JPH0695064B2 - 局部張出し性試験方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、鋼板の成形特性のうち、特に“局部張出し
性”を評価する試験方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 現在、冷延鋼板の成形性評価値として降伏点，引張強
さ，伸び,n値及びｒ値が代表的なものとして適用されて
おり、通常これらの値は引張試験によって求められてい
る。また、成形特性を把握するために限界絞り比,CCV
値，エリクセン値，バルジ成形高さ或いはＴ値等が調査
されるが、これら各々の値はスウィフトカップ試験，コ
ニカルカップ試験，エリクセン試験或いは液圧バルジ試
験により求められている。

一方、冷延鋼板に要求される成形特性としては、これま
で基準とされてきた通常の深絞り性や張出し性に加え、
近年では成形品のシャープ化や複雑形状部品の一体化に
必要な“局部張出し性”が注目される状況となりつつあ
る。特に、自動車の外装パネルのようにデザインが重要
視される成形品には、この局部張出し性に優れた鋼板の
必要性が強く認識されるようになってきた。

ところで、金属薄板の張出し性試験法として、JISには
エリクセン試験の規定がなされている。このエリクセン
試験には「Ａ法」と「Ｂ法」が定められているが、何れ
の方法の場合も試験時に材料の流れ込みが生じるもので
あり、従ってこれらは純粋な張り出し成形に対応するも
のとは言えなかった。もっとも、材料の流れ込みを完全
に防止した張出し試験（スウェーデン式張出し試験）も
知られてはいるが、この試験に使用されるポンチは球面
であるために接触面積が広く、そのため近年注目される
ようになった前記“局部の張出し性”を評価できるもの
ではなかった。

また、純粋な張り出し性を評価する方法として液圧バル
ジ試験が知られているが、この試験では材料の張出しが
液体に接触している面全体で起きるため、スウェーデン
式張出し試験と同様に局部の張出し性を評価することが
できず、むしろ２軸引張り下における材料の延性評価に
用いられることが多かった。

従って、従来、材料の“局部張出し性”の評価は、引張
試験で得られる伸びやｎ値を基に推測するか、モデル型
等を使用して実機で実際に成形してみる等の手段でしか
行うことができなかった。

そこで、本発明の目的は、冷延鋼板が具備すべき特性と
して近年要求が高まってきた局部張出し性を簡便に評価
でき、しかも異種材料間の該特性差を明確に判別できる
ような試験方法を提供することに置かれた。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者等は、前記目的を達成すべく数多くの実験を繰
り返しながら研究を重ねた結果、「成形の初期段階には
鋼板との接触部を極めて小さく保てるように先端を比較
的シャープにした円錘形の金型（ポンチ）を使用し、粘
度が比較的低い潤滑剤の適用下で材料の流れ込みを完全
に拘束した張出し成形（完全張出し成形）を行うと、実
態に即応した鋼板の局部張出し性を的確に評価し得る」
との知見を得るに至った。

本発明は上記知見等に基づいてなされたものであり、 「第１図で示したように、 ポンチ先端の曲率半径（Ｒ）:1.0〜2.0mm, ポンチ頂角（θ）:90〜110度 の円錘ポンチ１を用い、の潤滑油使用下で鋼板２の完全
張り出し成形を実施して成形可能高さ（H:破断直後の成
形高さ）を求め、これによって局部張り出し性の的確な
評価を行えるようにした点」に特徴を有している。な
お、第１図において符号３はダイスを、４は板押えをそ
れぞれ示している。

即ち、本発明は、特定寸法のポンチ１を用い、ダイス３
と板押え４とで流れ込みのないように固定された鋼板２
を潤滑油（一般に市販されているもので十分である）に
よる潤滑下で張出し成形し、破断直後の成形高さ（Ｈ）
にて材料の局部張出し性を評価するものであるが、以
下、本発明においてポンチの寸法を前記の如くに限定し
た理由を、その作用と共により詳細に説明する。

