(57)【要約】【課題】絞りの深い形状の絞り成形を可能とし、更に形状凍結性を向上したアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法を提供する。【解決手段】表面に潤滑油又は潤滑剤を塗布したアルミニウム板材をダイとブランクホルダーとで狭持してしわ押さえ面圧を発生させ、この面圧を付与しながらパンチに対してダイとブランクホルダーを同時に相対移動させ、ダイとパンチとによりアルミニウム板材のプレス絞り成形を行う方法において、１８０〜３００℃の温度に加熱したダイ、ブランクホルダー、パンチを用い、ダイとブランクホルダーでアルミニウム板材を０．３ＭＰａ以上のしわ押さえ面圧にて０．７〜１０秒狭持した後に、パンチにアルミニウム板材を当接させた状態で下死点に至るまでの成形ストローク区間を０．５秒以内とし、下死点においてこの状態を３秒以上保持するアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板材の表面に潤滑油又は潤滑剤を塗布し、これをダイとブランクホルダーとで狭持してアルミニウム板材のしわ押さえ部にしわ押さえ面圧を発生させ、しわ押さえ面圧を付与しながらパンチに対してダイとブランクホルダーを同時に相対移動させて、ダイとパンチとによりアルミニウム板材の温間プレス絞り成形を行う方法において、１８０〜３００℃の温度に加熱したダイ、ブランクホルダー及びパンチを用い、ダイとブランクホルダーでアルミニウム板材を０．３ＭＰａ以上のしわ押さえ面圧にて０．７〜１０秒狭持した後に、パンチにアルミニウム板材を当接させこの状態で下死点に至るまでの成形ストローク区間を０．５秒以内とし、下死点においてパンチにアルミニウム板材を当接させこの状態を３秒以上保持することを特徴とするアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法。
【請求項２】
パンチにアルミニウム板材を当接させた状態で下死点に至るまでの成形ストローク区間におけるアルミニウム板材のしわ押さえ面圧が、下死点においてパンチに当接された状態で保持されているアルミニウム板材のしわ押さえ面圧よりも低い、請求項１に記載のアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法。
【請求項３】
アルミニウム板材の板厚が０．６〜２．５ｍｍである、請求項１又は２に記載のアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法。
【請求項４】
アルミニウム板材が、１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系及び７０００系のアルミニウム合金から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法に関し、詳細には、成形中にアルミニウム板材を部位ごとに所定の温度条件に制御することによって絞りの深い形状を絞り成形可能とし、更に、形状凍結性を向上させた温間プレス絞り成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費削減のために車体の軽量化が進められている。その対策の一つとして、従来、軟鋼板等の成形パネルが用いられていた自動車ボディシートに、より軽量なアルミニウム板材の成形パネルが用いられている。しかしながら、アルミニウム板材は、軟鋼板と比べると成形性が劣り、自動車ボディシートの中でも複雑な形状を有する部位や深い側壁を有する部位を一体成形することができず、アルミニウム板材の適用には制約があった。
【０００３】
さらに、アルミニウム板材を自動車部品に成形する際に発生するスプリングバックに起因する形状凍結不良が問題になっている。この形状凍結不良は、部品間の建付け隙間の均一性の問題を含む最終製品の外観品質を著しく損なうばかりでなく、成形後に行われる組立作業において溶接不良の原因ともなる。このため、プレス成形時の形状凍結不良の改善が切望されている。
【０００４】
曲げ加工で観察されるスプリングバックは、曲げ加工時に金型内の板材に生じた残留応力が除荷時に弾性回復変形するために生ずる現象であり、成形終了時点での残留応力が板厚方向に不均一に分布することが原因である。
【０００５】
形状凍結不良を低減させるためには、プレス成形時の曲げ加工部において発生する板厚方向の応力差を減少させることが効果的である。これは、特に成形ストロークの終盤においてブランクに対して引張応力を負荷することによって実現できる。この引張り応力は、成形中にダイとブランクホルダーの間にあるアルミニウム板材のフランジ部分にしわ押さえ荷重を負荷しながら、絞り加工を行うことによって発生させることができる。但し、このしわ押さえ荷重には適正な範囲があり、大き過ぎると割れを発生させてしまう。アルミニウム板材では軟鋼板に比べて、この適正なしわ押さえ荷重の範囲が狭いことが知られており、プレス成形品の品質を一定に保つことの障害の一つとなっていた。
