JP6657558B2

JP6657558B2 - 耐食性に優れた加工部品及びその製造方法

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Publication number: JP6657558B2
Application number: JP2014205168A
Authority: JP
Inventors: 雄二郎巽; 健志安井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: JP2016073989A

Description

本発明は、薄鋼板の加工穴の端面の耐食性を向上させる、丸みの帯びた穴端面形状を有する加工部品に関するものである。

鋼板は、現在、自動車、家電などで広く使用されており、ほとんどの鋼板は、切断、穴あけ、曲げ加工などの機械加工が施される。これらの鋼板から形成された部品には、一般に表面処理（防錆処理）が施されている。この場合、例えば、亜鉛メッキ鋼板のような、予め片面又は両面に表面処理が施されている鋼板を材料として、これに機械加工して、所定形状の部品とする場合と、片面又は両面に表面処理がされていない鋼板を材料として、これに機械加工して、所定形状の部品にしてから、塗装などの表面処理を施す場合がある。

予め表面処理が施されている鋼板を材料として、これに機械加工をした場合、加工端面は、下地鋼板が露出されるため、加工端面において、耐食性が不足する問題がある。特許文献１には、不純物成分をはじめとする鋼板成分の含有量を制限して、加工端面における錆の発生起点を極力低減させ、屋内環境下での加工端面の耐食性を向上させる技術が開示されている。

一方、所定形状の部品にしてから、表面処理を施す場合、機械加工された端面にも塗装が施されるため、前述の場合より、加工端面において、耐食性が優れる部品が得られる。しかし、打ち抜きやドリルによる穴あけ加工を施した部品に、表面処理を施しても、穴の周辺に、早期に、赤錆が発生する問題がある。

これは、部品の加工部分に、バリが形成され、鋭角なバリ部分には、塗装膜が形成され難く、この部分の塗装膜厚が他の部分よりも薄くなり易いため、塗装膜による耐食性が十分発揮されず、穴の周辺が腐食し易くなるためである。

従来から、穴あけ加工部分に形成されるバリを低減するために、適正クリアランスや、対向打ち抜き、切れ刃の仕上げ面粗さの向上、刃の材質の選択、鋼板部材の強度(降伏応力)又は伸び特性の選択、打ち抜き速度又は潤滑剤の選択などが検討されている。しかし、これらは、いずれも適用する上での制限や、経済性の悪化などの問題がある。

そこで、穴あけ加工部分に形成されるバリ部分の防錆対策として、特許文献１に記載の技術を適用することが考えられる。しかし、この技術は、不純物成分をはじめとする鋼板成分の含有量を制限するため、所定の成分組成の鋼板に対しては有効であるが、その成分組成を有さない鋼板に対しては適用できず、汎用性に乏しい。

また、穴あけ加工部分の防錆対策として、エッジ部を外部に出さない設計や、塗料の開発、バリ取り加工が行われているが、エッジ部を外部に出さない設計や塗料の開発は、所望の効果が得られるに至っていない。

バリ取り加工としては、一般に、研削、研磨が採用されている。しかしながら、穴あけ加工部分に対して、研削、研磨を行う際、加工穴内に、研削、研磨用の工具が入り難いため、バリ取り作業性が悪く、相当の作業時間を費やさなければならなくなる。さらに、バリ取り加工後の部分に研磨痕が残り、滑らかな面とならない問題がある。

一方、そのような問題を解決したバリ取り加工の一つとして、バリにレーザを照射して取り除く方法がある（例えば、特許文献２、参照）。この方法では、バリを取ることができ、レーザを照射して表面層を溶融凝固させるため、表面粗さが小さい滑らかな面になる。しかし、バリ取り加工された部分の周辺に、段差部分が生じることがあり、段差部分における塗装膜厚が他の部分よりも薄くなる。そのため、塗装膜により耐食性が十分発揮されず、バリ取り加工された部分周辺が腐食しやすい。

特開２００４−２１７９６０号公報特開２０００−３１７６６０号公報

本発明は、このような実情に鑑み、所定形状の部品にしてから、塗装などの表面処理を施す加工部品において、穴あけ加工端面における塗装膜厚の均一化を図り、加工部品の穴加工端面の耐食性が優れる、加工部品を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討した。その結果、穴あけ加工端面をバリの無い丸みの帯びた端面形状とすることで、塗装膜の形成の際、端面上における塗装環境（温度や原料の供給量など）が、均一となり、端面上への塗装膜の付着量が一定、すなわち、均一な塗装膜厚となり、塗装性が改善された加工部品となることを見出した。

