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JP5367998B2 - Warm forming method of aluminum alloy sheet - Google Patents
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Description

本発明は、プレス成形するには比較的大きな平面略矩形形状で、且つ成形深さが深い自動車パネル等のパネルを、分割せずに一体で成形することができるアルミニウム合金板の温間成形方法に関するものである。   The present invention relates to a method of warm forming an aluminum alloy plate that can be integrally formed without dividing a panel such as an automobile panel having a relatively large planar shape and a deep forming depth for press forming. It is about.

近年の自動車は、省燃費化を目的として、その外板部品(フード、ドア、フェンダー、ルーフ、トランク)などに、従来の鋼板に代えてアルミニウム合金板を用い、軽量化することが活発になっている。このアルミニウム合金板には、成形性を重視するために主添加元素としてMgを添加した5000系アルミニウム合金や、塗装焼付後に強度が向上することを狙いとして主添加元素としてMgおよびSiを添加した6000系アルミニウム合金が適用されることが多い。   In recent years, automobiles have been actively reduced in weight by using aluminum alloy plates instead of conventional steel plates for the outer plate parts (hoods, doors, fenders, roofs, trunks, etc.) for the purpose of reducing fuel consumption. ing. In this aluminum alloy plate, a 5000 series aluminum alloy to which Mg is added as a main additive element for emphasizing formability, or 6000 to which Mg and Si are added as main additive elements with the aim of improving the strength after painting and baking. Often, an aluminum alloy is used.

一般に自動車部品のプレス成形は、鋼板あるいはアルミニウム合金板をシートあるいはコイルの状態から、プレス成形品(成形パネル)を得るのに適正な大きさのブランクにカットし、そして、そのブランクを、絞り加工(ドロー)、リストライク、ピアシング等の加工を経て製品化(パネル化)することで、実施されている。   In general, press molding of automobile parts is performed by cutting a steel plate or an aluminum alloy plate from a sheet or coil state into a blank of an appropriate size for obtaining a press-formed product (molded panel), and then drawing the blank. (Draw), restructuring, piercing, etc., and then commercialized (panelized).

一方で、自動車(車体)の衝突安全性に関する国内外の安全基準が年々厳しくなっており、ドアが含まれる車体側部構造に関しても、側面へのバリア衝突時の安全基準を満足することが求められている。こうした安全基準を満足するためには、ドア内部に種々の安全部材を装着する必要があり、このスペースを確保するためにも、ドアの厚み方向の寸法が従来のドアの厚み方向の寸法より厚くなる傾向にある。その結果、ドアを構成する部材のうち、特に大きな矩形形状をなすドアインナパネルにも、成形深さが深い深絞り成形が施される状況になっている。   On the other hand, domestic and overseas safety standards for automobile (car body) collision safety are becoming stricter year by year, and the vehicle body side part structure including doors must meet the safety standards for side barrier collisions. It has been. In order to satisfy these safety standards, it is necessary to install various safety members inside the door, and in order to secure this space, the dimension in the thickness direction of the door is thicker than the dimension in the thickness direction of the conventional door. Tend to be. As a result, among the members constituting the door, the door inner panel having a particularly large rectangular shape is subjected to deep drawing with a deep molding depth.

ところが、アルミニウム合金板材は、従来から用いられてきた軟鋼板などに比べると成形性が劣るため、深絞り成形時にクラック(割れ)やしわが発生し、前記したような成形深さが深いドアインナパネルの成形性を確保できず、その結果、ドアのアルミ化(軽量化)が進まないという実情があった。   However, since aluminum alloy sheet material is inferior in formability compared to conventionally used mild steel sheets, cracks and wrinkles are generated during deep drawing, and the door inner has a deep forming depth as described above. There was a situation that the formability of the panel could not be secured, and as a result, aluminum doors (lightening) did not progress.

このような深絞り成形では、パンチの加圧によりブランクのフランジ部がパンチ加圧部に向かう方向へ移動する際の縮み変形に伴う素材変形抵抗による抵抗力(これを流れ込み抵抗Fとする)に対し、これに打ち勝つだけの成形力がパンチ肩部からブランクに伝えられて成形が行われる。この際、フランジ部の流れ込み抵抗Fと比較してパンチ肩部の破断抵抗(これをSとする)が大きい場合、破断なく成形することができる。また、ブランクの変形抵抗および破断抵抗Sは、何れも各部位の素材の変形応力に依存する。そのため、パンチ肩部と接触するブランク部位の素材の変形応力が高く、かつフランジ部の素材の変形応力が低いブランクであれば、素材特性が同一板内で均一なブランクと比較して、プレス成形時の絞り性は向上する。   In such deep drawing, a resistance force (this is referred to as a flow-in resistance F) due to a material deformation resistance accompanying shrinkage deformation when the blank flange portion moves in a direction toward the punch pressure portion due to pressurization of the punch. On the other hand, the molding force sufficient to overcome this is transmitted from the punch shoulder to the blank to perform molding. At this time, when the fracture resistance (referred to as S) of the punch shoulder portion is larger than the flow-in resistance F of the flange portion, molding can be performed without fracture. Moreover, both the deformation resistance and the breaking resistance S of the blank depend on the deformation stress of the material of each part. Therefore, if the blank has a high deformation stress in the blank part that comes into contact with the shoulder of the punch and the deformation stress in the flange part is low, press molding compared to a blank with uniform material properties in the same plate The squeezability at the time is improved.

