図
２に示すストレッチャーストレインマークは畳目と呼ば
れるものであるが、砥石研磨により始めて観察できるも
のであるため、従来ほとんど問題にされていなかった。

【０００４】しかしながら、アルミニウム製品の外観品
質に対する基準はますます厳しくなっており、例えば、
アルミニウム合金板をプレス成形して使用することが多
い家電製品分野でもプレス成形によりストレッチャース
トレインマークなどの欠陥を生じないアルミニウム合金
板材が求められ、また、最近、車体軽量化の観点から実
用化されつつあるアルミニウム合金の自動車用ボデイパ
ネルにおいては、プレス成形で生じる外観上の欠陥の防
止が特に要請されており、ストレッチャーストレインマ
ークについても、ランダムマークのみでなく従来問題と
されなかった畳目の防止も求められるようになってき
た。

【０００５】アルミニウム合金板材に対するストレッチ
ャーストレインマークの発生を防止する方法としては、
レベラー矯正により弱加工を施す方法が行われている。
しかしながら、レベラー矯正による弱加工は、ランダム
マーク防止には効果的であるが、畳目防止には効果がな
いことが明らかになってきた。５０００系アルミニウム
合金板では、圧下率 2％程度のスキンパス圧延を行う方
法（住友軽金属技報Vol.1,No.1, 昭和35年1 月、第4
頁）や4 〜7 ％の冷間圧延後350 〜400 ℃で再焼鈍した
り、結晶粒度を0.055 〜0.060mm 以上で肌荒れを生じな
い範囲に調整する方法( 住友軽金属技報 Vol.2,No.2,
昭和36年4 月、第105 頁) も提案されているが、2 ％以
上のスキンパス圧延では、ストレッチャーストレインマ
ークの発生を防ぐことは可能であるが、材料が加工硬化
を起こし、深絞り性や張出し性などの成形性が劣化し易
いという問題点がある。再焼鈍する方法は、伸びが20％
程度に低下するため、自動車ボディパネル材など高い成
形性が要求される材料には適用できない。結晶粒度を調
整する方法では、合金組成によってはストレッチャース
トレインマークも肌荒れも生じない結晶粒度範囲を見つ
けることが困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ストレッチ
ャーストレインマークの発生要因となる降伏点伸びを抑
制する手段について検討するとともに、この手段が深絞
り性や張出し性などの成形性、成形時の肌荒れの有無な
ど成形加工時の諸特性に与える影響やアルミニウム合金
板の製造工程との関連性について多角的に検討した結果
としてなされたものであり、その目的は、成形加工にお
いて、深絞り性や張出し性を損なうことなく且つ肌荒れ
を生じることもなく、ランダムマークや畳目を含むスト
レッチャーストレインマークの発生を防止したストレッ
チャーストレインマークの発生のないアルミニウム合金
板の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のストレッチャーストレインマークの発生の
ないアルミニウム合金板の製造方法は、アルミニウム合
金の鋳塊を熱間圧延および冷間圧延を経て板材とした
後、該冷間圧延材を再結晶温度以上で熱処理し、圧下率
0.3〜1.5 ％の軽圧延を施すことを発明構成の基本的特
徴とし、軽圧延の圧延ロールとしてショットダルロール
を用いること、および軽圧延の圧延ロールとして、ロー
ル表面に、中央部が凹み該凹みの外周部が円環状に盛り
上がった形状の凹凸を規則正しく設けたロールを用いる
ことを発明構成の第２、第３の特徴とし、アルミニウム
合金がＭｇを主要合金成分として含有する５０００系ア
ルミニウム合金であることを発明構成の第４の特徴とす
る。

【０００８】本発明は、すべてのアルミニウム合金に適
用されるが、とくに主要合金成分として、例えばMg 1〜
7 ％を含む５０００系アルミニウム合金に適用した場
合、プレス成形時におけるランダムマークや畳目などの
ストレッチャーストレインマークの発生を効果的に防止
することができる。また、例えばMg0.2 〜2 ％、Cu2 〜
5 ％を含む２０００系アルミニウム合金板の製造につい
ても好適に使用することができる。アルミニウム合金
は、通常の連続鋳造により鋳塊とし、常法に従って均質
化熱処理、熱間圧延、冷間圧延、必要に応じて中間焼
鈍、さらに最終冷間圧延を行って板材とし、この冷間圧
延板材を再結晶温度以上で熱処理し、圧下率 0.3〜1.5
％の軽圧延を施す。

