JP2003301237A - クラッド材およびそれを用いた曲げ型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベンディングマシーンの曲げ型に耐荷重を上
回る大荷重が印加された場合にも、割れた破片が周囲に
飛散することを防止する。 【解決手段】 同一条件で熱処理した際に、それぞれ硬
化する度合いの異なる第１の鋼材と第２の鋼材とが接合
されてなり、前記第１の鋼材の硬度が前記第２の鋼材の
硬度より高く、かつ、前記第２の鋼材の硬度が４０ＨＲ
Ｃ以下であるクラッド材およびそれを使用した曲げ型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクラッド材およびそ
れを用いた曲げ型に関し、さらに詳しくは、硬度の高い
鋼材と硬度の低い鋼材とを接合してなるクラッド材と、
それを使用したベンディングマシーンの曲げ型に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属板の曲げ加工には、ベンデ
ィングマシーンが使用されており、長尺のものから短尺
のもの、また、曲げの角度あるいは深さなどの大小によ
りさまざまな曲げ型が使用されている。図２（ａ）は従
来の曲げ型を使用した曲げ加工の概念図であり、曲げ型
１はその上面に例えばＶ溝１ａが形成されている。被加
工材である金属板２を、曲げ型１の上面に載置したの
ち、その上からパンチ３により短時間に極めて大きな荷
重を印加する。パンチ３の先端部３ａは曲げ型１のＶ溝
１ａに合致する形状となっている。

【０００３】このような曲げ加工により、図２（ｂ）に
示すように、金属板２をＶ溝の角度で面外に曲げること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかるベンディングマ
シーンによる曲げ加工においては、同一のベンディング
マシーンを使用する場合、同じ角度のＶ曲げ加工でも、
被加工材が長尺のものと短尺のもの、あるいは、厚さが
薄いものと厚いものとでは当然のことながらパンチに印
加する圧力を変化させる必要がある。また、被加工材の
加工性によっても圧力を調節することが必要である。こ
れは、常に被加工材に対して適切な荷重を印加し、曲げ
型の損傷などを防止するためである。

【０００５】しかしながら、何らかの原因でパンチの圧
力の調節が適正に行われない場合、被加工材の曲げ加工
に必要とされる加圧力よりも、印加される圧力が小さい
か、もしくは、大きくなってしまうことがある。とく
に、要求される加圧力を大幅に超える加圧力が印加され
た場合は、曲げ型１に過度の荷重が印加されることとな
り、曲げ型１に亀裂が生じたり、極端な場合には、曲げ
型１が割れるという問題がある。

【０００６】曲げ型１の素材としては、通常、Ｓ４５
Ｃ，ＳＭＮ４３５などの水または油焼入れ鋼が使用され
ており、それらは一般的に耐荷重の数倍程度まで耐える
ように設計されている。したがって、この曲げ型が割れ
るまで加圧力が印加された場合は、破片もその場所にと
どまらず瞬時に飛散してしまうという問題がある。した
がって、本発明はかかる問題を解消し、例えばベンディ
ングマシーンの曲げ型として使用された場合に、諸条件
により過度な荷重が印加されて割れた場合にも、破片が
飛散することが防止された新規な材料を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに本発明者らは種々検討を重ねる中で、曲げ型が割れ
た際の破片の飛散を防止するには、曲げ型としての要求
特性を備えた第１の材料と、この第１の材料が割れる程
の荷重が印加された場合にも、変形するのみで割れるこ
とがない高い靱性を備えた第２の材料とのクラッド材と
すればよいとの着想を得て本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明によれば、同一条件で熱
処理した際に、それぞれ硬化する度合いの異なる第１の
鋼材と第２の鋼材とが接合されてなるクラッド材であっ
て、前記第１の鋼材の硬度が前記第２の鋼材の硬度より
高く、かつ、前記第２の鋼材の硬度が４０ＨＲＣ以下で
あるものが提供される。この構成において、第１および
／または第２の鋼材が空気焼入れ鋼であるか、または、
時効硬化鋼であることが好ましい。

