CN103476961B - 板 - Google Patents

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Abstract

本发明的板为由在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板形成的板,其具备在从规定的基准面突出的多个凸部、与所述基准面平齐的多个平坦部和从所述基准面下凹的多个凹部之中的所述凸部、所述平坦部和所述凹部中的任一个,并且正视时所述多个凸部、所述多个平坦部及所述多个凹部具有矩形形状,在具备所述平坦部的情况下,各个所述凸部的整个周围被所述平坦部包围,并且各个所述平坦部的整个周围被所述凸部包围,在具备所述凹部的情况下,各个所述凸部的整个周围被所述凹部包围,并且各个所述凹部的整个周围被所述凸部包围,而且还具有由设置于所述凸部的周缘部分的凸部侧倾斜面和设置于所述凹部的周缘部分的凹部侧倾斜面形成的倾斜面部。

Description

技术领域
本发明涉及板(pannel),详细而言涉及整体形成为板状并且在至少一面侧具有突出的多个凸部的板。
本申请基于2011年7月20日在日本申请的日本特愿2011-158924号主张优先权,在此援引其内容。
背景技术
以往,作为用于铁路车辆、汽车、航空器(飞机)、船舶等运输设备或者建筑结构物等的内部装饰板,提出了锯齿状地设置有凹凸的轻质型高刚性板(例如参照专利文献1)。该专利文献1所述的板形成为下述形状:在平板状板的纵及横的两个方向排列凹凸而形成,并且除凹凸以外的平坦部不是直线性地形成的。另外,就用于汽车的催化转换器、消声器等的绝热的热绝缘体,提出了在板面内的两个方向排列配置凸部而成的构成(例如参照专利文献2)。对于这些板而言,通过在板面内的两个方向形成排列配置的凹凸或凸部,与没有形成凹凸的平板或仅在一个方向形成了凹凸的波纹板等相比,即使板厚相同,刚性也变得更高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2960402号公报
专利文献2:日本特开2008-180125号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,就现有的板而言,虽然按平坦部不是直线性地形成的方式锯齿状地设置了凹凸,但是平坦部包围这些凹凸并连续地形成。由此,该连续的平坦部会影响板整体的弯曲刚性、扭转刚性,存在无法充分实现板的高刚性化和轻质化这样的问题。
另外,现有的板是通过具有特定的结构来实现高刚性化和轻质化的,在使用板时除了必要的刚性以外的例如耐蚀性、耐损伤性不能说是充分的。
因此,本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于,提供能够以简单的结构来可靠地实现高刚性化和轻质化并且耐蚀性及耐损伤性优异的板。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题,本发明采用下述的构成。
(1)本发明的一个方案的板为由在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板形成的板,其具备在从规定的基准面突出的多个凸部、与所述基准面平齐的多个平坦部和从所述基准面下凹的多个凹部之中的所述凸部、所述平坦部和所述凹部中的任一个,并且正视时所述多个凸部、所述多个平坦部及所述多个凹部具有矩形形状,在具备所述平坦部的情况下,各个所述凸部的整个周围被所述平坦部包围,并且各个所述平坦部的整个周围被所述凸部包围,在具备所述凹部的情况下,各个所述凸部的整个周围被所述凹部包围,并且各个所述凹部的整个周围被所述凸部包围,而且还具有由设置于所述凸部的周缘部分的凸部侧倾斜面和设置于所述凹部的周缘部分的凹部侧倾斜面形成的倾斜面部。
(2)上述(1)所述的板,其中,所述镀覆钢板可以为熔融锌系合金镀覆钢板。
(3)上述(1)或(2)所述的板,其中,所述镀层可以含有2质量%以上且75质量%以下的Al、0.1质量%以上且10质量%以下的Mg以及Al含量的15质量%以下的Si中的至少一种以上;锌;和不可避免的杂质。
(4)上述(3)所述的板,其中,所述镀层可以进一步含有0.005质量%以上且1.0质量%以下的Ca以及0.0005质量%以上且1质量%以下的Sr中的至少一种以上。
(5)上述(1)或(2)所述的板,其中,所述镀层可以含有20质量%以上且70质量%以下的Mg;锌;和不可避免的杂质。
(6)上述(5)所述的板,其中,所述镀层可以进一步含有0.5质量%以上且5质量%以下的Al以及0.1质量%以上且5质量%以下的Ca中的至少一种以上。
(7)上述(1)~(6)中任一项所述的板,其可以具有在所述镀层与所述钢板的界面处产生的合金层,所述合金层的厚度可以为5μm以下。
(8)上述(1)~(7)中任一项所述的板,其可以具有在所述镀层与所述钢板的界面处产生的合金层,所述合金层的厚度可以为所述镀层的总厚度的25%以下。
(9)上述(1)~(8)中任一项所述的板,其中,所述镀层可以为如下形成的镀层:对所述钢板实施热浸镀,在对镀覆附着量进行控制后,在从熔融状态至200℃的期间以30℃/秒以上的冷却速度对所述镀层进行冷却。
(10)上述(1)~(9)中任一项所述的板,其中,所述镀层的表面的硬度以维氏硬度计可以为Hv.80以上且Hv.300以下。
(11)上述(1)~(10)中任一项所述的板,其中,所述镀层的厚度可以为1μm以上且50μm以下,并且在进行了JISZ2371的盐水喷雾试验时直到板加工部产生红锈为止的时间可以为240小时以上。
(12)上述(1)~(11)中任一项所述的板,其中,所述桥接体可以具有顶部平坦部;所述凸部的平坦的上表面部的面积S1、所述凹部的平坦的底面部的面积S2、所述顶部平坦部的面积S3以及下述倾斜部的面积S4可以满足式1,所述倾斜部包括作为所述凸部的侧面的所述凸部侧倾斜面、作为所述凹部的侧面的所述凹部侧倾斜面和从所述凸部以及所述凹部各自的四角朝向所述基准面延伸的角部倾斜面,
(S3+S4)/(S1+S2)≤1.0式1。
(13)上述(1)~(12)中任一项所述的板,其中,在与所述基准面垂直的截面观察所述凸部侧倾斜面以及所述凹部侧倾斜面时,这些凸部侧倾斜面可以与凹部侧倾斜面直线性地连续连接;所述凸部倾斜面相对于所述基准面的倾斜角度可以与所述凹部侧倾斜面相对于所述基准面的倾斜角度相同。
发明效果
根据本发明,通过将板的形状形成为凸部和平坦部或凹部中的任一个在平面上不连续形成的形状,可以提供能够以简单的结构可靠地实现高刚性化和轻质化的板,并且通过确定用于形成板的原材料,可以提供耐蚀性以及耐损伤性优异的板。
附图说明
图1为表示本发明的第1实施方式的板的构成例的立体图。
图2为表示本发明的第2实施方式的板的构成例的立体图。
图3为表示本发明的第3实施方式的板的构成例的立体图。
图4为表示本发明的第4实施方式的板的构成例的立体图。
图5为表示本发明的第5实施方式的板的构成例的立体图。
图6A为所述第1实施方式的板的截面图。
图6B为所述第2实施方式的板的截面图。
图6C为所述第3实施方式的板的截面图。
图6D为所述第4实施方式的板的截面图。
图6E为所述第5实施方式的板的截面图。
图7A为表示现有的板的构成例的立体图。
图7B为表示现有的板的构成例的立体图。
图7C为表示现有的板的构成例的立体图。
图8为表示现有的其他的板的构成例的立体图。
图9A为表示本发明的实施形状例的FEM分析的方法的立体图。
图9B为表示本发明的实施形状例的FEM分析的方法的立体图。
图10A为从所述实施形状例中的比较形状例1(No.1)的正面观察的分析模型图。
图10B为从所述实施形状例中的比较形状例1(No.1)的截面观察的分析模型图。
图11A为从所述实施形状例中的比较形状例2(No.2)的正面观察的分析模型图。
