CN116368251A - 翻边加工部件 - Google Patents
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Abstract
作为能够抑制发生翻边加工部的疲劳龟裂的翻边加工部件,公开了具有满足以下的关系式(1)~(3)的构造:3≤Ra≤100…(1)3.0<h…(2)24+r‑[TS/(40+0.28×Ra)]<h…(3)其中,Ra是翻边端面的算术平均粗糙度,单位是μm;h是翻边高度,单位是mm;r是翻边加工部的曲壁部的曲率半径,单位是mm;TS是抗拉强度,单位是MPa。
Description
技术领域
本申请公开了翻边(burring)加工部件。
背景技术
如在专利文献1中所公开,开发了通过采用高强度钢作为零件的原材料以使零件轻量化的技术。这里,高强度钢在发生了疲劳龟裂的情况下,该龟裂容易发展。因此,由高强度钢构成的零件有难以将疲劳耐久性确保到由原材料的高强度化期待的程度的趋向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第6610788号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了使零件的疲劳耐久性提高,可以想到抑制零件的疲劳龟裂的发生本身是有效的。特别是,翻边加工部件被应用于受到外力的部分的情况较多,可以想到在翻边加工部容易发生疲劳龟裂。关于这一点,需要抑制产生翻边加工部的疲劳龟裂的新的技术。
用来解决课题的手段
本申请作为用来解决上述课题的手段之一,公开了一种翻边加工部件,具有板状部和翻边加工部,上述板状部具有一侧的第1面以及与上述第1面相反侧的第2面,上述翻边加工部具有翻边孔和翻边壁部,上述翻边壁部设置在上述翻边孔的周围,上述翻边壁部与上述第1面相比向一侧突出;上述翻边壁部具有纵壁部和曲壁部;上述纵壁部在一侧具有翻边端面,在与一侧相反侧与上述曲壁部连接;上述曲壁部在一侧与上述纵壁部连接,在与一侧相反侧与上述板状部连接;上述翻边加工部具有满足以下的关系式(1)~(3)的构造:
3≤Ra≤100…(1)
3.0<h…(2)
24+r-[TS/(40+0.28×Ra)]<h…(3)
其中,
上述Ra是上述翻边端面的算术平均粗糙度,单位是μm;
上述h是从上述第1面到上述翻边端面的高度,单位是mm;
上述r是上述曲壁部的曲率半径,单位是mm;
上述TS是上述板状部的抗拉强度,单位是MPa。
在本公开的翻边加工部件中,上述翻边孔的直径d可以是20.0mm以上且100.0mm以下。
在本公开的翻边加工部件中,上述r可以是2.0mm以上且10.0mm以下。
在本公开的翻边加工部件中,上述TS可以是780MPa以上。
在本公开的翻边加工部件中,上述Ra可以是50μm以下。
发明效果
在本公开的翻边加工部件中,不易发生翻边加工部的疲劳龟裂。
附图说明
图1概略地表示翻边加工部件的构造的一例。图1中(A)是平面图,图1中(B)及(C)是图1中(A)的I—I向视剖视图。
图2表示在对翻边加工部件施加了外力σ0的情况下传递给翻边端面的应力σe和在翻边端面的谷部发生的应力集中σy1~σy3。
图3表示确定曲壁部的曲率半径的方法。
图4表示翻边加工部件的制造方法的流程的一例。
图5表示CAE解析条件的一例。
图6概略地表示冲裁疲劳试验片。
图7表示实施例(抗拉强度:780MPa)的评价结果。
图8表示实施例(抗拉强度:980MPa)的评价结果。
图9表示实施例(抗拉强度:1180MPa)的评价结果。
图10表示实施例(抗拉强度:1470MPa)的评价结果。
具体实施方式