この考えを採用したアルミニウム合金板の成形方法として以下に示すような温間成形方法がある。例えば、フランジ部の素材温度を加熱により局部的に上げ、ブランク中央部は低温に保つ温間成形方法が提案され、成形性が向上することが試験によっても実証されており、6000系アルミ合金板材の周辺部(フランジ部)を、所定の加熱時間、保持時間、成形時間で成形する方法が特許文献1に開示されている。   As a method for forming an aluminum alloy plate adopting this idea, there is a warm forming method as shown below. For example, a warm forming method has been proposed in which the material temperature of the flange portion is locally increased by heating and the blank central portion is kept at a low temperature, and it has been proved by tests that the formability is improved. Patent Document 1 discloses a method of forming a peripheral portion (flange portion) of the material with a predetermined heating time, holding time, and forming time.

特開2006−205244号公報JP 2006-205244 A

上記で説明した通り、成形時に同一板内で温度差(強度差)があるような温間成形は、深絞り成形には有効と考えられる。しかし、最適な温度分布は、成形対象であるプレス成形品(成形パネル)により各々異なっており、各プレス成形品(成形パネル)に応じた、最適な温度分布は、これまでは必ずしも明確ではなかった。そのため、同一板内で温度差を設けても、実際のプレス成形品を成形するブランクにおいては、それが最適な温度分布とはなりにくいため、部分的にクラックが発生するなどの問題が生じて、うまく成形品を成形できていないのが実情であった。   As described above, warm forming in which there is a temperature difference (strength difference) within the same plate during forming is considered effective for deep drawing. However, the optimal temperature distribution differs depending on the press-formed product (molded panel) that is the object of molding, and the optimal temperature distribution for each press-formed product (molded panel) has not necessarily been clear so far. It was. Therefore, even if a temperature difference is provided in the same plate, in the blank for forming an actual press-molded product, it is difficult to obtain an optimal temperature distribution, and thus problems such as partial cracks occur. The actual situation is that the molded product has not been successfully molded.

また、前記したフランジ部の温度と加熱時間(保持時間、成形時間)を規定するという粗い温度分布の条件設定だけでは、前記したドアインナパネルのような比較的大きな矩形形状をなすプレス成形品を、実際に温間成形することは難しい。このような大きな矩形形状を有し、しかも成形深さが深いプレス製品では、後述する通り、ブランク各部の温度分布をより細かく制御しない限り、実際に、一体的に温間成形することは困難であった。   Moreover, a press-molded product having a relatively large rectangular shape such as the above-described door inner panel can be obtained only by setting a rough temperature distribution condition that regulates the temperature and heating time (holding time, molding time) of the flange portion. Actually, warm forming is difficult. In a press product with such a large rectangular shape and a deep molding depth, as will be described later, it is difficult to actually perform warm molding integrally unless the temperature distribution of each part of the blank is controlled more finely. there were.

実際に、アルミニウム合金板をドアインナパネルに用いる場合には、ドアインナパネル自体を2〜3部品程度の部品に分割して、夫々の部品を別々にプレス成形してから、スポット溶接等で改めて一体に組み立てる方法をとらざるを得ないのが実情である。そのため、製造途中の部品点数が増加する他、接合工程を別途要するゆえに、現実には、製造コストが大幅に高くなってしまうという問題があった。そして、この問題が、前記ドアパネルのアルミ化(軽量化)が進まない大きな理由の一つとなっている。   Actually, when an aluminum alloy plate is used for a door inner panel, the door inner panel itself is divided into about 2 to 3 parts, and each part is separately press-molded and then re-applied by spot welding or the like. The fact is that we have to take the method of assembling together. Therefore, in addition to the increase in the number of parts in the middle of manufacturing, a separate joining process is required, and in reality, there has been a problem that the manufacturing cost is significantly increased. This problem is one of the main reasons why the door panel is not made aluminum (light weight).

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたものであって、大きな矩形形状を有し、且つ成形深さが深いドアインナパネルのようなプレス成形品であっても、分割せずに一体で、成形時にクラック(割れ)やしわが生じることなく成形することができるアルミニウム合金板の温間成形方法を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made as a solution to the above-described conventional problems, and even a press-molded product such as a door inner panel having a large rectangular shape and a deep molding depth is not divided. It is an object of the present invention to provide a warm forming method of an aluminum alloy plate that can be formed integrally and without forming cracks or wrinkles during forming.

