(57)【要約】【課題】本発明は、熱処理型アルミニウム合金板を素材として、前記例示した大型の自動車アウタパネルを常温（室温）でプレス成形しても、凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制しうる、自動車パネルのプレス成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】６０００系などの素材熱処理型アルミニウム合金板を、高温、短時間の特殊な復元処理を行い、常温で、連続した曲面の一部に凹部１２を有する形状の自動車パネル１１に、凹部１２を成形する金型５aを分割可動とした金型２、３を用いて、常温にてプレス成形を行い、面歪みの発生を抑制する。【選択図】図１
2014176883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材熱処理型アルミニウム合金板を、復元処理として２２０℃〜２８０℃の温度範囲で０．１秒以上、１５０秒以下の時間保持後に１０℃／秒以上の平均冷却速度で常温まで冷却し、その後常温にて、連続した曲面の一部に凹部を有する形状の自動車パネルに、前記凹部を成形する金型部分を分割可動とした金型を用いてプレス成形を行うことを特徴とする自動車パネルのプレス成形方法。
【請求項２】
前記復元処理後における常温までの冷却後、２４０時間以内に、前記常温でのプレス成形を行う請求項１に記載の自動車パネルのプレス成形方法。
【請求項３】
前記復元処理後にプレス成形される際の素材熱処理型アルミニウム合金板の０．２％耐力が８０〜１３０ＭＰａの範囲である請求項１または２に記載の自動車パネルのプレス成形方法。
【請求項４】
前記自動車パネルがサイドドアアウタパネルであり、前記凹部がドア取手部である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動車パネルのプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は素材熱処理型アルミニウム合金板を自動車パネル（車両パネル）にプレス成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車のパネル構造体の、アウタパネル (外板) やインナパネル(内板) 等のパネルには、アルミニウム合金板もパネル素材として使用されている。これらのアルミニウム合金パネル素材には、薄肉で高強度かつ成形性に優れたＡｌ−Ｍｇ系の５０００系や、焼付硬化性（ＢＨ性）にも優れた、熱処理型のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の６０００系などのアルミニウム合金板材が使用されている。これらアルミニウム合金板材（以下、単にアルミニウム合金板とも言う）は、熱延板や冷延板の圧延板材であり、プレス成形によってパネル (製品) 形状とされる。
【０００３】
自動車パネルの内、ドア、ラゲージ、フェンダー、フード、トランクリッドなどの大型の自動車アウタパネルには、連続した曲面の一部に凹部を有する形状として、例えば、把手座やランプ座、ライセンス (ナンバープレート) 座などの器具や部材を装着したり、あるいはホイールアーチを描く、所定深さの凹部（張出部、エンボス部）が部分的に設けられる。
【０００４】
通常、これらの凹部を形成する金型は、自動車パネルの全体形状（全体曲面）を成形する金型内に一体で配置され、凹部と自動車パネルの全体形状とが同時にプレス成形される。しかし、この凹部（張出部）はある程度の深さが必要であり、また、このように全体曲面とつながる凹部を、その凹部形状周囲の連続した曲面を含めて、プレス成形した場合には、歪みが発生しやすく、面歪み（面歪、面ひずみ）の発生が避けられない。
【０００５】
鋼板に比して割れ限界が低いアルミニウム合金板をプレス成形する際には、成形時の張力を鋼板の場合よりも低くする必要があり、このことがアルミニウム合金板をプレス成形する際の、面歪みの発生を助長する。この面歪みが発生した場合には、アルミニウム合金板は鋼板に比して弾性係数が低いために、一旦発生した面歪みを、更にプレス成形や矯正することによって消去することも難しい。したがって、この面歪みの問題は、意匠性が重視される前記例示の大型の自動車アウタパネルでは致命的な問題となる。
【０００６】
これに対し、アルミニウム合金材料側での成形性の改良によって、面歪みを抑制するのは大きな限界がある。このため、前記凹部を一部に有するような自動車パネルなどのアルミニウム合金パネルへの成形では、加工側からの改善が、従来から種々提案されている。
【０００７】
例えば、このような面歪みの発生を抑制する方法として、従来から、温間成形、ブロー成形、ハイドロフォーム、電磁成形などの、各種の特殊な成形方法が従来から検討されてきた。このような特殊な成形方法を用いれば、確かに面歪みの発生を抑制して成形できる可能性はある。しかし、このような成形方法では、特殊なプレス加工方法や特殊な成形金型、または装置を新たに必要とし、パネルの製造コストが上昇してしまう問題がある。
【０００８】
このため、基本的な成形部分は、現行の常温（室温）でのプレス成形を用いて、面歪みの発生を抑制する方法も従来から種々提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１は、鋼板など金属板を対象として、自動車サイドドアアウタパネルなどにおける把手座などの部分的に設けられた凹部（張出部、エンボス部）を成形する際に、前記凹部を形成する分割可動とした金型が一体に組み込まれた金型を用いて、面歪みの発生を抑制する方法が提案されている。この特許文献１では、金属板の前記凹部への成形箇所を２００〜３００℃の温度に部分的に加熱し、前記凹部以外のパネル全体の連続した曲面を金型（押え型）により加圧、成形した上で、前記分割可動とした金型を用いて凹部のみを成形して、凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制している。
