JP6164607B2 - Alloy material molding method and press molding machine - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム合金またはチタン合金等の合金材の成形を行う合金材の成形方法及びプレス成形機に関するものである。 The present invention relates to an alloy material forming method and press molding machine for forming an alloy material such as an aluminum alloy or a titanium alloy.
従来、合金材の成形方法として、アルミニウム合金板をプレス成形するアルミニウム合金板のプレス成形方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。このプレス成形方法では、プレス成形されるアルミニウム合金板のうち、シワ押さえ部分を加熱部とし、パンチが接触する部分を非加熱部としており、アルミニウム合金板の加熱部を加熱する部分的加熱処理を施して、プレス成形を行う。これにより、成形性が高く、また、生産性の高いプレス成形方法としている。 Conventionally, as an alloy material forming method, an aluminum alloy plate press forming method for press forming an aluminum alloy plate is known (for example, see Patent Document 1). In this press forming method, the aluminum alloy plate to be press formed has a wrinkle holding portion as a heating portion, a portion in contact with the punch as a non-heating portion, and a partial heat treatment for heating the heating portion of the aluminum alloy plate. And press molding. Thereby, it is set as the press molding method with high moldability and high productivity.
また、他のアルミニウム合金板のプレス成形方法として、特許文献2に示すアルミニウム合金板のプレス成形方法がある。このプレス成形方法では、ポンチ、ダイス、ブランクホルダーから成るプレス成形用金型を用いて、アルミニウム合金板をプレス成形している。このとき、プレス成形方法では、ブランクホルダーの温度を高くし、ポンチの温度をブランクホルダーの温度よりも低くして、アルミニウム合金板をプレス成形する。これにより、プレス加工時の割れの発生やシワの発生がなく、成形されたアルミニウム合金板を、十分な強度とするプレス成形方法としている。 As another aluminum alloy sheet press forming method, there is an aluminum alloy sheet press forming method disclosed in Patent Document 2. In this press forming method, an aluminum alloy plate is press formed by using a press forming die including a punch, a die, and a blank holder. At this time, in the press forming method, the temperature of the blank holder is raised, the temperature of the punch is made lower than the temperature of the blank holder, and the aluminum alloy plate is press formed. Thereby, there is no generation | occurrence | production of the crack at the time of press work, and generation | occurrence | production of a wrinkle, and it is set as the press molding method which makes the shape | molded aluminum alloy plate sufficient intensity | strength.
しかしながら、特許文献1の成形方法では、アルミニウム合金板を部分的に加熱することから、アルミニウム合金板を部分的に加熱するためのヒータを用意することになる。同様に、特許文献2の成形方法では、プレス成形用金型を部分的に加熱することから、アルミニウム合金板を部分的に加熱するヒータを組み込んだプレス成形用金型を用意することになる。この場合、部分的に加熱するヒータの構成が複雑となったり、ヒータによる加熱制御のための構成が複雑になったりすることから、成形にかかるコストが増大する可能性がある。
However, in the forming method of
そこで、本発明は、合金材の成形にかかるコストの増大を抑制しつつ、合金材を好適に成形することができる合金材の成形方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the shaping | molding method of the alloy material which can shape | mold an alloy material suitably, suppressing the increase in the cost concerning shaping | molding of an alloy material.
本発明の合金材の成形方法は、成形前の合金材の全体を、成形温度域まで急速加熱する急速加熱工程と、前記成形温度域に達した急速加熱後の前記合金材を成形する合金材成形工程と、を備えることを特徴とする。 The alloy material molding method of the present invention includes a rapid heating step of rapidly heating the entire alloy material before molding to a molding temperature range, and an alloy material for molding the alloy material after rapid heating that reaches the molding temperature range. And a molding step.
この場合、前記急速加熱工程における前記合金材の加熱速度は、急速加熱後の前記合金材の硬度が所定の硬度以上となるような加熱速度であることが好ましい。 In this case, it is preferable that the heating rate of the alloy material in the rapid heating step is a heating rate such that the hardness of the alloy material after rapid heating is equal to or higher than a predetermined hardness.
この構成によれば、急速加熱工程を行うことで、合金材全体を、成形温度域まで急速加熱することができる。ここで、成形温度域とは、所定の寸法公差内に収まるように合金材の成形を行うことができる温度域であり、急速加熱とは、合金材の組織に影響を与え難い、つまり、加熱後の合金材の硬度を所定の硬度以上にすることができる加熱速度である。また、所定の硬度とは、成形後の合金材に要求される要求硬度である。このため、急速加熱を行うことで、加熱後の合金材の硬度を所定の硬度以上にしつつ、成形温度域まで合金材を加熱することができる。この後、合金材成形工程を行うことで、成形温度域に達した合金材を成形することができる。このため、成形後の合金材を、所定の寸法公差内に収めつつ、所定の硬度以上となる合金材とすることができる。また、合金材全体を急速加熱すればよいため、部分的に加熱を行う加熱機構を設ける必要がなく、合金材の成形にかかるコストの増大を抑制することができる。なお、合金材の全体とは、成形する合金材のほぼ全ての部位という意味である。つまり、合金材の全体を急速加熱した結果、合金材の全ての部位が急速加熱される場合だけでなく、合金材の成形に影響を与えない一部が急速加熱されずに、合金材のほぼ全ての部位が急速加熱される場合も含む。 According to this configuration, the entire alloy material can be rapidly heated to the forming temperature range by performing the rapid heating step. Here, the forming temperature range is a temperature range in which the alloy material can be formed so as to be within a predetermined dimensional tolerance. Rapid heating hardly affects the structure of the alloy material. This is the heating rate at which the hardness of the subsequent alloy material can be set to a predetermined hardness or higher. The predetermined hardness is a required hardness required for the alloy material after forming. For this reason, by performing rapid heating, the alloy material can be heated to the molding temperature range while the hardness of the heated alloy material is set to a predetermined hardness or higher. Then, the alloy material which reached | attained the shaping | molding temperature range can be shape | molded by performing an alloy material shaping | molding process. For this reason, it can be set as the alloy material which becomes more than predetermined | prescribed hardness, keeping the alloy material after shaping | molding within a predetermined dimensional tolerance. Moreover, since it is only necessary to rapidly heat the entire alloy material, it is not necessary to provide a heating mechanism for partially heating, and an increase in cost for forming the alloy material can be suppressed. The whole alloy material means almost all parts of the alloy material to be formed. In other words, as a result of rapid heating of the entire alloy material, not only when all parts of the alloy material are rapidly heated, but also a portion that does not affect the molding of the alloy material is not rapidly heated, and almost all of the alloy material This includes the case where all parts are rapidly heated.
また、前記合金材は、アルミニウム合金材であることが好ましい。 The alloy material is preferably an aluminum alloy material.
この構成によれば、合金材として、アルミニウム合金材を適用することができる。 According to this configuration, an aluminum alloy material can be applied as the alloy material.
また、前記加熱速度は、前記アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、前記成形温度域に達したときの前記アルミニウム合金材のビッカース硬さHVが135以上となるような加熱速度であり、前記アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、前記成形温度域に達したときの前記アルミニウム合金材のビッカース硬さHVが100以上となるような加熱速度であることが好ましい。 The heating rate is a heating rate such that when the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the Vickers hardness HV of the aluminum alloy material when reaching the forming temperature range is 135 or more, When the aluminum alloy material is JIS standard A6061, it is preferable that the aluminum alloy material has a heating rate such that the Vickers hardness HV of the aluminum alloy material reaches 100 or more.
この構成によれば、アルミニウム合金材の種類に応じた適切な加熱速度にすることができる。このため、加熱後のアルミニウム合金材の硬度を所定の硬度以上にすることができる。 According to this structure, it can be set as the suitable heating rate according to the kind of aluminum alloy material. For this reason, the hardness of the aluminum alloy material after a heating can be made more than predetermined hardness.
また、前記急速加熱工程では、前記アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、前記加熱速度が、毎秒6℃以上となっており、前記アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、前記加熱速度が、毎秒13℃以上となっていることが好ましい。 In the rapid heating step, when the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the heating rate is 6 ° C. or more per second, and when the aluminum alloy material is JIS standard A6061, The speed is preferably 13 ° C. or more per second.
