JP2004351485A - 金属の加工法および加工成形品 - Google Patents
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Abstract
【課題】凸部の裏側にヒケ不良や窪みが形成されることを避けるとともに、好ましくは一回の鍛造工程によって、凸部を有する金属加工成形品を提供する。
【解決手段】素形材を押圧して第１凸部を成形すると同時に、前記第１凸部の裏側に第２凸部を成形する鍛造工程と、前記第２凸部を除去する切削工程とを有する金属の加工法。
【選択図】 図４
【解決手段】素形材を押圧して第１凸部を成形すると同時に、前記第１凸部の裏側に第２凸部を成形する鍛造工程と、前記第２凸部を除去する切削工程とを有する金属の加工法。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の加工法および金属の加工成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、リサイクル処理、環境問題等への対策の一つとして、大量生産される家電製品等の外装部品を、従来の樹脂材料に代わり、金属材料から製造することが検討されている。樹脂のリサイクル率が２０％程度であるのに対し、金属材料は９０％がリサイクル可能である。
【０００３】
金属材料の成形方法は、主として鋳造、粉末焼結、塑性加工（鍛造・絞り）などがあるが、生産台数の多い家電製品筐体などでは、短いタクトで大量生産できる塑性加工が部品単価を低減させる面から優位である。また、塑性加工では、素形材の加工硬化の影響により、高強度な成形品を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、塑性加工は、鋳造や粉末焼結に比べ、成形できる形状の自由度が低く、絞り加工では、ボス、リブなどの成形は不可能であり、鍛造工程でも、凹凸形状が複雑であると、欠肉などの表面欠陥が発生するという問題がある。
【０００５】
携帯電話用筐体やノート型パソコン用筐体などの鍛造成形品では、薄肉の板状部分に凸部を成形し、この凸部に溝加工あるいはタップ加工を施して、電子回路基板、液晶パネルなどを固定したものがある。また、成形品の薄肉化による剛性不足を補うために、リブなどの凸部を成形することもある。
【０００６】
従来の鍛造における凸部成形の概略工程図を図５に示す。
この工程においては、対向配置されたダイ５２とパンチ５３とが用いられる。ダイ５２の上面５２ｃとパンチ５３の下面５３ｃとの間に素形材５１を配置し、パンチ５３を下方に移動させることにより、素形材５１に圧力が印加される。その結果、素形材５１が塑性流動して、ダイ５２の上面５２ｃに形成されている凹部５２ａに素形材５１の一部が充填され、所定形状の凸部５４を有する成形品が得られる。
【０００７】
図５のような鍛造工程においては、一般に、成形される凸部５４の横断面が素形材の元の板厚に比較して大きいと、凸部５４の裏側において、成形品にヒケ不良５５が発生することが多い。ヒケ不良５５は、素形材５１の一部が塑性流動によってダイの凹部５２ａに充填される際に、欠肉状態となる部位によって引き起こされると考えられる。また、ヒケ不良５５は、元の板厚に関係なく、素形材５１の表皮に存在する異物によって発生するとも考えられる。異物には、酸化物層や潤滑剤などがあり、これらが塑性流動で合流する金属同士の結合を阻害すると考えられる。ヒケ不良５５が発生すると、外観品質の低下や強度の低下を引き起こす。
【０００８】
このようなヒケ不良の発生を防ぐために、概略工程図６に示すような鍛造工程が提案されている（特許文献１）。この工程でも、対向配置されたダイ６２とパンチ６３とが用いられるが、パンチ６３の下面６３ｃには、凸部６３ｄが形成されており、凸部６３ｄは、ダイ６２の上面６２ｃに形成されている凹部６２ａから偏心した位置にある。凸部６３ｄにより、素形材６１に欠肉を防ぐための塑性流動を与えることができ、ヒケ不良を起こさずに凸部６４を成形できる。
しかしながら、この方法では、所望する凸部６４の裏面付近に、不必要な凹部が必然的に成形され、外観を損ねてしまう。
【０００９】
また、概略工程図７に示すような鍛造工程も提案されている（特許文献２）。この工程は２工程からなる。第１工程で用いるパンチ７３の下面７３ｃには、凹部７３ａが形成されており、凹部７３ａは、ダイ７２の上面７２ｃに形成されている凹部７２ａに対向している。また、凹部７２ａの周辺には、欠肉を防ぐための低めのリブ７２ｂが形成されている。押圧によって素形材７１に塑性流動が与えられると、ダイ７２との対向面に凸部７１ａを有し、パンチ７３との対向面に凸部７１ｂを有する荒鍛造成形品が得られる。
【００１０】
荒鍛造成形品には、図７（Ｂ）に示すような第２工程により、仕上げ鍛造が施される。このとき用いるパンチ８３の下面８３ｃは平坦面となっており、この平坦面により、荒鍛造成形品に成形されている凸部７１ｂは押圧されて平坦化される。また、ダイ８２の上面８２ｃには、成形品の所望の凸部８１ａの形状に応じた凹部８２ａが形成されている。
【００１１】
しかしながら、この方法では、鍛造工程が複数回となってしまい、タクト時間が長くなる。特に、素形材がマグネシウム合金からなる場合には、常温で活動するすべり系が乏しく加工性が低いため、鍛造時には通常約２００℃以上の加熱が必要となる。従って、鍛造工程が複数回に及ぶと、いっそうのタクトの長期化につながる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平２−６０３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７３５４０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のとおり、金属の鍛造加工において、特に薄板から凸部を有する成形品を得ようとする場合には、凸部の裏側におけるヒケ不良の発生を防止するとともに、不要な窪みの形成や、タクト時間の長期化を避けることが望まれている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、凸部の裏側にヒケ不良や窪みが形成されることを避けるとともに、好ましくは一回の鍛造工程によって、凸部を有する金属加工成形品を提供することを目的とする。
【００１５】
すなわち、本発明は、素形材を押圧して第１凸部を成形すると同時に、前記第１凸部の裏側に第２凸部を成形する鍛造工程と、前記第２凸部を除去する切削工程とを有する金属の加工法に関する。
