WO2016084402A1 - アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法 - Google Patents

アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法 Download PDF

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hot blow
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峰生 浅野
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株式会社Uacj
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    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon

Definitions

  • the present invention relates to a method for hot blow molding of an aluminum alloy plate.
  • Aluminum alloy plates are used, for example, for parts of transport equipment such as airplanes, railways and automobiles, home appliance parts such as digital cameras, personal computers and lighting equipment, and other various parts.
  • a method for forming the aluminum alloy plate into a predetermined shape for example, a press forming method is used.
  • the press forming method is not suitable when an aluminum alloy plate is integrally formed into a complicated shape. Therefore, in the past, in order to obtain a molded product with a complicated shape, the molded product was divided into a plurality of parts, a press molded product was produced for each part, and these press molded products were welded and integrated. . However, in this method, the frequency of reworking welding is high, and the productivity is lowered.
  • a hot blow molding method has been developed as a method for solving the above problems.
  • the hot blow molding method is a method in which high-pressure gas is blown onto an aluminum alloy plate in a high temperature environment, and the aluminum alloy plate is pressed against the inner surface (molding surface) of a female mold for molding.
  • Patent Literature 1 discloses a hot blow molding method for an aluminum alloy plate.
  • Patent Document 1 only discloses that an aluminum alloy plate is simply radially expanded and integrally formed using a hot blow molding method. For example, when an aluminum alloy plate is integrally formed into a complicated shape, particularly a shape having a deep concave surface, using the hot blow molding method, the following problems occur.
  • the method for hot blow molding of an aluminum alloy plate uses the first mold, which is a female mold for molding, having a convex portion on the inner surface, and the second mold for gas introduction. Hot blow molding is performed on the alloy plate, and the temperature (T1) of the aluminum alloy plate and the temperature (T2) of the first mold immediately before the hot blow molding are (T1)-(T2). ⁇ 30 ° C. is satisfied, and (T2) is 400 ° C. or more.
  • the aluminum alloy plate is moved within 30 seconds from the start of gas introduction from the second mold. It makes it contact at least one part of the said convex surface part of a 1st metal mold
  • the deformation resistance of the portion of the aluminum alloy plate that contacts the convex surface portion of the inner surface of the first mold during the hot blow molding is expressed as the first gold in the aluminum alloy plate.
  • the deformation resistance of the portion not in contact with the inner surface of the mold can be made higher.
  • molding at the time of hot blow molding can be suppressed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. It is sectional drawing which shows the state in which the aluminum alloy plate in Experimental example 1 contacted the molding surface of the 1st type
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8. It is sectional drawing which shows the state in which the aluminum alloy plate in Experimental example 2 contacted the molding surface of the 1st type
  • a hot mold is formed on the aluminum alloy plate by using a first mold that is a female mold for forming a convex portion on the inner surface and a second mold for gas introduction. Perform blow molding.
  • the first mold is a concave female mold for forming an aluminum alloy plate into a female mold.
  • the inner surface of the first mold is a forming surface for forming the aluminum alloy plate into a predetermined shape.
  • a convex surface portion is provided on the inner surface of the first mold.
  • the convex surface portion may be configured by a curved surface (R surface or the like), may be configured by a plurality of planes, or a combination thereof.
  • the second mold is a gas introduction mold for introducing a high pressure gas for blow molding.
  • the distance between the second mold and the aluminum alloy plate is equal to or close to the temperature of the second mold (described later (T3)) and the temperature of the aluminum alloy plate (T1). From the viewpoint, it is better to be as close as possible.
  • the distance from the gas introduction surface of the second mold to the aluminum alloy plate is preferably within 50 mm.
  • high pressure gas is sprayed onto an aluminum alloy plate, and the aluminum alloy plate is pressed against the inner surface (molding surface) of a first mold that is a female mold for molding.
  • a high-pressure gas for blow molding for example, an inert gas such as nitrogen gas is preferably used so that the high-pressure gas and the aluminum alloy plate do not react.
  • the temperature (T1) of the aluminum alloy plate and the temperature (T2) of the first mold immediately before the hot blow molding are (T1) ⁇ (T2) ⁇ 30 ° C. And (T2) is 400 ° C. or higher.
  • the first in the aluminum alloy plate during hot blow molding is performed.
  • the deformation resistance of the portion in contact with the convex portion of the inner surface of the mold needs to be higher than the deformation resistance of the portion not in contact with the inner surface of the first mold in the aluminum alloy plate. Therefore, it is necessary that the temperature (T1) of the aluminum alloy plate and the temperature (T2) of the first mold immediately before the hot blow molding satisfy the relationship of (T1) ⁇ (T2) ⁇ 30 ° C. More preferably, (T1) ⁇ (T2) ⁇ 50 ° C.
  • Al—Mg—Si-based aluminum alloy JIS6000-based aluminum alloy; hereinafter referred to as 6000-based aluminum alloy
  • 6000-based aluminum alloy which is a heat-treatable alloy
  • T2 in order to sufficiently ensure the blow moldability of the aluminum alloy, (T2) needs to be 400 ° C. or higher.
  • the aluminum alloy plate in the hot blow molding, is brought into contact with at least a part of the convex portion of the first mold within 30 seconds from the start of gas introduction from the second mold.
