JP2022030538A - 加工材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋼材をせん断して加工材を製造する場合に、加工材の破断面の引張残留応力を低減する。【解決手段】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、前記鋼材のせん断の際、前記第１面に前記第１刃が接触し、且つ、前記第２面に前記第２刃が接触した時点において、前記鋼材の前記第１面及び前記第２面のうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、前記第１面のうち前記第１先端部と接触する部分の応力集中を、前記第２面のうち前記第２先端部と接触する部分の応力集中よりも大きくする、加工材の製造方法。【選択図】図４
Description
本願は、加工材の製造方法を開示する。
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にはせん断加工を行う被加工材に対して、脱炭処理、メッキ処理又は潤滑処理といった表面処理を施すことが開示されている。特許文献２においては、被加工材に対して表面処理を施すことで、せん断時に生じるバリの高さを半減している。
特許文献３には打ち抜きせん断面への給油手段を有するプレス型が開示されている。特許文献３においては、パンチと摺動接触する打ち抜きせん断面に直接給油を行うことで、摩擦熱によって打ち抜きせん断面がパンチに焼きつくこと等を防止している。
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。
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、
前記鋼材のせん断の際、前記第１面に前記第１刃が接触し、且つ、前記第２面に前記第２刃が接触した時点において、前記鋼材の前記第１面及び前記第２面のうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、前記第１面のうち前記第１先端部と接触する部分の応力集中を、前記第２面のうち前記第２先端部と接触する部分の応力集中よりも大きくする、
加工材の製造方法
を開示する。
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、
前記鋼材のせん断の際、前記第１面に前記第１刃が接触し、且つ、前記第２面に前記第２刃が接触した時点において、前記鋼材の前記第１面及び前記第２面のうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、前記第１面のうち前記第１先端部と接触する部分の応力集中を、前記第２面のうち前記第２先端部と接触する部分の応力集中よりも大きくする、
加工材の製造方法
を開示する。
本開示の製造方法において、
前記鋼材のせん断の際、前記第１面及び前記第２面の各々に潤滑剤が供給されてもよく、
前記第１面に供給される潤滑剤の種類と、前記第２面に供給される潤滑剤の種類とが異なってもよい。
前記鋼材のせん断の際、前記第１面及び前記第２面の各々に潤滑剤が供給されてもよく、
前記第１面に供給される潤滑剤の種類と、前記第２面に供給される潤滑剤の種類とが異なってもよい。
本開示の製造方法において、
前記鋼材のせん断の際、前記第１面及び前記第２面の各々に潤滑剤が供給されてもよく、
前記第２面に供給される潤滑剤の量が、前記第１面に供給される潤滑剤の量の２倍以上であってもよい。
前記鋼材のせん断の際、前記第１面及び前記第２面の各々に潤滑剤が供給されてもよく、
前記第２面に供給される潤滑剤の量が、前記第１面に供給される潤滑剤の量の２倍以上であってもよい。
本開示の製造方法において、前記鋼材のせん断の際、前記第２面に潤滑剤が供給される一方、前記第１面には潤滑剤が供給されなくてもよい。
本開示の製造方法において、
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の表面粗さを変化させる表面処理を施してもよく、
前記鋼材のせん断の際、前記表面処理が施された部分をせん断してもよい。
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の表面粗さを変化させる表面処理を施してもよく、
前記鋼材のせん断の際、前記表面処理が施された部分をせん断してもよい。
本開示の製造方法において、前記第１面の前記一部の前記表面粗さが、前記第２面の前記一部の前記表面粗さの５倍以上であってもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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９参照）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。
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。
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。
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（加工材１０）として好適に採用し得る。
以上のことから、以下の（１）～（３）のことがいえる。
（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。
（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。
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進展させるためには、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）において、鋼材５の第２面１０ｂのうち、第２刃２２が食い込む部分（第２刃２２の第２先端部２２ｘと接触する部分）よりも、大きな応力集中を生じさせるとよい。
（４）鋼材５のせん断時、第１刃２１側から優先的にき裂を進展させるためには、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）において、鋼材５の第２面１０ｂのうち、第２刃２２が食い込む部分（第２刃２２の第２先端部２２ｘと接触する部分）よりも、大きな応力集中を生じさせるとよい。
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。
２．加工材の製造方法
