JP2009172609A - 伸びフランジ割れの評価方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プレス成形に成形用ブランクの伸びフランジ割れを伸びフランジ割れを発生しない限界に近い歪に基づいて的確に評価する方法を提供する。
【解決手段】金属板から切断したプレス成形用ブランクの円弧状端部を含む部分から試験片を採取し、前記試験片の上面に罫書き線又は標点をマーキングした後、それぞれ異なる位置の支点に回動自在に取り付けられた１対の腕部の先端部において、前記先端部と把持部との間に前記試験片の両端部の上下面を固定し、前記１対の腕部の脚部の後端に荷重を加え、前記試験片の長手方向中央部の端面が広げられるように引張及び曲げ変形を付与し、前記罫書き線または標点に基づき、前記試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時の歪を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】金属板から切断したプレス成形用ブランクの円弧状端部を含む部分から試験片を採取し、前記試験片の上面に罫書き線又は標点をマーキングした後、それぞれ異なる位置の支点に回動自在に取り付けられた１対の腕部の先端部において、前記先端部と把持部との間に前記試験片の両端部の上下面を固定し、前記１対の腕部の脚部の後端に荷重を加え、前記試験片の長手方向中央部の端面が広げられるように引張及び曲げ変形を付与し、前記罫書き線または標点に基づき、前記試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時の歪を算出する。
【選択図】図１
Description
本発明は、金属板の伸びフランジ割れを評価するための方法に関する。特に、自動車のシャーシーを構成するフレームやアームなどをプレス成形により製作するための鋼板(ブランク)の伸びフランジ割れを適切に評価する方法に関する。
従来、自動車のシャーシーを構成するフレームやアームなどの部材は、所定の形状が得られるように予め切断された鋼板（成形用ブランクまたは単にブランクとも記す）（板厚：０．７〜４．０ｍｍ）をプレス成形して形成される。プレス成形においては、鋼板は、曲げ変形や伸びフランジ変形などの変形を受ける。このとき、変形した箇所に割れや亀裂が生じないようにすることが重要であり、成形する部材の形状に応じて適切な金型やプレス成形方法を選択する一方、成形材料についても十分な成形能を有するものを選定することが行われている。
たとえば、図１４の（ａ）、（ｂ）に示すように部材によっては、伸びフランジ変形のみを受ける場合や、或いは伸びフランジ変形と穴拡げ変形などを併せて受ける場合などがあり、部品形状、すなわち鋼板が受ける変形の程度に応じた材料の選定が必要となる。
たとえば、図１４の（ａ）、（ｂ）に示すように部材によっては、伸びフランジ変形のみを受ける場合や、或いは伸びフランジ変形と穴拡げ変形などを併せて受ける場合などがあり、部品形状、すなわち鋼板が受ける変形の程度に応じた材料の選定が必要となる。
従来、伸びフランジ割れ性を評価する方法として、穴広げ試験や切欠き引張り試験などが一般的に適用されてきた。しかしながら、この方法では、アームやフレームのような引張り変形が優勢な場合の伸びフランジ割れを評価するには、問題があった。
例えば、穴拡げ試験法では、ｉ)歪分布が周方向に急激に変化するのに対して、伸びフランジ変形では周方向半径方向に緩やかな歪勾配を有して変化するものである。また、ii）材料の異方性は穴拡げ率（λ）に反映されないが、材料の伸びフランジ割れはブランキング方向（ブランクの採取方向）により影響を受け、異方性がある。また、iii ）穴拡げ試験では抜きシャー角は考慮できないが、伸びフランジ割れには大きな影響を与える。
このように、従来から用いられている穴拡げ試験では、実際にプレス成形する際に用いるブランクの伸びフランジ性、すなわち伸びフランジ割れにおける限界歪を適切に評価することが難しい。
例えば、穴拡げ試験法では、ｉ)歪分布が周方向に急激に変化するのに対して、伸びフランジ変形では周方向半径方向に緩やかな歪勾配を有して変化するものである。また、ii）材料の異方性は穴拡げ率（λ）に反映されないが、材料の伸びフランジ割れはブランキング方向（ブランクの採取方向）により影響を受け、異方性がある。また、iii ）穴拡げ試験では抜きシャー角は考慮できないが、伸びフランジ割れには大きな影響を与える。
このように、従来から用いられている穴拡げ試験では、実際にプレス成形する際に用いるブランクの伸びフランジ性、すなわち伸びフランジ割れにおける限界歪を適切に評価することが難しい。
非特許文献１には、伸びフランジ割れの評価に関する上記のような問題点を解決するために、引張曲げ試験方法が提案されている。すなわち、図１２の（ｂ）に示すように、試験片４３の長手方向中央部には曲率半径Ｒの切欠き部４７が設けられると共に、試験片の表面には伸び歪を測定するための罫書き線４８が設けられている。また、試験片の両端部にはノックピン孔４２が設けられている。一方、試験装置は、図１２の（ａ）に示すように、それぞれ回転中心ピン４４に回動自在に支持され、かつその脚部４６が交差するように配置された一対の押上げパンチ４１と、押し上げパンチの脚部４６の下端に設けられた油圧ジャッキ４５を備えている。試験片４３は、両端部に加工されたノックピン孔４２にノックピン(図示せず)を挿入することによって試験装置の押上げパンチ４１に固定されるようになっている。
油圧ジャッキ４５をストロークさせると、押上げパンチが回転中心ピン４４を軸として試験片４３を回転させながら押し上げる。その結果、材料は周方向に引張を受けながら曲げ成形され、破断に至る。このとき破断は、試験片の厚さ方向の端面に割れが貫通したときとする。そして、試験片の表面に設けておいた罫書き線の間隔の変化に基づいて歪（伸び）を求めるものである。この方法によれば、従来の穴拡げ試験とは異なり、割れが貫通した後の伸び歪は割れの大きさに左右されないものとすることができる、というものである。
非特許文献１の試験方法では、プレス成形する場合において、成形形状や成形部位の状況に応じた伸びフランジ割れ、すなわち、破断や亀裂を生じない歪（限界歪）を評価する点において有効な方法である。
非特許文献１の試験方法では、プレス成形する場合において、成形形状や成形部位の状況に応じた伸びフランジ割れ、すなわち、破断や亀裂を生じない歪（限界歪）を評価する点において有効な方法である。
また、特許文献１には、プラスチック材料やプラスチック複合材料などの帯状材料に曲げと引張りが合わさって作用して破断する場合の破断強度を測定するための破断試験装置が提案されている。この装置は、図１３の（ａ）、（ｂ）に示すように中心軸５１で自転する自転機構５２に支持され、曲率半径を設けた加圧ヘッド５３と、この加圧ヘッドに沿うように保持された帯状試料５４の両側で帯状試料を保持するチャック５５と、加圧ヘッド先端部とチャック間で帯状試料に張力を加える張力付加機構５６と、前記加圧ヘッド先端を観察する画像認識手段５７を有し、前記チャックのどちらか一方が張力測定器５８に連設されているものであり、張力測定器によりで張力測定を行うとともに、加圧ヘッド先端を観察する画像認識手段５７によって帯状試料の端面を拡大観察して、帯状試料に破断の有無を確認し、微小クラックを発生させるときの破断強度を測定するものである。
発明者らは、非特許文献１に開示された試験方法によって、鋼材の伸びフランジ割れを試験し評価した。しかしながら、上記の方法では、試験片の両端部に開けられたピン穴にノックピンを挿入することにより試験片が試験装置に固定されているため、引張り曲げ変形を受ける際には、図１２の（ｃ）に示すように、試験片の長手方向にピン穴が延びて変形し、付与された荷重が試験片の変形に的確に伝達されず、試験片の端面に貫通割れが発生した時点の伸びフランジ割れを評価する正確な歪の測定ができないという問題があった。
また、特許文献１では、プラスチックやプラスチック複合材料のような帯状材料に引張りと曲げが合わさって、曲げ外周表面に微小クラックを発生させる際の破断強度を測定することができる。しかしながら、この場合は帯状試料の外周表面にクラックが発生したときの際の破断強度を確認することは可能であるが、伸びフランジ割れにおける限界歪、すなわち板厚方向に割れが貫通した時点での歪を測定するものではない。
また、従来の試験方法における試験片は、後述するように、円弧状の打抜き部は一定の曲率半径、あるいは一定の抜き深さであり、また、一定のシャー角度で形成したものである。