【０００９】本発明においては、冷間圧延材に再結晶温
度以上の温度で熱処理を加え、圧下率0.3 〜1.5 ％の軽
圧延を行うことにより、降伏点伸びが抑制されて、プレ
ス成形加工時のストレッチャーストレインマークの発生
が効果的に防止され、深絞り性や張出し性などの成形性
も損なわれず、成形後の板材表面に肌荒れを生じること
もないアルミニウム合金板が得られる。従って、特に要
求品質の厳しい自動車のアウターパネル、インナーパネ
ルとして使用する自動車ボディパネル用アルミニウム合
金板の製造方法として好適である。軽圧延の圧下率が
0.3％未満では効果が小さく、1.5 ％を越えると深絞り
性や張出し性が低下する。なお、アルミニウム合金板に
は、降伏点伸びの有無によらず、高ひずみ領域で発生す
るパラレルバンドと呼ばれるストレッチャーストレイン
マークも知られているが、パラレルバンドが生じるよう
な高ひずみ領域までのプレス成形はまれであるから、ほ
とんど問題にならない。

【００１０】軽圧延を行うための圧延ロールとして、自
動車ボディパネル用板材の製造において板材のプレス成
形性を向上させるために使用されるショットダルロール
を使用した場合には、ストレッチャーストレインマーク
の発生防止に加えて成形性の向上効果が得られ、また軽
圧延用ロールとして、同じく自動車ボディパネル用板材
の製造において使用される、レーザービームを断続的に
照射して、ロール表面に、中央部が凹み該凹みの外周部
が円環状に盛り上がった形状の凹凸を規則正しく設けた
圧延ロール（レーザーダルロール）を用いた場合には、
優れた成形性および塗装鮮映性が同時に達成される。

【００１１】

【作用】本発明の構成によれば、冷間圧延後の熱処理と
特定の軽圧延との組み合わせによる相互作用に基づい
て、アルミニウム合金板材の成形加工において、成形性
が損なわれることなく、また肌荒れが生じることなくラ
ンダムマークや畳目などのストレッチャーストレインマ
ークの発生が効果的に防止される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１ Mg 4.5％、Cu 0.3％を含み、残部Alと不可避的不純物か
らなる５０００系アルミニウム合金の鋳塊を常法に従っ
て均質化処理、熱間圧延、冷間圧延して、厚さ1.0mm の
板材とした。この冷間圧延板を550 ℃で10s 熱処理し、
試験材とした。試験材の切り板について、通常の平坦ロ
ール、ショットダルロール(Sダル) およびレーザーダル
ロール(Lダル) を使用し、圧下率を変えて軽圧延を行っ
た。圧下率は圧延前後の板材の長さの変化量から測定し
た。

【００１３】軽圧延後の試験材について、引張特性、成
形性、成形加工時のストレッチャーストレインマーク(
SSマーク) の発生の有無を調べた。軽圧延の条件および
試験結果を表１および表２に示す。

【００１４】引張試験は、JIS 5 号試験片により、0.2
％耐力、引張強さ、伸び、降伏点伸びを求めた。成形性
は、深絞り性試験、張出し性試験により評価した。深絞
り性は、図３に示すように、直径50mm、肩R( Rは隅角半
径、以下同じ。)5mmの平頭ポンチ１、および肩R5mmのダ
イス２を使用し、直径112.5mm のブランクを用いて、し
わ押さえ力34kNで防錆油を潤滑剤として成形速度2mm/s
で深絞り試験を行い、割れ発生までの成形高さを測定し
て評価した。張出し性は、図４に示すように、直径50mm
の球頭ポンチ３および肩R5mmのダイス４を使用し、直径
120.0mm のブランクを用いて、しわ押さえ力40kNで防錆
油を潤滑剤として成形速度2mm/s で張出し試験を行い、
割れ発生までの成形高さを測定して評価した。

【００１５】ストレッチャーストレインマークの発生の
有無の調査は、大R 球面円筒絞り試験および大R 円筒面
角形成形試験により行った。大R 球面円筒絞り試験は、
図５に示すように、直径250mm 、肩R20mm 、上面の曲率
半径1000mm( 球面) のポンチ５および肩R10mm のダイス
６を使用し、直径が400mm のブランクを用いて、しわ押
さえ力49kNで防錆油を潤滑剤として成形高さ30mmのパネ
ルを作製し、パネル表面を砥石研磨後、目視によりスト
レッチャーストレインマークの発生の有無を観察した。
大R 円筒面角形成形試験は、図６および図７に示すよう
に、一辺350mm 、コーナーR20mm 、肩R20mm 、上面の曲
率半径1000mm( 円筒面) の角形ポンチ７および幅10mm、
高さ 2mmの角形ビードを有する肩R10mm のダイス８を使
用し、一辺480mm の角形のブランクを用いて、しわ押さ
え力196kN で防錆油を潤滑剤として成形高さ40mmのパネ
ルを作製し、パネル表面を砥石研磨後、目視によりスト
レッチャーストレインマークの有無を観察した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】表１および表２に示されるように、本発明
に従って作製された試験材No.1〜7は、引張試験におい
て降伏点伸びが観察されず、ストレッチャーストレイン
マーク（SSマーク) の発生は無かった。深絞り性、張出
し性も、レベラー矯正した現行の自動車用アウターパネ
ル材（比較例１のNo.5試験材) と同等以上の十分な値を
有し、優れた成形性を示した。