図４（Ａ）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、まず、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、図４（Ｂ）に示されるように、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、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａに第１刃２１が接触し、且つ、第２面１０ｂに第２刃２２が接触した時点において、鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくする。
図４（Ａ）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、まず、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、図４（Ｂ）に示されるように、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、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａに第１刃２１が接触し、且つ、第２面１０ｂに第２刃２２が接触した時点において、鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくする。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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））。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。
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））。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図４（Ａ）及び（Ｂ）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。
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。
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。
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。
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（Ａ）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。
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（Ａ）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。
２．５ 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、公知の移動装置（不図示）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。
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、公知の移動装置（不図示）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。
２．５．１ クリアランス
図４（Ａ）及び（Ｂ）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。
図４（Ａ）及び（Ｂ）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。
２．５．２ 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。
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。
２．６ せん断の際の鋼材の応力集中
本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａに第１刃２１が接触し、且つ、第２面１０ｂに第２刃２２が接触した時点において、鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくすることが重要である。「鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して」とは、鋼材５の表面に自ずと存在する微細な凹凸を利用する形態、機械研磨等によって鋼材５の表面に意図的に設けられた凹凸を利用する形態のいずれをも含む概念である。詳しくは後述する。「第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくする」とは、第１面１０ａの第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの少なくとも一部に生じている応力を、第２面１０ｂの第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘに生じている応力よりも、局所的とすることを意味する。これにより、鋼材５の第１面１０ａのほうが、第１面１０ａよりもき裂が発生し易く、すなわち、第２き裂１ｄｙよりも先に第１き裂１ｄｘを進展させ易い。尚、本願において上記「接触した時点」とは、鋼材５に刃２１、２２の各々が接触して、鋼材５にき裂１ｄｘ、１ｄｙが生じる直前の時点をいう。本開示の製造方法においては、少なくとも上記「接触した時点」において、部分１０ａｘの応力集中が部分１０ｂｘの応力集中よりも大きければよく、当該「接触した時点」以外の時点における応力集中の大小については特に限定されない。
本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａに第１刃２１が接触し、且つ、第２面１０ｂに第２刃２２が接触した時点において、鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくすることが重要である。「鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して」とは、鋼材５の表面に自ずと存在する微細な凹凸を利用する形態、機械研磨等によって鋼材５の表面に意図的に設けられた凹凸を利用する形態のいずれをも含む概念である。詳しくは後述する。「第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくする」とは、第１面１０ａの第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの少なくとも一部に生じている応力を、第２面１０ｂの第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘに生じている応力よりも、局所的とすることを意味する。これにより、鋼材５の第１面１０ａのほうが、第１面１０ａよりもき裂が発生し易く、すなわち、第２き裂１ｄｙよりも先に第１き裂１ｄｘを進展させ易い。尚、本願において上記「接触した時点」とは、鋼材５に刃２１、２２の各々が接触して、鋼材５にき裂１ｄｘ、１ｄｙが生じる直前の時点をいう。本開示の製造方法においては、少なくとも上記「接触した時点」において、部分１０ａｘの応力集中が部分１０ｂｘの応力集中よりも大きければよく、当該「接触した時点」以外の時点における応力集中の大小については特に限定されない。