この構成によれば、アルミニウム合金材に適した加熱速度で急速加熱を行うことができる。このため、アルミニウム合金材の組織に影響を与え難い、つまり、加熱後のアルミニウム合金材の硬度を所定の硬度以上にすることが可能な加熱速度で急速加熱を行うことができる。 According to this configuration, rapid heating can be performed at a heating rate suitable for the aluminum alloy material. For this reason, it is difficult to affect the structure of the aluminum alloy material, that is, rapid heating can be performed at a heating rate capable of setting the hardness of the aluminum alloy material after heating to a predetermined hardness or higher.
また、前記成形温度域は、前記アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、400℃〜450℃であり、前記アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、300℃〜450℃であることが好ましい。 The forming temperature range is 400 ° C. to 450 ° C. when the aluminum alloy material is JIS standard A2024, and 300 ° C. to 450 ° C. when the aluminum alloy material is JIS standard A6061. Is preferred.
この構成によれば、アルミニウム合金材の種類に応じた適切な成形温度域にすることができる。このため、成形後のアルミニウム合金材を、所定の寸法公差内に収まるように成形することができる。 According to this structure, it can be set as the suitable shaping | molding temperature range according to the kind of aluminum alloy material. For this reason, the molded aluminum alloy material can be molded so as to be within a predetermined dimensional tolerance.
また、前記合金材は、チタン合金材であることが好ましい。 The alloy material is preferably a titanium alloy material.
この構成によれば、合金材として、チタン合金材を適用することができる。 According to this configuration, a titanium alloy material can be applied as the alloy material.
また、前記合金材成形工程では、前記合金材を成形しつつ、前記合金材を急速冷却することが好ましい。 In the alloy material forming step, it is preferable to rapidly cool the alloy material while forming the alloy material.
この構成によれば、合金材成形工程において、合金材を成形しつつ、合金材を急速冷却することができる。このため、加熱された合金材を迅速に除熱することができるため、熱による合金材の硬度の低下を抑制することができる。なお、好ましくは、成形温度域内で合金材を成形した後、成形後の合金材を急速冷却することがよい。 According to this configuration, the alloy material can be rapidly cooled while the alloy material is being formed in the alloy material forming step. For this reason, since the heated alloy material can be quickly removed, it is possible to suppress a decrease in the hardness of the alloy material due to heat. Preferably, the alloy material is molded within the molding temperature range, and then the molded alloy material is rapidly cooled.
本発明のプレス成形機は、成形前の合金材の全体を、成形温度域まで急速加熱する加熱機構と、前記成形温度域に達した急速加熱後の前記合金材を成形するプレス機構と、を備えることを特徴とする。 The press molding machine of the present invention includes a heating mechanism that rapidly heats the entire alloy material before molding to a molding temperature range, and a press mechanism that molds the alloy material after rapid heating that reaches the molding temperature range. It is characterized by providing.
この場合、前記加熱機構による前記合金材の加熱速度は、急速加熱後の前記合金材の硬度が所定の硬度以上となるような加熱速度であることが好ましい。 In this case, the heating rate of the alloy material by the heating mechanism is preferably such that the hardness of the alloy material after rapid heating is equal to or higher than a predetermined hardness.
この構成によれば、加熱機構により、合金材全体を、成形温度域まで急速加熱することができる。このため、急速加熱を行うことで、加熱後の合金材の硬度を所定の硬度以上にしつつ、成形温度域まで合金材を加熱することができる。この後、プレス機構により、成形温度域に達した合金材を成形することができる。このため、成形後の合金材を、所定の寸法公差内に収めつつ、所定の硬度以上となる合金材とすることができる。また、合金材全体を急速加熱すればよいため、部分的に加熱を行う加熱機構を設ける必要がなく、合金材の成形にかかるコストの増大を抑制することができる。 According to this configuration, the entire alloy material can be rapidly heated to the forming temperature range by the heating mechanism. For this reason, by performing rapid heating, the alloy material can be heated to the molding temperature range while the hardness of the heated alloy material is set to a predetermined hardness or higher. Thereafter, the alloy material having reached the forming temperature range can be formed by the press mechanism. For this reason, it can be set as the alloy material which becomes more than predetermined | prescribed hardness, keeping the alloy material after shaping | molding within a predetermined dimensional tolerance. Moreover, since it is only necessary to rapidly heat the entire alloy material, it is not necessary to provide a heating mechanism for partially heating, and an increase in cost for forming the alloy material can be suppressed.
また、前記プレス機構は、前記合金材に接触する成形金型を有し、前記成形金型は、常温となっていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said press mechanism has a shaping die which contacts the said alloy material, and the said shaping die is normal temperature.
この構成によれば、成形金型にヒータ等の加熱機構を組み込む必要がなく、成形金型をそのまま使用することができるため、合金材の成形にかかるコストの増大をさらに抑制することができる。 According to this configuration, it is not necessary to incorporate a heating mechanism such as a heater in the molding die, and the molding die can be used as it is, so that an increase in cost for molding the alloy material can be further suppressed.
また、前記加熱機構により急速加熱された前記合金材を、前記プレス機構に搬送する搬送機構をさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a transport mechanism that transports the alloy material rapidly heated by the heating mechanism to the press mechanism.
この構成によれば、搬送機構により、急速加熱された合金材を、加熱機構からプレス機構に搬送することができる。 According to this configuration, the rapidly heated alloy material can be transported from the heating mechanism to the press mechanism by the transport mechanism.
また、前記加熱機構は、前記合金材を挟む一対の挟持部材と、前記合金材全体に高周波の電磁波を照射して、前記合金材を急速加熱する加熱部と、を有し、一対の前記挟持部材は、その一方の前記挟持部材が、前記合金材とは異なる金属を含んで構成され、その他方の前記挟持部材が、断熱材を含んで構成されていることが好ましい。 The heating mechanism includes a pair of clamping members that sandwich the alloy material, and a heating unit that irradiates the entire alloy material with high-frequency electromagnetic waves to rapidly heat the alloy material, In the member, it is preferable that one of the holding members includes a metal different from the alloy material, and the other holding member includes a heat insulating material.
この構成によれば、一対の挟持部材により合金材を挟持した状態で、加熱部により合金材全体に高周波の電磁波を照射して、合金材を急速加熱することができるため、合金材を均一に加熱することができる。このため、加熱後の合金材における温度のばらつきを抑制することができるため、合金材の急速加熱を好適に行うことができると共に、合金材の成形を好適に行うことが可能となる。 According to this configuration, since the alloy material can be rapidly heated by irradiating the entire alloy material with high-frequency electromagnetic waves by the heating unit in a state where the alloy material is sandwiched between the pair of sandwiching members, the alloy material can be made uniform. Can be heated. For this reason, since the dispersion | variation in the temperature in the alloy material after a heating can be suppressed, while rapid heating of an alloy material can be performed suitably, it becomes possible to shape | mold an alloy material suitably.
また、前記加熱機構は、内部に前記合金材を収容し、収容した前記合金材全体に赤外線を照射して、前記合金材を急速加熱する加熱炉を有し、前記加熱炉は、内部に設けられる熱源が、前記合金材を均一に加熱可能な配置となっていることが好ましい。 In addition, the heating mechanism has a heating furnace that houses the alloy material therein, irradiates infrared rays to the entire contained alloy material, and rapidly heats the alloy material, and the heating furnace is provided inside the heating mechanism. It is preferable that the heat source to be arranged is capable of uniformly heating the alloy material.
この構成によれば、加熱炉内に収容された合金材を、熱源を用いて合金材全体に赤外線を照射して、合金材を急速加熱することができるため、合金材を均一に加熱することができる。このため、加熱後の合金材における温度のばらつきを抑制することができるため、合金材の急速加熱を好適に行うことができると共に、合金材の成形を好適に行うことが可能となる。 According to this configuration, since the alloy material accommodated in the heating furnace can be rapidly heated by irradiating the entire alloy material with infrared rays using a heat source, the alloy material can be heated uniformly. Can do. For this reason, since the dispersion | variation in the temperature in the alloy material after a heating can be suppressed, while rapid heating of an alloy material can be performed suitably, it becomes possible to shape | mold an alloy material suitably.
また、前記加熱機構は、前記合金材の両端をそれぞれ挟持すると共に、前記合金材全体に通電して、前記合金材を急速加熱する電極を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said heating mechanism has an electrode which energizes the whole said alloy material and heats the said alloy material rapidly while pinching the both ends of the said alloy material, respectively.
