(57)【要約】【課題】材料の成形装置及び材料の成形方法において、成形された材料の成形精度をより向上させることである。【解決手段】ワーク材１２が配置される金型１４と、ワーク材１２を金型１４と挟んで密着させる蓋１６と、蓋１６に設けられた開口３０から導入され、ワーク材１２を加圧して成形するための流体を供給する流体供給器１８とを備える材料の成形装置１０であって、金型１４は、成形されたワーク材へ流体を吹付けるための吹付け口３４を有し、蓋１６に設けられた開口３０と金型１４の吹付け口３４とは、流体搬送配管３６で結ばれ、流体搬送配管３６は、流体を開閉するための弁３８を有し、弁３８を閉めて、ワーク材１２を流体で加圧して成形し、弁３８を開けて、ワーク材１２を加圧した流体を流体搬送配管３６で搬送し、弁３８を閉めて、流体搬送配管３６で搬送された流体を成形されたワーク材へ吹付けて金型１４から離型する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク材が配置される金型と、
ワーク材を金型と挟んで密着させる蓋と、
蓋に設けられた開口から導入され、ワーク材を所定の温度で加圧して成形するための流体を供給する流体供給器と、
を備える材料の成形装置であって、
金型は、成形されたワーク材へ流体を吹付けるための吹付け口を有し、
蓋に設けられた開口と金型の吹付け口とは、流体搬送路で結ばれ、
流体搬送路は、流体を開閉するための弁を有し、
弁を閉めて、ワーク材を流体で加圧して成形し、
弁を開けて、ワーク材を加圧した流体を流体搬送路で搬送し、
弁を閉めて、流体搬送路で搬送された流体を成形されたワーク材へ吹付けて金型から離型することを特徴とする材料の成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の材料の成形装置であって、
金型は、所定の間隔で、複数の吹付け口を有することを特徴とする材料の成形装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の材料の成形装置であって、
ワーク材は、超塑性アルミニウム合金または超塑性チタニウム合金であることを特徴とする材料の成形装置。
【請求項４】
金型にワーク材を配置し、ワーク材を金型と挟んで蓋で密着させて準備する準備工程と、
蓋に設けられた開口から導入される流体で、ワーク材を所定の温度で加圧して成形する成形工程と、
成形されたワーク材を金型から離型する離型工程と、
を備える材料の成形方法であって、
金型は、成形されたワーク材へ流体を吹付けるための吹付け口を有し、
蓋に設けられた開口と金型の吹付け口とは、流体搬送路で結ばれ、
流体搬送路は、流体を開閉するための弁を有し、
成形工程では、弁を閉めて、ワーク材を流体で加圧して成形し、
離型工程では、弁を開けて、ワーク材を加圧した流体を流体搬送路で搬送し、
弁を閉めて、流体搬送路で搬送された流体を成形されたワーク材へ吹付けて金型から離型することを特徴とする材料の成形方法。
【請求項５】
請求項４に記載の材料の成形方法であって、
金型は、所定の間隔で、複数の吹付け口を有することを特徴とする材料の成形方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の材料の成形方法であって、
ワーク材は、超塑性アルミニウム合金または超塑性チタニウム合金であることを特徴とする材料の成形方法。
【請求項７】
金型にワーク材を配置し、ワーク材を金型と挟んで蓋で密着させて準備し、
蓋に設けられた開口から導入される流体で、ワーク材を所定の温度で加圧して成形し、
成形されたワーク材を金型から離型して製造される成形された材料であって、
金型は、成形されたワーク材へ流体を吹付けるための吹付け口を有し、
蓋に設けられた開口と金型の吹付け口とは、流体搬送路で結ばれ、
流体搬送路は、流体を開閉するための弁を有し、
弁を閉めて、ワーク材を流体で加圧して成形し、
弁を開けて、ワーク材を加圧した流体を流体搬送路で搬送し、
弁を閉めて、流体搬送路で搬送された流体を成形されたワーク材へ吹付けて金型から離型して製造されることを特徴とする成形された材料。
【請求項８】
請求項７に記載の成形された材料であって、
金型は、所定の間隔で、複数の吹付け口を有することを特徴とする成形された材料。
【請求項９】
