JP6668006B2 - 金属箔の成形方法 - Google Patents
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Description
非特許文献1のように、かかる軟化処理は、長尺の金属箔(たとえば硬質のアルミニウム箔においては、長さが1000mから12000m)をロール状ないしコイル状に巻き取ったうえで軟化炉に転載し、長時間(たとえば硬質のアルミニウム箔においては、50時間から170時間)にわたって加熱することが一般的であった。
これに加えて、特に表面粗度の小さな箔の場合、内周側と外周側とで隣接する箔同士の過剰な密着や、内部に残留した圧延油が揮発することにともない箔の膨れが生じるなどして、軟化の度合いが一層不均一になるおそれがある。
このため、IH調理器でも加熱調理可能なように、アルミ箔成形容器の箔中の析出物の分散状態をコントロールすること等の、用途に応じた調整が困難となってしまう。
厚み方向に貫通する空気穴が設けられた熱板、前記熱板の板面に対向する凹状の成形面が設けられたメス型、および前記熱板と前記メス型の間に配置可能な金属箔を準備する工程。
前記金属箔を前記熱板に接触させその熱により軟質処理する工程。
前記熱板の前記金属箔が接触する側の面をメス型の成形面に重ね合わせる工程。
前記熱板の空気穴を通じて前記メス型に向けて高圧のエアを噴射し、前記金属箔を前記メス型の成形面に押し付けることで、前記金属箔が深絞り成形される工程。
本発明の成形方法において、前記金属箔としての硬質のアルミニウム箔を軟質処理する工程における熱板の温度が、300℃から500℃であるのが好ましい。
また、前記金属箔としての硬質のアルミニウム箔を軟質処理する工程における熱板とアルミニウム箔の接触時間が、1秒から10秒であるのが好ましい。
さらに、前記金属箔としての硬質のアルミニウム箔の厚みが、7μmから200μmであるのが好ましい。
前記金属箔としてのアルミニウム箔の組成が0.8質量%以上3.0質量%以下のマンガンと、0.1質量%以上0.9質量%以下のシリコンと、0.1質量%以上1.0質量%以下の鉄と、0.05質量%以上0.2質量%以下の銅と、0.000001質量%以上0.01質量%以下のマグネシウムとを含み、残部がアルミニウムであるのが好ましい。
実施形態の金属箔の成形方法は、図1〜図6のような工程を備えるものであり、比較的硬質の金属箔を軟化処理して成形性を高めたうえで、金属箔成形体へと深絞り成形する方法である。なお、図1〜図6は模式図であって、実際の寸法関係等を表現したものではない。
成形装置としての熱板10とメス型20とは対向しており、図示省略の公知の機構により互いに接近および離反可能に構成されている。対向する方向は特に限定されるものではないが、図示においては、熱板10は上方に、メス型20は下方に配置されて上下に対向している。
本実施形態ではその一例として成形容器30を示すものとし、したがって、図ではメス型20の成形面21は容器の形状に窪んでいる。
金属箔fの熱板10とメス型20との間への配置の方法は特に限定されないが、本実施形態においては、図示省略の公知のフィード機構などを用いて、熱板10とメス型20との間に順次送り込み可能に構成されているものとする。
使用される金属箔fとしては、特に限定されるものではないが、アルミニウム箔、銅箔、鉄箔、ステンレス箔、ニッケル箔が例示できる。
詳細については、本出願人による出願にかかる特開2012−25973号公報に譲るが、マンガンの含有量を上記のように限定した理由としては、0.8質量%未満であると、引張強度、耐力、伸び等の機械的特性とともに、耐食性を増大させるというマンガン本来の特性の発揮に影響を及ぼし、3.0質量%を超えると、アルミニウム合金箔の強度が大きくなりすぎて、薄い箔への圧延性と容器への成形性に影響を及ぼす可能性があるからである。
また、シリコンの含有量を上記のように限定した理由としては、0.1質量%未満であると、アルミニウム合金箔の十分な機械的特性および耐食性に影響を及ぼし、0.9質量%を超えると、アルミニウム合金箔の強度が大きくなりすぎて、薄い箔への圧延性と容器への成形性に影響を及ぼす可能性があるからである。
