JPH10263712A - 重合体内部マンドレルによる金属物体の伸張成形方法 - Google Patents

重合体内部マンドレルによる金属物体の伸張成形方法

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JPH10263712A
JPH10263712A JP10019465A JP1946598A JPH10263712A JP H10263712 A JPH10263712 A JP H10263712A JP 10019465 A JP10019465 A JP 10019465A JP 1946598 A JP1946598 A JP 1946598A JP H10263712 A JPH10263712 A JP H10263712A
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mandrel
mandrels
bending
stretching
extruded
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JP10019465A
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Thomas J Vansumeren
ジェイ.バンサマレン トマス
Robert P Even
ピー.イーブン ロバート
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Aluminum Company of America
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/02Bending by stretching or pulling over a die
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D9/00Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/08Bending tubes using mandrels or the like in press brakes or between rams and anvils or abutments; Pliers with forming dies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乗り物本体の構成要素として押出加工物を使
用するためには、従来技術で可能であったよりも一層大
きい変形を伴う成形と、一層の精度とを必要とする。 【課題手段】 押出加工物20内に寸法において適合す
る重合体マンドレル35,36を挿入し、押出加工物の
端部21,22を掴んで長手方向へ伸張する際にダイ3
0に向って横方向へ押出加工物を曲げることによって押
出加工物の変形精度の維持と、潰れの防止とを可能にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、好ましくはアルミ
ニウム合金押出加工物である細長い中空金属物体を形成
する方法に関する。本発明の方法によって作られる成形
された押出加工物は、乗り物本体の構成要素として使用
される。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム合金押出加工物は、自動
車、トラック、ボートおよび航空機を含む乗り物の構成
要素として長く使用された。該押出加工物は、代表的
に、加熱されたインゴットまたはビレットがチャンネ
ル、チューブまたはアングルのような細長い物体を形成
するように圧力下でダイ開口部を経て押圧される方法に
よって作られる。押出される製品は、一般に、500〜
15,000トンの範囲内の力でダイを経て押圧され
る。該押出加工物は、148.8〜648.8℃(30
0〜1200°F)の程度の上昇された温度でダイを出
る。次に、押出された製品は、通常、溶体化熱処理され
て急冷される。該製品は、45.7m(150フィー
ト)以上の長さを含む種々な長さに作られてもよく、種
々な種類の任意の横断面形状を有してもよい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】押出加工物が自動車の
屋根レールのような車体構成要素として好適であるため
に、これ等は、一層複雑な形状に成形されねばならな
い。アルミニウム合金押出加工物を成形するために従来
技術において使用される幾つかの方法は、曲げ、伸張成
形および伸張巻き付け成形を含む。これ等の従来技術の
方法は、変形の程度が小さいか、また寸法公差が大きい
場合に適当に成しとげる。しかしながら、大きな変形が
必要であって、寸法公差が小さいときに、改良される成
形方法に対する必要性が依然として存在する。
【0004】
【発明の目的】本発明の主目的は、物体を曲げる際に物
体の潰れを防止するために重合体マンドレルが物体の内
部に設置される、中空金属物体を伸張成形する方法を提
供することである。
【0005】本発明の関連する目的は、従来技術におけ
るよりも物体について所望の寸法からのかたより即ち偏
差が一層小さい、中空金属物体を伸張成形する方法を提
供することである。
【0006】本発明の付加的な目的および利点は、下記
の明細書および特許請求の範囲によって当該技術の熟達
者に明らかになる。
【0007】
【発明の要約】本発明によると、細長い中空金属物体を
所望の形状に成形する方法が提供される。該中空金属物
体は、好ましくはアルミニウム合金押出加工物である。
【0008】本発明の押出加工物に対する幾つかの好適
なアルミニウム合金は、AA2000シリーズのアルミ
ニウム・銅合金と、AA6000シリーズのアルミニウ
ム・マグネシウム・シリコン合金と、AA7000シリ
ーズのアルミニウム・亜鉛合金とである。本発明によっ
て伸張成形可能であり自動車および航空機の産業におい
て使用するのに好適な押出加工物は、AA2024、6
013、6061、6063、6009および7075
のアルミニウム合金を含むが、これに制限されない。
【0009】本発明によって成形される押出加工物は、
長手方向に間隔を設けられて対向する即ち向かいあった
端部を有する細長い中空物体である。該押出加工物は、
通常、端部から端部までほぼ均等な横断面を備えたもの
から出発する即ち加工が始まる。全長は、一般に、約1
12〜305cm(44〜120インチ)である。
【0010】中実の重合体第1マンドレルは、物体の第
1端部に機械的に挿入される。中実の重合体第2マンド
レルは、第2端部に機械的に挿入される。該2本のマン
ドレルは、好ましくは各々が物体の長さの約半分ほど長
手方向に延在する。
【0011】該重合体マンドレルは、好ましくは中実ポ
リウレタンから作られる。特に好適な実施例では、これ
