JP3393185B2 - 時効硬化されたアルミニウム合金を成形するための伸長プロセス - Google Patents
時効硬化されたアルミニウム合金を成形するための伸長プロセスInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車体パネル等の製
造部品を成形するため時効硬化されたアルミニウム合金
をプレス加工する工程に係り、より詳しくは、そのよう
なシートの伸長成形に関する。
造部品を成形するため時効硬化されたアルミニウム合金
をプレス加工する工程に係り、より詳しくは、そのよう
なシートの伸長成形に関する。
【０００２】
【従来技術】シート状金属をプレス加工するプロセスの
原理的な限界は、シート全体に亘る不均一な歪みパター
ン（即ち、張力分布パターン）の発生である。パネルの
大きくて比較的平らな領域は、歪みをほとんどか或いは
全く発生させないが、複雑な形状及び鋭い特徴を持つ領
域は、大きく歪曲されて加工硬化されることになる。か
くして、全体としてパネルに加えることができる有効範
囲の歪曲量は、それらの大きく加工される領域で発生し
得る断裂破損（裂け目）によって制限される。該領域
は、それ以上の歪曲に耐えることができなくなるからで
ある。
原理的な限界は、シート全体に亘る不均一な歪みパター
ン（即ち、張力分布パターン）の発生である。パネルの
大きくて比較的平らな領域は、歪みをほとんどか或いは
全く発生させないが、複雑な形状及び鋭い特徴を持つ領
域は、大きく歪曲されて加工硬化されることになる。か
くして、全体としてパネルに加えることができる有効範
囲の歪曲量は、それらの大きく加工される領域で発生し
得る断裂破損（裂け目）によって制限される。該領域
は、それ以上の歪曲に耐えることができなくなるからで
ある。
【０００３】プレス加工の産業並びに教育の現場は、シ
ートのフォーマビリティ（formability）を制限するこ
の不均一な歪曲パターンの問題と長い間、戦ってきた。
この問題は完全に排除することができなかったので、該
問題を最小限に抑えようとして多くの異なるアプローチ
が工夫されてきた。これらのアプローチには、改善され
たフォーマビィリティを備えたシート金属の開発、シー
トとダイとの間の摩擦を減少させる潤滑油の使用、ダイ
材料及び仕上げの改善、改善されたダイ設計方法などが
含まれている。しかしながら、これらの全ては、問題と
なる領域それ自体、即ち、引っ張り作用により最終的に
失敗に終わる非常に歪曲された局所領域に特別に焦点を
合わせてきたものである。
ートのフォーマビリティ（formability）を制限するこ
の不均一な歪曲パターンの問題と長い間、戦ってきた。
この問題は完全に排除することができなかったので、該
問題を最小限に抑えようとして多くの異なるアプローチ
が工夫されてきた。これらのアプローチには、改善され
たフォーマビィリティを備えたシート金属の開発、シー
トとダイとの間の摩擦を減少させる潤滑油の使用、ダイ
材料及び仕上げの改善、改善されたダイ設計方法などが
含まれている。しかしながら、これらの全ては、問題と
なる領域それ自体、即ち、引っ張り作用により最終的に
失敗に終わる非常に歪曲された局所領域に特別に焦点を
合わせてきたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実に
鑑みなされたもので、その目的とするところは、時効硬
化されたアルミニウム合金シートの伸長のフォーマビリ
ティを顕著に改善することができる伸長成形方法を提供
することである。
鑑みなされたもので、その目的とするところは、時効硬
化されたアルミニウム合金シートの伸長のフォーマビリ
ティを顕著に改善することができる伸長成形方法を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る方法は、伝
統的に考慮に入れられていなかった、ブランク部のいわ
ゆる「問題の無い」領域に適用される。例えば伸長成形
作業の場合には、そのような領域は、パンチの隅部を超
えて伸長されることが意図されていないようなパンチの
下にあるシート領域である。本発明は、これらの非伝統
的な領域の機械的特性を選択的に変えることによりこの
目的を達成する。これらの位置とその寸法の選択は多数
の要因に依存するが、パネル及びダイの形状に最も大き
く依存する。それらの形状は一つのパネルから別のパネ
ルに亘って変動する。
統的に考慮に入れられていなかった、ブランク部のいわ
ゆる「問題の無い」領域に適用される。例えば伸長成形
作業の場合には、そのような領域は、パンチの隅部を超
えて伸長されることが意図されていないようなパンチの
下にあるシート領域である。本発明は、これらの非伝統
的な領域の機械的特性を選択的に変えることによりこの
目的を達成する。これらの位置とその寸法の選択は多数
の要因に依存するが、パネル及びダイの形状に最も大き
く依存する。それらの形状は一つのパネルから別のパネ
ルに亘って変動する。
【０００６】アルミニウム合金６１１１及び類似のシー
ト金属を用いて局所特性を変えるための最も直接的で容
易な方法は、ブランク部として一般に広く認められてい
る選択領域に印加された適切な熱軟化処理（逆行処理
（retrogressive））によるものである。
ト金属を用いて局所特性を変えるための最も直接的で容
易な方法は、ブランク部として一般に広く認められてい
る選択領域に印加された適切な熱軟化処理（逆行処理
（retrogressive））によるものである。
【０００７】Ｔ４の調質度（temper）のアルミニウム合
金６１１１が特に車両ボディパネルをプレス加工するた
めに開発された。その使用は、車両重量を軽減するとい
う必要性によって絶えず増大する一方である。しかしな
がら、この合金は、伝統的に低炭素鋼鉄を使用するより
も成形可能性能が低い。それは、重量に換算して０．７
５％のマグネシウム、０．９０％のシリコン、０．７０
％の銅、０．３０％のマンガン、０．１０％のクロム及
び０．１５％の亜鉛の公称組成分を持つ時効硬化（析出
硬化）されたアルミニウム合金である。それは、Ｔ４状
態でプレス加工のプラントに供給され、これは所定量の
時間の間、５３０℃以上の温度で最終ゲージで溶解熱処
理し、その後に冷却し、次いで、事実上、Ｔ４レベルの
強度及び硬度を達成するため少なくとも１週間の間、自
然に熟成させる（即ち、室温で寝かせる）、各工程を含
む。アルミニウム合金６１１１−Ｔ４の典型的な降伏強
度は、１７８ＭＰａである。
金６１１１が特に車両ボディパネルをプレス加工するた
めに開発された。その使用は、車両重量を軽減するとい
う必要性によって絶えず増大する一方である。しかしな
がら、この合金は、伝統的に低炭素鋼鉄を使用するより
も成形可能性能が低い。それは、重量に換算して０．７
５％のマグネシウム、０．９０％のシリコン、０．７０
％の銅、０．３０％のマンガン、０．１０％のクロム及
び０．１５％の亜鉛の公称組成分を持つ時効硬化（析出
硬化）されたアルミニウム合金である。それは、Ｔ４状
態でプレス加工のプラントに供給され、これは所定量の
時間の間、５３０℃以上の温度で最終ゲージで溶解熱処