【００１６】
本発明は、また、凸部を有する金属加工成形品であって、前記凸部の縦切断面には、前記凸部側に膨らむ正方向鍛流線と、その反対側に向かう逆方向鍛流線とが存在し、前記逆方向鍛流線が、前記凸部の裏面で途切れている金属の加工成形品に関する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の金属の加工法は、第１工程のみが、素形材を押圧して第１凸部を成形すると同時に、前記第１凸部の裏側に第２凸部を成形する鍛造工程であり、第２工程は、前記第２凸部を除去する切削工程である。塑性加工性に乏しい材料に対しては、切削工程は鍛造工程よりも簡易に行うことができるため、２つの工程が共に鍛造工程である場合に比べて、タクト時間の長期化を防止することができる。
【００１８】
特に、加工成形品が、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる場合には、鍛造を行うために材料を２００℃以上に加熱しなければならないが、切削工程を行う場合には、加熱が不要である点で有利となる。２００℃以上の高温で温間鍛造または熱間鍛造を複数回行う場合、工数が増大し、設備投資も高額になる。
【００１９】
大量に生産される携帯電話用筐体やノート型パソコン用筐体等は、持ち運びや使用時の利便性から、軽量かつ高強度であることが求められる。マグネシウムおよびマグネシウム合金は、密度が１．７〜１．８ｇ／ｃｍ３程度であり、実用化されている金属中で比強度が最も高いことから、軽量で高強度が求められる部品に適している。本発明によれば、これらの部品を従来よりも低コストで提供することが可能となる。
【００２０】
ここで、マグネシウム合金とは、一般的に普及している、マグネシウムを主たる成分とする合金のことをいう。重量比でＡｌ：１〜９．５％、Ｚｎ：０〜２．５％、Ｍｎ：０．１％以上を含有し、残部がＭｇと不可避成分からなるマグネシウム合金が代表的である。このような合金としては、例えばＡＳＴＭ規格に準拠するＡＺ３１合金、ＡＺ９１合金、ＡＭ６０合金などがある。
【００２１】
なお、本発明は、特に薄板から凸部を有する成形品を得ようとする場合に有効であり、例えば厚さ０．６〜３．５ｍｍの素形材の加工において好適である。本発明は、また、素形材の体積をＶ、第１凸部と第２凸部の合計体積をＱとするとき、Ｖ／Ｑ値が３０以下の場合において、特に有効である。
【００２２】
本発明の加工法において、成形品に必要な凸部は第１凸部のみであり、その裏側に成形される第２凸部は本来不要であるが、第２凸部を形成することで、素形材の表皮が成形品内部に引き込まれることがなくなる。そのため、素形材の表皮に存在する酸化物などの異物が成形品の内部に巻き込まれることがなく、外観および内部品質のよい成形品が得られる。次に、不要である裏側の第２凸部を切除することで、ヒケ不良や不要な窪みのない成形品を得ることができる。
【００２３】
鍛造工程には、素形材を常温またはそれ以下の温度で鍛造する冷間鍛造、素形材を再結晶温度より低い温度に加熱して鍛造する温間鍛造、および素形材を再結晶温度以上、固相線温度未満に加熱して鍛造する熱間鍛造などがあるが、いずれの鍛造工程も、第１工程として適用可能である。また、材料に超塑性現象を発現させて、通常の鍛造工程よりも小さな圧力を素形材に印加して成形することも可能である。
【００２４】
不要な第２凸部の切削工程としては、金型パンチとダイによる剪断切除、フライス加工による切除、マシニング加工による切除、メタルソーによる切除、旋盤での切除、研磨による切除などが可能である。
【００２５】
上記方法で得られた凸部を有する金属加工成形品において、凸部の縦切断面には、凸部側に膨らむ正方向鍛流線と、その反対側に向かう逆方向鍛流線とが存在する。これらの鍛流線は、第１工程である鍛造工程において形成される。すなわち、鍛造工程において、第１凸部側に膨らむ正方向鍛流線が形成される同時に、第２凸部側に膨らむ逆方向鍛流線が形成される。また、第２工程において、第１凸部の裏側に位置する第２凸部が切除されるため、第２凸部側に膨らむ逆方向鍛流線は、第１凸部の裏面で途切れることになる。
【００２６】
【実施例】
以下、図１〜図４を参照しながら、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明を具現化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２７】
《実施例１》
（イ）素形材について
本実施例では、φ１８ｍｍの円盤状の素形材を用いた。
素形材には、重量％で、アルミニウム含有量が３％程度、亜鉛含有量が１％程度、残部がマグネシウムと不可避成分からなるマグネシウム合金ＡＺ３１を主に使用した。また、参考データ収集のために、純マグネシウム、マグネシウム合金ＡＺ９１、アルミニウム合金Ａ１０５０も使用した。これらの材料は、いずれもＡＳＴＭ規格を満たしている。表１〜表３に、使用したマグネシウム合金および純マグネシウム合金の組成を示す。
なお、表中の組成は、ＡＺ３１とＡＺ９１に関しては、ＩＣＰ発光分光分析による測定結果であり、純マグネシウムに関しては、素材メーカーの保障値である。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】
（ロ）実験装置
実験のための加圧装置には、油圧プレス機を用い、約２０トンの加圧力となるよう調整した。金型温度は２５０℃となるよう調整した。金型の温度制御は、プレス機が具備する熱盤からの熱伝導で行った。
図１（Ａ）に、装置の概略図を示す。この装置は、φ１８ｍｍの素形材１１を挟持するφ１８ｍｍ、高さ１２ｍｍの円筒形の上金型部品１２と、同じくφ１８ｍｍ、高さ１２ｍｍの円筒形の下金型部品１３とを具備する。上金型部品１２および下金型部品１３は、内径φ１８．０５ｍｍの円筒形のホルダ１４内に挿入された状態で、ダイ１５上に配置されている。ダイ１５の上面中心部には、φ１８ｍｍの凸部１５ａが形成されており、ここにホルダ１４の中空下部が嵌合している。
【００３２】
この状態において、パンチ１６が、上金型部品１２を下方へ押圧するが、その際、押圧された素形材１１は塑性変形して、上金型部品１２の中央穴１２ａと下金型部品１３の中央穴１３ａの内部に充填される。その結果、表裏両側に円柱状のボスが形成された成形品が得られる。中央穴１２ａおよび１３ａには、テーパーが付されており、それぞれ外側に向かって穴径が漸減している。内側の穴径は外側のそれに比べて１ｍｍ大きくなっている。
