(57)【要約】【課題】プレスフォージング加工作業によって精度の高いサイズ、細部及び表面品質に優れたマグネシウム合金加工方法及びその製造工程を提供する。【解決手段】マグネシウム合金加工方法及びその製造工程は、マグネシウム金属(もしくはマグネシウム合金)の冶金性質及び物理特性に対し、先ず板片状のマグネシウム合金を加熱方式で、その分子構造を破壊して軟化固形体にする。同時に既定形状の金型で少なくとも一回の前成型プレスフォージング工程を行い、軟化したマグネシウム合金板片を筐体の凡その形状の半製品に鍛造する。続いて前成型よりやや低めの加熱温度で既定形状の金型を使用し、半製品を主成型プレスフォージング工程で、筐体内部の嵌合部、陥没部、反嵌合部、ボス部位、凸条部位等を成形し、最後に製品の要求に沿って選択的に切削、最終処理等後続加工処理を行う。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金加工方法及びその製造工程は、プレスフォージング工程によって、元のマグネシウム合金材を予定された製品形状にすることを特徴とするマグネシウム合金加工方法及びその製造工程。
【請求項２】
下述の工程を含むマグネシウム合金加工方法及びその製造工程において、マグネシウム合金板材を用意し、
一回の前成型プレスフォージング工程を行い、
予定の製品を成形し、
主成型プレスフォージングを行い、
切削を行い、
最終処理を行い、
製品を完成することを特徴とするマグネシウム合金加工方法友びその製造工程。
【請求項３】
前記マグネシウム合金加工方法及びその製造工程は、最終処理後に更に色付け工程をすることもできることを特徴とする請求項2記載のマグネシウム合金加工方法及びその製造工程。
【請求項４】
前記色付け工程は、スプレー式もしくは陽極処理式で行うことを特徴とする請求項3記載のマグネシウム合金加工方法及びその製造工程。
【請求項５】
前記の前成型プレスフォージングは、成形の必要な精神形式に基づいて、先ず前成型の暫定的プレスフォージングを行い、次に主成型プレスフォージング工程を似よって、筐体を予定の形状に成形することを特徴とする請求項１または２記載のマグネシウム合金加工方法及びその製造工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金加工方法及びその製造工程に関するもので、プレスフォージング加工作業によって精度の高いサイズ、細部及び表面品質に優れたものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、携帯電話、ＰＤＡ,ノート型ＰＣ等３Ｃ携帯電子機器は、軽量、強度、防電磁波性に優れた商品が求められ、製品の筐体は、プラスチック材から軽金属へと移行している。加えて環境保護意識が高まり、欧州、日本では近年電子機器に関する回収法令が実施されている(例として2006年、欧州同盟では電子製品は75%の回収材の要求がある)。回収性を具えた軽金属は3C製品の筐体としてプラスチック材から取って代わろうとしている。
【０００３】
一般的な金属材は、プラスチック材より重いが、強度は強い。アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属材を使用すれば、軽量、高強度の製品となる。アルミ合金は軽量で、放熱性がよく、防電磁性も高く、硬さ、可塑性も高く、各産業が注目している。
【０００４】
マグネシウム合金の加工は産業界で非常に注目されており、大きな潜在力を備えている。一般的にマグネシウム合金の成型は、ダイカスト成形、チクソモールティング成形、鍛造、プレスフォージング成形、プレス及び機械切削等の技術があるが、目下マグネシウム合金はダイカスト成形、チクソモールティング成形が主流であり、そのうち殆どがダイカスト成形で行われている。しかし、マグネシウムの流動性が悪いため、薄肉の部品成型は難度が高くなり、不良率も上がる、例として、熱亀裂、酸化、流紋、強度不足、変形の問題が発生し、補修等の人件費がかかり、コストが高くなる。しかしながら、筐体製品はより肉薄になっており、調査によると、筐体の厚みが1ミリの時、ダイカスト成形によるマグネシウム合金の良品率は限られており、不良品率は50%に上っている。また、現在知られているマグネシウム合金のプレスフォージング成形はマグネシウム合金板材の局部の変形やプレス勇定にのみ使用されており、材料を変形させて、ボス部位、凸条部位もしくは変化のある表面はできない。このため、マグネシウム合金のプレスフォージング製品は嵌合部位等の成型ができず、プラスチック材で作られたものを接着等の方法で設置して使用されている。
【０００５】
更に鍛造製造について述べると、鍛造によって材料を大量に変形させ、局部を薄くしたり、厚くしたりして、ボス部位や凸条部位を成型する。更に鍛造製品の表面非常に滑らかで、その後の工程の表面処理もしやすい。そのため、マグネシウム合金の筐体製品の加工について言うと、応用価値を具える。例として日本のソニー、日立金属及び東京精鍛所が共同で開発したマグネシウム合金鍛造のＭＤプレイヤーの筐体は前述した凸条部位及び変化の多い欠切面部位に優位を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、成型性が不足しており(例として筐体の接合は、ネジによって固定する方式にしなければならない)、変形しやすく、素形材表面の鍛造による陥没等の問題が発生している点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、マグネシウム金属(もしくはマグネシウム合金)の冶金性質及び物理特性に対し、先ず板片状のマグネシウム合金を加熱方式で、その分子構造を破壊して軟化固形体にする。