JPH07284859A - 磁化対向液圧成形用金型及び磁化対向液圧成形法 - Google Patents

磁化対向液圧成形用金型及び磁化対向液圧成形法

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JPH07284859A
JPH07284859A JP6075647A JP7564794A JPH07284859A JP H07284859 A JPH07284859 A JP H07284859A JP 6075647 A JP6075647 A JP 6075647A JP 7564794 A JP7564794 A JP 7564794A JP H07284859 A JPH07284859 A JP H07284859A
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plate
gauss
hydraulic
forming
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JP6075647A
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Koji Hashimoto
橋本浩二
Tatsuo Hiwatari
樋渡達雄
Toru Yoshida
亨 吉田
Matsuo Usuda
臼田松男
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 対向液圧成形において、特別な装置・金型を
必要とせずに、従来の金型の被加工薄板に接する部分に
磁気を与えるだけで金属薄板の成形能をより効率よく引
き出して、対向液圧での成形性を向上する方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 金属薄板の対向液圧成形用金型において、被
加工薄板に接する部分を50〜300ガウスの磁気を保
有する強磁性金属で作製した金型、または金型内部に電
磁石を組み込み、被加工材を設置する部分の金型表面の
磁束密度が50〜300ガウスとなるようにした磁化対
向液圧プレス成形用金型、及び該金型を用いて、板厚
0.15mm〜2.50mmの磁性金属薄板のプレス成
形性(主に深絞り成形)を向上させる磁化対向液圧成形
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性金属薄板の対向液
圧成形における対向液圧成形用金型及び対向液圧成形加
工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車部品などの金属薄板加工では、プ
レス機械により深絞り成形や張出し成形・複合成形を行
うことにより所定の形状を金属薄板に与えている。しか
し、これら金属薄板の成形性は、金型形状や潤滑・プレ
ス条件および材料の機械的特性値によって左右され、成
形可能な部品形状や製品高さはこれら因子によって制限
される。従って、所定の成形深さのプレス成形品を得る
ためには、高成形性を有する金属薄板を用いたり、高潤
滑性油をプレス加工に用いたり、金型形状を緩くして成
形性を向上する手法が用いられる。
【0003】しかし、高成形性を有する金属薄板は概ね
価格が高く、経済的に不利となる。また、高潤滑性油は
粘度が通常高いために、プレス現場での作業環境を著し
く損なう。
【0004】さらに、金型形状を緩い形状に変える手法
は、部品のデザイン変更を伴うために限度があり、所定
の形状を得るには他の改善手法と組み合わす必要があ
る。
【0005】一方、成形加工法の改善策としては、特殊
な成形法として電磁形成法が公知となっているが(例え
ば、鈴木秀雄,金属,Vol.56,No.7(198
6)P56−62)、ポンチとダイによる機械的な力で
の成形と異なり、電磁成形法ではコイルに大電流を一気
に流して磁界による高エネルギー加工を施すので、一般
に大容量コンデンサーや特殊な装置を必要とする。
【0006】実用的な改善方法としては、金属薄板をポ
ンチに強制的に押しつけてポンチとの摩擦力を増やし、
成形高さを向上させる対向液圧成形法(例えば、素形
材,vol.34,No.11,(1993)P1−
7)や、成形時の温度や速度を制御することにより金属
薄板の成形能力を向上させる温間成形法が考案されてい
る。特に対向液圧成形法では、従来のプレス加工では実
現できなかった、絞り比3.0以上の深絞り成形も可能
