JPH11323517A - 張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法 - Google Patents
張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法Info
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- JPH11323517A JPH11323517A JP14516398A JP14516398A JPH11323517A JP H11323517 A JPH11323517 A JP H11323517A JP 14516398 A JP14516398 A JP 14516398A JP 14516398 A JP14516398 A JP 14516398A JP H11323517 A JPH11323517 A JP H11323517A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネル
を製造する。 【解決手段】 相当歪みで２％の予歪みを施し、さらに
熱処理を施した後、Ｌ方向に再度引張試験を行った際
に、歪み量０．０６％での応力歪み曲線の傾きＸとヤン
グ率Ｙとの比Ａ（＝Ｘ／Ｙ）が、Ａ＞０．８を満たすア
ルミニウム合金板を用いてアルミニウム合金板パネルを
製造する。
を製造する。 【解決手段】 相当歪みで２％の予歪みを施し、さらに
熱処理を施した後、Ｌ方向に再度引張試験を行った際
に、歪み量０．０６％での応力歪み曲線の傾きＸとヤン
グ率Ｙとの比Ａ（＝Ｘ／Ｙ）が、Ａ＞０．８を満たすア
ルミニウム合金板を用いてアルミニウム合金板パネルを
製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、張り剛性に優れた
アルミニウム合金板パネルの製造方法に関し、主に自動
車構造材として、例えば、ルーフ、フード、ドアパネル
等のように曲率が大きな部分を有するパネルに好適な張
り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法に
関する。
アルミニウム合金板パネルの製造方法に関し、主に自動
車構造材として、例えば、ルーフ、フード、ドアパネル
等のように曲率が大きな部分を有するパネルに好適な張
り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境問題に対する関心の高ま
りと共に自動車の燃費向上のニーズが強くなっている。
燃費向上のための有効な方策の一つとして車体重量の軽
減が注目され、車体を構成する薄板部品の板厚を低減す
ることが重要視されている。そのため、アルミニウム合
金板の自動車への適用、およびアルミニウム合金板の更
なる薄肉化のニーズが高まっている。
りと共に自動車の燃費向上のニーズが強くなっている。
燃費向上のための有効な方策の一つとして車体重量の軽
減が注目され、車体を構成する薄板部品の板厚を低減す
ることが重要視されている。そのため、アルミニウム合
金板の自動車への適用、およびアルミニウム合金板の更
なる薄肉化のニーズが高まっている。
【０００３】この場合、問題となるのが、成形部品の張
り剛性の低下である。張り剛性が低下すると、成型品が
外部から力を受けたときに容易にたわみを生じてしま
う。一般に、張り剛性は、数１に示すように板厚とヤン
グ率に依存する。
り剛性の低下である。張り剛性が低下すると、成型品が
外部から力を受けたときに容易にたわみを生じてしま
う。一般に、張り剛性は、数１に示すように板厚とヤン
グ率に依存する。
【０００４】
【数１】Ｓ∝Ｅ．ｔm
【０００５】ここで、Ｓは張り剛性、Ｅはヤング率、ｔ
は板厚、ｍはパネル形状による定数で１〜３の値を持
つ。
は板厚、ｍはパネル形状による定数で１〜３の値を持
つ。
【０００６】薄肉化による張り剛性の低下を防ぐための
手段の一つとして、アルミニウム合金板のヤング率を上
げることが考えられる。特開平３−２６７３３２号公報
には、ＳｉＣなどの硬質な微粒子を分散させることでア
ルミニウムのヤング率を向上させる方法が開示されてい
る。しかし、このような材料は主に焼結によって製造さ