如图1中(A)~(C)所示,翻边加工部件100具有板状部10和翻边加工部20。板状部10具有一侧的第1面11以及与第1面11相反侧的第2面12。翻边加工部20具有翻边孔21和翻边壁部22。翻边壁部22被设置在翻边孔21的周围。翻边壁部22比第1面11向一侧突出。翻边壁部22具有纵壁部22a和曲壁部22b。纵壁部22a在一侧具有翻边端面22ax,在与一侧相反侧连接于曲壁部22b。曲壁部22b在一侧连接于纵壁部22a,在与一侧相反侧连接于板状部10。翻边加工部20具有满足以下的关系式(1)~(3)的构造。
3≤Ra≤100…(1)
3.0<h…(2)
24+r-[TS/(40+0.28×Ra)]<h…(3)
在此,
Ra是翻边端面22ax的算术平均粗糙度(μm);
h是从第1面11到翻边端面22ax的高度(mm);
r是曲壁部22b的曲率半径(mm);
TS是板状部10的抗拉强度(MPa)。
1.板状部
如图1中(A)~(C)所示,板状部10在一侧具有第1面11,在与第1面11相反侧具有第2面12。
图1中(A)~(C)所示,板状部10能够存在于翻边加工部20的周围。在翻边加工部件100中,板状部10只要稍稍存在即可。板状部10的外缘的形状(作为翻边加工部件100的整体的平面形状)没有被特别限定,只要根据翻边加工部件100的用途适当决定即可。板状部10不需要是完全的平板状,例如也可以在一部分中具有凹凸、弯曲、缺口等。
如图1中(C)所示,板状部10也可以具有板厚t1。板厚t1只要根据用途适当决定即可。另外,由于在使部件的板厚t1较薄的情况下,部件的刚性下降,所以需要部件的高强度化。但是,担心因为部件的高强度化及部件的薄壁化而耐疲劳性下降。相对于此,根据本公开的技术,在板厚t1较薄的情况或部件是高强度的情况下也能够在翻边加工部件中确保优异的耐疲劳性。板厚t1例如可以是0.5mm以上、0.8mm以上、1.0mm以上、1.2mm以上或2.0mm以上,也可以是10.0mm以下、5.0mm以下、4.0mm以下、3.0mm以下、2.7mm以下、2.5mm以下、2.3mm以下、2.1mm以下或2.0mm以下。板厚t1既可以在板状部10的整体中相同,也可以按板状部10的各部位而不同。
2.翻边加工部
如图1中(A)~(C)所示,翻边加工部20具有翻边孔21和翻边壁部22。
2.1翻边孔
如图1中(A)~(C)所示,翻边孔21是将翻边加工部20的一侧和另一侧贯通的孔。如图1中(A)所示,翻边孔21的平面形状(开口形状)是圆形。“圆形”不需要是完全的圆,而是可以具有在工业生产上能够容许的程度的误差。例如,在将连结了从翻边孔21的开口形状的外缘的一点经过该开口形状的图心到外缘的另一点的直线的长度视作该翻边孔21的直径的情况下,在最大直径相对于最小直径的比为1.00以上且1.10以下的情况下可以看作“圆形”。
翻边孔21的大小没有特别限定,只要根据翻边加工部件100的用途来决定即可。如图1中(C)所示,翻边孔21可以具有由直径d的圆形构成的开口形状。翻边孔21的直径d例如可以是20.0mm以上、30.0mm以上、40.0mm以上、50.0mm以上、60.0mm以上、70.0mm以上、80.0mm以上或90.0mm以上,也可以是100.0mm以下、90.0mm以下、80.0mm以下、70.0mm以下、60.0mm以下、50.0mm以下、40.0mm以下或30.0mm以下。在直径d是20.0mm以上且100.0mm以下的情况下,容易使翻边加工部件100的疲劳耐久性进一步提高。此外,翻边孔21的直径d也可以是上述的板厚t1的5倍以上或10倍以上,也可以是100倍以下或50倍以下。
2.2翻边壁部
如图1中(A)~(C)所示,翻边壁部22设置在翻边孔21的周围。换言之,翻边孔21的开口形状被翻边壁部22的内壁划定。如图1中(A)~(C)所示,翻边壁部22可以具有圆筒状部分。
如图1中(B)及(C)所示,翻边壁部22比第1面11向一侧突出。翻边壁部22的突出方向可以是与板状部10的面方向交叉的方向,例如与板状部10的面方向正交的方向。
如图1中(B)所示,翻边壁部22具有纵壁部22a和曲壁部22b。如图1中(B)及(C)所示,纵壁部22a在一侧具有翻边端面22ax,在与一侧相反侧与曲壁部22b连接。纵壁部22a可以具有沿着翻边加工时的冲裁方向的面。如图1中(B)及(C)所示,在沿着翻边孔21的中心轴的截面形状中,相互对置的纵壁部22a的内壁面也可以相互平行。此外,如图1中(B)及(C)所示,纵壁部22a的外壁面的朝向和板状部10的第1面11的朝向也可以相互交叉,例如相互正交。此外,如图1中(C)所示,翻边壁部22可以在从第1面11到纵壁部22a的翻边端面22ax具有规定的高度h。进而,如图1中(C)所示,纵壁部22a的翻边端面22ax可以具有规定的算术平均粗糙度Ra。关于高度h或算术平均粗糙度Ra将在后面叙述。
如图1中(B)及(C)所示,曲壁部22b在一侧与纵壁部22a连接,在与一侧相反侧与板状部10连接。曲壁部22b具有曲率半径r,并且将板状部10与纵壁部22a连接,例如在板状部10的第1面11、曲壁部22b的外壁面和纵壁部22a的外壁面之间没有中断。关于曲壁部22b的曲率半径r将在后面叙述。
如图1中(C)所示,翻边壁部22可以具有厚度t2。厚度t2只要根据作为目的的强度等适当决定即可。厚度t2例如可以是0.5mm以上、0.8mm以上、1.0mm以上、1.2mm以上或1.8mm以上,也可以是10.0mm以下、5.0mm以下、3.0mm以下、2.8mm以下、2.6mm以下、2.4mm以下、2.2mm以下或2.0mm以下。厚度t2既可以在翻边壁部22的整体中大致相同,也可以按翻边壁部22的各部位而不同。厚度t2既可以比板厚t1厚也可以比板厚t1薄,但在翻边加工的性质上容易比板厚t1薄。具体而言,厚度t2与厚度t1的比t2/t1可以是0.5以上、0.6以上或0.7以上,也可以是1.2以下、1.1以下或1.0以下。
2.3关系式(1)
如上述关系式(1),在翻边加工部件100中,翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra为3μm以上且100μm以下。通过使翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra为100μm以下,并且满足后述的关系式(3),从而在对翻边加工部20施加了外力的情况下,也不易发生翻边端面22ax上的应力集中,不易发生疲劳龟裂。结果是,翻边加工部件100的疲劳耐久性提高。根据更有效地抑制发生疲劳龟裂的观点,翻边端面22ax的该算术平均粗糙度Ra也可以是50μm以下。另一方面,翻边端面22ax的该算术平均粗糙度Ra越接近于0越容易抑制发生疲劳龟裂,但使该算术平均粗糙度Ra成为0并不现实。为了降低翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra,对翻边端面22ax实施平滑化处理是有效的。在翻边加工部件100中,例如可以通过使用砂纸等的机械研磨使翻边端面22ax平滑化,在此情况下,能够使翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra下降到3μm左右。或者,通过实施铰刀加工等的精加工也能够使该算术平均粗糙度Ra下降到3μm左右。另外,为了使该算术平均粗糙度Ra尽可能接近于0(例如小于3μm),例如可以考虑对翻边端面22ax实施化学研磨是有效的,但在考虑成本的情况下,翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra的现实性的下限为3μm左右。
如后述那样,在对于作为被加工件的金属板101的一部分设置了冲孔101a后,将该冲孔101a的周缘部101b向一侧立起,从而在实施翻边加工的情况下,划定冲孔101a的端面能够成为翻边加工后的翻边端面22ax(参照图4)。翻边加工后的翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra变得比翻边加工前的划定冲孔101a的端面的算术平均粗糙度大。翻边端面22ax的算术平均粗糙度根据翻边加工时的翻边壁部22的减材的程度(厚度t2相对于板厚t1减少的程度)等而变化。此外,翻边加工部20的高度h越高,翻边端面22ax的算术平均粗糙度越容易变大。如后述那样,在本公开的翻边加工部件100中,通过对翻边端面22ax实施使用砂纸的研磨等的平滑化处理,能够将翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra抑制为100μm以下。
使用触针式探测仪,通过将触针在翻边端面的板厚方向上移动来测量翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra。具体而言,在图1中(B)及图4中,使触针在翻边端面22ax上在横向上移动。测量使用由金刚石构成的前端半径2μm的触针,测量力为0.75mN,测量速度设为0.15mm/s。沿着翻边孔的周向任意地测量5处算术平均粗糙度,取它们的平均的值作为该翻边端面的算术平均粗糙度。
2.4关系式(2)
如上述关系式(2),在翻边加工部件100中,从第1面11到翻边端面22ax的高度h比3.0mm大。这样,通过使翻边壁部22的高度h是比3.0mm大并且满足下述关系式(3)的高度,从而即使在板状部10中由于扭转等而发生了应力σ0的情况下,从板状部10经由翻边壁部22到翻边端面22ax的应力σe也变小。结果是,不易发生翻边端面22ax的应力集中,不易发生疲劳龟裂。高度h的上限没有特别限定。高度h例如可以是1000.0mm以下、500.0mm以下或100.0mm以下。或者,高度h例如也可以是板厚t1的1000倍以下、500倍以下或100倍以下。
2.5关系式(3)
在本公开的翻边加工部件100中,除了上述关系式(1)及(2)以外,翻边加工部20具有满足上述关系式(3)的构造也是重要的。即,即使如上述关系式(1)及(2),翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra为100μm以下,翻边加工部20的高度h比3.0mm大,在不满足关系式(3)的情况下,也存在难以提高翻边加工部20的疲劳耐久性的趋向。
如图2所示,在对于翻边加工部件100的板状部10施加了由于扭转等产生的应力σ0的情况下,从板状部10向翻边端面22ax传递应力σe,在翻边端面22ax的表面的凹部(谷部)处发生应力集中σy1~σy3。如果翻边端面22ax的应力集中较大,则容易发生疲劳龟裂。为了抑制翻边端面22ax的应力集中,增大翻边加工部20的高度h是有效的。此外,翻边端面22ax的应力集中也根据高度h以外的因素而变化。根据本发明的发明人的认识,为了减少翻边端面22ax的应力集中并抑制疲劳龟裂的发生,提高翻边加工部20的疲劳耐久性,以下的手段是有效的:
(I)曲壁部22b的曲率半径r越大越使高度h增大;
(II)板状部10的抗拉强度TS越小越使高度h增大;
(III)翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra越大越使高度h增大。本发明的发明人进行了专门研究,结果发现,能够将有关该(I)~(III)的关系用上述关系式(3)进行整理。
在上述关系式(3)中,关于翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra如已经说明那样。
在上述关系式(3)中,曲壁部22b的曲率半径r的值没有特别限定。曲率半径r例如可以是2.0mm以上10.0mm以下。只要曲壁部22b的曲率半径r是2.0mm以上,就难以发生曲壁部22b的褶皱、破裂或压屈变形等。在曲壁部22b的曲率半径r为10.0mm以下的情况下,板状部10的应力更加难以向纵壁部22a及翻边端面22ax传递。