【００３３】
（ハ）成形条件
上金型部品１２の中央穴１２ａの内側（素形材側）の直径Ｄ、下金型部品１３の中央穴１３ａの内側（素形材側）の直径ｄ、および素形材１１の板厚ｔを変化させて、鍛造成形を行い、複数の成形品を得た。図１（Ｂ）に、鍛造工程で得られた成形品１７の断面概略図を示す。
また、Ｄ値、ｄ値およびｔ値を表４および表５に示す。
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【００３６】
なお、成形前の素形材には、二硫化モリブデンを含む潤滑剤をスプレー塗布した。成形時に、金型が閉じて、押圧状態となった状態での保持時間は、基本的に約３０秒間としたが、成形する凸部の高さが低い場合には、保持時間を増加させた。具体的には、潤滑剤の量および保持時間を、成形される第１凸部１７ａおよび第２凸部１７ｂの高さＨａおよびＨｂが、それぞれ６ｍｍ以上となるように調整した。
【００３７】
（ニ）第２凸部の切削
成形品１７の第２凸部１７ｂを、根元まで研磨して切除し、図１（Ｃ）に断面で示すような成形品１８を得た。ここでは、♯２２０〜１０００の研磨紙を回転式研磨台にセットして、第２凸部１７ｂを研磨した。次に、第２凸部の研磨切除により現れた研磨面１８ｃを観察し、直径約０．１ｍｍ以上の空隙の有無を調べた。研磨面１８ｃの観察は、光学顕微鏡により行った。
結果を表４および表５に示す。
【００３８】
成形前の円盤状素形材の板厚をｔとするとき、素形材の体積Ｖは、次式：
Ｖ＝８１π×ｔ
で表される。
また、第１凸部１７ａの直径をＤ、第２凸部１７ｂの直径をｄとし、両凸部が上金型部品１２および下金型部品１３の中央穴１２ａおよび１３ａに完全充填されたと仮定したとき、第１凸部１７ａおよび第２凸部１７ｂの合計体積Ｑは、次式：
Ｑ＝π（３Ｄ２−３Ｄ＋１）＋π（３ｄ２−３ｄ＋１）
で表される。
【００３９】
一般的に、素形材の体積Ｖが、成形しようとする凸部の体積Ｑに対して、小さい場合には、材料の欠肉や破断などを生じ易く、良好な成形が困難になる。そこで、本実施例においては、Ｖ／Ｑの値がおおむね１．５以上となるように素形材の板厚および金型部品を選択して成形を行った。
表４および表５に、素形材の体積Ｖの理論計算値、成形後の第１凸部１７ａと第２凸部１７ｂとの合計体積Ｑの理論計算値、およびＶとＱとの比率：Ｖ／Ｑを示す。
【００４０】
《比較例１》
下金型部品を中央穴の無い金型部品２３に変更したこと以外、実施例１と同様の装置を用いて、素形材１１の鍛造成形を行った。
図２（Ａ）に、用いた装置の断面概略図を、図２（Ｂ）に、得られた鍛造成形品２７の断面概略図を示す。
なお、金型温度、押圧時間、加圧力、潤滑剤量などの条件も、実施例１と同様とした。従って、潤滑剤の量および保持時間は、成形される凸部２７ａの高さＨｃが６ｍｍ以上となるように調整した。
【００４１】
成形前の円盤状素形材の板厚をｔとするとき、素形材の体積Ｖは、前述と同様に、次式：
Ｖ＝８１π×ｔ
で表される。
また、凸部２７ａの直径をＤとし、凸部２７ａが上金型部品１２の中央穴１２ａに完全充填されたと仮定したとき、凸部２７ａの体積Ｑ’は、次式：
Ｑ’＝π（３Ｄ２−３Ｄ＋１）
で表される。
【００４２】
一般的に、素形材の体積Ｖが、成形しようとする凸部の体積Ｑ’に対して、小さい場合には、ヒケ不良２７ｂが発生しやすい。そこで、本実施例においては、Ｖ／Ｑ’の値がおおむね１．５以上となるように素形材の板厚および金型部品を選択して成形を行った。そして、凸部２７ａの裏側におけるヒケ不良２７ｂの発生の有無を調べた。ヒケ不良２７ｂの有無は目視により判断した。ここでは、おおむね幅０．５ｍｍ以上、深さ０．５ｍｍ以上程度の凹部をヒケ不良と見なした。
【００４３】
表６に、素形材の板厚ｔ、上金型部品１２の内側（素形材側）の中央穴１２ａの直径Ｄ、素形材の体積Ｖの理論計算値、成形後の凸部２７ａの体積Ｑ’の理論計算値、ＶとＱ’との比率：Ｖ／Ｑ’、およびヒケ不良の有無を表６に示す。
【００４４】
【表６】
【００４５】
本比較例では、素形材の板厚ｔが大きく、成形する凸部の直径Ｄが小さい場合には、ヒケ不良が発生しにくい傾向があった。言い換えれば、素形材体積Ｖに対して、成形後の凸部Ｑ’の体積が小さい、すなわちＶ／Ｑ’値が大きければ、ヒケ不良が発生しにくかった。この結果は、文献などで述べられている通説と一致する。本比較例の結果では、Ｖ／Ｑ’値が約２８以上ではヒケ不良が発生しなかったが、それより小さいＶ／Ｑ’値では、ヒケ不良が発生した。一方、表４および表５に示すように、本発明の実施例においては、Ｖ／Ｑ値が１．４９以上の広い範囲で、凸部裏面のヒケ不良（空隙）が発生しなかった。
【００４６】
以上の結果より、素形材の板厚が比較的薄くても、本発明によれば、第１工程で素形材の表裏両面に凸部を同時に成形し、第２工程で不要である裏面の凸部を切除する方法を採用していることから、１回の鍛造工程と切除工程により、ヒケ不良や窪みのない良好な外観品質を有する塑性加工成形品が得られることがわかる。
【００４７】
次に、図３に、本発明の実施例および比較例で得られた成形品の縦切断面を、観察した。鍛流線の観察は、以下の要領で行った。まず、成形品の断面を研磨し、次いで、断面のエッチングを約３〜１０分間行った。このとき、エッチング液には、酢酸約１．２％、純水約１２％、ピクリン酸約７％を含有するエタノール溶液を用いた。その後、断面を乾燥させて、その観察を顕微鏡で行った。
【００４８】
比較例１で得られた成形品３０の縦切断面に見られた鍛流線を、模式的に図３（Ａ）に示す。成形品３０では、金属の流動方向を示す鍛流線３２は、凸部３１側に膨らむ凸形状を有していた。また、凸形状の高さは、凸部３１の表面からその裏側に向かうに従い徐々に減少していた。しかしながら、凸部３１の突出方向と逆向きに流れる鍛流線は観測されなかった。
【００４９】
一方、実施例１で得られた成形品３３の縦切断面に見られた鍛流線を、模式的に図３（Ｂ）に示す。成形品３３の縦切断面には、第１凸部３４側に膨らむ凸形状の鍛流線３６ａと、第１凸部３４の突出方向と逆向きに流れる鍛流線３６ｂとが見られた。また、鍛流線３６ｂは、第１凸部の裏面で途切れた状態であった。このような途切れは、切削により第２凸部３５が除去される際に生じるものである。
【００５０】
《実施例２》
図４に示すような電子機器用筐体を板状素形材から成形した。図４（Ａ）は、鍛造工程を行った直後の成形品４０の上面図であり、図４（Ｂ）は、そのＸ−Ｘ線断面図である。また、図４（Ｃ）は、成形品４０から不要部分を除去して完成した、図４（Ｂ）と同じ切断位置における電子機器用筐体４０’の断面図である。
