JPH09108851A - 電磁調理器用容器の鍛造圧接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鍛造圧接終了後、容器の温度が常温に戻った
時点で、容器底面の曲率が所望の寸法となる鍛造圧接方
法を提供する。 【解決手段】 プレスの金型部は上金型１と下金型２と
から構成されている。上金型１のプレス面は凸面３とな
っており、一方、下金型２のプレス面は凹面４となって
いる。この凸面３及び凹面４の曲率の大きさは同一であ
る。クラッド板９のアルミニウム板８が、アルミニウム
製容器本体５の底部６外面に接触するように、クラッド
板９をアルミニウム製容器本体５の縁部１０内に位置決
めし、配置する。相対的位置を保ちつつ、容器本体５及
びクラッド板９を下金型２に配置した後、下金型２と上
金型１とにより両者を圧接し、クラッド板９のアルミニ
ウム板８とアルミニウム製容器本体５外面とを熱間固相
接合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金（以下、双方を含めてアルミニウムとい
う）製容器本体に、ステンレス鋼板とアルミニウム板と
からなるクラッド板のアルミニウム板を熱間固相接合
し、電磁調理器用鍋等に使用される容器を製造する電磁
調理器用容器の鍛造圧接方法に関し、特に形状及び寸法
の精度が高い電磁調理器用容器を製造できる鍛造圧接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁調理器用鍋は電磁誘導による鍋自体
の発熱を利用するために、素材には電気抵抗が大きい磁
性材料が使用されている。電磁調理器用鍋の本体をアル
ミニウム及び銅等の非磁性材で形成し、鍋底の中央部に
発熱体板を圧着した鍋が提案されている（実開昭６１−
２３２９２号公報）。図８（ａ）はこの従来技術の電磁
調理器用鍋を示す断面図、（ｂ）はこの鍋を示す底面図
である。図８に示すように、鍋本体２２の非磁性金属か
らなる底部２４には、中央部に鍋の内側に突出する凹部
２４ｃが設けられており、凹部２４ｃの周囲に沿って、
発熱体板２６が圧着されている。この発熱体板２６は円
環形状をなしており、その外径は、底部２４の周縁の外
径に比して、若干小さくなっている。また、発熱体板２
６の内周２６ｃに沿って、底部２４に段部２４ｄが形成
されている。一方、発熱体板２６の外周２６ａに沿っ
て、底部２４には縁部２４ａが形成されており、縁部２
４ａと外周２６ａとの境界上には、段部２４ｅが形成さ
れている。更に、発熱体板２６には多数の貫通孔２６ｂ
が設けられている。

【０００３】発熱体板２６は、強磁性体からなり、電磁
調理器からの磁束を受けて渦電流が発生し、発熱する。
また、通常の電磁調理器では、円環状に磁束を発生する
ようになっているため、その磁束分布に対応して、発熱
体板２６は、上述のように、中心部がない円環形状のも
のとなっている。

【０００４】このように構成された電磁調理器用鍋にお
いては、アルミニウム等の非磁性金属からなる底部２４
の熱膨張率と発熱体板２６の熱膨張率との差から熱的歪
みが生じる。底部２４の中央部では、発熱体板２６が存
在せず、中空となっているので、熱膨張による底部２４
の中央部の熱的歪みは、凹部２４ｃの段部２４ｄにて吸
収される。また、発熱体板２６の外縁部２６ａの熱的歪
みは、段部２４ｅにて吸収される。このため、鍋本体２
２と発熱体板２６との密着性が劣化することを防止でき
る。また、発熱体板２６には貫通孔２６ｂが設けれられ
ているため、この貫通孔２６ｂに鍋本体２２の材料を圧
入することにより、発熱体板２６ｂと貫通孔２６ｂとの
間に機械的な接合が生じる。なお、この従来技術におい
ては、発熱体板２６にＪＩＳ ＳＵＳ４３０に規定され
るステンレス板を使用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には、以下に示す問題点がある。即ち、鍋本体
の底部２４はアルミニウム等の非磁性金属からなり、こ
の底部２４の熱膨張係数とステンレス鋼からなる発熱体
板２６の熱膨張係数との差が大きいため、熱間接合した
ときに、温度低下と共に底部２４が底部２４の外側方
向、即ち発熱体板２６面側に盛り上がる変形挙動を示
す。そして、底部２４が外側に盛り上がった場合は、鍋
を平担面上に置いた際に、鍋の姿勢が安定しないという
問題点がある。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、鍛造圧接終了後、容器の温度が常温に戻っ
た時点で、容器底面の曲率が所望の寸法となる電磁調理
器用容器の鍛造圧接方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電磁調理器
用容器の鍛造圧接方法は、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金製容器本体底部外面に、フェライト系ステンレス
鋼板とアルミニウム又はアルミニウム合金板とからなる
クラッド板のアルミニウム又はアルミニウム合金板を熱
間固相接合する電磁調理器用容器の鍛造圧接方法におい
て、金型面が凸面の第１の金型を前記クラッド板の前記
鋼板面に接触させ、金型面が凹面の第２の金型を前記容
器本体の内面に接触させて前記第１及び第２の金型によ
り容器本体とクラッド板とを熱間固相接合することを特
徴とするこの場合に、前記凸面の曲率と前記凹面の曲率
とが等しいものにすることができる。

