JP2009074163A

JP2009074163A - プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板及びその製造方法

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Publication number: JP2009074163A
Application number: JP2008099950A
Authority: JP
Inventors: Shingo Ikawa; 慎吾伊川; Mineo Asano; 峰生浅野
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】プレス成形性に優れたプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板とするものである。

【解決手段】プレス成形用Ａｌ合金板において、集合組織の主方位のＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上であり、且つ該Ｃｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下であるＡｌ合金板１であって、該Ａｌ合金板によるプレス成形加工品２の平面部３に平面ひずみ変形部４中最もひずみ量が大きい部位５が存在する場合、当該部位５での法線６についてプレス成形加工品２を平面視して得られる法線方向７と、前記Ａｌ合金板１の圧延方向８とのなす夾角αを４５±１０度とすることで、該Ａｌ合金板の集合組織及び平面ひずみ変形の異方性を制御することができ、プレス成形性が向上する。

【選択図】図１

Description

本願発明は、プレス成形性に優れたプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板及びその製造方法に関する。

近年、地球環境等への配慮により自動車等の構造部材の軽量化等の社会的要求に応えるように、板製品、押出製品、鍛造製品等の部品では、鉄鋼材料に代えてＡｌ又はＡｌ合金板のアルミニウム材料とすることが検討されている。ところが、アルミニウム材料は従来の鋼板材料に比べてプレス成形性に劣るため、材料の代替に際してはアルミニウム材料のプレス成形性の改善が必要となる。

そこで、アルミニウム材料のプレス成形性を改善すべく、アルミニウム材料の集合組織を制御することが提案されている。例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板の集合組織において、少なくともＣｕｂｅ方位の方位密度をプレス成形の種類（特に深絞り成形、張出し成形、曲げ加工）に応じて制御しようとするものである（特許文献１参照）。

特開２０００−３１９７４１号公報

しかしながら、上記従来の提案では、プレス成形で最も破断に至りやすい平面ひずみ変形（引張方向に垂直な方向の変形は拘束）の異方性までは考慮していないものである。その結果、プレス成形に際して生じる平面ひずみ変形中成形限界ひずみを超える部位では破断が発生し易く、アルミニウム材料のプレス成形性の十分な改善は図ることができなかった。

さらに、プレス成形加工品の形状が複雑になると、該プレス成形加工品における平面ひずみ変形中成形限界ひずみを超える部位は複数生じる場合もあるため、プレス成形加工品での破断を防止するためには、各々の平面ひずみ変形に対して確実に対応する必要がある。

なお、上記アルミニウム材料の集合組織の結晶方位は一般的に次のように示される。即ち、該アルミニウム材料の集合組織は、主としてＣｕｂｅ方位、Ｇｏｓｓ方位、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位及びＣｏｐｐｅｒ方位から構成され、その他の方位としてＣＲ方位、ＲＷ方位、Ｐ方位、Ｒ方位といった方位が確認されている。また、これらの方位は加工方法によって形成される方位が異なり、その構成により、塑性異方性や成形性が変化する。そして、結晶方位はミラー指数といわれる面｛ｈｋｌ｝と方向＜ｕｖｗ＞で表現され、該表現方法に基づいた前記方位の表記は次のようになる。

即ち、Ｃｕｂｅ方位は｛００１｝＜１００＞、Ｇｏｓｓ方位は｛０１１｝＜１００＞、Ｂｒａｓｓ方位は｛０１１｝＜２１１＞、Ｓ方位は｛１２３｝＜６３４＞、Ｃｏｐｐｅｒ方位は｛１１２｝＜１１１＞、ＣＲ方位は｛００１｝＜５２０＞、ＲＷ方位は｛００１｝＜１１０＞、Ｐ方位は｛０１１｝＜１２２＞及びＲ方位は｛１２４｝＜２１１＞と表記される。

また、上記各方位の方位密度とは、ランダムな方位に対する各方位の強度の比率である。

更に、方位密度はＸ線回析装置で測定した極点図から、三次元方位解析により結晶粒方位分布関数〔ＯＤＦ（ＣｒｙｓｔａｌｌｉｔｅＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎ）〕を求めることで比較する。該ＯＤＦはＢｕｎｇｅの提唱した級数展開法により偶数項の展開次数を２２次、奇数項の展開次数を１９次として計算する。ここで、ランダム試料の回析強度Ｉｒは検体試料の回析強度Ｉｃから次式〔数１〕により算出した。