【００１０】
特許文献２にも、鋼板を対象として、連続した曲面の一部に凹部を有する形状の自動車パネルを成形する方法が提案されている。この特許文献２では、前記凹部を形成する分割可動とした金型が一体に組み込まれた金型を用い、第一のオス金型とメス金型とを用いて前記凹部以外の曲面を冷間成形した後で、前記凹部を第二のオス金型とメス金型とを用いて部分的に冷間成形する2段階の成形方法が提案されている。この特許文献３も鋼板が対象であり、前記凹部を第二のオス金型とメス金型とを用いて部分的に成形する２段目の成形も、１段目の全体成形と同様に、冷間で成形できるとしている。
【００１１】
特許文献３では、５１８２などの５０００系のアルミニウム合金板を対象として、前記凹部を形成する分割可動とした金型が一体に組み込まれた金型を用いて成形を行っている。この特許文献３では、カップ状の全体形状の冷間成形と、カップ頂部の張り出し部（凹部）の１５０〜２５０℃の部分的な加熱による温間成形とを同時に行って、高い張り出し部を得られたことが記載されている。ただ、この特許文献３で実際に成形しているのは、ポンチ直径が２００ｍｍで、凹部の直径も３０ｍｍ程度でしかない。
【００１２】
特許文献４では、凹部を形成する分割可動とした金型が一体に組み込まれた金型を用いた分割金型方式（以下、単に分割金型方式とも言う）を、アルミニウム合金板の自動車サイドドアアウタパネルなどの成形の際に、面歪みを抑制する方法としても提案している。この特許文献４では、第一のオス金型とメス金型とを用いて前記凹部以外の曲面を成形した後で、前記凹部を第二のオス金型とメス金型とを用いて部分的に成形するに際し、前記アルミニウム合金板の前記凹部への成形箇所を１５０〜４００℃の温度に部分的に加熱し、かつ、前記凹部以外の曲面を押え型により加圧した上で、前記凹部を張出加工にて成形し、前記凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭５９−２２９２４２号公報
【特許文献２】実開昭５９−１４２９号公報
【特許文献３】特開平６−１７０４５３号公報
【特許文献４】特開２０１０−２２７９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記した通り、前記凹部（張出部）の成形に伴う面歪みの発生は、鋼板に比して成形性が劣るアルミニウム合金板の方が顕著で、その影響や問題の程度も大きい。そして、アルミニウム合金板を成形素材とする自動車パネルが大型（大面積）になるほど、また、前記凹部（張出部）の大きさや深さも大きいほど、この面歪みの発生は顕著となる。ここで、この面歪みの発生の問題が顕著となる、前記例示の大型自動車パネルとは、目安として、平面視での面積が０.５ｍ２以上のパネルを言う。
【００１５】
前記特許文献１〜４の分割金型方式による成形方法では、アルミニウム合金板を素材とする前記例示した大型の自動車アウタパネルの成形で、凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制するには限界がある。
【００１６】
また、特許文献１、３、４では、共通して、凹部を部分的に加熱する点で、金型構造がより複雑になるとともに、成形操作も複雑となり、成形工程の生産効率を著しく低下させることにもつながる。
【００１７】
これら従来技術の面歪み発生抑制の限界は、前記例示した大型自動車アウタパネの意匠（形状）の複雑化にもよる。大型の自動車パネルの代表例であるドアアウタパネルには、最近の意匠上の要請等から、図４に示すような線状の凸形状と、その近傍にドア取手部として部分的な凹部を設けた、より複雑な断面形状である凹意匠が採用されている。このような凹意匠の良好な形状精度得るためには、高度な成形技術が必要になるばかりか、素材板が金型になつかない（押圧されない）状況で成形されるため、取手部周辺の面歪みがより悪化する傾向にある。ちなみに図４は前記ドアアウタパネルを、左側の正面斜視図と、右側の断面図とで各々示している。
【００１８】
さらに、パネル素材として、６０００系などの熱処理型アルミニウム合金板を用いる場合は、常温（室温）で時効硬化する問題もある。通常、素材メーカにて溶体化処理（高温熱処理及び焼入れ処理）が行われてから、自動車または部品メーカにて加工される間には、工業上、運搬または保管等に一定の時間、常温に保たれる。熱処理型合金はその間、自然時効（常温時効、室温時効）によって時効硬化して、材料の耐力が増加するため、プレス成形時のスプリングバックが顕著となる。このような傾向は、上述のような複雑な形状のパネル部品の成形および面歪み抑制などの形状精度確保をさらに困難にする。
【００１９】
これに対しては、従来から、前記自然時効をキャンセルするために、プレス成形前に、素材アルミニウム合金板を加熱する復元処理（回復処理）を施して、前記耐力などの強度を低下させる手段もある。しかし、この復元処理によって耐力を低くしすぎると、自動車車体の塗装焼付け工程（熱処理、以下ベークとも言う）での人工時効硬化処理時によるベークハード性（以下ＢＨ性とも言う）が劣化しやすく、自動車パネル材としての性能が低下する課題があった。すなわち、従来の復元処理では、成形性とＢＨ性とを両立させることが難しい。
【００２０】
