(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、筒状の基部と、この基部の端部から外方に張り出した外方鍔部と、を有する部分軟化に適した被加工部材であって、
前記外方鍔部は前記基部に対して曲率半径を有して屈曲しており、この曲部から前記外方鍔部の先端までの鍔部の長さは１ｍｍ以上であり、前記曲部の外面の曲率半径は、前記基部の厚さの１／３以上であり、前記外方鍔部のブリネル硬度は、前記曲部の周方向及び厚さ方向の中央におけるブリネル硬度よりも大きく、前記外方鍔部のブリネル硬度と前記曲部の中央のブリネル硬度とは、硬度差が２０乃至４０であることを特徴とする部分軟化に適した被加工部材。
【請求項２】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、筒状の基部と、この基部の端部から内側に張り出した内方鍔部と、を有する部分軟化に適した被加工部材であって、
前記内方鍔部は前記基部に対して曲率半径を有して屈曲しており、この曲部から前記内方鍔部の先端までの鍔部の長さは１ｍｍ以上であり、前記曲部の外面の曲率半径は、前記基部の厚さの１／３以上であり、前記内方鍔部のブリネル硬度は、前記曲部の周方向及び厚さ方向の中央におけるブリネル硬度よりも大きく、前記内方鍔部のブリネル硬度と前記曲部の中央のブリネル硬度とは、硬度差が２０乃至４０であることを特徴とする部分軟化に適した被加工部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金部材を局部的に軟化させるための部分軟化に適した被加工部材に関し、特に、誘導加熱コイルによる加熱による部分軟化に適した被加工部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のバンパーレインフォース及びバンパーステイ、油圧シリンダー部品並びに自動車用フレーム等の構造用部品の材料として、アルミニウム又はアルミニウム合金が使用されている。バンパーレインフォース及びバンパーステイとしては、例えば筒状のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の端部に鍔部（フランジ形状）を加工したものが使用され、相互間を、例えばかしめ加工により締結することが行われている。また、油圧シリンダー部品としては、例えば筒状のアルミニウム又はアルミニウム合金製の部材を、その端部にて外周縁から中心軸側に延出するように曲げ加工したものが使用されており、必要に応じて、更に縮径加工が施されている。自動車用フレーム等の構造用部品としては、例えば板状部材を折り曲げ加工し、必要に応じて、例えば部分的に段付き加工が施されている。
【０００３】
上記の場合においては、鍔部等を形成する際に、曲げ加工が施されることにより、アルミニウム又はアルミニウム合金部材には、曲げ加工部に加工硬化が生じる。従って、曲げ加工された部分に対して、かしめ加工、縮径加工、又は段付き加工等の所定量の成形を行う場合には、曲げ加工された部分以外の部分の強度及び硬度を維持した状態で、曲げ加工により硬化した部分のみを例えば焼鈍により局部的に軟化させてから成形を行う必要がある。
【０００４】
部材の軟化方法としては、加熱炉により部材を加熱させることが考えられるが、一般的に、加熱炉による加熱は、部材全体を加熱する方法であり、曲げ加工により硬化した部分以外の部分も加熱により軟化してしまい、部材の強度及び硬度が低下してしまう。
【０００５】
加熱炉による加熱により部材を軟化させる方法以外にも、例えば部材にレーザー光を照射して加熱する方法が考えられる。しかしながら、レーザー光の照射による加熱は、レーザー光が照射された極めて狭い領域のみを加熱する方法であり、例えば曲げ加工が施された所定の領域を均一に加熱する場合には適しないものである。即ち、レーザー光による加熱の場合には、レーザー光の照射位置を移動させる必要があるため、レーザー光を照射している間に、既に加熱した領域の温度が低下してしまう。また、レーザー光の照射による加熱方法は、レーザー光照射用に専用の設備を必要とするものであり、また、フォーカス幅を広げてレーザー光を照射する必要があるため、加工コストが増大するという問題点がある。
【０００６】
部材の軟化方法としては、加熱炉による加熱及びレーザー光の照射による加熱以外にも、例えば特許文献１及び２に開示された誘導加熱による軟化方法がある。誘導加熱による加熱においては、コイル状に巻回された誘導加熱コイルを被加工部材に近接した位置に配置する。そして、誘導加熱コイルに交流電流を通電すると、誘導加熱コイルの周囲には磁束が発生する。この磁束は、通電される電流値により、時間的に変化するため、被加工部材の内部には渦電流が励起され、被加工部材自身の抵抗値との関係で、被加工部材が発熱し、軟化される。
【０００７】