【０００８】

【作用】本発明に係る電磁調理器用容器の鍛造圧接方法
においては、プレス面が凸面である第１の金型とプレス
面が凹面である第２の金型とを使用する。アルミニウム
製容器本体の底の内側と凹面状のプレス面とが接触する
ように、アルミニウム製容器本体を配置し、一方、凸面
状のプレス面がフェライト系ステンレス鋼板とアルミニ
ウム板とからなるクラッド板の鋼板面側と向かい合うよ
うに配置する。即ち、クラッド板のアルミニウム板面側
がアルミニウム製容器本体の底部外面に接触するよう
に、このクラッド板を配置する。次いで、アルミニウム
製容器本体に、フェライト系ステンレス鋼板とアルミニ
ウム板とからなるクラッド板のアルミニウム板を鍛造等
により圧接し、アルミニウム製容器本体の底部と、クラ
ッド板のアルミニウム板とを熱間固相接合させる。そう
すると、アルミニウム製容器本体のアルミニウム板とク
ラッド板のアルミニウム板とは強固に接合され、容器の
底部が形成される。圧接終了時の容器は、プレス面に倣
って、アルミニウム板からステンレス鋼板への方向を正
として、容器の底部は凹面状となっている。その後、底
部のアルミニウム板の熱膨張係数がステンレス鋼板の熱
膨張係数に比して大きいため、温度が低下すると共に、
底部のアルミニウム板はステンレス鋼板に比してより収
縮する。このため、容器の底部は、温度低下に伴い、次
第に平坦面に近づき、平坦又は所望の寸法の凹面状を有
するものとなる。

【０００９】本願発明者等は、アルミニウム製容器本体
に、フェライト系ステンレス鋼板とアルミニウム板とか
らなるクラッド板のアルミニウム板を熱間固相接合する
鍛造圧接において、熱間圧延終了時に得られた容器の底
が平坦である場合は、容器自体の温度低下に伴って、容
器底部のアルミニウム板の熱膨張係数が、ステンレス鋼
板の熱膨張係数に比して大きいため、ステンレス鋼板側
の容器底面が凸面状に盛り上がることに着目した。即
ち、この盛り上がりを考慮して、プレス面が凹面である
金型とプレス面が凸面である金型とを使用し、熱間固相
接合時の容器底部のステンレス鋼板側の面が凹面状とな
るように、アルミニウム板とクラッド板とを圧接して熱
間固相接合する。圧接終了後、容器底部は、金型に倣っ
て、容器底部のステンレス鋼板側の面が凹面状となって
いるが、温度低下に伴って、容器底部は平坦面となる。
このため、常温での使用時には容器底面が平坦、又は所
望の寸法の凹面状となるので、容器を平坦面上に置いた
場合は、容器の姿勢が極めて安定する。

【００１０】なお、調理時に、容器は加熱されるが、加
熱時には容器底部のアルミニウム板が、ステンレス鋼板
よりもより一層大きく熱膨張するため、容器底部のステ
ンレス鋼板側の面は凹面状に変形する。このため、容器
の安定性が損なわれる虞れはない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例方法について、添付の
図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施
例方法に係る鍛造圧接方法を示す断面図である。図１に
示すように、プレスの金型部は上金型１と下金型２とか
ら構成されており、上金型１のプレス面は凸面３となっ
ており、一方、下金型２のプレス面は凹面４となってい
る。この凸面３及び凹面４の曲率の大きさは同一であ
る。