理し、その後に冷却し、次いで、事実上、Ｔ４レベルの
強度及び硬度を達成するため少なくとも１週間の間、自
然に熟成させる（即ち、室温で寝かせる）、各工程を含
む。アルミニウム合金６１１１−Ｔ４の典型的な降伏強
度は、１７８ＭＰａである。
【０００８】ある一定の調質度（例えばＴ４若しくはＴ
６）を持つ６１１１アルミニウムなどの時効硬化された
合金が、溶解温度又はそれ以下の温度にまで加熱された
とき、金属中の複雑な析出物が固溶体の中に完全に又は
部分的に溶解されることが周知されている。加熱された
合金が、室温にまで急激に冷却されたとき、これらの溶
解物は、直ぐには再析出することができず、固溶体の中
で一時的に過飽和状態を維持する。しかしながら、時間
の経過と共に、それらは、その元の状態に析出すること
ができる。この全てのプロセスの範囲及び性質は、非常
に複雑であり、合金の組成物、加熱温度、温度での時
間、冷却率などによって変動する。
６）を持つ６１１１アルミニウムなどの時効硬化された
合金が、溶解温度又はそれ以下の温度にまで加熱された
とき、金属中の複雑な析出物が固溶体の中に完全に又は
部分的に溶解されることが周知されている。加熱された
合金が、室温にまで急激に冷却されたとき、これらの溶
解物は、直ぐには再析出することができず、固溶体の中
で一時的に過飽和状態を維持する。しかしながら、時間
の経過と共に、それらは、その元の状態に析出すること
ができる。この全てのプロセスの範囲及び性質は、非常
に複雑であり、合金の組成物、加熱温度、温度での時
間、冷却率などによって変動する。
【０００９】機械的特性の観点では、合金の流れ強度
は、析出物が室温で過飽和の固溶体中に部分的若しくは
完全に溶解された状態を維持する限り、それが硬化され
た値（例えば１７８ＭＰａ）から一時的に減少する。本
発明は、合金が伸張成形される前にブランク部の選択領
域で流れ強度を低下させるためこの事実を利用する。か
くして、この処理に続く一時的な期間（通常、数時間）
の間、これらのブランク部で処理された領域は、それら
のＴ４強度レベルで変化されない状態を維持している未
処理の領域に比べて、より勝った変形可能性を維持す
る。
は、析出物が室温で過飽和の固溶体中に部分的若しくは
完全に溶解された状態を維持する限り、それが硬化され
た値（例えば１７８ＭＰａ）から一時的に減少する。本
発明は、合金が伸張成形される前にブランク部の選択領
域で流れ強度を低下させるためこの事実を利用する。か
くして、この処理に続く一時的な期間（通常、数時間）
の間、これらのブランク部で処理された領域は、それら
のＴ４強度レベルで変化されない状態を維持している未
処理の領域に比べて、より勝った変形可能性を維持す
る。
【００１０】典型的な伸長成形作業では、時効硬化され
たアルミニウム合金のシートの縁部が固定位置（例えば
ダイ空洞部の上方）でクランプされ、該シートがパンチ
を用いて伸長される。パンチは、シート成形面と、該パ
ンチの周辺部にある隅部と、を有する。パンチがシート
に係合する状態に動かされたとき、シートがパンチの成
形面に亘って伸長され、シート材料のうちのある部分が
パンチ隅部の回りで伸長される。シート伸長作業により
形成されるべき形状に依存して、シートのある部分はパ
ンチ成形面の下部でその状態を維持し、パンチ隅部の回
りで引っ張られない。本発明の加熱処理工程を受けると
ころは、パンチ隅部の回りで引っ張られない元のシート
ブランク部のその部分である。
たアルミニウム合金のシートの縁部が固定位置（例えば
ダイ空洞部の上方）でクランプされ、該シートがパンチ
を用いて伸長される。パンチは、シート成形面と、該パ
ンチの周辺部にある隅部と、を有する。パンチがシート
に係合する状態に動かされたとき、シートがパンチの成
形面に亘って伸長され、シート材料のうちのある部分が
パンチ隅部の回りで伸長される。シート伸長作業により
形成されるべき形状に依存して、シートのある部分はパ
ンチ成形面の下部でその状態を維持し、パンチ隅部の回
りで引っ張られない。本発明の加熱処理工程を受けると
ころは、パンチ隅部の回りで引っ張られない元のシート
ブランク部のその部分である。
【００１１】本発明に係る方法は、伸長成形作業の前に
熟成温度（約２５０℃）以上、溶液処理温度（約５３０
℃）以下の範囲でブランク部の上述された領域を急激に
加熱し、次いで（例えば冷水で）急激に冷却することに
よって、この処理を適用する。シートの厚さは、たった
１ｍｍのオーダー（例えば０．７ｍｍ乃至１．２ｍｍ）
であるので、それが上記温度に達するのに１０秒とはか
からず、また容易に冷却され得る。達成される流れ強度
の減少は、主要には処理温度及び冷却率に依存する。上
述したように、これは一時的な状態でしかない。材料が
室温に放置された場合、おおよそ１週間ほどでその元の
硬度を回復する。
熟成温度（約２５０℃）以上、溶液処理温度（約５３０
℃）以下の範囲でブランク部の上述された領域を急激に
加熱し、次いで（例えば冷水で）急激に冷却することに
よって、この処理を適用する。シートの厚さは、たった
１ｍｍのオーダー（例えば０．７ｍｍ乃至１．２ｍｍ）
であるので、それが上記温度に達するのに１０秒とはか
からず、また容易に冷却され得る。達成される流れ強度
の減少は、主要には処理温度及び冷却率に依存する。上
述したように、これは一時的な状態でしかない。材料が
室温に放置された場合、おおよそ１週間ほどでその元の
硬度を回復する。
【００１２】時効硬化された合金に対するこの種の熱処
理の根本にある基本的原理は、様々な目的に対して夫々
異なる調査員によって使用されてきた。逆行処理及び再
時効処理（re-aging (RRA)）として知られたプロセス
は、最初に、応力腐食割れ（stress corrosion crackin
g）に対するこれらの合金の鋭敏性を軽減するため、１
９７４年にイスラエルの航空機工業会社のバルッフ・Ｍ
・シナによって航空機の構造体に使用された７ＸＸＸシ
リーズのアルミニウム合金に適用された（米国特許３，
８５６，５８４号）。別の類似の熱処理プロセス（逆行
熱処理即ちＲＨＴと称された）が、例えばシャシ（chas
sis）やスペースフレーム（spaceframe）の構成要素な
どの構造部材に使用されるＴ４及びＴ６の状態の６０６
１アルミニウムの製作性能（fabricability）を強化す
るため、アルマックス社によって使用された（米国特許
４，７６６，６６４号及び５，４５８，３９３号を見
よ）。しかしながら、これらの方法のいずれも、本発明
の対象とするプレス加工ダイでシート金属を伸長成形す
る際に発生した問題を解決するためには使用されなかっ
た。
理の根本にある基本的原理は、様々な目的に対して夫々
異なる調査員によって使用されてきた。逆行処理及び再
時効処理（re-aging (RRA)）として知られたプロセス
は、最初に、応力腐食割れ（stress corrosion crackin
g）に対するこれらの合金の鋭敏性を軽減するため、１
９７４年にイスラエルの航空機工業会社のバルッフ・Ｍ
・シナによって航空機の構造体に使用された７ＸＸＸシ
リーズのアルミニウム合金に適用された（米国特許３，
