FORM TECH REVIEWvol27

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17.6 18 5 9 ■６．衝撃押出し加工におけるモーションコントロールによる金型への伝熱制御 ■工業用純アルミニウムの衝撃押出し加工において，スライドモーションが寸法精度に及ぼす影響について調べた． さいことから潤滑油の再供給効果4)は小さく，また，スライドの減速により成形性が向上したことから応力緩和による成形性の向上5)も言いがたい．割れの発生するパンチ肩部では，成形時の加工発熱により局所的に温度が上昇しているものと考えられ，SUS304特有の温度上昇による強度と延性低下（図3参照）が割れの要因と考えられる．よって，SUS304の角絞り成形では，パンチ肩部の温度上昇を抑制できるモーション，つまり，低速や停止モーションが成形性の向上に有効であると言える．■■■■■実験および解析条件■成形には2000kNリンク式ACサーボプレス（コマツ産機，H1F200）を用い，工具には，SKD11製のパンチおよびコンテナを用いた．また，パンチ上部に設置したSKD11製の円柱ブロックにひずみゲージを貼付して，成形荷重を測定した．図8に概略図を示す．素材には，化成皮膜処理を行った直径19.5mm，高さ6mmのA1070材（耐力:86MPa，引張強さ:95MPa，伸び:28%）を用いた．成形品の内・外径の測定には，三次元形状測定機（ミツトヨ，Quick Vision PRO）を用いて，スタイラスにより内径で8点，外径で6点の座標を測定し，円近似することで直径を求めた． 今回検討を加えたサーボプレスのスライドモーションを図9に示す．リンクモーションの50spmを100%として，①100%一定モーション，②20%一定モーション，③下死点上5mmで100%から20%に減速するモーション，④下死点上4mmで100%から20%に減速するモーション，⑤100%の速度で下死点上4mmにおいて0.1s停止するモーション，⑥100%の速度で下死点上4mmにおいて1s停止するモーションの6種類を検討した．以降，①②を一定モーション，③④を減速モーション，⑤⑥を停止モーションと称す． 解析には，鍛造シミュレータ（NTTデータエンジニアリングシステムズ，simufact.forming10.0）を用いた．二次元の軸対称問題とし，素材は弾塑性体，工具は弾性体と定義した．工具形状は上述の三次元形状測定機を用いてパンチ外径について2断面およびコンテナ内径について9断面の測定を行い，解析に用いた．また，素材および工具の機械的特性には，ソフトウェアに収録されているライブラリデータをそれぞれ引用し，素材には速度依存性（ひずみ速度0.001～10s-1）および温度依存性（20～120℃）を考慮した1000番系のアルミニウム，工具にはSKD11を設定した．実際の成形では，スライド条件によりひずみ速度10s-1や素材温度120℃を超える変形箇所が存在すると思われるが，素材の変形抵抗はひずみ速度の低い範囲で支配的に変化し，また，温度依存性については変形時の素材温度を概ね包含していると考えられるため，大きな差異はないものと思われる．摩擦係数としては，素材－パンチ，素材－コンテナともせん断摩擦係数を0.1に設定し，素材および工具の初期温度は20℃，素材－工具間の熱伝達率は20kW/(m2･K)に設定した．サーボプレスのスライドモーションの設定には，実際にプレスから出力される時間－ストロークデータを用いた．また，直径は，加工発熱により昇温した成形品の冷却解析を行い，熱収縮後の最終形状を三次元のSTL形式で出力して求めた． ■■　■実験および解析結果とその考察■■■　■■■実験および解析結果■設定したスライドモーションと実際のスライド動作にかい離がないかを確認するために，まず，各モーションのスライド速度について調べた．図10は，スライド速度を下死点からの距離で整理したものである．100%一定モーションでは，下死点上5mmの位置まで急激に速度が低下し，その後1mm付近まで40mm/s程度のほぼ一定速になった．これは実験に使用したサーボプレスのリンク機構に起因するものである．また，20%一定モーションでは，100%の20%程度の速度（8mm/s程度）になっており，設定どおりに動作したと言える．減速モーションでは，下死点上5mmおよび4mmにおいて20%の速度に向けて減速を開始するため，2mmおよび1mm付近まで20%の速度に減速できていなかった．また，停止モーションでは，常に100%の速度設定であるにも関わらず，成形開始の6mm付(a) Strain gauge Die Fig.8 Schematic illustrations of (a)cross section of Fig.9 Various slide motion patterns used in this study. Punch Work piece Knockout 20 experimental apparatus and (b) front edge of punch (b) 3° 2 ° - 42 -