【００１２】上述の金型によりプレスされるアルミニウ
ム製容器本体５は、底部６と側面部１２とから構成され
ており、その断面形状がＵ字状となっている。アルミニ
ウム製容器本体５の底部６外周には縁部１０が形成され
ている。また底部６にクラッドされるクラッド板９は、
フェライト系ステンレス鋼板７とアルミニウム板８とか
らなるものである。

【００１３】容器本体５は、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム
合金（ＪＩＳ ＡＤＣ１及びＪＩＳＡＤＣ１２のダイカ
スト合金等）、工業用純アルミニウム（ＪＩＳ １１０
０番等）及びＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム（ＪＩＳ ３０
０３番等）により製造することができる。一方、クラッ
ド板９のステンレス鋼板７は、強磁性体である必要があ
るので、フェライト系ステンレス鋼板である必要があ
る。クラッド９のアルミニウム板８は、工業用純アルミ
ニウム（ＪＩＳ １１００番等）及びＡｌ−Ｍｎ系アル
ミニウム（ＪＩＳ ３００３番等）等を使用することが
できる。

【００１４】クラッド板９のアルミニウム板８が、アル
ミニウム製容器本体５の底部６外面に接触するように、
クラッド板９をアルミニウム製容器本体５の縁部１０内
に位置決めし、配置する。この場合に、容器本体５及び
クラッド板９を所定温度に加熱後、位置決めしてもよ
く、また、容器本体５及びクラッド板９を位置決めした
後、加熱してもよい。相対的な位置を保ちつつ、容器本
体５及びクラッド板９を下金型２に配置した後、下金型
２と上金型１とにより両者を圧接し、クラッド板９のア
ルミニウム板８とアルミニウム製容器本体５外面とを熱
間固相接合させる。そうすると、図２に示すように、底
部６とクラッド板９のアルミニウム板８とが強固に接合
され、容器１４の底部１１が形成される。圧接直後、容
器１４の底部１１は、上金型１及び下金型２に倣った形
状となっている。このため、容器１４の底部１１は、ア
ルミニウム板８からステンレス鋼板７への方向を正とし
て、凹面状となっている。アルミニウム板８の熱膨張係
数が、ステンレス鋼板７の熱膨張係数に比して大きいた
め、時間が経過すると共に、アルミニウム板８はステン
レス鋼板７に比してより一層収縮する。このため、図３
に示すように、容器１４の底部１１は、温度低下に伴
い、次第に平坦面に近づいていく。これにより、常温で
の使用時には容器１４底部１１が平坦面又は所望の寸法
の凹面状となるので、容器１４を平坦面に置いた場合
に、極めて安定するという効果を奏する。

【００１５】なお、調理の際に容器１４は加熱される
が、加熱時には容器１４の底部１１のアルミニウム板８
は、ステンレス鋼板７に比して、より一層熱膨張するた
め、底部１１は、上述のプレス終了時と同様に、凹面状
となる。このため、容器１４の安定性が損なわれる虞れ
はない。

【００１６】また、圧接時の容器本体５及びクラッド板
９の温度（以下、素材温度という）、金型温度、プレス
面圧並びに圧下率は、特に規制されないものの、下記の
ように設定することが好ましい。

【００１７】素材温度は、３５０乃至５００℃であるこ
とが好ましい。素材温度が３５０℃未満では、容器本体
とクラッド板との間の接合が不十分である。一方、素材
温度が５００℃を超えると、容器本体がＡｌ−Ｓｉ系ダ
イカスト合金である場合は、その表面にブリスターが発
生する。特にブリスターの発生を確実に防止するために
は、素材温度は４５０℃以下であることがより一層好ま
しい。

【００１８】金型温度は１８０乃至４５０℃であること
が好ましい。金型温度が１８０℃未満では、有効な接合
状態を得ることができない。また、金型温度が４５０℃
を超えた場合は、金型と容器本体及びクラッド板との潤
滑性が劣化すると共に、製品容器に焼付きが著しく生じ
やすくなる。

【００１９】プレス面圧は１乃至５ｔｏｎ／ｃｍ²であ
ることが好ましい。プレス面圧が１ｔｏｎ／ｃｍ²未満
では、容器本体とクラッド板との間の接合強度が不十分
である。一方、プレス面圧が５ｔｏｎ／ｃｍ²を超えた
場合は、容器本体の変形が大きくなる。