特許文献１には、金属板の両面に誘導加熱コイルを配置し、金属板を誘導加熱コイルに対して相対的に移動させると共に、誘導加熱コイルの配置を金属板の移動方向に対して傾斜させることにより、金属板の全体を均一に加熱する技術が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、金属板に複数回の曲げ加工を施して角形鋼管に成形する際に、曲げ加工対象部位の全体を誘導加熱コイルにより取り囲み、誘導加熱により軟化させることにより、金属板の曲げ加工性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−２７３４９３号公報
【特許文献２】特開平４−２５１６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の従来技術には以下のような問題点がある。図７は、従来の誘導加熱方法により、筒状の被加工部材を加熱した場合を示す模式図である。図７に示すように、誘導加熱コイルによる加熱においては、被加工部材２の内部に励起される渦電流は、部材の端部に集中する。従って、図７（ｂ）に示すように、被加工部材２は、その端部において発熱量が大きくなり、端部が溶け落ちる溶損が発生する。
【００１１】
特許文献１に開示された技術は、このような渦電流の集中による溶損を防止するものであるが、特許文献１の技術は、被加工部材の全体を加熱するものであり、部材の特定の部分を局部的に誘導加熱して軟化させるものではない。
【００１２】
また、特許文献２に開示された技術は、被加工部材の加工性を向上させるために誘導加熱して被加工部材を軟化させるためのものであり、被加工部材の加工硬化した部分を局部的に誘導加熱して軟化させるためのものではなく、渦電流の集中による被加工部材の溶損を防止するためのものでもない。従って、特許文献２の技術を使用した場合、誘導加熱により被加工部材の溶損が発生したり、被加工部材の強度及び硬度が低下してしまう。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被加工部材において、加工硬化した部位を、局部的に効率よく軟化させることができる部分軟化に適した被加工部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る部分軟化に適した被加工部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、筒状の基部と、この基部の端部から外方に張り出した外方鍔部と、を有する部分軟化に適した被加工部材であって、前記外方鍔部は前記基部に対して曲率半径を有して屈曲しており、この曲部から前記外方鍔部の先端までの鍔部の長さは１ｍｍ以上であり、前記曲部の外面の曲率半径は、前記基部の厚さの１／３以上であり、前記外方鍔部のブリネル硬度は、前記曲部の周方向及び厚さ方向の中央におけるブリネル硬度よりも大きく、前記外方鍔部のブリネル硬度と前記曲部の中央のブリネル硬度とは、硬度差が２０乃至４０であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る他の部分軟化に適した被加工部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、筒状の基部と、この基部の端部から内側に張り出した内方鍔部と、を有する部分軟化に適した被加工部材であって、前記内方鍔部は前記基部に対して曲率半径を有して屈曲しており、この曲部から前記内方鍔部の先端までの鍔部の長さは１ｍｍ以上であり、前記曲部の外面の曲率半径は、前記基部の厚さの１／３以上であり、前記内方鍔部のブリネル硬度は、前記曲部の周方向及び厚さ方向の中央におけるブリネル硬度よりも大きく、前記内方鍔部のブリネル硬度と前記曲部の中央のブリネル硬度とは、硬度差が２０乃至４０であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のアルミニウム又はアルミニウム合金部材からなる被加工部材の軟化方法においては、被加工部材は、筒状又は板状の基部の端部に外方鍔部、内方鍔部又はフランジが形成され、これらの長さを適正に規定している。これにより、被加工部材の端部に渦電流が集中して励起されることがなく、被加工部材の端部における溶損を防止することができる。また、本発明においては、外方鍔部、内方鍔部又はフランジは、基部に対して曲率半径を有して屈曲しており、この曲部の外面の曲率半径を適正に規定している。これにより、渦電流が曲部に集中的に励起されることを防止することができ、溶損を発生させることなく、曲げ加工により加工硬化した部分のみを、局部的に効率よく軟化させることができる。
【００２２】