  • the hot blow molding if the aluminum alloy plate cannot be brought into contact with the convex portion of the inner surface of the first die within 30 seconds from the start of gas introduction from the second die, the first from the aluminum alloy plate. Due to thermal diffusion to the mold, during hot blow molding, the deformation resistance of the portion of the aluminum alloy plate in contact with the convex portion of the inner surface of the first mold and the deformation of the portion not in contact with the inner surface of the first mold The difference from the resistance becomes small, and the crack of the aluminum alloy plate at the convex portion of the inner surface of the first mold cannot be sufficiently suppressed.
  • the aluminum alloy plate contacts the entire convex portion of the inner surface of the first die with respect to the aluminum alloy plate.
  • the temperature difference between the aluminum alloy plate and the first mold is preferably 30 ° C. or higher. That is, it is preferable to maintain the temperature condition ((T1) ⁇ (T2) ⁇ 30 ° C.) immediately before the hot blow molding. In this case, at the time of hot blow molding, it is possible to more stably suppress the cracking of the aluminum alloy plate that is likely to occur at the convex portion of the inner surface of the first die that is a female die for molding.
  • the temperature (T3) of the second mold immediately before the hot blow molding is lower than the melting point of the aluminum alloy plate, and is equal to or higher than the (T1). It may be.
  • the temperature (T1) of the aluminum alloy plate immediately before the hot blow is not lowered by controlling the temperature (T3) of the second mold immediately before the hot blow to a predetermined temperature range.
  • molding at the time of hot blow molding can be suppressed more stably.
  • the temperature (T3) of the second mold is aluminum. It is necessary to control below the melting point of the alloy plate.
  • the hot blow molding method of the aluminum alloy plate can be applied to an aluminum alloy plate having a melting point exceeding 430 ° C., and the aluminum alloy may be selected according to use, and therefore the aluminum alloy is not particularly limited.
  • the aluminum alloy is not particularly limited.
  • the molded product after hot blow molding has strength and appearance quality (surface quality). A balance is required. Therefore, for example, a 5000 series aluminum alloy, a 6000 series aluminum alloy, etc. are mentioned as a suitable aluminum alloy.
  • the aluminum alloy plate contains Mg: 1.1% to 6.5%, Fe: 0.01 to 0.3% by mass, with the balance being the balance. It is an aluminum alloy plate made of Al and inevitable impurities, and (T1) may be 550 ° C. or lower. In this case, the strength and appearance quality (surface quality) of the molded product after hot blow molding can be sufficiently secured by using an aluminum alloy plate made of a 5000 series aluminum alloy.
  • the 5000 series aluminum alloy constituting the aluminum alloy plate preferably contains Mg: 1.1% to 6.5% from the viewpoint of strength. If the Mg content is less than 1.1%, the strength required for transport equipment parts, home appliance parts, etc. cannot be obtained, and the strength may be insufficient. If the Mg content exceeds 6.5%, cracking may occur during casting or hot rolling.
  • the 5000 series aluminum alloy constituting the aluminum alloy plate preferably contains Fe: 0.01 to 0.3% in order to make the crystal grains after completion of hot blow molding fine.
  • Fe content 0.01 to 0.3%
  • the crystal grains become coarse during hot blow molding, and the surface of the molded product is liable to cause rough skin called orange peel, which may result in poor appearance.
  • the Fe content exceeds 0.3%, a coarse crystallized product is likely to be formed during casting, so that cracking may occur during hot rolling.
  • the coarsening of crystal grains in the aluminum alloy plate during hot blow molding is affected not only by the chemical components of the aluminum alloy (5000 series aluminum alloy) but also by the hot blow molding conditions.
  • the temperature (T1) of the aluminum alloy plate immediately before hot blow molding is preferably 550 ° C. or less, and (T1) is more preferably 530 ° C. or less.
  • (T1) exceeds 550 ° C. crystal grains are coarsened during hot blow molding, and orange peel tends to occur on the surface of the molded product, which may cause the appearance of the molded product to be poor.
  • the aluminum alloy plate is, in mass%, Si: 0.2% to 2.0%, Mg: 0.2% to 1.5%, Fe: 0.0.
  • An aluminum alloy plate containing 01 to 0.3% and the balance being Al and inevitable impurities, and (T1) may be 550 ° C. or less.
  • the strength and appearance quality (surface quality) of the molded product after hot blow molding can be sufficiently secured by using an aluminum alloy plate made of a 6000 series aluminum alloy.
  • the 6000 series aluminum alloy constituting the aluminum alloy plate preferably contains Si: 0.2% to 2.0% and Mg: 0.2% to 1.5% from the viewpoint of strength. If the Si content is less than 0.2%, or if the Mg content is less than 0.2%, the strength required for transport equipment parts, home appliance parts, etc. may not be obtained, and the strength may be insufficient. is there. When the Si content exceeds 2.0% and the Mg content exceeds 1.5%, a coarse crystallized product is likely to be formed at the time of casting, so that cracking occurs during hot rolling. There is a fear.
  • the 6000 series aluminum alloy constituting the aluminum alloy plate preferably contains Fe: 0.01 to 0.3% in order to make fine crystal grains after completion of hot blow molding.
  • Fe content 0.01 to 0.3%
  • the crystal grains become coarse during hot blow molding, and the surface of the molded product is liable to cause rough skin called orange peel, which may result in poor appearance.
  • the Fe content exceeds 0.3%, a coarse crystallized product is likely to be formed during casting, so that cracking may occur during hot rolling.
