(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時効硬化型アルミニウム合金からなる圧延板を用い、その板面内の予め定めた１または２以上の領域を部分的に３５０℃以下の温度に加熱することによりその加熱部分を復元軟化させる部分的加熱処理を施し、その後、前記加熱部分が２００℃以下、１７０℃以上の温度となった状態でプレス成形用潤滑油を板表面に塗布することによって、前記加熱部分を１００℃より低い温度域に急冷し、その後プレス成形を施して成形品とすることを特徴とする、アルミニウム合金成形品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、
前記部分的加熱処理における加熱部分の加熱温度を３５０℃以下、２００℃以上の範囲内とすることを特徴とする、アルミニウム合金成形品の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、
プレス成形用潤滑油を板表面に塗布することによって、塗油直後から１０秒が経過するまでの間の前記加熱部分の平均冷却速度が５℃／ｓｅｃ以上となるように加熱部分を急冷することを特徴とする、アルミニウム合金成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、
前記部分的加熱処理を行なうための装置として、表面に断熱性のクッション材を設けた処理台と、そのクッション材に対向する加熱体とを有する装置を用い、部分的加熱処理を行なうにあたり、所定の温度に加熱された加熱体と前記断熱性クッション材との間にアルミニウム合金圧延板を挟んで加熱することにより、アルミニウム合金圧延板の板面内の１または２以上の領域を部分的に加熱し、かつアルミニウム合金圧延板における部分的加熱処理時に断熱性クッション材と接触した側の面が成形品の外表面となるようにプレス成形することを特徴とする、アルミニウム合金成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、
前記時効硬化型アルミニウム合金として、２０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、７０００系アルミニウム合金のうちのいずれかを用いることを特徴とする、アルミニウム合金成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、時効硬化型アルミニウム合金からなる冷間プレス成形品の製造方法に関し、具体的には、自動車、船舶、航空機等の各種部材・部品、あるいは建築材料、構造材料、そのほか各種機械器具、家電製品やその部品等、特に自動車ボディパネル・自動車構造部品に好適に用いられる、時効硬化型アルミニウム合金冷間プレス成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来自動車のボディシートとしては、主として冷延鋼板を使用することが多かったが、最近では、地球温暖化抑制の視点からＣＯ２排出量の削減が求められ、そのため車体軽量化の重要性が広く認識された結果、アルミニウム合金圧延板を使用することが多くなっている。ところでアルミニウム合金圧延板の成形加工性は、一般に冷延鋼板と比べて劣るため、その使用拡大の障害となっている。アルミニウム合金圧延板の成形加工性向上のためには、素材自身の成形性改善と成形加工方法の工夫が強く求められている。
【０００３】
ところで特許文献１、２では、アルミニウム合金板の成形性を向上させるために温間深絞り成形法を適用することが提案されている。確かに温間成形法によれば、アルミニウム合金板の深絞り成形性を向上させることが可能であるが、大規模な工業生産を前提にすれば、いくつかの問題点がある。
【０００４】
すなわち温間深絞り成形法の特徴として、フランジ部の加熱やパンチ部の冷却をしたままの状態で深絞り成形を行なうことが求められ、そのため、
１．プレス機械に、アルミニウム合金板の加熱、冷却機能を付与することが必要であって、冷間プレス成形と比べてトータルの成形時間に長時間を要して、生産効率が低下し、成形コストが増加する。
２．温間で成形を行なうため、通常の冷間成形用の潤滑油が使えず、そのため新たな潤滑油の開発が必要となる。
３．プレス機械の構成が複雑となり、高い設備コストを要する。
４．プレス機械の複雑化に伴い、品質管理上に不安が生じる。
などの問題がある。
【０００５】
ここで温間深絞り成形法は、成形時にアルミニウム合金板ブランクに対して加工度の大きい部分を局部的に加熱して軟化させ、成形するものであるから、成形時でとらえれば、アルミニウム合金板ブランクの面内に部分的に強度差を付与して成形性の向上を図ろうとするもの、と言うことができるが、同様にアルミニウム合金板ブランクの面内に強度差を付与して成形性の向上を図ろうとする他の方法として、ブランクにあらかじめ局部的な熱処理（部分的加熱処理）を施しておく方法が知られている（例えば特許文献３）。
【０００６】
特許文献３には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板のブランク全体について時効硬化させた後に、ブランクの周辺部のみについて、加熱した金属片を接触するなどして、５００℃程度の高温に加熱し、その部分の析出物を完全に固溶させる溶体化処理を行なって軟化させることにより、ブランク内に強度差を付与しておき、その後冷間プレス成形することにより、成形性を向上させる技術が開示されている。
