JP7827151B2 - 遅れ破壊特性評価方法、遅れ破壊予測方法、プログラム、及びプレス成形品の製造方法 - Google Patents

遅れ破壊特性評価方法、遅れ破壊予測方法、プログラム、及びプレス成形品の製造方法

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Description

本発明は、高強度鋼板からなる金属板から製造されるプレス成形品の、せん断端面での遅れ破壊の評価に好適な技術、及びその評価技術を利用した技術に関する。本明細書で、高強度鋼板とは、引張強度980MPa以上の鋼板を指す。
現在、自動車には軽量化による燃費向上と衝突安全性の向上が求められている。そして、車体の軽量化と衝突時の搭乗者保護を両立する目的で、車体を構成する部品に対し、高強度鋼板が使用される傾向がある。近年では、引張強度1470MPa以上の超高強度鋼板も車体に適用されてきている。高強度鋼板の車体適用時における課題の一つに遅れ破壊がある。特に、引張強度980MPa以上の高強度鋼板では、せん断加工後の端面から発生する遅れ破壊が重要な課題となっている。なお、せん断加工後の端面を、せん断端面とも記載する。このせん断端面には、大きな引張応力が残留することが知られている。このため、せん断端面では、遅れ破壊の発生が懸念されている。
せん断端面での遅れ破壊を評価する方法としては、例えば、特許文献1に記載の方法がある。特許文献1の方法は、応力を負荷した試験片に水素を侵入させて、薄鋼板の水素脆化を評価することが記載されている。
特許第5196926号公報
ここで、自動車部品のせん断端面には、前トリム部と後トリム部の2種類のせん断端面が存在する。前トリム部は、プレス成形前にせん断された部位である。後トリム部は、プレス成形後にせん断された部位である。後者の後トリム部は、例えば、ドロー成形時の板押さえ部分が必要な場合などに生じる。この場合、例えば、プレス成形後に、ドロー成形用の余分なフランジ部を、製品外形線に沿ってせん断加工(後トリム)される(図9参照)。
このような後トリムの場合、既にプレス成形により形状が付与されたプレス部品を、その部品形状に沿って、下型と板押さえで拘束する。そして、後トリムの場合、その拘束状態で、せん断加工を実行する必要がある。
しかし、拘束されるプレス部品の形状は、狙いの部品形状からの乖離などのばらつきの問題によって、一定にならない。上記の乖離は、例えばスプリングバックで発生する。そして、形状が一定にならないことから、下型や板押さえの、部品(金属板)に対する当たりが不十分となりやすい。そのため、金属板を拘束する板押さえの面や下型の面に、拘束する部品(金属板)と接触しない箇所が発生する可能性がある。つまり、せん断時における、拘束部に隙間ができてしまう箇所が発生する可能性がある。
このようなことから、発明者は、プレス成形前の平坦な金属板をせん断する前トリムと、成形後にせん断する後トリムとでは、せん断端面の性質が異なることが考えられる、との知見を得た。
しかし、特許文献1などの従来の遅れ破壊特性の評価方法では、このような後トリム部のせん断端面の評価に、特に着目した内容ではなかった。
実際のプレス成形品、特に、量産される自動車部品の生産工程を考慮すると、このような後トリム部に関連した遅れ破壊評価が非常に重要である。本発明は、このような点に着目してなされたものである。そして、本発明は、せん断端面を形成するせん断加工のせん断条件による、せん断端面の遅れ破壊特性への影響を評価可能な技術を提供することを目的とする。
上述のような知見から、発明者は、後トリム部のトリム成形前の形状変化による、板押さえや下型への金属板の当たり方の不良の度合いによって発生するせん断条件の違いに着目した。そして、発明者は、せん断端面の遅れ破壊特性への影響を定量的に評価可能な手法を提供することを考えた。また、発明者は、後トリムにおいて、上述のように、せん断条件として板の拘束条件が重要であるとの知見を得た。
課題解決のために、本発明の一態様は、高強度鋼板からなる金属板のせん断端面の遅れ破壊特性を評価する遅れ破壊特性評価方法であって、上記金属板にせん断加工を施すことで、上記せん断端面を有する金属板の試験片を作製し、作製した上記試験片のせん断端面に負荷応力を負荷した状態で、当該試験片を水素侵入環境下に設置することで、上記せん断加工のせん断条件に対する、上記せん断端面の遅れ破壊特性を評価する。
変数とするせん断条件は、例えば、金属板の拘束条件とすると良い。
本発明の態様によれば、せん断加工のせん断条件に応じた、せん断端面の遅れ破壊特性を評価する。したがって、本発明の態様によれば、例えば、後トリム部成形時のせん断条件による、せん断端面の遅れ破壊特性への影響を評価可能となる。なお、本発明の態様は、プレス成形後に切断される後トリムによるせん断端面のせん断条件の評価に好適である。しかし、本発明は、前トリムによるせん断端面のせん断条件の評価にも適用可能である。
ここで、後トリム部のトリム成形時のせん断条件は、せん断の際の金属板の拘束状態などで変化する。本発明の態様によれば、例えば、そのようなせん断の際の金属板の拘束状態を加味して、遅れ破壊の限界応力や遅れ破壊の発生の有無を評価可能となる。
この結果、本発明の態様によれば、例えば、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品に高強度鋼板を適用する際における、遅れ破壊特性をより向上すること可能となる。
また、本発明の態様によれば、試験片作製時のせん断加工時のせん断条件を、スペーサーを用いて調整することで、後トリム時の拘束状態(せん断条件)を簡易に模擬可能である。この結果、本発明の態様によれば、せん断条件を簡易に定量化できると共に、せん断条件の変更(調整)を容易に再現することが可能となる。
本発明に基づく実施形態に係る遅れ破壊特性評価の処理フローを説明する図である。 板押さえと下刃を有する下型が金属板に当たっているが、平面視で、板押さえが下刃接触部から離隔している場合(せん断条件A)を示す図である。 せん断条件Aを模擬して平坦な金属板をせん断するためのせん断加工装置の構成例を説明する図である。 せん断待機状態において、板押さえが金属板に当たっていないが下型が金属板に当たっている場合(せん断条件B)を示す図である。 せん断条件Bを模擬して平坦な金属板をせん断するためのせん断加工装置の構成例を説明する図である。 せん断待機状態において、板押さえが金属板に当たっているが、下型が下刃接触部付近で金属板に当たっていない場合(せん断条件C)を示す図である。 せん断条件Cを模擬して平坦な金属板をせん断するためのせん断加工装置の構成例を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係るプログラムの処理例を説明する図である。 実施例における、プレス成形品の後トリムを示す上面図である。
次に、発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(概要)
まず、本実施形態の概要を説明する。
