(57)【要約】【課題】超塑性材料を用いた成形品の肉厚を均一化する。【解決手段】超塑性材料１４の成形時には、高圧気体が気体導入ノズル２０−１，２０−２からキャビティ部底面２８のコーナー部２８−１，２８−２またはその近傍へ向けてそれぞれ導入される。それとともに、キャビティ部１８の気体がキャビティ部底面２８のコーナー部２８−１，２８−２またはその近傍にそれぞれ配置された気体吸引ノズル２２−１，２２−２から吸引される。これによって、変形した超塑性材料１４のコーナー部２８−１，２８−２への到達時期が他の部分への到達時期より遅れるのを抑止することができるので、超塑性材料１４の各部分が下型１２へ到達する時期を均一化することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する方法であって、
超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体導入ノズルから導入された流体の圧力によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ押し付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形工程を含み、
前記超塑性成形工程は、前記流体導入ノズルから前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍へ向けて流体を導入する工程であることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法であって、
前記超塑性成形工程は、前記流体導入ノズルから前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍へ向けて流体を導入する工程であることを特徴とする製造方法。
【請求項３】
キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する方法であって、
超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体吸引ノズルからの流体の吸引によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ引き付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形工程を含み、
前記超塑性成形工程は、前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍に設けられた流体吸引ノズルから流体を吸引する工程であることを特徴とする製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の製造方法であって、
前記超塑性成形工程は、前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍に設けられた流体吸引ノズルから流体を吸引する工程であることを特徴とする製造方法。
【請求項５】
キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する装置であって、
超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体導入ノズルから導入された流体の圧力によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ押し付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形装置を備え、
前記流体導入ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍へ向けて配設されていることを特徴とする製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載の製造装置であって、
前記流体導入ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍へ向けて配設されていることを特徴とする製造装置。
【請求項７】
キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する装置であって、
超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体吸引ノズルからの流体の吸引によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ引き付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形装置を備え、
前記流体吸引ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍に配設されていることを特徴とする製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の製造装置であって、
前記流体吸引ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍に配設されていることを特徴とする製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超塑性材料を用いた成形品の製造方法及び製造装置に関し、特に、キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超塑性材料を用いた成形品の製造方法の従来例が特許文献１に開示されている。特許文献１においては、まずアルミニウム系金属板を高圧気体により超塑性変形の伸び方向に沿って予備成形させる。予備成形されたアルミニウム系金属板は、常温から３６０乃至５６０℃の範囲の温度まで０．６℃／秒以上の速度で昇温して急熱されることにより再結晶される。そして、再結晶されたアルミニウム系金属板を高圧気体により超塑性成形させる。これによって、変形量の大きな部分でも十分な肉厚の確保を図り、成形品の肉厚の均一化を図っている。
【０００３】
その他にも、特許文献２の超塑性材料を用いた成形品の製造方法が開示されている。また、その他の背景技術として、特許文献３〜６の樹脂シートの成形方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９９５１８号公報
【特許文献２】特開平６−５４５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４１１９０号公報
【特許文献４】特開平９−２９８２６号公報
【特許文献５】特開平８−２５８１３０号公報
【特許文献６】特開平８−１１８４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超塑性材料の成形時には、材料が超塑性変形しながら成形型の形状に沿って成形される。その際には、超塑性材料の中心部が最初に成形型に到達しやすくなり、成形型に到達した材料の中心部はそれ以上伸びることが困難となる。その後は、まだ成形型に到達していない部分のみが超塑性変形されることで、成形型の形状に沿って成形される。したがって、最初に成形型に到達した部分と最後に成形型に到達した部分とで、成型品の肉厚が異なってくる。
【０００６】
特許文献１においては、超塑性成形を行う際に、材料の各部分の成形型への到達時期が何ら考慮されていないため、材料の各部分の成形型への到達時期を揃えることが困難である。したがって、成形品の肉厚を均一化することが困難であるという問題点がある。特に、キャビティ部を有する成形品を製造する場合は、成形型におけるキャビティ部底面の外周部に材料が最後に到達しやすくなり、その中でもキャビティ部底面のコーナー部に材料が最後に到達しやすくなる。したがって、成形品は、キャビティ部底面の外周部の肉厚が他の部分より薄くなり、その中でもキャビティ部底面のコーナー部の肉厚が特に薄くなる。
【０００７】
本発明は、成形品の肉厚を均一化することができる超塑性材料を用いた成形品の製造方法及び製造装置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】
【０００８】
