JPH0972799A

JPH0972799A - 金属板の表面のプレス成形性試験方法および装置

Info

Publication number: JPH0972799A
Application number: JP7278472A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Sato; 健太郎佐藤; Yuji Yamazaki; 雄司山崎
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】塑性変形と摺動とが繰り返される、プレス成
形における素材表面の潤滑特性を、素材変形力の差の影
響を受けることなく客観的に評価する。【解決手段】金属板に対して、曲げ・曲げ戻しおよび
摺動の塑性加工を施し、次いで、前記の塑性加工を施し
た金属板の表面の摩擦係数を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属板のプレス
成形中におけるその表面の潤滑特性を評価する、金属板
の表面のプレス成形性試験方法および装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品などの生産に用いられている
プレス金型は、図５に示すように、パンチ１６、ダイス
１８およびしわ押え板１７等によって構成されており、
ダイス１８としわ押え板１７との間には絞りビード１９
が設けられている。素材（金属板）２０は、ダイス１８
としわ押え板１７および絞りビード１９によって拘束さ
れながら金型内部に流入し、加工される。この際、素材
の拘束が弱すぎると流入過多となり、製品にしわが発生
する。また、逆に拘束が強すぎると、素材に加わる歪み
が大きくなり、製品に破断が生じる。そのため、良好な
製品を得るためには、素材の拘束と流れ込みとのバラン
スが重要となる。

【０００３】金型内部への流れ込みやすさを左右する因
子の中で、最も影響の大きいものが、素材の表面の潤滑
性である。素材の表面の潤滑性は、プレス油の性能によ
って異なることは勿論であり、更に、素材の種類および
表面の状態によっても大きく異なる。なかでも、自動車
用鋼板として多用されている表面処理鋼板は、めっきの
種類によって表面潤滑性に大きな差があることが知られ
ている。このような潤滑性の優劣は、プレス成形性に直
接影響を及ぼし、プレス油の種類やめっきの種類の変更
は、しわや破断等の成形不良を発生させる原因となりや
すい。従って、素材を良好に成形するためには、その表
面の潤滑特性を的確に評価および把握することが重要と
なる。

【０００４】素材表面の潤滑特性の評価手法としては、
実物のプレス金型を使用して成形を行うことが最も確実
な方法ではあるが、プレス機の操作やプレス金型の調整
に多くの労力と費用がかかり、合理的でない。また、単
純な摺動試験では、プレス成形における素材表面の潤滑
特性を評価できないことがわかっている。その理由は、
プレス成形中に複雑な摺動現象がおきているからであ
る。

【０００５】このような背景から、従来、プレス成形時
の摺動をシミュレートする目的で各種の試験方法が提案
されている。

【０００６】例えば、平板摺動試験が行なわれている。
この試験は、図２のような摩擦係数測定装置を用いて、
工具で押さえ付けられた被試験材を、ある速度で引抜
き、そのときの引抜力および押付力の変化を測定し、引
抜力と押付力との比から摩擦係数を求める方法である。
図２において、８は摺動工具、９は被試験材、１０は引
抜きロードセル、１２はロードセルである。この際、工
具の形状や押付力を変えることで、ビード部やしわ押え
部、ダイス肩部など、摺動状態をシミュレートすること
ができる（以下、「先行技術１」という）。

【０００７】また、絞りビード部の潤滑特性の評価とし
て、ドロービード試験が行なわれている。この試験は、
図１に示すような絞りビード部を模擬した工具で、被試
験材を拘束しながら引き抜いたときの抵抗を測定する方
法であり、絞りビード部における曲げ・曲げ戻し変形を
受けた場合の潤滑状態をシミュレートすることができ
る。図１において、１はロードセル、２はチャック、３
は負荷装置、４は引抜き装置、５は被試験材、６はビー
ドである（以下、「先行技術２」という）。

【０００８】また、このドロービード試験を発展させた
技術として、絞りビード部とダイス肩部の潤滑状態を同
時にシミュレートする方法が、特開昭６０−２５０８３
５号公報に提案されている。この方法は、ビード引抜き
およびダイ丸み半径部分での、曲げ・曲げ戻し変形およ
び摺動をシミュレートし、素材の引抜き力を測定するも
のである（以下、「先行技術３」という）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１は、素材の
塑性変形を伴っていないため、プレス成形時の潤滑特性
を完全に評価することはできない。

【００１０】先行技術２（ドロービート試験）および先
行技術３の方法は、ある程度、プレス成形時の摺動現象
をシミュレートすることができるが、評価手法として
は、以下の問題点があった。

【００１１】素材の摺動抵抗と曲げ・曲げ戻しの変形抵
抗とを合成した引抜き抵抗を評価するため、板厚や強度
が異なった素材の場合、素材の変形力の影響を受けるこ
とを避けられない。素材の板厚や強度を揃えることは困
難であり、様々な種類の素材間の潤滑特性を比較する必
要がある。このような背景から、素材変形力の差の影響
を排除して、素材表面の潤滑特性のみを客観的に評価す
る方法が望まれていた。

【００１２】従って、この発明は、以上の問題点を鑑み
てなされたものであり、その目的は、塑性変形と摺動と
が繰り返される、プレス成形における素材表面の潤滑特
性を、素材変形力の差の影響を受けることなく、客観的
に評価し得る、金属板の表面のプレス成形性試験方法お
よび装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の方法は、金属
板に対して、曲げ・曲げ戻しおよび摺動の塑性加工を施
し、前記塑性加工を施した前記金属板の表面の摩擦係数
を測定することに特徴を有するものである。

【００１４】この発明の装置は、金属板に対して、曲げ
・曲げ戻しおよび摺動の塑性加工を施すための手段と、
前記塑性加工を施した後の前記金属板の表面の摩擦係数
を測定するための手段とを有することに特徴を有するも
のである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明によれば、曲げ・曲げ戻し
変形および摺動による、被試験材（金属板）へのダメー
ジの付与（塑性加工）と、摺動抵抗の測定とを独立して
行うことにより、素材の強度や板厚の影響を受けずに、
表面の潤滑特性を客観的に評価することができる。

【００１６】

【実施例】次に、この発明を実施例により説明する。

【００１７】本発明の試験方法に基づき、ドロービード
装置と平板摺動装置とを用い、被試験材の表面の潤滑特
性およびプレス成形性の評価を行った。試験の対象とし
た素材（金属板）は、表１〜表３に材料で示される、熱
延鋼板、冷延鋼板および各種表面処理鋼板である。被試
験材は、前記の素材を幅３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの短
冊状に剪断し、脱脂した後、規定の油を塗布して調製し
た。

【００１８】ドロービード試験用の工具としては、図３
に示すような、先端０．５Ｒ、高さ４ｍｍの三角ビード
形状のビード凸型１３およびビード凹型１４を有する装
置を用いた。前記工具により、押付力５００ｋｇｆで被
試験材を拘束し、次いで、０．２ｍ／ｍｉｎの速度で引
き抜いた。このときの引抜力を測定し、押付力と引抜力
との比を摩擦係数として評価した。次いで、ビード引抜
きによってダメージを受けた被試験材を、そのままの状
態で、平板摺動試験に供した。平板摺動試験は、図４に
示すような、接触面３ｍｍ×１０ｍｍの摺動工具１５を
使用し、前記工具により押付力４００ｋｇｆ、引抜速度
１ｍ／ｍｉｎの条件で実施した。このときの引抜力を測
定し、押付力と引抜力との比を摩擦係数として評価し、
表１〜３に本発明試験方法の「Ｄｒａｗ後μ」として示
した。

【００１９】また、比較のため、被試験材に対し、上記
の平板摺動試験またはドロービード試験をそれぞれ単独
で行った結果の評価を、従来法として表１〜３に併せて
示した。

【００２０】プレス成形試験は、熱延鋼板の被試験材に
おいては、自動車用のサスペンションをモデルとした金
型によって成形し、冷延鋼板および表面処理鋼板の被試
験材においては、自動車用のドアパネル部品を模擬し
た、大きさ３５０ｍｍ×３５０ｍｍのカマボコ型金型に
よって成形して実施した。評価は、しわ押え力（ＢＨ
Ｆ）を変化させ、良好な製品が成形可能なＢＨＦ領域を
成形可能範囲として、この範囲が大きいほど成形性が良
好であると判断した。

【００２１】これらの結果を整理したものが表１〜３で
ある。表１は、熱延鋼板を対象に、材料強度および溶融
めっきの影響を調査したものである。表２、表３は、冷
延鋼板および表面処理鋼板を対象に、材料強度、表面粗
さ、板厚、潤滑油、表面処理皮膜の影響を調査したもの
である。

【００２２】なお、表１〜３に記載される事項の説明
は、以下の通りである。平板μ：平板摺動試験による評価値ＤｒａｗＢｅａｄ：ドロービード試験による評価値Ｄｒａｗ後μ：本発明による評価値成形性：成形可能ＢＨＦ領域で評価；○印が多いほど良
好Ｄｕｌｌ：通常ダル仕上げＬａｓｅｒ：ＬａｓｅｒＴｅｘｔｕｒｅ仕上げ皮膜付着量：ｇ／ｍ² ＧＡ：亜鉛めっき冷延鋼板ＤＵＲＡ：有機皮膜冷延鋼板