発明者は、被加工材である金属板に対する板押さえの当たり方に着目した。そして、後トリムでのせん断加工の際の、板拘束の不良状態として、次のA、B、Cの3パターンに分類した。板押さえの当たり方とは、下型と板押さえによる、金属板の拘束状態を指す。
ここで、これらの不良状態は、プレス成形品に対するせん断時(後トリムの時)に発生しやすい。すなわち、本発明は、後トリムにより形成されるせん断端面の、遅れ破壊特性の評価に好適な技術である。
A:板押さえ2の面2Bと下型1の面1Bが共に金属板10に当たって、金属板10を拘束しているが、平面視で板押さえ2が下刃1Aから離れている場合(図2参照)
B:板押さえ2の面2Bが、せん断待機状態の金属板10に当たっていないが、下型1の面1Bが、せん断待機状態の金属板10に当たっている場合(図4の、一点鎖線で示される金属板10を参照)
C:板押さえ2の面2Bが、せん断待機状態の金属板10に当たっているが、下型1の面1Bが下刃1A付近で金属板10に当たっていない場合(図6参照)
本発明者は、これらのA、B、Cの当たり方(板拘束状態)の不良を模擬するため、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bとの間に介在させるスペーサー4を用いた(図3等参照)。そして、スペーサー4の位置や厚さを調整することで、これらの不良状態(板拘束状態)を再現することを考えた。更に、スペーサー4の厚さH(高さH)と、平面視における、スペーサー4の下刃1Aからの離隔距離Lとの調整によって、せん断条件としての、不良の度合いに定量性を持たせた。
なお、本明細書で、平面視とは、せん断方向から見た場合を指す。なお、試験片を作製するためのせん断加工の場合には、せん断方向と、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bの対向方向とは、同方向を向いている。
そして、上記不良状態を模擬した各種のせん断条件で、平坦な金属板10をせん断加工して、試験片を作製した。そして、そのように作製した試験片に対し、四点曲げ等によって外的に応力を負荷した状態で、当該試験片を水素侵入環境下に所定時間設置した。そして、本実施形態では、設置時間に基づき、遅れ破壊の発生の有無を評価した。
次に、上記の評価を参照して、特定の応力負荷量に対する、遅れ破壊が発生しない板押さえの不良条件の範囲を、各分類A、B、C毎に判別した。特定の応力負荷量とは、例えば、せん断後に、せん断端面に付与される負荷量である。
次に、求めた遅れ破壊の発生しないせん断条件で、プレス成形品の後トリム工程を実施する。これによって、せん断端面の耐遅れ破壊特性に優れたプレス成形品が製作できた。
なお、せん断条件以外の加工条件については、別途、せん断端面の耐遅れ破壊特性を評価すればよい。
次に、本実施形態の一例について図面を参照して説明する。
(遅れ破壊特性評価方法)
本実施形態は、金属板10のせん断端面の遅れ破壊特性を評価する遅れ破壊特性評価方法である。本発明は、特に、金属板10が高強度鋼板の場合に、より効果を奏する。
本実施形態では、評価対象とする金属板10に対する遅れ破壊特性評価の処理として、実際の実験を有する試験の工程と、評価の工程とを備える。
本実施形態の遅れ破壊特性評価方法は、図1に示すように、第1の工程50A~第4の工程50Dを備える。第1の工程50A~第3の工程50Cは、試験の工程に対応する。第4の工程50Dが評価の工程に対応する。
<第1の工程50A>
第1の工程50Aは、平板状の金属板10にせん断加工を施して、せん断端面を有する試験片を作製する工程である。
本実施形態では、せん断加工のせん断条件を調整して、各種の試験片を作製する。
本実施形態では、調整するせん断条件として、せん断時の板の拘束条件を例示して説明する。その他の、クリアランス量などのせん断条件を変数として、せん断条件に対する遅れ破壊特性の評価を実施しても良い。
本実施形態では、後トリム時に発生しやすい板拘束の不良条件の分類毎に、スペーサー4を用いてせん断条件を定量化(変数化)して、試験片を作製するとする。試験片は、例えば、評価しやすいように短冊形状とする。
また、板拘束の不良条件の分類は、上述のように、A、B、Cの3分類とする。
[せん断条件A(分類A)用の試験片の作製]
せん断条件Aの拘束不良条件では、図2に示すように、対向する板押さえ2の面2Bと下型1の面1Bが金属板10に当たって、金属板10をしっかりと拘束している。しかし、平面視で、板押さえ2が、下刃1Aの位置から離れている場合である。なお、板押さえ2の面2Bと下型1の面1Bは、それぞれ拘束する金属板10側を向く面である。
つまり、図2に示す拘束状態では、量産時などのプレス成形品の実生産工程において、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bで金属板10はしっかり拘束されている。しかし、平面視で、板押さえ2と下刃1Aとの間に離隔距離L′を有する。なお、本明細書で離隔方向とは、平面視で上刃3Aと下刃1Aとが対向する方向とする。以下、同様である。
このように、図2の状態は、せん断待機状態において、平面視、金属板10における下刃1Aの接触部付近で金属板10と板押さえ2の面2Bとが当たっていない領域がある状態を模擬している。この状態では、板押さえ2の下刃1Aからの離隔距離L′が、平面視で、下刃1Aからどの程度の距離まで、板押さえ2の面2Bが金属板10に接触していないかを示す。そして、その離隔距離L′が、不良の度合い(拘束条件)の変数となりうる。
この当たり方の不良状態(拘束条件)を模擬するため、スペーサー4を用いてこれらの不良状態を再現した(図3参照)。そして、スペーサー4の厚さHと位置の調整によって不良の度合いに定量性を持たせた。位置の調整は、離隔距離Lの調整で行われる。後述のせん断条件B、Cについても、同様に、スペーサー4を用いることで、不良の度合いに定量性を持せている。
使用するスペーサー4の材料は、好適にはスペーサー4の変形を無視できる金属系の材料が望ましい。しかし、スペーサー4の材料として、そのほかの硬質ゴム等の材料も適用可能である。また、スペーサー4は、離隔方向に沿った厚さが一定となった平板形状となっている。
図3に、せん断条件Aの状況を、試験片作製のためのせん断加工で再現するためのせん断加工装置の模式図を示す。
図3に示すせん断加工装置は、肩部に下刃1Aを有する下型1と、肩部に上刃3Aを有する上型3と、板押さえ2とを備える。下型1は例えばダイであり、上型3は例えばパンチである。せん断加工装置は、せん断の際に、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bが、金属板10を拘束可能な配置構成となっている。そして、金属板10を拘束した状態で、下刃1Aに対し相対的に上刃3Aをせん断方向に相対移動させることで、金属板10をせん断する構成となっている。このとき、上刃3Aと下刃1AのクリアランスΔCは、予め設定した値に設定されて、せん断が実行される。
ここで、図3に示すせん断加工装置は、試験片を製造するためのせん断加工装置である。このため、図3に示すように、平板状の金属板10に当接する下型1の面1Bと、板押さえ2の面2Bは、共に平坦な面となっている。