この構成によれば、電極により合金材の両端をそれぞれ挟持した状態で、電極を介して合金材全体に通電を行って、合金材を急速加熱することができるため、合金材を均一に加熱することができる。このため、加熱後の合金材における温度のばらつきを抑制することができるため、合金材の急速加熱を好適に行うことができると共に、合金材の成形を好適に行うことが可能となる。 According to this configuration, since the entire alloy material can be energized through the electrodes while both ends of the alloy material are sandwiched by the electrodes, the alloy material can be rapidly heated, so the alloy material is heated uniformly. be able to. For this reason, since the dispersion | variation in the temperature in the alloy material after a heating can be suppressed, while rapid heating of an alloy material can be performed suitably, it becomes possible to shape | mold an alloy material suitably.
また、前記加熱機構は、前記合金材の温度を計測する温度計を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said heating mechanism has a thermometer which measures the temperature of the said alloy material.
この構成によれば、温度計により、合金材が均一の温度になっているか否かを検出することができるため、加熱機構は、合金材の温度が均一の温度であることを保証することができる。 According to this configuration, since the thermometer can detect whether or not the alloy material has a uniform temperature, the heating mechanism can guarantee that the temperature of the alloy material is a uniform temperature. it can.
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
図1は、実施例1に係る合金材の成形方法に用いられるプレス成形機を側面から見たときの模式図であり、図2は、プレス成形機の加熱機構を正面から見たときの模式図である。実施例1に係る合金材の成形方法は、合金材として、アルミニウム合金材が用いられ、板状のアルミニウム合金材をプレス成形している。なお、アルミニウム合金材は、例えば、大きさが250mm×300mmの長方形状に形成され、板厚が1.27mm〜1.6mmとなる板材Wである。なお、アルミニウム合金材の板材Wは、この大きさに限定されない。また、アルミニウム合金材の板材Wは、板厚が0.8mm〜3.0mmの範囲内であればよい。さらに、アルミニウム合金材としては、例えば、JIS規格のA2024、JIS規格のA6061が用いられる。 FIG. 1 is a schematic view when a press molding machine used in the method for forming an alloy material according to Example 1 is viewed from the side, and FIG. 2 is a schematic diagram when the heating mechanism of the press molding machine is viewed from the front. FIG. In the method for forming an alloy material according to Example 1, an aluminum alloy material is used as the alloy material, and a plate-like aluminum alloy material is press-formed. The aluminum alloy material is, for example, a plate material W that is formed in a rectangular shape with a size of 250 mm × 300 mm and has a plate thickness of 1.27 mm to 1.6 mm. The aluminum alloy plate W is not limited to this size. Moreover, the plate | plate material W of an aluminum alloy material should just be in the range whose plate | board thickness is 0.8 mm-3.0 mm. Furthermore, as the aluminum alloy material, for example, JIS standard A2024 and JIS standard A6061 are used.
ここで、図1を参照し、合金材の成形方法に用いられるプレス成形機1について説明する。図1に示すように、プレス成形機1は、加熱機構5と、搬送機構6と、プレス機構7とを備え、これら各機構5,6,7が基台11上に設置されている。プレス成形機1は、加熱機構5によりアルミニウム合金材の板材Wを加熱し、搬送機構6により板材Wを加熱機構5からプレス機構7に搬送し、プレス機構7により板材Wをプレス成形している。
Here, with reference to FIG. 1, the
図2に示すように、加熱機構5は、基台11上に設けられる加熱台12と、加熱台12上に設けられる載置部材13と、加熱台12の内部に配置される加熱部14と、を有している。この加熱機構5において、板材Wは、載置部材13上に載置される。また、加熱機構5は、板材Wを挟んで、載置部材13の反対側(上方側)に設けられる断熱部材17を有し、断熱部材17は、断熱部材17の上方に設けられる上方支持部材16により支持されている。このとき、加熱機構5において、載置部材13と断熱部材17とが、板材Wをその両面から挟持する一対の挟持部材となっている。
As shown in FIG. 2, the
載置部材13は、その上面が、板材Wを載置する載置面となっており、板材Wと異なる金属で構成されている。載置部材13は、例えば、ステンレス鋼材またはチタン合金材を用いて構成されている。
The upper surface of the mounting
加熱部14は、載置部材13上に載置された板材Wへ向けて、高周波の電磁波を照射する高周波加熱装置である。この加熱部14は、板材Wの全体を、下記する合金材の成形方法に従って、急速加熱している。
The
この加熱機構5を用いて板材Wを急速加熱する場合、先ず、載置部材13上に板材Wが載置される。この後、上方支持部材16が下降することで、板材Wが載置部材13と断熱部材17により挟持され、この状態で、加熱部14により、板材Wが急速加熱される。急速加熱された板材Wは、載置部材13と断熱部材17とにより挟持されていることから、温度分布が一様となる。このため、板材Wは、加熱機構5により均一に急速加熱される。
When the plate member W is rapidly heated using the
搬送機構6は、基台11上に支持部材22を介して設置されるキッカー21と、加熱機構5とプレス機構7との間に配置される搬送ガイド23とを有している。キッカー21は、加熱機構5を挟んで、搬送ガイド23の反対側に設けられている。キッカー21は、載置部材13上に載置された板材Wを側方から押すことで、搬送ガイド23を介してプレス機構7へ向けて板材Wをスライド移動させている。搬送ガイド23は、基台11上に設置されており、その上面が、載置部材13の上面と、鉛直方向において略同じ位置に形成されている。搬送ガイド23は、キッカー21によりスライド移動する板材Wを、プレス機構7へ向けて案内している。なお、実施例1において、搬送機構6は、搬送ガイド23を有する構成としているが、加熱機構5とプレス機構7との間が、板材Wが移動可能に狭ければ、搬送ガイド23を省いた構成であってもよい。
The
プレス機構7は、上成形金型25と、下成形金型26とを有しており、各成形金型25,26は、常温となっている。下成形金型26は、基台11上に設置されており、その上面に、加熱機構5から搬送ガイド23を介してスライド移動した板材Wが載置される。上成形金型25は、板材Wを挟んで、下成形金型26の反対側(上方側)に設けられている。上成形金型25は、上成形金型25の上方に設けられる上方支持部材16により支持されている。
The
このプレス機構7を用いて板材Wを成形する場合、下成形金型26上に板材Wが設置された状態において、上方支持部材16が下降する。すると、板材Wは、上成形金型25と下成形金型26とにより挟持されることで、所定の形状に成形される。
When the plate member W is formed using the
次に、図3を参照して、上記のプレス成形機1を用いて合金材を成形する合金材の成形方法について説明する。この合金材の成形方法では、急速加熱工程S1と、搬送工程S2と、合金材成形工程S3とが実行される。
Next, with reference to FIG. 3, the shaping | molding method of the alloy material which shape | molds an alloy material using said
急速加熱工程S1では、成形前の板材Wを、成形温度域まで急速加熱している。成形温度域とは、所定の寸法公差内に収まるように板材Wの成形を行うことが可能な温度域である。ここで、板材Wを成形加工することで得られる成形品としては、例えば、容器である。板材Wを成形加工して得られる容器は、その底面と側面との曲げ角度が、例えば、90°となるように成形される。このとき、所定の寸法公差、つまり、スプリングバック角度は、±1°となっている。このため、実施例1の成形温度域は、板材Wを成形加工して得られる容器の底面と側面との曲げ角度を90°とした場合、曲げ角度が90°±1°内に収まるように板材Wの成形を行うことが可能な温度域となっている。 In the rapid heating step S1, the plate material W before molding is rapidly heated to the molding temperature range. The molding temperature range is a temperature range in which the plate material W can be molded so as to be within a predetermined dimensional tolerance. Here, the molded product obtained by molding the plate material W is, for example, a container. The container obtained by molding the plate material W is molded such that the bending angle between the bottom surface and the side surface is 90 °, for example. At this time, the predetermined dimensional tolerance, that is, the springback angle is ± 1 °. For this reason, when the bending angle between the bottom surface and the side surface of the container obtained by forming the plate material W is 90 °, the forming temperature range of Example 1 is such that the bending angle is within 90 ° ± 1 °. The temperature range is such that the plate material W can be formed.
図4は、アルミニウム合金材としてA6061を用いた場合における、加熱温度と曲げ角度との関係を示すグラフであり、図5は、アルミニウム合金材としてA2024を用いた場合における、加熱温度と曲げ角度との関係を示すグラフである。図4及び図5は、その横軸が、加熱温度となっており、その縦軸が、曲げ角度となっている。なお、図4及び図5では、人工時効前と人工時効後との計測結果をプロットしている。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the bending angle when A6061 is used as the aluminum alloy material, and FIG. 5 shows the heating temperature and the bending angle when A2024 is used as the aluminum alloy material. It is a graph which shows the relationship. 4 and 5, the horizontal axis represents the heating temperature, and the vertical axis represents the bending angle. In FIGS. 4 and 5, the measurement results before and after artificial aging are plotted.