ここで、α、βは測定角度、△ｓはステップ角度である。

なお、本願発明では各方位の±１０度以内の方位のずれは同一の方位であると定義する。但し、Ｃｏｐｐｅｒ方位とＳ方位については±９度以内の方位のずれは同一の方位であると定義するものである。

そして、上記の平面ひずみとは、引張方向に対して垂直の方向の変形は拘束された状態、つまり、最小主ひずみが０であるひずみ状態のことであり、本願発明では平面ひずみの最小主ひずみは、最大主ひずみεmaxの±５％（−０．０５εmax〜０．０５εmax）が最小主ひずみとして付与された場合でも同一であると定義するものである。

また、成形限界ひずみは、エリクセン試験あるいは球頭張り出し成形試験において、スクライブドサークルを描いたブランク（試験片）を用いることにより、スクライブドサークルの成形前の寸法と破断時の寸法とから、ひずみを算出することで求められるものである。

そのため、本願発明は、プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板において、集合組織のみならず、平面ひずみ変形までも考慮することで、単純なプレス成形から複雑なプレス成形によるプレス成形加工品において生じる平面ひずみ変形中単独又は複数の成形限界ひずみを超える部位での破断を確実に防止しようとするものである。

上記課題を解決するため、第１の特徴として、集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板であって、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度としてなるものである。

また、第２の特徴として、集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板であって、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量の大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度としてなるものである。

以上のように、Ａｌ又はＡｌ合金板の集合組織、即ちＣｕｂｅ方位の方位密度とＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度を制御するとともに、該集合組織により生じる塑性異方性をも制御することで、プレス成形に際して生じる平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える部位における破断の発生を防止することができる。

なお、集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つ該Ｃｕｂｅ方位以外の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）としたのは、上記変形特性は、Ｃｕｂｅ方位が一定以下しか存在しない場合、又はＣｕｂｅ方位以外のその他の方位の方位密度が一定以上存在する場合には得られず、プレス成形性が向上しないためである。

従って、Ａｌ又はＡｌ合金板における集合組織の方位密度において、主方位としてのＣｕｂｅ方位の方位密度が２０未満（ランダム比）で、且つその他の方位が１０未満（ランダム比）であると、Ｃｕｂｅ方位の変形特性が十分に得られずプレス成形性が向上しないものである。

また、主方位としてのＣｕｂｅ方位の方位密度が２０未満（ランダム比）で、且つその他の方位が１０以上（ランダム比）であったり、主方位としてのＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）で、且つＣｕｂｅ方位以外のその他の方位密度が１０超え（ランダム比）であると、Ｃｕｂｅ方位以外のその他の方位の変形特性がＣｕｂｅ方位の変形特性に影響し、プレス成形性が向上しないものである。

更に、上記プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品での平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が平面部に存在することとなる場合は、該平面ひずみ変形部における成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、該プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角α、又は該プレス成形加工品の曲面部に存在することとなる場合は、該曲面部における成形限界ひずみを超える最もひずみ量の大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、該プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度、好ましくは４５度とすることで、集合組織により生じる塑性異方性を制御できるので、主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が高く、且つその他の各々の方位の方位密度が低いプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板、特に平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量の大きい部位は成形限界が高くなって成形限界を超えなくなるので、プレス成形性は著しく向上するものとなる。

一方、前記プレス成形加工品の曲面部に存在することとなる場合において、平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、該プレス成形加工品でのＡｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角α、又は該プレス成形加工品の曲面部に存在することとなる場合において、該曲面部における最もひずみ量が大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、該プレス成形加工品でのＡｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが５５度より大或いは３５度よりも小であると、集合組織により生じる塑性異方性を十分に制御することができず、前記プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板、特に平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位は成形限界が低く、プレス成形性は低下し、破断が発生し易くなる。

そして、第３の特徴として、上記プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板は、集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板を製造する方法において、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度となるようにセットし、又は第４の特徴として、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量の大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度となるようにセットするものである。

その結果、上記プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板を製造することができる。そして製造された該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板は、プレス成形に際して生じる平面ひずみ変形部は板の方向を変更することにより成形限界が高くなり、最もひずみ量が大きい部位でも成形限界を超えなくなり、破断の発生を防止できるものとなる。

また、第５の特徴として、集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板を複数接合してなるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板であって、

該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超えるひずみ量が大きい部位が複数存在する場合、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在する場合には、該ひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度であり、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在する場合には、該ひずみ量の大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度としてなるものである。