更に、図3に示すせん断加工装置は、金属板10と板押さえ2の面2Bの間にスペーサー4が介挿されて構成される。スペーサー4は、平板状の部材である。スペーサー4は、板押さえ2の面2Bの面に沿って、下刃1Aに対し接近・離隔が可能となっている。
図3に示すせん断加工装置では、平面視での、下刃1Aに対するスペーサー4の離隔距離Lとスペーサー4の高さHの少なくとも一方を、せん断条件Aにおける変数(調整量)とする。つまり、スペーサー4の離隔距離Lと高さHで、下刃1Aの金属板への接触部付近において、どの程度、板押さえ2が金属板10から離れているかが設定される。そして、このスペーサー4の離隔距離Lと高さHを、せん断条件Aでの変数として調整することで、せん断条件Aにおける、各変数値での試験片をそれぞれ作製することが可能となる。なお、離隔距離Lと高さHの単位は、[mm]とする。
ここで、せん断条件Aのせん断加工において、スペーサー4の厚さHは、板押さえ不良の影響を考慮すると、例えば0.5mm以上とすることが好ましい。厚さHの上限値は、特に制限は無いが、例えば10mmとする。
また、スペーサー4の離隔距離Lは、不良状態を判定するためには、例えば1mm以上に設定することが好ましい。
[せん断条件B(分類B)用の試験片の作製]
せん断条件Bの拘束不良条件は、図4に示すように、板押さえ2の面2Bが、せん断待機状態の金属板10に当たっていないが、下型1の面1Bが金属板10に当たっている場合である。一点鎖線で示す金属板10が、せん断待機の状態である。実線で示す金属板10Aが、せん断時の状態である。
図4に示す拘束状態は、量産などのプレス成形品の実生産工程においては、板押さえ荷重が足りないなどの原因によって発生する。つまり、図4に示す拘束状態は、待機位置の金属板10に対し、板押さえ2が浮いてしまった状態を模擬したものである。図4は、その状態から、下刃1Aと上刃3Aとで金属板10のせん断が行われた状態を模擬している。この図4の拘束状態では、せん断待機時の板押さえ2の面2Bと金属板10との隙間(対向距離)が、板押さえ2の浮きに応じた不良の度合いの変数となりうる。
図5に、せん断条件Bの状況を、試験片作製のためのせん断加工で再現するためのせん断加工装置の模式図を示す。図5中、一点鎖線で示す金属板10がせん断待機の状態であり、実線で示す金属板10Aが、せん断時の状態である。
図5に示すせん断加工装置は、肩部に下刃1Aを有する下型1と、肩部に上刃3Aを有する上型3と、板押さえ2とを備える。下型1は例えばダイであり、上型3は例えばパンチである。せん断加工装置は、せん断の際に、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bが、金属板10を拘束可能な配置構成となっている。そして、板を拘束した状態で、下刃1Aに対し相対的に上刃3Aをせん断方向に相対移動させる。これによって、金属板10をせん断する構成となっている。このとき、上刃3Aと下刃1AのクリアランスΔCは、予め設定した値に設定されて、せん断が実行される。
ここで、図5に示すせん断加工装置は、試験片を製造するためのせん断加工装置である。このため、図5に示すように、平板状の金属板10に当接する下型1の面1Bと、板押さえ2の面2Bは平坦な面となっている。
更に、図5に示すせん断加工装置は、せん断条件Bの状態を再現するために、板押さえ2の面2Bと下型1の面1Bの間に、金属板10の板厚よりも厚さHを有するスペーサー4を介挿している。そのスペーサー4は、金属板10に接触(干渉)しない位置に配置される。
図5に示すせん断加工装置は、スペーサー4の高さHを調整することで、どの程度、金属板10がせん断時に跳ね上がるかを模擬可能な装置となる。つまり、スペーサー4の厚さHが、板押さえ2がどの程度浮いた状態になるかの、不良の度合いの変数として調整される。
このせん断条件Bのせん断加工において、スペーサー4の厚さHは、板押さえ2の不良の影響を考慮すると、金属板10の板厚よりも0.2mm以上厚いことが望ましい。もっとも、正常な拘束状態の評価として、スペーサー4として、厚さHが金属板の板厚と等しい場合を含めても良い。
[せん断条件C(分類C)用の試験片の作製]
せん断条件Cの拘束不良条件は、図6に示すように、板押さえ2の面2Bが金属板10に当たっているが、下型1の面1Bが、下刃1Aの付近で金属板10に当たっていない場合である。図6中、符号H′が、下刃1Aの付近での、下型1の面1Bと金属板10との間の隙間量である。また、図6中の符号Sが、下型1の面1B及び板押さえ2の面2Bがそれぞれ、せん断待機状態の金属板10に接触している部分を例示している。ここで、図6では、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bにおける金属板10を拘束する部分の面が平面でない。その理由は、次に通りである。すなわち、図6は、プレス成形後の金属板10を拘束した状態を模擬しているためである。すなわち、図6では、下型1の面1B及び板押さえ2の面2Bが、せん断時に拘束するプレス成形品の拘束位置の金属板形状に沿った形状となっていることを表現した模式図である。
すなわち、図6に示す状態は、量産などの実生産工程において、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bで金属板10をしっかり拘束している。しかし、図6では、拘束する部品の部分が立体的な形状となっていることを想定して模擬している。そして、図6では、板押さえ2の面2Bと金属板10、又は下型1の面1Bと金属板10の間に隙間ができた状態を模擬している。つまり、図6に示す状態は、成形時の誤差などで、せん断待機状態において、下刃1Aの付近で金属板10と下型1の面1Bが当たっていない状態を模擬している。
この図6の状態では、平面視における、下型1の面1Bと金属板10の接触部Sの、下刃1Aの接触部の間の離隔距離L′と、上刃3Aの接触部S付近でどの程度下型1の面1Bが金属板10から離れているかが不良の度合いの変数となりうる。
図7に、せん断条件Cの状況を、試験片作製のためのせん断加工で再現するためのせん断加工装置の模式図を示す。
図7に示すせん断加工装置は、肩部に下刃1Aを有する下型1と、肩部に上刃3Aを有する上型3と、板押さえ2とを備える。下型1は例えばダイであり、上型3は例えばパンチである。せん断加工装置は、せん断の際に、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bが、金属板10を板厚方向で拘束可能な配置構成となっている。そして、金属板10を拘束した状態で、下刃1Aに対し相対的に上刃3Aをせん断方向に相対移動させる。これによって、金属板10をせん断する構成となっている。このとき、上刃3Aと下刃1AのクリアランスΔCは、予め設定した値に設定されて、せん断が実行される。
ここで、図7に示すせん断加工装置は、試験片を製造するためのせん断加工装置である。
なお、試験片作製用のせん断加工では、金属板10は、平坦な形状である。このため、図7に示す、下型1の面1Bと板押さえ2の面2Bは、平坦な面となっている。
