JP2014025101A - Method for producing blank made of aluminum alloy and method for producing press-formed body made of aluminum alloy - Google Patents
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Abstract
【課題】プレス成形によってブランクにしわが発生するのを抑制できるアルミニウム合金製ブランクの製造方法及びアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】常温時効や人工時効によって時効硬化したAl−Mg−Si系のアルミニウム合金板を用意し、前記アルミニウム合金板のうちの一部の領域を、強度を低下させる軟化領域と予め定めておき、該軟化領域を200℃以上580℃以下の加熱到達温度まで加熱して、その後に100℃以下まで冷却することによって、軟化領域のみの耐力値を低下させてブランク内に強度差を付与したプレス成形用のブランクを製造する。
【選択図】図2An aluminum alloy blank manufacturing method and an aluminum alloy press molded body manufacturing method capable of suppressing generation of wrinkles in a blank due to press forming are provided.
An Al—Mg—Si aluminum alloy plate age-hardened by normal temperature aging or artificial aging is prepared, and a part of the aluminum alloy plate is predetermined as a softening region for reducing strength. Then, the softened region was heated to a heating attainment temperature of 200 ° C. or higher and 580 ° C. or lower, and then cooled to 100 ° C. or lower, thereby reducing the proof stress value of only the softened region and giving a strength difference in the blank. A blank for press molding is manufactured.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、プレス成形用のアルミニウム合金製ブランクの製造方法及びアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aluminum alloy blank for press forming and a method for producing an aluminum alloy press formed body.
従来、自動車のボディパネル材としては主として冷延鋼板が使用されることが多かった。しかしながら、最近では、地球温暖化抑制の視点からCO2排出量の削減が求められ、そのために車体軽量化の重要性が広く認識されてきた。その結果、比重の軽いアルミニウム合金板の使用が多くなっている。 Conventionally, a cold-rolled steel sheet has often been used as a body panel material for automobiles. However, recently, reduction of CO 2 emissions has been demanded from the viewpoint of suppressing global warming, and the importance of weight reduction of the vehicle body has been widely recognized. As a result, the use of aluminum alloy plates having a low specific gravity is increasing.
アルミニウム合金板のうち、自動車のフード、フェンダ、ドアなどのボディパネル類については、Al−Mg−Si系アルミニウム合金が使用されることが多い。Al−Mg−Si系アルミニウム合金では、熱処理合金の利点を生かして板を低耐力の状態で仕上げておくことで、プレス成形性を確保することができる。そして、その後の自動車製造工程での塗装焼付処理(例えば約170℃で約20分間)によって時効硬化(「塗装焼付硬化」或いは「ベークハード(BH)」と呼ばれる)させることで、耐力が上昇しパネルに高耐力を付与することができる。最終的にパネルが高耐力の状態になることでパネル板厚を薄くすることができ、軽量効果が向上する。 Of aluminum alloy plates, Al—Mg—Si based aluminum alloys are often used for body panels such as automobile hoods, fenders, and doors. In the Al—Mg—Si based aluminum alloy, press formability can be ensured by finishing the plate in a low proof stress state by taking advantage of the heat treatment alloy. And the yield strength is increased by age-hardening (called “paint bake hardening” or “bake hard (BH)”) by a paint baking process (for example, about 170 ° C. for about 20 minutes) in the subsequent automobile manufacturing process. High yield strength can be imparted to the panel. Ultimately, the panel is in a high yield strength state, so that the panel thickness can be reduced, and the light weight effect is improved.
しかしながら、一般的にアルミニウム合金板は冷延鋼板に比べて破断やしわが発生し易く成形性が劣るため、その適用拡大の障害となっている。特に最近は自動車ボディパネルのデザイン性の向上が強く望まれており、パネル形状の成形可否を決定する最も重要な観点である破断が生じなくとも、しわの発生が抑えられないことを理由に、アルミニウム合金板の採用が見送られるケースもある。よって、プレス成形におけるしわの抑制がアルミニウム合金板の適用拡大への一つの鍵であり、アルミニウム合金板自体の改善と成形加工方法の工夫が強く求められている。 However, in general, aluminum alloy sheets are more likely to break and wrinkle than cold-rolled steel sheets, and formability is inferior. Recently, improvement in the design of automobile body panels has been strongly demanded, because the occurrence of wrinkles cannot be suppressed even if fracture does not occur, which is the most important viewpoint for determining whether or not the panel shape can be molded. In some cases, the use of aluminum alloy plates is postponed. Therefore, suppression of wrinkles in press forming is one key to expanding the application of aluminum alloy plates, and improvements in the aluminum alloy plates themselves and ingenuity in forming methods are strongly demanded.
プレス成形では、通常、ダイとホルダでブランクを挟んで支持し、ダイとパンチを相対的に近づけ、パンチをダイに押し込むことによってブランクを所定の形状に成形する。ここで、ブランクは、パンチとダイに接触してプレスされることによって、弾性変形を経て塑性変形を伴いながら、その形状を変化させられて所定の形状に達する。 In press molding, usually, a blank is formed between a die and a holder, the die and the punch are relatively brought close together, and the punch is pushed into the die to form the blank into a predetermined shape. Here, the blank is pressed in contact with the punch and the die, so that the shape of the blank is changed while being accompanied by plastic deformation through elastic deformation and reaches a predetermined shape.
こうしたプレス成形には、主にインナーパネルの成形に用いられる絞り成形や、主にアウターパネルの成形に用いられる張り出し成形が含まれる。絞り成形では、ダイとホルダとの金型で挟持したブランクを周囲からダイ穴へ引き込んで成形する。このときには、成形中のブランクに型の周囲から中心方向に引張力が作用し、それとは垂直の周方向に圧縮力が作用する。絞り成形では、板の平面寸法に対して板厚寸法が著しく小さいので、圧縮力を受けた材料は容易に座屈変形を引き起こす。また、張り出し成形では、ダイ穴中の材料の伸び変形によって成形する。この張り出し成形においても、自動車ボディパネルのような複雑なパネル形状では、一般的にパンチ成形面に高低差があり、プレス方向と平行な鉛直断面で見た場合、しわ押さえ面からパンチ頭部を経由して反対側のしわ押さえ面までの線長を各断面で比較すると、線長差が必ず存在する。線長が短い部位では材料の肉余りが生じるとともに、不均一な引張力が作用することで圧縮力やせん断力が誘起され、座屈変形を引き起こす虞がある。また、しわ押え面が同一平面上になく、ダイとホルダでブランクを狭持した時にブランクが座屈する場合もある。これらの座屈変形がプレス成形の下死点まで消去されずに残存した面のゆがみをしわと呼んでいる。ここで、面のゆがみによる面形状不良の総称としてしわと称したが、以下、数十〜数百μmの微小なゆがみである面ひずみも、しわに含まれるものとする。 Such press molding includes drawing forming mainly used for forming the inner panel and overhang forming mainly used for forming the outer panel. In draw forming, a blank sandwiched between a die and a holder is drawn from the periphery into a die hole and formed. At this time, a tensile force acts on the blank being molded from the periphery of the mold toward the center, and a compressive force acts on the circumferential direction perpendicular to the tensile force. In drawing, the plate thickness dimension is significantly smaller than the plane dimension of the plate, so that a material subjected to a compressive force easily causes buckling deformation. In the overhang forming, the material is formed by stretching deformation of the material in the die hole. Even in this overhang molding, a complicated panel shape such as an automobile body panel generally has a height difference in the punch molding surface, and when viewed in a vertical cross section parallel to the press direction, the punch head from the wrinkle holding surface is There is always a difference in line length when the line length to the opposite side wrinkle holding surface is compared in each cross section. In the region where the wire length is short, the material is left with a surplus, and a non-uniform tensile force acts to induce a compressive force or a shearing force, which may cause buckling deformation. In addition, the wrinkle pressing surface is not on the same plane, and the blank may buckle when the blank is held between the die and the holder. These buckling deformations are referred to as wrinkles, which are distortions of the surface that remain without being erased to the bottom dead center of press molding. Here, the term “wrinkle” is used as a general term for surface shape defects due to surface distortion. However, surface distortion that is a slight distortion of several tens to several hundreds of μm is also included in the wrinkles.
しわの抑制方法として、金型の成形形状およびダイフェース設計の観点では、形状の急激な変化を避けることや、余肉やビードによる張力のコントロール、パンチとダイスのクリアランスの調整、肉余りを吸収するための形状を設ける等の手法がある。しかし、これらの自由度には限りがあり、これらの手法をもってしても抑制できない場合がある。 As a method of suppressing wrinkles, from the viewpoint of mold shape and die face design, avoid sudden changes in shape, control excess tension with bead and bead, adjust punch and die clearance, absorb excess There is a method of providing a shape for the purpose. However, these degrees of freedom are limited, and even with these methods, there are cases where they cannot be suppressed.
また、材料特性の観点では、高n値(加工硬化指数)材、高r値(ランクフォード値)材、低耐力材の採用が有効とされている。しかし、高n値、高r値材については様々な研究が行われているものの、これらが劇的に向上したアルミニウム合金板を工業的に量産した例は未だ報告されていない。 From the viewpoint of material characteristics, it is effective to use a high n value (work hardening index) material, a high r value (Lanckford value) material, and a low strength material. However, although various studies have been conducted on high n-value and high r-value materials, there has not yet been reported an example of industrial mass production of aluminum alloy sheets in which these have been dramatically improved.
一方、低耐力材を製造することは可能である。しかし、低耐力材を使用する場合、つまりブランク全体を低耐力とする場合には幾つか問題がある。材料特性の観点では、MgやSiの含有量を少なくすることで低耐力とすることができるが、引張強さも低下するため成形性が低下してしまう。また、Al−Mg−Si系合金は時効硬化性を有するため、常温保持中に耐力値が徐々に上昇してしまい低耐力を維持することが困難である。 On the other hand, it is possible to manufacture a low strength material. However, there are some problems when using a low strength material, that is, when making the entire blank low strength. From the viewpoint of material properties, it is possible to reduce the yield strength by reducing the content of Mg and Si, but the tensile strength is also lowered, so that the formability is lowered. In addition, since Al—Mg—Si-based alloys have age-hardening properties, the proof stress value gradually increases during normal temperature holding, and it is difficult to maintain a low proof stress.
また、成形加工方法の観点では、絞り成形の場合、ダイとホルダで狭持したブランクを周囲からダイ穴へ引き込んで成形するが、このダイとホルダで狭持した部分、つまりブランクのしわ押さえ部は金型との摺動により摩擦抵抗を受ける。絞り成形中のブランクに作用する力の釣り合いを考えると、パンチに加わる成形力は、ブランクの変形抵抗と摩擦抵抗とが釣り合うことになる。仮に低耐力材を使用した場合、変形抵抗が低下する一方、材料の引張強さも低下するため、最も発生応力が大きくなるパンチ肩部周辺の破断限界応力が低下し、相対的に摩擦抵抗の影響の割合が大きくなって破断し易くなる。 Also, from the viewpoint of the forming method, in the case of draw forming, the blank sandwiched between the die and the holder is drawn from the periphery into the die hole, and the portion sandwiched by the die and the holder, that is, the blank wrinkle holding portion Receives frictional resistance by sliding with the mold. Considering the balance of forces acting on the blank during drawing, the molding force applied to the punch is balanced between the blank deformation resistance and the frictional resistance. If a low-strength material is used, the deformation resistance will decrease, but the tensile strength of the material will also decrease. The ratio of becomes large and breaks easily.
以上述べたような課題や問題に対して、従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献1には、素材をプレス成形するに先立ち、その素材に局部的に設定された予定圧縮部位を圧縮加工してその予定圧縮部位を加工硬化させることでプレス成形時に素材にしわが発生することを抑制する方法が記載されている。 Various proposals have been made for the problems and problems described above. For example, in Patent Document 1, prior to press forming a material, the material is wrinkled during press molding by compressing a planned compression site that is locally set on the material and processing and hardening the planned compression site. A method of suppressing this is described.
この方法によれば、プレス成形時に素材にしわが発生し易いしわ危険部位またはその近傍の、そのしわを発生させる原因となる引張力の作用線上において互いに隔たった一対の部位を複数のディンプルが形成されるように圧縮加工して加工硬化させれば、プレス成形時におけるしわ発生が効果的に抑制されるとされている。 According to this method, a plurality of dimples are formed at a pair of parts separated from each other on the line of action of the tensile force that causes wrinkles at or near a wrinkle-prone part where wrinkles are likely to occur in the material during press molding. Thus, it is said that wrinkle generation at the time of press molding is effectively suppressed if compression processing is performed and work hardening is performed.
また、特許文献2には、プレス成形金型を加熱してしわ発生部を加熱することでしわの発生を抑制する方法が記載されている。 Patent Document 2 describes a method of suppressing the generation of wrinkles by heating a press mold and heating a wrinkle generating portion.
この方法によれば、アルミニウム板材のしわ発生部をプレス金型によって200〜300℃に加熱することで低強度と高延性が得られ、しわの発生が抑制されるとされている。 According to this method, it is said that low strength and high ductility can be obtained by heating the wrinkle generating portion of the aluminum plate material to 200 to 300 ° C. with a press die, and the generation of wrinkles is suppressed.
特許文献1に開示されている方法では板表面にディンプルが形成されるため、高い表面品位が要求されるアウターパネルには適用できない。また、加工硬化性の低いアルミニウム合金板においては十分な強度差を得ることが難しく、ディンプルが形成されることで逆に応力集中を招き、破断が生じやすくなる虞がある。さらに、ディンプル加工時にアルミ粉が発生して板表面に付着し、プレス成形時にそのアルミ粉が金型と板に挟まれることで、板表面が傷付く虞がある。 The method disclosed in Patent Literature 1 cannot be applied to an outer panel that requires high surface quality because dimples are formed on the plate surface. In addition, it is difficult to obtain a sufficient strength difference in an aluminum alloy plate having low work hardenability, and the formation of dimples conversely causes stress concentration, which may cause breakage. Furthermore, aluminum powder is generated during dimple processing and adheres to the surface of the plate. When the aluminum powder is sandwiched between the mold and the plate during press molding, the surface of the plate may be damaged.
また、特許文献2に開示されている方法ではプレス金型にヒータ等の加熱機能と冷却機能を付与する必要があり、プレス金型毎にこの機能を付加するための手間とコストがかかってしまう。また、アルミニウム板材を加熱するのに時間を要するため、成形時間が長くなり、プレス成形の生産性が低下する。また、プレス金型に接触した部分しか加熱されないため、板材の金型に接触しない部分にしわが発生する場合には適用できない。 Further, in the method disclosed in Patent Document 2, it is necessary to add a heating function such as a heater and a cooling function to the press die, and it takes time and cost to add this function to each press die. . Moreover, since it takes time to heat the aluminum plate material, the molding time becomes longer, and the productivity of press molding decreases. Moreover, since only the part which contacted the press metal mold | die is heated, it cannot apply when a wrinkle generate | occur | produces in the part which does not contact the metal mold | die of a board | plate material.
以上のように、従来提案されている技術では、アルミニウム合金板の表面品位や成形性、プレス成形の高い生産性を損なわず、また、過度なコスト増加を伴わずに、任意の部位のしわの発生を抑制することは困難であった。 As described above, the conventionally proposed technology does not impair the surface quality and formability of the aluminum alloy plate and the high productivity of press forming, and does not cause excessive cost increase, It was difficult to suppress the occurrence.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、プレス成形に要する時間が短く且つプレス成形によってブランクにしわが発生するのを抑制できるアルミニウム合金製ブランクの製造方法及びアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to shorten the time required for press molding and to suppress generation of wrinkles in the blank by press molding, and to provide a method for manufacturing an aluminum alloy blank and an aluminum alloy press molded body. An object is to provide a manufacturing method.
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点に係るアルミニウム合金製ブランクの製造方法は、
プレス成形を施してプレス成形体を製造するためのアルミニウム合金製ブランクを製造する方法であって、
時効硬化したAl−Mg−Si系のアルミニウム合金板を用意する工程と、
前記アルミニウム合金板のうちの一部の領域を、強度を低下させる軟化領域と予め定めておき、該軟化領域を200℃以上580℃以下の加熱到達温度まで加熱する加熱工程と、
前記加熱した軟化領域を100℃以下まで冷却する冷却工程と、
を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method for manufacturing an aluminum alloy blank according to the first aspect of the present invention includes:
A method for producing a blank made of an aluminum alloy for producing a press-formed body by performing press molding,
Preparing an age-hardened Al-Mg-Si-based aluminum alloy plate;
A heating step of pre-determining a partial region of the aluminum alloy plate as a softening region for reducing the strength, and heating the softening region to a heating attainment temperature of 200 ° C. or higher and 580 ° C. or lower;
A cooling step for cooling the heated softened region to 100 ° C. or less;
It is characterized by including.
また、前記軟化領域は、前記プレス成形の成形過程において前記アルミニウム合金板の板面内にしわの原因となる圧縮成分の主応力が発生する領域を内側に含むようにすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the softened region includes a region where a main stress of a compression component that causes wrinkles is generated in the plate surface of the aluminum alloy plate in the press forming process.
また、前記軟化領域は、前記圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向に直交する方向について、該引張力が作用する領域よりも広い領域とすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the softened region is a region wider than the region where the tensile force acts in a direction orthogonal to the direction of the tensile force acting that generates the main stress of the compression component.
また、前記軟化領域は、前記圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向について、該引張力が作用する支点間の領域よりも狭い領域とすることが好ましい。 The softened region is preferably a region narrower than the region between the fulcrums on which the tensile force acts with respect to the direction of the tensile force that generates the main stress of the compression component.
また、前記加熱工程では、到達温度を200℃以上300℃以下とし、100℃から加熱到達温度までの前記アルミニウム合金板の昇温速度を5℃/秒以上とし、
前記冷却工程では、100℃以下までの前記アルミニウム合金板の冷却速度を5℃/秒以上とし、
前記アルミニウム合金板の前記加熱工程による加熱到達温度での保持時間を20秒間以下とすることが好ましい。
Further, in the heating step, the ultimate temperature is 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, and the rate of temperature rise of the aluminum alloy plate from 100 ° C. to the ultimate temperature is 5 ° C./second or more
In the cooling step, the cooling rate of the aluminum alloy plate up to 100 ° C. or less is 5 ° C./second or more,
It is preferable that the holding time of the aluminum alloy plate at the heating ultimate temperature in the heating step is 20 seconds or less.
また、前記加熱工程では、前記アルミニウム合金板のうち、前記軟化領域でない領域を非軟化領域として定め、該非軟化領域を100℃以上200℃未満の加熱到達温度まで加熱し、前記軟化領域を200℃以上300℃以下の加熱到達温度まで加熱し、
前記加熱工程および前記冷却工程を通して前記アルミニウム合金板が100℃以上に滞留する時間を2分以内とすることが好ましい。
In the heating step, a region that is not the softened region of the aluminum alloy plate is defined as a non-softened region, the non-softened region is heated to a heating attainment temperature of 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C., and the softened region is 200 ° C. Heat up to a temperature reaching 300 ° C or lower,
It is preferable that the time during which the aluminum alloy plate stays at 100 ° C. or higher through the heating step and the cooling step is within 2 minutes.