【０００７】
さらに特許文献４には、特許文献３と同様に、ブランクに予め局部的な熱処理を施すことにより、プレス成形性を高めて、難成形性のプレス成形品を工業的に製造するための製造装置およびプロセスが開示されている。この特許文献４では、コイルから繰り出されるストリップ状の板材に対して、部分的加熱処理・冷却処理・矯正・ブランク切断・プレス成形を行う処理工程を連続的に配置し、かつ各々の工程で工夫された処理装置を適宜用いることにより、既述のようなプレス成形機自体に局部的な加熱処理機構を付与した温間成形技術と比較して、高い生産性で難成形性のプレス成形品を工業的に生産できるとされている。
【０００８】
しかしながら、本発明者等は特許文献４に示されている技術について、さらに詳細に検討を加えたところ、この技術を実際の量産的規模で実施するためには、次の１〜４に説明するような解決すべき課題があり、これらを解決しなければ、現行の通常の冷間プレス成形により製造されるプレス成形品と同等の品質を確保することが困難であることを見出した。
１．現行の通常の冷間プレス成形においては、事前にブランクに潤滑油を塗布しておかなければ、金型とブランクの摩擦が大きくなりすぎ、かじりが発生して冷間プレスを首尾よく行うことはできない。しかしながら特許文献４では、プレス成形工程上不可欠である潤滑油を塗布する工程が示されていない。
２．予め潤滑油を塗布したアルミニウム合金板について、強度差の付与を目的として部分的加熱処理を行なえば、潤滑油が合金板表面に焼付いてしまい、プレス成形品に対し通常の脱脂処理を行なっただけでは、成形品表面を清浄な状態にすることができなくなり、成形品に対してさらに酸洗等の処理が必要となる。また焼付き時に、潤滑油が揮発して白煙が生じて、周囲の作業環境が非常に悪化してしまう。
３．また潤滑油を塗布していない状態のアルミニウム合金板について、加熱体を接触させる方式による部分的加熱処理を行なえば、潤滑油の焼付きは生じないものの、部分的加熱処理時に加熱体を接触させた部位において、アルミニウム合金板表面にキズ付きが生じて、成形品の外観特性を損なうという問題がある。
４．さらに特許文献４では、必ずしもアルミニウム合金板を部分的加熱処理する際の温度範囲が明示されてはいないが、その記述からは、少なくとも素材が時効硬化型のアルミニウム合金の場合には、析出物が固溶する溶体化処理温度（一般に５００℃程度の高温）まで材料を加熱することを前提としているものと判断される。しかしながら、このような５００℃程度の高温まで材料を局部的に加熱した場合には、加熱部と非加熱部の温度差が大きくなり、これに起因する熱膨張差によって処理後の材料に大きな板ひずみが残ってしまい、プレス成形品に反りや波打ち、凹凸等の形状不良が生じてしまうおそれがある。
【０００９】
特許文献４では、上述の１〜４の課題のうち、板ひずみについてはその後のレベラー工程で解消することが可能であるとされているが、本発明者等が行った実験によれば、材料を局部的に５００℃程度の高温に加熱した後に急冷した際に生じる板ひずみは著しく大きいため、その後にレベラー工程を適用しても充分に矯正することができず、プレス成形後にも板ひずみがそのまま残存して、良好な外観性状と寸法精度を有するプレス成形品を製造することは困難であることが判明した。
【００１０】
一方、本発明者等は、時効硬化型アルミニウム合金の一種であるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板について、予めこれに所定の熱処理を行っておくことにより、析出物が完全に固溶するような５００℃程度の溶体化処理温度までブランクを加熱することなく、それよりも充分に低温の２５０℃前後の温度にブランクを加熱することによっても、その加熱部分を復元軟化させ得ること、そしてこの現象を利用すれば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金圧延板ブランクの面内の１または２以上の領域に、局部的に２５０℃前後の温度に加熱する処理（部分的加熱処理）を施すことにより、前記特許文献３、４の技術と同様にブランクの面内に強度差を付与して、成形性を向上させることが可能であることを見出し、特許文献５にその技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平４−３５１２２９号公報
【特許文献２】特開２００６−２０５２４４号公報
【特許文献３】特開２００４−１２４１５１号公報
【特許文献４】特開２００８−２４８３４２号公報
