(57)【要約】【課題】耐食性に優れた軽量で高強度のマグネシウム合金製プレス品を効率良く製造可能な製造方法を提案すること。【解決手段】マグネシウム合金製プレス品の製造法は、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金製の原料板に冷間プレス金型を用いて穴明け加工を施す穴明け工程（ＳＴ２）と、穴明け加工後の原料板を３６０℃から５００℃までの範囲内の温度まで加熱する予熱工程（ＳＴ３）と、３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に保持されている熱間プレス金型を用いて、予熱後の原料板に曲げ加工を施す曲げ工程（ＳＴ４）を有している。予熱工程を経て、原料板および金型の双方をかかる温度に加熱することにより、高精度の曲げ加工を歩留まり良く効率的に行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金製のプレス加工用の原料板として、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金製の原料板を使用し、
当該原料板を３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に加熱した状態で、３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に加熱した状態のプレス金型を用いて塑性加工を施すことを特徴とするマグネシウム合金製プレス品の製造方法。
【請求項２】
常温状態のＭｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金製の原料板に対して冷間プレス金型を用いて穴明け加工を施す穴明け工程と、
穴明け加工後の前記原料板を３６０℃から５００℃までの範囲内の温度まで加熱する予熱工程と、
３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に保持されている熱間プレス金型を用いて、予熱後の前記原料板に曲げ加工を施す曲げ工程とを含むことを特徴とするマグネシウム合金製プレス品の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記予熱工程において前記原料板を３８５℃から４２０℃までの範囲内の温度に加熱し、
前記曲げ工程において前記プレス金型を３８５℃から４２０℃までの範囲内の温度に保持することを特徴とするマグネシウム合金製プレス品の製造方法。
【請求項４】
請求項２または３において、
順送型金型ユニットを用いて、前記穴明け工程、前記予熱工程および前記曲げ工程を実行し、
前記順送型金型ユニットは、
前記原料板に常温状態で穴明け加工を施す前記冷間プレス金型と、
前記原料板の穴明け加工部分を予熱する予熱金型と、
前記原料板の予熱部分に曲げ加工を施す前記熱間プレス金型と、
前記予熱金型および前記熱間プレス金型を、３６０℃から５００℃までの範囲内の予め定めた温度状態に維持する加熱機構とを備えていることを特徴とするマグネシウム合金製プレス品の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記順送型金型ユニットは、前記予熱金型および前記熱間プレス金型の周囲に配置されている前記順送型金型ユニットの構成部品を冷却する冷却機構を備えていることを特徴とするマグネシウム合金製プレス品の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の製造方法に用いることを特徴とする前記順送型金型ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐食性に優れた軽量で高強度のマグネシウム合金製プレス品を製造するための製造方法、および、当該製造方法に用いるのに適した順送型金型ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム合金は軽量で強度が高いので、携帯電話、ノートパソコンなどのフレーム等の部品として広く用いられている。マグネシウム合金製品を精度良く加工するため、従来においてはプレス金型を用いてマグネシウム合金製の原料板に塑性加工を施すようにしている。マグネシウム合金は靱性が低く、常温で曲げ加工を施すことが困難であるので、原料板を２５０℃から３００℃程度に加熱してプレス加工を施すようにしている。特許文献１、２には原材料を加熱してプレス加工等を施すマグネシウム合金製品の加工方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載のマグネシウム合金のプレス加工方法では、マグネシウム合金製のワークをプレス型連続加工機構に投入する前に予熱機構において１００℃から３５０℃に予熱し、予熱後のワークを、所定温度に加熱されているプレス型連続加工機構を介して搬送して、当該ワークに所定の塑性加工を順次に施している。特許文献２に記載の加工方法においても、マグネシウム合金板材と金型とを別個に３００℃から３５０℃に加熱し、しかる後に、マグネシウム合金板材を金型に投入してパンチにより鍛造成形するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４８０２６号公報
【特許文献２】特開２００２−３６１３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、加工対象のマグネシウム合金としては、特許文献１にも記載されているように、一般的にＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金、例えばＡＺ３１が用いられている。ＡＺ３１は軽量で強度が高いものの、耐食性が十分ではなく、水などが触れると錆びやすいという問題点がある。したがって、携帯用通信端末、例えば携帯電話機の部品としてマグネシウム合金製のプレス品を用いた場合には耐食性が低く、改善が望まれていた。
