しわは、自動車用アルミニウムシートのプレス工程、特に複雑な曲面部品を加工する際によく見られる欠陥です。この問題は材料特性とプロセスパラメータに密接に関係しており、主要なステップを正確に制御することで効果的に回避できます。
材料の可塑性と異方性は、しわに影響を与える固有の要因です。自動車用アルミニウムシートの伸びは通常 15% ～ 25% です。プレス部品の変形が材料限界を超えると、局所的なシワが発生する可能性があります。さらに、圧延時に形成される繊維構造により異方性が生じ、圧延方向の変形抵抗が垂直方向に比べて小さくなります。ブランクの位置が不適切であると、不均一な力によりシワが発生する可能性があります。したがって、スタンピングの前に、自動車用アルミニウムシートの圧延方向に合わせてブランクの向きを調整し、一次変形方向が圧延方向と一致するようにする必要があります。
ブランクフォースの設定は、シワを防ぐための重要なパラメータです。自動車用アルミ板をプレス加工する場合、素材の厚みや変形の程度に合わせてブランクフォースを調整する必要があり、一般的には50～300kNの間で制御されます。厚さ1mm以下の薄板の場合、ブランク保持力が弱すぎるとブランクの流れが速くなり、波打ちシワが発生する場合があります。力が強すぎると摩擦が増大し、亀裂が発生する可能性があります。段階的なブランク保持力制御を採用できます。絞りの初期段階では低圧力を使用してスムーズな材料の流れを促進し、中間段階では圧力を徐々に上げて余分な材料の蓄積を防ぎ、しわの可能性を効果的に低減します。
パンチとダイのギャップとフィレット半径は正確に一致している必要があります。自動車用アルミニウムシートのスタンピングの場合、ギャップは材料の厚さの 1.1 ～ 1.2 倍である必要があります。隙間が大きすぎると変形時にシワが発生しやすくなり、隙間が少なすぎると摩擦が大きくなり表面に傷が付く可能性があります。ダイのコーナー半径はシート厚さの 8 ～ 10 倍にする必要があります。フィレットが少なすぎると材料の流れの抵抗が増加し、局所的な材料の蓄積やしわが発生します。フィレットが多すぎると、ブランク保持効果が減少します。たとえば、厚さ 1.2 mm の自動車用アルミニウム シートの場合、ダイのコーナー半径は 10 ～ 12 mm、ギャップは 1.3 ～ 1.4 mm 以内に制御することが推奨されます。
ブランクの形状とサイズの設計には最適化が必要です。ブランクが不適切であると、スタンピングプロセス中に余分な材料をスムーズに転写することが困難になり、しわが発生する可能性があります。 CAE シミュレーション解析により、材料の流れの傾向を予測し、ブランクを階段状または曲線状に設計して、余分な材料を事前に排除できます。たとえば、自動車のドアパネル用のアルミニウムシートブランクのエッジプロファイルは、すべての領域にわたってバランスのとれた材料の流れを確保し、発生源でのしわを最小限に抑えるために、絞りの深さに応じて調整する必要があります。
潤滑とスタンピング速度を調整して制御することも重要です。アルミシートの表面に専用のスタンピング潤滑剤（粘度20～30cSt）を塗布すると、摩擦係数が0.1以下に下がり、不均一な材料流動抵抗が軽減されます。推奨スタンピング速度は 150 ～ 250 mm/s です。速度が高すぎると、材料の反応が遅れ、局所的なシワが発生する可能性があります。速度が高すぎると接触時間が長くなり、潤滑不良のリスクが高まります。複雑な曲面を持つ部品の場合は、可変速スタンピングを使用して、しわができやすい領域の速度を下げて材料の流れを均一にすることができます。