【０００６】
アルミニウム板材を１５０℃〜３００℃の温度に加熱すると耐力が低下する。この現象を利用した、温間成形によるプレス絞り成形性向上技術が開発されている。これは、アルミニウム板材のプレス絞り成形において、流入抵抗を生じるフランジ部を加熱し、強度低下させるとともに、成形荷重を支えるパンチ肩部を非加熱もしくは冷却し、強度を素材のままとすることにより、プレス絞り成形性を向上する技術である。
【０００７】
特許文献１には、プレス金型により５０°以上４００℃以下に加熱された被成形材をこの金型で０．５秒以上保持する時効処理を、被成形材の肩部および／または壁部に行うことによりスプリングバックを低減する方法が開示されている。しかしながら、材料が高強度鋼板であり、また絞り成形でないため、成形中に破断危険部の温度が高くならないような条件設定はされておらず、アルミニウム板材の絞り成形に直ちに適用することはできない。
【０００８】
特許文献２には、二段金型成形において上段での割れ、台座部でのしわの発生を抑制する方法として、金型の上段部を冷却し、台座部及びフランジ部を加熱する方法が記載されている。しかしながら、スプリングバック抑制に関しては、何ら記載されていない。
【０００９】
特許文献３には、６０００系アルミ合金の温間成形法が記載されている。加熱されたダイ、ホルダーで材料フランジ部を狭持して加熱保持した後に、フランジ部よりも３０℃以上低い温度としたパンチに材料を当接させ成形を行う工程において、加熱保持時間と成形時間の上限を適切に設定するものである。これによって、時効硬化が進行せず、ＢＨ性を損なわない効果が得られる。しかしながら、パンチ接触部の加熱は結露を防止するためのものであり、スプリングバックを抑制できる温度域には必ずしも到達していない。
【００１０】
特許文献４には、材料が昇温するまでスライドを停止する方法が記載されている。しかしながら、成形前にブランク全体を加熱しており、成形時に板材内に温度差を付与する方法については何ら記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−１８８３９３号公報
【特許文献２】特開２００８−２５４００１号公報
【特許文献３】特開２００６−２０５２４４号公報
【特許文献４】特開２００１−２５２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は上記従来技術における問題に鑑み、成形可能高さの拡大を図ることによって深い側壁部位を成形することを可能としてアルミニウム板材の成形限界を向上させ、更に、形状凍結性を向上させたアルミニウム板材の温間プレス絞り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】
【００１３】
本発明者らは、例えば上型ダイを取り付けたスライドを上死点から下降させて、クッションパッドに接続されたブランクホルダーと上型ダイとでブランクであるアルミニウム板材の一部を狭持することによりしわ押さえ面圧を発生させた後、スライド及び前記クッションパッドを同時に下降させることによりしわ押さえ面圧を保持しつつブランクの下方位置に固定された下型パンチと上型ダイとでブランクの絞り成形加工を行なうアルミニウム板材のプレス絞り成形方法において、アルミニウム板材のダイとブランクホルダーで狭持されるフランジ部とパンチに接触する部位を所定の温度条件として成形を行うことでパンチ肩部での割れを抑制しながら、形状凍結性を向上できることを見出した。
【００１４】
すなわち、本発明は請求項１において、アルミニウム板材の表面に潤滑油又は潤滑剤を塗布し、これをダイとブランクホルダーとで狭持してアルミニウム板材のしわ押さえ部にしわ押さえ面圧を発生させ、しわ押さえ面圧を付与しながらパンチに対してダイとブランクホルダーを同時に相対移動させて、ダイとパンチとによりアルミニウム板材の温間プレス絞り成形を行う方法において、１８０〜３００℃の温度に加熱したダイ、ブランクホルダー及びパンチを用い、ダイとブランクホルダーでアルミニウム板材を０．３ＭＰａ以上のしわ押さえ面圧にて０．７〜１０秒狭持した後に、パンチにアルミニウム板材を当接させこの状態で下死点に至るまでの成形ストローク区間でのストローク時間を０．５秒以内とし、下死点においてパンチにアルミニウム板材を当接させこの状態を３秒以上保持することを特徴とするアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法とした。
【００１５】