本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）貫通穴を有する板厚１〜１０ｍｍの鋼部材の貫通穴の内面を含む表面に塗装膜を有する加工部品であって、前記貫通穴の貫通方向に平行な断面において、前記鋼部材の一方の表面の穴移行端部と他方の表面の穴移行端部との間が曲線で接続され、前記曲線が貫通穴の中心軸に向かって凸状であり、穴の端面が丸みを帯びた端面形状であることを特徴とする加工部品。
（２）貫通穴を有する板厚１〜１０ｍｍの鋼部材の貫通穴の内面を含む表面に塗装膜を有する加工部品の製造方法であって、機械加工ままの穴の端面に対してレーザを垂直に照射して、端面を溶融凝固させ、前記貫通穴の貫通方向に平行な断面において、前記鋼部材の一方の表面の穴移行端部と他方の表面の穴移行端部との間が曲線で接続され、前記曲線が貫通穴の中心軸に向かって凸状であり、穴の端面が丸みを帯びた端面形状である前記貫通穴を形成した後、鋼部材の表面に塗装を施すことを特徴とする加工部品の製造方法。
（３）前記機械加工ままの穴の内部に反射鏡を配置し、レーザを前記反射鏡に照射して、レーザを前記機械加工ままの穴の端面に対して垂直に照射することを特徴とする前記（２）に記載の加工部品の製造方法。
（４）前記反射鏡が円錐状であること特徴とする前記（３）に記載の加工部品の製造方法。
（５）前記反射鏡の面上を円周状にレーザを走査すること特徴とする前記（３）又は（４）のいずれかに記載の加工部品の製造方法。
（６）前記機械加工ままの穴の中心軸と平行な軸線を回転軸として、前記反射鏡を回転させることを特徴とする前記（３）又は（４）のいずれかに記載の加工部品の製造方法。

本発明によれば、貫通穴の端面の塗装後の耐食性が優れる加工部品を提供することができる。

穴を有する鋼部材の加工部品の概略を示す図である。（ａ）は、加工部品の斜視図であり、（ｂ）は穴加工ままの加工穴を有する加工部品のＸ―Ｘ断面であり、（ｃ）は穴端面が丸みの帯びた貫通穴を有する加工部品のＸ―Ｘ断面である。耐食性試験後の試験片の拡大鏡による写真画像を（ロ）に、耐食性試験前の試験片の走査型電子顕微鏡写真画像を模した図を（イ）と（ハ）に示す。（ａ）は試験片ａ、（ｂ）は試験片ｂの外観を示す画像及び図である。レーザを穴端面に対して垂直に照射する装置の概略を示す図である。レーザを穴端面に対して垂直に照射するための手段を示す。（ａ）は、円錐状の反射鏡で、レーザの焦点を固定する例であり、（ｂ）は、レーザの軸に対して傾斜した反射鏡で、レーザの焦点を固定する例である。試験片Ａ〜Ｅの塗装後の穴端面の走査型電子顕微鏡写真画像を模した図を示す。（ａ）は穴端面全体の図であり、（ｂ）はバリ部分の拡大図である。試験片Ａ〜Ｅの耐食性試験後の貫通穴周辺の拡大鏡による写真画像を示す。

以下、本発明の加工部品ついて説明する。

まず、機械加工ままの穴を有する加工部品について説明する。図１は、穴を有する鋼部材の加工部品の概略を示す図である。（ａ）は、加工部品の斜視図であり、（ｂ）は穴加工まま加工部品のＸ―Ｘ断面である。加工部品１は、曲げ加工、切断加工などの加工が施されたものであって、（ａ）に示すように、打ち抜きやドリルなどの穴加工により得られる加工穴２を有するものである。なお、打ち抜きやドリルなどの穴加工により形成され、塗装膜を形成する前の機械加工ままの穴を、便宜上、以下「加工穴」という。

本発明において、加工穴２の形状は、円形状、楕円形状などの連続した曲面を有する環状であり、直径は５〜３０ｍｍである。また、加工部品１は、板厚１〜１０ｍｍの鋼部材で形成され、鋼部材の鋼種や成分組成は、特に限定されない。

そして、図１（ｂ）に示すように、加工穴２は、鋼部材の一方の表面３と鋼部材の他方の表面４を貫通するように形成され、鋼部材の表面３、４は、各表面から加工穴２へ移行する端部である穴移行端部５、６を有する。図１（ａ）に示す穴移行端部５、６は円形状である。また、図１（ｂ）に示すように、穴の貫通方向に平行な断面において、一方の表面の穴移行端部５と他方の表面の穴移行端部６との間は、ほぼ直線で接続されている。そして、穴移行端部５、６のいずれかの周辺にバリ部分（図示省略）を有している。

本発明は、このような加工部品において、鋼部材の両表面の穴移行端部５、６に至るまでの穴端面の形状を限定することにより、加工部品の表面の塗装膜厚が均一となり、塗装性が改善された加工部品とするようにしたものである。

一般に、バリ部分を含む穴あけ加工端面（以下、「穴端面」という）は、研削、研磨により処理する方法が採用されている。これらの処理方法では、バリは無くなるが、バリ取り加工後の部分に研磨痕が残る。その上、穴内部の端面は、処理が施されないため、図１（ｂ）に示すような、一方の表面の穴移行端部５と他方の表面の穴移行端部６との間が、ほぼ直線で接続されたままとなる。そのため、バリ取り加工後の部分と、穴内部の端面との境に、角度が変化する部分が存在している。

本発明者らは、開放された鋼部材の表面と異なり、穴端面に、バリや、研磨痕、角度が変化する部分などの凹凸があると、塗装膜の形成の際、端面上における塗装環境が不均一となり、均一な塗装膜厚が得られず、穴の周辺が腐食し易くなると考えた。

そこで、穴の斜め上方から穴端面に向けてレーザを照射して、バリ部分を含む穴端面を溶融処理して、凹凸のない穴端面の形成を試みた。この処理によって、穴端面に、バリは無くなり、滑らかな穴端面となったが、溶融金属が溶け落ち、被加工部品の裏面側に寄って、段差のある端面となった。そのため、この加工部品に塗装を施したが、段差部分において、塗装膜厚が薄くなり、塗装膜厚の均一化が図れなかった。

これらより、本発明者らは、穴端面を、上述の凹凸及び段差のない丸みの帯びた形状とすることで、塗装膜厚の均一化が図れると考え、穴端面の形状を調整して検討した。

まず、図１（ａ）及び（ｂ）に示すような加工部品として、板厚２．３ｍｍ、４４０ＭＰａ級の熱延鋼板に、打ち抜き穴（パンチ径φ２０ｍｍ）を形成したものを作成した。そして、一方の加工部品は、加工穴ままとする試験片ａとし、他方の加工部品は、溶融凝固処理により、穴端面を丸みの帯びた端面形状を有する貫通穴９とする試験片ｂとした。なお、塗装膜を形成する前の穴端面を丸みの帯びた形状にした穴を、便宜上、以下「貫通穴」といい、「加工穴」と区別する。

そして、試験片ａ及び試験片ｂに塗装を施して、耐食性試験を実施し、穴端面７の形状が及ぼす耐食性への影響について検討した。耐食性試験は、自動車用材料腐食試験方法（ＪＡＳＯＭ６０９−９１）に基づき、１サイクルあたり８時間の処理を３０サイクル繰り返し行い、実施した。１サイクルは、塩水噴霧試験（２時間、５％ＮａＣｌ、３５℃）、乾燥（４時間、３０％ＲＨ、６０℃）、湿潤試験（２時間、９５％ＲＨ、５０℃）からなる。

図２（ロ）は、耐食性試験後の試験片を写した写真であり、（イ）と（ハ）は耐食性試験前の試験片を示す図である。（ａ）は試験片ａ、（ｂ）は試験片ｂの外観である。図２は、列方向に試験片ａと試験片ｂの外観を示してあり、（イ）の段の図は、穴の貫通方向の断面における穴中心線８の左半分（図１（ｂ）又は（ｃ）の穴中心線８の左側に相当）を示したもので、（ロ）の段の図は、試験片の平面図であり、（ハ）の段の図は、（イ）の段の図中に示した枠の部分の拡大図である。（イ）は、穴の中心を通る線に沿って鋼板を切断し、該切断面を研磨した後、走査型電子光学顕微鏡で倍率１００倍で撮影した写真を模した図を縮小したものである。（ハ）は、倍率２０００倍で撮影した走査型電子顕微鏡写真を模した図を縮小したものである。

試験片ａは、（イ）及び（ハ）の段の図に示されるように、加工部品１の穴移行端部に高いバリが形成されており、バリ部分において塗装膜１０の膜厚（左上から右下に向かう斜線部分）が薄くなっている。そして、（ロ）の段の図に示されるように、薄い灰色で表示される加工穴周辺に、黒色の線で表示される赤錆１１が発生している。

一方、試験片ｂは、（イ）の段の図に示されるように、穴端面７が丸みの帯びた形状となっており、（ハ）の段の図に示されるように、穴の上端部付近にバリはなく、塗装膜厚（左上から右下に向かう斜線部分）が均一になっている。そして、中段図（ロ）において、貫通穴周辺に赤錆１１がほとんど発生していない。図１（ｃ）は、穴端面が丸みの帯びた貫通穴を有する加工部品のＸ―Ｘ断面であり、試験片ｂの穴端面７を示している。

以上、検討結果をまとめると、以下の通りである。
加工部品１に、穴の貫通方向に平行な断面において、一方の表面の穴移行端部５と鋼部材の他方の表面４の穴移行端部６との間を全長にわたって曲線で接続され、この曲線を穴中心軸８に向かって凸状となるように構成された貫通穴９を設ける。このような穴端面７を有する加工部品１とすることで、図２に示すように、塗装を施した際に、塗装の膜厚が均一となり、耐食性に優れたものとなる。

本発明は、以上のような検討過程を経て上記（１）に記載の発明に至ったものであり、そのような本発明について、さらに、必要な要件や好ましい要件について順次説明する。

穴の貫通方向に平行な断面において、一方の表面の穴移行端部５と鋼部材の他方の表面４の穴移行端部６との間を接続する曲線の凸状であるとは、穴中心軸８と逆方向に凸状である部分、すなわち、凹状である部分を含まないことを意味する。このような穴中心軸８と逆方向に凸状である部分を含むと、その部分で塗装膜厚が薄くなる。ただし、この凹みには、３μｍ以下の微細な凹みは含まれない。また、穴移行端部から穴中心に向かう方向を高さとした場合、穴移行端部から、最大凸までの高さは、穴として使用できる範囲であれば、限定されないが、１ｍｍ以下が好ましい。

また、加工部品が有する塗装膜とは、鋼部材の貫通穴９の内面を含む表面に対して形成されるものである。この表面に対して施される塗装であれば、いかなる塗装によって形成されてもよい。膜厚は５〜５０μｍが好ましい。５μｍ未満であると、均一な膜が得られない場合がある。一方、５０μｍを超えると、耐食性の効果が飽和するので、５０μｍ以下が好ましい。

次に、本発明の加工部品の製造方法について説明する。
本発明の加工部品は、加工穴を有する加工部品の穴端面に対して、レーザを照射した後、鋼部材の表面に塗装を施して製造する。そして、レーザ照射の際、レーザ出力を調整して、溶融した金属（鋼）がたれ落ちない量に調整する。このように、穴端面にレーザを照射すると、表面層が溶融し、溶けた金属が表面張力の作用によって、断面凸状に保持される。このとき、材料は除去されるのではなく、再配置される。

貫通穴９を、レーザを照射して形成すると、穴端面が溶融し、表面張力により穴端面を丸みの帯びた形状となるので、端面上における塗装条件が均一となり、塗装膜厚が均一になるので好ましい。また、材料と初期粗さにもよるが、穴端面の凹凸の高さは３μｍ以下となる。

それに対して、貫通穴９を、研削や研磨により形成すると、穴端面に研磨痕が残り、研磨痕の部分で膜が薄くなることがある。溶融して形成された穴端面は、研磨痕がないため、表面粗さの測定により、研削や研磨により形成された穴と区別できる。または、穴端面は、深さ２０〜３００μｍ程度、レーザにより溶融されるので、穴中心を通る線に沿って、鋼板を切断し、切断面を研磨し、エッチングして組織を現出した後、光学顕微鏡で組織の変化を観察することで、研削や研磨により形成された穴と区別できる。

（レーザの照射について）
加工部品１の穴端面７を丸みの帯びた形状とするためには、レーザを穴端面７に対して垂直に照射する。レーザを穴端面７に垂直に照射とは、穴端面７に対して８５〜９５°の角度で照射すること意味する。ただし、照射角度は９０°が好ましい。図３に、レーザを穴端面に対して垂直に照射する装置の概略図を示す。このように、レーザ照射装置１２からレーザ１３を、反射鏡１４を介して穴端面７に照射する。このように、レーザを穴端面に照射すると、穴端面が均一に加熱されるので、部分的に穴端面が加熱され溶融した金属が溶け落ちることがなくなる。

レーザ照射装置１２は、高出力のレーザ１３を得ることができる発振器を有していれば、特に限定されない。そのような発振器として、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザ、半導体レーザ、炭酸ガスレーザなどが例示される。レーザ１３の出力やビーム径は、加工部品の材質によって、選択すればよく、出力は０．１〜１０ｋＷ、ビーム径は０．５〜３．０ｍｍが好ましい。ただし、レーザ１３のビーム径は、穴の厚さより大きいと、穴端面７にレーザが照射されず、加工部品の表面や反射鏡１４の治具に照射され、表面品質の低下や治具損傷が生じるため、穴の厚さより小さくする。

レーザ１３は、加工穴の内部に配置された反射鏡１４において、穴端面７に垂直に照射されるように反射させ、穴端面７の全周方向に照射させることで、穴端面７が丸みの帯びた形状とすることができる。図３では、反射鏡１４を円錐状とし、反射鏡１４の面上を円周方向にレーザ１３を走査することで、レーザ１３を穴端面７の全周方向に照射している。反射鏡の材料は、耐熱性を有する材料であれば、限定されないが、銅又は銅合金などの金属が好ましい。また、反射鏡は、支持体に反射膜を形成したものであってもよい。

レーザ１３の反射鏡１４への照射位置は、加工部品の穴の厚さ方向の中心における水平面と反射鏡１４が交差する位置とする。これにより、穴端面の中心にレーザが照射され、穴端面の全体を溶融凝固しやすい。そして、局部加熱にならないように、穴端面上のレーザ１３のビーム径を絞りすぎないようにする。また、レーザ１３の反射鏡への照射位置とレーザ１３の穴端面の照射位置との距離は、１〜５ｍｍとするのが好ましい。

レーザ１３の移動は、ミラースキャンにより反射鏡１４の面上を円周方向に沿ってレーザ１３を走査させるリモートレーザ法を利用することが好ましい。これによると、穴端面７へのレーザ１３の照射が瞬時に行え、時間の短縮化を図ることができ、円周状の走査も容易で効率的な加工ができる。反射鏡１４の面上の走査は、円周方向に２０〜７０ｃｍ／ｍｉｎで実施するのが好ましい。走査の周回は、１回でもよく、２回以上実施してもよい。

図３では、反射鏡１４を円錐状として、反射鏡１４の面上を円周方向にレーザを走査することで、レーザ１３を穴端面７の全周方向に照射したが、これに限定するものでなく、レーザ１３を穴端面７の全周方向に照射することができれば、穴形状に応じて、レーザの焦点や、反射鏡１３の形状を変更することができる。次に、レーザを穴端面に対して垂直方向から照射するための手段の他の例を説明する。

図４には、レーザを穴端面に対して垂直に照射するための手段を示す。（ａ）は、円錐状の反射鏡で、レーザの焦点を固定する例であり、（ｂ）は、レーザの軸に対して傾斜した反射鏡で、レーザの焦点を固定する例である。

図４（ａ）に示す反射鏡１４と図３に示す反射鏡１４の形状は同じであるが、図４（ａ）に示す手段は、円錐状の反射鏡１４の中心軸、レーザ１３のビーム径の中心軸、及び、穴中心線８が一致するように、反射鏡１４、加工部品１及びレーザ照射装置１２を調整している。そして、レーザ１３を、反射鏡１４に照射し、円周方向の全方位に渡って同時に、かつ穴端面７に垂直となるように反射させるものである。

図４（ｂ）に示す反射鏡１３は、レーザの軸に対して傾斜した面を有する反射鏡１４である。この反射面は、直方体を長軸に対して傾斜するように切断して得られる矩形状の面であっても、円柱を高さ方向に対して傾斜するように切断して得られる楕円状の断面であってもよい。図４（ｂ）に示す手段は、レーザ１３の焦点を固定して、レーザ１３を、反射鏡１４に照射し、穴中心線８を回転軸として反射鏡１３を回転させて、穴端面７の円周方向の全方位に渡って垂直に反射させるものである。

（塗装について）
加工部品の塗装は、いかなる塗装方法を採用してもよいが、耐食性の向上のために実施される自動車部品の下地塗装に対する電着塗装が好ましい。

電着塗装は、被塗物を電着塗料中に電極として浸漬させて、電圧を印加することにより、被塗装物上に電着塗膜が形成されるものである。そして、電着塗装される加工部品が、自動車車体などのように高い防食性が求められるものである場合は、電着塗装の前に、種々の表面処理が行われる。このような表面処理として、例えば、アルカリ脱脂後、リン酸亜鉛系化成剤などの化成剤を用いて無機被膜を形成する化成処理を行う。

塗料としては、カチオン電着塗料及びアニオン電着塗料のいずれでも使用できるが、耐食性などの観点からカチオン電着塗料が採用される。膜厚は、５〜５０μｍである。５μｍ以上であると、均一なカチオン電着塗膜が得られる。５０μｍ以下であると、経済的に有利である。塗装条件は、特に限定されず、一般的な条件を採用することができ、例えば、焼き付け条件は、１００〜２２０℃、１０〜３０分を採用することができる。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

試験片として、板厚２．３ｍｍ、４４０ＭＰａ級の熱延鋼板に、打ち抜き穴（パンチ径φ２０ｍｍ）を形成したものを作成した。その際、打ち抜き部のバリ高さの異なる試験片を、金型クリアランスの調整により形成した。クリアランスは、４％、２２％、４８％とした。なお、クリアランスは、パンチの側面とダイの側面との間で形成される間隙をｈとして、試験片の板厚をｔとすると、（ｈ／ｔ）×１００％で表されるものである。

そして、試験片Ａに対して、バリを研削除去する処理を実施し、試験片Ｂ〜Ｄは、打ち抜きままとし、試験片Ｅに対して、レーザ溶融処理を実施した。試験片Ａ〜Ｄは比較例であり、試験片Ｅは発明例である。

試験片Ｅに対するレーザ溶融処理は、図３に示す装置を用いて、以下の条件で行った。
レーザ発振器：半導体励起ＹＡＧレーザ
レーザ出力：１ｋＷ
レーザ走査速度：５０ｃｍ/ｍｉｎ、円周上に１回転走査
レーザスポット径：φ１．０ｍｍ
反射鏡：穴中心軸からの傾斜角度が４５度の円錐状の銅製

表１に、試験片Ａ〜Ｅのクリアランスとバリ高さを示す。

次に、試験片Ａ〜Ｅに塗装を施した。まず、試験片に対して、アルカリ脱脂、りん酸亜鉛化成処理を施し、その後、目標膜厚２０μｍとなるように、Ｐｂフリーカチオン電着塗料を用いて、塗装を実施した。図５に、試験片Ａ〜Ｅの塗装後の穴端面の走査型電子顕微鏡による写真を模した図を示す。（ａ）は穴端面全体の画像であり、（ｂ）はバリ部分の拡大画像である。

試験片Ａと試験片Ｂは、クリアランスがともに４％であるが、試験片Ａはバリの研削処理をしたので、バリ高さ０μｍであり、バリを確認できない。そして、試験片Ｂ〜Ｄは、クリアランスを変化させたものであり、クリアランスを４８％にするとバリ高さも大きくなり、高いバリを確認した。一方、試験片Ｅは、レーザ溶融処理をして穴内端面を丸みの帯びた貫通穴としたので、試験片Ｃとクリアランスが同じであるが、バリが確認されなかった。そして、試験片Ｅは、穴内端面が穴中心軸に向かって凸状となっている。

図５（ｂ）から、試験片Ａでは、研削処理をしたバリ部分と、他の直線部分とで、塗装膜厚が異なることが確認できる。また、試験片Ｂ〜Ｄでは、バリ部分の塗装膜厚が薄くなっていることが確認できる。一方、試験片Ｅは、均一な塗装膜厚となっている。

次に、塗装後の試験片Ａ〜Ｅに対して、耐食性試験を実施した。耐食性試験は、自動車用材料腐食試験方法（ＪＡＳＯＭ６０９−９１）に基づき、上述同様に、１サイクルあたり８時間の処理を３０サイクル繰り返し行い、実施した。

図６には、試験片Ａ〜Ｅの耐食性試験後の穴周辺の拡大鏡による写真を示す。また、クリアランスも併せて示す。また、この図において、薄い灰色で表示される穴周辺に黒色の線で表示されるのが赤錆であり、穴の円周に対する赤錆の割合を赤錆発生率とする。そして、赤錆発生率３０％以下をＡ、赤錆発生率３１〜７０％をＢ、赤錆発生率７１〜１００％をＣと区分して、表２に示す。

試験片Ａ〜Ｄは、赤錆が発生している。一方、試験片Ｅは、貫通穴周辺に赤錆がほとんど発生していない。試験片Ａと試験片Ｂは、クリアランスがともに４％であるが、試験片Ａはバリの研削処理をしたので、赤錆の発生が少なく、赤錆発生区分がＢである。しかしながら、赤錆が発生しているのは、塗装膜厚が均一でないためである。試験片Ｂ〜Ｄでは、打ち抜きままであり、バリが高いため、赤錆の発生が顕著であり、赤錆発生区分はＣである。

一方、試験片Ｅは、レーザ溶融処理をして穴内端面を丸みの帯びた貫通穴としたので、試験片Ａ〜Ｄと比較して、赤錆の発生が減少し、赤錆発生区分はＡである。そして、クリアランスが同じ試験片Ｅと試験片Ｃとの比較から、穴端面を丸みの帯びた貫通穴とすることで、耐食性が著しく向上する。

本発明によれば、貫通穴の端面の塗装後の耐食性が優れる加工部品を提供することができる。よって、本発明は、産業上の利用可能性が高いものである。

１加工部品
２加工穴
３鋼部材の一方の表面
４鋼部材の他方の表面
５一方の表面の穴移行端部
６他方の表面の穴移行端部
７穴端面
８穴中心線
９貫通穴
１０塗装膜
１１赤錆
１２レーザ照射装置
１３レーザ
１４反射鏡

Claims

貫通穴を有する板厚１〜１０ｍｍの鋼部材の貫通穴の内面を含む表面に塗装膜を有する加工部品であって、
前記貫通穴の貫通方向に平行な断面において、前記鋼部材の一方の表面の穴移行端部と他方の表面の穴移行端部との間が曲線で接続され、前記曲線が貫通穴の中心軸に向かって凸状であり、穴の端面が丸みを帯びた端面形状であることを特徴とする加工部品。
貫通穴を有する板厚１〜１０ｍｍの鋼部材の貫通穴の内面を含む表面に塗装膜を有する加工部品の製造方法であって、
機械加工ままの穴の端面に対してレーザを垂直に照射して、端面を溶融凝固させ、前記貫通穴の貫通方向に平行な断面において、前記鋼部材の一方の表面の穴移行端部と他方の表面の穴移行端部との間が曲線で接続され、前記曲線が貫通穴の中心軸に向かって凸状であり、穴の端面が丸みを帯びた端面形状である前記貫通穴を形成した後、鋼部材の表面に塗装を施すことを特徴とする加工部品の製造方法。
前記機械加工ままの穴の内部に反射鏡を配置し、レーザを前記反射鏡に照射して、レーザを前記機械加工ままの穴の端面に対して垂直に照射することを特徴とする請求項２に記載の加工部品の製造方法。
前記反射鏡が円錐状であること特徴とする請求項３に記載の加工部品の製造方法。
前記反射鏡の面上を円周状にレーザを走査すること特徴とする請求項３又は４に記載の加工部品の製造方法。
前記機械加工ままの穴の中心軸と平行な軸線を回転軸として、前記反射鏡を回転させることを特徴とする請求項３又は４に記載の加工部品の製造方法。