JP4375735B2 - Superplastic forming device - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム合金等を成型する超塑性成形装置に関するものである。 The present invention relates to a superplastic forming apparatus for forming an aluminum alloy or the like.
従来の成形装置として、高温バルジ成形装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1の図2を以下の図4で説明する。なお、符号は同公報に記載されているものを使用した。
図4は従来の成形装置の説明図であり、高温バルジ成形装置の装置本体7は、上型8a及び下型8bから構成される金型8と、押込用ラム9と、外部加熱手段10とから構成され、外部加熱手段10によって、予め成形材料11が成形温度以上の温度(例えば、500〜600℃)に加熱され、金型8にはその内面側(成形材料11と接触する側)に温度調整機構12が配置され、この温度調整機構12内に埋め込んだ水冷パイプ13内に冷却水を循環させることによって、成形加工中に金型温度が温間温度以下の一定温度(例えば、100℃前後〜200℃程度)になるように制御される。
FIG. 2 of Patent Document 1 will be described with reference to FIG. 4 below. In addition, the code | symbol used what was described in the gazette.
FIG. 4 is an explanatory view of a conventional molding apparatus. The apparatus
バルジ成形では、上記したように、金型温度を温間温度以下の一定温度に下げても問題はないが、例えば、超塑性成形用の金型では、成形用の板材の温度(500℃前後)とほぼ同等な温度まで金型を昇温しておかないと、板材の温度が低下して超塑性成形が困難になる。 In bulge forming, as described above, there is no problem even if the mold temperature is lowered to a constant temperature below the warm temperature. However, for example, in the mold for superplastic forming, the temperature of the plate material for molding (around 500 ° C. If the temperature of the mold is not raised to a temperature substantially equivalent to), the temperature of the plate material is lowered and superplastic forming becomes difficult.
上記装置において金型8の温度を高めると、金型8に上下に圧縮力を加えるプレス機の温度が上昇して、プレス機の各部に熱影響を与えることになる。
When the temperature of the
本発明は、超塑性成形金型において、成形金型の温度を維持しつつ、プレス機側の温度上昇を抑えることを課題とする。 An object of the present invention is to suppress an increase in temperature on the press side while maintaining the temperature of a molding die in a superplastic molding die.
請求項1に係る発明は、板材を超塑性成形するための超塑性成形装置において、成形形状に応じて交換可能な成形金型と、この成形金型を加熱する加熱手段と、この加熱手段により発生した熱が外部に逃げないように成形金型を囲む保温部材と、この保温部材を貫通して一端が成形金型に連結され、他端がプレス機側に連結され、成形金型へプレス機側から加圧力を伝達する伝達部材と、を備え、プレス機と伝達部材との連結部に、伝達部材からプレス機へ熱が伝わりにくくする冷却手段を設けた、ことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a superplastic forming apparatus for superplastic forming a plate material, a molding die that can be exchanged according to a molding shape, a heating means for heating the molding die, and a heating means. A heat retaining member that surrounds the molding die so that the generated heat does not escape to the outside, and one end is connected to the molding die through the heat retaining member, the other end is connected to the press machine side, and pressed to the molding die And a transmission member that transmits a pressure force from the machine side, and a cooling means that makes it difficult for heat to be transmitted from the transmission member to the press machine is provided at a connecting portion between the press machine and the transmission member.
請求項1に係る発明では、成形金型を囲む保温部材で、加熱した成形金型を保温することができ、更に、プレス機と伝達部材との連結部に設けた冷却手段で、成形金型からプレス機へ熱が伝わりにくくして、プレス機の温度上昇を抑えることができ、プレス機の各部が熱影響を受ける心配がない。 In the invention according to claim 1, the heated molding die can be kept warm by the heat retaining member surrounding the molding die, and the molding die is further cooled by the cooling means provided at the connecting portion between the press and the transmission member. It is possible to prevent the heat from being transferred from the machine to the press machine, thereby suppressing the temperature rise of the press machine, and there is no concern that each part of the press machine is affected by heat.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1(a)〜(c)は本発明に係る超塑性成形装置による超塑性成形方法の概略を示す説明図であり、(a)はワークとしての板材の予備加熱工程、(b)は板材の搬送、(c)は板材の成形工程を示す。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
1A to 1C are explanatory views showing an outline of a superplastic forming method using a superplastic forming apparatus according to the present invention, wherein FIG. 1A is a preheating step of a plate material as a workpiece, and FIG. 1B is a plate material. (C) shows the plate material forming step.