图11B为从所述实施形状例中的比较形状例2(No.2)的截面观察的分析模型图。
图12A为从所述实施形状例中的比较形状例3(No.3)的正面观察的分析模型图。
图12B为从所述实施形状例中的比较形状例3(No.3)的截面观察的分析模型图。
图13A为从所述实施形状例中的比较形状例4(No.4)的正面观察的分析模型图。
图13B为从所述实施形状例中的比较形状例4(No.4)的截面观察的分析模型图。
图14A为从所述实施形状例中的实施形状例1(No.5)的正面观察的分析模型图。
图14B为从所述实施形状例中的实施形状例1(No.5)的截面观察的分析模型图。
图15A为从所述实施形状例中的实施形状例2(No.6)的正面观察的分析模型图。
图15B为从所述实施形状例中的实施形状例2(No.6)的截面观察的分析模型图。
图16A为从所述实施形状例中的实施形状例3(No.7)的正面观察的分析模型图。
图16B为从所述实施形状例中的实施形状例3(No.7)的截面观察的分析模型图。
图17A为从所述实施形状例中的实施形状例4(No.8)的正面观察的分析模型图。
图17B为从所述实施形状例中的实施形状例4(No.8)的截面观察的分析模型图。
图18A为从所述实施形状例中的实施形状例5(No.9)的正面观察的分析模型图。
图18B为从所述实施形状例中的实施形状例5(No.9)的截面观察的分析模型图。
图19为表示所述实施形状例的弯曲模型中的刚性比的图表。
图20为表示所述实施形状例的扭转模型中的刚性比的图表。
图21A为表示本发明的变形例的板的立体图。
图21B为表示本发明的变形例的板的截面图。
图22A为表示其他变形例的板的立体图。
图22B为表示其他变形例的板的放大立体图。
图23A为表示在其他变形例中使顶部平坦部的对角线长度变化时的刚性比(弯曲)的图表。
图23B为表示在其他变形例中使顶部平坦部的对角线长度变化时的刚性比(扭转)的图表。
图24为表示使顶部平坦部的对角线长度变化时的刚性比(弯曲)的图表。
图25为表示使顶部平坦部的对角线长度变化时的刚性比(扭转)的图表。
图26为表示使顶部平坦部的对角线长度变化时的刚性比(弯曲)的图表。
图27为表示使顶部平坦部的对角线长度变化时的刚性比(扭转)的图表。
图28为表示连接凸部和凹部的圆弧部的立体图。
图29为表示使圆弧部的大小变化时的刚性比(弯曲)的图表。
图30为表示使圆弧部的大小变化时的刚性比(扭转)的图表。
图31为表示在实施例中评价了刚性的板的形状及尺寸的立体图。
图32为将图31的板的局部放大了的立体图。
图33为表示使凸部的四方锥台顶面与凹部的四方锥台顶面的距离变化时的刚性比(弯曲)的图表。
图34为表示使凸部的四方锥台顶面与凹部的四方锥台顶面的距离变化时的刚性比(扭转)的图表。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。此外,在本说明书及附图中,对具有实质上相同的功能构成的构成要素,标记相同的附图标记,由此省略重复说明。
另外,本发明的优选实施方式的说明大致如下所述。
1.板的构成
1.1.镀覆钢板的构成
1.1.1.镀层的构成
1.1.2.钢板的种类
1.2.板的形状
1.2.1.第1实施方式
1.2.2.第2实施方式
1.2.3.第3实施方式
1.2.4.第4实施方式
1.2.5.第5实施方式
2.板的制造方法
2.1.镀覆钢板的制造方法
2.1.1.镀层的形成方法
2.2.板的形成方法
3.总结
(1.板的构成)
首先,对本发明的优选实施方式的板的构成进行说明。本发明的各实施方式的板为由在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板形成的板,是具有后述的特定的形状的板。以下,对本发明的各实施方式的镀覆钢板的构成进行说明,然后对使用该镀覆钢板而形成的本发明的各实施方式的板的形状进行说明。
(1.1.镀覆钢板的构成)
本发明的各实施方式的镀覆钢板为在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板。此外,只要没有特别注明,本说明书中的组成的%标记是指“质量%”。
(1.1.1.镀层的构成)
首先,对镀层的构成进行说明。
<关于镀覆成分>
对本发明的各实施方式的镀层的镀覆成分没有特别限定,为了形成耐蚀性优异的板,优选由锌或锌与其他金属的合金形成。进而,本发明的各实施方式的镀覆钢板优选为热浸镀钢板。即,上述镀覆钢板优选为熔融锌系合金镀覆钢板。其理由是由于Zn为比Fe更活泼(更易失去电子)的元素,对于钢板具有牺牲防蚀的功能。另外,Zn的腐蚀产物还具有一定的保护效果,能够提高板的耐蚀性,延长其寿命。
此外,在Zn中添加Al、Mg、Si等元素时,能够提高镀覆的耐蚀性,延长板的寿命,因此优选将这些元素设为镀层的构成成分。进而,在上述元素的基础上添加Ca、Sr时,会进一步提高其特性(耐蚀性等),因此更优选将这些元素作为镀层的构成成分。以下,对这些添加元素的添加效果进行说明。
Al没有Zn那样的牺牲防蚀效果,是通过在镀覆的表面形成致密的氧化皮膜来提高耐蚀性的元素。为了提高Zn-Al镀覆的耐蚀性,优选添加2%以上的Al,更优选添加6%以上的Al。就含有2%以上的Al的Zn-Al镀覆而言,凝固时,富铝相比富锌相先析出,表面借助致密的氧化皮膜而防腐蚀,耐蚀性显著提高。增加Al量时,耐蚀性的提高效果增大,但Al量超过75%时效果饱和,另外,镀覆的熔点变高,从作业的观点考虑,变得不利。因此,优选将Al量的上限设为75%。
Mg具有进一步提高耐蚀性的效果,为了获得高耐蚀性,优选使镀层含有0.1%以上且10%以下Mg。Mg的添加量小于0.1%时,耐蚀性提高效果不充分,另一方面,添加量超过10%时,不仅耐蚀性提高效果饱和,而且有时会产生镀浴的渣滓产生量增大等制造上的问题。从防止制造上的问题这样的观点考虑,Mg的添加量更优选为5%以下。
Si具有下述效果:在钢板上形成镀层时,使在钢板表面与镀层的界面处的Fe-Al系合金层形成为最优的厚度,提高钢板表面与镀层的密合性。Si的添加量小于Al添加量的1%时,抑制Fe-Al合金层生成的效果不充分,从而Fe-Al合金层的生成快,不足以用于对合金层的结构进行控制。另一方面,Si的添加量超过Al添加量的15%时,抑制Fe-Al合金化层形成的效果饱和,并且有可能Si镀层单独生成而招致镀层的加工性降低,因此Si添加量优选为Al添加量的15%以下。
此外,通过根据需要在镀层中添加0.0005%以上且1%以下Ca、Sr等碱土类金属,可以进一步提高耐蚀性。在该情况下,Ca、Sr等碱土类金属添加小于0.0005%时,耐蚀性提高效果不充分。另一方面,碱土类金属的添加量超过1%时,耐蚀性提高效果饱和,此外,除了渣滓的生成增加、作业上渣滓除去的功夫增加之外,还产生导致成本上升等问题。
除了上述的以Zn或Zn-Al为主体的镀层以外,即便使用形成了以Mg-Zn为主体的镀层的镀覆钢板来形成板,也能够得到耐蚀性优异的板,故优选。在该情况下,优选含有20%以上且70%以下的Mg,并且除此以外为锌及不可避免的杂质。与所述的镀层不同,会生成Mg与Zn的化合物,通过该两者的复合效果,能够提高耐蚀性。
这里,不可避免的杂质是指不可避免地混入制造工序等中的杂质,例如可列举出Pb、Cd、Sb、Cu、Fe、Ti、Ni、B、Zr、Hf、Sc、Sn、Be、Co、Cr、Mn、Mo、P、Nb、V、Bi以及此外的La、Ce、Y等第3族元素等。即使总计含有0.5质量%左右的这些不可避免的杂质元素中的一种以上,也不会损害本发明的效果,根据该量,有时会进一步改善耐蚀性等而优选。
另外,在该镀层中,更优选进一步添加0.5质量%以上且5质量%以下的Al以及0.1质量%以上且5质量%以下的Ca中的至少一种以上。这些元素通过嵌入Mg与Zn的化合物的内部而具有进一步提高耐蚀性的效果。
通过具备上述的Zn-Al、Mg、Si的镀层和Mg-Zn的镀层这两系统的镀层,能够得到耐蚀性优异、且长寿命的板。
<关于界面合金层的厚度>
这里,在使用了镀覆钢板的板中,尤其会在耐蚀性上产生问题的部位是加工部。这是由于在加工时镀层不追随钢板而破裂、剥离,因此变得易腐蚀。上述的镀层的元素组成虽然连对破裂、微小的剥离也可以维持耐蚀性,但更优选通过将在镀层与钢板的界面处产生的合金层(界面合金层)的厚度控制在5μm以下或者镀层的总厚度的25%以下来尽可能地抑制破裂、剥离的产生。另外,由于界面合金层较硬,因此过厚时,反而会成为破裂、剥离的起点。从这样的观点考虑,也优选将界面合金层的厚度设为5μm以下或镀层的总厚度的25%以下。
另一方面,界面合金层具有提高镀层与钢板的密合性的效果。在镀层与钢板的密合性低的情况下,加工时,会导致镀层容易地从钢板剥离。因此,界面合金层的厚度优选为0.05μm以上或镀层的总厚度的1%以上。
这里,界面合金层的厚度的确认方法不特别规定,例如可以通过镀层截面的光学显微镜观察、SEM(扫描型电子显微镜)观察等来确认。
<关于界面合金层的形成>
作为用于形成上述的界面合金层的方式,没有特别限定,例如可列举出控制镀层形成时的冷却速度的方法。具体而言,镀层优选为如下形成的镀层:对钢板实施热浸镀,在对镀覆附着量进行控制后,在从熔融状态至200℃的期间以30℃/秒以上的冷却速度对镀层进行冷却。关于恰当的界面合金层的形成条件的详细内容会在后面描述。
<关于镀层表面的硬度>
镀层表面的硬度越高耐损伤性越优异,但镀层表面的硬度过高时加工性会降低。因此,镀层表面的硬度以维氏硬度计为Hv.100以上且Hv.350以下的范围,这在兼顾耐损伤性和加工性上是优选的。作为获得该硬度的方法,没有特别限定,可列举出通过在镀覆Zn后进行合金化处理而形成Zn-Fe的合金层来提高硬度的方法、使Mg与Zn的合金层、金属间化合物在表层析出的方法、通过快速冷却将组织微细化来提高硬度的方法等。在通过合金化处理来形成Zn-Fe的合金层的情况下,合金层中的Fe浓度优选为15%以下,更优选为12%以下。这样的Fe浓度能够通过恰当设置合金化温度、合金化时间来实现。
<关于镀层的厚度>
另外,镀层的厚度优选为1μm以上且50μm以下。即,从提高耐蚀性这样的观点考虑,镀层的厚度优选为1μm以上。另外,通过将镀层的厚度设为1μm以上,可以使在进行了JISZ2371(2000)的盐水喷雾试验直时到板加工部产生红锈为止的小时为240小时以上。另一方面,由于镀层的厚度变得过厚时,板的加工性会降低,因此镀层的厚度优选为50μm以下。
镀层的厚度可以通过利用镀覆钢板的截面观察等来测定。除此之外,可以将钢板的每单位面积所附着的镀覆附着量除以镀层的比重或镀覆液的干燥后比重来算出,但通常对于镀覆附着量,只要从算出镀覆前后的质量差、即将镀覆钢板放入混合有腐蚀抑制剂的酸中来剥离镀覆从而由重量差算出等现存的方法恰当地选择就行。
在上述的各种测定方法之中,从即使是比重等不同的镀覆组成也能够简便且精度良好地测定考虑,作为镀覆的厚度的测定方法,优选利用镀覆钢板的截面观察。
作为镀覆钢板的截面观察的方法,没有特别限制,可适宜地使用下述方法等:将钢板通过剪切机(shear)、高速切割机来进行切断,然后埋入至树脂等,之后进行研磨,并且通过光学显微镜、SEM进行观察。
(1.1.2.钢板的种类)
在本发明的各实施方式的镀覆钢板中,作为可适用于基材的钢板的种类,没有特别限定,例如可列举出碳钢、不锈钢等铁基合金等。在这些钢板之中,对于在本发明的各实施方式中使用来说最适宜的为在JISG3141(2011)中规定的适于SPCC、SPCD、SPCE等加工的冷轧钢板。
(1.2.板的形状)
以上,对成为用于形成本发明的各实施方式的板的原材料的镀覆钢板的构成进行了详细说明。接下来,对使用上述的镀覆钢板来形成的本发明的各实施方式的板的形状进行说明。
本发明的各实施方式的板为将如上述那样的在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板加工成特定的形状而形成的。作为板的形成方法,没有特别限定,可以由具有规定的板厚的镀覆钢板通过压制加工、弯曲加工等适当的加工来形成,也可以通过一体成形以包括后述的凸部、平坦部等在内的方式来形成。以下,参照附图对本发明的优选实施方式的板的形状进行详细说明。
在图1~图6E中,本发明的各实施方式的板1(1A~1E)可用于家电产品的壳体、货物用集装箱的壁体、建筑用的结构体和内外部装饰材料、汽车、铁道车辆、航空器、船舶等的车身、底盘、各部部件、其他作为容器的罐等,形成为沿平面、曲面等规定的基准面F的整体板状。该板1由上述的在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板形成的。接下来,板1具有沿基准面F的平面部2和从该平面部2的外缘以大致直角弯曲而成的弯曲部(框部)3。这里,在本发明的各实施方式中,板1虽然具备弯曲部3,但不一定必须具备。然而,板1通过具备弯曲部3,可以获得抑制板1的缘部局部地变形这样的效果。
(1.2.1.第1实施方式)
图1及图6A所示的第1实施方式的板1A具备从基准面F突出的多个凸部4A和与基准面F平齐的多个平坦部5A。
多个凸部4A从基准面F向一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面上方)突出。另外,多个平坦部5A不从基准面F突出而以残留的平面部2构成。而且,多个凸部4A和多个平坦部5A沿平面部2排列配置。
凸部4A在正视时(从突出方向观察时)以正六角锥台构成,所述正六角锥台具有作为大致正六角形的上表面部41A和从上表面部41A的各边朝向平面部2(基准面F)延伸的倾斜面部(倾斜面)42A。平坦部5A借助3条凸部4A的倾斜面部42A的下端缘而形成为大致正三角形状。即,各个该凸部4A的整个周围被平坦部5A包围,并且各个平坦部5A的整个周围被凸部4A包围。具体而言,作为平坦部5A的整个周围的三边被3个凸部4A包围,作为凸部4A的整个周围的六边被6个平坦部5A包围。因此,按相邻的平坦部5A彼此互相不连续的方式并且按相邻的凸部4A彼此互相不连续的方式,配置凸部4A及平坦部5A。
通过以上的构成,本实施方式的板1A形成凸部4A与平坦部5A在平面上不连续形成的构成。由此,能够获得板1A的板的厚度方向的立体效果,提高板1A的弯曲刚性、扭转刚性。因此,能够谋求显著的高刚性化,并且能够通过薄型化而实现轻质化。
(1.2.2.第2实施方式)
图2及图6B所示的第2实施方式的板1B具备从基准面F突出的多个凸部4B和从基准面F下凹的凹部6B。
多个凸部4B从基准面F向一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面上方)突出,多个凹部6B从基准面向与上述一侧相反的另一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面下方)下凹。而且,多个凸部4B及多个凹部6B沿平面部2排列配置。
凸部4B在正视时(从突出方向观察时)以正六角锥台构成,所述正六角锥台具有作为大致正六角形的上表面部41B和作为侧面的倾斜面部42B。该倾斜面部42B是形成在凸部4B的周缘部分、从上表面部41B的各边朝向平面部2(基准面F)延伸、相对于平面部2倾斜的凸部侧倾斜面。凹部6B在正视时以朝下的正三角锥台构成,所述正三角锥台具有大致正三角形的底面部61B和作为侧面的倾斜面部62B。倾斜面部62B是形成在凹部6B的周缘部分、从底面部61B的各边朝向平面部2(基准面F)延伸、相对于平面部2倾斜的凹部侧倾斜面。而且,各个凸部4B的整个周围被6个凹部6B包围。另一方面,各个凹部6B的整个周围被3个凸部4B包围。
通过上述的构成,按相邻的凸部4B彼此互相不连续的方式并且按相邻的凹部6B彼此互相不连续的方式配置。另外,凸部4B的倾斜面部42B相对于基准面F的倾斜角度α1与凹部6B的倾斜面部62B相对于基准面F的倾斜角度α2相同。进而,在与基准面F垂直的截面处观察倾斜面部42B和倾斜面部62B时,这些倾斜面部42B与倾斜面部62B直线性地连续连接。即,在相同平面内连续形成。
通过以上的构成,本实施方式的板1B与板1A同样地,能够谋求显著的高刚性化,并且能够通过薄型化来实现轻质化。
(1.2.3.第3实施方式)
图3及图6C所示的第3实施方式的板1C具备从基准面F突出的多个凸部4C和与平面部2平齐的多个平坦部5C。
多个凸部4C为矩形形状,从基准面F向一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面上方)突出。另外,多个平坦部5C不突出而以残留的平面部2构成。而且,多个凸部4C和多个平坦部5C沿平面部2排列配置。
凸部4C在正视时(从突出方向观察时)以正四方锥台构成,所述正四方锥台具有作为大致正方形(大致矩形)的上表面部41C和从上表面部41C的各边朝向平面部2(基准面F)延伸的倾斜面部(倾斜面)42C。各个平坦部5C的整个周围被多个凸部4C包围。具体而言,平坦部5C借助4条(就板1的缘而言为3条)凸部4C的倾斜面部42C的下端缘形成为正方形状,即作为各个平坦部5C的整个周围的四边被4个凸部4C包围。另外,各个凸部4C的整个周围被平坦部5C包围。
通过这样的构成,按相邻的平坦部5C彼此互相不连续的方式并且按相邻的凸部4C互相不连续的方式配置凸部4C及平坦部5C。另外,沿着宽度方向(X方向)以及与该宽度方向正交的长度方向(Y方向),多个凸部4C和多个平坦部5C沿基准面F交替排列配置。即,形成为格纹图案(方格状)。
通过以上的构成,本实施方式的板1C与板1A同样地,能够谋求显著的高刚性化,并且能够通过薄型化来实现轻质化。
(1.2.4.第4实施方式)
图4及图6D所示的第4实施方式的板1D具备从基准面F突出的多个凸部4D和从基准面F下凹的多个凹部6D。
多个凸部4D从基准面F向一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面上方)突出,多个凹部6D从基准面F向与上述一侧相反的另一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面下方)下凹。而且,多个凸部4D及多个凹部6D沿平面部2排列配置。
凸部4D在正视时(从突出方向观察时)以正四方锥台构成,所述正四方锥台具有作为大致正方形(大致矩形)的上表面部41D和作为侧面的倾斜面部42D。倾斜面部42D是形成在凸部的周缘部分、从上表面部41D的各边朝向平面部2(基准面F)延伸、相对于平面部2倾斜的凸部侧倾斜面。而且,各个凸部4D整个周围被4个凹部6D包围。另一方面,各个凹部6D的整个周围被4个凸部4B包围。凹部6D在正视时(从突出方向观察时)以朝下的正四方锥台构成,所述正四方锥台具有作为大致正方形(大致矩形)的底面部61D和作为侧面的倾斜面部62D。倾斜面部62D是形成在凹部6D的周缘部分、从底面部61D的各边朝向平面部2(基准面F)延伸、相对于平面部2倾斜的凹部侧倾斜面。而且,各个凸部4D的整个周围被4个凹部6D包围,另一方面,各个凹部6D的整个周围被4个凸部4D包围。
通过上述的构成,沿宽度方向(X方向)以及与该宽度方向正交的长度方向(Y方向),多个凸部4D及多个凹部6D分别交替排列配置。即,形成格纹图案(方格状)。由此,按相邻的凸部4D彼此互相不连续的方式并且按相邻的凹部6D彼此互相不连续的方式构成。另外,凸部4D的倾斜面部42D相对于基准面F的倾斜角度α3与凹部6D的倾斜面部62D相对于基准面F的倾斜角度α4相同。此外,在与基准面F垂直的截面处观察倾斜面部42D和倾斜面部62D时,这些倾斜面部42D与倾斜面部62D直线性地连续连接。即,在相同平面内连续形成。
通过以上的构成,本实施方式的板1D与板1A同样地,能够谋求显著的高刚性化,并且能够通过薄型化来实现轻质化。
(1.2.5.第5实施方式)
图5及图6E所示的第5实施方式的板1E具备从基准面F突出的多个凸部4E和从基准面F下凹的多个凹部6E。
多个凸部4E从基准面F向一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面上方)突出,多个凹部6E从基准面F向与上述一侧相反的另一侧(与基准面F垂直的方向:图的纸面下方)下凹。而且,多个凸部4E及多个凹部6E沿平面部2排列配置。
另外,在彼此相邻的凸部4E的各角部间(凹部6E的各角部间)形成有桥接体51E。桥接体51E具有平坦的顶部平坦部(顶部上面)5E,该顶部平坦部5E不突出且不下凹而以残留的平面部2构成。
凸部4E在正视时(从突出方向观察时)以八角锥台构成,所述八角锥台具有作为正方形(矩形)的四角倒角而成的上表面部41E、作为侧面的倾斜面部42E和从上表面部41E的四角朝向平面部2(基准面F)延伸的角部倾斜面43E。该倾斜面部42E是形成在凸部4E的周缘部分、从上表面部41E的各边朝向平面部2(基准面F)延伸、相对于平面部2倾斜的凸部侧倾斜面。
凹部6E正视时(从突出方向观察时)以朝下的八角锥台构成,所述八角锥台具有正方形的四角倒角而成的底面部61E和作为侧面的倾斜面部62E和从底面部61E的四角朝向平面部2(基准面F)延伸的角部倾斜面63E。倾斜面部62E是形成在凹部6E的周缘部分、从底面部61E的各边朝向平面部2(基准面F)延伸、相对于平面部2倾斜的凹部侧倾斜面。
顶部平坦部5E在位于对角的2个凸部4E和2个凹部6E接近的角部,借助角部倾斜面43E的下端缘和角部倾斜面63E的上端缘形成为正方形状。
而且,在第5实施方式的板1E中,是如下构成的:各个凸部4E的整个周围被4个凹部6E包围,各个凹部6E的整个周围被4个凸部4E包围。通过该构成,沿宽度方向(X方向)以及与该宽度方向正交的长度方向(Y方向),多个凸部4E及多个凹部6E分别交替排列配置。即,形成格纹图案(方格状)。由此,板1E按相邻的凸部4E彼此互相不连续的方式并且按相邻的凹部6E彼此互相不连续的方式构成。进而,作为顶部平坦部5E的整个周围的四边被2个凸部4E及2个凹部6E包围,是相邻的顶部平坦部5E(桥接体51E)彼此互相不连续的构成。另外,凸部4E的倾斜面部42E相对于基准面F的倾斜角度α5与凹部6E的倾斜面部62E相对于基准面F的倾斜角度α6相同。进而,倾斜面部42E和倾斜面部62E在相同平面内连续形成。
另外,在将凸部的平坦的上表面部的面积设为S1、将凹部的平坦的底面部的面积设为S2、将顶部平坦部的面积设为S3以及将由凸部侧倾斜面、凹部侧倾斜面和角部倾斜面形成的倾斜部的面积设为S4时,(S3+S4)/(S1+S2)优选为1.0以下。在该情况下,能够确保包含拐点在内的刚性比的最大值,即使板的原材料特性、所要求的二次加工性改变,也能够确保优异的板刚性。
通过以上的构成,本实施方式的板1E与板1A同样地,能够谋求显著的高刚性化,并且能够通过薄型化来实现轻质化。
这里,基于图7A、图7B、图7C及图8,对本发明的现有例的板10(10A、10B、10C、10D)进行说明。在图7A中,板10A具有平板状的平面部12和从该平面部12的外缘以大致直角弯曲而成的弯曲部13而形成。在图7B中,板10B具有平面部12及弯曲部13、从平面部12向一侧(图的纸面上方)突出的多个凸部14和在平面部12中未形成凸部14的平坦部15而形成。在图7C中,板10C具有平面部12、弯曲部13、多个凸部14及平坦部15和从平面部12朝另一侧(图的下方)下凹的多个凹部16而形成。在图8中,板10D具有平面部12及弯曲部13、从平面部12向一侧(图的纸面上方)突出的多个凸部14D而形成,凸部14D设为平面正方形状的四方锥,相邻的凸部14D的边彼此相接地排列配置。
(2.板的制造方法)
以上,对本发明的各实施方式的板的构成进行了详细说明,接着,对具有这样的构成的本发明的各实施方式的板的制造方法进行说明。以下,对本发明的各实施方式的镀覆钢板的制造方法进行说明,然后对使用该镀覆钢板而形成的发明的各实施方式的板的制造方法进行说明。
(2.1.镀覆钢板的制造方法)
本发明的各实施方式的镀覆钢板通过在作为基材的钢板的至少单面上形成上述的镀层来制造。以下,对镀层的形成方法进行详细说明。
(2.1.1.镀层的形成方法)
作为对于钢板的镀层的形成方法,没有特别限定,可以使用公知的电镀法、热浸镀法、蒸镀法、分散镀覆法、真空镀覆法等中的任一方法。其中,使用热浸镀法,通过浸渍在使作为目标的镀覆成分的金属加热熔融至熔点以上的镀浴中来形成镀层,成本上也优异,是优选的。
另外,作为用于形成上述的界面合金层的方式,没有特别限定,例如可列举出控制镀层形成时的冷却速度的方法。具体而言,镀层优选如下形成的镀层:对钢板实施热浸镀,在对镀覆附着量进行控制后,在从熔融状态至200℃的期间以30℃/秒以上的冷却速度对镀层进行冷却。
这里,界面合金层的形成在刚将被镀覆钢板浸渍于热浸镀浴后即开始,然后,镀层凝固结束,进行至镀覆钢板的温度为约200℃以下。因此,界面合金层的厚度的控制可以通过调整镀浴温度、被镀覆钢板的浸渍时间、镀覆后的冷却速度等来进行。对于具有恰当的界面合金层的镀层的形成条件,根据作为对象的钢板的种类、镀浴成分、镀浴温度等而最优条件不同,因此没有特别限定,例如在Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si这样的镀覆组成的情况下,镀层的凝固点为400℃以下,但镀浴温从作业的关系考虑,选择430℃~450℃左右。此外,钢板在镀浴中浸渍1-5秒左右后被提起,镀覆成分凝固。以10℃~20℃/秒的冷却速度冷却至该凝固点,并在从凝固点冷却至200℃的温度范围以10℃~100℃/秒冷却,由此能够得到具有适合的界面合金化层的合金镀覆钢板。冷却速度比该范围快时,合金化反应不会充分进行,不会生成作为目标的合金层。反之,至凝固为止的冷却速度慢时,会生成过量的Fe-Al合金层。冷却速度对镀覆组成也会产生影响。尤其,在Mg-Zn系的镀覆的情况下,为了得到期望的组成的合金层,更优选以30℃/秒以上的冷却速度冷却。作为形成合金层时的冷却方法,没有特别限定,其不限于在气体冷却中控制压力及流量,雾冷却、水冷也是有效的手法。
(2.2.板的形成方法)
接着,将通过上述的方法得到的镀覆钢板加工成特定的形状,例如在上述的第1~第5实施方式中说明的形状,形成本发明的各实施方式的板。对此时的板的形成(加工)方法没有特别限制,例如可列举出:将镀覆钢板通过具有特定的表面形状的模具进行压制加工来形成的方法、通过基于具有特定的表面形状的辊的压延、转印而形成的方法等,还可以组合使用这些方法。
(3.总结)
如以上说明的那样,根据本发明的各实施方式的板,是将凸部和平坦部或凹部中的任一个在平面上不连续形成的构成。由此,能够获得板的板厚度方向的立体效果,提高板的弯曲刚性、扭转刚性。因此,能够谋求显著的高刚性化,并且能够通过薄型化来实现轻质化。
另外,根据本发明的各实施方式的板,在具备平坦部的情况下,由于平坦部的整个周围被多个凸部包围,因此平坦部不连续地形成,并且多个凸部也互相不连续地形成。此外,在具备凹部的情况下,由于凹部的整个周围被多个凸部包围,因此凹部不连续地形成,并且多个凸部也互相不连续地形成。其结果是,凸部和平坦部或凹部中的任一个对作为板整体的弯曲、扭曲几何学地施加作用,借助立体效果而截面性能增强。由此,能够提高弯曲刚性、扭转刚性。因此,对于平板、波纹板与现有的板相比较,也能够显著提高刚性,由此谋求板整体的薄型化,并且还能够还实现轻质化。作为规定的基准面,可以是平面的,也可以是圆筒面状、球面状、此外还可以是任意的三维曲面状。
此外,本发明的各实施方式的板将在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板作为原材料,通过该镀覆钢板的成形加工来形成。形成于钢板表面的镀层会保护钢板,通过隔离开腐蚀因子,可以提高由钢板形成的板的耐蚀性,延长其寿命。尤其,通过形成加工性优异的镀层,能够提高加工部的耐蚀性。另外,如果是硬度比钢板更高的镀层,则耐损伤性也优异,可以得到长寿命且不易产生瑕疵的板。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行进一步具体的说明。但是,本发明不受以下的实施例限定。
(1.板形状的研究)
首先,对研究本实施方式的板1与现有的板10的板刚性得到的结果进行说明。
这里,将上述的第1~第5实施方式的板1A~1E作为实施形状例,将现有的板10A~10D作为比较形状例,实施将各板模型化了的FEM分析来算出板刚性。此外,作为FEM分析模型,使用了下述模型:如图9A所示,支撑各板1、10的4个角以及四边的中央而对板中央施加负荷的弯曲模型;和如图9B所示,支撑各板1、10的3个角而对另一角施加负荷的扭转模型。另外,在各模型的板1、10中,设为如下构成:弯曲部3、13的高度设为15mm,其端缘23彼此不连结。另外,各模型的凹凸的配置以及尺寸示于图10A~图18B。此外,模型尺寸通过板1、10的板厚中心尺寸来标示。另外,分析结果示于图19及图20。
〔分析模型〕
实施形状例及比较形状例所共通的分析模型的各元素及分析条件如下所述。
·板尺寸:285mm×285mm
·板板厚:0.6mm(板材质假定为钢)
·负荷位置:在弯曲模型中,设为板中央的20mm×20mm的范围,在扭转模型中,为不支撑的1角这一处(在图9中用空心箭头表示)。
·作用负荷:10N
〔比较形状例〕
作为比较形状例1,使用了图7A所示的板10A。将本分析模型的形状示于图10A、10B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.1。
作为比较形状例2,使用了图7B所示的板10B。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图11A、11B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.2。在该比较形状例2中,按相邻的凸部14的中心间隔为34.64mm、中心点成为正三角形的顶点的方式配置。将各凸部14的圆锥台顶面的直径设为24mm,将圆锥台底面的直径设为30mm,将距平面部12的凸部14的突出尺寸设为3mm,将凸部14的圆锥台状的倾斜角度设为45°。
作为比较形状例3,使用了图7C所示的板10C。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图12A、12B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.3。在该比较形状例3中,按将相邻的凸部14及凹部16的中心间隔设为34.64mm、中心点成为正三角形的顶点的方式配置。将各凸部14及凹部16的圆锥台顶面的直径设为27mm,将圆锥台底面的直径设为30mm,将距平面部12的凸部14的突出尺寸以及凹部16的下凹尺寸分别设为1.5mm。另外,将凸部14与凹部16的圆锥台顶面的距离设为3mm,将凸部14及凹部16的圆锥台状的倾斜角度设为45°。
作为比较形状例4,使用了图8所示的板10D。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图13A、13B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.4。在该比较形状例4中,将相邻的凸部14D的中心间隔设为30mm,即,将各凸部14D的平面尺寸设为30mm×30mm,将距平面部12的凸部14D的突出尺寸即四方锥的顶点的高度设为3mm。
〔实施形状例〕
作为实施形状例1,使用了图1及图6A所示的板1A。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图14A、14B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.5。在该实施形状例1的板1A中,按将相邻的凸部4A的中心间隔设为34.64mm、中心点成为正三角形的顶点的方式配置,将各凸部4A的六角锥台的顶面的对边的距离设为24mm,将六角锥台底面的对边的距离设为30mm,使被六角锥台的底面包围的平面正三角成为各平坦部5A。进而,将距平面部2的凸部4A的突出尺寸设为3mm,将相对于基准面F的凸部4A的倾斜面部42A的倾斜角度设为45°。
作为实施形状例2,使用了图2及图6B所示的板1B。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图15A、15B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.6。在该实施形状例2的板1B中,按将相邻的凸部4B的中心间隔设为34.64mm、中心点成为正三角形的顶点的方式配置,将各凸部4B的六角锥台顶面的对边的距离设为27mm,将六角锥台底面的对边的距离设为30mm。另外,在被六角锥台底面包围的区域设置成为各凹部6B的三角锥台。另外,将距平面部2的凸部4B的突出尺寸设为1.5mm,将距平面部2的凹部6B的下凹尺寸设为1.5mm。另外,将凸部4B的六角锥台顶面与凹部6B的三角锥台顶面的距离设为3mm,将相对于基准面F的凸部4A的倾斜面部42B以及凹部6B的倾斜面部62B的倾斜角度分别设为45°。
作为实施形状例3,使用了图3及图6C所示的板1C。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图16A、16B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.7。在该实施形状例3的板1C中,将相邻的凸部4C的中心间隔设为30mm,即,将平面正方形的各凸部4C的四方锥台底面的各边长度设为30mm,将四方锥台的顶面的各边长度设为24mm。进而,将距平面部2的凸部4C的突出尺寸设为3mm,将相对于基准面F的凸部4C的倾斜面部42C的倾斜角度设为45°。
作为实施形状例4,使用了图4及图6D所示的板1D。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图17A、17B。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.8。在该实施形状例4的板1D中,将相邻的凸部4D的中心间隔设为30mm,即,将平面正方形的各凸部4D的四方锥台的底面的各边长度设为30mm,将四方锥台顶面的各边长度设为27mm,将凹部6D的四方锥台底面的各边长度设为30mm,将四方锥台顶面的各边长度设为27mm。此外,将距平面部2的凸部4D的突出尺寸设为1.5mm,将距平面部2的凹部6D的下凹尺寸设为1.5mm。另外,将凸部4D的四方锥台顶面与凹部6D的四方锥台顶面的距离设为3mm,将相对于基准面F的凸部4D的倾斜面部42D以及凹部6D的倾斜面部62D的倾斜角度分别设为45°。
在本实施形状例4中,凸部4D与凹部6D的平面形状和平面尺寸相同。由此,相对于来自板突出一侧的外力以及来自板下凹一侧的外力中的任一外力,能够平衡良好地抵抗。进而,在本实施形状例4中,与基准面垂直的方向的凸部的突出尺寸与凹部的下凹尺寸相同。在该情况下,也能够平衡良好地对来自板突出一侧以及板下凹一侧中的任一侧的外力进行抵抗。
作为实施形状例5,使用了图5及图6E所示的板1E。本分析模型的凹凸的配置以及尺寸示于图18。另外,在分析结果的图表(图19、图20)中标示为No.9。在该实施形状例5的板1E中,将相邻的凸部4E的中心间隔设为30mm,即,将平面大致正方形的各凸部4E的四方锥台的底面的各边长度设为30mm,将四方锥台的顶面的各边长度设为27mm,将凹部6E的四方锥台的底面的各边长度设为30mm,将四方锥台的顶面的各边长度设为27mm。进而,将距平面部2的凸部4E的突出尺寸设为1.5mm,将距平面部2的凹部6E的下凹尺寸设为1.5mm。另外,将凸部4E的四方锥台的顶面与凹部6E的四方锥台的顶面的距离设为3mm,将相对于基准面F的凸部4E的倾斜面部42E以及凹部6E的倾斜面部62E的倾斜角度分别设为45°。另外,在实施形状例5的板1E中,在彼此相邻的凸部4E的各角部间(凹部6E的各角部间)形成了桥接体51E。桥接体51E具有平坦的顶部平坦部(顶部上面)5E,该顶部平坦部5E不突出且不下凹而以残留的平面部2构成。该桥接体的尺寸如下所述。即,将凸部4E以及凹部6E的倒角尺寸设为1.5mm,即,将平面正方形的各顶部平坦部5E的各对角线长度设为3mm,将相对于基准面F的角部倾斜面43E以及角部倾斜面63E的倾斜角度分别设为45°。
图19及图20中示出FEM分析结果。图19为示出弯曲模型中的刚性比的图表,其示出了将比较形状例1的板10A中的板中央的垂直位移除以各实施形状例和比较形状例的板1、10中的板中央的垂直位移而得到的值。图20为示出扭转模型中的刚性比的图表,其示出了将比较形状例1的板10A中的负荷位置的垂直位移除以各实施形状例和比较形状例的板1、10中的负荷位置的垂直位移而得到的值。即,在图19及图20中,示出实施形状例1~5的板1A~1E以及比较形状例2~4的板10B~10D的弯曲刚性以及扭转刚性相对于不具有凹凸的比较形状例1的板10A所增加的比例。此外,图19及图20的纵坐标为刚性比。
如图19所示,比较形状例2~4的板10B~10D(No.2、3、4)的弯曲刚性相对于比较形状例1的板10A(No.1)仅增加1.90倍~2.32倍,实施形状例1~3的板1A~1C(No.5~7)的弯曲刚性相对于比较形状例1的板10A(No.1)仅增加1.95倍~2.55倍。另一方面,实施形状例4、5的板1D,1E(No.8、9)的弯曲刚性相对于比较形状例1的板10A增加3.59倍、3.74倍,接近至4倍。这样,可知使用了本发明的各实施方式的板的形状的实施形状例1~3的板1A~1C的弯曲刚性增加至与现有的具有凹凸的板10B,10C(比较形状例2、3)同等程度以上。此外,可知使用了本发明的各实施方式的板的形状的实施形状例4、5的板1D、1E与现有的板10B、10C相比,弯曲刚性增加至1.6~1.9倍左右。
另外,如图20所示,比较形状例2~4的板10B~10D(No.2、3、4)的扭转刚性相对于比较形状例1的板10A(No.1)仅增加1.18倍~1.58倍,实施形状例1~3的板1A~1C(No.5~7)的扭转刚性相对于比较形状例1的板10A(No.1)仅增加1.50倍~1.51倍。另一方面,实施形状例4、5的板1D、1E(No.8、9)的扭转刚性相对于比较形状例1的板10A增加3.24倍、3.34倍,增加至3倍以上。这样,可知使用了本发明的各实施方式的板的形状的实施形状例1~3的板1A~1C的扭转刚性增加至与现有的具有凹凸的板10B、10C(比较形状例2、3)同等程度。此外,可知使用了本发明的各实施方式的板的形状的实施形状例4、5的板1D、1E与现有的板10B、10C相比,扭转刚性增加至2.1~2.2倍左右。
通过以上的本发明的实施形状例获得以下的见解。即,平坦部5A、5C、顶部平坦部5E不连续、并且凸部4A~4E彼此、凹部6B、6D、6E彼此也互相不连续的实施形状例1~5的板与平面部12、平坦部15连续的比较形状例相比,能够增加弯曲刚性以及扭转刚性。尤其,将凸部4D、4E与凹部6D、6E排列配置成格纹图案的实施形状例4、5的弯曲刚性以及扭转刚性的增加率大,能够谋求显著的高刚性化。
另外,在实施形状例5中,由于在相邻的凸部的角部间(凹部的角部间)形成有具有平坦的顶部上面的桥接体,因此在对板施加力时,力介由该桥接体传递,与相邻的凸部彼此直接连接的情况相比,能缓和应力集中。
此外,上述的各实施形状例所示的板1的各部分尺寸不过是示例,可以根据用途适当地变更。因此,对在由上述实施形状例进一步变更板1的各部分尺寸时的效果进行说明。这里,板1的各部分尺寸以图21A~22B所示的标记来定义。图21A~22B中的各部分尺寸表示凸部的四方锥台顶面与凹部的四方锥台顶面的距离H、板厚t、凸部以及凹部的四方锥台底面的各边长度J、相对于基准面F的凸部以及凹部的倾斜面部的倾斜角度θ、凹凸的数量m、扣除了板周围的平面部的板尺寸L、板尺寸L’。另外,图22B中的各部分尺寸表示四方锥台底面的各边长度J、顶部平坦部的对角线长度K。
首先,以实施形状例5的板形状为基础,使用表1、2所示的板的各部分尺寸来使顶部平坦部的对角线长度K变化,将此时的弯曲刚性以及扭转刚性的各刚性比(以无凹凸的板为比较基准)示于图23A、23B。这里,表1、2分别表示使顶部平坦部的对角线长度K变化时的弯曲刚性比(表1)以及扭转刚性比(表2)。在K/J为0以上且0.9以下的范围,确认到了弯曲刚性以及扭转刚性的提高,尤其,在K/J为0以上且0.6以下的范围下刚性比为大致3倍以上,显著提高了刚性。
接着,以实施形状例5的板形状为基础,使图22B所示的顶部平坦部5E的对角线长度K以及倾斜面部42E(62E)的倾斜角度θ变化,将此时的弯曲刚性以及扭转刚性的各刚性比(以无凹凸的板为比较基准)示于图24、图25、图26、图27。顶部平坦部5E的对角线长度K的值分别设为K=0、3、6、15、21、24、27。另外,倾斜面部42E(62E)的倾斜角度θ设为表3~30所示的值。
图24(H=3,弯曲)及图25(H=3,扭转)为总结在图18B所示的凸部的顶面与凹部的顶面的距离H为3.0mm时的刚性比(弯曲)的表3(K=0)~表9(K=27)的测定结果以及刚性比(扭转)的表10(K=0)~表16(K=27)的测定结果的图表。另外,图26(H=6,弯曲)及图27(H=6,扭转)为总结在突出尺寸(距离)H为6.0mm时的刚性比(弯曲)的表17(K=0)~表23(K=27)的测定结果以及刚性比(扭转)的表24(K=0)~表30(K=27)的测定结果的图表。将顶部平坦部5E的面积S3、倾斜部(倾斜面部42E(62E)与角部倾斜面43E的和)的面积S4的总和除以上表面部41E的面积S1与底面部61E的面积S2的总和而得到的值作为横坐标、将弯曲刚性以及扭转刚性的各刚性比作为纵坐标的图表示于图24~图27。这里,上表面部41E的面积S1、底面部61E的面积S2、顶部平坦部5E的面积S3为表面积,倾斜部(倾斜面部42E(62E)与角部倾斜面43E的和)的面积S4为将倾斜面部42E(62E)和角部倾斜面43E从上面投影时的投影于基准面F的投影面积。
如从图24~图27可知那样,刚性比根据顶部平坦部5E的对角线长度K以及倾斜面部42E(62E)的倾斜角度θ的值而变化。虽然能够在设计上求出最优的对角线长度K、倾斜角度θ的值,但由于板所利用的原材料的特性,并且为了确保在将设计有凸部、凹部的板成形时的二次加工性,适宜的K、θ的值会改变。这样即使在对角线长度K、倾斜角度θ的值变化了的情况下,(顶部平坦部面积+倾斜部面积)/(上表面部面积+底面部面积)(即,(S3+S4)/(S1+S2))的值为1.0以下时,也能够确保包括拐点的刚性比的最大值。因此,即使板的原材料特性、所要求的二次加工性变化,也能够确保优异的板刚性。
此外,在上述的例中,以实施形状例5的板形状为基础,但本发明者们确认到了即使使用实施形状例1~4的板也能够获得同样的效果。
接着,以实施形状例4的板形状为基础,使用表31、表32所示的板的各部分尺寸,如图28所示那样在连接凹部和凸部的倾斜面部的交叉处设置圆弧部(半径R=r×t),使相对于板厚t的圆弧部的半径R的比r变化,将此时的弯曲刚性以及扭转刚性的各刚性比(与比较形状例1同样地以无凹凸的板为比较基准)示于图29、图30。
如从图29及图30可知那样,可知即便使r的值从0变化至22,弯曲刚性、扭转刚性也提高,即便根据板所利用的原材料的材质而适当地设定交叉部的r,也能够获得刚性提高效果。即,通过代替设置平坦部而设置圆弧部,能够获得与设置了平坦部时同样的效果。另外,圆弧部的形成还具有加工容易这样的优点。
(2.关于板性能的研究)
接着,对研究本发明的板的性能得到的结果进行说明。
(2.1.耐蚀性、耐损伤性的评价)
首先,对评价本发明的实施例的板的耐蚀性、耐损伤性得到的结果进行说明。在本评价中,将使用如后所述制作得到的各种镀覆钢板而形成的板作为对象。
(评价例1)
在本评价例中,将板厚为0.4mm的冷轧钢板(SPCC:JISG3141(2011))切断成300mm见方,脱脂后,按以下所示的条件实施镀覆,制作镀覆钢板。
<镀覆条件>
电镀Zn(标记:EG)
镀浴:ZnSO4·7H2O=300g/L,Na2SO4=100g/L,H2SO4=20g/L
电流密度:50A/dm2,附着量:20g/m2、40g/m2、80g/m2(单面)
电镀Zn-Fe(标记:EL)
镀浴:ZnSO4·7H2O=150g/L,FeSO4·7H2O=400g/L,H2SO4=25g/L
电流密度:50A/dm2,附着量:20g/m2、40g/m2、80g/m2(单面)
然后,将制作得到的镀覆钢板和作为比较材的无镀覆的SPCC如下所示进行压制加工,由此制成实施例板A、B、C、D的形状的板。即,加工成具有实施形状例1~5的形状的板中的实施形状例4的形状,制作板。这里,关于与实施形状例4同样地在平面正方形的各凸部的各角部间形成有以曲面构成的桥接体的图31及图32所示的板,将板尺寸L设为204mm,将板厚t设为0.4mm,将凸部以及凹部的四方锥台底面的各边长度J设为6mm,将连接凹部和凸部的倾斜面部的交叉的圆弧部的半径R设为0.4mm,使凸部的四方锥台顶面与凹部的四方锥台顶面的距离H变化为0.4mm、0.8mm、1.2mm、2.0mm,使相对于基准面F的凸部以及凹部的倾斜面部的倾斜角度θ变化为15°、28°、39°、53°,将使用上述镀覆钢板而形成的实施例板A、实施例板B、实施例板C、实施例板D作为对象,评价板的耐蚀性。
<耐蚀性评价试验>
由所得各板切出150mm×70mm的试验片作为耐蚀性评价用试验片,供于耐蚀性评价试验。关于耐蚀性的评价,进行盐水喷雾试验(JISZ2371(2000)),通过直至产生红锈为止的时间评价耐蚀性。
5:直至产生红锈为止的时间为1200小时以上
4:直至产生红锈为止的时间为960小时以上且小于1200小时
3:直至产生红锈为止的时间为48小时以上且小于960小时
2:直至产生红锈为止的时间为24小时以上且小于48小时
1:直至产生红锈为止的时间小于24小时
以上的耐蚀性评价试验的结果示于表33。
如表33所示,可知依据本发明制造的板(实施例)能够大幅度提高耐蚀性。
(评价例2)
在本评价例中,将板厚为0.4mm的冷轧钢板(SPCC:JISG3141(2011))切断成200mm×100mm,脱脂后,通过Rhesca公司制造的热浸镀模拟器在N2-H2气氛中进行800℃、60秒加热还原处理,冷却至镀浴温,然后按表34~表37所示的条件制造各种镀覆钢材。镀覆附着量按单面计为60g/m2
然后,与评价例1同样地,将制作得到的镀覆钢板和作为比较材的无镀覆的SPCC进行压制加工,由此制成实施例板A、B、C、D的形状的板。
(耐蚀性评价试验)
由所得各板切出150mm×70mm的试验片作为耐蚀性评价用试验片,供于耐蚀性评价试验。关于耐蚀性的评价,进行盐水喷雾试验(JISZ2371(2000)),通过直至产生红锈为止的时间评价耐蚀性。
