JPH0736928B2 - 金属箔の超塑性成形方法 - Google Patents
金属箔の超塑性成形方法Info
- Publication number
- JPH0736928B2 JPH0736928B2 JP62311282A JP31128287A JPH0736928B2 JP H0736928 B2 JPH0736928 B2 JP H0736928B2 JP 62311282 A JP62311282 A JP 62311282A JP 31128287 A JP31128287 A JP 31128287A JP H0736928 B2 JPH0736928 B2 JP H0736928B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal foil
- molding
- superplastic
- forming
- sealed body
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- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特定条件のもとで超塑性を示す、チタンまた
はチタン合金のような超塑性金属からなる金属箔の超塑
性成形方法に関する。
はチタン合金のような超塑性金属からなる金属箔の超塑
性成形方法に関する。
〔従来技術〕 チタンおよびチタン合金は、高温のもとで超塑性を示す
ことが知られている。この特性を利用した超塑性成形
は、当然のことながら、その超塑性が現れる高温で行わ
ねばならないが、高温では金属の酸化の問題が生じる。
したがって、従来は、たとえば特公昭59−24893号公報
に記載されているように、成形用高圧ガスあるいは保護
雰囲気ガスとして、アルゴンなどの不活性ガスを使用す
るのが普通である。
ことが知られている。この特性を利用した超塑性成形
は、当然のことながら、その超塑性が現れる高温で行わ
ねばならないが、高温では金属の酸化の問題が生じる。
したがって、従来は、たとえば特公昭59−24893号公報
に記載されているように、成形用高圧ガスあるいは保護
雰囲気ガスとして、アルゴンなどの不活性ガスを使用す
るのが普通である。
しかしながら、従来の不活性ガスを用いる超塑性成形方
法では、成形工程中に、成形用素材の酸化を十分には防
止できない。すなわち、成形用素材を成形用金型に挿入
する段階で、素材の表面が高温の雰囲気中に露呈され、
また成形中には成形用素材が成形用ガスや保護雰囲気ガ
スに露呈されるため、高温の雰囲気中の酸素や成形用ガ
スまたは保護雰囲気ガスに含まれる酸素により、素材金
属の表面酸化が避けられない。その結果、成形用素材
は、表面酸化により超塑性特性が低下し、かつ箔のよう
に極めて薄い素材では、成形中に酸化部位で破断を生じ
ることがある。さらに、成形後に腐食液に浸して表面の
酸化層を除去する際に、金属箔の母材自体が消失する恐
れもある。
法では、成形工程中に、成形用素材の酸化を十分には防
止できない。すなわち、成形用素材を成形用金型に挿入
する段階で、素材の表面が高温の雰囲気中に露呈され、
また成形中には成形用素材が成形用ガスや保護雰囲気ガ
スに露呈されるため、高温の雰囲気中の酸素や成形用ガ
スまたは保護雰囲気ガスに含まれる酸素により、素材金
属の表面酸化が避けられない。その結果、成形用素材
は、表面酸化により超塑性特性が低下し、かつ箔のよう
に極めて薄い素材では、成形中に酸化部位で破断を生じ
ることがある。さらに、成形後に腐食液に浸して表面の
酸化層を除去する際に、金属箔の母材自体が消失する恐
れもある。
さらに、超塑性成形では、材料の超塑性を利用するもの
であるから、極めて遅い歪速度で成形する必要がある
が、箔の超塑性成形のばあい、このような遅い歪速度を
実現するには、成形中ガス圧を3kg/cm2程度の非常に低
い値に精密に制御せねばならないが、このような精密な
制御は極めて困難である。
であるから、極めて遅い歪速度で成形する必要がある
が、箔の超塑性成形のばあい、このような遅い歪速度を
実現するには、成形中ガス圧を3kg/cm2程度の非常に低
い値に精密に制御せねばならないが、このような精密な
制御は極めて困難である。
本発明は、上述したような従来の超塑性成形方法におけ
る問題を解決し、成形用素材の酸化をほぼ確実に防止で
き、かつ比較的高い成形圧力で成形を行うことができ
る、金属箔の超塑性成形方法を提供することを目的とす
る。
る問題を解決し、成形用素材の酸化をほぼ確実に防止で
き、かつ比較的高い成形圧力で成形を行うことができ
る、金属箔の超塑性成形方法を提供することを目的とす
る。
上記問題点を解決するために、本発明においては、成形
用素材である金属箔を、該金属箔と実質的に同質の金属
シートの間に封入して密封体を形成し、この密封体を超
塑性成形条件のもとで成形する。すなわち、本発明によ