請求項７または８に記載の成形された材料であって、
ワーク材は、超塑性アルミニウム合金または超塑性チタニウム合金であることを特徴とする成形された材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料の成形装置及び材料の成形方法に係り、特に、ワーク材が配置される金型と、ワーク材を金型と挟んで密着させる蓋と、蓋に設けられた開口から導入され、ワーク材を加圧して成形するための流体を供給する流体供給器とを備える材料の成形装置及び材料の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料、例えば、金属材料の成形方法には、アルミニウム合金やチタニウム合金等の超塑性を利用した超塑性成形法等がある。そして、金属材料の超塑性成形法には、例えば、加熱された金属のワーク材を加圧して成形するブロー成形法等が用いられる。
【０００３】
ブロー成形法は、まず、金型にワーク材を配置し、ワーク材を金型と挟んで蓋で密着させて準備した後、蓋に設けられた加圧ノズル等から導入される空気等で、ワーク材を加圧することにより変形させて成形する成形法である。そして、成形品は、ワーク材を加圧した空気等を開放して、金型から離型される。
【０００４】
成形されたワーク材を金型から離型する方法には、例えば、バネ等の弾性部材を使用して金型から離型する方法や、成形されたワーク材の内側を冷却ガス等で冷却することにより成形品を収縮させて金型から離型する方法がある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、超塑性成形品の底部を含む内面を、内面側から冷却ガス等の冷却材を作用させることにより、実質的に超塑性成形品のみを冷却して寸法収縮させ、その後に超塑性成形品を型から引離して離型することが示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３３５７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したような冷却ガス等を用いて成形品を金型から離型する場合には、成形品の内側が冷却ガスで強制的に冷却されるため、成形品の中で冷却速度に差が生じる場合がある。このように、成形品の中で冷却速度に差が生じると、部分的に収縮して成形品に歪や変形等が発生し、成形品の成形精度が低下する可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、成形された材料の成形精度をより向上させる材料の成形装置及び材料の成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る材料の成形装置は、ワーク材が配置される金型と、ワーク材を金型と挟んで密着させる蓋と、蓋に設けられた開口から導入され、ワーク材を所定の温度で加圧して成形するための流体を供給する流体供給器とを備える材料の成形装置であって、金型は、成形されたワーク材へ流体を吹付けるための吹付け口を有し、蓋に設けられた開口と金型の吹付け口とは、流体搬送路で結ばれ、流体搬送路は、流体を開閉するための弁を有し、弁を閉めて、ワーク材を流体で加圧して成形し、弁を開けて、ワーク材を加圧した流体を流体搬送路で搬送し、弁を閉めて、流体搬送路で搬送された流体を成形されたワーク材へ吹付けて金型から離型することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る材料の成形装置において、金型は、所定の間隔で、複数の吹付け口を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る材料の成形装置において、ワーク材は、超塑性アルミニウム合金または超塑性チタニウム合金であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る材料の成形方法は、金型にワーク材を配置し、ワーク材を金型と挟んで蓋で密着させて準備する準備工程と、蓋に設けられた開口から導入される流体で、ワーク材を所定の温度で加圧して成形する成形工程と、成形されたワーク材を金型から離型する離型工程とを備える金属材料の成形方法であって、金型は、成形されたワーク材へ流体を吹付けるための吹付け口を有し、蓋に設けられた開口と金型の吹付け口とは、流体搬送路で結ばれ、流体搬送路は、流体を開閉するための弁を有し、成形工程では、弁を閉めて、ワーク材を流体で加圧して成形し、離型工程では、弁を開けて、ワーク材を加圧した流体を流体搬送路で搬送し、弁を閉めて、流体搬送路で搬送された流体を成形されたワーク材へ吹付けて金型から離型することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る材料の成形方法において、金型は、所定の間隔で、複数の吹付け口を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る材料の成形方法において、ワーク材は、超塑性アルミニウム合金または超塑性チタニウム合金であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る成形された材料は、金型にワーク材を配置し、ワーク材を金型と挟んで蓋で密着させて準備し、蓋に設けられた開口から導入される流体で、ワーク材を所定の温度で加圧して成形し、成形されたワーク材を金型から離型して製造される成形された材料であって、金型は、成形されたワーク材へ流体を吹付けるための吹付け口を有し、蓋に設けられた開口と金型の吹付け口とは、流体搬送路で結ばれ、流体搬送路は、流体を開閉するための弁を有し、弁を閉めて、ワーク材を流体で加圧して成形し、弁を開けて、ワーク材を加圧した流体を流体搬送路で搬送し、弁を閉めて、流体搬送路で搬送された流体を成形されたワーク材へ吹付けて金型から離型して製造されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る成形された材料において、金型は、所定の間隔で、複数の吹付け口を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る成形された材料において、ワーク材は、超塑性アルミニウム合金または超塑性チタニウム合金であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように本発明に係る材料の成形装置及び材料の成形方法によれば、成形された材料の成形精度をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１は、材料の成形装置１０における構成を示す図である。まず、材料の成形装置１０で成形されるワーク材１２について説明する。
【００２０】
ワーク材１２には、いわゆる超塑性変形を生じる金属材料を用いることが好ましい。超塑性変形を生じる金属材料は、所定の温度で一定の歪速度を金属材料に加えることにより１００％〜１０００％程度の大きな伸びを生じさせることができる。そのため、超塑性変形を生じる金属材料を容易に変形させて所定の形状に成形することができる。勿論、他の条件次第では、ワーク材１２は、超塑性変形を生じる金属材料に限定されることはなく、他の金属材料を使用することができる。
【００２１】
超塑性変形を生じる金属材料には、超塑性アルミニウム合金や超塑性チタニウム合金等を用いることが好ましい。超塑性アルミニウム合金や超塑性チタニウム合金等を用いて自動車や航空機等の部品を成形することにより、部品を軽量化することができるからである。勿論、超塑性変形を生じる金属材料は、超塑性アルミニウム合金や超塑性チタニウム合金に限定されることはなく、他の超塑性変形を生じる金属材料を用いることができる。
【００２２】
超塑性アルミニウム合金には、例えば、５０８３アルミニウム合金等の５０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金）、２００４アルミニウム合金等の２０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金）または７４７５アルミニウム合金等の７０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｚｎ系アルミニウム合金）等を用いることができる。勿論、超塑性アルミニウム合金は、上記超塑性アルミニウム合金に限定されることはない。
【００２３】