８５６，５８４号）。別の類似の熱処理プロセス（逆行
熱処理即ちＲＨＴと称された）が、例えばシャシ（chas
sis）やスペースフレーム（spaceframe）の構成要素な
どの構造部材に使用されるＴ４及びＴ６の状態の６０６
１アルミニウムの製作性能（fabricability）を強化す
るため、アルマックス社によって使用された（米国特許
４，７６６，６６４号及び５，４５８，３９３号を見
よ）。しかしながら、これらの方法のいずれも、本発明
の対象とするプレス加工ダイでシート金属を伸長成形す
る際に発生した問題を解決するためには使用されなかっ
た。
【００１３】
【発明の実施の形態】典型的なシート状金属のプレス加
工プロセスは、独立に又はパネルの形状に依存する何ら
かの組み合わせのいずれかで生じ得るシートそれ自体の
２つの基本的に異なる巨視的歪曲によって特徴付けられ
る。これらは、（ｉ）純粋な伸長（pure stretching）
及び（ｉｉ）複雑な引き伸ばし（deep drawing）であ
る。産業上のプレス加工の慣行では、特に、複雑な形状
が含まれている自動プレス加工産業では、プレス加工プ
ロセスは、通常、パネルを製造するため２つのタイプの
歪曲の組み合わせを用いている。
工プロセスは、独立に又はパネルの形状に依存する何ら
かの組み合わせのいずれかで生じ得るシートそれ自体の
２つの基本的に異なる巨視的歪曲によって特徴付けられ
る。これらは、（ｉ）純粋な伸長（pure stretching）
及び（ｉｉ）複雑な引き伸ばし（deep drawing）であ
る。産業上のプレス加工の慣行では、特に、複雑な形状
が含まれている自動プレス加工産業では、プレス加工プ
ロセスは、通常、パネルを製造するため２つのタイプの
歪曲の組み合わせを用いている。
【００１４】伸長（stretching）又は伸長成形作業（st
retch forming operation）は、その外周部が未加工で
あるシート状金属をクランプして該当場所に固定し、次
に、所望の形状を実現するため、その中央領域をパンチ
を用いてダイ空洞部の中に押し広げることからなる。こ
のプロセスは、常に、伸長された未加工品内に不均一な
変形パターンを生成する。ダイの形状に依存して、多く
の異なるタイプのパターンが生成し得る。
retch forming operation）は、その外周部が未加工で
あるシート状金属をクランプして該当場所に固定し、次
に、所望の形状を実現するため、その中央領域をパンチ
を用いてダイ空洞部の中に押し広げることからなる。こ
のプロセスは、常に、伸長された未加工品内に不均一な
変形パターンを生成する。ダイの形状に依存して、多く
の異なるタイプのパターンが生成し得る。
【００１５】例えばフード及びルーフの外側パネルなど
の自動車ボディパネルをプレス加工するとき最も頻繁に
形成される部品の形状は、パンチ隅部から伸長される壁
へ延在する鋭い曲率の領域によって取り囲まれた比較的
平らで大きな中央領域からなる。このことは、図１
（Ａ）から図１（Ｄ）まで非常に縮小したスケールで概
略的に示されている。
の自動車ボディパネルをプレス加工するとき最も頻繁に
形成される部品の形状は、パンチ隅部から伸長される壁
へ延在する鋭い曲率の領域によって取り囲まれた比較的
平らで大きな中央領域からなる。このことは、図１
（Ａ）から図１（Ｄ）まで非常に縮小したスケールで概
略的に示されている。
【００１６】図１（Ａ）は、ダイ部材１２の位置で固定
され、時効硬化されたアルミニウム合金（例えば、合金
６１１１、Ｔ４）のシート１０を示す断面図である。ダ
イ部材１２は、ダイ空洞部１４を備えている。図解の目
的のために、ダイ１２は、このダイの平坦な底部分１６
及び直線状の壁１８によって決定されたパンケーキ状構
造を画成し且つ中心軸線３４の回りに対称的なダイ空洞
部を持つと仮定される。明らかに、このパンは、フード
即ちルーフパネルの全体に亘ってその形状を持ち得る。
壁１８は隅部２０の底部１６と同化している。ダイ１２
は、空洞部の壁１８の外周囲にある最上面２２を有す
る。バインダーリング部は、ロックビード３０における
シート１０の外周縁部２８を変形させ且つこれを堅く保
持するためダイバインダー部材２６と結合した状態で作
用する。かくして、シート１０の外周縁部２８は、ダイ
バインダー部材２６とダイ部材１２それ自体との間でし
っかりと固定される。パンチ３２は、伸長成形作用にお
いてシート１０と係合するため、プレス機構（図示せ
ず）により矢印の方向に付勢される。図に例示されたダ
イ部材１２は対称的なダイ空洞部を画成するので、図１
（Ｂ）、１Ｃ及び１Ｄは、ダイ１２の中心軸線３４の左
側の部分のみを示している。
され、時効硬化されたアルミニウム合金（例えば、合金
６１１１、Ｔ４）のシート１０を示す断面図である。ダ
イ部材１２は、ダイ空洞部１４を備えている。図解の目
的のために、ダイ１２は、このダイの平坦な底部分１６
及び直線状の壁１８によって決定されたパンケーキ状構
造を画成し且つ中心軸線３４の回りに対称的なダイ空洞
部を持つと仮定される。明らかに、このパンは、フード
即ちルーフパネルの全体に亘ってその形状を持ち得る。
壁１８は隅部２０の底部１６と同化している。ダイ１２
は、空洞部の壁１８の外周囲にある最上面２２を有す
る。バインダーリング部は、ロックビード３０における
シート１０の外周縁部２８を変形させ且つこれを堅く保
持するためダイバインダー部材２６と結合した状態で作
用する。かくして、シート１０の外周縁部２８は、ダイ
バインダー部材２６とダイ部材１２それ自体との間でし
っかりと固定される。パンチ３２は、伸長成形作用にお
いてシート１０と係合するため、プレス機構（図示せ
ず）により矢印の方向に付勢される。図に例示されたダ
イ部材１２は対称的なダイ空洞部を画成するので、図１
（Ｂ）、１Ｃ及び１Ｄは、ダイ１２の中心軸線３４の左
側の部分のみを示している。
【００１７】パンチ３２は参照番号３６で示された丸い
パンチ隅部（半径Ｒp）を持っている。ダイ１２も、参
照番号３８で示された丸いパンチ隅部（半径Ｒd）を持
っており、この箇所３８でダイ空洞壁１８が最上外周面
２２に徐々に変わっていく。図１（Ｂ）、１Ｃ及び１Ｄ
を参照すると、シート１０の伸長成形と関連付けられた
本発明のプラクティスの様相が更に示されている。シー
ト部材１０は、図１（Ｂ）に示す領域Ａ、領域Ｂ及び領
域Ｃとして夫々特徴付けられた領域を持っており、その
いずれもがシート上の成形プロセスを説明する上で本質
的に重要である。図１（Ｂ）に示されるように、領域Ａ
は、パンチがシートと正に係合するとき、パンチ表面４
０（中心軸線３４の左側）の下に置かれるところのシー
ト１０の部分である。シート１０の領域Ｂは、領域Ａと
シート１０のロックビード３０の部分である領域Ｃとの
間に介在する部分である。
パンチ隅部（半径Ｒp）を持っている。ダイ１２も、参
照番号３８で示された丸いパンチ隅部（半径Ｒd）を持
っており、この箇所３８でダイ空洞壁１８が最上外周面
２２に徐々に変わっていく。図１（Ｂ）、１Ｃ及び１Ｄ
を参照すると、シート１０の伸長成形と関連付けられた
本発明のプラクティスの様相が更に示されている。シー
