JPH07305151A - 高力アルミニウム合金の成形方法 - Google Patents
高力アルミニウム合金の成形方法Info
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Landscapes
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高力アルミニウム合金の成形方法に関する
【構成】高力アルミニウム合金を溶体化処理後に塑性加
工する部品の成形方法において、成形直前に加熱温度：
１５０〜３５０℃で復元処理を行なうことによって溶体
化処理後の自然時効によって硬化した材料を軟化させて
成形性を確保するとともに、自然時効の進度の違いによ
るスプリングバック量のばらつきを解消したのち、成形
する高力アルミニウム合金の成形方法。
工する部品の成形方法において、成形直前に加熱温度：
１５０〜３５０℃で復元処理を行なうことによって溶体
化処理後の自然時効によって硬化した材料を軟化させて
成形性を確保するとともに、自然時効の進度の違いによ
るスプリングバック量のばらつきを解消したのち、成形
する高力アルミニウム合金の成形方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高力アルミニウム合金の
成形方法に関し、特に航空機用フレームの製造に有利に
適用される同方法に関する。
成形方法に関し、特に航空機用フレームの製造に有利に
適用される同方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機用フレームの製造は押出し加工法
あるいは板材を素材として用いるロール成形法により行
われている。本発明の対象となるロール成形法によるフ
レーム製造のフローチャートを図５に示す。成形素材に
は成形性の観点から焼き鈍し状態のコイル材（例えば70
75-O）が用いられ、セクションロール成形により断面形
状を、続くコンタロール成形で曲率を与え切断後に溶体
化処理を行っている。ロール成形されたフレームの形
状、寸法精度はそのまま製品とするには充分ではなく、
また溶体化処理で熱処理ひずみを生じることから、これ
を矯正して正規の形状、寸法とするため溶体化処理に続
いて引張り成形を行い、その後人工時効、正寸トリムを
行って製品としている。この成形プロセスにおいて、セ
クションロール成形及びコンタロール成形は板がロール
の間を通過することにより連続的に成形が行なわれる効
率的なプロセスであるが、その後の溶体化処理及び引張
り成形は部品毎の治具への取付け、取外しを要し、また
各部品形状に対して専用治具が必要であることから、フ
レーム製造コストを押上げる要因となっている。このこ
とから、コスト低減を目的に引張り成形の工程をなくし
たフレーム製造プロセスが検討され、ロール成形装置の
機械精度を向上すれば、形状、寸法的にはロール成形だ
けでフレーム成形できる見通しが得られている。
あるいは板材を素材として用いるロール成形法により行
われている。本発明の対象となるロール成形法によるフ
レーム製造のフローチャートを図５に示す。成形素材に
は成形性の観点から焼き鈍し状態のコイル材（例えば70
75-O）が用いられ、セクションロール成形により断面形
状を、続くコンタロール成形で曲率を与え切断後に溶体
化処理を行っている。ロール成形されたフレームの形
状、寸法精度はそのまま製品とするには充分ではなく、
また溶体化処理で熱処理ひずみを生じることから、これ
を矯正して正規の形状、寸法とするため溶体化処理に続
いて引張り成形を行い、その後人工時効、正寸トリムを
行って製品としている。この成形プロセスにおいて、セ
クションロール成形及びコンタロール成形は板がロール
の間を通過することにより連続的に成形が行なわれる効
率的なプロセスであるが、その後の溶体化処理及び引張
り成形は部品毎の治具への取付け、取外しを要し、また
各部品形状に対して専用治具が必要であることから、フ
レーム製造コストを押上げる要因となっている。このこ
とから、コスト低減を目的に引張り成形の工程をなくし
たフレーム製造プロセスが検討され、ロール成形装置の
機械精度を向上すれば、形状、寸法的にはロール成形だ
けでフレーム成形できる見通しが得られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】引張り成形をなくした
フレーム製造プロセスでは、ひずみの発生が避けられな
い溶体化処理はロール成形前に実施することが前提とな
る。また、ロール成形の生産性の観点から長尺の素材が