以上のように、Ａｌ又はＡｌ合金板の集合組織、即ちＣｕｂｅ方位の方位密度とＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度を制御するとともに、該集合組織により生じる塑性異方性をも制御することで、プレス成形加工品においてプレス成形に際して生じる平面ひずみ変形部は板の方向を変更することにより成形限界が高くなり、最もひずみ量が大きい部位でも成形限界を超えなくなり、破断の発生を防止することができる。

更に、第６の特徴として、集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板を複数接合してなるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の製造方法であって、

該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超えるひずみ量が大きい部位が複数存在する場合、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在する場合には、該ひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度とし、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在する場合には、該ひずみ量の大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度としてなるものである。

その結果、上記プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板を製造することができる。そして製造された該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板は、プレス成形加工品においてプレス成形に際して生じる平面ひずみ変形部は板の方向を変更することにより成形限界が高くなり、最もひずみ量が大きい部位でも成形限界を超えなくなり破断の発生を防止できるものとなる。

なお、上記プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板をなすＡｌ又はＡｌ合金板を接合するにあたっては、既存の技術、例えばＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、レーザー溶接あるいはシーム溶接等の溶融接合又は摩擦撹拌接合等の固相接合のいずれを用いるものであっても良いものである。

本願発明は、プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板におけるプレス成形性を向上させるとともに、プレス成形において最も破断に至りやすい平面ひずみ変形部は板の方向を変更することにより成形限界が高くなり、最もひずみ量が大きい部位でも成形限界を超えなくなり破断を防止するので、プレス成形加工品の品質、形状及び歩留まりを向上させることができる優れた効果を有するものである。

以下において、本願発明の実施例について説明する。

なお、この実施例は、本願発明の好ましい一実施態様を説明するためのものであって、これにより本願発明が制限されるものでない。

本願発明の実施例１と比較例とを対比して説明する。

まず、本願発明の実施例１において使用する試料のプレス成形用Ａｌ合金板１は次のようにして作製した。

即ち、１．０ｍａｓｓ％Ｓｉ−０．１８ｍａｓｓ％Ｆｅ−０．０２ｍａｓｓ％Ｃｕ−０．１０ｍａｓｓ％Ｍｎ−０．５６ｍａｓｓ％Ｍｇ−０．０３ｍａｓｓ％Ｔｉ−残Ａｌの組成であるアルミニウム合金を使用し、該アルミニウム合金をＤＣ鋳造により造塊し、得られた鋳塊を５５０℃で８時間の均質化処理を行った後、室温まで冷却した。その後４２０℃まで再加熱して熱間圧延により厚さ１．５〜１０．０ｍｍまで圧延した。そして、３５０℃で１時間又は５００℃で１分間の中間焼鈍を行った後、冷間圧延により１．０ｍｍの板とした。さらに、５４０℃で１時間の溶体化処理を行い、２０℃／ｓの冷却速度で室温まで焼入れすることによって、本願発明の実施例１において使用する試料のプレス成形用Ａｌ合金板１とした。そこで、焼入れから７日後に以下の方法で前記試料のプレス成形用Ａｌ合金板１におけるプレス成形性、結晶方位分布関数（ＯＤＦ）を評価した。

プレス成形性：

上記プレス成形用Ａｌ合金板１のプレス成形性の評価は、該プレス成形用Ａｌ合金板１を図１に示すようなプレス成形加工品２に成形することで行った。なお、プレス成形に際して、プレス成形と同時あるいはプレス成形後にプレス成形用Ａｌ合金板１よりプレス成形加工品２を打ち抜いたり、あるいは切断するが、予め上記プレス成形用Ａｌ合金板１を打ち抜いた後、あるいは切断した後にプレス成形に供してもよいものである。

まず、図１において示す２は、試料であるプレス成形用Ａｌ合金板１からプレス成形により製造されたプレス成形加工品である。そして、該プレス成形加工品２の平面部３においては、プレス成形を行った際に生じる平面ひずみ変形部４中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位５が存在するものである。

その上で、平面部３における該最もひずみ量が大きい部位５での法線６（白矢印）についてプレス成形加工品２を平面視することで得られる法線方向７（白矢印）と、該プレス成形加工品２でのプレス成形用Ａｌ合金板１の圧延方向８（黒矢印）とのなす夾角αの設定を適宜変更するものとした。なお、前記夾角αは、予め所定の圧延方向８を有するプレス成形用Ａｌ合金板１について、プレス成形加工品２に成形したときに生じる平面ひずみ変形部４中最もひずみ量が大きい部位５が平面部３のどの位置に形成されて、どのような法線方向７を有することになるのかを予めシュミレーションし、その結果に基づき設定するものである。従って、上記シュミレーションに基づいてプレス成形を行うことで、プレス成形加工品２における最もひずみ量が大きい部位５での法線６についてプレス成形加工品２を平面視することで得られる法線方向７とプレス成形用Ａｌ合金板１の圧延方向８との夾角αは設定通りになるものである。