【０００６】
また、特許文献１に記載のマグネシウム合金製品の加工方法では、別個に配置した予熱機構においてワークを加熱し、加熱後のワークを予熱機構から取り出してプレス型連続加工機構に引き渡して塑性加工を行っている。ワークを予熱機構から取り出してプレス型連続加工機構に引き渡す間にワークの温度が低下し、塑性加工時において目標とする加熱状態でワークを塑性加工することができないおそれがある。また、このように予熱機構で予熱したワークを取り出してプレス型連続加工機構に引き渡す工程を含むので、全体としての生産効率が悪いという問題点がある。
【０００７】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、耐食性に優れた軽量で高強度のマグネシウム合金製プレス品を製造する製造方法、および、当該製造方法に用いるのに適した順送型金型ユニットを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、今までプレス加工用の原料板として実用化されていなかったマグネシウム合金であるＭｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金に着目し、これを用いれば、耐食性が高く、しかも軽量で高強度のプレス品を製造可能なことを見出し、本発明をなすに至ったのである。
【０００９】
すなわち、本発明のマグネシウム合金製プレス品の製造方法は、マグネシウム合金製のプレス加工用の原料板として、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金製の原料板を使用し、当該原料板を３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に加熱した状態で、３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に加熱した状態のプレス金型を用いて塑性加工を施すことを特徴としている。本発明によれば、携帯電話機などのフレーム等として用いるのに適した耐食性に優れた軽量で高強度のプレス品を提供できる。
【００１０】
ここで、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金からなる原料板を用いてプレス加工、例えば曲げ加工を行う場合、一般的なマグネシウム合金製の原料板のように１００℃から３５０℃程度に加熱して曲げ加工を施しても割れなどが発生してしまい、良好な曲げ加工を施すことができない。逆に、曲げ加工時の加熱温度を高くし過ぎると曲げ加工精度が低下してしまう。本発明者等は、このような問題点に着目することにより、原料板を３６０℃から５００℃の高温に加熱した状態で曲げ加工を行うことにより、割れなどが発生することなく、しかも、高い精度でプレス成形できることを見出したのである。したがって、本発明によれば、精度良くプレス加工が施された、耐食性に優れ、軽量で強度の高いプレス品を提供できる。
【００１１】
次に、本発明のマグネシウム合金製プレス品の製造方法は、
常温状態のＭｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金からなる原料板に対して冷間プレス金型を用いて穴明け加工を施す穴明け工程と、
穴明け加工後の前記原料板を、３６０℃から５００℃までの範囲内の温度、好ましくは、３８５℃から４２０℃までの範囲内の温度まで予熱する予熱工程と、
３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に保持されている熱間プレス金型を用いて、予熱後の前記原料板に曲げ加工を施す曲げ工程とを含むことを特徴としている。
【００１２】
本発明の製造方法では、常温状態で曲げ加工を行うことにより、原料板の熱膨張、プレス用のパンチの熱膨張などに影響されずに精度良く穴を形成できる。また、予熱工程を経ることにより、原料板を確実かつ効率良く、目標とする温度に加熱した状態を形成できる。
【００１３】
次に、穴明け、予熱および曲げ加工を効率良く行うためには、次の構成の順送型金型ユニットを用いることが望ましい。すなわち、本発明による順送型金型ユニットは、
前記原料板に常温状態で穴明け加工を施す前記冷間プレス金型と、
前記原料板の穴明け加工部分を予熱する予熱金型と、
前記原料板の予熱部分に曲げ加工を施す前記熱間プレス金型と、
前記予熱金型および前記熱間プレス金型を、３６０℃から５００℃までの範囲内の予め定めた温度状態に維持する加熱機構とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
ここで、前記順送型金型ユニットに、前記予熱金型および前記熱間プレス金型の周囲に配置されている前記順送型金型ユニットの構成部品を冷却する冷却機構を配置しておくことが望ましい。冷却機構によって上型のプレス機構の構成部品の熱膨張を抑制できるので、これらの部品のかじりなどを防止でき、また、スプリングが過熱により鈍った状態に陥り、プレス動作に支障を来すなどの弊害を防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金をプレス加工用の原料板として用いているので、耐食性に優れた軽量で高強度のマグネシウム合金製プレス品を精度良く製造することができる。また、穴明け用の冷間プレス金型、予熱金型および曲げ加工用の熱間プレス金型を備えた順送型金型ユニットを採用することにより、かかるマグネシウム合金製プレス品を歩留まりよく製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるマグネシウム合金製プレス品の製造工程を示す概略工程図である。