【００１９】比較例１ Mg 4.5％、Cu 0.3％を含み、残部Alと不可避的不純物か
らなるアルミニウム合金の鋳塊を、実施例１と同様、常
法に従って均質化処理、熱間圧延、冷間圧延して、厚さ
1mm の板材とした。この冷間圧延板材を実施例１と同
様、550 ℃で10s熱処理し、試験材とした。試験材の切
り板について、平坦ロールによる軽圧延または図8 に示
すレベラーロール１０を千鳥状に配設したレベラー矯正
機９を使用してレベラー矯正を行った後、各試験材につ
いて、引張特性、成形性（深絞り性、張出し性）、成形
加工時のストレッチャーストレインマークの発生の有無
を調べた。引張試験、深絞り性試験、張出し性試験、お
よびストレッチャーストレインマークの発生の有無を観
察するための大R 球面円筒絞り試験、大R 円筒面角形成
形試験は、実施例１と同様の方法により行った。試験条
件および試験結果を表３および表４に示す。

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

【００２２】表３および表４にみられるように、本発明
に従う軽圧延を行わなかった試験材No.1、および圧下率
の少ないNo.2ではストレッチャーストレインマークが発
生した。No.3は本発明の範囲を越える圧下率の軽圧延を
行ったものであり、ストレッチャーストレインマークの
発生は防止されているが、成形性の低下がみられた。N
o.4およびNo.5は、レベラー強度を変えてレベラー矯正
を行った試験材であるが、いずれも畳目状のストレッチ
ャーストレインマークが観察された。

【００２３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、成形性
に優れ、成形加工時ストレッチャーストレインマーク、
肌荒れを生じないアルミニウム合金板の製造方法が提供
され、特に自動車ボディパネル材の製造に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルミニウム合金板に発生するストレッチャー
ストレインマークの例を示す写真である。

【図２】アルミニウム合金板に発生するストレッチャー
ストレインマークの他の例を示す写真である。

【図３】本発明における深絞り性試験装置を示す説明図
である。

【図４】本発明における張出し性試験装置を示す説明図
である。

【図５】本発明における大Ｒ球面円筒絞り試験装置を示
す説明図である。

【図６】本発明における大Ｒ円筒面角形成形試験装置を
示す説明図である。

【図７】図６の装置のダイスを示す平面図である。

【図８】板材のレベラー矯正の状態を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 平頭ポンチ ２ ダイス ３ 球頭ポンチ ４ ダイス ５ ポンチ ６ ダイス ７ ポンチ ８ ダイス ９ レベラー矯正機 10 レベラーロール

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【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】アルミニウム合金板に発生するストレッチャー
ストレインマークの例を模式的に表わしたもので、板表
面からみた外観図である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】アルミニウム合金板に発生するストレッチャー
ストレインマークの他の例を模式的に表わしたもので、
板表面からみた外観図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 秀俊 東京都港区新橋五丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 杉江 明士 東京都港区新橋五丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 田中 信二 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金の鋳塊を熱間圧延およ
   び冷間圧延を経て板材とした後、該冷間圧延材を再結晶
   温度以上で熱処理し、圧下率 0.3〜1.5 ％の軽圧延を施
   すことを特徴とするストレッチャーストレインマークの
   発生のないアルミニウム合金板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記軽圧延の圧延ロールとして、ショッ
   トダルロールを用いることを特徴とする請求項１記載の
   ストレッチャーストレインマークの発生のないアルミニ
   ウム合金板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記軽圧延の圧延ロールとして、ロール
   表面に、中央部が凹み該凹みの外周部が円環状に盛り上
   がった形状の凹凸を規則正しく設けたロールを用いるこ
   とを特徴とする請求項１記載のストレッチャーストレイ
   ンマークの発生のないアルミニウム合金板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記アルミニウム合金が５０００系アル
   ミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜３記載
   のストレッチャーストレインマークの発生のないアルミ
   ニウム合金板の製造方法。