図4に示すように、アルミニウム合金材としてA6061を用いた場合、曲げ角度を90°とし、所定の寸法公差(スプリングバック角度)を±1°とすると、成形温度域は、300℃〜500℃となる。一方で、板材Wを、450℃よりも大きい温度にすると、板材Wの組織の一部が液相となり、板材Wの強度が不足しまう。このため、アルミニウム合金材としてJIS規格のA6061を用いた場合、成形温度域は、300℃〜450℃の温度域となる。つまり、成形温度域は、その下限温度が、板材Wの成形性によって規定され、その上限温度が、板材Wの強度によって規定される。 As shown in FIG. 4, when A6061 is used as the aluminum alloy material, when the bending angle is 90 ° and the predetermined dimensional tolerance (spring back angle) is ± 1 °, the molding temperature range is 300 ° C. to 500 ° C. It becomes. On the other hand, when the plate material W is set to a temperature higher than 450 ° C., a part of the structure of the plate material W becomes a liquid phase, and the strength of the plate material W becomes insufficient. For this reason, when JIS standard A6061 is used as the aluminum alloy material, the molding temperature range is a temperature range of 300 ° C. to 450 ° C. That is, the lower limit temperature of the forming temperature region is defined by the formability of the plate material W, and the upper limit temperature is defined by the strength of the plate material W.
一方で、図5に示すように、アルミニウム合金材としてA2024を用いた場合、曲げ角度を90°とし、所定の寸法公差(スプリングバック角度)を±1°とすると、成形温度域は、400℃〜450℃となる。なお、図5においても、板材Wを、450℃よりも大きい温度にすると、板材Wの組織の一部が液相となり、板材Wの強度が不足してしまう。このため、アルミニウム合金材としてJIS規格のA2024を用いた場合、成形温度域は、400℃〜450℃の温度域となる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when A2024 is used as the aluminum alloy material, if the bending angle is 90 ° and the predetermined dimensional tolerance (spring back angle) is ± 1 °, the forming temperature range is 400 ° C. ~ 450 ° C. In FIG. 5 as well, when the plate material W is set to a temperature higher than 450 ° C., a part of the structure of the plate material W becomes a liquid phase, and the strength of the plate material W becomes insufficient. For this reason, when A2024 of JIS standard is used as the aluminum alloy material, the molding temperature range is a temperature range of 400 ° C to 450 ° C.
ここで、急速加熱とは、合金材の組織に影響を与え難い、つまり、加熱後の合金材の硬度が所定の硬度以上に維持することが可能な加熱速度となっている。なお、所定の硬度とは、成形後の合金材に要求される要求硬度である。図6は、加熱時間と合金材の硬度との関係を示すグラフである。図6は、その横軸が、加熱時間となっており、その縦軸が、合金材の硬度となっている。図6では、上記した成形温度域に達するまでの時間を変化させたときの、合金材の硬度の変化を示すグラフとなっている。 Here, the rapid heating is a heating rate that hardly affects the structure of the alloy material, that is, the hardness of the alloy material after the heating can be maintained at a predetermined hardness or higher. The predetermined hardness is a required hardness required for the alloy material after forming. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the heating time and the hardness of the alloy material. In FIG. 6, the horizontal axis represents the heating time, and the vertical axis represents the hardness of the alloy material. In FIG. 6, it is a graph which shows the change of the hardness of an alloy material when changing time until it reaches the above-mentioned forming temperature range.
図6に示すように、アルミニウム合金材としてA6061を用いた場合、要求される硬度を、ビッカース硬さHVの100とし、成形温度(加熱温度)を400℃とする。この場合、ビッカース硬さHVを100以上とするには、合金材の温度が常温から400℃に達するまでの時間を、約30秒よりも短くする必要があることが分かった。このため、加熱速度は、毎秒約13℃以上となる。なお、アルミニウム合金材としてA6061を用いた場合、加熱速度は、毎秒20℃以上が好ましく、毎秒67℃以上が最も好ましい。 As shown in FIG. 6, when A6061 is used as the aluminum alloy material, the required hardness is set to 100 of Vickers hardness HV, and the molding temperature (heating temperature) is set to 400 ° C. In this case, in order to set the Vickers hardness HV to 100 or more, it has been found that the time required for the temperature of the alloy material to reach 400 ° C. needs to be shorter than about 30 seconds. For this reason, a heating rate will be about 13 degreeC or more per second. When A6061 is used as the aluminum alloy material, the heating rate is preferably 20 ° C. or more per second, and most preferably 67 ° C. or more per second.
一方で、図5に示すように、アルミニウム合金材としてA2024を用いた場合、要求される硬度を、ビッカース硬さHVの135とし、成形温度(加熱温度)を400℃とする。この場合、ビッカース硬さHVを135以上とするには、合金材の温度が常温から400℃に達するまでの時間を、約60秒よりも短くする必要があることが分かった。このため、加熱速度は、毎秒約6℃以上となる。なお、アルミニウム合金材としてA2024を用いた場合、加熱速度は、毎秒20℃以上が好ましく、毎秒67℃以上が最も好ましい。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when A2024 is used as the aluminum alloy material, the required hardness is set to 135 of Vickers hardness HV, and the molding temperature (heating temperature) is set to 400 ° C. In this case, in order to make the Vickers hardness HV 135 or more, it has been found that the time required for the temperature of the alloy material to reach 400 ° C. needs to be shorter than about 60 seconds. For this reason, a heating rate will be about 6 degreeC or more per second. When A2024 is used as the aluminum alloy material, the heating rate is preferably 20 ° C. or more per second, and most preferably 67 ° C. or more per second.
次に、図7及び図8を参照し、板材Wを所定の成形温度域まで急速加熱したときの合金材の硬度の変化について説明する。図7は、アルミニウム合金材としてA6061を用いた場合における、加熱温度と合金材の硬度との関係を示すグラフである。図8は、アルミニウム合金材としてA2024を用いた場合における、加熱温度と合金材の硬度との関係を示すグラフである。図7及び図8は、その横軸が、加熱温度となっており、その縦軸が、合金材の硬度となっている。なお、図7では、急速加熱の合金材の硬度の変化について、3回分の計測結果をプロットしており、図8では、2回分の計測結果をプロットしている。 Next, with reference to FIG.7 and FIG.8, the change of the hardness of the alloy material when the board | plate material W is rapidly heated to the predetermined shaping | molding temperature range is demonstrated. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the hardness of the alloy material when A6061 is used as the aluminum alloy material. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the hardness of the alloy material when A2024 is used as the aluminum alloy material. 7 and 8, the horizontal axis represents the heating temperature, and the vertical axis represents the hardness of the alloy material. In addition, in FIG. 7, the measurement result for 3 times is plotted about the change of the hardness of the rapid heating alloy material, and the measurement result for 2 times is plotted in FIG.
図7に示すように、アルミニウム合金材としてA6061を用いた場合、板材Wを所定の加熱温度まで急速加熱すると、板材Wの硬度(ビッカース硬さHV)は、加熱温度に関わらず、30HV程度の範囲内となることから、板材Wの硬度にほぼ変化がない。このため、所定の成形温度域(300℃〜450℃)まで急速加熱を行った場合、板材Wの組織に影響を与え難い、つまり、加熱後の板材Wの硬度を所定の硬度(ビッカース硬さ100)以上に維持できることが確認された。 As shown in FIG. 7, when A6061 is used as the aluminum alloy material, when the plate material W is rapidly heated to a predetermined heating temperature, the hardness (Vickers hardness HV) of the plate material W is about 30 HV regardless of the heating temperature. Since it falls within the range, there is almost no change in the hardness of the plate material W. For this reason, when rapid heating is performed up to a predetermined molding temperature range (300 ° C. to 450 ° C.), it is difficult to affect the structure of the plate material W. In other words, the hardness of the plate material W after heating is set to a predetermined hardness (Vickers hardness). 100) or more was confirmed.
