JPS61123421A - 成形金属製品の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属成形品の形成に係り、薄く且つ複雑２精密
な所定形状の金属製品の製造に適用しう〔従来の技術と
問題点〕 １密な形状と厚さの薄い金属部品は宇宙産業その他の産
業に一般的に要求される。金属シートの変形による部品
の製造は、多くの金属の塑性変形に対して制限があり、
且つ伸長時金属の膜厚が局部的に不均一になるためしば
しば困難となる。金属を伸長変形すると局部的しわが発
生する傾向もある。

複雑な形状は英国特許第１３８７５８６号と第１４４５
１８１号に記載され、比較的小さな応力、適当な温度で
数百チの塑性変形を得ることができる超塑性アルミニウ
ム合金のような超塑性合金を用いて製造することができ
る。そのような合金の特性の最適用途を目ざした英国特
許第１４６１３１７号と第１５５２８２６号に記載され
た技術のような変形技術が開発されている。しかしなが
ら、現在使用されている全ての種類の金属が超塑性とは
なシえない。また周知方法による超塑性金属シートでの
伸長でも一般的に局部的薄肉化となシ、製品の所定形状
に依存しながら均一にならない。

本発明は金属製品の厚さが小さく且つ要求変形度が該製
品の種々の部分で大きく異なっている場合でも精度よく
フントロールされた形状と厚さの金属製品を製造するこ
とができる製造方法を提供するものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の特徴によれば成形金属製品の製造法におい、て
前記金属体を、高温で塑性変形されふ金属シートと、少
なくとも該金属体の一側面で接触させ、前記金属シート
の反対側の該金属体表面を型表面と近接配置し、次に前
記金属シートが塑性変形される温度に６ｔ）且つ前記金
属体が該金属シートの形状に適合し得る温度にある間、
前記金属シートを前記金属体に押し付け前記金属体を変
形し、前記型表面に押し付けることを特徴とする成形金
属製品の製造法を提供する。

該金属体は以下１クランプ”として示しシートは１ダイ
ヤフ２ム”として示す。型表面は雄型表面でも雌型表面
のいずれでもよい。ダイヤフラムは型表面の方へ変形さ
れるのでクランプも同様に変形され型表面に圧縮されそ
れによって正確な型の形状を得る。この変形中クランプ
は片側をダイヤフラムで拘束しもう一方の片側を型面で
拘束し、それによってクランプをその両面に合わせ塑性
流れを作るようにしそして望ましくない局部的薄肉化と
しわを防止する。

クランプは超塑性又はそうでない金属の一種からなる。

それは非超塑性アルミニウム合金で°よい。

ダイヤフラムはスーパーフオーム金属部（Ｓｕｐ＠ｒｆ
ｏｒｍ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｌ１ｍｉｌ＠ｄ　）で商標＠５
ｕｐｒａｌ”で英国で販売された超塑性アルミニウム合
金のような超塑性金属からなってもよい。この方法は例
えば０．２から６．０ｍの範囲の比較的厚さの薄いクラ
ンプで製品を作るのに特に有効である。

型面と反対のクランプ側に接触するダイヤ７′７ムに加
えて、他のダイヤフラムをクランプと型面との間に設け
てもよく、そのためクランプを２つのダイヤフラム間に
はさみ閉じ込め型に同時に押し付ける。

クランプとダイヤフラムの変形中ダイヤフラムの端部を
例えばクランプによシ動きを拘束しダイヤフラムは変形
中に坤長さ九一方クランプ端部は押し付けられる必要が
ない。これらの条件下でしわと局部的薄肉化を防止する
ようにクランプを変形する。