【特許文献５】特開２００９−１６１８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述の特許文献３、特許文献４に示される如く、温間深絞り成形法に代えて、アルミニウム合金ブランクに部分的加熱処理を施すことにより予めブランクの面内に強度差を付与しておいてから冷間プレス成形を行なうことにより、成形性を向上させる成形技術として、特に特許文献４に示されているように、コイルから繰り出されるストリップ状の板に対して、部分的加熱処理と冷却処理を連続的に実施することによって生産性を高めることが可能であるが、特許文献４には、冷間プレス成形に不可欠である潤滑油の塗油をどのように行なうかは示されていない。またこの特許文献４では、時効硬化型のアルミニウム合金に対する部分的加熱処理の加熱温度条件としては、５００℃以上の溶体化処理温度まで局部的に加熱することによりその部分を軟化させることを前提としていると解釈され、その場合、板面内の温度差に起因する板ひずみが大きくなり、これを矯正しきれなきことが大きな課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、前述の特許文献５に示すように、時効硬化型のアルミニウム合金を部分的加熱処理によって局部的に軟化させる加熱条件として、５００℃程度の溶体化処理温度と比較して充分に低い２５０℃前後の温度で復元軟化させ得ることを確認した。そしてこの特許文献５に示される技術を活用し、また同時に冷間プレス成形に不可欠な潤滑油の塗布タイミングを適切に選定することにより、難成形性の部材を高い生産効率でプレス成形して、外観性状も現行の通常の冷間プレス成形品と同等に良好なプレス成形品を得ることができる最適の製造プロセスを開発し、この発明をなすに至った。
【００１４】
具体的には、請求項１の発明のアルミニウム合金成形品の製造方法は、時効硬化型アルミニウム合金からなる圧延板を用い、その板面内の予め定めた１または２以上の領域を部分的に３５０℃以下の温度に加熱することによりその加熱部分を復元軟化させる部分的加熱処理を施し、その後、前記加熱部分が２００℃以下、１７０℃以上の温度となった状態でプレス成形用潤滑油を板表面に塗布することによって、前記加熱部分を１００℃より低い温度域に急冷し、その後プレス成形を施して成形品とすることを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項２の発明は、請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、前記部分的加熱処理における加熱部分の加熱温度を３５０℃以下、２００℃以上の範囲内とすることを特徴とするものである。
【００１６】
さらに請求項３の発明は、請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、プレス成形用潤滑油を板表面に塗布することによって、塗油直後から１０秒が経過するまでの間の前記加熱部分の平均冷却速度が５℃／ｓｅｃ以上となるように加熱部分を急冷することを特徴とするものである。
【００１７】
また請求項４の発明は、請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、前記部分的加熱処理を行なうための装置として、表面に断熱性のクッション材を設けた処理台と、そのクッション材に対向する加熱体とを有する装置を用い、部分的加熱処理を行なうにあたり、所定の温度に加熱された加熱体と前記断熱性クッション材との間にアルミニウム合金圧延板を挟んで加熱することにより、アルミニウム合金圧延板の板面内の１または２以上の領域を部分的に加熱し、かつアルミニウム合金圧延板における部分的加熱処理時に断熱性クッション材と接触した側の面が成形品の外表面となるようにプレス成形することを特徴とするものである。
【００１８】
そしてまた請求項５の発明は、請求項１に記載のアルミニウム合金成形品の製造方法において、前記時効硬化型アルミニウム合金として、２０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、７０００系アルミニウム合金のうちのいずれかを用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明のアルミニウム合金成形品の製造方法によれば、アルミニウム合金圧延板に部分的加熱処理を施すことによりその面内に予め強度差を付与してから、プレス成形を行なってアルミニウム合金製の成形品を製造するプロセスを前提として、次のような効果が得られる。
【００２０】
すなわち、時効硬化型アルミ合金からなる圧延板に対して、加熱部の温度が３５０℃以下となるような条件で部分的加熱処理を行なうことにより局部的に材料を復元軟化させて強度差を付与することにより、従来のように溶体化処理を行なうために５００℃程度の高温まで加熱する場合と比較して、非加熱部との温度差が大幅に小さくなり、そのため冷却後に残る板ひずみを大幅に低減することができ、したがって成形品の形状不良、寸法精度不良が発生することを未然に防止することができる。また部分的加熱処理後の加熱部の温度が２００℃以下、１７０℃以上になった状態で潤滑油を塗布することにより、その塗布された潤滑油による抜熱効果を利用して加熱部を急冷することができ、そのため部分的加熱処理後の冷却時間を大幅に短縮できることから、生産性を向上させ得ると同時に、２００℃〜〜１７０℃の範囲内の温度から１００℃より低い温度域までの冷却過程での材料内部における析出に伴う強度上昇を抑えることができるため、部分的加熱処理で付与した強度差を最大限活用することができ、成形性の大幅な向上をも図ることができる。また、２００℃以下の温度で潤滑油を塗布することにより、潤滑油の焼付きも生じず、通常の脱脂処理のみで成形品表面を清浄な状態とすることが可能である。さらに部分的加熱処理において、加熱体と接触する処理面を適切に選択することにより、成形品の外表面へのキズ付を防止して、プレス成形品の外観性能を良好に保つことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、この発明の製造方法を実施するにあたって使用される部分的加熱処理装置の一例を示す模式的な斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す部分的加熱処理装置に使用される加熱体の底面の状況を模式的に示す略解図である。