【００２０】圧下率は、容器本体とクラッド板との接合
状態及び接合後の容器本体の形状に影響を与える。圧下
率を下記数式のように定義する。

【００２１】

【数１】圧下率＝（Ａｌ板厚の変化量）／（圧接前のＡ
ｌ板厚）×１００（％）

【００２２】この定義において、容器本体の底部の圧下
率又はクラッド板のアルミニウム板の圧下率のいずれか
が、１０乃至５０％であることが好ましい。容器本体の
底部又はクラッド板のアルミニウム板の圧下率が１０％
未満では、容器本体の底部とクラッド板との接合界面に
おいて剥離が生じやすい。一方、この圧下率が５０％を
超えた場合は、容器本体の底部の外周直径の変化量及び
ばらつきが大きくなる。

【００２３】次に、本実施例方法により実際に容器を製
造した結果について、その比較例方法と比較して説明す
る。実施例方法においては、アルミニウム製容器本体と
してアルミニウムダイカスト鍋を用意し、上述したプレ
ス面が凹面の下金型及びプレス面が凸面の上金型を使用
して、このアルミニウムダイカスト鍋底の外面にフェラ
イト系ステンレス鋼板とアルミニウム板とからなるクラ
ッド板のアルミニウム板を熱間固相接合した。図４は、
下金型のプレス面のプロフィールを示す図であって、横
軸に金型中心からの距離（ｍｍ）をとり、縦軸に下金型
プレス面逆反り量（ｍｍ）をとって、両者の関係を示す
グラフ図である。なお、このグラフ図中の金型プレス面
逆反り量の符号は、プレスされた鍋の底部の外面が凸と
なる方向を＋方向とした。また、本実施例方法では、熱
間固相接合される鍋底の板厚は一定であるので、上金型
の曲率の大きさは下金型の曲率の大きさと同一にしてあ
る。

【００２４】一方、比較例方法においては、プレス面が
いずれも平坦である上金型及び下金型を使用して、アル
ミニウムダイカスト鍋底にフェライト系ステンレス鋼板
とアルミニウム板とからなるクラッド板のアルミニウム
板を熱間固相接合した。

【００２５】実施例方法及び比較例方法において使用し
たクラッド板及びアルミニウムダイカスト鍋の形状並び
にプレス時の圧接条件を下記表１に示す。なお、クラッ
ド板のアルミニウム板には、位置決め用の貫通孔が中央
部に設けられており、アルミニウムダイカスト鍋には前
記貫通孔に嵌合される突起が設けられている。この貫通
孔の直径（内周直径）についても下記表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】先ず、実施例方法の結果について説明す
る。図５は、実施例方法における鍋底のクラッド板側の
面のプロフィールを示す図であって、横軸に鍋底中心か
らの距離（ｍｍ）をとり、縦軸に鍋底反り量（ｍｍ）を
とって、両者の関係を示すグラフ図である。図中の鍋底
反り量の符号は、鍋底の外面が凸になる方向を＋方向と
している。また、図中の○は熱間固相接合時の鍋底反り
量、△は常温時の鍋底反り量を示す。図５に示すよう
に、熱間固相接合時には、鍋底反り量は中心部で−１ｍ
ｍとなっているものの、温度が低下し常温となった場合
は、底部全域において鍋底反り量は略０ｍｍであり、鍋
底は平坦となっている。

【００２８】次に、比較例方法の結果について説明す
る。図６は、比較例方法における鍋底のクラッド板側の
面のプロフィールを示す図であって、横軸に鍋底中心か
らの距離（ｍｍ）をとり、縦軸に鍋底反り量（ｍｍ）を
とって、両者の関係を示すグラフ図である。図中の鍋底
反り量の符号は、実施例方法の場合と同様に、鍋底の外
面が凸になる方向を＋方向としている。また図中の△は
常温時の鍋底反り量を示す。図６に示すように、熱間固
相接合時に平坦なプレス面を有する金型を使用した場合
は、常温において鍋底の反り量が中心部で１ｍｍとなっ
ており、鍋底が凸状に膨らむため、鍋が不安定となる。
図７は、鍋底が膨らむ様子を示す断面図である。アルミ
ニウム板１５の熱膨張係数がステンレス鋼板１６の熱膨
張係数に比して大きいため、アルミニウム板１５はステ
ンレス鋼板１６に比してより一層収縮する。このため、
図７中破線にて示すように、鍋底１１ａは、温度が低下
すると共に、次第に凸状に膨らむ。