しかしながら、実際に部材をプレス成形するために切断（剪断による打抜き）されたブランクは、多様な曲率半径、多様な打抜き深さの打抜き部（円弧状部）を有する複雑な形状となっている。
このため、従来のような試験片を用いて伸びフランジ割れを評価しても、実際にブランクを用いてプレス成形する際のフランジ割れの可能性を十分に反映したものとはなり難いものであった。
本発明は、これらの従来の問題点を解決するものであって、プレス成形における鋼材などの金属材料からなるブランクの伸びフランジ割れを、伸びフランジ割れを発生しない限界に近い歪、すなわち限界歪に基づいて的確に評価する方法を提供することを目的とする。
しかしながら、実際に部材をプレス成形するために切断（剪断による打抜き）されたブランクは、多様な曲率半径、多様な打抜き深さの打抜き部（円弧状部）を有する複雑な形状となっている。
このため、従来のような試験片を用いて伸びフランジ割れを評価しても、実際にブランクを用いてプレス成形する際のフランジ割れの可能性を十分に反映したものとはなり難いものであった。
本発明は、これらの従来の問題点を解決するものであって、プレス成形における鋼材などの金属材料からなるブランクの伸びフランジ割れを、伸びフランジ割れを発生しない限界に近い歪、すなわち限界歪に基づいて的確に評価する方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）金属板から切断したプレス成形用ブランクの円弧状端部を含む部分から試験片を採取し、前記試験片の上面に罫書き線または標点をマーキングした後、それぞれ異なる位置の支点に回動自在に取り付けられた１対の腕部の先端部において、前記先端部と把持部の間に前記試験片の両端部の上下面を固定し、前記１対の腕部の脚部の後端に荷重を加え、それぞれ前記支点を中心として、前記１対の腕部の先端部がそれぞれ逆方向に移動して離れることにより、前記試験片の長手方向中央部における端面が広げられるように引張及び曲げ変形を付与し、前記罫書き線または標点に基づいて前記試験片の長手方向中央部における板厚方向の端面に割れが貫通したときの歪を算出することを特徴とする伸びフランジ割れの評価方法。
（１）金属板から切断したプレス成形用ブランクの円弧状端部を含む部分から試験片を採取し、前記試験片の上面に罫書き線または標点をマーキングした後、それぞれ異なる位置の支点に回動自在に取り付けられた１対の腕部の先端部において、前記先端部と把持部の間に前記試験片の両端部の上下面を固定し、前記１対の腕部の脚部の後端に荷重を加え、それぞれ前記支点を中心として、前記１対の腕部の先端部がそれぞれ逆方向に移動して離れることにより、前記試験片の長手方向中央部における端面が広げられるように引張及び曲げ変形を付与し、前記罫書き線または標点に基づいて前記試験片の長手方向中央部における板厚方向の端面に割れが貫通したときの歪を算出することを特徴とする伸びフランジ割れの評価方法。
（２）前記試験片の長手方向中央部における板厚方向の端面を第一の観察手段により観察し、試験片の長手方向中央部における上面を第二の観察手段により観察し、観察した試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面及び上面の画像をそれぞれ記憶手段に記憶し、前記記憶手段により記憶した画像に基づいて、前記第一の観察手段により観察した試験片の板厚方向の端面に割れが貫通したときの歪を、前記第二の観察手段により観察した前記罫書き線または標点に基づいて算出することを特徴とする（１）に記載の伸びフランジ割れの評価方法。
（３）前記歪を、計算手段を用いて自動的に算出することを特徴とする（２）記載の伸びフランジ割れの評価方法。
なお、本発明で、円弧状端部とは、ブランクの周囲（端部）のうち、円弧状を呈する部分をいう（図５参照）。
なお、本発明で、円弧状端部とは、ブランクの周囲（端部）のうち、円弧状を呈する部分をいう（図５参照）。
本発明の評価方法によれば、プレス成形における成形用ブランクの伸びフランジ割れを、伸びフランジ割れを発生しない限界に近い歪、すなわち限界歪として的確、かつ精度よく評価することができる。
本発明の評価方法では後述するように、試験片は成形用ブランクから直接、好ましくは、ブランクの伸びフランジ割れを生じやすい箇所、たとえば円弧状端部を含むように採取されるため、ブランクの板厚断面の性状（シャー面）、すなわち、打抜きクリアランスや、シャー角（材料を剪断する際に付ける水平面に対する刃の角度）の影響を含めた状態でのフランジ割れを評価することができる。
また、ブランクの金属板からの採取方向による限界歪の差、すなわち伸びフランジ割れの異方性も含めた形で伸びフランジ割れを評価できるため、従来の穴拡げ試験法に比べてより多くの情報を得ることができる。更に、ブランクから試験片を採取する際、曲率半径ｒの異なる部位を選択したり、あるいは試験片の円弧状端部の打抜き深さｄ（後述の図９参照）を変えることにより、限界歪−歪勾配チャートを容易に作成することができ、さまざまな形状の成形用ブランクに対応して、伸びフランジ割れに対する曲率半径や歪勾配の影響を評価することができる。
これにより、成形の際にフランジ割れが発生しないように、成形用ブランクの形状（曲率半径、打抜き深さ）を検討し、あるいは材料の選定や、金属板から成形用ブランクの板取り方法、材料の切断方法などを適切に選択することが可能となる。したがって、プレス成形用ブランクを安定してかつ、効率的にプレス成形することができる。
本発明の評価方法では後述するように、試験片は成形用ブランクから直接、好ましくは、ブランクの伸びフランジ割れを生じやすい箇所、たとえば円弧状端部を含むように採取されるため、ブランクの板厚断面の性状（シャー面）、すなわち、打抜きクリアランスや、シャー角（材料を剪断する際に付ける水平面に対する刃の角度）の影響を含めた状態でのフランジ割れを評価することができる。
また、ブランクの金属板からの採取方向による限界歪の差、すなわち伸びフランジ割れの異方性も含めた形で伸びフランジ割れを評価できるため、従来の穴拡げ試験法に比べてより多くの情報を得ることができる。更に、ブランクから試験片を採取する際、曲率半径ｒの異なる部位を選択したり、あるいは試験片の円弧状端部の打抜き深さｄ（後述の図９参照）を変えることにより、限界歪−歪勾配チャートを容易に作成することができ、さまざまな形状の成形用ブランクに対応して、伸びフランジ割れに対する曲率半径や歪勾配の影響を評価することができる。
これにより、成形の際にフランジ割れが発生しないように、成形用ブランクの形状（曲率半径、打抜き深さ）を検討し、あるいは材料の選定や、金属板から成形用ブランクの板取り方法、材料の切断方法などを適切に選択することが可能となる。したがって、プレス成形用ブランクを安定してかつ、効率的にプレス成形することができる。
図１は、本発明の成形用ブランクのフランジ割れを評価するのに使用する試験装置の構成概念とその機能を説明する模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は試験装置の腕部への試験片の固定、係止関係を示す正面図、（ｃ）は平面図である。
図１において、試験装置は、それぞれ異なる位置に固定された支点(支柱) ４（４ａ、４ｂ）にそれぞれ回動自在に取り付けられ、それぞれ先端部１ａｔ、１ｂｔと脚部１ａｆ、１ｂｆを有する一対の腕部１（１ａ、１ｂ）と、この腕部の先端部１ａｔ，１ｂｔにおいて、試験片３の両端部３ａ、３ｂの上下面をそれぞれ腕部の先端部１ａｔ，１ｂｔと共に固定する１対の把持部２（2ａ、２ｂ）と、前記１対の腕部１ａ，１ｂの脚部１ａｆ、１ｂｆに近い側の後端１ａｅ、１ｂｅに荷重を加える荷重付与手段５を有し、前記１対の腕部は、一方の腕部の脚部１ａｆが、他方の腕部の脚部１ｂｆと互いに交差するように構成されている。なお、腕部の先端部１ａｔ、１ｂｔと脚部１ａｆ、１ｂｆは、上記支点（支柱）４（４ａ、４ｂ）を境として区分するものとする。
図１において、試験装置は、それぞれ異なる位置に固定された支点(支柱) ４（４ａ、４ｂ）にそれぞれ回動自在に取り付けられ、それぞれ先端部１ａｔ、１ｂｔと脚部１ａｆ、１ｂｆを有する一対の腕部１（１ａ、１ｂ）と、この腕部の先端部１ａｔ，１ｂｔにおいて、試験片３の両端部３ａ、３ｂの上下面をそれぞれ腕部の先端部１ａｔ，１ｂｔと共に固定する１対の把持部２（2ａ、２ｂ）と、前記１対の腕部１ａ，１ｂの脚部１ａｆ、１ｂｆに近い側の後端１ａｅ、１ｂｅに荷重を加える荷重付与手段５を有し、前記１対の腕部は、一方の腕部の脚部１ａｆが、他方の腕部の脚部１ｂｆと互いに交差するように構成されている。なお、腕部の先端部１ａｔ、１ｂｔと脚部１ａｆ、１ｂｆは、上記支点（支柱）４（４ａ、４ｂ）を境として区分するものとする。