ト部材１０は、図１（Ｂ）に示す領域Ａ、領域Ｂ及び領
域Ｃとして夫々特徴付けられた領域を持っており、その
いずれもがシート上の成形プロセスを説明する上で本質
的に重要である。図１（Ｂ）に示されるように、領域Ａ
は、パンチがシートと正に係合するとき、パンチ表面４
０（中心軸線３４の左側）の下に置かれるところのシー
ト１０の部分である。シート１０の領域Ｂは、領域Ａと
シート１０のロックビード３０の部分である領域Ｃとの
間に介在する部分である。
【００１８】領域Ｃは、ブランク１０のより外側の周辺
部２８である。それはダイ表面２２とバインダー部材２
６との間の該当箇所にロックビード３０によりクランプ
され、これによって伸長成形作業の間を通して領域Ｃか
らダイ空洞部４２（壁１６及び１８）への金属移動が起
こらないようにしている。従って、必要となる形状変化
は、パンチ３２によってブランク１０の他の領域（Ａ及
びＢ）を伸長させることから生じる。
部２８である。それはダイ表面２２とバインダー部材２
６との間の該当箇所にロックビード３０によりクランプ
され、これによって伸長成形作業の間を通して領域Ｃか
らダイ空洞部４２（壁１６及び１８）への金属移動が起
こらないようにしている。従って、必要となる形状変化
は、パンチ３２によってブランク１０の他の領域（Ａ及
びＢ）を伸長させることから生じる。
【００１９】パンチ３２がダイ空洞部４２の中に押し進
むとき、それは、パンチのプロフィールの半径Ｒpを画
定する隅部３６及びダイ半径を画定する隅部３８を越え
て領域Ｂ（図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）を見よ）における
シート１０の材料を引っ張り、シート１０の伸長された
壁領域Ｂとなるものを形成する。シート１０が形成され
るとき、領域Ａにおける材料は、パンチ３２の面４０と
交差する領域Ｂの材料によりパンチの隅部３６に向かっ
て引っ張られる。領域Ｂにおけるシート１０の材料は、
それがダイの隅部３８及びパンチの隅部３６を越えて伸
長されるとき曲げられたり及び平坦にされたりすること
によって薄く形成され、その結果、より弱くなる。これ
と同時に、摩擦抵抗（→）は、この運動（←）に対抗
し、Ｒp全体に亘って生起する。連続的な変形が生じ
て、領域Ｂでの弱く薄くされた材料がもはやこれ以上摩
擦抵抗を支持することができず、引き裂きによってそれ
が不可能となるとき、一つの段階に事実上到達する。こ
れが伸長作業の終了を特徴付ける。
むとき、それは、パンチのプロフィールの半径Ｒpを画
定する隅部３６及びダイ半径を画定する隅部３８を越え
て領域Ｂ（図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）を見よ）における
シート１０の材料を引っ張り、シート１０の伸長された
壁領域Ｂとなるものを形成する。シート１０が形成され
るとき、領域Ａにおける材料は、パンチ３２の面４０と
交差する領域Ｂの材料によりパンチの隅部３６に向かっ
て引っ張られる。領域Ｂにおけるシート１０の材料は、
それがダイの隅部３８及びパンチの隅部３６を越えて伸
長されるとき曲げられたり及び平坦にされたりすること
によって薄く形成され、その結果、より弱くなる。これ
と同時に、摩擦抵抗（→）は、この運動（←）に対抗
し、Ｒp全体に亘って生起する。連続的な変形が生じ
て、領域Ｂでの弱く薄くされた材料がもはやこれ以上摩
擦抵抗を支持することができず、引き裂きによってそれ
が不可能となるとき、一つの段階に事実上到達する。こ
れが伸長作業の終了を特徴付ける。
【００２０】伸長成形を含む典型的なプレス加工の作業
工程では、隅部３６における半径Ｒ pは、曲げ工程及び
摩擦抵抗作用の下での領域Ｂの薄化の工程がいずれの場
合にも非常に厳格であることができるように小さくされ
ている。これは、パンチ面４０を越える領域Ａの伸長を
制限しており、これによって領域Ｂが厳格な変形に由来
して弱化する一方で、領域Ａをその変形が無視できる状
態に維持している。成形されたパネル全体を通した変形
パターンの結果として生じる不均一性は、非常に厳格で
ある。この問題を減じ且つ伸長可能性を増大させること
に関する従来のアプローチは、より良好に成形可能なグ
レードのシート金属を使用すること、半径Ｒpを可能な
限り大きくすること、及び、摩擦を減少させるため改善
された潤滑油を使用することを含んでいた。事実上、問
題の焦点は、領域Ｒp及び領域Ｂにあり、変形が無視で
きるほど小さいパンチ３２の下の層であり且つパンチ隅
部３６の内側である領域Ａにはない。
工程では、隅部３６における半径Ｒ pは、曲げ工程及び
摩擦抵抗作用の下での領域Ｂの薄化の工程がいずれの場
合にも非常に厳格であることができるように小さくされ
ている。これは、パンチ面４０を越える領域Ａの伸長を
制限しており、これによって領域Ｂが厳格な変形に由来
して弱化する一方で、領域Ａをその変形が無視できる状
態に維持している。成形されたパネル全体を通した変形
パターンの結果として生じる不均一性は、非常に厳格で
ある。この問題を減じ且つ伸長可能性を増大させること
に関する従来のアプローチは、より良好に成形可能なグ
レードのシート金属を使用すること、半径Ｒpを可能な
限り大きくすること、及び、摩擦を減少させるため改善
された潤滑油を使用することを含んでいた。事実上、問
題の焦点は、領域Ｒp及び領域Ｂにあり、変形が無視で
きるほど小さいパンチ３２の下の層であり且つパンチ隅
部３６の内側である領域Ａにはない。
【００２１】本発明は、領域Ａに焦点を当てた従来の慣
行から逸脱する。例えば６１１１−Ｔ４などの時効硬化
されたアルミニウム合金を用いて、領域Ａは、ブランク
の静止状態と比較してその流れ強度を選択的に低下させ
ることによって、「軟らかく」されている。これは、こ
の領域に、後述する熱処理を加えることによって達成さ
れる。かくして、より薄くされた（及びかくして、より
弱くされた）領域Ｂ（図１）の材料が、それ自身の引っ
張り能力を超える前に、パンチ面４０に亘る領域Ａで比
較的軟らかな材料のうちより多くを半径Ｒp及びダイ壁
１８に向かって伸長させることが比較的容易となろう。
この方法によって理解することができる伸長の追加量
は、領域Ａでの局所的な“軟化”の範囲に依存し、シー
ト金属のグレードと、上記工程に続く熱処理のスケジュ
ールと、処理された領域の厳密な位置及び寸法とに依存
する。
行から逸脱する。例えば６１１１−Ｔ４などの時効硬化
されたアルミニウム合金を用いて、領域Ａは、ブランク
の静止状態と比較してその流れ強度を選択的に低下させ
ることによって、「軟らかく」されている。これは、こ
の領域に、後述する熱処理を加えることによって達成さ
れる。かくして、より薄くされた（及びかくして、より
弱くされた）領域Ｂ（図１）の材料が、それ自身の引っ
張り能力を超える前に、パンチ面４０に亘る領域Ａで比
較的軟らかな材料のうちより多くを半径Ｒp及びダイ壁
１８に向かって伸長させることが比較的容易となろう。
この方法によって理解することができる伸長の追加量
は、領域Ａでの局所的な“軟化”の範囲に依存し、シー