【００５１】
筐体４０’は、タップ加工後、ねじ止めに供するためのボス４１が２箇所に設けられている。また、内部基板の位置決めに用いられるリブ４２が１箇所に設けられている。
筐体４０’の外形は３５ｍｍ×２５ｍｍ、側部の高さｈは６ｍｍ、側部の肉厚は０．８ｍｍ、底面の肉厚は１．０ｍｍとした。ボス４１の直径は根元で４ｍｍ、高さは４ｍｍとした。リブ４２の幅は根元で２．５ｍｍ、長さは根元で１０ｍｍ、高さは２．５ｍｍとした。なお、ボス４１およびリブ４２は、１／１０の勾配を有し、先端ほど小径となっている。
【００５２】
鍛造工程では、ボス４１の裏面に、直径約１ｍｍ、高さ約３ｍｍのボス４３を成形し、リブ４２の中央部の裏面に、幅約１ｍｍ、長さ８ｍｍ、高さ約１．５ｍｍのリブ４４を成形した。
【００５３】
この筐体を作製するために、素形材としてＡＺ３１Ｂのマグネシウム合金の板材（板厚１．４ｍｍ）を用意した。素形材および金型の温度を、２５０〜３００℃の範囲まで温め、約１０００ＫＮの加圧力で、金型を用いて約２０〜１００ｍｍ／ｓのプレス速度で鍛造成形を行った。このとき、潤滑剤には、二硫化モリブデンを含有するスプレーを使用した。
【００５４】
この鍛造工程では、ボス４１およびその裏面のボス４３と、リブ４２およびその裏面のリブ４４が成形され、素形材の側部が立ち上がったが、この段階では、側部の周縁端部４５の高さは揃わなかった。次に、側部の周縁端部４５、ボス４３およびリブ４４を、常温で、金型せん断工程（サイドカット）により、切除した。次に、せん断加工では除去しきれなかったわずかな段差部を切削または研削加工で仕上げ、平坦な外表面を持つ電子機器用筐体４０’を完成した。最後に、筐体４０’の表面に、ブラスト処理および防錆処理を施し、さらに塗装を行った。なお、ブラスト処理では、アルミナ粉で成形品表面を研磨し、防錆処理では、成形品表面にリン酸マンガンを含むＭｇ酸化皮膜を形成した。
【００５５】
［評価］
筐体４０’には、僅かながらボス４３およびリブ４４の切断痕跡が残ったが、後工程のブラスト処理および防錆処理、さらには塗装によって、切断痕跡は隠蔽され、外観上問題のないレベルとなった。
筐体４０’のボス４１およびリブ４２の切断面において、鍛流線を観察したところ、切断面には、ボス４１およびリブ４２側に膨らむ凸形状の鍛流線と、それらの突出方向と逆向きに流れる鍛流線とが見られ、後者の鍛流線は、ボス４１およびリブ４２の裏面で途切れた状態であった。
【００５６】
本発明は、主として素形材がマグネシウム、マグネシウム合金、あるいはアルミニウム合金の場合に好適であるとして説明してきたが、本発明を適用可能な素形材はこれらに限定されない。例えば、チタン合金、鉄合金、銅合金などにも、本発明を適用可能である。また、実施例では、潤滑剤として二硫化モリブデンスを含有するスプレーを主として使用したが、その他に、耐熱性プレスオイル、黒鉛粉末などを使用することもできる。また、本実施例では、金型および素形材を加熱して鍛造を行う温間鍛造を実施したが、金属の材質や材料特性によっては、熱間鍛造や冷間鍛造なども可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第１工程で素形材の表裏両面に凸部を同時に成形し、第２工程では不要な裏面の凸部を切除することから、１回の鍛造工程と切除工程で、ヒケ不良や窪みのない良好な外観品質を有する成形品を得ることが可能である。従って、本発明によれば、工程数の削減により、タクトの短縮をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】素形材の両側に凸部を成形する金型の一例の断面概略図（Ａ）、成形された成形品の断面模式図（Ｂ）および裏面の凸部を切除した成形品の断面模式図（Ｃ）である。
【図２】素形材の片側に凸部を成形する金型の一例の断面概略図（Ａ）および成形された成形品の断面模式図（Ｂ）である。
【図３】本発明の比較例（Ａ）および実施例（Ｂ）の成形品の断面模式図である。
【図４】本発明を具現化した成形品の一例の上面図（Ａ）、そのＸ−Ｘ線断面図（Ｂ）および切削工程を施した後のＸ−Ｘ線断面図（Ｃ）である。
【図５】従来の鍛造における凸部成形の概略工程図である。
【図６】従来の別の鍛造における凸部成形の概略工程図である。
【図７】従来のさらに別の鍛造における凸部成形の概略工程図である。
【符号の説明】
１１ 素形材
１２ 上金型部品
１２ａ 上金型部品１２の中央穴
１３ 下金型部品
１３ａ 下金型部品１３の中央穴
１４ ホルダ
１５ ダイ
１５ａ 凸部
１６ パンチ
１７ 成形品
１７ａ 成形品１７の第１凸部
１７ｂ 成形品１７の第２凸部
１８ 成形品
１８ｃ 研磨面
２３ 中央穴の無い金型部品
２７ 成形品
２７ａ 凸部
２７ｂ ヒケ不良
３０ 成形品
３２ 鍛流線
３１ 凸部
３３ 成形品
３４ 第１凸部
３５ 第２凸部
３６ａ 第１凸部側に膨らむ凸形状の鍛流線
３６ｂ 第１凸部の突出方向と逆向きに流れる鍛流線
４０ 成形品
４０’ 電子機器用筐体
４１ ねじ止めに供するためのボス
４２ 内部基板の位置決めに用いられるリブ
４３ ボス４１の裏面のボス
４４ リブ４２の中央部の裏面のリブ
４５ 側部の周縁端部
５１ 素形材
５２ ダイ
５２ａ ダイ５２の上面５２ｃに形成されている凹部
５２ｃ ダイ５２の上面
５３ パンチ
５３ｃ パンチ５３の下面
５４ 凸部
５５ ヒケ不良
６１ 素形材
６２ ダイ
６２ａ ダイ６２の上面に形成されている凹部
６２ｃ ダイ６２の上面
６３ パンチ
６３ｃ パンチ６３の下面
６３ｄ 凸部
６４ 凸部
６５ 不必要な凹部
７１ 素形材
７１ａ 凸部
７１ｂ 凸部
７２ ダイ
７２ａ 凹部
７２ｂ リブ
７２ｃ ダイ７２の上面
７３ パンチ
７３ａ 凹部
７３ｃ パンチ７３の下面
８１ａ 凸部
８２ ダイ
８２ａ 凹部
８２ｃ ダイ８２の上面
８３ パンチ
８３ｃ パンチ８３の下面
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の加工法および金属の加工成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、リサイクル処理、環境問題等への対策の一つとして、大量生産される家電製品等の外装部品を、従来の樹脂材料に代わり、金属材料から製造することが検討されている。樹脂のリサイクル率が２０％程度であるのに対し、金属材料は９０％がリサイクル可能である。
【０００３】