必要となるが、これを溶体化処理するには連続焼き入れ
設備が必要であるため、機械メーカにおいて溶体化処理
するのは設備上不可能である。このことから、素材メー
カで溶体化処理したコイル状の素材を購入して用いるこ
とが必要となり、フレーム製造プロセスは基本的に図４
に示すようになる。
フレーム製造プロセスでは、ひずみの発生が避けられな
い溶体化処理はロール成形前に実施することが前提とな
る。また、ロール成形の生産性の観点から長尺の素材が
必要となるが、これを溶体化処理するには連続焼き入れ
設備が必要であるため、機械メーカにおいて溶体化処理
するのは設備上不可能である。このことから、素材メー
カで溶体化処理したコイル状の素材を購入して用いるこ
とが必要となり、フレーム製造プロセスは基本的に図４
に示すようになる。
【０００４】図４に示したプロセスにおいては、溶体化
処理された材料はその後自然時効によって硬化するた
め、処理後の運搬、保管は低温環境で行なう必要があ
り、またロール成形するまでの時間も制約されることに
なる。これらの材料管理及びプロセス管理は極めてコス
トがかかり、また厳密な管理を行なっても自然時効を完
全に防止することは不可能であるため、材料の成形性が
低下してロール成形中に割れが発生する可能性がある。
また成形が可能であっても時効硬化の程度、すなわち耐
力に依存した成形時のスプリングバック量が変化するた
め、成形精度のばらつきが発生するという問題がある。
処理された材料はその後自然時効によって硬化するた
め、処理後の運搬、保管は低温環境で行なう必要があ
り、またロール成形するまでの時間も制約されることに
なる。これらの材料管理及びプロセス管理は極めてコス
トがかかり、また厳密な管理を行なっても自然時効を完
全に防止することは不可能であるため、材料の成形性が
低下してロール成形中に割れが発生する可能性がある。
また成形が可能であっても時効硬化の程度、すなわち耐
力に依存した成形時のスプリングバック量が変化するた
め、成形精度のばらつきが発生するという問題がある。
【０００５】本発明は上記技術水準に鑑み、溶体化処理
材をロール成形する場合の材料管理及びプロセス管理の
煩雑さや成形性及び成形精度の低下を防止しうる高力ア
ルミニウム合金の成形方法を提供しようとするものであ
る。
材をロール成形する場合の材料管理及びプロセス管理の
煩雑さや成形性及び成形精度の低下を防止しうる高力ア
ルミニウム合金の成形方法を提供しようとするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は （１）高力アルミニウム合金を溶体化処理後に塑性加工
する部品の成形方法において、成形直前に加熱温度：１
５０〜３５０℃で復元処理を行なうことによって溶体化
処理後の自然時効によって硬化した材料を軟化させて成
形性を確保するとともに、自然時効の進度の違いによる
スプリングバック量のばらつきを解消したのち成形する
ことを特徴とする高力アルミニウム合金の成形方法。 （２）前記加熱温度：１５０〜３５０℃での復元処理
を、加熱時間：３０秒〜５分間行なうことを特徴とする
上記（１）記載の高力アルミニウム合金の成形方法。 である。本発明の対象となる高力アルミニウム合金とし
ては下記表１に示したようなものがあげられる。
する部品の成形方法において、成形直前に加熱温度：１
５０〜３５０℃で復元処理を行なうことによって溶体化
処理後の自然時効によって硬化した材料を軟化させて成
形性を確保するとともに、自然時効の進度の違いによる
スプリングバック量のばらつきを解消したのち成形する
ことを特徴とする高力アルミニウム合金の成形方法。 （２）前記加熱温度：１５０〜３５０℃での復元処理
を、加熱時間：３０秒〜５分間行なうことを特徴とする
上記（１）記載の高力アルミニウム合金の成形方法。 である。本発明の対象となる高力アルミニウム合金とし
ては下記表１に示したようなものがあげられる。
【０００７】
【表１】
【０００８】
【作用】溶体化処理後に室温あるいはそれ以下の温度で
保管された材料(-T4材) （溶体化処理後に自然時効され
た材）は、Ｇ．Ｐ．ゾーン（析出物が形成される初期段
階の溶質元素の集合体）あるいは極めて微細な中間相の
析出によって硬化しており、その程度は保管温度及び保
管時間に依存して変化している。復元処理は１５０〜３
５０℃の温度に加熱することにより、これらの微細な析
出物をマトリックス中に再固溶させる処理であり、再溶
体化処理するのと類似の作用を有している。復元処理の
温度を１５０〜３５０℃と特定したのは、１５０℃未満