さらにこの場合、前記加熱工程では、前記軟化領域の加熱到達温度と前記非軟化領域の加熱到達温度の差を50℃以上200℃以下とすることが好ましい。 Further, in this case, in the heating step, it is preferable that a difference between the heating arrival temperature of the softened region and the heating arrival temperature of the non-softening region is 50 ° C. or more and 200 ° C. or less.
前記加熱工程では、前記アルミニウム合金板全体に100℃以上200℃未満の到達温度までの予加熱を施した後に、前記軟化領域にのみ200℃以上300℃以下の加熱到達温度まで加熱を施してもよい。 In the heating step, the entire aluminum alloy plate may be preheated to a temperature not lower than 100 ° C. and lower than 200 ° C. and then heated only to the softened region to a temperature not lower than 200 ° C. and not higher than 300 ° C. Good.
また、前記加熱工程では、前記アルミニウム合金板における軟化領域と非軟化領域を加熱する加熱体の温度をそれぞれ制御し、当該加熱体を接触させることによって前記アルミニウム合金板全体を加熱してもよい。 Moreover, at the said heating process, the temperature of the heating body which heats the softening area | region and the non-softening area | region in the said aluminum alloy plate may be controlled, respectively, and the said aluminum alloy plate may be heated by making the said heating body contact.
また、前記アルミニウム合金板を用意する工程では、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板を溶体化処理し、該溶体化処理したAl−Mg−Si系アルミニウム合金板に対して常温時効と100℃以下の人工時効との少なくとも一方を行うことにより前記アルミニウム合金板を用意してもよい。 Further, in the step of preparing the aluminum alloy plate, the Al—Mg—Si based aluminum alloy plate is solution treated, and the room temperature aging and 100 ° C. or less are applied to the solution treated Al—Mg—Si based aluminum alloy plate. The aluminum alloy plate may be prepared by performing at least one of artificial aging.
前記アルミニウム合金板は、Mg:0.2〜1.5mass%、Si:0.3〜2.0mass%を含有し、Fe:0.03〜1.0mass%、Zn:0.03〜2.5mass%、Cu:0.01〜1.5mass%、Mn:0.03〜0.6mass%、Zr0.01〜0.4mass%、Cr0.01〜0.4mass%、Ti0.005〜0.3mass%及びV:0.01〜0.4mass%のうち1種又は2種以上を更に含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるものでもよい。 The aluminum alloy plate contains Mg: 0.2-1.5 mass%, Si: 0.3-2.0 mass%, Fe: 0.03-1.0 mass%, Zn: 0.03-2. 5 mass%, Cu: 0.01-1.5 mass%, Mn: 0.03-0.6 mass%, Zr0.01-0.4 mass%, Cr0.01-0.4 mass%, Ti0.005-0.3 mass % And V: 0.01-0.4 mass% of one or more may further be contained, and the balance may be composed of Al and inevitable impurities.
本発明の第2の観点に係るアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法は、
本発明の第1の観点に係るアルミニウム合金製ブランクの製造方法を用いてアルミニウム合金製ブランクを用意する工程と、
用意したアルミニウム合金製ブランクにプレス成形を施すプレス工程と、
を含み、
前記プレス工程では、前記アルミニウム合金製ブランクの内、プレス工程完了後に製品となる部分に2%以上のひずみが導入される、
ことを特徴とする。
The method for producing an aluminum alloy press-formed body according to the second aspect of the present invention,
A step of preparing an aluminum alloy blank using the aluminum alloy blank manufacturing method according to the first aspect of the present invention;
A pressing process for press-forming the prepared aluminum alloy blank;
Including
In the pressing step, strain of 2% or more is introduced into a portion of the aluminum alloy blank that becomes a product after completion of the pressing step.
It is characterized by that.
前記プレス成形を施したアルミニウム合金製ブランクに対して、170〜185℃で20〜30分間の人工時効硬化処理を施す成形後時効工程を、
更に含んでもよい。
A post-molding aging step of subjecting the press-formed aluminum alloy blank to an artificial age hardening treatment at 170 to 185 ° C. for 20 to 30 minutes,
Further, it may be included.
本発明によれば、部分的に強度差を付与したプレス成形用アルミニウム合金製ブランクを容易に製造することができ、このブランクを使用することで、プレス成形におけるしわの発生を効果的に抑制することができる。また、軟化処理はプレス成形前の前工程又は別工程で実施できるため、プレス成形自体に要する時間を短くすることができる。したがって、本発明によれば、プレス成形に要する時間が短く且つプレス成形によってブランクにしわが発生するのを抑制できるアルミニウム合金製ブランクの製造方法及びアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to easily manufacture a press-molding aluminum alloy blank partially imparted with a strength difference. By using this blank, generation of wrinkles in press molding is effectively suppressed. be able to. Moreover, since the softening treatment can be performed in a pre-process before press molding or in a separate process, the time required for press molding itself can be shortened. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an aluminum alloy blank and a method for manufacturing an aluminum alloy press-molded body that can reduce the time required for press molding and suppress the occurrence of wrinkles in the blank by press molding. it can.
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明者らは、前述の課題を解決するべく種々の実験・検討を重ねた結果、時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金板、すなわち、溶体化処理後に常温時効、或いは、溶体化処理後に人工時効又は常温時効と人工時効を組み合わせた時効処理により亜時効状態にあるAl−Mg−Si系アルミニウム合金板に対して、常温時効により徐々に生成した微細な析出物の溶融温度以上の温度で加熱した後、100℃以下まで冷却することで材料強度が低下する復元現象に着目した。 As a result of repeating various experiments and studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained an age-hardened Al—Mg—Si-based aluminum alloy plate, that is, room temperature aging after solution treatment, or solution treatment. A temperature higher than the melting temperature of fine precipitates that are gradually generated by room temperature aging on an Al-Mg-Si aluminum alloy sheet that is in the sub-aged state by artificial aging or an aging treatment that combines room temperature aging and artificial aging. We focused on the restoration phenomenon in which the material strength is lowered by cooling to 100 ° C. or lower after heating.
その結果、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板から成るブランクをプレス成形することによって得られるプレス成形体にしわが発生する場合、または、その可能性が高い場合、このしわが発生する部位に該当する領域を含む領域を予めプレス成形前に軟化領域と定め、該軟化領域に対して、常温時効により徐々に生成した微細な析出物の溶融温度以上の温度で加熱する加熱工程と、次いで100℃以下まで冷却する冷却工程からなる軟化処理を施すことで軟化領域のみの耐力値を低下させたブランクを用いれば、しわの発生を抑制できることを見出した。 As a result, when a wrinkle occurs in a press-molded body obtained by press-molding a blank made of an Al-Mg-Si-based aluminum alloy plate, or when the possibility is high, it corresponds to a site where this wrinkle occurs. A region including the region is previously defined as a softened region before press molding, and the softened region is heated at a temperature equal to or higher than the melting temperature of fine precipitates that are gradually generated by normal temperature aging, and then 100 ° C or lower. It has been found that wrinkle generation can be suppressed by using a blank in which the proof stress value of only the softened region is reduced by performing a softening process including a cooling step of cooling to a low temperature.
ここで軟化手段である復元現象についてより詳しく説明すると、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板において、溶体化処理後に急冷して常温状態で合金元素を過飽和に固溶させた後に常温又はこれより若干高い温度で保持しておくと、マトリックス中にMgとSiよりなる微細析出物である低温クラスタが徐々に生成することによって強度が上昇する。これが、いわゆる「時効硬化」した状態である。この時効硬化した板について、前述の保持温度より高い温度に短時間加熱することにより、常温で生成した低温クラスタを再固溶させ、更にその直後に急冷することによって過飽和状態とすることで材料の強度を低下させる現象が復元である。そして、このような現象を生起させるための急速加熱とその後の急冷の一連の処理を「軟化処理」と称する。 Here, the restoration phenomenon, which is a softening means, will be described in more detail. In an Al-Mg-Si-based aluminum alloy plate, the alloy element is rapidly cooled after solution treatment and the alloy element is dissolved in supersaturation at room temperature, or at room temperature or slightly higher than this. If kept at a high temperature, the strength is increased by gradually forming low-temperature clusters, which are fine precipitates made of Mg and Si, in the matrix. This is a so-called “age hardening” state. The age-hardened plate is heated to a temperature higher than the above-mentioned holding temperature for a short time, so that the low-temperature cluster generated at room temperature is re-dissolved, and immediately after that, it is supersaturated by rapid cooling. A phenomenon that reduces the strength is restoration. A series of processes of rapid heating and subsequent cooling for causing such a phenomenon is referred to as “softening process”.
本実施形態に係るプレス成形用のアルミニウム合金製ブランクは、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板であって、高温で溶体化処理された後に常温時効により時効析出した状態にあるもの、或いは、高温で溶体化処理された後に人工時効又は常温時効と人工時効とを組み合わせた時効処理を施して亜時効状態にあるものであるものを用いる。以下に、主要な項目ごとに分けて詳細に説明する。 The aluminum alloy blank for press forming according to the present embodiment is an Al-Mg-Si aluminum alloy plate, which has been subjected to solution treatment at a high temperature and is in an aging-precipitated state due to normal temperature aging, or a high temperature. After being solution-treated in step (1), an artificial aging or an aging treatment combining room temperature aging and artificial aging is applied and the material is in a sub-aging state. Below, it explains in detail according to main items.
<アルミニウム合金板の成分組成>
アルミニウム合金製ブランクの製造に用いるアルミニウム合金板は、基本的にはAl−Mg−Si系合金であれば良く、その具体的な成分組成は特に制約されるものではないが、以下に特に好ましい例を記載する。すなわち、Mg:0.2〜1.5mass%(以下、単に「%」と記す)、及び、Si:0.3〜2.0%を基本の合金元素として含有し、Fe:0.03〜1.0%、Zn:0.03〜2.5%、Cu:0.01〜1.5%、Mn:0.03〜0.6%、Zr:0.01〜0.4%、Cr:0.01〜0.4%、Ti:0.005〜0.3%、及び、V:0.01〜0.4%のうち1種又は2種以上を更に含有し、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金を素材とするのが好ましい。各成分要素について以下に説明する。
<Component composition of aluminum alloy plate>
The aluminum alloy plate used for the production of the aluminum alloy blank may be basically an Al—Mg—Si alloy, and its specific component composition is not particularly limited. Is described. That is, Mg: 0.2 to 1.5 mass% (hereinafter simply referred to as “%”) and Si: 0.3 to 2.0% are contained as basic alloy elements, Fe: 0.03 to 1.0%, Zn: 0.03-2.5%, Cu: 0.01-1.5%, Mn: 0.03-0.6%, Zr: 0.01-0.4%, Cr : 0.01 to 0.4%, Ti: 0.005 to 0.3%, and V: 0.01 to 0.4%, further containing one or more, the balance Al and inevitable It is preferable to use an aluminum alloy made of mechanical impurities. Each component element will be described below.
Mg:
Mgは本実施形態におけるアルミニウム合金の基本となる合金元素であって、Siと共同して強度向上に寄与する。Mg含有量が0.2%未満では塗装焼付時に析出硬化によって強度向上に寄与するβ”相の生成量が少なくなるため、十分な強度向上が得られない。一方、1.5%を超えると、粗大なMg−Si系の金属間化合物が生成され、成形性、特に曲げ加工性が低下する。従って、Mg含有量を0.2〜1.5%の範囲内とした。最終板の成形性、特に曲げ加工性をより良好にするためには、Mg含有量を0.3〜0.9%の範囲内とするのが好ましい。
Mg:
Mg is an alloy element that is the basis of the aluminum alloy in the present embodiment, and contributes to strength improvement in cooperation with Si. If the Mg content is less than 0.2%, the amount of β ″ phase that contributes to strength improvement by precipitation hardening during baking is reduced, so that sufficient strength improvement cannot be obtained. As a result, a coarse Mg—Si-based intermetallic compound is produced, and the formability, particularly the bending workability, is lowered, so that the Mg content is within the range of 0.2 to 1.5%. In order to improve the properties, in particular the bending workability, the Mg content is preferably in the range of 0.3 to 0.9%.
Si:
Siも本実施形態におけるアルミニウム合金の基本となる合金元素であって、Mgと共同して強度向上に寄与する。また、Siは、鋳造時に金属Siの晶出物として生成され、その金属Si粒子の周囲が加工によって変形されて溶体化処理の際に再結晶核の生成サイトとなるため、再結晶組織の微細化にも寄与する。Si含有量が0.3%未満では上記効果が十分に得られない。一方、2.0%を超えると粗大なSi粒子や粗大なMg−Si系の金属間化合物が生じて、成形性、特に曲げ加工性の低下を招く。従って、Si含有量を0.3〜2.0%の範囲内とした。プレス成形性と曲げ加工性とのより良好なバランスを得るためには、Si含有量を0.5〜1.4%の範囲内とするのが好ましい。
Si:
Si is an alloy element which is the basis of the aluminum alloy in the present embodiment, and contributes to strength improvement in cooperation with Mg. In addition, Si is produced as a crystallized product of metal Si during casting, and the periphery of the metal Si particles is deformed by processing and becomes a recrystallization nucleus generation site during solution treatment. It also contributes to If the Si content is less than 0.3%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 2.0%, coarse Si particles and coarse Mg—Si-based intermetallic compounds are produced, which leads to deterioration of moldability, particularly bending workability. Therefore, the Si content is within the range of 0.3 to 2.0%. In order to obtain a better balance between press formability and bending workability, the Si content is preferably in the range of 0.5 to 1.4%.
Mg及びSiが、Al−Mg−Si系アルミニウム合金として基本となる合金元素であるが、それ以外にFe:0.03〜1.0%、Zn:0.03〜2.5%、Cu:0.01〜1.5%、Mn:0.03〜0.6%、Zr:0.01〜0.4%、Cr:0.01〜0.4%、Ti:0.005〜0.3%及びV:0.01〜0.4%から選択される1種又は2種以上を含有させることが好ましい。これらの添加理由と添加量について以下に説明する。 Mg and Si are basic alloy elements as an Al—Mg—Si based aluminum alloy, but Fe: 0.03 to 1.0%, Zn: 0.03 to 2.5%, Cu: 0.01-1.5%, Mn: 0.03-0.6%, Zr: 0.01-0.4%, Cr: 0.01-0.4%, Ti: 0.005-0. It is preferable to contain 1 type (s) or 2 or more types selected from 3% and V: 0.01-0.4%. The reason for addition and the amount of addition will be described below.
Fe:
Feは、一般のアルミニウム合金において、通常0.03%未満の不可避的不純物として含有される。一方、Feは強度向上と結晶粒微細化に有効な元素であり、これらの効果を発揮させるために、Feを0.03%以上積極的に添加しても良い。但し、その含有量が0.03%未満では上記効果が十分に得られず、一方、1.0%を超えると、成形性、特に曲げ加工性が低下する虞がある。したがって、Feを積極的に添加する場合のFe量は0.03〜1.0%の範囲内とすることが好ましい。
Fe:
Fe is usually contained as an inevitable impurity of less than 0.03% in a general aluminum alloy. On the other hand, Fe is an element effective for strength improvement and crystal grain refinement, and in order to exert these effects, Fe may be positively added by 0.03% or more. However, if the content is less than 0.03%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the content exceeds 1.0%, moldability, particularly bending workability, may be deteriorated. Therefore, the amount of Fe in the case where Fe is positively added is preferably within a range of 0.03 to 1.0%.
Zn:
Znは塗装焼付硬化性向上を通じて強度向上に寄与するとともに、表面処理性の向上に有効な元素である。Znの添加量が0.03%未満では上記の効果が十分に得られず、一方、2.5%を超えると成形性及び耐食性が低下する。従って、Zn含有量を0.03〜2.5%の範囲内とすることが好ましい。
Zn:
Zn is an element that contributes to improving the strength by improving the bake hardenability of coating and is effective for improving the surface treatment property. If the added amount of Zn is less than 0.03%, the above effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 2.5%, moldability and corrosion resistance are lowered. Therefore, the Zn content is preferably within the range of 0.03 to 2.5%.
Cu:
Cuは成形性向上及び強度向上のために添加される元素であり、このような成形性向上及び強度向上の目的から0.01%以上添加することが好ましい。しかしながら、Cu含有量が1.5%を超えると耐食性(耐粒界腐食性、耐糸錆性)が劣化するので、Cu含有量は1.5%以下に規制することが好ましい。なお、強度向上を重視する場合は、Cu含有量を0.4%以上とするのが好ましく、また、より耐食性の改善を図る場合は、Cu含有量を1.0%以下とするのが好ましい。更に耐食性を重視する場合はCuを積極的に添加せず、Cu含有量を0.01%以下に規制することが好ましい。
Cu:
Cu is an element added for improving formability and strength, and is preferably added in an amount of 0.01% or more for the purpose of improving formability and strength. However, if the Cu content exceeds 1.5%, the corrosion resistance (intergranular corrosion resistance, yarn rust resistance) deteriorates, so the Cu content is preferably regulated to 1.5% or less. When emphasizing strength improvement, the Cu content is preferably 0.4% or more, and when further improving corrosion resistance, the Cu content is preferably 1.0% or less. . Furthermore, when importance is attached to corrosion resistance, it is preferable not to add Cu positively and to regulate Cu content to 0.01% or less.
Mn、Zr、Cr:
これらの元素は、強度向上や結晶粒微細化、或いは、塗装焼付硬化性の向上に有効である。Mnの含有量が0.03%未満、或いは、Zr、Crの含有量がそれぞれ0.01%未満では、上記の効果が十分に得られない。一方、Mnの含有量が0.6%を超えるか、或いは、Zr、Crの含有量がそれぞれ0.4%を超えると、上記効果が飽和するばかりでなく多数の金属間化合物が生成して、成形性、特に曲げ加工性に悪影響を及ぼす虞がある。従って、Mn含有量を0.03〜0.6%の範囲内とし、Cr、Zrの含有量をそれぞれ0.01〜0.4%の範囲内とすることが好ましい。
Mn, Zr, Cr:
These elements are effective for improving the strength, refining crystal grains, or improving the bake hardenability. If the Mn content is less than 0.03%, or the Zr and Cr contents are each less than 0.01%, the above effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the Mn content exceeds 0.6% or the Zr and Cr contents exceed 0.4%, not only the above effects are saturated but also a large number of intermetallic compounds are produced. There is a risk of adversely affecting moldability, particularly bending workability. Therefore, it is preferable that the Mn content is in the range of 0.03 to 0.6% and the Cr and Zr contents are in the range of 0.01 to 0.4%, respectively.