【図３】図３は、この発明の製造方法における一連の工程の一例を略解的に示す模式図である。
【図４】図４は、この発明の製造方法における一連の工程の他の例を示す模式図である。
【図５】図５は、この発明の実施例の部分的加熱処理における、ブランクの加熱部と非加熱部の例を示すブランクの模式的な平面図である。
【図６】図６は、図５に示すブランクに対してプレス成形を行なうための角筒パンチの形状・寸法の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜プレス成形に用いるアルミニウム合金板素材（圧延板）＞
この発明の製造方法において使用するアルミニウム合金圧延板素材は、基本的には時効硬化型のアルミニウム合金であれば良く、特にその成分組成が限定されるものではない。具体的には、例えばＪＩＳ規格もしくはＡＡ規格で定められた２０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金）、６０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金）、７０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金）が、この発明の製造方法において時効硬化型アルミニウム合金として好適に使用される。
【００２３】
さらにこの発明の製造方法で使用されるプレス成形用素材のアルミニウム合金圧延板としては、この発明で定める部分加熱処理の条件で素材が効果的に復元軟化を示すように、好ましくは、板全体が適宜所定の温度（例えば６０００系合金の場合、望ましくは４８０〜５９０℃の範囲内の温度）で溶体化処理された後に、室温まで急冷されて、その後室温において例えば１日以上放置されて自然時効（常温時効）した状態にあるものを使用することが好ましい。また同じ目的から、別の好ましい状態として、前記と同様に板全体が上記同様の所定の温度で溶体化処理された後に、１００℃以下程度の温度域まで急冷された後、５０〜１２０℃の温度範囲で保持する予備時効処理が行われた状態のもの（いわゆる亜時効状態にあるもの）であってもよい。
【００２４】
この発明の方法の実施に供されるアルミニウム合金圧延板の表面状態としては、潤滑油が予め塗布されていないことが好ましい。潤滑油が予め塗布されている場合には、部分的加熱処理時に加熱部が３５０℃以下の温度に加熱された際に、潤滑油がアルミニウム合金圧延板に焼付いて、その後の脱脂処理で除去できなくなってしまい、またこの場合、焼付き時に潤滑油が揮発して白煙が生じて、作業環境が悪化してしまう。またアルミニウム合金圧延板の表面状態としては、酸洗した状態にあることが、さらに好ましい。これは、圧延板の製造工程中に付着した油分等が酸洗によって洗い落とされて清浄な表面となることにより、その後に行われる部分的加熱処理時の加熱部における油分の焼付きによる表面清浄度の劣化を完全に防止することができるからである。
【００２５】
＜部分的加熱処理＞
この発明のアルミニウム合金成形品の製造方法においては、前述のような時効硬化型アルミニウム合金からなる圧延板、望ましくは板全体に溶体化処理を施して室温まで急冷して自然時効（常温時効）した圧延板、あるいは板全体に溶体化処理を施して例えば１００℃以下に急冷し、続いて例えば５０〜１２０℃で予備時効処理を施し、いわゆる亜時効状態とした圧延板を素材とし、その素材圧延板に対して、プレス成形を行なう以前の段階で、部分的加熱処理を施す。この部分的加熱処理は、予め定めた板面内の一部または２以上の領域を部分的に（２次元的な面内の場所として部分的、あるいは局部的という意味であり、程度の意味ではない）加熱して軟化させる一方、残りの部分は非加熱部として加熱せずに残して、処理前の強度を維持する加熱処理である。このような部分的加熱処理は、アルミニウム合金板の面内において強度差を付与して、プレス成形性を向上させることを目的として行なう。すなわち、プレス成形において例えばパンチ肩部が接する領域は非加熱部として高強度を維持させる一方、例えばパンチ肩部が接する領域よりも外側の領域、すなわちシワ押えに対応する領域は加熱部として軟化させ、その部分の変形抵抗を小さくしてプレス成形時の材料の流入を許容させ、これらの総合的な効果によりプレス成形性の向上を図る。
【００２６】
そしてこの発明の方法においては、部分的加熱処理における加熱部と非加熱部との温度差に起因して生じる板ひずみを最小限に抑えるために、加熱部の温度が３５０℃以下の範囲内となるように局部的に加熱して、加熱部の復元軟化を図るのである。
【００２７】
ここで、部分的加熱処理において加熱部の温度が３５０℃を越える高温となれば、非加熱部との温度差が過大となって、大きな板ひずみが生じてしまう。熱ひずみを充分に小さくするためのより望ましい加熱範囲は、３００℃以下である、また加熱温度の下限については、基本的には復元軟化が生じれば良いのであって、具体的に限定されるものではなく、合金系によって最適な温度も若干異なるが、加熱部を充分に復元軟化させるためには、通常は加熱部の到達温度を２００℃以上とすることが好ましい。