鋼材５のせん断の際、鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくする方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、以下の通りである。
２．６．１ 潤滑剤
図７（Ａ）に示されるように、本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａ及び第２面１０ｂの各々に潤滑剤５１、５２が供給されてもよく、第１面１０ａに供給される潤滑剤５１の種類と、第２面１０ｂに供給される潤滑剤５２の種類とが異なってもよい。このように、第１面１０ａ側と第２面１０ｂ側とで異なる潤滑剤を供給することで、第１面１０ａにおいて、第２面１０ｂよりも応力集中を生じさせ易くなる。より具体的には、鋼材５の表面の凹部（鋼材５の表面の微小な凹凸）に潤滑剤を入り込ませ、せん断加工中に圧力を生じさせることで、当該凹部に生じる引張応力が低減され得るところ、当該引張応力の低減の度合いが潤滑剤の種類によって異なることを利用して、第１面１０ａ側よりも第２面１０ｂ側においてより引張応力が低減され易いように、すなわち、第２面１０ｂ側よりも第１面１０ａ側においてより大きな応力集中が生じ易いように、潤滑剤の種類を選定する。言い換えれば、潤滑剤５１、５２の種類を選定することで、鋼材５の第１面１０ａの凹部に入り込む潤滑剤５１の量を、鋼材５の第２面１０ｂの凹部に入り込む潤滑剤５２の量よりも少なくして、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａにおいて第１刃２１を齧り易くすることで、第１面１０ａ側に大きな応力集中を生じさせる。第１面１０ａ側や第２面１０ｂ側に供給される潤滑剤５１、５２の具体例としては、例えば、油脂潤滑剤、水溶性潤滑油及び乾性潤滑被膜のうちの少なくとも１種が挙げられる。潤滑剤の供給は、せん断加工前に行われてもよいし、せん断加工と同時に行われてもよい。潤滑剤の供給は、せん断加工中に行ってもよいが、刃先により多くの潤滑剤を侵入させ、潤滑剤による一層高い効果を確保する観点からは、せん断加工前に行うことが好ましい。尚、潤滑剤はスプレーノズル等の公知の供給装置を用いて供給されればよい。
図７（Ａ）に示されるように、本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａ及び第２面１０ｂの各々に潤滑剤５１、５２が供給されてもよく、第１面１０ａに供給される潤滑剤５１の種類と、第２面１０ｂに供給される潤滑剤５２の種類とが異なってもよい。このように、第１面１０ａ側と第２面１０ｂ側とで異なる潤滑剤を供給することで、第１面１０ａにおいて、第２面１０ｂよりも応力集中を生じさせ易くなる。より具体的には、鋼材５の表面の凹部（鋼材５の表面の微小な凹凸）に潤滑剤を入り込ませ、せん断加工中に圧力を生じさせることで、当該凹部に生じる引張応力が低減され得るところ、当該引張応力の低減の度合いが潤滑剤の種類によって異なることを利用して、第１面１０ａ側よりも第２面１０ｂ側においてより引張応力が低減され易いように、すなわち、第２面１０ｂ側よりも第１面１０ａ側においてより大きな応力集中が生じ易いように、潤滑剤の種類を選定する。言い換えれば、潤滑剤５１、５２の種類を選定することで、鋼材５の第１面１０ａの凹部に入り込む潤滑剤５１の量を、鋼材５の第２面１０ｂの凹部に入り込む潤滑剤５２の量よりも少なくして、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａにおいて第１刃２１を齧り易くすることで、第１面１０ａ側に大きな応力集中を生じさせる。第１面１０ａ側や第２面１０ｂ側に供給される潤滑剤５１、５２の具体例としては、例えば、油脂潤滑剤、水溶性潤滑油及び乾性潤滑被膜のうちの少なくとも１種が挙げられる。潤滑剤の供給は、せん断加工前に行われてもよいし、せん断加工と同時に行われてもよい。潤滑剤の供給は、せん断加工中に行ってもよいが、刃先により多くの潤滑剤を侵入させ、潤滑剤による一層高い効果を確保する観点からは、せん断加工前に行うことが好ましい。尚、潤滑剤はスプレーノズル等の公知の供給装置を用いて供給されればよい。
図７（Ｂ）に示されるように、本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の際、第１面１０ａ及び第２面１０ｂの各々に潤滑剤が供給されてもよく、第２面１０ｂに供給される潤滑剤５２の量を、第１面１０ａに供給される潤滑剤の量の２倍以上としてもよい。すなわち、潤滑剤５１、５２の供給量を調整することで、鋼材５の第１面１０ａの凹部に入り込む潤滑剤５１の量を、鋼材５の第２面１０ｂの凹部に入り込む潤滑剤５２の量よりも少なくする。このように、第１面１０ａ側よりも第２面１０ｂ側において多量の潤滑剤を供給することによっても、第１面１０ａ側において、第２面１０ｂ側よりも大きな応力集中を生じさせ易くなる。この場合、第１面側に供給される潤滑剤５１の種類と、第２面側に供給される潤滑剤５２の種類とは、同じであっても異なっていてもよい。
図７（Ｃ）に示されるように、本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の際、第２面１０ｂに潤滑剤５２が供給される一方、第１面１０ａには潤滑剤が供給されなくてもよい。このように、第２面１０ｂ側のみに潤滑剤を供給した場合においても、第１面１０ａ側において、第２面１０ｂ側よりも大きな応力集中を生じさせ易くなる。
また、上述の通り、鋼材５の第１面１０ａの凹凸よりも、第２面１０ｂの凹凸により多くの潤滑剤を入り込ませる観点からは、第１面１０ａ及び第２面１０ｂの各々に供給される潤滑剤５１、５２の温度を調節するなどして、潤滑剤５１、５２の粘度を調整してもよい。例えば、第２面１０ｂに供給される潤滑剤５２の温度を高めて粘度を低くすることで、第２面１０ｂの凹凸に潤滑剤５２を入り込ませ易くしてもよい。
以上の通り、第１面１０ａ及び第２面１０ｂの各々に供給される潤滑剤の種類や量を調整することによって、鋼材５の第１面１０ａ及び第２面１０ｂのうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘの応力集中を、第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの応力集中よりも大きくすることができる。