図8に示すように、アルミニウム合金材としてA2024を用いた場合、板材Wを所定の加熱温度まで急速加熱すると、板材Wの硬度(ビッカース硬さHV)は、図7と同様に、加熱温度に関わらず、10HVの範囲内となることから、板材Wの硬度にほぼ変化がない。このため、図8の場合も、所定の成形温度域(400℃〜450℃)まで急速加熱を行った場合、板材Wの組織に影響を与え難い、つまり、加熱後の板材Wの硬度を所定の硬度(ビッカース硬さ135)以上に維持できることが確認された。 As shown in FIG. 8, when A2024 is used as the aluminum alloy material, when the plate material W is rapidly heated to a predetermined heating temperature, the hardness (Vickers hardness HV) of the plate material W is equal to the heating temperature as in FIG. Regardless, since it falls within the range of 10 HV, there is almost no change in the hardness of the plate material W. For this reason, also in the case of FIG. 8, when rapid heating is performed up to a predetermined molding temperature range (400 ° C. to 450 ° C.), the structure of the plate material W is hardly affected. It was confirmed that it can be maintained at a hardness of (Vickers hardness 135) or higher.
そして、急速加熱工程S1では、加熱機構5により、板材Wに対して高周波の電磁波を照射することで、板材Wの全体を上記の加熱速度で急速加熱している。急速加熱された板材Wは、その硬度が低下することなく、成形温度域まで加熱される。ここで、板材Wの全体とは、成形する板材Wのほぼ全ての部位という意味である。つまり、板材Wの全体を急速加熱した結果、板材Wの全ての部位が急速加熱される場合だけでなく、板材Wの成形に影響を与えない一部が急速加熱されずに、板材Wのほぼ全ての部位が急速加熱される場合も含む。
And in the rapid heating process S1, the whole board | plate material W is rapidly heated by said heating rate by irradiating the electromagnetic wave of a high frequency with respect to the board | plate material W with the
続いて、搬送工程S2では、搬送機構6により、成形温度域に達した急速加熱後の板材Wを、プレス機構7へ向けて搬送している。搬送機構6は、急速加熱後の板材Wを、キッカー21により、搬送ガイド23上をスライド移動させることで、プレス機構7の下成形金型26に移動させる。なお、板材Wの加熱機構5からプレス機構7までの搬送時間は、数秒程度となっている。
Subsequently, in the conveying step S <b> 2, the sheet W after rapid heating that has reached the forming temperature range is conveyed toward the
合金材成形工程S3では、成形温度域に達した急速加熱後の板材Wを、上成形金型25及び下成形金型26によりプレス成形することで、所定の形状となる成形品、例えば容器を成形する。このとき、上成形金型25及び下成形金型26は、常温となっていることから、板材Wは、成形時に上成形金型25及び下成形金型26が接触することで、急速冷却される。このとき、成形開始から成形終了までの成形時間のうち、板材Wをプレス成形するプレス時間(つまり、上成形金型25及び下成形金型26により板材Wが挟持されるまでの時間)は、1秒未満となっており、残りの時間は、上成形金型25及び下成形金型26による挟持状態を維持する時間となる。なお、合金材成形工程S3において、板材Wの急速冷却の冷却速度は、板材Wの除熱を迅速に行うために、毎秒20℃以上にすることが好ましい。 In the alloy material forming step S3, the rapidly heated plate material W that has reached the forming temperature range is press-molded by the upper molding die 25 and the lower molding die 26, so that a molded product having a predetermined shape, such as a container, is formed. Mold. At this time, since the upper molding die 25 and the lower molding die 26 are at room temperature, the plate material W is rapidly cooled when the upper molding die 25 and the lower molding die 26 come into contact with each other during molding. The At this time, of the molding time from the molding start to the molding end, the press time for press-molding the plate material W (that is, the time until the plate material W is sandwiched between the upper molding die 25 and the lower molding die 26) is as follows. The remaining time is less than 1 second, and the remaining time is the time for maintaining the clamping state by the upper molding die 25 and the lower molding die 26. In the alloy material forming step S3, the cooling rate of the rapid cooling of the plate material W is preferably set to 20 ° C. or more per second in order to quickly remove the heat from the plate material W.
続いて、図9を参照して、上記の合金材の成形方法により成形される板材Wの温度変化について説明する。図9は、実施例1の合金材の成形方法における合金材の温度変化のグラフである。図9は、その横軸が時間となっており、その縦軸が合金材の温度となっている。図9に示すように、加熱開始時刻がt1、加熱終了時刻がt2、成形開始時刻がt3、成形終了時刻がt4となっている。急速加熱工程S1は、t1からt2までの間で行われ、搬送工程S2は、t2からt3までの間で行われ、合金材成形工程S3は、t3からt4までの間で行われる。つまり、t1からt2までの間は、加熱機構5による板材Wの急速加熱が行われ、t2からt3までの間は、搬送機構6による板材Wの搬送が行われ、t3からt4までの間は、プレス機構7による板材Wのプレス成形が行われる。
Then, with reference to FIG. 9, the temperature change of the board | plate material W shape | molded with said shaping | molding method of an alloy material is demonstrated. FIG. 9 is a graph of the temperature change of the alloy material in the molding method of the alloy material of Example 1. In FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the temperature of the alloy material. As shown in FIG. 9, the heating start time is t1, the heating end time is t2, the molding start time is t3, and the molding end time is t4. The rapid heating process S1 is performed between t1 and t2, the transport process S2 is performed between t2 and t3, and the alloy material forming process S3 is performed between t3 and t4. That is, the plate member W is rapidly heated by the
図9に示すように、成形前(加熱開始時刻t1の前)の板材Wは常温となっている。この常温の板材Wを、加熱機構5を用いて、加熱開始時刻t1から加熱終了時刻t2まで急速加熱する。すると、板材Wは、その温度が、常温から成形温度域まで所定の加熱速度で急速加熱されることで、一定に温度上昇する。この後、急速加熱後の板材Wを、搬送機構6を用いて、加熱終了時刻t2から成形開始時刻t3までの間において、下成形金型26上に設置させる。このとき、板材Wは、外気によって僅かに温度低下する。そして、下成形金型26上に設置された板材Wを、プレス機構7を用いて、成形開始時刻t3から成形終了時刻t4までの間において、プレス成形を行う。このとき、上成形金型25及び下成形金型26は、常温であることから、急速加熱された板材Wは、上成形金型25及び下成形金型26によって急速冷却される。そして、板材Wは、成形開始時刻t3から成形終了時刻t4までの間で冷却されることで、常温となる。板材Wが常温になると、上成形金型25と下成形金型26とが離れ、成形後の板材Wが下成形金型26から離型される。なお、板材Wは、必ずしも常温まで冷却せずともよく、成形温度域よりも低い所定の温度まで冷却したら、下成形金型26から離型させてもよい。
As shown in FIG. 9, the plate material W before forming (before the heating start time t1) is at room temperature. The room temperature plate material W is rapidly heated using the
以上のように、実施例1の構成によれば、加熱機構5を用いて急速加熱工程S1を実行することで、板材W全体を、成形温度域まで急速加熱することができる。このとき、成形温度域は、所定の寸法公差内に収まるように板材Wの成形を行うことが可能な温度域となっており、また、急速加熱は、板材Wの組織に影響を与え難い、つまり、加熱後の板材Wの硬度が所定の硬度以上となる加熱速度となっている。このため、急速加熱を行うことで、加熱後の板材Wの硬度を所定の硬度以上にしつつ、成形温度域まで板材Wを加熱することができる。この後、プレス機構7を用いて合金材成形工程S3を実行することで、成形温度域に達した板材Wをプレス成形することができる。このため、実施例1では、成形後の板材Wを、所定の寸法公差内に収めて成形することができ、また、所定の硬度以上となるように成形することができる。また、板材W全体を急速加熱すればよいため、加熱機構5において、部分的に加熱を行う機構を設ける必要がない。よって、実施例1の合金材の成形方法及びプレス成形機1では、板材Wの成形性を向上させることができ、また、板材Wの加熱に関するコストの増大を抑制することができる。
As described above, according to the configuration of the first embodiment, by executing the rapid heating step S1 using the
また、実施例1の構成によれば、アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、ビッカース硬度HVが135以上となるような加熱速度にすることができ、アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、ビッカース硬度HVが100以上となるような加熱速度にすることができる。このため、アルミニウム合金材の種類に応じた適切な加熱速度にできることから、急速加熱後のアルミニウム合金材の板材Wの硬度を所定の硬度以上にすることができる。 Further, according to the configuration of Example 1, when the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the heating rate can be set such that the Vickers hardness HV is 135 or more. The aluminum alloy material is JIS standard A6061. In some cases, the heating rate can be such that the Vickers hardness HV is 100 or more. For this reason, since it can be set to an appropriate heating rate according to the type of the aluminum alloy material, the hardness of the plate material W of the aluminum alloy material after rapid heating can be set to a predetermined hardness or higher.