金属材料の成形方法は、主として鋳造、粉末焼結、塑性加工（鍛造・絞り）などがあるが、生産台数の多い家電製品筐体などでは、短いタクトで大量生産できる塑性加工が部品単価を低減させる面から優位である。また、塑性加工では、素形材の加工硬化の影響により、高強度な成形品を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、塑性加工は、鋳造や粉末焼結に比べ、成形できる形状の自由度が低く、絞り加工では、ボス、リブなどの成形は不可能であり、鍛造工程でも、凹凸形状が複雑であると、欠肉などの表面欠陥が発生するという問題がある。
【０００５】
携帯電話用筐体やノート型パソコン用筐体などの鍛造成形品では、薄肉の板状部分に凸部を成形し、この凸部に溝加工あるいはタップ加工を施して、電子回路基板、液晶パネルなどを固定したものがある。また、成形品の薄肉化による剛性不足を補うために、リブなどの凸部を成形することもある。
【０００６】
従来の鍛造における凸部成形の概略工程図を図５に示す。
この工程においては、対向配置されたダイ５２とパンチ５３とが用いられる。ダイ５２の上面５２ｃとパンチ５３の下面５３ｃとの間に素形材５１を配置し、パンチ５３を下方に移動させることにより、素形材５１に圧力が印加される。その結果、素形材５１が塑性流動して、ダイ５２の上面５２ｃに形成されている凹部５２ａに素形材５１の一部が充填され、所定形状の凸部５４を有する成形品が得られる。
【０００７】
図５のような鍛造工程においては、一般に、成形される凸部５４の横断面が素形材の元の板厚に比較して大きいと、凸部５４の裏側において、成形品にヒケ不良５５が発生することが多い。ヒケ不良５５は、素形材５１の一部が塑性流動によってダイの凹部５２ａに充填される際に、欠肉状態となる部位によって引き起こされると考えられる。また、ヒケ不良５５は、元の板厚に関係なく、素形材５１の表皮に存在する異物によって発生するとも考えられる。異物には、酸化物層や潤滑剤などがあり、これらが塑性流動で合流する金属同士の結合を阻害すると考えられる。ヒケ不良５５が発生すると、外観品質の低下や強度の低下を引き起こす。
【０００８】
このようなヒケ不良の発生を防ぐために、概略工程図６に示すような鍛造工程が提案されている（特許文献１）。この工程でも、対向配置されたダイ６２とパンチ６３とが用いられるが、パンチ６３の下面６３ｃには、凸部６３ｄが形成されており、凸部６３ｄは、ダイ６２の上面６２ｃに形成されている凹部６２ａから偏心した位置にある。凸部６３ｄにより、素形材６１に欠肉を防ぐための塑性流動を与えることができ、ヒケ不良を起こさずに凸部６４を成形できる。
しかしながら、この方法では、所望する凸部６４の裏面付近に、不必要な凹部が必然的に成形され、外観を損ねてしまう。
【０００９】
また、概略工程図７に示すような鍛造工程も提案されている（特許文献２）。この工程は２工程からなる。第１工程で用いるパンチ７３の下面７３ｃには、凹部７３ａが形成されており、凹部７３ａは、ダイ７２の上面７２ｃに形成されている凹部７２ａに対向している。また、凹部７２ａの周辺には、欠肉を防ぐための低めのリブ７２ｂが形成されている。押圧によって素形材７１に塑性流動が与えられると、ダイ７２との対向面に凸部７１ａを有し、パンチ７３との対向面に凸部７１ｂを有する荒鍛造成形品が得られる。
【００１０】
荒鍛造成形品には、図７（Ｂ）に示すような第２工程により、仕上げ鍛造が施される。このとき用いるパンチ８３の下面８３ｃは平坦面となっており、この平坦面により、荒鍛造成形品に成形されている凸部７１ｂは押圧されて平坦化される。また、ダイ８２の上面８２ｃには、成形品の所望の凸部８１ａの形状に応じた凹部８２ａが形成されている。
【００１１】
しかしながら、この方法では、鍛造工程が複数回となってしまい、タクト時間が長くなる。特に、素形材がマグネシウム合金からなる場合には、常温で活動するすべり系が乏しく加工性が低いため、鍛造時には通常約２００℃以上の加熱が必要となる。従って、鍛造工程が複数回に及ぶと、いっそうのタクトの長期化につながる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平２−６０３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７３５４０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のとおり、金属の鍛造加工において、特に薄板から凸部を有する成形品を得ようとする場合には、凸部の裏側におけるヒケ不良の発生を防止するとともに、不要な窪みの形成や、タクト時間の長期化を避けることが望まれている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、凸部の裏側にヒケ不良や窪みが形成されることを避けるとともに、好ましくは一回の鍛造工程によって、凸部を有する金属加工成形品を提供することを目的とする。
【００１５】
すなわち、本発明は、素形材を押圧して第１凸部を成形すると同時に、前記第１凸部の裏側に第２凸部を成形する鍛造工程と、前記第２凸部を除去する切削工程とを有する金属の加工法に関する。
【００１６】
本発明は、また、凸部を有する金属加工成形品であって、前記凸部の縦切断面には、前記凸部側に膨らむ正方向鍛流線と、その反対側に向かう逆方向鍛流線とが存在し、前記逆方向鍛流線が、前記凸部の裏面で途切れている金属の加工成形品に関する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の金属の加工法は、第１工程のみが、素形材を押圧して第１凸部を成形すると同時に、前記第１凸部の裏側に第２凸部を成形する鍛造工程であり、第２工程は、前記第２凸部を除去する切削工程である。塑性加工性に乏しい材料に対しては、切削工程は鍛造工程よりも簡易に行うことができるため、２つの工程が共に鍛造工程である場合に比べて、タクト時間の長期化を防止することができる。
【００１８】
特に、加工成形品が、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる場合には、鍛造を行うために材料を２００℃以上に加熱しなければならないが、切削工程を行う場合には、加熱が不要である点で有利となる。２００℃以上の高温で温間鍛造または熱間鍛造を複数回行う場合、工数が増大し、設備投資も高額になる。
【００１９】