本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、熱処理型アルミニウム合金板を素材として、前記例示した大型の自動車アウタパネルを常温（室温）でプレス成形しても、凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制しうる、自動車パネルのプレス成形方法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】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明自動車パネルのプレス成形方法の要旨は、素材熱処理型アルミニウム合金板を、復元処理として２２０℃〜２８０℃の温度範囲で０．１秒以上、１５０秒以下の時間保持後に１０℃／秒以上の平均冷却速度で常温まで冷却し、その後常温で、連続した曲面の一部に凹部を有する形状の自動車パネルに、前記凹部を成形する金型部分を分割可動とした金型を用いてプレス成形を行うことである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、先ず、従来の復元処理とは違い、素材アルミニウム合金板をその実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件で復元処理をする。そして、その後の短時間のうちにプレス成形する。そして、プレス成形を、凹部を形成する分割可動とした金型が一体に組み込まれた金型を用いた分割金型方式にて、常温での成形によって行う。
【００２３】
このような事前の特殊な復元処理と分割金型方式のプレス成形との組み合わせによって、自然時効した高強度の熱処理型アルミニウム合金板を素材としても、前記図４に示す複雑断面形状のドアアウタパネルに、前記した特殊な成形方法を用いずに、基本的には通常汎用されるプレス成形によって、凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制して形状精度を確保した成形ができる。
【００２４】
また、素材熱処理型アルミニウム合金板によって、自然時効硬化の程度や進行の仕方によって強度が異なり、強度やスプリングバック量がばらつくという問題も解消され、成形される素材板の機械的性質やスプリングバック量の均一化が図れる。更に、この復元処理後の素材アルミニウム合金板の０.２％耐力を特定の８０〜１５０ＭＰａに低下させれば、成形後の人工時効硬化処理で、部材強度を０.２％耐力で２００ＭＰａ以上に確保できる。この結果、成形性とＢＨ性とを両立させうる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のプレス成形の一態様を示すプレス装置の断面図である。
【図２】図１のプレス装置によって成形したドアアウタパネルを示す平面図である。
【図３】本発明のプレス成形の別の態様を示すプレス装置の断面図である。
【図４】本発明が成形するドアアウタパネル例を示す説明図である。
【図５】３点ゲージによる面外変位測定器を示す説明図である。
【図６】面歪みの発生機構を示す説明図である。
【図７】実施例における、凹部周縁部分の位置と面歪量との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
面歪み発生の機構：
前提として、先ず、本発明で問題とする面歪み発生の機構を、図６を用いて以下に説明する。なお、本発明で課題とする面歪み発生の機構や状態は、前記特許文献、特に特許文献４などにも開示されている。先ず、図６（a）に、全体形状を成形した後のサイドドアアウタパネル１１の凹部（把手座）１２の成形方法を、プレス装置の断面図で示す。この図６（a）においては、しわ押さえ４０により、アウタパネル１１を固定しつつ、金型２０の凹部（把手座）１２の成形面２０ｂを、ポンチ３０により図の下向きの矢印方向に部分的にプレス成形している。
【００２７】
このような場合、図６（b）に、成形中のアウタパネル１１を平面的に示す通り、凹部１２中に、材料 (アルミニウム合金) が矢印Ａ１方向に流入するにつれて、矢印Ａ２やＡ３の水平方向にも材料が必然的に、また不均一に移動する。このため、凹部１２の周辺部１２ａの四隅部には、面歪みＸが発生する。このように面歪みＸが発生した場合、金型を外して、アウタパネル１１を開放すると、面歪みＸが生じたパネル部分には、図６（c）に成形後のアウタパネル１１を斜視図で示す通り、凸部Ｙが生じる。このような面歪みの発生は、自動車パネルの平坦度などの形状精度を悪化させ、特に、前記用途のアウタパネルでは、外観乃至美観を損なう。このため、手間のかかる矯正作業が必要となったり、面歪みの発生が著しい場合には、矯正によっても手直しができず、サイドドアアウタパネルとして採用できなくなる。
【００２８】
面歪みＸの発生原因は、他にも、凹部１２のコーナー部での材料の微小流入に伴う、円周方向圧縮応力による肉寄り、曲げモーメントによる凹部（張出部、エンボス部) 周囲の盛り上がり、弾性回復による面歪みの増大などが上げられている。また、このドアアウタパネル１１の凹部１２以外の、ラゲージアウタパネルのライセンス座、ランプ座でも、また、フェンダーアウタパネルのホイールアーチでも同様の、これらの部位ならではの面歪みが各々生じる。
【００２９】
また、このような面歪みの問題は、前記した凹部（張出部）だけの問題ではなく、ドアアウタパネルのくら型部、フロントフェンダアウタパネルの縦壁部、リアフェンダアウタパネルのウインドコーナー部、トランクリッドやフードのアウタパネルのキャラクターラインの消滅部、リアフェンダピラーアウタパネルの付け根部など、面歪みを生じるような凹部 (張出部) を一部に有する、平面視での面積が０.５ｍ２以上のアルミニウム合金製の大型自動車パネルに共通する課題である。
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態につき、順に要件ごとに具体的に説明する。
【００３１】
素材アルミニウム合金板：
本発明では、自動車パネル材用の素材アルミニウム合金板である、成形性および焼付硬化性に優れた熱処理型合金として、特にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系である６０００系アルミニウム合金板が好ましい。素材アルミニウム合金板は、熱延板や冷延板の圧延板材であって、これら圧延板を調質したものであり、プレス成形によってパネル (製品) 形状とされる。