超塑性チタニウム合金には、例えば、６質量％のアルミニウムと、４質量％のバナジウムとを含有するチタニウム合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、６質量％のアルミニウムと、２質量％の錫と、６質量％のジルコニウムと、２質量％のモリブデンとを含有するチタニウム合金（Ｔｉ６２４２）、４．５質量％のアルミニウムと、３質量％のバナジウムと、２質量％の鉄と、２質量％のモリブデンとを含有するチタニウム合金（ＳＰ７００）等の超塑性チタニウム合金を用いることができる。勿論、超塑性チタニウム合金は、上記超塑性チタニウム合金に限定されることはない。
【００２４】
ワーク材１２には、合成樹脂材料を用いることができる。合成樹脂材料を加熱することにより軟化させて、合成樹脂材料を容易に変形させて所定の形状に成形することができるからである。合成樹脂材料には、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。勿論、他の条件次第では、合成樹脂材料は、熱可塑性樹脂に限定されることはなく、熱硬化性樹脂でもよい。
【００２５】
ワーク材１２には、金属材料または合成樹脂材料等のシート材が使用されることが好ましい。ワーク材１２が金属材料の場合には、金属シート材の板厚は、例えば、０．８ｍｍ〜２．０ｍｍである。勿論、他の条件次第では、ワーク材１２の形状は、シート材に限定されることはない。
【００２６】
次に、材料の成形装置１０について説明する。材料の成形装置１０は、ワーク材１２が配置される金型１４と、ワーク材１２を金型１４と挟んで密着させる蓋１６と、蓋１６に設けられた開口３０から導入され、ワーク材１２を所定の温度で加圧して成形するための流体を供給する流体供給器１８とを備えている。
【００２７】
金型１４は、ワーク材１２を所定の形状に成形する機能を有している。金型１４には、その略中央が掘り下げられてキャビティ２０が設けられる。そして、金型１４の内表面には、成形品の外形を模した形状を表す成形面２２が形成される。ワーク材１２は、成形面２２に沿って密着して成形される。
【００２８】
金型１４の成形面２２からは、キャビティ２０内における空気等の流体を金型１４の外へ排出する排出口２４が設けられる。排出口２４により、ワーク材１２が変形して成形面２２に密着するときに、ワーク材１２と成形面２２とで囲まれて圧縮された流体を矢印Ａで示すように外部に排出させることができる。
【００２９】
金型１４の内部には、ワーク材１２を加熱するために図示されない複数のヒータを埋め込むことができる。そして、ヒータが発する熱は、金型１４の全体に伝導される。ヒータは、熱電素子等で構成することができる。また、金型１４の温度は、図示されない制御装置等により自在に制御することができる。金型１４の開口縁部２６にはワーク材１２が配置され、ヒータが発する熱でワーク材１２を加熱することができる。
【００３０】
蓋１６は、金型１４と挟んでワーク材１２を密着させる機能を有し、金型１４の略鉛直上方に配置される。そして、蓋１６は、図示されないプラテン（加圧板）に固定されており、略鉛直方向に移動可能に設けられる。蓋１６の縁部２８は、金型１４の開口縁部２６とともに、金型１４の上に配置されたワーク材１２の周縁部分を挟み込む。これにより、ワーク材１２は、その周縁部分が金型１４と蓋１６とにより挟持される。蓋は、例えば、金属材料を機械加工等して製造することができる。
【００３１】
また、蓋１６の内部には、金型１４と同様に複数のヒータを埋め込むことができる。そして、金型１４に埋め込まれたヒータとともに、金型１４と蓋１６とで挟持されたワーク材１２を、所定の温度に加熱することができる。
【００３２】
ここで、ワーク材１２の加熱には、金型１４や蓋１６に埋め込まれたヒータによる加熱方法に限定されることなく、例えば、加熱炉等の加熱装置を用いて加熱してもよい。加熱炉内に金型１４と蓋１６とで挟持されたワーク材１２をセットすることにより、ワーク材１２を所定の温度まで加熱することができる。加熱炉等には、金属材料の熱処理等に使用される一般的な加熱設備を使用することができる。
【００３３】
蓋１６には、ワーク材１２を加圧して成形するための流体が導入される開口３０が形成される。蓋１６に設けられた開口３０から矢印Ｂに示すように、蓋１６内側に流体を供給することができる。そして、蓋１６の内側に流体を供給することにより、蓋１６とワーク材１２で密閉された空間３１を昇圧することができる。これにより、ワーク材１２は流体により加圧され、金型１４の成形面２２に向けてワーク材１２を変形させることができる。