大量に生産される携帯電話用筐体やノート型パソコン用筐体等は、持ち運びや使用時の利便性から、軽量かつ高強度であることが求められる。マグネシウムおよびマグネシウム合金は、密度が１．７〜１．８ｇ／ｃｍ３程度であり、実用化されている金属中で比強度が最も高いことから、軽量で高強度が求められる部品に適している。本発明によれば、これらの部品を従来よりも低コストで提供することが可能となる。
【００２０】
ここで、マグネシウム合金とは、一般的に普及している、マグネシウムを主たる成分とする合金のことをいう。重量比でＡｌ：１〜９．５％、Ｚｎ：０〜２．５％、Ｍｎ：０．１％以上を含有し、残部がＭｇと不可避成分からなるマグネシウム合金が代表的である。このような合金としては、例えばＡＳＴＭ規格に準拠するＡＺ３１合金、ＡＺ９１合金、ＡＭ６０合金などがある。
【００２１】
なお、本発明は、特に薄板から凸部を有する成形品を得ようとする場合に有効であり、例えば厚さ０．６〜３．５ｍｍの素形材の加工において好適である。本発明は、また、素形材の体積をＶ、第１凸部と第２凸部の合計体積をＱとするとき、Ｖ／Ｑ値が３０以下の場合において、特に有効である。
【００２２】
本発明の加工法において、成形品に必要な凸部は第１凸部のみであり、その裏側に成形される第２凸部は本来不要であるが、第２凸部を形成することで、素形材の表皮が成形品内部に引き込まれることがなくなる。そのため、素形材の表皮に存在する酸化物などの異物が成形品の内部に巻き込まれることがなく、外観および内部品質のよい成形品が得られる。次に、不要である裏側の第２凸部を切除することで、ヒケ不良や不要な窪みのない成形品を得ることができる。
【００２３】
鍛造工程には、素形材を常温またはそれ以下の温度で鍛造する冷間鍛造、素形材を再結晶温度より低い温度に加熱して鍛造する温間鍛造、および素形材を再結晶温度以上、固相線温度未満に加熱して鍛造する熱間鍛造などがあるが、いずれの鍛造工程も、第１工程として適用可能である。また、材料に超塑性現象を発現させて、通常の鍛造工程よりも小さな圧力を素形材に印加して成形することも可能である。
【００２４】
不要な第２凸部の切削工程としては、金型パンチとダイによる剪断切除、フライス加工による切除、マシニング加工による切除、メタルソーによる切除、旋盤での切除、研磨による切除などが可能である。
【００２５】
上記方法で得られた凸部を有する金属加工成形品において、凸部の縦切断面には、凸部側に膨らむ正方向鍛流線と、その反対側に向かう逆方向鍛流線とが存在する。これらの鍛流線は、第１工程である鍛造工程において形成される。すなわち、鍛造工程において、第１凸部側に膨らむ正方向鍛流線が形成される同時に、第２凸部側に膨らむ逆方向鍛流線が形成される。また、第２工程において、第１凸部の裏側に位置する第２凸部が切除されるため、第２凸部側に膨らむ逆方向鍛流線は、第１凸部の裏面で途切れることになる。
【００２６】
【実施例】
以下、図１〜図４を参照しながら、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明を具現化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２７】
《実施例１》
（イ）素形材について
本実施例では、φ１８ｍｍの円盤状の素形材を用いた。
素形材には、重量％で、アルミニウム含有量が３％程度、亜鉛含有量が１％程度、残部がマグネシウムと不可避成分からなるマグネシウム合金ＡＺ３１を主に使用した。また、参考データ収集のために、純マグネシウム、マグネシウム合金ＡＺ９１、アルミニウム合金Ａ１０５０も使用した。これらの材料は、いずれもＡＳＴＭ規格を満たしている。表１〜表３に、使用したマグネシウム合金および純マグネシウム合金の組成を示す。
なお、表中の組成は、ＡＺ３１とＡＺ９１に関しては、ＩＣＰ発光分光分析による測定結果であり、純マグネシウムに関しては、素材メーカーの保障値である。
【００２８】
【表１】
【表２】
【表３】
（ロ）実験装置
実験のための加圧装置には、油圧プレス機を用い、約２０トンの加圧力となるよう調整した。金型温度は２５０℃となるよう調整した。金型の温度制御は、プレス機が具備する熱盤からの熱伝導で行った。
図１（Ａ）に、装置の概略図を示す。この装置は、φ１８ｍｍの素形材１１を挟持するφ１８ｍｍ、高さ１２ｍｍの円筒形の上金型部品１２と、同じくφ１８ｍｍ、高さ１２ｍｍの円筒形の下金型部品１３とを具備する。上金型部品１２および下金型部品１３は、内径φ１８．０５ｍｍの円筒形のホルダ１４内に挿入された状態で、ダイ１５上に配置されている。ダイ１５の上面中心部には、φ１８ｍｍの凸部１５ａが形成されており、ここにホルダ１４の中空下部が嵌合している。
【００３２】
この状態において、パンチ１６が、上金型部品１２を下方へ押圧するが、その際、押圧された素形材１１は塑性変形して、上金型部品１２の中央穴１２ａと下金型部品１３の中央穴１３ａの内部に充填される。その結果、表裏両側に円柱状のボスが形成された成形品が得られる。中央穴１２ａおよび１３ａには、テーパーが付されており、それぞれ外側に向かって穴径が漸減している。内側の穴径は外側のそれに比べて１ｍｍ大きくなっている。
【００３３】
（ハ）成形条件
上金型部品１２の中央穴１２ａの内側（素形材側）の直径Ｄ、下金型部品１３の中央穴１３ａの内側（素形材側）の直径ｄ、および素形材１１の板厚ｔを変化させて、鍛造成形を行い、複数の成形品を得た。図１（Ｂ）に、鍛造工程で得られた成形品１７の断面概略図を示す。
また、Ｄ値、ｄ値およびｔ値を表４および表５に示す。
【００３４】
【表４】
【表５】
なお、成形前の素形材には、二硫化モリブデンを含む潤滑剤をスプレー塗布した。成形時に、金型が閉じて、押圧状態となった状態での保持時間は、基本的に約３０秒間としたが、成形する凸部の高さが低い場合には、保持時間を増加させた。具体的には、潤滑剤の量および保持時間を、成形される第１凸部１７ａおよび第２凸部１７ｂの高さＨａおよびＨｂが、それぞれ６ｍｍ以上となるように調整した。
【００３７】
（ニ）第２凸部の切削
成形品１７の第２凸部１７ｂを、根元まで研磨して切除し、図１（Ｃ）に断面で示すような成形品１８を得た。ここでは、♯２２０〜１０００の研磨紙を回転式研磨台にセットして、第２凸部１７ｂを研磨した。次に、第２凸部の研磨切除により現れた研磨面１８ｃを観察し、直径約０．１ｍｍ以上の空隙の有無を調べた。研磨面１８ｃの観察は、光学顕微鏡により行った。
結果を表４および表５に示す。
【００３８】
成形前の円盤状素形材の板厚をｔとするとき、素形材の体積Ｖは、次式：
Ｖ＝８１π×ｔ
で表される。