本発明の部分軟化に適した被加工部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被加工部材において、外方鍔部、内方鍔部又はフランジの長さ及び曲部の曲率半径に加え、更に、外方鍔部、内方鍔部又はフランジと曲部の中央部分とのブリネル硬度の大きさの関係を適正に規定している。これにより、上記効果に加えて、誘導加熱により軟化された部分の加工性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法を示す模式図、（ｂ）は被加工部材の端部付近を示す拡大断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、誘導加熱コイルと被加工部材との位置関係を示す断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、被加工部材の変形例を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、被加工部材を示す斜視図、（ｂ）は本発明の第２実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、誘導加熱コイルと被加工部材との位置関係を示す断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、誘導加熱コイルと被加工部材との位置関係を示す斜視図、（ｂ）は同じく断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、被加工部材の端部付近を示す拡大断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、従来の誘導加熱方法により筒状の被加工部材を加熱した場合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法について説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法を示す模式図、図１（ｂ）は被加工部材の端部付近を示す拡大断面図、図２は本発明の第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、誘導加熱コイルと被加工部材との位置関係を示す断面図である。
【００２５】
先ず、本実施形態に係る被加工部材の構成について説明する。本実施形態に係る被加工部材２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、図１（ａ）に示すように、その基部２０が円筒状に形成されている。被加工部材２の基部２０の内径は、例えば７０乃至９０ｍｍであり、板厚ｔは、例えば１乃至５ｍｍである。被加工部材２の材料としては、例えばＪＩＳ  Ａ  １０００系の純アルミニウムの他、２０００系（Ａｌ−Ｃｕ系合金）、３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系合金）、４０００系（Ａｌ−Ｓｉ系合金）、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系合金）、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金）、８０００系（Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｌｉ系合金）の各種アルミニウム合金を使用することができる。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、被加工部材２は、筒状の基部２０の端部から外方に張り出すように外方鍔部２１が形成されている。外方鍔部２１は、例えば、電磁成形により成形されている。本実施形態における被加工部材２は、例えば自動車のバンパーステイであり、誘導加熱による軟化後に、例えば筒状の基部２０の終端、即ち、外方鍔部２１に近接した位置において、例えばバンパーレインフォースにかしめ加工により締結される。被加工部材２の端部に外方鍔部２１を形成することにより、曲げ加工が施された部分（筒状基部２０と外方鍔部２１との境界付近）は加工硬化している。なお、外方鍔部２１は、筒状の基部２０の端部に例えばプレス成形を施すことにより成形されていてもよい。本実施形態において、外方鍔部２１は基部２０の中心軸に対して垂直な方向に張り出している。そして、基部２０の中心軸に対して垂直な方向における外方鍔部２１の長さｌは、１ｍｍ以上である。なお、本発明においては、外方鍔部２１が張り出している方向は、基部２０の中心軸に対して垂直な方向でなくてもよく、外方鍔部２１は、基部２０の中心軸に対して傾斜していればよい。この場合においても、基部２０の中心軸に対して垂直な方向における外方鍔部２１の長さｌは、１ｍｍ以上である。基部２０の中心軸に対して垂直な方向における外方鍔部２１の長さｌを１ｍｍ以上とすることにより、被加工部材２の端部に誘導加熱により発生する渦電流が集中することを防止することができる。なお、本実施形態においては、外方鍔部２１の長さｌとは、図１（ａ）に示すように、基部２０の中心軸に垂直な方向において、円弧状の曲部２２のＲ止まりを起点とした外方鍔部２１の端部までの長さを意味する。