また、実施例1の構成によれば、アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、急速加熱の加熱速度を、毎秒6℃以上とすることができ、アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、急速加熱の加熱速度を、毎秒13℃以上とすることができるため、アルミニウム合金材に適した加熱速度で急速加熱を行うことができる。このため、アルミニウム合金材の組織に影響を与え難い、つまり、加熱後のアルミニウム合金材の硬度を所定の硬度以上にすることが可能な加熱速度で急速加熱を行うことができる。 Further, according to the configuration of Example 1, when the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the heating rate of rapid heating can be 6 ° C. or more per second, and the aluminum alloy material is JIS standard A6061. In this case, since the heating rate of rapid heating can be 13 ° C. or more per second, rapid heating can be performed at a heating rate suitable for the aluminum alloy material. For this reason, it is difficult to affect the structure of the aluminum alloy material, that is, rapid heating can be performed at a heating rate capable of setting the hardness of the aluminum alloy material after heating to a predetermined hardness or higher.
また、実施例1の構成によれば、アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、成形温度域を400℃〜450℃とし、アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、成形温度域を300℃〜450℃とすることができる。このため、アルミニウム合金材の種類に応じた適切な成形温度域にできることから、成形後の板材Wを、所定の寸法公差内に収まるように成形することができ、板材Wの成形性を向上させることができる。 According to the configuration of Example 1, when the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the molding temperature range is 400 ° C. to 450 ° C., and when the aluminum alloy material is JIS standard A6061, It can be 300 to 450 degreeC. For this reason, since it can be made into the suitable forming temperature range according to the kind of aluminum alloy material, the board | plate material W after shaping | molding can be shape | molded so that it may fall within a predetermined dimensional tolerance, and the moldability of the board | plate material W is improved. be able to.
また、実施例1の構成によれば、合金材成形工程S3において、板材Wを成形しつつ、板材Wを急速冷却することができる。このため、加熱された板材Wを迅速に除熱することができるため、熱による板材Wの硬度の低下を抑制することができる。なお、好ましくは、成形温度域内で板材Wを成形した後、成形後の板材Wを急速冷却することがよい。また、冷却速度は、毎秒20℃以上であることが好ましい。 Further, according to the configuration of the first embodiment, the plate material W can be rapidly cooled while the plate material W is formed in the alloy material forming step S3. For this reason, since the heated board | plate material W can be removed quickly, the fall of the hardness of the board | plate material W by a heat | fever can be suppressed. Preferably, after forming the plate material W within the forming temperature range, the formed plate material W is rapidly cooled. The cooling rate is preferably 20 ° C. or more per second.
また、実施例1の構成によれば、合金材成形工程S3において、板材Wの成形に用いられる上成形金型25及び下成形金型26を常温にすることができる。このため、上成形金型25及び下成形金型26に、ヒータ等の加熱機構を組み込む必要がなく、簡易な構成とすることができるため、コストの増大を抑制することができる。なお、上成形金型25及び下成形金型26は、合金材をプレス成形することにより温度上昇することから、上成形金型25及び下成形金型26の温度上昇を抑制するために、上成形金型25及び下成形金型26に、冷却機構を設けてもよい。 Moreover, according to the structure of Example 1, the upper shaping | molding metal mold | die 25 and the lower shaping | molding metal mold | die 26 used for shaping | molding of the board | plate material W can be set to normal temperature in alloy material shaping | molding process S3. For this reason, it is not necessary to incorporate a heating mechanism such as a heater in the upper molding die 25 and the lower molding die 26, and a simple configuration can be achieved, so that an increase in cost can be suppressed. The upper molding die 25 and the lower molding die 26 rise in temperature when the alloy material is press-molded. Therefore, in order to suppress the temperature rise of the upper molding die 25 and the lower molding die 26, A cooling mechanism may be provided in the molding die 25 and the lower molding die 26.
また、実施例1の構成によれば、載置部材13及び断熱部材17により、板材Wを挟持した状態で、加熱部14により板材W全体に高周波の電磁波を照射して、板材Wを急速加熱することができるため、板材Wを均一に加熱することができる。このため、加熱後の板材Wにおける温度のばらつきを抑制することができるため、板材Wの急速加熱を好適に行うことができると共に、板材Wの成形を好適に行うことが可能となる。
Further, according to the configuration of the first embodiment, the plate member W is radiated to the entire plate member W by the
次に、図10及び図11を参照して、実施例2に係るプレス成形機50について説明する。図10は、実施例2に係るプレス成形機を側面から見たときの模式図であり、図11は、実施例2に係るプレス成形機の加熱機構を正面から見たときの模式図である。なお、実施例1と重複した記載を避けるべく、実施例1と異なる部分についてのみ説明し、実施例1と同様の構成については、同じ符号を用いて説明する。実施例1のプレス成形機1において、加熱機構5は、板材Wに、高周波の電磁波を照射して、板材Wの全体を急速加熱したが、実施例2のプレス成形機50において、加熱機構51は、板材Wに、赤外線を照射して、板材Wの全体を急速加熱している。
Next, with reference to FIG.10 and FIG.11, the press molding machine 50 which concerns on Example 2 is demonstrated. FIG. 10 is a schematic diagram when the press molding machine according to the second embodiment is viewed from the side, and FIG. 11 is a schematic diagram when the heating mechanism of the press molding machine according to the second embodiment is viewed from the front. . In addition, in order to avoid the description which overlaps with Example 1, only a different part from Example 1 is demonstrated, and the structure similar to Example 1 is demonstrated using the same code | symbol. In the
図10に示すように、実施例2にかかるプレス成形機50は、加熱機構51と、搬送機構52と、プレス機構7とを備え、実施例1と同様に、これら各機構51,52,7が基台11上に設置されている。
As shown in FIG. 10, the press molding machine 50 according to the second embodiment includes a
加熱機構51は、基台11上に設けられる加熱炉61を有している。図11に示すように、加熱炉61は、いわゆる赤外線イメージ炉であり、内部に板材Wを収容する収容空間が形成され、熱源として、板材Wに赤外線を照射可能なヒータ62が用いられている。加熱炉61は、収容空間の一方に板材Wを投入する投入口が設けられ、収容空間の他方に板材Wを排出する排出口が形成されている。ヒータ62は、収容された板材Wを均一に加熱可能な配置となっており、例えば、板材Wの全周に亘って設けられている。
The
この加熱機構51を用いて板材Wを急速加熱する場合、先ず、加熱炉61内に板材Wが収容される。この後、ヒータ62により赤外線が照射されることで、板材Wが急速加熱される。急速加熱された板材Wは、加熱炉61内に収容されながら加熱されることから、温度分布が一様となる。このため、板材Wは、加熱機構51により均一に急速加熱される。
When the plate W is rapidly heated using the
搬送機構52は、例えば、ロボットアームを用いて構成され、加熱炉61の排出口から板材Wを取り出すと共に、取り出した板材Wをプレス機構7の下成形金型26の上面に設置する。
The
以上のように、実施例2の構成によれば、加熱炉61内に収容された板材Wを、ヒータ62を用いて、板材Wの全体に赤外線を照射して、板材Wを急速加熱することができるため、板材Wを均一に加熱することができる。このため、加熱後の板材Wにおける温度のばらつきを抑制することができるため、板材Wの急速加熱を好適に行うことができると共に、板材Wの成形を好適に行うことが可能となる。
As described above, according to the configuration of the second embodiment, the plate material W accommodated in the