その方法は檻々の方法で実施される。その方法の１つの
例ではクランプをダイヤフラムよシ小さな面積のシート
状にしクランプとダイヤプラムをクランプされた〆イヤ
７，７ムの端部と共に配置し動かないようにしクランプ
されないクランプ端部は自由である。次忙雄型をダイヤ
フラムと反対のクランプ側に前進させクランプとダイヤ
フラムを塑性変形に必要な温度にし、それらを型によっ
て成形し型面の一部に接触するクランプで型の周シでふ
くれを形成する。次に空気圧又は機械的圧力を、クラン
プと型から離れたダイヤフラムの側面で発生させ、それ
によってダイヤフラムとクランプを更に変形しクランプ
を型の残りの面に圧する。

この実施例ではクランプの端部がストリッパープレート
等によってダイヤフラムに対して支持されるがクランプ
されず、ダイヤフラムから離れた片面でダイヤフラムの
端部は雄型と接触するダイヤフラムの領域を囲む成形リ
ングと係合して、もよ＜、盤の形状と成形リングの配置
はダイヤフラムとｆランクが初め型で変形する方法を規
定する。

しかしながら成形リングなしですませること、及び型が
進む間ダイヤフラムへ機械的圧力あるいは空気圧をかけ
るととくよりて凰周囲の初めの変形方法をコントロール
することが可能である。

！ランク両面にダイヤフラムを設けた場合同じ方法を行
なりてよくそれによシクランプと直接接触させる代わり
に作動型がダイヤフラムと接触する。この場合、クラン
プでなく２つのダイヤフラム端部をクランプする必要が
ある。クランプが２つのダイヤプラム間に拘束されるの
で、空気圧を！ランク／ダイヤ７ラムサンドイツチに線
型と同じ側からかけ、雄成形型を適用する前にドーム状
に該テンドイッチを成形する。

他の実施例では雌成形型を用い該雌成形型の外周でその
端部をクランプし、一方クランプをクランプせず型表面
とダイヤフラム間に配置する。次く機械的圧力又は空気
圧をダイヤプラムとクランプを成形するためにかけ、ク
ランプを雌成形型面に押し付け該型面形状を得る。この
実施悪様では同様に第２のダイヤフラムを用いクランプ
をダイヤプラム間に拘束してもよい。

クランプ各面１つで計２つのダイヤフラムが使用される
時はいつでもクランプのしわはクランプ／ダイヤフラム
に対する周囲圧力を増大させることによって更に防止さ
れダイヤフラムが成形中クランプを更に拘束するよう押
し付けられる。この増大された圧力は該す／ドイッチ外
周を密閉することにより且つ該工程中太気圧を増大させ
ることＫよって得ることができる。

成形作業は英国特許第１４６１３７号と１５５２８２６
号に記載された方法と装置を用いて一般的に実施される
。

本発明の方法は一軸以上の周シに凹角曲率を有する種々
の形状を有する薄い金属製品を作るために用いることが
できる。

ダイヤフラムは成形後互いにクランプとダイヤフラムに
分離できるように適当な離型剤によってｆランクと分離
できる。潤滑剤も同様に、成形中に一般的に生ずるダイ
ヤフラムとクランプ間のスベリを容易にするため使用で
きる。

ダイヤフラムとクランプは成形用のプレスや他の装置に
配置される前に変形に要する温度に通常加熱され、そし
て冷却を早めるためまだ熱いうちに装置から取シ除く。

〔実施例〕

以下本発明の実施例である金属体を成型する方法を添付
図に基づき説明する。

まず第１図から第３図によれば、ＤＴＤ５０７０Ｂとし
て知られたアルミニウム合金クラッド（ｇｌａｄ）の素
板（クランプ）を１．７　ｗｉ、厚のシート状であシ所
定の形状、大きさに切断する。それを図示のようによシ
大きな２．５１厚のアルミニウム合金シートを有する超
塑性ダイヤフラム２と接触させて成形機に配置する。該
クランプはそれぞれ重量で２．５％Ｃｕ、１．５％Ｍｇ
、１．０％Ｆｓ及び１．２％Ｎｌ。