  • the coarsening of crystal grains in the aluminum alloy sheet during hot blow molding is affected not only by the chemical components of the aluminum alloy (6000 series aluminum alloy) but also by hot blow molding conditions.
  • the temperature (T1) of the aluminum alloy plate immediately before hot blow molding is preferably 550 ° C. or less, and (T1) is more preferably 530 ° C. or less.
  • (T1) exceeds 550 ° C. crystal grains are coarsened during hot blow molding, and orange peel tends to occur on the surface of the molded product, which may cause the appearance of the molded product to be poor.
  • Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples. These examples show one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • the obtained aluminum alloy ingot was reheated to 400 ° C., and the ingot was hot-rolled to obtain a hot-rolled plate having a thickness of 5.0 mm.
  • the end temperature of hot rolling was 250 ° C.
  • the obtained hot-rolled plate was cold-rolled to a thickness of 1.0 mm, and then annealed at 400 ° C. for 1 hour to obtain an aluminum alloy plate for hot blow molding (blank material).
  • the molding die 2 has a concave first die 21 that is a female die for molding and a second die 22 for introducing gas.
  • the molding die 2 is configured such that the aluminum alloy plate 1 can be sandwiched between the first die 21 and the second die 22.
  • the second mold 22 is provided with a gas introduction pipe 221 for introducing a high-pressure gas for blow molding.
  • the inner surface (molding surface) 210 of the first mold 21 is provided with a convex surface portion 211 that protrudes toward the inner side of the first mold 21.
  • the height of the convex surface portion 211 from the bottom surface of the first mold 21 is 60 mm.
  • the apex portion 212 of the convex portion 211 is formed by a curved surface having a curvature radius of 5 mm.
  • the gas introduction into the second mold 22 is performed while the aluminum alloy plate 1 is sandwiched between the first mold 21 and the second mold 22 of the molding mold 2.
  • a high-pressure gas G was introduced from the tube 221 into the molding die 2 and sprayed onto the aluminum alloy plate 1 from the second die 22 side.
  • the aluminum alloy plate 1 was pressed against the inner surface (molding surface) 210 of the first mold 21 and molded into a predetermined shape.
  • the distance D between the gas introduction surface of the second mold 22 and the aluminum alloy plate 1 was 50 mm. Nitrogen gas was used as the gas G.
  • blow moldability is that the aluminum alloy plate does not break at the convex surface part (particularly the apex part) of the inner surface (molded surface) of the first mold during hot blow molding (O: no break) ), And those in which breakage occurred were regarded as unacceptable (x: with breakage).
  • Table 2 shows the results of blow moldability of each sample.
  • the forming time in Table 2 is the time from the start of gas introduction until the aluminum alloy plate comes into contact with the convex surface portion of the first mold (from the start of gas introduction to the state shown in FIG. 5).
  • Samples 1 to 6 satisfy the relationship of (T1) ⁇ (T2) ⁇ 30 ° C., (T2) is 400 ° C. or higher, and the molding time is within 30 seconds. Samples 1 to 6 did not break at the convex portion of the first mold, and good blow moldability was obtained.
  • Samples 7, 8, 10, 11, 14, and 15 do not satisfy the relationship of (T1) ⁇ (T2) ⁇ 30 ° C.
  • Sample 17 has (T2) of less than 400 ° C. Samples 7, 8, 10, 11, 14, 15, and 17 were broken at the convex portion of the first mold.
  • Samples 9, 12, 13, and 16 did not contact the convex surface portion of the first mold within 30 seconds of the molding time, and contacted the convex surface portion of the first mold after the molding time exceeded 30 seconds.
  • sample 13 (T2) is less than 400 degreeC. Samples 9, 12, 13, and 16 were broken at the convex portion of the first mold.
  • the molding die 2 has a concave first die 21 that is a female die for molding and a second die 22 for introducing gas.
  • the molding die 2 is configured such that the aluminum alloy plate 1 can be sandwiched between the first die 21 and the second die 22.
  • the second mold 22 is provided with a gas introduction pipe 221 for introducing a high pressure gas for blow molding.
  • the inner surface (molding surface) 210 of the first mold 21 is provided with a convex surface portion 211 that protrudes toward the inner side of the first mold 21.
  • the height of the convex surface portion 211 from the bottom surface of the first mold 21 is 70 mm.
  • the apex 212 of the convex surface 211 is formed by a curved surface having a curvature radius of 6 mm.
  • the gas introduction into the second mold 22 is performed while the aluminum alloy plate 1 is sandwiched between the first mold 21 and the second mold 22 of the molding mold 2.
  • a high-pressure gas G was introduced from the tube 221 into the molding die 2 and sprayed onto the aluminum alloy plate 1 from the second die 22 side.
  • the aluminum alloy plate 1 was pressed against the inner surface (molding surface) 210 of the first mold 21 and molded into a predetermined shape.
  • the distance D between the gas introduction surface of the second mold 22 and the aluminum alloy plate 1 was 50 mm. Nitrogen gas was used as the gas G.
  • blow moldability is that the aluminum alloy plate does not break at the convex surface part (particularly the apex part) of the inner surface (molded surface) of the first mold during hot blow molding (O: no break) ), And those in which breakage occurred were regarded as unacceptable (x: with breakage).
  • Table 3 shows the results of blow moldability and orange peel occurrence of each sample.