【００３４】
蓋１６に設けられた開口３０から導入される流体は、アルゴンガス等の不活性ガス、空気、窒素ガス、炭酸ガス等の気体を用いることができる。勿論、他の条件次第では、流体は、気体に限定されることはなく、液体でもよい。
【００３５】
なお、図１に示す材料の成形装置１０では、上側に蓋１６が配置され、下側に金型１４が配置されているが、金型１４と蓋１６との配置は、このような配置に限定されることはない。例えば、上側に金型１４が配置され、下側に蓋１６が配置されるようにしてもよい。
【００３６】
流体供給器１８は、ワーク材１２を加圧して成形するための流体を供給し、蓋１６とワーク材１２とで密閉された空間３１を昇圧する機能を有する。流体供給器１８には、コンプレッサ、例えば、エアコンプレッサを用いることができる。勿論、流体供給器１８は、コンプレッサに限定されることはない。流体供給器１８と蓋１６の開口３０とは、流体を供給するための配管等で結ばれており、配管等で流体を供給することにより、蓋１６とワーク材１２で密閉された空間３１を、例えば、５ＭＰａに昇圧することができる。
【００３７】
材料の成形装置１０において、金型１４は、成形されたワーク材１２へ流体を吹付けるための吹付け口３４を有し、蓋１６に設けられた開口３０と金型１４の吹付け口３４とは、流体搬送路３６で結ばれ、流体搬送路３６は、流体を開閉するための弁３８を有している。
【００３８】
金型１４は、成形されたワーク材１２へ、ワーク材１２の加圧に使用した昇圧された流体を吹付けるための吹付け口３４を有している。成形されたワーク材１２へ昇圧された流体を吹付けることにより、成形されたワーク材１２を金型１４から離型することができる。吹付け口３４は、例えば、一般的な金属材料の機械加工により金型１４に設けることができる。
【００３９】
吹付け口３４の内径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。吹付け口３４の内径が大きい場合には、成形されたワーク材１２に吹付け口３４の形状の跡が形成される可能性があるからである。勿論、他の条件次第では、吹付け口３４の大きさは、上記サイズに限定されることはない。また、吹付け口３４の断面形状は、円形状とすることができるが、特に、限定されることなく、多角形状等でもよい。
【００４０】
金型１４の吹付け口３４は、所定の間隔で複数個が設けられることが好ましい。吹付け口３４を金型１４に複数個設けることにより、成形面２２に貼り付いた成形されたワーク材１２に、より均一に加圧された流体を吹付けることができるからである。それにより、金型１４から離型された成形品の歪や変形等を抑制することができるからである。
【００４１】
吹付け口３４の数量や配置は、成形品の形状に応じて変えることができる。吹付け口３４は、金型１４から成形されたワーク材１２をより均一に押し上げて離型することができるように、成形品の形状等に合わせて配置される。金型１４には、例えば、略均等の間隔で複数個の吹付け口３４を設けることができる。勿論、所定の間隔は、略均等の間隔に限定されることはなく、異なる間隔でもよい。
【００４２】
蓋１６に設けられた開口３０と金型１４の吹付け口３４とは、流体搬送配管３６で結ばれる。流体搬送配管３６は、ワーク材１２を加圧した流体を、金型１４の吹付け口３４へ搬送する流体搬送路としての機能を有している。流体搬送配管３６には、気体の搬送に用いられる配管である一般的なガス配管や、液体の搬送に用いられる一般的な液体配管を使用することができる。勿論、他の条件次第では、流体搬送配管３６は、上記配管等に限定されることはない。
【００４３】
また、ワーク材１２を連続して成形する場合には、所定の温度、例えば、５００℃に加熱された流体が流体搬送配管３６で搬送される。そのため、流体搬送配管３６には、耐熱性材料等により製造された耐熱性を有する配管等を使用することが好ましい。
【００４４】