れており、板材として製造することは極めて困難であ
る。
手段の一つとして、アルミニウム合金板のヤング率を上
げることが考えられる。特開平３−２６７３３２号公報
には、ＳｉＣなどの硬質な微粒子を分散させることでア
ルミニウムのヤング率を向上させる方法が開示されてい
る。しかし、このような材料は主に焼結によって製造さ
れており、板材として製造することは極めて困難であ
る。
【０００７】また、建築物等に使用されるパネルに関し
ては、特開平４−３５７２６１号公報に開示されている
ように、曲げ角度を最終製品形状よりも鈍角にし、最終
製品として組み込まれた際に、パネル正面部をわずかに
凸面状に張り出させることで張り剛性を強化する方法が
既に知られている。しかし、自動車の様に複雑な形状の
パネルの組み合わせによって最終製品を構成する用途に
は、適用は困難である。
ては、特開平４−３５７２６１号公報に開示されている
ように、曲げ角度を最終製品形状よりも鈍角にし、最終
製品として組み込まれた際に、パネル正面部をわずかに
凸面状に張り出させることで張り剛性を強化する方法が
既に知られている。しかし、自動車の様に複雑な形状の
パネルの組み合わせによって最終製品を構成する用途に
は、適用は困難である。
【０００８】ところで、ヤング率は物理定数であること
から、張り剛性の評価を行う場合も一定値として取り扱
われてきた。しかし、パネルのようにプレス成形などに
よって材料に歪みが与えられた部品に再度力がかかる
と、一般に、弾性域といわれる歪み量（０．１％以下）
の範囲においても、歪みの増加に伴い応力−歪み曲線の
刻々の傾きが低下していく。この傾きのことを、以後、
瞬間ヤング率と呼ぶ。すなわち、従来完全な弾性範囲内
での変形であり、一定値のヤング率で評価出来ると考え
られていた張り剛性は、実際は、歪みの増加に伴う瞬間
ヤング率の低下という現象を含めた形で取り扱われるべ
きである。しかし、これまでにこのような現象に着目し
て張り剛性向上を検討した例はまったくない。
から、張り剛性の評価を行う場合も一定値として取り扱
われてきた。しかし、パネルのようにプレス成形などに
よって材料に歪みが与えられた部品に再度力がかかる
と、一般に、弾性域といわれる歪み量（０．１％以下）
の範囲においても、歪みの増加に伴い応力−歪み曲線の
刻々の傾きが低下していく。この傾きのことを、以後、
瞬間ヤング率と呼ぶ。すなわち、従来完全な弾性範囲内
での変形であり、一定値のヤング率で評価出来ると考え
られていた張り剛性は、実際は、歪みの増加に伴う瞬間
ヤング率の低下という現象を含めた形で取り扱われるべ
きである。しかし、これまでにこのような現象に着目し
て張り剛性向上を検討した例はまったくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記課題を有利に解決して、張り剛性に優れたアルミニウ
ム合金板パネルの製造方法を提供することを目的とする
ものである。
記課題を有利に解決して、張り剛性に優れたアルミニウ
ム合金板パネルの製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の通りであ
る。
る。
【００１１】（１） 相当歪みで２％の予歪みを施し、
さらに熱処理を施した後、Ｌ方向に再度引張試験を行っ
た際に、歪み量０．０６％での応力歪み曲線の傾きＸと
ヤング率Ｙとの比Ａ（＝Ｘ／Ｙ）が、Ａ＞０．８を満た
すアルミニウム合金板を用いることを特徴とする、張り
剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法。
さらに熱処理を施した後、Ｌ方向に再度引張試験を行っ
た際に、歪み量０．０６％での応力歪み曲線の傾きＸと
ヤング率Ｙとの比Ａ（＝Ｘ／Ｙ）が、Ａ＞０．８を満た
すアルミニウム合金板を用いることを特徴とする、張り
剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法。
【００１２】（２） 前記アルミニウム合金板が、質量
％で、Ｍｇ：０．２〜１．５％、Ｓｉ：０．４〜２％、
Ｃｕ：１％未満を含有することを特徴とする、前記
（１）の張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの
製造方法。
％で、Ｍｇ：０．２〜１．５％、Ｓｉ：０．４〜２％、
Ｃｕ：１％未満を含有することを特徴とする、前記
（１）の張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの
製造方法。
【００１３】前述のように、本発明者らは瞬間ヤング率
の低下という現象と張り剛性との相関に着目し、歪みの
増加に伴う瞬間ヤング率の低下を抑制することで張り剛
性が著しく向上するというまったく新しい知見を得た。
すなわち、プレスに相当する２％の予歪みを与えた後、
引張試験を行った際の瞬間ヤング率をＸ（応力−歪み曲
線の傾きに相当）とし、ヤング率をＹとしたとき、歪み
量０．０６％まで数２（１）式の関係を保つ材料を用い
たパネルでは、張り剛性が著しく向上することをみいだ
した。
の低下という現象と張り剛性との相関に着目し、歪みの
増加に伴う瞬間ヤング率の低下を抑制することで張り剛
性が著しく向上するというまったく新しい知見を得た。
すなわち、プレスに相当する２％の予歪みを与えた後、
引張試験を行った際の瞬間ヤング率をＸ（応力−歪み曲
線の傾きに相当）とし、ヤング率をＹとしたとき、歪み
量０．０６％まで数２（１）式の関係を保つ材料を用い
たパネルでは、張り剛性が著しく向上することをみいだ
した。
【００１４】
【数２】Ｘ／Ｙ＞０．８ …（１）
【００１５】瞬間ヤング率の低下には、前述したように
プレス成形などによって材料中に導入された歪みが深く
関係している。すなわち、プレス成形時に可動転位が導
入されていると、マクロには弾性変形範囲内とされる歪
み域においても、徐々に局所的な降伏現象が進行し、そ
れが、瞬間ヤング率の低下の要因になっていると考えら
れる。
プレス成形などによって材料中に導入された歪みが深く
関係している。すなわち、プレス成形時に可動転位が導
入されていると、マクロには弾性変形範囲内とされる歪
み域においても、徐々に局所的な降伏現象が進行し、そ
れが、瞬間ヤング率の低下の要因になっていると考えら
れる。
【００１６】また、本発明者らは、アルミニウム合金中
において可動転位の動きを抑制し、瞬間ヤング率の低下
を抑制する方法は特に限定はしないが、６０００系合
金、すなわちＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（−Ｃｕ）系合金を用い
て成形後に熱処理でＭｇ2 Ｓｉを微細に析出させるのが
極めて効果的であるという知見を新たに得た。その他の
方法としては、粒径の微細化、集合組織制御、他の析出
物の微細分散、固溶強化元素添加なども挙げられる。
において可動転位の動きを抑制し、瞬間ヤング率の低下
を抑制する方法は特に限定はしないが、６０００系合
金、すなわちＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（−Ｃｕ）系合金を用い
て成形後に熱処理でＭｇ2 Ｓｉを微細に析出させるのが
極めて効果的であるという知見を新たに得た。その他の
方法としては、粒径の微細化、集合組織制御、他の析出
物の微細分散、固溶強化元素添加なども挙げられる。
【００１７】以下に限定理由を述べる。
【００１８】瞬間ヤング率：まず、張り剛性と瞬間ヤン
グ率の関係は、以下の実験によって決定した。表１に示
す化学成分を有する板厚１．１ｍｍのアルミニウム合金
板を実機にて製造した。これらのアルミニウム合金板の
Ｌ方向からＪＩＳ５号引張試験片および振動法によるヤ
ング率測定用試験片を切り出し、残部より図１の模式図
に示した型のパネル１を作製した。各々の試験片および
パネルに表１中に示した種々の熱処理を施した後、ま
ず、ヤング率測定と引張試験より瞬間ヤング率の測定を
行った。
グ率の関係は、以下の実験によって決定した。表１に示
す化学成分を有する板厚１．１ｍｍのアルミニウム合金
板を実機にて製造した。これらのアルミニウム合金板の
Ｌ方向からＪＩＳ５号引張試験片および振動法によるヤ
ング率測定用試験片を切り出し、残部より図１の模式図
に示した型のパネル１を作製した。各々の試験片および
パネルに表１中に示した種々の熱処理を施した後、ま
ず、ヤング率測定と引張試験より瞬間ヤング率の測定を
行った。
【００１９】
【表１】
【００２０】図２にＮｏ．２、４、７、９の歪み量に伴