  • the molding time in Table 3 is the time from the start of gas introduction until the aluminum alloy plate comes into contact with the convex surface portion of the first mold (from the start of gas introduction until the state shown in FIG. 10 described above).
  • Samples 18 to 23 satisfy the relationship of (T1) ⁇ (T2) ⁇ 30 ° C., (T2) is 400 ° C. or higher, and the molding time until contact with the convex portion of the inner surface of the first mold is 30 seconds. Was within. In Samples 18 to 23, breakage did not occur at the convex portion of the first mold, and good blow moldability was obtained. Further, no orange peel occurred on the surface of the molded product after molding.
  • Samples 24, 25, 27, 28, 31, and 32 do not satisfy the relationship of (T1) ⁇ (T2) ⁇ 30 ° C.
  • Sample 34 has (T2) less than 400 ° C. Samples 24, 25, 27, 28, 31, 32, and 34 were broken at the convex portion of the first mold.
  • Samples 26, 29, 30, and 33 did not contact the convex portion of the first mold within a molding time of 30 seconds. Then, after the molding time exceeded 30 seconds, the convex surface portion of the first mold was contacted. Among these, as for the sample 30, (T2) is less than 400 degreeC. Samples 26, 29, 30, and 33 were broken at the convex portion of the first mold.
  • (T1) of the samples 28 and 32 exceeds 550 ° C.
  • orange peel occurred on the surface of the molded product after molding.

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Abstract

アルミニウム合金板（１）の熱間ブロー成形方法は、内面に凸面部（２１１）を有する成形用雌型である第１金型（２１）とガス導入用の第２金型（２２）とを用いて、アルミニウム合金板（１）に対して熱間ブロー成形を行う。熱間ブロー成形の直前における、アルミニウム合金板（１）の温度（Ｔ１）と第１金型（２１）の温度（Ｔ２）とが（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たし、かつ、（Ｔ２）が４００℃以上である。熱間ブロー成形では、第２金型（２２）からのガス導入開始から３０秒以内に、アルミニウム合金板（１）を第１金型（２１）の凸面部（２１１）の少なくとも一部に接触させる。

Description

アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１４年１１月２４日に米国特許庁に出願された米国特許仮出願第６２／０８３，６２７号に基づく優先権を主張するものであり、米国特許仮出願第６２／０８３，６２７号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本発明は、アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法に関する。
　アルミニウム合金板は、例えば、航空機、鉄道、自動車等の輸送機の部品、デジタルカメラ、パソコン、照明器等の家電部品、その他種々の部品等に使用されている。アルミニウム合金板を所定の形状に成形する方法としては、例えば、プレス成形方法が用いられている。
　プレス成形方法は、アルミニウム合金板を複雑な形状に一体成形する場合には不向きである。そのため、従来は、複雑な形状の成形品を得るために、成形品を複数の部分に分割し、その部分ごとにプレス成形品を作製し、これらのプレス成形品を溶接して一体化していた。ところが、この方法では、溶接の手直し頻度が高く、生産性の低下を招いてしまう。
　上記の問題を解決する方法として、熱間ブロー成形方法が開発されている。熱間ブロー成形方法は、高温環境下においてアルミニウム合金板に高圧のガスを吹き付け、アルミニウム合金板を成形用雌型の内面（成形面）に押し付けて成形する方法である。例えば、特許文献１には、アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法が開示されている。
特開２００８－６２２５５号公報
　しかしながら、上記特許文献１には、熱間ブロー成形方法を用いて、アルミニウム合金板を単純に放射状に膨張させて一体成形することが開示されているのみである。例えば、熱間ブロー成形方法を用いて、アルミニウム合金板を複雑な形状、特に深い凹面部を有する形状に一体成形する場合には、次のような問題が生じる。