る金属箔の超塑性成形方法では、まず超塑性特性を有す
る金属箔の両面に、接合防止層を介して前記金属箔と実
質的に同質のシート材を重ね合わせ、真空雰囲気におい
て前記シート材の周縁を気密に接合して、前記金属箔を
内部に密封した密封体を形成する。次いで、この密封体
を成形型内に配置したのち、該密封体に超塑性成形条件
のもとで成形圧力を作用させ、前記金属箔を前記シート
材とともに成形する。
用素材である金属箔を、該金属箔と実質的に同質の金属
シートの間に封入して密封体を形成し、この密封体を超
塑性成形条件のもとで成形する。すなわち、本発明によ
る金属箔の超塑性成形方法では、まず超塑性特性を有す
る金属箔の両面に、接合防止層を介して前記金属箔と実
質的に同質のシート材を重ね合わせ、真空雰囲気におい
て前記シート材の周縁を気密に接合して、前記金属箔を
内部に密封した密封体を形成する。次いで、この密封体
を成形型内に配置したのち、該密封体に超塑性成形条件
のもとで成形圧力を作用させ、前記金属箔を前記シート
材とともに成形する。
本発明の上記した方法によれば、成形用素材である金属
箔は、これと実質的に同質の金属シートの間に置かれて
密封される。この密封体の形成は常温で行われるため、
金属箔の酸化は生じない。また、密封は真空雰囲気で行
われるので、密封体への酸素の侵入は、最小限に抑えら
れる。この密封体は、その後超塑性成形を受けるのであ
るが、金属箔は真空雰囲気で形成された密封体内に封入
されているので、その周囲には酸素が実質的に存在せ
ず、超塑性成形時の高温のもとでも金属箔に酸化を生じ
る恐れはない。また、金属箔の両面にはシート材が配置
されているので、成形に対する密封体の剛性は金属箔自
体の剛性より高くなり、成形圧力を高くすることが可能
になる。
箔は、これと実質的に同質の金属シートの間に置かれて
密封される。この密封体の形成は常温で行われるため、
金属箔の酸化は生じない。また、密封は真空雰囲気で行
われるので、密封体への酸素の侵入は、最小限に抑えら
れる。この密封体は、その後超塑性成形を受けるのであ
るが、金属箔は真空雰囲気で形成された密封体内に封入
されているので、その周囲には酸素が実質的に存在せ
ず、超塑性成形時の高温のもとでも金属箔に酸化を生じ
る恐れはない。また、金属箔の両面にはシート材が配置
されているので、成形に対する密封体の剛性は金属箔自
体の剛性より高くなり、成形圧力を高くすることが可能
になる。
以下、本発明の実施例を図について説明する。第１図は
チタン合金のシート１を示す。このシート１は、たとえ
ばSP35（Ti−9.5V−2.5Mo−3Al）のような材料により形
成すればよく、厚さは約0.4mm程度とする。このシート
１は２枚準備し、各シート１の片側の面に接合防止材２
を塗布する。接合防止材２としては、たとえばボロンナ
イトライド又は窒化硼素等が使用される。
チタン合金のシート１を示す。このシート１は、たとえ
ばSP35（Ti−9.5V−2.5Mo−3Al）のような材料により形
成すればよく、厚さは約0.4mm程度とする。このシート
１は２枚準備し、各シート１の片側の面に接合防止材２
を塗布する。接合防止材２としては、たとえばボロンナ
イトライド又は窒化硼素等が使用される。
次いで、第２図に示すように、２枚のシート１を、接合
防止材２が塗布された面が向き合うように配置し、間に
シート１と同質のチタン合金箔３を配置する。チタン合
金箔３は、厚さ0.1mmとする。この状態で２枚のシート
１とチタン合金箔３とを重ね、さらにその上に、シート
１のチタン合金と溶接可能な金属からなるシールリング
４を片側に配置する。シールリング４は、たとえば純チ
タンから構成し、厚さは約1.6mmとする。
防止材２が塗布された面が向き合うように配置し、間に
シート１と同質のチタン合金箔３を配置する。チタン合
金箔３は、厚さ0.1mmとする。この状態で２枚のシート
１とチタン合金箔３とを重ね、さらにその上に、シート
１のチタン合金と溶接可能な金属からなるシールリング
４を片側に配置する。シールリング４は、たとえば純チ
タンから構成し、厚さは約1.6mmとする。
このようにして成形された積層物を、電子ビーム溶接機
内に配置し、装置全体を真空排気して、装置の雰囲気を
たとえば5x10-3torr程度の真空にする。この状態で、シ
ールリング４を裏当て金として電子ビーム溶接すること
により、シート１の周縁が第３図および第４図に1aで示
すように溶接された密封体５が得られる。この密封体５
において、シールリング４は持ち運びの際に該密封体５
の剛性を高め、取り扱いを容易にする利点がある。
内に配置し、装置全体を真空排気して、装置の雰囲気を
たとえば5x10-3torr程度の真空にする。この状態で、シ
ールリング４を裏当て金として電子ビーム溶接すること
により、シート１の周縁が第３図および第４図に1aで示
すように溶接された密封体５が得られる。この密封体５