そして、図7に示すせん断加工装置では、せん断条件Cの状況を再現するために、下型1の面1Bと金属板10の間の少なくとも一部にスペーサー4が介挿されている。
この状態において、平面視において、スペーサー4の下刃1Aからの離隔距離Lとスペーサー4の厚さHを調整する。これによって、下刃1Aの接触部付近でどの程度、下型1が金属板10から離れているかを表現する。つまり、離隔距離Lと厚さHを、せん断条件Cでの不良の度合いの変数として調整することが可能である。
ここで、せん断条件Cのせん断加工において、スペーサー4の厚さHは、板押さえ不良の影響を考慮して、0.5mm以上が好ましい。また、スペーサー4の離隔距離Lは、板押さえ不良の影響を考慮して、1mm以上が好ましい。
また、第1の工程50Aにおいて、せん断条件A、B、C毎に、個別に複数の試験片を作製する。
<第2の工程50B>
第2の工程50Bは、第1の工程50Aで作製された各種の試験片に対し、せん断端面に予め設定した外的な負荷応力を負荷し、その負荷状態で試験片を拘束する工程である。応力負荷の方法は、例えば、引張応力負荷又は曲げ応力負荷により行う。この場合、治具を用いた曲げ応力負荷による方法が、簡便性の観点から特に望ましい。この負荷の方法は、公知の方法を採用すれば良い。
例えば、せん断端面を有する試験片に、四点曲げにより応力を負荷する。応力の調整は予め金属板10に貼り付けしたひずみゲージにより実施することが望ましい。また、負荷は、軸引張による荷重等でも代替可能である。ここで負荷応力を、例えば100MPa刻みなど十分小さいスパンで変化させて、せん断条件の変数(調整量)毎に、複数の試験片を準備することが好ましい。
<第3の工程50C>
第3の工程50Cでは、第2の工程50Bで外的な負荷応力を負荷し、その状態で拘束した試験片を、予め設定した水素侵入環境に対し予め設定した時間設置する。そして、第3の工程50Cでは、その状態での当該試験片で、亀裂の発生状況を評価する。
このとき、水素侵入環境と設置時間は、評価の対象となる材料が実際に使用される環境下で侵入すると推定される水素量と同等の、水素侵入量が得られる条件にすることが好ましい。
試験片の水素侵入環境下への設置は、例えば、塩酸やNH4SCN水溶液などの酸液を収容した浴槽内に試験片を浸漬することで行う。酸液の濃度や浸漬時間は、許容上限として予め設定した水素量が試験片に侵入する条件となるように設定する。
そして、第1の工程50A及び第2の工程50Bで作成した各試験片について、上記の第3の工程50C~第4の工程50Dを、負荷する負荷応力の条件を変えて繰り返し実行する。このように、外的な負荷応力の負荷水準を複数とることで、せん断条件の変数毎に、遅れ破壊の発生しない負荷応力の限界値を判定することが可能である。この負荷応力の限界値を、遅れ破壊限界応力とも記載する。
<第4の工程50D>
第4の工程50Dでは、第1の工程50Aでのせん断条件の変数と、第3の工程50Cで求めた遅れ破壊の発生しない負荷応力の限界値(遅れ破壊限界応力)との複数の組合せデータを取得する。複数の組合せデータの取得は、せん断条件A、B、C毎に個別に、個別実行する。
その複数の組合せデータを参照して、せん断条件A、B、C毎に、せん断条件の変数と対応する負荷応力の限界値との相関の情報を求める。
相関の情報は、公知の演算方法で求めれば良い。相関の情報は、例えば、重回帰モデルや、機械学習によるモデル式などとする。複数の組合せデータを相関の情報として採用してもよい。
このように、予め相関の情報を求めておくことで、せん断条件毎に、実際のプレス成形品や、成形予定のプレス成形品形状で、遅れ破壊が発生するかどうかを予測することが可能である。
具体的には、相関の情報を参照して、トリムの際のせん断条件とトリム後に負荷される負荷応力とで、遅れ破壊が発生するかどうかを予測する。負荷応力は、例えば、せん断後に金属板10をプレス成形した際の残留応力である。負荷応力は、金属板10をプレス成形した際の残留応力に、その後のプレス成形の部品の組付け応力を加味した、トリム後の負荷応力であっても良い。このトリム後の負荷応力を、成形応力とも呼ぶ。
逆に、せん断端面形成後(後トリム後)の負荷応力の上限値が決まっている場合には、後トリムに適用することのできるせん断条件の範囲を求めることで対応することも可能である。
以上のように、後トリム部の遅れ破壊の危険性を予め判定して遅れ破壊しないように、部品形状や後トリムのせん断加工のせん断条件を設計すると良い。この場合、耐遅れ破壊特性に優れたせん断端面を有するプレス成形品を製作することが可能である。
なお、1つのプレス成形品に後トリム部の部分と前トリム部の部分とが併存する場合、後トリム部の評価と共に、前トリム部の評価も別途行ってもよい。
ここで、プレス成形品における、トリム後の成形の残留応力などは、通常のCAEによる成形解析により計算することが可能である。せん断端面の複数箇所で、せん断条件が異なる場合には、その複数の箇所毎に、又は代表とする箇所について、その部分のせん断条件を変数として、個々に遅れ破壊発生の有無を評価すればよい。
(プレス成形品の製造方法)
プレス成形されたプレス部品に対しせん断加工を行うせん断工程(後トリム工程)を有するプレス成形品の製造する場合、次のようにして、プレス成形品を製造することが良い。
すなわち、本実施形態の遅れ破壊特性評価方法によって、プレス成形品が遅れ破壊しないと評価される後トリム工程でのせん断条件を決定する。そして、その決定したせん断条件で後トリム用のせん断加工を行って、プレス成形品を製造する。
又は、本実施形態の遅れ破壊特性評価方法によって、目標とするプレス成形品を製造する際に許容されるせん断条件の変数の限界値(範囲)を求める。そして、後トリム用のせん断加工のせん断条件の変数が、求めた限界値以下(範囲内)となるように調整する。
ここで、プレス成形後にせん断加工(後トリム)が行われる場合、外的な負荷応力は、例えば、後トリム用のせん断加工後の更なるプレス成形による残留応力となる。また、外的な負荷応力は、例えば、そのプレス成形の部品を他の構造物に組み付けた際に発生する組付け応力となる。
(プログラム)
以上の遅れ破壊特性評価方法に使用される、プログラムの例を示す。
本例のプログラムは、せん断加工時のせん断条件の変数と、せん断端面に負荷可能な外的な負荷応力の限界値(遅れ破壊限界応力)との相関の情報40Aを、記憶部40に記憶しておく(図8参照)。せん断条件の変数は、せん断条件毎のスペーサー4の高さHや離隔距離Lである。すなわち、相関の情報は、せん断条件A、B、C毎に個別に求めて記憶しておく。
その相関の情報40Aは、上述のような遅れ破壊特性の評価方法の処理で求めればよい。そして、本例のプログラムは、相関の情報40Aを参照して、入力されたせん断加工時のせん断条件の変数に対応する、せん断加工後に負荷可能な負荷応力の限界値を求める処理を実行させるためのプログラムである。
また、別例のプログラムは、コンピュータに、第1の処理ステップと第2の処理ステップとを実行させるためのプログラムである。第1の処理ステップは、相関の情報40Aを参照して、入力されたせん断加工時のせん断条件の変数に対応する負荷応力の限界値を求める処理を実行する。第2の処理ステップは、金属板10をプレス成形品の形状にプレス成形する際の負荷応力である成形応力と、第1の処理ステップで求めた負荷応力の限界値とから、遅れ破壊の発生の有無を判定する処理を実行する。