である。しかし、液圧によって被加工材を工具に押しつ
ける手法は、材料を流入させる為にダイとしわ押さえの
間から液を逃がす必要があるために、深絞り成形におい
ては被加工材と工具間の密着性(摩擦力)を向上する上
で限界があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した金
属薄板の対向液圧成形において、従来技術の問題点であ
る成形深さの限界を、従来の対向液圧成形装置・金型以
外の特殊な装置を必要とせずに、金型の被加工薄板に接
する部分に磁気もしくは電磁気を与えるだけで、金属薄
板の成形能をより効率よく引き出して成形性を向上する
方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポンチと
ダイ及びしわ押さえ板を用いた対向液圧成形で、鋼板や
表面処理鋼板、ニッケル板等、及びそれらの合金や表面
処理板などの磁性金属薄板を対向液圧成形加工(主に深
絞り成形)する場合に、ポンチのみ、若しくはポンチと
ダイ・しわ押さえ板の被加工薄板と接する部分に50〜
300ガウスの磁気を有する強磁性金属を配するか、あ
るいはポンチとダイ・しわ押さえ板を構成する金型内部
に電磁石を配し、50〜300ガウスの電磁気を被加工
材に供給することを可能とした磁化プレス金型を用いる
ことにより、磁性金属薄板の対向液圧成形性を向上する
事ができることを見出したすなわち、本発明の要旨は次
の通りである。
【0009】(1)ポンチとダイ及び板押さえ板による
金属薄板の対向液圧成形用金型(主に深絞り成形)にお
いて、被加工薄板に接する部分を50〜300ガウスの
磁気を保有する強磁性金属で作製した金型、または金型
内部に電磁石を組み込み、被加工材を設置する部分の金
型表面の磁束密度が50〜300ガウスとなるようにし
た磁化対向液圧成形用金型。
【0010】(2)強磁性金属を使用する金型部位また
は内部に電磁石を組み込む金型部位がポンチのみである
ことを特徴とする、前記(1)項記載の磁化対向液圧成
形用金型。
【0011】(3)前記(1)項または(2)項記載の
磁化対向液圧成形用金型を用いて、板厚0.15mm〜
2.50mmの磁性金属薄板を対向液圧成形(主に深絞
り成形)することを特徴とする磁化対向液圧成形法。
【0012】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。
【0013】通常、深絞りや張り出し成形・複合成形を
プレス機械により行う場合、ダイとしわ押さえ板によっ
てしわ抑制及び材料流入制御に必要十分なブランク押さ
え力を、被加工材のフランジ部に付与する。プレス成形
部品の成形可否は、材料流入の不具合で破断したり、し
わ押さえ力不足によるしわ発生や、形状不良などがある
が、最も一般的な成形不良はポンチ肩部での破断(α破
断)である。深絞り成形や複合成形の場合には、フラン
ジ部分の縮みフランジ変形抵抗力(または伸びフランジ
変形抵抗力)と摩擦抵抗力、ビード部分でのビード抵抗
力及びダイ肩部分での曲げ・曲げ戻し変形抵抗力が、成
形荷重として被加工材の縦壁部に負荷される。被加工材
の破断耐力がこの成形荷重を負担しきれなくなったとき
に、上記のα破断を起こすのである。
【0014】従って、被加工材のプレス成形性を向上さ
せるには、成形荷重の各成分を引き下げると共に、成形
荷重を負担する部分の破断耐力を向上するか、縦壁部に
かかる成形荷重をより広範囲に分散させることが行われ
る。すでに考案されている温間成形法は被加工材の変形
抵抗力を下げる原理を応用したものであり、対向液圧成
形法は縦壁部にかかる成形荷重をより広範囲に分散させ
る原理を用いた手法である。本発明は、対向液圧成形用
ポンチ、もしくはポンチ・ダイ・しわ押さえ板の被加工
薄板と接する部分を、50〜300ガウスの磁気を保有
する強磁性金属で作製するか、金型内部に電磁石を配し
て被加工材に50〜300ガウスの電磁気を与えること
により、液圧により磁性金属薄板をポンチ形状へ押しつ
ける効果との相乗効果で、縦壁部にかかる成形荷重をよ
り広範囲に分散させることを可能ならしめる方法であ
る。(しかし、本発明法では金型に付与する磁力もしく
は電磁力が極めて小さいため、上述の作用のみでは成形
性が向上する理由の全てを説明できるわけではなく、い
まだ判明していない磁力の寄与があるものと思われる)
上記作用により、特別な装置や大幅な型改造が不要であ
るにもかかわらず、成形性の向上が達成できる。