本発明は、平面略矩形形状のアルミニウム合金板ブランクを、周囲にフランジ部を有する平面略矩形形状の成形品に、温間にて深絞り成形するアルミニウム合金板の温間成形方法において、前記アルミニウム合金板ブランクの成形時にパンチ底が接触する中央部の成形時温度をT0、成形時にブランクホールドされる前記アルミニウム合金板ブランクの周辺部(四周)の内、ブランクの短辺側部位の中央部の成形時温度をT1、ブランクの長辺側部位の中央部の成形時温度をT2、四隅のコーナー部の中央部の成形時温度をT3としたときに、T0<T3、T0≦(T1、T2)、(T1、T2)<T3という各式を満足させたうえで、前記T1およびT2が150℃以上、且つ、T3と、T1およびT2の温度差が50℃以上になるようにして成形することを特徴とするアルミニウム合金板の温間成形方法である。 The present invention relates to a method for warm forming an aluminum alloy plate in which an aluminum alloy plate blank having a substantially rectangular shape is flat-drawn into a flat, substantially rectangular shaped product having a flange portion around it. The temperature at the time of forming the central portion where the punch bottom contacts when forming the alloy plate blank is T0, and among the peripheral portions (four laps) of the aluminum alloy plate blank that is blank-held during forming, T0 <T3, T0 ≦ (T1, T2) where T1 is the molding temperature, T2 is the molding temperature at the center of the long side of the blank, and T3 is the molding temperature at the center of the four corners. ), (T1, T2) <after having to satisfy each expression of T3, the T1 and T2 are 0.99 ° C. or more and a T3, so that the temperature difference between T1 and T2 becomes equal to or higher than 50 ° C. It is a warm molding method of an aluminum alloy sheet, which comprises forming Te.

即ち、本発明のアルミニウム合金板の温間成形方法の要件は、温間にて深絞り成形するアルミニウム合金板ブランクの四隅のコーナー部の中央部の成形時温度を、他の全ての部位の成形時温度より高くすることであり、また、アルミニウム合金板ブランクの成形時にパンチ底が接触する中央部の成形時温度が、ブランクの短辺側部位と長辺側部位の成形時温度より高くなければ良い。   That is, the requirements for the warm forming method of the aluminum alloy sheet of the present invention are that the forming temperature of the central part of the four corners of the aluminum alloy sheet blank to be deep drawn in the warm condition is formed in all other parts. If the temperature at the center of the center where the punch bottom contacts is higher than the molding temperature of the short side part and the long side part of the blank, good.

本発明によると、大きな矩形形状を有し、且つ成形深さが深いドアインナパネルのようなプレス成形品であっても、分割せずに一体で、しかも、プレス加工時のクラック(割れ)の発生やしわの発生がなく、安定的にアルミニウム合金板を温間成形することができる。   According to the present invention, even a press-molded product such as a door inner panel having a large rectangular shape and a deep molding depth is integrated without being divided, and cracks (cracking) during press working There is no generation or wrinkle generation, and the aluminum alloy plate can be warm-formed stably.

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

本発明を説明するにあたり、まず、図2および図3に基づいて、一般的な円筒絞りによるアルミニウム合金板ブランク1の変形メカニズムを説明する。図2は、アルミニウム合金板ブランク1を円筒絞りにより温間成形している状態を示す縦断面斜視図、図3は、円筒絞りにより温間成形したプレス製品を示す縦断面斜視図である。尚、図2において、2は、アルミニウム合金板ブランク1を加圧して絞り成形するパンチ、3は、アルミニウム合金板ブランク1の成形時に前記パンチ2による材料の変形部を受けると共に、ブランク1の周辺部をブランクホールドするダイス、4は、ダイス3と共にアルミニウム合金板ブランク1の周辺部をブランクホールドするブランクホルダである。   In describing the present invention, first, a deformation mechanism of the aluminum alloy sheet blank 1 by a general cylindrical diaphragm will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a vertical cross-sectional perspective view showing a state in which the aluminum alloy plate blank 1 is warm-formed by a cylindrical drawing, and FIG. 3 is a vertical cross-sectional perspective view showing a press product warm-formed by the cylindrical drawing. In FIG. 2, reference numeral 2 denotes a punch for press forming the aluminum alloy plate blank 1 and drawing, 3 denotes a material deformed portion by the punch 2 when the aluminum alloy plate blank 1 is formed, and the periphery of the blank 1. A die 4 for blank-holding the part 4 is a blank holder for blank-holding the peripheral part of the aluminum alloy plate blank 1 together with the die 3.

絞り成形が成立するか否かは、アルミニウム合金板ブランク1の周辺部の材料がパンチ2による加圧によって中心方向へ移動する際の周方向への縮み変形に対して抵抗する力、即ち、流れ込み抵抗Fと、パンチ2から材料に荷重が伝わる部位の断面の素材破断抵抗Sとの大小関係によって決まる。その絞り成形が成立するためには、S>Fという条件が成立する必要がある。   Whether or not the drawing is established depends on the force that resists shrinkage deformation in the circumferential direction when the material in the peripheral part of the aluminum alloy sheet blank 1 moves in the central direction by pressurization by the punch 2, that is, flows in. It is determined by the magnitude relationship between the resistance F and the material breaking resistance S of the cross section of the portion where the load is transmitted from the punch 2 to the material. In order for the drawing to be established, the condition of S> F needs to be satisfied.