また、第１凸部１７ａの直径をＤ、第２凸部１７ｂの直径をｄとし、両凸部が上金型部品１２および下金型部品１３の中央穴１２ａおよび１３ａに完全充填されたと仮定したとき、第１凸部１７ａおよび第２凸部１７ｂの合計体積Ｑは、次式：
Ｑ＝π（３Ｄ２−３Ｄ＋１）＋π（３ｄ２−３ｄ＋１）
で表される。
【００３９】
一般的に、素形材の体積Ｖが、成形しようとする凸部の体積Ｑに対して、小さい場合には、材料の欠肉や破断などを生じ易く、良好な成形が困難になる。そこで、本実施例においては、Ｖ／Ｑの値がおおむね１．５以上となるように素形材の板厚および金型部品を選択して成形を行った。
表４および表５に、素形材の体積Ｖの理論計算値、成形後の第１凸部１７ａと第２凸部１７ｂとの合計体積Ｑの理論計算値、およびＶとＱとの比率：Ｖ／Ｑを示す。
【００４０】
《比較例１》
下金型部品を中央穴の無い金型部品２３に変更したこと以外、実施例１と同様の装置を用いて、素形材１１の鍛造成形を行った。
図２（Ａ）に、用いた装置の断面概略図を、図２（Ｂ）に、得られた鍛造成形品２７の断面概略図を示す。
なお、金型温度、押圧時間、加圧力、潤滑剤量などの条件も、実施例１と同様とした。従って、潤滑剤の量および保持時間は、成形される凸部２７ａの高さＨｃが６ｍｍ以上となるように調整した。
【００４１】
成形前の円盤状素形材の板厚をｔとするとき、素形材の体積Ｖは、前述と同様に、次式：
Ｖ＝８１π×ｔ
で表される。
また、凸部２７ａの直径をＤとし、凸部２７ａが上金型部品１２の中央穴１２ａに完全充填されたと仮定したとき、凸部２７ａの体積Ｑ’は、次式：
Ｑ’＝π（３Ｄ２−３Ｄ＋１）
で表される。
【００４２】
一般的に、素形材の体積Ｖが、成形しようとする凸部の体積Ｑ’に対して、小さい場合には、ヒケ不良２７ｂが発生しやすい。そこで、本実施例においては、Ｖ／Ｑ’の値がおおむね１．５以上となるように素形材の板厚および金型部品を選択して成形を行った。そして、凸部２７ａの裏側におけるヒケ不良２７ｂの発生の有無を調べた。ヒケ不良２７ｂの有無は目視により判断した。ここでは、おおむね幅０．５ｍｍ以上、深さ０．５ｍｍ以上程度の凹部をヒケ不良と見なした。
【００４３】
表６に、素形材の板厚ｔ、上金型部品１２の内側（素形材側）の中央穴１２ａの直径Ｄ、素形材の体積Ｖの理論計算値、成形後の凸部２７ａの体積Ｑ’の理論計算値、ＶとＱ’との比率：Ｖ／Ｑ’、およびヒケ不良の有無を表６に示す。
【００４４】
【表６】
本比較例では、素形材の板厚ｔが大きく、成形する凸部の直径Ｄが小さい場合には、ヒケ不良が発生しにくい傾向があった。言い換えれば、素形材体積Ｖに対して、成形後の凸部Ｑ’の体積が小さい、すなわちＶ／Ｑ’値が大きければ、ヒケ不良が発生しにくかった。この結果は、文献などで述べられている通説と一致する。本比較例の結果では、Ｖ／Ｑ’値が約２８以上ではヒケ不良が発生しなかったが、それより小さいＶ／Ｑ’値では、ヒケ不良が発生した。一方、表４および表５に示すように、本発明の実施例においては、Ｖ／Ｑ値が１．４９以上の広い範囲で、凸部裏面のヒケ不良（空隙）が発生しなかった。
【００４６】
以上の結果より、素形材の板厚が比較的薄くても、本発明によれば、第１工程で素形材の表裏両面に凸部を同時に成形し、第２工程で不要である裏面の凸部を切除する方法を採用していることから、１回の鍛造工程と切除工程により、ヒケ不良や窪みのない良好な外観品質を有する塑性加工成形品が得られることがわかる。
【００４７】
次に、図３に、本発明の実施例および比較例で得られた成形品の縦切断面を、観察した。鍛流線の観察は、以下の要領で行った。まず、成形品の断面を研磨し、次いで、断面のエッチングを約３〜１０分間行った。このとき、エッチング液には、酢酸約１．２％、純水約１２％、ピクリン酸約７％を含有するエタノール溶液を用いた。その後、断面を乾燥させて、その観察を顕微鏡で行った。
【００４８】
比較例１で得られた成形品３０の縦切断面に見られた鍛流線を、模式的に図３（Ａ）に示す。成形品３０では、金属の流動方向を示す鍛流線３２は、凸部３１側に膨らむ凸形状を有していた。また、凸形状の高さは、凸部３１の表面からその裏側に向かうに従い徐々に減少していた。しかしながら、凸部３１の突出方向と逆向きに流れる鍛流線は観測されなかった。
【００４９】
一方、実施例１で得られた成形品３３の縦切断面に見られた鍛流線を、模式的に図３（Ｂ）に示す。成形品３３の縦切断面には、第１凸部３４側に膨らむ凸形状の鍛流線３６ａと、第１凸部３４の突出方向と逆向きに流れる鍛流線３６ｂとが見られた。また、鍛流線３６ｂは、第１凸部の裏面で途切れた状態であった。このような途切れは、切削により第２凸部３５が除去される際に生じるものである。
【００５０】
《実施例２》
図４に示すような電子機器用筐体を板状素形材から成形した。図４（Ａ）は、鍛造工程を行った直後の成形品４０の上面図であり、図４（Ｂ）は、そのＸ−Ｘ線断面図である。また、図４（Ｃ）は、成形品４０から不要部分を除去して完成した、図４（Ｂ）と同じ切断位置における電子機器用筐体４０’の断面図である。
【００５１】
筐体４０’は、タップ加工後、ねじ止めに供するためのボス４１が２箇所に設けられている。また、内部基板の位置決めに用いられるリブ４２が１箇所に設けられている。
筐体４０’の外形は３５ｍｍ×２５ｍｍ、側部の高さｈは６ｍｍ、側部の肉厚は０．８ｍｍ、底面の肉厚は１．０ｍｍとした。ボス４１の直径は根元で４ｍｍ、高さは４ｍｍとした。リブ４２の幅は根元で２．５ｍｍ、長さは根元で１０ｍｍ、高さは２．５ｍｍとした。なお、ボス４１およびリブ４２は、１／１０の勾配を有し、先端ほど小径となっている。
【００５２】
鍛造工程では、ボス４１の裏面に、直径約１ｍｍ、高さ約３ｍｍのボス４３を成形し、リブ４２の中央部の裏面に、幅約１ｍｍ、長さ８ｍｍ、高さ約１．５ｍｍのリブ４４を成形した。
【００５３】
この筐体を作製するために、素形材としてＡＺ３１Ｂのマグネシウム合金の板材（板厚１．４ｍｍ）を用意した。素形材および金型の温度を、２５０〜３００℃の範囲まで温め、約１０００ＫＮの加圧力で、金型を用いて約２０〜１００ｍｍ／ｓのプレス速度で鍛造成形を行った。このとき、潤滑剤には、二硫化モリブデンを含有するスプレーを使用した。
【００５４】