【0015】図1に本発明の磁化液圧成形用金型の一般
的な断面形状を示す。1は被加工材の磁性金属薄板、2
は50〜300ガウスの磁気を保有する強磁性金属で製
作したポンチ、3は通常、もしくは50〜300ガウス
の磁気を保有する強磁性金属で製作したダイ、4は通常
のしわ押さえ板または50〜300ガウスの磁気を保有
する強磁性金属で製作したしわ押さえ板を示す。磁性金
属薄板には鋼板やニッケル板、及びそれらの合金などの
一般金属薄板が適用可能である。図1では最も簡単な工
具形状を記したが、通常の対向液圧成形用金型では、ポ
ンチ・ダイおよびしわ押さえ板の形状はより複雑なもの
となる。
【0016】次に本発明の限定条件について詳述する。
被加工薄板に接する面の金型に付与する磁気は、50〜
300ガウスの磁気もしくは電磁気が必要である。すな
わち、50ガウス未満では被加工薄板とポンチ金型面と
の吸着が不十分となり、成形性の向上が実現できない。
一方、金型の被加工材と接触する部分に300ガウスを
越える磁気もしくは電磁気を与えた場合には、成形性の
向上が同様に得られるが、工具表面に鉄粉などのゴミを
吸着しやすくなる。なお、多量の作動油(潤滑油)のお
かげで、ピンプルや星目などの製品疵が原因の成形不良
は、300ガウス以下の磁気を与えた場合には問題にな
らない。
【0017】また、ポンチの被加工薄板と接する部分に
のみ50〜300ガウスの磁気、もしくは電磁気を付与
した場合にも成形性の向上が認められた。ポンチのみに
磁気もしくは電磁力を付与する方法は、ダイ及びしわ押
さえ板が通常の金型でよいために、設備・経費の面から
優位性がある。なお、磁気または電磁気の限定条件は、
前出の理由によって50〜300ガウスの磁気、もしく
は電磁気を与える必要がある。
【0018】次に板厚に関してであるが、0.15mm
未満では金型に吸着する力が強すぎて、被加工材の成形
荷重に必要以上の負荷を掛けてしまうために破断してし
まう。また、板厚2.50mm超の被加工薄板では、対
向液圧成形で得られる深絞り性を上回らなくなる。従っ
て、本発明の適用板厚は、0.15mm以上2.50m
m以下とする。
【0019】以上の限定条件に基づく本発明は、実施例
における単純形状の金型に対してのみならず、複雑な形
状を有する金型への適用でも十分に効果を発揮するもの
であり、本願特許の請求範囲はこれらを含有している。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0021】図1に本発明の実施例磁化液圧成形用金型
を示す。磁性金属薄板には鋼板やニッケル板など、及び
それらの合金やめっき板などの磁性を有する金属薄板が
適用可能であるが、そのうち板厚0.12mm〜3.0
mmの極軟鋼板、軟鋼板について行った。図中1は磁性
金属薄板、2は50〜300ガウスの磁気を保有する強
磁性金属で製作したポンチ金型、3はダイ金型、4は5
0〜300ガウスの磁気を保有する強磁性金属で製作し
たダイ金型の一部、5はしわ押さえ板、6は50〜30
0ガウスの磁気を保有する強磁性金属で製作したしわ押
さえ板の一部、7は作動油である。
【0022】従来より一般的に用いられている対向液圧
成形用金型(ポンチ・ダイ及びしわ押さえ板)に10〜
350ガウスの磁気を付与した。被加工薄板材は、ブラ
ンク径をφ140mm〜φ250mmの間で5mm間隔
で準備し、防錆油による潤滑条件でプレス加工を実施し
た。従来の対向液圧成形法の比較例としては、同じ加工
条件でポンチ、ダイ、しわ押さえ板ともに完全に消磁し
た条件と、ポンチ、ダイ、しわ押さえ板に350ガウス
を付与した条件を行った。
【0023】なお成形性の評価は、しわ押さえ圧とブラ
ンク径を様々に変えて、成形できた最大のブランク径を
ポンチ径で割った値(LDR)を用いた。
【0024】結果を表1に示す。表1は金型工具に付与
する磁気を変えたときの磁化対向液圧成形法の効果を調
べたもので、工具に磁気を与えたプレス成形条件では、
どれも磁気0の場合よりも成形性が向上していることが
わかる。なお、この表1の実施例では繰り返し数3であ
ったので、磁気350ガウスでの条件でもひどい星目・
ピンプルは見掛けられず、製品疵はわずかであった。し
かし、実生産では枚数が増大するに従い、軽微な製品疵
が重大な疵と発達していくので、金型に付与する磁気は
300ガウス以下が好ましい。
【0025】また、被加工材の板厚を0.12mm〜
3.0mmと変えることにより、磁気プレス成形法の効