【００２８】
部分的加熱処理において加熱部として復元軟化させる領域は、基本的にはプレス成形時において成形性の向上を図るために軟質であることが要求される部位とすれば良く、成形品の形状、プレス成形用のダイ・パンチの形状等によって定めれば良いが、既に述べたように例えばプレス成形時にパンチ肩部が接する領域の外側の領域、すなわちシワ押えに対応する部分を加熱部とする一方、パンチ肩部が接する部分は非加熱部として、部分的加熱処理を行えば良い。これにより、プレス成形時においてシワ押えにより挟まれる部分はその変形抵抗が小さくなる一方、パンチ肩部が接する部分は高強度を維持して、プレス成形性、特に深絞り性を向上させることができる。
【００２９】
＜部分的加熱処理のための装置＞
部分的加熱処理のための装置の構成は、基本的には特に限定されるものではないが、例えば図１に示す装置を好適に使用することができる。
【００３０】
図１に示す部分的加熱処理装置１１は、平坦な表面を有する金属等の硬質材料からなる処理台１の表面を、所定の厚みの断熱性のクッション材、例えばテフロンシート、あるいはガラスウールシート、アルミナファイバーシート等からなるクッション材３で覆い、そのクッション材３の表面に対向するように、部分的加熱処理における加熱部領域形状に対応する加熱部形状を有する加熱体５を配設し、その加熱体５とクッション材３との間にアルミニウム合金圧延板、例えば所定の寸法形状に切断されたブランク７を挟んで加圧し、加熱体５の表面をブランク７の表面に加圧接触させることによって、アルミニウム合金圧延板７の所定の部分を加熱部として加熱するようにしたものである。図２に、加熱体５の底面の状況の一例を示す。図２において、加熱体５の周辺部分は例えばヒータを内蔵した加熱部５Ａとされ、その加熱部５Ａの内側は非加熱部５Ｂとされている。非加熱部５Ｂは、例えば内部を水冷構造としたり、あるいは加熱部５Ａに対して凹状に引込んだ形状として、アルミニウム合金圧延板に接触しないようにしておけば良い。
【００３１】
ここで、図１に示す部分的加熱処理装置では、前述のようにアルミニウム合金板（ブランク７）における加熱体５に接触する面に対し反対側の面がクッション材３に接触することから、そのクッション材３に接触する側の板面は、加熱加圧によるキズ、局部的変形の発生を防止することができる。すなわち、銅合金やアルミニウム合金等の金属からなる加熱体５によって部分的に加熱処理のためにアルミニウム合金圧延板（ブランク７）の表面を局部的に加熱加圧すれば、その加熱体５に接触する側の板面にキズや局部的変形が発生するおそれがあるが、クッション材３に接する側の面はクッション材３の有する弾性によりキズや変形の発生が防止される。そしてこの場合、クッション材に接する側の面が最終的な成形品の外側の面となるように定めてプレス成形を行なえば、成形品として外側の表面性状が良好な製品を得ることができる。
【００３２】
ここで、図１においては、加熱体５の全体でアルミニウム合金板を挟むように示しているが、加熱すべき領域（加熱部）が限定的であって、アルミニウム合金板の全体に対し小面積である場合には、例えばロボットアームの先端に加熱体を取付けておき、アルミニウム合金圧延板の面内の１箇所以上の加熱領域に対し、ロボットアームの制御によって加熱体を逐次接触加圧させるような構成としても良いことはもちろんである。この場合も、プレス成形後の成形品の外側となるべき面をクッション材と接触させることが、成形品の外観性状の向上に有効である。
【００３３】
前述のような加熱体の材質は特に限定されるものではないが、通常は熱伝導性に優れる金属、例えば銅合金やアルミニウム合金を用いれば良い。
【００３４】
またクッション材としては、部分的加熱処理を行うアルミニウム合金圧延板をキズ付けることがなく、しかもアルミニウム合金板の加熱部の温度を効率的に高めるために断熱性が優れた材料を用いることが好ましく、前述のように例えばテフロンシート、ガラスウールシート、アルミナファイバーシート等を用いれば良い。
【００３５】
また図１に示した装置とは別の部分的加熱処理装置として、処理台上に配されたアルミニウム合金圧延板に対し、非接触方式の加熱手段、例えば高温気体を局部的にアルミニウム合金圧延板に表面に吹付ける手段、あるいはレーザー加熱や誘導加熱、さらには高温の加熱体をアルミニウム合金圧延板表面に非接触で近接させるなどの手段により局部的な加熱を行なうように構成しても良いことはもちろんである。このような非接触加熱方式を適用すれば、図１に示したようなクッション材を用いての接触加熱方式を適用した場合と同様に、板表面のキズや局部的変形の発生を有効に防止して、外観性状の良好な成形品を得ることが可能となる。
【００３６】
＜部分的加熱処理後、２００℃以下、１７０℃以上の温度域まで＞
