JPH01107904A - 表面摩擦異方性紋り用鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 鋼板の表面粗さパターンの方向を制御することによって
、鋼板の表面性状に異方性を付与して、絞りや曲げなど
の加工性改善を図った表面摩擦異方性絞り用鋼板を提案
しようとするものである。

一般に薄鋼板とくに冷延鋼板はその多くが絞りや曲げ加
工などの機械的加工によって目的とする形状を得た後、
塗装処理等が施されて使用に供される。このようなｍｆ
４板材料は、あくまで均一かつ等方向であることが最良
であるとされてきた。

しかしながら現実的にみると鋼板の引張特性などは強い
面内異方性を有しているのが常であり、このため、鋼板
の特性を改善するにあたってはその異方性を小さくする
ことがまず肝要であるとされてきた。

たてえばｒ値は絞り性向上に重要であるが、それが結晶
方位に強く依存するため、その面内方向の制御は非常に
難しいことが知られている。そして現在でもその制御に
多くの努力がはられれているが、いまだ十分に制御さて
いるとはいいがたい。

（従来の技術） 従来の鋼板については表面はミクロにもマクロにも均質
かつ等方向であることのみが強く要求されていた。した
がって鋼板表面へ粗度付与を目的として行なわれる調質
圧延のロール粗面化方法も、ショツトブラスト法、放電
ダル加工法そして最近開発されたレーザーダル加工法（
特開昭６２−１１９２２号公報など）いずれをとっても
、まず均質な表面を得ることを目的とするものに限られ
る。

しかしながらこのような従来の技術では最近の鋼板表面
に対する多様な要求を満足することができなくなってき
ている。

その一つの例として非常に厳しい深絞り性を要求される
場合をあげることができる。すなわち非常に深くかつ均
一なしぼり加工性が要求されるときには内質の異方性を
現状技術の限界近くまで制御してもなおかつ得られる特
性が不十分の場合がある。

（発明が解決しようとする問題点） 絞り用鋼板に関し、その永年にわたる努力にも拘わらず
、むしろ回避不可能とも目される内質の異方性改善によ
るのではなく、それによる影響に対して匹敵ないしは凌
駕する表面性状の異方性を適切に制御することによって
有効な加工性改善の実を挙げることがこの発明の目的で
ある。

（問題点を解決するための手段） この発明は、微細な凹凸形状の表面粗さパターンをもつ
鋼板であって、特定の方向で他の方向に対し異なった凹
凸形状及び／又はその配列を有することを特徴とする表
面摩擦異方性絞り用鋼板である。

第１図の（ａ）　、　（ｂ）及び（ｃ）にて、微細な凹
凸形状の表面粗さパターンを区別した鋼板を模式で示し
、（ａ）　、　（ｂ）が紙面の上下方向にて、他に対し
異なった凹凸形状配列になる異方性の規則パターンまた
（ｃ）では同じく上下、左右とも同一の凹凸形状配列に
なる等方性規則パターンを示すもので、それらの表面性
状は（ａ）　、　（ｂ）において左右方向の摺動抵抗が
上下方向よりも大きいのに反しくｃ）では両方向におい
てほぼ同等である。

第１図（ａ）　、　（ｂ）で示した以外にその類型は第
２図（ａ）〜（ｄ）のような場合が含まれるのは、いう
までもない。

発明者らは薄鋼板の加工性に関してはその内質とともに
表面性状の影響が大きくかつその制御が有効な場合のあ
ることを知見した。すなわち第３図にてダイスの要部を
破断して示すような深絞り加工の場合には絞り変形に対
する材料自体の変形抵抗に加えて鋼板２とダイス１との
摩擦抵抗が重要である。

いうまでもなく深絞り性の良好な鋼板とは板幅方向に変
形し易く　（ランクフォード値二ｒ値が高い）、抗張力
が高いことに加えて摩擦係数が小さいことが重要となる
。

そしてなおかつ実際の円筒形の絞り加工においては絞り
加工後のカップ高さの不均一性、すなわち第４図（ａ）
　、　（ｂ）で区別した耳の発生が問題となる。従来、
このような深絞り加工による異方性を改善する方法とし
ては、素材の内質を改善するしかないとされてきたので
ある。しかしながら鋼板の内質の面内異方性を制御する
ことには限界があり完全に制御することはほとんど不可
能であった。