２．６．２ 鋼材の表面粗さ
上記の潤滑剤の有無に関わらず、鋼材の表面粗さを調整することによって、刃の先端部と接触する部分の応力集中を調整することも可能である。すなわち、図８（Ａ）～（Ｅ）に示されるように、本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の前に、第１面１０ａの一部の表面粗さを変化させる表面処理を施してもよく（図８（Ａ）及び（Ｂ））、鋼材５のせん断の際、表面処理が施された部分１０ａｙをせん断してもよい（図８（Ｃ）～（Ｅ））。図８（Ａ）～（Ｅ）には、第１面１０ａの一部に表面処理を施す形態を示したが、第２面１０ｂの一部に表面処理を施してもよい。すなわち、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表面処理を施すことがあり得る。例えば、鋼材５のせん断の前に、第１面１０ａの一部の表面粗さを増大させる表面処理や、第２面１０ｂの一部の表面粗さを低減させる表面処理を施すことがあり得る。鋼材５の表面粗さを変化させる表面処理の具体例としては、機械研磨、薬剤を用いた粗化処理や平滑化処理、凹凸のついたロールによる転写、ショットピーニング等、種々の方法が挙げられる。本発明者の知見では、第１面１０ａの一部１０ａｘの表面粗さが、第２面１０ｂの一部１０ｂｘの表面粗さよりも大きい場合に、第１面１０ａ側において、第２面１０ｂ側よりも大きな応力集中を生じさせ易くなり、当該一部１０ａｘにおけるき裂が当該一部１０ｂｘにおけるき裂よりも生じ易くなる。第１面１０ａの一部１０ａｘの表面粗さは、第２面１０ｂの一部１０ｂｘの表面粗さの１．５倍以上であってもよいし、２倍以上であってもよいし、３倍以上であってもよいし、４倍以上であってもよいし、５倍以上であってもよい。
上記の潤滑剤の有無に関わらず、鋼材の表面粗さを調整することによって、刃の先端部と接触する部分の応力集中を調整することも可能である。すなわち、図８（Ａ）～（Ｅ）に示されるように、本開示の製造方法においては、鋼材５のせん断の前に、第１面１０ａの一部の表面粗さを変化させる表面処理を施してもよく（図８（Ａ）及び（Ｂ））、鋼材５のせん断の際、表面処理が施された部分１０ａｙをせん断してもよい（図８（Ｃ）～（Ｅ））。図８（Ａ）～（Ｅ）には、第１面１０ａの一部に表面処理を施す形態を示したが、第２面１０ｂの一部に表面処理を施してもよい。すなわち、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表面処理を施すことがあり得る。例えば、鋼材５のせん断の前に、第１面１０ａの一部の表面粗さを増大させる表面処理や、第２面１０ｂの一部の表面粗さを低減させる表面処理を施すことがあり得る。鋼材５の表面粗さを変化させる表面処理の具体例としては、機械研磨、薬剤を用いた粗化処理や平滑化処理、凹凸のついたロールによる転写、ショットピーニング等、種々の方法が挙げられる。本発明者の知見では、第１面１０ａの一部１０ａｘの表面粗さが、第２面１０ｂの一部１０ｂｘの表面粗さよりも大きい場合に、第１面１０ａ側において、第２面１０ｂ側よりも大きな応力集中を生じさせ易くなり、当該一部１０ａｘにおけるき裂が当該一部１０ｂｘにおけるき裂よりも生じ易くなる。第１面１０ａの一部１０ａｘの表面粗さは、第２面１０ｂの一部１０ｂｘの表面粗さの１．５倍以上であってもよいし、２倍以上であってもよいし、３倍以上であってもよいし、４倍以上であってもよいし、５倍以上であってもよい。
尚、鋼材５において、第１面１０ａのうち第１先端部２１ｘと接触する部分１０ａｘや、第２面１０ｂのうち第２先端部２２ｘと接触する部分１０ｂｘの「表面粗さ」とは以下のようにして測定される算術平均粗さＲａをいう。すなわち、部分１０ａｘ、１０ｂｘにおいて、触針探査計でＲａを算出する。同様の測定を３か所で実施し、平均をとる。ダイヤモンド材質先端半径２μｍの触針を用い、測定力は０．７５ｍＮ、測定速度は０．１５ｍｍ／ｓとする。粗さの計算では、カットオフ値０．８ｍｍ、評価長さ０．８ｍｍとする。
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９及び１０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。
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９及び１０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。
３．１ せん断端面
図９及び１０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。
図９及び１０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。
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９及び１０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。
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。
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。
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。
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９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。
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。
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。
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。
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１０（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。
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についても上述した通りである。
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についても上述した通りである。
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が向上し得る。
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が向上し得る。
１．鋼材