また、金型１４に吹付け口３４が所定の間隔で複数個設けられる場合には、例えば、蓋１６の開口３０と結ばれた流体搬送配管３６を分岐させた後、分岐させた流体搬送配管３６を金型１４の吹付け口３４に接続させた流体搬送配管網を形成させることにより流体を搬送することができる。流体搬送配管網は、蓋１６の開口３０と結ばれた流体搬送配管３６を、例えば、金型１４の吹付け口３４の数だけ分岐させて、各々分岐させた流体搬送配管３６を金型１４の吹付け口３４に接続させることにより設けることができる。勿論、流体搬送配管３６の配置方法は、上記方法に限定されることはない。
【００４５】
流体搬送配管３６は、流体を開閉するための弁３８を有している。まず、ワーク材１２を流体で加圧して成形する場合には、弁３８を閉じることにより、蓋１６とワーク材１２との間の空間３１を流体で昇圧することができる。そして、ワーク材１２を流体で加圧し成形面２２に密着させた後に、弁３８を開けることにより、昇圧された流体を流体搬送配管３６で搬送することができる。そして、再び、弁３８を閉めることにより、蓋１６を開けて、金型１４の吹付け口３４から成形されたワーク材１２へ流体を吹付けることができる。このような弁３８の開閉は、例えば、図示されない制御装置等により自動で行うことができる。
【００４６】
ここで、吹付け口３４が金型１４に複数個設けられる場合には、流体搬送配管３６が分岐する前に、弁３８が設けられることが好ましい。弁３８が、蓋１６の開口３０と流体搬送配管３６の分岐点の間に配置されることにより、１個の弁３８で、複数個の吹付け口３４から吹付けられる流体の開閉を制御できるからである。勿論、他の条件次第では、弁３８の配置や数量は限定されることはない。
【００４７】
また、ワーク材１２を連続して成形する場合には、所定の温度、例えば、５００℃に加熱された流体が流体搬送配管３６で搬送される。そのため、弁３８には、耐熱性材料等により製造された耐熱性を有する弁３８が使用されることが好ましい。勿論、他の条件次第では、弁３８は、上記弁３８に限定されることはない。また、流体に気体を用いる場合には、一般的な気体用の弁が使用され、流体に液体を用いる場合には、一般的な液体用の弁が使用される。
【００４８】
次に、材料の成形装置１０における動作について説明する。図２から図５は、材料の成形装置１０における動作を示す図である。図２は、ワーク材１２を材料の成形装置１０にセットした状態を示す図である。図３は、ワーク材１２を流体で加圧して成形している状態を示す図である。図４は、ワーク材１２の加圧に用いた流体を流体搬送配管３６で搬送している状態を示す図である。図５は、ワーク材１２の加圧に用いた流体を成形されたワーク材１２に吹付けて金型１４から離型する様子を示す図である。また、図２から図５において、ワーク材１２の成形時における流体の流れを実線の矢印で示し、ワーク材１２の離型時における流体の流れを破線の矢印で示した。
【００４９】
図２に示すように、ワーク材１２は、金型１４と蓋１６とに挟持されて、材料の成形装置１０にセットされる。ワーク材１２は、金型１４と蓋１６とを図示されないプラテン（加圧板）等の加圧装置で加圧されることにより、金型１４と蓋１６とに挟まれて密着される。そして、ワーク材１２は、金型１４や蓋１６に埋め込まれたヒータ等により、所定の温度、例えば、５００℃まで加熱される。
【００５０】
図３に示すように、コンプレッサ等の流体供給器１８からワーク材１２を加圧する流体が、蓋１６の開口３０から蓋１６とワーク材１２とで密閉された空間３１に導入される。このとき、流体搬送配管３６に設けられた流体を開閉する弁３８は、流体が流体搬送配管３６に流れないように閉じられる。そして、流体は、流体供給器１８等により、例えば、５ＭＰａに昇圧され、加熱されたワーク材１２を加圧する。それにより、流体は、ワーク材１２を所定の歪速度で変形させて金型１４の成形面２２に密着させる。ワーク材１２と金型１４との間の空気等の気体は、金型１４に設けられた排出口２４から排気される。
【００５１】
図４に示すように、ワーク材１２が成形された後、流体搬送配管３６に設けられた流体を開閉する弁３８が開けられる。蓋１６と成形されたワーク材１２との間の流体の圧力は、例えば、５ＭＰａに昇圧されており、流体搬送配管３６中の圧力よりも高い。そのため、流体は、圧力のより低い流体搬送配管３６へ流れ込む。そして、流体は、流体搬送配管３６で金型１４の吹付け口３４へ搬送される。流体が流体搬送配管３６で搬送された後、再び、弁３８が閉じられる。
【００５２】