【００３２】
（組成）
６０００系アルミニウム合金板が、自動車パネル用の素材として、例えば前記図４のドアアウタパネルとしての必要な強度、張り剛性、耐デント性、曲げ剛性、ねじり剛性などの基本性能を満足するためには、質量％で、Ｓｉ：０.４〜１．５％、Ｍｇ：０.４〜１.０％を含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる、６０００系アルミニウム合金組成の板からなることが好ましい。また、素材板の製造において、アルミニウム合金の溶解、鋳造の際に、純度の低い地金やスクラップ材などを使用することにより不可避的に混入する、不純物元素があり、前記不可避的不純物に含まれる具体例として、以下の元素の含有が許容される。Ｆｅ：０.５％以下、Ｚｎ：０.５％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｎ：０.５％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１％以下。なお、％で記載する元素量は全て質量％である。
【００３３】
（製造方法）
このような６０００系組成、あるいはそれ以外の３０００系などのアルミニウム合金組成からなる素材板は、常法あるいは公知の方法で製造される。すなわち、所望の組成のアルミニウム合金鋳塊を鋳造後に均質化熱処理し、熱間圧延、あるいは更に冷間圧延が施されて、所定の素材板厚とされる。また、所定の素材板厚とされた素材アルミニウム合金板（熱延板、冷延板）は、通常の溶体化および焼入れ処理や、その後の低温での再加熱処理あるいは予備時効処理などの調質処理が施されて、素材アルミニウム合金板として製造される。
【００３４】
復元処理：
本発明では、このように製造した調質処理後の素材アルミニウム合金板に対して、自然時効以外は人工的に調質することなく、自動車パネル材へのプレス成形前に復元処理を行う。調質処理後の素材アルミニウム合金板に対する自然時効以外の人工的な時効硬化処理や熱処理は不要なだけでなく、復元処理の効果の発現を阻害し、却って有害である。
【００３５】
この復元処理は、特定の条件として、板の実体温度として２２０℃〜２８０℃の温度範囲で０．１秒以上、２２０℃〜２８０℃の温度範囲で１５０秒以下の時間だけ保持する加熱処理を行い、この加熱処理後直ちに常温（室温）まで１０℃／秒以上の平均冷却速度で急冷する。そして、その後に、なるべく早く、常温でプレス成形を行う。この際、素材アルミニウム合金板の形態は、コイルから切断された切板であっても、コイルのままであってもよい。ただ、復元処理として短時間加熱および急速冷却を行うための設備を簡略化できるため、素材アルミニウム合金板の形態は、所定のサイズに切断された切板であることが望ましい。
【００３６】
本発明の復元処理は、前記した従来の復元処理とは違い、素材アルミニウム合金板を、その実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件で復元処理をする。前記した従来の復元処理は、本発明の復元処理のような緒条件（素材の特定の実体温度、特定のごく短時間の保持、特定の冷却速度での急冷）を満足することについての認識がない。したがって、前記従来の復元処理では必然的に成形性とＢＨ性とを両立できない確率が高くなる。
【００３７】
本発明の復元処理の機構とは次のようなものである。６０００系などの熱処理型合金は、硬化要素である析出物（Ｍｇ、Ｓｉからなる）は、前記溶体化処理によって母相に固溶し、この状態では強度は低く成形性が良好である。しかし、素材板メーカから自動車、部品メーカへの運搬、保管、その他の工程を経る間、常温（室温）に一定時間以上置かれることで、微小な常温時効生成析出物Ａが生成、成長し、素材板の耐力が増加する。
【００３８】
このような常温時効状態の素材板を、復元処理のように、所定の温度に加熱すると、熱的に不安定な、前記微小な常温時効生成析出物Ａは母相に再固溶して消滅し、溶体化直後の組織状態に戻る。この際、前記した従来の復元処理は、この常温時効状態の素材板を１５０〜３５０℃の温度に比較的長時間加熱することにより、微細な析出物を全てマトリックス中に再固溶させる処理であり、溶体化焼入れ処理直後の状態としている。
【００３９】
これに対して、本発明では、これら従来の復元処理とは違い、素材アルミニウム合金板をその実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件で復元処理をする。このため、前記熱的に不安定な常温時効生成微小析出物Ａは全てマトリックス中に再固溶するものの、微小な析出物全てが再固溶するわけではなく、ベークハード性に寄与する、熱的に安定な微小な析出物Ｂは固溶せずに残留する。
【００４０】
この微小析出物Ｂは、溶体化焼入れ処理後の予備時効処理など、前記板製造時の一連の調質処理により、アルミニウム合金板組織中に形成された、ベークハード性に寄与する、熱的に安定な微小析出物である。本発明では、復元処理を、その実体温度が比較的高温で、かつ絶対的に短時間保持の特定条件とすることで、このベークハード性に寄与する微小析出物Ｂを再固溶させずに残存させることができる。その一方で、成形性やＢＨ性を阻害する、前記熱的に不安定な常温時効生成微小析出物Ａは全てマトリックス中に再固溶させることができる。
【００４１】
このため、復元処理後、２４０時間以内など、短時間のうちに、分割金型方式のプレス成形をすると、このプレス成形時のスプリングバックを抑制して、優れた形状精度として、特に面歪みを抑制することができる。すなわち、自然時効した高強度の素材アルミニウム合金板であっても、前記図４に示すような凹意匠が採用された複雑断面形状のドアアウタパネルなどに、前記した特殊な成形方法を用いずに、冷間（常温）のプレス成形にて、形状精度を確保した成形ができる。