【００２７】
本実施形態においては、筒状の基部２０と外方鍔部２１との境界は、曲率半径を有して円弧状に形成されている。そして、この円弧状の曲部２２は、図１（ａ）に示すように、筒状の基部２０の内面から外方鍔部２１へと繋がる部分（曲部２２の外面）の曲率半径Ｒが、上記板厚ｔの１／３以上である。基部２０の内面から外方鍔部２１へと繋がる曲部２２の曲率半径Ｒを板厚ｔの１／３以上とすることにより、基部２０から外方鍔部２１に遷移するコーナー部分に渦電流が停滞することを防止することができ、誘導加熱時に、コーナー部分が溶損することを防止することができる。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態の被加工部材２は、外方鍔部２１のブリネル硬度ＨＢ１が円弧状の曲部２２の周方向及び厚さ方向の中央におけるブリネル硬度ＨＢＣよりも大きい。また、外方鍔部２１のブリネル硬度ＨＢ１と円弧状の曲部２２の中央のブリネル硬度ＨＢＣとは、硬度差が２０乃至４０である。ブリネル硬度の硬度差を２０乃至４０とすることにより、誘導加熱により軟化された場合においても、円弧状の曲部２２に溶損を発生させることなく、曲部２２の加工性を向上させることができる。即ち、ブリネル硬度の硬度差が２０未満であると、誘導加熱により軟化させた場合においても、円弧状の曲部２２の加工性は低く、ブリネル硬度の硬度差が４０を超えると、円弧状の曲部２２に溶損が発生しやすくなる。
【００２９】
次に、本実施形態のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法について説明する。本実施形態においては、先ず、被加工部材２の筒状の基部２０の内部に、外方鍔部２１側から誘導加熱コイル１を挿入する。図１（ａ）に示すように、本実施形態の誘導加熱コイル１は、例えば銅又は銅合金製のパイプをコイル状に巻回して形成されたものであり、その両端部に交流電極が接続されている。これにより、誘導加熱コイル１のパイプに交流の電流を通電し、誘導加熱コイル１の周囲に発生する磁束の変化により、被加工部材２の内部に渦電流を励起し、被加工部材２の内部抵抗により、被加工部材２を発熱させるように構成されている。なお、誘導加熱コイル１の外径は、例えば６０乃至８０ｍｍであり、誘導加熱コイル１と被加工部材２の内面との距離を例えば３乃至７ｍｍとする。
【００３０】
本実施形態においては、誘導加熱コイル１を、基部２０の外面に連なる外方鍔部２１の面を基部２０内まで延長したときの延長面（図１（ｂ）に一点鎖線２３で示す部分）よりも、誘導加熱コイル１の先端を基部２０内まで挿入し、誘導加熱コイル１の基端を基部２０から出した状態とする。これにより、誘導加熱コイル１のコイル部分は、少なくとも被加工部材２の円弧状の曲部２２に面するように配置され、曲部２２において、誘導加熱コイル１の磁束の変化により渦電流を確実に励起して、誘導加熱により軟化させることができる。
【００３１】
誘導加熱コイル１を被加工部材２の曲部２２に面するように配置したら、誘導加熱コイル１に交流電流を通電する。これにより、誘導加熱コイル１の周囲には、磁束が発生する。この磁束は、通電される交流電流により、時間的に変化するため、被加工部材２の内部には、誘導加熱コイル１に近接した位置にて渦電流が励起される。これにより、渦電流と被加工部材２自身の抵抗値との関係で、被加工部材２は渦電流が励起された位置にてジュール発熱し、軟化される。本実施形態においては、誘導加熱コイル１のコイル部分は、その半径方向の外側にて円弧状の曲部２２に面するように配置されており、これにより、曲部２２が集中的に軟化される。この曲部２２については、外方鍔部２１の形成により加工硬化しているが、誘導加熱コイル１による加熱により加工硬化した部分以外を軟化させることなく、円弧状の曲部２２が局部的に軟化される。
【００３２】
被加工部材２の曲部２２を局部的に軟化させたら、被加工部材２に所定の成形、例えばかしめ加工等の加工を施す。例えば、自動車のバンパーステイとして構成された被加工部材２を外方鍔部２１に近接した位置にてバンパーレインフォースに取り付け、かしめ加工を施すことにより、相互間を締結する。
【００３３】
