事例解説 1

マグネシウム合金を使った自動車部品の開発
ユーアイ精機㈱水野一路＊

ス金型およびプレス部品の研究開発を行っている

マグネシウム合金を使った自動車部品の概要（図 1）。マグネシウム合金のプレス加工品を中心

当社は、2012 年よりマグネシウム合金用プレ16 年度には、名古屋市工業技術グランプリ公益に、展示会などで製品を発表している（写真 1）。
財団法人名古屋産業振興公社奨励賞を自動車向け＊（みずの かずみち）：代表取締役〒488−0838 愛知県尾張旭市庄中 2−13−12
TEL : 0561−53−7159 FAX : 0561−53−7153

マグネシウム合金ファンで受賞した（写真 2）。17年度には、マグネシウム合金エンジンカバーをプレス成形温度 150 度で成功して、研究開発から採用に向けてさらなる研究を進めている。当社のマグネシウム合金自動車部品の開発には、13 年より韓国プレスメーカー、セチャン社との合同研究を行っている。本稿ではセチャン社との共同研究部品である最新のマグネシウム合金エンジンカバーの事例を紹介する。

開発の背景と課題の設定
当社の主力製品は、自動車向けプレス試作品製
図 1 マグネシウム合金に着手した試作開発プロジェクト作である。自動車の軽量化のために、当社は超高

写真 1 人とくるまのテクノロジー展 2017 名古屋

写真 2 名古屋市工業グランプリ 受賞製品
「マグネシウム合金ファン」

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プ レ ス 技 術

特集

写真 3 セチャン社のリュウ社長（右）と筆者。共同で 150℃ 以下のプレス加工に取り組む

軽量化ニーズで広がるマグネシウム合金成形技術

写真 4 マグネシウム合金エンジンカバーのサンプル（セチャン社提供）

張力鋼板プレス部品を 2000 年頃の比較的早い時べ、自動車などの軽量化ニーズが高まったことを期から行っていた。次の軽量化素材は何かを考え実感している。マグネシウム合金のプレス加工温たときに、マグネシウム合金に注目して研究開発

度にこだわらない客先には、250 度以上での加熱を行ってきた。開発当初は、超高張力鋼板向けの加工も対応をスタートした。

金型を使用してプレスを行い、マグネシウム合金最新の事例は、マグネシウム合金の本格採用をプレスに必要な金型温度 250 度以上ではなく、金目指し、150 度以下でのプレス加工でのマグネシ型は常温でプレス加工をすることにこだわった。

ウム合金エンジンカバーを韓国セチャン社と共同

それは、自動車向けにマグネシウム合金部品が採で製作した（写真 3、4）。

用されるために、鉄とできるだけ同じ条件でプレスできることと考えていたからである。開発状況

要素技術の開発は当社ホームページの動画を参照頂きたい。
http : //www．
yuai−seiki．
co．
jp/project/mgrd/index．
html

今回の開発は、自動車部品のエンジンカバーをマグネシウム合金で製作することを計画した（図数年前より、常温での加工性の良いマグネシウ

2）。一般的な鉄からマグネシウム合金ではなく、ム合金や、150 度以下の加熱で成形できるマグネ樹脂部品からマグネシウム合金へと材料置換を目

シウム合金板材の開発が進んだため、150 度以下指すあまり例のない取組みである。の低い温度での加熱加工でのプレス加工を研究し最大の目的は、250 度加熱では、プレス成形サている。17 年からは、自動車関係のマグネシウイクルが長くなること、高温では温度管理に経験

ム合金プレス加工の問い合わせが急増している。

が必要なことがあるため、プレス加工時の加熱温

5 年前にマグネシウム合金に取り組んだ時期に比度を 150 度以下でプレス成形を可能にすることで

図 2 マグネシウム合金エンジンカバーのイメージ
第 56 巻 第 6 号（2018 年 5 月号）

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ブランク

ピアス 1

成形 1成形 2

ピアス 2

図 3 マグネシウム合金エンジンカバー、工程ごとの製品図
区分

Blanking

Piercing 1

Forming 1Forming 2

Piercing 2

プレススピード（spm）

4040204040

素材加熱温度

常温

常温130130

常温（℃）
金型加熱温度

常温

常温130130常温

図 4 マグネシウム合金エンジンカバー加工条件

写真 5 マグネシウム合金金型写真あった。材料の事前加熱は、高周波誘導加熱シス
テムで行い、金型も 130 度を目安に加熱を行った。
素材は、さまざまな材料の中からポスコ社製のマグネシウム合金板材を使用した。