Ti、V:
Tiは鋳塊組織の微細化による強度向上や防食に有効な元素であり、また、Vは強度向上や防食に有効な元素である。Tiの含有量が0.005%未満では上記効果が十分に得られず、一方、0.3%を超えるとTi添加による鋳塊組織微細化と防食効果が飽和する。また、Vの含有量が0.01%未満では上記効果が十分に得られず、一方、0.4%を超えるとV添加による防食効果が飽和する。これらTiやVの上限を超える場合には、粗大なTi系又はV系の金属間化合物が多くなり、成形性や曲げ加工性の低下を招く。従って、Ti含有量を0.005〜0.3%の範囲内とし、V含有量を0.01〜0.4%の範囲内とすることが好ましい。
Ti, V:
Ti is an element effective for improving the strength and preventing corrosion by refining the ingot structure, and V is an element effective for improving the strength and preventing corrosion. If the Ti content is less than 0.005%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 0.3%, the ingot structure refinement and the anticorrosion effect due to the addition of Ti are saturated. On the other hand, if the V content is less than 0.01%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 0.4%, the anticorrosion effect by adding V is saturated. When the upper limit of Ti or V is exceeded, coarse Ti-based or V-based intermetallic compounds increase, resulting in deterioration of formability and bending workability. Therefore, it is preferable that the Ti content is in the range of 0.005 to 0.3% and the V content is in the range of 0.01 to 0.4%.
また、一般のアルミニウム合金においては、鋳塊組織の微細化のために前述のTiと同時にBを添加することもあり、BをTiとともに添加することによって、鋳塊組織の微細化と安定化の効果が一層顕著となる。このため、Tiとともに500ppm以下のBを添加してもよい。 In general aluminum alloys, B may be added at the same time as Ti to refine the ingot structure, and by adding B together with Ti, the ingot structure can be refined and stabilized. The effect becomes more remarkable. For this reason, you may add 500 ppm or less B with Ti.
<Al−Mg−Si系アルミニウム合金板の製造方法>
Al−Mg−Si系アルミニウム合金板は、従来知られている方法を用いて製造することができる。具体的には、所定の成分に溶解調整されたアルミニウム合金溶湯を、周知の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造することでAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳塊を用意することができる。ここで溶解鋳造法としては、例えば半連続鋳造法(DC鋳造法)や薄板連続鋳造法(ロールキャスト法等)などを用いることができる。
<Method for producing Al-Mg-Si aluminum alloy plate>
The Al—Mg—Si-based aluminum alloy plate can be manufactured using a conventionally known method. Specifically, an Al—Mg—Si-based aluminum alloy ingot can be prepared by casting an aluminum alloy melt adjusted to a predetermined component by appropriately selecting a known melting casting method. Here, as the melt casting method, for example, a semi-continuous casting method (DC casting method), a thin plate continuous casting method (roll cast method or the like), or the like can be used.
次いで、アルミニウム合金鋳塊に480℃以上の温度で均質化処理を施す。均質化処理は溶湯凝固時の合金元素のミクロ偏析を緩和し、併せてMn、Crをはじめとする各種の遷移元素を含む場合には、これらを主成分とする金属間化合物の分散粒子をマトリクス中に均一かつ高密度に析出させるために必要な工程である。均質化処理の加熱時間は、一般に、1時間以上とし、経済的な理由から48時間以内に終了させる。但し、この均質化処理における加熱温度は、熱延前に熱延開始温度まで加熱する加熱処理温度に近いことから、熱延前加熱処理を兼ねて均質化処理を行なうことも可能である。この均質化処理工程の前又は後に適宜面削を施した後、300〜590℃の温度範囲で熱間圧延を開始し、その後冷間圧延を施すことにより所定の板厚のアルミニウム合金板を製造する。熱間圧延の途中、熱間圧延と冷間圧延の途中、或いは、冷間圧延の途中において、必要に応じて中間焼鈍を行ってもよい。 Next, the aluminum alloy ingot is homogenized at a temperature of 480 ° C. or higher. Homogenization treatment mitigates the microsegregation of alloy elements during solidification of the molten metal, and when various transition elements such as Mn and Cr are included, dispersed particles of intermetallic compounds containing these as the main components are matrixed. It is a process necessary for depositing uniformly and densely therein. The heating time for the homogenization treatment is generally 1 hour or more, and is terminated within 48 hours for economic reasons. However, since the heating temperature in this homogenization treatment is close to the heat treatment temperature for heating to the hot rolling start temperature before hot rolling, it is possible to perform the homogenization processing also as the pre-hot rolling heat treatment. Before or after this homogenization treatment process, after appropriate chamfering, hot rolling is started in a temperature range of 300 to 590 ° C., and then cold rolling is performed to produce an aluminum alloy plate having a predetermined thickness. To do. In the middle of hot rolling, in the middle of hot rolling and cold rolling, or in the middle of cold rolling, intermediate annealing may be performed as necessary.
次に、冷間圧延後のアルミニウム合金板について溶体化処理を行う。この溶体化処理は、Mg2Si、単体Si等をマトリックス中に固溶させ、これにより塗装焼付硬化性を付与するものであり、プレス成形後に行われる塗装焼付処理後の強度向上を図るための重要な工程である。またこの工程は、Mg2Si、単体Si粒子等の固溶により第2相粒子の分布密度を低下させて、延性と曲げ加工性を向上させるのにも寄与し、さらには再結晶により良好な成形性を得るためにも重要な工程である。これらの効果を発揮するためには、溶体化処理温度を480℃以上とする必要がある。なお、溶体化処理温度が590℃を超えると共晶融解が生じる虞があるため、590℃以下とすることが好ましい。 Next, a solution treatment is performed on the aluminum alloy sheet after the cold rolling. This solution treatment is to dissolve Mg 2 Si, elemental Si, etc. in the matrix, thereby imparting paint bake hardenability, and to improve the strength after the paint bake treatment performed after press molding. It is an important process. This process also contributes to lowering the distribution density of the second phase particles by solid solution of Mg 2 Si, simple substance Si particles, etc., and improving ductility and bending workability. This is an important process for obtaining moldability. In order to exert these effects, the solution treatment temperature needs to be 480 ° C. or higher. In addition, since there exists a possibility that eutectic melting may arise when solution treatment temperature exceeds 590 degreeC, it is preferable to set it as 590 degrees C or less.
溶体化処理は、例えば、コイル状に巻き取った冷間圧延板を、加熱帯と冷却帯を有する連続焼鈍炉に連続的に通過させることによって、効率的に行うことができる。連続焼鈍炉による処理では、アルミニウム合金板は加熱帯を通過する際に480℃以上590℃以下の高温に昇温され、その後冷却帯を通過する際に急冷される。このような一連の処理により、アルミニウム合金板の主要合金元素であるMgとSiは、昇温によってマトリックス中に固溶し、続いて急冷することによって常温において過飽和に固溶した状態となる。 The solution treatment can be efficiently performed, for example, by continuously passing a cold rolled sheet wound in a coil shape through a continuous annealing furnace having a heating zone and a cooling zone. In the treatment by the continuous annealing furnace, the aluminum alloy plate is heated to a high temperature of 480 ° C. or more and 590 ° C. or less when passing through the heating zone, and then rapidly cooled when passing through the cooling zone. Through such a series of treatments, Mg and Si, which are the main alloy elements of the aluminum alloy plate, are dissolved in the matrix by the temperature rise, and then rapidly cooled to be in a state of being supersaturated at room temperature.
Al−Mg−Si系アルミ合金板に高い塗装焼付硬化性を付与するために、溶体化処理における急冷後に、60〜100℃程度の温度で1〜24時間程度保持する予備時効処理を行ってもよい。これによって、前述した常温で生成する低温クラスタとは異なる高温クラスタを生成し、これを成長させることができる。高温クラスタは、MgとSiからなる微細析出物であり、常温よりもやや高い温度で生成される。この高温クラスタは、その後の塗装焼付処理(例えば、約170℃で約20分間の条件で行われる加熱)によって、析出強化相であるβ”相に遷移して時効硬化し、耐力値が190MPa以上に向上する。 In order to impart high paint bake hardenability to the Al-Mg-Si-based aluminum alloy plate, after pre-cooling in the solution treatment, a preliminary aging treatment may be performed at a temperature of about 60 to 100 ° C for about 1 to 24 hours. Good. As a result, a high-temperature cluster different from the low-temperature cluster generated at room temperature described above can be generated and grown. High-temperature clusters are fine precipitates composed of Mg and Si, and are generated at a temperature slightly higher than room temperature. This high-temperature cluster undergoes age hardening by transition to the β ″ phase, which is a precipitation strengthening phase, by a subsequent paint baking process (for example, heating performed at about 170 ° C. for about 20 minutes), and the proof stress is 190 MPa or more. To improve.
<溶体化処理から軟化処理までの間の時効>
軟化処理によってアルミニウム合金製ブランクの軟化領域と非軟化領域とに強度差を付与するためには、溶体化処理後の常温放置期間中に常温時効(自然時効)によってある程度の量の低温クラスタが生成されている必要がある。低温クラスタが十分に生成されていなければ、その後の軟化処理において復元現象が生じず、耐力値の低下が実現されない。
<Aging between solution treatment and softening treatment>
In order to give a strength difference between the softened region and the non-softened region of the aluminum alloy blank by softening treatment, a certain amount of low-temperature clusters are generated by room temperature aging (natural aging) during the room temperature standing period after solution treatment. Need to be. If the low-temperature cluster is not sufficiently generated, the restoration phenomenon does not occur in the subsequent softening process, and the yield strength is not lowered.
そこで、溶体化処理後には、軟化処理を行なうまでの間に、1日以上にわたって常温で放置する必要がある。なお、溶体化処理からプレス成形までの間の常温放置期間は、10日以上が一般的である。また、この常温時効は溶体化処理後の初期において急速に進行するものの半年程度経過するとそれ以上は進行し難くなることから、軟化処理前の常温放置期間の上限は特に規定しない。ここで常温とは、具体的には0〜50℃の範囲内の温度を意味する。 Therefore, after the solution treatment, it is necessary to leave at room temperature for one day or more before performing the softening treatment. In addition, the normal temperature standing period from solution treatment to press molding is generally 10 days or more. In addition, although this room temperature aging rapidly proceeds in the initial stage after the solution treatment, it does not progress further after about half a year, so there is no particular upper limit for the room temperature standing period before the softening treatment. Here, room temperature specifically means a temperature in the range of 0 to 50 ° C.
以上の説明では、溶体化処理後の時効として常温時効について述べた。しかしながら、溶体化処理後の時効は、常温時効のみを行うものに限定されず、人工時効を行ったり、常温時効と人工時効を組み合わせて行ってもよい。人工時効を用いることで早期に低温クラスタを生成することができ、この場合にも、その後の軟化処理によってブランクに強度差を付与することができる。 In the above description, normal temperature aging has been described as aging after solution treatment. However, the aging after the solution treatment is not limited to the one that performs only normal temperature aging, and artificial aging may be performed, or room temperature aging and artificial aging may be combined. By using artificial aging, a low temperature cluster can be generated at an early stage, and also in this case, a strength difference can be imparted to the blank by subsequent softening treatment.
但し、人工時効の温度は100℃以下が好ましく、人工時効処理後にAl−Mg−Si系アルミニウム合金板が亜時効状態となっていなければならない。人工時効の温度が100℃を超える場合、或いは、100℃以下の条件であっても長時間人工時効を行なってピーク時効又はこれを過ぎた過時効状態となる場合には、MgとSiからなる析出物が過度に析出しまう。このため、MgとSiの固溶量が減少して、塗装焼付硬化性が著しく低下してしまう。ここで、Al−Mg−Si系アルミ合金板に高い塗装焼付硬化性を付与する場合は、前述の予備時効処理後に人工時効を施す必要がある。高温クラスタは、溶体化処理によってMgとSiがマトリックス中に固溶することで生成する原子空孔が十分に存在している状態、つまり原子空孔密度が高い状態で生成でき、常温保持によって低温クラスタが生成した後では、高温クラスタは生成できないからである。 However, the temperature of artificial aging is preferably 100 ° C. or less, and the Al—Mg—Si aluminum alloy sheet must be in a sub-aging state after the artificial aging treatment. When the temperature of artificial aging exceeds 100 ° C., or when artificial aging is performed for a long time even under conditions of 100 ° C. or less and peak aging or an overaging state exceeding this is reached, it is composed of Mg and Si. Precipitates are deposited excessively. For this reason, the solid solution amount of Mg and Si is reduced, and the paint bake hardenability is significantly lowered. Here, when giving high paint bake hardenability to an Al-Mg-Si type aluminum alloy plate, it is necessary to give artificial aging after the above-mentioned preliminary aging treatment. High-temperature clusters can be generated in a state where there are enough atomic vacancies formed by solid solution of Mg and Si in the matrix by solution treatment, that is, in a state where the atomic vacancy density is high. This is because a high-temperature cluster cannot be generated after the cluster is generated.
上述のような時効を行って次の軟化処理を行うときには、軟化処理直前におけるアルミニウム合金板の材料強度として、耐力値が110MPa以上であることが望ましい。耐力値が110MPa未満の場合には、引続いて行われる軟化処理において復元する部分の強度低下が不充分となって、充分な強度差を付与することができない虞があるからである。 When performing the next softening treatment by performing the aging as described above, it is desirable that the proof stress value is 110 MPa or more as the material strength of the aluminum alloy plate immediately before the softening treatment. When the proof stress value is less than 110 MPa, the strength of the portion to be restored in the subsequent softening treatment is insufficiently lowered, and there is a possibility that a sufficient strength difference cannot be imparted.
<軟化処理>
軟化処理は、前述のように時効硬化したAl−Mg−Si系アルミニウム合金板における任意に選択した領域を、所定の温度まで加熱し、次いで100℃以下まで冷却する処理である。軟化処理では、以下のメカニズムによってアルミニウム合金板の強度を低下させることができる。すなわち、溶体化処理後の常温放置中にマトリックス中ではMgとSiよりなる低温クラスタが生成・成長し、これにより材料強度が増大している。低温クラスタは熱的に不安定なため、この状態のアルミニウム合金板を所定の温度に短時間加熱すると、低温クラスタは容易に再固溶して消滅する(復元する)。このため、軟化処理によって100℃以下まで冷却した後の材料強度は、軟化処理前に比べて低下する。
<Softening treatment>
The softening treatment is a treatment in which an arbitrarily selected region in the age-hardened Al—Mg—Si based aluminum alloy plate as described above is heated to a predetermined temperature and then cooled to 100 ° C. or lower. In the softening treatment, the strength of the aluminum alloy plate can be reduced by the following mechanism. That is, low temperature clusters composed of Mg and Si are generated and grown in the matrix during standing at room temperature after the solution treatment, thereby increasing the material strength. Since the low temperature clusters are thermally unstable, when the aluminum alloy plate in this state is heated to a predetermined temperature for a short time, the low temperature clusters easily re-dissolve and disappear (restore). For this reason, the material strength after cooling to 100 ° C. or less by the softening treatment is lower than before the softening treatment.
<軟化領域の加熱条件>
軟化処理における加熱条件は、加熱到達温度を200℃以上580℃以下の範囲とした。加熱到達温度が200℃よりも低いと、低温クラスタが短時間で溶解する量が少ないため復元による強度低下が小さく、加熱到達温度が580℃を超えると局部溶融を生じてしまうからである。
<Heating conditions for softening region>
The heating conditions in the softening treatment were such that the temperature reached by heating was in the range of 200 ° C. to 580 ° C. This is because, when the heating attainment temperature is lower than 200 ° C., the amount of low temperature clusters dissolved in a short time is small, so that the strength reduction due to restoration is small, and when the heating attainment temperature exceeds 580 ° C., local melting occurs.
また、特に、軟化領域の加熱到達温度を200℃以上300℃以下の範囲とすることによって、軟化処理後のブランクに高い塗装焼付硬化性を具備させることができる。加熱到達温度が200℃よりも低いと、低温クラスタが短時間で溶解する量が少ないため復元による強度低下が小さい。一方、加熱到達温度が300℃を超えると、短時間のうちにマトリックス中のMgとSiが粗大な析出相であるβ’相として析出してしまう。これにより、アルミニウム合金板におけるMgとSiの固溶量が低下し、その後の人工時効硬化処理での強度上昇が低下する。つまり、Al−Mg−Si系アルミニウム合金の優れた特徴である塗装焼付硬化性が低下してしまう。 In particular, by setting the heating ultimate temperature in the softened region to be in the range of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, the blank after the softening treatment can have high paint bake hardenability. When the heating attainment temperature is lower than 200 ° C., the amount of low-temperature clusters dissolved in a short time is small, so that the strength reduction due to restoration is small. On the other hand, when the temperature reached by heating exceeds 300 ° C., Mg and Si in the matrix are precipitated as a β ′ phase that is a coarse precipitation phase in a short time. Thereby, the solid solution amount of Mg and Si in the aluminum alloy plate is reduced, and the strength increase in the subsequent artificial age hardening treatment is reduced. That is, the paint bake hardenability which is an excellent feature of the Al—Mg—Si based aluminum alloy is lowered.
また、加熱到達温度200℃以上300℃以下の範囲においては、加熱到達温度が高いほど低温クラスタが効率的に再固溶するため強度低下量も大きくなる。しかしながら、時効硬化も同時に生じることで材料の延性が低下するため、強度差付与と延性低下のバランスを考慮し、成形形状に応じて、つまり、しわの発生状態および程度に応じて加熱到達温度を最適に選択すればよい。 Further, in the range of the heating attainment temperature of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, the higher the heating attainment temperature, the more efficiently the low-temperature cluster is re-dissolved, so that the amount of decrease in strength also increases. However, since age hardening also occurs at the same time, the ductility of the material is reduced.Therefore, considering the balance between imparting a difference in strength and lowering the ductility, depending on the shape of the molding, that is, depending on the state and degree of occurrence of wrinkles, Choose the best.