そこで、プレス成形中のポンチストロークとポンチ荷重を測定し、ポンチ荷重が低下する破断時のポンチストロークを成形高さとしてチャートから読み取ることで評価を行った。その結果、本金型の成形高さは最大１４０ｍｍであり、成形高さが１００ｍｍ以上を合格とした。

なお、試料であるプレス成形用Ａｌ合金板１のブランクサイズは６００ｍｍ×７００ｍｍであり、プレス成形に際しての成形速度は２０ｍｍ／ｓ、ブランクホルダー荷重は３００ｋＮ、および潤滑剤には低粘度鉱油（粘度４ｃＳｔ＠４０℃）を用いた。

一方、プレス成形加工品２’の曲面部９に平面ひずみ変形部４’中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位５’が存在する場合は次のようにして夾角αが設定される。即ち、該曲面部９における成形限界ひずみを超える最もひずみ量の大きい部位５’での接平面１０に対する法線６’（白矢印）についてプレス成形加工品２’を平面視することで得られる法線方向７’（白矢印）と、該プレス成形加工品２’でのプレス成形用Ａｌ合金板１’の圧延方向８’（黒矢印）とのなす角度を上記夾角αとするものである（図２参照）。

方位密度：

方位密度は、Ｘ線回析装置で測定した極点図から、３次元方位解析により結晶粒方位分布関数（ＯＤＦ）はＢｕｎｇｅの提唱した級数展開法により偶数項の展開次数を２２次、奇数項の展開次数を１９次として計算した。なお、ランダム強度Ｉｒは検体試料強度Ｉｃから上記［数１］より算出した。

以上の結果、本願発明の実施例１及び比較例における上記プレス成形性及び方位密度の評価を表１に示す。

本願発明の実施例１（試料Ｎｏ．１〜６）は、主方位がＣｕｂｅ方位であり、その方位密度は２０以上、且つその他の各々の方位の方位密度が１０以下である（その他の結晶方位の方位密度については、Ｃｕｂｅ方位以外の方位の中で最大値を示した方位とその方位密度を示す。以下同じ。）。その結果、本願発明の実施例では成形高さは合格評価である１００ｍｍ以上となり、優れたプレス成形性を示すことが確認された。

一方、比較例である試料Ｎｏ．７乃至Ｎｏ．１１では、プレス成形性が次のように評価された。即ち、試料Ｎｏ．７及び８は、主方位がＣｕｂｅ方位であり、その方位密度は２０以上であり、且つその他の方位密度１０以下であるが、夾角αが４５±１０度の範囲を超えている。更に試料Ｎｏ．９は、主方位がＣｕｂｅ方位であり、その方位密度は２０以上であり、且つその他の方位であるＧｏｓｓ方位の方位密度も１０を超えている。そして試料Ｎｏ．１０は、主方位であるＣｕｂｅ方位の方位密度は２０未満であり、且つその他の方位であるＧｏｓｓ方位の方位密度は１０以上になっている。また試料Ｎｏ．１１は、主方位であるＣｕｂｅ方位の方位密度は２０未満であり、且つその他の方位であるＧｏｓｓ方位の方位密度も１０未満となっている。その結果、前記比較例である試料Ｎｏ．７乃至Ｎｏ．１１におけるプレス成形性は劣るものであることが確認された。

本願発明の実施例２と比較例とを対比して説明する。

まず、本願発明の実施例において使用する試料である複数のＡｌ合金板１”ａ及び１”ｂを接合してなるプレス成形用Ａｌ合金板１”は次のようにして作製した（実施例１の試料Ｎｏ．３の製造条件に基づく。）。即ち、１．０ｍａｓｓ％Ｓｉ−０．１８ｍａｓｓ％Ｆｅ−０．０２ｍａｓｓ％Ｃｕ−０．１０ｍａｓｓ％Ｍｎ−０．５６ｍａｓｓ％Ｍｇ−０．０３ｍａｓｓ％Ｔｉ−残Ａｌの組成であるアルミニウム合金を使用し、該アルミニウム合金をＤＣ鋳造により造塊し、得られた鋳塊を５５０℃で８時間の均質化処理を行った後、室温まで冷却した。その後４２０℃まで再加熱して２５０℃まで降下する間に熱間圧延により厚さ８ｍｍまで圧延して板状とした。その後３５０℃で１時間中間焼鈍を行った後、冷間圧延により１．０ｍｍのＡｌ合金板１”ａ及び１”ｂとした。さらに、該Ａｌ合金板１”ａ、１”ｂは５４０℃で１時間の溶体化処理を行い、２０℃／ｓの冷却速度で室温まで焼入した。