本発明は請求項２では、請求項１において、パンチにアルミニウム板材を当接させた状態で下死点に至るまでの成形ストローク区間におけるアルミニウム板材のしわ押さえ面圧が、下死点においてパンチに当接された状態で保持されているアルミニウム板材のしわ押さえ面圧よりも低いものとした。
【００１６】
本発明は請求項３では、請求項１又は２において、アルミニウム板材の板厚を０．６〜２．５ｍｍとした。
【００１７】
本発明は請求項４では、請求項１〜３のいずれかにおいて、アルミニウム板材が、１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系及び７０００系のアルミニウム合金とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法により、成形中にアルミニウム板材を部位及び成形過程ごとに所定の温度に制御することによって、絞りの深い形状を絞り成形可能とし、更に、形状凍結性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る成形方法における、成形工程の概要を示す説明図である。
【図２】本発明に係る成形方法における、スライドの成形ストローク区間でのストロークと時間の関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る成形方法に用いる加熱装置の正面図である。
【図４】本発明に係る成形方法における、１８０℃の金型を用いてアルミニウム板材を加熱した際の測定温度と加熱時間の関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る成形方法に用いるプレス絞り成形機の正面図である。
【図６】パネル成形体の切断位置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る温間プレス絞り成形方法に用いられるプレス絞り成形機械では、ダイを取り付けたスライドを上死点から下降させて、クッションパッドに接続されたブランクホルダーとダイとでブランクであるアルミニウム板材の一部を狭持する。これによって、アルミニウム板材のしわ押さえ部にしわ押さえ面圧を発生させる。その後、パンチに対してダイとブランクホルダーを同時に相対移動させて、例えばスライド及びクッションパッドを同時に下降させることによりアルミニウム板材に対するしわ押さえ面圧を保持しつつブランクの下方位置に固定されたパンチとダイとでブランクの深絞り成形加工を行うものである。
【００２１】
本発明者らは、アルミニウム板材の温間プレス絞り成形につき検討した結果、プレス金型全体を加熱しながら、アルミニウム板材の部位及び成形過程ごとに所望の温度を付与する方法を見出した。本発明では、金型の温度とアルミニウム板材の部位ごとの金型との接触による昇温時間を算出し、金型接触時間を制御する。具体的には、空走ストローク区間ではストローク時間を昇温時間より長く設定し、成形ストローク区間ではストローク時間を昇温時間より短く設定し、下死点における保持では保持時間を昇温時間より長く設定することによりアルミニウム板材全体を加熱し、良好な成形性を達成するものである。
【００２２】
本発明に係る温間プレス絞り成形方法の成形工程の概要を、図１に示す。Ａ）はストロークの上死点の状態を示すものであり、上死点からスライド（不図示）を下降させてブランクホルダー４とダイ２とでブランクであるアルミニウム板材３の一部を狭持するＢ）ブランクホールドの状態に至る。次いで、狭持した状態でスライドを更に下降させることによりアルミニウム板材３がその下方位置に固定されたパンチ６に当接するＣ）パンチ当接の状態に至る。更に、パンチ６に当接させた状態で下降させてＤ）ストロークの下死点の状態に至るものである。
【００２３】
また、スライドのストローク速度と時間との模式的な関係を図２に示す。ブランクホールドとパンチ当接との間の空走ストローク区間、ならびに、パンチ当接と下死点との間の成形ストローク区間のストローク速度は、それぞれのストローク量と時間から算出され、プレス試験においてはこのようなストローク速度にあらかじめ設定される。
【００２４】
Ａ．昇温時間
温間成形では、加熱された金型にアルミニウム板材が接触することによって、アルミニウム板材が所定の温度に加熱されて成形が行われる。そのための金型温度は、１８０℃〜３００℃の範囲とする。この温度範囲では、アルミニウム板材が所定の温度Ｔ（℃）に昇温するのに要する昇温時間をｔ（秒）とし、金型温度Ｔｄ（℃）、加熱前のアルミニウム板材温度Ｔ０（℃）、アルミニウム板材の板厚ｔｉ（ｍｍ）、昇温曲線測定によって求められる定数Ａ（ｍｍ／秒）とすると、ＴとｔとはＴ＝Ｔｄ＋（Ｔ０−Ｔｄ）×ｅｘｐ（−Ａｔ／ｔｉ）の関係式で与えられる。本発明では主にこの昇温時間ｔを制御して、アルミニウム板材に所望の温度分布を付与するものである。