またさらに最近では塗装後の外観に対する要求も厳しく
なってきており、塗装後の光沢を制御する必要もでてき
ている。

この発明はこのような鋼板表面に対する多様な要求を満
足すべく開発したものである。

発明者らは最近の製品に対する要求、そして従来技術の
問題点を種々検討し、その結果、表面粗さプロファイル
あるいは凹凸の配列を制御することによって表面性状に
異方性を付与することが可能であること、そしてその粗
度プロファイルや凹凸配列はあくまで巨視的には均一性
を保持できることを知見した。

すなわち鋼板に一定の粗さを付与し要求されるプレス成
形性あるいは鋼板処理時の取扱い性を何らそこなわずに
、表面性状に異方性を付与すべく粗度を構成する最小単
位の形状あるいはその集合体の配列を制御することが有
効であることを知見したものである。

従来の鋼板表面粗さ、とくにプレス用鋼板の表面粗さは
等方向であることを大前提としてきたのに対して、この
発明では等方性と異方性を使い分けることの有用性に着
目したものである。例えば外観は均一で、表面の摩擦係
数の異方性を制御することな、どである。

よって異方性を与えるとしてもあまりに極端な形状変化
、すなわち塗装後の外観性状をも害するような表面性状
異方性はこの発明の目的とするところではない。例えば
従来からある機械加工による溝模様とか、研削模様はた
とえそれが表面特性に影響を及ぼすとしても、塗装後に
良好な外観を得ることができず、列置実用化できない、
したがってこの発明の特徴は通常の使用条件下すなわち
通常の粗度の範囲において何ら外観性状を劣化させずに
プレス用鋼板の摩擦係数の異方性を制御することに成功
したことにある。

さて、この発明の基礎となった実験結果について説明す
る。一般冷延鋼板５ｐｃｃを素材として実験した。小型
調質圧延ロールにレーザーダル加工法を適用し、種々の
粗度、パターンの模様づけを行い調質圧延の圧下率を調
整しながら多くの表面パターンの鋼板を得た。それらの
鋼板について潤滑条件下での摩擦抵抗を測定した。多く
のパラメーターで結果を整理してみたが、その中でもつ
とも結果を良く整理できるパラメーターとして第５図に
示すような平均かみ込み角θの効果が見出された。尚、
このような角度パラメーターは従来のランダムな粗度の
鋼板を用いた場合にはその規定すら不可能であったもの
である。

またさらに種々の実験を行った結果、凸部の大きさ、そ
して密度（間隔）等も微妙に摩擦係数に影響を及ぼして
いることが判明した。したがってそれらの組み合わせで
摩擦係数の制御が可能になることを知見した。典型的な
粗度パターンと摩擦係数の異方性についてはさきに第１
図を参照して触れたとおりである。

このような粗度制御については凹凸の一個一個の制御が
可能な調質圧延ロールへのレーザーダル加工法が最適で
あるが、電子ビーム加工、あるいはフォトエツチング法
でも本発明の目的の達成は可能である。

すなわち通常のレーザーダル加工においては第６図（ａ
）の如くレーザーダルが同心状であり吹きつけ酸素ガス
の方向も設備的に可能な限り均一となっている。このよ
うな各条件でできるピットは同図（ｂ）に示すように丸
い形状を呈する。これに対し、方向性を付与する場合に
は第７図（ａ）　、　（ｂ）または第８図（ａ）、（ｂ
）あるいは第７図、第８図の手法を組み合わせればよい
。すなわち第７図（ａ）のように吹きつけガスを偏心さ
せたり、第８図（ａ）のようにレーザービーム断面を楕
円あるいは矩形とすることにより、形成されるピットは
細長くなる。このような処理は従来のレーザーダル加工
装置の制御系を改善することにより可能となる。

［実施例］ 第９図（ａ）　、　（ｂ）に表面粗度が５０番ショット
ダルよりなる従来の鋼板（ＪＩＳ、　５ＰＣＣ）のｒ値
（ランクフォード値）と摩擦係数の異方性、また絞り比
２．２、直径３６ｍｎ＋の円筒カップ絞りの耳高さの変
化を示す。

ここでｒ値の変化は種々の方向から切り出したＪＩＳ　
５号引張試験片を用いて測定した値である。

また摩擦係数はプレス油を塗布した状態での荷重１００
　ｋｇの時の動摩擦係数を測定したものである。

この場合ｒ値の変化は深絞り用鋼板の典型的なものであ
るのに反し、従来の鋼板の表面摩擦係数は図のようにほ
とんど等方向である。

その結果、円筒カップ絞り試験を行うとｒ値の異方性に
対応してカップの耳高さが変化した。このような従来の
鋼板では耳発生を小さくするためには材料のｒ値の異方
性を小さくするしかなかったのである。

この発明に従い、第９図の場合と同一コイルから切りだ
した供試鋼板に第１０図の如きパターンをスキンパスロ
ールを用いて転写した。このパターンは圧延方向の摩擦
係数が小さく圧延方向と直角方向の摩擦係数が大きいと
いう特徴を有する。そのため第１１図に示すように丁度
鋼板の変形し易さの異方性と補いあって鋼板全体の成形
特性としては異方性が見かけ上非常に小さくなることが
確認された。

また一方では、逆にそのパターンを選択することにより
摩擦係数の均一性、等方性を維持しつつ光沢の異方性を
制御し得るのは云うまでもない。

というのは、たとえば等方向な形状のピットの配置のみ
を変えることにより容易に達成しうるからである。

なお、四角形や三角形の形状を有するピットを規則的に
配置することにより、丁度光の散乱がある方向にのみ起
こるようにすることも可能であって、その場合ピットの
形を第１２図のようにすると、摩擦係数の異方性はほと
んど無視しうる程度に小さくなった。

また本発明をより効果的にするためには板幅方向の各位
置（例えば中央と端部）で異方性を変更することも有効
である。

またさらに機械的性質が事実上等方向とみなし得る材料
も含め、意図的に強い表面異方性を付与することも可能
である。

（発明の効果） この発明によると、絞り用鋼板に施されるダル仕上の一
般的な目的を実質上何ら阻害することなしに表面特性と
くに表面摩擦の異方性を活用して、鋼板内質の異方性と
の相殺によって事実上の異方性を著しく軽減し、また再
興方性の加重によって特定の向きでの曲げなどの加工性
を著しく改善することができる。さらにまた表面光沢の
意図的制御も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粗度パターンと摩擦係数の関係を示す第２図は
粗度パターンの他の例を示す説明図、第３図は円筒深絞
り加工の際の鋼板の変形状態を示す模式図であり、 第４図はカップ絞り時の耳発生の状態を示す比較図、 第５図はかみ込み角度の影響を示す線図、第６図、第７
図、第８図はレーザーダル加工時における異方性付与法
の比較図、 第９図は従来の５０番ダル表面を有する鋼板の深絞り特
性を示す線図であり、 第１０図は異方性を具えたビットの一例を示す模式図、 第１１図は第１０図のピットからなる鋼板の深絞り特性
を示す線図であり、 第１２図は光沢の異方性を有する表面の例を示す説明図
である。 第１図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ　）　　　　　　　　　＜
Ｃノロ　　　０　　　ロ　　　　　　　　　　　　　Ｏ
○　　○　　　　　　　　　　　　　　○　　○　　０
Ｗｌｒ→÷七　アγＹ　伶会会 面 ｏ　　　　Ｏ。 Ｑ　　Ｏｏ　　　　　　　　００ ρρａａａ　　　　　込ρ　）ρ　（ρ’％’ｌ）’ｂ
’ｂ’＞　　　　　ρ処　ａ％ａ処第５図 乎灼カ′と込？ｆＴｏ庵 第１１図 （ａ　）　　　　　　　　（ｂ　）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微細な凹凸形状の表面粗さパターンをもつ鋼板であ
   って、特定の方向で他の方向に対し異なった凹凸形状及
   び／又はその配列を有することを特徴とする表面摩擦異
   方性絞り用鋼板。