次に、上述したような評価方法のプログラムによる処理例を、図8を参照して、説明する。図8のような処理で評価を行えば、より効率的な遅れ破壊の評価が可能となる。
図8に示す例は、相関情報算出部20、評価本体部30、及び記憶部40を備えている。そして、相関情報算出部20、及び評価本体部30の処理を行うプログラムは、コンピュータのRAMやROMなどの記憶部40に記憶され、コンピュータで実行される。
<記憶部40>
記憶部40は、データベースなどの記録媒体からなる。
金属板10の材料条件、水素環境の条件、せん断条件、成形ひずみ量を、種々変更しつつ、上記第1の工程50A~第4の工程50Dの処理を繰り返す。それによって、金属板10の材料条件、水素環境の条件、せん断加工時のせん断条件毎に、試験条件を変数として、せん断条件の変数に対し求めた負荷応力dのデータを、記憶部40に記憶しておく。また、記憶部40には、求めた相関の情報40Aも記憶される。相関の情報40Aは、プログラムの格納場所と同じ媒体に格納されていてもよい。
<相関情報算出部20>
相関情報算出部20では、まず、ステップS10にて、評価の基礎条件として、材料の種類(鋼種や厚さH)の条件と、遅れ破壊の条件である水素環境の条件(酸度や設置時間)の入力を促す。その後、作業者の入力操作で、相関情報算出部20は、上記入力を取得する。
次に、ステップS20にて、せん断加工時のせん断条件の変数の入力を促し、作業者の入力操作で、上記入力を取得する。せん断条件の変数は、例えば、スペーサー4の厚さHや離隔距離Lである。
次に、ステップS30では、ステップS10及びステップ20で入力された条件に合致した、各せん断条件の変数に対する負荷応力のデータ群を、記憶部40から取得する。データ群は、(せん断条件の変数、負荷応力)のデータの集まり、である。
このデータ群は、せん断条件A、B、C毎に個別に収集する。
又は、試験によって求めた各せん断条件の変数に対する負荷応力のデータ群の入力を促し、作業者の入力操作で、上記入力情報を取得する。取得したデータは、記憶部40に記憶する。
次に、ステップS40では、ステップS30が取得した、せん断条件の変数に対する負荷応力のデータ群を参照し、公知の処理方式に基づき相関検出処理を行う。具体的には、ステップS40では、負荷応力dを、せん断条件の変数xを変数とした関数f(x)として求める演算処理を実行する。
次に、ステップS50では、ステップS40で求めた負荷応力dの関数を、下記式のような、安全率s(:0<s≦1)を考慮した式に変更する。
d =s・f(x)
そして、求めた、負荷応力dの関数の情報(相関の情報40A)は、試験条件をキーとして記憶部40に記憶する。
<評価本体部30>
評価本体部30では、まず、ステップS100にて、評価の対象の、材料の種類(鋼種や厚さH)の条件と、遅れ破壊の条件である水素環境の条件(酸度や設置時間)の入力を促す。そして、作業者の入力操作で、評価本体部30は、上記入力を取得する。
次に、ステップS110では、せん断加工時のせん断条件の変数xの値と、せん断端面形成後に金属板10に負荷される負荷応力gの入力を促す。そして、作業者の入力操作で、評価本体部30は、上記入力を取得する。これらの情報は、CAE解析の解析情報から取得しても良い。
ステップS120では、ステップS100で入力した条件に合致した負荷応力dの関数「s・f(x)」からなる相関の情報40Aを記憶部40から取得する。そして、入力されたせん断条件の変数xの値に対応する負荷応力の限界値dを求める。その負荷応力の限界値dを出力する処理を実行してもよい。
ステップS130では、ステップS120で求めた負荷応力の限界値d(=s・f(x))と、せん断端面形成後に金属板10に負荷される負荷応力gとを比較する。そして、その比較によって遅れ破壊のリスクがあるか否かの判定を行う。負荷応力gは、例えば成形応力である。
ここで、図8のステップS130では、遅れ破壊のリスクがあるか否かの判定を行っているが、遅れ破壊までの負荷応力の余裕度(=d-g)を併せて出力するようにしてもよい。
以上の説明では、相関情報算出部20で、相関の情報40Aとして、せん断条件の変数xに対し、d=f(x)やd=s・f(x)を求めている。相関の情報40Aとして、負荷応力dを変数として、限界のせん断条件の変数x=h(d)を求めても良い。この場合には、ステップS120にて、相関の情報40Aを参照して、予定されるせん断端面形成後の負荷応力dに対応する、せん断条件の限界値を求める。そして、ステップS130にて、せん断加工時のせん断条件の変数の値と、求めた限界の塑性ひずみ量xと比較する。そして、その比較によって遅れ破壊のリスクがあるか否かの判定を行う。
(効果)
本実施形態では、プレス成形品の後トリムでのせん断条件を加味して遅れ破壊の限界応力を設定、又は遅れ破壊の発生を判定することが可能となる。この結果、本実施形態では、例えば自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品に高強度鋼板を適用する際に遅れ破壊特性を向上することができる。
(その他)
本開示は、次の構成も取り得る。
(1)開示1は、高強度鋼板からなる金属板のせん断端面の遅れ破壊特性を評価する遅れ破壊特性評価方法であって、
上記金属板にせん断加工を施すことで、上記せん断端面を有する金属板の試験片を作製し、
作製した上記試験片のせん断端面に負荷応力を負荷した状態で、当該試験片を水素侵入環境下に設置することで、
上記せん断加工のせん断条件に対する、上記せん断端面の遅れ破壊特性を評価する、
遅れ破壊特性評価方法。
(2)開示2は、上記試験片として、上記せん断加工のせん断条件が異なる複数の試験片を作製し、
せん断条件毎に上記金属板の遅れ破壊特性を評価する。
(3)開示3は、上記せん断条件に対する、せん断後のせん断端面における水素侵入環境下で遅れ破壊の発生しない負荷応力の限界値を求め、
求めた負荷応力の限界値に基づき、上記せん断端面の遅れ破壊特性を評価する。
(4)開示4は、本開示の遅れ破壊特性評価方法に基づき、上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関を予め求め、
その相関によって、上記せん断条件に対する、許容される負荷応力を評価する。
(5)開示5は、上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である。
(6)開示6は、上記せん断加工は、肩部に下刃を有する下型と板押さえとで、上記金属板を拘束した状態で、上記下刃と上刃とで上記金属板をせん断することで行われ、
上記拘束される金属板と上記板押さえとの間にスペーサーを介挿し、
上記下刃から上記スペーサーまでの離隔距離、及び上記スペーサーの厚さのうちの少なくとも一方の条件を変えることで、上記せん断条件を変更する。
(7)開示7は、上記せん断加工は、肩部に下刃を有する下型と板押さえとで、上記金属板を拘束した状態で、上記下刃と上刃とで上記金属板をせん断することで行われ、