ここで、加熱到達温度を200℃以上300℃以下の範囲とする場合のうち、加熱到達温度を250℃以上300℃以下にする場合には、数秒の短時間のうちにMgとSiからなる低温クラスタが十分に固溶して復元が完了し、所定の冷却速度で100℃以下まで冷却した直後においては、加熱部と非加熱部との間に大きな強度差を付与することができる。しかしながら、この温度域で加熱を行った場合は、冷却後に多くの原子空孔が常温で残存する。この原子空孔は軟化処理を行った部分における常温保持中のMgとSiの拡散を助長し、常温における低温クラスタの生成を早め、この部分で一旦低下した耐力値は、常温にて数日間の放置で急速に軟化処理前の状態に戻ってしまう。この原子空孔密度は加熱到達温度の増大につれて増加し、原子空孔密度の増大とともに常温での耐力値の増加が早まる。このような急速な耐力値の回復は、しわ抑制効果の早期低下を意味するため、安定した効果を得るためには、軟化処理後できるだけ短期間でプレス成形することが好ましい。具体的には3日以内が望ましい。 Here, in the case where the heating attainment temperature is in the range of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, when the heating attainment temperature is in the range of 250 ° C. or more and 300 ° C. or less, the low temperature composed of Mg and Si within a short time of several seconds. Immediately after the cluster is sufficiently solid-solved and the restoration is completed and the cluster is cooled to 100 ° C. or less at a predetermined cooling rate, a large strength difference can be imparted between the heated part and the non-heated part. However, when heating is performed in this temperature range, many atomic vacancies remain at room temperature after cooling. These atomic vacancies promote the diffusion of Mg and Si while maintaining the room temperature in the softened part and accelerate the generation of low temperature clusters at room temperature. The proof value once lowered in this part is a few days at room temperature. If left unattended, it quickly returns to the state before the softening treatment. This atomic vacancy density increases as the heating temperature increases, and as the atomic vacancy density increases, the proof stress increases at room temperature. Such rapid recovery of the proof stress value means an early decrease in the wrinkle suppression effect. Therefore, in order to obtain a stable effect, it is preferable to perform press molding as short as possible after the softening treatment. Specifically, 3 days or less is desirable.
これに対して、加熱到達温度を200℃以上250℃未満として加熱処理を行った場合には、加熱到達温度を250℃以上300℃以下とした場合に比べて、耐力値の低下量が少なくなるが、冷却後常温における原子空孔密度が充分に低く、軟化処理後の常温保持期間での経時的な耐力値の増加が充分に小さくなる。そのため、加熱到達温度を200℃以上250℃未満の温度範囲内として軟化処理を行った場合には、数日間常温で保持した場合でも安定したしわ抑制効果を発揮することが可能となる。したがって、生産工程のスケジュールの融通性を重視する場合には、軟化処理後にブランクを常温で数日間保持してもプレス成形を行うことが可能となるように、軟化処理の加熱到達温度を200℃以上250℃未満とすることが好ましい。なお、この場合、軟化処理からプレス成形までの常温保持期間は10日以内が望ましい。 On the other hand, when heat treatment is performed at a heating attainment temperature of 200 ° C. or more and less than 250 ° C., the amount of decrease in the proof stress value is less than when the heating attainment temperature is 250 ° C. or more and 300 ° C. or less. However, the density of atomic vacancies at room temperature after cooling is sufficiently low, and the increase in the proof stress over time during the room temperature holding period after the softening treatment is sufficiently small. Therefore, when the softening treatment is performed with the heating temperature within a temperature range of 200 ° C. or higher and lower than 250 ° C., a stable wrinkle suppressing effect can be exhibited even when held at room temperature for several days. Therefore, when importance is attached to the flexibility of the schedule of the production process, the heating reached temperature of the softening process is set to 200 ° C. so that press forming can be performed even if the blank is held at room temperature for several days after the softening process. It is preferable that the temperature is lower than 250 ° C. In this case, the normal temperature holding period from the softening treatment to press molding is preferably within 10 days.
また、軟化処理後のブランクに高い塗装焼付硬化性を具備させる場合は、100℃から加熱到達温度までの昇温速度はできるだけ速い方が好ましく、具体的には5℃/秒以上が好ましい。昇温速度が5℃/秒未満になると、高温クラスタの生成、成長を経て、高温クラスタが析出強化相であるβ”相に遷移してしまうことで、本来の目的とは逆に強度が上昇してしまう可能性がある。また、延性も低下する可能性がある。また、生産性の観点からもできるだけ速い方が好ましく、10℃/秒以上が更に好ましい。また、同じ理由で、加熱到達温度に到達後の保持時間はできるだけ短い方が好ましく、具体的には20秒以下が好ましい。加熱領域を均一に加熱できれば、保持時間を0秒(滞留させずに所定温度に到達後、直ちに冷却する)としてもよい。 Moreover, when making the blank after a softening process high coating bake hardenability, the one where the temperature increase rate from 100 degreeC to a heating attainment temperature is as fast as possible is preferable, specifically 5 degreeC / second or more is preferable. When the rate of temperature rise is less than 5 ° C / sec, the high temperature cluster is generated and grown, and then the high temperature cluster transitions to the β "phase, which is a precipitation strengthening phase, which increases the strength contrary to the original purpose. In addition, ductility may be reduced, and from the viewpoint of productivity, it is preferably as fast as possible, more preferably 10 ° C./second or more. The holding time after reaching the temperature is preferably as short as possible, specifically 20 seconds or less If the heating region can be heated uniformly, the holding time is 0 seconds (cooling immediately after reaching the predetermined temperature without staying) Yes).
<非軟化領域の加熱条件>
非軟化領域を積極的に加熱する主な目的は、軟化領域と非軟化領域の加熱到達温度の差を極力小さくし、ブランクの過度な熱変形を抑制することにある。しかしながら、軟化処理の本来の目的であるブランクに強度差を付与するためには、非軟化領域は強度低下が無いか、強度低下が極力小さいことが求められる。そこで、非軟化領域の加熱到達温度は、100℃以上200℃未満が好ましい。200℃未満であれば、低温クラスタが短時間で殆ど溶解しないため強度低下も殆ど起こらない。また、100℃以上であれば、軟化処理を施す領域の加熱到達温度との差が過大にならないからである。しかしながら、上記の温度範囲内であっても、その温度で長時間保持すると低温クラスタの溶融が生じて軟化し、或いは、それを過ぎて時効硬化が生じ強度が上昇して伸びが低下する可能性があるため、軟化処理全体を通してブランクが100℃以上に滞留する時間は2分以内が好ましい。100℃未満であれば上記のβ”相への遷移は生じず、時効硬化の進行も極めて遅いため、その後に徐冷しても機械的性質に影響はないためである。
<Heating conditions for non-softening region>
The main purpose of positively heating the non-softening region is to minimize the difference in the heating temperature between the softening region and the non-softening region as much as possible, and to suppress excessive thermal deformation of the blank. However, in order to give a strength difference to the blank, which is the original purpose of the softening treatment, the non-softened region is required to have no strength reduction or to have a strength reduction as small as possible. Therefore, the heating ultimate temperature in the non-softening region is preferably 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. If it is less than 200 degreeC, since a low temperature cluster hardly melt | dissolves in a short time, intensity | strength fall will hardly arise. Moreover, if it is 100 degreeC or more, it is because the difference with the heating reached temperature of the area | region which performs a softening process does not become excessive. However, even within the above temperature range, if kept at that temperature for a long time, the low temperature cluster may melt and soften, or age hardening may occur and the strength may increase and the elongation may decrease. Therefore, the time during which the blank stays at 100 ° C. or higher throughout the entire softening treatment is preferably within 2 minutes. If the temperature is lower than 100 ° C., the transition to the β ″ phase does not occur, and the progress of age hardening is extremely slow. Even if it is gradually cooled thereafter, the mechanical properties are not affected.
<軟化領域と非軟化領域の加熱到達温度の差>
軟化処理における軟化領域と非軟化領域の加熱到達温度の差は、50℃以上200℃以下とするのが好ましい。非軟化領域を加熱する目的は、軟化領域と非軟化領域の加熱到達温度の差を適切な範囲で選択することによって、ブランクの過度な熱変形を抑制することである。また、僅かな熱変形を積極的にブランクに与えることで、ブランクを積み重ねた時にブランク間に僅かな隙間ができる。これによって、プレス成形時に積載されているブランク同士の分離性を向上させることも可能である。ここで言う熱変形とは、加熱時の軟化領域と非軟化領域の温度差による熱膨張差によって、軟化領域と非軟化領域の境界に熱ひずみが生じ、ブランクに発生する反りやねじれ等の変形を指す。実際にプレス成形する成形品及びブランクの形状やサイズは様々であるため、ここでは単純化して1次元の線膨張として取り扱った考え方を以下に説明する。
<Difference in heating temperature between softened region and non-softened region>
It is preferable that the difference in the heating temperature between the softened region and the non-softened region in the softening treatment is 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The purpose of heating the non-softened region is to suppress excessive thermal deformation of the blank by selecting a difference between the heating arrival temperatures of the softened region and the non-softened region within an appropriate range. Moreover, a slight gap is formed between the blanks when the blanks are stacked by positively applying a slight thermal deformation to the blanks. Thereby, it is also possible to improve the separation between the blanks loaded during press molding. The thermal deformation mentioned here is the deformation such as warp and twist generated in the blank due to the thermal strain at the boundary between the softened area and the non-softened area due to the difference in thermal expansion between the softened area and the non-softened area during heating. Point to. Since the shape and size of the molded product and the blank that are actually press-molded are various, here, a concept that is simplified and treated as one-dimensional linear expansion will be described below.
長さLの棒を加熱して温度上昇がΔT℃である場合、材料の線膨張係数をαとすれば、棒の長さ増加量はΔL=αLΔTと表せる。例えば、この棒の両端が剛体壁に拘束されている場合、棒は伸びることができないため軸方向に圧縮ひずみε=αΔTを受けた状態になる。この圧縮ひずみが、熱ひずみである。弾性変形域では、この熱ひずみεと縦弾性係数Eからフックの法則σ=Eεによって、加熱後の熱応力σ=αEΔTを求めることができる。この熱応力σが弾性変形の限界、つまり、応力−ひずみ線図における比例限度(降伏応力)σPを超えると、塑性変形し、いわゆる熱変形が残ることになる。 When a rod of length L is heated and the temperature rise is ΔT ° C., if the linear expansion coefficient of the material is α, the increase in length of the rod can be expressed as ΔL = αLΔT. For example, when both ends of the rod are constrained by a rigid wall, the rod cannot be stretched, so that it is subjected to a compressive strain ε = αΔT in the axial direction. This compressive strain is thermal strain. In the elastic deformation region, the thermal stress σ = αEΔT after heating can be obtained from the thermal strain ε and the longitudinal elastic modulus E by the Hooke's law σ = Eε. When the thermal stress σ exceeds the limit of elastic deformation, that is, the proportional limit (yield stress) σ P in the stress-strain diagram, plastic deformation occurs, so-called thermal deformation remains.
この実施の形態では、軟化領域はブランクの任意の部分であるため、場合によっては軟化領域の周囲は非軟化領域に囲われている場合がある。軟化領域を非軟化領域よりも高い温度に加熱することで軟化領域が熱膨張し、軟化領域と非軟化領域の境界に熱応力が発生する。軟化領域の熱膨張で非軟化領域が周囲に伸ばされることによって、軟化領域と非軟化領域の境界に発生する熱応力は、上記の剛体壁に拘束された棒の例の値よりも小さいものとなる。 In this embodiment, since the softened region is an arbitrary part of the blank, the periphery of the softened region may be surrounded by the non-softened region in some cases. By heating the softened region to a temperature higher than that of the non-softened region, the softened region is thermally expanded, and thermal stress is generated at the boundary between the softened region and the non-softened region. The thermal stress generated at the boundary between the softened region and the non-softened region due to the expansion of the non-softened region to the surroundings due to the thermal expansion of the softened region is smaller than the value of the above example of the rod constrained by the rigid wall. Become.
そこで、最も熱応力が大きくなる条件である、軟化領域と非軟化領域の変位がない状態において、熱応力σによって塑性変形が開始する温度差ΔTを次のように求めた。材料の温度が増加すると強度や縦弾性係数Eが減少することが知られており、上記成分組成範囲のAl−Mg−Si系アルミニウム合金の縦弾性係数Eは、常温で約66.4GPa、軟化領域の最低温度である200℃で約56.8GPa、軟化領域の最高温度である300℃で約47.5GPaである。一方、比例限度σPについては、各温度でJIS5号試験片を用いた引張試験を行い、得られた応力−ひずみ線図から求めたところ、常温で約90MPa、軟化領域の最低温度である200℃で約73MPa、軟化領域の最高温度である300℃で約70MPaであった。 Accordingly, the temperature difference ΔT at which plastic deformation starts due to the thermal stress σ in the state where there is no displacement between the softened region and the non-softened region, which is the condition for the greatest thermal stress, was determined as follows. It is known that the strength and the longitudinal elastic modulus E decrease as the temperature of the material increases. The longitudinal elastic modulus E of the Al—Mg—Si based aluminum alloy having the above component composition range is about 66.4 GPa at room temperature. It is about 56.8 GPa at 200 ° C. which is the lowest temperature of the region, and about 47.5 GPa at 300 ° C. which is the highest temperature of the softened region. On the other hand, the proportional limit σ P was subjected to a tensile test using a JIS No. 5 test piece at each temperature, and obtained from the obtained stress-strain diagram. As a result, it was about 90 MPa at normal temperature and the lowest temperature in the softening region was 200. It was about 73 MPa at 300 ° C. and about 70 MPa at 300 ° C., which is the maximum temperature in the softened region.
これらの値を用いて軟化領域と非軟化領域の温度差ΔTと熱応力σの関係と、比例限度σPとの関係を求めた結果を図1に示す。図示するように、200℃に加熱された軟化領域が受ける熱応力は、温度差が約50℃(非軟化領域が約150℃)で比例限度に達する。一方、300℃に加熱された軟化領域が受ける熱応力は、温度差が約58℃(非軟化領域が約242℃)で比例限度に達する。ただし、上述したように、非軟化領域の加熱到達温度は100℃以上200℃未満としているため、少なくとも温度差は100℃より大きくなる。よって、ブランクに僅かな熱変形を付与するために最低限必要な温度差は50℃以上となるから、軟化処理における軟化領域と非軟化領域の加熱到達温度の差は50℃以上とするのが好ましい。また、加熱到達温度の差の上限は、軟化領域の最高温度300℃と非軟化領域の最低温度100℃の差である200℃以下が好ましい。 The relationship between the temperature difference ΔT and the thermal stress sigma softening region and the non-softened area by using these values, the result of obtaining a relation between the proportional limit sigma P shown in FIG. As shown in the figure, the thermal stress applied to the softened region heated to 200 ° C. reaches a proportional limit when the temperature difference is about 50 ° C. (the non-softened region is about 150 ° C.). On the other hand, the thermal stress applied to the softened region heated to 300 ° C. reaches a proportional limit when the temperature difference is about 58 ° C. (the non-softened region is about 242 ° C.). However, as described above, the heating ultimate temperature in the non-softening region is 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C., so that at least the temperature difference is larger than 100 ° C. Therefore, since the minimum temperature difference necessary to impart a slight thermal deformation to the blank is 50 ° C. or more, the difference in the ultimate temperature in the softening treatment and the non-softening region is 50 ° C. or more. preferable. Further, the upper limit of the difference in the heating temperature is preferably 200 ° C. or less, which is the difference between the maximum temperature of 300 ° C. in the softened region and the minimum temperature of 100 ° C. in the non-softened region.
<冷却条件>
軟化処理後のブランクに高い塗装焼付硬化性を具備させる場合、加熱後の冷却における100℃までの冷却速度はできるだけ速い方が好ましく、具体的には5℃/秒以上が好ましい。冷却温度が5℃/秒未満になると、高温クラスタの生成、成長を経て、高温クラスタが析出強化相であるβ”相に遷移してしまうことで、本来の目的とは逆に強度が上昇してしまう可能性がある。また、延性も低下する可能性がある。また、生産性の観点からもできるだけ速い方が好ましく、具体的には10℃/秒以上が更に好ましい。なお、冷却速度の上限は特に規定しないが、水槽に浸漬する方法であれば1000℃/秒程度の冷却速度が得られる。
<Cooling conditions>
In the case where the blank after softening treatment is provided with high paint bake hardenability, the cooling rate to 100 ° C. in cooling after heating is preferably as fast as possible, specifically 5 ° C./second or more. When the cooling temperature is less than 5 ° C./second, the high temperature cluster is generated and grown, and then the high temperature cluster transitions to the β ″ phase, which is a precipitation strengthening phase, which increases the strength contrary to the original purpose. In addition, ductility may also be reduced, and from the viewpoint of productivity, it is preferably as fast as possible, and more preferably 10 ° C./second or more. Although the upper limit is not particularly defined, a cooling rate of about 1000 ° C./second can be obtained if the method is immersed in a water bath.
<軟化処理の加熱方法>
本発明の加熱処理は、大きく分けて2つの方式が好適に用いられる。一つは、予めブランク全体に復元温度未満の予加熱を施した状態で、軟化領域にのみ更に復元温度で加熱する予加熱方式である。もう一つは、軟化領域と非軟化領域に相当する加熱体の温度を個別に制御して、該加熱体をブランクに押し付けることによって両領域を同時に加熱する同時加熱方式である。
<Heating method for softening treatment>
The heat treatment of the present invention can be roughly divided into two methods. One is a preheating method in which only the softened region is further heated at the restoration temperature in a state where the entire blank is preheated below the restoration temperature in advance. The other is a simultaneous heating method in which the temperatures of the heating bodies corresponding to the softened region and the non-softened region are individually controlled and both regions are heated simultaneously by pressing the heated body against the blank.
予加熱方式の加熱方法としては、まずブランク全体を到達温度100℃以上200℃未満に加熱することが目的となる。これは短時間では復元しない温度での加熱のため、多少昇温速度が遅くても許容されるが、生産性の観点からはできるだけ昇温速度が速い方法を選択するのが望ましい。従って、ヒータ等で加熱した金属板や金属ブロックを接触・加圧して伝熱する方法や、誘導加熱、赤外線加熱、通電加熱等の方法を用いるのが好ましい。この他にも、100℃以上に昇温した時点から冷却開始までの時間を2分以下にできるならば、炉加熱や熱風加熱等の公知の加熱手段を適宜利用してもよい。 As the preheating heating method, first, the entire blank is heated to an ultimate temperature of 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. Since this is a heating at a temperature that does not recover in a short time, it is acceptable even if the heating rate is somewhat slow, but from the viewpoint of productivity, it is desirable to select a method with the fastest heating rate as much as possible. Accordingly, it is preferable to use a method of transferring heat by contacting / pressing a metal plate or metal block heated by a heater or the like, or a method of induction heating, infrared heating, current heating or the like. In addition, as long as the time from when the temperature is raised to 100 ° C. or higher to the start of cooling can be made 2 minutes or less, known heating means such as furnace heating or hot air heating may be used as appropriate.