う瞬間ヤング率の変化を示す。歪み量０のところに表示
されている値が振動法によって測定されたヤング率であ
る。アルミニウム合金の成分によるヤング率の違いはあ
まり認められないが、歪み量の増加に伴い、合金または
熱処理によって瞬間ヤング率の低下の挙動が異なること
がわかる。
う瞬間ヤング率の変化を示す。歪み量０のところに表示
されている値が振動法によって測定されたヤング率であ
る。アルミニウム合金の成分によるヤング率の違いはあ
まり認められないが、歪み量の増加に伴い、合金または
熱処理によって瞬間ヤング率の低下の挙動が異なること
がわかる。
【００２１】一方、パネルについては、周囲を拘束しパ
ネル正面を構成する部分の中央部を押して荷重１００Ｎ
でのたわみ量を求めた。図３には、ヤング率比とたわみ
量の関係を示す。これより、歪み量０．０６％でのヤン
グ率比が０．８以上であれば高い張り剛性が得られるこ
とがわかる。
ネル正面を構成する部分の中央部を押して荷重１００Ｎ
でのたわみ量を求めた。図３には、ヤング率比とたわみ
量の関係を示す。これより、歪み量０．０６％でのヤン
グ率比が０．８以上であれば高い張り剛性が得られるこ
とがわかる。
【００２２】熱処理：熱処理条件は、実際にそのパネル
を製造するラインで塗装焼付等の目的のために行われて
いる条件に準じる。張り剛性向上の目的で熱処理条件を
定めても良い。その場合、１５０〜２３０℃で１０〜４
０分の熱処理を施すことが望ましい。もちろん、工程上
熱処理を施さない場合はそのまま評価を行っても良い。
を製造するラインで塗装焼付等の目的のために行われて
いる条件に準じる。張り剛性向上の目的で熱処理条件を
定めても良い。その場合、１５０〜２３０℃で１０〜４
０分の熱処理を施すことが望ましい。もちろん、工程上
熱処理を施さない場合はそのまま評価を行っても良い。
【００２３】Ｍｇ、Ｓｉ：これらの元素は、いずれも熱
処理によって微細なＭｇ2 Ｓｉを形成し張り剛性を向上
させる。しかし、それぞれの下限値よりも添加量が少な
いと十分な析出物が形成されない。また、上限を越える
と析出物が粗大になり、張り剛性が低下する。よって、
Ｍｇは０．２〜１．５％、Ｓｉは０．４〜２％の範囲と
する。
処理によって微細なＭｇ2 Ｓｉを形成し張り剛性を向上
させる。しかし、それぞれの下限値よりも添加量が少な
いと十分な析出物が形成されない。また、上限を越える
と析出物が粗大になり、張り剛性が低下する。よって、
Ｍｇは０．２〜１．５％、Ｓｉは０．４〜２％の範囲と
する。
【００２４】Ｃｕ：Ｃｕも微細析出物を形成し、張り剛
性を向上させるので１％未満で添加しても良い。１％以
上添加すると耐食性が著しく低下することから、上限を
１％未満とする。
性を向上させるので１％未満で添加しても良い。１％以
上添加すると耐食性が著しく低下することから、上限を
１％未満とする。
【００２５】
【実施例】以下に本発明を実施例をもって詳細に述べ
る。
る。
【００２６】（実施例１）表２に示す板厚１ｍｍのアル
ミニウム合金板を実機にて製造した。Ｌ方向からＪＩＳ
５号引っ張り試験片およびヤング率測定用試験片を切り
出し、残部より図１に示したパネル１を作製した。各々
の試験片およびパネルに１７０℃で２０分の熱処理を施
した後に、ヤング率測定と瞬間ヤング率測定を行った結
果から得られたヤング率比Ａ（＝０．０６％歪みでの瞬
間ヤング率／ヤング率）およびパネル周囲を拘束しパネ
ル正面を構成する部分の中央部を押した時の荷重１００
Ｎでのたわみ量を表２中に示す。これより、ヤング率比
が０．８以上を有しているアルミニウム合金板はいずれ
も高い張り剛性を示し、特に、好適な範囲のＭｇ、Ｓ
ｉ、またはＣｕを含有するアルミニウム合金板は極めて
張り剛性に優れていることがわかる。
ミニウム合金板を実機にて製造した。Ｌ方向からＪＩＳ
５号引っ張り試験片およびヤング率測定用試験片を切り
出し、残部より図１に示したパネル１を作製した。各々
の試験片およびパネルに１７０℃で２０分の熱処理を施
した後に、ヤング率測定と瞬間ヤング率測定を行った結
果から得られたヤング率比Ａ（＝０．０６％歪みでの瞬
間ヤング率／ヤング率）およびパネル周囲を拘束しパネ
ル正面を構成する部分の中央部を押した時の荷重１００
Ｎでのたわみ量を表２中に示す。これより、ヤング率比