図１の（ｂ）は、腕部１（１ａ、１ｂ）と把持部２（２ａ，２ｂ）からなる係止手段と試験片３との係止、固定の状況を示すものである。試験片は、試験片３の両端部３ａ、３ｂの面（上面および下面）を腕部１（１ａ、１ｂ）の一方の先端部１ａｔ、１ｂｔと把持部２（２ａ、２ｂ）からなる係止手段の間に挟むように配置し、ボルト２’等の締め付け手段により腕部に固定してセットされる。
すなわち、上記試験装置において、試験片３は、その両端部の上面および下面はそれぞれ腕部１（１ａ，１ｂ）の先端部１ａｔ，１ｂｔと把持部２（２ａ，２ｂ）との間に挟持されて、固定、係止される。これにより試験片は広い面によって試験装置に係止、固定されるので、荷重付与手段５により腕部の先端部に作用する引張曲げ力が、試験片の両端部の広い面に分散して伝達され、従来のように試験片の両端部の局所、例えばピン穴周辺に集中するのを避けることができる。つまり、本発明の装置によれば、従来の試験装置のように試験装置の腕部と試験片がノックピンなどによって局所的に固定、係止されるものではないので、図１２の（ｃ）に示したように試験片のピン穴が延びて変形し、その結果、引張曲げ力が試験片に的確に伝達されず、正確な歪の測定ができないという問題を解決することができる。
なお、このような観点から、係止手段、すなわち、試験片２の両端部３ａ，３ｂａの表面と対向する腕部の先端部１ａｔ、１ｂｔ及び／または把持部２ａ，２ｂの表面には、凹凸を形成した粗面ｚとすることが好ましい。腕部の先端部１ａｔ、１ｂｔ及び／または把持部２ａ，２ｂの表面の少なくとも試験片の表面と対向する面を粗面ｚとすることによって、試験片が、より広い面によってさらに確実に係止、固定されることとなる。
なお、図１の（ｂ）では、把持部の板厚が腕部の板厚と同じにされており、このため、この正面図（ｂ）では腕部と把持部とが重なった状態で示されている。
なお、図１の（ｂ）では、把持部の板厚が腕部の板厚と同じにされており、このため、この正面図（ｂ）では腕部と把持部とが重なった状態で示されている。
図１の（ｃ）は、本発明の評価方法に使用する試験装置の動作を説明するものである。上述のように、試験装置に試験片３を係止、固定した後、荷重付与手段５により１対の腕部１（１ａ，１ｂ）の後端１ａｅ，１ｂｅに、矢印方向（紙面の右向き）、すなわち腕部の先端部方向に荷重を加える。これによって、腕部はそれぞれ１対の支点４（４ａ，４ｂ）を中心として、１対の腕部の先端部が互いに逆方向に離れるように移動する（図１の（ｃ）の二点鎖線で示す）。すなわち、腕部と把持部からなる係止手段により係止、固定された試験片に引張、及び曲げ力を付与するように機能する。
なお、支点(支柱）の間隔は、試験片に十分な引張曲げ変形を与えうるものであればよく、試験片の長手方向の大きさを勘案して適宜設定することができる。
なお、試験片は、図１の（ａ）、（ｃ）に示され、また、後述するように、その長手直角方向（図１（ａ）の紙面左右方向）の一方の側面が成形用ブランクの円弧状端部を含むように採取され、そして試験片の円弧状端部の開放部（図６の７’参照）側が、上記試験装置による引張曲げの外側になるように、係止手段により試験装置の腕部に係止、固定される。
なお、支点(支柱）の間隔は、試験片に十分な引張曲げ変形を与えうるものであればよく、試験片の長手方向の大きさを勘案して適宜設定することができる。
なお、試験片は、図１の（ａ）、（ｃ）に示され、また、後述するように、その長手直角方向（図１（ａ）の紙面左右方向）の一方の側面が成形用ブランクの円弧状端部を含むように採取され、そして試験片の円弧状端部の開放部（図６の７’参照）側が、上記試験装置による引張曲げの外側になるように、係止手段により試験装置の腕部に係止、固定される。
荷重付与手段５の荷重の付与による引張、曲げ変形により、試験片３の円弧状端部は、円弧状端部の開放部側に開くように、すなわち曲率半径が拡大するように変形する。荷重付与が増加すると、試験片はさらに変形し、板厚方向の端面に微小な割れが発生する。荷重付与の増加と共に、この微小な板厚方向の端面の割れは、板厚方向に貫通する。そしてさらに荷重付与が増加すると、貫通割れが試験片の幅方向にまで進展し、板厚方向に開口部が広がり、試験片が破断する。本発明の伸びフランジ割れの評価方法では、試験装置において試験片に与えた荷重により試験片に変形が生じ、この変形に基づいて、後述するように、伸びフランジ変形の限界歪を測定することができる。
なお、荷重付与手段５は特に限定するものではなく、油圧或いは電動ジャッキなど、腕部の後端に荷重を付与できるものであればよい。また、腕部及び支点など、試験装置を構成する部材の強度は、被試験材の強度等を勘案して決めればよいことはいうまでもない。また、上記支点の間隔は、試験片の大きさを勘案して決めれば良い。
上述のように本発明に使用する試験装置においては、荷重付与の進展により試験片の変形状態が変化する。発明者らは、試験片の変形状態と、実際のプレス成形において材料の伸びフランジ割れを評価するための限界歪との関係を検討した結果、プレス成形におけるブランクの伸びフランジ割れを適切に評価するには、試験片の板厚方向の端面に割れが貫通した時点とすることが適切であることが判った。
すなわち、図２は、本発明の方法において使用する試験装置によって試験片に引張曲げ変形を与えた場合に、試験片の表面の変形状態、及び板厚方向の端面の割れ発生状態とそのときの歪の関係を模式的に示す図である。
荷重付与を開始すると試験片に変形が始まり（（ａ）→（ｂ））、板厚方向の端面には微小な割れ（毛割れ）が生じる。この時点で測定された歪は、限界歪（プレス成形の伸びフランジ変形において割れが生じない最大の歪）に対して５０％程度であり、限界歪に対する評価精度は低い。荷重付与がさらに増加すると変形が進行し（（ｂ）→（ｃ））、板厚方向の端面に割れが貫通する。この時点で測定された歪は、限界歪に対して８０〜１００％前後となっており、限界歪に対する測定精度は極めて高い。そしてさらに、荷重付与が増加すると、試験片が破断（板厚方向の端面に開口部が生じる状態を含む）（（ｃ）→（ｄ））する。
この時点で測定された歪は、上記の限界歪を大きく超えており（１２０％程度）、限界歪に対する測定精度は低いものとなっている。これは、例えば引張試験における破断伸びの状態となっており、この時点の歪では、本発明が目的とする、プレス成形における伸びフランジ割れが生じる歪、すなわち限界歪を適正に評価することはできない。
荷重付与を開始すると試験片に変形が始まり（（ａ）→（ｂ））、板厚方向の端面には微小な割れ（毛割れ）が生じる。この時点で測定された歪は、限界歪（プレス成形の伸びフランジ変形において割れが生じない最大の歪）に対して５０％程度であり、限界歪に対する評価精度は低い。荷重付与がさらに増加すると変形が進行し（（ｂ）→（ｃ））、板厚方向の端面に割れが貫通する。この時点で測定された歪は、限界歪に対して８０〜１００％前後となっており、限界歪に対する測定精度は極めて高い。そしてさらに、荷重付与が増加すると、試験片が破断（板厚方向の端面に開口部が生じる状態を含む）（（ｃ）→（ｄ））する。
この時点で測定された歪は、上記の限界歪を大きく超えており（１２０％程度）、限界歪に対する測定精度は低いものとなっている。これは、例えば引張試験における破断伸びの状態となっており、この時点の歪では、本発明が目的とする、プレス成形における伸びフランジ割れが生じる歪、すなわち限界歪を適正に評価することはできない。
このように、伸びフランジ割れを生じる限界歪を適切に評価するためには、試験片の板厚方向の端面に割れが貫通した時点において荷重の付与を停止し、その時点での歪を測定することが重要であることが判った。
言い換えれば、図２の（ｂ）の時点では荷重付与を停止するタイミングが早すぎ、（ｄ）の時点では荷重付与を停止するタイミングが遅すぎ、いずれも伸びフランジ変形における限界歪を適正に評価することはできない。
したがって、本発明においては、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点の歪を限界歪として伸びフランジ割れを評価するものとする。この時点は、上記の図２の（ｃ）に示したように、板厚方向の端面に上面〜下面に割れが貫通した状態（貫通割れが発生した状態）をいうものであり、この割れが進展して開口部(破断部)を形成した状態（破断）とは区別する。