【００４２】
また、復元処理を行った後でも優れたベークハード性を発揮することができる。具体的には、前記復元処理後の素材アルミニウム合金板の０.２％耐力を特定の前記した８０〜１３０ＭＰａ程度に低下させるにとどめれば、成形後の人工時効硬化処理で、部材強度を０.２％耐力で２００ＭＰａ以上に確保できる。
【００４３】
また、素材アルミニウム合金板によって、自然時効硬化の程度や進行の仕方によって強度が異なり、強度やスプリングバック量がばらつく問題も解消され、成形される素材板の機械的性質やスプリングバック量の均一化が図れる。
【００４４】
更に、自然時効した高強度の素材アルミニウム合金板であっても、また、曲げ加工、打抜き加工から選択される残留応力の発生を伴う成形加工によって部材化された高強度の素材アルミニウム合金板であっても、前記成形加工を受けた部材位置における残留応力を軽減することができる。これは、成形後の自動車材が溶体化および焼入れ処理されず、成形後のこれら調質によって、成形によって付与された残留応力を除去できない場合に特に有利である。このように残留応力が軽減できることによって、その成形部位における耐ＳＣＣ性（耐応力腐食割れ性）が低下することが無い。
【００４５】
（復元処理条件）
本発明の復元処理の条件は、この復元処理による前記効果の発現のために重要である。すなわち、熱処理の条件については、前記熱的に不安定な常温時効生成微小析出物Ａの再固溶のみが適切に行われ、ベークハード性に寄与する微小析出物Ｂを再固溶させずに残存させる条件とする。
【００４６】
このための、先ず最適な加熱（加熱処理）温度は、雰囲気温度ではなく、復元処理される素材板の実体温度として、２２０℃以上２８０℃以下の範囲とする。２２０℃よりも低いと、前記微小析出物Ａが十分再固溶しないため、耐力が必要量低下せず、プレス成形後の優れた形状精度が得られない。また、ＢＨ性も低下して必要強度が得られなくなる。
【００４７】
一方、加熱温度が２８０℃を超えると、前記微小析出物Ａとともに、前記微小析出物Ｂの再固溶が生じてしまい、復元処理後の強度が低下しすぎる。この結果、良好な形状精度は得られるものの、その後の塗装焼付け時の熱処理による強度増加（ＢＨ性）が得られず、自動車パネル材としての機能を果たさなくなる。
【００４８】
次に、加熱保持時間も重要で、復元処理における加熱処理時間は、素材板の実体の温度が２２０℃以上２８０℃以下の温度範囲にあるのが、瞬間的な短時間であっても、素材板の実体の温度がこの温度域にあれば効果がある。例えば、加熱体を直接板に接触させて直ちに離するような、瞬間的な保持（時間）の目安である０．１秒程度であっても、素材板の実体の温度がこの温度域にあれば効果がある。一方、この保持時間が長すぎると、温度条件にもよるが、この復元処理によるベークハード性に寄与する微小析出物Ｂを再固溶や、反対に析出が進んでしまうことになる。このため、加熱保持時間は前記した０．１秒以上、１５０秒以下、好ましくは０．１秒以上、１００秒以下とする。
【００４９】
前記加熱処理後の冷却は、前記加熱処理終了後、直ちに（時間的な遅滞なく）、１０℃／秒以上の平均冷却速度で常温（室温）まで急冷する。常温まで急冷するのは、後のプレス成形を、汎用される常温でのプレス成形方法や装置がそのまま活用できるようにするためである。また、冷却速度が遅すぎる場合は、微小析出物が再度形成される恐れがあるので、前記適度な冷却速度以上であることが好ましい。但し、冷却速度が速すぎると、不均一な温度分布に起因する冷却歪みが発生しやすく、プレス加工後にも素材の変形が残存するため、プレス加工品としての品質が劣化する。このため、常温までの平均冷却速度は、好ましくは１０〜５００℃/秒の範囲とする。冷却手段は、前記最適な冷却速度範囲を得るための強制的な急冷手段として、空冷、水冷、ミスト冷却などが選択できる。これらの強制的な急冷による冷却速度の制御は、板の厚みや大きさに合わせた各冷媒の使用量（素材への吹きかけ量あるいは浸漬量）によって可能である。
【００５０】
ここで、本発明で言う常温あるいは同義語としての室温とは、例えば４０℃以下の、１８〜３０℃程度から、数℃、０℃、０℃以下程度などの、工場や野外における通常の季節要因を考慮した気温や温度の範囲（領域）を意味する。
【００５１】
前記加熱処理時の加熱は、０．５℃／秒以上の平均加熱速度による急速加熱（急熱）とするによって、素材板の実体温度を前記加熱温度範囲に、ごく短時間だけ保持することができるため、好ましい。関連して、この復元処理は、例えば、雰囲気炉への投入および取り出し、誘導加熱、レーザ加熱等の非接触による方法の他、加熱体との接触による方法をとっても良い。
【００５２】
プレス成形：
前記した復元処理の効果を、プレス成形において発現させるためには、前記復元処理後に、なるべく早く（時間的な遅滞なく）プレス成形することが好ましい。すなわち、６０００系などの素材アルミニウム合金板の、前記復元処理後の自然時効が進まないうちに、あるいは自然時効が進んでも微小なうちに、行うことが好ましい。
【００５３】
この目安としては、勿論、素材アルミニウム合金板の製造条件にもよるが、これらを押しなべて決定すると、前記復元処理の常温までの急冷直後から、プレス成形を開始するまでの（所要）時間を、２４０時間（ｈｒ）以内とする。これを超えると、高強度な素材アルミニウム合金板ほど、その組成からして、前記復元処理後の自然時効が進みすぎて、成形性が著しく低下し、復元処理する意義が失われる。ただ、復元処理（冷却）後、プレス成形するまでの間に、必要により潤滑のための塗油工程を設けるなど、プレス成形に先立って汎用的に行う、素材板の前処理や下準備は、この間に当然なされても良い。
【００５４】