図５に示すように、蓋１６が成形されたワーク材１２から取り外され、流体搬送配管３６で搬送されない残留した流体が開放される。蓋１６が外されると、流体搬送配管３６の中の流体の圧力は、開放された空間の圧力、例えば、大気圧よりも圧力が高くなるため、流体搬送配管３６で搬送された流体が、圧力差により、金型１４の吹付け口３４から吹出して成形されたワーク材１２に吹付けられる。そして、成形されたワーク材１２が流体で押し上げられることにより、成形されたワーク材１２が金型１４から離型される。そして、連続してワーク材１２を成形する場合には、図２に示すように、新たなワーク材１２が材料の成形装置１０にセットされる。
【００５３】
次に、上記構成における材料の成形装置１０を使用した材料の成形方法について詳細に説明する。図６は、材料の成形方法を示すフローチャートである。材料の成形方法は、準備工程（Ｓ１０）と、成形工程（Ｓ１２）と、離型工程（Ｓ１４）とを含んで構成される。
【００５４】
準備工程（Ｓ１０）は、金型１４にワーク材１２を配置し、ワーク材１２を金型１４と挟んで蓋１６で密着させて準備する工程である。
【００５５】
ワーク材１２、例えば、超塑性アルミニウム合金ワーク材１２が、金型１４に配置される。そして、ワーク材１２は、金型１４と蓋１６とで挟持され、プラテン（加圧板）等で金型１４と蓋１６とに密着して配置される。
【００５６】
成形工程（Ｓ１２）は、蓋１６に設けられた開口３０から導入される流体で、ワーク材１２を加圧して成形する工程である。
【００５７】
ワーク材１２は、金型１４や蓋１６に埋め込まれたヒータにより所定の温度まで加熱される。ここで、ワーク材１２が超塑性変形を生じる金属材料である場合には、所定の温度は、ワーク材１２が超塑性変形を生じる温度とすることが好ましい。超塑性変形が生じる温度でワーク材１２を加熱することにより、ワーク材１２を容易に変形させて成形加工することができるからである。勿論、他の条件次第では、ワーク材１２の加熱温度は、上記温度に限定されることはない。
【００５８】
ワーク材１２が超塑性アルミニウム合金である場合には、加熱温度は、４００℃〜５００℃であることが好ましい。また、ワーク材１２が超塑性チタニウム合金である場合には、加熱温度は、７５０℃〜９５０℃であることが好ましい。超塑性アルミニウム合金及び超塑性チタニウム合金は、上記温度範囲で超塑性変形を生じさせることができるからである。
【００５９】
所定の温度に加熱されたワーク材１２は、コンプレッサ等の流体供給器１８から供給され、蓋１６に設けられた開口３０から導入される流体により加圧される。そして、流体でワーク材１２を加圧する場合には、流体搬送路である流体搬送配管３６に設けられる流体を開閉する弁３８は、流体が流体搬送配管３６へ流れないようにするために閉じられる。
【００６０】
ワーク材１２を加圧する流体には、上述したように、例えば、空気、窒素ガス、炭酸ガスまたはアルゴンガス等の不活性ガスの気体を用いることができる。勿論、他の条件次第では、流体は、気体に限定されることはなく、液体等を用いることができる。
【００６１】
ワーク材１２を加圧する流体は、ワーク材１２が超塑性変形を生じる金属材料である場合には、ワーク材１２が超塑性変形を生じる所定の歪速度でワーク材１２を加圧することが好ましい。超塑性変形が生じる歪速度でワーク材１２を加圧することにより、ワーク材１２を容易に変形させて成形加工することができるからである。流体のブロー圧は、例えば、５ＭＰａ〜５０ＭＰａとすることが好ましい。勿論、他の条件次第では、流体のブロー圧は、上記圧力範囲に限定されることはない。
【００６２】
ワーク材１２が超塑性アルミニウム合金である場合には、超塑性アルミニウム合金ワーク材１２の歪速度が、１．０×１０−３／ｓ〜１．０／ｓとなるように流体で加圧されることが好ましい。ワーク材１２が超塑性チタニウム合金である場合には、超塑性チタニウム合金ワーク材１２の歪速度が、１．０×１０−４／ｓ〜１．０／ｓとなるように流体で加圧されることが好ましい。超塑性アルミニウム合金及び超塑性チタニウム合金は、上記歪速度の範囲で超塑性変形を生じさせることができるからである。勿論、他の条件次第では、ワーク材１２の歪速度は、上記歪速度に限定されることはない。
【００６３】
離型工程（Ｓ１４）は、成形されたワーク材１２を金型１４から離型する工程である。
【００６４】