次に、図12を参照して、実施例3に係るプレス成形機70について説明する。図12は、実施例3に係るプレス成形機の加熱機構を正面から見たときの模式図である。なお、実施例1と重複した記載を避けるべく、実施例1と異なる部分についてのみ説明し、実施例1と同様の構成については、同じ符号を用いて説明する。実施例1のプレス成形機1において、加熱機構5は、板材Wに、高周波の電磁波を照射して、板材Wの全体を急速加熱したが、実施例3のプレス成形機70において、加熱機構71は、板材Wに通電を行って、板材Wの全体を急速加熱している。
Next, with reference to FIG. 12, the
図12に示すように、実施例3にかかるプレス成形機70の加熱機構71は、基台11上に設けられる加熱台72と、加熱台72上に設けられる下絶縁部材73と、下絶縁部材73上に設けられる第1下方電極74及び第2下方電極75とを有している。この加熱機構71において、板材Wは、第1下方電極74及び第2下方電極75上に設置される。また、加熱機構71は、板材Wを挟んで、第1下方電極74及び第2下方電極75の反対側(上方側)に設けられる第1上方電極76及び第2上方電極77と、第1上方電極76及び第2上方電極77の上方に設けられる上絶縁部材78とを有し、上絶縁部材78は、上絶縁部材78の上方に設けられる上方支持部材16により支持されている。
As illustrated in FIG. 12, the
下絶縁部材73は、例えば、セラミック等を用いて構成され、基台11及び加熱台72と、第1下方電極74及び第2下方電極75とを絶縁している。第1下方電極74は、第1上方電極76と対向して設けられており、板材Wの一方の端部を挟持可能な位置に設けられている。また、第2下方電極75は、第2上方電極77と対向して設けられており、板材Wの他方の端部を挟持可能な位置に設けられている。上絶縁部材78は、下絶縁部材73と同様に、例えば、セラミック等を用いて構成され、上方支持部材16と、第1上方電極76及び第2上方電極77とを絶縁している。
The lower insulating
この加熱機構71を用いて板材Wを急速加熱する場合、先ず、第1下方電極74及び第2下方電極75上に板材Wが設置される。この後、上方支持部材16が下降することで、板材Wは、その一方の端部が第1下方電極74と第1上方電極76とにより挟持され、その他方の端部が第2下方電極75と第2上方電極77とにより挟持される。板材Wの両端部が各電極74,75,76,77によりそれぞれ挟持されると、第1下方電極74及び第1上方電極76により挟持された板材Wの一方の端部と、第2下方電極75及び第2上方電極77により挟持された板材Wの他方の端部との間に電位差が生じ、これにより、板材Wが通電される。板材Wが通電されると、板材Wの抵抗熱によって、板材Wが急速加熱される。
When rapidly heating the plate material W using the
以上のように、実施例3の構成によれば、各電極74,75,76,77により板材Wの両端をそれぞれ挟持した状態で、各電極74,75,76,77を介して板材W全体に通電を行って、板材Wを急速加熱することができるため、板材Wを均一に加熱することができる。このため、加熱後の板材Wにおける温度のばらつきを抑制することができるため、板材Wの急速加熱を好適に行うことができると共に、板材Wの成形を好適に行うことが可能となる。
As described above, according to the configuration of the third embodiment, the entire plate material W is interposed through the
次に、図13を参照して、実施例4に係るプレス成形機80について説明する。図13は、実施例4に係るプレス成形機の加熱機構を正面から見たときの模式図である。なお、実施例1と重複した記載を避けるべく、実施例1と異なる部分についてのみ説明し、実施例1と同様の構成については、同じ符号を用いて説明する。実施例1のプレス成形機1において、加熱機構5は、板材Wに、高周波の電磁波を照射して、板材Wの全体を急速加熱したが、実施例4のプレス成形機80において、加熱機構81は、板材Wに当接する当接部材82a,82bに、高周波の電磁波を照射して、当接部材82a,82bを加熱し、加熱された当接部材82a,82bによって板材Wの全体を急速加熱している。
Next, with reference to FIG. 13, the
図13に示すように、実施例4にかかるプレス成形機80の加熱機構81は、基台11上に設けられる加熱台83と、加熱台83の上面に設けられる当接部材82aと、加熱台83の内部に設けられる複数のコイル84aと、板材Wの下面の温度を計測する複数の熱電対(温度計)85aとを有している。また、加熱機構81は、上方支持部材16に支持される上構造部材86と、上構造部材86の下面に設けられる当接部材82bと、上構造部材86の内部に設けられる複数のコイル84bと、板材Wの上面の温度を計測する複数の熱電対(温度計)85bとを有している。
As illustrated in FIG. 13, the
加熱台83は、その上方側に中空の内部空間83aが形成されており、内部空間83aの上方側に当接部材82aが配置されている。この内部空間83aには、複数のコイル84aが配置されると共に、複数の熱電対85aが配置される。
The heating table 83 has a hollow
加熱台83の上方に設けられる当接部材82aは、上構造部材86の下方に設けられる当接部材82bに対向して設けられている。板材Wは、当接部材82aの平坦な上面と当接部材82bの平坦な下面との間に挟まれ、この状態で加熱される。当接部材82a及び当接部材82bは、例えば、炭素材を用いて構成されており、板材Wよりも大きく形成されている。なお、当接部材82a及び当接部材82bは、炭素材に限らず、タングステンまたはニクロムといった融点、透磁率及び抵抗値が高い材料を用いて構成してもよい。
The
複数のコイル84aは、加熱台83の内部空間83aに設けられており、当接部材82aへ向けて、高周波の電磁波を照射し、当接部材82aを急速加熱している。複数のコイル84aは、当接部材82aの面内において、所定の間隔を空けて配置されており、例えば、格子状または千鳥状に配置されている。
The plurality of
複数の熱電対85aは、板材Wの下面の温度を計測している。複数の熱電対85aは、板材Wの面内において、所定の間隔を空けて配置されており、例えば、格子状または千鳥状に配置されている。各熱電対85aは、その先端側を板材Wに当接させるべく、当接部材82aに形成される貫通穴から上方側へ突出可能となっている。このとき、各熱電対85aは、その基端側にスプリング87aが設けられており、スプリング87aは、各熱電対85aを先端側に付勢すると共に、各熱電対85aの後端側への移動を許容している。このため、板材Wの下面が当接部材82aの上面に当接すると、複数の熱電対85aは、スプリング87aにより先端側に付勢されることで、板材Wの下面に当接した状態に維持される。
The plurality of
上構造部材86は、その下方側に中空の内部空間86aが形成されており、内部空間86aの下方側に当接部材82bが配置されている。この内部空間86aには、複数のコイル84bが配置されると共に、複数の熱電対85bが配置される。
The upper
上構造部材86の下方に設けられる当接部材82bは、加熱台83の上方に設けられる当接部材82aに対向して設けられている。当接部材82bは、当接部材82aと同様の構成であるため、説明を省略する。
The
複数のコイル84bは、上構造部材86の内部空間86aに設けられており、当接部材82bへ向けて、高周波の電磁波を照射し、当接部材82bを急速加熱している。複数のコイル84bは、複数のコイル84aと同様に、当接部材82bの面内において、所定の間隔を空けて配置されており、例えば、格子状または千鳥状に配置されている。
The plurality of
複数の熱電対85bは、板材Wの上面の温度を計測している。複数の熱電対85bは、板材Wの面内において、所定の間隔を空けて配置されており、例えば、格子状または千鳥状に配置されている。各熱電対85bは、熱電対85aと同様に、その先端側を板材Wに当接させるべく、当接部材82bに形成される貫通穴から下方側へ突出可能となっている。このとき、各熱電対85bは、その基端側にスプリング87bが設けられており、スプリング87bは、各熱電対85bを先端側に付勢すると共に、各熱電対85bの後端側への移動を許容している。このため、板材Wが当接部材82bの下面に当接すると、複数の熱電対85bは、スプリング87bにより先端側に付勢されることで、板材Wに当接した状態に維持される。
The plurality of
この加熱機構81を用いて板材Wを急速加熱する場合、先ず、当接部材82a上に板材Wが載置される。この後、上方支持部材16が下降することで、板材Wは、当接部材82aと当接部材82bとにより挟持され、この状態で、コイル84a及びコイル84bにより、当接部材82a及び当接部材82bが急速加熱される。当接部材82a及び当接部材82bに挟持された板材Wは、急速加熱された当接部材82a及び当接部材82bから熱が伝達されることで急速加熱される。
When the plate member W is rapidly heated using the
このとき、加熱機構81は、複数の熱電対85aにより、急速加熱された板材W(の下面)の温度を計測することで、板材Wが均一な温度になっているか否かを判定している。同様に、加熱機構81は、複数の熱電対85bにより、急速加熱された板材W(の上面)の温度を計測することで、板材Wが均一な温度になっているか否かを判定している。
At this time, the
以上のように、実施例4の構成によれば、当接部材82aと当接部材82bとの間に板材Wを挟持し、複数のコイル84aにより、当接部材82a及び当接部材82bを急速加熱することで、当接部材82a及び当接部材82bからの熱伝達により、板材W全体を急速加熱することができるため、板材Wを均一に加熱することができる。このため、加熱後の板材Wにおける温度のばらつきを抑制することができるため、板材Wの急速加熱を好適に行うことができると共に、板材Wの成形を好適に行うことが可能となる。
As described above, according to the configuration of the fourth embodiment, the plate member W is sandwiched between the
また、実施例4の構成によれば、複数の熱電対85a及び複数の熱電対85bにより、板材Wが均一の温度になっているか否かを検出することができるため、加熱機構81は、板材Wの温度が均一の温度であることを保証することができる。
Moreover, according to the structure of Example 4, since it can detect whether the board | plate material W is the uniform temperature with the some
なお、実施例4では、複数の熱電対85a及び複数の熱電対85bにより、板材Wが均一な温度になっているか否かを検出したが、加熱機構81は、板材Wが均一な温度になっていない場合、複数の熱電対85a及び複数の熱電対85bの計測結果に基づいて、複数のコイル84a及び複数のコイル84bを制御してもよい。つまり、加熱機構81は、急速加熱された板材W(の下面)が均一の温度となるように、複数の熱電対85aの計測結果に基づいて、複数のコイル84aによる当接部材82aの加熱を調整してもよい。同様に、加熱機構81は、急速加熱された板材W(の上面)が均一の温度となるように、複数の熱電対85bの計測結果に基づいて、複数のコイル84bによる当接部材82bの加熱を調整してもよい。
In Example 4, it is detected whether or not the plate material W has a uniform temperature by the plurality of
また、実施例4では、板材Wの上下面の温度を計測するものとして、熱電対85a,85bを適用したが、板材Wの上下面の温度を計測可能な温度計であれば、いずれの構成であってもよい。
In the fourth embodiment, the
なお、実施例1から4では、加熱機構5,51,71,81により、板材W全体を急速加熱したが、この構成に限定されない。急速加熱を実行可能な加熱機構として、加熱された粒子が流動することで流動層が形成される加熱機構を用意し、板材Wを流動層に接触させて、板材W全体を急速加熱してもよい。
In the first to fourth embodiments, the entire plate material W is rapidly heated by the
また、実施例1から4では、合金材として、アルミニウム合金材に適用して説明したが、チタン合金材に適用してもよい。 In Examples 1 to 4, the alloy material is described as being applied to an aluminum alloy material, but may be applied to a titanium alloy material.