ここで、本発明が前提とするプレス成形は、冷間（常温）でのプレス成形であって、素材アルミニウム合金板（薄板）からなるブランクを、予め（プレス成形に先立ち）局部的に加熱、冷却して、部分的に軟質な部分を設けることもなく、そのままの状態（部位によらず均一な強度）で、常温＝冷間にて成形することを言う。そして、プレス成形中にも、温間や熱間の状態にブランクを加熱することなく、また、特殊な液体（液圧）などの圧力媒体を用いることなく、ブランクをダイス、ブランクホルダー、パンチなどからなる金型と直接接触させ、常温＝冷間にてプレス成形することを言う。
【００５５】
（分割金型方式のプレス成形装置）
以下に、図面を用いて、プレス成形装置の実施態様を説明する。図１（a）、（ｂ）、（c）は本発明のプレス成形の一態様を示す、プレス装置の部分断面図である。図２は図1のプレス装置によって成形されたドアアウタパネル１１の態様を示す平面図である。前記図１は、この図２の製品部のパネル１１のＡＡ断面部分の成形を示している。また、図３（a）、（b）は図1の凹部１２近傍の要部を拡大して示すプレス装置の断面図である。
【００５６】
図１は、前記復元処理された素材アルミニウム合金板（ブランク）に対して、分割可動とされた凹部を成形する金型部分で、予め凹部を部分的に成形した後で、図２に示す自動車サイドアウタパネル１１の全体形状（凹部１２以外の連続した曲面）に絞り加工する態様を示している。
【００５７】
この図１では、先ず、図１（a）、（ｂ）に示す凹部１２の部分的なプレス成形が行われ、次いで、図１（c）に示す凹部１２以外の連続した曲面のプレス成形が、同じプレス装置の中で連続的に行われる。そして、最終的に、図２に平面図で示す自動車サイドアウタパネル１１が成形される。ここで、図２における成形された凹部１２はドアアウタパネルのドア取手部（把時座）である。
【００５８】
図１（a）において、１は前記復元処理された成形素材（ブランク）である熱処理型アルミニウム合金板であり、１aは張出成形される凹部１２に相当する成形部分を示す。図１（ｃ）において、１１は熱処理型アルミニウム合金板１が成形されたドアアウタパネル、１２は１aが張出成形された凹部（ドアアウタパネル把持座）、１２aは張出成形された凹部１２の周辺部（平坦部）を各々示す。
【００５９】
図１に示すプレス装置において、２は第一のメス金型であるダイス、３は第一のオス金型であるポンチ、４はしわ押さえであり、これらを用いて、凹部１２以外のパネル１１の全体曲面形状を成形するための絞り加工を行う。
【００６０】
これに対して、３ａは凹部１２を張出成形する第二のメス金型であり、第一のオス金型であるポンチ３内の空間部に設けられて、ポンチ３に一体に組み込まれている。第二のオス金型５aは、アルミニウム合金板１の凹部１２の成形対応位置に、ポンチ３とは分割して、かつ独立して進退可能に設けられている。
【００６１】
このポンチ５は、凹部１２を張出成形中に素材板１に対して、その先端５aから所定の支持反力を与える構造であればよく、図示するようなスプリング６によって、ダイス２本体に支持されている。この所定の支持反力を与える構造として、スプリング６のほかに、油圧、ガススプリング等による支持であっても良い。また、凹部１２の張出加工における、板の押え型となるように、ダイス２のポンチ５の周辺部を、ダイス２本体とは分割され、独立して可動できるように構成しても良い。
【００６２】
（分割金型方式のプレス成形方法）
前記復元処理が施された素材アルミニウム合金板（ブランク）１は、時間的な遅滞なく（復元処理後速やかに）、図２に示す自動車サイドアウタパネル１１に、図１に示すプレス成形装置によってプレス成形される。この際、図１（ｃ）に示す自動車サイドアウタパネル１１の全体形状（凹部１２以外の連続した曲面）への絞り加工に先立ち、図１（b）に示すように、予め、先ず凹部１２が部分的に成形される。
【００６３】
この図１（b）において、凹部相当部１aは、スプリングによって弾性的に支持され、分割（独立）可動としたポンチ５（先端５a）と、金型３の凹部３aとが協働した加圧によって、凹部１２に成形される。この際、分割可動部であるポンチ５は、図１(a)の成形初期は、下死点よりダイス２側に配置され、成形が進むにつれて、ダイス２とともに下死点まで移動する機構となっている。
【００６４】
次に、この凹部１２の成形に引き続いて、連続的に、図１（c）に示すように、自動車サイドアウタパネル１１の全体形状（凹部１２以外の連続した曲面）への絞り加工が施される。このプレス成形自体は、従来公知の方法と同じであり、第一のオス金型であるポンチ３と、メス金型であるダイス２、およびアルミニウム合金板１のしわ押さえ４の協働により、絞り加工が行なわれる。この際、図示はしないが、製品形状外周部のドロービードが、しわ押さえ４に設けられて、製品形状外周部からのダイス２内への材料流入量が制御される。
【００６５】
このように、本発明では、前記復元処理が施されたブランク１に対して、凹部１２を、金型本体に対して分割可動とした金型を用いて、自動車サイドアウタパネル１１の本体の成形とは別に、部分的にプレス成形する。これによって、ドアアウタパネル１１の成形後期である凹部１２以外の連続した曲面の成形時に、図１（c）に示すように、凹部１２周辺の素材に、左右の矢印で示す、より大きな張力を負荷することができる。このため、凹部１２の成形中に、図３（b）で示すような、ポンチ５の周縁（図の左右両側）に生じた「しわ」を、この張力によって解消することができ、図１（c）に示すように、凹部１２の周囲における面歪みの発生が抑制される。
【００６６】
また、この凹部１２の成形の際に、凹部１２の周囲の周辺部１２ａを、押さえ型となるダイス２、ポンチ３によって保持することによって、凹部１２への材料流入を抑制でき、前記絞り加工により予め成形したパネル全体の曲面形状を保持することができ、面歪みの発生をより抑制することができる。
【００６７】