如图3所示,曲壁部22b的曲率半径r可以基于作为翻边加工部件100的截面形状且沿着翻边孔21的中心轴的截面形状来确定。即,如图3所示,在该截面形状中,沿着板状部10的第1面11(第1面11中的处于曲壁部22b的附近的可看作平坦的部分)画直线A,沿着纵壁部22a的外壁面(外壁面中的沿着翻边加工时的突出方向的面)画直线B。确定直线A与直线B的交点O。从该交点O画将角AOB四等分的3条直线C、D及E。确定直线C与曲壁部22b的外壁面的交点P1、直线D与曲壁部22b的外壁面的交点P2、以及直线E与曲壁部22b的外壁面的交点P3。确定经过这3个交点P1、P2及P3的一个圆,将该圆的半径设为曲壁部22b的曲率半径r。
在上述关系式(3)中,板状部10的抗拉强度TS的值没有特别限定。如上所述,翻边加工部20的疲劳耐久性的问题尤其在高强度钢板中容易发生。对于这一点,板状部10的抗拉强度TS可以是780MPa以上、800MPa以上、850MPa以上、900MPa以上、950MPa以上、980MPa以上、1000MPa以上、1050MPa以上、1100MPa以上、1150MPa以上、1180MPa以上、1200MPa以上、1250MPa以上、1300MPa以上、1350MPa以上、1400MPa以上、1450MPa以上或1470MPa以上。板状部10的抗拉强度的上限没有特别限定,例如可以是2500MPa以下、2200MPa以下或2000MPa以下。另外,本申请中所述的板状部的“抗拉强度”遵循ISO6892—1:2009。
根据本发明的发明人的认识,随着材料的高强度化,存在冲裁端面的性状劣化而表面粗糙度变大的趋向。即,板状部10的抗拉强度TS越大,翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra越容易变大。在板状部10的抗拉强度TS为780MPa以上的情况下,为了使翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra成为100μm以下,优选的是50μm以下,例如优选的是对翻边端面22ax实施平滑化处理。
3.材质
翻边加工部件100为金属制是显而易见的。翻边加工部件100例如可以由钢材构成。在此情况下,钢材的化学组成及金属组织没有特别限定,可以根据翻边加工部件100的用途适当决定。在本公开的翻边加工部件100中,虽然翻边加工部20的所需要的高度h根据板状部10的抗拉强度而变化,但实质上并不根据翻边加工部件100的化学组成及金属组织而变化。即,根据本公开的技术,在具有各种化学组成及金属组织的翻边加工部件100中能够抑制翻边加工部20的疲劳龟裂的发生。作为化学组成的一例,翻边加工部件100可以具有以质量%由C:0.01%~1.0%,Si:0.01%~3.50%,Mn:0.10%~5.00%,P:0.100%以下,S:0.0300%以下,N:0.0100%以下,0:0%~0.020%,AI:0%~1.000%以下,Cr:0%~2.00%,Cu:0%~2.00%,Ni:0%~2.00%,Mo:0%~3.00%,Co:0%~3.00%,Nb:0%~0.150%,V:0%~1.00%,Ti:0%~1.00%,W:0%~1.00%,Sn:0%~1.00%,Sb:0%~0.50%,Ta:0%~0.10%,As:0%~0.050%,B:0%~0.0100%,Ca:0%~0.100%,Mg:0%~0.100%,Zr:0%~0.100%,Hf:0%~0.100%,REM:0%~0.0050%,以及其余部分:Fe及杂质所构成的化学组成。此外,在上述化学组成中,任意添加元素的含量的下限可以是0.0001%或0.001%。
4.翻边加工部的数量及位置
在翻边加工部件100中,翻边加工部20的数量并不限定于1个。翻边加工部件100可以具有多个翻边加工部20。此外,翻边加工部件100除了翻边加工部20以外,也可以还具备比第1面11向一侧突出的其他的翻边加工部,也可以还具备比第2面12向另一侧突出的其他的翻边加工部。关于翻边加工部件100的翻边加工部20的位置也没有特别限定,只要根据翻边加工部件100的用途适当决定即可。
5.翻边加工部件的用途
如上所述,本公开的翻边加工部件100在被施加了扭转等的外力的情况下也不易发生翻边加工部20的疲劳龟裂,具有优异的疲劳耐久性。关于这一点,本公开的翻边加工部件100也能够适用于被施加较大的外力的严酷的环境。例如,本公开的翻边加工部件100也可以作为汽车的底盘零件使用。作为汽车的底盘零件的具体例,可以举出下臂、上臂、纵向推力杆。
6.翻边加工部件的制造方法
本公开的翻边加工部件100可以通过对作为被加工件的金属板的一部分实施翻边加工来制造。例如,如图4所示,翻边加工部件100的制造方法可以具备下述S1及S2,并且具备下述S2I及S2II中的至少一方。
S1:在金属板101的一部分上设置冲孔101a,在此,上述金属板101具有一侧的第1面11以及与上述第1面11相反侧的第2面12,板状部10存在于上述冲孔101a的周围;
S2:通过将上述冲孔101a的周缘部101b与上述第1面11相比向一侧立起从而设置翻边加工部20,这里,上述翻边加工部20具有翻边孔21和翻边壁部22,上述翻边壁部22设置在上述翻边孔21的周围,上述翻边壁部22与上述第1面11相比向一侧突出,上述翻边壁部22具有纵壁部22a和曲壁部22b,上述纵壁部22a在一侧具有翻边端面22ax,在与一侧相反侧与上述曲壁部22b连接,上述曲壁部22b在一侧与上述纵壁部22a连接,在与一侧相反侧与上述板状部10连接;
S2I:在上述S2之前,考虑上述翻边壁部22的曲壁部22b的曲率半径r、上述板状部10的抗拉强度TS和翻边加工后的上述翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra,决定在上述S2中设置的上述翻边加工部20的高度h,以使上述翻边加工部20具有满足上述的关系式(1)~(3)的构造;
S2II:在上述S2之后,将上述翻边端面22ax平滑化处理,以使上述翻边加工部20具有满足上述的关系式(1)~(3)的构造。
S1及S2只要使用冲头及冲模来实施即可。另外,翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra可能根据翻边加工时的条件(板推压力及翻边壁的减材程度等)而变化。因此,仅基于划定冲孔101a的端面的算术平均粗糙度难以估计翻边加工后的翻边端面22ax的算术平均粗糙度Ra,难以估计需要的高度h。例如,即使在翻边加工前对划定冲孔101a的端面实施铰刀加工,以减小冲孔101a的端面的算术平均粗糙度,但由于翻边加工而在该端面上发生凹凸,翻边加工后的翻边端面22a的算术平均粗糙度Ra也可能较大地增大,因此不一定在翻边端面22ax能够达成希望的算术平均粗糙度Ra。在S2I中,例如既可以基于过去的实际情况来决定高度h,也可以通过事前的实验来决定高度h,还可以通过仿真等来决定高度h。S2II的平滑化的方法没有特别限定。例如,可以通过研磨翻边端面22ax来进行平滑化。研磨只要采用公知的方法即可。例如,可以举出使用砂纸的机械研磨等。或者,也可以对翻边端面实施铰刀加工等的精加工。
实施例
以下,一边显示实施例一边对本公开的技术效果等进行更详细的说明,但本公开的技术并不限定于以下的实施例。
1.评价条件及评价基准
(1)如图5所示,通过CAE解析,计算出在对翻边加工部件赋予了扭转变位时在翻边端面上发生的对应应力的最大值σmax。使翻边加工部的高度h等的条件变化而进行解析。这里,作为CAE解析软件而使用LS-DYNA ver971 rev9.3.0,设定解析条件以使钢板端部的扭转变位为10°。
(2)对于由具有规定的算术平均粗糙度Ra1的端面划定的冲裁孔,通过冲裁疲劳试验来测量200万次时间强度σf1。这里,冲裁疲劳试验如图6所示,采取冲裁疲劳试验片以使冲裁孔成为试验片中心部,遵循JISZ2275-1978记载的对称交变平面弯曲疲劳试验方法来实施。关于Ra1不同的多种板材,分别进行冲裁疲劳试验。另外,Ra1根据材质或铰刀加工、冲裁间隙而变化。对于与各种Ra1对应的σf1的值使用回归直线进行外插,求出翻边端面具有算术平均粗糙度Ra2时的200万次时间强度对应值σf2。
(3)将上述的σmax比σf2小的情况设为合格(○),将σmax为σf2以上的情况设为不合格(×)。
2.评价结果
在下述表1及表2中表示实施例及比较例各自的评价条件及评价结果。此外,在图7中表示使用了抗拉强度TS为780MPa的钢材作为原材料的情况下的评价结果,在图8中表示使用了抗拉强度TS为980MPa的钢材作为原材料的情况下的评价结果,在图9中表示使用了抗拉强度TS为1180MPa的钢材作为原材料的情况下的评价结果,在图10中表示使用了抗拉强度TS为1470MPa的钢材作为原材料的情况下的评价结果。图7~图10中基于表1所示的结果进行标绘。
[表1]
表1
[表2]
表2
如表1、2及图7~图10所示,可知不论抗拉强度TS的大小如何,在翻边加工部件的翻边加工部具有满足下述关系式(1)~(3)的构造的情况下,σmax比σf2小(评价结果为○)。
3≤Ra≤100 …(1)
3<h …(2)
24+r-[TS/(40+0.28×Ra)]<h …(3)
这里,Ra是翻边端面的算术平均粗糙度(μm);
h是翻边加工部的高度(从板状部的第1面到翻边端面的高度)(mm);
r是曲壁部的曲率半径(mm);
TS是板状部的抗拉强度(MPa)。
另外,在上述评价中,关于翻边加工部的曲壁部的曲率半径r,例示了对于抗拉强度780Mpa的钢材为r=3.0mm,对于抗拉强度980Mpa及1180MPa的钢材为r=6.0mm,对于抗拉强度1470MPa的钢材为r=8.0mm,但在本公开的技术中,曲壁部的曲率半径r的值并不限定于这些。根据本发明的发明人的认识,通过如上述式(3)那样考虑r的大小而使高度h的下限变化,由此能够得到不易发生翻边加工部的疲劳龟裂的翻边加工件。
3.翻边加工部件的一例
为了确认上述解析的结果是妥当的,实际制作了翻边加工件并进行了耐久试验。
3.1比较例1
将抗拉强度TS为780MPa级、板厚t1为2.7mm的钢板冲裁为200mm边长的正方形,用冲头冲裁中心部,设置φ20mm的圆形的冲孔。划定冲孔的端面的算术平均粗糙度是12μm。通过将设置了冲孔的部分用冲头冲裁,将冲孔的周缘部向板的一侧立起,从而设置具有翻边孔和翻边壁部的翻边加工部。翻边孔的直径d是25.0mm,翻边壁部的厚度t2是2.3mm,从钢板的一侧的第1面到翻边端面的高度h是12.0mm,曲壁部的曲率半径r是3.0mm。对于这样的翻边加工部件测量翻边端面的算术平均粗糙度Ra,为105μm。比较例1由于Ra超过100μm,所以不满足上述关系式(1),进而也不满足上述关系式(3)。
3.2比较例2
与比较例1同样,在得到翻边加工部件之后,将翻边端面推压到金属模,进行翻边曲壁部的弯曲加工(精压)。具体而言,对于翻边端面施加翻边曲壁部r变化的程度的压缩应力。对于这样的翻边加工部件测量翻边端面的算术平均粗糙度Ra,从105μm实质上没有变化。即,比较例2中Ra超过100μm,因此至少不满足上述关系式(1)。
3.3比较例3
将抗拉强度TS为780MPa级、板厚t1为2.5mm的钢板冲裁为200mm边长的正方形,用冲头冲裁中心部,设置φ20mm的圆形的冲孔。划定冲孔的端面的算术平均粗糙度是36μm。通过将设置了冲孔的部分用冲头冲裁,将冲孔的周缘部向板的一侧立起,从而设置具有翻边孔和翻边壁部的翻边加工部。翻边孔的直径d是25.0mm,翻边壁部的厚度t2是2.1mm,从钢板的一侧的第1面到翻边端面的高度h是19.0mm,曲壁部的曲率半径r是3.0mm。对于这样的翻边加工部件测量翻边端面的算术平均粗糙度Ra,为105μm。由于Ra超过100μm,所以不满足上述关系式(1)。另一方面,上述关系式(3)的左边为18.8mm,满足上述关系式(3)。
