Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7614389B2 - Aluminum alloy plate processing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7614389B2 - Aluminum alloy plate processing method - Google Patents

Aluminum alloy plate processing method Download PDF

Info

Publication number
JP7614389B2
JP7614389B2 JP2023554757A JP2023554757A JP7614389B2 JP 7614389 B2 JP7614389 B2 JP 7614389B2 JP 2023554757 A JP2023554757 A JP 2023554757A JP 2023554757 A JP2023554757 A JP 2023554757A JP 7614389 B2 JP7614389 B2 JP 7614389B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum alloy
less
alloy plate
die
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023554757A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2023068361A1 (en
Inventor
隆 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Tech Corp
Publication of JPWO2023068361A1 publication Critical patent/JPWO2023068361A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7614389B2 publication Critical patent/JP7614389B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

本発明は、アルミニウム合金板加工方法に関する。 The present invention relates to a method for processing aluminum alloy sheets.

アルミ(アルミニウム合金)板材は、鋼板製品等の軽量化代替材として有効であり、例えば、自動車部品としても使用されている。アルミ板材のプレス品用途としては、フード、トランク、フェンダ、ドア等の外板製品がある。また、アルミ板材の車載用内部製品用途としては、放熱性のための、エンジン回りの熱交換器部材(ラジエータ等)、ヒートインシュレータ等がある。アルミ板材の内部製品用途としては、これら以外はあまり採用されていない。アルミ板材は、鋼板に比べて成形性が大幅に劣る他、強度が不十分であるため、板厚をかなり厚くすることが求められる。 Aluminum (aluminum alloy) sheet material is effective as a lightweight alternative to steel plate products, and is used, for example, in automobile parts. Pressed product applications of aluminum sheet material include exterior panel products such as hoods, trunks, fenders, and doors. In addition, applications of aluminum sheet material for internal vehicle products include heat exchanger parts (radiators, etc.) around the engine for heat dissipation, and heat insulators. Aluminum sheet material is not widely used for internal product applications other than these. Aluminum sheet material is significantly inferior in formability to steel plate and also lacks strength, so it is required that the plate thickness be made considerably thicker.

また、アルミニウム合金の製品として、エンジン関係部品(アルミ鋳造品)および制御・機能集約用のケース類(アルミダイガスト品)が挙げられる。これらはアルミ溶湯を型に入れて成型するもので、複雑形状と一体成型を得意とする。使用されているアルミ合金は4000系のAl-Si材であり、加工に用いられる展伸材(1000系、2000系、3000系、5000系、6000系、7000系)とは要求される材料特性が異なる。鋳造用アルミ合金では溶湯の流動性が重要であり、高Si成分が特徴である。鋳物合金の代表例としてAC4Aが、ダイカスト合金としてADC12が挙げられる。鋳造技術は、大物、小物を問わず量産性に優れる。しかし、例えば、ダイガスト品(ADC12)では鋳造品であることに起因する課題(材料内部の欠陥:引け巣等、寸法精度:切削加工必要)の他、アルミ合金中のCu添加に伴う耐食性の劣化といった課題がある。 Aluminum alloy products include engine parts (aluminum castings) and cases for control and function integration (aluminum die-cast products). These are formed by pouring molten aluminum into a mold, and are good at complex shapes and one-piece molding. The aluminum alloy used is 4000 series Al-Si material, which has different material properties than the wrought materials used in processing (1000 series, 2000 series, 3000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series). The fluidity of the molten metal is important for aluminum alloys for casting, and they are characterized by their high Si content. AC4A is a typical example of a casting alloy, and ADC12 is a die-cast alloy. Casting technology is excellent for mass production of both large and small items. However, for example, die-cast products (ADC12) have issues due to being cast products (defects inside the material: shrinkage cavities, etc., dimensional accuracy: cutting required), as well as issues such as deterioration of corrosion resistance due to the addition of Cu to the aluminum alloy.

一方、自動車業界では、電動車(PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、EV(Electric Vehicle)等)、自動運転(各種センサ搭載)、安全性確保等の観点から、マルチマテリアル化による車両全体の軽量化がすすめられている。さらに、近年では、カーボンニュートラルの推進が求められ、材料自身の素性も重要となる。すなわち、材料として、製造に大量の電力を消費する新地金が使用されるのか、大量の電力を消費しないリサイクル品が使用されるのかが重要となる。車体重量の大半を占める鋼板においては、従来のプレス(冷間)技術に加えて、ホットスタンプ技術の採用が顕著になっている。ホットスタンプ技術は、特に搭乗者保護向けキャビン用構造部品(鋼板の超ハイテン材)に適用されつつある。しかしながら、アルミニウム合金板のホットスタンプ技術については展示会で試作品として認められるが、いずれも実用化をイメージされていない。On the other hand, the automobile industry is promoting the weight reduction of the entire vehicle by using multi-materials from the viewpoint of electric vehicles (PHEVs (Plug-in Hybrid Electric Vehicles), EVs (Electric Vehicles), etc.), autonomous driving (equipped with various sensors), and ensuring safety. Furthermore, in recent years, the promotion of carbon neutrality has been required, and the nature of the material itself is also important. In other words, it is important whether the material is virgin ingot, which consumes a large amount of electricity for its production, or recycled products, which do not consume a large amount of electricity, are used. In addition to conventional pressing (cold) technology, the adoption of hot stamping technology has become prominent for steel plates, which account for the majority of the vehicle body weight. Hot stamping technology is being applied especially to cabin structural parts (ultra-high tensile steel plates) for passenger protection. However, although prototypes of hot stamping technology for aluminum alloy plates are recognized at exhibitions, none of them are expected to be put into practical use.

特開2009-241140号公報JP 2009-241140 A 特開2018-073985号公報JP 2018-073985 A 特許5681631号公報Patent No. 5681631 特開平9-78210号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-78210 特開2003-277837号公報JP 2003-277837 A 特開平8-67953号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-67953

近年の世界情勢で地球温暖化防止を目的に、カーボンフリー化が望まれている。自動車部品の多くは原料、材料および加工の段階で多くのエネルギーを必要とする。CO2排出量は発電の種類(火力、水力、原子力、太陽光・風力等)により変化するが、将来的(2050年以降)には再生可能エネルギーの使用が望ましく、カーボンフリー化には化石燃料からの転換が重要になる。とは言え、当面は原料(材料)に起因するCO2削減に有効なリサイクル、リユースの推進、また製造工程では化石燃料の使用量低減、部品製造では加工および熱処理の時間短縮が求められる。In recent years, the world situation has led to a desire to go carbon-free in order to prevent global warming. Many automotive parts require a lot of energy at the raw material, material and processing stages. CO2 emissions vary depending on the type of power generation (thermal, hydroelectric, nuclear, solar, wind, etc.), but in the future (after 2050), it is desirable to use renewable energy, and a shift away from fossil fuels will be important to go carbon-free. However, for the time being, it is necessary to promote recycling and reuse, which are effective in reducing CO2 emissions caused by raw materials, as well as reducing the amount of fossil fuels used in manufacturing processes and shortening processing and heat treatment times in parts manufacturing.

日本国内のアルミ材料は、輸入されたアルミ新地金(99.7%Al)を多用して、顧客ニーズにマッチした材料(成分、強度等)を製作したものである。その中で、飲料用缶材およびダイカスト材ADC12は、上手くリサイクルされている製品である。その他の用途材も無駄なく再生されているものの、新地金の使用比率が高いため、CO2削減には更なる改善活動が求められる。 Aluminum materials used in Japan are made from imported new aluminum ore (99.7% Al) in large quantities, and are produced to match customer needs (ingredients, strength, etc.). Among these, beverage can material and die-casting material ADC12 are products that are successfully recycled. Materials for other uses are also recycled without waste, but as the proportion of new ore used is high, further improvement activities are required to reduce CO2 emissions.

ところで、近年のカーボンニュートラル(2050年目標)化におけるアルミ材料を鑑みると、アルミ新地金は、莫大なエネルギーで製造されるため、多くのCO2を排出する。このため、アルミ新地金の使用を控えることが望ましい。アルミ製品のリサイクル或いはリユースの促進が非常に重要となる。アルミ製品の再利用は、新地金製造に対して約3%のエネルギーで済むので、省エネルギーには勿論、LCA(Life-Cycle Assessment)および将来のカーボンニュートラル化に有効である。 In light of the recent trend towards carbon neutrality (targeted for 2050) and the use of aluminum as a material, new aluminum ingots require a huge amount of energy to be produced, resulting in the emission of large amounts of CO2. For this reason, it is desirable to refrain from using new aluminum ingots. Promoting the recycling and reuse of aluminum products is extremely important. Reusing aluminum products requires only about 3% of the energy required to produce new ingots, so it is effective not only for energy conservation but also for LCA (Life-Cycle Assessment) and future carbon neutrality.

そのような中、自動車の電動化(特にEV(Electric Vehicle)、FCV(Fuel Cell Vehicle))は、2030年以降、急激に拡大することが予測される。一方、エンジン搭載車は激減していくことが予想される。エンジン搭載車のエンジン部品にはアルミ鋳物製が多く、エンジン搭載車の廃車から出てくるアルミ鋳物(アルミニウム合金の鋳物)の行き場所(用途、その加工法)は今後の課題である。特に、アルミ鋳物は、主に、Si成分量の多い(例えば、重量比で5%以上)4000系アルミニウム合金であり、展伸材(1000系、2000系、3000系、5000系、6000系、7000系アルミニウム合金)への転換が難しい。展伸材同士であれば、同種の展伸材(成分調整:スクラップ及び少量の新地金)に戻すことが容易にできる。鋳物材を展伸材に戻す場合には多量の新地金及び展伸材屑でSi成分を薄める手法が考えられ、CO2削減効果は少ない。アルミ鋳物を、多量の新地金を用いることなく、展伸材として使用できることが望ましい。In this situation, the electrification of automobiles (especially EVs (Electric Vehicles) and FCVs (Fuel Cell Vehicles)) is expected to expand rapidly after 2030. On the other hand, the number of engine-equipped vehicles is expected to decrease dramatically. Many engine parts for engine-equipped vehicles are made of aluminum castings, and the destination (use and processing method) of aluminum castings (aluminum alloy castings) from scrapped engine-equipped vehicles is a future issue. In particular, aluminum castings are mainly 4000 series aluminum alloys with a high Si content (e.g., 5% or more by weight), and it is difficult to convert them to wrought materials (1000 series, 2000 series, 3000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series aluminum alloys). If the two types of wrought materials are the same, they can easily be returned to the same type of wrought material (composition adjustment: scrap and a small amount of new ingot). When turning cast materials back into wrought materials, a method is considered in which the silicon content is diluted with a large amount of virgin ingot and wrought material scrap, but this has little effect on reducing CO2 emissions. It would be desirable to be able to use aluminum castings as wrought materials without using a large amount of virgin ingot.

本発明は、Siを含むアルミニウム合金板材のホットスタンプ加工技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a hot stamping technology for aluminum alloy sheet material containing Si.

上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、第1の態様は、
重量比で、5%以上11%未満のSiを含むアルミニウム合金を原料としたアルミニウム合金板を450℃以上560℃未満の温度で10分以内の時間保持する加熱工程と、
前記アルミニウム合金板を金型に供給してプレス加工し、当該プレス加工の下死点で前記アルミニウム合金板を200℃以下に冷却するプレス加工工程とを含み、
前記アルミニウム合金板の厚さは0.8mm以上5mm未満である、
アルミニウム合金板加工方法である。
In order to solve the above problems, the following measures are adopted.
That is, the first aspect is
A heating step of holding an aluminum alloy plate made from an aluminum alloy containing 5% or more and less than 11% Si by weight at a temperature of 450° C. or more and less than 560° C. for 10 minutes or less;
and a press working step of supplying the aluminum alloy plate to a die and pressing the aluminum alloy plate, and cooling the aluminum alloy plate to 200° C. or less at a bottom dead center of the press working,
The thickness of the aluminum alloy plate is 0.8 mm or more and less than 5 mm.
A method for processing an aluminum alloy plate.

本発明によれば、Siを含むアルミニウム合金板材のホットスタンプ加工技術を提供することができる。 According to the present invention, a hot stamping technology for aluminum alloy sheet material containing Si can be provided.

図1は、プレス加工装置の金型の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a die of a press working device. 図2は、金型100の下型ダイセット122に設けられる冷却用水路150、熱電対設置孔160の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cooling water channel 150 and a thermocouple installation hole 160 provided in the lower die set 122 of the mold 100. 図3は、プレス加工装置の金型の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a die of a press working device. 図4は、アルミニウム合金板のホットスタンプ加工方法の動作フローの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of an operation flow of a hot stamping method for an aluminum alloy sheet. 図5は、アルミニウム合金板のプレス加工後の温度に対するアルミニウム合金板の特性(実施例1)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the aluminum alloy plate versus temperature after press working of the aluminum alloy plate (Example 1). 図6は、アルミニウム合金板のプレス加工後の温度に対するアルミニウム合金板の特性(実施例2)を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the aluminum alloy plate versus temperature after press working of the aluminum alloy plate (Example 2). 図7は、短時間ベーキング処理の温度に対するアルミニウム合金板の特性(実施例3)を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the characteristics of an aluminum alloy sheet versus the temperature of a short-time baking treatment (Example 3). 図8は、4000系アルミニウム合金板と6000系アルミニウム合金板の強度及び成形性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the strength and formability of a 4000 series aluminum alloy sheet and a 6000 series aluminum alloy sheet. 図9は、アルミニウム合金板のプレス加工後のアルミニウム合金板の特性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the characteristics of the aluminum alloy plate after press working.

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、発明の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。 The following describes the embodiments with reference to the drawings. The configurations of the embodiments are illustrative, and the configuration of the invention is not limited to the specific configurations of the disclosed embodiments. In implementing the invention, specific configurations according to the embodiments may be adopted as appropriate.