本実施形態においては、外方鍔部２１は基部２０の中心軸に垂直な方向における長さｌが１ｍｍ以上であり、外方鍔部２１の端部は、渦電流が集中的に励起される領域から離隔している。従って、被加工部材２の端部に渦電流が集中して励起されることはなく、外方鍔部２１の端部における溶損を防止することができる。また、筒状の基部２０と外方鍔部２１との境界は、曲率半径を有して円弧状に形成され、基部２０の内面から外方鍔部２１へと繋がる円弧状の曲部２２の外面は、曲率半径Ｒが基部２０の板厚ｔの１／３以上となるように形成されている。これにより、筒状部分２０から外方鍔部２１に遷移するコーナー部分に渦電流が停滞することを防止することができ、渦電流が円弧状の曲部２２に集中的に励起されて被加工部材２が溶損することを防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態においては、外方鍔部２１のブリネル硬度ＨＢ１が円弧状の曲部２２の中央部分のブリネル硬度ＨＢＣよりも大きく、外方鍔部のブリネル硬度ＨＢ１と曲部２２の中央のブリネル硬度ＨＢＣとは、硬度差が２０乃至４０である。これにより、円弧状の曲部２２に溶損を発生させることなく、誘導加熱により軟化された曲部２２の周辺部分の加工性を向上させることができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、被加工部材２は、図３（ａ）に示すように、基部２０が円筒状に形成されているが、被加工部材２としては、種々の変形が可能である。例えば、図３（ｂ）に示すように、筒状の基部２０の断面形状を例えば矩形とすることができる。この場合において、基部２０の内面は、隣接する面同士の境界が、滑らかな例えば円弧状の曲面状に形成されていることが好ましく、これにより、隣接する面同士がなす角度が直角又は鋭角である場合に比して、励起される渦電流の停滞を効果的に防止することができる。また、図３（ｃ）に示すように、被加工部材２は、筒状の基部２０の断面形状を多角形、例えば八角形とすることができる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法について説明する。図４（ａ）は本発明の第２実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、被加工部材を示す斜視図、図４（ｂ）は本発明の第２実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、誘導加熱コイルと被加工部材との位置関係を示す断面図である。
【００３７】
第１実施形態においては、被加工部材２は、筒状の基部２０の端部から外方に張り出した外方鍔部２１が形成されていたが、本実施形態においては、被加工部材３は、その筒状の基部３０の端部にて、内側に張り出した内方鍔部３１が形成されている。即ち、本実施形態においては、被加工部材３は、例えば油圧シリンダー部品として構成されている。また、本実施形態においては、誘導加熱コイル１を被加工部材の内部に挿入するのではなく、図４（ｂ）に示すように、コイル状に巻回された誘導加熱コイル１の内部に被加工部材３を挿入し、被加工部材３の外方から誘導加熱を行う。
【００３８】
先ず、本実施形態に係る被加工部材の構成について説明する。本実施形態に係る被加工部材３も、第１実施形態と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、図４（ａ）に示すように、その基部３０が円筒状に形成されている。被加工部材２の基部３０の外径は、例えば６０乃至９０ｍｍであり、板厚ｔは、例えば１乃至５ｍｍである。なお、被加工部材２の材料としては、第１実施形態と同様の各種アルミニウム又はアルミニウム合金が使用されている。
【００３９】
図４（ｂ）に示すように、本実施形態においては、被加工部材３は、筒状の基部３０の端部から内側に張り出した内方鍔部３１が形成されており、内方鍔部３１を形成することにより、曲げ加工が施された部分（筒状基部３０と内方鍔部３１との境界付近）は加工硬化している。内方鍔部３１は、例えば電磁成形又はプレス成形により成形されている。本実施形態においては、内方鍔部３１は基部３０の中心軸に対して垂直な方向に張り出しており、筒状の基部３０の中心軸に垂直な方向における長さｌが１ｍｍ以上である。なお、本発明においては、内方鍔部３１が張り出している方向は、基部３０の中心軸に対して垂直な方向でなくてもよく、内方鍔部３１は、基部３０の中心軸に対して傾斜していればよい。この場合においても、基部３０の中心軸に対して垂直な方向における内方鍔部３１の長さｌは、１ｍｍ以上である。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、基部３０の中心軸に垂直な方向における内方鍔部３１の長さｌを１ｍｍ以上とすることにより、被加工部材３の端部に誘導加熱により発生する渦電流が集中することを防止することができる。なお、本実施形態においても、内方鍔部３１の長さｌとは、図４（ｂ）に示すように、基部３０の中心軸に垂直な方向において、円弧状の曲部３２のＲ止まりを起点とした内方鍔部３１の端部までの長さを意味する。
【００４０】