残ｇＡｔの合金成分金有し、ダイヤプラムは重量で６．
０％Ｃｕ及び０．４％Ｚｒ、残部ｈｔの合金成分を有す
る。

４４０℃に予熱したクランプを成型機の環状ストリッパ
−グレート３上にクランプ端部を保持して配置し、クラ
ンプの上に同様に４４０℃に予熱したダイヤフラムを載
せる。ダイヤフラムの端部はクランプ端部を越えて延び
ておフ、環状引抜きリングをそのダイヤプラム上に載せ
る。クランプ部材５と６をダイヤスラムの端部と、該ダ
イヤフラムの上面に対する成形リング４とをクランプす
るために用いる。しかしながらクランプ部材５でその位
置を保持されているストリッパーグレート３はクランプ
をクランプせず単にクランプを支持する。このようにク
ランプの端部はその面でダイヤフラムに対して動作が自
由である。

次に第２図に示すように雄成形凰を毎分１０〜１５ｒ！
ａの速度で上げダイヤ７：７ふとクランプを成形加工す
る。この工程中ダイヤフラムの端部はクランプ部材５と
６でクランプされたままであるがクランプされていない
クランプ端部は加工中自由に動き、成形リング４の内側
端に逆らって引かれる。上がシきった雄成形型７の位置
と成形リング４との間の放射状間隙は該ダイヤフラムの
後続の超塑性変形の機能として予め決められる。

雄成形型７を十分に上けた際、空気圧をダイヤフラム２
の上面にかけそれによってダイヤプラムは超塑性しそし
て第３図に示すように原型７の表面周囲に適用される。

クランプは同様に変形され型７の表面に適用されそれに
よりて成形型通シに正確にクランプを合わせる。この工
程で１０分間にわたシ空気圧をＯから１１０ｐａｉ（７
５８ｋＮ／ｍ　）に徐々に上ける。ダイヤフラムの超塑
性変形が終了すると空気圧が解放され成形型を引き熱間
ダイヤプラムと成形クランプをプレスから取シはずし分
離する。

この変形工程中その全域をダイヤフラムと成形型で圧せ
られたクランプは局部的薄くなりているところやしわも
なく塑性変形される。

第４図から第６図に示した成形法は第１図から第３図の
方法と一般的に同じであシ同じ符号は同じ要素を示す。

しかしながら、クランプ１の両側にそれぞれ１つ計２つ
のダイヤプラム２を設けた場合、変形中クランプは２つ
のダイヤフラムによシ塑性流れに閉じ込められる。第１
図から第３図の方法に関してはダイヤフラムの端部をク
ランプ部材５と６の間にクランプするがストリッパーグ
レートとクランプをクランプしない。この方法では第１
の変形工程は第４図に示すようにダイヤフラム／クラン
プ組立品下で発生した空気圧によってバブルの吹込みを
行なう。この工程中下クランプ部材５は下ダイヤフラム
２で気密シールを構成する。このバブル吹込み中２つの
ダイヤプラムはクランプを閉じ込めクランプ成形の際、
局部的に薄くなることやしわを防止する。次に空気圧を
解放し、雄成形型７ｔ−第５図に示すように上げダイヤ
フラムとクランプを更に変形する。次に空気圧をダイヤ
フラム／クランプ組立品（第６図）の上側で発生させ、
クランプを第３図の例のように成形型の形状に製造する
。

第４図から第６１迄の方法ではクランプｔ−２つのダイ
ヤフラム２で拘束し塑性流れを作りそれによって局部的
に薄くなることやしわを防止する。

これらの効果はその方法全体にわたシ裏面の空気圧を上
げることによって更に防止される。それによってダイヤ
フラムをプラ／りに対して押し付ける。クランプ／ダイ
ヤフラム組立品の端部を外部圧力が内部圧力を超えるよ
うに圧力をかける前にシールしてもよい。