〔実施形態〕
(構成例)
図1は、プレス加工装置の金型の構成例を示す図である。金型100は、上型110、下型120を含む。上型110は、上型ダイセット111、上型シワ押さえ部112、ポンチ113を含む。下型120は、下型シワ押さえ部121、下型ダイセット122を含む。ここで、図1は、金型100を正面から見ている図である。図1の左から右への方向をx方向、紙面の表面から裏面への方向(金型100の正面から裏面への帆方向)をy方向、下から上への方向(下型ダイセット122から上型ダイセット111への方向)をz方向とする。上型ダイセット111及び下型ダイセット122は、プレス成形装置に固定される。上型シワ押さえ部112、ポンチ113は、上型ダイセット111に固定される。ポンチ113は、加工対象のアルミニウム合金板200を所定の形状に変形させる。ポンチ113の先端(下型120側)の形状は、例えば、錐形状、柱形状、または、任意の形状である。上型シワ押さえ部112、下型シワ押さえ部121は、加工対象のアルミニウム合金板200のしわの発生の抑制をする。下型シワ押さえ部121は、下型ダイセットに固定される。下型120は、上型110に対向して配置される。下型シワ押さえ部121の上には、加工対象となるアルミニウム合金板(供試材)200がセットされる。上型ダイセット111は、熱電対310を設置するための熱電対設置孔140を有する。また、下型ダイセット122は、冷却用冷媒を流す冷却用水路150、熱電対320を設置するための熱電対設置孔160を有する。冷却用水路150には、流入口及び流出口が設けられ、当該流入口から金型100を冷却するための水などの冷媒が導入され、当該流出口から排出される。熱電対設置孔140、熱電対設置孔160には、熱電対310、熱電対320が設置され、金型100の温度を測定する。金型100の材料は、例えば、鋼材(工具鋼、ハイス鋼、超鋼など)である。ここでは、縮みフランジ変形を抑制するためのシワ押さえ制御機構を必要としない。金型100の構成は、ここに記載されるものに限定されるものではない。
[Embodiment]
(Configuration example)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a die of a press processing device. The die 100 includes an upper die 110 and a lower die 120. The upper die 110 includes an upper die set 111, an upper die wrinkle suppressor 112, and a punch 113. The lower die 120 includes a lower die wrinkle suppressor 121 and a lower die set 122. Here, FIG. 1 is a diagram of the die 100 seen from the front. The direction from left to right in FIG. 1 is the x direction, the direction from the front to the back of the paper (the sail direction from the front to the back of the die 100) is the y direction, and the direction from bottom to top (the direction from the lower die set 122 to the upper die set 111) is the z direction. The upper die set 111 and the lower die set 122 are fixed to the press forming device. The upper die wrinkle suppressor 112 and the punch 113 are fixed to the upper die set 111. The punch 113 deforms the aluminum alloy plate 200 to be processed into a predetermined shape. The shape of the tip of the punch 113 (on the lower die 120 side) is, for example, a cone shape, a column shape, or any other shape. The upper die wrinkle suppressor 112 and the lower die wrinkle suppressor 121 suppress the occurrence of wrinkles in the aluminum alloy plate 200 to be processed. The lower die wrinkle suppressor 121 is fixed to the lower die set. The lower die 120 is disposed opposite to the upper die 110. The aluminum alloy plate (sample material) 200 to be processed is set on the lower die wrinkle suppressor 121. The upper die set 111 has a thermocouple installation hole 140 for installing a thermocouple 310. The lower die set 122 has a cooling water passage 150 for flowing a cooling refrigerant and a thermocouple installation hole 160 for installing a thermocouple 320. The cooling water passage 150 is provided with an inlet and an outlet, and a coolant such as water for cooling the mold 100 is introduced through the inlet and discharged from the outlet. Thermocouples 310 and 320 are installed in the thermocouple installation holes 140 and 160 to measure the temperature of the mold 100. The material of the mold 100 is, for example, steel (tool steel, high speed steel, super steel, etc.). Here, no wrinkle suppression control mechanism is required to suppress shrink flange deformation. The configuration of the mold 100 is not limited to that described here.

プレス加工装置として、例えば、油圧プレス、サーボプレス、または、メカプレスが使用される。油圧プレスは、油圧により金型100を上下させるプレス加工装置である。油圧プレスは、他のプレス加工装置と比べて、加工速度が遅い。サーボプレスは、サーボモータにより金型100を移動させるプレス加工装置である。サーボプレスは、下死点での速度制御、保持時間の調整が容易であるという特徴を有する。メカプレスは、モータによりフライホイールを回転させることで金型100を上下させるプレス加工装置である。メカプレスでは、加工速度の細かい制御が困難である。プレス加工装置は、アルミニウム合金板200の板厚、製品形状によって、選定され得る。油圧プレスでは、高速使用(加工速度20mm/秒以上)が望ましい。メカプレスでは、低速使用(加工速度150mm/秒未満)が望ましい。メカプレスにおいて下死点保持時間を長くする(例えば、5秒以上にする)ことは難しいが、ここでは、下死点保持時間を5秒未満とするため、メカプレスを使用することができる。As the press processing device, for example, a hydraulic press, a servo press, or a mechanical press is used. A hydraulic press is a press processing device that uses hydraulic pressure to move the die 100 up and down. Compared to other press processing devices, a hydraulic press has a slow processing speed. A servo press is a press processing device that uses a servo motor to move the die 100. A servo press has the characteristic that it is easy to control the speed at the bottom dead center and adjust the holding time. A mechanical press is a press processing device that uses a motor to rotate a flywheel to move the die 100 up and down. It is difficult to finely control the processing speed with a mechanical press. The press processing device can be selected depending on the plate thickness of the aluminum alloy plate 200 and the product shape. For a hydraulic press, high-speed use (processing speed of 20 mm/sec or more) is desirable. For a mechanical press, low-speed use (processing speed of less than 150 mm/sec) is desirable. It is difficult to lengthen the bottom dead center holding time (for example, to 5 seconds or more) in a mechanical press, but in this case, the bottom dead center holding time is set to less than 5 seconds, so a mechanical press can be used.

上型110(または下型120)が、プレス加工装置の動作により上下方向に上死点と下死点との間を往復運動することで、上型110と下型120とが近づいたり遠ざかったりする。上型110と下型120とが近づいた際に、ポンチ113がアルミニウム合金板200に押し当てられ、アルミニウム合金板200が変形することによりプレス加工される。また、プレス加工装置は、水または水溶性潤滑剤をミスト状にして、金型100の上型110および下型120に向けて噴霧する金型用スプレー噴霧器を備える。金型用スプレー噴霧器は、加工対象のアルミニウム合金板が金型100にセットされる前に、上型110および下型120に、所定量のミスト状の水または水溶性潤滑剤を噴霧する。The upper die 110 (or the lower die 120) moves back and forth between the top dead center and the bottom dead center in the vertical direction due to the operation of the press processing device, so that the upper die 110 and the lower die 120 approach and move away from each other. When the upper die 110 and the lower die 120 approach each other, the punch 113 is pressed against the aluminum alloy sheet 200, and the aluminum alloy sheet 200 is deformed to perform the press processing. The press processing device also includes a die spray sprayer that sprays water or a water-soluble lubricant in a mist toward the upper die 110 and the lower die 120 of the die 100. The die spray sprayer sprays a predetermined amount of mist-like water or water-soluble lubricant onto the upper die 110 and the lower die 120 before the aluminum alloy sheet to be processed is set in the die 100.

絞り加工(縮みフランジ変形)では、金型100が、シワ押さえをスプリング等によりアルミニウム合金板200に押しつける制御をするシワ押さえ制御機構を有することが一般的である。しかし、シワ押さえ制御機構を使用すると、プレス加工時にアルミニウム合金板200とシワ押さえ制御機構とが接触してアルミニウム合金板200の温度を低下させ成形性低下を招くことがある。この場合、シワ押さえ制御機構は使用されない。即ち、下型120のシワ押さえ部121の接触部は極力低減し、ポンチ113の受け形状が下型120に存在する。In drawing (shrinkage flange deformation), the die 100 generally has a wrinkle suppression control mechanism that controls the pressing of the wrinkle suppressor against the aluminum alloy sheet 200 using a spring or the like. However, when the wrinkle suppression control mechanism is used, the aluminum alloy sheet 200 and the wrinkle suppression control mechanism come into contact during press working, lowering the temperature of the aluminum alloy sheet 200 and resulting in reduced formability. In this case, the wrinkle suppression control mechanism is not used. That is, the contact area of the wrinkle suppression portion 121 of the lower die 120 is reduced as much as possible, and the receiving shape of the punch 113 is present in the lower die 120.

金型100の材料として、例えば、アルミニウム合金(例えば、5000系、7000系)、工具鋼(例えば、SKD61等)、ハイス鋼、または、超鋼などの鋼材が使用される。5000系アルミニウム合金は、コスト面に優れる。7000系アルミニウム合金は、強度面に優れる。金型100の材料は、加工製品の要求特性等に応じて選択され得る。アルミニウム合金、工具鋼、ハイス鋼、超鋼の鋼材は、金型100の表層部(加工表面)にのみ使用されてもよい。金型100の表面は、研磨面のままでもよいが、アルミニウム合金板200の凝着防止のために、高硬度のクロムメッキ、ニッケルメッキ等のメッキ加工を施し、金型100の表面に低摩擦係数となる被膜を形成させることが望ましい。例えば、5-10μmの被膜厚の無電解ニッケルメッキとすることが望ましい。金型100に対するメッキ加工の方法として、電解、無電解、溶射等の方法があるが、金型100のサイズなどにより適宜、適切な方法が採用され得る。金型100は、鋼材金型の一例である。工具鋼、ハイス鋼、超鋼などの鋼材は、アルミニウム合金と比べて、低熱伝導率であるが、加工容易であり、低コストである。As the material of the mold 100, for example, aluminum alloy (e.g., 5000 series, 7000 series), tool steel (e.g., SKD61, etc.), high speed steel, or super steel is used. 5000 series aluminum alloy is excellent in terms of cost. 7000 series aluminum alloy is excellent in terms of strength. The material of the mold 100 can be selected according to the required characteristics of the processed product. Aluminum alloy, tool steel, high speed steel, or super steel may be used only for the surface layer (processed surface) of the mold 100. The surface of the mold 100 may be left as a polished surface, but in order to prevent adhesion of the aluminum alloy plate 200, it is desirable to perform plating processing such as high hardness chrome plating or nickel plating to form a coating with a low friction coefficient on the surface of the mold 100. For example, electroless nickel plating with a coating thickness of 5-10 μm is desirable. Methods for plating the mold 100 include electrolytic, electroless, and thermal spraying methods, and an appropriate method can be adopted depending on the size of the mold 100. The mold 100 is an example of a steel mold. Steel materials such as tool steel, high-speed steel, and super steel have low thermal conductivity compared to aluminum alloys, but are easy to process and low cost.

図2は、金型100の下型ダイセット122に設けられる冷却用水路150、熱電対設置孔160の例を示す図である。下型ダイセット122は、直方体形状を有する。冷却用水路150は、第1部分151、第2部分152、第3部分153を有する。2 is a diagram showing an example of a cooling water channel 150 and a thermocouple installation hole 160 provided in the lower die set 122 of the mold 100. The lower die set 122 has a rectangular parallelepiped shape. The cooling water channel 150 has a first portion 151, a second portion 152, and a third portion 153.

図2の例では、下型ダイセット122の右側の側面に、冷却用水路150の流入口および流出口、熱電対挿入口が設けられる。冷却用水路150の第1部分151は、流入口からx方向に平行に伸びる円筒形の水路である。冷却用水路150の第2部分152は、第1部分151の流入口側の端とは反対側の端に接続され、y方向に平行に伸びる円筒形の水路である。冷却用水路150の第3部分153は、第2部分152の第1部分151と接続する端とは反対側の端に接続され、x方向に平行に流出口まで伸びる円筒形の水路である。冷却用水路150の流入口、流出口には、例えば、ホースやパイプなどが接続される。水などの冷媒が、冷却用水路150の流入口から導入され、第1部分151、第2部分152、第3部分153を通り、流出口から排出されることで、下型ダイセット122が冷却される。冷却用水路150の流入口、流出口には、例えば、ホースやパイプなどが接続される。下型ダイセット122が冷却されることで、下型シワ押さえ部121を含む下型120が冷却される。また、プレスの際に下型120と接触する上型110も冷却され得る。冷却用水路150の直径は、例えば、下型ダイセット122の厚さ(z方向の長さ)が50mmであるとき、10mmである。In the example of FIG. 2, the inlet, outlet, and thermocouple insertion port of the cooling water channel 150 are provided on the right side of the lower die set 122. The first part 151 of the cooling water channel 150 is a cylindrical water channel extending parallel to the x direction from the inlet. The second part 152 of the cooling water channel 150 is connected to the end opposite the inlet side end of the first part 151 and is a cylindrical water channel extending parallel to the y direction. The third part 153 of the cooling water channel 150 is connected to the end opposite the end connected to the first part 151 of the second part 152 and is a cylindrical water channel extending parallel to the x direction to the outlet. For example, a hose or a pipe is connected to the inlet and outlet of the cooling water channel 150. A coolant such as water is introduced from the inlet of the cooling water passage 150, passes through the first part 151, the second part 152, and the third part 153, and is discharged from the outlet, thereby cooling the lower die set 122. For example, a hose or a pipe is connected to the inlet and outlet of the cooling water passage 150. The lower die set 122 is cooled, thereby cooling the lower die 120 including the lower die wrinkle holder 121. In addition, the upper die 110 that comes into contact with the lower die 120 during pressing can also be cooled. The diameter of the cooling water passage 150 is, for example, 10 mm when the thickness (length in the z direction) of the lower die set 122 is 50 mm.

熱電対設置孔160は、下型ダイセット122の右側の側面に設けられる熱電対挿入口から、x方向に平行に伸びる円筒形の孔である。熱電対設置孔160は、下型ダイセット122の中央付近まで伸びる。熱電対設置孔160には、熱電対320が熱電対挿入口から挿入される。熱電対320の測温接点(温度を計測する部分)は、熱電対設置孔160内で、下型ダイセット122の中央付近に配置される。熱電対設置孔160に挿入された熱電対320により、金型100の下型ダイセット122の温度を測定することができる。The thermocouple installation hole 160 is a cylindrical hole extending parallel to the x-direction from a thermocouple insertion port provided on the right side surface of the lower die set 122. The thermocouple installation hole 160 extends to near the center of the lower die set 122. A thermocouple 320 is inserted into the thermocouple installation hole 160 from the thermocouple insertion port. The temperature measurement junction (the part that measures the temperature) of the thermocouple 320 is located near the center of the lower die set 122 within the thermocouple installation hole 160. The temperature of the lower die set 122 of the mold 100 can be measured by the thermocouple 320 inserted into the thermocouple installation hole 160.