同時に既定形状の金型で少なくとも一回の前成型プレスフォージング工程を行い、軟化したマグネシウム合金板片を筐体の凡その形状の半製品に鍛造する。続いて前成型よりやや低めの加熱温度で既定形状の金型を使用し、半製品を主成型プレスフォージング工程で、筐体内部の嵌合部、陥没部、反嵌合部、ボス部位、凸条部位等を成形し、最後に製品の要求に沿って選択的に切削、最終処理等後続加工処理を行うことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のマグネシウム合金加工方法及びその製造工程は、プレスフォージング加工作業によって精度の高いサイズ、細部及び表面品質に優れるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のマグネシウム合金加工方法及びその製造工程は、マグネシウム金属(もしくはマグネシウム合金)の冶金性質及び物理特性に対して、少なくとも二回のプレスフォージング工程を実施し、元のマグネシウム合金材を予定した製品形状にする。マグネシウム合金3C製品の加工工程は、図1に示すとおり、基本的に、マグネシウム合金板材を準備、少なくとも一回の前成型プレスフォージング、一回の主成型プレスフォージング、続いて選択性の切削、最終処理等の工程を行う。
【００１０】
具体的には、先ず板片のマグネシウム合金材を加熱方式によって、その分子構造を壊し、軟化した固形体にする。同時に既定形状の金型で少なくとも一回の前成型プレスフォージング工程を実施し、予定の形状を成型する、軟化したマグネシウム合金板材を製品の凡その形状に鍛造する。次に前成型ブレスフォージングの加工温度よりやや低めで既定形状の金型を使用してその半製品を主成型プレスフォージングし、筐体内部の嵌合部、陥没部、反嵌合部、ボス部位、凸条部位等に成形し、最後に選択的に切削、最終処理等の後続加工処理を行い、マグネシウム合金製品の加工を完成する。
【００１１】
この他、前成形プレスフォージングは、製品の必要に応じて行い、第一回の前成型で暫定的にプレスフォージングを行い、続いて第二回の前成型プレスフォージングで筐体の予定形状に成形し、最終調整の後、色付け工程を行う。色付け工程はスプレー方式もしくは陽極処理方式で行う。
【００１２】
実施時、マグネシウム合金の構造は、図2に示すとおり、全方位再密度堆積構造(ＨＣＰ)であるため、常温で塑性加工する場合、滑動システムは(０００１)〈１２２０>の底面システムがあるだけで、滑動システムは少なく、そのため延伸性も悪く、常温で塑性加工するのは困難である。また温度が上昇するに従い、非底面活動に必要な臨界剪断内力は下降する。加熱温度が摂氏200度以上に上昇すると、その滑動システム{１０１０}〈１２２０>柱面滑動システムと、{１０１０}〈１２２０>錐面滑動システムは増加し、摂氏３００度前後では底面滑動システムに必要な流動内力にほぼ相当し、その変形能力は大幅に上がり、この温度条件の下で加工が可能になる。そのため、マグネシウム合金材の鍛造には熱間鍛造が必要で、その鍛造温度範囲(加工温度)は、一般的に摂i氏３３０度から３８０度の間である。
【００１３】
更にマグネシウム合金の可鍛性(Forgeable)は、固体融点温度、変形速度率及び結晶粒の大きさ等三種の重要な影響を受ける。一般的にマグネシウム合金の鍛造温度は、固体融点温度より５０℃以内(アルミ合金と似ている)であり、亜鉛含量の高いマグネシウム合金(例としてＺＫ６０)が少量残留し、鋳造塊を固形化する時、共晶融点(eutectic)を発生し、この共晶融点が３１５℃を超えると、融解し、鍛造作業時に部品の破裂が起こってしまう。そのため鍛造温度は共晶融点を十分に融解し、マグネシウム鋳造塊を固体融点温度まで上げなければならない。また商業用のマグネシウム合金にはアルミニウム、ジルコニウム、トリウムが含まれており、共晶融点がない。そのため、低温の熱間脆さ(Hot
shortness)がない。鍛造用のマグネシウム合金は低速成型(例として液圧機)の可鍛性は良好でドロップハンマー鍛造時、亀裂現象を発生する。たとえ機械の上でも割れてしまう。この他、粗結晶粒の粗材は変形過程において、割れやすい。
【００１４】
そのため、マグネシウム合金の冶金性質について言うと、構造がＨＣＰで、成型性が悪く、必ず高温成型しなければならない。但し、この組織内には共晶融点も存在するため、鍛造温度は高すぎてもいけない。さもないと、共晶融解して液化し、製品の品質を下げる。この他、鍛造速度は速すぎても良くない。なぜなら塑性変形によって発生した熱量が温度を上昇させてしまう。物理的特性について言うと、放熱性がよく、熱が下がりやすく、成型性を劣化させてしまう。
【００１５】
金型の設計について述べると、成型する時に逆鈎もしくは内凸の嵌合を設計したい場合、複動化金型で本品をスムーズに出させるのが良い。この他、リンス方法及びリンス剤の使用には注意が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の加工工程製造フローチャートである。
【図１Ｂ】本発明の別の加工工程製造フローチャートである。
【図２】マグネシウム合金全方向の最も密度の高い結晶構造の滑動システム指示図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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