において、シールリング４は持ち運びの際に該密封体５
の剛性を高め、取り扱いを容易にする利点がある。
この密封体５の形成は常温で行われる。したがって、こ
の過程で金属箔３に酸化を生じる恐れはない。このよう
にして得られた密封体５は、第５図に示すように、所要
の成形面6aを備えた下型６と平坦な上型７との間に置か
れる。この状態で型６、７を炉内で超塑性成形条件に加
熱し、上型７に形成したガス導入路８から加圧成形用ガ
スを密封体５の片側に導入することにより、密封体５に
成形圧力を与え、所定の超塑性条件で密封体５を成形す
る。この状態を第６図に示す。超塑性条件は、SP35チタ
ン合金（Ti−9.5V−2.5Mo−3Al）のばあいには750℃の
もとで、２時間であり、加圧ガスとしてはアルゴンガス
を用いることが望ましい。この成形工程において、金属
箔３はシート１により覆われており、かつ密封体５内は
真空状態であるので、金属箔３が成形時の高温の影響で
酸化される恐れはない。
の過程で金属箔３に酸化を生じる恐れはない。このよう
にして得られた密封体５は、第５図に示すように、所要
の成形面6aを備えた下型６と平坦な上型７との間に置か
れる。この状態で型６、７を炉内で超塑性成形条件に加
熱し、上型７に形成したガス導入路８から加圧成形用ガ
スを密封体５の片側に導入することにより、密封体５に
成形圧力を与え、所定の超塑性条件で密封体５を成形す
る。この状態を第６図に示す。超塑性条件は、SP35チタ
ン合金（Ti−9.5V−2.5Mo−3Al）のばあいには750℃の
もとで、２時間であり、加圧ガスとしてはアルゴンガス
を用いることが望ましい。この成形工程において、金属
箔３はシート１により覆われており、かつ密封体５内は
真空状態であるので、金属箔３が成形時の高温の影響で
酸化される恐れはない。
成形完了後、成形された密封体５を型から取り出し、金
属箔３が酸化されない温度まで密封体５を冷却したの
ち、シート１の溶接部分を切断し、成形された金属箔３
を取り出す。このようにして、第７図に示すような、所
望の形状に成形された金属箔を得ることができる。な
お、以上の実施例においては、金属シート１は成形され
る金属箔と同一の材料により形成したが、これは必ずし
も同一でなくてもよく、ほぼ同一の条件で超塑性を示す
材料であれば、実施例と同様に使用できる。
属箔３が酸化されない温度まで密封体５を冷却したの
ち、シート１の溶接部分を切断し、成形された金属箔３
を取り出す。このようにして、第７図に示すような、所
望の形状に成形された金属箔を得ることができる。な
お、以上の実施例においては、金属シート１は成形され
る金属箔と同一の材料により形成したが、これは必ずし
も同一でなくてもよく、ほぼ同一の条件で超塑性を示す
材料であれば、実施例と同様に使用できる。
本発明においては、超塑性金属箔がこれと実質的に同質
の金属シートにより挟まれた状態で密封され、超塑性条
件で成形されるので、成形中に酸化される恐れがなくな
る。また、金属箔と金属シートからなる密封体は、一体
として成形されるので、成形時の剛性が高くなり、成形
圧力を高めることができる。したがって、超塑性成形の
実施に必要な歪速度を維持するためのガス圧の制御が非
常に容易になる。
の金属シートにより挟まれた状態で密封され、超塑性条
件で成形されるので、成形中に酸化される恐れがなくな
る。また、金属箔と金属シートからなる密封体は、一体
として成形されるので、成形時の剛性が高くなり、成形
圧力を高めることができる。したがって、超塑性成形の
実施に必要な歪速度を維持するためのガス圧の制御が非
常に容易になる。
第１図は本発明の方法の実施に使用される金属シートの
一例を示す斜視図、第２図は密封体を形成する工程を示
す斜視図、第３図は密封体の斜視図、第４図は密封体の
一部の側面図、第５図および第６図は本発明の方法の一
例を示す断面図、第７図は本発明の方法により得られた
製品の一例を示す断面図である。 １……金属シート、２……接着防止材、 ３……金属箔、４……シールリング、５……密封体、６
……下型、７……上型、
一例を示す斜視図、第２図は密封体を形成する工程を示
す斜視図、第３図は密封体の斜視図、第４図は密封体の
一部の側面図、第５図および第６図は本発明の方法の一
例を示す断面図、第７図は本発明の方法により得られた
製品の一例を示す断面図である。 １……金属シート、２……接着防止材、 ３……金属箔、４……シールリング、５……密封体、６
……下型、７……上型、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 智之 茨城県つくば市千現２丁目１番の１ 宇宙 開発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 三輪 正夫 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 室谷 員弘 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 田島 直之 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内