言い換えれば、図２の（ｂ）の時点では荷重付与を停止するタイミングが早すぎ、（ｄ）の時点では荷重付与を停止するタイミングが遅すぎ、いずれも伸びフランジ変形における限界歪を適正に評価することはできない。
したがって、本発明においては、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点の歪を限界歪として伸びフランジ割れを評価するものとする。この時点は、上記の図２の（ｃ）に示したように、板厚方向の端面に上面〜下面に割れが貫通した状態（貫通割れが発生した状態）をいうものであり、この割れが進展して開口部(破断部)を形成した状態（破断）とは区別する。
また、図３の（ａ）、（ｂ）、及び図４の（ａ）、（ｂ）は、同一材料、同一形状の試験片について、上記試験装置により荷重付与停止タイミングを変えて引張曲げ試験後を行った後の試験片３の状態を示すものであり、（ａ）は試験片の上面の、（ｂ）は試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面の状態をそれぞれ示す写真である。図３の（ａ）では、試験片長手方向中央部の割れの箇所は点状であり、（ｂ）では端面６に線状の割れが板厚方向に貫通しており、板厚方向の端面に割れが貫通した部位、すなわち、貫通割れ部９が発生した状態を示していることが判る。本発明は、上述のように、この状態における歪を限界歪として評価するものである。一方、これに対して、図４の（ａ）では、割れがＶ字状に試験片の幅方向に進展し、（ｂ）では板厚方向の端面６に開口部が生じており、板厚方向に破断部１０が生じている状態であることが判る。
このように、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面と、長手方向中央部の上面または下面を観察することにより、試験片の板厚方向の端面に割れが貫通したかどうかを判定することができる。
このように、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面と、長手方向中央部の上面または下面を観察することにより、試験片の板厚方向の端面に割れが貫通したかどうかを判定することができる。
ここで、本発明において使用する試験片の形状、採取方法および試験片の歪の測定について説明する。
図５は、本発明の試験方法において使用する試験片の形状及び採取方法を説明する図である。本発明では、試験片３は部材をプレス成形するために金属板Ｐから切断して採取されたプレス成形用ブランクＢから直接採取される。
このとき、図５に示すように試験片３は、ブランクの円弧状端部７の端面が、試験片の円弧状の端面として含まれるように採取される。
図６は、このようにして採取された試験片の形状を模式的に示す図である。試験片３は、図６に示すように、矩形の板（長手方向長さｌ（ｍｍ）、幅ｗ（ｍｍ）、板厚ｔ（ｍｍ））であり、長手方向のほぼ中央部に上記の円弧状端部７が位置するように採取され、試験片の板厚及び円弧状端部７は、それぞれ成形用ブランクの板厚、及び円弧状部形状（曲率半径）そのままである。
一方、試験片の長さｌ（ｍｍ）、幅ｗ（ｍｍ）及び打ち抜き深さｄ（ｍｍ）（円弧状端部７の頂点と円弧状端部の開放部７’の底部との距離）は、特に限定するものではないが、成形用ブランクの大きさ、円弧状部の状況を勘案して決めればよい。
なお、開放部の底部とは、円弧状端部７の終端に相当する部分をいい、図６の標準的な試験片であれば、半円状の円弧状端部７と試験片底部の交わる部分をいう。
図５は、本発明の試験方法において使用する試験片の形状及び採取方法を説明する図である。本発明では、試験片３は部材をプレス成形するために金属板Ｐから切断して採取されたプレス成形用ブランクＢから直接採取される。
このとき、図５に示すように試験片３は、ブランクの円弧状端部７の端面が、試験片の円弧状の端面として含まれるように採取される。
図６は、このようにして採取された試験片の形状を模式的に示す図である。試験片３は、図６に示すように、矩形の板（長手方向長さｌ（ｍｍ）、幅ｗ（ｍｍ）、板厚ｔ（ｍｍ））であり、長手方向のほぼ中央部に上記の円弧状端部７が位置するように採取され、試験片の板厚及び円弧状端部７は、それぞれ成形用ブランクの板厚、及び円弧状部形状（曲率半径）そのままである。
一方、試験片の長さｌ（ｍｍ）、幅ｗ（ｍｍ）及び打ち抜き深さｄ（ｍｍ）（円弧状端部７の頂点と円弧状端部の開放部７’の底部との距離）は、特に限定するものではないが、成形用ブランクの大きさ、円弧状部の状況を勘案して決めればよい。
なお、開放部の底部とは、円弧状端部７の終端に相当する部分をいい、図６の標準的な試験片であれば、半円状の円弧状端部７と試験片底部の交わる部分をいう。
すなわち、伸びフランジ割れを評価する場合、通常、成形用ブランクの円弧状端部の中でも曲率半径が小さい円弧状端部を含む部分について評価することが重要であることが経験的に知られている。従って、試験片の大きさは、通常、長さｌ：１００（ｍｍ）×幅ｗ：３５（ｍｍ）×板厚ｔ（ｍｍ））とし、さらに、長さｌ：１５０（ｍｍ）×幅ｗ：５０（ｍｍ）×板厚ｔ（ｍｍ））或いは、長さｌ：３００（ｍｍ）×幅ｗ：１００(ｍｍ)×板厚ｔ（ｍｍ）、とすれば、広範囲の成形用ブランクに対応することができる。ただし、このサイズに限定されるものではない。
なお、試験装置に関しては、これらの試験片のサイズに応じて上記試験装置の支点間距離、腕部の大きさなどを調整するようにするか、或いは、試験片のサイズに応じた支点間間隔、腕部の大きさを有する複数の試験装置を備えることが好ましいことはいうまでもない。
なお、試験装置に関しては、これらの試験片のサイズに応じて上記試験装置の支点間距離、腕部の大きさなどを調整するようにするか、或いは、試験片のサイズに応じた支点間間隔、腕部の大きさを有する複数の試験装置を備えることが好ましいことはいうまでもない。
次に、歪を測定、計算する方法について説明する。
試験片の上面には、上述の図６に示すように罫書き線８または、標点（図示せず）がマーキングされる。これは、試験装置によって変形させた後、罫書き線８或いは標点の間隔を計測することにより、変形（歪）を計算するためのものである。罫書き線また標点の間隔は特に限定するものではないが、通常１ｍｍ〜３ｍｍである。
試験片の上面には、上述の図６に示すように罫書き線８または、標点（図示せず）がマーキングされる。これは、試験装置によって変形させた後、罫書き線８或いは標点の間隔を計測することにより、変形（歪）を計算するためのものである。罫書き線また標点の間隔は特に限定するものではないが、通常１ｍｍ〜３ｍｍである。
図６に示した試験片の表面には、罫書き線の間隔（ゲージ長さ：ＧＬ）を２ｍｍとしてマーキングした例である。図６に示した試験片を上述の試験装置に係止、固定し、荷重を付与して引張曲げ試験を行い、長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点で荷重の付与を停止して試験を終了した。
図７は、試験終了後の試験片の長手方向中央部の上面の状態を示したものである。
図７は、試験終了後の試験片の長手方向中央部の上面の状態を示したものである。
次に、この試験片の上面の罫書き線に基づいて、貫通割れの生じた部位９を含む端面の位置での罫書き線の間隔（ＧＬ２’（ｍｍ））を測定し、これを試験前の罫書き線の間隔（ＧＬ２：２（ｍｍ））で除すること（ＧＬ２’／ＧＬ２）により、歪（伸び）を計算することができる。
なお、罫書き線の間隔は、罫書き線８と端面６との交点近傍での間隔を測定するものとする。貫通割れを生じた部位と罫書き線の位置が不明確な場合は、測定対象とする罫書き線の間隔数を増やし、例えば、図６のように、貫通割れ部位９を含む３つの間隔（罫書き線４本）について間隔（ＧＬ６’（ｍｍ））を測定し、これを試験前の罫書き線の間隔（ＧＬ６：３×２＝６（ｍｍ））で除すること（ＧＬ６’／ＧＬ６）により歪（伸び）を計算することができる。
計測する罫書き線の間隔の個数は、被試験材料の伸びフランジ変形の程度に応じて設定すればよいが、通常1〜３個である。
なお、罫書き線の間隔は、罫書き線８と端面６との交点近傍での間隔を測定するものとする。貫通割れを生じた部位と罫書き線の位置が不明確な場合は、測定対象とする罫書き線の間隔数を増やし、例えば、図６のように、貫通割れ部位９を含む３つの間隔（罫書き線４本）について間隔（ＧＬ６’（ｍｍ））を測定し、これを試験前の罫書き線の間隔（ＧＬ６：３×２＝６（ｍｍ））で除すること（ＧＬ６’／ＧＬ６）により歪（伸び）を計算することができる。