ト金属のグレードと、上記工程に続く熱処理のスケジュ
ールと、処理された領域の厳密な位置及び寸法とに依存
する。
【００２２】熱軟化処理を受けたシート１０の領域Ａの
利点は、領域Ａを伸長し変形するために必要とされる応
力が、この処理により実質的に減少されることが理解さ
れる。従って、領域Ａの金属を引っ張るように作用する
シートの領域Ｂは、より少ない応力で領域Ａを引くこと
ができる。かくして、領域Ｂは、その降伏限界に達する
前に領域Ａからダイの壁領域１８へと、より多くの材料
を引っ張ることができる。このことは、結果として２つ
の顕著な効果を生じさせる。即ち、（ｉ）現在実現可能
なものよりも、更に深く且つ更に複雑な形状を伸長させ
ることができる。（ｉｉ）伸長成形されたパネルに亘っ
て発生する変形パターンがより均一となり、その結果と
して、伸長と、くぼみによる抵抗とを改善させる。実験 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明に係るプロセスを
評価するときに用いられる伸長成形シミュレータ１００
を示している。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、時効硬
化された（Ｔ４）アルミニウム６１１１合金シートに参
照番号１１０が附されている。この伸長成形シミュレー
タ１００では、パンチ隅部１１４及びパンチ表面１１６
を備えた固定パンチ１１２が用いられる。この固定パン
チは係止スロット１１８を持っている。バインダー部材
１２０は、シート１１０を変形させ且つロックビード部
１２２で示されたようにこれを固定するため、固定パン
チ１１２と組み合わせて使用される。同様に、テスト標
本である時効硬化されたアルミニウムシートの他端部が
可動ダイ１２４及び下部材１２６に接するロックビード
部１２８で固定されている。可動ダイ１２４はダイ隅部
１３０を有する。第１のテストシリーズ 長さ１０６７ｍｍ、幅１５２ｍｍ、公称上の厚さ０．７
ｍｍの６１１１−Ｔ４のアルミニウム合金のシートが伸
長成形シミュレータで試験された。試験時の配置の概要
が図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されている。長方形状
のシート１１０は、その両端部でロックビード部１２
２、１２８でクランプされており、このときロックビー
ド領域１２２及び１２８の間にあるシート材料の長さは
８９７．３ｍｍであった。シートは、ダイ隅部１３０
（半径６ｍｍ）及びパンチ隅部を越えて伸長された。パ
ンチ隅部の半径は、このテストに対して６ｍｍに設定さ
れた。このテストでは、シート１１０の成形の失敗は、
典型的には、パンチ隅部１１４とダイ隅部１３０との間
の「壁」１３２、及び、ロックビード１２２、１２８の
いずれかで引き裂かれることにより生じる。失敗したと
きのパンチ表面１１６とダイ表面との間の距離（Ｄ、図
２（Ｂ））は、与えられた条件に対して達成可能な最大
限の深さとして取られる。標準の潤滑油（ＲＰ−４１０
５Ａ）が使用された。全てのテストは、室温でツール及
びテスト用ストリップ（strip）を用いて実行された。
利点は、領域Ａを伸長し変形するために必要とされる応
力が、この処理により実質的に減少されることが理解さ
れる。従って、領域Ａの金属を引っ張るように作用する
シートの領域Ｂは、より少ない応力で領域Ａを引くこと
ができる。かくして、領域Ｂは、その降伏限界に達する
前に領域Ａからダイの壁領域１８へと、より多くの材料
を引っ張ることができる。このことは、結果として２つ
の顕著な効果を生じさせる。即ち、（ｉ）現在実現可能
なものよりも、更に深く且つ更に複雑な形状を伸長させ
ることができる。（ｉｉ）伸長成形されたパネルに亘っ
て発生する変形パターンがより均一となり、その結果と
して、伸長と、くぼみによる抵抗とを改善させる。実験 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明に係るプロセスを
評価するときに用いられる伸長成形シミュレータ１００
を示している。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、時効硬
化された（Ｔ４）アルミニウム６１１１合金シートに参
照番号１１０が附されている。この伸長成形シミュレー
タ１００では、パンチ隅部１１４及びパンチ表面１１６
を備えた固定パンチ１１２が用いられる。この固定パン
チは係止スロット１１８を持っている。バインダー部材
１２０は、シート１１０を変形させ且つロックビード部
１２２で示されたようにこれを固定するため、固定パン
チ１１２と組み合わせて使用される。同様に、テスト標
本である時効硬化されたアルミニウムシートの他端部が
可動ダイ１２４及び下部材１２６に接するロックビード
部１２８で固定されている。可動ダイ１２４はダイ隅部
１３０を有する。第１のテストシリーズ 長さ１０６７ｍｍ、幅１５２ｍｍ、公称上の厚さ０．７
ｍｍの６１１１−Ｔ４のアルミニウム合金のシートが伸
長成形シミュレータで試験された。試験時の配置の概要
が図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されている。長方形状
のシート１１０は、その両端部でロックビード部１２
２、１２８でクランプされており、このときロックビー
ド領域１２２及び１２８の間にあるシート材料の長さは
８９７．３ｍｍであった。シートは、ダイ隅部１３０
（半径６ｍｍ）及びパンチ隅部を越えて伸長された。パ
ンチ隅部の半径は、このテストに対して６ｍｍに設定さ
れた。このテストでは、シート１１０の成形の失敗は、
典型的には、パンチ隅部１１４とダイ隅部１３０との間
の「壁」１３２、及び、ロックビード１２２、１２８の
いずれかで引き裂かれることにより生じる。失敗したと
きのパンチ表面１１６とダイ表面との間の距離（Ｄ、図
２（Ｂ））は、与えられた条件に対して達成可能な最大
限の深さとして取られる。標準の潤滑油（ＲＰ−４１０
５Ａ）が使用された。全てのテストは、室温でツール及
びテスト用ストリップ（strip）を用いて実行された。
【００２３】プログラムの第１段階は、一般に受け入れ
られている（as-received）条件、即ちＴ４状態でいく
つかの標本をテストすることにある。第１のＴ４標本
は、失敗すること無しに２５．４ｍｍの深さＤまで伸長
された。第２の標本は、失敗すること無しに同じ深さＤ
まで伸長された。引き続く標本も伸長された。伸長深さ
（Ｄ）は、２５．４ｍｍから先に進んで６．３５ｍｍの
増加量まで増大した。２つの標本が各々の深さでテスト
された。結局、失敗は、５７．２ｍｍの深さまで伸長さ
れた標本において、ロックビード領域１２８（図２
（Ｂ））で引き裂かれることによって発生した。この深
さ及び失敗が発生しなかった以前の５０．８ｍｍの深さ
で２，３の追加のテストが実行された。かくして、テス
ト条件の下では、６１１１−Ｔ４アルミニウム合金（降
伏強度１７８ＭＰａ）を従来通り伸長させた場合、達成
可能な最大の深さＤは、５０．８ｍｍと５７．２ｍｍの
間であった。
られている（as-received）条件、即ちＴ４状態でいく