従って、素材破断抵抗Sが高く、流れ込み抵抗Fが低いほど絞り成形が成立しやすいことになる。言い換えれば、アルミニウム合金板ブランク1の中央部である、成形時にパンチ2の底が接触する部位の、材料の変形応力σ0が大きいほど素材破断抵抗Sが高く、成形時にブランクホールドされるアルミニウム合金板ブランク1の周辺部の材料の変形応力σ1が小さいほど流れ込み抵抗Fが小さくなり、絞り成形性が高くなる。   Therefore, drawing molding is more easily established as the material breaking resistance S is higher and the flow resistance F is lower. In other words, as the material deformation stress σ0 is larger at the central portion of the aluminum alloy plate blank 1 where the bottom of the punch 2 contacts during molding, the material breaking resistance S is higher, and the aluminum alloy plate held blank during molding The smaller the deformation stress σ1 of the material in the periphery of the blank 1, the smaller the flow resistance F and the higher the drawability.

図4に、成形時にブランクホールドされる周辺部(四周)のみを加熱するという従来からの温間成形技術で、平面略矩形形状のアルミニウム合金板ブランク1を成形した際の成形時の温度分布を示す。このアルミニウム合金板ブランク1は、その四周の周辺部だけを、ブランクホールドしたダイス3のブランクホールド面や、ブランクホルダ4で加熱することで温度分布が設けられている。尚、この温間成形技術は、ドアインナパネル等と比較して、平面形状が小さく成形深さが浅いプレス成形品の成形に採用されている温間成形技術である。   FIG. 4 shows a temperature distribution at the time of forming the aluminum alloy plate blank 1 having a substantially rectangular shape by a conventional warm forming technique in which only the peripheral portion (four rounds) held by the blank is heated during forming. Show. The aluminum alloy plate blank 1 is provided with a temperature distribution by heating only the peripheral portion of the four circumferences with the blank hold surface of the die 3 that is blank-held or the blank holder 4. In addition, this warm forming technique is a warm forming technique employed for forming a press-formed product having a small planar shape and a shallow forming depth as compared with a door inner panel or the like.

このアルミニウム合金板ブランク1の温度分布には、ブランク1の成形時にパンチ2の底が接触する部位の温度T0と、ブランク1の成形時にブランクホールドされる周辺部の温度T1の間に、T0<T1という関係が成立する。従来は、この関係が成立した温度分布のアルミニウム合金板ブランク1を用いて深絞り成形することで温間成形する方法がとられていた。以上のような温度分布にすることにより、アルミニウム合金板ブランク1の中央部である成形時にパンチ2の底が接触する部位の材料の変形応力σ0と、成形時にブランクホールドされるアルミニウム合金板ブランク1の周辺部の材料の変形応力σ1の間には、σ0>σ1という関係が成立するようにする。   The temperature distribution of the aluminum alloy sheet blank 1 includes a temperature T0 between a portion where the bottom of the punch 2 contacts when the blank 1 is formed and a temperature T1 of the peripheral portion where the blank is held when the blank 1 is formed. The relationship T1 is established. Conventionally, a warm forming method has been adopted by deep drawing using an aluminum alloy sheet blank 1 having a temperature distribution in which this relationship is established. By setting the temperature distribution as described above, the deformation stress σ0 of the material at the portion where the bottom of the punch 2 is in contact with the center of the aluminum alloy plate blank 1 during molding and the aluminum alloy plate blank 1 that is blank-held during molding. A relationship of σ0> σ1 is established between the deformation stresses σ1 of the material in the peripheral portion of.

成形時のアルミニウム合金板ブランク1の条件を、このようにすることで、パンチ2から材料に荷重が伝わる部位の断面の素材破断抵抗Sを、アルミニウム合金板ブランク1の周辺部の材料がパンチ2による加圧方向への移動並びにその移動に伴う変形に対して抵抗する力である流れ込み抵抗Fに対して、相対的に大きくし、成形性を高めることができると考えて、従来からの深絞り成形は行われていた。   By making the conditions of the aluminum alloy plate blank 1 at the time of forming in this way, the material fracture resistance S of the cross section of the portion where the load is transmitted from the punch 2 to the material, the material of the peripheral portion of the aluminum alloy plate blank 1 is the punch 2 Considering that it is possible to improve the formability by increasing the relative resistance to the inflow resistance F, which is the force resisting the movement in the pressurizing direction and the deformation accompanying the movement. Molding was done.

しかしながら、図4に示すような温度分布で、ドアインナパネルの成形で用いられるような比較的大きな平面略矩形形状のアルミニウム合金板ブランク1を用いて深絞り成形すると、成形時にブランクホールドされる周辺部を構成する材料の内、四隅のコーナー部を除く短辺側部位と長辺側部位が、特にその中央部の材料が、コーナー部に先行してパンチ2で加圧した方向に移動する流れ込み現象が起こり、図5に示すように、ダイ肩付近でクラック(割れ)5やしわが生じるという現象が非常に高い頻度で発生する。即ち、この従来の温間成形技術を採用しても、大きな矩形形状を有し、且つ成形深さが深いドアインナパネルのようなプレス成形品の深絞り成形では、成形性の改善を図ることは不可能であった。   However, when deep drawing is performed using a relatively large flat, substantially rectangular aluminum alloy plate blank 1 used in the molding of a door inner panel with a temperature distribution as shown in FIG. In the material constituting the portion, the short side portion and the long side portion excluding the corner portions of the four corners, in particular, the material in the central portion thereof flows in the direction pressed by the punch 2 preceding the corner portion. As shown in FIG. 5, a phenomenon that cracks 5 and wrinkles occur near the die shoulder occurs at a very high frequency. That is, even if this conventional warm forming technology is adopted, in the deep drawing forming of a press-molded product such as a door inner panel having a large rectangular shape and a deep forming depth, the formability is improved. Was impossible.