上記金属板と接触しない位置で、上記下型と上記板押さえとの間に、上記金属板の厚さよりも厚いスペーサーを介挿することで、上記金属板を拘束する上記下型と上記板押さえの対向距離を規定し、
上記スペーサーの厚さを変えることで、上記せん断条件を変更する。
(8)開示8は、上記せん断加工は、肩部に下刃を有する下型と板押さえとで、上記金属板を拘束した状態で、上記下刃と上刃とで上記金属板をせん断することで行われ、
上記拘束される金属板と上記下型との間にスペーサーを介挿し、
上記下刃からスペーサーまでの離隔距離、及び上記スペーサーの厚さのうちの少なくとも一方の条件を変えることで、上記せん断条件を変更する。
(9)開示9は、金属板をプレス成形して製造されたプレス部品に対するせん断加工の工程を有して製造されるプレス成形品における、上記せん断加工による遅れ破壊の発生の有無を予測する予測方法であって、
本開示の遅れ破壊特性評価方法に基づき、上記せん断加工の上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関を予め求め、
その相関によって、上記プレス部品へのせん断加工による、上記プレス成形品の遅れ破壊の発生の有無を予測する、
遅れ破壊予測方法。
(10)開示10は、上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である。
(11)開示11は、本開示の遅れ破壊特性評価方法に基づき求めた、上記せん断加工の上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関の情報が、記憶部に記憶され、
コンピュータに、上記記憶している相関の情報を参照して、入力されたせん断条件に対応する負荷可能な負荷応力の限界値を求める処理を実行させるためのプログラム。
(12)開示12は、金属板をプレス成形して製造されたプレス部品に対するせん断加工の工程を有して製造されるプレス成形品における、上記せん断加工による、遅れ破壊の発生の有無を予測するためのプログラムであって、
本開示の遅れ破壊特性評価方法に基づき求めた、上記せん断加工の上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関の情報が、記憶部に記憶され、
コンピュータに、
上記記憶している相関の情報を参照して、入力されたせん断条件に対応する負荷応力の限界値を求める第1の処理ステップと、
上記せん断加工後にプレス部品の上記せん断加工で形成されたせん断端面に負荷される負荷応力である成形応力と、第1の処理ステップで求めた負荷応力の限界値とから、遅れ破壊の発生の有無を判定する第2の処理ステップと、
を実行させるためのプログラム。
(13)開示13は、上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である。
(14)開示14は、金属板をプレス成形して製造されたプレス部品に対するせん断加工の工程を有して製造されるプレス成形品の製造方法であって、
本開示の遅れ破壊特性評価方法によって、上記プレス成形品が遅れ破壊しないと評価されるせん断条件を決定し、
その決定したせん断条件で上記せん断加工を行う、
プレス成形品の製造方法。
(15)開示15は、上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である。
(16)開示16は、遅れ破壊特性を評価するための試験片を製造するために、金属板をせん断加工するせん断加工装置であって、
肩部に下刃を有する下型と、板押さえと、肩部に上刃を有する上型とを備えて、上記金属板を、上記下型と上記板押さえで拘束した状態で、上記下刃と上記上刃とで上記金属板をせん断する構成となっており、
上記金属板と上記板押さえとの間に介挿されるスペーサーを有する、
せん断加工装置。
(17)開示17は、遅れ破壊特性を評価するための試験片を製造するために、金属板をせん断加工するせん断加工装置であって、
肩部に下刃を有する下型と、板押さえと、肩部に上刃を有する上型とを備えて、上記金属板を、上記下型と上記板押さえで拘束した状態で、上記下刃と上記上刃とで上記金属板をせん断する構成となっており、
上記金属板と接触しない位置で、上記下型と上記板押さえとの間に介挿するスペーサーを有し、上記スペーサーの厚さは、上記金属板の板厚より厚い、
せん断加工装置。
(18)開示18は、遅れ破壊特性を評価するための試験片を製造するために、金属板をせん断加工するせん断加工装置であって、
肩部に下刃を有する下型と、板押さえと、肩部に上刃を有する上型とを備えて、上記金属板を、上記下型と上記板押さえで拘束した状態で、上記下刃と上記上刃とで上記金属板をせん断する構成となっており、
上記金属板と上記下型との間に介挿するスペーサーを有する、
せん断加工装置。
次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
本実施例では、板厚1.4mmの強度1470MPa級鋼からなる供試材Aを、評価の対象の金属板として説明する。ただし、本発明は、このような金属板に限るものではない。本発明は、せん断端面に遅れ破壊が発生する可能性が高い引張強度が980MPa以上の超ハイテンをはじめとした金属材料に対して好適に適用できる。
本実施例では、次に示す金型のセットアップでのせん断によって、評価の対象とする、長さ120mmで且つ直線状のせん断端面を有する試験片を作製した。せん断加工時の上刃3Aと下刃1Aのクリアランスは、試験片の板厚の12%とした。ただし、比較のためにスペーサー4を設けない通常のせん断条件も実施した。通常のせん断条件は、下型と板押さえが共に金属板に面接触の状態で拘束する条件である。
(実施例Aの試験片作製)
せん断条件Aの状況を再現するために、図3に示したような、板押さえ2の面2Bと金属板10の間にスペーサー4を挿入したせん断加工装置でせん断加工を実施した。
この状態において、スペーサー4の下刃1Aからの離隔距離Lと、スペーサー4の厚さHを変数として調整した。スペーサー4の材質には、590MPa級の鋼板材を使用した。
この実施例Aでは、スペーサー4の高さHを2mmに固定した。また、スペーサー4の下刃1Aからの離隔距離Lを、2mm、4mm、6mmと、せん断条件Aでの変数を変化させた。これによって、実施例A用の試験片を作製した。
(実施例Bの試験片作製)
せん断条件Bの状況を再現するために、図5に示したように、板押さえ2の面2Bと下型1の面1Bの間に、金属板10の板厚よりも厚さが大きなスペーサー4を設けた装置を用いた。そのスペーサー4は、金属板10に接触しない位置に設けた。そして、せん断待機状態では、金属板10が板押さえ2の面2Bと接触しない状態として、せん断加工を実施した。
実施例Bでは、せん断条件の調整として、スペーサー4の厚さHを調整した。実施例Bでは、スペーサー4の厚さHを、1.9mm、2.4mm、3.4mmと調整した。これは、それぞれ0.5mm、1.0mm、2.0mmの隙間が、金属板10と板押さえ2の面2Bとの間にできる状態である。
(実施例Cの試験片作製)