つかの標本をテストすることにある。第１のＴ４標本
は、失敗すること無しに２５．４ｍｍの深さＤまで伸長
された。第２の標本は、失敗すること無しに同じ深さＤ
まで伸長された。引き続く標本も伸長された。伸長深さ
（Ｄ）は、２５．４ｍｍから先に進んで６．３５ｍｍの
増加量まで増大した。２つの標本が各々の深さでテスト
された。結局、失敗は、５７．２ｍｍの深さまで伸長さ
れた標本において、ロックビード領域１２８（図２
（Ｂ））で引き裂かれることによって発生した。この深
さ及び失敗が発生しなかった以前の５０．８ｍｍの深さ
で２，３の追加のテストが実行された。かくして、テス
ト条件の下では、６１１１−Ｔ４アルミニウム合金（降
伏強度１７８ＭＰａ）を従来通り伸長させた場合、達成
可能な最大の深さＤは、５０．８ｍｍと５７．２ｍｍの
間であった。
【００２４】これら第１のテストの第２段階では、本発
明の方法は、テスト標本の局所化された領域（図２
（Ａ）の領域Ａ）における流れ強度を低下させるため使
用された。選択されたエリア即ち領域Ａの位置が、図３
（Ａ）に概念的に示されている。加熱されてから冷やさ
れた領域は、ドロービード（drawbead）の領域１２２か
ら６１０ｍｍの距離のシート幅に亘って延在する。４５
０±５℃の温度がこれらのテストで使用された。それら
の小さい厚さ及び高温度の伝導度のため、シートは、そ
れらが冷やされる前に作業温度に達するのに約５秒かか
った。
明の方法は、テスト標本の局所化された領域（図２
（Ａ）の領域Ａ）における流れ強度を低下させるため使
用された。選択されたエリア即ち領域Ａの位置が、図３
（Ａ）に概念的に示されている。加熱されてから冷やさ
れた領域は、ドロービード（drawbead）の領域１２２か
ら６１０ｍｍの距離のシート幅に亘って延在する。４５
０±５℃の温度がこれらのテストで使用された。それら
の小さい厚さ及び高温度の伝導度のため、シートは、そ
れらが冷やされる前に作業温度に達するのに約５秒かか
った。
【００２５】加熱用備品が、これらのテストのために設
計、製作された。一般に受け入れられている平坦なシー
ト標本が最上端及び最下端の整列された電気加熱ブロッ
クの対の間でクランプされ、加熱された。各々のブロッ
クがそれらの中に収容された電気カートリッジヒーター
により個々に加熱された。制御パネルは、各ブロックの
温度を独立に設定することを可能にする。クランプした
りクランプを解除したりする機構は、空気力学的に作働
される。これらのブロックは、各々、２０３ｍｍ（８イ
ンチ）幅で５０．８ｍｍ（２インチ）厚であったが、そ
の長さは７６．２ｍｍ（２インチ）から３０５ｍｍ（１
２インチ）までばらつきがあった。このモジュール式の
設計は、標本のための加熱ゾーンが、与えられた対のブ
ロックを単に追加したり或いは除去したりすることによ
って約７６ｍｍ（３インチ）の最小値から約６１０ｍｍ
（２４インチ）の最大値までその長さを変動することが
できるような異なる加熱形態を考慮したものである。更
に、各々のブロックを独立に加熱することができるの
で、異なるブロックを異なる温度に加熱することによっ
てシート上に熱勾配を生成することができた。
計、製作された。一般に受け入れられている平坦なシー
ト標本が最上端及び最下端の整列された電気加熱ブロッ
クの対の間でクランプされ、加熱された。各々のブロッ
クがそれらの中に収容された電気カートリッジヒーター
により個々に加熱された。制御パネルは、各ブロックの
温度を独立に設定することを可能にする。クランプした
りクランプを解除したりする機構は、空気力学的に作働
される。これらのブロックは、各々、２０３ｍｍ（８イ
ンチ）幅で５０．８ｍｍ（２インチ）厚であったが、そ
の長さは７６．２ｍｍ（２インチ）から３０５ｍｍ（１
２インチ）までばらつきがあった。このモジュール式の
設計は、標本のための加熱ゾーンが、与えられた対のブ
ロックを単に追加したり或いは除去したりすることによ
って約７６ｍｍ（３インチ）の最小値から約６１０ｍｍ
（２４インチ）の最大値までその長さを変動することが
できるような異なる加熱形態を考慮したものである。更
に、各々のブロックを独立に加熱することができるの
で、異なるブロックを異なる温度に加熱することによっ
てシート上に熱勾配を生成することができた。
【００２６】いくつかの同一の６１１１−Ｔ４アルミニ
ウムシートの標本が、図３（Ａ）に示されるように領域
Ａ（長さ６１０ｍｍ）で加熱された。各々の標本の領域
Ａは、４５０℃まで加熱され、５秒間その温度を維持さ
れ、次いで水の中で冷却された。
ウムシートの標本が、図３（Ａ）に示されるように領域
Ａ（長さ６１０ｍｍ）で加熱された。各々の標本の領域
Ａは、４５０℃まで加熱され、５秒間その温度を維持さ
れ、次いで水の中で冷却された。
【００２７】一般に受け入れられている標本に関して
は、個々の熱処理シートがその伸長深さを６．３５ｍｍ
の増加量で増加させるため使用された。最初の失敗は、
１１４．３ｍｍの深さＤまで伸長された標本中で発生し
た。いくつか追加された標本が、この深さと、失敗が観
察されなかった以前の１０８ｍｍの深さとテストされ
た。かくして、提案された方法の実施形態を用いること
によって、可能となる最大の深さが、１０８ｍｍ及び１
１４ｍｍの間にまで増加し、６１１１−Ｔ４シートをテ
ストするときに到達した深さ（失敗しなかった深さ５
０．８ｍｍと、失敗が繰り返された深さ５７．２ｍｍの
間）の２倍以上となった。
は、個々の熱処理シートがその伸長深さを６．３５ｍｍ
の増加量で増加させるため使用された。最初の失敗は、
１１４．３ｍｍの深さＤまで伸長された標本中で発生し
た。いくつか追加された標本が、この深さと、失敗が観
察されなかった以前の１０８ｍｍの深さとテストされ
た。かくして、提案された方法の実施形態を用いること
によって、可能となる最大の深さが、１０８ｍｍ及び１
１４ｍｍの間にまで増加し、６１１１−Ｔ４シートをテ
ストするときに到達した深さ（失敗しなかった深さ５
０．８ｍｍと、失敗が繰り返された深さ５７．２ｍｍの
間）の２倍以上となった。
【００２８】かくして、本発明の本実施形態は、６１１
１−Ｔ４アルミニウムの伸長性能を約１１０％まで増大
させた。例えばダイ形状、処理温度、選択された領域内
での熱勾配、選択された領域の寸法などのテストパラメ
ータを変更することによって、本方法は、様々に異なる
伸長への要求に対して幅広い改善を実現することができ
る。第２のテストシリーズ １ミリメートルの通常の厚さを有する追加の６１１１−
Ｔ４アルミニウム合金が得られた。長方形の形状を持
ち、８９７．３ｍｍのドロービード領域と１５２ｍｍの
幅との間の長さを有する標本が用意された。次に、パン
チロックビード区画１２２で始まる長さ５０８ｍｍの区
画（図３（Ａ）の領域Ａ）が５秒間に亘って３１５℃で
加熱処理され、次いで冷却された。多数の同様にサイズ
が定められた標本が一般に受け入れられた時効硬化状態
で用意された。一般に受け入れられた標本の降伏強度
は、公称値で１７８ＭＰａであった。加熱処理された標
本は、加熱処理された領域において約１２４．６ＭＰａ
の降伏強度即ち一般に受け入れられた降伏強度の約７０