それに対し、本発明のアルミニウム合金板の温間成形方法では、図1に示すように、より細かく成形時のアルミニウム合金板ブランク1の温度分布を規定した。   On the other hand, in the warm forming method of the aluminum alloy plate of the present invention, as shown in FIG. 1, the temperature distribution of the aluminum alloy plate blank 1 during forming is more finely defined.

本発明のアルミニウム合金板の温間成形方法では、アルミニウム合金板ブランク1の成形時にパンチ2底が接触するブランク中央部の成形時温度をT0とし、その成形時にブランクホールドされるアルミニウム合金板ブランク1の周辺部の内、ブランク1の短辺側部位の中央部の成形時温度をT1、ブランク1の長辺側部位の中央部の成形時温度をT2、四隅のコーナー部の中央部の成形時温度をT3としたときに、以下に示す各式を満足する条件で成形することとした。   In the method of warm forming an aluminum alloy plate according to the present invention, the temperature at the time of forming the central portion of the blank where the bottom of the punch 2 contacts when forming the aluminum alloy plate blank 1 is T0, and the aluminum alloy plate blank 1 is blank-held during the forming. Among the peripheral parts, the molding temperature at the center of the short side part of the blank 1 is T1, the molding temperature at the center of the long side part of the blank 1 is T2, and the center part of the corners of the four corners is molding. When the temperature was T3, the molding was performed under the conditions satisfying the following expressions.

まず、一つ目の条件は、T0<T3という条件である。アルミニウム合金板ブランク1の成形時にパンチ2底が接触するブランク中央部の成形時温度T0より、アルミニウム合金板ブランク1の四隅のコーナー部の中央部の成形時温度T3を高くすることが一つ目の条件である。   First, the first condition is a condition of T0 <T3. The first is to raise the molding temperature T3 at the center of the corners of the four corners of the aluminum alloy sheet blank 1 from the molding temperature T0 at the center of the blank where the bottom of the punch 2 contacts when the aluminum alloy sheet blank 1 is molded. Is the condition.

二つ目の条件は、T0≦(T1、T2)という条件である。アルミニウム合金板ブランク1の四隅のコーナー部を除く短辺側部位の中央部の成形時温度T1および長辺側部位の中央部の成形時温度T2を、アルミニウム合金板ブランク1の成形時にパンチ2底が接触するブランク中央部の成形時温度T0以上とすることである。尚、T0<(T1、T2)とすることがより望ましい。   The second condition is a condition of T0 ≦ (T1, T2). The temperature T1 at the time of forming the central part of the short side portion excluding the corners at the four corners of the aluminum alloy plate blank 1 and the temperature T2 at the time of forming the central part of the long side portion are the bottom of the punch 2 at the time of forming the aluminum alloy plate blank 1 Is the temperature T0 or more at the time of molding of the central part of the blank that comes into contact. It is more desirable that T0 <(T1, T2).

三つ目の条件は、(T1、T2)<T3という条件である。アルミニウム合金板ブランク1の四隅のコーナー部の中央部の成形時温度T3を、アルミニウム合金板ブランク1の四隅のコーナー部を除く短辺側部位の中央部の成形時温度T1並びに長辺側部位の中央部の成形時温度T2より高くすることである。   The third condition is a condition of (T1, T2) <T3. The temperature T3 at the center of the corners of the four corners of the aluminum alloy sheet blank 1 is the temperature T1 at the center of the short side part excluding the corners of the four corners of the aluminum alloy sheet blank 1 and the temperature at the long side part. The temperature is higher than the molding temperature T2 at the center.

尚、以上の説明では、アルミニウム合金板ブランク1の各部位の中央部の成形時の温度を、夫々T0、T1、T2、T3として示し、厳密には各部位の中央部の成形時の温度のみを示すが、各部位の中央部以外の部位もそれらの温度と同一あるいは近似する温度であるため、以下の説明では、特に各部位の中央部にこだわることなく説明する。   In the above description, the temperatures at the time of forming the central portion of each part of the aluminum alloy sheet blank 1 are shown as T0, T1, T2, and T3, respectively, strictly speaking, only the temperatures at the time of forming the central part of each part. However, since parts other than the central part of each part have the same or similar temperatures as those temperatures, the following description will be given without particularly focusing on the central part of each part.

本発明のアルミニウム合金板の温間成形方法では、以上の各条件を満足するようにして成形を行う。   In the warm forming method of the aluminum alloy plate of the present invention, forming is performed so as to satisfy the above-mentioned conditions.