本発明に係る超塑性材料を用いた成形品の製造方法は、キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する方法であって、超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体導入ノズルから導入された流体の圧力によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ押し付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形工程を含み、前記超塑性成形工程は、前記流体導入ノズルから前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍へ向けて流体を導入する工程であることを要旨とする。
【０００９】
この本発明に係る製造方法において、前記超塑性成形工程は、前記流体導入ノズルから前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍へ向けて流体を導入する工程であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明に係る超塑性材料を用いた成形品の製造方法は、キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する方法であって、超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体吸引ノズルからの流体の吸引によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ引き付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形工程を含み、前記超塑性成形工程は、前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍に設けられた流体吸引ノズルから流体を吸引する工程であることを要旨とする。
【００１１】
この本発明に係る製造方法において、前記超塑性成形工程は、前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍に設けられた流体吸引ノズルから流体を吸引する工程であるものとすることもできる。
【００１２】
また、本発明に係る超塑性材料を用いた成形品の製造装置は、キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する装置であって、超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体導入ノズルから導入された流体の圧力によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ押し付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形装置を備え、前記流体導入ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍へ向けて配設されていることを要旨とする。
【００１３】
この本発明に係る製造装置において、前記流体導入ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍へ向けて配設されているものとすることもできる。
【００１４】
また、本発明に係る超塑性材料を用いた成形品の製造装置は、キャビティ部を有する成形品を超塑性材料を用いて製造する装置であって、超塑性材料の外周部をクランプした状態で、流体吸引ノズルからの流体の吸引によって該材料を超塑性変形させながらキャビティ部を有する成形型へ引き付けることで、該材料の成形を行う超塑性成形装置を備え、前記流体吸引ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面の外周部またはその近傍に配設されていることを要旨とする。
【００１５】
この本発明に係る製造装置において、前記流体吸引ノズルは、前記成形型におけるキャビティ部底面のコーナー部またはその近傍に配設されているものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、超塑性材料の成形時に、超塑性材料の各部分が成形型へ到達する時期を均一化することができるので、成形品の肉厚を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１８】
図１，２は、本発明の実施形態に係る超塑性材料を用いた成形品の製造装置の構成の概略を示す図であり、図１は分解斜視図を示し、図２は内部構成図を示す。本実施形態に係る製造装置は超塑性材料のブロー成形装置を備えており、このブロー成形装置は上型１０及び下型１２を有する。
【００１９】
成形型としての下型１２には、キャビティ部１８が形成されている。下型１２のキャビティ部底面２８には、キャビティ部１８の気体を吸引するための複数の気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４が設けられている。一方、上型１０には、高圧気体をキャビティ部１８へ導入するための複数の気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４が設けられている。図３に示すように、上型１０の縁部１０−１と下型１２の縁部１２−１との間に板状の超塑性材料１４を挟み込むことで、超塑性材料１４がその外周部にてクランプされるとともに、シール性が確保される。なお、ここでの超塑性材料１４としては、例えばアルミニウム、マグネシウム、チタン、またはそれらの合金等の超塑性金属材料を用いることができ、その他にも種々の超塑性材料を用いることができる。
【００２０】
上型１０の縁部１０−１及び下型１２の縁部１２−１により外周部がクランプされた超塑性材料１４は、ブロー成形時には、超塑性変形しながらキャビティ部側面２６及びキャビティ部底面２８に到達することで、キャビティ部側面２６及びキャビティ部底面２８の形状に沿って成形される。ただし、変形した超塑性材料１４は、下型１２におけるキャビティ部底面２８の外周部に最後に到達しやすくなり、その中でもキャビティ部底面２８のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４に最後に到達しやすくなる。超塑性材料１４の各部分は、成形時には、下型１２に到達するまで伸び続けることになるため、下型１２への到達時期が遅い部分ほど肉厚が薄くなり、成形品の肉厚の不均一化を招く原因となる。
【００２１】
そこで、本実施形態においては、気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４を、下型１２における超塑性材料１４が最後に到達しやすい部分へ向けて配置する。より具体的には、気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４は、下型１２におけるキャビティ部底面２８の外周部またはその近傍へ向けて斜めに配置されている。その中でも、気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４は、キャビティ部底面２８のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４またはその近傍へそれぞれ向けて配置されていることがより好ましい。
【００２２】
さらに、本実施形態においては、気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４を、下型１２における超塑性材料１４が最後に到達しやすい部分に配置する。より具体的には、気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４は、下型１２におけるキャビティ部底面２８の外周部またはその近傍に配置されている。その中でも、気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４は、キャビティ部底面２８のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４またはその近傍に配置されていることがより好ましい。
【００２３】
