(57)【要約】【課題】液圧バルジ成形法において超塑性現象を実施するために好適な新規な技術を提案する。【解決手段】ワーク３の下面に対面する成形凹部１０が形成される下型１と、前記下型１との間でワーク３を挟持し、前記ワーク３の上面に対面する加圧室４が形成される上型２と、前記ワーク３を超塑性の特性が得られる所定温度に加熱するための加熱手段７・７と、前記所定温度と略同一温度で溶融し、液体状態で存在する加圧用金属と、前記加圧用金属を液体状態で保持するリザーバタンク５と、前記リザーバタンク５内の加圧用金属を、前記加圧室４へと圧送するための溶融金属供給手段６と、前記溶融金属供給手段６の動作を制御するための制御手段８とを具備する液圧バルジ成形装置にて、液圧バルジ成形を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを超塑性の特性が得られる所定温度に加熱するとともに、
前記所定温度と略同一温度に加熱され液体状態である加圧用金属を利用して、
液圧バルジ成形を実施する、液圧バルジ成形法。
【請求項２】
下型の成形凹部に加圧用金属を充填し、
ワークを上型と下型で挟持して超塑性の特性が得られる所定温度に加熱し、
前記上型の加圧室に、前記所定温度と略同一温度に加熱され液体状態である加圧用金属を圧送することにより、
前記ワークを下方へ向って膨出させ、
前記成形凹部に沿った形状に成形する、液圧バルジ成形法。 
【請求項３】
前記ワークは、アルミ板材であり、
前記加圧用金属は、亜鉛である、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の液圧バルジ成形法。
【請求項４】
ワークの下面に対面する成形凹部が形成される下型と、
前記下型との間で前記ワークを挟持し、前記ワークの上面に対面する加圧室が形成される上型と、
前記ワークを超塑性の特性が得られる所定温度に加熱するための加熱手段と、
前記所定温度と略同一温度で溶融し、液体状態で存在する加圧用金属と、
前記加圧用金属を液体状態で保持するリザーバタンクと、
前記リザーバタンク内の前記加圧用金属を、前記加圧室へと圧送するための溶融金属供給手段と、
前記溶融金属供給手段の動作を制御するための制御手段とを具備し、
前記ワークを前記上型と前記下型で挟持した状態で、前記加圧室及び前記成形凹部内を前記加圧用金属で満たした後、
前記溶融金属供給手段によって前記加圧室へ前記加圧用金属を圧送することにより、
前記ワークを前記成形凹部に沿った形状に成形する構成とする、
液圧バルジ成形装置。
【請求項５】
前記ワークは、アルミ板材であり、
前記加圧用金属は、亜鉛である、
ことを特徴とする、請求項４に記載の液圧バルジ成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材の超塑性現象を利用した液圧バルジ成形法に関するものであり、より詳しくは、液体状態にある亜鉛、若しくは、亜鉛合金を利用して液圧バルジ成形をすることにより、プレス成形性能の向上、ワーク表面と金型表面との擦れにより発生する傷つき防止、成形品の手直しの省略、化成処理時の処理効率の向上を図るための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超塑性成形に関する技術は周知となっている（例えば、特許文献１参照）。
超塑性成形の実施形態の一つであるブロー成形法においては、図３に示すごとく、加熱される上型４１と下型４２にて、シール性を確保しつつワーク４３を挟持し、上型４１とワーク４３の間の空間４４に加圧空気供給手段４５から加圧空気４７・４７を吹き込むことによって、前記空間４４内の圧力を上昇させ、この圧力によって、加熱されたワーク４３を下型４２の成形凹部４６の底面４６ａに向って膨出させ、最終的に、前記成形凹部４６の形状に沿った成形品を構成することとしている。
この超塑性成形法は、大きな伸びを得られる超塑性現象を利用したものであり、ワークに対し１００％を超える大きな変形を与えることができるという利点がある。
【０００３】