【００２５】
ここで、定数Ａは、金型とアルミニウム板材の押し付け面圧、金型とアルミニウム板材の接触面積、アルミニウム板材の密度、アルミニウム板材の比熱によって決定される。このことから、アルミニウム板材に熱電対などの温度センサーを取り付け、成形に即した加圧条件でアルミニウム板材を加熱して昇温曲線測定を数回行うことにより定数Ａを決定することが出来る。このような測定により、本発明の成形条件の範囲内におけるＡは、ダイ及びブランクホルダー接触部では０．５〜１０（ｍｍ／秒）、パンチ接触部では０．３〜１．７（ｍｍ／秒）となる。
【００２６】
スライドを上死点から下降させて、ブランクホルダーとダイとでアルミニウム板材のフランジ部が狭持される。このようにフランジ部が狭持された状態から、アルミニウム板材がパンチに当接するまでの空走ストローク区間では、フランジ部の昇温のためにストローク時間は昇温時間より長く設定され、０．７〜１０秒、好ましくは０．７〜４秒である。０．７秒未満ではフランジ部が十分に加熱されず、１０秒を超えるとアルミニウム板材のパンチ接触部が熱伝導によって加熱され、本発明による効果が十分に発揮されない。このため、空走ストローク区間でのストローク時間は０．７〜１０秒とする。
【００２７】
次に、パンチにアルミニウム板材を当接させこの状態で下死点に至るまでの成形ストローク区間では、アルミニウム板材のパンチ接触部を１５０℃以下とするのが好ましい。このため、成形ストローク区間でのストローク時間は昇温時間より短く設定され、０．５秒以内、好ましくは０．３５〜０．５秒である。
【００２８】
下死点においてパンチにアルミニウム板材を当接させてこれを保持する段階では、アルミニウム板材のパンチ接触部を昇温させるため、下死点における保持時間は昇温時間より長く設定され、３秒以上である。また、生産性の観点から、下死点保持時間は１０秒以内が好ましい。
【００２９】
Ｂ．金型
温間成形では、加熱された金型によってアルミニウム板材を加熱して成形を行う。加熱方法は特に限定せず、ヒーターによる加熱であっても所望の特性は得られる。本発明においては、ダイ、ブランクホルダー及びパンチが加熱される。アルミニウム板材の加熱温度は、アルミニウム板材の強度が低下する１５０℃以上でなければならない。金型によってアルミニウム板材を短時間で加熱する場合には、金型温度はアルミニウム板材の目標到達温度に対して１０〜５０℃程度高い温度に設定するのが好ましい。本発明では、金型の加熱温度の下限は１８０℃とする。また、金型温度が３００℃より高い場合には、潤滑剤の性能が劣化してアルミニウム板材が金型に凝着する場合がある。本発明では、金型温度の上限は３００℃以下とする。
【００３０】
生産性の観点から、ダイ及びブランクホルダーの温度が高いほど昇温時間が短縮される。そのため、これらの温度は規定範囲においてできるだけ高温であるのが好ましい。なお、アルミニウム板材のパンチ接触部が昇温する前に下死点に至るまで成形するため、パンチの温度は、アルミニウム板材の昇温時間と、プレス絞り成形機の成形ストロークとスライド速度から求められる成形ストローク区間のストローク時間が等しくなる温度を上限とする。また、生産性の観点から下死点保持時間の短縮を図るために、パンチ温度も規定範囲においてできるだけ高温であるのが好ましい。
【００３１】
アルミニウム板材がダイとブランクホルダーで狭持された時点では、アルミニウム板材がパンチとは接触しないように金型が構成され、アルミニウム板材が狭持された時点からパンチに当接するまでの空走ストローク区間が設けられる。空走ストローク区間では、ダイとブランクホルダーでアルミニウム板材のフランジ部を狭持しつつこれを加熱するため、昇温時間が制御可能な範囲でその距離を十分に長くすることが好ましい。
【００３２】
Ｃ．しわ押さえ面圧
ダイとブランクホルダーによってアルミニウム板材を狭持し、アルミニウム板材がパンチと当接するまでの空走ストローク区間において、アルミニウム板材のフランジ部がダイとブランクホルダーによって加熱される。生産性の観点から、空走ストローク区間における昇温時間を短くすることが好ましい。そのためには、後述する図４の結果からも、空走ストローク区間におけるしわ押さえ面圧を可能な範囲でできるだけ高くするのが好ましい。アルミニウム板材のプレス絞り成形では通常０．１ＭＰａ以上のしわ押さえ面圧が用いられ、本発明では、昇温時間の短縮の観点から空走ストローク区間におけるしわ押さえ面圧は、０．３ＭＰａ以上とする。なお、空走ストローク区間では成形は行われないので、しわ押さえ面圧を成形中より高くすることが可能である。
【００３３】