本実施形態においても、筒状の基部３０と内方鍔部３１との境界は、曲率半径を有して円弧状に形成されている。そして、この円弧状の曲部３２は、図４（ｂ）に示すように、基部３０の外面から内方鍔部３１へと繋がる部分（曲部３２の外面）の曲率半径Ｒが、上記板厚ｔの１／３以上である。基部３０の外面から内方鍔部３１へと繋がる曲部３２の曲率半径Ｒを板厚ｔの１／３以上とすることにより、筒状の基部３０から内方鍔部３１に遷移するコーナー部分に渦電流が停滞することを防止することができ、誘導加熱時に、コーナー部分が溶損することを防止することができる。
【００４１】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、被加工部材３は、内方鍔部３１のブリネル硬度ＨＢ１が円弧状の曲部３２の周方向及び厚さ方向の中央におけるブリネル硬度ＨＢＣよりも大きく、内方鍔部３１のブリネル硬度ＨＢ１と円弧状の曲部３２の中央のブリネル硬度ＨＢＣとは、硬度差が２０乃至４０である。これにより、誘導加熱により軟化された場合においても、円弧状の曲部３２に溶損を発生させることなく、曲部３２の加工性を向上させることができる。
【００４２】
次に、本実施形態のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法について説明する。本実施形態においては、先ず、誘導加熱コイル１の内部に被加工部材３を内方鍔部３１側から挿入する。本実施形態においては、誘導加熱コイル１の内径は例えば８０乃至１００ｍｍであり、誘導加熱コイル１と被加工部材２の外面との距離を例えば３乃至７ｍｍとする。
【００４３】
本実施形態においては、誘導加熱コイル１を、基部３１の内面に連なる内方鍔部３２の面を基部３１外まで延長したときの延長面（図４（ｂ）に一点鎖線３３で示す部分）を、誘導加熱コイル１の先端から誘導加熱コイル１の基端までの範囲となるように誘導加熱コイル１の内部に挿入する。これにより、誘導加熱コイル１のコイル部分は、少なくとも被加工部材３の円弧状の曲部３２に面するように配置され、曲部３２において、誘導加熱コイル１の磁束の変化により渦電流を確実に励起して、誘導加熱により軟化させることができる。
【００４４】
誘導加熱コイル１を被加工部材３の曲部３２に面するように配置したら、誘導加熱コイル１に交流電流を通電する。これにより、誘導加熱コイル１の周囲には、磁束が発生する。この磁束は、通電される交流電流により、時間的に変化するため、被加工部材３の内部には、誘導加熱コイル１に近接した位置にて渦電流が励起される。これにより、渦電流と被加工部材３自身の抵抗値との関係で、被加工部材３は渦電流が励起された位置にてジュール発熱し、軟化される。本実施形態においては、誘導加熱コイル１のコイル部分は、その半径方向の内側にて円弧状の曲部３２に面するように配置されており、これにより、曲部３２が集中的に軟化される。この曲部３２については、内方鍔部３１の形成により加工硬化しているが、誘導加熱コイル１による加熱により、加工硬化した部分以外を軟化させることなく、曲部３２が局部的に軟化される。
【００４５】
被加工部材３の円弧状の曲部３２のみを部分的に軟化させたら、被加工部材３に所定の成形、例えば縮径加工を施す。これにより、例えば、油圧シリンダー部品として構成された被加工部材３を縮径して、所定の形状に成形する。
【００４６】
本実施形態においても、内方鍔部３１は基部３０の中心軸に垂直な方向における長さｌが１ｍｍ以上であり、内方鍔部３１の端部は、渦電流が集中的に励起される領域から離隔している。従って、被加工部材３の端部に渦電流が集中して励起されることがなく、内方鍔部３１の端部における溶損を防止することができる。また、筒状の基部３０と内方鍔部３１との境界は、曲率半径を有して円弧状に形成され、基部３０の外面から内方鍔部３１へと繋がる曲部３２の外面は、曲率半径Ｒが基部３０の板厚ｔの１／３以上となるように形成されている。これにより、筒状部分３０から内方鍔部３１に遷移するコーナー部分に渦電流が停滞することを防止することができ、渦電流が円弧状の曲部３２に集中的に励起されて被加工部材３が溶損することを防止することができる。
【００４７】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、被加工部材３については、種々の変形が可能である。
【００４８】
次に、本発明の第３実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法について説明する。図５（ａ）は本発明の第３実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法において、誘導加熱コイルと被加工部材との位置関係を示す斜視図、図５（ｂ）は同じく断面図、図６は本第３実施形態において、被加工部材の端部付近を示す拡大断面図である。
【００４９】