冷却用水路150、熱電対設置孔160の形状は、ここに記載したものに限定されるものではなく、金型100などの形状等に合わせて適宜変更され得る。また、複数の冷却用水路が設けられてもよい。また、複数の熱電対設置孔が設けられ、複数の位置で温度が測定されてもよい。上型ダイセット111に設けられる熱電対設置孔160、熱電対310についても、下型ダイセット122に設けられる熱電対設置孔160、熱電対320と同様である。熱電対310、熱電対320の代わりに、サーミスタ、測温抵抗体、サーモカメラ等が使用されて、金型100の温度が測定されてもよい。冷却用水路150に冷媒が流されることで、金型100が冷却され、金型100にセットされたアルミニウム合金板200が冷却される。The shapes of the cooling water passage 150 and the thermocouple installation hole 160 are not limited to those described here, and may be appropriately changed according to the shape of the mold 100, etc. In addition, multiple cooling water passages may be provided. In addition, multiple thermocouple installation holes may be provided, and the temperature may be measured at multiple positions. The thermocouple installation hole 160 and the thermocouple 310 provided in the upper die set 111 are similar to the thermocouple installation hole 160 and the thermocouple 320 provided in the lower die set 122. Instead of the thermocouple 310 and the thermocouple 320, a thermistor, a resistance temperature detector, a thermo camera, etc. may be used to measure the temperature of the mold 100. By flowing a refrigerant through the cooling water passage 150, the mold 100 is cooled, and the aluminum alloy plate 200 set in the mold 100 is cooled.

図3は、プレス加工装置の金型の構成例を示す図である。図3の金型100では、上型ダイセット111に、下型ダイセット122の冷却用水路150と同様の冷却用水路130が設けられる。図3の金型100の他の構成については、図1の金型100と同様である。上型ダイセット111、及び、下型ダイセット122に、冷却用水路が設けられることで、金型100をより適切に冷却することができる。冷却用水路130に流される冷媒の量は、冷却用水路150に流される冷媒の量と同様である。 Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of a die for a press processing device. In the die 100 of Figure 3, a cooling water passage 130 similar to the cooling water passage 150 of the lower die set 122 is provided in the upper die set 111. The other configurations of the die 100 of Figure 3 are the same as those of the die 100 of Figure 1. By providing cooling water passages in the upper die set 111 and the lower die set 122, the die 100 can be cooled more appropriately. The amount of coolant flowing in the cooling water passage 130 is the same as the amount of coolant flowing in the cooling water passage 150.

(アルミニウム合金板の製造方法)
ここで、本実施形態のホットスタンプ加工方法において使用するアルミニウム合金板の製造方法について説明する。ここで使用するアルミニウム合金板は、例えば、4000系アルミニウム合金による鋳物(鋳物製品)のスクラップ等を原料とする。アルミニウム合金による鋳物は、高温で溶かしたアルミニウム合金を、型の空洞部分に流し込み、冷やし固めたものである。
(Method of manufacturing aluminum alloy sheet)
Here, a method for manufacturing an aluminum alloy sheet used in the hot stamping method of the present embodiment will be described. The aluminum alloy sheet used here is made from, for example, scrap of a 4000 series aluminum alloy casting (casting product). An aluminum alloy casting is made by pouring an aluminum alloy melted at high temperature into a cavity of a mold and cooling it to solidify.

4000系アルミニウム合金(Al-Si系合金)は、アルミニウムに主にシリコン(Si)を添加したアルミニウム合金である。ここで使用する4000系アルミニウム合金は、例えば、重量比で、5%以上11%未満のSiを含むアルミニウム合金である。5%未満のSiを含むアルミニウム合金は、Si添加成分の固溶体強化に加え、Al-Mg-Si系、Al-Cu-Mg-Si系による析出硬化が少ない。11%以上のSiを含むアルミニウム合金は、圧延性が低いため、耳割れ、圧延破断しやすい。よって、5%以上11%未満のSiを含むアルミニウム合金は、アルミニウム合金板にした際の、圧延性、強度特性の面で好ましい。また、ここで使用する4000系アルミニウム合金は、例えば、重量比で、5%以上11%未満のSi、0.6%未満のMn、0.6%未満のMg、2.0%未満のCuを含むアルミニウム合金であってもよい。また、ここで使用する4000系アルミニウム合金は、例えば、重量比で、5%以上11%未満のSi、0.2%以上0.6%未満のMn、0.2%以上0.6%未満のMg、0.05%以上2.0%未満のCuを含むアルミニウム合金であってもよい。Mn、Mgは、アルミニウム合金の強度向上に寄与する。MnまたはMgの量が0.2%未満では、強度向上の効果が小さい。MnまたはMgの量が0.6%以上では、Al-Mn系、Al-Fe-Mn-Mg系の化合物および巨大化合物の形成が促され、加工時の割れ発生が促進される。よって、0.2%以上0.6%未満のMn、0.2%以上0.6%未満のMgが好ましい。Cuは特に強度向上に有効な元素である。0.05%未満のCuでは、強度向上の効果が少ない。2.0%以上のCuでは、耐食性の低下、割れ感受性の過剰な促進、成形後の遅れ破壊が招かれる。よって、0.05%以上2.0%未満のCuが好ましい。4000系アルミニウム合金は、これに限定されるものではない。各アルミニウム合金は、ここに示した元素以外の元素を含む場合がある。例えば、Fe、Zn、Ti等が含まれ得る。Fe、Zn、Ti等は、成形性に悪影響しない範囲で許容される。例えば、Feは、Al-Fe系巨大化合物形成による成形性低下防止のため、0.3%未満とする。Znは、Al-Zn-Mg系析出物による析出硬化抑制し、応力腐食割れ防止のため、0.5%未満とする。Tiは、巨大化合物形成の核低減のため、0.30%未満とする。アルミニウム合金による鋳物のJIS成分規格には、用途に応じてAC1BからAC9Bまでが存在する。これらは、4000系アルミニウム合金の例である。 The 4000 series aluminum alloy (Al-Si alloy) is an aluminum alloy in which silicon (Si) is mainly added to aluminum. The 4000 series aluminum alloy used here is, for example, an aluminum alloy containing 5% or more and less than 11% Si by weight. In addition to solid solution strengthening of the Si-added components, an aluminum alloy containing less than 5% Si has little precipitation hardening due to the Al-Mg-Si system and Al-Cu-Mg-Si system. An aluminum alloy containing 11% or more Si has low rollability and is prone to edge cracking and rolling breakage. Therefore, an aluminum alloy containing 5% or more and less than 11% Si is preferable in terms of rollability and strength characteristics when made into an aluminum alloy plate. In addition, the 4000 series aluminum alloy used here may be, for example, an aluminum alloy containing 5% or more and less than 11% Si by weight, less than 0.6% Mn, less than 0.6% Mg, and less than 2.0% Cu. The 4000 series aluminum alloy used here may be, for example, an aluminum alloy containing, by weight, 5% or more and less than 11% Si, 0.2% or more and less than 0.6% Mn, 0.2% or more and less than 0.6% Mg, and 0.05% or more and less than 2.0% Cu. Mn and Mg contribute to improving the strength of the aluminum alloy. If the amount of Mn or Mg is less than 0.2%, the effect of improving the strength is small. If the amount of Mn or Mg is 0.6% or more, the formation of Al-Mn-based and Al-Fe-Mn-Mg-based compounds and giant compounds is promoted, and the occurrence of cracks during processing is promoted. Therefore, 0.2% or more and less than 0.6% Mn and 0.2% or more and less than 0.6% Mg are preferable. Cu is an element that is particularly effective in improving strength. If the amount of Cu is less than 0.05%, the effect of improving strength is small. If the amount of Cu is 2.0% or more, corrosion resistance is reduced, crack sensitivity is excessively promoted, and delayed fracture after forming is caused. Therefore, Cu is preferably 0.05% or more and less than 2.0%. The 4000 series aluminum alloy is not limited to this. Each aluminum alloy may contain elements other than the elements shown here. For example, Fe, Zn, Ti, etc. may be included. Fe, Zn, Ti, etc. are allowed within a range that does not adversely affect formability. For example, Fe is less than 0.3% to prevent a decrease in formability due to the formation of Al-Fe-based giant compounds. Zn is less than 0.5% to suppress precipitation hardening due to Al-Zn-Mg-based precipitates and prevent stress corrosion cracking. Ti is less than 0.30% to reduce the nuclei of the formation of giant compounds. The JIS component standards for aluminum alloy castings range from AC1B to AC9B depending on the application. These are examples of 4000 series aluminum alloys.

原料のアルミニウム合金(例えば、AC4A等の4000系アルミニウム合金による鋳物製品)を溶解、鋳造して、スラブが生成される。この際、脱ガス処理、介在物除去処理が行われる。脱ガス処理は、アルミニウム合金を溶解した溶湯の中に含まれる水素ガス等を除去する処理である。介在物除去処理は、溶湯の中に含まれる酸化物、炭化物、窒化物等の介在物を除去する処理である。溶湯の中に介在物が含まれると、鋳造性の悪化などの問題が生じる。また、鋳造されたスラブに対して、偏析部除去処理が行われる。偏析部除去処理は、スラブから、鋳造の際に生じる不均質な偏析部を除去する処理である。また、鋳造の際、100ppm未満の量のPまたはNaが添加されてもよい。PまたはNaが添加されることで、アルミニウム合金の鋳造組織が微細化される。A raw aluminum alloy (for example, a cast product made of a 4000 series aluminum alloy such as AC4A) is melted and cast to produce a slab. At this time, degassing and inclusion removal processes are performed. The degassing process is a process for removing hydrogen gas and the like contained in the molten metal obtained by dissolving the aluminum alloy. The inclusion removal process is a process for removing inclusions such as oxides, carbides, and nitrides contained in the molten metal. If inclusions are contained in the molten metal, problems such as deterioration of castability will occur. In addition, a segregation removal process is performed on the cast slab. The segregation removal process is a process for removing heterogeneous segregation parts generated during casting from the slab. In addition, P or Na in an amount of less than 100 ppm may be added during casting. By adding P or Na, the cast structure of the aluminum alloy is refined.

次に、偏析部除去処理をされたスラブに対して、450℃以上540℃未満の温度で加熱する均質化熱処理が行われる。均質化熱処理は、鋳造で得られたスラブにおける原子の不均一分布を解消する処理である。450℃未満の均質化熱処理では、鋳造組織が残存し、熱間圧延時の耳(端)割れ、冷間圧延時の加工性低下を招く。540℃以上の均質化熱処理では、スラブ表面にバーニングが発生し、アルミニウム合金板表面に焼き付き等の表面欠陥が発生する。よって、均質化熱処理は、450℃以上540℃未満の温度で行われることが好ましい。さらに、均質化熱処理が行われたスラブは、熱間圧延処理により、2mm以上8mm未満の板厚のホットコイルとなる。ホットコイルは、熱間圧延処理により生成されたアルミニウム合金板をコイル状に巻き取ったものである。この際、巻き取り温度は、270℃以上350℃未満とする。2mm未満の板厚は、巻き取り時に内外面での擦れが生じて疵(きず)発生の原因となる。8mm以上の板厚は、巻き緩みによる疵発生の原因となる。よって、ホットコイルの板厚は2mm以上8mm未満とすることが好ましい。なお、巻き取り温度270℃未満では、再結晶が不十分である。巻き取り温度350℃以上では、固溶強化が高くなり、変形抵抗力の変化がもたらされる。不適切な巻き取り温度は、疵発生の原因となる。よって、巻き取り温度は、270℃以上350℃未満とすることが好ましい。Next, the slab that has been subjected to the segregation removal treatment is subjected to homogenization heat treatment, which involves heating at a temperature of 450°C or more and less than 540°C. Homogenization heat treatment is a treatment that eliminates the non-uniform distribution of atoms in the slab obtained by casting. In homogenization heat treatment at less than 450°C, the cast structure remains, which leads to edge (end) cracks during hot rolling and reduced workability during cold rolling. In homogenization heat treatment at 540°C or more, burning occurs on the slab surface, and surface defects such as seizure occur on the aluminum alloy plate surface. Therefore, it is preferable that the homogenization heat treatment is performed at a temperature of 450°C or more and less than 540°C. Furthermore, the slab that has been subjected to the homogenization heat treatment is turned into a hot coil with a plate thickness of 2 mm or more and less than 8 mm by hot rolling. The hot coil is an aluminum alloy plate produced by hot rolling that has been wound into a coil shape. In this case, the winding temperature is 270°C or more and less than 350°C. A sheet thickness of less than 2 mm causes friction between the inner and outer surfaces during winding, which can lead to defects. A sheet thickness of 8 mm or more can cause defects due to loose winding. Therefore, the sheet thickness of the hot coil is preferably 2 mm or more and less than 8 mm. If the winding temperature is less than 270°C, recrystallization is insufficient. If the winding temperature is 350°C or more, solid solution strengthening increases, resulting in changes in deformation resistance. An inappropriate winding temperature can cause defects. Therefore, the winding temperature is preferably 270°C or more and less than 350°C.

この後、300℃以上400℃未満の粗鈍が行われて、冷間圧延処理にて0.8mm以上5mm未満の厚さのアルミニウム合金板が製造される。冷間圧延処理は、例えば、常温(例えば、0℃以上150℃未満)で行われる。粗鈍は、冷間圧延処理時の耳(端)割れ防止に繋がる。粗鈍は、アルミニウム合金板を軟質化する温度として300℃以上400℃未満で行われることが適正である。例えば、熱間圧延温度が300℃を超えている場合には、粗鈍は、行われなくてもよい。冷間圧延処理の後、330℃以上400℃未満の仕上げ焼鈍、歪矯正が行われてもよい。330℃以上400℃未満の仕上げ焼鈍が行われることで、アルミニウム合金板の強度が安定し、残存応力が低減する。After this, rough annealing at 300°C or more and less than 400°C is performed, and an aluminum alloy plate having a thickness of 0.8 mm or more and less than 5 mm is produced by cold rolling. The cold rolling is performed, for example, at room temperature (for example, 0°C or more and less than 150°C). Rough annealing leads to prevention of edge (end) cracking during cold rolling. Rough annealing is appropriately performed at a temperature of 300°C or more and less than 400°C as a temperature for softening the aluminum alloy plate. For example, if the hot rolling temperature exceeds 300°C, rough annealing does not need to be performed. After the cold rolling, finish annealing and distortion correction at 330°C or more and less than 400°C may be performed. By performing finish annealing at 330°C or more and less than 400°C, the strength of the aluminum alloy plate is stabilized and residual stress is reduced.