3.4比较例4
将抗拉强度TS为780MPa级、板厚t1为2.7mm的钢板冲裁为200mm边长的正方形,用冲头冲裁中心部,设置φ20mm的圆形的冲孔。然后,对冲孔端面实施铰刀加工,减小了端面的表面粗糙度。划定表面粗糙度减小后的冲孔的端面的算术平均粗糙度是5μm。通过将设置了冲孔的部分用冲头冲裁,将冲孔的周缘部向板的一侧立起,从而设置具有翻边孔和翻边壁部的翻边加工部。翻边孔的直径d是25.0mm,翻边壁部的厚度t2是2.3mm,从钢板的一侧的第1面到翻边端面的高度h是18.0mm,曲壁部的曲率半径r是3.0mm。对于这样的翻边加工部件测量翻边端面的算术平均粗糙度Ra,为106μm。比较例4中Ra超过100μm,所以不满足上述关系式(1),进而也不满足上述关系式(3)。
3.5比较例5
将抗拉强度TS为980MPa级、板厚t1为2.5mm的钢板冲裁为200mm边长的正方形,用冲头冲裁中心部,设置φ20mm的圆形的冲孔。通过将冲孔的周缘部向板的一侧立起,从而设置具有翻边孔和翻边壁部的翻边加工部。翻边孔的直径d是25.0mm,翻边壁部的厚度t2是2.2mm,从钢板的一侧的第1面到翻边端面的高度h是10.0mm,曲壁部的曲率半径r是6.0mm。对于这样的翻边加工部件测量翻边端面的算术平均粗糙度Ra,为77μm。比较例5满足上述关系式(1)及(2),但另一方面,由于上述关系式(3)的左边的值是14.1mm,比高度h大,所以不满足上述关系式(3)。
3.6实施例
在与比较例1同样而得到翻边加工部件之后,使用砂纸对翻边端面实施研磨。由此,将翻边端面平滑化,结果是翻边端面的算术平均粗糙度Ra变小到18μm。结果能够得到满足上述全部关系式(1)~(3)的翻边加工部件。
3.7评价结果
对于比较例1~5及实施例的各个翻边加工件进行耐久试验,即反复施加200万次应力直到钢板端部的扭转变位最大成为10°,在比较例1~5的翻边加工件中,在翻边端面发生了龟裂,相对于此,在实施例的翻边加工件中没有看到龟裂的发生。
标号说明
10板状部;11第1面;12第2面;20翻边加工部;21翻边孔;22翻边壁部;22a纵壁部;22ax翻边端面;22b曲壁部;100翻边加工部件;101a冲孔;101b冲孔的周缘部。
Claims (5)
1.一种翻边加工部件,其特征在于,
具有板状部和翻边加工部,
上述板状部具有一侧的第1面、以及与上述第1面相反侧的第2面,
上述翻边加工部具有翻边孔和翻边壁部,
上述翻边壁部设置在上述翻边孔的周围,
上述翻边壁部与上述第1面相比向一侧突出,
上述翻边壁部具有纵壁部和曲壁部,
上述纵壁部在一侧具有翻边端面,在一侧的相反侧与上述曲壁部连接,
上述曲壁部在一侧与上述纵壁部连接,在一侧的相反侧与上述板状部连接,
上述翻边加工部具有满足以下的关系式(1)~(3)的构造:
3≤Ra≤100…(1)
3.0<h…(2)
24+r-[TS/(40+0.28×Ra)]<h…(3)
其中,
上述Ra是上述翻边端面的算术平均粗糙度,单位是μm,
上述h是从上述第1面到上述翻边端面的高度,单位是mm,
上述r是上述曲壁部的曲率半径,单位是mm,
上述TS是上述板状部的抗拉强度,单位是MPa。
2.如权利要求1所述的翻边加工部件,其特征在于,
上述翻边孔的直径d是20.0mm以上且100.0mm以下。
3.如权利要求1或2所述的翻边加工部件,其特征在于,
上述r是2.0mm以上且10.0mm以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的翻边加工部件,其特征在于,
上述TS是780MPa以上。
5.如权利要求1~4中任一项所述的翻边加工部件,其特征在于,
上述Ra是50μm以下。
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