計測する罫書き線の間隔の個数は、被試験材料の伸びフランジ変形の程度に応じて設定すればよいが、通常1〜３個である。
罫書き線の間隔の測定は、上述のように、試験片の罫書き線または標点の間隔を直接測定することでもよく、また、後述するように、試験片の長手方向中央部の罫書き線または標点を含む画像に基づいて行ってもよく、また、この画像を記憶する記憶手段を設け、記憶手段により再生した画像に基づいて罫書き線または標点の間隔を自動的に測定し、かつ歪を自動的に計算する計算手段を設けて、歪を計算することも好ましい。
上述のように、本発明では、成形用ブランクの伸びフランジ割れを評価するに際しては、先ず、上記の試験において、各試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点の歪を限界歪として把握することが必要である。
すなわち、本発明の伸びフランジ性の異方性の試験方法においては、試験中、試験装置の操作者が肉眼で、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、並びに試験片の長手方向中央部の上面の双方を観察しながら試験装置の荷重付与を制御し、板厚方向の端面に割れが貫通したことを確認した時点で荷重付与を停止する。その後、上述のように、試験片にマーキングした罫書き線または標点の間隔を測定し、間隔の変化から、伸びフランジ変形における限界歪を求めるものである。
すなわち、本発明の伸びフランジ性の異方性の試験方法においては、試験中、試験装置の操作者が肉眼で、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、並びに試験片の長手方向中央部の上面の双方を観察しながら試験装置の荷重付与を制御し、板厚方向の端面に割れが貫通したことを確認した時点で荷重付与を停止する。その後、上述のように、試験片にマーキングした罫書き線または標点の間隔を測定し、間隔の変化から、伸びフランジ変形における限界歪を求めるものである。
本発明の評価方法では、上述のように成形用ブランクの円弧状端部７がそのまま試験片３の円弧状端部７となるので、ブランクの端面の性状による伸びフランジ割れへの影響を含めて評価することができる。すなわち、通常、プレス成形で使用される成形用ブランクＢは、図５に示したように、金属板Ｐから剪断により打抜いて製作されており、端面はシャー面となっている。従って、端面には剪断におけるクリアランス、シャー角などの影響が含まれており、このような端面の性状も反映させた形で伸びフランジ割れを評価できる。したがって、より実際のプレス成形に近い形でプレス成形用ブランクの伸びフランジ割れを評価することができる。
ところで、図７に示されたように、試験片の長手方向中央部の貫通割れが生じる部位は最大の歪を示す個所であるが、この個所を中心に見ると、この割れが生じる部位を中心として周辺方向に歪の大きさが変化しているのが判る。この割れが生じる部位を中心として周辺方向への歪の大きさの変化を歪勾配とすると、歪勾配は、（歪量(％)/ 割れが生じる部位の中心からの距離（ｍｍ））で一般に表される。例えば、図８は試験後の試験片の歪の分布状況を示す模式図であるが、試験片の幅方向の歪勾配（幅方向の１ｍｍ当たりの歪量の変化量）を示すと、図８から判るように、歪勾配＝(ε2−ε1)/（Ｘ2−Ｘ1）で表される。ただし、ε2、ε1は、試験片の円弧状端部で割れが貫通した部位の端面から試験片の幅方向の距離Ｘ2、Ｘ1離れた位置(ｍｍ)における歪量(％)を示すものである。なお、前述のとおり、限界歪は、割れが貫通した時点で、端面と罫書き線との交点近傍で測定した歪をいうものである。
この歪勾配は、試験片の打抜き深さｄと大きく関連し、かつ限界歪とも関連する。すなわち、図９の（ａ）は、金属板の圧延方向を試験片の長手方向（Ｌ方向）として、試験片の形状をｌ：１００ｍｍ、ｗ：３５ｍｍ、ｔ＝３．２ｍｍ、ｒ：１５ｍｍとし、打抜き深さｄを、Ａ：１０ｍｍ、Ｂ：１５ｍｍ、Ｃ：２０ｍｍ、Ｄ：２５ｍｍと変化させ、上述の試験装置を用いて試験を行った結果を示すものである。なお、歪の測定間隔（ＧＬ）は３ｍｍとした。
この図から判るように、打抜き深さｄが大きいほど、歪勾配は高くなり、限界歪が大きくなる。
このことは、伸びフランジ成形する部位の打抜き深さによって、すなわち歪勾配の大きさによっても、伸びフランジ成形の限界歪が異なることを意味している。したがって、成形用ブランクの伸びフランジ割れを評価することにより、ブランクの打抜き深さを適切に調整してフランジ割れを生じないブランクを設計することができ、プレス成形を安定して行うことが可能となる。
この図から判るように、打抜き深さｄが大きいほど、歪勾配は高くなり、限界歪が大きくなる。
このことは、伸びフランジ成形する部位の打抜き深さによって、すなわち歪勾配の大きさによっても、伸びフランジ成形の限界歪が異なることを意味している。したがって、成形用ブランクの伸びフランジ割れを評価することにより、ブランクの打抜き深さを適切に調整してフランジ割れを生じないブランクを設計することができ、プレス成形を安定して行うことが可能となる。
また、図５に示したように、プレス成形に用いる成形用ブランクＢは、金属板Ｐから切断（剪断）により製作（板取り）されるが、金属板は通常圧延によって製造されており、圧延方向によって伸びフランジ性、すなわち、限界歪の大きさが異なることが知られている。金属板から板取りされたブランクは部位によって金属板の圧延方向に対して平行な方向（Ｌ方向）、直交する方向（Ｃ方向）或いは傾斜角度Ｘを持つ方向（Ｘ方向）の少なくとも何れかの方向を含むことになり、このブランクＢから採取された試験片３も少なくとも上記の何れかの方向を含むものである。
従って、本発明の方法で得られた伸びフランジ割れの結果も金属板の異方性の影響を受けている。このようなことから、金属板の圧延方向に関して板取り方向（ブランキング方向）の異なる同一形状のブランクについて、同様の箇所から試験片を採取して試験を行ない、伸びフランジ割れ、すなわち限界歪を比較評価することにより、金属板の異方性の影響を把握することできる。これに基づいて、金属板からの板取りを調整し、プレス成形において割れの生じない最適なプレス成形用ブランクを製作することもできる。
従って、本発明の方法で得られた伸びフランジ割れの結果も金属板の異方性の影響を受けている。このようなことから、金属板の圧延方向に関して板取り方向（ブランキング方向）の異なる同一形状のブランクについて、同様の箇所から試験片を採取して試験を行ない、伸びフランジ割れ、すなわち限界歪を比較評価することにより、金属板の異方性の影響を把握することできる。これに基づいて、金属板からの板取りを調整し、プレス成形において割れの生じない最適なプレス成形用ブランクを製作することもできる。
ところで、本発明の評価方法における上述の試験において、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面や、長手方向中央部の上面は、それぞれの部位の観察によって板厚方向の端面に割れや割れが貫通したことが少なくとも判定しうる程度に観察可能であれば、その観察手段は特に限定するものではなく、例えば、肉眼で、或いは必要に応じて拡大鏡などを使用して、観察し、確認することができる。
しかしながら、試験者による割れが貫通した時点の確認および、荷重付与の停止のタイミングのバラツキによる歪の測定値の変動を小さくするために、上記試験装置において、図１０に示すように、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面を観察する第一の観察手段１１、及び試験片の長手方向中央部の罫書き線または標点を含む上面を観察する第二の観察手段１２を設け、さらにこれら第一及び第二の観察手段によって得られた画像をそれぞれ記憶する記憶手段（図示せず）を備えることが好ましい。
上記第一及び第二の観察手段は、特に限定するものではないが、ＩＴＶ或いはＣＣＤカメラなどが使用でき、これらの観察手段により得られた画像を記憶する手段としては、画像を記憶できる通常のコンピューター、パーソナルコンピューターなど公知の手段を適宜使用することができる。
試験片において貫通割れが発生し易い箇所は、通常、円弧状部の長手方向中央部の端面であることから、これらの観察手段は、少なくともこれらの範囲が観察可能な範囲となるように設定されることは言うまでもない。
上記第一及び第二の観察手段は、特に限定するものではないが、ＩＴＶ或いはＣＣＤカメラなどが使用でき、これらの観察手段により得られた画像を記憶する手段としては、画像を記憶できる通常のコンピューター、パーソナルコンピューターなど公知の手段を適宜使用することができる。