1 プレス成形機
5 加熱機構
6 搬送機構
7 プレス機構
11 基台
12 加熱台
13 載置部材
14 加熱部
16 上方支持部材
17 断熱部材
21 キッカー
22 支持部材
23 搬送ガイド
25 上成形金型
26 下成形金型
50 プレス成形機(実施例2)
51 加熱機構(実施例2)
52 搬送機構(実施例2)
61 加熱炉
62 ヒータ
70 プレス成形機(実施例3)
71 加熱機構(実施例3)
72 加熱台(実施例3)
73 下絶縁部材
74 第1下方電極
75 第2下方電極
76 第1上方電極
77 第2上方電極
78 上絶縁部材
80 プレス成形機(実施例4)
81 加熱機構(実施例4)
82a,82b 当接部材
83 加熱台(実施例4)
84a,84b コイル
85a,85b 熱電対
86 上構造部材
W 板材
t1 加熱開始時刻
t2 加熱終了時刻
t3 成形開始時刻
t4 成形終了時刻
DESCRIPTION OF
51 Heating mechanism (Example 2)
52 Conveying mechanism (Example 2)
61
71 Heating mechanism (Example 3)
72 Heating table (Example 3)
73
81 Heating mechanism (Example 4)
82a,
84a, 84b Coils 85a, 85b Thermocouple 86 Upper structural member W Plate material t1 Heating start time t2 Heating end time t3 Molding start time t4 Molding end time
Claims (11)
前記成形温度域に達した急速加熱後の前記合金材を成形する合金材成形工程と、を備え、
前記合金材は、アルミニウム合金材であり、
前記急速加熱工程では、
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、前記成形温度域に達したときの前記アルミニウム合金材のビッカース硬さHVが135以上となるような加熱速度であり、
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、前記成形温度域に達したときの前記アルミニウム合金材のビッカース硬さHVが100以上となるような加熱速度であることを特徴とする合金材の成形方法。 A rapid heating process for rapidly heating the entire alloy material before molding to a molding temperature range;
An alloy material forming step of forming the alloy material after rapid heating that has reached the forming temperature range ,
The alloy material is an aluminum alloy material,
In the rapid heating step,
When the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the aluminum alloy material has a heating rate such that the Vickers hardness HV of the aluminum alloy material reaches 135 or more,
When the aluminum alloy material is JIS standard A6061, the heating rate is such that the Vickers hardness HV of the aluminum alloy material reaches 100 or more when the forming temperature range is reached. Molding method.
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、前記加熱速度が、毎秒6℃以上となっており、
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、前記加熱速度が、毎秒13℃以上となっていることを特徴とする請求項1に記載の合金材の成形方法。 In the rapid heating step,
When the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the heating rate is 6 ° C. or more per second,
When the aluminum alloy is A6061 JIS standards, the heating rate, the molding method of the alloy material according to claim 1, characterized in that has a per second 13 ° C. or higher.
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、400℃〜450℃であり、
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、300℃〜450℃であることを特徴とする請求項1または2に記載の合金材の成形方法。 The molding temperature range is
When the aluminum alloy material is A2024 of JIS standard, it is 400 ° C to 450 ° C,
3. The method for forming an alloy material according to claim 1, wherein the aluminum alloy material is 300 ° C. to 450 ° C. when the aluminum alloy material is JIS standard A6061.
前記成形温度域に達した急速加熱後の前記合金材を成形するプレス機構と、を備え、
前記合金材は、アルミニウム合金材であり、
前記加熱機構は、
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA2024である場合、前記成形温度域に達したときの前記アルミニウム合金材のビッカース硬さHVが135以上となるような加熱速度で加熱し、
前記アルミニウム合金材がJIS規格のA6061である場合、前記成形温度域に達したときの前記アルミニウム合金材のビッカース硬さHVが100以上となるような加熱速度で加熱することを特徴とするプレス成形機。 A heating mechanism that rapidly heats the entire alloy material before forming to a forming temperature range;
A press mechanism for forming the alloy material after rapid heating that has reached the forming temperature range ,
The alloy material is an aluminum alloy material,
The heating mechanism is
When the aluminum alloy material is JIS standard A2024, the aluminum alloy material is heated at a heating rate such that the Vickers hardness HV of the aluminum alloy material reaches 135 or more,
When the aluminum alloy material is A6061 of JIS standard, the aluminum alloy material is heated at a heating rate such that the Vickers hardness HV of the aluminum alloy material reaches 100 or more when the temperature reaches the forming temperature range. Machine.
前記成形金型は、常温となっていることを特徴とする請求項5に記載のプレス成形機。 The press mechanism has a molding die in contact with the alloy material,
The press molding machine according to claim 5 , wherein the molding die is at room temperature.
前記合金材を挟む一対の挟持部材と、
前記合金材全体に高周波の電磁波を照射して、前記合金材を急速加熱する加熱部と、を有し、
一対の前記挟持部材は、その一方の前記挟持部材が、前記合金材とは異なる金属を含んで構成され、その他方の前記挟持部材が、断熱材を含んで構成されていることを特徴する請求項5から7のいずれか1項に記載のプレス成形機。 The heating mechanism is
A pair of clamping members that sandwich the alloy material;
A heating part that irradiates the entire alloy material with high-frequency electromagnetic waves and rapidly heats the alloy material;
The pair of the clamping members are characterized in that one of the clamping members includes a metal different from the alloy material, and the other clamping member includes a heat insulating material. Item 8. The press molding machine according to any one of Items 5 to 7 .
内部に前記合金材を収容し、収容した前記合金材全体に赤外線を照射して、前記合金材を急速加熱する加熱炉を有し、
前記加熱炉は、内部に設けられる熱源が、前記合金材を均一に加熱可能な配置となっていることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載のプレス成形機。 The heating mechanism is
Containing the alloy material inside, irradiating the entire alloy material contained with infrared rays, and having a heating furnace for rapidly heating the alloy material;
The press molding machine according to any one of claims 5 to 7 , wherein the heating furnace is arranged such that a heat source provided therein can uniformly heat the alloy material.
前記合金材の両端をそれぞれ挟持すると共に、前記合金材全体に通電して、前記合金材を急速加熱する電極を有することを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載のプレス成形機。 The heating mechanism is
The press molding according to any one of claims 5 to 7 , further comprising an electrode for sandwiching both ends of the alloy material and energizing the entire alloy material to rapidly heat the alloy material. Machine.
前記合金材の温度を計測する温度計を有することを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載のプレス成形機。 The heating mechanism is
The press molding machine according to any one of claims 8 to 10 , further comprising a thermometer for measuring a temperature of the alloy material.
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