JP2015116580A - 成形材製造方法及びそれに用いる表面処理金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、一部の表面処理層に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓の発生量を低減できるしごき加工用金型及び成形材製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明によるしごき加工用金型は、成形加工部の内部に挿入されるパンチと、パンチとともに成形加工部が押し込まれる押込穴を有するダイとを備えている。押込穴の内周面は、パンチの外周面と非平行に延在されているとともに、成形加工部のしごき量が押込方向に沿って一定となるようにしごき加工前の成形加工部の押込方向に沿う非均一な板厚分布に応じたクリアランスを外周面との間に有するように設けられている。表面処理金属板は、金属板の表面に設けられた表面処理層と、表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有している。
【選択図】図１０

Description

本発明は、成形加工部に対してしごき加工を行う成形材製造方法及びそれに用いる表面処理金属板に関する。

一般に、めっき鋼板等の表面処理金属板を素材として、絞り加工等のプレス成形により凸状の成形加工部が成形されている。成形加工部の寸法精度が特に必要とされる場合、成形加工部が成形された後に、その成形加工部に対してしごき加工が施される。しごき加工とは、パンチとダイとの間のクリアランスをしごき加工前の成形加工部の板厚よりも狭くして、パンチ及びダイにより成形加工部の板面をしごき、パンチとダイとの間のクリアランスに成形加工部の板厚を一致させる加工方法である。

このようなしごき加工に用いる金型としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来の金型は、パンチとダイとを備えている。パンチは、押込穴への押込方向と平行に直線状に延在された外周面を有する円柱状部材であり、成形加工部の内部に挿入される。ダイは、パンチとともに成形加工部が押し込まれる押込穴を有している。押込穴は、押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、肩部のＲ止まりから押込方向と平行に直線状に延在された内周面とを有している。成形加工部の板面は、押込穴に押し込まれるときに肩部でしごかれて、パンチの外周面と押込穴の内周面との間のクリアランスの広さまで徐々に減肉される。

特開平５−５０１５１号公報

しごき加工前の成形加工部の板厚は押込方向に沿って非均一である。具体的には、押込方向に沿う成形加工部の後端側の板厚が成形加工部の先端側の板厚よりも厚いことが多い。このように後端側が厚くなるのは、成形加工部を成形する際に後端側よりも先端側が大きく延ばされるためである。

上記のような従来の金型では、パンチの外周面と押込穴の内周面とが平行に延在されている。このため、パンチの外周面と押込穴の内周面との間のクリアランスは押込方向に沿って均一であり、成形加工部の板厚が厚い部分がより多くしごかれてしまう。このため、板厚が厚い部分の表面処理層が削れてしまい、粉状の滓が生じることがある。粉状の滓は、しごき加工後の成形加工部の表面での微小なくぼみ部（打痕）の形成や、その成形材を用いた製品性能の劣化等の問題を引き起こす。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、一部の表面に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓の発生量を低減できる成形材製造方法及びそれに用いる表面処理金属板を提供することである。

本発明に係る成形材製造方法は、少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで凸状の成形加工部を成形する工程と、成形加工部を成形した後にしごき加工用金型により成形加工部にしごき加工を行う工程とを含む成形材製造方法であって、表面処理金属板は、金属板の表面に設けられた表面処理層と、表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有するものであり、しごき加工用金型は、成形加工部の内部に挿入されるパンチと、パンチとともに成形加工部が押し込まれる押込穴を有するダイとを備えており、押込穴は、押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、肩部のＲ止まりから成形加工部の押込方向に沿って延在されてパンチ及びダイの相対的な変位により成形加工部の外面が摺動される内周面とを含んでおり、内周面は、パンチの外周面と非平行に延在されているとともに、成形加工部のしごき量が押込方向に沿って一定となるようにしごき加工前の成形加工部の押込方向に沿う非均一な板厚分布に応じたクリアランスを外周面との間に有するように設けられている。

また、本発明に係る表面処理金属板は、少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで凸状の成形加工部を成形する工程と、成形加工部を成形した後にしごき加工用金型により成形加工部にしごき加工を行う工程とを含む成形材製造方法に用いられる表面処理金属板であって、金属板の表面に設けられた表面処理層と、前記表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有する。

本発明の成形材製造方法によれば、押込穴の内周面は、パンチの外周面と非平行に延在されているとともに、成形加工部のしごき量が押込方向に沿って一定となるようにしごき加工前の成形加工部の押込方向に沿う非均一な板厚分布に応じたクリアランスを外周面との間に有するように設けられているので、一部の表面に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓の発生量を低減できる。特に、表面処理金属板が、金属板の表面に設けられた表面処理層と、表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有しているので、より広い加工条件で粉状の滓の発生量を低減できる。

本発明の実施の形態による成形材製造方法を示すフローチャートである。 図１の成形工程で成形された成形加工部を含む成形材を示す斜視図である。 図１のしごき工程が行われた後の成形加工部を含む成形材を示す斜視図である。 図２の成形加工部１の断面図である。 図１のしごき工程Ｓ２で用いられるしごき加工用金型の断面図である。 図５のしごき加工用金型を用いて成形加工部に対してしごき加工を行っている状態の肩部周辺を拡大して示す説明図である。 図６の肩部とＺｎ系めっき鋼板のめっき層との関係を概念的に示す説明図である。 各種のめっき層における図６のめっき層のスキューネスＲｓｋを示すグラフである。 潤滑皮膜を有しないＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。 厚さが０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下の潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。 厚さが２．２μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。 厚さが１．８μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。 厚さが０．２μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。 図８の合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態による成形材製造方法を示すフローチャートであり、図２は図１の成形工程Ｓ１で成形された成形加工部１を含む成形材を示す斜視図であり、図３は図１のしごき工程Ｓ２が行われた後の成形加工部１を含む成形材を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態の成形材製造方法は、成形工程Ｓ１としごき工程Ｓ２とを含んでいる。成形工程Ｓ１は、少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで凸状の成形加工部１（図２参照）を成形する工程である。成形加工には、絞り加工や張り出し加工等のプレス加工が含まれる。表面処理金属板は、金属板の表面に設けられた表面処理層と、表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有するものである。表面処理層には、塗膜やめっき層が含まれる。潤滑皮膜とは、例えば、ポリエチレン樹脂粉末及びポリエチレン樹脂粒子の粒子表面にフッ素樹脂の微粉末が結合したポリエチレン−フッ素樹脂粒子が潤滑剤として表面処理層の表面に複合分散した樹脂塗装膜である。本実施の形態では、表面処理金属板は、Ｚｎ（亜鉛）系めっきが鋼板の表面に施された後に、めっき層の表面に潤滑皮膜が形成されたＺｎ系めっき鋼板であるとして説明する。

図２に示すように、本実施の形態の成形加工部１は、Ｚｎ系めっき鋼板がキャップ体に成形された後に、そのキャップ体の頂部からさらに突出するように成形された凸部である。以下、成形加工部１の基部１ｂから頂部１ａに向かう方向を押込方向１ｃと呼ぶ。この押込方向１ｃは、後述のしごき加工用金型のダイに設けられた押込穴（図５参照）に成形加工部１が押し込まれる方向を意味する。

しごき工程Ｓ２は、後述するしごき加工用金型により成形加工部１にしごき加工を行う工程である。しごき加工とは、しごき加工用金型のパンチとダイとの間のクリアランスをしごき加工前の成形加工部の板厚よりも狭くして、パンチ及びダイにより成形加工部の板面をしごき、パンチとダイとの間のクリアランスに成形加工部の板厚を一致させる加工方法である。すなわち、しごき加工後の成形加工部１の肉厚は、しごき加工前の成形加工部１の肉厚よりも薄くされている。

図３に示すように、しごき加工が行われることで、成形加工部１の基部１ｂの外面を構成する曲面の曲率半径が小さくされている。このような成形工程Ｓ１及びしごき工程Ｓ２を経て製造された成形材、すなわち本実施の形態の成形材製造方法により製造された成形材は、様々な用途に用いることができるが、例えばモータケース等の成形加工部１の寸法精度が求められる用途に特に用いられる。

次に、図４は、図２の成形加工部１の断面図である。図４に示すように、しごき加工前の成形加工部１の板厚は押込方向１ｃに沿って非均一である。具体的には、押込方向１ｃに沿う成形加工部１の基部１ｂ側の板厚は、成形加工部１の頂部１ａ側の板厚よりも厚い。換言すると、成形加工部１の板厚は、押込方向１ｃに沿う後端側（基部１ｂ側）から先端側（頂部１ａ側）に向けて徐々に薄くなっている。このような非均一な板厚分布となるのは、成形工程Ｓ１にて成形加工部を成形する際に頂部１ａ側が基部１ｂ側よりも大きく延ばされるためである。なお、板厚の減少率は、押込方向１ｃに沿って一定であるか又は非一定である。減少率とは、所定位置の板厚ｔ_１と、その所定位置から単位距離ｄだけ先端側に進んだ位置における板厚ｔ_２との差を単位距離ｄで除した値である（＝（ｔ_２−ｔ_１）／ｄ）。

次に、図５は図１のしごき工程Ｓ２で用いられるしごき加工用金型２の断面図であり、図６は図５のしごき加工用金型２を用いて成形加工部に対してしごき加工を行っている状態の肩部２１１周辺を拡大して示す説明図である。図５において、しごき加工用金型２は、パンチ２０とダイ２１とを備えている。パンチ２０は、上述の成形加工部１の内部に挿入される凸状体である。パンチ２０の外周面２０ａは、押込穴２１０への押込方向１ｃと平行に直線状に延在されている。

ダイ２１は、パンチ２０とともに成形加工部１が押し込まれる押込穴２１０を有する部材である。押込穴２１０は、肩部２１１と内周面２１２とを有している。肩部２１１は、押込穴２１０の入口外縁に配置されており、所定の曲率半径を有する曲面により構成されている。内周面２１２は、肩部２１１のＲ止まり２１１ａから押込方向１ｃに沿って延在された壁面である。肩部２１１のＲ止まり２１１ａとは、肩部２１１を構成する曲面の押込穴２１０の奥側における終端を意味する。内周面２１２が押込方向１ｃに沿って延在されるとは、内周面２１２の延在方向に押込方向１ｃの成分が含まれることを意味する。後に詳しく説明するように、押込穴２１０の内周面２１２は、パンチ２０の外周面２０ａと非平行に延在されている（平行に延在されていない）。

パンチ２０とともに成形加工部１が押込穴２１０に押し込まれると、図６に示すように成形加工部１の板面が肩部２１１でしごかれる。また、成形加工部１の外面は、パンチ２０及びダイ２１の相対的な変位により内周面２１２上を摺動される。本実施の形態のしごき加工用金型２では、上述のように内周面２１２がパンチ２０の外周面２０ａと非平行に延在されているので、内周面２１２も成形加工部１の板面をしごく（減肉する）。

内周面２１２は、成形加工部１のしごき量が押込方向１ｃに沿って一定となるようにしごき加工前の成形加工部１の押込方向１ｃに沿う非均一な板厚分布に応じたクリアランス２１２ａをパンチ２０の外周面２０ａとの間に有するように設けられている。ここでいうクリアランス２１２ａとは、図５に示すようにしごき加工が終了される位置までパンチ２０が押込穴２１０内に押し込まれた際の内周面２１２と外周面２０ａとの間のクリアランスである。しごき量とは、しごき加工前の板厚ｔ_ｂとしごき加工後の板厚ｔ_ａとの差である（＝ｔ_ｂ−ｔ_ａ）。

換言すると、内周面２１２は、押込方向１ｃに沿う各位置における外周面２０ａとのクリアランス２１２ａが、同位置におけるしごき加工前の成形加工部１の板厚から一定値（必要とされるしごき量）を減じた値となるように設けられている。押込方向１ｃに沿う各位置におけるクリアランス２１２ａをＣ（ｄ）とし、同位置におけるしごき加工前の成形加工部１の板厚をＴ_ｂ（ｄ）とし、必要とされるしごき量をＡとした場合、内周面２１２は、Ｃ（ｄ）＝Ｔ_ｂ（ｄ）−Ａを満たすように設けられる。なお、ｄは、押込方向１ｃに沿う成形加工部１の基部１ｂからの距離を意味している。

さらに換言すると、内周面２１２は、しごき加工前の押込方向１ｃに沿う成形加工部１の板厚の減少率と同じ割合で、内周面２１２と外周面２０ａとのクリアランス２１２ａが押込方向１ｃに沿って減少するように設けられている。仮に、押込方向１ｃに沿うしごき加工前の成形加工部１の板厚の減少率が一定である場合、内周面２１２は、成形加工部１の板厚の減少率に応じた角度で延在された直線状のテーパ面により構成される。一方で、押込方向１ｃに沿うしごき加工前の成形加工部１の板厚の減少率が非一定である場合、成形加工部１の板厚の減少率を一定値に近似して、その近似値に応じた角度で延在されるように内周面２１２をテーパ面で構成する。

このように内周面２１２が構成されることで、押込方向１ｃに沿う成形加工部１の板厚分布が非均一であっても、しごき加工による成形加工部１の表面への負荷を押込方向１ｃに沿って均一とすることができる。これにより、一部の表面に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓（めっき滓等）の発生量を低減できる。

次に、図７を参照して肩部２１１でのしごきによりめっき滓が発生するメカニズムを説明する。図７は、図６の肩部２１１とＺｎ系めっき鋼板のめっき層１０との関係を概念的に示す説明図である。図７に示すように、Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層１０の表面には微細な凹凸１０ａが存在する。潤滑皮膜がない状態では、この凹凸１０ａは、図６で示したように肩部２１１によって成形加工部１の板面がしごかれる際に肩部２１１によって削られて、めっき滓となるおそれがある。

めっき滓の発生量は、肩部２１１の曲率半径ｒ及びＺｎ系めっき鋼板の板厚ｔの比ｒ／ｔと相関を有する。肩部２１１の曲率半径ｒが小さいほど、局所的なひずみが増してめっき層１０の表面と肩部２１１との摺動抵抗が増大するので、めっき滓の発生量が増大する。また、Ｚｎ系めっき鋼板の板厚ｔが大きいほど、肩部２１１による減肉量が大きくなりＺｎ系めっき鋼板表面にかかる負荷が増大するので、めっき滓の発生量が増大する。すなわち、比ｒ／ｔが小さいほどめっき滓の発生量が増大し、比ｒ／ｔが大きいほどめっき滓の発生量が減少する。一方で、めっき表面に潤滑皮膜が被覆されている状態では、めっき層１０の表面と肩部２１１との摺動抵抗が低減されるので、めっき滓の発生する比ｒ／ｔは潤滑皮膜がない状態よりも小さい値を示すこととなる。

特に、しごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工前の成形加工部１の板面が、肩部２１１によって最も減肉される。このため、めっき滓の発生量を抑える観点から見ると、めっき滓の発生量は、肩部２１１の曲率半径ｒと、しごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工前の成形加工部１の板厚ｔ_ｒｅとの比ｒ／ｔ_ｒｅと強い相関を有する。

また、めっき滓の発生量は、肩部２１１によるしごき率とも相関を有する。しごき率は、Ｒ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスをｃ_ｒｅとし、しごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工前の成形加工部１の板厚をｔ_ｒｅとした場合に、｛（ｔ_ｒｅ−ｃ_ｒｅ）／ｔ_ｒｅ｝×１００で表わされる。クリアランスｃ_ｒｅは、Ｒ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工後の成形加工部１の板厚に相当する。しごき率が大きいほど、Ｚｎ系めっき鋼板表面にかかる負荷が大きくなり、めっき滓の発生量が増大する。

次に、図８は、各種のめっき層における図６のめっき層１０のスキューネスＲｓｋを示すグラフである。めっき滓の発生量は、めっき層１０のスキューネスＲｓｋとも相関を有する。スキューネスＲｓｋとは、日本工業規格Ｂ０６０１で規定されているものであり、下記の式によって表わされるものである。

スキューネスＲｓｋは、めっき層１０の凹凸１０ａ（図７参照）における凸部の存在確率を表わしている。スキューネスＲｓｋが小さいほど、凸部が少なく、めっき滓の発生量が抑えられる。なお、スキューネスＲｓｋについては、本出願人による特開２００６−１９３７７６号公報でも説明されている。

図８に示すように、Ｚｎ系めっき鋼板の種類としては、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板が挙げられる。Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板は、代表的にはＺｎと６質量％のＡｌ（アルミニウム）と３質量％のＭｇ（マグネシウム）とを含む合金からなるめっき層を鋼板表面に施したものである。本出願人がそれぞれのスキューネスＲｓｋを調査したところ、図８に示すように、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板のスキューネスＲｓｋは−０．６未満かつ−１．３以上の範囲に含まれ、その他のめっき鋼板は−０．６以上かつ０以下の範囲に含まれることが分った。

次に、実施例を挙げる。本発明者らは、しごき率とｒ／ｔ_ｒｅとをそれぞれ変更するように下記の条件にてＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板のしごき加工を行った。Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板としては、潤滑被膜を有しないもの（比較例）、及び潤滑被膜を有するもの（発明例）の両方を用いた。なお、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の板厚は１．８ｍｍで、そのめっき付着量は９０ｇ／ｍ^２である。

図９は、潤滑皮膜を有しないＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。図９の縦軸は｛（ｔ_ｒｅ−ｃ_ｒｅ）／ｔ_ｒｅ｝×１００で表わされるしごき率であり、横軸はｒ／ｔ_ｒｅで表わされる肩部２１１の曲率半径ｒとしごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工前の成形加工部１の板厚ｔ_ｒｅとの比である。○はめっき滓の発生を抑えることができたという評価を示し、×はめっき滓の発生を抑えることができなかったという評価を示している。また、●は寸法精度が所定範囲から外れたことを示している。

図９に示すように、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の場合、すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６未満かつ−１．３以上の材料の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔ_ｒｅをＸとしてＹ＝１４．６Ｘ−４．７で表わされる直線の下方の領域でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６未満かつ−１．３以上の材料の場合、０＜Ｙ≦１４．６Ｘ−４．７を満たすように、肩部２１１の曲率半径ｒ及びＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスｃ_ｒｅを決定することで、めっき滓の発生を抑えることができることが確認された。なお、上記の条件式において、０＜Ｙと規定しているのは、しごき率Ｙが０％以下の場合にはしごき加工にならないためである。

次に、図１０は、厚さが０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下の潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。図１０に示すように、厚さが０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下の潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔ_ｒｅをＸとしてＹ＝１４．８Ｘ＋３．５で表わされる直線の下方の領域でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。すなわち、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の表面に潤滑皮膜を形成することで、潤滑皮膜を形成しない場合よりも広い範囲でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。

次に、図１１は、厚さが２．２μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。図１１に示すように、厚さが２．２μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔ_ｒｅをＸとしてＹ＝６．０Ｘ−３．２で表わされる直線の下方の領域でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。すなわち、潤滑皮膜の厚さが２．２μｍになると、滓の発生を抑えることができる加工範囲が、潤滑皮膜を有しない場合よりも狭くなることが確認された。これは、潤滑皮膜の厚みが増したことにより、潤滑皮膜自体が滓の原因になったためと考えられる。

次に、図１２は、厚さが１．８μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。図１２に示すように、厚さが１．８μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔ_ｒｅをＸとしてＹ＝１４．５Ｘ−４．６で表わされる直線の下方の領域でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。すなわち、潤滑皮膜の厚さを１．８μｍまで薄くすると、潤滑皮膜を有しない場合と同程度の範囲でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。

次に、図１３は、厚さが０．２μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。図１３に示すように、厚さが０．２μｍの潤滑皮膜を有するＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔ_ｒｅをＸとしてＹ＝１５．０Ｘ−３．８で表わされる直線の下方の領域でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。すなわち、潤滑皮膜の厚さが０．２μｍでは、潤滑皮膜を有しない場合（図９）と同程度の範囲でめっき滓の発生を抑えることができる。すなわち、潤滑皮膜の厚さが０．２μｍより厚く、１．８μｍ未満の場合に、潤滑皮膜を有しない場合よりもめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。

図１０〜図１３で示した結果から、潤滑皮膜の厚さを０．２μｍより厚くかつ１．８μｍ未満とすることで、潤滑皮膜が設けられていない状態と比較して、より確実により広い加工条件で粉状の滓の発生量を低減できることが確認された。また、潤滑皮膜の厚さを０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下とすることで、さらに確実により広い加工条件で粉状の滓の発生量を低減できることが確認された。

次に、図１４は、図８の合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板に厚さが０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下の潤滑皮膜を設けた場合におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔ_ｒｅ）との関係を示すグラフである。本発明者らは、下記の条件にて合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板についても同様の実験を行った。なお、プレス機等の実験条件（表３参照）については、上述のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板のしごき加工と同様である。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板は、板厚が１．８ｍｍで、めっき付着量を９０ｇ／ｍ^２とした。電気亜鉛めっき鋼板については、板厚１．８ｍｍで、めっき付着量を２０ｇ／ｍ^２とした。

図１４に示すように、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板に厚さが０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下の潤滑皮膜を設けた場合、すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６以上かつ０以下の材料の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔ_ｒｅをＸとしてＹ＝１６．７Ｘ−５．４で表わされる直線の下方の領域でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６以上かつ０以下の材料に厚さが０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下の潤滑皮膜を設けた場合、０＜Ｙ≦１６．７Ｘ−５．４を満たすように、肩部２１１の曲率半径ｒ及びＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスｃ_ｒｅを決定することで、めっき滓の発生を抑えることができることが確認された。

このようなしごき加工用金型２及び成形材製造方法では、内周面２１２は、成形加工部１のしごき量が押込方向１ｃに沿って一定となるようにしごき加工前の成形加工部１の押込方向１ｃに沿う非均一な板厚分布に応じたクリアランス２１２ａをパンチ２０の外周面２０ａとの間に有するように設けられているので、一部の表面に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓の発生量を低減できる。粉状の滓の発生量を低減することで、しごき加工後の成形加工部１の表面に微小なくぼみ部（打痕）が形成されたり、その成形材を用いた製品性能が劣化されたり、さらに粉状の滓の除去作業が発生したりする問題を解消できる。この構成は、Ｚｎ系めっき鋼板のしごき加工を行う際に特に有効である。特に、表面処理金属板が、金属板の表面に設けられた表面処理層と、表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有しているので、より広い加工条件で粉状の滓の発生量を低減できる。

また、潤滑皮膜の厚さが０．２μｍより厚くかつ１．８μｍ未満であるので、より確実により広い加工条件で粉状の滓の発生量を低減できる。

さらに、潤滑皮膜の厚さが０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下であるので、さらに確実により広い加工条件で粉状の滓の発生量を低減できる

１ 成形加工部
１ｃ 押込方向
２ しごき加工用金型
２０ パンチ
２０ａ 外周面
２１ ダイ
２１０ 押込穴
２１１ 肩部
２１１ａ Ｒ止まり
２１２ 内周面

Claims (6)

1. 少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで凸状の成形加工部を成形する工程と、
   前記成形加工部を成形した後にしごき加工用金型により前記成形加工部にしごき加工を行う工程と
   を含む成形材製造方法であって、
   前記表面処理金属板は、金属板の表面に設けられた表面処理層と、前記表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有するものであり、
   前記しごき加工用金型は、
   前記成形加工部の内部に挿入されるパンチと、
   前記パンチとともに前記成形加工部が押し込まれる押込穴を有するダイと
   を備えており、
   前記押込穴は、前記押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、前記肩部のＲ止まりから前記成形加工部の押込方向に沿って延在されて前記パンチ及び前記ダイの相対的な変位により前記成形加工部の外面が摺動される内周面とを含んでおり、
   前記内周面は、前記パンチの外周面と非平行に延在されているとともに、前記成形加工部のしごき量が前記押込方向に沿って一定となるように前記しごき加工前の前記成形加工部の前記押込方向に沿う非均一な板厚分布に応じたクリアランスを前記外周面との間に有するように設けられている
   ことを特徴とする成形材製造方法。
2. 前記潤滑皮膜の厚さは、０．２μｍより厚くかつ１．８μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の成形材製造方法。
3. 前記潤滑皮膜の厚さは、０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の成形材製造方法。
4. 少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで凸状の成形加工部を成形する工程と、前記成形加工部を成形した後にしごき加工用金型により前記成形加工部にしごき加工を行う工程とを含む成形材製造方法に用いられる表面処理金属板であって、
   金属板の表面に設けられた表面処理層と、前記表面処理層の表面に設けられた潤滑皮膜とを有する
   ことを特徴とする表面処理金属板。
5. 前記潤滑皮膜の厚さは、０．２μｍより厚くかつ１．８μｍ未満であることを特徴とする請求項４記載の表面処理金属板。
6. 前記潤滑皮膜の厚さは、０．５μｍ以上かつ１．２μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の表面処理金属板。

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