等の各々は、約90Aまたは70Dのデュロメータ硬さ
を有している。
【0012】該重合体マンドレルは、型として中空物体
の1つを使用することによって所望の寸法および形状に
塑造される即ち成形される。特に好適な実施例では、ポ
リウレタンの高温溶融物が、物体の内部に設置される。
ポリウレタンは、冷却する際に収縮して硬化し、物体の
内部よりも小さい中実形状を形成する。次に、中実形状
は、除去されて、等しい長さの第1、第2のマンドレル
に切断される。鋼シャンク(steel shank)は、各マンド
レルの側部端面へ固定される。
【0013】押出加工物の端部は、対向するグリッパー
(grippers) のジョー(jaws)によって掴まれ、押出加工
物は、端部を反対方向へ引張ることによって長手方向へ
伸張される。十分な力は、塑造変形による伸びが開始さ
れるように、弾性限界を越えてグリッパーに加えられ
る。
【0014】押出加工物は、長手方向へ伸張される際
に、引張りの方向を横断する方向へ曲げられる。曲げ
は、好ましくは、形成ダイないし成形ダイに向って強制
的に押出加工物を移動することによって達成される。十
分な力は、成形ダイの輪郭に類似する輪郭を押出加工物
に与えるために加えられる。
【0015】該重合体マンドレルの各々は、中空物体の
内壁に隣接する外壁を有している。該マンドレルは、該
内壁が潰れないように曲げの際に該内壁を支持する。
【0016】中空物体に隣接するダイは、引張の方向を
横断する方向へ中空物体を曲げる。次に、該物体は、曲
げによって導入される残留応力を除去するために再度伸
張される。この第2伸張は、メモリー効果(memory eff
ect)のためにその元の形状にスプリングバック(spring
back) する金属の任意の傾向を最小限にする。最後に、
曲げは、緩められる。
【0017】第2伸張が緩められた後、グリッパーは、
端部から解放され、マンドレルは、中空物体から機械的
に除去される。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の方法では、アルミニウム
合金押出加工物は、自動車の屋根レールのような車体構
成要素として有用な形状に伸張成形される。本発明の方
法を実施する伸張成形装置10は、図1に示される。
【0019】装置10は、アルミニウム合金押出加工物
20の掴み部分に対するジョー13,14を有する一対
の対向するグリッパーないしグリッパー組立体11,1
2を備えている。第1ジョー13は、押出加工物20の
第1端部21を掴み、第2ジョー14は、第2端部22
を掴む。ジョー13,14は、装置10の運転者(図示
せず)からの指令の際に端部21,22を選択的に掴ん
で解放する。
【0020】グリッパー組立体11,12は、液圧シリ
ンダ組立体27,28から延在するガイドないしジャケ
ット25,26によって支持される。ガイド25,26
は、グリッパー組立体11,12を支持する。シリンダ
組立体27,28は、形成ダイないし成形ダイ30に対
する矢印A,Bの方向への回転を可能にするように調節
可能な架台によって支持される。
【0021】ガイド25,26は、液圧シリンダ組立体
27,28から延在するピストンロッド31,32を収
容する。アルミニウム押圧加工物20がグリッパー組立
体11,12の間の装着された後、ピストンロッド3
1,32は、押圧加工物20の開口端37,38を経て
中実ポリウレタンマンドレル35,36を押圧する。マ
ンドレル35,36の各々は、押出加工物20を貫通し
て約半分の長さだけ延在する。各マンドレル35,36
に取付けられる鋼シャンク45,46は、開口端37,
38の外方に且つ横方向へ延在する。シャンク45,4
6に隣接するガイド25,26は、押出加工物20が下
記に記載されるように伸張されて曲げられる際に加工物
20の内部のマンドレル35,36を安定化する。
【0022】マンドレル35,36の各々は、押出加工
物20の内壁41に隣接する外壁40を有している。マ
ンドレル35,36は、端部開口部37,38よりも小
さいが、マンドレル35,36が挿入されるとき、潤滑
剤は、ガイド25,26の開口部を経て外壁40に隣接
する繊維質芯(fibrous wick) (図示せず)によって供
給される。該潤滑剤は、押出加工物20が成形された後
のマンドレル35,36の除去を容易にする。押出加工
物20の開口部37,38は、伸張の後に一層小さくな
る。
【0023】マンドレル35,36が押出加工物20の
内部に設置されるとき、ジョー13,14は、端部2
1,22上に強く締付けられる。次に、液圧シリンダ組
立体27,28は、ガイド25,26上で引張ることに
よって押出加工物20を長手方向へ伸張する。伸張が開
始された後、グリッパー組立体11,12は、押出加工
物を成形ダイ30上で成形するために矢印A,Bで示さ
れるように揺動(swing)する。
【0024】押出加工物20が所望の程度まで横方向へ
即ち横断方向へ曲げられた後、押出加工物20は、曲げ
によって導入される残留応力を除去するためにシリンダ
組立体27,28によって再度伸張される。この第2伸
張は、金属押出加工物20がその元の形状にスプリング
バックする任意の傾向を最小限にする。
【0025】次に、第2伸張が緩められ、ジョー13,
14は、端部21,22から解放されて、マンドレル3
5,36は、機械的に除去される。
【0026】本発明によって作られる成形された押出加
工物80は、図2に示される。押出加工物80は、第1
端部81と、第2端部82と、中央部分83とを有して
いる。第1端部81は、部品深さの約7倍の曲げ半径
(7D曲げ)を有している。第2端部82は、部品深さ
の約4倍の曲げ半径(4D曲げ)を有している。中央部
分83は、部品深さの約65倍の曲げ半径(65D曲
げ)を有している。従来技術の曲げ方法による我々の経
験は、寸法公差の問題が端部の一層厳しい曲げ半径のた
めに端部81,82において予期されることである。
【0027】現在好適な実施例を記載したが、本発明
は、添付特許請求の範囲内で他の態様に具現可能なこと
が理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によって中空金属物体を成形する装置の
概略図。
【図2】本発明によって成形されたアルミニウム合金押
出加工物の斜視図。
【符号の説明】
11 グリッパー(グリッパー組立体) 12 グリッパー(グリッパー組立体) 20 押出加工物 21 第1端部 22 第2端部 25 ガイド(ジャケット) 26 ガイド(ジャケット) 35 マンドレル 36 マンドレル 40 外壁 41 内壁 45 鋼シャンク 46 鋼シャンク
フロントページの続き (72)発明者 ロバート ピー.イーブン アメリカ合衆国 ペンシルバニア州アルコ ア センター,テクニカル ドライブ 100

