JP2014223663A - 超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品を生産性よく作製できる超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法を提供する。
【解決手段】超高硬度鋼板材に対してシェービング用穴部の打ち抜き加工を行いシェービング用穴素材２１を作製する第１工程と、シェービング用穴素材の穴部に対して仕上げ抜き金型１１Ａを用いてシェービング加工を行う第２工程と、を有し、第１工程におけるパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％とし、第２工程における仕上げ抜き金型のパンチ１５Ａは、パンチ刃先に丸みを付したエッジを有するパンチとし、シェービング取り代を破断面が出ず平滑面が得られる寸法とした１回目シェービング加工と、パンチを替えシェービング取り代δを１回目のシェービング取り代δより小さい仕上げ用の微小寸法とした２回目シェービング加工とを行い、切り口面が平滑な穴部２３を有する加工品２２を作製する。
【選択図】図４

Description

本発明は、超高硬度鋼板材を基に、遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品を生産性よく作製できる超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法に関するものである。

従来、例えば、例えばＨＲＣ５５以上の最終製品強度を有するワッシャー等の穴抜き加工品を製作する場合、まず生材（２００ＨＶ前後の低硬度を有する）をプレス装置を使用したせん断加工により穴を打ち抜いた後、焼き入れ、焼き戻しを行い、必要なＨＲＣ４６以上の硬度を有する半製品に仕上げる。

この半製品は、焼き入れ工程のため材料が変形していたり、もともと切り口面が不規則で、表面粗さも粗いものであり、最終製品に要求される精度、表面性状を全く満足していないので、最終工程として旋削や研削加工により必要寸法精度・表面性状が得られるよう修正工程が施され、最終製品となる。

すなわち、プレス打ち抜きにより生ずる切り口表面は一般的に劣った品質であり、場合によっては更に旋削や研削のような仕上げ作業が必要とされ、このため、製造コスト高を招き更には生産性低下の要因となっていた。

特許文献１には、プレスによる穴抜き加工技術として、プレス加工装置に、第１加工ユニットと第２加工ユニットとが設けられており、第１加工ユニットでは、板材における貫通孔が形成される部位に突状をなす半抜き部を形成するための第１工程が実行され、また、第２加工ユニットでは、板材から前記半抜き部を第２パンチ及び第２ダイによって打ち抜き加工する第２工程が実行され、更に、第２工程では、板材ら被打抜き体を打ち抜く際に、その板材における被打抜き体が打ち抜かれた部位の側壁面に対してシェービング加工が施される構成からなるプレス加工方法が提案されている。

しかしながら、この特許文献１を含め、ＨＲＣ５５級のような硬度を有する超高硬度鋼板材に対して穴抜き加工、更にはシェービング加工を行い、平滑な穴部を有し、遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品（例えばワッシャ等）を生産性よく作製できるような超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法は見当たらないのが現状である。

再公表特許ＷＯ２００６／０８０３５６号公報

本発明が解決しようとする問題点は、ＨＲＣ５５級のような超高硬度鋼板材に対して穴抜き加工、更にはシェービング加工を行い、平滑な穴部を有し、遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品を生産性よく作製できるような超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法が存在しない点である。

本発明に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法は、超高硬度鋼板材に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング用穴部の打ち抜き加工（仕上げ抜き加工）を行いシェービング用穴素材を作製する第１工程と、前記シェービング用穴素材の穴部に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング加工を行う第２工程と、を有する超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法であって、第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％とし、第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に丸みを付したエッジを有するパンチとし、シェービング取り代δを破断面が出ず平滑面が得られる寸法とした１回目シェービング加工と、パンチを替えシェービング取り代δを１回目のシェービング取り代δより小さい仕上げ用の微小寸法とした２回目シェービング加工とを行い、切り口面が平滑な穴部を有する加工品を作製することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％として、超高硬度鋼板材に対する穴抜きを行って穴部を作製し、第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に丸みを付したエッジを有するパンチとし、シェービング取り代δを破断面が出ず平滑面が得られる寸法とした１回目シェービング加工と、パンチを替えシェービング取り代δを１回目のシェービング取り代δより小さい仕上げ用の微小寸法とした２回目シェービング加工とを穴部に施すことによって、超高硬度鋼板材を基にして平滑な穴部を有し、更には遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品を生産性よく作製できる超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法を実現し提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％として、厚さ２ｍｍの超高硬度鋼板材に対する穴抜きを行って穴部を作製し、第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に０．３ｍｍの丸みを付したエッジを有するパンチとし、シェービング取り代δ＝０．１１５ｍｍの１回目シェービング加工と、パンチを替えたシェービング取り代δ＝０．０２ｍｍの２回目シェービング加工とを穴部に施すことによって、厚さ２ｍｍの超高硬度鋼板材を基にして平滑な穴部を有し、更には遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品を生産性よく作製できる超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法を実現し提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％とし、厚さ３〜４ｍｍの超高硬度鋼板材に対する穴抜きを行って穴部を作製し、第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に０．５ｍｍの丸みを付したエッジを有するパンチとし、ダイ刃先丸み０ｍｍとし、シェービング取り代δ＝０．１７３ｍｍ〜０．１７５ｍｍの１回目シェービングと、パンチを替えたシェービング取り代δ＝０．０５ｍｍの２回目シェービングとを穴部に施すことによって、厚さ３〜４ｍｍの超高硬度鋼板材を基にして平滑な穴部を有し、更には遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品を生産性よく作製できる超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法を実現し提供することができる。

図１は本実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法の第１工程に使用する仕上げ抜き金型の概略構成図である。 図２は本実施例におけるプレス装置及び被加工材である超高硬度鋼板材の機械的性質を示す図である。 図３は超高硬度鋼板材１の名称及び代表的な元素含有量を示す説明図である。 図４は本実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法の第２工程に使用する仕上げ抜き金型の概略構成図である。 図５は本実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法により作製した厚さ２ｍｍの加工品における穴部の切口面の顕微鏡写真を示す図である。 図６は本実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法により作製した厚さ３ｍｍの加工品における穴部の切口面の顕微鏡写真を示す図である。 図７は本実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法により作製した厚さ４ｍｍの加工品における穴部の切口面の顕微鏡写真を示す図である。 図８は本実施例の遅れ破壊実験に使用するせん断加工及びシェービング加工用直線刃金型の概略断面図である。 図９は遅れ破壊実験に使用する被加工材の名称及び代表的な元素含有量を示す説明図である。 図１０は本実施例における合計１１個の試料についての板厚、シェービング加工の条件（切り口面の作成条件）、硬度、及び、破壊の有無、残留応力試験の結果の一覧を示す図である。 図１１は本実施例における各試料についての希塩酸浸漬試験の結果を示す図である。

本発明は、超高硬度鋼板材に対して穴抜き加工、更にはシェービング加工を行い、平滑な穴部を有し、遅れ破壊が生じにくい高品質の穴付きの加工品を生産性よく作製できるような超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法を提供するという目的を、厚さ２ｍｍの超高硬度鋼板材に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング用穴部の打ち抜き加工（仕上げ抜き加工）を行いシェービング用穴素材を作製する第１工程と、前記シェービング用穴素材の穴部に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング加工を行う第２工程と、を有する超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法であって、第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％とし、第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に０．３ｍｍの丸みを付したエッジを有するパンチとし、シェービング取り代δ＝０．１１５ｍｍの１回目シェービング加工と、パンチを替えたシェービング取り代δ＝０．０２ｍｍの２回目シェービング加工とを行い、切り口面が平滑な穴部を有する加工品を作製する構成により実現した。

以下、本発明の実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法について図面を参照して詳細に説明する。

本実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法は、所定の厚さで、ＨＲＣ５５の硬度を有する超高硬度鋼板材１に対して仕上げ抜き金型１１を備えるプレス装置を用いてシェービング用穴部２の打ち抜き加工（仕上げ抜き加工）を行いシェービング用穴素材２１を作製する第１工程と、前記シェービング用穴素材２１のシェービング用穴部に対して仕上げ抜き金型１１Ａを備えるプレス装置を用いてシェービング加工を行い、切り口面が平滑な穴部２３が形成された加工品２２を得る第２工程と、を有するものである。

まず、本実施例に係る超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法に使用する仕上げ抜き金型１１を備えるプレス装置について図１、図２、図３を参照して説明する。

図１は仕上げ抜き金型１１の概略構成を、図２はプレス装置及び被加工材である超高硬度鋼板材１の機械的性質を示すものである。

また、図３は超高硬度鋼板材１の名称及び代表的な元素含有量を示すものである。

本実施例においては、図２に示すように、超高硬度鋼板材１として、ＳＫ８５焼入れ・焼戻し材（ｔ＝２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ）を使用する。

また、ｔ＝２．０ｍｍの超高硬度鋼板材１については、４５ｔクランクプレス装置（７０ｓｐｍ）及び仕上げ抜き金型１１を用いた。

一方、ｔ＝３．０ｍｍ、４．０ｍｍの超高硬度鋼板材１については、被加工材の硬度が硬く板厚も大きいことを考慮して、硬度差１０程度が確保されるハイス材を用いた仕上げ抜き金型１１を用い、プレス装置としては、４００ｔファインブランキング（ＦＢ）プレス装置を用いた。

すなわち、この場合には、ＨＲＣ５５の硬度を有する超高硬度鋼板材１の硬度がＨＲＣ５５と、被加工材そのものが相当硬いので、前記仕上げ抜き金型１１としては安全をみて硬度差１０程度が確保されるハイス材（硬度ＨＲＣ６３）を用いたものが好ましい。

なお、使用する上記両プレス用金型は、せん断加工とその後加工であるシェービング加工もできるように、試料位置決めピン（２本）がダイプレート上に装着されている。

前記仕上げ抜き金型１１は、図１に示すように、被加工材である超高硬度鋼板材１に対するシェービング用穴部２の打ち抜き加工（仕上げ抜き加工）を行うものであり、可動ストリッパータイプとしている。

前記仕上げ抜き金型１１は、被加工材である超高硬度鋼板材１を載置するダイ１２、ダイ１２上の超高硬度鋼板材１を固定するための板押え１３、板押え１３を超高硬度鋼板材１、ダイ１２側に押圧するバネ１４、超高硬度鋼板材１にシェービング用穴部２を打ち抜き加工（仕上げ抜き加工）するパンチ１５を備えている。

なお、図示省略するが、前記仕上げ抜き金型１１においては、せん断加工とその後加工であるシェービング加工もできるように、試料位置決めピン２本がダイプレート上に装着されている。

（ｔ＝２．０ｍｍの超高硬度鋼板材１の平滑穴抜きプレス加工方法について）
ｔ＝２．０ｍｍの超高硬度鋼板材１の平滑穴抜きプレス加工方法においては、第１工程における仕上げ抜き金型１１のパンチ１５とダイ１２とのクリアランスｃは、超高硬度鋼板材１の厚さｔ＝２．０ｍｍの場合は厚さｔの５〜７％ｔとしている。

第２工程における仕上げ抜き金型１１Ａのパンチ１５Ａは、図４に示すように、パンチ刃先にＲｐ＝０．３ｍｍの丸みを付したエッジを有する構造とし、ダイ刃先丸みは０ｍｍとした。

また、第２工程においては、シェービング取り代δ１＝０．１１５ｍｍの１回目シェービング加工と、パンチ１５Ａを取り替えシェービング取り代δ２＝０．０２ｍｍとした２回目シェービング加工とを行い、切り口面が平滑な穴部２３を作製するものである。

このように、２回のシェービング加工におけるシェービング取り代δ１、δ２の設定に際しては、１回のみのシェービング加工ではシェービング用穴素材２１製作時の破断面が取りきれないことに鑑み、１回目のシェービング加工でできる限り破断面が出ず、かつ、平滑面の得られるように１回目のシェービング取り代δ１を選び、２回目のシェービング取り代δ２は、前記δ１で幾分不十分な穴部２３の切り口面を仕上げるだけのごくわずかな取り代としているものである。

なお、潤滑油としては、ＦＢ潤滑油として調合したもの（粘度：３７ｍｍ２／ｓ，ａｔ４０℃）を使用した。

次に、ｔ＝２．０ｍｍの超高硬度鋼板材１について上述した第１工程、第２工程の各工程を実行して得た加工品２２における穴部２３の切口面について図５に示す顕微鏡写真を参照して説明する。

図５から分かるように、最適なシェービング取り代δ１では、比較的良い切り口面（Ａ部）、及び（Ａ部）と比べて比較的悪い切り口面（Ｂ部）の両者ともに、切り口面輪郭方向表面粗さＲｚの計測結果：試料４個の平均値４．０２８μｍ（図示せず）によると、δ２（＝０．０２ｍｍ）の同様な試料４個の平均測定結果４．０２７μｍと殆ど差は無く、切り口面性状向上に関して、２工程にわたるシェービングは効果がなかったとも考えられる。

しかしながら、同図のＡ部、シェービング取り代δ２＝０．０２ｍｍ（１個の試料）は、明らかにＡ部、Ｂ部ともＲｚ（＝２．７７８μｍ）の測定結果が得られ、２工程目シェービングの効果が出ている。

これは、試料１のシェービング用位置決め穴の精度が後述の試料２、３とくらべて幾分劣るためと考えられる。

そして、これは、シェービング屑（図示せず）は、シェービング取り代δ１では完全に繋がった円形屑が得られているが、シェービング取り代δ２では半円形の屑しか得られなかったからである。

よって、このような被削性の悪い超高硬度鋼板材１に関するシェービング加工では、シェービング取り代δ（δ１、δ２）の設定が極めて重要であることを示唆している。

（ｔ＝３．０ｍｍの超高硬度鋼板材１の平滑穴抜きプレス加工方法について）
次に、上述した場合と同様に実行したｔ＝３．０ｍｍの超高硬度鋼板材１の平滑穴抜きプレス加工結果である加工品２２における穴部２３の切口面について図６に示す顕微鏡写真を参照して説明する。

この場合においても、第１工程における仕上げ抜き金型１１のパンチ１５とダイ１２とのクリアランスｃは、超高硬度鋼板材１の厚さｔ＝３．０ｍｍの場合は、上述した場合と同様厚さｔの７％ｔとしている。

また、第２工程において使用するパンチ１５Ａのパンチ刃先は、刃先チッピング防止のために、Ｒｐ＝０．５ｍｍの丸みを付したエッジを有する構造とし、ダイ刃先丸みは０ｍｍとした。

更に、ｔ＝３．０ｍｍの超高硬度鋼板材１に関してもシェービング取り代δ１、δ２の選択のための技術的思想は既述した場合と同様である。

但し、シェービング取り代δ２の選び方は微妙であり、シェービング取り代δ２＝０．０３ｍｍでは、図６に示すＢ部（比較的悪い切り口面）が生じてしまうが、シェービング取り代δ２＝０．０８ｍｍとすると、うろこ状の切り口面が発生してしまい、シェービング取り代δの取り過ぎであることが分かる。

したがって、最適シェービング取り代δ２は、この中間の値、例えばδ２＝０．０５ｍｍ、又はその近傍値のあたりに存在すると推測される。

なお、図示しないが、この場合においては、シェービング加工によって穴部２３の穴内径の精度が幾分向上していることが判明した。

また、この場合、シェービング取り代δ２＝０．０８ｍｍでは円形の削りくずが得られているが、δ２＝０．０３ｍｍでは半円形屑であった。

（ｔ＝４．０ｍｍの超高硬度鋼板材１の平滑穴抜きプレス加工方法について）
次に、上述した場合と同様に実行したｔ＝４．０ｍｍの超高硬度鋼板材１の平滑穴抜きプレス加工結果である加工品２２における穴部２３の切口面について図７に示す顕微鏡写真を参照して説明する。

この場合においても、第１工程における仕上げ抜き金型１１のパンチ１５とダイ１２とのクリアランスｃは、超高硬度鋼板材１の厚さｔ＝４．０ｍｍの場合は、上述した場合と同様厚さｔの７％ｔとしている。

また、第２工程において使用するパンチ１５Ａのパンチ刃先は、刃先チッピング防止のために、Ｒｐ＝０．５ｍｍの丸みを付したエッジを有する構造とし、ダイ刃先丸みは０ｍｍとした。

なお、ｔ＝４．０ｍｍの超高硬度鋼板材１に関してもシェービング取り代δ１（＝０．１７３ｍｍ）、δ２（＝０．０８ｍｍ）の選択のための技術的思想は既述した場合と同様である。

図７からも明らかなように、シェービング取り代δ１（＝０．１７３ｍｍ）、δ２（＝０．０８ｍｍ）として、ｔ＝３．０ｍｍの超高硬度鋼板材１の場合と同様に、ｔ＝４ｍｍという超高強度、かつ、極板厚の超高硬度鋼板材１でも穴部２３の切口面に良好な平滑面をシェービング加工することができた。

以上説明したように、本実施例の超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法によれば、ＨＲＣ５５，１８００ＭＰａ級の超高強度鋼板材１（ＳＫ８５焼き入れ・焼き戻し鋼板（ｔ＝２，３，４ｍｍ））について、２回にわたるシェービング取り代δ１、δ２等の加工条件を適切に選択することで、いずれの板厚の場合でも、焼入れ、焼戻しや、穴部の切削加工等を必要とせず、従来例に比べて低廉なコストで生産性よく全面平滑切口面を有し、遅れ破壊も生じにくい高品質の例えばワッシャー等のような穴付き加工品を生産性よく製作することができる。

次に、上述したような超高硬度鋼板材のせん断面の遅れ破壊について図８乃至図１１を参照して検証する。

従来から、引張り強さ１８００ＭＰａ級（硬度：ＨＲＣ５５、５９５ＨＶ）の高強度鋼板材のせん断面にはいわゆる「遅れ破壊」が生ずる可能性が指摘されている。

ここに、遅れ破壊とは、広義の応力腐食割れであり、炭素鋼、低合金鋼特有の水素脆化割れを意味する。

遅れ破壊機構は、狭義の応力腐食割機構と称されるＡＰＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｐａｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ＡＰＣ、活性経路腐食）割れ機構に属するのではなく、ＨＥ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ、水素脆性）割れ機構に属する。

更には、今般対象としている１８００ＭＰａのような超強度鋼の割れ機構は、どのような環境下においてもＨＥ（水素脆性）機構により割れ（遅れ破壊）が生ずるとされている。

これまで冷間せん断加工の分野では、遅れ破壊防止について全く学術的な研究発表がなされていないが、上述したような極めて硬度が大きい超高硬度鋼板材に関して、プレスシェービング法（ＳＨＶ法と略記）を含むせん断加工法によって生成された加工面（もっと広範囲には、同鋼板の切削加工や研削加工による「切断面」をも含む加工面）はどのような条件下において遅れ破壊が生ずるかを以下に詳細に検証する。

すなわち、以下には超高硬度鋼板材に関して希塩酸中への浸漬試験及び切断面のＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）による残留応力測定試験を実施した結果について述べる。

更に、上述の水素の存在が重要性をもっていることにも鑑み、軽元素の水素検出に有効と考えられるＧＤＳ（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析装置による試験も試みた。

（超高硬度鋼板材のせん断面の遅れ破壊実験）
（１）被加工材（試験片）の製作装置
実験に用いる丸形穴被加工材（ＳＫ８５、φ２０ｍｍ、ｔ＝２．０ｍｍ、３．０ｍｍ及び４．０ｍｍ）を製作するに際して、ｔ＝２．０ｍｍの丸形穴被加工材に関しては、４５ｔクランクプレス装置及び図１に示す場合と同様な仕上げ抜き用金型を用いた。

また、ｔ＝３．０ｍｍ及びｔ＝４．０ｍｍの丸形穴被加工材に関しては、４００ｔファインブランキングプレス装置及び専用金型を用いた。

更に、今回のＧＤＳ試験には、機器の特性上、最低６．０ｍｍ角、厚さ２．０ｍｍの試験片が必要とされたのと、残留応力測定の感度を上げるため直線カット面を有する試験片を準備した。

すなわち、幅２８ｍｍ、最大厚さｔ＝６．０ｍｍの超高硬度鋼板材の直線カットが可能で、パンチが切断力で後退しにくい構造の図８に示すせん断加工及びシェービング加工用直線刃金型３０を準備した。

同図に示すせん断加工及びシェービング加工用直線刃金型３０は、ダイプレート３１上にダイホルダー３２、硬質ゴム製の逆押さえ３３、ダイ３４を配置し、これらダイホルダー３２、逆押さえ３３及びダイ３４上に被加工材４１を載せ、素材位置決め用のノックピン３５により被加工材４１をダイホルダー３２及びダイ３４上に位置決めし、更に、被加工材４１上に配置した固定式押さえ３６、被加工材４１を貫通する状態で押さえボルト３７を前記ダイ３４に固着する構成としている。

また、被加工材４１の上方に配置したパンチプレート３８の下面に取り付けたパンチホルダー３９によりカッティングパンチ４０を保持し、パンチプレート３８に加工力を付与することで、前記カッティングパンチ４０により被加工材４１を直線カットする構成としたものである。

（２）遅れ破壊試験の手段
試験の手順として、上述した（１）により製作したｔ＝２．０，３．０，４．０ｍｍの各丸穴試料及びせん断加工及びシェービング加工用直線刃金型３０により作製したｔ＝６．０ｍｍの直線カット試料について、まず切り口面の残留応力値を算出するべくＸＲＤ装置を用い、または同時並行的に、これらの試験片を遅れ破壊の発現の有無を調べるため、公表されている浸漬条件（ｐＨ約１、３０℃の希塩酸中に約１００時間浸漬という条件で遅れ破壊検出を実施できる装置を準備した。

（３）実験条件
主として用いた被加工材料は、ｔ＝２．０，３．０，４．０ｍｍ及びｔ＝６．０ｍｍのＳＫ８５焼き入れ・焼き戻し材であり、その機械的性質は、硬さ：ＨＲＣ５５，５９５ＨＶ、引っ張り強度：１８２３ＭＰａ、伸び：４．７３％である。なお、比較参考のため生材も使用した。

なお、図９には、用いた被加工材の代表的な元素の含有量を示している。

（４）遅れ破壊試験用試料の作製条件
（ａ）試料２，３，４：（丸穴試料：ｔ＝２．０ｍｍ、３．０ｍｍ及び４．０ｍｍ、丸穴径φ２０ｍｍ）については２回シェービングしたもの。
（ｂ）試料８（ｔ＝６．０ｍｍの直線カット試料：幅２８ｍｍ、長さ９０ｍｍ材の幅方向中心線上に、間隔２５ｍｍでφ６．０ｍｍの位置決めノック穴を開けた素材を、せん断加工及びシェービング加工用直線刃金型３０に装着し（オフカット長さＬ≒１７ｍｍ又は３．０ｍｍ（δ＝３ｍｍ））、この素材をせん断し（ＣＬ０＝０．２ｍｍ、Ｒｐ＝０．５ｍｍ）、次に、３回シェービングしたものを試料とした（１回目ＳＨＶ；ＣＬ１＝０．０７ｍｍ、Ｒｐ＝０．１ｍｍ；２回目ＳＨＶ；ＣＬ２＝０．０４ｍｍ、Ｒｐ＝０．１ｍｍ；３回目ＳＨＶ；ＣＬ３＝０．０２ｍｍ、Ｒｐ＝０．０ｍｍである）。

（５）遅れ破壊検証のための残留応力試験
（ａ）丸穴抜きのｔ＝２．０でせん断加工のままの試料１及びｔ＝２．０，３．０，４．０ｍｍのシェービング試料２〜４の残留応力測定は、板状試験片を長手方向と直角に砥石切断した半丸状試験片を測定した。
（ｂ）直線カット材の残留応力測定は切断面をそのまま測定に供した。
なお、比較のための試料５：ファインカッター切断面（ｔ＝２．０ｍｍ）、試料６：ワイヤカット加工⇒バフ研磨面（ｔ＝６．０ｍｍ）、試料７：試料６を更に０．２ｍｍの取り代で研削した面も測定に供した。更には、試料硬度の差による遅れ破壊発生の有無を検証するために、験片番号（試料番号）１０（ＨＲＣ：３５）、１１（ＨＲＣ：４５）も測定に供した。

（６）実験結果
図１０には、丸穴抜き形態４個、直線カット形態７個、合計１１個の各試料（丸数字で示す）についての板厚、シェービング加工の条件（切り口面の作成条件）、硬度、及び破壊の有無、残留応力試験の結果の一覧表を示す。

また、図１１には、各試料に関する希塩酸浸漬試験の結果を示す。

図１０、図１１から明らかなように、試料２、３、４、及び試料８のシェービング（ＳＨＶ）加工面には、遅れ破壊の亀裂が発生していない（試料１０、試料１１のＨＲＣ３５材、ＨＲＣ４５材も亀裂の発生無し）ことが判明した。

また。ＧＤＳ分析装置による分析結果については、分解能の点で水素が検出できず、遅れ破壊判定手段としては不十分であると推察された。

以上説明したように、ＨＲＣ５５，１８００ＭＰａ級の超高強度鋼板材においても、シェービング加工面には遅れ破壊が生じないことを検証することができた。

本発明の超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法は、上述したようなＨＲＣ５５，１８００ＭＰａ級の超高強度鋼板材に適用する場合の他、一層低硬度の高強度鋼板材（ＨＲＣ４５〜ＨＲＣ５０等）に関してももちろん適用可能であり、また、穴抜きプレス加工の他、外周打ち抜きプレス加工品用としても応用可能である。

１ 超高強度鋼板材
２ シェービング用穴部
１１ 仕上げ抜き金型
１１Ａ 仕上げ抜き金型
１２ ダイ
１３ 板押え
１４ バネ
１５ パンチ
１５Ａ パンチ
２１ シェービング用穴素材
２２ 加工品
２３ 穴部
３０ シェービング加工用直線刃金型
３１ ダイプレート
３２ ダイホルダー
３３ 逆押さえ
３４ ダイ
３５ ノックピン
３６ 固定式押さえ
３７ 押さえボルト
３８ パンチプレート
３９ パンチホルダー
４０ カッティングパンチ
４１ 被加工材

Claims (3)

1. 超高硬度鋼板材に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング用穴部の打ち抜き加工、すなわち仕上げ抜き加工を行いシェービング用穴素材を作製する第１工程と、
   前記シェービング用穴素材の穴部に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング加工を行う第２工程と、
   を有する超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法であって、
   第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％とし、
   第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に丸みを付したエッジを有するパンチとし、シェービング取り代δを破断面が出ず平滑面が得られる寸法とした１回目シェービング加工と、パンチを替えシェービング取り代δを１回目のシェービング取り代δより小さい仕上げ用の微小寸法とした２回目シェービング加工とを行い、
   切り口面が平滑な穴部を有する加工品を作製することを特徴とする超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法。
2. 厚さ２ｍｍの超高硬度鋼板材に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング用穴部の打ち抜き加工、すなわち仕上げ抜き加工を行いシェービング用穴素材を作製する第１工程と、
   前記シェービング用穴素材の穴部に対して仕上げ抜き金型を備えたプレス装置を用いてシェービング加工を行う第２工程と、
   を有する超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法であって、
   第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％とし、
   第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に０．３ｍｍの丸みを付したエッジを有するパンチとし、シェービング取り代δ＝０．１１５ｍｍの１回目シェービング加工と、パンチを替えたシェービング取り代δ＝０．０２ｍｍの２回目シェービング加工とを行い、
   切り口面が平滑な穴部を有する加工品を作製することを特徴とする超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法。
3. 厚さ３ｍｍ〜４ｍｍの超高硬度鋼板材に対して仕上げ抜き金型を備えたファインブランキングプレス装置を用いてシェービング用穴部の打ち抜き加工、すなわち仕上げ抜き加工を行いシェービング用穴素材を作製する第１工程と、
   前記シェービング用穴素材の穴部に対して仕上げ抜き金型を備えるファインブランキングプレス装置を用いてシェービング加工を行う第２工程と、
   を有する超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法であって、
   第１工程における仕上げ抜き金型のパンチとダイとのクリアランスを、超高硬度鋼板材の厚さの５〜７％とし、
   第２工程における仕上げ抜き金型のパンチは、パンチ刃先に０．５ｍｍの丸みを付したエッジを有するパンチとし、ダイ刃先丸み０ｍｍとし、シェービング取り代δ＝０．１７３ｍｍ〜０．１７５ｍｍの１回目シェービングと、パンチを替えたシェービング取り代δ＝０．０５ｍｍの２回目シェービングとを行い、
   切り口面が平滑な穴部を切り口面が平滑な穴部を有する加工品を作製することを特徴とする超高硬度鋼板材の平滑穴抜きプレス加工方法。