アルミニウム板材がパンチと当接してからこの状態で下死点に至るまでの成形ストローク区間では、しわ押さえ面圧が高いほどアルミニウム板材にかかる張力が大きくなるため、低い絞り高さで破断する。また、アルミニウム板材とパンチの接触面圧も高くなるため、アルミニウム板材のパンチ接触部の温度が高くなり強度が低下する。そのため、成形ストローク区間におけるしわ押さえ荷重は、アルミニウム板材に割れ及びしわが発生しないように適宜調整されることが好ましい。
【００３４】
下死点におけるアルミニウム板材の保持では、アルミニウム板材のしわ押さえ面圧が高いほどフランジ部の微量な流入が抑制され、形状凍結性が向上する。更に、アルミニウム板材とパンチの接触面圧も高くなって昇温時間を短くすることができる。そのため、生産性の観点からも、下死点でのアルミニウム板材保持におけるしわ押さえ面圧は、可能な範囲でできるだけ高くするのが好ましい。下死点保持区間では成形は行われないので、しわ押さえ面圧を成形中より高くすることが好ましい。
【００３５】
Ｄ．プレス絞り成形機
本発明では、成形ストローク区間の下死点において、アルミニウム板材のパンチ接触部を加熱するため、下死点においてアルミニウム板材を保持が可能な機構を有するプレス絞り成形機が用いられる。
【００３６】
空走ストローク区間でのストローク時間は、アルミニウム板材のフランジ部における昇温時間が制御可能な範囲でより長い時間とするため、空走ストローク区間におけるスライド速度はある程度低速であることが好ましい。また、成形ストローク区間でのストローク時間はアルミニウム板材のパンチ接触部の昇温時間より短い時間とするため、成形ストローク区間のスライド速度は可能な範囲で高速であることが好ましい。このため、サーボプレスなど、スライド速度を数値制御できるプレス絞り成形機を用いることが好ましい。
【００３７】
Ｅ．アルミニウム板材
本発明で用いるアルミニウム板材の材質は、１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系及び７０００系のアルミニウム合金が適用できる。また、製造プロセスに依存せず、質別も特に限定しない。板厚は０．６ｍｍ〜２．５ｍｍとする。０．６ｍｍ未満及び２．５ｍｍを超える板厚のアルミニウム板材は、自動車ボディシート材として通常用いられない。
【実施例】
【００３８】
本発明例としてプレス絞り成形を行った。公称の板厚が１ｍｍの１０００系アルミニウム板材ＪＩＳ１１００−Ｏ材、２０００系アルミニウム板材ＪＩＳ２０２４−Ｔ４材、３０００系アルミニウム板材ＪＩＳ３００４−Ｏ材、５０００系アルミニウム板材ＪＩＳ５１８２−Ｏ材、６０００系アルミニウム板材ＪＩＳ６０１６−Ｔ４材、７０００系アルミニウム板材ＪＩＳ７Ｎ０１−Ｔ４材を用いた。潤滑剤として、水に１０％の粉末二硫化モリブデンを分散させた潤滑剤を用いた。
【００３９】
昇温時間の測定には、図３に示す加熱装置を用いた。プレス能力５０ＴＯＮの油圧式のプレス絞り成形機のスライド１に、加熱ヒータを内蔵した押付用金型（ヒータ入り金属ブロック金型）の上型２２がプレス機に熱が伝わらないように断熱材２１を介して取り付けてある。ヒータは温度制御盤によって、設定温度を保つように制御される。一方、プレス機のボルスタ２４上には押付用金型の下型２３を設置し、その上に断熱材２１を載置して更にその上にブランク３をセットする。なお、下型２３はプレス絞り成形機のクッションピンによって支持されている。
【００４０】
プレス絞り成形機のスライド１が下降することで上型２２がブランク３に接触し、プレス絞り成形機のクッション圧によってブランク３が一定荷重で一定時間押し付けられた後、スライド１が上昇して加熱が終了する。このとき、上型２２がブランク３に接触してから離れるまでの時間は、プレス絞り成形機の成形ストロークによって調整し、押付け圧力はクッション圧によって０．２〜５ＭＰａとなるように調整した。
【００４１】
加熱試験は加熱金型の温度を１８０℃、２００℃、２５０℃、３００℃とし、アルミニウム板材の形状は一辺が１８０ｍｍの正方形とし、アルミニウム板材の全面を加熱した。アルミニウム板材には、ＪＩＳ５１８２−Ｏ材を用いた。アルミニウム板材に熱電対を取り付け、押付け圧力０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａ、０．５ＭＰａ、１ＭＰａ、２ＭＰａ、３ＭＰａ及び５ＭＰａにおいて、測定時間に対する温度を測定した。一例として、加熱金型の温度を１８０℃とした場合における測定時間と温度の関係を図４に示す。図から、しわ押さえ面圧が高いほど、昇温時間が短くてすむことが分かる。このような加熱試験は、加熱金型の温度を２００℃、２５０℃、３００°についても同じアルミニウム板材を用いて実施したところ、上記しわ押さえ面圧と昇温時間との関係は、他の加熱金型温度においても同様であった。
【００４２】
