JP2022030454A - Manufacturing method of processed material - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、加工材の製造方法を開示する。 The present application discloses a method for producing a processed material.
特許文献1には、パンチとダイとを用いて鋼材をせん断して加工材を得る技術が開示されている。特許文献1においては、パンチで打ち抜かれた抜き材の破断面を、加工材の破断面に押し付けることにより、加工材の破断面の引張残留応力を低減している。
特許文献2には、せん断加工の前に被加工材の表面の所定の位置に溝を設ける技術が開示されている。特許文献2においては、当該溝を設けることで、被加工材に発生する破断面を適切な位置に誘導している。 Patent Document 2 discloses a technique of providing a groove at a predetermined position on the surface of a work material before shearing. In Patent Document 2, the groove is provided to guide the fracture surface generated in the work material to an appropriate position.
特許文献3には、パンチにより被加工材を打ち抜く前に被加工材の表面に塑性変形を与えて圧痕を形成する技術が開示されている。特許文献3においては、被加工材を打ち抜く際、圧痕の外側を打ち抜くことで、切断面及びその周辺に圧縮残留応力を残している。 Patent Document 3 discloses a technique of plastically deforming the surface of the work material to form indentations before punching the work material by punching. In Patent Document 3, when the work material is punched out, the outside of the indentation is punched out to leave a compressive residual stress in the cut surface and its periphery.
特許文献1に開示されているように、鋼材をせん断して得られる加工材においては、破断面の引張残留応力が大きくなる場合がある。鋼材をせん断して加工材を得る場合に、加工材の破断面の引張残留応力を低減可能な新たな技術が必要である。
As disclosed in
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
鋼材をせん断して加工材を製造する方法であって、
第1刃と第2刃との間に前記鋼材を配置すること、ここで前記鋼材は第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1刃は第1底面と第1側面と第1先端部とを有し、前記第2刃は第2底面と第2側面と第2先端部とを有する、及び、
前記第1刃と前記第2刃とを相対的に移動させて前記鋼材をせん断すること、
を含み、
前記鋼材の前記第1面のうち前記第1先端部と接触する部分が、前記鋼材の前記第2面のうち前記第2先端部と接触する部分よりも相対的に硬くなるように、前記鋼材のせん断の前に、前記第1面の一部及び前記第2面の一部のうちの少なくとも一方に予変形を施すこと、
を含む、
加工材の製造方法
を開示する。
The present application is one of the means for solving the above problems.
It is a method of manufacturing processed materials by shearing steel materials.
Arranging the steel material between the first blade and the second blade, where the steel material has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the first blade has a first surface. It has one bottom surface, a first side surface and a first tip portion, and the second blade has a second bottom surface, a second side surface and a second tip portion, and
Shearing the steel material by relatively moving the first blade and the second blade.
Including
The steel material so that the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion is relatively harder than the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Pre-deformation of at least one of a part of the first surface and a part of the second surface before shearing.
including,
Disclose the manufacturing method of the processed material.
本開示の製造方法において、前記鋼材の前記第1面のうち前記第1先端部と接触する部分の硬さHaと、前記鋼材の前記第2面のうち前記第2先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbが1.10以上となるように、前記鋼材のせん断の前に、前記第1面の一部及び前記第2面の一部のうちの少なくとも一方に予変形を施してもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion and the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Pre-deformation to at least one of the first surface and the second surface before shearing the steel so that the ratio Ha / Hb to the hardness Hb is 1.10 or more. May be applied.
本開示の製造方法において、前記鋼材の前記第1面のうち前記第1先端部と接触する部分の硬さHaと、前記鋼材の前記第2面のうち前記第2先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbが1.20以上となるように、前記鋼材のせん断の前に、前記第1面の一部及び前記第2面の一部のうちの少なくとも一方に予変形を施してもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion and the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Pre-deformation to at least one of the first surface and the second surface before shearing the steel so that the ratio Ha / Hb to the hardness Hb is 1.20 or more. May be applied.
本開示の製造方法において、前記鋼材の前記第1面のうち前記第1先端部と接触する部分の硬さHaと、前記鋼材の前記第2面のうち前記第2先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbが1.50以上となるように、前記鋼材のせん断の前に、前記第1面の一部及び前記第2面の一部のうちの少なくとも一方に予変形を施してもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion and the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Pre-deformation to at least one of the first surface and the second surface before shearing the steel so that the ratio Ha / Hb to the hardness Hb is 1.50 or more. May be applied.
本開示の製造方法において、前記鋼材の前記第1面のうち前記第1先端部と接触する部分の硬さHaを増加させるように、前記鋼材のせん断の前に、前記鋼材の前記第1面の一部に歪を導入してもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the first surface of the steel material is prior to shearing so as to increase the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that comes into contact with the first tip portion. Distortion may be introduced in a part of.
本開示の製造方法において、前記第1刃による切断線に沿うように、前記鋼材の前記第1面の一部に前記歪を連続的又は断続的に導入してもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the strain may be continuously or intermittently introduced into a part of the first surface of the steel material so as to be along the cutting line by the first blade.
本開示の製造方法において、前記鋼材の前記第1面の一部に前記歪を導入することで、前記歪が導入される前と後とで、前記硬さHaを10%以上増加させてもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, by introducing the strain into a part of the first surface of the steel material, the hardness Ha may be increased by 10% or more before and after the strain is introduced. good.
本開示の製造方法において、前記鋼材が板状であってもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the steel material may be plate-shaped.
本開示の製造方法において、前記鋼材の引張強さが980MPa以上であってもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the tensile strength of the steel material may be 980 MPa or more.
本開示の製造方法において、前記鋼材の引張強さが1470MPa以上であってもよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the tensile strength of the steel material may be 1470 MPa or more.
本開示の製造方法によれば、破断面の引張残留応力が低減された加工材を製造可能である。 According to the manufacturing method of the present disclosure, it is possible to manufacture a processed material in which the tensile residual stress of the fracture surface is reduced.