凹部１２への張出加工においては、板の押え型となる、第二のメス金型３ａの周囲面（周囲成形面）３ｂの加圧力、あるいは、更に広げて、ダイス２（ダイス２におけるポンチ５周辺部）の面やポンチ３の面の加圧力（前記押え型としての加圧力）を０．６ＭＰａ以上とすることが好ましい。これらの加圧力が小さいと、条件によっては、凹部１２の張出加工における、メス金型３ａ内への材料流入を十分に抑制できず、予め成形したパネル全体の曲面形状が保持できずに、面歪みの発生を抑制できない可能性がある。
【００６８】
ここで、ポンチ３における第二のメス金型（張出成形面）３ａの周囲面（周囲成形面）３ｂは、凹部（張出部）１２周囲の平坦な周辺部１２ａを成形するために平坦とする。ただ、この周辺部１２ａは、パネルの設計形状やパネル用途に応じ、必ずしも本態様のように平坦ではなく、任意の斜辺形状や曲面形状となる場合がある。このような場合には、第二のメス金型（張出成形面）３ａの周囲面（周囲成形面）３ｂを本態様のように必ずしも平坦部としなくとも良く、周辺部１２ａ形状に応じた任意の形状とする。
【００６９】
図２に、図１の態様で成形したサイドドアアウタパネル成形品を、１１として平面図で示す。このサイドドアアウタパネル１１など、本発明で対象となるのは、面歪みの発生の問題が顕著となる、平面視での面積が０.５ｍ２以上の、前記のように例示した大型の自動車アウタパネルである。
【００７０】
成形品１１は、凹部（張出部）１２の成形に伴う、面歪みの発生が抑制されており、前記図６（ｃ）に示したような凸部Ｙが生じておらず、自動車パネルの平坦度などの形状精度や美観などに優れている。また、このような凹部成形方法によって面歪みの発生が抑制されるため、プレス成形に比しても、より深い（高い）、より大きな凹部の成形（張出加工）が可能になり、パネルや凹部（張出部）の形状設計の自由度が増す利点も大きい。
【００７１】
本態様によれば、使用するプレス装置も、既存のプレス装置に、第二のオス金型であるポンチ５やメス金型３ａを部分的に設けるだけの、部分的な改造で済むため、大幅なプレス装置の改造は不要である。
【００７２】
（他のプレス成形態様）
図３（a）、（ｂ）は、前記復元処理が施されたブランクを速やかに成形するに際して、前記図１とは逆に、凹部１２を部分的に成形する前に、予め図２に示す自動車サイドアウタパネル１１の全体形状（凹部１２以外の連続した曲面）の方を先に絞り加工する態様を示している。
【００７３】
図３において、1 は、前記復元処理された成形素材（ブランク）である熱処理型アルミニウム合金板であり、１ａは張出成形される凹部１２に相当する成形部分を示す。１１は成形されたドアアウタパネル、１２は張出成形された凹部（ドアアウタパネル把手座）、１２ａは張出成形された凹部の周辺部 (平坦部) を各々示す。この図３に示すプレス装置は、前記図１に示したプレス装置と基本的には同じ構造である。
【００７４】
この図３では、先ず、図３（a）に示すように、前記復元処理が施された素材アルミニウム合金板１は、遅滞なく、自動車サイドアウタパネル１１の全体曲面に絞り加工される。このプレス成形自体は、前記図１（c）と同じであり、第一のオス金型であるポンチ３と、メス金型であるダイス２、およびアルミニウム合金板１のしわ押さえ4 の共働により、絞り加工が行なわれる。この際、やはり図示はしないが、製品形状外周部のドロービードがしわ押さえ４に設けられて、製品形状外周部からのダイス２内への材料流入量が制御される。
【００７５】
このような全体形状の絞り加工後に、図３（ｂ）に示すように、ドアアウタパネル１１の凹部（張出部）１２が、第二のオス金型であるポンチ５と、メス金型３ａとによって、部分的に張出加工されて成形される。
【００７６】
この場合も、凹部１２を金型本体に対して分割可動とした金型を用いてプレス成形することで、凹部１２周辺の素材により大きな張力を負荷することができる。このために、前記図１の態様と同様に、凹部１２の成形中にポンチ５の周縁（図の左右両側）に生じた「しわ」を、この張力によって解消して、面歪みの発生が抑制される。
【００７７】
以上、サイドドアアウタパネルの成形方法について説明したが、本発明によれば、前記した他の自動車大型アウタパネルの凹部の成形に、同様の要領で適用できる。
【００７８】
プレス成形後の自動車パネル材は、それ単独あるいは自動車車体に組み立て後などに、塗装焼付け（熱処理）工程での人工時効硬化処理を行い、強度を高める。このような人工時効硬化処理によって、例えば、６０００系アルミニウム合金の自動車パネル材では、ＢＨ後の０．２％耐力を２００ＭＰａ以上にすることができる。
【００７９】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではない。
【実施例】
【００８０】
本発明の実施例を説明する。図２に示す自動車用サイドドアアウタパネルの成形を模擬した成形試験を実施し、凹部（ドア取手部）１２周辺の面歪みを評価した。これらの結果を表１に示す。
【００８１】
成形用の素材アルミニウム合金板は、製造後３ヶ月にわたり室温時効した、０．２％耐力が１４０ＭＰａであるＡＡ６０２２−Ｔ４調質材の６０００系アルミニウム合金板および軟鋼板（普通鋼板）とした。これらブランク（切り板）の大きさは、トリミングで除去される周縁部を加えた、下記成形パネルの大きさに見合った大きさとした。
【００８２】
図２の製品部のパネル１１は、トリミングで除去される周縁部を除き、連続曲面（断面）がＲ１０００ｍｍの円弧状曲面とし、パネル１１の平面的な全体形状は、幅６００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの直方体形状で、平面視の面積は０.６ｍｍ２とした。そして、凹部である把手座１２は、長さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍ、深さ１５ｍｍの矩形形状とした。