次に、軟化領域のみを加熱する方法としては、加熱したい部分の形状に合わせて加工された金属板や金属ブロック(アルミニウム合金や銅合金など)をヒータ等で加熱して、加熱したい部分に接触・加圧して伝熱させる方法が最も簡便である。この他に、アルミニウム合金板よりも熱放射率(熱吸収率)が高いカーボン等の黒体を加熱したい部分の形状に合わせて加工し、これを加熱したい部分に貼り付けて赤外線加熱することで、黒体を貼り付けた領域だけ瞬時のうちに高温に加熱することもできる。 Next, as a method of heating only the softened region, heat a metal plate or metal block (aluminum alloy, copper alloy, etc.) processed according to the shape of the part to be heated with a heater to contact the part to be heated.・ The method of transferring heat by applying pressure is the simplest. In addition to this, a black body such as carbon having a higher heat emissivity (heat absorption rate) than that of an aluminum alloy plate is processed according to the shape of the portion to be heated, and this is applied to the portion to be heated and heated by infrared rays. In addition, the region where the black body is pasted can be heated to a high temperature instantaneously.
ここで、予加熱方式の具体例を説明する。図2に示すように、加熱装置として、ヒータ26を内蔵した押付用下型25がボルスタ22上に取り付けられ、同じくヒータ26を内蔵した押付用上型24がスライドプレート21に取り付けられた油圧プレス機を使用する。押付用下型25は、クッションピン23によって支持され、プレスの際は図示しないクッション機構によって所定の押付け圧力を保てるようになっている。一方、押付用上型24は、硬質断熱材27を介してスライドプレート21に取り付けてある。この押付用上型24の下面には、軟化領域で凸(凸部28a)となり、非軟化領域で凹となるように加工した金属板からなる加熱冶具28が取り付けられている。また、加熱治具28の非軟化領域に対応する部位には、加熱冶具28の凸部28aの頂面よりも若干突出する(厚目の)軟質断熱材33が取り付けられている。ヒータ26は、不図示の温度制御装置によって、各々の設定温度を保つように制御され、押付用下型25と押付用上型24をそれぞれに所定の温度に加熱する。押付用上型24の下面に取り付けられた加熱冶具28は、押付用上型24が加熱されることに伴って伝熱によって加熱される。 Here, a specific example of the preheating method will be described. As shown in FIG. 2, as a heating device, a hydraulic lower press 25 in which a pressing lower die 25 incorporating a heater 26 is mounted on a bolster 22, and a pressing upper die 24 also including a heater 26 is mounted on a slide plate 21. Use the machine. The pressing lower mold 25 is supported by a cushion pin 23, and a predetermined pressing pressure can be maintained by a cushion mechanism (not shown) during pressing. On the other hand, the pressing upper die 24 is attached to the slide plate 21 via a hard heat insulating material 27. A heating jig 28 made of a metal plate processed to be convex (convex portion 28a) in the softened region and concave in the non-softened region is attached to the lower surface of the pressing upper die 24. Further, a soft heat insulating material 33 (thick) slightly protruding from the top surface of the convex portion 28 a of the heating jig 28 is attached to a portion corresponding to the non-softening region of the heating jig 28. The heater 26 is controlled by a temperature control device (not shown) so as to maintain each set temperature, and heats the lower pressing mold 25 and the upper pressing mold 24 to respective predetermined temperatures. The heating jig 28 attached to the lower surface of the pressing upper mold 24 is heated by heat transfer as the pressing upper mold 24 is heated.
この加熱装置を使用して加熱する方法としては、図2(A)に示すように、まず、押付用下型25の上にブランク1を置き、このブランク1の上に、ブランク1よりもプレス方向の投影面積が大きく、プレス機の加圧によって割れ等が生じない程度の厚みがある硬質断熱材27を置く。続いて、プレス機のプレス機構によってスライドプレート21を下降させることにより、加熱冶具28の凸部28aと、凸部28a以外の下面に取り付けた軟質断熱材33が、ブランク1上に置かれた硬質断熱材27に接触する。プレス機による加圧は、クッション機構によって一定荷重に保持され、一定時間ブランク1を加圧することで、押付用下型25の熱がブランク1に伝わり、ブランク1が100℃以上200℃未満の所定の温度に加熱される。一方、押付用上型24の熱は硬質断熱材27によってブランク1へは伝わらない。これで、予加熱が完了する。 As a method of heating using this heating device, as shown in FIG. 2 (A), first, a blank 1 is placed on the pressing lower mold 25, and the blank 1 is pressed more than the blank 1. A hard heat insulating material 27 having a large projected area in the direction and having a thickness that does not cause cracks or the like due to pressurization by a press is placed. Subsequently, the slide plate 21 is lowered by the press mechanism of the press machine, whereby the convex portion 28a of the heating jig 28 and the soft heat insulating material 33 attached to the lower surface other than the convex portion 28a are placed on the blank 1. It contacts the heat insulating material 27. Pressurization by the press machine is held at a constant load by a cushion mechanism, and pressurizing the blank 1 for a certain period of time, the heat of the pressing lower mold 25 is transferred to the blank 1, and the blank 1 is a predetermined temperature of 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. Heated to a temperature of On the other hand, the heat of the pressing upper mold 24 is not transmitted to the blank 1 by the hard heat insulating material 27. This completes the preheating.
次に、図2(B)に示すように、ブランク1の上に置いた硬質断熱材27を取り除く。続いて、プレス機のプレス機構によってスライドプレート21を下降させることにより、加熱冶具28の凸部28aと、凸部28a以外の下面に取り付けた軟質断熱材33が、ブランク1に接触する。プレス機による加圧は、クッション機構によって一定荷重に保持され、一定時間ブランク1を加圧することで、押付用上型24の熱が加熱治具28の凸部28aを介してブランク1に伝わり、軟化領域29のみが所定の温度に加熱される(図2(B)中、網掛部参照)。このときには、軟化領域以外の領域(非軟化領域)には、軟質断熱材33が接していることで押付用上型24の熱は伝わらない(図2(B)中、斜線部参照)。これで、軟化領域の加熱が完了する。 Next, as shown in FIG. 2 (B), the hard heat insulating material 27 placed on the blank 1 is removed. Subsequently, the slide plate 21 is lowered by the press mechanism of the press machine, whereby the convex portion 28 a of the heating jig 28 and the soft heat insulating material 33 attached to the lower surface other than the convex portion 28 a come into contact with the blank 1. Pressurization by the press machine is held at a constant load by the cushion mechanism, and by pressurizing the blank 1 for a certain period of time, the heat of the pressing upper die 24 is transmitted to the blank 1 through the convex portion 28a of the heating jig 28, Only the softened region 29 is heated to a predetermined temperature (see the shaded portion in FIG. 2B). At this time, the heat of the pressing upper die 24 is not transmitted to the region other than the softened region (non-softened region) because the soft heat insulating material 33 is in contact (see the hatched portion in FIG. 2B). This completes the heating of the softened region.
上記のように、加熱冶具28の凸部28a以外の下面には、軟質断熱材33を取り付けることが好ましい。この軟質断熱材33が無い場合や、軟質断熱材33が加熱冶具28の凸部28aの高さより薄い場合は、予加熱でブランク1の上に置かれた硬質断熱材27を加圧する範囲が加熱冶具28の凸部28aのみとなり、ブランク1全体が均一に加熱されない。また、軟化領域の加熱の際に、加熱冶具28の凸部28aのエッジでブランク1に押付跡が付きやすくなる。また、軟質断熱材33ではなく硬質断熱材を用いた場合、断熱材の厚みを厳密に管理する必要が生じ、仮に硬質断熱材の厚みが加熱冶具28の凸部28aの高さより厚いと、加熱冶具28の凸部28aがブランクに接触できず、軟化領域の加熱ができない可能性がある。加熱冶具28の凸部28aの高さより若干厚目の軟質断熱材33を使用することで、軟質断熱材33は、加圧時に圧縮されて加熱冶具28の凸部28aの頂面と面一となり、均一な加圧と断熱の効果が得られる。 As described above, it is preferable to attach the soft heat insulating material 33 to the lower surface of the heating jig 28 other than the convex portion 28a. When the soft heat insulating material 33 is not provided or when the soft heat insulating material 33 is thinner than the height of the convex portion 28a of the heating jig 28, the range in which the hard heat insulating material 27 placed on the blank 1 is pressurized by preheating is heated. Only the convex portion 28a of the jig 28 is provided, and the entire blank 1 is not heated uniformly. Further, when the softened region is heated, the blank 1 is likely to have a pressing mark at the edge of the convex portion 28 a of the heating jig 28. Further, when a hard heat insulating material is used instead of the soft heat insulating material 33, it is necessary to strictly control the thickness of the heat insulating material. If the thickness of the hard heat insulating material is thicker than the height of the convex portion 28a of the heating jig 28, There is a possibility that the convex portion 28a of the jig 28 cannot contact the blank and the softened region cannot be heated. By using the soft heat insulating material 33 that is slightly thicker than the height of the convex portion 28a of the heating jig 28, the soft heat insulating material 33 is compressed during pressing and becomes flush with the top surface of the convex portion 28a of the heating jig 28. Uniform pressure and heat insulation effects can be obtained.
また、同時加熱方式の具体例としては、図3に示すように、加熱装置として、ヒータ26を内蔵した複数の加熱体30A、30Bが押付用上型24に取り付けられた油圧プレス機を使用する。この加熱装置では、図2に示す油圧プレス機と同様に、押付用下型25がボルスタ22上に取り付けられ、押付用上型24がスライドプレート21に取り付けられている。押付用下型25は、クッションピン23によって支持され、プレスの際は図示しないクッション機構によって所定の押付け圧力を保てるようになっており、その上面には硬質断熱材27が取り付けてある。一方、押付用上型24は、硬質断熱材27を介して取り付けられ、この押付用上型24の下面には加熱領域に合わせて加工した金属ブロックからなる加熱体30A、30Bが取り付けられる。加熱体30A、30Bは、ヒータ26を内蔵し、不図示の温度制御装置によって、各々の加熱体30A、30Bの設定温度を保つようにヒータ26の制御が行われる。 As a specific example of the simultaneous heating method, as shown in FIG. 3, a hydraulic press machine in which a plurality of heating bodies 30 </ b> A and 30 </ b> B incorporating a heater 26 are attached to a pressing upper die 24 is used as a heating device. . In this heating apparatus, as in the hydraulic press shown in FIG. 2, the lower pressing mold 25 is mounted on the bolster 22, and the pressing upper mold 24 is mounted on the slide plate 21. The pressing lower die 25 is supported by a cushion pin 23, and can hold a predetermined pressing pressure by a cushion mechanism (not shown) during pressing, and a hard heat insulating material 27 is attached to the upper surface thereof. On the other hand, the pressing upper die 24 is attached via a hard heat insulating material 27, and heating bodies 30A and 30B made of metal blocks processed according to the heating region are attached to the lower surface of the pressing upper die 24. The heaters 30A and 30B have a built-in heater 26, and the heater 26 is controlled by a temperature control device (not shown) so as to maintain the set temperatures of the respective heaters 30A and 30B.
この加熱装置を使用して加熱する方法としては、まず、押付用下型25の上の硬質断熱材27の上にブランク1を置く。続いて、プレス機のプレス機構によってスライドプレート21を下降させることにより、加熱体30A、30Bがブランク1に接触する。プレス機による加圧は、クッション機構によって一定荷重に保持され、一定時間ブランク1を加圧することで、加熱体30A、30Bの熱がブランク1に伝わり、ブランク1が所定の温度に加熱される。 As a method of heating using this heating device, first, the blank 1 is placed on the hard heat insulating material 27 on the pressing lower mold 25. Subsequently, the heating plates 30 </ b> A and 30 </ b> B come into contact with the blank 1 by lowering the slide plate 21 by the press mechanism of the press machine. Pressurization by the press is held at a constant load by the cushion mechanism, and pressurizing the blank 1 for a certain period of time causes the heat of the heating bodies 30A and 30B to be transferred to the blank 1 so that the blank 1 is heated to a predetermined temperature.
なお、伝熱加熱の場合のブランク1への加熱冶具28又は加熱体30A、30Bの押付け圧力としては、効率良く熱伝達させるために0.1MPa以上が好ましく、0.5MPa以上では熱伝達効率はほぼ一定となるため、上限は特に設けない。これらの加熱は、板の状態で1枚1枚処理してもよいし、ブランキングプレスでコイル状のアルミ合金板素材を連続的に加熱処理および切断してもよい。 In addition, as the pressing pressure of the heating jig 28 or the heating bodies 30A and 30B to the blank 1 in the case of heat transfer heating, 0.1 MPa or more is preferable for efficient heat transfer, and at 0.5 MPa or more, the heat transfer efficiency is Since it is almost constant, there is no particular upper limit. These heating may be performed one by one in the state of a plate, or the coiled aluminum alloy plate material may be continuously heat-treated and cut by a blanking press.
また、上記では非軟化領域を加熱することを前提に述べたが、ブランクの熱変形が問題にならない場合は、非軟化領域の加熱は行わずに軟化領域のみを加熱すればよい。 In the above description, it is assumed that the non-softened region is heated. However, when thermal deformation of the blank does not matter, only the softened region may be heated without heating the non-softened region.
<軟化処理の冷却方法>
ブランクを所定の温度まで加熱した後に冷却する方法としては、ブランクよりも熱容量が大きく、更に水冷配管を内蔵した金属ブロックでブランクを挟んで冷却するダイクエンチ等の接触式の方法が冷却速度と生産性の観点から有効である。この他に、浸漬やシャワーなどの水冷方式、ファン等の空冷方式等、公知の冷却手段を適宜利用及び組み合わせてもよい。
<Cooling method for softening treatment>
As a method of cooling the blank after heating it to a predetermined temperature, a contact type method such as die quenching, which has a larger heat capacity than the blank and further sandwiches the blank with a metal block with built-in water-cooled piping, is used for cooling rate and productivity. It is effective from the viewpoint. In addition, known cooling means such as a water cooling method such as immersion or shower, an air cooling method such as a fan, and the like may be used and combined as appropriate.
<軟化領域>
本発明の目的は、プレス成形によってブランクにしわが発生するのを抑制することであるが、冒頭で述べた通り、プレス成形におけるしわは、プレス成形によってブランクに生じた座屈変形が下死点まで消去されずに残存した面のゆがみのことである。この座屈変形の原因は、成形中のブランクの板面に作用する不均一な引張力によって発生する圧縮成分の主応力である。
<Softening area>
The object of the present invention is to suppress the generation of wrinkles in the blank due to press forming. As described at the beginning, wrinkles in press forming are caused by the buckling deformation generated in the blank by press forming up to the bottom dead center. It is the distortion of the surface that remains without being erased. The cause of this buckling deformation is the principal stress of the compression component generated by the non-uniform tensile force acting on the blank plate surface during molding.
そこで、しわが発生する領域周辺の圧縮成分の主応力を小さくすることを考える。その方法が軟化つまり低耐力化であり、しわ発生部を含む領域を低耐力化することで、パンチ成形力つまり成形に要する加工力が小さくなり、座屈変形の原因である圧縮成分の主応力も小さくなる。また、しわが発生する領域は一般的にその周辺に比べて塑性変形量が少なく、不均一な応力分布となっている場合が多い。そこで、軟化領域をこの領域に限定することで、この領域の塑性変形量が増加し、この領域を含めた周辺の塑性変形量が均一化することで、不均一な応力分布も解消され、圧縮成分の主応力の発生も抑制される。また、軟化領域をこの領域に限定することによって、主に絞り成形において重要なパンチ肩部周辺の強度は高いまま保てるので、破断に対する成形性を損なうことがない。よって、この実施の形態では、プレス成形体のしわが発生する可能性が高い領域を軟化領域とした。 Therefore, consider reducing the principal stress of the compression component around the area where wrinkles occur. The method is softening, that is, lowering the yield strength, and by reducing the yield strength in the region including the wrinkle generating portion, the punching force, that is, the processing force required for molding, is reduced, and the principal stress of the compression component that causes buckling deformation Becomes smaller. In addition, the region where wrinkles are generated generally has a smaller amount of plastic deformation than the periphery thereof and often has a non-uniform stress distribution. Therefore, by limiting the softened region to this region, the amount of plastic deformation in this region increases, and by uniforming the amount of plastic deformation in the surrounding area including this region, the non-uniform stress distribution is also eliminated and compression is performed. Generation of main stress of the component is also suppressed. Further, by limiting the softening region to this region, the strength around the punch shoulder, which is mainly important in drawing, can be kept high, so that the formability against breakage is not impaired. Therefore, in this embodiment, the region where the wrinkle of the press-formed body is likely to be generated is set as the softened region.
軟化領域は、圧縮成分の主応力が発生する領域を内側に含んで、それよりもやや大きい領域とすることが好ましい。数値解析などから得られる圧縮成分の主応力が発生する領域と、実際にしわが発生する領域は異なる場合があるため、しわの発生状態だけを観察して軟化領域を決めると、効果が小さい場合があるからである。 The softened region preferably includes a region where the main stress of the compression component is generated on the inner side and is slightly larger than that. Since the area where the principal stress of the compression component obtained from numerical analysis etc. occurs and the area where wrinkles actually occur may differ, observing only the wrinkle occurrence state and determining the softening area may have little effect. Because there is.
ここで、圧縮成分の主応力が発生する領域を求める方法について述べる。一つは、コンピュータを使用した有限要素法等の数値解析がある。近年のコンピュータの計算処理速度の劇的な向上によって、最近ではプレス成形金型を製作する前に数値解析によるプレス成形シミュレーションを実施することが一般的になっている。これを用いれば、プレス成形中のブランクに発生する応力やひずみの状態を知ることが容易にできる。金型形状データと材料特性値と摩擦係数等の境界条件を入力することで、実際にしわが発生した領域周辺の圧縮成分の主応力が発生する領域を求めることや、プレス成形前に予め圧縮成分の主応力が発生する領域を求めてしわが発生する可能性が高い危険部を特定することが可能である。 Here, a method for obtaining a region where the main stress of the compression component is generated will be described. One is numerical analysis such as a finite element method using a computer. Due to the dramatic improvement in computer processing speed in recent years, it has become common to perform a press molding simulation by numerical analysis before manufacturing a press mold. If this is used, it is possible to easily know the state of stress and strain generated in the blank during press molding. By inputting boundary conditions such as mold shape data, material characteristic values, and friction coefficient, the area where the principal stress of the compression component around the area where wrinkles actually occurred is obtained, or the compression component is pre-pressed before press molding. It is possible to identify a dangerous area where wrinkles are likely to occur by obtaining a region where the main stress is generated.