(動作例)
図4は、アルミニウム合金板のホットスタンプ加工方法の動作フローの例を示す図である。アルミニウム合金板は、加工対象のアルミニウム合金の板である。アルミニウム合金板は、例えば、上記の方法により製造された4000系アルミニウム合金板である。ここでは、アルミニウム合金板は、プレス加工のために適切な大きさの切板に加工されている。ここでは、プレス加工装置に金型100がセットされ、金型100の冷却用水路150には、冷媒が流されているとする。冷却用水路150には、3L(リットル)/分から15L/分の量の冷媒としての水が供給されているとする。金型100がアルミニウム合金である場合、例えば、3L/分-10L/分の供給量が適正である。金型100が工具鋼などの鋼材である場合、例えば、7L/分-15L/分の供給量が適正である。プレス加工中において、冷媒により、金型100の内部温度及び表面温度が、100℃以下に維持される。金型100の内部温度及び表面温度が、100℃以下になるように、熱電対310、熱電対320で測定される金型100の温度に応じて、冷却用水路150に供給される冷媒の量が調整されてもよい。100℃を超えると、加工対象のアルミニウム合金板200において、Si、Mg、Cuの固溶量が減少し、また、アルミニウム合金板200の冷却時間が長くなり生産性の低下を招く。例えば、熱電対310、熱電対320で測定される温度が高いほど、冷却用水路150に供給される冷媒の量を多くする。ミスト噴霧により、金型100が十分冷却される場合には、冷却用水路150による冷却を低減あるいは行われなくてもよい。
(Example of operation)
FIG. 4 is a diagram showing an example of an operation flow of a hot stamp processing method for an aluminum alloy plate. The aluminum alloy plate is an aluminum alloy plate to be processed. The aluminum alloy plate is, for example, a 4000 series aluminum alloy plate manufactured by the above method. Here, the aluminum alloy plate is processed into a cut plate of an appropriate size for press processing. Here, it is assumed that a die 100 is set in a press processing device, and a refrigerant is flowing in a cooling water passage 150 of the die 100. It is assumed that water as a refrigerant is supplied to the cooling water passage 150 at an amount of 3 L (liters) / min to 15 L / min. When the die 100 is an aluminum alloy, for example, a supply amount of 3 L / min to 10 L / min is appropriate. When the die 100 is a steel material such as tool steel, for example, a supply amount of 7 L / min to 15 L / min is appropriate. During press processing, the internal temperature and surface temperature of the die 100 are maintained at 100 ° C. or less by the refrigerant. The amount of coolant supplied to the cooling water channel 150 may be adjusted according to the temperature of the mold 100 measured by the thermocouple 310 and the thermocouple 320 so that the internal temperature and surface temperature of the mold 100 are 100° C. or less. If the temperature exceeds 100° C., the amount of solid solution of Si, Mg, and Cu in the aluminum alloy plate 200 to be processed decreases, and the cooling time of the aluminum alloy plate 200 becomes longer, resulting in a decrease in productivity. For example, the higher the temperature measured by the thermocouple 310 and the thermocouple 320, the more the amount of coolant supplied to the cooling water channel 150 is increased. If the mold 100 is sufficiently cooled by the mist spray, the cooling by the cooling water channel 150 may be reduced or not performed.

S101では、電気ヒータ炉(電気炉)、誘導加熱炉、赤外線加熱炉などの加熱炉により、加工対象のアルミニウム合金板200に対して、450℃以上560℃未満の到達温度で10分未満の保持時間で加熱を行う。すなわち、加熱炉で、アルミニウム合金板200に対して、アルミニウム合金板200の温度を到達温度に上昇させた後、さらに、当該到達温度で10分未満の保持時間、加熱を行う。加熱の際、アルミニウム合金板200内の各位置の温度の温度差は、最大で40℃以内になることが望ましい。また、加熱の際、50℃/分以上の加熱速度であることが望ましい。加熱速度は、材料組織(結晶粒)に影響し、50℃/分未満では、結晶粒成長による成形性の低下、加工表面の肌荒れを招くほか、生産性の低下につながる。一方、材料内の温度分布の幅が大きいと強度ばらつきが大きくなるので、アルミニウム合金板200内の各位置の温度の温度差を40℃以内にすることが望ましい。また、アルミニウム合金板の厚さは、例えば、0.8mm以上5mm未満である。到達温度は、アルミニウム合金の種類によって変更され得る。In S101, the aluminum alloy plate 200 to be processed is heated to an ultimate temperature of 450°C or more and less than 560°C for a holding time of less than 10 minutes by a heating furnace such as an electric heater furnace (electric furnace), an induction heating furnace, or an infrared heating furnace. That is, in the heating furnace, the temperature of the aluminum alloy plate 200 is raised to the ultimate temperature, and then the aluminum alloy plate 200 is heated for a holding time of less than 10 minutes at the ultimate temperature. During heating, it is desirable that the temperature difference between the temperatures at each position in the aluminum alloy plate 200 is within a maximum of 40°C. In addition, during heating, it is desirable that the heating rate is 50°C/min or more. The heating rate affects the material structure (crystal grains), and if it is less than 50°C/min, it will lead to a decrease in formability due to crystal grain growth, roughness of the processed surface, and a decrease in productivity. On the other hand, if the temperature distribution width in the material is large, the strength variation will increase, so it is desirable to keep the temperature difference between the temperatures at each position in the aluminum alloy plate 200 within 40°C. The thickness of the aluminum alloy plate is, for example, 0.8 mm or more and less than 5 mm. The ultimate temperature can be changed depending on the type of aluminum alloy.

到達温度は、450℃以上560℃未満であることが好ましい。到達温度が450℃未満では、アルミニウム合金板の添加成分の固溶が不十分であり、高強度化が難しい。また、到達温度が560℃以上では、合金添加元素によってバーニング(表面溶解)が生じるため、好ましくない。到達温度での保持時間は10分以上でもよいが、到達温度での保持時間が長いと生産性が大幅に低下するので、到達温度での保持時間は10分未満が望ましい。特に、到達温度が500℃-560℃である場合、保持時間はより短時間であることが好ましい。また、到達温度が500℃-560℃である場合、成形性、強度の向上に貢献する。保持時間が短いほど、生産性の向上、省エネルギーに寄与する。また、アルミニウム合金板の厚さが薄い(例えば、3mm未満)場合、到達温度での保持時間は1分未満であっても問題なく、できるだけ短くすることが望ましい。アルミニウム合金板の厚さが0.8mm未満では、搬送時等に変形が生じやすいため好ましくない。また、アルミニウム合金板の厚さが0.8mm以上であれば、温度低下による成形性劣化が少ない。また、アルミニウム合金板の厚さが5mm以上でも、当該加工は可能であるが、押出し型材など他の方法の方が使い勝手がよい。また、アルミニウム合金板の厚さが5mm以上では、プレス加工前の加熱やプレス加工後の冷却に時間を要し、生産性が低下する。よって、ここでのアルミニウム合金板200の厚さは、0.8mm以上5mm未満であることが好ましい。The reaching temperature is preferably 450°C or more and less than 560°C. If the reaching temperature is less than 450°C, the solid solution of the added components of the aluminum alloy plate is insufficient, making it difficult to increase the strength. Also, if the reaching temperature is 560°C or more, burning (surface dissolution) occurs due to the alloying added elements, which is not preferable. The holding time at the reaching temperature may be 10 minutes or more, but if the holding time at the reaching temperature is long, productivity will decrease significantly, so it is preferable that the holding time at the reaching temperature is less than 10 minutes. In particular, if the reaching temperature is 500°C-560°C, it is preferable that the holding time is shorter. Also, if the reaching temperature is 500°C-560°C, it contributes to improving formability and strength. The shorter the holding time, the more it contributes to improving productivity and energy saving. Also, if the thickness of the aluminum alloy plate is thin (for example, less than 3 mm), there is no problem even if the holding time at the reaching temperature is less than 1 minute, and it is desirable to make it as short as possible. If the thickness of the aluminum alloy plate is less than 0.8 mm, it is not preferable because deformation is likely to occur during transportation, etc. In addition, if the thickness of the aluminum alloy plate is 0.8 mm or more, the deterioration of formability due to temperature drop is small. In addition, even if the thickness of the aluminum alloy plate is 5 mm or more, the processing is possible, but other methods such as extrusion molding are more convenient. In addition, if the thickness of the aluminum alloy plate is 5 mm or more, it takes time to heat before pressing and to cool after pressing, and productivity decreases. Therefore, the thickness of the aluminum alloy plate 200 here is preferably 0.8 mm or more and less than 5 mm.

S102では、プレス加工機の金型用スプレー噴霧器は、金型100の上型110および下型120に向けて、ミスト状の水または水溶性潤滑剤を噴霧する。金型用スプレー噴霧器は、上型110、下型120に対して、加工対象のアルミニウム合金板200の面積100cm当たり10mg以上の量のミスト状の水または水溶性潤滑剤を噴霧する。金型用スプレー噴霧器によるミスト状の水または水溶性潤滑剤の噴霧は、金型100に加工対象のアルミニウム合金板200がセットされる前に行われる。噴霧量が、加工対象のアルミニウム合金板200の面積100cm当たり10mg未満では、冷却能力および潤滑性能が不足し、金型100へのアルミニウム合金板200の凝着を招く。また、噴霧量が、加工対象のアルミニウム合金板200の面積100cm当たり3000mg以上では、十分に冷却されるものの、金型100内に水または水溶性潤滑剤が過剰となる。金型100内に水または水溶性潤滑剤が過剰となると、金型100から液体(水または水溶性潤滑剤)を抜く水抜き作業が求められ、作業性悪化、品質低下を招く。また、過剰な量の噴霧は、アルミニウム合金板200の温度むらによる強度ばらつきの原因となる。よって、噴霧量は、加工対象のアルミニウム合金板200の面積100cm当たり10mg以上3000mg未満が好ましい。例えば、冷却された金型100にて十分な冷却が得られる場合には、ミスト噴霧による冷却は低減あるいは、行われなくてもよい。金型用スプレー噴霧器によるミストの噴霧は、アルミニウム合金板200の冷却に効果的である。噴霧量は、アルミニウム合金板200の板厚が大きいほど、多くすることが好ましい。 In S102, the die sprayer of the press machine sprays mist-like water or water-soluble lubricant toward the upper die 110 and the lower die 120 of the die 100. The die sprayer sprays mist-like water or water-soluble lubricant in an amount of 10 mg or more per 100 cm2 of the area of the aluminum alloy sheet 200 to be processed toward the upper die 110 and the lower die 120. The die sprayer sprays mist-like water or water-soluble lubricant before the aluminum alloy sheet 200 to be processed is set in the die 100. If the spray amount is less than 10 mg per 100 cm2 of the area of the aluminum alloy sheet 200 to be processed, the cooling capacity and lubricating performance are insufficient, leading to adhesion of the aluminum alloy sheet 200 to the die 100. If the spray amount is 3000 mg or more per 100 cm2 of the area of the aluminum alloy sheet 200 to be processed, the aluminum alloy sheet 200 is sufficiently cooled, but the water or water-soluble lubricant becomes excessive in the die 100. If there is an excess of water or water-soluble lubricant in the die 100, a draining operation is required to drain the liquid (water or water-soluble lubricant) from the die 100, which leads to deterioration of workability and quality. In addition, an excessive amount of spraying causes strength variations due to temperature unevenness of the aluminum alloy plate 200. Therefore, the amount of spraying is preferably 10 mg or more and less than 3000 mg per 100 cm2 of the area of the aluminum alloy plate 200 to be processed. For example, when sufficient cooling is obtained with the cooled die 100, cooling by mist spraying may be reduced or not performed. Spraying of mist by a die sprayer is effective for cooling the aluminum alloy plate 200. The amount of spraying is preferably increased as the thickness of the aluminum alloy plate 200 increases.

S103では、S101で加熱したアルミニウム合金板200を、加熱炉から取り出して、速やかに(例えば、5秒以内に)、プレス加工装置の金型100の下型シワ押さえ部121の上にセットする。アルミニウム合金板の加熱炉からの取り出し及び金型100へのセットは、例えば、周知のロボット等により行われる。当該ロボットは、例えば、アルミニウム合金板200を把持するアームを有し、所定時間加熱されたアルミニウム合金板200を加熱炉から取り出し、金型100に移動させる。また、当該ロボットは、プレス加工されたアルミニウム合金板200を金型100から取り出してもよい。In S103, the aluminum alloy sheet 200 heated in S101 is removed from the heating furnace and quickly (for example, within 5 seconds) set on the lower die wrinkle holder 121 of the die 100 of the press processing device. The aluminum alloy sheet is removed from the heating furnace and set in the die 100 by, for example, a well-known robot. The robot has, for example, an arm that holds the aluminum alloy sheet 200, and removes the aluminum alloy sheet 200 that has been heated for a predetermined time from the heating furnace and moves it to the die 100. The robot may also remove the pressed aluminum alloy sheet 200 from the die 100.

S104では、プレス加工装置において、金型100の上型110を下死点まで移動させて、ポンチ113及び上型シワ押さえ部112をアルミニウム合金板200に接触させることで、アルミニウム合金板200を所定の形状に変形加工(プレス加工)させる。ここで、プレス加工の速度(加工速度)は、20mm/s以上150mm/s未満である。プレス加工の速度(加工速度)は、金型100の上型110を下死点まで移動させる際の上型110の移動速度である。加工速度が20mm/s未満では、材料温度の低下(変形能低下)、潤滑剤の流入不足(焼き付き発生)等を招く。また、加工速度が20mm/s未満では、生産性低下につながる。加工速度が150mm/s以上では、アルミニウム合金板200に与える衝撃荷重で成形性低下につながる。例えば、金型100とアルミニウム合金板200との急激な接触による局所変形が生じ、括れに伴う割れ発生を招く。ここで、アルミニウム合金板200に加工した後の絞り加工の成形品の高さは、40mm未満であることが好ましい。ここではシワ押さえ制御機構を使用しないため、成形品の高さが40mm以上になると、フランジ部しわに伴う材料流入不足が生じる。ここで、縮みフランジ加工により得られる、成形品の高さとは、例えば、成形方向、すなわち、プレス加工における加工後のプレス方向での加工品の寸法をいう。よって、成形品の高さが40mm以上では、成形品にくびれ等が顕在化し製品性能を満足しないことがある。成形品の高さが40mm以上である場合、シワ押さえ制御機構が使用されてもよい。シワ押さえ制御機構として、ブランクホルダーが使用され得る。ブランクホルダーは、加工されたアルミニウム合金板200のフランジ部の流れ込みに伴うシワ発生を抑制し、絞り形成(深絞り成形(成型品の高さ)40mm以上)に求められる材料流入を促進させる。ホットスタンプ加工では、加熱材料(アルミニウム合金板200)の温度低下を招くので、シワ押さえ制御機構を使用しないことが望ましい。ただし、絞り加工要素の高い加工製品では、ブランクホルダーを使用することが望ましい。ブランクホルダーを使用する場合、アルミニウム合金板200は金型100の直上にセットされ、アルミニウム合金板200のフランジ部での接触時間を減らすことが求められる。In S104, in the press processing device, the upper die 110 of the die 100 is moved to the bottom dead center, and the punch 113 and the upper die wrinkle holder 112 are brought into contact with the aluminum alloy sheet 200, thereby deforming (pressing) the aluminum alloy sheet 200 into a predetermined shape. Here, the press processing speed (processing speed) is 20 mm/s or more and less than 150 mm/s. The press processing speed (processing speed) is the moving speed of the upper die 110 when moving the upper die 110 of the die 100 to the bottom dead center. If the processing speed is less than 20 mm/s, it will lead to a decrease in material temperature (deterioration of deformability), insufficient inflow of lubricant (occurrence of seizure), etc. In addition, if the processing speed is less than 20 mm/s, it will lead to a decrease in productivity. If the processing speed is 150 mm/s or more, the impact load applied to the aluminum alloy sheet 200 will lead to a decrease in formability. For example, local deformation occurs due to sudden contact between the die 100 and the aluminum alloy sheet 200, leading to cracks due to narrowing. Here, the height of the formed product of the drawing process after processing into the aluminum alloy sheet 200 is preferably less than 40 mm. Since no wrinkle suppression control mechanism is used here, if the height of the formed product is 40 mm or more, a shortage of material inflow occurs due to wrinkles in the flange portion. Here, the height of the formed product obtained by shrink flange processing refers to, for example, the dimension of the processed product in the forming direction, that is, the press direction after processing in the press processing. Therefore, if the height of the formed product is 40 mm or more, narrowing or the like may become apparent in the formed product, and the product performance may not be satisfied. If the height of the formed product is 40 mm or more, a wrinkle suppression control mechanism may be used. A blank holder may be used as the wrinkle suppression control mechanism. The blank holder suppresses the occurrence of wrinkles due to the flow of the flange portion of the processed aluminum alloy sheet 200, and promotes the inflow of material required for drawing formation (deep drawing forming (height of the formed product) 40 mm or more). In the hot stamping process, it is desirable not to use a wrinkle suppression control mechanism because it leads to a drop in the temperature of the heated material (aluminum alloy sheet 200). However, for processed products with a high degree of drawing, it is desirable to use a blank holder. When using a blank holder, the aluminum alloy sheet 200 is set directly above the die 100, and it is required to reduce the contact time of the flange portion of the aluminum alloy sheet 200.

S105では、金型100の上型110を下死点で維持して、アルミニウム合金板200を200℃以下まで冷却する。例えば、上型110を下死点で1-5秒間維持すること(下死点保持時間1秒-5秒)で、アルミニウム合金板200が200℃未満まで冷却される。下死点保持時間が1秒未満では、アルミニウム合金板200を200℃未満まで冷却することは難しい。アルミニウム合金板200を200℃未満まで冷却することができるのであれば、下死点保持時間が1秒未満(例えば、0.3秒未満)であってもよい。下死点保持時間が5秒超では、生産性が劣る。また、アルミニウム合金板200の温度が100℃未満では、時効処理(短時間ベーキング処理など)での析出核(クラスター)の形成が少なく、若干強度は低下傾向にある。ただし、重量比で、5%以上11%未満のSiを含むアルミニウム合金では、高Siの効果により成形品の温度感受性が小さくなるため、アルミニウム合金板200の温度が100℃未満でもよい。また、アルミニウム合金板200を200℃以下まで冷却することで、アルミニウム合金板200の到達温度と下死点での冷却温度との温度差(熱収縮率)を活用して、成形品の平坦度と金型100からの離型性を向上させることができる。また、アルミニウム合金板200の温度が200℃超では、強度を高める添加元素が析出し高強度を確保できない、成形品の変形が生じ易いといった問題がある。よって、アルミニウム合金板200が200℃以下になるまで冷却することが適切である。金型100は、予め水冷などにより冷却されているため、金型100の上型110と下型120との間に挟まれるアルミニウム合金板200も冷却される。アルミニウム合金板200の温度は金型100に接触することによって低下し、温度差がアルミニウム合金板200にテンション(張り)を与えて平坦度の向上に寄与する。一方、熱収縮はアルミニウム合金板200がポンチ113側に張り付き、離型を困難にさせる。よって、アルミニウム合金板200の到達温度を適正化してテンションを低減することが好ましい。また、アルミニウム合金板200の熱収縮対策でも離型の難しい形状が存在する場合、例えば、金型100の凸側であるポンチ113側に数度(例えば、1~3度)の逃げ角を付与すると共に、加工時の変形抵抗の低減化が有効である。変形抵抗は、焼き付きである。変形抵抗は、金型100へのメッキ(例えば、ニッケルメッキ、クロムメッキ)加工、水溶性クーラント(潤滑剤)の塗布を適宜組み合わせることで、低減される。潤滑剤として、周知の離型剤が使用され得る。金型100へのメッキは、金型100とアルミニウム合金板200との間の摩擦係数を低減させることができる。金型100への凸側逃げ角の付与、メッキ加工などにより、成形品の寸法精度(平坦度等)の向上を図ることができる。また、強制離脱方式により、成形品の寸法精度の向上を図ることができる。強制離脱方式は、機械的な方法(ノックアウトバー、ストリッパー等)で成形品(アルミニウム合金板200)の一部に変形しない程度に荷重を与えることで、金型100から成型品(アルミニウム合金板200)を離脱する方法である。なお、製品形状およびアルミニウム合金板200の板厚が厚い(5mm以上)の場合は、下死点保持時間が5秒以上であることが、好ましい。下死点保持時間が60秒以内でアルミニウム合金板200の温度が200℃以下に冷却されれば、強度面の不足は最小限に抑えられる。In S105, the upper die 110 of the mold 100 is maintained at the bottom dead center, and the aluminum alloy sheet 200 is cooled to 200°C or less. For example, the upper die 110 is maintained at the bottom dead center for 1-5 seconds (bottom dead center holding time 1-5 seconds), and the aluminum alloy sheet 200 is cooled to less than 200°C. If the bottom dead center holding time is less than 1 second, it is difficult to cool the aluminum alloy sheet 200 to less than 200°C. If the aluminum alloy sheet 200 can be cooled to less than 200°C, the bottom dead center holding time may be less than 1 second (for example, less than 0.3 seconds). If the bottom dead center holding time exceeds 5 seconds, productivity is poor. In addition, if the temperature of the aluminum alloy sheet 200 is less than 100°C, the formation of precipitation nuclei (clusters) during aging treatment (such as short-time baking treatment) is small, and the strength tends to decrease slightly. However, in an aluminum alloy containing 5% or more and less than 11% Si by weight, the temperature sensitivity of the molded product is reduced due to the effect of high Si, so the temperature of the aluminum alloy plate 200 may be less than 100°C. In addition, by cooling the aluminum alloy plate 200 to 200°C or less, the flatness of the molded product and the releasability from the mold 100 can be improved by utilizing the temperature difference (thermal shrinkage rate) between the reached temperature of the aluminum alloy plate 200 and the cooling temperature at the bottom dead center. In addition, if the temperature of the aluminum alloy plate 200 exceeds 200°C, there is a problem that the additive elements that increase the strength are precipitated, making it impossible to ensure high strength, and the molded product is likely to deform. Therefore, it is appropriate to cool the aluminum alloy plate 200 until it is 200°C or less. Since the mold 100 is cooled in advance by water cooling or the like, the aluminum alloy plate 200 sandwiched between the upper mold 110 and the lower mold 120 of the mold 100 is also cooled. The temperature of the aluminum alloy sheet 200 is lowered by contacting the die 100, and the temperature difference gives tension to the aluminum alloy sheet 200, contributing to the improvement of flatness. On the other hand, thermal contraction causes the aluminum alloy sheet 200 to stick to the punch 113 side, making it difficult to release. Therefore, it is preferable to optimize the temperature reached by the aluminum alloy sheet 200 to reduce the tension. In addition, when there is a shape that is difficult to release even with the thermal contraction countermeasure of the aluminum alloy sheet 200, for example, it is effective to give a relief angle of several degrees (for example, 1 to 3 degrees) to the punch 113 side, which is the convex side of the die 100, and to reduce the deformation resistance during processing. The deformation resistance is seizure. The deformation resistance is reduced by appropriately combining plating (for example, nickel plating, chrome plating) processing on the die 100 and application of a water-soluble coolant (lubricant). A well-known release agent can be used as the lubricant. Plating on the die 100 can reduce the friction coefficient between the die 100 and the aluminum alloy sheet 200. By providing the die 100 with a convex side relief angle, plating, etc., the dimensional accuracy (flatness, etc.) of the molded product can be improved. In addition, the forced release method can improve the dimensional accuracy of the molded product. The forced release method is a method of releasing the molded product (aluminum alloy sheet 200) from the die 100 by applying a load to a part of the molded product (aluminum alloy sheet 200) by a mechanical method (knockout bar, stripper, etc.) to an extent that the molded product is not deformed. In addition, when the product shape and the thickness of the aluminum alloy sheet 200 are thick (5 mm or more), it is preferable that the bottom dead center holding time is 5 seconds or more. If the temperature of the aluminum alloy sheet 200 is cooled to 200° C. or less within a bottom dead center holding time of 60 seconds, the lack of strength is minimized.

プレス加工後、アルミニウム合金板200の温度は、200℃以下で15秒以上維持されることが好ましい。ここでは、プレス加工後、アルミニウム合金板200は、金型100から取り出された後、例えば、常温(例えば、0℃-40℃程度)の空気中で15秒間以上放置され、組織が安定化する。また、プレス加工後、別の処理(例えば、トリミング、ピアス、リストライク等の冷間プレス加工など)が施されてもよい。別の処理によって加工熱が発生することにより、アルミニウム合金板200の温度が200℃以下で15秒以上維持されることで、MgSi等の析出硬化を促進させ、微細析出物の分散形成を多くし、人工時効処理(短時間ベーキング処理、長時間ベーキング処理)で強度を向上させることができる。 After the press working, the temperature of the aluminum alloy sheet 200 is preferably maintained at 200°C or less for 15 seconds or more. Here, after the press working, the aluminum alloy sheet 200 is taken out of the die 100 and then left in air at room temperature (e.g., about 0°C to 40°C) for 15 seconds or more, for example, to stabilize the structure. In addition, after the press working, another treatment (e.g., cold press working such as trimming, piercing, restriking, etc.) may be performed. By maintaining the temperature of the aluminum alloy sheet 200 at 200°C or less for 15 seconds or more due to the generation of processing heat by the other treatment, the precipitation hardening of Mg 2 Si, etc. is promoted, the dispersion formation of fine precipitates is increased, and the strength can be improved by artificial aging treatment (short-time baking treatment, long-time baking treatment).