　すなわち、アルミニウム合金板を深い凹面部を有する形状に成形する場合、成形用雌型の内面には、その凹面部に対応する形状の凸面部が設けられる。このような成形用雌型を用いて、アルミニウム合金板の熱間ブロー成形を行うと、成形用雌型内面の凸面部（特に頂点付近）において、成形中のアルミニウム合金板に応力集中が生じ、アルミニウム合金板の割れが発生しやすくなる。
　本発明の一側面においては、熱間ブロー成形時のアルミニウム合金板の割れを抑制でき、複雑な形状に一体成形することが容易となるアルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法を提供することが望ましい。
　本発明の一側面であるアルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法は、内面に凸面部を有する成形用雌型である第１金型とガス導入用の第２金型とを用いて、前記アルミニウム合金板に対して熱間ブロー成形を行い、該熱間ブロー成形の直前における、前記アルミニウム合金板の温度（Ｔ１）と前記第１金型の温度（Ｔ２）とが（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たし、かつ、前記（Ｔ２）が４００℃以上であり、前記熱間ブロー成形では、前記第２金型からのガス導入開始から３０秒以内に、前記アルミニウム合金板を前記第１金型の前記凸面部の少なくとも一部に接触させる。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法によれば、熱間ブロー成形中に、アルミニウム合金板における第１金型の内面の凸面部に接触した部分の変形抵抗を、アルミニウム合金板における第１金型の内面に接触していない部分の変形抵抗よりも高くすることができる。これにより、熱間ブロー成形時において、成形用雌型である第１金型の内面の凸面部で発生しやすいアルミニウム合金板の割れを抑制できる。その結果、アルミニウム合金板を特に深い凹面部を有するような複雑な形状に一体成形することも容易となる。
アルミニウム合金板及び成形型を示す斜視図である。 実験例１における、アルミニウム合金板及び成形型を示す断面図である。 実験例１における、第１型を示す模式図である。 図３のIV－IV線矢視断面図である。 実験例１における、アルミニウム合金板が第１型の成形面に接触した状態を示す断面図である。 実験例１における、アルミニウム合金板が第１型の成形面により成形された状態を示す断面図である。 実験例２における、アルミニウム合金板及び成形型を示す断面図である。 実験例２における、第１型を示す模式図である。 図８のIX－IX線矢視断面図である。 実験例２における、アルミニウム合金板が第１型の成形面に接触した状態を示す断面図である。 実験例２における、アルミニウム合金板が第１型の成形面により成形された状態を示す断面図である。
　１…アルミニウム合金板
　２１…第１金型
　２１０…内面（第１金型の内面）
　２１１…凸面部
　２２…第２金型
　以下、本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法では、内面に凸面部を有する成形用雌型である第１金型とガス導入用の第２金型とを用いて、アルミニウム合金板に対して熱間ブロー成形を行う。
　第１金型は、アルミニウム合金板を雌型成形するための凹状の成形用雌型である。第１金型の内面は、アルミニウム合金板を所定の形状に成形する成形面である。第１金型の内面には、凸面部が設けられている。凸面部は、例えば、曲面（Ｒ面等）で構成されていてもよいし、複数の平面で構成されていてもよいし、これらの組み合わせでもよい。
　第２金型は、ブロー成形用の高圧ガスを導入するためのガス導入用型である。熱間ブロー成形時、第２金型とアルミニウム合金板との間の距離は、第２金型の温度（後述する（Ｔ３））とアルミニウム合金板の温度（Ｔ１）とを同じにする又は近付ける観点から、なるべく近いほうがよい。例えば、第２金型のガス導入面からアルミニウム合金板までの距離を５０ｍｍ以内とすることが好ましい。
　熱間ブロー成形では、アルミニウム合金板に高圧ガスを噴き付け、アルミニウム合金板を成形用雌型である第１金型の内面（成形面）に押し付けて成形する。ブロー成形用の高圧ガスとしては、その高圧ガスとアルミニウム合金板とが反応しないようにするため、例えば、窒素ガス等の不活性ガスを用いることが好ましい。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法では、熱間ブロー成形の直前における、アルミニウム合金板の温度（Ｔ１）と第１金型の温度（Ｔ２）とが（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たし、かつ、（Ｔ２）が４００℃以上である。
　熱間ブロー成形時に、成形用雌型である第１金型の内面の凸面部で発生しやすいアルミニウム合金板の割れを抑制するためには、熱間ブロー成形中に、アルミニウム合金板における第１金型の内面の凸面部に接触した部分の変形抵抗を、アルミニウム合金板における第１金型の内面に接触していない部分の変形抵抗よりも高くする必要がある。そのため、熱間ブロー成形の直前における、アルミニウム合金板の温度（Ｔ１）と第１金型の温度（Ｔ２）とが（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たす必要がある。より好ましくは、（Ｔ１）－（Ｔ２）≧５０℃である。
　（Ｔ１）－（Ｔ２）＜３０℃の場合には、熱間ブロー成形中において、アルミニウム合金板における第１金型の内面の凸面部に接触した部分の変形抵抗と第１金型の内面に接触していない部分の変形抵抗との差が小さくなり、第１金型の内面の凸面部でのアルミニウム合金板の割れを十分に抑制できない。
　種々のアルミニウム合金のうち、例えば、熱処理型合金であるＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系アルミニウム合金（ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金。以下、６０００系アルミニウム合金という。）は、４００℃未満の温度域で析出が顕著になり、ブロー成形性が著しく低下する。そのため、アルミニウム合金のブロー成形性を十分に確保するためには、（Ｔ２）が４００℃以上である必要がある。