【図２】（ａ）は図１の製造工程を実施するために用いる順送型金型ユニットを示す説明図であり、（ｂ）はその加熱機構におけるヒータの配列例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して本発明を適用したマグネシウム合金製プレス品の製造方法の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１、図２を参照して説明すると、まず、マグネシウム合金製のプレス加工用のブランク材として、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金製の原料板Ｗを用意する。例えば、原料板のフープ材Ｗを用意する（ＳＴ１）。
【００１９】
次に、フープ材Ｗを順送型金型ユニット１に送り込み、冷間プレス金型２を用いて、穴明け加工を施すと共に所定のサイズに切断する（ＳＴ２：穴明け工程）。一定のサイズに切断された穴明け加工後の原料板Ｗ１を、不図示の搬送機構によって型開き後の冷間プレス金型２から取り出して次段の予熱金型３に搬入する。予熱金型３の上型３ａおよび下型３ｂは、事前に３６０℃から５００℃までの範囲内の温度、本例では３８５℃から４２０℃までの範囲内の温度に均一に加熱され、この均一な加熱状態が保持されている。原料板Ｗ１を挟み型締めすることにより、その上型３ａ、下型３ｂによって原料板Ｗ１が加熱されて、全体が均一に約３８５℃〜４２０℃の予熱状態になる（ＳＴ３：予熱工程）。
【００２０】
この後は、予熱後の原料板Ｗ１を不図示の搬送機構によって予熱金型３から取り出して次段の熱間プレス金型４に搬入する。熱間プレス金型４の上型４ａおよび下型４ｂも、事前に３６０℃から５００℃までの範囲内の温度、本例では３８５℃から４２０℃までの範囲内の温度に均一に加熱され、この均一な加熱状態が保持されている。均一加熱状態の上型４ａ、下型４ｂの間に同じく約３８５℃〜４２０℃に予熱された状態の原料板Ｗ１を搬入し、当該原料板Ｗ１に所定の曲げ加工が施される（ＳＴ４：曲げ工程）。曲げ加工後の原料板Ｗ１は熱間プレス金型４から搬出された後は所定温度まで冷却され、必要な後処理（バリ取り、表面処理など）が施され、マグネシウム合金製プレス品が得られる。
【００２１】
ここで、順送型金型ユニット１の予熱金型３および熱間プレス金型４の加熱機構５は複数個所に配置したヒータを備えている。例えば熱間プレス金型４の上型（パンチ）４ａ、下型（ダイ）４ｂのそれぞれにおいて、図２（ｂ）に示すように、原料板Ｗ１の載置領域を取り囲む状態に４本のヒータ５ａが配置されている。このように、下型４ｂのそれぞれを全体として均一に加熱できるようにヒータ５ａが配置されている。予熱金型３の上型３ａ、下型３ｂにおいても同様に、全体が均一に加熱されるように、複数本のヒータ５ａが内蔵されている。ヒータの本数、配置形態は図示の例に限定されるものではない。また、加熱機構５としては、例えば、上下の型内に熱媒の循環通路を形成して熱媒を循環させる機構などヒータ以外の各種の加熱機構を用いることができる。
【００２２】
また、上下の型３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ以外のプレス機構の部位が加熱されると、これらの部位の熱膨張に起因して、摺動部分にかじりが生じ、スプリングが鈍るなどして、プレス動作に支障を来すおそれがある。このような弊害を防止するために、図２において点線で示すように、上下の型３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂからの伝熱によって周囲の部位が過熱状態に陥ることを防止するための冷却機構６を設置しておくことが望ましい。
【００２３】
ここで、本例では、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金として、マンガン以外に次の主要組成物（重量％）が含まれているＡＭ６０を用いた。ＡＭ６０は耐食性に優れており、本発明の方法により、耐食性に優れた軽量で高強度のプレス加工製品を精度良く製造できることが確認された。
Ａｌ：５．５〜６．５０
Ｚｎ：０．２２以下
Ｍｎ：０．２４〜０．６
【００２４】
以上説明したように、本例のマグネシウム合金製プレス品の製造方法ではＭｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金製の原料板を用いているので、耐食性に優れた軽量で高強度のマグネシウム合金製プレス品を得ることができる。また、原料板の曲げ加工に当たって、原料板および金型を３８５℃から４２０℃までの範囲内の温度に加熱した状態に保持しているので、割れなどを伴うことなく曲げ加工を行うことができる。さらに、曲げ加工に先だって原料板を予熱しているので、原料板および金型の双方を適切な温度に保持した状態で曲げ加工を行うことができ、歩留まりよく曲げ加工を行うことができる。これに加えて、順送型金型ユニットを用いることにより、穴明け、予熱、曲げ加工からなるプレス加工を効率良く行うことができる。
【００２５】
なお、上記の例では、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金としてＡＭ６０を使用しているが、これ以外の合金を使用することも可能である。また、原料板および金型の加熱温度を３８５℃〜４２０℃としている。加熱温度は、加工性状、使用合金等に応じて適切な温度に適宜設定することが望ましいが、加熱温度を３６０℃から５００℃までの範囲内の温度に設定することにより、良好なプレス加工（曲げ加工、絞り加工）を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１    順送型金型ユニット
２    冷間プレス金型
３    予熱金型
３ａ  上型
３ｂ  下型
４    熱間プレス金型
４ａ  上型
４ｂ  下型
５    加熱機構
６    冷却機構
Ｗ    原料板のフープ材
Ｗ１  原料板
【図１】
2012076133.tif 000003
【図２】
2012076133.tif 000004