図５に示すように、本第３実施形態においては、被加工部材４は筒状ではなく、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板状部材が、その両端部にて夫々直角に折曲され、板状の基部４０の両端部から夫々基部４０の一面側に張り出すようにフランジ４１が形成されたものである。即ち、本実施形態の被加工部材４は、例えば自動車用フレーム等の構造用部品として構成されている。被加工部材４の板厚ｔは、例えば１乃至５ｍｍである。被加工部材４の材料としては、第１及び第２実施形態と同様の各種純アルミニウム又はアルミニウム合金が使用されている。
【００５０】
本実施形態においても、被加工部材４は、曲げ加工によりフランジ４１が形成されることにより、曲げ加工が施された部分は加工硬化している。フランジ４１は、例えば電磁成形又はプレス成形により成形されている。本実施形態においては、フランジ４１は、基部４０の表面に垂直な方向における長さＷが１ｍｍ以上である。なお、本発明においては、フランジ４１が基部４０の表面に対してなす角度は９０度でなくてもよく、フランジ４１は基部４０の表面に対して傾斜するように設けられていればよい。フランジ４１が基部４０の表面に対してなす角度が９０度でない場合においても、フランジは、基部４０の表面に垂直な方向における長さＷが１ｍｍ以上である。本実施形態においても、第１及び第２実施形態と同様に、基部４０の表面に垂直な方向におけるフランジ４１の長さＷを１ｍｍ以上とすることにより、被加工部材４の端部に誘導加熱により発生する渦電流が集中することを防止することができる。なお、本実施形態においても、フランジ４１の長さＷとは、図５（ｂ）に示すように、基部４０の表面に垂直な方向において、円弧状の曲部４２のＲ止まりからフランジ４１の端部までの長さを意味する。
【００５１】
本実施形態においても、板状の基部４０とフランジ４１との境界は、曲率半径を有して円弧状に形成されている。そして、この円弧状の曲部４２は、基部の４０の他面側、即ち、フランジ４１が延びている側の表面に対して逆側の表面からフランジ４１へと繋がる部分（曲部４２の外面）の曲率半径Ｒが、上記板厚ｔの１／３以上である。曲部４２の外側の曲率半径Ｒを板厚ｔの１／３以上とすることにより、基部４０からフランジ４１に遷移するコーナー部分に渦電流が停滞することを防止することができ、誘導加熱時に、コーナー部分が溶損することを防止することができる。
【００５２】
本実施形態の被加工部材４においても、第１及び第２実施形態と同様に、フランジ４１のブリネル硬度ＨＢ１は円弧状の曲部４２の周方向及び厚さ方向の中央におけるブリネル硬度ＨＢＣよりも大きく、フランジのブリネル硬度ＨＢ１と円弧状の曲部４２の中央のブリネル硬度ＨＢＣとは、硬度差が２０乃至４０である。ブリネル硬度の硬度差を２０乃至４０とすることにより、誘導加熱により軟化された場合においても、円弧状の曲部４２に溶損を発生させることなく、曲部４２の加工性を向上させることができる。
【００５３】
次に、本実施形態のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の軟化方法について説明する。本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、誘導加熱コイル１は導線が渦巻き状に巻回されて面状に形成されたものであり、被加工部材４の下方に配置され、被加工部材４の下方から誘導加熱を行う。本実施形態においては、図５（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１は、一方の端部を、（フランジ４１が設けられた側の）基部４０の一面に連なるフランジ４１の面を他面側まで延長したときの延長面（図５（ｂ）の一点鎖線４３で示す部分）よりも基部４０の内側に配置し、他方の端部を延長面４３よりも基部４０の外側に配置する。これにより、誘導加熱コイル１のコイル部分は、少なくとも円弧状の曲部４２の下方の領域に配置され、曲部４２において、誘導加熱コイル１の磁束の変化により渦電流を確実に励起して、誘導加熱により軟化させる。なお、誘導加熱コイル１の位置は、板状の基部４０の下方から３乃至７ｍｍ離隔した位置とする。
【００５４】
面状の誘導加熱コイル１を被加工部材４の基部４０の下方にて曲部４２に面するように配置したら、誘導加熱コイル１に交流電流を通電する。これにより、誘導加熱コイル１の周囲に発生する磁束を時間的に変化させ、誘導加熱コイル１に近接した位置にて被加工部材４の内部に渦電流を励起し、被加工部材４をジュール発熱させて軟化させる。円弧状の曲部４２については、フランジ４１の形成により加工硬化しているが、誘導加熱コイル１による加熱により、加工硬化した部分以外を軟化させることなく、円弧状の曲部４２が曲部的に軟化される。
【００５５】
被加工部材４の円弧状の曲部４２を部分的に軟化させたら、フランジ４１に近接した位置にて曲部４２に、例えば段付き加工を施す。
【００５６】