％を達成していた。明らかに、より大きな厚さの標本を
取り扱うこれらの第２のテストシリーズでは、より短い
領域が加熱処理され、より低い加熱処理温度になった。
１−Ｔ４アルミニウムの伸長性能を約１１０％まで増大
させた。例えばダイ形状、処理温度、選択された領域内
での熱勾配、選択された領域の寸法などのテストパラメ
ータを変更することによって、本方法は、様々に異なる
伸長への要求に対して幅広い改善を実現することができ
る。第２のテストシリーズ １ミリメートルの通常の厚さを有する追加の６１１１−
Ｔ４アルミニウム合金が得られた。長方形の形状を持
ち、８９７．３ｍｍのドロービード領域と１５２ｍｍの
幅との間の長さを有する標本が用意された。次に、パン
チロックビード区画１２２で始まる長さ５０８ｍｍの区
画（図３（Ａ）の領域Ａ）が５秒間に亘って３１５℃で
加熱処理され、次いで冷却された。多数の同様にサイズ
が定められた標本が一般に受け入れられた時効硬化状態
で用意された。一般に受け入れられた標本の降伏強度
は、公称値で１７８ＭＰａであった。加熱処理された標
本は、加熱処理された領域において約１２４．６ＭＰａ
の降伏強度即ち一般に受け入れられた降伏強度の約７０
％を達成していた。明らかに、より大きな厚さの標本を
取り扱うこれらの第２のテストシリーズでは、より短い
領域が加熱処理され、より低い加熱処理温度になった。
【００２９】これらのテストの第１のサブシリーズで
は、６ミリメートルのパンチ隅部半径（１１４）が用い
られた。最初に、上述された実験（第１のテストシリー
ズ）と同様にますます厳密な伸長が実行されるところの
一連の実験が実行された。６ミリメートルのパンチ隅部
半径で一般に受け入れられている１ミリメートル厚の６
１１１−Ｔ４アルミニウム合金の標本では、（図３に示
すような）失敗無しの最大伸長深さＤとして６７ｍｍが
得られた。次に、加熱処理された標本がますます増大す
る厳密な引っ張り力での同じ一連のテストに係わったと
き、失敗無しの最大伸長深さＤとして９５ｍｍが得られ
た。これは、一般に受け入れられた標本と本発明の実施
形態に従って処理された標本との間で引っ張り深さＤに
おいて４２％の増加分に相当する。
は、６ミリメートルのパンチ隅部半径（１１４）が用い
られた。最初に、上述された実験（第１のテストシリー
ズ）と同様にますます厳密な伸長が実行されるところの
一連の実験が実行された。６ミリメートルのパンチ隅部
半径で一般に受け入れられている１ミリメートル厚の６
１１１−Ｔ４アルミニウム合金の標本では、（図３に示
すような）失敗無しの最大伸長深さＤとして６７ｍｍが
得られた。次に、加熱処理された標本がますます増大す
る厳密な引っ張り力での同じ一連のテストに係わったと
き、失敗無しの最大伸長深さＤとして９５ｍｍが得られ
た。これは、一般に受け入れられた標本と本発明の実施
形態に従って処理された標本との間で引っ張り深さＤに
おいて４２％の増加分に相当する。
【００３０】一般に受け入れられた標本及び加熱処理さ
れた標本の両方に関する別のシリーズのテストが１２ｍ
ｍのパンチ隅部半径を用いて実行された。一般に受け入
れられている時効硬化された６１１１−Ｔ４標本は、最
大伸長深さ７０ｍｍを達成した。かくして、パンチ隅部
半径を２倍にすることによって、最大伸長深さとしてた
った３ミリメートルだけの増加分しか得られなかった。
しかしながら、３１５℃で加熱処理された標本がますま
す厳密な引っ張り作業を受けたとき、１２４ｍｍの最大
伸長深さが、より大きいパンチ隅部半径で得られた。か
くして、パンチ隅部半径の増加は、引っ張り深さにおい
て約７５％の増加を可能にした。
れた標本の両方に関する別のシリーズのテストが１２ｍ
ｍのパンチ隅部半径を用いて実行された。一般に受け入
れられている時効硬化された６１１１−Ｔ４標本は、最
大伸長深さ７０ｍｍを達成した。かくして、パンチ隅部
半径を２倍にすることによって、最大伸長深さとしてた
った３ミリメートルだけの増加分しか得られなかった。
しかしながら、３１５℃で加熱処理された標本がますま
す厳密な引っ張り作業を受けたとき、１２４ｍｍの最大
伸長深さが、より大きいパンチ隅部半径で得られた。か
くして、パンチ隅部半径の増加は、引っ張り深さにおい
て約７５％の増加を可能にした。
【００３１】かくして、本発明によれば、今や作業者に
とって、伸長成形作業に係わる時効硬化されたアルミニ
ウム合金シート材料の一部分を、その最大伸長が大幅に
増大するか或いは伸長成形された生産物の品質及び均一
性が改善されるように取り扱うことが可能となることが
理解されよう。一般に、様々な加熱処理温度、様々なサ
イズ、及び処理される領域のパターンを試みることによ
って、本発明の幅広い範囲内で最良の結果を決定するこ
とができる。しかしながら、一般的な原理では、本発明
の基礎は、パンチ隅部の回りにほとんどか或いは全く伸
長作用を受けないシートのその部分を選択的に加熱し、
これによって、該部分がパンチ隅部の回りに引っ張ら
れ、それと共に軟化材料のうちより多くを引っ張ること
ができるようにして伸長成形作業の品質を強化すること
である。このプロセスの最終目標は、引き裂き及び過度
の薄化無しに良好な部品を製造するべく時効硬化された
アルミニウムシートの伸長成形を改善することである。
とって、伸長成形作業に係わる時効硬化されたアルミニ
ウム合金シート材料の一部分を、その最大伸長が大幅に
増大するか或いは伸長成形された生産物の品質及び均一
性が改善されるように取り扱うことが可能となることが
理解されよう。一般に、様々な加熱処理温度、様々なサ
イズ、及び処理される領域のパターンを試みることによ
って、本発明の幅広い範囲内で最良の結果を決定するこ
とができる。しかしながら、一般的な原理では、本発明
の基礎は、パンチ隅部の回りにほとんどか或いは全く伸
長作用を受けないシートのその部分を選択的に加熱し、
これによって、該部分がパンチ隅部の回りに引っ張ら
れ、それと共に軟化材料のうちより多くを引っ張ること
ができるようにして伸長成形作業の品質を強化すること
である。このプロセスの最終目標は、引き裂き及び過度
の薄化無しに良好な部品を製造するべく時効硬化された
アルミニウムシートの伸長成形を改善することである。
【００３２】本発明は、その２、３の特定の実施形態の
観点から説明されたが、本発明の他の態様が当業者によ
って容易に実行可能であることが理解されよう。従っ
て、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ限定され
ることが意図されている。
観点から説明されたが、本発明の他の態様が当業者によ
って容易に実行可能であることが理解されよう。従っ
て、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ限定され
ることが意図されている。
【図１】ダイ及びパンチを使用してアルミニウム合金シ
ートを伸長成形するときの部分破断された概略断面図で
あって、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、各々、
この伸長成形における第１、第２、第３及び第４の工程