図 5 マグネシウム合金エンジンカバー解析（150℃）②外形部分のしわ、破断発生

ブランク形状の変更で対処（図 7）③スプリングバックが想定以上に発生した。加工の安定性に欠けるため、製品精度の確保に時間今回のマグネシウム合金エンジンカバー金型製が必要になった。製品形状の変更も必要。通常作は、実用化を目指し成形金型だけではなくブラの鉄の加工と同様のトライ調整が欠かせない。

ンク金型、ピアス金型も製作し、5 工程で計画した（図 3、4、写真 5）。成形工程の CAE 解析を困難だった点行った結果、温度が高くなるほど成形が安定する結果が出た（図 5）。250 度での成形であれば、鉄のプレスに比べ、事例が極端に少ないことが成形工程は 1 工程で可能と判断したが、今回は苦労をした。実際にトライ検証を行ったケースも150 度以下でのプレス成形が目的のため、工程をあると聞いているが、守秘義務の関係で情報が公増やして 2 工程で設計を行った。

開されていなかったり、ニーズの少なさで情報を○開発の問題点公開していなかったりするケースもある。したが高温での加工であれば、発生しなかった可能性がある。
①コ ー ナ ー R 部 分 の 割 れ（図 6）52って、マグネシウム合金プレスに自力でチャレンジする企業は、多くの時間をトライ検証に割かれ

R 1 から R 3 へ変更ることになってしまう。今回のトライに関しても、マグネシウム合金メーカーは複数あり、素材メー
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特集

軽量化ニーズで広がるマグネシウム合金成形技術

図 6 コーナー R 部分の割れと変更点

カーによる特徴にも違いがある。そのためどのような素材を使用するか、どの程度加熱するかなどの事前検討が不足してしまい、時間ばかりかかってしまい結果もうまくいかなかった。そのため、情報不足が開発時間を長くしてしまうことが多く、正しい知識を持つ仲間が、マグネシウム合金プレ

図 7 外径部分のしわ、破断ス加工には必要になる。
筆者の経験では、マグネシウム協会などの団体用プレス製作コストはかなり抑えることができる。に参加するなど、仲間を増やし情報を収集するこまた、マグネシウム合金の 250 度を超える温度域とがマグネシウム合金部品開発には有効と思う。

での加工性の良さは、ほかの金属にはない特徴で会って話を進めることができれば、開発時間の短あり、鉄での成形では複数工程必要な形状も、マ縮は可能と感じている。困難なことにチャレンジ

グネシウム合金であれば、1 工程でも可能な場合する人に対して、非常に好意的に受け入れてくれがある。この特徴は、軽さと並んでマグネシウムる仲間が多いことが、当社の開発の基本である。

合金のいい点と考えている。
マグネシウム合金を使用したプレス部品の採用

今後の課題と展望拡大には、できる限り現有設備での加工を可能にすることが欠かせないと考えている。現状は、高開発当初は、超高張力鋼板向けの金型を利用し温での加工を行えばプレス加工は問題なく行うこて金型は常温でのプレス加工を可能にする技術開とができるが、温度管理の難しさがあり、大量生発を行った。金型を常温で行うと限定した場合、産を行うには、そのノウハウが欠かせない。一方、加工可能な形状が非常に限定される。すべて常温室温での加工は板材の成形性が悪いため、成形がでの加工をする場合は、素材はかなり限定され、加工な形状が非常に限定される。

加工形状も簡単な曲げしかできない。

今回のセチャン社との取組みにより、150 度以金型を加熱する場合は、温度管理にかなり注意下でのマグネシウム合金プレス加工の可能性を紹をする必要がある。加熱温度は 250 度になってい介することができた。今後、150 度以下でプレスても、金型は放熱するため金型の温度が何度にな成型が可能なマグネシウム合金素材が各社で開発っているかを正確に測定できる装置が必要になる。

されることを期待している。それが使用できれば、5 度程度の温度の変化で、成形状況が大きく変化現状のプレス設備を大きく変更することなく、温してしまうためだ。当然だが、夏と冬では条件が度管理も簡単でマグネシウム合金プレスが可能に異なるため、温度に関する管理に経験が必要にななる。さらに高温では使用できなかった一般的なる。逆に、しっかり温度管理ができていれば、ププレス用成形油も利用可能になる。

レス加工は簡単な素材と感じている。

今回の成果から、マグネシウム合金は誰でも加プレススピードが素材にあっていれば、まった工ができる素材と感じて頂くことができたと考え

く問題なく加工はできる素材である。さらに大きている。これまでマグネシウム合金プレスは難しな部品であっても、プレス荷重は少なくてもプレいと敬遠していた自動車プレス部品関係者が、マス可能なため、プレストン数に対して大きな製品グネシウム合金プレス部品採用へ進み、マグネシが加工できるため、マグネシウム合金専用の量産ウム合金仲間が増加することを期待している。

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