また、数値解析以外の方法としては、プレス成形によってアルミニウム合金製ブランクに発生した圧縮ひずみを計測することで、間接的に圧縮成分の主応力が発生した領域を求める方法が挙げられる。例えば、スクライブドサークルテストの名で知られている方法がある。つまり、一定の径(例えば10mm)のサークルが規則的に並んだパターンをプレス成形前のブランクの表面にインクやエッチング等で描いておき、成形後のサークル径の変化を長軸と短軸とで読み取ることで板面上の2方向のひずみを計測する方法である。ここで、プレス成形後のサークル径が元径よりも小さくなった場合は圧縮ひずみが生じたとみなすことができ、そこには圧縮成分の主応力が発生したとみなすことができる。 Moreover, as a method other than the numerical analysis, there is a method of obtaining a region where the main stress of the compression component is indirectly generated by measuring the compressive strain generated in the aluminum alloy blank by press forming. For example, there is a method known under the name of the scribed circle test. That is, a pattern in which circles of a certain diameter (for example, 10 mm) are regularly arranged is drawn on the surface of a blank before press molding by ink or etching, and the change of the circle diameter after molding is expressed as a major axis and a minor axis. This is a method of measuring the strain in two directions on the plate surface by reading with. Here, when the circle diameter after press molding becomes smaller than the original diameter, it can be considered that compressive strain has occurred, and it can be considered that the main stress of the compression component has occurred there.
ただし、自動車ボディパネルのような複雑な形状の場合は、プレス成形中にブランクに発生する応力の大きさや方向は刻々と変化する。プレスの下死点まで成形したプレス成形体について上記のように計測されたひずみの値は、それまでに刻々と変形を受け続けて蓄積したひずみの積算値であるため、しわの原因となる圧縮成分の主応力が発生した領域を特定することが難しい。よって、成形ストローク中(プレス成形途中)のしわが発生する前後のストロークにおいて、ひずみの変化を計測することが好ましい。 However, in the case of a complicated shape such as an automobile body panel, the magnitude and direction of the stress generated in the blank during press molding changes every moment. The strain value measured as described above for the press molded body molded to the bottom dead center of the press is the integrated value of the strain that has been continuously deformed so far, so it is the compression that causes wrinkles. It is difficult to specify the region where the principal stress of the component has occurred. Therefore, it is preferable to measure the change in strain in the stroke before and after the wrinkle during the molding stroke (during press molding) occurs.
図4は、絞り成形用プレス金型のパンチの一例を示す斜視図である。なお、ダイやブランクホルダは、図4に示すパンチ2に対応する形状のものを用いる。図4に示すパンチ2を使用してプレス成形したプレス成形体には、図4中の領域A(破線で囲んだ領域)に、図5に示すようなしわが発生する場合がある。 FIG. 4 is a perspective view showing an example of a punch of a press molding die. A die or a blank holder having a shape corresponding to the punch 2 shown in FIG. 4 is used. In a press-molded body that is press-molded by using the punch 2 shown in FIG. 4, wrinkles as shown in FIG. 5 may occur in a region A (region surrounded by a broken line) in FIG.
本発明者は、非線形有限要素法をベースとした数値解析ソフト「LS−DYNA」の動的陽解法を用いて、図4に示すパンチ2を使用したプレス成形についてシミュレートした。シミュレーションの条件として、ブランクは板厚1mmのAA6022合金板とし、物性値(密度、ヤング率、ポアソン比)と加工硬化特性(引張試験から得られる応力−ひずみ曲線)と異方性特性(圧延方向に対して0°、90°、45°の3方向のr値)を入力し、降伏関数はBarlat‘89(指数m=8)を用いた。金型の形状は、パンチ、ダイ、ブランクホルダの3部品のCADデータを入力し、ブランクと金型間の摩擦係数は0.15とした。また、下死点までの成形ストロークは40mmとした。 The inventor simulated press forming using the punch 2 shown in FIG. 4 by using a dynamic explicit method of numerical analysis software “LS-DYNA” based on the nonlinear finite element method. As conditions for the simulation, the blank is an AA6022 alloy plate with a thickness of 1 mm, physical property values (density, Young's modulus, Poisson's ratio), work hardening characteristics (stress-strain curve obtained from a tensile test), and anisotropic characteristics (rolling direction). The r value in three directions (0 °, 90 °, 45 °) was input, and Barlat'89 (index m = 8) was used as the yield function. As for the shape of the mold, CAD data of three parts of a punch, a die, and a blank holder was input, and the friction coefficient between the blank and the mold was set to 0.15. The molding stroke to the bottom dead center was 40 mm.
このシミュレーションによれば、ダイクッション荷重(DC荷重)を100kNとしてプレス成形を行ったところ、ストローク30mm(下死点から10mmUP)の時点で領域Aにしわが発生した。この時点のしわ発生部周辺の引張成分の主応力をベクトルで表示した図を図6(A)に、圧縮成分の主応力をベクトルで表示した図を図6(B)に示す。ここで、図中の矢印の向きと大きさが主応力の向きと大きさを表している。 According to this simulation, when press molding was performed with a die cushion load (DC load) of 100 kN, wrinkles occurred in the region A at a stroke of 30 mm (10 mm UP from bottom dead center). FIG. 6A shows a diagram in which the principal stress of the tensile component around the wrinkle generating portion at this time is displayed as a vector, and FIG. 6B shows a diagram in which the principal stress of the compression component is displayed as a vector. Here, the direction and magnitude of the arrow in the figure represent the direction and magnitude of the main stress.
この領域Aに発生するしわを対象とした場合、しわの軸方向と直交する方向について、しわの軸方向と平行な引張力が作用する領域は、おおよそ図6(A)に示すX−Xの範囲である。換言すれば、図6(A)中のX−Xの範囲は、しわの原因となる圧縮成分の主応力を発生させる引張力が作用する領域である。この引張力によって図6(B)に示すようにしわの原因となる圧縮成分の主応力が発生する。この金型形状においては、圧縮成分の主応力はX−Xの範囲内とこれを超えた外側まで発生していた。このように、一般的に圧縮成分の主応力は、しわの軸方向と平行な引張力が作用する領域内と、この領域の外側にも発生する場合がある。よって、軟化領域は、圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向に直交する方向について、引張力が作用する領域よりも広い領域であることが好ましい。 When the wrinkles generated in this region A are targeted, the region where the tensile force parallel to the wrinkle axial direction acts in the direction perpendicular to the wrinkle axial direction is approximately XX shown in FIG. It is a range. In other words, the range of XX in FIG. 6A is a region where a tensile force that generates a main stress of a compression component that causes wrinkles acts. This tensile force generates a main stress of a compressive component that causes wrinkles as shown in FIG. In this mold shape, the main stress of the compression component was generated within the range of XX and beyond the outside. As described above, generally, the principal stress of the compression component may be generated in a region where a tensile force parallel to the axial direction of the wrinkle acts and outside the region. Therefore, the softened region is preferably a region wider than the region where the tensile force acts in the direction perpendicular to the direction of the tensile force acting that generates the main stress of the compression component.
また、軟化領域が極端に狭いと、狭い領域に急激な強度差が存在することになるため、そこに応力集中が生じ、破断しやすくなってしまう。よって、上記のように軟化領域を広めに取ることで、破断回避の効果が得られると共にしわ抑制効果が大きくなる。但し、パンチ肩部やダイ肩部、縦壁部のような元々応力集中が生じやすい破断危険部は軟化領域に含めないようにすることが好ましい。 Further, if the softened region is extremely narrow, there will be an abrupt strength difference in the narrow region, and stress concentration will occur there, making it easy to break. Therefore, by taking a softened region wider as described above, an effect of avoiding breakage is obtained and a wrinkle suppressing effect is increased. However, it is preferable not to include in the softened region the risk of fracture, such as punch shoulders, die shoulders, and vertical wall portions, where stress concentration tends to occur.
また、成形ストローク30mm(下死点から10mmUP)の時点における図4の領域Aのしわの軸方向に平行な鉛直断面図を図7に示す。しわの原因となる圧縮成分の主応力を発生させる引張力が作用する支点は、上段パンチ肩部6Aと下段ダイ肩部7Bであり、この支点間の領域はブランクにおけるY−Yの領域に当たる。つまり、しわが発生する時点の、ブランクのその領域を引っ張っているパンチ肩部6Aとダイ肩部7Bの間の領域である。この領域にしわの原因となる圧縮成分の主応力が発生する。仮に、この領域を超えて軟化領域とした場合、ブランクを引っ張っている部分であるパンチ肩部6Aおよびダイ肩部7B周辺の材料強度を低下させることになるので、この部分に破断が生じやすくなってしまう。よって、軟化領域は、板面内にしわの原因となる圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向について、引張力が作用する支点間の領域よりも狭い領域とすることが好ましい。 Further, FIG. 7 shows a vertical sectional view parallel to the wrinkle axial direction of the region A in FIG. 4 at a molding stroke of 30 mm (10 mm UP from bottom dead center). The fulcrum on which the tensile force that generates the main stress of the compression component causing wrinkles acts is the upper punch shoulder 6A and the lower die shoulder 7B, and the region between these fulcrums corresponds to the YY region in the blank. That is, the region between the punch shoulder 6A and the die shoulder 7B that is pulling the region of the blank when the wrinkle is generated. The principal stress of the compression component that causes wrinkles is generated in this region. If the softening region is exceeded beyond this region, the strength of the material around the punch shoulder 6A and the die shoulder 7B, which is the portion pulling the blank, will be reduced, and this portion will easily break. End up. Therefore, the softened region is preferably a region narrower than the region between the fulcrums on which the tensile force acts with respect to the acting direction of the tensile force that generates the principal stress of the compression component that causes wrinkles in the plate surface.
<ブランクの塗油>
通常、アルミニウム合金板は、輸送中に傷付きや腐食を防止するために防錆油などが塗布されている。このように塗油された状態の板を加熱すると、油の焼付きや発煙を生じ、プレス成形品の外観不良や作業環境の悪化を生じる可能性がある。そこで、軟化処理を施す板は、軟化処理を行う前に脱脂工程等によって予め防錆油を除去しておくか、或いは、輸送の際に傷付きが生じないように梱包した無塗油の状態のものを使用するのが好ましい。ただし、軟化処理の加熱温度においても発煙や発火等が生じない特性を有する油が板に塗布されている場合はこの限りではない。
<Blank oil>
Usually, the aluminum alloy plate is coated with rust preventive oil or the like in order to prevent scratches and corrosion during transportation. Heating the oil-coated plate in this way may cause oil seizure and smoke generation, which may cause poor appearance of the press-formed product and deterioration of the working environment. Therefore, the plate subjected to the softening treatment is pre-greased before removing the rust-preventing oil by a degreasing process or the like, or it is packed in an oil-free state so as not to be damaged during transportation. Are preferably used. However, this is not the case when the plate is coated with oil having a characteristic that does not cause smoke or ignition even at the heating temperature of the softening treatment.
また、軟化処理を無塗油の状態で行った場合、軟化処理後に行うプレス成形ではプレス潤滑油が必要であるため、軟化処理を施した板は、通常と同じくプレス成形用の潤滑油を表面に適量塗油した後にプレス成形を行うのが好ましい。 In addition, when the softening treatment is performed in an uncoated oil state, the press forming performed after the softening treatment requires a press lubricant, so the softened plate is subjected to the press forming lubricant as usual. It is preferable to perform press molding after applying an appropriate amount of oil.
<プレス成形>
上記の軟化処理を施したブランクについて行うプレス成形は、通常のプレス成形と同様に冷間で行うことができる。但し、前述のように軟化処理を行ってから10日以内にプレス成形を行うのが好ましい。更に好ましくは、3日以内に行うのが好ましい。これは、軟化処理を行った後、しばらくは軟化したままの状態が持続されるが、再び常温時効により強度が上昇し、ブランクに付与した強度差が失われるためである。
<Press molding>
The press molding performed on the blank subjected to the above softening treatment can be performed cold as in the case of normal press molding. However, it is preferable to perform press molding within 10 days after the softening treatment as described above. More preferably, it is performed within 3 days. This is because, after the softening treatment, the softened state is maintained for a while, but the strength increases again due to normal temperature aging, and the strength difference imparted to the blank is lost.
また、上記ブランクには、プレス工程完了後に製品となる部分に2%以上のひずみが導入されることが好ましい。導入されるひずみが2%未満では、加工硬化による耐力値の上昇量が少なく、その後の人工時効硬化処理によって190MPa以上の高強度が得られない可能性があるためである。 Moreover, it is preferable that a strain of 2% or more is introduced into the blank after the press process is completed. This is because if the strain to be introduced is less than 2%, the amount of increase in the yield strength due to work hardening is small, and a high strength of 190 MPa or more may not be obtained by the subsequent artificial age hardening treatment.
<人工時効硬化処理>
自動車製造工程においては、ブランクにプレス成形を施すことによって得られる幾つかのプレス成形体を接合して車体を製作し、この車体に対して塗装焼付処理を行うが、このような加熱処理を溶体化処理後のAl−Mg−Si系アルミニウム合金板に施すことで、強度を上昇させることができる。これを人工時効硬化処理と言う。上記塗装焼付処理では、車体に塗布した塗料を焼き付けることを主目的としており、生産性を考慮して、一般的には170〜185℃で20〜30分間の条件で行われる。
<Artificial age hardening treatment>
In the automobile manufacturing process, several press-formed bodies obtained by press-molding a blank are joined together to produce a car body, and this car body is subjected to paint baking treatment. The strength can be increased by applying to the Al—Mg—Si aluminum alloy plate after the crystallization treatment. This is called artificial age hardening treatment. The above-described paint baking process is mainly intended to bake the paint applied to the vehicle body, and is generally performed at 170 to 185 ° C. for 20 to 30 minutes in consideration of productivity.
本実施形態に係る軟化処理を施したブランクにプレス成形を施して得られたプレス成形体では、前記軟化処理部の人工時効硬化処理後の耐力値が190MPa以上であることが好ましい。耐力値が190MPa未満の場合は、耐デント性や衝突強度が不足するため板厚を厚くしなくてはならず、車体の重量増や材料費増を招いてしまう。 In the press-molded body obtained by subjecting the blank subjected to the softening treatment to press molding according to the present embodiment, the yield strength value after the artificial age hardening treatment of the softening treatment portion is preferably 190 MPa or more. When the proof stress value is less than 190 MPa, the dent resistance and the impact strength are insufficient, so that the plate thickness must be increased, resulting in an increase in the weight of the vehicle body and an increase in material costs.
前記プレス成形体に施す人工時効硬化処理の条件は、自動車製造工程における一般的な塗装焼付処理条件である170〜185℃で20〜30分間とするのが好ましい。本実施形態に係る製造方法で製造されたアルミニウム合金製ブランクは、このような比較的低温短時間の加熱処理でも、軟化領域を含むプレス成形体の耐力値が190MPa以上に向上させることができる。また、この処理条件より高温および長時間になれば、耐力値は更に上昇する。 The conditions for the artificial age hardening treatment applied to the press-molded body are preferably 20 to 30 minutes at 170 to 185 ° C., which is a general paint baking treatment condition in the automobile manufacturing process. The blank made of an aluminum alloy manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment can improve the proof stress value of the press-formed body including the softened region to 190 MPa or more even by such heat treatment at a relatively low temperature for a short time. In addition, when the temperature and temperature are longer than these processing conditions, the proof stress value further increases.
上記した軟化領域では、加熱処理中に低温クラスタが固溶し、原子空孔密度が再び増加することで、低温クラスタに代わって高温クラスタが生成及び成長する。この高温クラスタは、人工時効硬化処理での加熱によって析出強化相であるβ”に遷移するため、プレス成形体に高耐力を付与することができる。よって、上記した軟化領域は、非軟化領域に対してより高い塗装焼付硬化性を得ることができるため、軟化処理によって耐力値が低下した後でも、加熱処理によって耐力値で190MPa以上の高強度が得られる。 In the softening region described above, the low temperature clusters dissolve in the heat treatment, and the atomic vacancy density increases again, so that high temperature clusters are generated and grow instead of the low temperature clusters. This high-temperature cluster transitions to β ″, which is a precipitation strengthening phase, by heating in the artificial age hardening treatment, so that it is possible to impart high yield strength to the press-molded body. Therefore, the above-mentioned softened region becomes a non-softened region. On the other hand, since higher paint bake hardenability can be obtained, even after the proof stress value is lowered by the softening treatment, a high strength of 190 MPa or more in proof stress value can be obtained by the heat treatment.
(実施例)
以下に本発明例を比較例とともに記す。なお、以下の本発明例は、本発明の効果を説明するためのものであり、本発明例記載のプロセス及び条件が本発明の技術的範囲を制限するものではない。
(Example)
Examples of the present invention are described below together with comparative examples. The following examples of the present invention are for explaining the effects of the present invention, and the processes and conditions described in the examples of the present invention do not limit the technical scope of the present invention.
アルミニウム合金を溶解して成分調整を行なった後、DC鋳造法により鋳造することにより、表1に示す5種類(I〜V)の合金成分のアルミニウム合金鋳塊を作製した。これらの鋳塊に530℃で10時間の均質化処理を行なった後、常法に従って熱間圧延、冷間圧延を行い、530℃で溶体化処理した後、常温まで急冷し、70℃で10時間の予備時効処理を施して、厚さ1.0mmのアルミニウム合金板を作製した。 The aluminum alloy was melted and the components were adjusted, and then cast by the DC casting method to produce aluminum alloy ingots having five types (I to V) of alloy components shown in Table 1. These ingots were homogenized at 530 ° C. for 10 hours, then hot-rolled and cold-rolled according to conventional methods, solution treated at 530 ° C., rapidly cooled to room temperature, and 10% at 70 ° C. A time-preliminary aging treatment was applied to produce an aluminum alloy plate having a thickness of 1.0 mm.
その後、常温時効、或いは、100℃以下の人工時効又はこれらの組み合わせによる時効処理を施した。この時効処理条件を表2に示す。 Thereafter, aging treatment was performed by normal temperature aging, artificial aging of 100 ° C. or less, or a combination thereof. Table 2 shows the aging treatment conditions.
[実施例1]
第1の試験として、軟化処理条件がアルミニウム合金板の機械的性質に及ぼす影響を調査するために、上記の時効処理したアルミニウム合金板からJIS5号引張試験片を作製し、条件を変更した軟化処理を次の手順で実施した。
[Example 1]
As a first test, in order to investigate the influence of the softening treatment conditions on the mechanical properties of the aluminum alloy plate, a JIS No. 5 tensile test piece was prepared from the above-aged aluminum alloy plate, and the softening treatment was performed by changing the conditions. Was carried out by the following procedure.
試験片を加熱するための加熱装置として、図2に示す上記の装置を用いた。なお、加熱装置にはプレス能力50TONの油圧プレスを用いた。また、この試験では部分的な加熱は行わないので、図2中の加熱冶具28および軟質断熱材33は使用しない。 As the heating device for heating the test piece, the above-described device shown in FIG. 2 was used. Note that a hydraulic press having a press capacity of 50 TON was used as the heating device. In this test, since partial heating is not performed, the heating jig 28 and the soft heat insulating material 33 in FIG. 2 are not used.