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】まず、従来法の平板摺動試験による評価
（平板μ）と成形性の対応をみると、必ずしも摩擦係数
の低い素材が成形性に優れるとも言えず、プレス成形時
の潤滑特性と充分な対応がとれないことがわかる。例え
ば、ＬａｓｅｒＴｅｘｔｕｒｅ仕上げにより表面粗さ
が小さいＨ材（平板μ：０．０８０）は、通常Ｄｕｌｌ
仕上げのＤ材（平板μ：０．１５５）よりも摩擦係数が
低いのに、成形性評価は同等である。。皮膜の厚いＯ材（皮膜（付着量）：Ｕ（１．６）、平板
μ：０．１１）は、Ｎ材（皮膜（付着量）：Ｕ（０．
８）、平板μ：０．１４）よりも摩擦係数が低いが、成
形性の傾向と一致していない。

【００２７】また、従来法のドロービード試験（Ｄｒａ
ｗＢｅａｄ）による評価についても、プレス成形性と
相関が多少認められるが、強度の異なる素材である、Ａ
材（ＤｒａｗＢｅａｄ：０．４４１）とＢ材（同：
０．４５２）、および、Ｄ材（同：０．３５２）とＦ材
（同：０．３７３）とＧ材（同：０．４０５）とについ
て、潤滑性を比較することができていない。

【００２８】これに対して、本発明（Ｄｒａｗ後μ）に
よる評価は、成形性との対応が良く、板厚や強度の影響
を受けずに、プレス成形時の潤滑挙動を十分シミュレー
トしていることが確認された。例えば、表面粗さの異な
る素材であるＤ材とＨ材とにおいて、本発明の評価は同
等の値（Ｄｒａｗ後μ：０．１４６と０．１４８）を示
しており、これは成形性と一致している。また、Ｐ材
（潤滑油：Ｓ油）、Ｈ材（同：Ｓ油）、Ｍ材（同：Ｍ
油）は、潤滑油を変えた素材であるが、本発明の評価方
法が最も明確に成形性の優劣を示している。更に、Ｎ材
（皮膜（付着量））：Ｕ（０．８））、Ｏ材（同：Ｕ
（１．６））、Ｐ材（同：Ｐ（１．２））は、皮膜の厚
さ、皮膜の種類を変えたものであるが、成形性との対応
は、本発明の評価値が最も高い。特に、上記Ｎ材、Ｏ
材、Ｐ材のような摺動ダメージを受けやすい皮膜を有す
る鋼板の潤滑特性評価において、本発明の有効性が確認
できた。

【００２９】更に、本発明の評価値と平板摺動による摩
擦係数の差、つまり、表面にダメージを受ける前と受け
た後との摩擦係数の差を比較することで、表面ダメージ
の度合いを定量的に評価することができる。例えば、Ｏ
材の摩擦係数の差は０．０５であり、Ｐ材の摩擦係数の
差は０．０２であり、Ｏ材の摩擦係数の差がＰ材よりも
大きい。試験後の皮膜状態を観察したところ、Ｏ材の損
傷度合いが大きく、この差と一致していた。このような
ことから、摩擦係数の差が大きいほど、表面ダメージが
大きいと評価できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、素材の強度や板厚が異なる場合においても、曲げ・
曲げ戻し変形の摺動による、ダメージを受けた状態の摺
動現象をシミュレートすることができ、素材を良好にプ
レス変形するために必要となる、表面潤滑特性値を把握
することができ、かくして、工業上有用な効果がもたら
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】曲げ・曲げ戻しおよび摺動・加工手段を示す正
面図である。

【図２】摩擦係数測定装置を示す正面図である。

【図３】ドロービード工具の一例を示す正面図である。

【図４】平板摺動工具の一例を示す正面図である。

【図５】プレス加工金型の一例を示す正面図である。

【符号の説明】

１ロードセル２チャック３負荷装置４引抜き装置５被試験材６ビード８摺動工具９被試験材１０引抜きロードセル１２ロードセル１３ビード凸型１４ビード凹型１５摺動工具１６パンチ１７しわ押え板１８ダイス１９絞りビード２０素材（金属板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板に対して、曲げ・曲げ戻しおよび
摺動の塑性加工を施し、次いで、前記塑性加工を施した
前記金属板の表面の摩擦係数を測定することを特徴とす
る金属板の表面のプレス成形性試験方法。
【請求項２】金属板に対して、曲げ・曲げ戻しおよび
摺動の塑性加工を施すための手段と、前記塑性加工を施
した後の前記金属板の表面の摩擦係数を測定するための
手段とを有することを特徴とする金属板の表面のプレス
成形性試験装置。