〈作用〉 まず、本発明に係る試験方法において、使用する円錘ポ
ンチ先端の曲率半径（Ｒ）を1.0〜2.0と定めたのは、該
曲率半径（Ｒ）が2.0mmを超えると成形初期段階に材料
がポンチ先端になじんでしまって局部的な張出し変形が
起きず、従って局部張出し性の評価ができないことに加
え、通常の張出し成形の場合と同様に異種材料間の差が
現われないためであり、一方、前記曲率半径（Ｒ）が1.
0mmを下回ると試験材料たる鋼板が穿孔されて張出し成
形を行うことができなくなるからである。

また、円錐ポンチ頂角（θ）が90゜未満の場合にも鋼板
が穿孔され、逆に該頂角（θ）が110゜を超えた場合に
は、成形初期段階にポンチと材料との接触面積が相対的
に増加して局部張出し性が評価できなくなることから、
円錐ポンチ頂角（θ）を90〜110゜と限定した。

なお、鋼板の張出し性試験では一般に潤滑剤の影響が非
常に大きいが、本発明に係る試験方法では初期接触面積
が小さいので潤滑剤の影響は比較的小さい。そのため、
一般に市販されている潤滑油であれば、何れも安定した
成形が行える。ただ、無潤滑で成形を行うと、材料と工
具との摩擦力により局部伸びが抑制されて材料差が評価
しにくくなる。

この場合、市販の潤滑油と固体潤滑体（例えばビニール
シート等）を併せて使用するような高潤滑状態で成形す
ると、ポンチ先端部に歪が極端に集中することとなって
ポンチ頂角が小さくなった場合と同様に材料が穿孔され
てしまい、張出し成形を行うことができない。

更に、本発明に係る試験方法での成形速度は破断の有無
を感知するために比較的低速で行うことが望ましく、で
きれば0.1〜0.5mm/secと言う極低速で行うのが良い。

続いて、実施例によって本発明をより具体的に説明す
る。

〈実施例〉 まず、第１表に示した化学組成並びに性状を有する板
厚:0.8mmの冷延鋼板４種類を準備し、それぞれについて
本発明に従った局部張出し試験方法並びに従来のエリク
セン試験,CCV試験及び液圧バルジ試験を行い、その結果
を第２表に示した。

なお、本発明に従った局部張出し試験方法では、 先端の曲率半径（Ｒ）:1.3mm、 頂角（θ）:90゜,95゜及び100゜（３種類）、 直径:50mm、 の円錐ポンチと、潤滑材として温度の影響が小さ い白色ワリセンが使用された。

第２表に示される結果からも明らかなように、従来採用
されていた各成形性試験方法では測定値が４種類の鋼板
ともほぼ同じ値となり、それらの間では成形性に差がな
いように受け止められるのに対して、本発明に係る試験
方法によると各材の局部張出し成形性の差を明らかに判
定することができ、冷延鋼板に求められる最近の厳しい
要求性能を的確に評価し得ることが分かる。

即ち、本発明に係る試験は局部張出し性の評価方法であ
り、上記結果からしても、本発明法を適用することによ
って実成形作業における張出し成形での“エンボス部の
シャープさ”や“成形限界”の的確な評価を行うことが
可能となる上、絞り成形時におけるポンチ肩半径を小径
化する場合の可否基準を適正に定める一助ともし得るこ
とを確認できる。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、従来は直接評
価することができなかった冷延鋼板の局部張出し性を非
常に簡便な方法で、しかも材料差を明確に測定すること
が可能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る局部張出し性試験方法を説明し
た概念図である。 図面において、 １……円錘ポンチ,2……鋼板， ３……ダイス,4……板押え。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンチ先端の曲率半径:1.0〜2.0mm, ポンチ頂角:90〜110度 の円錐ポンチを用い、潤滑油使用下で完全張出し成形し
   て局部張り出し性の評価を行うことを特徴とする、鋼板
   の局部張り出し性試験方法。