　（Ｔ２）が４００℃未満の場合には、熱間ブロー成形時に、アルミニウム合金における第１金型の内面の凸面部に接触した部分の延性が極端に低下し、第１金型の内面の凸面部でのアルミニウム合金板の割れを十分に抑制できない。
　（Ｔ２）が４００℃未満の場合には、アルミニウム合金における第１金型の内面の凸面部に接触した部分の変形抵抗が高くなる。特にＭｇの含有量が４質量％以上のＡｌ－Ｍｇ系アルミニウム合金（ＪＩＳ５０００系アルミニウム合金。以下、５０００系アルミニウム合金という。）の場合、日本国内で高圧容器扱いとならない１ＭＰａ未満のガス圧では、第２金型からのガス導入開始から３０秒以内に、アルミニウム合金板を第１金型の内面の凸面部に接触させることができない。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法において、熱間ブロー成形では、第２金型からのガス導入開始から３０秒以内に、アルミニウム合金板を第１金型の凸面部の少なくとも一部に接触させる。
　熱間ブロー成形において、第２金型からのガス導入開始から３０秒以内に、アルミニウム合金板を第１金型の内面の凸面部に接触させることができない場合には、アルミニウム合金板から第１金型への熱拡散により、熱間ブロー成形中において、アルミニウム合金板における第１金型の内面の凸面部に接触した部分の変形抵抗と第１金型の内面に接触していない部分の変形抵抗との差が小さくなり、第１金型の内面の凸面部でのアルミニウム合金板の割れを十分に抑制できない。
　熱間ブロー成形では、アルミニウム合金板に対して、第１金型の内面の凸面部に対応する部分の成形が完了（アルミニウム合金板が第１金型の内面の凸面部全体に接触）するまで、アルミニウム合金板と第１金型との温度差が３０℃以上であることが好ましい。すなわち、熱間ブロー成形の直前の温度条件（（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃）を維持することが好ましい。この場合には、熱間ブロー成形時、成形用雌型である第１金型の内面の凸面部で発生しやすいアルミニウム合金板の割れをより安定して抑制できる。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法において、前記熱間ブロー成形の直前における、前記第２金型の温度（Ｔ３）は、前記アルミニウム合金板の融点未満であり、かつ、前記（Ｔ１）以上であってもよい。この場合には、熱間ブロー直前における第２金型の温度（Ｔ３）を所定の温度域に制御することにより、熱間ブロー直前におけるアルミニウム合金板の温度（Ｔ１）が低くならないようにすることができる。これにより、熱間ブロー成形時、成形用雌型である第１金型の内面の凸面部で発生しやすいアルミニウム合金板の割れをより安定して抑制できる。
　なお、熱間ブロー成形前にアルミニウム合金板を融解させないため、例えば第１金型と第２金型とでアルミニウム合金板を挟持している間、第２金型の温度（Ｔ３）は、アルミニウム合金板の融点未満に制御する必要がある。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法は、融点が４３０℃を超えるアルミニウム合金板に適用が可能であり、用途別にアルミニウム合金を選定すれば良いため、アルミニウム合金は特に限定されるものではない。ただし、自動車等の輸送機部品、デジタルカメラ、パソコン等の家電部品に対して、熱間ブロー成形を適用する場合、熱間ブロー成形後の成形品には、強度及び外観品質（表面品質）の両立が求められる。そのため、例えば、５０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金等が適当なアルミニウム合金として挙げられる。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法において、前記アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｇ：１．１％～６．５％、Ｆｅ：０．０１～０.３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であり、前記（Ｔ１）は、５５０℃以下であってもよい。この場合には、５０００系アルミニウム合金からなるアルミニウム合金板を用いることにより、熱間ブロー成形後の成形品の強度及び外観品質（表面品質）を十分に確保できる。
　アルミニウム合金板を構成する５０００系アルミニウム合金は、強度の観点から、Ｍｇ：１．１％～６．５％を含有することが好ましい。Ｍｇの含有量が１.１％未満の場合には、輸送機部品、家電部品等に必要な強度が得られず、強度不足となるおそれがある。Ｍｇの含有量が６.５％を超える場合には、鋳造時又は熱間圧延時に割れが発生するおそれがある。
　アルミニウム合金板を構成する５０００系アルミニウム合金は、外観品質の観点から、熱間ブロー成形完了後の結晶粒を微細にするため、Ｆｅ：０．０１～０.３％を含有することが好ましい。Ｆｅの含有量が０.０１％未満の場合には、熱間ブロー成形中に結晶粒が粗大化し、成形品表面にオレンジピールと呼ばれる肌荒れが発生しやすくなるため、外観不良となるおそれがある。Ｆｅの含有量が０.３％を超える場合には、鋳造時に粗大な晶出物が形成されやすくなるため、熱間圧延時に割れが発生するおそれがある。
　熱間ブロー成形中のアルミニウム合金板における結晶粒の粗大化は、アルミニウム合金（５０００系アルミニウム合金）の化学成分だけでなく、熱間ブロー成形条件の影響も受ける。特に、熱間ブロー成形中のアルミニウム合金板の温度が高い場合に、結晶粒が粗大化しやすくなる。そのため、熱間ブロー成形の直前における、アルミニウム合金板の温度（Ｔ１）が５５０℃以下であることが好ましく、（Ｔ１）が５３０℃以下であることがより好ましい。（Ｔ１）が５５０℃を超える場合には、熱間ブロー成形中に結晶粒が粗大化し、成形品表面にオレンジピールが発生しやすくなるため、成形品が外観不良となるおそれがある。