せん断条件Cの状況を再現するために、図7に示したように、下型1の面1Bと金属板10の間の少なくとも一部にスペーサー4を挿入した装置を用いて、せん断加工を実施した。この状態において、スペーサー4の下刃1Aからの離隔距離Lとスペーサー4の厚さHを調整した。
実施例Cでは、スペーサー4の厚さHを、2mmとし、スペーサー4の下刃1Aからの離隔距離Lを、2mm、4mm、6mmと変化させた。
(試験片自体のせん断端面の評価)
ここでの評価は、せん断面を目視することで行った。
せん断条件Aの各条件においては、せん断端面は、通常のせん断条件とほぼ同一のせん断端面の状態となり、スペーサー4の影響はほとんどなかった。
また、せん断条件Bの各条件においては、板押さえ2から金属板10が解放されていた影響で、金属板10は、板押さえ2側に跳ね上がりながらせん断された。その影響で、せん断面が板厚に対して垂直ではなく斜め方向となっていた。そして、せん断端面も、延伸方向に対して部分的に二次せん断面が生じるなど、不安定な状態となっていた。その傾向は、スペーサー4の高さHが大きいほど強かった。
また、せん断条件Cの条件においては、下型1側に金属板10が曲げ変形を受けながらせん断された。その影響で、せん断端面は、下型1方向に延伸された端面性状となっていた。ただし、スペーサー4が6mm以上離れている場合には、金属板10に下型1側への曲げの塑性変形が入ってしまい、せん断条件として厳しすぎることが推測された。
(負荷の付与)
次に、上記作製した各試験片に四点曲げにより応力を負荷した。応力は、予め金属板10に貼り付けしたひずみゲージによりひずみを測定した。そして、応力は、ヤング率である205GPaをひずみ量に乗じることで測定して調整した。ここで、同じせん断条件の試験片毎に、負荷応力を100MPa刻みで変化させて、複数の試験片を準備した。
(水素侵入環境下に設置)
次に、負荷を付与した各試験片を、水素侵入環境下に設置して遅れ破壊の発生の有無を調査した。すなわち、応力負荷状態の試験片をpH3.5の塩酸に96h浸漬し、浸漬後にせん断端面で亀裂が発生していた場合、遅れ破壊が発生したと判定した。
(遅れ破壊特性の評価)
ここで、スペーサー4を設けない通常のせん断条件においては、遅れ破壊の限界応力は1200MPaだった。ここでは、これを評価の基準とする。
[実施例A]
表1に、スペーサー4の高さHが2mmの場合の、実施例Aの結果を示す。
表1から分かるように、スペーサー4の高さHが2mmの場合、下刃1Aからの離隔距離Lが0.5mmの場合は、スペーサー4を設けない通常のせん断条件の場合と変わらなかった。しかし、離隔距離Lが、1mm以上の場合では、遅れ破壊限界応力は低下傾向にあることが分かった。
表2に、スペーサー4の離隔距離Lが6mmの場合の、実施例Aの結果を示す。
表2から分かるように、スペーサー4の離隔距離Lが6mmの場合、スペーサー4の高さHが0.5mmの場合は、スペーサー4を設けない通常のせん断条件の場合と変わらなかった。しかし、スペーサー4の高さHが1mm以上では遅れ破壊限界応力が低下した。
[実施例B]
表3に、実施例Bの評価結果を示す。表3中、Dは、板押さえ2の面2Bと金属板10との間の隙間である。
表3は、スペーサー4の高さHを、1.5mm、1.7mm、1.9mm、2.4mm、3.4mmと変化させた場合の遅れ破壊限界応力である。
表3から分かるように、高さHが1.7mm以上で遅れ破壊限界応力は低下した。そして、スペーサー4の高さHが大きくなるほど、遅れ破壊限界応力は低下した。つまり、金属板10と板押さえ2の面2Bの間に隙間が大きいほど、遅れ破壊限界応力は低下した。なお、本実施例では試験片の板厚が1.4mmである。このため、板押さえ2の面2Bと金属板10の間の隙間は、スペーサー4の高さHから、1.4mm減算した値となる。
[実施例C]
表4に、実施例Cの評価結果を示す。表4は、スペーサー4の高さHを一定値(2mm)として、スペーサー4の離隔距離Lを変化させた場合の例である。
表4は、スペーサー4の高さHを2mmとして、スペーサー4の下刃1Aからの離隔距離Lを0mm、0.5mm、1mm、2mm、4mm、6mmと変化させたものである。
離隔距離L=0の場合にはスペーサー4そのものが下型1として機能したため限界応力は変化しなかった。しかし、離隔距離Lが0.5mm以上では、離隔距離Lが大きいほど遅れ破壊限界応力は低下した。
表5に、スペーサー4の離隔距離Lを一定(2mm)として、高さHを変化させた場合を示す。
表5は、スペーサー4の離隔距離Lを2mmとした場合に、高さHを変化させた場合の遅れ破壊限界応力である。
表5から分かるように、高さHが0.1mm以上で遅れ破壊限界応力の低下がみられ、高さHが増加するほどに遅れ破壊限界応力は低下することが分かった。
[総合評価]
以上の表1~表5の結果から、最大負荷応力が1000MPaという基準で遅れ破壊が発生しない条件を考えた場合、次のことが分かった。
本例の場合、せん断条件Aの条件からは、板押さえ2は下刃1A接触部から6mm以内かつ金属板10との離隔距離は2mm以内の条件でのせん断であればよいことが分かった。
また、せん断条件Bの条件からは、板押さえ2の金属板10からの浮き上がりは0.5mm以内(すなわちスペーサー4高さHが1.9mm以下)条件でのせん断であればよいことが分かった。
更に、せん断条件Cの条件からは、下刃1A接触部から金属板10と下型1の面1Bの離隔隙間は2mm以内かつ金属板10との離隔距離は2mm以内の条件でのせん断であればよいことが分かった。
図9は後トリム部品の一例である。図9中、符号12の位置がせん断位置である。
この部品を、符号12の位置でせん断した。そのせん断の際に、次の条件Dと条件Eとでせん断を実施した。
条件Dでは、板押さえ2の面2Bと金属板10の間に2mmの隙間を設けてせん断した。また、条件Eでは、板押さえ2の面2Bと金属板10の間の隙間を0.5mm以内にして、金属板10と下型1の面1Bの間の隙間も1mm以内でほぼ密着している状態でせん断した。
ここで、条件Dは、表3のスペーサー4高さHが3.4mmの場合に相当する。
また、条件Eは、金属板10が上下型1、3に接触していない箇所では表3のスペーサー4高さHが1.9mm未満の状況に相当する。そして、金属板10が下型1にのみ接触していない状況でも表4の離隔距離Lが1mm未満の状況である。このため、条件Eは、上記の最大負荷応力が1000MPaという基準で遅れ破壊が発生しない条件を満たしていると考えられる。
但し、後トリム部においてはせん断端面が生成した後にひずみが導入されない。このため、塑性ひずみによるせん断端面の応力緩和の影響を無視できる。そのため、表1、表2、表3のようなせん断のままでの、遅れ破壊限界応力を適用可能である。一方、せん断後に加工ひずみを受ける場合には、せん断端面に対する塑性ひずみによるせん断残留応力の緩和による影響が有る。このため、加工ひずみの量によっては必ずしも、本発明は適用することができない。
図9の部品の後トリム部の内、代表箇所A~J(不図示)のCAE解析による残留応力と、条件D、条件Eでのそれぞれの上記の条件での遅れ破壊試験結果を、表6に示す。