Claims (1)
- 【請求項１】超塑性特性を有する金属箔の両面に、接合
防止層を介して前記金属箔と実質的に同質のシート材を
重ね合わせ、真空雰囲気において前記シート材の周縁を
気密に接合して、前記金属箔を内部に真空状態に密封し
た密封体を形成し、この密封体を成形型内に配置したの
ち、該密封体に超塑性成形条件のもとで成形用ガス圧を
作用させ、前記金属箔を前記シート材とともに成形する
ことを特徴とする、金属箔の超塑性成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62311282A JPH0736928B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 金属箔の超塑性成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62311282A JPH0736928B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 金属箔の超塑性成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01150419A JPH01150419A (ja) | 1989-06-13 |
| JPH0736928B2 true JPH0736928B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=18015257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62311282A Expired - Lifetime JPH0736928B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 金属箔の超塑性成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736928B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101033534B1 (ko) * | 2008-12-19 | 2011-05-11 | 한국항공우주연구원 | 곡면형상을 위한 초소성 성형장치 |
| CN105328001A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-02-17 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种带有负角结构钛合金零件的加工装备 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01241330A (ja) * | 1988-03-23 | 1989-09-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超塑性成形用ブランク |
| JPH03204125A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-05 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 高温で反応性の高い超塑性金属板の複合成形法 |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP62311282A patent/JPH0736928B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101033534B1 (ko) * | 2008-12-19 | 2011-05-11 | 한국항공우주연구원 | 곡면형상을 위한 초소성 성형장치 |
| CN105328001A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-02-17 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种带有负角结构钛合金零件的加工装备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01150419A (ja) | 1989-06-13 |
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Legal Events
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