【００２９】なお、実施例方法の金型のプレス面のプロ
フィールと比較例方法の容器底部のプロフィールとが略
同一形状であることから、プレス面のプロフィールを以
下のように決定し、プレスすることができる。即ち、熱
間固相接合時に平坦なプレス面を有する金型を使用し、
容器本体の底部とクラッド板とをプレスし、得られた容
器の底部のプロフィールを測定する。得られたプロフィ
ールと同一形状のプレス面を有する金型を用意し、この
金型を使用して、容器本体とクラッド板とをプレスし、
両者を熱間固相接合する。これにより、容器底部が、略
平坦面な容器を製造することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プレス面が凸面である金型とプレス面が凹面である金型
とを使用して、アルミニウム製容器本体に、フェライト
系ステンレス鋼板とアルミニウム又はアルミニウム合金
板とからなるクラッド板のアルミニウム又はアルミニウ
ム合金板を熱間固相接合するので、常温時における容器
底面の曲率が所望の寸法となり、安定性が優れた容器を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例方法に係る電磁調理器用容器の
鍛造圧接方法を示す断面図である。

【図２】プレス直後の容器を示す断面図である。

【図３】常温における容器を示す断面図である。

【図４】横軸に金型中心からの距離（ｍｍ）をとり、縦
軸に下金型プレス面逆反り量（ｍｍ）をとって、両者の
関係を示すグラフ図である。

【図５】実施例方法における容器底部のクラッド板側の
面のプロフィールを示す図であって、横軸に容器底部中
心からの距離（ｍｍ）をとり、縦軸に容器底部反り量
（ｍｍ）をとって、両者の関係を示すグラフ図である。

【図６】比較例方法における容器底部のクラッド板側の
面のプロフィールを示す図であって、横軸に容器底部中
心からの距離（ｍｍ）をとり、縦軸に容器底部反り量
（ｍｍ）をとって、両者の関係を示すグラフ図である。

【図７】比較例の容器を示す断面図である。

【図８】（ａ）は従来の電磁調理器用容器を示す断面
図、（ｂ）この容器を示す底面図である。

【符号の説明】

１；上金型 ２；下金型 ３；凸面 ４；凹面 ５；アルミニウム製容器本体 ６，１１，２４；底部 ７，１６；フェライト系ステンレス鋼板 ８，１５；アルミニウム板 ９；クラッド板 １０；縁部 ６ａ；鍋底 １２；側面部 １４；容器 ２２；鍋本体 ２４ａ；縁部 ２４ｄ，２４ｅ；段部 ２６；発熱体板 ２６ａ；外周 ２６ｂ；貫通孔 ２６ｃ；内周

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ａ４７Ｊ 36/02 Ａ４７Ｊ 36/02 Ａ Ｂ２１Ｄ 51/18 Ｂ２１Ｄ 51/18 Ｇ (72)発明者 中田 守 三重県員弁郡大安町大字梅戸字東山1100番 株式会社神戸製鋼所大安工場内 (72)発明者 岩村 宏 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 大家 正二郎 栃木県真岡市鬼怒ケ丘15番地 株式会社神 戸製鋼所真岡製造所内 (72)発明者 横江 寛治 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内 (72)発明者 高田 与男 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内 (72)発明者 前田 秀克 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金製容
   器本体底部外面に、フェライト系ステンレス鋼板とアル
   ミニウム又はアルミニウム合金板とからなるクラッド板
   のアルミニウム又はアルミニウム合金板を熱間固相接合
   する電磁調理器用容器の鍛造圧接方法において、金型面
   が凸面の第１の金型を前記クラッド板の前記鋼板面に接
   触させ、金型面が凹面の第２の金型を前記容器本体の内
   面に接触させて前記第１及び第２の金型により容器本体
   とクラッド板とを熱間固相接合することを特徴とする電
   磁調理器用容器の鍛造圧接方法。
2. 【請求項２】 前記凸面の曲率と前記凹面の曲率とが等
   しいことを特徴とする請求項１に記載の電磁調理器用容
   器の鍛造圧接方法。