果を調べた。結果を表2に記す。この結果より、板厚
0.12mmでは磁気プレス成形法での成形性が劣り、
板厚3.00mmでは磁気プレス成形法の効果がほとん
ど無くなることがわかった。
【0026】これより、被加工材の板厚は0.15mm
〜2.50mmが適しているといえる。
【0027】・プレス条件(φ80mm円筒工具) プレス機械:80ton 油圧プレス ポンチ :φ78mm- 肩R5mm円筒ポンチ ダイ :φ80mm- ダイス肩R5mm ブランク径:φ140mm〜φ250mm(5mm間
隔) 潤滑 :作動油 対向液圧 :300kgf/cm2 及び750kgf/
cm
【0028】
【表1】
【0029】・プレス条件(φ80mm円筒工具) プレス機械:80ton 油圧プレス ポンチ :φ78mm 肩R5mm円筒ポンチ ダイ :[板厚]〜0.80mm φ80mm-
ダイス肩R5mm 〜2.30mm φ83mm- ダイス肩R5mm 〜3.00mm φ85mm- ダイス肩R5mm ブランク径:φ140mm〜φ250mm(5mm間
隔) 潤滑 :作動油 対向液圧 :300kgf/cm2 及び750kgf/
cm2 プレス加工の結果を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】
【発明の効果】このように、本発明方法は磁性金属薄板
の深絞り・複合形成などの対向液圧成形用金型及び対向
液圧成形法として極めて有効であり、かつ特別なプレス
機や大幅な金型の改造を必要としないため工業的価値の
高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁化対向液圧成形用金型の断面
図。
【符号の説明】 1…磁性金属薄板 2…50〜300ガウスの磁気を保有する強磁性金属で
作成したポンチ金型 3…ダイ金型 4…50〜300ガウスの磁気を保有する強磁性金属で
作成したダイ金型の一部 5…しわ押さえ板 6…50〜300ガウスの磁気を保有する強磁性金属で
作成したしわ押さえ板の一部 7…作動油
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼田松男 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンチとダイ及び板押さえ板による金属
    薄板の対向液圧成形用金型(主に深絞り成形)におい
    て、被加工薄板に接する部分を50〜300ガウスの磁
    気を保有する強磁性金属で作製した金型、または金型内
    部に電磁石を組み込み、被加工材を設置する部分の金型
    表面の磁束密度が50〜300ガウスとなるようにした
    磁化対向液圧成形用金型。
  2. 【請求項2】 強磁性金属を使用する金型部位または内
    部に電磁石を組み込む金型部位がポンチのみであること
    を特徴とする、請求項1記載の磁化対向液圧成形用金
    型。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の磁化対向液圧成
    形用金型を用いて、板厚0.15mm〜2.50mmの
    磁性金属薄板を対向液圧成形(主に深絞り成形)するこ
    とを特徴とする磁化対向液圧成形法。
JP6075647A 1994-04-14 1994-04-14 磁化対向液圧成形用金型及び磁化対向液圧成形法 Withdrawn JPH07284859A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008290144A (ja) * 2007-05-28 2008-12-04 Toyota Auto Body Co Ltd プレス型
CN102921790A (zh) * 2012-11-26 2013-02-13 哈尔滨理工大学 磁致介质加压的板材充液拉深成形装置及方法
CN105081107A (zh) * 2015-09-23 2015-11-25 燕山大学 采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具及其压边方法
CN106216512A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 燕山大学 一种带有记忆特征的变压边力的拉深模具及其控制方法

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