第１図から第６図に示した方法では増大する空気圧をダ
イヤプラムとクランプ上方にかけることによって一次変
形での成形り／グの動きを補助することが可能でラシ、
また成形り／グを省略すること、及び成形型の所定形状
にダイヤフラム／クランプ組立品を形成するためこの空
気圧に全体的に依存することも可能である。

第７図と第８図に示す方法では雌型１０を用い、そして
第１図に示したのと同じクランプ１とダイヤフラム２の
熱間組立品を型上方に配置する。ダ（−？７ラム２の端
部をクランプ１１で型ｉｇＫクランプするがクランｆ１
はクランプされない。空気圧を第８図に示すようくかけ
クランプを超塑性変形し型形状に変形する。

第７図と第８図の方法は第４図から第６図の例のように
間にクランプを有する２つのダイヤプラム組立品を用い
ながら実施してもよい。時間、圧力及び温度の条件は第
１図から第３図の例で用いた条件と同様でよい。

第７図から第８図の方法は複雑な例えば第９図に示した
凹角形状にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３１迄は金属成形品を作る方法の連続工程
を概略的に示し、第４図から第６１迄は金属成形品を作
る他の方法の連続工程を概略的に示し、第７図と第８図
は雌型を用いる金属成形体を作る方法を概略的に示し、
第９図はよシ複雑な形状の型を用いた帛７図と第８図の
方法を概略的に示す。 １・・・素板（クランプ）、２・・・ダイヤフラム、３
・・・ストリッツクーブレー）、５，６・・・クランプ
部材、７・・・雄成形型、ｌＯ・・・雌型、１１・・・
クランプ。 図面の浄口（白８に変更なし） 手続補正書（方式） 昭和６０年１２月２３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形金属製品の製造法において前記金属体を、高温
   で塑性変形される金属シートと、少なくとも該金属体の
   １側面で接触させ、前記金属シートの反対側の該金属体
   表面を型表面と近接配置し、次に前記金属シートが塑性
   変形される温度にあり且つ前記金属体が該金属シートの
   形状に適合し得る温度にある間、前記金属シートを前記
   金属体に押し付け前記金属体を変形し、前記量表面に押
   し付けることを特徴とする成形金属製品の製造法。 ２、前記金属体が非超塑性アルミニウム合金を含む特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記金属体が０．２から６．０ｍｍの厚さを有する
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４、前記金属シートが超塑性金属である特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ５、前記金属シートが超塑性アルミニウム合金である特
   許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、前記金属シートの端部が変形中、動きを拘束される
   特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に
   記載の方法。 ７、高温で塑性変形可能な他の金属シートを前記金属シ
   ートと反対側の前記金属体表面と接触して配置し間に金
   属体を有する両方の金属シートを型面に押し付ける特許
   請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載
   の方法。 ８、前記金属体表面を前記型表面近くに配置する前に前
   記金属シートと金属体を空気圧で変形する特許請求の範
   囲第７項記載の方法。 ９、間に前記金属体を有する前記金属シートの外周を密
   閉シールし、変形中前記金属シートに高い大気圧をかけ
   る特許請求の範囲第７項又は第８項記載の方法。 １０、前記型が、前記金属シートと反対側の前記金属体
   表面に向かう雄型である特許請求の範囲第１項から第９
   項までのいずれか１項に記載の方法。 １１、前記金属シートの端部を、該型と接触する該シー
   ト域を囲む成形リングと係合させる特許請求の範囲第１
   ０項記載の方法。 １２、前記塑が雌型であり、前記金属シートを前記型の
   端部でクランプし、前記金属シートと金属体を空気圧又
   は機械的圧力で前記型表面に押し付ける特許請求の範囲
   第１項から第９項までのいずれか１項に記載の方法。 １３、離型剤及び／又は潤滑剤を前記金属シートと金属
   体間に適用する特許請求の範囲第１項から第１２項まで
   のいずれか１項に記載の方法。