　前記アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法において、前記アルミニウム合金板は、質量％で、Ｓｉ：０．２％～２．０％、Ｍｇ：０．２％～１．５％、Ｆｅ：０．０１～０.３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であり、前記（Ｔ１）は、５５０℃以下であってもよい。この場合には、６０００系アルミニウム合金からなるアルミニウム合金板を用いることにより、熱間ブロー成形後の成形品の強度及び外観品質（表面品質）を十分に確保できる。
　アルミニウム合金板を構成する６０００系アルミニウム合金は、強度の観点から、Ｓｉ：０．２％～２．０％、Ｍｇ：０．２％～１．５％を含有することが好ましい。Ｓｉの含有量が０.２％未満の場合、Ｍｇの含有量が０.２％未満の場合には、輸送機部品、家電部品等に必要な強度が得られず、強度不足となるおそれがある。Ｓｉの含有量が２.０％を超える場合、Ｍｇの含有量が１.５％を超える場合には、鋳造時に粗大な晶出物が形成されやすくなるため、熱間圧延時に割れが発生するおそれがある。
　アルミニウム合金板を構成する６０００系アルミニウム合金は、外観品質の観点から、熱間ブロー成形完了後の結晶粒を微細にするため、Ｆｅ：０．０１～０.３％を含有することが好ましい。Ｆｅの含有量が０.０１％未満の場合には、熱間ブロー成形中に結晶粒が粗大化し、成形品表面にオレンジピールと呼ばれる肌荒れが発生しやすくなるため、外観不良となるおそれがある。Ｆｅの含有量が０.３％を超える場合には、鋳造時に粗大な晶出物が形成されやすくなるため、熱間圧延時に割れが発生するおそれがある。
　熱間ブロー成形中のアルミニウム合金板における結晶粒の粗大化は、アルミニウム合金（６０００系アルミニウム合金）の化学成分だけでなく、熱間ブロー成形条件の影響も受ける。特に、熱間ブロー成形中のアルミニウム合金板の温度が高い場合に、結晶粒が粗大化しやすくなる。そのため、熱間ブロー成形の直前における、アルミニウム合金板の温度（Ｔ１）が５５０℃以下であることが好ましく、（Ｔ１）が５３０℃以下であることがより好ましい。（Ｔ１）が５５０℃を超える場合には、熱間ブロー成形中に結晶粒が粗大化し、成形品表面にオレンジピールが発生しやすくなるため、成形品が外観不良となるおそれがある。
　以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
　＜アルミニウム合金板（ブランク材）＞
　表１に示す化学組成を有するアルミニウム合金をＤＣ鋳造により造塊し、同表に示す条件で均質化処理を行った後、室温まで冷却した。なお、表１における「Ｂａｌ．」とは、残部（Ｂａｌａｎｃｅ）を意味する。また、アルミニウム合金５０２３、アルミニウム合金５０８３、アルミニウム合金６０１６の融点は、それぞれ５６２℃、５７４℃、５８８℃である。
　次いで、得られたアルミニウム合金の鋳塊を４００℃まで再加熱し、その鋳塊に対して熱間圧延を行い、厚さ５．０ｍｍの熱間圧延板を得た。なお、熱間圧延の終了温度は２５０℃とした。さらに、得られた熱間圧延板に対して、冷間圧延を行って厚さ１．０ｍｍとした後、４００℃で１時間の焼鈍を行い、熱間ブロー成形用のアルミニウム合金板（ブランク材）を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　（実施例１）
　＜成形用金型＞
　図１、図２に示すように、成形用金型２は、成形用雌型である凹状の第１金型２１とガス導入用の第２金型２２とを有する。成形用金型２は、第１金型２１と第２金型２２とによりアルミニウム合金板１を挟持することができるよう構成されている。第２金型２２には、ブロー成形用の高圧のガスを導入するためのガス導入管２２１が設けられている。
　図３、図４に示すように、第１金型２１の内面（成形面）２１０には、第１金型２１の内側に向かって突出してなる凸面部２１１が設けられている。凸面部２１１は、第１金型２１の底面からの高さが６０ｍｍである。凸面部２１１の頂点部２１２は、曲率半径５ｍｍの曲面で形成されている。
　＜ブロー成形性＞
　図５、図６に示すように、アルミニウム合金板１に対し、前述の成形用金型２を用いて、各種条件を変更した熱間ブロー成形を行った。各種条件である熱間ブロー成形直前のアルミニウム合金板の温度（Ｔ１）、熱間ブロー成形直前の第１金型の温度（Ｔ２）、熱間ブロー成形直前の第２金型の温度（Ｔ３）、ガス圧については、後述の表２に示した。ガス圧は、０．９８～０．９９ＭＰａの場合、四捨五入して１ＭＰａと表記した。
　熱間ブロー成形では、図５に示すように、アルミニウム合金板１を成形用金型２の第１金型２１と第２金型２２とにより挟持した状態で、第２金型２２のガス導入管２２１から高圧のガスＧを成形用金型２内に導入し、第２金型２２側からアルミニウム合金板１に吹き付けた。そして、図６に示すように、アルミニウム合金板１を第１金型２１の内面（成形面）２１０に押し付け、所定の形状に成形した。第２金型２２のガス導入面とアルミニウム合金板１との間の距離Ｄは、５０ｍｍとした。ガスＧとして、窒素ガスを用いた。
　ブロー成形性の評価は、熱間ブロー成形時に、第１金型の内面（成形面）の凸面部（特に頂点部）でアルミニウム合金板の破断が発生しなかったものを合格（○：破断無し）とし、破断が発生したものを不合格（×：破断有り）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　表２に、各試料のブロー成形性の結果を示す。表２中の成形時間は、ガス導入開始からアルミニウム合金板が第１金型の凸面部に接触するまで（ガス導入開始から前述の図５の状態となるまで）の時間である。
　試料１～６は、（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たし、（Ｔ２）が４００℃以上であり、成形時間が３０秒以内である。試料１～６は、第１金型の凸面部で破断が発生せず、良好なブロー成形性が得られた。
　試料７、８、１０、１１、１４、１５は、（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たしていない。試料１７は、（Ｔ２）が４００℃未満である。試料７、８、１０、１１、１４、１５、１７は、第１金型の凸面部で破断が発生した。