また、従来、液体の圧力をワークに加えて張り出し成形加工を行う液圧バルジ成形法も知られている。この液圧バルジ成形法は、図４に示すごとく、空間５４及び成形凹部５６に液体を満たすとともに、空間５４の液圧を上昇させ、ワーク５３を成形凹部５６に沿った形状に成形するものである。
この液圧バルジ成形法には、ワーク５３の表面に対し均一に圧力を加えることができるため、ワーク５３の全部位が略均等に変形し、全体的に均一な板厚を有する成形品が得られるという利点がある。
【特許文献１】特開２００１−１２９６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のブロー成形法では、ワーク４３が徐々に伸ばされて、ワーク４３の被挟持部４３ａ・４３ａから最も離れた位置にある部位４３ｂが、最も早い時期に成形凹部４６の底面４６ａへと到達することになり、その後に、残りの部位４３ｃ・４３ｃが成形凹部４６のコーナー部４６ｂ・４６ｂ（角部）へと向って伸ばされることになる。
ここで、前記部位４３ｂについては、底面４６ａに到達後は伸ばされることがなく、肉厚が薄くなることはないが、コーナー部４６ｂ・４６ｂへ向う部位４３ｃ・４３ｃについては、成形が完了するまで伸ばされつづけるので、肉厚が薄くなってしまう。
このため、前記部位４３ｃ・４３ｃについては、肉厚が薄くなることによる破断が生じるといった問題があった。また、部位４３ｂと部位４３ｃ・４３ｃとの間で、肉厚が不均衡となり、全体的に均一な板厚を有する成形品が構成できず、成形部位によって強度が異なる等の問題があった。
【０００５】
他方、上述の液圧バルジ成形法によれば、板厚の均一化の点については、改善が見込まれるが、超塑性成形法のような大きな伸びを得ることができない。
【０００６】
そこで、本発明は、液圧バルジ成形法において超塑性現象を実施するために好適な新規な技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１に記載のごとく、ワークを超塑性の特性が得られる所定温度に加熱するとともに、前記所定温度と略同一温度に加熱され液体状態である加圧用金属を利用して、液圧バルジ成形を実施する、液圧バルジ成形法とする。
【０００９】
また、請求項２に記載のごとく、下型の成形凹部に加圧用金属を充填し、ワークを上型と下型で挟持して超塑性の特性が得られる所定温度に加熱し、前記上型の加圧室に、前記所定温度と略同一温度に加熱され液体状態である加圧用金属を圧送することにより、前記ワークを下方へ向って膨出させ、前記成形凹部に沿った形状に成形する、液圧バルジ成形法とする。
【００１０】
また、請求項３に記載のごとく、前記ワークは、アルミ板材であり、前記加圧用金属は、亜鉛とする。
【００１１】
また、請求項４に記載のごとく、ワークの下面に対面する成形凹部が形成される下型と、前記下型との間で前記ワークを挟持し、前記ワークの上面に対面する加圧室が形成される上型と、前記ワークを超塑性の特性が得られる所定温度に加熱するための加熱手段と、前記所定温度と略同一温度で溶融し、液体状態で存在する加圧用金属と、前記加圧用金属を液体状態で保持するリザーバタンクと、前記リザーバタンク内の前記加圧用金属を、前記加圧室へと圧送するための溶融金属供給手段と、前記溶融金属供給手段の動作を制御するための制御手段とを具備し、前記ワークを前記上型と前記下型で挟持した状態で、前記加圧室及び前記成形凹部内を前記加圧用金属で満たした後、前記溶融金属供給手段によって前記加圧室へ前記加圧用金属を圧送することにより、前記ワークを前記成形凹部に沿った形状に成形する構成の液圧バルジ成形装置とする。
【００１２】
また、請求項５に記載のごとく、前記ワークは、アルミ板材であり、前記加圧用金属は、亜鉛とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上の請求項１、２、４に記載の発明では、加圧用金属の温度が超塑性現象が生じるワークの温度と略同一温度に設定されるため、超塑性現象が発生する状況下で、液圧バルジ成形が実施される。これにより、ワークの全部位を略均等に変形させることができ、全体的に均一な板厚を有する成形品を得ることができる。また、超塑性の特性が得られるので、変形量の大きいプレス成形を実施することができる。