【０００９】さらに、第１の鋼材の成分組成が、重量％
で、Ｃ：0.24〜0.28％，Ｓｉ：≦0.50％，Ｍｎ：0.40〜
0.80％，Ｐ：≦0.0020％，Ｓ：≦0.200％，Ｃｕ：≦0.2
5％，Ｎｉ：0.50〜0.80％，Ｃｒ：2.80〜3.20％，Ｍ
ｏ：0.90〜1.10％，Ｖ：0.30〜0.50％を主成分とし、残
部がＦｅおよびその他の添加成分よりなるものである
か、あるいは、この成分組成に、さらにＴｅおよび/ま
たはＣａ：0.005〜0.20を含有するものであることが好
ましい。

【００１０】さらに、本発明においては、上記の各クラ
ッド材を使用した曲げ型も提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明のクラッド材につい
て説明する。本発明のクラッド材は、２種の鋼材が接合
されてなるものであり、第１の鋼材と第２の鋼材とは、
以下の要件を満足するものである。すなわち、同一条件
で熱処理した際に、その硬化の度合いの異なるものであ
る。

【００１２】具体的には、第２の鋼材より第１の鋼材の
硬度が高く、かつ、第２の鋼材の硬度は４０ＨＲＣ以下
になっている。この硬度は、とくに、ベンディングマシ
ーン用の曲げ型などに使用する場合に重要であり、硬度
の高い第１の鋼材をベンディングマシーンのパンチによ
り直接衝撃が印加される部分に使用し、その下面に硬度
の低い第２の鋼材を接合したものを使用することが好ま
しい。

【００１３】このような曲げ型として使用する場合は、
第１の鋼材の硬度はロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で３５
〜６０ＨＲＣ程度にし、第２の鋼材は同じく５〜４０Ｈ
ＲＣ程度にする。さらに、第１の鋼材と第２の鋼材の硬
度の差が１０ＨＲＣ以上あることが好ましい。曲げ型の
場合、第２の鋼材の硬度が４０ＨＲＣを超えると、過大
な衝撃力が印加されたときに第１の鋼材とともに第２の
鋼材も割れてしまう可能性があるので、この点を勘案し
て第２の鋼材の硬度を選定することが好ましい。

【００１４】このような鋼材の具体的な組み合わせとし
ては、まず、第１の鋼材として、ＳＮＣＭ４３９を油冷
または空冷して所定の硬さにして用いたり、またはＳＵ
Ｓ６３０などの析出硬化鋼に時効処理を施して同程度の
硬さにして用い、また第２の鋼材として、ＳＣＭ４１５
などの肌焼き鋼を選択し、これらを適宜組み合わせて使
用することができる。

【００１５】第１の鋼材の具体的な成分組成は、例え
ば、重量％で、Ｃ：0.24〜0.28％，Ｓｉ：≦0.50％，Ｍ
ｎ：0.40〜0.80％，Ｐ：≦0.0020％，Ｓ：≦0.200％，
Ｃｕ：≦0.25％，Ｎｉ：0.50〜0.80％，Ｃｒ：2.80〜3.
20％，Ｍｏ：0.90〜1.10％，Ｖ：0.30〜0.50％を主成分
とし、残部がＦｅおよびその他の添加成分よりなるもの
である。

【００１６】この組成において、Ｃは鋼材の硬さ保持に
資する成分であり、ＳｉおよびＭｎは脱酸剤として機能
する成分であり、Ｎｉは靱性向上に資する成分であり、
過度に含有すると硬化する可能性がある。Ｃｒは焼入れ
性向上に資する成分であり、Ｍｏは炭化物の析出硬化に
資する成分であり、これに添加成分としてＷを同時に添
加することもできる。ＶもＭｏと同様に炭化物の析出硬
化に資する成分であり、これに添加成分としてＮｂを同
時に添加することもできる。Ｓは快削性の向上に資する
成分である。

【００１７】さらに、上記の成分に加えて、Ｔｅおよび
／またはＣａを0.0005〜0.010％含有していてもよい。
これらの成分は、炭化物の形態制御に資する成分であ
り、炭化物の形状を球状化することにより結晶の方向性
を低減し、その結果靱性の向上に寄与する。一般に、高
硬度材を低硬度材と接合したものは、圧延前段階におい
て、低硬度材との溶接時に割れが発生したり、圧延後に
変態による熱膨張率の差に起因して曲がりが発生した
り、さらに、その曲がりを圧力を印加することにより矯
正すると、高硬度材が低硬度剤側へ食い込んだり、ある
いは、加工時に曲がりが発生したりと、種々の問題があ
る。