また、鉄の含有量を上記のように限定した理由としては、0.1質量%未満であると、アルミニウム合金箔の十分な機械的特性および耐食性の発揮に影響を及ぼし、1.0質量%を超えると、アルミニウム合金箔の強度が大きくなりすぎて、薄い箔への圧延性と容器への成形性に影響を及ぼす可能性があるからである。
また、銅の含有量を上記のように限定した理由としては、0.05質量%未満であると、アルミニウム合金箔の十分な伸びおよび圧延性の発揮に影響を及ぼし、0.2質量%を超えると、アルミニウム合金箔の耐食性に影響を及ぼす可能性があるからである。
さらに、マグネシウムの含有量を上記のように限定した理由としては、0.01質量%を超えると、アルミニウム合金箔の強度が大きくなりすぎて、薄い箔への圧延性と容器への成形性に影響を及ぼす可能性があるからである。また、含有量の下限は特に限定されないが、一般に0.000001質量%程度であるからである。
なお、アルミニウム合金箔は、上記の特性と効果に影響を与えない程度の含有量で、不可避的不純物と して、クロム(Cr)、チタン(Ti)等の元素を含んでいてもよい。
引張強度が150N/mm2を下回ると、箔の腰が弱すぎて、熱板10とメス型20との間にフィードしにくくなり、250N/mm2を上回ると、箔の腰が強すぎて取り扱い効率が悪いからである。
また、耐力が70N/mm2を下回ると、成形時に破れ等が生じやすくなり、130N/mm2を上回ると深絞り成形がしにくくなるからである。
また、伸びが10%を下回ると、深絞り成形がしにくくなり、25%を上回ると箔の腰が弱すぎるからである。
熱板10に硬質のアルミニウム箔を接触させる方法については特に限定されないが、図示においては、矢印で示すように、熱板10の空気穴11を通じて熱板10とメス型20との間の空間からエアを排出し、それにより生じる吸引力で硬質のアルミニウム箔を熱板10へと吸着させている。このようにすることで、別途治具を用いて硬質のアルミニウム箔を熱板10に接触させる必要がなく、効率的である。
金属箔fとしての硬質のアルミニウム箔は、熱板10に接触して加熱されることにより、軟化処理が施される。
従来のようなロール状ないしコイル状に巻き回された状態での加熱に比べて、フラットなシート状のまま加熱されているため、熱が十分かつ均一に伝わりやすく、軟化処理の確実性が増している。
熱板10とメス型20との接近の態様は特に限定されないが、熱板10を下降させるか、メス型20を上昇させるか、両者を組み合わせることによる。
これにより、金属箔fとしての硬質のアルミニウム箔は、熱板10とメス型20とに挟み込まれる。なお、この状態においても硬質のアルミニウム箔は熱板10と接触したままであるため、加熱にともなう軟化処理は継続していることになる。
また、硬質のアルミニウム箔の軟化処理における熱板10との接触時間は、特に限定されないが1秒〜10秒が好ましい。1秒を下回ると、短すぎて加熱が十分におこなわれないおそれがあり、10秒を上回ると、長すぎて箔に不要な熱ダメージを与えてしまい、析出物の分散状態などに悪影響を及ぼす可能性があり、また長すぎて生産効率が低下するからである。
このような圧空方式により、硬質のアルミニウム箔にはメス型20の成形面21に形成された容器の形状が転写され、深絞り成形が実現できる。
図3の状態から図4の状態への移行は、通常はほとんど時間的な間隔をおくことなく実行される。すなわち、硬質のアルミニウム箔の軟化処理とほとんど同時に、深絞り成形がおこなわれることになるため、成形の精度が向上し、また成形に要する時間が短縮化される。
熱板10とメス型20との離反の態様は特に限定されないが、熱板10を上昇させるか、メス型20を下降させるか、両者を組み合わせることによる。
(合金1の組成)Mn:1.0質量%、Si:0.82質量%、Fe:0.88質量% 、Cu:0.19質量%、Mg:0.0001質量%、Cr:0.002質量%、Ti:0.01質量%、残部がAl
ここで、Cr、Tiについては、不可避不純物として含まれているものである。