が０．８以上を有しているアルミニウム合金板はいずれ
も高い張り剛性を示し、特に、好適な範囲のＭｇ、Ｓ
ｉ、またはＣｕを含有するアルミニウム合金板は極めて
張り剛性に優れていることがわかる。
【００２７】
【表２】
【００２８】（実施例２）表２中のアルミニウム合金１
５と同じ成分を有し板厚が１ｍｍのアルミニウム合金板
を用いて、実施例１と同様な試験を行った。このとき、
熱処理は表３に示した条件で行った。この場合もヤング
率比が高い方が張り剛性に優れていることがわかる。ま
た、熱処理条件としては１５０〜２３０℃で１０〜４０
分の範囲に入っている場合の方が、そうでない場合に比
べてヤング率比がより高く、張り剛性にも優れている。
５と同じ成分を有し板厚が１ｍｍのアルミニウム合金板
を用いて、実施例１と同様な試験を行った。このとき、
熱処理は表３に示した条件で行った。この場合もヤング
率比が高い方が張り剛性に優れていることがわかる。ま
た、熱処理条件としては１５０〜２３０℃で１０〜４０
分の範囲に入っている場合の方が、そうでない場合に比
べてヤング率比がより高く、張り剛性にも優れている。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【発明の効果】本発明により、張り剛性を著しく向上さ
せたアルミニウム合金板パネルを製造できるため、本発
明は工業的に価値が高い発明であると言える。
せたアルミニウム合金板パネルを製造できるため、本発
明は工業的に価値が高い発明であると言える。
【図１】張り剛性を評価するために作製したパネルの形
状を示す図である。
状を示す図である。
【図２】歪みの増加に伴う瞬間ヤング率の変化を示す図
である。
である。
【図３】ヤング率比と張り剛性との関係を示す図であ
る。
る。
１ パネル
フロントページの続き (72)発明者 佐賀 誠 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 秋末 治 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内
Claims (2)
- 【請求項１】 相当歪みで２％の予歪みを施し、さらに
熱処理を施した後、Ｌ方向に再度引張試験を行った際
に、歪み量０．０６％での応力歪み曲線の傾きＸとヤン
グ率Ｙとの比Ａ（＝Ｘ／Ｙ）が、Ａ＞０．８を満たすア
ルミニウム合金板を用いることを特徴とする、張り剛性
に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法。 - 【請求項２】 前記アルミニウム合金板が、質量％で、
Ｍｇ：０．２〜１．５％、Ｓｉ：０．４〜２％、Ｃｕ：
１％未満を含有することを特徴とする、請求項１に記載
の張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14516398A JPH11323517A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14516398A JPH11323517A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323517A true JPH11323517A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15378894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14516398A Withdrawn JPH11323517A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 張り剛性に優れたアルミニウム合金板パネルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11323517A (ja) |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP14516398A patent/JPH11323517A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |