JPH07256342A - 高強度亜鉛めっき鋼板の曲げ加工方法 - Google Patents
高強度亜鉛めっき鋼板の曲げ加工方法Info
- Publication number
- JPH07256342A JPH07256342A JP4932694A JP4932694A JPH07256342A JP H07256342 A JPH07256342 A JP H07256342A JP 4932694 A JP4932694 A JP 4932694A JP 4932694 A JP4932694 A JP 4932694A JP H07256342 A JPH07256342 A JP H07256342A
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- Japan
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- galvanized steel
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- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、自動車用の内板および強度部材に
用いられる、引張強さが４４０ＭＰａ以上の高強度亜鉛
めっき鋼板の曲げをともなう加工において、プレス工程
を増やすことなく、材料の機械的性質に影響されずに板
反りを小さい範囲に制御する方法を提供する。 【構成】 断面がＵ字型の曲げ加工工具を用いて金属板
をハット型断面形状に成形する方法において、軟質で高
延性の樹脂シートを被加工鋼板の片面または両面に１枚
または複数枚重ね、クリアランスを適切な寸法に設定す
ることにより、引張強さが４４０ＭＰａ以上の高強度亜
鉛めっき鋼板の板反りを軽減することができる成形方
法。
用いられる、引張強さが４４０ＭＰａ以上の高強度亜鉛
めっき鋼板の曲げをともなう加工において、プレス工程
を増やすことなく、材料の機械的性質に影響されずに板
反りを小さい範囲に制御する方法を提供する。 【構成】 断面がＵ字型の曲げ加工工具を用いて金属板
をハット型断面形状に成形する方法において、軟質で高
延性の樹脂シートを被加工鋼板の片面または両面に１枚
または複数枚重ね、クリアランスを適切な寸法に設定す
ることにより、引張強さが４４０ＭＰａ以上の高強度亜
鉛めっき鋼板の板反りを軽減することができる成形方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄鋼板の曲げ加工方法に
関し、特に高強度亜鉛めっき鋼板を用いる場合に生じる
そりなどの形状凍結不良防止を目的とする。
関し、特に高強度亜鉛めっき鋼板を用いる場合に生じる
そりなどの形状凍結不良防止を目的とする。
【０００２】
【従来の技術】近年の米国のＣＡＦＥ規制や環境保護の
問題から低燃費化のため、鋼板を高強度化し板厚を減少
させるハイテン化による軽量化への取り組みがなされて
きた。そのため、自動車用の内板および強度部材に４４
０ＭＰａを越える高強度鋼板が多用されつつあるが、ス
プリングバックによる形状凍結不良が問題になってい
る。特にメンバー類のような、ハット型断面形状の部品
を図１のようなＵ字型曲げ工具を用いて成形する際に図
２に示すような板反りと呼ばれる形状凍結不良が発生す
る。そのため実部品への適用には、手直しをする工程が
必要となり、コストや生産効率の点で大きな欠点とな
る。
問題から低燃費化のため、鋼板を高強度化し板厚を減少
させるハイテン化による軽量化への取り組みがなされて
きた。そのため、自動車用の内板および強度部材に４４
０ＭＰａを越える高強度鋼板が多用されつつあるが、ス
プリングバックによる形状凍結不良が問題になってい
る。特にメンバー類のような、ハット型断面形状の部品
を図１のようなＵ字型曲げ工具を用いて成形する際に図
２に示すような板反りと呼ばれる形状凍結不良が発生す
る。そのため実部品への適用には、手直しをする工程が
必要となり、コストや生産効率の点で大きな欠点とな
る。
【０００３】スプリングバックは、曲げ加工時に生じる
残留応力の板厚方向への分布が原因であり、板反りの場
合はダイス肩での曲げ・曲げ戻し変形に起因する残留応
力によるスプリングバックに加え、パンチとダイスのク
リアランス内での被加工材の蛇行が影響する複雑な現象
である。この問題を解決するために特開昭５６−１１７
８３１号公報では板反りの発生機構の詳細な研究からダ
イス肩での曲げ半径とパンチとダイスのクリアランスを
ある特定の範囲に設定し、ダイス肩部での曲げ・曲げ戻
し時の逆曲げを制御して残留モーメントを打ち消すこと
で板反りを防止する方法を提唱している。しかし、この
場合、最適な逆曲げの大きさは材料の板厚や機械的性質
にも強く依存することは容易に想像できる。実際、引張
強さが４４０ＭＰａ以上の高強度鋼板ではこの発明の範
囲内であっても十分な効果が得られないことがあり、効
果的な範囲が限定されるため問題である。
残留応力の板厚方向への分布が原因であり、板反りの場
合はダイス肩での曲げ・曲げ戻し変形に起因する残留応
力によるスプリングバックに加え、パンチとダイスのク
リアランス内での被加工材の蛇行が影響する複雑な現象
である。この問題を解決するために特開昭５６−１１７
８３１号公報では板反りの発生機構の詳細な研究からダ
イス肩での曲げ半径とパンチとダイスのクリアランスを
ある特定の範囲に設定し、ダイス肩部での曲げ・曲げ戻
し時の逆曲げを制御して残留モーメントを打ち消すこと
で板反りを防止する方法を提唱している。しかし、この
場合、最適な逆曲げの大きさは材料の板厚や機械的性質
にも強く依存することは容易に想像できる。実際、引張
強さが４４０ＭＰａ以上の高強度鋼板ではこの発明の範
囲内であっても十分な効果が得られないことがあり、効
果的な範囲が限定されるため問題である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、引張強さ
が４４０ＭＰａ以上の高強度亜鉛めっき鋼板のハット曲
げ加工において、プレス工程を増やすことなく、材料の
機械的性質に影響されずに板反りを小さい範囲に制御す
る方法に関するものである。
が４４０ＭＰａ以上の高強度亜鉛めっき鋼板のハット曲
げ加工において、プレス工程を増やすことなく、材料の
機械的性質に影響されずに板反りを小さい範囲に制御す
る方法に関するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】断面がＵ字型の曲げ加工
用工具を用いて鋼板をハット型断面形状に成形する方法
において、引張強さが４４０ＭＰａ以上の被加工亜鉛め
っき鋼板のパンチ側片面またはパンチ側およびダイス側
の両面に十分軟質で高延性の樹脂シートを１枚または複
数枚重ね、パンチとダイスのクリアランスを潤滑シート
の厚さの合計に被加工亜鉛めっき鋼板の厚さの８０〜９
５％を加えた値に設定することを特徴とする曲げ加工方
法。
用工具を用いて鋼板をハット型断面形状に成形する方法
において、引張強さが４４０ＭＰａ以上の被加工亜鉛め
っき鋼板のパンチ側片面またはパンチ側およびダイス側
の両面に十分軟質で高延性の樹脂シートを１枚または複
数枚重ね、パンチとダイスのクリアランスを潤滑シート
の厚さの合計に被加工亜鉛めっき鋼板の厚さの８０〜９
５％を加えた値に設定することを特徴とする曲げ加工方
法。
【０００６】
【作用】以下にこの発明を詳細に説明する。パンチとダ
イスのクリアランスは、被加工亜鉛めっき鋼板の厚さよ
り小さいため、被加工亜鉛めっき鋼板はクリアランス内
でのしごきにより板厚方向に圧縮変形を受ける。板厚方
向への圧縮は、ダイス肩部での曲げ・曲げ戻しにより生
じた板厚方向の残留応力を軽減し、板反りを小さくする
ことができる。その際の圧縮変形は、大きいほど効果的
ではあるが製品としての厚みや、プレス加工設備の能力
負荷の問題から、クリアランスを樹脂シートの厚さの合
計に被加工亜鉛めっき鋼板の厚さの８０〜９５％を加え
た大きさに定めた。さらに８０％未満では加工後の板厚
の側壁部の板厚が小さすぎるため、製品として必要な強
度や剛性が不足することが考えられる。９５％超では軟
質潤滑シートに変形が集中して被加工亜鉛めっき鋼板に
十分な圧縮変形を与えられない。
イスのクリアランスは、被加工亜鉛めっき鋼板の厚さよ
り小さいため、被加工亜鉛めっき鋼板はクリアランス内
でのしごきにより板厚方向に圧縮変形を受ける。板厚方
向への圧縮は、ダイス肩部での曲げ・曲げ戻しにより生
じた板厚方向の残留応力を軽減し、板反りを小さくする
ことができる。その際の圧縮変形は、大きいほど効果的
ではあるが製品としての厚みや、プレス加工設備の能力
負荷の問題から、クリアランスを樹脂シートの厚さの合
計に被加工亜鉛めっき鋼板の厚さの８０〜９５％を加え
た大きさに定めた。さらに８０％未満では加工後の板厚
の側壁部の板厚が小さすぎるため、製品として必要な強
度や剛性が不足することが考えられる。９５％超では軟
質潤滑シートに変形が集中して被加工亜鉛めっき鋼板に
十分な圧縮変形を与えられない。
【０００７】ここでの亜鉛めっき層は、亜鉛を７０％
（質量割合）以上含有する亜鉛系めっき層とする。亜鉛
系めっき層とは、純Ｚｎめっきや、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｇ、な
どの金属；ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＣ、
ＳｉＮ、ＢａＣｒＯ4 などの微粒子を１種もしくは２種
以上含有する亜鉛系合金めっきもしくは亜鉛系複合めっ
きを指す。亜鉛以外の成分を含有する場合、亜鉛の含有
率が低すぎるとめっき層の犠牲防食作用が低下して耐食
性が損なわれたり、めっき層の硬化により成形性が低下
するため、亜鉛７０％（質量割合）以上が必要である。
（質量割合）以上含有する亜鉛系めっき層とする。亜鉛
系めっき層とは、純Ｚｎめっきや、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｇ、な
どの金属；ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＣ、
ＳｉＮ、ＢａＣｒＯ4 などの微粒子を１種もしくは２種
以上含有する亜鉛系合金めっきもしくは亜鉛系複合めっ
きを指す。亜鉛以外の成分を含有する場合、亜鉛の含有
率が低すぎるとめっき層の犠牲防食作用が低下して耐食
性が損なわれたり、めっき層の硬化により成形性が低下
するため、亜鉛７０％（質量割合）以上が必要である。
【０００８】亜鉛系めっき層の付着量については特に限
定されるものではないが、耐食性と成形性の観点から１
０〜１００ｇ／ｍ2 が好ましい。また、目的によっては
２種類以上の成分系の異なるめっき層を重ねた複層めっ
きの態様としてもよい。これら亜鉛系めっき層の形成方
法については、特に限定されるものではなく、電気めっ
き法、溶融めっき法、化学めっき法、蒸着に代表される
気相めっき法などいずれの方法が用いられても差し支え
ないが、電気めっき法と溶融めっき法は、冷延鋼板に連
続的に高速かつ安定してめっきを施せる点でより好まし
い方法である。
定されるものではないが、耐食性と成形性の観点から１
０〜１００ｇ／ｍ2 が好ましい。また、目的によっては
２種類以上の成分系の異なるめっき層を重ねた複層めっ
きの態様としてもよい。これら亜鉛系めっき層の形成方
法については、特に限定されるものではなく、電気めっ
き法、溶融めっき法、化学めっき法、蒸着に代表される
気相めっき法などいずれの方法が用いられても差し支え
ないが、電気めっき法と溶融めっき法は、冷延鋼板に連
続的に高速かつ安定してめっきを施せる点でより好まし
い方法である。
【０００９】被加工亜鉛めっき鋼板に樹脂シートを重ね
ないで成形を行う場合、被加工亜鉛めっき鋼板表面と工
具の間で摩擦力が働く。このために、被加工亜鉛めっき
鋼板はパンチ側に接触している面が拘束され、圧縮変形
し、ダイス側の面が引張変形を受け新たな残留応力分布
を生じさせてしまう。そこで、被加工亜鉛めっき鋼板に
は摩擦力を十分に緩和するために極めて潤滑特性に優
れ、十分な延性を有する軟質樹脂シートを重ねる必要が
ある。軟質樹脂シートは、パンチ側の面のみに重ねても
良いが、両面に使用した方が板厚方向の応力分布を均一
化させるのに効果的である。
ないで成形を行う場合、被加工亜鉛めっき鋼板表面と工
具の間で摩擦力が働く。このために、被加工亜鉛めっき
鋼板はパンチ側に接触している面が拘束され、圧縮変形
し、ダイス側の面が引張変形を受け新たな残留応力分布
を生じさせてしまう。そこで、被加工亜鉛めっき鋼板に
は摩擦力を十分に緩和するために極めて潤滑特性に優
れ、十分な延性を有する軟質樹脂シートを重ねる必要が
ある。軟質樹脂シートは、パンチ側の面のみに重ねても
良いが、両面に使用した方が板厚方向の応力分布を均一
化させるのに効果的である。
【００１０】被加工亜鉛めっき鋼板に重ねる樹脂シート
は、被加工材に比べ、十分軟質でなければならない。こ
れは２つの理由による。１つは被加工亜鉛めっき鋼板と
工具の間に作用する摩擦力を樹脂シートのしごき加工に
より緩和することであり、たとえ工具と樹脂シート、お
よび被加工亜鉛めっき鋼板と樹脂シートの間の摩擦力が
大きくても、樹脂シートが容易に変形してしまえば樹脂
シートの変形抵抗以上の力は伝達されないことになる。
は、被加工材に比べ、十分軟質でなければならない。こ
れは２つの理由による。１つは被加工亜鉛めっき鋼板と
工具の間に作用する摩擦力を樹脂シートのしごき加工に
より緩和することであり、たとえ工具と樹脂シート、お
よび被加工亜鉛めっき鋼板と樹脂シートの間の摩擦力が
大きくても、樹脂シートが容易に変形してしまえば樹脂
シートの変形抵抗以上の力は伝達されないことになる。
【００１１】もう１つは、クリアランス内での変形時に
軟質な樹脂シートが板厚方向に圧縮され、板面の引張り
方向に沿って延ばされることで、被加工亜鉛めっき鋼板
が引張の力を受けることである。つまり、圧縮変形によ
り被加工亜鉛めっき鋼板表面に引張の力を伝達するため
被加工亜鉛めっき鋼板そのものの圧縮による展伸を促進
する効果がある。このような樹脂シートの素材として
は、例えば、テフロン（登録商標）などのふっ素樹脂
や、ポリエチレンなどの有機系樹脂が挙げられる。樹脂
シートの厚さに関しては、素材との変形抵抗比やクリア
ランスに比べさほど影響を受けることなく効果を得るこ
とができるため特に規定しないが、コストや取扱から
０．０５〜０．２ｍｍ程度のものが好ましい。
軟質な樹脂シートが板厚方向に圧縮され、板面の引張り
方向に沿って延ばされることで、被加工亜鉛めっき鋼板
が引張の力を受けることである。つまり、圧縮変形によ
り被加工亜鉛めっき鋼板表面に引張の力を伝達するため
被加工亜鉛めっき鋼板そのものの圧縮による展伸を促進
する効果がある。このような樹脂シートの素材として
は、例えば、テフロン（登録商標）などのふっ素樹脂
や、ポリエチレンなどの有機系樹脂が挙げられる。樹脂
シートの厚さに関しては、素材との変形抵抗比やクリア
ランスに比べさほど影響を受けることなく効果を得るこ
とができるため特に規定しないが、コストや取扱から
０．０５〜０．２ｍｍ程度のものが好ましい。
【００１２】
【実施例】以下に本発明を具体的に説明する。図１に示
すような工具を用い、４００ｍｍ角の正方形の鋼板をハ
ット型にプレス成形した。このとき用いた材料の特性値
とクリアランス、潤滑条件を表１に示す亜鉛系めっきと
しては、Ｚｎ以外の成分に、質量分率で１２％のＮｉを
含有したものを電気めっき法にて、表裏に３０ｇ／ｍ2
めっきしたものを用いた。板押え圧は、軟鋼板に対して
は２００ｋＮ、高強度亜鉛めっき鋼板に対しては６００
ｋＮで成形を行った。板反りは、図２に示す縦壁部の板
反り量で評価した。
すような工具を用い、４００ｍｍ角の正方形の鋼板をハ
ット型にプレス成形した。このとき用いた材料の特性値
とクリアランス、潤滑条件を表１に示す亜鉛系めっきと
しては、Ｚｎ以外の成分に、質量分率で１２％のＮｉを
含有したものを電気めっき法にて、表裏に３０ｇ／ｍ2
めっきしたものを用いた。板押え圧は、軟鋼板に対して
は２００ｋＮ、高強度亜鉛めっき鋼板に対しては６００
ｋＮで成形を行った。板反りは、図２に示す縦壁部の板
反り量で評価した。
【００１３】
【表１】
【００１４】図４に各試験条件での板反り量を示す。試
験条件ＡおよびＢは、従来の方法で成形した例である
が、軟鋼板を用いている試験条件Ａでは板反り量は小さ
く、そのまま製品として使用できるが高強度亜鉛めっき
鋼板を用いた試験条件Ｂでは、板反りが大きい。このよ
うな形状凍結不良は、材料の強度が大きいほど大きくな
る。しかし、本発明によれば、試験条件Ｅ、Ｆに見られ
るように現状用いられている軟鋼板と同じレベルまで板
反りを小さくすることができる。
験条件ＡおよびＢは、従来の方法で成形した例である
が、軟鋼板を用いている試験条件Ａでは板反り量は小さ
く、そのまま製品として使用できるが高強度亜鉛めっき
鋼板を用いた試験条件Ｂでは、板反りが大きい。このよ
うな形状凍結不良は、材料の強度が大きいほど大きくな
る。しかし、本発明によれば、試験条件Ｅ、Ｆに見られ
るように現状用いられている軟鋼板と同じレベルまで板
反りを小さくすることができる。
【００１５】実験条件Ｃは、高強度亜鉛めっき鋼板を用
いて、クリアランスを本発明内にした場合だが、しごき
による塑性変形が加わるために残留応力が軽減され、板
反り量は小さくなるが、樹脂シートを用いていないため
摩擦力が残る。従ってパンチ側壁からの圧縮力とダイス
の壁部からの引張力のために依然として大きな板反り量
を示している。実験条件Ｄは、高強度亜鉛めっき鋼板に
樹脂シートを重ねた場合であるが、その効果は、わずか
である。以上の例からも本発明により高強度亜鉛めっき
鋼板の板反りが軟鋼板と同等レベルまで低減されること
がわかる。
いて、クリアランスを本発明内にした場合だが、しごき
による塑性変形が加わるために残留応力が軽減され、板
反り量は小さくなるが、樹脂シートを用いていないため
摩擦力が残る。従ってパンチ側壁からの圧縮力とダイス
の壁部からの引張力のために依然として大きな板反り量
を示している。実験条件Ｄは、高強度亜鉛めっき鋼板に
樹脂シートを重ねた場合であるが、その効果は、わずか
である。以上の例からも本発明により高強度亜鉛めっき
鋼板の板反りが軟鋼板と同等レベルまで低減されること
がわかる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂シートを用い、ク
リアランスを適切な寸法に設定することにより、プレス
工程を増やすことなく、高強度亜鉛めっき鋼板の板反り
を軽減することができる。これにより、自動車部品の内
板およびメンバー類に高強度亜鉛めっき鋼板の適用が可