部分的加熱処理後は、加熱部の温度が２００℃以下、１７０℃以上の温度域内となった段階で、次項で述べるような塗油処理（プレス成形用潤滑油の塗布処理）を行なうが、部分的加熱処理後、加熱部の温度が２００℃以下の温度に達するまでの間は、冷却を行なっても、あるいは特に冷却を行なわなくても良い。すなわち、部分的加熱処理における加熱部に対する加熱温度が２００℃以下の場合は、特に冷却を行なわずに直ちに次の塗油処理を行なっても良く、一方部分的加熱処理における加熱部に対する加熱温度が２００℃を越える高温である場合や、２００℃以下でも２００℃に近い高温の場合には、部分的加熱処理後に冷却して２００℃以下の温度域に達してから、次の塗油処理を施す。このように部分的加熱処理後に冷却する場合の冷却方式としては、基本的には自然放冷でも良いが、生産効率を重視する場合は、空気等の気体やミスト等の冷却媒体を吹付ける強制冷却方式を適用することが好ましい。また冷却と同時に、部分的加熱処理における加熱部と非加熱部との温度差に起因する若干の板ひずみを解消したい場合には、レベラーを兼ねたロール方式により２００℃以下の温度域まで冷却しても良い。
【００３７】
＜塗油処理＞
部分的加熱処理を行ったアルミニウム合金圧延板の加熱部の温度が２００℃以下、１７０℃以上の温度域内となった段階で、プレス成形用の潤滑油をアルミニウム合金圧延板表面に塗布する。
【００３８】
この際のプレス成形用潤滑油としては、従来から通常の冷間プレス成形に使用されている市販の潤滑油、例えば精製鉱物油、精製高沸点溶剤、石油スルホネートなどを主成分とする潤滑油を用いれば良い。ここで、従来の通常の冷間プレス成形において塗布する潤滑油は、常温（室温）に放置されたものであるのが一般的であり、この発明の場合も、常温の潤滑油を使用すれば良いが、後述するように潤滑油塗布による冷却効果を期待するためには、塗布時の潤滑油の望ましい温度は、８０℃以下、２０℃以上であり、また潤滑油塗布による冷却効果を確実に得るためには５０℃以下とすることが好ましい。
【００３９】
ここで、部分的加熱処理後のアルミニウム合金圧延板の加熱部が２００℃よりも高い温度の状態で潤滑油を塗布すれば、潤滑油が板表面に焼付いて、プレス成形品の洗浄後でも成形品表面の清浄度が低下してしまうから、部分的加熱処理後、加熱部の温度が２００℃以下の温度域内となった状態で潤滑油を塗布する必要がある。
【００４０】
このように部分加熱処理後のアルミニウム合金圧延板の表面に潤滑油を塗布することにより、単にプレス成形時の潤滑効果が得られるだけではなく、塗布した潤滑油により、部分的加熱処理後の加熱部に対する抜熱効果によって、加熱部を急冷させる効果が得られる。
【００４１】
上述のように潤滑油の塗布による急冷効果を利用する必要性は、次に記載する通りである。
【００４２】
すなわち、この発明の技術においては、部分的熱処理工程−冷却工程−塗油処理工程は、全体の生産効率を向上させるため、効率的に行なう必要がある。このうち部分的加熱処理および塗油処理は、比較的短時間のうちに行うことが可能であるが、冷却処理として、加熱部の温度を室温近傍の温度まで放冷等により冷却する場合、その冷却工程には、部分的加熱処理および塗油処理の工程に比較して長時間を要してしまい、冷却処理が全体工程の律速となってしまう。そこで、板の加熱部の温度が室温まで冷却される以前の段階で塗油を実施してそれによる抜熱効果を利用すれば、冷却処理に要する時間を大幅に短縮でき、全体工程としての生産性を大幅に向上することができる。さらにこれに加えて、この発明で用いている時効硬化型合金では、冷却途中の２００℃から１３０℃の温度範囲内において、材料中で溶質元素の時効析出が生じて時効硬化が進み、部分的加熱処理により復元軟化した加熱部の強度が再び上昇してしまい、部分的加熱処理により付与した面内強度差が小さくなってしまう問題がある。しかしながら、塗油を行なって２００℃〜１７０℃の範囲内の温度から１００℃より低い温度域に急冷する効果を利用することにより、時効硬化を抑制することができ、その結果、部分的加熱処理により付与した面内強度差を、その後のプレス成形において最大限活用でき、高い成形性を得ることができるのである。
【００４３】
ここで、生産効率と成形性との両者を効果的に高めるためには、板の加熱部の温度が２００℃以下まで冷却された後は、できるだけ高い温度の状態で速やかに塗油することが好ましい。すなわち１７０℃以上の温度の段階で塗油することが必要である。１７０℃より低い温度となった段階で塗油しても、前述のような急冷による時効析出抑制効果を得ることが困難となる。そこでこの発明では、潤滑油を塗布するタイミングを、部分的熱処理後、加熱部の温度が２００℃以下、１７０℃以上となった段階と規定した。
【００４４】
またこの発明の方法では、塗油してから後の１０秒間の平均冷却速度を５℃／ｓｅｃ以上とすることが望ましい。塗油してから後１０秒間の平均冷却速度が５℃／ｓｅｃ未満の場合は、冷却速度が不充分となって、生産効率が低下し、また同時に、冷却途中で時効析出が生じて、時効硬化が進んでしまい、復元軟化した加熱部の強度が再び上昇して、成形性の向上効果が不充分となってしまう。
【００４５】
なお上記の効果を得るために好ましい潤滑油の塗布量は０．５ｇ／ｍ２以上であり、より好ましい塗布量は１ｇ／ｍ２以上である。また潤滑油の塗布の具体的方式は特に限定されるものではなく、スプレー式、静電塗油式などを適宜適用すればよい。
【００４６】
なおまた、部分的加熱処理を行った後、加熱部の温度が２００℃以下に下がるまでの間については、この間の冷却の途中では、人工時効による時効硬化が進まず、したがって成形性の観点からはその間は急冷する必要は無いが、既に述べたように生産効率の観点からは、急冷することが好ましい。
【００４７】
＜切断＞