流体搬送配管３６に設けられた弁３８を開けることにより、ワーク材１２を加圧した流体を流体搬送配管３６へ流し搬送する。蓋１６に設けられた開口３０と金型１４の吹付け口３４とは、流体搬送配管３６で結ばれているので、流体は、金型１４の吹付け口３４まで搬送される。そして、弁３８を閉めてから、蓋１６を開けて、成形されたワーク材１２へ流体を吹付けることにより、成形されたワーク材１２は、金型１４の吹付け口３４から吹付ける流体で押し上げられ、金型１４から離型される。
【００６５】
また、金型１４の吹付け口３４が、金型１４に、所定の間隔で複数個設けられている場合には、複数の吹付け口３４から流体が吹付けられるため、成形されたワーク材１２をより均一に押し上げて、金型１４から離型することができる。
【００６６】
ワーク材１２が、例えば、２０００系アルミニウム合金や７０００系アルミニウム合金の場合には、成形後に機械的特性を向上等させるため熱処理してもよい。成形後に、溶体化処理、人工時効処理等を行なうことで、成形されたワーク材１２の強度をより向上させることができるからである。勿論、ワーク材１２が金属材料であっても熱処理しないで用いることができる。
【００６７】
上記成形品は、車両用部品や航空機用部品として用いることができる。車両用部品、特に、自動車部品としては、例えば、フェンダー、エンジンフードの外板や内板、ラゲージの外板や内板、ドアの外板や内板に用いることができる。勿論、上記成形品は、上記用途に限定されることはない。
【００６８】
上記構成によれば、ワーク材を加圧した流体を成形されたワーク材に吹付けることにより、成形されたワーク材の歪や変形を抑えて金型から離型することができる。それにより、成形品の寸法精度等の成形精度をより向上させることができる。
【００６９】
上記構成によれば、金型の吹付け口が、金型に、所定の間隔で複数個設けられていることにより、より均一に流体を成形されたワーク材に吹付けて、金型から成形されたワーク材を離型することができる。それにより、成形品の寸法精度等の成形精度を更に向上させることができる。
【００７０】
上記構成によれば、ワーク材の成形加工に用いた流体を利用して、成形されたワーク材の離型を行うので、新たなコンプレッサ等の設備を必要とすることがないため成形品の製造コスト等を抑えることができる。
【００７１】
上記構成によれば、ワーク材を加圧した流体を成形されたワーク材に吹付けることにより、容易に金型から成形されたワーク材を歪や変形を抑えて離型することができるために、連続してワーク材を成形する場合においても成形サイクルをより迅速に回すことができ、成形品の生産性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態において、材料の成形装置１０における構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において、ワーク材１２を材料の成形装置１０にセットした状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ワーク材１２を流体で加圧して成形している状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において、ワーク材１２の加圧に用いた流体を流体搬送配管３６で搬送している状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態において、ワーク材１２の加圧に用いた流体を成形されたワーク材１２に吹付けて金型１４から離型する様子を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態において、材料の成形方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  材料の成形装置、１２  ワーク材、１４  金型、１６  蓋、１８  流体供給器、２０  キャビティ、２２  成形面、２４  排出口、２６  金型の開口縁部、２８  蓋の縁部、３０  開口、３４  吹付け口、３６  流体搬送配管、３８  弁。
【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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