では析出相が固溶せず、３５０℃越えると安定相θやη
が析出するからである。すなわち復元処理は微細析出物
で硬化している-T4 材を軟化させて成形性を向上する効
果を有し、また復元処理後の耐力は溶体化処理後の保管
条件（温度及び時間）によらずほぼ一定となるため、ス
プリングバック量のばらつきを抑えて、成形精度を向上
する効果も有している。このように復元処理は再溶体化
処理するのと同様の効果を有していることから、溶体化
処理後の素材管理が容易となり、また復元処理の温度は
１５０〜３５０℃と低温であるため、４８０〜５２０℃
での処理を要する再溶体化処理に比べてプロセス的にも
設備的にも簡単であり、大幅なコスト低減が可能とな
る。
保管された材料(-T4材) （溶体化処理後に自然時効され
た材）は、Ｇ．Ｐ．ゾーン（析出物が形成される初期段
階の溶質元素の集合体）あるいは極めて微細な中間相の
析出によって硬化しており、その程度は保管温度及び保
管時間に依存して変化している。復元処理は１５０〜３
５０℃の温度に加熱することにより、これらの微細な析
出物をマトリックス中に再固溶させる処理であり、再溶
体化処理するのと類似の作用を有している。復元処理の
温度を１５０〜３５０℃と特定したのは、１５０℃未満
では析出相が固溶せず、３５０℃越えると安定相θやη
が析出するからである。すなわち復元処理は微細析出物
で硬化している-T4 材を軟化させて成形性を向上する効
果を有し、また復元処理後の耐力は溶体化処理後の保管
条件（温度及び時間）によらずほぼ一定となるため、ス
プリングバック量のばらつきを抑えて、成形精度を向上
する効果も有している。このように復元処理は再溶体化
処理するのと同様の効果を有していることから、溶体化
処理後の素材管理が容易となり、また復元処理の温度は
１５０〜３５０℃と低温であるため、４８０〜５２０℃
での処理を要する再溶体化処理に比べてプロセス的にも
設備的にも簡単であり、大幅なコスト低減が可能とな
る。
【０００９】また、上記復元処理の温度での加熱時間は
３０秒〜５分間が適当であるが、急速加熱ができる場合
は１７０〜２００℃，２０秒〜３分間で十分である。
３０秒〜５分間が適当であるが、急速加熱ができる場合
は１７０〜２００℃，２０秒〜３分間で十分である。
【００１０】
【実施例】本発明による復元処理工程を含む航空機用フ
レームの製造プロセスを図１に示す。引張り成形をなく
す場合の基本となる図４に示したプロセスでは、溶体化
処理してからセクションロール成形を行うまでの間の自
然時効による硬化を極力抑えるため、素材の低温保管は
勿論、保管時間最小化のためのプロセス設定が必要であ
り、これらの素材管理、プロセスの管理を行っても成形
性及び成形精度の充分な確保は難しい。それに対して本
発明による図１のプロセスでは溶体化処理されたコイル
状の素材をセクションロール成形する直前に復元処理を
行い、続いてセクションロール成形及びコンタロール成
形を行い、その後切断、時効処理、正寸トリムを行って
製品とする。
レームの製造プロセスを図１に示す。引張り成形をなく
す場合の基本となる図４に示したプロセスでは、溶体化
処理してからセクションロール成形を行うまでの間の自
然時効による硬化を極力抑えるため、素材の低温保管は
勿論、保管時間最小化のためのプロセス設定が必要であ
り、これらの素材管理、プロセスの管理を行っても成形
性及び成形精度の充分な確保は難しい。それに対して本
発明による図１のプロセスでは溶体化処理されたコイル
状の素材をセクションロール成形する直前に復元処理を
行い、続いてセクションロール成形及びコンタロール成
形を行い、その後切断、時効処理、正寸トリムを行って
製品とする。
【００１１】復元処理の条件は加熱温度１５０〜３５０
℃、加熱時間：３０秒〜５分の範囲内で材質毎に設定す
ることになるが、代表的な航空機フレーム用材料である
７０７５材では、急速加熱できる場合には１７０〜２０
０℃×２０秒〜３分が適正条件となる。
℃、加熱時間：３０秒〜５分の範囲内で材質毎に設定す
ることになるが、代表的な航空機フレーム用材料である
７０７５材では、急速加熱できる場合には１７０〜２０
０℃×２０秒〜３分が適正条件となる。
【００１２】図２は溶体化処理後に０〜４０℃の各温度
で１００時間保持された材料を１８０℃で復元処理した
ときの復元処理時間による硬さの変化を示したものであ
り、約２０秒の復元処理により大幅に硬さが低下し、０
〜２０℃の時効条件であれば保持時間によらず復元処理
後の硬さはほぼ一定となっている。復元処理後の硬さは
溶体化処理直後の硬さと比較すると若干高めであるが、