試験片において貫通割れが発生し易い箇所は、通常、円弧状部の長手方向中央部の端面であることから、これらの観察手段は、少なくともこれらの範囲が観察可能な範囲となるように設定されることは言うまでもない。
このように、本発明の試験装置に試験片の長手方向中央部における板厚方向の端面を観察する第一の観察手段１１と、試験片の長手方向中央部にマーキングされた罫書き線または標点を含む上面を観察する第二の観察手段１２を備えるとともに、前記第一の観察手段１１及び前記第二の観察手段１２で観察したそれぞれの画像を連続的に記憶する記憶手段を設ければ、試験完了後に必要により画像を再現することができ、これらの再現画像を再確認して、試験片３の長手方向中央部における板厚方向の端面に割れが貫通した時点を的確に把握することができる。
そして、その時点での試験片の長手方向中央部における上面の罫書き線または標点の間隔を正確に確認し、測定することができ、伸びフランジ割れにおける限界歪をより高い精度で計算することができる。これに基づいて伸びフランジ割れを生じない成形用ブランクの設計ならびに製作を効率的に行うことができる。
そして、その時点での試験片の長手方向中央部における上面の罫書き線または標点の間隔を正確に確認し、測定することができ、伸びフランジ割れにおける限界歪をより高い精度で計算することができる。これに基づいて伸びフランジ割れを生じない成形用ブランクの設計ならびに製作を効率的に行うことができる。
また、さらに好ましくは、試験装置は、上記の第一の観察手段、第二の観察手段および観察画像の記憶手段に加えて、さらに、罫書き線または標点の画像情報に基づいて歪を自動的に算出する計算手段を備える。すなわち、第一の観察手段により観察された試験片の板厚方向の端面の画像情報および第二の観察手段により観察された試験片の長手方向中央部の上面にマーキングされた罫書き線または標点の画像情報に基づいて、先ず、板厚方向の端面に割れが貫通したことを判断する。次いで、この第二の観察手段により観察されたその時点の画像を上記計算手段に送り、この画像に基づいて試験片の罫書き線または標点の間隔を測定し、伸びフランジ変形における歪を計算するものである。このような計算手段として、例えば、キーエンス社製のＣＶ３５００および高解像度カメラを用いたシステムなどを利用することができる。これにより、板厚方向の端面に割れが貫通した時点を的確に把握することができると共に、罫書き線あるいは標点の間隔測定をより安定して行えるため、バラツキが少なく、より精度で高い限界歪を測定し、計算することができる。これにより、各試験片の伸びフランジ変形の限界歪をより的確に得ることができ、これに基づいて伸びフランジ割れを生じない成形用ブランクの設計ならびに製作を効率的に行うことができる。
図１１は、本発明の評価方法に使用する試験装置の一実施形態の構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示す。
なお、この実施形態では、第一の観察手段、第二の観察手段を備えるものとし、また、試験片の上面に罫書き線または標点が設けられ、従って第二の観察手段は、試験片を上面から観察するようなものとしている。
なお、この実施形態では、第一の観察手段、第二の観察手段を備えるものとし、また、試験片の上面に罫書き線または標点が設けられ、従って第二の観察手段は、試験片を上面から観察するようなものとしている。
図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、試験装置１３の基台１４には、試験・観察部として、補強支材１５に背面を支持された状態で固定された垂直な壁部材１６と、この壁部材１６から後方（図の左方向を後方とする）に突出して固定された架台板１７と、この壁部材１６から前方（図の右方向とする）に突出し、垂直方向に高さ調整可能に取り付けられた支持板１８とが設けられている。
架台板１７には、１対の腕部１（１ａ，１ｂ）を回動自在に支持するための支点として１対の支柱４（４ａ，４ｂ）が、垂直方向に間隔を開けて固定され、この１対の支柱４（４ａ，４ｂ）には、把持部２（２ａ，２ｂ）と共に、腕部の先端部１ａｔ，１ｂｔにより試験片の係止手段を構成する１対の腕部１（１ａ，１ｂ）が、脚部１ａｆ、１ｂｆを互いに交差するようにして取り付けられている。
架台板１７には、１対の腕部１（１ａ，１ｂ）を回動自在に支持するための支点として１対の支柱４（４ａ，４ｂ）が、垂直方向に間隔を開けて固定され、この１対の支柱４（４ａ，４ｂ）には、把持部２（２ａ，２ｂ）と共に、腕部の先端部１ａｔ，１ｂｔにより試験片の係止手段を構成する１対の腕部１（１ａ，１ｂ）が、脚部１ａｆ、１ｂｆを互いに交差するようにして取り付けられている。
第一の観察手段１１として、支持板１８の上に水平方向の前後に移動可能に取り付けられた載置台１９の上に、ＣＣＤカメラが取り付けられている。また、壁部材１６には、架台板１７の上面の高さを中心とした上下方向の高さを有し、かつ前記１対の腕部の水平方向の間隔を超える幅を有する貫通孔２０が設けられている。
第一の観察手段１１としてのＣＣＤカメラ１１’の高さ方向及び水平方向の位置は、試験片３の位置に対して調整可能とされており、この貫通孔２０を通して、試験片の長手方向中央部（円弧状部）の板厚方向の端面を観察可能となっている。
第一の観察手段１１としてのＣＣＤカメラ１１’の高さ方向及び水平方向の位置は、試験片３の位置に対して調整可能とされており、この貫通孔２０を通して、試験片の長手方向中央部（円弧状部）の板厚方向の端面を観察可能となっている。
第二の観察手段１２として、壁部材１６の上端から上方に突出するように伸びる垂直支柱２２と、この垂直支柱２２に昇降可能に取り付けられて高さ調整部材２３と、この高さ調整部材２３に取り付けられた水平部材２４と、この水平部材２４に水平方向の前後に移動可能に取り付けられた水平距離調整部材２５と、この水平距離調整部材から垂直下方に延びる支持片２６とから構成される支持機構の支持片２６に、ＣＣＤカメラ１２’が取り付けられている。すなわち、第二の観察手段１２してのＣＣＤカメラ１２’の高さ方向及び水平方向の位置は、試験片３の位置に対して調整可能とされており、試験片の長手方向中央部の上面が、罫書き線または標点を含めて観察可能となっている。
また、基台１４には、荷重付与部として、架台板１７の後方端よりさらに後方側（紙面左側）において、補強支材１５に背面を支持された状態で支持部材２７が設けられ、この支持部材２７に荷重付与手段５が支持、固定されている。荷重付与手段５は、油圧シリンダー２８とその先端のヘッド２９を有しており、油圧シリンダーに備えられたアクチュエーター３０の作動により油圧シリンダーが前方（図の右方向）に進行し、ヘッド２９が腕部１（１ａ、１ｂ）の端部（１ａｅ、１ｂｅ）を押すことによって、荷重を付与し、試験片３に引張曲げを与えるようになっている。
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
図１１に示したような試験装置を用いて、成形用ブランクの伸びフランジ割れを評価する試験を行った。この実施例では、第一の観察手段及び第二の観察手段を使用することなく、肉眼で観察しながら試験を行った。なお、試験片の係止手段である腕部の先端部１ａｔ、１ｂｔおよび把持部２ａ、２ｂが試験片の上下面と対向して接触する部分には格子状に凹凸を形成し、粗面とした。
試験に使用した成形用ブランクは、自動車の車体部材をプレス成形するために使用される板厚３．２ｍｍの熱延鋼板をブランクの長手方向が鋼板の圧延方向（Ｌ方向）とほぼ同じとなるように板取りをし、シャークリアランスを板厚の２０％としてシャーにより打抜き、図５に示すような形状のブランクＢを製作した。この成形用ブランクＢから、ブランクの円弧状部７が試験片の長手方向のほぼ中央部となるように切り出して試験片３を採取した。
この試験片の形状は、図６に示したように長さｌ：１００ｍｍ、幅ｗ：３５ｍｍとし、板厚３．２ｍｍとした。なお、試験片に含まれた円弧状端部７は、曲率半径ｒ：約１５ｍｍ、打抜き深さｄ：約１５ｍｍであった。試験片の上面には、罫書き線の間隔（ゲージ長さ：ＧＬ）を２ｍｍとしてマーキングした。なお、試験片は５個を作製した。