S106では、電気ヒータ炉(電気炉)、誘導加熱炉、赤外線加熱炉などの加熱炉により、アルミニウム合金板200に対して、170℃以上250℃未満の到達温度で20分以上120分以下の保持時間で加熱をする短時間ベーキング処理を行う。すなわち、加熱炉で、アルミニウム合金板200に対して、アルミニウム合金板200の温度を到達温度に上昇させた後、さらに、当該到達温度で20分以上120分以下の保持時間、加熱を行う。170℃未満では、析出硬化が不十分であり、250℃以上では、析出物が大きくなり析出硬化が低減し、高強度を得ることが難しい。よって、短時間ベーキング処理は、170℃以上250℃未満が好ましい。また、短時間ベーキング処理の保持時間は20分以上60分未満とすることがより好ましい。また、短時間ベーキング処理の代わりに、長時間ベーキング処理が行われてもよい。長時間ベーキング処理は、電気ヒータ炉(電気炉)などの加熱炉により、アルミニウム合金板200に対して、例えば、150℃以上180℃未満の到達温度で5時間以上20時間未満の保持時間(例えば、170℃、8時間)で加熱をする。長時間ベーキング処理の温度、時間は、確実に、所望の強度を得られる条件として決められればよく、ここに記載したものに限定されるものではない。短時間ベーキング処理、長時間ベーキング処理は、人工時効処理の例である。また、人工時効処理の代わりに、自然時効(室温(25℃程度)に放置)が行われてもよい。長時間ベーキング処理を施したアルミニウム合金板200の強度は、引張強度で380MPa、耐力で330MPa程度になる。これは、成形用の6000系アルミニウム合金の強度を超えるものである。よって、当該アルミニウム合金板200を使用することで、6000系アルミニウム合金を使用する場合に比べて、薄肉化が可能である。また、短時間ベーキング処理を施したアルミニウム合金板200の強度は、引張強度で330MPa以上になる。引張強度が330MPa以上であることは、高強度であるとみなせる。短時間ベーキング処理を行うことで、長時間ベーキング処理で得られる強度と同等の強度のアルミニウム合金板を得ることができる。短時間ベーキング処理を行うことで、長時間ベーキング処理よりも省エネルギーで、長時間ベーキング処理と同等のアルミニウム合金板を得ることができる。なお、引張強度を測定することが難しい成形品は、ビッカース硬度により評価される。ビッカース硬度は、ビッカース硬度計(例えば、荷重2kg)によって測定される。4000系アルミニウム合金では、引張強度330MPaは、ビッカース硬度値110(加工品表面または断面)に相当する。よって、短時間ベーキング処理を施したアルミニウム合金板200のビッカース硬度は、110以上になる。In S106, a short-time baking process is performed on the aluminum alloy plate 200 by heating it at an ultimate temperature of 170°C or more and less than 250°C for a holding time of 20 minutes or more and 120 minutes or less using a heating furnace such as an electric heater furnace (electric furnace), an induction heating furnace, or an infrared heating furnace. That is, the aluminum alloy plate 200 is heated in a heating furnace to an ultimate temperature, and then heated at the ultimate temperature for a holding time of 20 minutes or more and 120 minutes or less. At less than 170°C, precipitation hardening is insufficient, and at 250°C or more, the precipitates become large, precipitation hardening is reduced, and it is difficult to obtain high strength. Therefore, the short-time baking process is preferably at least 170°C and less than 250°C. In addition, it is more preferable that the holding time of the short-time baking process is at least 20 minutes and less than 60 minutes. In addition, instead of the short-time baking process, a long-time baking process may be performed. In the long-term baking treatment, the aluminum alloy plate 200 is heated, for example, at a temperature of 150° C. or more and less than 180° C. for a holding time of 5 hours or more and less than 20 hours (for example, 170° C., 8 hours) in a heating furnace such as an electric heater furnace (electric furnace). The temperature and time of the long-term baking treatment may be determined as conditions that reliably obtain a desired strength, and are not limited to those described here. The short-term baking treatment and the long-term baking treatment are examples of artificial aging treatment. In addition, natural aging (left at room temperature (about 25° C.)) may be performed instead of the artificial aging treatment. The strength of the aluminum alloy plate 200 subjected to the long-term baking treatment is about 380 MPa in tensile strength and about 330 MPa in proof stress. This exceeds the strength of the 6000 series aluminum alloy for forming. Therefore, by using the aluminum alloy plate 200, it is possible to reduce the thickness compared to the case of using the 6000 series aluminum alloy. Moreover, the strength of the aluminum alloy plate 200 subjected to the short-time baking treatment is 330 MPa or more in terms of tensile strength. A tensile strength of 330 MPa or more can be considered to be high strength. By performing the short-time baking treatment, an aluminum alloy plate having a strength equivalent to that obtained by the long-time baking treatment can be obtained. By performing the short-time baking treatment, an aluminum alloy plate having a strength equivalent to that obtained by the long-time baking treatment can be obtained with less energy than the long-time baking treatment. In addition, a molded product whose tensile strength is difficult to measure is evaluated by Vickers hardness. Vickers hardness is measured by a Vickers hardness tester (e.g., a load of 2 kg). In the 4000 series aluminum alloy, a tensile strength of 330 MPa corresponds to a Vickers hardness value of 110 (surface or cross section of the processed product). Therefore, the Vickers hardness of the aluminum alloy plate 200 subjected to the short-time baking treatment is 110 or more.

(実施例1)
図5は、アルミニウム合金板のプレス加工後の温度に対するアルミニウム合金板の特性を示す図である。ここでは、アルミニウム合金板として、4000系アルミニウム合金であるAC4Aによる鋳造部品のスクラップ(Al-8.9%Si-0.1%Cu-0.4%Mn-0.5%Mg)を、溶融鋳造し、480℃で均質化熱処理した後、熱間圧延処理、冷間圧延処理を施して、2mm厚のアルミニウム合金板を生成する。その後、当該2mm厚のアルミニウム合金板から複数の試験材(JIS5号試験片)を作製する。作製した試験材に対して、ホットスタンプ加工を想定して、550℃で60分の溶体化処理を行う。さらに、試験材に対して、室温(25℃程度)で放置、または、100℃、150℃、200℃、250℃で15分間の加熱処理を行う。加熱処理は、ホットスタンプ加工後のアルミニウム合金板に対する加熱処理(維持処理)を想定している。15分間の加熱処理の時間は実際のホットスタンプ加工後の維持時間よりも長いが、実際のホットスタンプ加工後も同様の温度に維持することで同様の強度となり得る。その後、各試験材に対して、180℃で20分の短時間ベーキング処理を行う。短時間ベーキング処理を行った試験材に対して、引張強度、耐力、伸び率が測定される。
Example 1
FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of an aluminum alloy plate with respect to the temperature after press working of the aluminum alloy plate. Here, as the aluminum alloy plate, scrap (Al-8.9%Si-0.1%Cu-0.4%Mn-0.5%Mg) of a cast part made of AC4A, which is a 4000 series aluminum alloy, is melt-cast, homogenized at 480°C, and then hot-rolled and cold-rolled to produce an aluminum alloy plate having a thickness of 2 mm. Then, a plurality of test materials (JIS No. 5 test pieces) are produced from the 2 mm thick aluminum alloy plate. The produced test materials are subjected to a solution treatment at 550°C for 60 minutes, assuming hot stamping. Furthermore, the test materials are left at room temperature (about 25°C) or are subjected to a heat treatment at 100°C, 150°C, 200°C, or 250°C for 15 minutes. The heat treatment assumes a heat treatment (maintenance treatment) for the aluminum alloy plate after hot stamping. Although the 15-minute heat treatment time is longer than the maintenance time after actual hot stamping, similar strength can be obtained by maintaining the same temperature after actual hot stamping. Then, each test material is subjected to a short-time baking treatment at 180° C. for 20 minutes. The tensile strength, yield strength, and elongation percentage of the test material that has been subjected to the short-time baking treatment are measured.

100℃、150℃、200℃で15分間の加熱処理を行った試験材では、引張強度が330MPa以上である。これに対して、加熱処理を行わず室温に放置した試験材、250℃で15分間の加熱処理を行った試験材では、引張強度が330MPa未満である。なお、上記の溶体化処理後、長時間ベーキング処理(170℃で8時間の加熱処理)を行った試験材では、引張強度380MPa、耐力330MPaである。100℃、150℃、200℃で15分間の加熱処理を行った試験材では、長時間ベーキング処理を行った試験材の90%以上の引張強度を得ることができる。引張強度が長時間ベーキング処理を行った試験材の90%以上であることは、十分な強度である。また、各試験材において伸び率は8%以上となっており、8%以上の伸び率は十分な値である。よって、ホットスタンプ加工後のアルミニウム合金板は、100℃以上200℃以下で維持されることが望ましい。短時間ベーキング処理を行うことで、長時間ベーキング処理で得られる強度と同等の強度のアルミニウム合金板を、短時間で得ることができる。短時間ベーキング処理を行うことで、加熱処理の時間が短くなり、長時間ベーキング処理よりも省エネルギーで、長時間ベーキング処理と同等のアルミニウム合金板を得ることができる。The test material that was heat-treated at 100°C, 150°C, and 200°C for 15 minutes has a tensile strength of 330 MPa or more. In contrast, the test material that was left at room temperature without heat treatment and the test material that was heat-treated at 250°C for 15 minutes have a tensile strength of less than 330 MPa. In addition, the test material that was baked for a long time (heat-treated at 170°C for 8 hours) after the above solution treatment has a tensile strength of 380 MPa and a yield strength of 330 MPa. The test material that was heat-treated for 15 minutes at 100°C, 150°C, and 200°C can obtain a tensile strength of 90% or more of the test material that was baked for a long time. A tensile strength of 90% or more of the test material that was baked for a long time is sufficient strength. In addition, the elongation rate of each test material is 8% or more, and an elongation rate of 8% or more is a sufficient value. Therefore, it is desirable to maintain the aluminum alloy sheet after hot stamping at 100°C or more and 200°C or less. By performing the short-time baking treatment, an aluminum alloy sheet having the same strength as that obtained by the long-time baking treatment can be obtained in a short time. By performing the short-time baking treatment, the heating treatment time is shortened, and an aluminum alloy sheet having the same strength as that obtained by the long-time baking treatment can be obtained with less energy than the long-time baking treatment.

(実施例2)
図6は、アルミニウム合金板のプレス加工後の温度に対するアルミニウム合金板の特性を示す図である。実施例1では、180℃で20分の短時間ベーキング処理としたが、実施例2では、200℃で20分の短時間ベーキング処理とする。各試験材に対して、引張強度、耐力、伸び率が測定される。100℃、150℃、200℃で15分間の加熱処理を行った試験材では、引張強度が、長時間ベーキング処理を行った試験材の90%以上であり、330MPa以上である。また、加熱処理を行わず室温で放置した試験材でも、引張強度が330MPa以上である。一方、250℃で15分間の加熱処理を行った試験材では、引張強度が330MPa未満である。また、各試験材において伸び率は8%以上となっており、8%以上の伸び率は十分な値である。ここで、加熱処理を行わず室温で放置した試験材でも、引張強度が330MPa以上であるが、実施例1を加味すると、短時間ベーキング処理の条件の変化で、引張強度が330MPa未満になり得る。よって、ホットスタンプ加工後のアルミニウム合金板は、100℃以上200℃以下で維持されることが望ましい。
Example 2
FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of an aluminum alloy sheet with respect to the temperature after press working of the aluminum alloy sheet. In Example 1, a short-time baking treatment of 20 minutes at 180° C. was performed, whereas in Example 2, a short-time baking treatment of 20 minutes at 200° C. was performed. The tensile strength, yield strength, and elongation percentage were measured for each test material. In the test materials subjected to heat treatment at 100° C., 150° C., and 200° C. for 15 minutes, the tensile strength was 90% or more of the test materials subjected to long-time baking treatment, and was 330 MPa or more. In addition, even in the test materials that were left at room temperature without heat treatment, the tensile strength was 330 MPa or more. On the other hand, in the test materials subjected to heat treatment at 250° C. for 15 minutes, the tensile strength was less than 330 MPa. In addition, the elongation percentage was 8% or more in each test material, and an elongation percentage of 8% or more is a sufficient value. Here, the test material left at room temperature without heat treatment has a tensile strength of 330 MPa or more, but when Example 1 is taken into consideration, the tensile strength may become less than 330 MPa due to changes in the conditions of the short-time baking treatment. Therefore, it is desirable to maintain the aluminum alloy sheet after hot stamping at 100°C or more and 200°C or less.

(実施例3)
図7は、短時間ベーキング処理の温度に対するアルミニウム合金板の特性の例を示す図である。ここでは、実施例1と同様に、溶体化処理までされた試験材に、150℃で15分間の加熱処理を行い、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃で20分間の短時間ベーキング処理を行う。各試験材に対して、引張強度、耐力、伸び率が測定される。180℃、200℃、220℃で20分間の短時間ベーキング処理を行った試験材では、引張強度が330MPa以上である。これに対して、240℃、260℃で20分間の短時間ベーキング処理を行った試験材では、引張強度が330MPa未満である。240℃、260℃で20分間の短時間ベーキング処理を行った試験材では、引張強度が低い。よって、短時間ベーキング処理は、170℃以上230℃以下で行われることが望ましい。
Example 3
FIG. 7 is a diagram showing an example of the characteristics of an aluminum alloy sheet with respect to the temperature of a short-time baking treatment. Here, similarly to Example 1, a test material that has been subjected to a solution treatment is subjected to a heat treatment at 150°C for 15 minutes, and then subjected to a short-time baking treatment at 180°C, 200°C, 220°C, 240°C, and 260°C for 20 minutes. The tensile strength, yield strength, and elongation percentage are measured for each test material. The test material that has been subjected to a short-time baking treatment at 180°C, 200°C, and 220°C for 20 minutes has a tensile strength of 330 MPa or more. In contrast, the test material that has been subjected to a short-time baking treatment at 240°C and 260°C for 20 minutes has a tensile strength of less than 330 MPa. The test material that has been subjected to a short-time baking treatment at 240°C and 260°C for 20 minutes has a low tensile strength. Therefore, it is desirable to perform the short-time baking treatment at a temperature of 170°C or more and 230°C or less.

(実施例4)
図8は、4000系アルミニウム合金板と6000系アルミニウム合金板の強度及び成形性を示す図である。ここでは、アルミニウム合金板として、4000系アルミニウム合金であるAC4C材による鋳造部品のスクラップ(Al-7.15%Si-0.05%Cu-0.02%Mn-0.33%Mg)を、溶融鋳造し、510℃で均質化熱処理した後、熱間圧延処理、冷間圧延処理、350℃の仕上げ焼鈍を施して、2mm厚のアルミニウム合金板を生成する。その後、当該2mm厚のアルミニウム合金板から試験材(JIS5号試験片)を作製する。作製した試験材に対して、ホットスタンプ加工を想定して、550℃で60分の溶体化処理を行う。なお、比較材として6000系アルミニウム合金板の2mm厚の6022-T4材を使用する。ここでは、生成した2mm厚の4000系アルミニウム合金板(AC4Cによる試験材)と、2mm厚の6000系アルミニウム合金板(6022-T4材)とで、引張強度、耐力、伸び率、エリクセン値、限界絞り比LDRを比較する。AC4Cによる試験材は、6022-T4材に比べて、強度、耐力は劣る。AC4Cによる試験材は、軟質材であり、伸び率が6022-T4材に比べて高い。ただし、AC4Cによる試験材は6022-T4材に比べてエリクセン値(張出し性)が低い。これは、材料組織(結晶粒、共晶組織等)の影響である。なお、AC4Cによる試験材と6022-T4材とでは、限界絞り比LDRは、同等であるが、AC4Cによる試験材の強度が6022-T4材の強度と同等であれば、AC4Cによる試験材の絞り加工性(成形性)は、劣る。
Example 4
FIG. 8 is a diagram showing the strength and formability of a 4000-series aluminum alloy plate and a 6000-series aluminum alloy plate. Here, as the aluminum alloy plate, scrap (Al-7.15%Si-0.05%Cu-0.02%Mn-0.33%Mg) of a cast part made of AC4C material, which is a 4000-series aluminum alloy, is melt-cast and homogenized at 510°C, followed by hot rolling, cold rolling, and finish annealing at 350°C to produce an aluminum alloy plate having a thickness of 2 mm. Then, a test material (JIS No. 5 test piece) is prepared from the 2 mm-thick aluminum alloy plate. The prepared test material is subjected to a solution treatment at 550°C for 60 minutes, assuming hot stamping. In addition, a 6022-T4 material having a thickness of 2 mm, which is a 6000-series aluminum alloy plate, is used as a comparative material. Here, the tensile strength, yield strength, elongation, Erichsen value, and limit drawing ratio (LDR) of the produced 2 mm thick 4000 series aluminum alloy plate (AC4C test material) and 2 mm thick 6000 series aluminum alloy plate (6022-T4 material) are compared. The AC4C test material is inferior in strength and yield strength to the 6022-T4 material. The AC4C test material is a soft material and has a higher elongation than the 6022-T4 material. However, the AC4C test material has a lower Erichsen value (stretchability) than the 6022-T4 material. This is due to the influence of the material structure (crystal grains, eutectic structure, etc.). In addition, the limiting drawing ratio LDR of the AC4C test material and that of the 6022-T4 material are equivalent, but if the strength of the AC4C test material is equivalent to the strength of the 6022-T4 material, the drawing workability (formability) of the AC4C test material is inferior.