そして前記Ａｌ合金板１”ａ、１”ｂは、次のように接合してプレス成形用Ａｌ合金板１”とした。すなわち該Ａｌ合金板１”ａ、１”ｂからなるプレス成形用Ａｌ合金板１”によるプレス成形加工品２”において平面ひずみ変形部４、４’中成形限界ひずみを超えるひずみ量が大きい部位５”ａ、５”ｂが存在する場合において、該プレス成形加工品の平面部３に該ひずみ量が大きい部位５”ａが存在する場合には、該平面部３におけるひずみ量が大きい部位５”ａでの法線６”ａについてプレス成形加工品２”を平面視することで得られる法線方向７”ａと、プレス成形加工品２”でのひずみ量が大きい部位５”ａに対応するＡｌ合金板１”ａの圧延方向８”ａとのなす夾角αを４５±１０度とした。

一方、該プレス成形加工品２”の曲面部９に該ひずみ量が大きい部位５”ｂが存在する場合には、該曲面部９におけるひずみ量の大きい部位５”ｂでの接平面１０に対する法線６”ｂについてプレス成形加工品２”を平面視することで得られる法線方向７”ｂと、プレス成形加工品２”でのひずみ量が大きい部位５”ｂに対応するＡｌ合金板１”ｂの圧延方向８”ｂとのなす夾角αを４５±１０度とした。

その上で、前記各Ａｌ合金板１”ａとＡｌ合金板１”ｂとを接合してプレス成形用Ａｌ合金板１”とした。

なお、前記Ａｌ合金板１”ａとＡｌ合金板１”ｂとの接合においては、前述のように溶融接合でも固相接合のいずれでも良いが、接合部１１での熱歪曲やバリ等の発生を確実に防止できるように摩擦撹拌接合を用いた。そして、Ａｌ合金板１”ａと１”ｂとの摩擦撹拌接合は、ショルダー径φ１５ｍｍ、プローブ径φ４ｍｍのツールをもって回転数１５００ｒｐｍ、送り速度７００ｍｍ／ｍｉｎの条件の下で行った（図５参照）。

そこで、焼入れから７日後に以下の方法で前記プレス成形用Ａｌ合金板１”におけるプレス成形性を次のように評価した。すなわち、破断時のポンチストロークを成形高さとしてチャートから読み取り、最大１４０ｍｍで１００ｍｍ以上を合格とした。

その結果、実施例２における試料Ｎｏ．１乃至９における平面ひずみ変形部４のひずみ量が大きい部位５”ａでは、法線６”ａについてプレス成形加工品２”を平面視することで得られる法線方向７”ａと、プレス成形加工品２”でのひずみ量が大きい部位５”ａに対応するＡｌ合金板１”ａの圧延方向８”ａのなす夾角αを４５±１０度とし、さらに平面ひずみ変形部４’のひずみ量が大きい部位５ｂでは、ひずみ量の大きい部位５”ｂでの接平面１０に対する法線６”ｂについてプレス成形加工品２”を平面視することで得られる法線方向７”ｂと、プレス成形加工品２”でのひずみ量が大きい部位５”ｂに対応するＡｌ合金板１”ｂの圧延方向８”ｂとのなす夾角αが４５±１０度とするようにして該Ａｌ合金板１”ａ、Ａｌ合金板１”ｂを接合したプレス成形用Ａｌ合金板１”の場合には、成形高さ１００ｍｍにおいて割れが発生することはなかった。