この鍛造工程では、ボス４１およびその裏面のボス４３と、リブ４２およびその裏面のリブ４４が成形され、素形材の側部が立ち上がったが、この段階では、側部の周縁端部４５の高さは揃わなかった。次に、側部の周縁端部４５、ボス４３およびリブ４４を、常温で、金型せん断工程（サイドカット）により、切除した。次に、せん断加工では除去しきれなかったわずかな段差部を切削または研削加工で仕上げ、平坦な外表面を持つ電子機器用筐体４０’を完成した。最後に、筐体４０’の表面に、ブラスト処理および防錆処理を施し、さらに塗装を行った。なお、ブラスト処理では、アルミナ粉で成形品表面を研磨し、防錆処理では、成形品表面にリン酸マンガンを含むＭｇ酸化皮膜を形成した。
【００５５】
［評価］
筐体４０’には、僅かながらボス４３およびリブ４４の切断痕跡が残ったが、後工程のブラスト処理および防錆処理、さらには塗装によって、切断痕跡は隠蔽され、外観上問題のないレベルとなった。
筐体４０’のボス４１およびリブ４２の切断面において、鍛流線を観察したところ、切断面には、ボス４１およびリブ４２側に膨らむ凸形状の鍛流線と、それらの突出方向と逆向きに流れる鍛流線とが見られ、後者の鍛流線は、ボス４１およびリブ４２の裏面で途切れた状態であった。
【００５６】
本発明は、主として素形材がマグネシウム、マグネシウム合金、あるいはアルミニウム合金の場合に好適であるとして説明してきたが、本発明を適用可能な素形材はこれらに限定されない。例えば、チタン合金、鉄合金、銅合金などにも、本発明を適用可能である。また、実施例では、潤滑剤として二硫化モリブデンスを含有するスプレーを主として使用したが、その他に、耐熱性プレスオイル、黒鉛粉末などを使用することもできる。また、本実施例では、金型および素形材を加熱して鍛造を行う温間鍛造を実施したが、金属の材質や材料特性によっては、熱間鍛造や冷間鍛造なども可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第１工程で素形材の表裏両面に凸部を同時に成形し、第２工程では不要な裏面の凸部を切除することから、１回の鍛造工程と切除工程で、ヒケ不良や窪みのない良好な外観品質を有する成形品を得ることが可能である。従って、本発明によれば、工程数の削減により、タクトの短縮をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】素形材の両側に凸部を成形する金型の一例の断面概略図（Ａ）、成形された成形品の断面模式図（Ｂ）および裏面の凸部を切除した成形品の断面模式図（Ｃ）である。
【図２】素形材の片側に凸部を成形する金型の一例の断面概略図（Ａ）および成形された成形品の断面模式図（Ｂ）である。
【図３】本発明の比較例（Ａ）および実施例（Ｂ）の成形品の断面模式図である。
【図４】本発明を具現化した成形品の一例の上面図（Ａ）、そのＸ−Ｘ線断面図（Ｂ）および切削工程を施した後のＸ−Ｘ線断面図（Ｃ）である。
【図５】従来の鍛造における凸部成形の概略工程図である。
【図６】従来の別の鍛造における凸部成形の概略工程図である。
【図７】従来のさらに別の鍛造における凸部成形の概略工程図である。
【符号の説明】
１１ 素形材
１２ 上金型部品
１２ａ 上金型部品１２の中央穴
１３ 下金型部品
１３ａ 下金型部品１３の中央穴
１４ ホルダ
１５ ダイ
１５ａ 凸部
１６ パンチ
１７ 成形品
１７ａ 成形品１７の第１凸部
１７ｂ 成形品１７の第２凸部
１８ 成形品
１８ｃ 研磨面
２３ 中央穴の無い金型部品
２７ 成形品
２７ａ 凸部
２７ｂ ヒケ不良
３０ 成形品
３２ 鍛流線
３１ 凸部
３３ 成形品
３４ 第１凸部
３５ 第２凸部
３６ａ 第１凸部側に膨らむ凸形状の鍛流線
３６ｂ 第１凸部の突出方向と逆向きに流れる鍛流線
４０ 成形品
４０’ 電子機器用筐体
４１ ねじ止めに供するためのボス
４２ 内部基板の位置決めに用いられるリブ
４３ ボス４１の裏面のボス
４４ リブ４２の中央部の裏面のリブ
４５ 側部の周縁端部
５１ 素形材
５２ ダイ
５２ａ ダイ５２の上面５２ｃに形成されている凹部
５２ｃ ダイ５２の上面
５３ パンチ
５３ｃ パンチ５３の下面
５４ 凸部
５５ ヒケ不良
６１ 素形材
６２ ダイ
６２ａ ダイ６２の上面に形成されている凹部
６２ｃ ダイ６２の上面
６３ パンチ
６３ｃ パンチ６３の下面
６３ｄ 凸部
６４ 凸部
６５ 不必要な凹部
７１ 素形材
７１ａ 凸部
７１ｂ 凸部
７２ ダイ
７２ａ 凹部
７２ｂ リブ
７２ｃ ダイ７２の上面
７３ パンチ
７３ａ 凹部
７３ｃ パンチ７３の下面
８１ａ 凸部
８２ ダイ
８２ａ 凹部
８２ｃ ダイ８２の上面
８３ パンチ
８３ｃ パンチ８３の下面
Claims (3)
- 素形材を押圧して第１凸部を成形すると同時に、前記第１凸部の裏側に第２凸部を成形する鍛造工程と、前記第２凸部を除去する切削工程とを有する金属の加工法。
- 凸部を有する金属加工成形品であって、
前記凸部の縦切断面には、前記凸部側に膨らむ正方向鍛流線と、その反対側に向かう逆方向鍛流線とが存在し、前記逆方向鍛流線が、前記凸部の裏面で途切れている金属の加工成形品。 - 前記加工成形品が、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる請求項２記載の金属の加工成形品。
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| JP2003153196A JP2004351485A (ja) | 2003-05-29 | 2003-05-29 | 金属の加工法および加工成形品 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008232195A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 防振ブッシュの製造方法及び防振ブッシュ |
| JP2010000515A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Kagoshima Prefecture | マグネシウム合金の鍛造加工方法 |
| JP2013175795A (ja) * | 2013-06-12 | 2013-09-05 | Mitsui High Tec Inc | リードフレームの製造方法 |
| JP2021010929A (ja) * | 2019-07-08 | 2021-02-04 | 昭和電工株式会社 | 高圧ガス容器の口金およびその製造方法 |
-
2003
- 2003-05-29 JP JP2003153196A patent/JP2004351485A/ja active Pending
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