なお、図２，３では、気体導入ノズル２０−３，２０−４及び気体吸引ノズル２２−３，２２−４の図示を省略しているが、気体導入ノズル２０−１，２０−２及び気体吸引ノズル２２−１，２２−２と同様の構成である。
【００２４】
次に、本実施形態に係る超塑性材料を用いた成形品の製造方法について説明する。本実施形態においては、以下に説明する超塑性成形工程を含む工程により成形品を製造することができる。
【００２５】
超塑性成形工程においては、図３に示すように、まず上型１０の縁部１０−１と下型１２の縁部１２−１との間に板状の超塑性材料１４を挟み込むことで、超塑性材料１４の外周部をクランプする。次に、この超塑性材料１４を加熱した状態で、高圧気体を気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４から導入することで、超塑性材料１４を下型１２側へ押圧する。それとともに、キャビティ部１８の気体を気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４から吸引することで、超塑性材料１４を下型１２側へ吸引する。これによって、超塑性材料１４は、図４に示すように、超塑性変形しながら下型１２側へ撓む。
【００２６】
撓んだ超塑性材料１４は、気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４から導入された気体の圧力によって下型１２のキャビティ部側面２６及びキャビティ部底面２８へ押し付けられる。それとともに、超塑性材料１４は、気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４からの気体の吸引によって下型１２のキャビティ部側面２６及びキャビティ部底面２８へ引き付けられる。これによって、超塑性材料１４は、図５に示すように、キャビティ部側面２６及びキャビティ部底面２８の形状に沿って成形される。
【００２７】
ここで、高圧気体が気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４からキャビティ部底面２８のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４またはその近傍へ向けてそれぞれ導入されることにより、変形した超塑性材料１４のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４への到達時期が他の部分への到達時期より遅れるのを抑止することができる。また、キャビティ部１８の気体がキャビティ部底面２８のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４またはその近傍にそれぞれ配置された気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４から吸引されることによっても、超塑性材料１４のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４への到達時期が他の部分への到達時期より遅れるのを抑止することができる。したがって、超塑性材料１４のコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４に到達する部分の厚さが他の部分より薄くなるのを抑止することができる。このように、本実施形態では、超塑性材料１４の各部分が下型１２へ到達する時期を均一化することができるので、下型１２へ到達した超塑性材料１４の各部分の厚さを均一化することができる。
【００２８】
成形後の超塑性材料１４は、下型１２から取り出される。そして、不要な部分を切断する等の工程を経て、図６に示すキャビティ部３２を有する形状の成形品３０を得ることができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態においては、超塑性材料１４の成形時に、超塑性材料１４の各部分が下型１２へ到達する時期を均一化することができる。したがって、成形品３０の肉厚を均一化することができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、図７に示すように、気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４をキャビティ部側面２６に配置してもよい。図７では、気体吸引ノズル２２−３，２２−４の図示を省略しているが、気体吸引ノズル２２−１，２２−２と同様の構成である。
【００３１】
また、本実施形態においては、コーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４以外のキャビティ部底面２８の外周部またはその近傍へ向けて気体導入ノズルをさらに配設してもよい。そして、コーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４以外のキャビティ部底面２８の外周部またはその近傍に気体吸引ノズルをさらに配設してもよい。これによって、超塑性材料１４の各部分が下型１２へ到達する時期をさらに均一化することができる。
【００３２】
また、本実施形態において、下型１２にコーナー部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４が形成されていない場合は、図８に示すように、キャビティ部底面２８の外周部またはその近傍へ向けて気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４を配設すればよい。そして、キャビティ部底面２８の外周部またはその近傍に気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４を配設すればよい。この構成によっても、超塑性材料１４のキャビティ部底面２８の外周部への到達時期が他の部分への到達時期より遅れるのを抑止することができるので、超塑性材料１４の各部分が下型１２へ到達する時期を均一化することができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４を省略して、気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４から導入された気体の圧力によって超塑性材料１４の成形を行うこともできる。あるいは、気体導入ノズル２０−１，２０−２，２０−３，２０−４を省略して、気体吸引ノズル２２−１，２２−２，２２−３，２２−４からの気体の吸引によって超塑性材料１４の成形を行うこともできる。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る製造装置の構成の概略を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る製造装置の内部構成の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係る製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る製造方法により製造される成形品の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る製造装置の他の内部構成の概略を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る製造装置の他の構成の概略を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  上型、１２  下型、１４  超塑性材料、１８  キャビティ部、２０−１，２０−２，２０−３，２０−４  気体導入ノズル、２２−１，２２−２，２２−３，２２−４  気体吸引ノズル、２６  キャビティ部側面、２８  キャビティ部底面、２８−１，２８−２，２８−３，２８−４  コーナー部、３０  成形品。
【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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【図７】
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【図８】
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