また、ワークと金型内壁面との間には、加圧用金属が介在することになるため、ワークが金型内壁面と直接接触することがなく、ワークの外側表面の傷の発生を防止することができる。つまり、加圧用金属を潤滑材として機能させることができ、ワーク３傷の発生を防止できる。
【００１４】
また、請求項３、５に記載の発明では、アルミ成形品の外側表面及び内側表面が、それぞれ、亜鉛被膜によって覆われることから、塗装時（化成処理時）における処理効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明にかかる液圧バルジ成形法は、超塑性現象を利用して成形を行うべく、ワークを超塑性の特性が得られる所定温度（アルミ板材の場合；約５００度）に加熱するとともに、前記所定温度と略同一温度に加熱され液体状態である加圧用金属（亜鉛、若しくは、亜鉛合金）を利用して、液圧バルジ成形を実施するものである。
【００１６】
図１は、この液圧バルジ成形法を実施するための装置構成例について示すものであり、ワーク３の下面に対面する成形凹部１０が形成される下型１と、前記下型１との間で前記ワーク３を挟持し、前記ワーク３の上面に対面する加圧室４が形成される上型２と、前記ワーク３を超塑性の特性が得られる所定温度に加熱するための加熱手段７・７と、前記所定温度と略同一温度で溶融し、液体状態で存在する加圧用金属と、前記加圧用金属を液体状態で保持するリザーバタンク５と、前記リザーバタンク５内の加圧用金属を、前記加圧室４へと圧送するための溶融金属供給手段６と、前記溶融金属供給手段６の動作を制御するための制御手段８とを具備し、前記ワーク３を前記上型２と前記下型１で挟持した状態で、前記加圧室４及び成形凹部１０内を加圧用金属で満たした後、前記溶融金属供給手段６によって前記加圧室４へ加圧用金属を圧送することにより、ワーク３を成形凹部１０に沿った形状に成形する構成とするものである。
【００１７】
以下詳述すると、前記ワーク３は板状部材であり、その周縁部が被挟持部３ａ・３ａとなっており、該被挟持部３ａ・３ａが上型２の挟持部２ａと下型１の挟持部１ａの間で挟持される。
また、上型２及び下型１には、それぞれ、ワーク３を加熱するための加熱手段７・７が設けられている。該加熱手段７・７は、制御手段８によって加熱の有無の制御がされる。尚、該加熱手段７・７は、上型２、下型１に内装する構成とする他、これらの外部に配置されるものであってもよい。
そして、この加熱手段７・７によるワーク３の加熱温度は、超塑性現象を発生させることができる所定温度、即ち、アルミ板材であれば、約５００度に設定される。
【００１８】
また、下型１には、成形品の形状を決定する成形凹部１０が形成されている。この成形凹部には、コーナー部１０ａ・１０ａが形成されている。
ここで、前記コーナー部１０ａ・１０ａとは、成形凹部１０の内壁面１１において、下側から上側へと屈曲する部位に形成される屈曲部位のことをいうものであり、図１に示す凹型の成形凹部１０の場合は、床壁面１１ａから側壁面１１ｂ・１１ｂへと屈曲する部位がコーナー部となる。
このようなコーナー部１０ａ・１０ａに対応する箇所は、成形段階の終期に成形されることになる。
【００１９】
また、上型２には、ワーク３の上面に対面する加圧室４が設けられている。
また、下型１には、ワーク３の下面に対面する成形凹部１０が設けられている。
また、前記上型２の加圧室４は、配管６ａを介して溶融金属供給手段６と接続されており、前記下型１の成形凹部１０は、配管６ｂを介して接続されている。
また、前記溶融金属供給手段６は、リザーバタンク５内において、前記ワーク３の加熱温度付近まで加熱され、液体状態で保持された加圧用金属を前記加圧室４へと圧送するようにしている。
また、前記溶融金属供給手段６は、下型１の成形凹部１０内とも配管６ｂを介して接続されており、成形時に成形凹部１０内の加圧用金属を適宜リリーフすることにより、加圧室４側との間で圧力バランスをとるようにしている。