それに対して、試料Ｎｏ．１０乃至１７におけるように、平面ひずみ変形部４のひずみ量が大きい部位５”ａでの、法線６”ａについてプレス成形加工品２”を平面視することで得られる法線方向７”ａとプレス成形加工品２”でのひずみ量が大きい部位５”ａに対応するＡｌ合金板１”ａの圧延方向８”ａとのなす夾角α、あるいは平面ひずみ変形部４’のひずみ量が大きい部位５”ｂでのひずみ量の大きい部位５”ｂにおける接平面１０に対する法線６”ｂについてプレス成形加工品２”を平面視することで得られる法線方向７”ｂと、プレス成形加工品２”でのひずみ量が大きい部位５”ｂに対応するＡｌ合金板１”ｂの圧延方向８”ｂとのなす夾角αの一方のみを４５±１０度とした単一の、又は該Ａｌ合金板１”ａ、Ａｌ合金板１”ｂを接合したプレス成形用Ａｌ合金板１”の場合には、平面ひずみ変形部４、４’中ひずみ量が大きい部位５”ａ又は５”ｂのいずれかにおいて成形高さ１００ｍｍに達するまえに割れが発生してしまった（表２参照）。

本願発明は、部品等の製造において単純な形状のみ成らず複雑な形状のプレス成形加工を行うプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の製造において広く適用することができる。

（イ）プレス成形加工品２の平面部に存在する平面ひずみ変形部中最もひずみ量が大きい部位での法線と、該法線について法線方向の関係を示す該プレス成形加工品の側面図、（ロ）法線方向と圧延方向との関係を示す該プレス成形加工品の平面図である。（イ）プレス成形加工品２’の曲面部に存在する平面ひずみ変形部中最もひずみ量が大きい部位での接平面に対する法線と、該法線について法線方向の関係を示す該プレス成形加工品の側面図、（ロ）法線方向と圧延方向との関係を示す該プレス成形加工品の平面図である。プレス成形加工品２”の平面部及び曲面部に存在する平面ひずみ変形部中ひずみ量が大きい部位での法線方向と圧延方向との関係を示す該プレス成形加工品の平面図である。（イ）プレス成形加工品２”の平面部に存在する平面ひずみ変形部中ひずみ量が大きい部位での法線と、該法線について法線方向の関係を示す該プレス成形加工品の左側面図、（ロ）プレス成形加工品２”の曲面部に存在する平面ひずみ変形部中ひずみ量が大きい部位での接平面に対する法線と、該法線について法線方向の関係を示す該プレス成形加工品の右側面図である。実施例２において使用されるプレス成形用Ａｌ合金板における接合部及び各Ａｌ合金板の圧延方向を示した図である。

符号の説明

１、１’、１” プレス成形用Ａｌ合金板

１”ａ、１”ｂＡｌ合金板

２、２’、２” プレス成形加工品

３平面部

４、４’ 平面ひずみ変形部

５、５’ 最もひずみ量が大きい部位

５”ａ、５”ｂひずみ量が大きい部位

６、６’、６”ａ、６”ｂ法線

７、７’、７”ａ、７”ｂ法線方向

８、８’、８”ａ、８”ｂ圧延方向

９曲面部

１０接平面

１１接合部

Claims

集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板であって、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度であることを特徴とするプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板。
集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板であって、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量が大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度であることを特徴とするプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板。
集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板を製造する方法において、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度とすることを特徴とする請求項１記載のプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の製造方法。
集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板を製造する方法において、該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超える最もひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在することとなる場合、該最もひずみ量の大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度とすることを特徴とする請求項２記載のプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の製造方法。
集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板を複数接合してなるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板であって、

該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超えるひずみ量が大きい部位が複数存在する場合、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在する場合には、該ひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度であり、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在する場合には、該ひずみ量が大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αが４５±１０度である

ことを特徴とするプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板。
集合組織の主方位としてＣｕｂｅ方位の方位密度が２０以上（ランダム比）であり、且つＣｕｂｅ方位以外の各々の方位の方位密度が１０以下（ランダム比）であるＡｌ又はＡｌ合金板を複数接合してなるプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の製造方法であって、

該プレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板によるプレス成形加工品の平面ひずみ変形部中成形限界ひずみを超えるひずみ量が大きい部位が複数存在する場合、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の平面部に存在する場合には、該ひずみ量が大きい部位での法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度とし、

該ひずみ量が大きい部位が該プレス成形加工品の曲面部に存在する場合には、該ひずみ量が大きい部位での接平面に対する法線についてプレス成形加工品を平面視することで得られる法線方向と、プレス成形加工品でのひずみ量が大きい部位に対応する前記Ａｌ又はＡｌ合金板の圧延方向とのなす夾角αを４５±１０度とする

ことを特徴とする請求項５記載のプレス成形用Ａｌ又はＡｌ合金板の製造方法。