そして図１に示すように、試験片の円弧状端部の開放端が引張曲げの外側になるように、係止手段により試験片３を試験装置に取り付け、荷重付与手段５によって１〜５トンの荷重を腕部の後端１ａｅ，１ｂｅに加え、試験片に引張曲げ変形を付与した。このとき、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、及び長手方向中央部の上面を拡大鏡を使用して肉眼で観察しながら、荷重付与を制御し、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点で荷重の付与を停止した。
試験終了後、試験片を取り外し、試験片の長手方向中央部上面の罫書き線の間隔を罫書き線と端面との交点近傍において測定し、歪を計算した。測定した罫書き線の間隔数は３個（ＧＬ＝２ｍｍ×３＝６ｍｍ）とした。同様の試験を上記の各試験片に対して繰り返した。
その結果、歪の値は、７３％〜９１％であり、平均値は８２％と、ややばらつきが大きかったが、このブランクの伸びフランジ割れを評価することができた。
また、図３の（ａ）に示すのと同様に、腕部の先端部及び把持部の試験片の係止面と対向する面に形成されていた粗面の模様が、ずれたりすることなく試験後の試験片の両端部の上面および下面に鮮明に転写されており、確実に力が伝達されていることが判った。
（実施例２）
（実施例１）
図１１に示したような試験装置を用いて、成形用ブランクの伸びフランジ割れを評価する試験を行った。この実施例では、第一の観察手段及び第二の観察手段を使用することなく、肉眼で観察しながら試験を行った。なお、試験片の係止手段である腕部の先端部１ａｔ、１ｂｔおよび把持部２ａ、２ｂが試験片の上下面と対向して接触する部分には格子状に凹凸を形成し、粗面とした。
試験に使用した成形用ブランクは、自動車の車体部材をプレス成形するために使用される板厚３．２ｍｍの熱延鋼板をブランクの長手方向が鋼板の圧延方向（Ｌ方向）とほぼ同じとなるように板取りをし、シャークリアランスを板厚の２０％としてシャーにより打抜き、図５に示すような形状のブランクＢを製作した。この成形用ブランクＢから、ブランクの円弧状部７が試験片の長手方向のほぼ中央部となるように切り出して試験片３を採取した。
この試験片の形状は、図６に示したように長さｌ：１００ｍｍ、幅ｗ：３５ｍｍとし、板厚３．２ｍｍとした。なお、試験片に含まれた円弧状端部７は、曲率半径ｒ：約１５ｍｍ、打抜き深さｄ：約１５ｍｍであった。試験片の上面には、罫書き線の間隔（ゲージ長さ：ＧＬ）を２ｍｍとしてマーキングした。なお、試験片は５個を作製した。
そして図１に示すように、試験片の円弧状端部の開放端が引張曲げの外側になるように、係止手段により試験片３を試験装置に取り付け、荷重付与手段５によって１〜５トンの荷重を腕部の後端１ａｅ，１ｂｅに加え、試験片に引張曲げ変形を付与した。このとき、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、及び長手方向中央部の上面を拡大鏡を使用して肉眼で観察しながら、荷重付与を制御し、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点で荷重の付与を停止した。
試験終了後、試験片を取り外し、試験片の長手方向中央部上面の罫書き線の間隔を罫書き線と端面との交点近傍において測定し、歪を計算した。測定した罫書き線の間隔数は３個（ＧＬ＝２ｍｍ×３＝６ｍｍ）とした。同様の試験を上記の各試験片に対して繰り返した。
その結果、歪の値は、７３％〜９１％であり、平均値は８２％と、ややばらつきが大きかったが、このブランクの伸びフランジ割れを評価することができた。
また、図３の（ａ）に示すのと同様に、腕部の先端部及び把持部の試験片の係止面と対向する面に形成されていた粗面の模様が、ずれたりすることなく試験後の試験片の両端部の上面および下面に鮮明に転写されており、確実に力が伝達されていることが判った。
（実施例２）
図１１に示したような試験装置において、第一の観察手段及び第二の観察手段としてそれぞれＣＣＤカメラを設けて試験を行い、試験中、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、および長手方向中央部の上面の罫書き線を含む領域を連続して観察、撮影し、その画像をコンピューターに記憶させた。荷重付与手段による腕部の後端への荷重付与は、１〜５トンとし、試験片が破断するまで付与した。なお、使用した試験片の材料、試験片の採取方法および試験片の形状、作成個数などは、実施例１と同じとした。また、試験装置の係止手段については実施例１と同様に粗面を形成した。
試験後、コンピューターから記憶させた第一の観察手段及び第二の観察手段による画像を再現し、再現画像に基づいて、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点を試験者が目視により確認した。
次いで、第一の観察手段及び第二の観察手段によって確認した貫通割れの発生時点における第二の観察手段の画像に基づいて試験片の上面の罫書き線を確認し、実施例１と同様にその間隔を測定して歪を計算した。同様の試験を上記の試験片について繰り返した。
その結果、歪の値は、８１％〜８７％で、平均値は８４％であり、実施例１に比べて、やや大きな歪が得られ、ばらつき小さくなっており、測定の精度が向上していることが判った。このブランクの伸びフランジ割れをより精度よく評価することができた。
また、図３の（ａ）に示すのと同様に、腕部の先端部及び把持部の試験片の係止面と対向する面に形成されていた粗面の模様が、ずれたりすることなく試験後の試験片の両端部の上面および下面に鮮明に転写されており、確実に力が伝達されていることが判った。
（実施例３）
試験後、コンピューターから記憶させた第一の観察手段及び第二の観察手段による画像を再現し、再現画像に基づいて、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点を試験者が目視により確認した。
次いで、第一の観察手段及び第二の観察手段によって確認した貫通割れの発生時点における第二の観察手段の画像に基づいて試験片の上面の罫書き線を確認し、実施例１と同様にその間隔を測定して歪を計算した。同様の試験を上記の試験片について繰り返した。
その結果、歪の値は、８１％〜８７％で、平均値は８４％であり、実施例１に比べて、やや大きな歪が得られ、ばらつき小さくなっており、測定の精度が向上していることが判った。このブランクの伸びフランジ割れをより精度よく評価することができた。
また、図３の（ａ）に示すのと同様に、腕部の先端部及び把持部の試験片の係止面と対向する面に形成されていた粗面の模様が、ずれたりすることなく試験後の試験片の両端部の上面および下面に鮮明に転写されており、確実に力が伝達されていることが判った。
（実施例３）
図１１に示したような試験装置を用い、実施例２と同様に、第一の観察手段及び第二の観察手段としてそれぞれＣＣＤカメラを設けて試験を行い、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、および長手方向中央部の上面の罫書き線を含む領域を観察、撮影し、その画像をコンピューターに記憶させた。さらに、罫書き線の画像に基づいて歪を自動的に計算する手段（キーエンス社製のＣＶ３５００及び高解像度カメラを用いたシステム）を有するコンピューターを用いた。荷重付与手段による腕部の後端への荷重付与は、実施例２と同様に１〜５トンとし、試験片が破断するまで付与した。なお、使用した試験片の材料、および試験片の形状、作成個数などは、実施例１と同じとした。また、試験装置の係止手段については実施例１と同様に粗面を形成した。
試験後、コンピューターに記憶させた第一の観察手段及び第二の観察手段による画像を再現し、再現画像に基づいて、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点を試験者が目視により確認した。
次いで、第一の観察手段によって確認した割れが貫通した時点の第二の観察手段の画像を、画像に基づいて歪を計算する手段を有するコンピューターに送り、歪を自動的に計算した。同様の試験を上記の試験片について繰り返した。
その結果、歪は８３％〜８７％で、平均値は８５％であった。実施例１に比べてややや大きな歪が得られ、バラツキもさらに小さくなっており、測定精度がより向上していることが判った。これによって、この成形用ブランクの伸びフランジ割れの限界歪が的確に評価でき、効率的なブレス成形が可能であることが確認された。また、実施例１と同様、係止手段の粗面の模様が、ずれを生じることなく試験後の試験片の両端部の上面および下面に転写されており、確実に力が伝達されていることが確認された。
（比較例）