1.課題及び新たな知見
せん断端面を有する加工材は、例えば、以下のようにして得ることができる。まず、図1(A)に示されるように、鋼材5を第1刃21と第2刃22との間に配置する。ここで、鋼材5は第1面10aと第1面10aとは反対側の第2面10bとを有し、第1刃21は第1底面21aと第1側面21bと第1先端部21x(図2及び4参照)とを有し、第2刃22は第2底面22aと第2側面22bと第2先端部22x(図2及び4参照)とを有する。図1(B)に示されるように、第1底面21aは鋼材5の第1面10aと接触し、第2底面22aは鋼材5の第2面10bと接触する。第1刃21はパンチであってもよく、第2刃22はダイであってもよい。続いて、図1(B)及び(C)に示されるように、第1刃21及び第2刃22を相対的に移動させることで鋼材5をせん断する。これにより、図1(C)及び(D)に示されるように、鋼材5の一部が第1刃21によってスクラップ15として打ち抜かれ、鋼材5の残りの部分がせん断端面1を有する加工材10となり得る。尚、スクラップ15を何らかの製品に利用してもよい。
1. 1. Issues and new findings A processed material having a sheared end face can be obtained, for example, as follows. First, as shown in FIG. 1A, the
図1(A)~(D)には、第1刃21と第2刃22との間にシャー角が設けられない形態を示したが、第1刃21と第2刃22との間にシャー角が設けられてもよい。また、図1(A)~(D)には、第1刃21の第1底面21aと第1側面21bとの交線(第1刃21の先端)が、第1刃21の長手方向に向かって直線状に伸びる形態を示したが、第1刃21の先端は長手方向に向かって曲線状に伸びていてもよい。すなわち、平面視におけるせん断端面1の形状が直線状となるようにせん断してもよいし、曲線状となるようにせん断してもよいし、直線状と曲線状との組み合わせとなるようにせん断してもよい。また、図1(A)~(D)には、第1刃21と第2刃22とで鋼材5の端部をせん断して除去する形態を示したが、第1刃21と第2刃22とで鋼材5をせん断することで、鋼材5の一部に抜き穴やスリット等を形成してもよい。この場合も、せん断端面1を有する加工材10となり得る。
FIGS. 1 (A) to 1 (D) show a form in which a shear angle is not provided between the
せん断端面1の形成メカニズムの一例について説明する。図2(A)~(C)に示されるように、第1刃21と第2刃22とで鋼材5をせん断することで、せん断端面1を有する加工材10を得る場合について考える。図2(A)に示されるように、鋼材5の第1面10aに第1刃21の第1底面21aが押し付けられることで、鋼材5の第1面10a側にダレ1aが形成される。ダレ1aは鋼材5に第1刃21の第1先端部21xが食い込むまでの過程で形成される。ダレ1aが形成された後、第1先端部21xが鋼材5に食い込む過程でせん断面1e(図10参照)が形成される場合もある。図2(B)に示されるように、ダレ1a及びせん断面1eが形成された後、第1刃21側から第2刃22側に向かって、第1き裂1dxが発生する。一方で、第2刃22側においても同様に、鋼材5の第2面10bに第2先端部22xが食い込んだ後、第2刃22側から第1刃21側に向かって、第2き裂1dyが発生する。図2(C)に示されるように、第1き裂1dx及び第2き裂1dyの各々が進展して互いに合わさることで、破断面1bが形成される。また、第1刃21と第2刃22とをさらに移動させることで、鋼材5が、スクラップ15と、目的物である加工材10とに分離される。この時、図2(C)に示されるように、加工材10のせん断端面1のうち、第2刃22側の角部に、バリ1cが形成され得る。第1刃21と第2刃22との間のシャー角の有無や、平面視におけるせん断端面1の形状(直線状、曲線状又はこれらの組み合わせ、抜き穴、スリット等)によらず、図2(A)~(C)のようなメカニズムで、せん断端面1が形成され得る。
An example of the formation mechanism of the
上記のようにして形成されたせん断端面1においては、せん断による損傷や歪等によって圧縮残留応力や引張残留応力が生じ得る。せん断端面1において大きな引張残留応力が存在すると、例えば、せん断端面1の耐水素脆化性又は疲労強度等が低下し易い。この点、性能の高い加工材10を得るためには、せん断端面1において如何にして引張残留応力を低減するかが一つの課題となり得る。特に、特許文献1に開示されているように、せん断端面1のうち破断面1bにおける引張残留応力を低減できるとよい。
In the
本発明者は、鋼材5に対するせん断の条件と、当該せん断によって生じたせん断端面1の性状との関係について数々の実験・分析を繰り返した結果、以下の新たな知見を得た。
The present inventor has obtained the following new findings as a result of repeating a number of experiments and analyzes on the relationship between the shearing conditions for the
図3(A)~(C)に示されるように、第1刃21によって鋼材5の一部11を打ち抜くとともに、第2刃22によって鋼材5の他部12を打ち抜く場合について説明する。この場合において、図3(A)に示されるように、第1刃21側から優先的にき裂が進展した場合、一部11のせん断端面における引張残留応力が大きくなる一方で、他部12のせん断端面における引張残留応力が小さくなる。すなわち、一部11をスクラップ15とする一方、他部12を製品(加工材10)として好適に採用し得る。また、図3(B)に示されるように、第1刃21側及び第2刃22側の双方から同等にき裂が進展した場合、一部11及び他部12の双方のせん断端面に同等の引張残留応力が生じ得る。すなわち、一部11と他部12との特性のバラつきが抑えられる。この点、一部11及び他部12の双方を製品として採用する場合に好適といえる。さらに、図3(C)に示されるように、第2刃22側から優先的にき裂が進展した場合、他部12のせん断端面における引張残留応力が大きくなる一方で、一部11のせん断端面における引張残留応力が小さくなる。すなわち、他部12をスクラップ15とする一方、一部11を製品として好適に採用し得る。
As shown in FIGS. 3A to 3C, a case where a
以上の知見に基づき、本発明者は以下の(1)~(4)を見出した。
(1)せん断端面1のうち破断面1bに生じる引張残留応力は、破断面1bを形成するき裂1dx、1dyの進展方向や長さに依存して変化する。
(2)破断面1bにおいて、ダレ1a側(第1刃側)から進展したき裂1dxが長くなるほど、加工材10の破断面1bの引張残留応力が小さくなり、スクラップ15の破断面の引張残留応力が大きくなる。
(3)すなわち、加工材10の破断面1bにおいて、ダレ1a側から進展した第1き裂1dxに由来する部分の面積率が、バリ1c側から進展した第2き裂1dyに由来する部分の面積率よりも大きい場合、ダレ1a側から進展した第1き裂1dxに由来する部分の面積率が、バリ1c側から進展した第2き裂1dyに由来する部分の面積率よりも小さい場合よりも、破断面1bの引張残留応力を相対的に低減することができる。
Based on the above findings, the present inventor has found the following (1) to (4).
(1) The tensile residual stress generated in the
(2) In the
(3) That is, in the
本発明者は、鋼材5のせん断時に、き裂1dx、1dyの進展方向や長さを制御することについて、数々の実験・分析を繰り返した結果、さらに、以下の新たな知見を得た。
(4)鋼材5のせん断時、第1刃21側から優先的にき裂を発生・進展させるためには、鋼材5の第2面10bよりも鋼材5の第1面10aを相対的に硬くすることが有効である。例えば、鋼材5の第1面10aのうち、少なくとも、第1刃21が食い込む部分(第1刃21の第1先端部21xと接触する部分)を硬くするために、鋼材5のせん断の前に、鋼材5に対して予変形を施すとよい。
The present inventor has obtained the following new findings as a result of repeating a number of experiments and analyzes on controlling the growth direction and length of cracks 1dx and 1dy when the
(4) In order to preferentially generate and propagate cracks from the
本開示の加工材の製造方法は、以上の知見に基づき完成されたものである。 The manufacturing method of the processed material of the present disclosure has been completed based on the above findings.
2.加工材の製造方法
図4(A)~(D)に示されるように、本開示の加工材10の製造方法においては、第1刃21と第2刃22との間に鋼材5を配置する。ここで鋼材5は第1面10aと第1面10aとは反対側の第2面10bとを有し、第1刃21は第1底面21aと第1側面21bと第1先端部21xとを有し、第2刃22は第2底面22aと第2側面22bと第2先端部22xとを有する。次に、第1刃21と第2刃22とを相対的に移動させて鋼材5をせん断する。本開示の製造方法においては、図4(A)及び(B)に示されるように、鋼材5の第1面10aのうち第1先端部21xと接触する部分10axが、鋼材5の第2面10bのうち第2先端部22xと接触する部分10bxよりも相対的に硬くなるように、鋼材5のせん断の前に、第1面10aの一部及び第2面10bの一部のうちの少なくとも一方に予変形を施す。
2. 2. Manufacturing Method of Processed Material As shown in FIGS. 4A to 4D, in the manufacturing method of the processed
2.1 第1刃
第1刃21は、第1底面21a、第1側面21b及び第1先端部21xを有する。第1底面21aは、第1刃21の相対的な移動方向に対して交差する面を有していてもよく、当該移動方向に対して直交する面を有していてもよい。また、第1側面21bは、第1刃21の相対的な移動方向に沿った面を有していてもよく、当該移動方向に対して傾いた面を有していてもよい。また、第1先端部21xは、第1底面21aと第1側面21bとの交線付近の部分をいい、具体的には、図5(A)に示されるように、第1底面21aと第1側面21bとの交線から第1底面21a側及び第1側面21b側の双方に向かって2mmの範囲にある部分をいう。第1刃21の先端がRを有するように加工されている場合や先端が面取りされている場合は、第1底面21aに沿って延長した面と、第1側面21bに沿って延長した面との交線を仮定し、当該交線から第1底面21a側及び第1側面21b側の双方に向かってR+2mmの範囲内に含まれる部分を第1先端部21xとみなす(図5(B)参照)。第1刃21の先端が面取りされている場合等も同様にして第1先端部21xを特定し得る。
2.1 First blade The
尚、図5(B)においては、説明の便宜上、Rを意図的に大きく記載しているが、通常のRは図5(B)に示されるものより小さい。第1刃21の先端のRは、例えば、0.02mm以上であってもよい。
In FIG. 5 (B), R is intentionally shown to be large for convenience of explanation, but the normal R is smaller than that shown in FIG. 5 (B). The R at the tip of the
第1底面21aの形状は、目的とする加工材10のせん断端面1の形状に応じて決定され得る。第1底面21aは平坦面や曲面を有していてもよく、当該平坦面や曲面は鋼材5のせん断時、第1面10aと対面し得る。
The shape of the first
第1側面21bの形状は、目的とする加工材10のせん断端面1の形状に応じて決定され得る。第1側面21bは平坦面であっても、曲面であっても、平坦面と曲面との組み合わせであってもよい。
The shape of the
第1先端部21xは、第1刃21の長手方向(図4の紙面奥手前方向)に向かって直線状に伸びていてもよいし、曲線状に伸びていてもよく、目的とする加工材10のせん断端面1の形状に応じて決定され得る。鋼材5に抜き穴を設ける場合は、第1先端部21xの形状は、当該抜き穴の縁に沿った環状となり得る。
The
せん断動作前の待機状態において、第1刃21は、第2刃22よりも上方に配置されていてもよい。この場合、第1刃21は、第2刃22の第2底面22aの上に載置された鋼材5の一部を、上から下へと打ち抜くパンチであってもよい。
In the standby state before the shearing operation, the
第1刃21は、せん断加工に用いられる刃として一般的な材質からなる。例えば、第1刃21は、SKD11からなっていてもよい。また、第1刃21はその表面に第1コーティングを有してもよい。
The
2.2 第2刃
第2刃22は、第2底面22a、第2側面22b及び第2先端部22xを有する。第2底面22aは、第2刃22の相対的な移動方向に対して交差する面を有していてもよく、当該移動方向に対して直交する面を有していてもよい。また、第2側面22bは、第2刃22の相対的な移動方向に沿った面を有していてもよく、当該移動方向に対して傾いた面を有していてもよい。また、第2先端部22xは、第2底面22aと第2側面22bとの交線付近の部分をいい、第1先端部21xと同様にして特定される。すなわち、第2底面22aと第2側面22bとの交線から第2底面22a側及び第2側面22b側の双方に向かって2mmの範囲にある部分をいう(図5(A))。第2刃22の先端がRを有するように加工されている場合や先端が面取りされている場合は、第2底面22aに沿って延長した面と、第2側面22bに沿って延長した面との交線を仮定し、当該交線から第2底面22a側及び第2側面22b側の双方に向かってR+2mmの範囲内に含まれる部分を第2先端部22xとみなす(図5(B))。第2刃22の先端が面取りされている場合等も同様にして第2先端部22xを特定し得る。尚、第2刃22の先端のRは、例えば、0.05mm以上であってもよい。また、第2刃22の先端のRは、上記第1刃21の先端のRよりも大きくてもよい。
2.2 Second blade The
第2底面22aの形状は、目的とする加工材10のせん断端面1の形状に応じて決定され得る。第2底面22aは平坦面や曲面を有していてもよく、当該平坦面や曲面は鋼材5のせん断時、第2面10bと対面し得る。
The shape of the second
第2側面22bの形状は、目的とする加工材10のせん断端面1の形状に応じて決定され得る。第2側面22bは平坦面であっても、曲面であっても、平坦面と曲面との組み合わせであってもよい。
The shape of the
第2先端部22xは、第2刃22の長手方向(図4の紙面奥手前方向)に向かって直線状に伸びていてもよいし、曲線状に伸びていてもよく、目的とする加工材10のせん断端面1の形状に応じて決定され得る。鋼材5に抜き穴を設ける場合は、第2先端部22xの形状は、当該抜き穴の縁に沿った環状となり得る。
The
せん断動作前の待機状態において、第2刃22は、第1刃21よりも下方に配置されていてもよい。この場合、第2刃22は、鋼材5が載置されるダイであってもよい。
In the standby state before the shearing operation, the
第2刃22は、せん断加工に用いられる刃として一般的な材質からなる。例えば、第2刃22は、SKD11からなっていてもよい。第2刃22の材質は、第1刃21の材質と同じであっても異なっていてもよい。また、第2刃22はその表面に第2コーティングを有してもよい。
The
2.3 鋼材
鋼材5の形状は、せん断加工が可能である限り、特に限定されるものではない。鋼材5は、例えば、板状であってもよいし、棒状であってもよい。鋼材5が板状である場合、その板厚は、例えば、0.8mm以上であってもよく、3.0mm以下であってもよい。また、鋼材5が棒状である場合、その断面形状は特に限定されず、例えば円状であっても多角形状であってもよく、その断面の円相当直径は5mm以上であってもよく、100mm以下であってもよい。さらに、鋼材5は、折り曲げ等によって何らかの形状に成形されたものであってもよい。
2.3 Steel material The shape of the
図4(A)~(D)に示されるように、鋼材5は、第1面10aと第1面10aとは反対側の第2面10bとを備えていてもよい。第1面10aと第2面10bとは互いに平行であってもよい。尚、本願にいう「平行」とは、完全な平行に限定されるものではなく、実質的に平行であればよい。すなわち、第1面10aと第2面10bとが完全な平行ではない場合においても、工業生産上許容される誤差の範囲内であれば平行とみなす。具体的には、第1面10aと第2面10bとのなす角が0°±1°の場合、当該第1面10aと第2面10bとは平行であるものとみなす。
As shown in FIGS. 4A to 4D, the
鋼材5は表面処理層を有していてもよい。表面処理層としては、めっき層や塗膜等が挙げられる。また、鋼材5は鋼種の異なる複数の層を含むものであってもよい。例えば、鋼材5としてクラッド鋼を採用することも可能である。
The
鋼材5の機械特性は特に限定されるものではなく、加工材10の用途に応じて適宜決定され得る。ただし、引張残留応力による耐水素脆化性の低下等の問題は、特に、高強度の鋼材において生じ易い。この点、鋼材5は、例えば、引張強さが980MPa以上であってもよく、1180MPa以上であってもよく、1470MPa以上であってもよい。鋼材5の引張強さの上限は特に限定されるものではないが、例えば、2500MPa以下であってもよく、2200MPa以下であってもよく、2000MPa以下であってもよい。尚、本願にいう鋼材の「引張強さ」とは、ISO 6892-1:2009にしたがうものである。
The mechanical properties of the
鋼材5の化学組成や金属組織は特に限定されるものではなく、加工材10の用途に応じて適宜決定され得る。本開示の技術によれば、鋼材5の化学組成や金属組織によらず、破断面1bにおける引張残留応力を低減することができる。化学組成の一例として、鋼材5は、質量%で、C:0.050~0.800%、Si:0.01~3.00%、Mn:0.01~10.00%、Al:0.001~0.500%、P:0.100%以下、S:0.050%以下、N:0.010%以下、Cr:0~3.000%、Mo:0~1.000%、B:0~0.0100%、Ti:0~0.500%、Nb:0~0.500%、V:0~0.500%、Cu:0~0.50%、Ni:0~0.50%、O:0~0.020%、W:0~0.100%、Ta:0~0.10%、Co:0~0.50%、Sn:0~0.050%、Sb:0~0.050%、As:0~0.050%、Mg:0~0.050%、Ca:0~0.050%、Y:0~0.050%、Zr:0~0.050%、La:0~0.050%、Ce:0~0.050%、及び、残部:Fe及び不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、鋼材5の上記化学組成において、任意に添加される元素であるCr、Mo、B、Ti、Nb、V、Cu、Ni、O、W、Ta、Co、Sn、Sb、As、Mg、Ca、Y、Zr、La、及びCeの含有量の下限は0.0001%又は0.001%であってもよい。
The chemical composition and metallographic structure of the
2.4 鋼材の配置
本開示の製造方法においては、上記のような第1刃21と第2刃22との間に鋼材5を配置する。第1刃21と第2刃22との間における鋼材5の配置について特に制限はなく、鋼材5を適切にせん断加工が可能なように配置されればよい。例えば、図4(C)に示されるように、鋼材5の上方に第1刃21が配置されるようにしつつ、第2刃22の第2底面22aの上に鋼材5を載置してもよい。また、本開示の製造方法においては、鋼材5のせん断をより容易とするため、第1刃21と第2刃22との間に鋼材5を配置する際、不図示の押さえ部材(ホルダー)によって鋼材5を第1底面21aや第2底面22aへと押さえつけてもよい。押さえ部材の形態は特に限定されるものではなく、一般的な押さえ部材を採用すればよい。
2.4 Arrangement of steel material In the manufacturing method of the present disclosure, the
2.5 せん断の際の第1刃と第2刃の動作及び関係
本開示の製造方法においては、第1刃21と第2刃22との間に鋼材5を配置した後、第1刃21と第2刃22とを相対的に移動させることで、鋼材5をせん断する。第1刃21及び第2刃22の相対的な移動は、不図示の移動装置によって行われればよい。或いは、第1刃21及び第2刃22の少なくとも一方を手動で移動させてもよい。
2.5 Operation and relationship between the 1st blade and the 2nd blade during shearing In the manufacturing method of the present disclosure, after the
2.5.1 クリアランス
図4(C)及び(D)に示されるように、せん断の際、第1刃21と第2刃22との間に、クリアランスCが設けられてもよい。クリアランスCは、鋼材5の材質や形状等に応じて適宜決定され得る。例えば、鋼材5が板状である場合、クリアランスCは、板厚の5%以上であってもよく、板厚の25%以下であってもよい。尚、本願にいう「クリアランス」とは、ISO 16630:2009にしたがうものである。
2.5.1 Clearance As shown in FIGS. 4 (C) and 4 (D), a clearance C may be provided between the
2.5.2 シャー角
図6に示されるように、せん断の際、第1刃21と第2刃22との間にシャー角αが設けられてもよい。シャー角αは、鋼材5の材質や形状等に応じて適宜決定され得る。例えば、シャー角αは、0°以上であってもよく、10°以下であってもよい。また、本発明者の新たな知見によれば、シャー角が0°以上1°以下である場合に、鋼材5に対して第2き裂1dyよりも先に第1き裂1dxを進展させ易い。
2.5.2 Shear angle As shown in FIG. 6, a shear angle α may be provided between the
2.6 せん断前の鋼材の予変形
本開示の製造方法においては、鋼材5の第1面10aのうち第1先端部21xと接触する部分10axが、鋼材5の第2面10bのうち第2先端部22xと接触する部分10bxよりも相対的に硬くなるように、鋼材5のせん断の前に、第1面10aの一部及び第2面10bの一部のうちの少なくとも一方に予変形を施すことが重要である。これにより、鋼材5のせん断の際、第2き裂1dyよりも先に第1き裂1dxを発生・進展させ易くなる。尚、本開示の製造方法においては、鋼材5の第1面10aに第1先端部21xが接触している際、鋼材5の第1面10aに対して第1先端部21xの全体が接触している必要はなく、第1先端部21xの少なくとも一部が第1面10aに接触していればよい。また、本開示の製造方法においては、第1先端部21xと接触する部分10axの全体に対して予変形を施す必要はなく、部分10axの少なくとも一部に予変形が施されていればよい。第2面10bと第2先端部22xとの接触についても同様である。予変形を施すタイミングは、せん断の前であればよく、特に限定されるものではない。本発明者の知見によれば、第1先端部21xと接触する部分10axの硬さが、第2先端部22xと接触する部分10bxの硬さよりも硬いほど、第1き裂1dxを進展させ易い。例えば、本開示の製造方法においては、鋼材5の第1面10aのうち第1先端部21xと接触する部分10axの硬さHaと、鋼材5の第2面10bのうち第2先端部22xと接触する部分10bxの硬さHbとの比Ha/Hbが1.05以上、1.10以上、1.15以上、1.20以上又は1.50以上となるように、鋼材5のせん断の前に、第1面10aの一部及び第2面10bの一部のうちの少なくとも一方に予変形を施してもよい。
2.6 Pre-deformation of steel material before shearing In the manufacturing method of the present disclosure, the portion 10ax in contact with the
尚、鋼材5の第1面10aのうち第1先端部21xと接触する部分10axの硬さHaや、第2面10bのうち第2先端部22xと接触する部分10bxの硬さHbは、以下の通りにして測定する。すなわち、鋼材5の表層から20μmの位置において、ビッカース硬さ試験を実施する。荷重は30gfとし、部分10ax、10bxに含まれる範囲内において10点測定し、その平均値を硬さHa、Hbとする。尚、後述するように、本開示の製造方法においては、鋼材5の第1面10aの一部のうち第1先端部21xと接触する部分10axに沿って(切断線に沿って)、断続的に歪を導入してもよい。このように、鋼材5に施された予変形が部分的な「途切れ」を有する場合は、予変形が施された部分において上記の硬さHaやHbを測定するものとする。
The hardness Ha of the portion 10ax of the
鋼材5の第1面10aのうち第1先端部21xと接触する部分10axを、鋼材5の第2面10bのうち第2先端部22xと接触する部分10bxよりも相対的に硬くする予変形としては、種々のものが考えられる。
As a pre-deformation that makes the portion 10ax in contact with the
本開示の製造方法においては、鋼材5の第1面10aのうち第1先端部21xと接触する部分10axの硬さHaを増加させるように、鋼材5のせん断の前に、鋼材5の第1面10aの一部に歪を導入してもよい。具体的には、図7(A)及び(B)に示されるように、鋼材5の第1面10aの一部のうち第1先端部21xと接触する部分10axに沿って(切断線に沿って)連続する歪を導入してもよい。例えば、切断線が直線状である場合、当該切断線に沿って直線状に歪を導入し得る。歪は少なくとも部分10axに沿って導入されればよく、部分10ax以外の部分にまで歪が導入されてもよい。尚、仮に歪が鋼材5の第1面10aの全面に導入された場合、鋼材5のどの部分をせん断しても所望の効果が得られる一方、鋼材5の表面性状が劣化する虞がある。本開示の効果を確保する観点からは、鋼材5の第1面10aの一部に歪を導入されれば十分である。このように歪を導入した後は、図7(C)~(E)に示されるように、当該歪が導入された部分10axに沿って第1刃21と第2刃22とを配置したうえで、第1刃21と第2刃22とを相対的に移動させて鋼材5をせん断すればよい。
In the manufacturing method of the present disclosure, the first surface of the
本開示の製造方法においては、第1刃21による切断線に沿って、鋼材5の第1面10aの一部に、図7(A)~(E)に示されるように歪を連続的に導入してもよいし、図8(A)~(E)に示されるように断続的に(部分的に途切れを有するように)導入してもよい。鋼材5の第1面10aの一部に、歪を断続的に導入する場合、切断線に沿った長さにおいて、歪を導入しない部分の長さL1と歪を導入する部分の長さL2との比L1/L2が0.5以下であってもよい。
In the manufacturing method of the present disclosure, strain is continuously applied to a part of the
鋼材5の第1面10aの一部に歪を導入することによる硬さの増加割合は特に限定されるものではない。例えば、鋼材5の第1面10aの一部に歪を導入することで、歪が導入される前と後とで、硬さHaを10%以上増加させてもよいし、15%以上増加させてもよいし、20%以上増加させてもよい。これにより、鋼材5のせん断の際、第2き裂1dyよりも先に第1き裂1dxをより発生・進展させ易くなる。
The rate of increase in hardness due to the introduction of strain into a part of the
鋼材5の第1面10aに歪を導入する方法は特に限定されるものではない。例えば、図9に示されるように、第1面10aの一部に工具30を押し付けることで、第1面10aの一部に圧縮歪を付与してもよい。工具による押し付けの形態は特に限定されるものではなく、例えば、棒状の硬質部材を用いて、その先端を第1面10aに押し付ける形態や、鋼材5の切断線に沿って延在する端部を有する幅広の硬質部材を用いて、当該端部を第1面10aに押し付ける形態等が挙げられる。或いは、第1面10aの一部にショットピーニングを施してもよい。
The method of introducing strain into the
上記した以外にも、例えば、曲げ加工によって鋼材5に対して予変形を施すことで、鋼材5の第1面10aの一部を相対的に硬くしてもよい。
In addition to the above, for example, a part of the
3.加工材
本開示の製造方法によれば、せん断端面1のうち特に破断面1bにおける引張残留応力が低減された加工材10が得られる。以下、せん断端面1を有する加工材10の一例について説明するが、加工材10の形態は以下のものに限定されない。図10及び11に示されるように、加工材10のせん断端面1は、ダレ1aと破断面1bとバリ1cとを備える。破断面1bは、第1部分1bxと第2部分1byとを含む。第1部分1bxは、ダレ1a側からバリ1c側へと進展した第1き裂1dxによって形成され、第2部分1byは、バリ1c側からダレ1a側へと進展した第2き裂1dyによって形成される。破断面1bに占める第1部分1bxの面積率は、破断面1bに占める第2部分1byの面積率よりも大きい。
3. 3. Processed Material According to the manufacturing method of the present disclosure, among the sheared end faces 1, a processed
3.1 せん断端面
図10及び11に示されるように、せん断端面1は、ダレ1aと破断面1bとバリ1cとを備える。また、せん断端面1は、せん断面1eを備えていてもよい。せん断端面1のうち、ダレ1a、バリ1c、及び、せん断面1eについては、加工材10の形態に応じて任意の形態を採り得る。ダレ1a、バリ1c、及び、せん断面1eについては、従来と同様の形態であってもよい。
3.1 Shear end face As shown in FIGS. 10 and 11, the
加工材10は、せん断端面1のうち破断面1bの構成に一つの特徴がある。図10及び11に示されるように、破断面1bは、第1部分1bxと第2部分1byとを含む。第1部分1bxは、ダレ1a側からバリ1c側へと進展した第1き裂1dxによって形成され、第2部分1byは、バリ1c側からダレ1a側へと進展した第2き裂1dyによって形成される。
The processed
第1き裂1dxの進展方向は、ダレ1a側からバリ1c側へと向かう方向であればよい。加工材10が板状である場合、第1き裂1dxの進展方向は、加工材10の板厚方向に沿った方向(第1面10a及び第2面10bに対して直交する方向)であってもよいし、板厚方向に対して傾いた方向であってもよい。また、第2き裂1dyの進展方向は、バリ1c側からダレ1a側へと向かう方向であればよい。加工材10が板状である場合、第2き裂1dyの進展方向は、加工材10の板厚方向に沿った方向(第1面10a及び第2面10bに対して直交する方向)であってもよいし、板厚方向に対して傾いた方向であってもよい。例えば、鋼材5のせん断の際、第1刃21と第2刃22との間にクリアランスC(図4参照)が設けられた場合、第1き裂1dx及び第2き裂1dyの進展方向が板厚方向に対して傾いた方向となり得、クリアランスが大きいほど、傾きが大きくなり得る。
The growth direction of the first crack 1dx may be any direction from the sagging 1a side to the
第1き裂1dxは、ダレ1a側を起点としてバリ1c側へと進展し、バリ1c側にて第2き裂1dyと合わさるものであればよく、必ずしも、ダレ1a側からバリ1c側の第2き裂1dyに向かって最短経路で進展する必要はない。例えば、第1き裂1dxは、ダレ1a側からバリ1c側に進展する途中において、図2(B)の紙面奥手前方向(加工材10が板状である場合、例えば、板幅方向)に向かって進展してもよい。第2き裂1dyについても同様である。
The first crack 1dx may be one that extends from the sagging 1a side to the
せん断端面1において、破断面1bに占める第1部分1bxの面積率は、破断面1bに占める第2部分1byの面積率よりも大きい。言い換えれば、せん断端面1において、ダレ1a側からバリ1c側に向かって進展した第1き裂1dxの平均長さが、バリ1c側からダレ1a側に向かって進展した第2き裂1dyの平均長さよりも長い。上記の通り、破断面1bのうち、ダレ1a側から進展したき裂1dxに由来する部分の面積率が、バリ1c側から進展したき裂1dxに由来する部分の面積率よりも大きい場合、破断面1bの引張残留応力を相対的に低減することができる。
In the
尚、破断面1bにおける第1部分1bx及び第2部分1byの各々の面積率や第1き裂1dx及び第2き裂1dyの各々の長さを特定するにあたって、破断面1bの表面の凹凸は考慮しないものとする。例えば、図11に示されるように、せん断端面1を正面から見た場合において、第1き裂1dxの起点となる位置をP1、第2き裂1dyの起点となる位置をP2、第1き裂1dxと第2き裂1dyとが合わさる位置をP3とした場合、P1とP3との間隔が、P2とP3との間隔よりも大きい場合に、破断面1bに占める第1部分1bxの面積率が、破断面1bに占める第2部分1byの面積率よりも大きいものと判断することができる。
In order to specify the area ratio of each of the first portion 1bx and the second portion 1by and the length of each of the first crack 1dx and the second crack 1dy in the
本発明者の知見によれば、破断面1bに占める第1部分1bxの面積率が大きいほど、破断面1bの引張残留応力が低減される。例えば、加工材10において、破断面1bに占める第1部分1bxの面積率は、破断面1bに占める第2部分1byの面積率の1.2倍以上であってもよく、1.5倍以上であってもよく、1.7倍以上であってもよく、2.0倍以上であってもよく、2.2倍以上であってもよく、2.5倍以上であってもよい。
According to the findings of the present inventor, the larger the area ratio of the first portion 1bx in the
尚、バリ1cは目視では確認できない大きさであってもよい。加工材10の第1面10a及び第2面10bのうち、どちらがダレ1a側の面で、どちらがバリ1c側の面であるかについては、仮にバリ1cが確認できずとも、加工材10の形状を観察することによって容易に判別可能である。
The
せん断端面1において、せん断面1eと破断面1bとは、その性状が異なる。例えば、せん断面1eと破断面1bとは粗さ(光沢度)が異なる。この点、外観を観察するだけでも、せん断面1eと破断面1bとを容易に判別可能である。
In the
破断面1bにおいて、第1部分1bxと第2部分1byとの境界(第1き裂1dxと第2き裂1dyとが合わさる位置)は、例えば、せん断端面1に多量の水素を導入することで判別可能である。上述した通り、き裂の進展中に生じる応力は、き裂の進展方向に依存する。すなわち、図12(A)及び(B)に示されるように、第1き裂1dxと第2き裂1dyとが合わさる位置で、残留応力が急変するものといえる。このため、水素の侵入によって生じる水素脆化割れの方向についても、第1き裂1dxと第2き裂1dyとが合わさる位置で急変する。これを考慮すると、水素脆化割れの向きが急変する位置を、第1き裂1dxと第2き裂1dyとが合わさる位置とみなすことができる。
In the
3.2 せん断端面以外の構成
加工材10はせん断端面1を有するものであればよく、せん断端面以外の構成は特に限定されるものではない。加工材10の形状は、上記した鋼材5の形状と対応する。すなわち、加工材10は、上記したような板状であっても、棒状であってもよい。また、加工材10は、せん断端面1以外の面として、第1面10aと第1面10aとは反対側の第2面10bとを備えていてもよく、当該第1面10aと当該第2面10bとが、せん断端面1を介して連結されていてもよい。第1面10aと第2面10bとは互いに平行であってもよい。また、加工材10は上記したような表面処理層を有していてもよい。また、加工材10は鋼種の異なる複数の層を含むものであってもよい。加工材10の機械特性や化学組成等についても上述した通りである。
3.2 Structures other than the sheared end face The processed
4.作用・効果
以上の通り、本開示の製造方法によれば、せん断端面1のうち特に破断面1bにおける引張残留応力が低減された加工材10を製造することができる。破断面1bの引張残留応力が低減されることで、例えば、せん断端面1における耐水素脆化性又は疲労強度等が向上し得る。
4. Action / Effect As described above, according to the manufacturing method of the present disclosure, it is possible to manufacture the processed
1.鋼材
被加工材である鋼材として、引張強さ980MPa級の鋼板A(板厚1.6mm)と、引張強さ1470MPa級の鋼板B(板厚1.6mm)とを用意した。
1. 1. Steel Material As the steel material to be processed, a steel plate A having a tensile strength of 980 MPa (plate thickness 1.6 mm) and a steel plate B having a tensile strength of 1470 MPa class (plate thickness 1.6 mm) were prepared.
2.鋼板Aに対するせん断条件
鋼板Aの表面の所定の位置に、図9に示されるような工具(材質:SKD11、尖端部の半径:10mm)を用いて歪を導入した。当該歪は、幅2~4mm程度とし、せん断時の切断線に沿って連続的に導入するものとした。歪が導入された鋼板Aをパンチとダイとの間に配置し、パンチとダイとを相対的に移動させることで、鋼板Aのうち歪を導入した部分に切断線が含まれるようにして、パンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。
2. 2. Shearing conditions for steel sheet A Strain was introduced at a predetermined position on the surface of steel sheet A using a tool (material: SKD11, radius of tip: 10 mm) as shown in FIG. The strain was set to a width of about 2 to 4 mm and was continuously introduced along the cutting line during shearing. By arranging the steel plate A in which the strain is introduced between the punch and the die and moving the punch and the die relatively, the portion of the steel plate A in which the strain is introduced includes a cutting line. It was punched to obtain a processed material having a sheared end face on the die.
2.1 実施例1
鋼板Aのパンチ側表面に歪を導入することで、鋼板Aのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Aのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを1.11とした。
2.1 Example 1
By introducing strain on the punch side surface of the steel plate A, the hardness Ha of the portion of the punch side surface of the steel plate A that contacts the punch tip portion and the portion of the die side surface of the steel material A that contacts the die tip portion. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was set to 1.11.
2.2 実施例2
鋼板Aのパンチ側表面に歪を導入することで、鋼板Aのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Aのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを1.20とした。
2.2 Example 2
By introducing strain on the punch side surface of the steel plate A, the hardness Ha of the portion of the punch side surface of the steel plate A that contacts the punch tip portion and the portion of the die side surface of the steel material A that contacts the die tip portion. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was 1.20.
2.3 実施例3
鋼板Aのパンチ側表面に歪を導入することで、鋼板Aのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Aのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを1.51とした。
2.3 Example 3
By introducing strain on the punch side surface of the steel plate A, the hardness Ha of the portion of the punch side surface of the steel plate A that contacts the punch tip portion and the portion of the die side surface of the steel material A that contacts the die tip portion. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was set to 1.51.
2.4 比較例1
鋼板Aのパンチ側表面及びダイ側表面のいずれにも歪を導入せず、鋼板Aの表裏の硬さを同等としてせん断を行った。
2.4 Comparative Example 1
No strain was introduced into either the punch-side surface or the die-side surface of the steel plate A, and shearing was performed with the hardness of the front and back surfaces of the steel plate A being equal.
2.5 比較例2
鋼板Aのダイ側表面に歪を導入することで、鋼板Aのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Aのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを0.85とした。
2.5 Comparative Example 2
By introducing strain on the die-side surface of the steel plate A, the hardness Ha of the portion of the punch-side surface of the steel plate A that contacts the punch tip and the portion of the die-side surface of the steel material A that contacts the die tip. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was set to 0.85.
3.鋼板Bに対するせん断条件
鋼板Bの表面の所定の位置にショットピーニングにより歪を導入した。ショットピーニングには直圧式エアーショットピーニング機を用いた。投射材はφ0.25mm、投射圧力は0.4MPa、投射量は8.0kg/minとした。投射時間を100~5000秒の範囲で変化させ、表面の硬さを変化させた。当該歪は、幅5mm程度とし、せん断時の切断線に沿って連続的に導入するものとした。歪が導入された鋼板Bをパンチとダイとの間に配置し、パンチとダイとを相対的に移動させることで、鋼板Bのうち歪を導入した部分に切断線が含まれるようにして、パンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。
3. 3. Shearing conditions for steel sheet B Strain was introduced by shot peening at a predetermined position on the surface of steel sheet B. A direct pressure type air shot peening machine was used for shot peening. The projection material was φ0.25 mm, the projection pressure was 0.4 MPa, and the projection amount was 8.0 kg / min. The projection time was changed in the range of 100 to 5000 seconds, and the hardness of the surface was changed. The strain was set to a width of about 5 mm and was continuously introduced along the cutting line during shearing. The strain-introduced steel plate B is placed between the punch and the die, and the punch and the die are relatively moved so that the portion of the steel plate B in which the strain is introduced includes a cutting line. It was punched to obtain a processed material having a sheared end face on the die.
3.1 実施例4
鋼板Bのパンチ側表面に歪を導入することで、鋼板Bのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Bのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを1.09とした。
3.1 Example 4
By introducing strain on the punch side surface of the steel plate B, the hardness Ha of the portion of the punch side surface of the steel plate B that contacts the punch tip portion and the portion of the die side surface of the steel material B that contacts the die tip portion. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was set to 1.09.
3.2 実施例5
鋼板Bのパンチ側表面に歪を導入することで、鋼板Bのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Bのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを1.19とした。
3.2 Example 5
By introducing strain on the punch side surface of the steel plate B, the hardness Ha of the portion of the punch side surface of the steel plate B that contacts the punch tip portion and the portion of the die side surface of the steel material B that contacts the die tip portion. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was 1.19.
3.3 実施例6
鋼板Bのパンチ側表面に歪を導入することで、鋼板Bのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Bのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを1.51とした。
3.3 Example 6
By introducing strain on the punch side surface of the steel plate B, the hardness Ha of the portion of the punch side surface of the steel plate B that contacts the punch tip portion and the portion of the die side surface of the steel material B that contacts the die tip portion. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was set to 1.51.
3.4 比較例3
鋼板Bのパンチ側表面及びダイ側表面のいずれにも歪を導入せず、鋼板Bの表裏の硬さを同等としてせん断を行った。
3.4 Comparative Example 3
No strain was introduced into either the punch-side surface or the die-side surface of the steel plate B, and shearing was performed with the hardness of the front and back surfaces of the steel plate B being equal.
3.5 比較例4
鋼板Bのダイ側表面に歪を導入することで、鋼板Bのパンチ側表面のうちパンチ先端部と接触する部分の硬さHaと、鋼材Bのダイ側表面のうちダイ先端部と接触する部分の硬さHbとの比Ha/Hbを0.86とした。
3.5 Comparative Example 4
By introducing strain on the die-side surface of the steel plate B, the hardness Ha of the portion of the punch-side surface of the steel plate B that contacts the punch tip and the portion of the die-side surface of the steel material B that contacts the die tip. The ratio Ha / Hb to the hardness Hb was set to 0.86.