能となり軽量化が実現できる。また、曲げ成形部品に高
強度亜鉛めっき鋼板を適用することを容易にし、これら
の用途拡大に極めて有効である。
リアランスを適切な寸法に設定することにより、プレス
工程を増やすことなく、高強度亜鉛めっき鋼板の板反り
を軽減することができる。これにより、自動車部品の内
板およびメンバー類に高強度亜鉛めっき鋼板の適用が可
能となり軽量化が実現できる。また、曲げ成形部品に高
強度亜鉛めっき鋼板を適用することを容易にし、これら
の用途拡大に極めて有効である。
【図１】ハット型成形の模式図、
【図２】ハット型成形モデルと板反り現象を示す図、
【図３】各試験条件による板反り量を示す図である。
１ パンチ ２ ブランクホルダー ３ ダイス ４ 被加工鋼板 ５ クリアランス ６ 潤滑油または樹脂シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 亨 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (1)
- 【請求項１】 断面がＵ字型の曲げ加工用工具を用いて
鋼板をハット型断面形状に成形する方法において、引張
強さが４４０ＭＰａ以上の被加工亜鉛めっき鋼板のパン
チ側片面またはパンチ側およびダイス側の両面に十分軟
質で高延性の樹脂シートを１枚または複数枚重ね、パン
チとダイスのクリアランスを潤滑シートの厚さの合計に
被加工亜鉛めっき鋼板の厚さの８０〜９５％を加えた値
に設定することを特徴とする曲げ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4932694A JPH07256342A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 高強度亜鉛めっき鋼板の曲げ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4932694A JPH07256342A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 高強度亜鉛めっき鋼板の曲げ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07256342A true JPH07256342A (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12827867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4932694A Withdrawn JPH07256342A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 高強度亜鉛めっき鋼板の曲げ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07256342A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1336666A1 (en) * | 2000-11-08 | 2003-08-20 | Bhp Steel (Jla) Pty. Ltd. | Cold-formable metal-coated strip |
| CN111112458A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 东莞盛翔精密金属有限公司 | 模具调节系统以及模具调节方法 |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP4932694A patent/JPH07256342A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1336666A1 (en) * | 2000-11-08 | 2003-08-20 | Bhp Steel (Jla) Pty. Ltd. | Cold-formable metal-coated strip |
| CN111112458A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 东莞盛翔精密金属有限公司 | 模具调节系统以及模具调节方法 |
| CN111112458B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-08-27 | 东莞盛翔精密金属有限公司 | 模具调节系统以及模具调节方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |