CN104684662B - 不锈钢箔的温加工方法以及温加工用金属模 - Google Patents

Abstract

在将厚度为300μm以下的奥氏体不锈钢箔(2)配置成与凸模(12)对置，使与凸模(12)的台肩部(12d)相接触的不锈钢箔(2)的环状区域(2a)为30℃以下，并且使环状区域(2a)的外部区域(2b)为40℃以上且100℃以下的温度的状态下，对不锈钢箔(2)实施拉深加工。

Description

不锈钢箔的温加工方法以及温加工用金属模

技术领域

本发明涉及对不锈钢箔进行拉深加工的不锈钢箔的温加工方法以及温加工用金属模。

背景技术

作为以往所使用的这种不锈钢箔的温加工方法，能举出下述的专利文献1所示的结构。专利文献1公开了在对厚度为800～1000μm左右的奥氏体不锈钢板实施拉深加工时，将凸模冷却至0～30℃，且将压垫加热至60～150℃。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-113058号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的发明人对将专利文献1所述的拉深加工应用于厚度为300μm以下的薄不锈钢箔的情况进行了研究，产生了以下的问题。即，专利文献1所述的方法是针对厚度为800～1000μm左右的比较厚的不锈钢板的加工方法，即使将该方法简单地应用于厚度为300μm以下的薄不锈钢箔，也会存在产生破裂从而无法实现深拉的情况。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，提供一种即使是厚度为300μm以下的薄不锈钢箔，也能抑制破裂的产生，能更可靠地实现深拉的不锈钢箔的温加工方法。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的不锈钢箔的温加工方法，在将厚度为300μm以下的奥氏体不锈钢箔配置成与凸模对置，使与凸模的台肩部相接触的不锈钢箔的环状区域为30℃以下，并且使环状区域的外部区域为40℃以上且100℃以下的温度的状态下，对不锈钢箔实施拉深加工。

此外，本发明的不锈钢箔的温加工用金属模，具备：凸模、配置于凸模的外周位置的压边圈、以及与压边圈对置地配置的凹模，该金属模用于在由压边圈以及凹模夹持厚度为300μm以下的奥氏体不锈钢箔的状态下，通过将凸模与不锈钢箔一同压入凹模的内侧，对不锈钢箔实施拉深加工，其中，在凸模中设置有冷却单元，在压边圈以及凹模中设置有加热单元，在使与凸模的台肩部相接触的不锈钢箔的环状区域为30℃以下，并且使由压边圈和凹模夹持的环状区域的外部区域为40℃以上且100℃以下的温度的状态下，对不锈钢箔实施拉深加工。

发明效果

根据本发明的不锈钢箔的温加工方法，由于在使与凸模的台肩部相接触的不锈钢箔的环状区域为30℃以下，并且使环状区域的外部区域为40℃以上且100℃以下的温度的状态下，对不锈钢箔实施拉深加工，所以即使是厚度为300μm以下的薄不锈钢箔，也能抑制破裂的产生，能更可靠地实现深拉。

附图说明

图1是表示用于实施根据本发明的实施方式1的不锈钢箔的温加工方法的温加工用金属模的结构图。

图2是表示因板厚的不同而产生的极限拉深比的差异的图表。

图3是表示因板厚的不同而产生的温度上升的差异的图表。

图4是表示因板厚的不同而产生的抗拉强度变化的差异的图表。

图5是表示用于实施根据本发明的实施方式2的不锈钢箔的温加工方法的温加工用金属模的结构图。

图6是表示因隔热板的有无而产生的压边圈的温度分布的差异的说明图。

具体实施方式

以下，关于本发明的具体实施方式，参照附图进行说明。

实施方式1

图1是表示用于实施根据本发明的实施方式1的不锈钢箔的温加工方法的温加工用金属模1的结构图。如图所示，在温加工用金属模1中，设置有以夹着不锈钢箔2的方式配置的下模10以及上模15。在下模10中，设置有下模座11、固定于下模座11的凸模12、以及配置于凸模12的外周位置并且经由缓冲销13与下模座11连结的压边圈14。在上模15中，设置有滑板16、以及配置在压边圈14的上方并且经由垫圈17固定于滑板16的凹模18。

在滑板16上，连接有未图示的伺服电机。滑板16、垫圈17、以及凹模18，即上模15通过来自伺服电机的驱动力，向相对于下模10接近的方向以及远离的方向一体地驱动。通过在不锈钢箔2配置成与凸模12对置之后，上模15向相对于下模10接近的方向位移，从而，凸模12与不锈钢箔2一同被压入凹模18的内侧，对不锈钢箔2实施拉深加工。