4.評価条件
実施例1~4及び比較例1~4に係る加工材の各々について、以下の通り、せん断端面の残留応力を測定した。すなわち、板厚方向の中心位置において、スポット径φ500μmでX線による残留応力測定を実施した(板幅方向に異なる3箇所)。残留応力の測定方向は、板厚方向、板幅方向、板厚方向から45度方向の3方向とし、残留応力の算出にはsin2ψ法を用いた。端面法線方向の残留応力をゼロと仮定し、算出した3方向の残留応力から、最大主応力を算出した。3箇所で算出した最大主応力の値を平均した。
4. Evaluation conditions For each of the processed materials according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, the residual stress on the sheared end face was measured as follows. That is, at the center position in the plate thickness direction, the residual stress was measured by X-ray with a spot diameter of φ500 μm (three points different in the plate width direction). The residual stress was measured in three directions: the plate thickness direction, the plate width direction, and the 45 degree direction from the plate thickness direction, and the sin 2 ψ method was used to calculate the residual stress. Assuming that the residual stress in the normal direction of the end face is zero, the maximum principal stress was calculated from the calculated residual stress in the three directions. The values of the maximum principal stress calculated at three points were averaged.
5.評価結果
評価結果を下記表1及び2に示す。
5. Evaluation Results The evaluation results are shown in Tables 1 and 2 below.
表1及び2に示されるように、鋼板のパンチ側表面に予変形を施し、鋼板のパンチ側表面の硬さHaが、ダイ側表面の硬さHbよりも硬い状態で鋼板のせん断を行った場合、せん断後に得られる加工材のせん断端面において、破断面の引張残留応力を顕著に低減できることが分かる。加工材の破断面において、パンチ側から進展した第1き裂に由来する第1部分の面積率を高めることができたためと考えられる。このような効果は鋼板の強度によらず同様に認められることが分かる。 As shown in Tables 1 and 2, the punch-side surface of the steel plate was pre-deformed, and the steel plate was sheared in a state where the hardness Ha of the punch-side surface of the steel plate was harder than the hardness Hb of the die-side surface. In this case, it can be seen that the tensile residual stress of the fracture surface can be remarkably reduced at the sheared end face of the processed material obtained after shearing. It is probable that the area ratio of the first portion derived from the first crack extending from the punch side could be increased in the fracture surface of the processed material. It can be seen that such an effect is similarly observed regardless of the strength of the steel sheet.
尚、上記実施例では、鋼材として鋼板を用いる形態を例示したが、本開示の技術はこの形態に限定されるものではない。本開示の技術は、上記したように、鋼材の表裏の摩擦係数を調整した点に特徴があり、鋼材の形状によらず、同様の効果を発揮し得る。 In the above embodiment, the embodiment in which the steel plate is used as the steel material is exemplified, but the technique of the present disclosure is not limited to this embodiment. As described above, the technique of the present disclosure is characterized in that the friction coefficient of the front and back surfaces of the steel material is adjusted, and the same effect can be exhibited regardless of the shape of the steel material.
本開示のせん断加工装置により製造される加工材は、例えば、自動車、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、建設機械、各種プラント、ペンストック等の構成材料として利用可能である。 The processed material produced by the shearing processing apparatus of the present disclosure can be used as a constituent material of, for example, automobiles, home appliances, building structures, ships, bridges, construction machinery, various plants, pen stocks and the like.
1 せん断端面
1a ダレ
1b 破断面
1bx 第1部分
1by 第2部分
1c バリ
1dx 第1き裂
1dy 第2き裂
1e せん断面
5 鋼材
10 加工材
10a 第1面
10ax 第1刃の第1先端部と接触する部分
10b 第2面
10bx 第2刃の第2先端部と接触する部分
11 鋼材の一部
12 鋼材の他部
15 スクラップ
21 第1刃
21a 第1底面
21b 第1側面
21x 第1先端部
22 第2刃
22a 第2底面
22b 第2側面
22x 第2先端部
1
Claims (10)
第1刃と第2刃との間に前記鋼材を配置すること、ここで前記鋼材は第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1刃は第1底面と第1側面と第1先端部とを有し、前記第2刃は第2底面と第2側面と第2先端部とを有する、及び、
前記第1刃と前記第2刃とを相対的に移動させて前記鋼材をせん断すること、
を含み、
前記鋼材の前記第1面のうち前記第1先端部と接触する部分が、前記鋼材の前記第2面のうち前記第2先端部と接触する部分よりも相対的に硬くなるように、前記鋼材のせん断の前に、前記第1面の一部及び前記第2面の一部のうちの少なくとも一方に予変形を施すこと、
を含む、
加工材の製造方法。 It is a method of manufacturing processed materials by shearing steel materials.
Arranging the steel material between the first blade and the second blade, where the steel material has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the first blade has a first surface. It has one bottom surface, a first side surface and a first tip portion, and the second blade has a second bottom surface, a second side surface and a second tip portion, and
Shearing the steel material by relatively moving the first blade and the second blade.
Including
The steel material so that the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion is relatively harder than the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Pre-deformation of at least one of a part of the first surface and a part of the second surface before shearing.
including,
Manufacturing method of processed materials.
請求項1に記載の製造方法。 The ratio Ha of the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion and the hardness Hb of the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Prior to shearing of the steel material, at least one of a part of the first surface and a part of the second surface is pre-deformed so that / Hb is 1.10 or more.
The manufacturing method according to claim 1.
請求項1に記載の製造方法。 The ratio Ha of the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion and the hardness Hb of the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Prior to shearing of the steel material, at least one of a part of the first surface and a part of the second surface is pre-deformed so that / Hb is 1.20 or more.
The manufacturing method according to claim 1.
請求項1に記載の製造方法。 The ratio Ha of the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that contacts the first tip portion and the hardness Hb of the portion of the second surface of the steel material that contacts the second tip portion. Prior to shearing of the steel material, at least one of a part of the first surface and a part of the second surface is pre-deformed so that / Hb becomes 1.50 or more.
The manufacturing method according to claim 1.
請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。 Before shearing the steel material, strain is introduced into a part of the first surface of the steel material so as to increase the hardness Ha of the portion of the first surface of the steel material that comes into contact with the first tip portion. do,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の製造方法。 The strain is continuously or intermittently introduced into a part of the first surface of the steel material along the cutting line by the first blade.
The manufacturing method according to claim 5.
請求項5又は6に記載の製造方法。 By introducing the strain into a part of the first surface of the steel material, the hardness Ha is increased by 10% or more before and after the strain is introduced.
The manufacturing method according to claim 5 or 6.
請求項1~7のいずれか1項に記載の製造方法。 The steel material is plate-shaped,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7.
請求項1~8のいずれか1項に記載の製造方法。 The tensile strength of the steel material is 980 MPa or more.
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 8.
請求項9に記載の製造方法。 The tensile strength of the steel material is 1470 MPa or more.
The manufacturing method according to claim 9.
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