プレス絞り成形には、図５に示すプレス絞り成形機械を使用した。ダイ２を取り付けたスライド１を上死点から下降させて、クッションピン５を介してクッションパッド８に接続されたブランクホルダー４とダイ２とでブランクであるアルミニウム板材３の一部を狭持することによりアルミニウム板材３にしわ押さえ面圧を発生させた。次いで、スライド１及びクッションパッド８を同時に下降させることにより、しわ押さえ面圧を保持しつつアルミニウム板材３の下方位置に固定されたパンチ６とダイ２とでアルミニウム板材３の絞り成形加工を行なった。しわ押さえ荷重としわ押さえ部面積から求められるしわ押さえ面圧は、ＮＣダイクッション機構によって制御した。
【００４３】
このプレス絞り成形機械は、リンク機構をサーボモーターで制御するリンクサーボプレスであり、成形中の速度としわ押さえ面圧を制御できる。リニアスケール２０でスライドの位置を検出し、圧力センサ１０で油圧室９内の圧力を検出し、パルスコーダ１７からのパルス信号を制御部１８にフィードバックして、記憶部１９に接続された制御部１８がサーボモーター１１を制御する。サーボモーター１１は小プーリー１６に接続され、タイミングベルト１５を介して小プーリー１６と大プーリー１４が配置される。大プーリー１４はボールナット１２で固定されたボールねじ１３に接続されている。
【００４４】
成形試験では、短辺１５０ｍｍ、長辺３００ｍｍの長方形状の角筒絞り金型で絞り成形を行った。この金型の待機位置でのブランクホルダーの上面は、パンチの上面よりも２５ｍｍ高くなっている。金型にはそれぞれヒータが埋め込まれており、所定の温度に加熱することが出来る。アルミニウム板材の形状は、短辺３００ｍｍ、長辺４２０ｍｍとした。成形条件として、成形高さを５０ｍｍとした。アルミニウム板材の両面には、上記潤滑油を塗布した。ダイ、ブランクホルダー、パンチの表面の粗度は１．６μｍとした。
【００４５】
発明例１〜２５及び比較例１〜１５として、材料種が１１００−Ｏ、２０２４−Ｔ４、３００４−Ｏ、５１８２−Ｏ、６０１６−Ｔ４、７Ｎ０１−Ｔ４であり、板厚が０．６ｍｍ〜２．５ｍｍのアルミニウム板材を用いた。パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１７０℃〜３１０℃とし、ブランク狭持の面圧を０．１５〜３．６９ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を０．５〜１０秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．３６〜２秒間とし、下死点における保持時間を０〜１０秒間として成形を行った。空走ストローク区間の時間、成形ストローク区間の時間、ならびに、下死点における保持時間は、それぞれの金型温度に対してあらかじめ測定された昇温時間から決定した。成形性評価は、下記の耐割れ性、耐凝着性及び形状凍結性について行なった。
【００４６】
（耐割れ性）
耐割れ性の評価は、コーナーのパンチ肩部での割れによって判定した。判定は目視によって行った。具体的には、割れが発生していないものを○（合格）とし、割れが発生したものを×（不合格）とした。
【００４７】
（耐凝着性）
耐凝着性の評価は、成形終了後の金型表面の凝着によって評価した。判定は目視によって行った。凝着が発生していないものを○（合格）、凝着が発生したものを×（不合格）とした。
【００４８】
（形状凍結性）
形状凍結性の評価は、成形体を図６に示す切断位置で切断した後、パンチ頭部と縦壁部の角度を測定し、この角度が９７．０°以内に収まっているものを○（合格）、それを超えるものを×（不合格）とした。なお、測定には輪郭形状測定器を用いた。
【００４９】
耐割れ性が○、耐凝着性が○、形状凍結性が○の場合を発明例とし、結果を表１に示す。成形性、耐凝着性及び形状凍結性の少なくともいずれかが×の場合を比較例とし、結果を表２に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
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【００５２】
発明例１〜２５では、材料種が５１８２−Ｏ、１１００−Ｏ、２０２４−Ｔ４、３００４−Ｏ、６０１６−Ｔ４、７Ｎ０１−Ｔ４であり板厚が０．６ｍｍ〜２．５ｍｍのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１８０℃〜３００℃とし、ブランク狭持の面圧を０．３〜３．６９ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を０．７〜１０秒とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．３６〜０．５秒間とし、下死点における保持時間を３〜１０秒間として成形を行った。いずれの発明例においても、耐割れ性、耐凝着性及び形状凍結性が合格であった。