曲げ試験によると成形可能な最小半径（ｒmin ／ｔo ）
｛ここにおいて、ｒmin は曲げ加工可能な最小半径（板
内面側），ｔo は板厚を示す｝は０．５以下となってお
り（復元処理前は１．５以上）、復元処理材は充分に良
好な成形性を有している。また溶体化処理後の保持時間
によらず復元処理後の硬さがほぼ一定となっていること
は、適正条件で復元処理を行えばロール成形時のスプリ
ングバック量のばらつきがなくなることを示しており、
ロール成形装置の機械精度（ロールの位置決め精度）が
充分であれば、ロール成形のみで寸法精度の高いフレー
ムが製造可能である。
で１００時間保持された材料を１８０℃で復元処理した
ときの復元処理時間による硬さの変化を示したものであ
り、約２０秒の復元処理により大幅に硬さが低下し、０
〜２０℃の時効条件であれば保持時間によらず復元処理
後の硬さはほぼ一定となっている。復元処理後の硬さは
溶体化処理直後の硬さと比較すると若干高めであるが、
曲げ試験によると成形可能な最小半径（ｒmin ／ｔo ）
｛ここにおいて、ｒmin は曲げ加工可能な最小半径（板
内面側），ｔo は板厚を示す｝は０．５以下となってお
り（復元処理前は１．５以上）、復元処理材は充分に良
好な成形性を有している。また溶体化処理後の保持時間
によらず復元処理後の硬さがほぼ一定となっていること
は、適正条件で復元処理を行えばロール成形時のスプリ
ングバック量のばらつきがなくなることを示しており、
ロール成形装置の機械精度（ロールの位置決め精度）が
充分であれば、ロール成形のみで寸法精度の高いフレー
ムが製造可能である。
【００１３】フレーム成形装置の構成の概要を図３に示
す。図３（ａ）のようにセクションロール成形装置４の
直前に復元処理炉（加熱炉）２を設け、成形直前に材料
が連続的に復元処理されるのが最も望ましいと考えられ
るが、図３（ｂ）のようにロール成形する前に別工程で
復元処理を行い、それを直ちにロール成形することも可
能である。加熱炉のタイプとしては誘導加熱炉、赤外線
加熱炉、抵抗加熱炉等の利用が可能である。
す。図３（ａ）のようにセクションロール成形装置４の
直前に復元処理炉（加熱炉）２を設け、成形直前に材料
が連続的に復元処理されるのが最も望ましいと考えられ
るが、図３（ｂ）のようにロール成形する前に別工程で
復元処理を行い、それを直ちにロール成形することも可
能である。加熱炉のタイプとしては誘導加熱炉、赤外線
加熱炉、抵抗加熱炉等の利用が可能である。
【発明の効果】復元処理を利用することにより、溶体化
処理材のままで成形するのに比較して材料管理及びプロ
セス管理が容易となりコスト低減が可能になるととも
に、自然時効に伴う成形性の低下による成形不良（割
れ）の発生や時効硬化の程度の違い（すなわちスプリン
グバック量の違い）に基づく成形精度のばらつきの発生
を防止することが可能となり、低コストで品質の安定し
たフレームの製造が可能となる。
処理材のままで成形するのに比較して材料管理及びプロ
セス管理が容易となりコスト低減が可能になるととも
に、自然時効に伴う成形性の低下による成形不良（割
れ）の発生や時効硬化の程度の違い（すなわちスプリン
グバック量の違い）に基づく成形精度のばらつきの発生
を防止することが可能となり、低コストで品質の安定し
たフレームの製造が可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係る復元処理工程を含む航
空機用フレームの製造プロセス図
空機用フレームの製造プロセス図
【図２】１００時間時効材を１８０℃で復元処理したと
きの処理時間による硬さの変化を示す図
きの処理時間による硬さの変化を示す図
【図３】本発明によるフレームの成形プロセスの態様の
説明図
説明図
【図４】従来の引張成形工程をなくす場合のフレームの
製造の基本プロセス図
製造の基本プロセス図
【図５】従来の航空機用フレームの製造プロセス図
Claims (2)
- 【請求項１】 高力アルミニウム合金を溶体化処理後に
塑性加工する部品の成形方法において、成形直前に加熱
温度：１５０〜３５０℃で復元処理を行なうことによっ
て溶体化処理後の自然時効によって硬化した材料を軟化
させて成形性を確保するとともに、自然時効の進度の違
いによるスプリングバック量のばらつきを解消したのち
成形することを特徴とする高力アルミニウム合金の成形
方法。 - 【請求項２】 前記加熱温度：１５０〜３５０℃での復
元処理を、加熱時間：３０秒〜５分間行なうことを特徴