　試料９、１２、１３、１６は、成形時間３０秒以内に第１金型の凸面部に接触せず、成形時間が３０秒を超えてから第１金型の凸面部に接触した。このうち、試料１３は、（Ｔ２）が４００℃未満である。試料９、１２、１３、１６は、第１金型の凸面部で破断が発生した。
　（実施例２）
　＜成形用金型＞
　図７に示すように、成形用金型２は、成形用雌型である凹状の第１金型２１とガス導入用の第２金型２２とを有する。成形用金型２は、第１金型２１と第２金型２２とによりアルミニウム合金板１を挟持することができるよう構成されている。第２金型２２には、ブロー成形用の高圧ガスを導入するためのガス導入管２２１が設けられている。
　図８、図９に示すように、第１金型２１の内面（成形面）２１０には、第１金型２１の内側に向かって突出してなる凸面部２１１が設けられている。凸面部２１１は、第１金型２１の底面からの高さが７０ｍｍである。凸面部２１１の頂点部２１２は、曲率半径６ｍｍの曲面で形成されている。
　＜ブロー成形性＞
　図１０、図１１に示すように、アルミニウム合金板１に対し、前述の成形用金型２を用いて、各種条件を変更した熱間ブロー成形を行った。各種条件である熱間ブロー成形直前のアルミニウム合金板の温度（Ｔ１）、熱間ブロー成形直前の第１金型の温度（Ｔ２）、熱間ブロー成形直前の第２金型の温度（Ｔ３）、ガス圧については、後述の表３に示した。ガス圧は、０．９８～０．９９ＭＰａの場合、四捨五入して１ＭＰａと表記した。
　熱間ブロー成形では、図１０に示すように、アルミニウム合金板１を成形用金型２の第１金型２１と第２金型２２とにより挟持した状態で、第２金型２２のガス導入管２２１から高圧のガスＧを成形用金型２内に導入し、第２金型２２側からアルミニウム合金板１に吹き付けた。そして、図１１に示すように、アルミニウム合金板１を第１金型２１の内面（成形面）２１０に押し付け、所定の形状に成形した。第２金型２２のガス導入面とアルミニウム合金板１との間の距離Ｄは、５０ｍｍとした。ガスＧとして、窒素ガスを用いた。
　ブロー成形性の評価は、熱間ブロー成形時に、第１金型の内面（成形面）の凸面部（特に頂点部）でアルミニウム合金板の破断が発生しなかったものを合格（○：破断無し）とし、破断が発生したものを不合格（×：破断有り）とした。
　＜オレンジピールの発生状況＞
　熱間ブロー成形後の成形品の表面について、接触式の表面粗さ計を用いて表面凹凸を測定し、最大高さＲｚ≦２０μｍを合格（○：発生無し）とし、最大高さＲｚ＞２０μｍを不合格（×：発生有り）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
　表３に、各試料のブロー成形性、オレンジピールの発生状況の結果を示す。表３中の成形時間は、ガス導入開始からアルミニウム合金板が第１金型の凸面部に接触するまで（ガス導入開始から前述の図１０の状態となるまで）の時間である。
　試料１８～２３は、（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たし、（Ｔ２）が４００℃以上であり、第１金型の内面の凸面部に接触するまでの成形時間が３０秒以内であった。試料１８～２３は、第１金型の凸面部で破断が発生せず、良好なブロー成形性が得られた。また、成形後の成形品表面にオレンジピールが発生しなかった。
　試料２４、２５、２７、２８、３１、３２は、（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たしていない。試料３４は、（Ｔ２）が４００℃未満である。試料２４、２５、２７、２８、３１、３２、３４は、第１金型の凸面部で破断が発生した。
　試料２６、２９、３０、３３は、成形時間３０秒以内に、第１金型の凸面部に接触しなかった。その後、成形時間が３０秒を超えてから、第１金型の凸面部に接触した。このうち、試料３０は、（Ｔ２）が４００℃未満である。試料２６、２９、３０、３３は、第１金型の凸面部で破断が発生した。
　また、試料２８、３２は、（Ｔ１）が５５０℃を超えている。試料２８、３２は、成形後の成形品表面にオレンジピールが発生した。

Claims (4)

  1. 　アルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法であって、
    　内面に凸面部を有する成形用雌型である第１金型とガス導入用の第２金型とを用いて、前記アルミニウム合金板に対して熱間ブロー成形を行い、
    　該熱間ブロー成形の直前における、前記アルミニウム合金板の温度（Ｔ１）と前記第１金型の温度（Ｔ２）とが（Ｔ１）－（Ｔ２）≧３０℃の関係を満たし、かつ、前記（Ｔ２）が４００℃以上であり、
    　前記熱間ブロー成形では、前記第２金型からのガス導入開始から３０秒以内に、前記アルミニウム合金板を前記第１金型の前記凸面部の少なくとも一部に接触させることを特徴とするアルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法。
  2. 　前記熱間ブロー成形の直前における、前記第２金型の温度（Ｔ３）は、前記アルミニウム合金板の融点未満であり、かつ、前記（Ｔ１）以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法。
  3. 　前記アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｇ：１．１％～６．５％、Ｆｅ：０．０１～０.３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であり、前記（Ｔ１）は、５５０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法。
  4. 　前記アルミニウム合金板は、質量％で、Ｓｉ：０．２％～２．０％、Ｍｇ：０．２％～１．５％、Ｆｅ：０．０１～０.３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であり、前記（Ｔ１）は、５５０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム合金板の熱間ブロー成形方法。
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