(a)に示す工程では、加熱装置10によって、板材11を450〜550℃(例えば、540℃)に加熱し均熱する。
板材11は、例えば、長さ1700mm、幅1300mm、板厚1.3mmの5000系(5083番、5182番)アルミニウム合金板材である。
加熱装置10は、加熱炉13と、この加熱炉13内の下部に配置した下ヒータ14と、加熱炉13内の上部に配置した上ヒータ15と、この上ヒータ15を昇降自在とするために加熱炉13の上部に取付けた昇降装置16と、下ヒータ14及び上ヒータ15への給電をオンオフする給電スイッチ17,18と、加熱炉13の内部温度を計測する温度計21と、この温度計21からの温度信号に基づいて給電スイッチ17,18をオンオフさせて加熱炉13内の温度、即ち、板材11の温度を制御する温度制御部22とからなる。
In the step shown in (a), the
The
The
板材11の加熱については、下ヒータ14に直接に板材11を載置し、次に、昇降装置16で上ヒータ15を下降させて板材11に近接させ、下ヒータ14及び上ヒータ15に給電して行う。
このように、上ヒータ15を板材11に近接させて加熱すれば、板材11の上面に打痕等の傷が付かない。
Regarding the heating of the
In this way, if the
(b)に示す工程では、搬送装置25に備えた把持手段26,26で板材11の両端を把持した状態で加熱炉13((a)参照)から次の成形装置30((c)参照)へ素早く搬送する。搬送時間が長くなると、板材11の温度が低下し、表面と内部との温度差が発生する。
In the step shown in (b), the holding means 26 and 26 provided in the
(c)に示す工程では、超塑性成型装置30(以下では、単に「成形装置30」と記す。)によって、板材11をブロー成形する。
成形装置30は、下型31を備える下型装置32と、上型33を備える上型装置34と、下型31及び上型33の温度を制御する型温度制御部35とからなる。
In the step shown in (c), the
The
下型装置32は、図示せぬプレス機のボルスタに載せた下側連結部材36と、この下側連結部材36に取付けることで下型31を支持する複数の支持部材37と、これらの支持部材37に取付けるとともに上部を開放した下側保温部材38と、下型31と、この下型31を加熱するために下側保温部材38の底に設けた複数の下側ヒータ39と、これらの下側ヒータ39への給電をオンオフする給電スイッチ41とからなる。
下型31は、加圧ガス供給源43に配管44を介して連結したガス通路45を形成した部材である。なお、46は配管44の途中に設けたバルブである。
The
The
上型装置34は、上型33へ加圧力を伝える複数の伝達部材47と、これらの伝達部材47に取付けた下部を開放した上側保温部材48と、伝達部材47の上部に連結するとともに図示せぬプレス機のラムで押圧する上側連結部材51と、上型33を加熱するために上側保温部材48の内部上部に設けた複数の上側ヒータ52と、これらの上側ヒータ52への給電をオンオフする給電スイッチ53と、上側保温部材48の側面に取付けた温度計54とからなる。
The
上型33は、上方に凸に湾曲させた内面56を備える。
上側保温部材48は、下側保温部材37とで炉体58を形成する部材である。
温度計54は、炉体58内の温度を計測するものであり、炉体58内の温度が一定になったときに、炉体58の温度は下型31及び上型33の温度と等しくなる。
下側連結部材36及び上側連結部材51は、それぞれに冷却水を流すための複数の水冷通路61を備える。
The
The upper
The
The lower connecting
以上に述べた超塑性成形装置30の作用を図2及び図3で説明する。
図2(a),(b)は本発明に係る超塑性成型方法の成型工程を示す第1作用図である。
(a)において、成形装置30の下型装置32をプレス機のボルスタ65に取付け、成形装置30の上型装置34をプレス機のラム66に取付けた状態で、まず、下側保温部材37及び上側保温部材48を閉じ、下側ヒータ39及び上側ヒータ52に通電して、炉体58内を加熱する、即ち、下型31及び上型33を400〜500℃(例えば460℃)に加熱する。このとき、下側連結部材36及び上側連結部材51の各水冷通路61には冷却水を流しておく。
The operation of the
2 (a) and 2 (b) are first operational views showing a molding process of the superplastic molding method according to the present invention.
In (a), with the
(b)において、上型33を開き、両面に離型剤を塗布するとともに加熱しておいた板材11を成形装置30内に挿入し、下型31に載置する。
離型剤は、窒化硼素を含む離型剤原液(例えば、日本黒鉛株式会社製L−BN5026)と、界面活性剤(例えば、日本乳化剤株式会社製ニューコール291−PG)と、水と、離型剤原液に含まれる窒化硼素の粒径よりも大きい粒径の粉状の窒化硼素(例えば、BN社製ボロンナイトライド)とからなる混合液である。この混合液の混合比率は、離型剤原液38wt%、界面活性剤2wt%、水50wt%、窒化硼素10wt%である。
In (b), the
The release agent includes a release agent stock solution containing boron nitride (for example, L-BN5026 manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.), a surfactant (for example, New Coal 291-PG manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), water, This is a mixed liquid composed of powdered boron nitride having a particle size larger than that of boron nitride contained in the mold stock solution (for example, boron nitride manufactured by BN). The mixing ratio of the mixed solution is 38 wt% of the release agent stock solution, 2 wt% of the surfactant, 50 wt% of water, and 10 wt% of boron nitride.