この加熱装置を使用して試験片の予加熱処理を行った。まず、図2(A)に示すように、押付用下型25の上に試験片1を置き、試験片1の上に厚さ約25mmの硬質断熱材27を置いた。プレス機のプレス機構によってスライドプレート21を下降させることにより、押付用上型24が試験片1の上の硬質断熱材27に接触する。そして、プレス機のクッション機構によって、所定時間にわたって試験片1に所定の押付け圧力を加えることで、試験片の予加熱を行った。 The test piece was preheated using this heating apparatus. First, as shown in FIG. 2A, the test piece 1 was placed on the pressing lower mold 25, and a hard heat insulating material 27 having a thickness of about 25 mm was placed on the test piece 1. The upper die 24 for pressing comes into contact with the hard heat insulating material 27 on the test piece 1 by lowering the slide plate 21 by the press mechanism of the press machine. Then, the test piece was preheated by applying a predetermined pressing pressure to the test piece 1 over a predetermined time by the cushion mechanism of the press machine.
次いで、図2(B)に示すように、試験片1の上に置いた硬質断熱材27を取り除く。続いて、プレス機のプレス機構によってスライドプレート21を下降させることにより、押付用上型24が試験片1に接触する。そして、プレス機のクッション機構によって、所定時間にわたって試験片1に所定の押付け圧力を加えることで、軟化領域の復元加熱を行った。なお、この復元加熱の処理において、押付用上型24が試験片1に接触してから離れるまでの時間は、スライド速度とプレスストロークによって調整し、昇温速度はヒータの加熱温度と押付け圧力(=クッション圧)によって調整した。 Next, as shown in FIG. 2B, the hard heat insulating material 27 placed on the test piece 1 is removed. Subsequently, the upper die 24 for pressing comes into contact with the test piece 1 by lowering the slide plate 21 by the press mechanism of the press machine. Then, the softening region was restored and heated by applying a predetermined pressing pressure to the test piece 1 over a predetermined time by a cushion mechanism of the press machine. In this restoration heating process, the time from when the pressing upper mold 24 comes into contact with the test piece 1 until it is separated is adjusted by the slide speed and the press stroke, and the heating rate is determined by the heating temperature of the heater and the pressing pressure ( = Cushion pressure).
続いて、加熱後の試験片の冷却は、水槽へ試験片を浸漬する方法と、常温の金属ブロックで試験片を挟む方法とファンで空冷する方法で行った。 Subsequently, the test piece after heating was cooled by a method of immersing the test piece in a water tank, a method of sandwiching the test piece with a metal block at room temperature, and a method of air cooling with a fan.
供試材と軟化処理条件を変更した各条件について、予加熱のみを施した予加熱品と、予加熱後に復元加熱を施した復元加熱品をそれぞれ用意した。なお、上記では予加熱する場合の軟化処理方法について述べたが、予加熱しない条件では、未処理品と予加熱を施さずに復元加熱のみ施した復元加熱品を用意した。表3に、それぞれの軟化処理条件を示す。 For each condition in which the test material and softening treatment conditions were changed, a preheated product that was preheated only and a reheated product that was reheated after preheating were prepared. In addition, although the softening processing method in the case of preheating was described above, in the condition which does not preheat, the restoration | recovery heating goods which gave only restoration heating without performing preheating were prepared. Table 3 shows the respective softening treatment conditions.
<引張試験>
表3に示すように、試験番号1〜15の試験片について引張試験を実施し、未処理品あるいは予加熱品の耐力値σnと、復元加熱品の耐力値σrを測定し、両者の差である強度差(σn−σr)を算出した。
<Tensile test>
As shown in Table 3, a tensile test was performed on the test pieces of test numbers 1 to 15, and the proof stress value σn of the untreated product or the preheated product and the proof stress value σr of the restored heated product were measured. A certain intensity difference (σn−σr) was calculated.
<人工時効硬化処理後の引張試験>
自動車製造工程における塗装焼付処理後の耐力値を測定するために、未処理品あるいは予加熱品と復元加熱品に2%の引張予ひずみを与えた後、170℃×20分間の人工時効硬化処理を行い、引張試験によって耐力値を測定した。なお、試験番号13、14は、予ひずみ量の条件を4%、0%に変更して測定をしており、試験番号15は、人工時効硬化処理条件を185℃×30分間として測定を行っている。
<Tensile test after artificial age hardening>
In order to measure the proof stress after paint baking in automobile manufacturing process, 2% tensile pre-strain is applied to untreated or preheated and reheated products, followed by artificial age hardening at 170 ° C for 20 minutes. And the yield strength value was measured by a tensile test. Test numbers 13 and 14 were measured with the pre-strain amount being changed to 4% and 0%, and test number 15 was measured with the artificial age hardening condition being 185 ° C. × 30 minutes. ing.
表3では、上記2つの引張試験を同一条件で3回ずつ行い、3回の平均値を採用して示している。 In Table 3, the above two tensile tests are performed three times under the same conditions, and the average value of the three times is adopted.
表3に示す試験番号1〜10は本発明例である。いずれも復元加熱品の耐力値が低下しており、未処理品あるいは予加熱品との強度差を得ることができている。更に、試験番号4〜10は復元加熱の加熱到達温度が200〜300℃の範囲であり、100℃以上の昇温速度や冷却速度を5℃/秒以上の昇温または冷却とし、試験片が100℃以上とされる時間を2分(120秒)以内としているため、高い塗装焼付硬化性を具備できており、人工時効硬化処理後の耐力値が190MPaを大きく上回る高強度を有している。 Test numbers 1 to 10 shown in Table 3 are examples of the present invention. In any case, the proof stress value of the restored heated product is reduced, and a difference in strength from the untreated product or the preheated product can be obtained. Further, in test numbers 4 to 10, the temperature reached in the heating for restoration heating is in the range of 200 to 300 ° C., the heating rate or cooling rate of 100 ° C. or higher is set to 5 ° C./second or higher, and Since the time taken to be 100 ° C. or higher is within 2 minutes (120 seconds), it has high paint bake hardenability, and has a high strength whose proof stress value after artificial age hardening treatment greatly exceeds 190 MPa. .
一方、供試材番号11と12は比較例であり、復元加熱の加熱到達温度が本発明の範囲よりも低いため十分に耐力が低下していない。 On the other hand, specimen numbers 11 and 12 are comparative examples, and the proof stress is not sufficiently lowered because the heating reaching temperature of the restoration heating is lower than the range of the present invention.
また、試験番号13および14は軟化処理後の予ひずみ量を変更した結果である。試験番号13は予ひずみ量を4%に増加させたため、人工時効硬化処理後の耐力が増大した。一方、試験番号14は予ひずみを加えなかったため、人工時効硬化処理後の耐力が低く、190MPaに満たなかった。また、試験番号15は人工時効硬化処理条件を185℃×30分間と高温長時間に変更した結果であり、人工時効硬化処理後の耐力が増大した。試験番号13、15は、本発明例に当たり、試験片14は、比較例に当たる。 Test numbers 13 and 14 are the results of changing the pre-strain amount after the softening treatment. In Test No. 13, the pre-strain amount was increased to 4%, so that the yield strength after the artificial age hardening treatment was increased. On the other hand, since test number 14 did not add prestrain, the yield strength after the artificial age hardening treatment was low, and it was less than 190 MPa. Test No. 15 was the result of changing the artificial age hardening treatment conditions to 185 ° C. × 30 minutes at a high temperature for a long time, and the proof stress after the artificial age hardening treatment was increased. Test numbers 13 and 15 correspond to examples of the present invention, and the test piece 14 corresponds to a comparative example.
[実施例2]
第2の試験として、軟化領域とプレス成形時のしわ抑制効果との関係を調査するためのしわモデル試験を実施した。
まず、この試験に使用する試験片について説明する。図8に示すように、試験片形状は、一辺の長さが100mmである正方形の一組の対角に幅40mmのつかみ部を付け加えた形状であり、つかみ部に沿った方向の全長が200mmである。図9に示すように、試験片表面には中心から長手方向の両側へ20mmずつ間隔をあけて評点距離L(=40mm)の一対のけがき線を施した。
[Example 2]
As a second test, a wrinkle model test was conducted to investigate the relationship between the softened region and the wrinkle suppression effect during press molding.
First, the test piece used for this test is demonstrated. As shown in FIG. 8, the shape of the test piece is a shape in which a grip portion having a width of 40 mm is added to a pair of diagonals having a side length of 100 mm, and the total length in the direction along the grip portion is 200 mm. It is. As shown in FIG. 9, a pair of scribing lines with a rating distance L (= 40 mm) was applied to the surface of the test piece at intervals of 20 mm from the center to both sides in the longitudinal direction.
次にこの試験片を使用したしわモデル試験の内容について説明する。試験片の両側のつかみ部を引張試験機のつかみ装置でつかみ、つかみ部間距離が約114mmになるように(つかみ部の端から約43mmまでの部分をつかむように)調整した。そして、試験片の長手方向に一軸引張荷重を加えると、試験片が幅方向および長手方向にたわんで座屈変形し、図9に示す破線部で囲んだ領域に凸部が形成された。この凸部をしわと見なし、試験機から取り外した試験片に対して、図10に示すように支点間距離l(=40mm)の脚を有した3点式ダイヤルゲージを使って、試験片の幅方向W−W断面におけるしわ高さhbを測定した。そして更に、試験後の評点距離L´を輪郭形状測定機で測定し、試験片の伸びλ(%)をλ=(L´−L)/L×100の式から求め、試験片の伸びλとしわ高さhbの関係を評価した。 Next, the content of the wrinkle model test using this test piece will be described. The grip portions on both sides of the test piece were gripped with a gripping device of a tensile tester and adjusted so that the distance between the grip portions was about 114 mm (so that the portion from the end of the grip portion to about 43 mm was gripped). When a uniaxial tensile load was applied in the longitudinal direction of the test piece, the test piece was buckled and deformed in the width direction and the longitudinal direction, and a convex portion was formed in a region surrounded by a broken line portion shown in FIG. This convex portion is regarded as a wrinkle, and a test piece removed from the testing machine is used for a test piece using a three-point dial gauge having legs with a fulcrum distance l (= 40 mm) as shown in FIG. The wrinkle height hb in the width direction WW cross section was measured. Further, the score distance L ′ after the test is measured with a contour shape measuring machine, the elongation λ (%) of the test piece is obtained from the formula λ = (L′−L) / L × 100, and the elongation λ of the test piece is obtained. The relationship between the wrinkle height hb was evaluated.
次に、この試験片に定める軟化領域について説明する。軟化領域を定めるに先立ち、コンピュータを使用した数値解析でこのしわモデル試験をシミュレートした。板厚1mmのAl−Mg−Siアルミニウム合金板から成る試験片に長手方向へ3mmの引張変位を加えた時の引張成分の主応力をベクトルで表示した図を図11(A)に、圧縮成分の主応力をベクトルで表示した図を図11(B)に示す。図11(B)から試験片の面内に圧縮成分の主応力が発生する領域は、試験片中央部であることを確認した。また、試験片形状と引張力を加える位置の関係から明らかなように、しわの原因となる圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向に直交する方向について、引張力が作用する領域は、つかみ部幅40mmの領域である。また同様に、しわの原因となる圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向について、引張力が作用する支点間の領域は、つかみ部間距離114mmである。 Next, the softening area | region defined in this test piece is demonstrated. Prior to defining the softening region, the wrinkle model test was simulated by numerical analysis using a computer. FIG. 11A is a diagram showing a principal component of a tensile component when a tensile displacement of 3 mm is applied in the longitudinal direction to a test piece made of an Al—Mg—Si aluminum alloy plate having a thickness of 1 mm, and FIG. FIG. 11B shows a diagram in which the principal stress is displayed as a vector. From FIG. 11 (B), it was confirmed that the region where the main stress of the compression component is generated in the plane of the test piece is the central part of the test piece. As is clear from the relationship between the shape of the test piece and the position where the tensile force is applied, the region where the tensile force acts in the direction perpendicular to the direction of the tensile force acting that generates the principal stress of the compression component causing wrinkles is This is a region having a grip portion width of 40 mm. Similarly, the region between the fulcrums where the tensile force acts is 114 mm between the gripping portions with respect to the acting direction of the tensile force that generates the principal stress of the compressive component that causes wrinkles.
軟化領域を試験片中央の矩形状の領域とし、図12に示す軟化領域の幅方向寸法xと軟化領域の長手方向寸法yとを変化させて試験を行った。表4に、つかみ部幅40mmをX、つかみ部間距離114mmをYとして、軟化領域の寸法x,yと、寸法比(x/X),(y/Y)とを示す。なお、軟化領域パターン番号9の軟化領域は、その一部が試験片をはみ出すように定められており、軟化領域パターン10の軟化領域は、試験片のうち、引張試験機のつかみ装置によってつかまれていない全ての領域として定められている。 The test was performed by changing the width direction dimension x of the softened region and the longitudinal direction dimension y of the softened region shown in FIG. Table 4 shows the dimensions x and y of the softened region and the dimension ratios (x / X) and (y / Y) where X is the grip width 40 mm and Y is the distance 114 mm between the grips. The softened area of the softened area pattern No. 9 is determined so that a part of the softened area protrudes from the test piece, and the softened area of the softened area pattern 10 is grasped by the gripping device of the tensile tester among the test pieces. Not all areas are defined.
上記試験片の軟化領域を復元軟化させるための軟化処理は、基本的には実施例1に記載した方法で行った。ただし、ここでは軟化領域の復元加熱のために、図13(A)に示すような200mm×200mmで板厚10mm(図には厚さは示していない)のアルミニウム合金板の中央部に、各軟化領域に相当する領域が5mm凸(図には凸高さは示していない)となるような凸部28aを削り出した加熱冶具28を10種類作製した。また、図13(B)に示すように、200mm×200mmで厚さ約5mmの軟質断熱材33の中央部を加熱冶具28の凸部28aに合わせて切り抜き、加熱冶具28の凸部28a側に合わせることで、加圧した時に試験片と接触する面が段差の無い面になるようにした。これらの加熱冶具28と軟質断熱材33には取り付け用穴32を空けておき、前述の押付用上型24の下面にねじで取り付けられるようにした。なお、上述したように、加熱冶具28は押付用上型24からの熱伝達によって加熱される。 The softening treatment for restoring and softening the softened region of the test piece was basically performed by the method described in Example 1. However, here, in order to restore and heat the softened region, each of the aluminum alloy plates having a thickness of 200 mm × 200 mm and a thickness of 10 mm (thickness is not shown) as shown in FIG. Ten types of heating jigs 28 were produced in which the convex portions 28a were cut so that the region corresponding to the softened region had a convexity of 5 mm (the convex height is not shown in the drawing). Further, as shown in FIG. 13B, the central portion of the soft heat insulating material 33 having a size of 200 mm × 200 mm and a thickness of about 5 mm is cut out according to the convex portion 28 a of the heating jig 28, and the convex portion 28 a side of the heating jig 28. By combining them, the surface that comes into contact with the test piece when pressed was made to have no step. The heating jig 28 and the soft heat insulating material 33 are provided with mounting holes 32 so that they can be attached to the lower surface of the pressing upper mold 24 with screws. As described above, the heating jig 28 is heated by heat transfer from the pressing upper mold 24.
実施例1の試験番号6の供試材と軟化処理条件の組合せによって軟化処理を施した10種類の試験片と軟化処理を施していない未処理の試験片を作製し、上記しわモデル試験に供した。試験には、5TON引張試験機を使用し、引張量を調整して各試験片の伸びλが同じになるようにした。試験結果を図14および表5に示す。なお、表5では、効果が特に好ましかった順に「◎」、「○」、「△」を付して示している。 Ten kinds of test pieces subjected to the softening treatment and untreated test pieces not subjected to the softening treatment were prepared according to the combination of the test material of Test No. 6 in Example 1 and the softening treatment conditions, and used for the wrinkle model test. did. In the test, a 5TON tensile tester was used, and the tensile amount was adjusted so that the elongation λ of each test piece was the same. The test results are shown in FIG. In Table 5, “◎”, “◯”, and “Δ” are given in the order in which the effect is particularly favorable.
図14において、同じ伸びλの時のしわ高さhbを比較すると、未処理に対して軟化領域パターン1〜10のいずれもしわ高さが低くなっており、しわが抑制されていることが確認できる。また、伸びが大きくなるほどこの傾向は顕著になる。 In FIG. 14, when the wrinkle height hb at the same elongation λ is compared, it is confirmed that the wrinkle height of all of the softened region patterns 1 to 10 is lower than that of the untreated, and wrinkles are suppressed. it can. Moreover, this tendency becomes more remarkable as the elongation increases.
表5に軟化領域としわ抑制効果の関係を示す。板面内に圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向に直交する方向について、引張力が作用する領域であるつかみ部幅40mmのXに対し、軟化領域の幅方向寸法xがそれ以上の場合、つまり、両者の寸法比x/Xが100%以上の場合は、しわの抑制効果が大きい。 Table 5 shows the relationship between the softening region and the wrinkle suppression effect. The width direction dimension x of the softened region is larger than X of the grip portion width of 40 mm, which is the region where the tensile force acts, in the direction perpendicular to the direction of the tensile force that generates the principal stress of the compression component in the plate surface. In other words, that is, when the dimensional ratio x / X between them is 100% or more, the effect of suppressing wrinkles is great.
また、板面内に圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向について、引張力が作用する支点間の領域であるつかみ部間距離114mmのYに対し、軟化領域の長手方向寸法yはいずれも両者の寸法比y/Yが100%以下のため、破断は生じなかった。また、寸法比y/Yが30〜50%の条件では、しわの抑制効果が大きい。 In addition, with respect to the direction of the tensile force that generates the principal stress of the compression component in the plate surface, the longitudinal dimension y of the softened region is Y with respect to the distance between the gripping portions of 114 mm, which is the region between the fulcrums where the tensile force acts. In both cases, since the dimensional ratio y / Y of both was 100% or less, no breakage occurred. Moreover, the wrinkle suppression effect is large under the condition where the dimensional ratio y / Y is 30 to 50%.
[実施例3]
第3の試験として、前述の図4のパンチ形状の金型を使用したプレス成形試験にて、本発明のしわ抑制効果を検証した。
第3の試験では、金型は図4および図7に示すように、パンチ成形面5が二段形状となっているパンチ2と、この形状をオフセットさせた形状のダイ3と、パンチ2の周囲を取り囲むように配置され、ダイ3とブランクの周囲を挟むホルダ4からなる。パンチ2は、パンチ成形面5の平面視概寸法が、上段約170mm×約270mm、下段約200mm×約300mmであり、上段パンチ肩部6AがR16mm、下段パンチ肩部6BがR8mmであるものを用いた。また、ダイ3は、上段ダイ肩部7AがR10mm、下段ダイ肩部7BがR12mmであるものを用いた。第3の試験での成形高さは40mmとした。また、ダイ3およびホルダ4のしわ押さえ面8には、深さ3mmでホルダ4側に凸形状のビード9が形成されている。これら金型の材質はいずれもFCD550であり、表面に硬質クロムメッキを施してある。この金型をプレス能力300TONのプレス機にセットして試験を行った。
[Example 3]
As a third test, the wrinkle suppressing effect of the present invention was verified by a press molding test using the punch-shaped mold shown in FIG.