【００５３】
比較例１では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１７０℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を１０秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００５４】
比較例２では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３１０℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を３秒間として成形を行った。成形性評価の結果、パンチ肩部で割れが発生し、耐割れ性が不合格であった。
【００５５】
比較例３では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、１７０℃、１７０℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１０秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を３秒間として成形を行った。成形性評価の結果、パンチ肩部で割れが発生し、耐割れ性が不合格であった。
【００５６】
比較例４では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、３１０℃、３１０℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を３秒間として成形を行った。成形性評価の結果、成形終了後の金型表面に凝着が発生し、耐凝着性が不合格であった。
【００５７】
比較例５では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、２００℃、２００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を０．５秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を３秒間として成形を行った。成形性評価の結果、パンチ肩部で割れが発生し、耐割れ性が不合格であった。
【００５８】
比較例６では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、２５０℃、２５０℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．７秒間とし、下死点における保持時間を３秒間として成形を行った。成形性評価の結果、パンチ肩部で割れが発生し、耐割れ性が不合格であった。
【００５９】
比較例７では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を２秒間とし、下死点における保持時間を３秒間として成形を行った。成形性評価の結果、パンチ肩部で割れが発生し、耐割れ性が不合格であった。
【００６０】
比較例８では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を０秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６１】
比較例９では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．２３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を０．５秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６２】
比較例１０では、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を３００℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を０．１５ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を０．５秒間として成形を行った。成形性評価の結果、パンチ肩部で割れが発生し、耐割れ性が不合格であった。更に、形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６３】
比較例１１では、材料種が１１００−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１７０℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を０．３ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を１０秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６４】