本実施形態においても、フランジ４１は基部４０の表面に垂直な方向における長さＷが１ｍｍ以上であり、フランジ４１の端部は、渦電流が集中的に励起される領域から離隔している。従って、被加工部材４の端部に渦電流が集中して励起されることがなく、フランジ４１の端部における溶損を防止することができる。また、板状の基部４０とフランジ４１との境界は、曲率半径を有して円弧状に形成され、基部４０の他面からフランジ４１へと繋がる曲部４２の外面は、曲率半径Ｒが板厚ｔの１／３以上となるように形成されている。これにより、基部４０からフランジ４１に遷移するコーナー部分に渦電流が停滞することを防止することができ、渦電流が円弧状の曲部４２に集中的に励起されて被加工部材４が溶損することを防止することができる。
【００５７】
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、フランジ４１のブリネル硬度ＨＢ１が円弧状の曲部４２の中央部分のブリネル硬度ＨＢＣよりも大きく、フランジのブリネル硬度ＨＢ１と曲部の中央部分のブリネル硬度ＨＢＣとは、硬度差が２０乃至４０である。これにより、円弧状の曲部４２に溶損を発生させることなく、誘導加熱により軟化された曲部４２の周辺部分の加工性を向上させることができる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、フランジ４１が基部４０の両端部に形成されている場合を説明したが、本発明においては、フランジ４１は基部４０の一端部のみに形成されていてもよい。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明の実施例について、その効果を比較例と比較して説明する。本実施例においては、先ず、アルミニウムＪＩＳ  Ａ  ６０６３合金からなる円筒状の共試材（外径：９０ｍｍ、板厚：３．０ｍｍ、調質：Ｔ１）に対して、図１に示すように、電磁成形により種々の長さの外方鍔部２１を筒状基部に対して垂直に張り出すように設けて実施例及び比較例の被加工部材を作製した。円筒状の基部２０と外方鍔部２１との境界は円弧状に形成し、筒状基部２０の内面から外方鍔部２１へと繋がる円弧状の曲部２２における曲率半径を測定した。各被加工部材については、円筒状の基部２０の長さを３０ｍｍで一定とした。各実施例及び比較例の被加工部材について、外方鍔部側から内部に誘導加熱コイル（コイル外径：７４ｍｍ、コイル部長さ４０ｍｍ、定格出力：３０ｋＷ）を挿入し、誘導加熱コイルの先端部が外方鍔部の表面から３０ｍｍの位置の筒状部分の内部となるように配置し、誘導加熱コイルの基端を基部２０から出した状態とした。
【００６０】
そして、誘導加熱コイルに交流電圧１００Ｖ、周波数５０Ｈｚの条件で通電し、各実施例及び比較例の被加工部材を誘導加熱し、軟化させた。そして、溶損が発生しなかった被加工部材については、誘導加熱コイルを抜き取った後、誘導加熱後の外方鍔部２１と円弧状の曲部２２の中央部分のブリネル硬度を測定した。そして、電磁拡管成形用コイル（コイル外径：８４ｍｍ）を挿入して、電磁拡管成形用コイルに通電し、筒状基部２０の内径が１００ｍｍとなるように電磁拡管成形を行うことにより、被加工部材２の外方に配置した被かしめ部材に対してかしめ加工を施し、被加工部材の成形性を確認した。各実施例及び比較例の被加工部材について、外方鍔部の長さｌ、円弧状の曲部の曲率半径Ｒ、外方鍔部２１及び円弧状の曲部２２の中央部分のブリネル硬度ＨＢ１、ＨＢＣ、並びに軟化後の成形性について、下記表１に示す。
【００６１】
【表１】
0005541690.tif 000002
【００６２】
表１に示すように、実施例１乃至３は、外方鍔部の長さｌが１ｍｍ以上であり、円弧状の曲部外面の曲率半径Ｒが板厚の１／３以上であったので、被加工部材の溶損は発生せず、誘導加熱による軟化後の成形性も良好であった。
【００６３】
これに対して、比較例１は、外方鍔部の長さｌが本発明の範囲よりも小さく、外方鍔部の端部に誘導加熱による渦電流の集中が発生し、溶損が発生した。比較例２は、円弧状の曲部外面の曲率半径が本発明の範囲よりも小さく、曲部に渦電流の集中が発生して、曲部に溶損が発生した。比較例３は外方鍔部のブリネル硬度と円弧状曲部のブリネル硬度との差が１５しかなかったので、成形は可能であったものの、鍔部に割れが生じた。
【符号の説明】
【００６４】
１：誘導加熱コイル、２：被加工部材、２０：（筒状）基部、２１：外方鍔部、２２：（円弧状の）曲部、２３：延長面、３：被加工部材、３０：（筒状）基部、３１：鍔部、３２：（円弧状の）曲部、３３：延長面、４：被加工部材、４０：（板状）基部、４１：フランジ、４２：（円弧状の）曲部、４３：延長面
【図１】
0005541690.tif 000003
【図２】
0005541690.tif 000004
【図３】
0005541690.tif 000005
【図４】
0005541690.tif 000006
【図５】
0005541690.tif 000007
【図６】
0005541690.tif 000008
【図７】
0005541690.tif 000009