このときの下型31及び上型33の温度と板材11の温度を比べると、板材11の温度の方が高くなるようにする。これは、下型31及び上型33の温度が板材11の温度よりも高いと、成形段階で下型31及び上型33に接する板材11の一部が、更に加熱されて局部的に伸びやすくなり、その部位が切れやすくなるからである。
When the temperature of the
図3(a),(b)は本発明に係る超塑性成型方法の成型工程を示す第2作用図である。
(a)において、上型33を閉じて、上型33にラム66で所定の加圧力(1000〜1500t(例えば、1350t))を作用させる。
これにより、下型31及び上型33が板材11の端部に食い込み、板材11の周囲をシールするとともに板材11のずれを防止する。
FIGS. 3A and 3B are second operation diagrams showing the molding process of the superplastic molding method according to the present invention.
In (a), the
Accordingly, the
(b)において、バルブ46を開いて、加圧ガス供給減43から加圧ガスをガス通路45を介して下型31と板材11との間に供給し、所定時間(例えば、80秒間)その状態を維持する。これにより、板材11が上型33の内面56に沿うように塑性変形する。
In (b), the
この後、上型33を開き、搬送装置で板材11を把持して成形装置30内から取出し、板材11を約200℃まで放冷した後に、強制冷却により常温まで冷却する。
これにより、板材11を成形装置30内から取出した直後に、強制冷却した場合のような、温度分布の不均一から生じる熱歪みを防止することができる。
Thereafter, the
Thereby, immediately after taking out the board |
本発明では、図2及び図3の工程中、下側連結部材36及び上側連結部材51のそれぞれの水冷通路61に冷却水を流しているため、下側連結部材36及び上側連結部材51を冷却することができ、下型31及び上型33を炉体58で保温した状態で、下型31及び上型33の熱がプレス機のボルスタ65及びラム66へ伝わるのを防止することができる。従って、ボルスタ65及びラム66、その他のプレス機各部への熱影響を防止することができ、これらの寿命を延ばすことができる。
In the present invention, since the cooling water flows through the
以上の図1で説明したように、本発明は第1に、板材11を超塑性成形するための超塑性成形装置30において、成形形状に応じて交換可能な成形金型としての下型31及び上型33と、この成形金型31,33を加熱する加熱手段としての下側ヒータ39及び上側ヒータ52と、これらの加熱手段39,52により発生した熱が外部に逃げないように成形金型31,33を囲む保温部材としての炉体58と、成形金型31,33へプレス機側から加圧力を伝達する伝達部材37,47と、を備え、プレス機と伝達部材37,47との連結部に、成形金型31,33からプレス機(詳しくは図2(a)に示したボルスタ65及びラム66)へ熱が伝わりにくくする冷却手段としての下側連結部材36及び上側連結部材51を設けた、ことを特徴とする。
As described above with reference to FIG. 1, the present invention firstly uses a
成形金型31,33を囲む保温部材58で、加熱した成形金型31,33を保温することができ、更に、プレス機と伝達部材37,47との連結部に設けた冷却手段36,51でプレス機を冷却して、成形金型31,33からプレス機へ熱が伝わりにくくすることでプレス機の温度上昇を抑えることができる。従って、プレス機の各部が熱影響を受ける心配がない。また、成形金型31,33と冷却手段36,51との間には、保温部材58が存在するため、成形金型31,33が冷却手段36,51で冷却されることがなく、成形金型31,33の温度をより一層精度良く維持することが可能になる。
The heated molding dies 31, 33 can be kept warm by the
尚、本実施の形態では、冷却手段は、水冷としたが、これに限らず、水以外の液体による冷却としてもよく、あるいは、複数のフィンを設けて空冷としてもよい。 In the present embodiment, the cooling means is water-cooled. However, the cooling means is not limited to this, and may be cooled by a liquid other than water, or may be air-cooled by providing a plurality of fins.
本発明の超塑性成形装置は、アルミニウム合金の成形に好適である。 The superplastic forming apparatus of the present invention is suitable for forming an aluminum alloy.
11…板材、30…超塑性成形装置、31,33…成形金型(下型、上型)、36,51…冷却手段(下側連結部材、上側連結部材)、37,47…伝達部材、38,48,58…保温部材(下側保温部材、上側保温部材、炉体)、39,52…加熱手段(下側ヒータ、上側ヒータ)、65,66…プレス機(ボルスタ、ラム)。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
成形形状に応じて交換可能な成形金型と、
この成形金型を加熱する加熱手段と、
この加熱手段により発生した熱が外部に逃げないように前記成形金型を囲む保温部材と、
この保温部材を貫通して一端が前記成形金型に連結され、他端がプレス機側に連結され、成形金型へ前記プレス機側から加圧力を伝達する伝達部材と、を備え、
前記プレス機と前記伝達部材との連結部に、伝達部材からプレス機へ熱が伝わりにくくする冷却手段を設けた、
ことを特徴とする超塑性成形装置。 In a superplastic forming device for superplastic forming a plate material,
A mold that can be exchanged according to the molding shape,
A heating means for heating the molding die;
A heat retaining member surrounding the mold so that the heat generated by the heating means does not escape to the outside;
One end is connected to the molding die through the heat retaining member, the other end is connected to the press machine side, and a transmission member that transmits the pressing force from the press machine side to the molding die,
The connecting part between the press and the transmission member is provided with a cooling means that makes it difficult for heat to be transmitted from the transmission member to the press.
A superplastic forming device characterized by the above.
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