【００２０】
以上の構成により、まず、下型１の成形凹部１０に加圧用金属を充填し、ワーク３を上型２と下型１で挟持して超塑性の特性が得られる所定温度に加熱する。そして、加圧室４に、前記所定温度と略同一温度に加熱され液体状態である加圧用金属を圧送することにより、ワーク３を下方へ向って膨出させ、内壁面１１に沿った形状に成形する、つまりは、液圧バルジ成形が実施されることとしている。
ここで、前記ワーク３が１ｍｍ前後の厚さのアルミ板材の場合は、瞬時に前記所定温度まで昇温され、早期に液圧バルジ成形を開始できる。また、その成形は、従来の一般的なブロー成形と比較して、１０〜２０倍のスピードで実施することができる。
【００２１】
そして、以上の液圧バルジ成形においては、加圧用金属の温度が超塑性現象が生じるワーク３の所定温度と略同一温度に設定されるため、超塑性現象が発生する状況下で、液圧バルジ成形が実施されることになる。つまりは、液圧バルジ成形法において、超塑性現象を発生させることとしているのである。
また、液圧バルジ成形が実施されるため、ワーク３の全部位を略均等に変形させることができ、全体的に均一な板厚を有する成形品を得ることができる。
【００２２】
また、この超塑性現象につき、ワーク３がアルミ板材の場合は、ワーク３の加熱温度を約５００度とする必要あり、加圧用金属についても、約５００度において、液体状態である必要がある。
このため、アルミ板材を成形する場合に用いる加圧用金属としては、後述する塗装時の処理効率の向上の利点も考えると、亜鉛（Ｚｎ）、若しくは、亜鉛合金が好適である。
尚、亜鉛合金の組成は特に限定されるものではなく、約５００度において溶融し、液体状態であるものであればよい。
【００２３】
さらに、図２に示すごとく、ワーク３の外側表面と、金型内壁面（床壁面１１ａ）との間には、加圧用金属２１ａが介在することになるため、ワーク３が金型内壁面と直接接触することがなく、ワーク３の外側表面の傷の発生を防止することができる。つまり、加圧用金属２１ａを潤滑材として機能させることができ、ワーク３の傷の発生を防止できるのである。
この点、従来のブロー成形法による場合では、ワーク３の流れ込みによって金型内壁面（床壁面１１ａ）と擦れ合うことから、通常、ワーク３の外側表面に傷が発生し、この傷を研磨紙などで除去して製品を完成する必要があったが、本発明によれば、このようないわゆる手直し作業を省略することができる。
【００２４】
さらに、前記加圧用金属を亜鉛（Ｚｎ）、若しくは、亜鉛合金とした場合においては、図２に示すごとく、成形品（ワーク３）の外側表面、及び内側表面が、それぞれ、加工用金属２１ａ・２１ｂ（亜鉛被膜、若しくは、亜鉛合金被膜）によって覆われることから、塗装時（化成処理時）における処理効率を向上することができる。
【００２５】
また、以上の説明では、上下方向に二分される上型２、下型１を具備する装置構成例について述べたが、例えば、型を左右方向に分割する装置構成であってもよく、型の分割方向や、ワーク３の膨出方向については、とくに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる液圧バルジ成形法を実施する装置構成について示す図。
【図２】ワークと金型内壁面の間に加圧用金属が介在される状態について示す図。
【図３】従来のブロー成形を実施する装置構成について示す図。
【図４】従来の液圧バルジ成形を実施する装置構成について示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１      下型
２      上型
３      ワーク
４      加圧室
５      リザーバタンク
６      溶融金属供給手段
１０    成形凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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