また比較例1〜4として、合金1により形成された幅500mm、長さ5000mのコイル状に巻回されたアルミニウム箔を準備し、非特許文献1に示された軟化処理に準じて軟化炉により350℃の温度下で50時間の加熱をして、軟化処理をおこなったうえで、従来の金型プレス成形法により実施例と同形同寸法の成形容器を作製した。
ここで成形性については、皺、破れ、穴が発生していなければ○、皺等が発生していても使用に差支えなければ△、穴等が発生していて使用に障害があれば×と評価した。
また表面状態については、表面に光沢がありすじが発生していなければ〇、すじ等が発生していても使用に差支えなければ△、大きなすじ等が発生していて使用に障害があれば×と評価した。
IH調理器による加熱調理性の評価については、成形容器に100ccの水を収容し、IH調理器(三菱電機ホーム機器株式会社製 品番CS−G3205BDS)の出力を中にして加熱した場合に、30秒以内に沸騰したら◎、60秒以内に沸騰したら〇、それ以外は×と評価した。
実施例1〜14については結果を表1に、比較例1〜4については結果を表2に、それぞれ示す。
(合金2の組成)Mn:0.7質量%、Si:0.50質量%、Fe:0.72質量%、Cu:0.15質量%、Mg:0.0001質量%、Cr:0.002質量%、Ti:0.01質量%、 残部がAl
ここで、Cr、Tiについては、不可避不純物として含まれているものである。
これらの成形容器につき、上記したのと同一の基準により、成形性の評価、および表面状態の評価をおこなった。
結果を表3に示す。
11 空気穴
20 メス型
21 成形面
22 カッタ
30 成形容器
31 底壁
32 周壁
33 フランジ
f 金属箔
Claims (7)
- 厚み方向に貫通する空気穴が設けられた熱板、前記熱板の板面に対向する凹状の成形面が設けられたメス型(発熱する場合を除く)、および前記熱板と前記メス型の間に配置可能な金属箔を準備する工程と、
前記金属箔を前記メス型と離間した状態で前記熱板に接触させその熱により軟質処理する工程と、
前記熱板の前記金属箔が接触する側の面をメス型の成形面に重ね合わせる工程と、
前記熱板の空気穴を通じて前記メス型に向けて高圧のエアを噴射し、前記金属箔を前記メス型の成形面に押し付けることで、前記金属箔が深絞り成形される工程とを少なくとも備えた、金属箔の成形方法。 - 前記金属箔は硬質のアルミニウム箔である請求項1に記載の金属箔の成形方法。
- 前記金属箔としての硬質のアルミニウム箔を軟質処理する工程における、
熱板の温度が、300℃から500℃であり、
前記熱板と前記アルミニウム箔の接触時間が、1秒から10秒であり、
前記アルミニウム箔の厚みが、30μmから200μmである請求項2に記載の金属箔の成形方法。 - 前記金属箔としての硬質のアルミニウム箔の組成が0.8質量%以上3.0質量%以下のマンガンと、0.1質量%以上0.9質量%以下のシリコンと、0.1質量%以上1.0質量%以下の鉄と、0.05質量%以上0.2質量%以下の銅と、0.000001質量%以上0.01質量%以下のマグネシウムとを含み、残部がアルミニウムである請求項2または3に記載の金属箔の成形方法。
- 前記金属箔を前記メス型と離間した状態で前記熱板に接触させその熱により軟質処理する工程は、
前記熱板に設けられた空気穴を通じた吸引力により前記金属箔を前記熱板に吸着させることによりおこなわれる、請求項1から4のいずれかに記載の金属箔の成形方法。 - 前記熱板の空気穴を通じて前記メス型に向けて高圧のエアを噴射し、前記金属箔を前記メス型の成形面に押し付けることで、前記金属箔が深絞り成形される工程に次いで、
前記メス型に設けられた空気穴からのエア噴射により、前記深絞り成形された金属箔を離型する工程をさらに含む、請求項1から5のいずれかに記載の金属箔の成形方法。 - 前記メス型の成形面は、容器の形状に窪んでおり、
前記金属箔が深絞り成形されることで、金属箔成形容器が作製される、
請求項1から6のいずれかに記載の金属箔の成形方法。
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