1
レーザ照射により集合組織制御した
アルミニウム合金板と真鍮板の曲げ加工特性
Texture Control of Aluminum Alloy Sheet and Brass Sheet by Laser Radiation
成蹊大学(院) ○小川 智裕
成蹊大学 酒井 孝
(株)アマダエンジニアリング 金 英俊
(株)アマダエンジニアリング 小山 純一
日本機械学会2015年度年次大会
成蹊大学材料力学研究室
目次
2
研究背景
• 研究目的
•
•
①AlとCu-Znの集合組織制御
実験方法
実験結果
•
②集合組織制御の有効性確認
実験方法
実験結果
•
結言
日本機械学会2015年度年次大会
成蹊大学材料力学研究室
研究背景
3
アルミニウムを曲げた際に生じる割れやしわ
集合組織を制御する事で防ぐ事が可能
集合組織
主な結晶方位の種類
繊維状組織
熱処理
圧延加工
Cube方位{001}<100>
Copper方位{112}<111>
Brass方位{110}<112>
Goss方位{110}<001>
等軸状組織
※
Cube方位を曲げ部外側に発達させることで割れやしわを防ぐ
※伊川慎吾, 浅野峰生, 黒田充紀, 吉田健吾 : 軽金属, 61(2011),53-59
日本機械学会2015年度年次大会
成蹊大学材料力学研究室
研究背景
レーザ照射
4
レーザ加工機による熱処理
・曲げ加工性向上
・荷重低下
・スプリングバック量低下
応用例
ー照射
ー切断
・加工性向上
・歩留まり向上
切断加工の際に曲げ部の
熱処理を行うことが可能
日本機械学会2015年度年次大会
成蹊大学材料力学研究室
研究目的
5
Al
Al
応用
曲げ加工性向上
・集合組織制御
・軟化
Cu-Zn
① アルミニウムと真鍮の集合組織の変化と曲げ加工性の調査
② アルミニウムにおける集合組織制御の有効性の確認
供試材
Cu
Si
試料
A1050-H18
0.04
0.20
<
A5052-Batch <
,,,0.10 ,,,0.25
=
=
65/35 Brass 62.0~64.0
A1050-H14
0.04
0.20
日本機械学会2015年度年次大会
Fe
0.25
<
,,,0.40
=
<
,,,0.07
=
0.25
Mg
Mn
0.03 0.03
<
<
=,,2.8 ,,,0.10
=
0.03 0.03
Zn
Pb
Al
0.04
Bal.
<
,,,0.10
Bal.
=
<
,,,0.07
=
0.04
Bal.
Zn
Bal.
-
成蹊大学材料力学研究室
①AlとCu-Znの集合組織制御 実験方法
ND
CO 2レーザ加工機を使用
レーザ照射条件
試料
A1050-H18
A5052-Batch
65/35 Brass
日本機械学会2015年度年次大会
TD
1.0[mm], 0.8[mm]
A1050-H18
A5052-Batch
出力, F[W]
500
500
700
800
900
6
RD
65/35 Brass
速度, S[m/min]
As-received
0.8
0.6
0.4
As-received
0.8
0.6
0.4
As-received
0.3
100[mm]
200[mm]
温度[℃]
361
407
445
366
396
451
681
767
806
試料番号
A1050-(1)
A1050-(2)
A1050-(3)
A1050-(4)
A5052-(1)
A5052-(2)
A5052-(3)
A5052-(4)
Brass-(1)
Brass-(2)
Brass-(3)
Brass-(4)
成蹊大学材料力学研究室
①AlとCu-Znの集合組織制御 実験方法
曲げ試験
V曲げ角度[°]
曲げ速度[mm/min]
パンチ半径 : PR[mm/min]
パンチ角度 : PA[°]
ダイ半径 : DR[mm]
ダイ角度 : DA[°]
ダイ肩幅 : V[mm]
30.0
2.0
0.65
30
0.2
30
6
7
30°曲げ
ヘミング曲げ
結晶方位測定
加速電圧[kV]
照射電流[A]
倍率
試料台傾斜[°]
Al測定試料面
Cu-Zn測定試料面
日本機械学会2015年度年次大会
15.0
5×10 -9
×300
70
ND
RD
IPFマップ 逆極点図
成蹊大学材料力学研究室
①AlとCu-Znの集合組織制御 実験結果
A1050 A1050 A1050 A1050 A5052 A5052 A5052 A5052
-(1)
-(2)
-(3)
-(4)
-(1)
-(2)
-(3)
-(4)
日本機械学会2015年度年次大会
)
)
)
Br
as
s
−
-(3
−
Br
as
s
−
納入材に対して
11％の低減
ヘミング曲げ
-(2
−
30°曲げ
Br
as
s
ヘミング曲げ
ヘミング曲げ
6
56
4
43
10[mm]2
21
0
0
-(1
10[mm]
RD
Br
as
s
30°曲げ
30°曲げ
ND
Brass Brass Brass- Brass-(1)
-(2)
(3)
(4)
ND
ND
10[mm]
65/35 Brass
RD
)
A5052-Batch
RD
TD
スプリングバック量[°]
A1050-H18
TD
-(4
TD
8
成蹊大学材料力学研究室
①AlとCu-Znの集合組織制御 実験結果
35
−
■ Cube{001}<100> ■ Copper{112}<111>
−
■ Brass{110}<112> ■ Goss{110}<001>
30
結晶方位面積率 [%]
9
25
20
15
10
5
日本機械学会2015年度年次大会
)
as
s
-(4
)
Br
Br
as
s
-(3
)
-(2
as
s
Br
as
s
-(1
)
)
Br
52
-(4
)
50
A
52
-(3
)
50
A
52
-(2
)
50
A
52
-(1
)
50
A
50
-(4
)
10
A
10
50
-(3
)
-(2
A
50
10
A
A
10
50
-(1
)
0
成蹊大学材料力学研究室
②集合組織制御の有効性確認 実験方法
曲げ加工性向上
Al
10
■ 硬さ ■ Cube方位面積率
・集合組織制御
・軟化
板全体の熱処理を行った硬さが同等，
Cube方位面積率が異なる材料を比較
温度
焼きなまし条件
試料
A1050-H14
日本機械学会2015年度年次大会
温度[℃]
240
250
260
270
時間[h]
2
成蹊大学材料力学研究室
②集合組織制御の有効性確認 実験方法
硬さ試験
試験荷重[N]
保持時間[s]
観察面
観察点数
結晶方位測定
0.98
15
ND
25
0.2mm
加速電圧[kV]
照射電流[A]
倍率
試料台傾斜[°]
試料面
結果表示
…
…
…
…
…
0.2mm
日本機械学会2015年度年次大会
15.0
1×10 -8
×100
70
ND
IPFマップ
逆極点図
11
曲げ試験
曲げ角度[°]
曲げ速度
[mm/min]
90
1.0
ND
1.0[mm]
RD
TD
100[mm]
150[mm]
成蹊大学材料力学研究室
②集合組織制御の有効性確認 実験結果
240℃
250℃
260℃
270℃
30
303030
RD 2525
2525
ND
最大荷重[kN]
2.42
2.40
2.17
2.15
結晶方位面積率[%]
20
202020
■ Cube{001}<100>
■ Copper{112}<111>
■ Brass{110}<112>
■ Goss{110}<001>
■ 硬さ HV
60
606060
50
505050
40
404040
硬さ HV
TD
12
15
151515
30
303030
10
101010
20
202020
5
5 55
10
101010
0
0 00
0
0 00
240 250 260 270
240
240
240 250
250
250 260
260
260 270
270
270
温度[℃]
硬さ4.0%低下，Cube方位面積率5.4%上昇により，最大荷重9.6％低下
日本機械学会2015年度年次大会
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結言
13
①
•
A1050-H18材はレーザ照射の熱的影響によりCube方位が発達
し，逆極点図は<001>に多く移行した．30 曲げでクラックの
ない良好な曲げが実現できた．
•
A5052-Batch材はレーザ照射により，逆極点図で<001>に移行
し，ヘミング曲げでクラックのない曲げができた．
•
65/35 Brass材は681℃のレーザ照射においてスプリングバック
量が低下した．高温のレーザ照射では曲げ表面部にしわが見
られた．
②
•
硬さが同等でCube方位面積率が異なるA1050-H14材の比較に
おいて，Cube方位面積率が高い材料の曲げ荷重が低下した．
日本機械学会2015年度年次大会
成蹊大学材料力学研究室
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