比較例１２では、材料種が２０２４−Ｔ4のアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１７０℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を２．７６ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を１０秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６５】
比較例１３では、材料種が３００４−Ｏのアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１７０℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を０．５９ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を１０秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６６】
比較例１４では、材料種が６０１６−Ｔ4のアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１７０℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．１ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を１０秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６７】
比較例１５では、材料種が７Ｎ０１−Ｔ4のアルミニウム板材を用いて、パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１７０℃、３００℃、３００℃とし、ブランク狭持の面圧を１．８７ＭＰａとし、狭持した状態での空走ストローク区間の時間を１秒間とし、パンチに当接してから下死点までの成形ストローク区間の時間を０．５秒間とし、下死点における保持時間を１０秒間として成形を行った。形状凍結性評価の結果、パンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°を超え、形状凍結性が不合格であった。
【００６８】
発明例２６〜３５として、材料種が５１８２−Ｏのアルミニウム板材を用いた。パンチ、ダイ及びブランクホルダーの温度を１８０℃〜３００℃とした。ブランク狭持の面圧を１．２３〜３．６９ＭＰａとし、空走ストローク区間及び成形ストローク区間での面圧を１．２３〜３．６９ＭＰａとし、下死点保持における面圧を３．６９〜５．９０ＭＰａとした。また、空走ストローク区間の時間を０．７〜１秒間とし、成形ストローク区間の時間を０．３６〜０．５秒間とし、下死点における保持時間を３〜１０秒間として成形を行った。空走ストローク区間の時間、成形ストローク区間の時間、ならびに、下死点における保持時間は、それぞれの金型温度に対してあらかじめ測定された昇温時間から決定した。
【００６９】
成形性評価は、形状凍結性について行なった。結果を表３に示す。
【００７０】
【表３】
2013116475.tif 000005
【００７１】
形状凍結性評価の結果、いずれもパンチ頭部と縦壁部の角度が９７．０°以下となり、形状凍結性が合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係るアルミニウム板材の温間プレス絞り成形方法によって、深い側壁部位の成形を可能として成形限界を向上させ、更に、形状凍結性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…スライド
２…ダイ
３…アルミニウム板材（ブランク）
４…ブランクホルダー
５…クッションピン
６…パンチ
７…ボルスタ
８…クッションパッド
９…油圧室
１０…圧力センサ
１１…サーボモーター
１２…ボールナット
１３…ボールねじ
１４…大プーリー
１５…タイミングベルト
１６…小プーリー
１７…パルスコーダ
１８…制御部
１９…記憶部
２０…リニアスケール
２１…断熱材
２２…ヒータ入り金属ブロック金型の上型
２３…ヒータ入り金属ブロック金型の下型
２４…ボルスタ
【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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