(実施例5)
実施例4の材料の3mm厚のアルミニウム合金板を用いて、椅子の座部及び脚部の成形試験を実施した。室温(25℃)の成形では設計の形状にならず、脚部の成形では割れを生じた。また、実施形態のホットスタンプ(550℃で60分の溶体化処理、潤滑剤塗布、水冷金型、下死点保持時間2秒)にて加工すると、座部及び脚部ともに、割れは発生せず良好であった。
(Example 5)
A molding test was carried out on the seat and legs of a chair using a 3 mm thick aluminum alloy plate of the material of Example 4. When molded at room temperature (25°C), the designed shape was not obtained, and cracks occurred when molding the legs. In addition, when processed by hot stamping of the embodiment (solution treatment at 550°C for 60 minutes, lubricant application, water-cooled die, bottom dead center holding time of 2 seconds), both the seat and the legs were good without cracks.

(実施例6)
図9は、アルミニウム合金板のプレス加工後のアルミニウム合金板の特性を示す図である。ここでは、アルミニウム合金板として、4000系アルミニウム合金であるAC4C材による鋳造部品のスクラップ(Al-7.15%Si-0.05%Cu-0.02%Mn-0.33%Mg)を、溶融鋳造し、510℃で均質化熱処理した後、熱間圧延処理、冷間圧延処理を施して、2mm厚のアルミニウム合金板を生成する。その後、当該2mm厚のアルミニウム合金板から試験材(JIS5号試験片)を作製する。作製した試験材に対して、ホットスタンプ加工を想定して、550℃で60分の溶体化処理を行う。さらに、試験材に対して、水冷後、室温(25℃程度)で120分間放置、200℃で20分間のベーキング処理、または、200℃で120分間のベーキング処理を行う。試験材に対して、強度を測定する。AC4C材は、非熱処理合金に属し析出硬化挙動を示さないと言われている。しかし、AC4Cによる試験材では、図9に示すようにホットスタンプ加工(500℃以上の加熱からの急冷、170℃以上230℃未満で20分以上120分以内のベーキング処理)により、室温で放置する場合に比べて、析出硬化による高強度が得られる。AC4Cによる試験材の強度は、自動車パネル材としても使用される6022-T4材と同等である。ただし、AC4Cによる試験材の強度は、AC4A材に比べると低めとなる。
Example 6
FIG. 9 is a diagram showing the characteristics of the aluminum alloy plate after press working of the aluminum alloy plate. Here, as the aluminum alloy plate, scrap of a cast part made of AC4C material, which is a 4000 series aluminum alloy (Al-7.15%Si-0.05%Cu-0.02%Mn-0.33%Mg), is melt-cast and homogenized at 510°C, followed by hot rolling and cold rolling to produce an aluminum alloy plate having a thickness of 2 mm. Then, a test material (JIS No. 5 test piece) is prepared from the 2 mm thick aluminum alloy plate. The prepared test material is subjected to a solution treatment at 550°C for 60 minutes, assuming hot stamping. Furthermore, the test material is water-cooled, left at room temperature (about 25°C) for 120 minutes, baked at 200°C for 20 minutes, or baked at 200°C for 120 minutes. The strength of the test material is measured. AC4C material is a non-heat-treatable alloy and is said not to exhibit precipitation hardening behavior. However, as shown in Figure 9, the AC4C test material can obtain high strength due to precipitation hardening by hot stamping (heating at 500°C or higher followed by rapid cooling and baking at 170°C to 230°C for 20 to 120 minutes) compared to when left at room temperature. The strength of the AC4C test material is equivalent to that of 6022-T4 material, which is also used as an automobile panel material. However, the strength of the AC4C test material is lower than that of AC4A material.

(実施形態の作用、効果)
本実施形態では、4000系アルミニウム合金などのアルミニウム合金の鋳造製品を原料として、4000系アルミニウム合金のアルミニウム合金板を製造する。このとき、例えば、アルミニウム合金の鋳造製品のスクラップ材を溶解、鋳造して、スラブが生成される。この際、脱ガス処理、介在物除去処理が行われる。さらに、鋳造されたスラブに対して、偏析部除去処理が行われる。また、鋳造の際、100ppm未満の量のPまたはNaが添加されてもよい。PまたはNaが添加されることで、アルミニウム合金の鋳造組織が微細化される。次に、偏析部除去処理をされたスラブに対して、450℃以上540℃未満の温度で均質化熱処理が行われる。さらに、均質化熱処理が行われたスラブは、熱間圧延処理により、2mm以上8mm未満の板厚のホットコイルとなる。この際、巻き取り温度は、270℃以上350℃未満とする。さらに、300℃以上400℃未満の粗鈍が行われて、冷間圧延処理にて0.8mm以上5mm未満の厚さのアルミニウム合金板が製造される。当該アルミニウム合金板200に対して、ホットスタンプ加工が行われる。
(Functions and Effects of the Embodiments)
In this embodiment, an aluminum alloy plate of a 4000 series aluminum alloy is manufactured using a cast product of an aluminum alloy such as a 4000 series aluminum alloy as a raw material. At this time, for example, scrap material of a cast product of an aluminum alloy is melted and cast to generate a slab. At this time, a degassing treatment and an inclusion removal treatment are performed. Furthermore, a segregation part removal treatment is performed on the cast slab. Furthermore, P or Na in an amount less than 100 ppm may be added during casting. By adding P or Na, the cast structure of the aluminum alloy is refined. Next, a homogenization heat treatment is performed on the slab that has been subjected to the segregation part removal treatment at a temperature of 450 ° C. or more and less than 540 ° C. Furthermore, the slab that has been subjected to the homogenization heat treatment is made into a hot coil with a plate thickness of 2 mm or more and less than 8 mm by a hot rolling treatment. At this time, the coiling temperature is 270 ° C. or more and less than 350 ° C. Furthermore, the aluminum alloy plate 200 is roughly annealed at 300° C. or more and less than 400° C., and then cold-rolled to produce an aluminum alloy plate 200 having a thickness of 0.8 mm or more and less than 5 mm. The aluminum alloy plate 200 is subjected to hot stamping.

本実施形態のアルミニウム合金板に対するホットスタンプ加工方法は、アルミニウム合金板200を、450℃以上560℃未満の到達温度で10分未満の保持時間、加熱炉で加熱する。金型100は、アルミニウム合金、工具鋼、ハイス鋼、超鋼などによる金型である。金型100は、冷却用水路150に流される冷媒により冷却される。また、金型100は、ミスト噴霧により、冷却される。加熱されたアルミニウム合金板200は、加熱炉から取り出されて、金型100にセットされ、プレス加工される。プレス加工の際、アルミニウム合金板200は、金型100の下死点で200℃以下に冷却される。さらに、プレス加工後、アルミニウム合金板200の温度は200℃以下で15秒以上維持されてもよい。これにより、強度に寄与するSi、Mg、Cuを固溶させることができる。本実施形態のアルミニウム合金板に対するホットスタンプ加工方法によれば、アルミニウム合金の成形性を向上させ、これまで困難であった形状を可能とし、金型の工程数を減少させることができる。金型100を冷却することで、金型100の温度を200℃未満にすることができる。金型100を冷却することで、加工対象のアルミニウム合金板200を冷却することができる。プレス加工後のアルミニウム合金板200に、短時間ベーキング処理、または、長時間ベーキング処理をすることで、アルミニウム合金板200を高強度化(引張強度330MPa以上)することができる。金型100への冷媒の導入、ミスト噴霧をすることで、アルミニウム合金板を所定の温度まで冷却することができる。また、アルミニウム合金板200を200℃以下に冷却することで、形状凍結性、平坦度に優れた成形品を生成することができる。冷却用水路による冷却、ミスト噴霧により、プレス加工後のアルミニウム合金板の直接水冷を省略することができる。直接水冷を行わないことで、プレス速度の低下、金型形状の複雑化、加工工程の複雑化を抑制できる。これにより、プレス加工工程の生産性、簡易性を向上させることができる。In the hot stamping method for the aluminum alloy plate of this embodiment, the aluminum alloy plate 200 is heated in a heating furnace at an attained temperature of 450°C or more and less than 560°C for a holding time of less than 10 minutes. The die 100 is a die made of aluminum alloy, tool steel, high speed steel, super steel, etc. The die 100 is cooled by a refrigerant flowing through the cooling water passage 150. The die 100 is also cooled by mist spray. The heated aluminum alloy plate 200 is taken out of the heating furnace, set in the die 100, and pressed. During the press processing, the aluminum alloy plate 200 is cooled to 200°C or less at the bottom dead center of the die 100. Furthermore, after the press processing, the temperature of the aluminum alloy plate 200 may be maintained at 200°C or less for 15 seconds or more. This allows Si, Mg, and Cu, which contribute to strength, to be solid-dissolved. According to the hot stamp processing method for the aluminum alloy plate of this embodiment, the formability of the aluminum alloy is improved, shapes that have been difficult to form up to now are possible, and the number of steps of the die can be reduced. By cooling the die 100, the temperature of the die 100 can be made less than 200°C. By cooling the die 100, the aluminum alloy plate 200 to be processed can be cooled. By performing a short-time baking process or a long-time baking process on the aluminum alloy plate 200 after press processing, the aluminum alloy plate 200 can be strengthened (tensile strength of 330 MPa or more). By introducing a refrigerant into the die 100 and spraying mist, the aluminum alloy plate can be cooled to a predetermined temperature. In addition, by cooling the aluminum alloy plate 200 to 200°C or less, a molded product with excellent shape freezing properties and flatness can be generated. By cooling through a cooling water channel and spraying mist, direct water cooling of the aluminum alloy plate after press processing can be omitted. By not performing direct water cooling, it is possible to suppress a decrease in press speed, a complication of the die shape, and a complication of the processing process. This makes it possible to improve the productivity and simplification of the press working process.

本実施形態のアルミニウム合金板に対するホットスタンプ加工方法は、Si成分量の多い4000系のAl-Si合金のプレス加工品を実現させることができる。本実施形態によれば、4000系アルミニウム合金で、6000系アルミニウム合金とくらべて同等以上の強度を有するプレス加工品を製造することができる。本実施形態によれば、4000系アルミニウム合金による鋳造製品を原料としてアルミニウム合金板を生成しプレス加工品を製造することで、アルミニウム新地金を使用してプレス加工品を製造する場合に比べて、消費エネルギーの削減することができる。消費エネルギーの削減により、CO2排出量削減を実現することができる。 The hot stamping method for aluminum alloy sheet of this embodiment can produce a pressed product of 4000 series Al-Si alloy with a high Si content. According to this embodiment, a pressed product can be produced from a 4000 series aluminum alloy having strength equal to or greater than that of a 6000 series aluminum alloy. According to this embodiment, a cast product made of a 4000 series aluminum alloy is used as a raw material to produce an aluminum alloy sheet and produce a pressed product, thereby reducing energy consumption compared to the case of producing a pressed product using virgin aluminum ingot. The reduction in energy consumption can lead to a reduction in CO2 emissions.

以上の各実施形態は、可能な限りこれらを組み合わせて実施され得る。The above embodiments can be implemented in combination wherever possible.

