2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of hot stamping of age-hardened aluminium alloy sheet using contact heating without solution heat treatment
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18K04772
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
前野 智美 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80505397)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アルミニウム合金 / 7000系 / ホットスタンピング / プレス成形 / 曲げ / 析出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
7000系アルミニウム合金の自動車プレス部品への適用を目的に，熱処理型アルミニウム合金板材の短時間接触加熱ホットスタンピングの開発においてH30年度はプロセス中の温度履歴を接触加熱と水冷を用いて模擬して，成形加工後の強度の調査，ハット曲げ加工，V曲げ加工における成形性の調査を行った．
プロセス中の温度履歴が強度に及ぼす影響調査においては，加熱温度，加熱時間とホットスタンピング後の強度の関係を明らかにした．これによって，人口時効レスホットスタンピングにおいて最も重要となる，許容できる強度低下に対して採用できる加熱温度，加熱時間のプロセスウィンドウを得た．また，焼付塗装による影響や焼付塗装による時効処理の可能性についても検討を行った．
ハット曲げ加工において冷間ではワレを生じたのに対して，短時間加熱の条件では割れを生じず，成形後の強度低下も小さくなった．また，金型への焼付きも生じなかった．V曲げ加工においてスプリングバックの評価を行ったところ，冷間成形のおよそ半分となる条件で成形と成形直後の強度確保が可能となった．また，曲げ後に生じる残留応力は冷間に比べ，短時間加熱では低減された．
ホットスタンピング後の析出状態の変化について調べるために，受入れ材，炉加熱，接触加熱による短時間加熱を行った試料について示差走査熱量測定を行った．炉加熱では受入れ材に対し示差走査熱量測定の結果が大きくことなり，析出状態に大きな変化が生じた．一方，短時間加熱のにおいては受入れ材と同様の示差走査熱量測定結果が得られ，短時間加熱では析出状態に大きな変化が生じず強度低下が少なくなることが分かった．
当初予定ではT6材の人口時効レスホットスタンピングの開発のみが目標であったが，スプリングバックをさらに低減する自然時効材のホットスタンピングについても開発をすすめた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請時の計画における検討事項について概ね明らかにすることができた．また，検討内容についても当初計画以外の方法や調査項目について検討することができた．
H31年度の検討項目である，円筒深絞りにおける成形性の検討や時効硬化挙動の解析について，一部の結果が出始めている．
当初計画の人口時効レスホットスタンピング以外にも自然時効材のホットスタンピングについて検討することができ，加工方法について特許申請ができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
円筒深絞りにおいて成形限界の調査を行う．また，溶体化処理のために加熱を行わないホットスタンピングであるため，部分加熱を用いて成形限界の向上についても検討を行う．200°Cの成形では475°Cの成形などに対し顕著に焼付きが抑制された，温間プレス成形において利用できる潤滑剤は限られているため，この特性は大きな利点となる．これについて摩擦係数の測定などを行い，成形中の摩擦に関しての調査を深める．また，A7075合金は遅れ破壊感受性が高いため，残留応力が重要となる．V曲げ加工において残留応力の測定を行ったが，破壊に対する閾値について不明瞭であるためその検討を行う．
時効硬化挙動の調査において，示差走査熱量測定に加えてTEM観察を行い，析出物の変化について視覚的にも検討をする．用いているA7075アルミニウム合金は4元系合金であり，析出挙動を把握するのは難しい．以前に検討した6000系アおよび2000系アルミニウム合金はより単純であるため，これらに対して同様のプロセスを適用して，短時間加熱が材料に及ぼす影響について調査する方法を検討する．
開発の成形方法では析出状態に大きな変化を与えることなく，成形限界について向上するため，そのメカニズムについての調査方法を検討する．
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| Causes of Carryover |
実験に使用する金型について，新造することなく保有金型の改造で対応できたなどの理由により次年度使用額が生じた．研究進捗は計画よりも進んでおり，次年度使用額が生じたことによる研究進捗の問題はなく．不測の金型破損が考えられるため，次年度使用額として繰り越しをした．翌年度請求分と当該の次年度使用額を合わせた予算の使用計画として．次のものの購入を計画している．アルミニウム合金板試料，金型部品，金型加工費，学会参加に係る旅費，サーモグラフィ購入費，接触加熱装置改造費．
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