この発明の製造方法において素材として使用するアルミニウム合金圧延板は、一般は長尺でコイル状に巻かれた状態で供されることから、プレス成形を行なうためには、コイルから繰出されたアルミニウム合金圧延板の切断を行なう必要がある。この切断は、後に改めて説明する図３の工程図に例示するように、部分的加熱処理を行なう前に予め実施しておいて、適当なサイズ・形状のブランク７とした後に、部分的加熱処理以降の工程を連続的に実施してもよい。あるいはまた、後に改めて説明する図４（この例は部分的加熱処理の後に冷却装置を入れている）の工程図に例示するように、アルミニウム合金板コイル９からストリップ状に繰り出された板材について、連続的に配置した部分的加熱処理装置・冷却装置・塗油装置により各処理を順次行なった後に、シャーで切断してブランク７とし、その後必要に応じて適宜ブランクカット工程を加えたのち、プレス成形に供しても良い。もちろん上記の二つの例に限定されるものではなく、切断工程は装置のレイアウト等に合わせて最適な位置で適宜行なえばよい。
【００４８】
＜プレス成形＞
最終的に、潤滑油塗布後のブランクについて、プレス成形を行なう。このプレス成形においては、例えば図１に示すようにクッション材を用いて部分的加熱処理を行なった場合には、そのクッション材に接触した面が成形品の外側の面となるように、板の表裏を選択してプレス成形を行なう。またプレス成形を行う際における、部分的加熱処理時において加熱部であった部分の温度は特に規定するものではないが、本発明者等が確認したところでは、１００℃より低いの温度まで冷却されていれば、プレス成形においては特に問題が生じない。そして同じ理由から、既に述べたように潤滑油塗布による冷却は、１００℃より低い温度域まで行なうこととした。なおプレス成形機としては、通常から一般に使用されている冷間プレス成形機を使用すればよい。
【００４９】
＜全体的な一連の工程について＞
この発明の方法では、時効硬化型アルミニウム合金の圧延板を素材とし、部分的加熱処理−（冷却）−塗油処理−プレス成形をその順に行なうが、実際の製造に供されるアルミニウム合金圧延板は、前述のようにコイルの状態となっているのが通常であり、そのため通常は、前述のようにいずれかの段階で、コイルから繰出されたアルミニウム合金圧延板（連続板）を所定の寸法、形状に切断する工程を入れる必要である。このような一連の工程を実施するための全体的な工程の一例を図３に示す。
【００５０】
図３に示す工程では、素材のコイル９から繰出されたアルミニウム合金圧延板１３について、先ず切断工程を実施して、プレス成形に適した寸法、形状のブランク７とし、続いて各ブランク７に対し、例えば図１、図２に示したような部分的加熱処理処理装置１１により部分的加熱処理を施し、その後ブランク７の加熱部が２００℃以下、１７０℃以上となった段階で、例えばスプレー塗油による塗油工程を実施し、直ちにプレス工程を実施する。なおこの図３の工程例では部分的加熱処理工程と塗油工程との間に冷却工程を挿入していないが、場合によっては冷却工程を挿入しても良いことはもちろんである。
【００５１】
一方、全体的な一連の工程の別の例を図４に示す。
【００５２】
図４に示す工程では、コイル９から繰出されるアルミニウム合金圧延板（連続板）１３に対し、連続的に部分的加熱処理−冷却（例えば強制空冷）−潤滑油塗布（例えばスプレー塗油）を行なった後、アルミニウム合金圧延板の連続板１３をプレス成形に適した形状、寸法に切断してブランク７とし、プレス成形を行なう。なおこの図４に示す例では、部分的加熱処理工程と塗油工程との間に強制空冷による冷却工程を挿入しているが、場合によってはこの冷却工程を省略できることはもちろんである。
【００５３】
図３に示される工程、図４に示される工程のいずれを適用するかは、設備やコスト等の点から定めれば良いが、生産効率の点からは図４に示すように潤滑油塗布までを連続的に行なう工程を適用することが望ましい。
【実施例】
【００５４】
以下にこの発明の実施例を比較例とともに記す。なお以下の実施例は、この発明の作用・効果を説明するためのものであり、実施例記載の条件がこの発明の技術的範囲を制限するものではない。
【００５５】
この実施例では、素材として、６０００系合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）の代表的なものであるＡＡ６０２２合金の圧延板を用いた。
【００５６】
この圧延板は、ＤＣ鋳造・均質化処理・熱延・冷延・溶体化処理・急冷という一般的な製造工程で製造され、最終的な表面処理として酸洗が施されたのち、コイル状に巻き取られた状態にあるものである。またこの素材圧延板の最終的な熱処理の状態としては、５５０℃×２ｓｅｃの溶体化処理・急冷後に１０日間以上室温時効させており、部分的加熱処理により復元軟化させるために好適な状態にあった。コイル状に巻き取られたアルミニウム合金板の板幅サイズは４２０ｍｍである。
【００５７】
図４に模式的に示す処理形態により、コイル９からアルミニウム合金圧延板１３をストリップ状に繰り出して部分的加熱処理・冷却処理・塗油処理・切断を連続的に順次行い、アルミニウム合金板ブランク７を作製した。引続いて、このブランク７を冷間プレス成形に供した。以下、各処理工程について説明する。
【００５８】