を示す。
ートを伸長成形するときの部分破断された概略断面図で
あって、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、各々、
この伸長成形における第１、第２、第３及び第４の工程
を示す。
【図２】シミュレータテスト装置を使用してアルミニウ
ム合金シートを伸長成形するときの概略的な部分断面図
であって、（Ａ）及び（Ｂ）は、各々、この伸長成形に
おける第１及び第２の工程を示す。
ム合金シートを伸長成形するときの概略的な部分断面図
であって、（Ａ）及び（Ｂ）は、各々、この伸長成形に
おける第１及び第２の工程を示す。
【図３】伸長成形シミュレータのテスト標本の側面図で
あって、（Ａ）は伸長成形テスト前、（Ｂ）は伸長成形
テスト後における標本を各々示す。
あって、（Ａ）は伸長成形テスト前、（Ｂ）は伸長成形
テスト後における標本を各々示す。
１０ アルミニウム合金シート
１２ ダイ
１４ ダイ空洞部
１６ ダイ空洞部の底部
１８ ダイ空洞部の直線状の壁
２０ 隅部
２２ 周辺面
２６ ダイバインダー部材
２８ シートの外周縁部
３０ ロックビード
３２ パンチ
３４ 中心軸線
３６ パンチ隅部
３８ ダイ隅部
４０ パンチ面（シート成形面）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９２Ｚ
1/04 1/04 Ａ
(56)参考文献 特開 平４−351230（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−371543（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B21D 22/00 - 26/14
C22F 1/00 602
C22F 1/00 682
C22F 1/00 691
C22F 1/00 692
C22F 1/04
Claims (9)
- 【請求項１】 時効硬化されたアルミニウム合金シート
の縁部を固定位置でクランプし、シート成形面（４０）
及び該成形面の周辺部におけるパンチ隅部（３６）を有
するパンチ（３２）を用いて前記シートを伸長させ、こ
れにより前記シート（１０）が前記成形面（４０）を越
えて前記隅部（３６）の回りで伸長されると共に前記シ
ート成形面（４０）に従って変形される、前記シートを
成形するプロセスであって、 （ａ）クランプされるべき前記シートの縁部（２８）
と、（ｂ）前記パンチ隅部（３６）の回りで伸長される
べき部分を含む、前記パンチ面（４０）によって係合さ
れるべき前記シートの範囲と、を定め、 前記パンチ（３２）により係合されるべき前記シートの
前記範囲内にある領域（領域Ａ）を選択的に急激に加熱
して該領域の時効硬化された状態を一時的に無くすと共
に、前記パンチ隅部（３６）の回りで伸長されるべき前
記部分（領域Ｂ）を加熱される領域から除外し、これに
よって該加熱領域を前記シートの残りの部分と比べて軟
化させ、次いで該加熱領域を室温にまで急激に冷却し、
その後、該加熱領域がその時効硬化された状態を回復す
る前に前記シート成形面（４０）に従って前記シートを
変形させるように前記パンチ（３２）を前記シートに係
合させる、前記プロセス。 - 【請求項２】 パンチ（３２）及びダイ（１２）を使用
して時効硬化されたアルミニウム合金シートを伸長成形
するプロセスにおいて、前記ダイは、前記シートを型取
るためのダイ表面（１６、１８、２０）を備えたダイ空
洞部（４２）と、前記シートの縁部（２８）をクランプ
するため前記空洞部に隣接した周辺面（２２）と、該周
辺面（２２）及び前記ダイ空洞部（４２）を接続するダ
イ隅部（３８）と、を有し、前記パンチは、前記シート
の一部分とパンチ隅部（３６）とを前記パンチ面（４
０）の縁部で係合させるため前記ダイ空洞面（１６、１
８、２０）と相補的なパンチ面（４０）を有し、 前記シート（１０）を前記空洞部の上に置いた状態で前
記ダイの周辺面（２２）に配置し、前記周辺面に対して
前記シートの縁部（２８）を固定するようにクランプ
し、前記ダイ表面に従って前記シートのクランプされて
いない部分を伸長させるため前記パンチを前記シートに
係合させる、各工程を含むようにした、前記プロセスで
あって、 （ａ）クランプされるべき前記シートの縁部（２８）
と、（ｂ）前記パンチ隅部（３６）の回りで伸長される
べき部分を含む、前記パンチ面（４０）によって係合さ
れるべき前記シートの範囲（領域Ａ及び領域Ｂ）とを定
め、 前記パンチ（３２）により係合されるべき前記シートの
前記範囲内にある領域（領域Ａ）を選択的に急激に加熱
して該領域の時効硬化された状態を一時的に無くすと共
に、前記パンチ隅部の回りで伸長されるべき前記部分
（領域Ｂ）を加熱される領域から除外し、これによって
該加熱領域を前記シートの残りの部分と比べて軟化さ
せ、次いで該加熱領域を室温にまで急激に冷却し、その
後、該加熱領域 がその時効硬化された状態を回復する前に前
記ダイ（１２）に従って前記シートを伸長させるように
前記パンチ（３２）を前記シートに係合させる、前記プ
ロセス。 - 【請求項３】 加熱される前記シートの領域は、前記パ
ンチにより係合されるべき前記範囲のうち、前記隅部の
回りで伸長されるべき前記部分を除外した全てを含む、
請求項１に記載の時効硬化されたアルミニウム合金を成
形するためのプロセス。 - 【請求項４】 加熱される前記シートの領域は、前記パ
ンチによって係合されるべき前記範囲のうち、前記隅部
の回りで伸長されるべき前記部分を除外した全ての範囲
より少ない部分である、請求項１に記載の時効硬化され
たアルミニウム合金を成形するためのプロセス。 - 【請求項５】 加熱される前記シートの領域は、前記パ
ンチにより係合されるべき前記範囲のうち、前記隅部の
回りで伸長されるべき前記部分を除外した全てを含む、
請求項２に記載の時効硬化されたアルミニウム合金を成
形するためのプロセス。 - 【請求項６】 加熱される前記シートの領域は、前記パ
ンチによって係合されるべき前記範囲のうち、前記隅部
の回りで伸長されるべき前記部分を除外した全ての範囲
より少ない部分である、請求項２に記載の時効硬化され
たアルミニウム合金を成形するためのプロセス。 - 【請求項７】 前記シートの厚さは約０．７ｍｍ乃至約
１．２ｍｍの範囲にある、請求項１乃至請求項４のいず
れか１項に記載の時効硬化されたアルミニウム合金を成
形するためのプロセス。 - 【請求項８】 前記合金は、６０００シリーズのアルミ
ニウム合金であり、最初にＴ−４の調質度の状態にあ
る、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の時効
硬化されたアルミニウム合金を成形するためのプロセ
ス。 - 【請求項９】 前記領域は、約１０秒の期間内で約２５
０℃から約５３０℃の範囲の温度にまでプラテン加熱さ
れ、次いで急激に冷却される、請求項１乃至請求項８の
いずれか１項に記載の時効硬化されたアルミニウム合金
を成形するためのプロセス。
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