In the third test, as shown in FIG. 4 and FIG. 7, the mold includes a punch 2 having a two-stage punch forming surface 5, a die 3 having a shape offset from this shape, and a punch 2. The holder 4 is arranged so as to surround the periphery, and sandwiches the periphery of the die 3 and the blank. The punch 2 has a rough dimension in plan view of the punch forming surface 5 of about 170 mm × about 270 mm on the upper stage, about 200 mm × about 300 mm on the lower stage, R16 mm for the upper punch shoulder 6A, and R8 mm for the lower punch shoulder 6B. Using. Moreover, the die | dye 3 used what the upper die shoulder part 7A is R10mm, and the lower die shoulder part 7B is R12mm. The molding height in the third test was 40 mm. A convex bead 9 is formed on the side of the holder 4 with a depth of 3 mm on the wrinkle pressing surface 8 of the die 3 and the holder 4. The material of these molds is FCD550, and the surface is hard chrome plated. The mold was set in a press machine having a press capacity of 300 TON and tested.
軟化領域は図15に示す3種類とした。軟化領域パターン1は、しわの軸方向(圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向)については、図7に示すY−Yの領域内になるように設定し、しわの幅方向(圧縮成分の主応力を発生させる引張力の作用方向に直交する方向)については、図6に示すX−Xの領域より大きくなるように設定した。また、軟化領域パターン2は、軟化領域パターン1よりもしわの軸方向および幅方向について狭い領域とした。さらに、軟化領域パターン3は、軟化領域を円形とし、しわの軸方向の寸法が図7に示すY−Yの領域より大きく、上段パンチ頭部の一部を含む領域とした。 Three types of softening regions are shown in FIG. The softened region pattern 1 is set so that the wrinkle axial direction (the direction of action of the tensile force that generates the principal stress of the compression component) is within the YY region shown in FIG. The direction of the tensile force that generates the main stress of the compressive component was set to be larger than the region XX shown in FIG. The softened region pattern 2 is a region narrower than the softened region pattern 1 in the wrinkle axial direction and width direction. Further, in the softened region pattern 3, the softened region is circular, the wrinkle axial dimension is larger than the YY region shown in FIG. 7, and the region includes a part of the upper punch head.
続いて、プレス成形試験に供するブランクに施す軟化処理は、基本的には実施例1に記載した方法で行った。ただし、ここでは実施例2と同様に軟化領域の復元加熱のために、各軟化領域に相当する領域が凸部となった加熱冶具を作製し、前述の押付用上型の下面にねじ止めした。 Subsequently, the softening treatment applied to the blank to be subjected to the press molding test was basically performed by the method described in Example 1. However, here, as in Example 2, in order to restore and heat the softened region, a heating jig in which the region corresponding to each softened region became a convex portion was produced and screwed to the lower surface of the pressing upper mold described above. .
プレス成形試験に使用するブランクの平面寸法は440mm×360mmであり、実施例1の試験番号6の供試材と軟化処理条件の組合せによって軟化処理を施した3種類のブランクと軟化処理を施していない未処理のブランクを作製した。 The blank used for the press molding test has a plane size of 440 mm × 360 mm, and three types of blanks subjected to softening treatment and a softening treatment according to the combination of the test material of test number 6 in Example 1 and the softening treatment conditions are applied. An untreated blank was made.
続いて、プレス成形試験の手順について述べる。ホルダ上に防錆油を適量塗ったブランクをセットした状態からダイを降下させることで、ダイとホルダでブランクの周囲を挟み、ブランクの周囲にはビードが形成される。この時、ホルダはプレス機のクッションピンによって支持されており、ホルダには設定したダイクッション荷重(DC荷重)が負荷される。次に、ブランクの周囲にDC荷重が負荷された状態でダイとホルダとブランクがパンチに向かって下降する。これによって、ブランクがパンチに接触して変形を受ける。そして、プレスのストロークが40mm下降した時点で成形終了となる。 Subsequently, the procedure of the press molding test will be described. By lowering the die from a state where a blank coated with an appropriate amount of rust preventive oil is set on the holder, the periphery of the blank is sandwiched between the die and the holder, and a bead is formed around the blank. At this time, the holder is supported by the cushion pin of the press machine, and the set die cushion load (DC load) is applied to the holder. Next, the die, the holder, and the blank descend toward the punch while a DC load is applied around the blank. As a result, the blank contacts the punch and undergoes deformation. Then, the molding ends when the press stroke drops by 40 mm.
DC荷重は、未処理のブランクにおいて領域Aにしわが発生する130kNとし、下死点までプレス成形した。全てのブランクは破断することなく成形できたが、パターン3では上段縦壁にくびれが発生した。 The DC load was 130 kN where wrinkles occurred in the region A in the untreated blank, and press molding was performed to the bottom dead center. All blanks could be formed without breaking, but in Pattern 3, the upper vertical wall was constricted.
このようにして得られたプレス成形体のしわの状態を定量的に比較するために、成形体のしわ発生部である図4の領域Aの輪郭形状を測定した。具体的には、触針式CNC輪郭形状測定機を用いて図16に示すしわ測定ラインに沿って触針を走査し、輪郭形状をXY座標データとして測定した。そして、このXY座標データを水平面に対する角度分布に変換した。DC荷重130kNで成形した各成形体の輪郭形状を図17(A)に、角度分布を図17(B)に示す。また、角度分布において、図17(B)に示す評価区間における角度の最大値(θmax)と最小値(θmin)と差であるしわ角度レンジRを、R=|θmax|+|θmin|の式から算出してしわの程度を評価した。この結果を表6に示す。 In order to quantitatively compare the state of wrinkles of the press-molded bodies thus obtained, the contour shape of region A in FIG. 4 which is a wrinkle generating portion of the molded body was measured. Specifically, the stylus was scanned along the wrinkle measurement line shown in FIG. 16 using a stylus type CNC contour shape measuring machine, and the contour shape was measured as XY coordinate data. And this XY coordinate data was converted into the angle distribution with respect to a horizontal surface. FIG. 17A shows the contour shape of each molded body molded with a DC load of 130 kN, and FIG. 17B shows the angular distribution. Further, in the angular distribution, the wrinkle angle range R which is the difference between the maximum value (θmax) and the minimum value (θmin) of the angle in the evaluation section shown in FIG. 17B is expressed as R = | θmax | + | θmin | The degree of wrinkle was evaluated by calculating from the above. The results are shown in Table 6.
軟化処理を施していない未処理のプレス成形体は、両側の角部付近が凸で中央が凹のうねった形状をしており、角度変化も大きい。一方、軟化処理をしたパターン1〜3のプレス成形体はうねりが押さえられており、角度変化も小さくなっている。しわ角度レンジRで比較した場合、パターン1〜3のいずれも値が小さくなっており、特にパターン1の効果が大きい。 An untreated press-molded body that has not been subjected to softening treatment has a wavy shape in which the vicinity of the corners on both sides is convex and the center is concave, and the angle change is also large. On the other hand, the swells are suppressed in the press-formed bodies of the patterns 1 to 3 subjected to the softening process, and the change in angle is also small. When compared in the wrinkle angle range R, the values of all of the patterns 1 to 3 are small, and the effect of the pattern 1 is particularly great.
また、非軟化処理領域も加熱することによるブランクの熱変形の抑制効果を確認するために、軟化処理における復元加熱前に全体を予加熱したブランクと、しなかったブランクの反り量を測定した。具体的には、図18に示すようにブランクの長手方向端部の片方に重石を乗せて固定し、もう一方の端部の反り量をハイトゲージで測定した。この結果を表7に示す。表7に示すように、軟化領域パターンによって軟化領域の形状や大きさが異なるため、各パターンによって反り量が異なるが、いずれも予加熱することで、つまり、非軟化処理領域も加熱することで反り量が大幅に低減している。 Moreover, in order to confirm the suppression effect of the thermal deformation of the blank by heating a non-softening process area | region, the curvature amount of the blank which pre-heated the whole before the restoration | restoration heating in a softening process, and the blank which was not performed was measured. Specifically, as shown in FIG. 18, a weight was placed on one end of the blank in the longitudinal direction and fixed, and the amount of warpage at the other end was measured with a height gauge. The results are shown in Table 7. As shown in Table 7, since the shape and size of the softened region differ depending on the softened region pattern, the amount of warpage varies depending on each pattern, but by preheating all, that is, by heating the non-softened region as well. The amount of warping is greatly reduced.
以上説明した本実施形態や実施例に係るアルミニウム合金製ブランクの製造方法により、破断に対する成形性を損なうことなく、プレス成形におけるしわの発生を効果的に抑制することができる。これによって、冷延鋼板に比べて劣っていたAl−Mg−Si系アルミニウム合金板の成形性が向上し、自動車ボディパネルの設計自由度が向上することで、アルミニウム合金板の自動車ボディパネルへの適用が容易になる。 The production method of the aluminum alloy blank according to the present embodiment and examples described above can effectively suppress generation of wrinkles in press forming without impairing formability against breakage. As a result, the formability of the Al-Mg-Si-based aluminum alloy plate, which was inferior to that of cold-rolled steel plates, is improved, and the design flexibility of the automobile body panel is improved. Easy to apply.
また、軟化処理における加熱到達温度や昇温速度、保持時間、加熱終了後の冷却速度等の条件を適切に選択することで、Al−Mg−Si合金の優れた特徴である高い塗装焼付硬化性を具備することができる。その結果、前記ブランクをプレス成形することで得られるプレス成形体は、自動車製造工程における塗装焼付処理後に耐力値190MPa以上の高強度が得られ、材料の薄板化により軽量化とコストダウンが可能となる。更に軟化処理において、軟化領域以外の非軟化領域を復元温度未満に加熱することでブランクの熱変形を抑制することができ、プレス成形用ブランクとしての価値を損なうことが無い。 In addition, by appropriate selection of conditions such as the ultimate heating temperature, heating rate, holding time, and cooling rate after completion of heating in softening treatment, high paint bake hardenability, which is an excellent feature of Al-Mg-Si alloys Can be provided. As a result, the press-molded body obtained by press-molding the blank has a high strength of 190 MPa or more after the paint baking process in the automobile manufacturing process, and can be reduced in weight and cost by making the material thinner. Become. Further, in the softening treatment, the non-softened region other than the softened region is heated to a temperature lower than the restoration temperature, whereby the thermal deformation of the blank can be suppressed, and the value as a press molding blank is not impaired.
この発明は、上記実施形態や実施例に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上述の実施形態および実施例では、パンチ形状が二つの段を有する金型について説明した。しかし、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、様々な形状の金型に適用できる。例えば、図19(A)に示すようなパンチ形状が一段で縦壁が円弧状に湾曲したような形状の場合は、縦壁にしわが発生することがある。また、図19(B)に示すようなパンチ形状に急激な凹凸変化がある場合は、形状急変部のパンチ面上および縦壁にしわが発生することがある。また、図19(C)に示すようなパンチ頭頂面に凹部が存在する場合は、凹部隅部のパンチ頭頂面上にしわが発生することがある。このようなしわ発生部についても、本発明に記載した軟化処理によって部分的に低耐力とすることで、しわの発生を抑制することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications and applications are possible. For example, in the above-described embodiments and examples, a mold having a punch shape having two steps has been described. However, the present invention is not limited to such a form, and can be applied to molds having various shapes. For example, when the punch shape as shown in FIG. 19A is one step and the vertical wall is curved in an arc shape, wrinkles may occur in the vertical wall. In addition, when the punch shape as shown in FIG. 19B has a sudden unevenness, wrinkles may occur on the punch surface and the vertical wall of the shape suddenly changing portion. In addition, when there is a recess on the top surface of the punch head as shown in FIG. 19C, wrinkles may occur on the top surface of the punch head at the corner of the recess. The wrinkle generation part can also suppress the generation of wrinkles by partially reducing the proof stress by the softening treatment described in the present invention.
1……ブランク
2……パンチ
3……ダイ
4……ホルダ
5……パンチ成形面
6、6A、6B……パンチ肩部
7、7A、7B……ダイ肩部
8……しわ押さえ面
9……ビード
10……3点式ダイヤルゲージ
11……プレス成形体
21……スライドプレート
22……ボルスタ
23……クッションピン
24……押付用上型
25……押付用下型
26……ヒータ
27……硬質断熱材
28……加熱冶具
28a……凸部
29……軟化領域
30A、30B……加熱体
32……取り付け用穴
33……軟質断熱材
1 ... Blank 2 ... Punch 3 ... Die 4 ... Holder 5 ... Punch molding surface 6, 6A, 6B ... Punch shoulder 7, 7, A, 7B ... Die shoulder 8 ... Wrinkle holding surface 9 ... ... Bead 10 ... 3-point dial gauge 11 ... Press molded body 21 ... Slide plate 22 ... Bolster 23 ... Cushion pin 24 ... Pressing upper die 25 ... Pressing lower die 26 ... Heater 27 ... ... Hard heat insulating material 28 ... Heating jig 28a ... Convex part 29 ... Softening region 30A, 30B ... Heating body 32 ... Mounting hole 33 ... Soft heat insulating material
Claims (13)
時効硬化したAl−Mg−Si系のアルミニウム合金板を用意する工程と、
前記アルミニウム合金板のうちの一部の領域を、強度を低下させる軟化領域と予め定めておき、該軟化領域を200℃以上580℃以下の加熱到達温度まで加熱する加熱工程と、
前記加熱した軟化領域を100℃以下まで冷却する冷却工程と、
を含むことを特徴とするアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 A method for producing a blank made of an aluminum alloy for producing a press-formed body by performing press molding,
Preparing an age-hardened Al-Mg-Si-based aluminum alloy plate;
A heating step of pre-determining a partial region of the aluminum alloy plate as a softening region for reducing the strength, and heating the softening region to a heating attainment temperature of 200 ° C. or higher and 580 ° C. or lower;
A cooling step for cooling the heated softened region to 100 ° C. or less;
The manufacturing method of the aluminum alloy blank characterized by including.
ことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 The softened region includes a region where a main stress of a compression component that causes wrinkles is generated in the plate surface of the aluminum alloy plate in the forming process of the press molding.
The manufacturing method of the blank made from aluminum alloy of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項2に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 The softened region is a region wider than a region where the tensile force acts in a direction perpendicular to the acting direction of the tensile force that generates the main stress of the compression component.
The manufacturing method of the aluminum alloy blank of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 The softened region is a region narrower than the region between fulcrums on which the tensile force acts with respect to the acting direction of the tensile force that generates the principal stress of the compression component.
The manufacturing method of the blank made from aluminum alloy of Claim 2 or 3 characterized by the above-mentioned.
前記冷却工程では、100℃以下までの前記アルミニウム合金板の冷却速度を5℃/秒以上とし、
前記アルミニウム合金板の前記加熱工程による加熱到達温度での保持時間を20秒間以下とする、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 In the heating step, the ultimate temperature is 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, and the rate of temperature rise of the aluminum alloy plate from 100 ° C. to the ultimate temperature is 5 ° C./second or more.
In the cooling step, the cooling rate of the aluminum alloy plate up to 100 ° C. or less is 5 ° C./second or more,
The holding time at the temperature reached by heating in the heating step of the aluminum alloy plate is 20 seconds or less,
The manufacturing method of the aluminum alloy blank of any one of Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項5に記載のアルミニウム合金板ブランクの製造方法。 In the heating step, a region that is not the softened region of the aluminum alloy plate is defined as a non-softened region, the non-softened region is heated to a heating attainment temperature of 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C., and the softened region is 200 ° C. or higher and 300 ° C. or higher. It is heated to a temperature that reaches a heating temperature of ℃ or less, and the time that the aluminum alloy plate stays at 100 ℃ or more through the heating step and the cooling step is within 2 minutes,
The manufacturing method of the aluminum alloy plate blank of Claim 5 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項6に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 In the heating step, the difference between the heating arrival temperature of the softening region and the heating arrival temperature of the non-softening region is 50 ° C. or more and 200 ° C. or less.
The manufacturing method of the blank made from aluminum alloy of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項6又は7に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 In the heating step, after preheating the entire aluminum alloy plate to a temperature not lower than 100 ° C. and lower than 200 ° C., only the softening region is heated to a temperature reaching not lower than 200 ° C. and not higher than 300 ° C.,
The manufacturing method of the blank made from aluminum alloy of Claim 6 or 7 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項6又は7に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 In the heating step, the temperature of the heating body for heating the softened region and the non-softened region in the aluminum alloy plate is controlled, and the entire aluminum alloy plate is heated by bringing the heating body into contact with each other.
The manufacturing method of the blank made from aluminum alloy of Claim 6 or 7 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 In the step of preparing the aluminum alloy plate, the Al—Mg—Si-based aluminum alloy plate is subjected to solution treatment, and the solution-treated Al—Mg—Si-based aluminum alloy plate is subjected to normal temperature aging and 100 ° C. or less. Preparing the aluminum alloy plate by performing at least one of artificial aging,
A method for producing an aluminum alloy blank according to any one of claims 1 to 9.
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のアルミニウム合金製ブランクの製造方法。 The aluminum alloy plate contains Mg: 0.2-1.5 mass%, Si: 0.3-2.0 mass%, Fe: 0.03-1.0 mass%, Zn: 0.03-2. 5 mass%, Cu: 0.01-1.5 mass%, Mn: 0.03-0.6 mass%, Zr0.01-0.4 mass%, Cr0.01-0.4 mass%, Ti0.005-0.3 mass % And V: 0.01-0.4 mass% further containing one or more kinds, the balance consisting of Al and inevitable impurities,
The method for producing an aluminum alloy blank according to any one of claims 1 to 10, wherein:
用意したアルミニウム合金製ブランクにプレス成形を施すプレス工程と、
を含み、
前記プレス工程では、前記アルミニウム合金製ブランクの内、プレス工程完了後に製品となる部分に2%以上のひずみが導入される、
ことを特徴とするアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法。 A step of preparing an aluminum alloy blank using the aluminum alloy blank manufacturing method according to any one of claims 1 to 11,
A pressing process for press-forming the prepared aluminum alloy blank;
Including
In the pressing step, strain of 2% or more is introduced into a portion of the aluminum alloy blank that becomes a product after completion of the pressing step.
A method for producing an aluminum alloy press-molded body.
更に含むことを特徴とする請求項12に記載のアルミニウム合金製プレス成形体の製造方法。 A post-molding aging step of subjecting the press-formed aluminum alloy blank to an artificial age hardening treatment at 170 to 185 ° C. for 20 to 30 minutes,
The method for producing a press-formed body made of an aluminum alloy according to claim 12, further comprising:
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