(付記)
本実施形態は、次の態様により実現されてもよい。
〔付記1〕
重量比で、5%以上11%未満のSiを含むアルミニウム合金を原料としたアルミニウム合金板を450℃以上560℃未満の温度で10分以内の時間保持する加熱工程と、
前記アルミニウム合金板を金型に供給してプレス加工し、当該プレス加工の下死点で前記アルミニウム合金板を100℃以上200℃以下に冷却するプレス加工工程とを含み、
前記アルミニウム合金板の厚さは1.5mm以上5mm未満である、
アルミニウム合金板加工方法。
〔付記2〕
アルミニウム合金による鋳物を原料としたアルミニウム合金板を450℃以上560℃未満の温度で10分以内の時間保持する加熱工程と、
前記アルミニウム合金板を金型に供給してプレス加工し、当該プレス加工の下死点で前記アルミニウム合金板を100℃以上200℃以下に冷却するプレス加工工程とを含み、
前記アルミニウム合金板の厚さは1.5mm以上5mm未満である、
アルミニウム合金板加工方法。
〔付記3〕
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板を100℃以上200℃以下の温度に15秒以上維持する維持工程を含む、
付記1又は2に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記4〕
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板を170℃以上230℃未満の温度で5分以上60分以内の時間保持するベーキング工程を含む、
付記1から3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記5〕
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板を150℃以上180℃未満の温度で5時間以上20時間以内の時間保持するベーキング工程を含む、
付記1から3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記6〕
前記アルミニウム合金板は、重量比で、5%以上11%未満のSi、0.2%以上0.6%未満のMg、0.01%以上2.0%未満のCuを含む、
付記1から5のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記7〕
前記アルミニウム合金板は、100ppm未満のP、または、100ppm未満のNaを添加されている、
付記6に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記8〕
前記アルミニウム合金板は、前記アルミニウム合金を、溶解、鋳造し、400℃以上500℃未満の温度で加熱する均質化熱処理、300℃以上400℃未満の温度で2mm以上8mm未満の厚さにする熱間圧延処理、1.5mm以上5mm未満の厚さにする冷間圧延処理を行うことにより製造される、
付記1から7のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記9〕
前記金型に、前記アルミニウム合金板の面積100cm当たり10mg以上3000mg未満の量でミスト状の水または水溶性潤滑剤を噴霧する噴霧工程を含み、
前記プレス加工工程における下死点保持時間は1秒以上5秒未満である、
付記1から8のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記10〕
前記金型は、凸側に逃げ角の付与、または、メッキ加工が施される、
付記1から9のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
〔付記11〕
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板の一部に力を印加して、前記金型から前記アルミニウム合金板を離脱させる離脱工程を含む、
付記1から10のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
(Additional Note)
This embodiment may be realized in the following manner.
[Appendix 1]
A heating process in which an aluminum alloy plate made from an aluminum alloy containing 5% or more and less than 11% Si by weight is held at a temperature of 450° C. or more and less than 560° C. for a time of 10 minutes or less;
and a press working step of supplying the aluminum alloy plate to a die and pressing the aluminum alloy plate, and cooling the aluminum alloy plate at a bottom dead center of the press working to 100° C. or higher and 200° C. or lower.
The thickness of the aluminum alloy plate is 1.5 mm or more and less than 5 mm.
Aluminum alloy plate processing method.
[Appendix 2]
A heating step of holding an aluminum alloy plate obtained by casting an aluminum alloy at a temperature of 450°C or higher and lower than 560°C for a period of 10 minutes or less;
and a press working step of supplying the aluminum alloy plate to a die and pressing the aluminum alloy plate, and cooling the aluminum alloy plate at a bottom dead center of the press working to 100° C. or higher and 200° C. or lower.
The thickness of the aluminum alloy plate is 1.5 mm or more and less than 5 mm.
Aluminum alloy plate processing method.
[Appendix 3]
After the press working step, the aluminum alloy plate is maintained at a temperature of 100° C. or more and 200° C. or less for 15 seconds or more.
3. The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 or 2.
[Appendix 4]
After the press working step, a baking step of holding the aluminum alloy plate at a temperature of 170 ° C. or more and less than 230 ° C. for 5 minutes to 60 minutes is included.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 to 3.
[Appendix 5]
After the press working step, a baking step of holding the aluminum alloy plate at a temperature of 150 ° C. or more and less than 180 ° C. for 5 hours or more and 20 hours or less is included.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 to 3.
[Appendix 6]
The aluminum alloy plate contains, by weight, 5% or more and less than 11% Si, 0.2% or more and less than 0.6% Mg, and 0.01% or more and less than 2.0% Cu.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 to 5.
[Appendix 7]
The aluminum alloy plate is added with less than 100 ppm of P or less than 100 ppm of Na.
7. A method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 6.
[Appendix 8]
The aluminum alloy plate is manufactured by melting and casting the aluminum alloy, and performing a homogenization heat treatment of heating at a temperature of 400° C. or more and less than 500° C., a hot rolling treatment at a temperature of 300° C. or more and less than 400° C. to a thickness of 2 mm or more and less than 8 mm, and a cold rolling treatment to a thickness of 1.5 mm or more and less than 5 mm.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 to 7.
[Appendix 9]
A spraying step of spraying mist-like water or water-soluble lubricant onto the die in an amount of 10 mg or more and less than 3000 mg per 100 cm2 of the aluminum alloy plate,
The bottom dead center holding time in the press working step is 1 second or more and less than 5 seconds.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 to 8.
[Appendix 10]
The die is provided with a clearance angle on the convex side or is plated.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 to 9.
[Appendix 11]
A separating step of applying a force to a part of the aluminum alloy plate after the press working step to separate the aluminum alloy plate from the die is included.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 to 10.

100 金型
110 上型
111 上型ダイセット
112 上型シワ押さえ部
113 ポンチ
120 下型
121 下型シワ押さえ部
122 下型ダイセット
130 冷却用水路
140 熱電対設置孔
150 冷却用水路
151 第1部分
152 第2部分
153 第3部分
160 熱電対設置孔
200 アルミニウム合金板
310 熱電対
320 熱電対
100 Mold 110 Upper die 111 Upper die set 112 Upper die wrinkle holder 113 Punch 120 Lower die 121 Lower die wrinkle holder 122 Lower die set 130 Cooling water channel 140 Thermocouple installation hole 150 Cooling water channel 151 First portion 152 Second portion 153 Third portion 160 Thermocouple installation hole 200 Aluminum alloy plate 310 Thermocouple 320 Thermocouple

Claims (12)

重量比で、5%以上11%未満のSiを含むアルミニウム合金を原料としたアルミニウム合金板を450℃以上560℃未満の温度で10分以内の時間保持する加熱工程と、
前記アルミニウム合金板を金型に供給してプレス加工し、当該プレス加工の下死点で前記アルミニウム合金板を200℃以下に冷却するプレス加工工程とを含み、
前記アルミニウム合金板の厚さは0.8mm以上5mm未満である、
アルミニウム合金板加工方法。
A heating step of holding an aluminum alloy plate made from an aluminum alloy containing 5% or more and less than 11% Si by weight at a temperature of 450° C. or more and less than 560° C. for 10 minutes or less;
and a press working step of supplying the aluminum alloy plate to a die and pressing the aluminum alloy plate, and cooling the aluminum alloy plate to 200° C. or less at a bottom dead center of the press working,
The thickness of the aluminum alloy plate is 0.8 mm or more and less than 5 mm.
Aluminum alloy plate processing method.
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板を100℃以上200℃以下の温度に15秒以上維持する維持工程を含む、
請求項1に記載のアルミニウム合金板加工方法。
After the press working step, the aluminum alloy plate is maintained at a temperature of 100° C. or more and 200° C. or less for 15 seconds or more.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板を170℃以上250℃未満の温度で20分以上120分以内の時間保持するベーキング工程を含む、
請求項1に記載のアルミニウム合金板加工方法。
After the press working step, a baking step of holding the aluminum alloy plate at a temperature of 170 ° C. or more and less than 250 ° C. for 20 minutes or more and 120 minutes or less is included.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板を150℃以上180℃未満の温度で5時間以上20時間以内の時間保持するベーキング工程を含む、
請求項1に記載のアルミニウム合金板加工方法。
After the press working step, a baking step of holding the aluminum alloy plate at a temperature of 150 ° C. or more and less than 180 ° C. for 5 hours or more and 20 hours or less is included.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記アルミニウム合金板は、重量比で、5%以上11%未満のSi、0.2%以上0.6%未満のMg、0.01%以上2.0%未満のCuを含む、
請求項1に記載のアルミニウム合金板加工方法。
The aluminum alloy plate contains, by weight, 5% or more and less than 11% Si, 0.2% or more and less than 0.6% Mg, and 0.01% or more and less than 2.0% Cu.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記アルミニウム合金板は、100ppm未満のP、または、100ppm未満のNaを添加されている、
請求項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
The aluminum alloy plate is added with less than 100 ppm of P or less than 100 ppm of Na.
The method for working an aluminum alloy sheet according to claim 5 .
前記アルミニウム合金板は、前記アルミニウム合金を、溶解、鋳造し、450℃以上540℃未満の温度で加熱する均質化熱処理、300℃以上400℃未満の温度で2mm以上8mm未満の厚さにする熱間圧延処理、0.8mm以上5mm未満の厚さにする冷間圧
延処理を行うことにより製造される、
請求項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
The aluminum alloy plate is manufactured by melting and casting the aluminum alloy, and performing a homogenization heat treatment of heating at a temperature of 450°C or more and less than 540°C, a hot rolling treatment at a temperature of 300°C or more and less than 400°C to a thickness of 2 mm or more and less than 8 mm, and a cold rolling treatment to a thickness of 0.8 mm or more and less than 5 mm.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記金型に、前記アルミニウム合金板の面積100cm当たり10mg以上3000mg未満の量でミスト状の水または水溶性潤滑剤を噴霧する噴霧工程を含み、
前記プレス加工工程における下死点保持時間は5秒未満である、
請求項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
A spraying step of spraying mist-like water or water-soluble lubricant onto the die in an amount of 10 mg or more and less than 3000 mg per 100 cm2 of the area of the aluminum alloy plate,
The bottom dead center holding time in the press working step is less than 5 seconds.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記金型は、凸側に逃げ角の付与、または、メッキ加工が施される、
請求項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
The die is provided with a clearance angle on the convex side or is plated.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記プレス加工工程後、前記アルミニウム合金板の一部に荷重を与えて、前記金型から前記アルミニウム合金板を離脱させる離脱工程を含む、
請求項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
A release step of applying a load to a part of the aluminum alloy plate after the press working step to release the aluminum alloy plate from the die is included.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記プレス加工工程は、油圧プレス、サーボプレス、及び、メカプレスのうちのいずれか1つのプレス加工装置によって行われ、
前記金型を前記下死点まで移動させる際の加工速度は、20mm/秒以上150mm/秒未満であり、
前記プレス加工工程における下死点保持時間は0.3秒未満である、
請求項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
The press working step is performed by any one of a hydraulic press, a servo press, and a mechanical press,
The processing speed when the die is moved to the bottom dead center is 20 mm/sec or more and less than 150 mm/sec,
The bottom dead center holding time in the press working step is less than 0.3 seconds;
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
前記プレス加工工程の後の前記アルミニウム合金板の高さは40mm以上であり、
前記プレス加工工程は、ブランクホルダーによるシワ押さえ制御機構によってシワ発生を抑制することを含み、
前記金型を前記下死点まで移動させる際の加工速度は、20mm/秒以上150mm/秒未満であり、
前記プレス加工工程における下死点保持時間は5秒未満である、
請求項に記載のアルミニウム合金板加工方法。
The height of the aluminum alloy plate after the press working step is 40 mm or more,
The press working step includes suppressing occurrence of wrinkles by a wrinkle suppression control mechanism using a blank holder,
The processing speed when the die is moved to the bottom dead center is 20 mm/sec or more and less than 150 mm/sec,
The bottom dead center holding time in the press working step is less than 5 seconds.
The method for processing an aluminum alloy sheet according to claim 1 .
JP2023554757A 2021-10-21 2022-10-21 Aluminum alloy plate processing method Active JP7614389B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021172611 2021-10-21
JP2021172611 2021-10-21
PCT/JP2022/039286 WO2023068361A1 (en) 2021-10-21 2022-10-21 Aluminum alloy sheet processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2023068361A1 JPWO2023068361A1 (en) 2023-04-27
JP7614389B2 true JP7614389B2 (en) 2025-01-15

Family

ID=86058303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023554757A Active JP7614389B2 (en) 2021-10-21 2022-10-21 Aluminum alloy plate processing method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7614389B2 (en)
WO (1) WO2023068361A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005271018A (en) 2004-03-24 2005-10-06 Nippon Steel Corp Hot forming method and high strength hot formed parts with excellent strength after forming
JP2013023747A (en) 2011-07-25 2013-02-04 Furukawa-Sky Aluminum Corp Method for producing aluminum alloy blank for press forming, and method for producing aluminum alloy press-formed body using the blank
JP2014087837A (en) 2012-10-31 2014-05-15 Aisin Takaoka Ltd Die quench device and die quench method of aluminum alloy material
JP2016151044A (en) 2015-02-17 2016-08-22 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy extruded material excellent in machinability and production method therefor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07155853A (en) * 1993-12-01 1995-06-20 Honda Motor Co Ltd Press forming method for metal plate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005271018A (en) 2004-03-24 2005-10-06 Nippon Steel Corp Hot forming method and high strength hot formed parts with excellent strength after forming
JP2013023747A (en) 2011-07-25 2013-02-04 Furukawa-Sky Aluminum Corp Method for producing aluminum alloy blank for press forming, and method for producing aluminum alloy press-formed body using the blank
JP2014087837A (en) 2012-10-31 2014-05-15 Aisin Takaoka Ltd Die quench device and die quench method of aluminum alloy material
JP2016151044A (en) 2015-02-17 2016-08-22 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy extruded material excellent in machinability and production method therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
アルミ材のホットスタンプ技術の開発,プレス技術,2020年2月号、vol58、No.2,日刊工業新聞社,2020年02月01日,53-58

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023068361A1 (en) 2023-04-27
JPWO2023068361A1 (en) 2023-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bauser et al. Extrusion
CN101804553B (en) Magnesium alloy plastic products and process for preparation of the same
CN102108463B (en) Aluminium alloy product suitable for manufacturing structures and preparation method
US20080041501A1 (en) Aluminum automotive heat shields
CN108220699B (en) Preparation method of high-strength and high-plasticity aluminum alloy double-layer composite sheet for body structural parts
CN102959109B (en) Aluminum alloy plate for forming
WO2007102290A1 (en) Process for manufacturing cast aluminum alloy plate
CN108994267A (en) It is a kind of to be able to ascend formability and the 6XXX system aluminium of ageing strengthening effect rolls plate preparation method
EP1842935B1 (en) Aluminum alloy plate and process for producing the same
CN108713063B (en) Tin-containing copper alloys, methods for their manufacture and uses
JP5291370B2 (en) Method for producing aluminum alloy automotive panel member
JP6625530B2 (en) Aluminum alloy sheet for automobile body structure
JP2007021533A (en) Method for producing aluminum alloy plate for formation, and apparatus for continuously casting aluminum alloy for formation
JP2023025592A (en) Aluminum alloy plate processing method
JP5416795B2 (en) Aluminum alloy sheet for forming
JP7614389B2 (en) Aluminum alloy plate processing method
JP5050577B2 (en) Aluminum alloy plate for forming process excellent in deep drawability and bake-proof softening property and method for producing the same
WO2023063366A1 (en) Aluminum alloy sheet processing method
JP4456505B2 (en) Manufacturing method of forming aluminum alloy sheet
JP4955969B2 (en) Manufacturing method of forming aluminum alloy sheet
CN100513061C (en) Technique for producing magnesium alloy punched thin plate
JP2022119602A (en) Aluminium alloy plate processing method
JP4542004B2 (en) Aluminum alloy sheet for forming
JP5203773B2 (en) Press forming method of aluminum alloy plate
JP2008062255A (en) SUPERPLASTIC MOLDING METHOD FOR Al-Mg-Si BASED ALUMINUM ALLOY SHEET HAVING REDUCED GENERATION OF CAVITY, AND Al-Mg-Si BASED ALUMINUM ALLOY MOLDED SHEET

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240917

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7614389

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150