【００１８】上記のように、比較的Ｃ含有量を低くして
溶接割れを防止し、また、炭化物析出硬化に資するＭｏ
（Ｗ）、Ｖ（Ｎｂ）の添加により、変態による熱膨張率
の変化を抑制し、圧延、機械加工時の曲がりの発生を防
止することができるので、曲げ型への加工性の向上とい
う観点からより好ましいものである。続いて、上記のク
ラッド材の製造方法について説明する。

【００１９】本発明のクラッド材は、第１の鋼材と、第
２の鋼材とを熱圧着することにより両者を一体に接合し
て製造される。この工程は、具体的には、熱間圧延工
程、ＨＩＰ（熱間静水圧成形）などをあげることができ
るが、製造コストの低廉化、あるいは、長尺ものの製造
が可能などという点を勘案すると熱間圧延工程が好適で
ある。

【００２０】熱間圧延工程によりクラッド材を製造する
場合は、まず、所定厚さの第１の鋼材と第２の鋼材を密
着させて同時に熱間圧延する。この熱間圧延工程は、両
者が完全に接合されるまで、所要の回数実施することが
好ましい。さらに、熱間圧延工程終了後に、所定の熱処
理すなわち焼入れ、焼き戻し、または、固溶化処理、時
効硬化処理を実施して第１および第２の鋼材を硬化させ
る。このときに、第１の鋼材は硬化し、第２の鋼材は硬
化しないので、硬度の高い鋼材と硬度の低い鋼材とのク
ラッド材を得ることができる。

【００２１】さらに、本発明の曲げ型は、上記のクラッ
ド材を加工して製造されるものであり、図１にその構造
の一例を示す。曲げ型１１は図に示すように第１の鋼材
よりなる加工部１２と第２の鋼材よりなる基部１３とか
らなる２層構造を有する。加工部１２には、所要の曲げ
加工形状に応じて溝、例えばＶ溝１２ａが加工形成され
ている。Ｖ溝１２ａの幅Ｗおよび先端深さＤは適宜決定
される。

【００２２】この曲げ型１１において、加工部１２およ
び基部１３の厚さＴ₁，Ｔ₂は、それぞれ曲げ加工の種
類、目的に応じて決定すればよい。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。 （１）クラッド材の製造 表１に示した組成の各種鋼材をそれぞれ２種ずつ使用
し、これらの２種の鋼材を密着させ、表中に示した条件
で熱間圧延、焼入れ、焼戻し、または、固溶化処理、時
効硬化処理を行って、表中に示す厚さの第１および第２
の鋼材からなるクラッド材ａ〜ｄ，ｆ〜ｊを製造した。
なお、各クラッド材の幅はすべて５５mmとした。

【００２４】上記により得られた各クラッド材の第１お
よび第２の鋼材のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）を測定
し、両者の差（ΔＨＲＣ）とともに結果を表中に示し
た。さらに、超音波探傷法もしくは磁気探傷法により第
１の鋼材と第２の鋼材との境界の傷の有無を調べ、その
結果を併せて表中に示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】（２）曲げ型の製造 上記の各クラッド材ａ〜ｄ，ｆ〜ｊをそれぞれ５００mm
長さに切断したのち、第１の鋼材層に、表２に示した幅
および先端深さを有するＶ溝を形成し、図１に示したよ
うな曲げ型ｋ〜ｓを製造した。しかるのち、被加工材と
して厚さ１．０mm、幅２０mm、長さ１００mmのステンレ
ス鋼板を用意し、図２に示したようなパンチにより、１
２．０ｔの荷重を印加して曲げ加工を行った。

【００２７】このときの各曲げ型の状態を目視により確
認し、その結果を表２中に記載した。

【００２８】

【表２】

【００２９】表２に示した結果からも明らかなように、
本発明のクラッド材を使用して製造された曲げ型は、第
１の鋼材よりなる加工部に過大な荷重が印加された場合
に、割れが発生するものの、基部は変形するのみで割れ
が発生せず、しかも、加工部と基部との密着性が良好で
あるため、割れた加工部の破片は基部に密着したままで
あり、結果として破片が周辺に飛散することが有効に防
止される。