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向に隔置され且つ向かいあった第
    1、第2の端部を有する細長い中空金属物体を所望の形
    状に成形する方法において,(a) 中実重合体第1マン
    ドレルを前記第1端部に挿入して、中実重合体第2マン
    ドレルを前記第2端部に挿入し、該各マンドレルは前記
    物体の内壁に隣接する外壁を有し,(b) 弾性限界を越
    えて塑性変形による伸びを開始するのに十分な力によっ
    て該端部を反対方向へ引張ることによって該物体を長手
    方向へ伸張し,(c) 該物体を長手方向へ伸張させなが
    ら、該物体をその端部の間で該引張りの方向を横断する
    方向へ曲げ、前記各マンドレルが、該曲げの際の潰れに
    抗して該物体を支持する、工程を有する該方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において,(d)
    前記物体を長手方向へ再度伸張し、これにより、前記曲
    げによって引起こされる残留応力を除去する、工程を更
    に有する該方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の方法において,(e)
    前記手順(b)(c)(d) の際に前記端部をグリッパーによっ
    て掴む、工程を更に有する該方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の方法において,(f)
    前記伸張を緩めて、前記グリッパーを前記端部から解放
    し、前記各マンドレルを除去する工程を更に有する該方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の方法において,前記各
    マンドレルが、ポリウレタンを含む方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の方法において,前記第
    1マンドレルおよび前記第2マンドレルの各々が、前記
    金属物体を通って約半分の長さだけ長手方向へ延在する
    方法。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の方法において,前記金
    属物体が、アルミニウム合金押出加工物を含む方法。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の方法において,前記押
    出加工物が、AA2000,6000または7000の
    シリーズの合金を含む方法。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載の方法において,鋼シャ
    ンクが、前記各マンドレルへ取付けられ,該各シャンク
    に隣接するガイドが、手順(b),(c) の際に前記中空物体
    内の該各マンドレルを安定化する方法。
  10. 【請求項10】 対向して長手方向に間隔を設けられる
    第1、第2の端部を有する細長いアルミニウム合金押出
    加工物を成形する方法において,(a) 中実の重合体第
    1マンドレルを前記第1端部に挿入して、中実の重合体
    第2マンドレルを前記第2端部に挿入し、該各マンドレ
    ルは、前記押出加工物の内壁に隣接する外壁を有し,
    (b) 弾性限界を越えて、塑性変形による伸びを開始す
    るのに十分な力で該端部を反対方向へ引張ることによっ
    て該押出加工物を長手方向へ伸張し,(c) 該押出加工
    物を長手方向へ伸張させながら、該押出加工物をその端
    部間で該引張りの方向を横断する方向へ曲げ、前記各マ
    ンドレルが、該曲げの際の潰れに抗して該押出加工物を
    支持し,(d) 該押出加工物を長手方向へ再度伸張し、
    これにより、前記曲げによって引起こされる残留応力を
    除去する、工程を有する該方法。
JP10019465A 1997-01-31 1998-01-30 重合体内部マンドレルによる金属物体の伸張成形方法 Pending JPH10263712A (ja)

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US3679897P 1997-01-31 1997-01-31
US036798 1997-04-15
US839616 1997-04-15
US08/839,616 US5735160A (en) 1997-04-15 1997-04-15 Stretch forming metal bodies with polymeric internal mandrels

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