部分的加熱処理は、図１に模式的に示したものと同様に、昇降式の加熱体５をアルミニウム合金圧延板に接触させ、加圧する方式によって行なった。ここで加熱体５と対になって挟むための処理台１の表面は、断熱性のクッション材３として厚さ１ｍｍのテフロンシートで覆っておいた。この部分的加熱処理におけるアルミニウム合金圧延板の加熱部Ｐおよび非加熱部Ｑの領域側を、後述する切断の後のブランク７の形状、寸法に対応して図５に示す。また部分的加熱処理における加熱部の温度条件を表１に示す。
【００５９】
引続く冷却工程は、強制空冷により行なった。さらに塗油工程（潤滑油塗布工程）は、スプレー式の塗油装置により行なった。用いた潤滑油はプレス洗浄防錆油プレトンＲ−３０３Ｐであり、塗油直前の油温は常温であった。塗油は板両面について行ない、片面あたりの塗油量を表１に示す。塗油開始時におけるアルミニウム合金圧延板の加熱部の温度を表１に示す。また塗油直後から１０秒経過時の加熱部の温度を測定して、表１に示し、塗油直後から１０秒間の平均冷却速度を同じく表１に示す。最後の切断工程は、加熱部の３００ｍｍ幅に合わせて、３００ｍｍピッチでシャー切断機により行ない、ブランク７とした。
【００６０】
プレス成形は、シャー切断後に通常のプレス成形機を用いて連続的に行なった。プレス成形は、部分的加熱処理における加熱部の温度が１００℃よりも低くなってから行なった。プレス成形する際に、先に行なった部分的加熱処理において断熱性のクッション材と接触した面が、プレス成形後のプレス成形品の外表面か内表面のいずれになるかの対応関係を表１中に示した。なおここで成形品の外表面とはプレス成形で張り出した部分の外側の面を指し、表面品質を保証しなければならない面である。プレス成形条件は、しわ押さえ荷重を１００ｋＮとして、図６の形状、寸法のパンチ１５を用いて角筒絞り成形を行なった。成形高さは、２０ｍｍを標準としてプレス成形を行ない、プレス成形品の生産効率についても確認した。またプレス成形品について、脱脂処理による洗浄を行なった後に表面清浄度を検査した。成形品の表面に油脂分の焼付きが無く清浄である場合は良好と判定し、表面の油脂分の焼付きが認められて清浄でない場合は不良と判定した。また、同じく脱脂処理による洗浄後にプレス成形品の張出し側の外表面を目視で観察してキズの有無を検査した。目視でキズが確認されなかった場合は良好であると判定して、キズが確認された場合は不良であると判定した。これらの判定結果を表２に示す。
【００６１】
またこれとは別に、プレス成形後に成形品を目視にて確認し、成形品が破断することなく成形できた場合に、成形高さを５ｍｍずつ段階的に増し、破断することなく成形できた成形品の最大高さにより成形性を評価し、表２中に示した。
【００６２】
【表１】
0005524591.tif 000002
【００６３】
【表２】
0005524591.tif 000003
【００６４】
表１、表２において、条件１および条件２はこの発明の条件範囲内による一連の工程にてプレス成形を行なった例である。これらの場合、塗油による急冷効果のため、冷却途中の時効析出が抑制され、復元軟化による成形性向上効果が充分に得られ、４５ｍｍ以上の最大成形高さの成形品を製造することができた。また部分的加熱処理における加熱部の温度は、塗油後１０秒で１００℃以下まで低下しており、プレス成形品を約６個／分の高い生産効率で製造することができた。
【００６５】
これに対して条件３は、塗油時の加熱部の温度が２３０℃であってこの発明で規定する範囲より高かった例である。なおその他の条件はこの発明の範囲内とした。この場合、４５ｍｍ以上の最大成形高さが得られたものの、塗油した際に焼付きが生じたため、成形品を脱脂洗浄した後の清浄度が不良であった。
【００６６】
また条件４は、塗油後１０秒間の平均冷却速度がこの発明の範囲よりも低い例である。この場合、塗油による急冷効果が不充分となり、塗油後プレス成形を行なうまでの冷却に長時間を要し、このため生産効率が２個／分まで大幅に低下した。また冷却の途中において部分的加熱処理の加熱部で時効硬化が生じ、復元軟化した部分（加熱部）の強度が上昇してしまった。このためプレス成形品の最大成形高さが２５ｍｍとなり、成形性の向上効果が得られなかった。
【００６７】
さらに条件５は、従来通常行なわれているように、部分的加熱処理を行なうことなく、塗油後に切断してプレス成形した例である。この場合生産効率は６個／分程度と高かったが、ブランク内に強度差が付与されないため、最大成形高さは２５ｍｍに過ぎず、部分的加熱処理を行った条件１〜３の場合の成形高さ４５ｍｍの場合と比較して小さくなった。
【００６８】
一方条件６は、温度条件についてはこの発明の条件範囲内としており、そのため条件１および条件２の場合と同様に、高い生産効率と高い成形性を確保することができた。しかしながらこの例では、部分加熱処理時に断熱性のクッション材と接触した面が、プレス成形品の内表面となるようにプレス成形を行なったため、プレス成形品の外表面には、部分的加熱処理の際に加熱体と接触したことによるキズが多数確認され、外観性能として不良となった。
【符号の説明】
【００６９】
１  処理台
３  クッション材
５  加熱体
７  アルミニウム合金板ブランク
１１  部分的加熱処理装置
１３  アルミニウム合金圧延板（連続板）
Ｐ  加熱部
Ｑ  非加熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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