5:直至产生红锈为止的时间为1200小时以上
4:直至产生红锈为止的时间为960小时以上且小于1200小时
3:直至产生红锈为止的时间为48小时以上且小于960小时
2:直至产生红锈为止的时间为24小时以上且小于48小时
1:直至产生红锈为止的时间小于24小时
(耐损伤性评价试验)
另外,将所述试验片(由板切出的材料)设置于摩擦试验机,然后在摩擦试验机的滑动冶具前端按与所述试验片平行的方式安装30mm×30mm的瓦楞板纸,然后将瓦楞板纸以9.8N(1.0kgf)的负荷进行100次往复摩擦,对摩擦后的表面状态按下述的评价基准进行评价。
5:摩擦面完全未确认到痕迹。
4:摩擦面极少地带滑动创伤(仔细看勉强能判别出滑动创伤的水平)。
3:摩擦面稍带滑动创伤(仔细看时能容易地判别出滑动创伤的水平)。
2:摩擦面带明显的滑动创伤(能瞬间判别出滑动创伤的水平)。
1:摩擦面的皮膜脱落,露出底层的金属板。
以上的耐蚀性评价试验以及耐损伤性评价试验的结果示于表34~表37。
如表34~表37所示,可知依据本发明制造的板(实施例)能够大幅度提高耐蚀性以及耐损伤性。
(2.2.刚性的评价)
接下来,以作为本发明的实施例的所述(2.1)中制作的No.17的板A、B、C、D为对象,评价板刚性。
弯曲刚性的评价结果示于表38及图33,扭转刚性的评价结果示于表39及图34。如从表38以及表39、图33及图34可知,根据距离H的设定,以平板为基准的刚性提高效果会变化,实施例板A~D获得以弯曲刚性计为1.4倍~3.0倍、以扭转刚性计为1.7倍~19倍左右的刚性提高效果。
以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明,但本发明不限于上述例子。只要是具有本发明所属技术领域的通常知识的人,在权利要求书所述的技术思想的范畴内,就显然可想到各种的变更例或修正例,对于这些也理解为当然是属于本发明的技术范围的。
例如,在上述的实施方式中,对板1的基准面F为平面的情况进行了说明,但基准面F不仅限于平面,可以为圆筒面状、球面状,缓和的弯曲状、其他任意的三维曲面状。此外,作为板1的形状,不仅限于矩形状,也可利用具有任意的形状的板。另外,作为凸部、凹部、平坦部的平面形状,不仅限于上述实施方式中的形状,也可以设为任意的形状。凸部和凹部可以不必由从基准面向一侧突出并向另一侧下凹来形成,也可以仅由向一侧突出或仅由向另一侧下凹而结果形成具有作为目标的凹凸的配置以及尺寸的板。
另外,凸部以及凹部的四方锥台的顶面的距离H可以不必大于板厚,可以形成H比板厚t小的板。
此外,用于形成凹凸的板的弯曲半径可以根据板所利用的原材料的材质适当地设定。
另外,以上的记载内容公开了用于实施本发明的最佳构成、方法等,但本发明不仅限于这些。即,本发明虽然对于主要的特定的实施方式特别地进行了图示且进行了说明,但是本领域技术人员能够在不从本发明的技术思想以及目的范围脱离的情况下,对以上叙述的实施方式在形状、材质、数量、其他详细的构成施加各种各样的变形。尤其,本说明书中的矩形(square)不限于准确的正方形(accuratesquare),也包括长方形(rectangle)。
因此,上述对公开的形状、材质等进行了限定的记载是为了使本发明的理解变得容易而示例性地记载的,本发明并不仅限于这些。因此,关于偏离了上述形状、材质等的限定的一部分或者全部的限定的部件的名称的记载包含于本发明。
产业上的可利用性
根据本发明,可以提供能够以简单的结构可靠地实现高刚性化和轻质化的板,并且可以提供耐蚀性以及耐损伤性优异的板。
符号说明

Claims (12)

1.一种板,其特征在于,其为由在钢板的至少单面上具有镀层的镀覆钢板形成的板,
其具备在从规定的基准面突出的多个凸部、与所述基准面平齐的多个平坦部和从所述基准面下凹的多个凹部之中的所述凸部与所述平坦部和所述凹部中的任一个,并且正视时所述多个凸部、所述多个平坦部及所述多个凹部具有矩形形状,
彼此相邻的各个所述凸部的各角部之间介由具有顶部平坦部或圆弧部的桥接体连接,
在具备所述平坦部的情况下,各个所述凸部的整个周围被所述平坦部包围,并且各个所述平坦部的整个周围被所述凸部包围,
所述凸部的平坦的上表面部的面积S1、所述顶部平坦部的面积S3以及包括作为所述凸部的侧面的凸部侧倾斜面和从所述凸部的四角朝向所述基准面延伸的角部倾斜面的倾斜部的面积S4之间的关系满足(S3+S4)/S1≤1.0,
在具备所述凹部的情况下,各个所述凸部的整个周围被所述凹部包围,并且各个所述凹部的整个周围被所述凸部包围,而且还具有由设置于所述凸部的周缘部分的凸部侧倾斜面和设置于所述凹部的周缘部分的凹部侧倾斜面形成的倾斜面部,
所述凸部的平坦的上表面部的面积S1、所述凹部的平坦的底面部的面积S2、所述顶部平坦部的面积S3以及包括所述凸部侧倾斜面、所述凹部侧倾斜面和从所述凸部及所述凹部各自的四角朝向所述基准面延伸的角部倾斜面的倾斜部的面积S4之间的关系满足(S3+S4)/(S1+S2)≤1.0。
2.根据权利要求1所述的板,其特征在于,所述镀覆钢板为熔融锌系合金镀覆钢板。
3.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,所述镀层含有2质量%以上且75质量%以下的Al、0.1质量%以上且10质量%以下的Mg以及Al含量的15质量%以下的Si中的至少一种;锌;和不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的板,其特征在于,所述镀层进一步含有0.005质量%以上且1.0质量%以下的Ca以及0.0005质量%以上且1质量%以下的Sr中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,所述镀层含有20质量%以上且70质量%以下的Mg;锌;和不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述的板,其特征在于,所述镀层进一步含有0.5质量%以上且5质量%以下的Al以及0.1质量%以上且5质量%以下的Ca中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,其具有在所述镀层与所述钢板的界面处产生的合金层,所述合金层的厚度为5μm以下。
8.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,其具有在所述镀层与所述钢板的界面处产生的合金层,所述合金层的厚度为所述镀层的总厚度的25%以下。
9.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,所述镀层为如下形成的镀层:对所述钢板实施热浸镀,在对镀覆附着量进行控制后,在从熔融状态至200℃的期间以30℃/秒以上的冷却速度对所述镀层进行冷却。
10.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,所述镀层的表面的硬度以维氏硬度计为Hv.80以上且Hv.300以下。
11.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,所述镀层的厚度为1μm以上且50μm以下,并且在进行了JISZ2371的盐水喷雾试验时直到板加工部产生红锈为止的时间为240小时以上。
12.根据权利要求1或2所述的板,其特征在于,在与所述基准面垂直的截面观察所述凸部侧倾斜面以及所述凹部侧倾斜面时,这些凸部侧倾斜面与凹部侧倾斜面直线性地连续连接;
所述凸部倾斜面相对于所述基准面的倾斜角度与所述凹部侧倾斜面相对于所述基准面的倾斜角度相同。
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