表6から分かるように、条件Dでは遅れ破壊が発生した箇所が存在した。一方、条件Eでは、上記の遅れ破壊評価方法により適正な条件でのせん断を実施したため、遅れ破壊が発生しなかった。つまり条件Eでは、耐遅れ破壊特性に優れた後トリム端面を有するプレス成形品が得られた。このように、本発明に基づく遅れ破壊特性の評価に妥当性があることが分かった。
ここで、本願が優先権を主張する、日本国特許出願2023-072154(2023年04月26日出願)の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
1 下型
1A 下刃
1B 金属板を拘束する面
2 板押さえ
2B 金属板を拘束する面
3 上型
3A 上刃
4 スペーサー
10 金属板
20 相関情報算出部
30 評価本体部
40 記憶部
40A 相関の情報
50A 第1の工程
50B 第2の工程
50C 第3の工程
50D 第4の工程
H スペーサーの厚さ(高さ)
L スペーサーの離隔距離

Claims (15)

  1. 高強度鋼板からなる金属板のせん断端面の遅れ破壊特性を評価する遅れ破壊特性評価方法であって、
    上記金属板にせん断加工を施すことで、上記せん断端面を有する金属板の試験片を作製し、
    作製した上記試験片のせん断端面に負荷応力を負荷した状態で、当該試験片を水素侵入環境下に設置することで、
    上記せん断加工のせん断条件に対する、上記せん断端面の遅れ破壊特性を評価する、
    遅れ破壊特性評価方法。
  2. 上記試験片として、上記せん断加工のせん断条件が異なる複数の試験片を作製し、
    せん断条件毎に上記金属板の遅れ破壊特性を評価する、
    請求項1に記載した遅れ破壊特性評価方法。
  3. 上記せん断条件に対する、せん断後のせん断端面における水素侵入環境下で遅れ破壊の発生しない負荷応力の限界値を求め、
    求めた負荷応力の限界値に基づき、上記せん断端面の遅れ破壊特性を評価する、
    請求項2に記載した遅れ破壊特性評価方法。
  4. 請求項3に記載の遅れ破壊特性評価方法に基づき、上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関を予め求め、
    その相関によって、上記せん断条件に対する、許容される負荷応力を評価する、
    遅れ破壊特性評価方法。
  5. 上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である、
    請求項1~請求項4のいずれか1項に記載した遅れ破壊特性評価方法。
  6. 上記せん断加工は、肩部に下刃を有する下型と板押さえとで、上記金属板を拘束した状態で、上記下刃と上刃とで上記金属板をせん断することで行われ、
    上記拘束される金属板と上記板押さえとの間にスペーサーを介挿し、
    上記下刃から上記スペーサーまでの離隔距離、及び上記スペーサーの厚さのうちの少なくとも一方の条件を変えることで、上記せん断条件を変更する、
    請求項5に記載した遅れ破壊特性評価方法。
  7. 上記せん断加工は、肩部に下刃を有する下型と板押さえとで、上記金属板を拘束した状態で、上記下刃と上刃とで上記金属板をせん断することで行われ、
    上記金属板と接触しない位置で、上記下型と上記板押さえとの間に、上記金属板の厚さよりも厚いスペーサーを介挿することで、上記金属板を拘束する上記下型と上記板押さえの対向距離を規定し、
    上記スペーサーの厚さを変えることで、上記せん断条件を変更する、
    請求項5に記載した遅れ破壊特性評価方法。
  8. 上記せん断加工は、肩部に下刃を有する下型と板押さえとで、上記金属板を拘束した状態で、上記下刃と上刃とで上記金属板をせん断することで行われ、
    上記拘束される金属板と上記下型との間にスペーサーを介挿し、
    上記下刃からスペーサーまでの離隔距離、及び上記スペーサーの厚さのうちの少なくとも一方の条件を変えることで、上記せん断条件を変更する、
    請求項5に記載した遅れ破壊特性評価方法。
  9. 金属板をプレス成形して製造されたプレス部品に対するせん断加工の工程を有して製造されるプレス成形品における、上記せん断加工による遅れ破壊の発生の有無を予測する予測方法であって、
    請求項3に記載の遅れ破壊特性評価方法に基づき、上記せん断加工の上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関を予め求め、
    その相関によって、上記プレス部品へのせん断加工による、上記プレス成形品の遅れ破壊の発生の有無を予測する、
    遅れ破壊予測方法。
  10. 上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である、
    請求項9に記載した遅れ破壊予測方法。
  11. 請求項3に記載の遅れ破壊特性評価方法に基づき求めた、上記せん断加工の上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関の情報が、記憶部に記憶され、
    コンピュータに、上記記憶している相関の情報を参照して、入力されたせん断条件に対応する負荷可能な負荷応力の限界値を求める処理を実行させるためのプログラム。
  12. 金属板をプレス成形して製造されたプレス部品に対するせん断加工の工程を有して製造されるプレス成形品における、上記せん断加工による、遅れ破壊の発生の有無を予測するためのプログラムであって、
    請求項3に記載の遅れ破壊特性評価方法に基づき求めた、上記せん断加工の上記せん断条件と上記負荷応力の限界値との相関の情報が、記憶部に記憶され、
    コンピュータに、
    上記記憶している相関の情報を参照して、入力されたせん断条件に対応する負荷応力の限界値を求める第1の処理ステップと、
    上記せん断加工の後にプレス部品の上記せん断加工で形成されたせん断端面に負荷される負荷応力である成形応力と、第1の処理ステップで求めた負荷応力の限界値とから、遅れ破壊の発生の有無を判定する第2の処理ステップと、
    を実行させるためのプログラム。
  13. 上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である、
    請求項11又は請求項12に記載したプログラム。
  14. 金属板をプレス成形して製造されたプレス部品に対するせん断加工の工程を有して製造されるプレス成形品の製造方法であって、
    請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の遅れ破壊特性評価方法によって、上記プレス成形品が遅れ破壊しないと評価されるせん断条件を決定し、
    その決定したせん断条件で上記せん断加工を行う、
    プレス成形品の製造方法。
  15. 上記せん断条件は、上記せん断加工での金属板の拘束条件である、
    請求項14に記載したプレス成形品の製造方法。
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