試験後、コンピューターに記憶させた第一の観察手段及び第二の観察手段による画像を再現し、再現画像に基づいて、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点を試験者が目視により確認した。
次いで、第一の観察手段によって確認した割れが貫通した時点の第二の観察手段の画像を、画像に基づいて歪を計算する手段を有するコンピューターに送り、歪を自動的に計算した。同様の試験を上記の試験片について繰り返した。
その結果、歪は８３％〜８７％で、平均値は８５％であった。実施例１に比べてややや大きな歪が得られ、バラツキもさらに小さくなっており、測定精度がより向上していることが判った。これによって、この成形用ブランクの伸びフランジ割れの限界歪が的確に評価でき、効率的なブレス成形が可能であることが確認された。また、実施例１と同様、係止手段の粗面の模様が、ずれを生じることなく試験後の試験片の両端部の上面および下面に転写されており、確実に力が伝達されていることが確認された。
（比較例）
比較のため、図１２の（ａ）に示すような従来の引張曲げ試験装置を用いて試験を行った。使用した試験片の材料、試験片の採取方法および試験片の形状、作成個数などは、実施例１と同じとした。
ただし、試験片の取り付けには、本発明のような把持部を有する係止手段を使用せず、図１１の（ａ）に示すように試験片３の両端部にノックピン穴（φ１０ｍｍ）を設け、ノックピンを挿入することにより試験片を試験装置に係止、固定した。試験方法は、実施例１と同様に、荷重付与手段によって１〜５トンの荷重を腕部の後端に加え、試験片に引張曲げ変形を付与した。
このとき、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、及び長手方向中央部の上面を拡大鏡を使用して肉眼で観察しながら、荷重付与を制御し、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点で荷重の付与を停止した。試験後、実施例１と同様に歪の計測、計算を行った。同様の試験を上記の試験片について繰り返した。
その結果、歪は７０％〜９０％と大きくばらついており、平均値は８０％であり、本発明の１〜３に比べて低い値となり、正確な伸びフランジ割れの限界値を測定することができなかった。また、図１２の（ｃ）に示すように、試験後の試験片の両端部のノックピンのピン穴が、試験片の長手方向に変形しており、引張曲げ力が均等に伝達されておらず、上記のような歪の測定値のばらつきの原因となっていることが確認された。
ただし、試験片の取り付けには、本発明のような把持部を有する係止手段を使用せず、図１１の（ａ）に示すように試験片３の両端部にノックピン穴（φ１０ｍｍ）を設け、ノックピンを挿入することにより試験片を試験装置に係止、固定した。試験方法は、実施例１と同様に、荷重付与手段によって１〜５トンの荷重を腕部の後端に加え、試験片に引張曲げ変形を付与した。
このとき、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面、及び長手方向中央部の上面を拡大鏡を使用して肉眼で観察しながら、荷重付与を制御し、試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面に割れが貫通した時点で荷重の付与を停止した。試験後、実施例１と同様に歪の計測、計算を行った。同様の試験を上記の試験片について繰り返した。
その結果、歪は７０％〜９０％と大きくばらついており、平均値は８０％であり、本発明の１〜３に比べて低い値となり、正確な伸びフランジ割れの限界値を測定することができなかった。また、図１２の（ｃ）に示すように、試験後の試験片の両端部のノックピンのピン穴が、試験片の長手方向に変形しており、引張曲げ力が均等に伝達されておらず、上記のような歪の測定値のばらつきの原因となっていることが確認された。
１、１a、１b 腕部
１at、１bt 腕部の先端部
１af、１bf 腕部の脚部
１ae、１be 腕部の後端
２、２a、２b 把持部
２’ ボルト
３ 試験片
３a、３b 試験片の端部（両端部）
４、４ａ、４ｂ 支点（支柱）
５ 荷重付与手段
６ 板厚方向の端面
７ 円弧状端部（打抜き部）
７’ 円弧状端部の開放部
８ 罫書き線
９ 貫通割れ部
１０ 破断部
１１ 第一の観察手段
１１’ ＣＣＤカメラ
１２ 第二の観察手段
１２’ ＣＣＤカメラ
１３ 試験装置
１４ 基台
１５ 補強支材
１６ 壁部材
１７ 架台板
１８ 支持板
１９ 載置台
２０ 貫通孔
２２ 垂直支柱
２３ 高さ調整部材部材
２４ 水平部材
２５ 水平距離調整部材
２６ 支持片
２７ 支持部材
２８ 油圧シリンダー
２９ ヘッド
３０ アクチュエーター
４１ 押し上げパンチノックピン孔
４２ ノックピン孔
４３ 試験片
４４ 回転中心ピン
４５ 油圧ジャッキ
４６ 押し上げパンチの脚部
４７ 切り欠き部
４８ 罫書き線
５１ 中心軸
５２ 自転機構
５３ 加圧ヘッド
５４ 帯状試料
５５ 保持チャック
５６ 張力付加機構
５７ 画像認識手段
５８ 張力測定器
ｄ 試験片の打抜き部の抜き深さ
ｌ 試験片の長さ
ｒ、Ｒ 試験片の円弧状部（打抜き部）の曲率半径
ｔ 試験片（金属板）の板厚
ｗ 試験片の幅
ｚ 粗面
Ｂ ブランク
Ｐ 金属板（鋼板）
１at、１bt 腕部の先端部
１af、１bf 腕部の脚部
１ae、１be 腕部の後端
２、２a、２b 把持部
２’ ボルト
３ 試験片
３a、３b 試験片の端部（両端部）
４、４ａ、４ｂ 支点（支柱）
５ 荷重付与手段
６ 板厚方向の端面
７ 円弧状端部（打抜き部）
７’ 円弧状端部の開放部
８ 罫書き線
９ 貫通割れ部
１０ 破断部
１１ 第一の観察手段
１１’ ＣＣＤカメラ
１２ 第二の観察手段
１２’ ＣＣＤカメラ
１３ 試験装置
１４ 基台
１５ 補強支材
１６ 壁部材
１７ 架台板
１８ 支持板
１９ 載置台
２０ 貫通孔
２２ 垂直支柱
２３ 高さ調整部材部材
２４ 水平部材
２５ 水平距離調整部材
２６ 支持片
２７ 支持部材
２８ 油圧シリンダー
２９ ヘッド
３０ アクチュエーター
４１ 押し上げパンチノックピン孔
４２ ノックピン孔
４３ 試験片
４４ 回転中心ピン
４５ 油圧ジャッキ
４６ 押し上げパンチの脚部
４７ 切り欠き部
４８ 罫書き線
５１ 中心軸
５２ 自転機構
５３ 加圧ヘッド
５４ 帯状試料
５５ 保持チャック
５６ 張力付加機構
５７ 画像認識手段
５８ 張力測定器
ｄ 試験片の打抜き部の抜き深さ
ｌ 試験片の長さ
ｒ、Ｒ 試験片の円弧状部（打抜き部）の曲率半径
ｔ 試験片（金属板）の板厚
ｗ 試験片の幅
ｚ 粗面
Ｂ ブランク
Ｐ 金属板（鋼板）
Claims (3)
- 金属板から切断したプレス成形用ブランクの円弧状端部を含む部分から試験片を採取し、前記試験片の上面に罫書き線または標点をマーキングした後、それぞれ異なる位置の支点に回動自在に取り付けられた１対の腕部の先端部において、前記先端部と把持部の間に前記試験片の両端部の上下面を固定し、前記１対の腕部の脚部の後端に荷重を加え、それぞれ前記支点を中心として、前記１対の腕部の先端部がそれぞれ逆方向に移動して離れることにより、前記試験片の長手方向中央部における端面が広げられるように引張及び曲げ変形を付与し、前記罫書き線または標点に基づいて前記試験片の長手方向中央部における板厚方向の端面に割れが貫通したときの歪を算出することを特徴とする伸びフランジ割れの評価方法。
- 前記試験片の長手方向中央部における板厚方向の端面を第一の観察手段により観察し、試験片の長手方向中央部における上面を第二の観察手段により観察し、観察した試験片の長手方向中央部の板厚方向の端面及び上面の画像をそれぞれ記憶手段に記憶し、前記記憶手段により記憶した画像に基づいて、前記第一の観察手段により観察した試験片の板厚方向の端面に割れが貫通したときの歪を、前記第二の観察手段により観察した前記罫書き線または標点に基づいて算出することを特徴とする請求項１記載の伸びフランジ割れの評価方法。
- 前記歪を、計算手段を用いて自動的に算出することを特徴とする請求項２記載の伸びフランジ割れの評価方法。
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- 2008-01-21 JP JP2008010708A patent/JP4850856B2/ja active Active
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