在凸模12中，设置有冷却单元，该冷却单元由与未图示的外部制冷剂系统连接的导入路径12a、通过导入路径12a导入制冷剂的冷却室12b、以及排出来自冷却室12b的制冷剂的排出路径12c构成。即，凸模12可以通过向冷却室12b导入制冷剂而冷却。通过使该冷却了的凸模12与不锈钢箔2相接触，使与凸模12的台肩部12d相接触的不锈钢箔2的环状区域2a冷却。此外，不锈钢箔2的冷却范围只要至少环状区域2a被冷却就可以，也可以不仅冷却环状区域2a还冷却包括环状区域2a的内侧区域。在本实施方式中，因为构成为通过凸模12来冷却不锈钢箔2，所以不仅冷却环状区域2a，还冷却环状区域2a的内部区域。

虽然没有图示，但通过将经由弹簧等连结于滑板的反凸模配置于与凸模对置的位置上，并且将导入制冷剂的冷却室设置于反凸模中，能进一步提高不锈钢箔2的冷却效果。

在压边圈14以及凹模18中，内置有用于加热压边圈14以及凹模18的加热器14a、18a(加热单元)。通过由这些被加热的压边圈14以及凹模18来夹持不锈钢箔2，从而加热环状区域2a的外部区域2b。

不锈钢箔2例如是在表里两面不设置树脂层等附加层的奥氏体不锈钢的裸钢。作为不锈钢箔2，可以使用厚度为300μm以下的薄不锈钢箔。

接着，关于使用图1的温加工用金属模1的不锈钢箔2的温加工方法，进行说明。首先，在上模15与下模10分离的状态时，将不锈钢箔2以与凸模12对置的方式装载于凸模12以及压边圈14之上，然后使上模15下降到由压边圈14以及凹模18夹持不锈钢箔2的位置。在假设凸模12配置于上方并且凹模18配置于下方的情况下，不锈钢箔2装载于凹模18上。

此时，通过冷却凸模12并且加热压边圈14以及凹模18，从而使不锈钢箔2的环状区域2a为30℃以下且0℃以上，并且使不锈钢箔2的外部区域2b为40℃以上且100℃以下，优选为60℃以上且80℃以下。

使环状区域2a为30℃以下，是因为当其高于30℃时，无法使因马氏体相变而产生的抗断强度得到足够的上升。此外，使环状区域2a为0℃以上，是因为当使环状区域为不到0℃时，霜会附着在凸模12、环状区域上，从而损害成型品的成型性，并且在起模时可能会因温度收缩而产生成型品破碎的情况。

使外部区域2b为40℃以上，是因为当使外部区域2b的温度为不到40℃时，无法得到足够的抑止因马氏体相变而产生的硬质化的效果。此外，使外部区域2b为100℃以下，是因为当使外部区域2b的温度高于100℃时，环状区域2a的温度会由于外部区域2b的温度传递到环状区域2a而变高，无法使因马氏体相变而产生的凸模部的抗断强度得到足够的上升。

如后所述，通过使外部区域2b的温度为60℃以上且80℃以下，从而能够以更大的拉深比(材料的直径/加工品的直径)进行加工。通过使其为60℃以上，能更可靠地得到抑止因马氏体相变而产生的硬质化的效果，并且通过使其为80℃以下，能抑制环状区域2a的温度上升。

此外，通过使外部区域2b的温度为40℃以上且不到60℃，从而既可以进行深拉，又能缩短温加工用金属模1的温度恢复所需要的时间(用于使通过与不锈钢箔2接触而温度下降了的压边圈14以及凹模18的温度再次为40℃以上且不到60℃的温度而所需的时间)，能提高加工效率。

使环状区域2a以及外部区域2b的温度为上述的温度之后，使上模15进一步下降。由此，凸模12与不锈钢箔2一同被压入凹模18的内侧，实施拉深加工，不锈钢箔2成型为帽子形状。贯穿这样的整个拉深过程，向凸模12、凹模18以及不锈钢箔2供给润滑油。

接着，图2是表示因板厚的不同而产生的极限拉深比的差异的图表，图3是表示因板厚的不同而产生的温度上升的差异的图表，图4是表示因板厚的不同而产生的抗拉强度变化的差异的图表。

作为实施例，本发明的发明人进行了厚度为100μm的不锈钢箔2的拉深加工。此外，作为比较例，还进行了厚度为800μm的不锈钢板的拉深加工。而且，一边改变不锈钢箔2以及不锈钢板的直径，一边使外部区域2b(压边圈14以及凹模18)的温度从40℃变化到120℃，调查了不产生破裂的极限的拉深比(材料的直径/加工品的直径)。此外，使凸模12的直径为40.0mm，使凸模台肩R为2.5mm，使凹模18的内径为40.4mm，使凹模台肩R为2.0mm，使环状区域2a(凸模12)的温度为10～20℃。

如图2所示，可知在厚度为100μm的不锈钢箔2的情况下，通过使外部区域2b的温度为40℃以上且100℃以下，能实现充分深拉。特别是，可知通过使外部区域2b的温度为60℃以上且80℃以下，可进行更大的拉深比的拉深加工。

另一方面，在厚度为800μm的不锈钢板的情况下，为了进行与上述的厚度为100μm的不锈钢箔2相同程度的深拉，需要使外部区域2b的温度为80℃以上且160℃以下。即，可知厚度为100μm的不锈钢箔2的最佳的加工温度比厚度为800μm的不锈钢板的最佳的加工温度更偏向低温侧。通过该比较，确认了即使简单地将厚度为800μm的不锈钢板的加工方法应用于厚度为100μm的不锈钢箔2也不能实现深拉。

此外，可以认为最佳的加工温度偏向低温侧的原因，是基于以下的理由。即，如图3所示，厚度为100μm的不锈钢箔2比厚度为800μm的不锈钢板热传导性高。换言之，厚度为100μm的不锈钢箔2具有外部区域2b的热量容易传递到环状区域2a的特性。因此，对于厚度为100μm的不锈钢箔2，当使外部区域2b的温度过高时，环状区域2a的温度就会变高，从而无法得到足够的因马氏体相变而产生的抗断强度上升的效果。因此，可以认为，在厚度为100μm的不锈钢箔2的情况下，因为当温度不比厚度为800μm的不锈钢板低时，加工性就会降低，所以最佳的加工温度偏向低温侧。

此外，当将图4所示的不锈钢箔2的抗拉强度变化与不锈钢板的抗拉强度变化进行比较时，可知前者在低温域的抗拉强度的变化大。因此，在厚度为100μm的不锈钢箔2的情况下，与厚度为800μm的不锈钢板相比能以1/2以下的加热量，得到与厚度为800μm的不锈钢板相同程度的强度差。即，可以认为。在厚度为100μm的不锈钢箔2的情况下，因为能以比厚度为800μm的不锈钢板低的温度软化，所以最佳的加工温度偏向低温侧。

在使用图2～图3进行的说明中，关于厚度为100μm的不锈钢箔2进行了叙述，但只要是厚度为300μm以下的不锈钢箔2，就能在相同的温度区域内实现足够的深拉。这是因为只要是厚度为300μm以下的不锈钢箔2，则相对于抗拉强度变化的热影响度就显示出与厚度为100μm的不锈钢箔2相同的趋势。而且，只要是通过温加工用金属模1能加工的物品，即使对厚度为5μm以下的极薄的不锈钢箔2也能在相同的温度区域内实现足够的深拉。

在这样的不锈钢箔2的温加工方法以及温加工用金属模1中，由于在使与凸模12的台肩部12d相接触的不锈钢箔2的环状区域2a为30℃以下，并且使环状区域2a的外部区域2b为40℃以上且100℃以下的温度的状态下，对不锈钢箔2实施拉深加工，所以即使是厚度为300μm以下的薄不锈钢箔，也能抑制破裂的产生，能更可靠地实现深拉。这样的温加工方法在制造既要抑制重量又需要强度的例如电池套等容器时尤其有用。

此外，在对不锈钢箔2实施拉深加工时，由于使外部区域2b的温度为60℃以上且80℃以下，因而可以进行更大的拉深比的加工。

进而，在对不锈钢箔2实施拉深加工时，由于使外部区域2b的温度为40℃以上且不到60℃，因而既能实现深拉又能缩短温加工用金属模1的温度恢复所需要的时间，从而能提高加工效率。

实施方式2

图5是表示用于实施根据本发明的实施方式2的不锈钢箔的温加工方法的温加工用金属模1的结构图。如图5所示，本实施方式2的温加工用金属模1在与凸模12的外周面相对置的压边圈14的内周部，设有由主基材为玻璃纤维、主材料为硼酸盐系粘合剂构成的隔热板19(隔热构件)。其它的结构与实施方式1相同。

接着，图6是表示因隔热板19的有无而产生的压边圈14的温度分布的差异的说明图，(a)表示没有设置隔热板19的情况的温度分布，(b)表示设置了隔热板19的情况的温度分布。图6的(a)以及(b)都表示将设定温度作为70℃并放置30分钟之后的压边圈14的表面温度用接触式温度计测定的结果。

如图6的(a)所示，在没有设置隔热板19的结构中，压边圈14的表面温度的偏移最大会达到30℃。此外，图中上部的温度低，是因为在相同部分设置有控制用热电偶、加热器14a的引线。另一方面，如图6的(b)所示，在压边圈14的内周部设有隔热板19的结构中，温度分布变得极小。可以认为这是因为通过在内周部设置隔热板19，从而加热器14a的热量不会扩散到压边圈14的中央的孔部(插入凸模12的孔)，而会均匀地扩散到压边圈14整体。根据该温度分布，可知通过在压边圈14的内周部设置隔热板19，从而使得压边圈14的热量难以传递到凸模12。

接着，对实施例进行说明。本发明的发明人使用图5的温加工用金属模1(有隔热结构)和图1的温加工用金属模1(无隔热结构)，按30秒间隔连续地实施了厚度为100μm的不锈钢箔2的拉深加工。在连续拉深加工中，使外部区域2b(压边圈14以及凹模18)的设定温度为70℃，使环状区域2a(凸模12)的设定温度为10～20℃。然后，调查了可否进行连续冲压加工。其结果如下述的表1所示。

此外，使加工形状为方管形状的成型高度为40mm，使凸模12的形状为99.64×149.64mm，使凸模台肩R为3.0mm，使凸模圆角半径R为4.82mm，使凹模18的形状为100×150mm，使凹模台肩R为3.0mm，使凹模圆角半径R为5.0mm。

[表1]

如表1所示，当对图5的温加工用金属模1(有隔热结构)与图1的温加工用金属模1(无隔热结构)的连续冲压加工的结果进行比较时，可知前者可以连续冲压的片数多。可以认为这是因为通过在压边圈14的内周部设置隔热板19，从而能避免凸模12的温度因压边圈14的热量而上升，更适当地维持环状区域2a以及外部区域2b的温度的关系。实际测量了连续冲压前后的凸模12的温度，发现图5的温加工用金属模1(有隔热结构)的温度变化少且稳定。

这样的不锈钢箔2的温加工方法以及温加工用金属模1，由于在压边圈14的内周部设有隔热板19，所以能避免凸模12的温度因压边圈14的热量而上升，能更可靠地按短间隔连续进行拉深加工。

Claims (5)

1.一种不锈钢箔的温加工方法，其特征在于，包括：

在将厚度为300μm以下的奥氏体不锈钢箔配置成与凸模对置，使与所述凸模的台肩部相接触的所述不锈钢箔的环状区域为30℃以下，并且使所述环状区域的外部区域为40℃以上且100℃以下的温度的状态下，对所述不锈钢箔实施拉深加工的步骤；以及

在对所述不锈钢箔实施拉深加工时，用配置于所述凸模的外周位置的压边圈，限制所述外部区域的步骤，

在所述凸模中设置有用于冷却所述环状区域的冷却单元，

在所述压边圈的内部，为了加热所述外部区域而设置有加热器，

在与所述凸模的外周面对置的所述压边圈的内周部，设置有隔热构件。

2.根据权利要求1所述的不锈钢箔的温加工方法，其特征在于，

在对所述不锈钢箔实施拉深加工时，使所述外部区域的温度为60℃以上且80℃以下。

3.根据权利要求1所述的不锈钢箔的温加工方法，其特征在于，

在对所述不锈钢箔实施拉深加工时，使所述外部区域的温度为40℃以上且不到60℃。

4.一种不锈钢箔的温加工方法，其特征在于，包括：

在将厚度为300μm以下的奥氏体不锈钢箔配置成与凸模对置，使与所述凸模的台肩部相接触的所述不锈钢箔的环状区域为30℃以下，并且使所述环状区域的外部区域为大于40℃且不到60℃的温度的状态下，对所述不锈钢箔实施拉深加工的步骤，

在所述凸模中设置有用于冷却所述环状区域的冷却单元，

在所述凸模的外周位置配置有压边圈，

在所述压边圈的内部，为了加热所述外部区域而设置有加热器，

在与所述凸模的外周面对置的所述压边圈的内周部，设置有隔热构件。

5.一种不锈钢箔的温加工用金属模，具备：

凸模；

配置于所述凸模的外周位置的压边圈；以及

与所述压边圈对置地配置的凹模，

该金属模用于在由所述压边圈以及所述凹模夹持厚度为300μm以下的奥氏体不锈钢箔的状态下，通过将所述凸模与所述不锈钢箔一同压入所述凹模的内侧，对所述不锈钢箔实施拉深加工，

其特征在于，

在所述凸模中设置有冷却单元，

在所述压边圈以及凹模中设置有加热单元，

在使与所述凸模的台肩部相接触的所述不锈钢箔的环状区域为30℃以下，并且使由所述压边圈和所述凹模夹持的所述环状区域的外部区域为40℃以上且100℃以下的温度的状态下，对所述不锈钢箔实施拉深加工，

在与所述凸模的外周面对置的所述压边圈的内周部，设置有隔热构件。