【００３０】一方、第２の鋼材の硬度が４０ＨＲＣを超
えるものを使用して製造された曲げ型ｇは、上記のよう
な加工条件で使用された場合、大荷重が印加された際に
基部まで割れて加工部とともに飛散してしまう。したが
って、本発明のクラッド材を曲げ型として使用する場合
には、加工部すなわち第１の鋼材の硬度、加工条件など
を勘案して、第２の鋼材の硬度を決定することが好まし
い。

【００３１】なお、本発明のクラッド材は、上記の曲げ
型に限定されず、要求特性が異なる２種の鋼材を一体化
した部材として広い範囲に応用することが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のクラッド
材は同一条件で熱処理した際に、それぞれ硬化の度合い
の異なる第１の鋼材と第２の鋼材とを接合してなるた
め、例えば、大荷重が印加された場合の両素材の挙動が
異なっている。したがって、その性質を利用して、例え
ばベンディングマシーンの曲げ型を製造した場合に、高
い硬度を有する加工部が限界を超える荷重を受けて割れ
た場合にも、加工部と密着する基部には割れが生じない
ため、割れた加工部の破片が周囲に飛散することが有効
に防止される。したがって、その工業的価値は極めて大
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクラッド材を使用した曲げ型の断面図
である。

【図２】一般的なベンディングマシーンの加工方法を示
す概念図である。

【符号の説明】

２ 鋼板 ３ パンチ １１ 曲げ型 １２ 加工部 １２ａ Ｖ溝 １３ 基部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野末 晃志 神奈川県川崎市川崎区夜光二丁目４番１号 大同特殊鋼株式会社川崎工場内 (72)発明者 本田 弘之 東京都港区西新橋一丁目７番13号 大同特 殊鋼株式会社東京本社内 Ｆターム(参考） 4E050 JA01 JB08 JD03 4E063 AA01 BA07 DA03 DA09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一条件で熱処理した際に、それぞれ硬
   化する度合いの異なる第１の鋼材と第２の鋼材とが接合
   されてなるクラッド材であって、前記第１の鋼材の硬度
   が前記第２の鋼材の硬度より高く、かつ、前記第２の鋼
   材の硬度が４０ＨＲＣ以下であることを特徴とするクラ
   ッド材。
2. 【請求項２】 前記第１および／または第２の鋼材が空
   気焼入れ鋼である請求項１に記載のクラッド材。
3. 【請求項３】 前記第１および／または第２の鋼材が時
   効硬化鋼である請求項１または２に記載のクラッド材。
4. 【請求項４】 前記第１の鋼材の成分組成が、重量％
   で、Ｃ：0.24〜0.28％，Ｓｉ：≦0.50％，Ｍｎ：0.40〜
   0.80％，Ｐ：≦0.0020％，Ｓ：≦0.200％，Ｃｕ：≦0.2
   5％，Ｎｉ：0.50〜0.80％，Ｃｒ：2.80〜3.20％，Ｍ
   ｏ：0.90〜1.10％，Ｖ：0.30〜0.50％を主成分とし、残
   部がＦｅおよびその他の添加成分よりなるものである請
   求項３に記載のクラッド材。
5. 【請求項５】 前記第１の鋼材の成分組成が、重量％
   で、Ｃ：0.24〜0.28％，Ｓｉ：≦0.50％，Ｍｎ：0.40〜
   0.80％，Ｐ：≦0.0020％，Ｓ：≦0.200％，Ｃｕ：≦0.2
   5％，Ｎｉ：0.50〜0.80％，Ｃｒ：2.80〜3.20％，Ｍ
   ｏ：0.90〜1.10％，Ｖ：0.30〜0.50％，Ｔｅおよび/ま
   たはＣａ：0.005〜0.20を主成分とし、残部がＦｅおよ
   びその他の添加成分よりなるものである請求項３に記載
   のクラッド材。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のクラッ
   ド材を使用した曲げ型。