ここでは、アルミニウム合金板ブランク1の中央の、成形時にパンチ2の底が接触する部位の材料の変形応力をσ0とし、その成形時にブランクホールドされるアルミニウム合金板ブランク1の周辺部の材料の変形応力の内、ブランク1の短辺側部位の中央部の材料の変形応力をσ1、ブランク1の長辺側部位の中央部の材料の変形応力をσ2、四隅のコーナー部の中央部の材料の変形応力をσ3とする。温度と変形応力は反比例する関係にあるので、各部位の変形応力の間には、σ0>σ3、σ0≧(σ1、σ2)、(σ1、σ2)>σ3という関係が成り立つこととなる。   Here, the deformation stress of the material at the center of the aluminum alloy sheet blank 1 where the bottom of the punch 2 contacts at the time of forming is σ0, and the deformation of the peripheral material of the aluminum alloy sheet blank 1 that is blank-held at the time of forming. Among the stresses, the deformation stress of the material at the center of the short side portion of the blank 1 is σ1, the deformation stress of the material at the center of the long side portion of the blank 1 is σ2, and the material at the center of the corners of the four corners is The deformation stress is σ3. Since the temperature and the deformation stress are inversely proportional to each other, the relationships of σ0> σ3, σ0 ≧ (σ1, σ2), (σ1, σ2)> σ3 are established between the deformation stresses of the respective parts.

深絞り成形を行うと、成形時にブランクホールドされる周辺部を構成する材料の内、四隅のコーナー部を除く短辺側部位と長辺側部位の材料が、コーナー部の材料に先行してパンチ2で加圧した方向に移動して流れ込む可能性が高い。   When deep drawing is performed, the material on the short side and the long side excluding the corners of the four corners of the material that is blank-held during molding is punched prior to the corner material. There is a high possibility that it will flow in the direction pressurized by 2.

しかしながら、本発明の条件を採用して温間で深絞り成形を行うと、先行して流れ込むことが多い部位である短辺側部位と長辺側部位の温度T1、T2の方が、四隅のコーナー部の温度T3より低い温度となるため、前記したように、(σ1、σ2)>σ3という関係が成り立つ。即ち、四隅のコーナー部を除く短辺側部位と長辺側部位の材料の変形応力σ1、σ2は、四隅のコーナー部の材料の変形応力σ3よりも大きな値となるため、短辺側部位と長辺側部位の材料が先行してパンチ2で加圧した方向に移動して流れ込む可能性は低くなる。また、たとえその流れ込み現象が生じても、図5に示すような、ダイ肩付近でのクラック(割れ)5やしわが発生することはない。   However, when the deep drawing is performed warm using the conditions of the present invention, the temperatures T1 and T2 of the short side portion and the long side portion, which are portions that often flow in advance, are more at the four corners. Since the temperature is lower than the corner temperature T3, the relationship of (σ1, σ2)> σ3 holds as described above. That is, the deformation stresses σ1 and σ2 of the material of the short side portion and the long side portion excluding the corner portions of the four corners are larger than the deformation stress σ3 of the material of the corner portion of the four corners. The possibility that the material on the long side portion moves and flows in the direction in which the material is previously pressed by the punch 2 is reduced. Even if the inflow phenomenon occurs, cracks 5 or wrinkles near the die shoulder as shown in FIG. 5 do not occur.

また、四隅のコーナー部の成形時の温度T3は、他の部位より相対的に高温となるため、その変形応力σ3は十分に小さくなり、コーナー部の材料もパンチ2で加圧した方向に移動して流れ込みやすくなり、成形性の向上に寄与する。   Further, since the temperature T3 at the time of forming the corner portions at the four corners is relatively higher than other portions, the deformation stress σ3 is sufficiently small, and the material of the corner portions also moves in the direction pressed by the punch 2. As a result, it becomes easier to flow and contributes to improvement of moldability.

尚、アルミニウム合金板ブランク1には、JISに規格化された、あるいはJIS規格に相当する乃至近似する、1000系、3000系、5000系、6000系などのアルミニウム合金板が使用できる。但し、フード、ドア、フェンダー、ルーフ、トランク等の成形が困難な自動車パネルとして必要な、基本的な強度、成形性、耐食性などの諸特性を有するためには、Al−Mg−Si系である6000系アルミニウム合金あるいはAl−Mg系である5000系アルミニウム合金とすることが好ましい。   For the aluminum alloy plate blank 1, aluminum alloy plates of 1000 series, 3000 series, 5000 series, 6000 series, etc. that are standardized by JIS or equivalent to or close to JIS standards can be used. However, in order to have various properties such as basic strength, formability, and corrosion resistance necessary for automobile panels that are difficult to form such as hoods, doors, fenders, roofs, trunks, etc., it is Al-Mg-Si. It is preferable to use a 6000 series aluminum alloy or a 5000 series aluminum alloy which is Al-Mg series.