【００８３】
この図２の成形したパネルの形状測定による面歪み評価手法として、図５に示す、間隔が４０ｍｍの３点ゲージによる面外変位による評価法を採用し、面歪量が最大となる、図２に示す凹部（ドア取手部）１２の下方側１０ｍｍ部分を、図６に示すように、面外変位の最大変化量（ｈｍaｘ、単位：ｍｍ）、最大面歪量として測定、評価した。
【００８４】
プレス成形後のパネルを、自動車パネルの車体組み立て後の塗装焼付け（熱処理）工程を模擬した、人工時効硬化処理（ＢＨ）を、１７０℃×２０分の条件で行い、ＢＨ後の０．２％耐力を調査した。また、プレス成形前のアルミニウム合金板および軟鋼板（普通鋼板）の０．２％耐力も合わせて調査した。この機械的性質（０．２％耐力）の測定は、板や成形パネルから供試材を切り出し、圧延方向に直角に５０ｍｍ×２５ｍｍのＪＩＳ５号引張試験片を作製した。この試験片を常温にてＪＩＳＺ２２４１に準じて引張試験を行って、０．２％耐力を測定した。
【００８５】
表１の通り、プレス成形前の板の復元処理は、発明例１、２および比較例８は、本発明で規定する条件で行った。一方、比較例３、４、５はこの規定から外れる条件で復元処理を行った。また、比較例６、７、９は復元処理を行わなかった。
【００８６】
ここで、表１においては、面歪が発生しにくい軟鋼板を図５の従来の方法でプレス成形した比較例９の最大面歪量０．０７ｍｍが、面歪が抑制されている基準となる。
【００８７】
図７に、表１の発明例１、比較例６、７、９の、凹部１２の周縁部分の位置による面歪量ｈ（ｍｍ）を示す。図７の横軸は、周縁部分の位置を、凹部１２の部分を０ｍｍとして、これからの距離（ｍｍ）で表している。また、縦軸は面歪量ｈ（縦軸：ｍｍ）を示す。この図７において、表１の発明例１は太い実線で（最も低い面歪量レベル）、比較例６は細い点線で（最も高い面歪量レベル）、比較例７は太い点線で、比較例９（鋼板例）は細い実線（細かいギザギザを有する）で各々示す。
【００８８】
表１、図７によれば、プレス成形前の板の復元処理を本発明で規定する条件で行うとともに、図１の分割可動式でプレス成形した発明例１、２は、軟鋼板の比較例９の最大面歪量０．０７ｍｍと同程度の最大面歪量であり、面歪量レベルも低く、面歪が著しく抑制されていることが分かる。また、成形後の人工時効硬化処理後のパネル強度を０.２％耐力で２００ＭＰａ以上に確保できている。この結果、発明例は成形性とＢＨ性とを両立させうることが分かる。
【００８９】
これに対して、復元処理温度が高すぎる比較例３は、面ひずみは改善されるものの、ＢＨ後の０.２％耐力が低すぎ、ＢＨ性が満足できていない。また、復元処理温度が低すぎる比較例４や、復元処理時間が長すぎる比較例５は、復元処理の効果が発揮されず、図１の分割可動式でプレス成形したにも関わらず、軟鋼板の比較例９や、発明例１、２の最大面歪量に比して、著しく大きな最大面歪量であり、面歪みが抑制されていない。
【００９０】
これは、復元処理しなかった比較例６、７でも同様で、著しく大きな最大面歪量であり、面歪量レベルも高く、面歪みが抑制されていない。ただ、表１や図７に示す通り、復元処理しなかったもの同士の比較において、図６の従来の方法でプレス成形した比較例６は、図１の分割可動式でプレス成形した比較例７に比しても、大きな最大面歪量となっており、図１の分割可動式でのプレス成形の面歪みの抑制効果が裏付けられる。
【００９１】
また、比較例８も、プレス成形前の板の復元処理を本発明で規定する条件で行ったにも関わらず、図５の従来の方法でプレス成形しており、軟鋼板の比較例９や、発明例１、２の最大面歪量に比して、著しく大きな最大面歪量となっており、面歪が抑制されていない。
【００９２】
以上の実施例の結果から、事前の特殊な復元処理と分割金型方式のプレス成形との組み合わせによって、自然時効した高強度の熱処理型アルミニウム合金板を素材としても、前記図４に示す複雑断面形状のドアアウタパネルに成形ができることが分かる。それも、前記した特殊な成形方法を用いずに、基本的には通常汎用されるプレス成形によって、常温にて、凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制して形状精度を確保した成形ができることが分かる。言い換えると、本発明で規定する特殊な復元処理と分割金型方式のプレス成形とで規定する要件の組み合わせによる相乗効果発揮の意義が裏付けられる。
【００９３】
【表１】
2014176883.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明によれば、熱処理型アルミニウム合金板を素材として、前記例示した大型の自動車アウタパネルを常温（室温）でプレス成形しても、凹部の成形に伴う面歪みの発生を抑制しうる、自動車パネルのプレス成形方法を提供できる。このため、本発明は、アルミニウム合金板を素材に用いて、前記図４などの複雑形状をしたドア、ラゲージ、フェンダー、フード、トランクリッドなどの大型の自動車アウタパネルの、前記特殊な成形方法を用いない、常温でのプレス成形に、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１：アルミニウム合金板（ブランク）、２：金型、３：ポンチ、４しわ押さえ、５：ポンチ、６：スプリング、１１：サイドドアアウタパネル (パネル成形品) 、１２：把手座 (凹部) 、X : 面歪み、Y : 凸部
【図１】
2014176883.tif 000004
【図２】
2014176883.tif 000005
【図３】
2014176883.tif 000006
【図４】
2014176883.tif 000007
【図５】
2014176883.tif 000008
【図６】
2014176883.tif 000009
【図７】
2014176883.tif 000010