とする請求項１記載の高力アルミニウム合金の成形方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9595894A JPH07305151A (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 高力アルミニウム合金の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9595894A JPH07305151A (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 高力アルミニウム合金の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07305151A true JPH07305151A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14151750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9595894A Withdrawn JPH07305151A (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 高力アルミニウム合金の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07305151A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2762329A1 (fr) * | 1997-04-18 | 1998-10-23 | Kobe Steel Ltd | Alliage d'aluminium de la serie 7000 durcissable par precipitation et de haute resistance presentant une excellente resistance a la corrosion et procede de fabrication de celui-ci |
| JP2014141728A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-08-07 | Kobe Steel Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた７０００系アルミニウム合金部材及びその製造方法 |
| JP2014145119A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Kobe Steel Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた７０００系アルミニウム合金部材及びその製造方法 |
| CN104417468A (zh) * | 2013-09-09 | 2015-03-18 | 株式会社神户制钢所 | 保险杠加强件及其制造方法 |
| US9371047B2 (en) | 2013-09-09 | 2016-06-21 | Kobe Steel, Ltd. | Bumper structure and method for manufacturing bumper beam |
| JP2017119307A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 川崎重工業株式会社 | 可変幅を有するロール成形部品の製造装置および製造方法 |
| JP2017214656A (ja) * | 2017-06-08 | 2017-12-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐応力腐食割れ性に優れた７０００系アルミニウム合金部材の製造方法 |
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| WO2019159810A1 (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 株式会社Uacj | アルミニウム合金部材の製造方法 |
-
1994
- 1994-05-10 JP JP9595894A patent/JPH07305151A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
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