アルミニウム合金板ブランク1として、板厚1mmのJIS5182アルミニウム合金をO材相当に調質したものを用い、温間で深絞り成形を行うことで試験を行った。試験に用いた成形金型は、図6に示すような、平面略矩形形状のパンチ2と、そのパンチ2に適合した凹所を有するダイス3と、そのダイス3と対になってアルミニウム合金板ブランク1の周辺部をブランクホールドするブランクホルダ4から構成されている。   As the aluminum alloy plate blank 1, a JIS 5182 aluminum alloy having a thickness of 1 mm tempered to an O material was used, and a test was conducted by performing deep drawing in a warm manner. As shown in FIG. 6, the molding die used for the test was a flat rectangular punch 2, a die 3 having a recess suitable for the punch 2, and an aluminum alloy plate paired with the die 3. The blank holder 4 is configured to blank-hold the peripheral portion of the blank 1.

潤滑材としてテフロン(登録商標)シートを用い、しわ押さえ力350kNで成形した。尚、ブランクホルダ4とダイス3には複数のヒーターが内蔵されており、ブランクホルダ4とダイス3でブランクホールドされるアルミニウム合金板ブランク1の周辺部の、四隅のコーナー部と、その四隅のコーナー部を除く短辺側部位と、長辺側部位の間に、温度差を設けることができるように、前記ヒーターの発熱温度をその部位毎に制御できる。   A Teflon (registered trademark) sheet was used as a lubricant and molded with a wrinkle holding force of 350 kN. The blank holder 4 and the die 3 incorporate a plurality of heaters, and the corners of the four corners and the corners of the four corners of the peripheral portion of the aluminum alloy sheet blank 1 blank-held by the blank holder 4 and the die 3 are used. The exothermic temperature of the heater can be controlled for each part so that a temperature difference can be provided between the short side part excluding the portion and the long side part.

この試験での温度測定箇所は、図6(a)に示す通り、パンチ2底の中央点(点0)、ブランク1の周辺部とダイス3が接触する領域の内、短辺側部位の中央(点1)、長辺側部位の中央点(点2)、コーナー部の中央点(点3)の計4箇所であり、成形金型の該当箇所に熱電対を内蔵させることにより温度測定を行った。また、これらの箇所の温度を種々変更させることにより試験を行った。更には、パンチ2にもヒーターと冷却水の配管を内蔵しており、温度コントロールを行うことができる。この試験では、成形深さを徐々に深くしていくことで、クラック5が発生することなく成形できる最大深さを確認し、試験での評価項目とした。その試験結果を表1に示す。   In this test, as shown in FIG. 6A, the center point (point 0) of the bottom of the punch 2 and the center of the short side portion in the region where the peripheral portion of the blank 1 and the die 3 are in contact with each other. (Point 1), the center point of the long side part (Point 2), the center point of the corner part (Point 3), a total of four places, temperature measurement by incorporating a thermocouple in the corresponding part of the molding die went. Moreover, the test was done by changing the temperature of these places variously. Furthermore, the punch 2 also has a built-in heater and cooling water pipe, so that the temperature can be controlled. In this test, by gradually increasing the molding depth, the maximum depth that could be molded without the occurrence of cracks 5 was confirmed, and was used as an evaluation item in the test. The test results are shown in Table 1.

発明例1では、T3(コーナー部)の温度を他の全ての部位の温度より高くし、T1(短辺側部)とT2(長辺側部)の温度を同一温度とした。また、発明例2では、T3(コーナー部)の温度を他の全ての部位の温度より高くし、T1(短辺側部)とT2(長辺側部)の温度は異なる温度とした。更には、発明例3および参考例では、T3(コーナー部)の温度を他の全ての部位の温度より高くし、T1(短辺側部)とT0(中央部)の温度を同一温度とした。発明例3と参考例が異なるのは、T3(コーナー部)以外の温度である。 In Invention Example 1, the temperature of T3 (corner portion) was set higher than the temperatures of all other parts, and the temperatures of T1 (short side portion) and T2 (long side portion) were the same. In Invention Example 2, the temperature of T3 (corner part) was set higher than the temperatures of all other parts, and the temperatures of T1 (short side part) and T2 (long side part) were different. Furthermore, in Invention Example 3 and Reference Example , the temperature of T3 (corner portion) is made higher than the temperatures of all other portions, and the temperatures of T1 (short side portion) and T0 (center portion) are the same. . The difference between Invention Example 3 and the reference example is the temperature other than T3 (corner portion).

これらの発明例では、評価項目であるクラックが発生せずに成形できる最大深さは140mm〜150mmの範囲であり、成形深さが深いプレス製品であるドアインナパネル等で通常求められる成形深さであれば、クラックが発生することなく成形を良好に行うことができることが確認できた。   In these invention examples, the maximum depth that can be molded without cracks being evaluation items is in the range of 140 mm to 150 mm, and the molding depth usually required for door inner panels or the like that are press products having a large molding depth. Then, it was confirmed that the molding can be performed satisfactorily without generating cracks.

一方、比較例1〜4は本発明の要件を満足しない事例である。比較例1では、各部位の温度管理をせず室温で成形を行った。比較例2〜4では、周辺部(T1、T2、T3)の温度を一律に上げた従来からの方法で成形を行った。比較例2〜4で異なるのは、T0〜T3の各温度である。   On the other hand, Comparative Examples 1 to 4 are examples that do not satisfy the requirements of the present invention. In Comparative Example 1, molding was performed at room temperature without controlling the temperature of each part. In Comparative Examples 2 to 4, molding was performed by a conventional method in which the temperatures of the peripheral portions (T1, T2, and T3) were uniformly increased. The differences between Comparative Examples 2 to 4 are the temperatures of T0 to T3.

これらの比較例では、評価項目のクラックが発生せずに成形できる最大深さは60mm〜80mmの範囲であり、成形深さが深いプレス製品であるドアインナパネル等で通常求められる成形深さには足りなく、ドアインナパネル等の成形には採用できないことが確認できた。   In these comparative examples, the maximum depth that can be molded without cracking of the evaluation items is in the range of 60 mm to 80 mm, and the molding depth normally required for door inner panels or the like that are press products having a large molding depth. It was confirmed that it could not be used for molding door inner panels.

また、温度と材料の変形応力が反比例する関係にあることを確認するため、別途、アルミニウム合金板ブランクの引張試験も行った。その試験結果を参考として表2に示す。     In addition, in order to confirm that the temperature and the deformation stress of the material are in an inversely proportional relationship, a tensile test of an aluminum alloy sheet blank was also performed separately. The test results are shown in Table 2 for reference.

この試験では、試験に用いた材料(JIS5182アルミニウム合金)の各温度における10%引張変形時の変形応力を確認した。この試験結果でも明らかなように、温度と材料の変形応力は反比例する関係にある。   In this test, the deformation stress at the time of 10% tensile deformation at each temperature of the material used in the test (JIS 5182 aluminum alloy) was confirmed. As is apparent from this test result, the temperature and the deformation stress of the material are in an inversely proportional relationship.

本発明のアルミニウム合金板の温間成形方法に用いられるアルミニウム合金板ブランクの成形時の温度分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the temperature distribution at the time of shaping | molding of the aluminum alloy plate blank used for the warm forming method of the aluminum alloy plate of this invention. アルミニウム合金板ブランクを円筒絞りにより温間成形している状態を示す縦断面斜視図である。It is a longitudinal cross-sectional perspective view which shows the state which is warm-forming the aluminum alloy board blank with a cylindrical aperture_diaphragm | restriction. 円筒絞りにより温間成形したプレス製品を示す縦断面斜視図である。It is a longitudinal cross-sectional perspective view which shows the press product warm-formed by the cylindrical aperture_diaphragm | restriction. 従来からプレス製品の成形に採用されている温間成形技術で、アルミニウム合金板ブランクを成形した際の成形時の温度分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the temperature distribution at the time of shaping | molding at the time of shaping | molding an aluminum alloy plate blank with the warm shaping | molding technique conventionally employ | adopted as shaping | molding of a press product. 従来からプレス製品の成形に採用されている温間成形技術で、アルミニウム合金板ブランクを成形したプレス製品の状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state of the press product which shape | molded the aluminum alloy plate blank with the warm forming technique conventionally employ | adopted for shaping | molding of a press product. 実施例の試験に用いた成形金型とアルミニウム合金板ブランクの成形時の状態を示し、(a)はその平面図、(b)は縦断面図である。The state at the time of shaping | molding of the shaping die used for the test of an Example and an aluminum alloy plate blank is shown, (a) is the top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view.

符号の説明Explanation of symbols

1…アルミニウム合金板ブランク
2…パンチ
3…ダイス
4…ブランクホルダ
5…クラック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aluminum alloy plate blank 2 ... Punch 3 ... Die 4 ... Blank holder 5 ... Crack

Claims (1)

平面略矩形形状のアルミニウム合金板ブランクを、周囲にフランジ部を有する平面略矩形形状の成形品に、温間にて深絞り成形するアルミニウム合金板の温間成形方法において、
前記アルミニウム合金板ブランクの成形時にパンチ底が接触する中央部の成形時温度をT0、成形時にブランクホールドされる前記アルミニウム合金板ブランクの周辺部の内、ブランクの短辺側部位の中央部の成形時温度をT1、ブランクの長辺側部位の中央部の成形時温度をT2、四隅のコーナー部の中央部の成形時温度をT3としたときに、T0<T3、T0≦(T1、T2)、(T1、T2)<T3という各式を満足させたうえで、
前記T1およびT2が150℃以上、且つ、T3と、T1およびT2の温度差が50℃以上になるようにして成形することを特徴とするアルミニウム合金板の温間成形方法。
In a warm forming method of an aluminum alloy plate in which a plane substantially rectangular shape aluminum alloy plate blank is deep-drawn into a flat, substantially rectangular shaped product having a flange portion around it,
Molding of the central part of the short side portion of the blank among the peripheral parts of the aluminum alloy sheet blank that is held by blanking at the time of molding T0 at the center part where the punch bottom contacts with the molding of the aluminum alloy sheet blank T0 <T3, T0 ≦ (T1, T2) where T1 is the molding temperature at the center of the long side of the blank, T2 is the molding temperature at the center of the four corners, and T3 is the molding temperature at the center of the four corners. , (T1, T2) <T3 after satisfying each expression,
A method of warm-forming an aluminum alloy plate, characterized in that the forming is performed such that T1 and T2 are 150 ° C or higher , and the temperature difference between T3 and T1 and T2 is 50 ° C or higher .
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