被加工材である鋼材として、引張強さ１４７０ＭＰａ級の鋼板Ａ（板厚：１．６ｍｍ）、引張強さ１１８０ＭＰａ級の鋼板Ｂ（板厚：１．６ｍｍ）、引張強さ９８０ＭＰａ級の鋼板Ｃ（板厚：１．６ｍｍ）を用意した。
被加工材である鋼材として、引張強さ１４７０ＭＰａ級の鋼板Ａ（板厚：１．６ｍｍ）、引張強さ１１８０ＭＰａ級の鋼板Ｂ（板厚：１．６ｍｍ）、引張強さ９８０ＭＰａ級の鋼板Ｃ（板厚：１．６ｍｍ）を用意した。
２．潤滑剤の有無の検討
鋼板Ａ～Ｃの各々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～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。この時、鋼板Ａ～Ｃのパンチ側表面とダイ側表面とで潤滑剤の有無を制御することで、パンチ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量と、ダイ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量とを制御した。
鋼板Ａ～Ｃの各々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～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。この時、鋼板Ａ～Ｃのパンチ側表面とダイ側表面とで潤滑剤の有無を制御することで、パンチ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量と、ダイ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量とを制御した。
２．１ 実施例１
鋼板のパンチ側表面には潤滑剤を供給せず、ダイ側表面にのみ潤滑剤を供給しながら、鋼板のせん断を行った。潤滑剤としては油研工業株式会社製ＤＳ－７１を用い、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面には潤滑剤を供給せず、ダイ側表面にのみ潤滑剤を供給しながら、鋼板のせん断を行った。潤滑剤としては油研工業株式会社製ＤＳ－７１を用い、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
２．２ 比較例１
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に、同じ潤滑剤（ＤＳ－７１）を同量（２ｇ／ｍ２）供給しながら、鋼板のせん断を行った。
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に、同じ潤滑剤（ＤＳ－７１）を同量（２ｇ／ｍ２）供給しながら、鋼板のせん断を行った。
２．３ 比較例２
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面のいずれにも潤滑剤を供給せずに、鋼板のせん断を行った。
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面のいずれにも潤滑剤を供給せずに、鋼板のせん断を行った。
２．４ 比較例３
鋼板のダイ側表面には潤滑剤を供給せず、パンチ側表面にのみ潤滑剤を供給しながら、鋼板のせん断を行った。潤滑剤としては油研工業株式会社製ＤＳ－７１を用い、パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
鋼板のダイ側表面には潤滑剤を供給せず、パンチ側表面にのみ潤滑剤を供給しながら、鋼板のせん断を行った。潤滑剤としては油研工業株式会社製ＤＳ－７１を用い、パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
３．潤滑剤種類の検討
鋼板Ａ～Ｃの各々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～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。この時、鋼板Ａ～Ｃのパンチ側表面とダイ側表面とで潤滑剤の種類を変更することで、パンチ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量と、ダイ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量とを制御した。
鋼板Ａ～Ｃの各々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～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。この時、鋼板Ａ～Ｃのパンチ側表面とダイ側表面とで潤滑剤の種類を変更することで、パンチ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量と、ダイ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量とを制御した。
３．１ 実施例２
鋼板のパンチ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給し、ダイ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）及び硫黄系極圧添加剤（ＤＩＣ社製ＤＡＩＬＵＢＥ）を供給しながら、鋼板Ｂのせん断を行った。パンチ側表面及びダイ側表面ともに、供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給し、ダイ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）及び硫黄系極圧添加剤（ＤＩＣ社製ＤＡＩＬＵＢＥ）を供給しながら、鋼板Ｂのせん断を行った。パンチ側表面及びダイ側表面ともに、供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
３．２ 比較例４
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）及び硫黄系極圧添加剤（ＤＩＣ社製ＤＡＩＬＵＢＥ）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面及びダイ側表面ともに、供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）及び硫黄系極圧添加剤（ＤＩＣ社製ＤＡＩＬＵＢＥ）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面及びダイ側表面ともに、供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
３．３ 比較例５
鋼板のパンチ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）及び硫黄系極圧添加剤（ＤＩＣ社製ＤＡＩＬＵＢＥ）を供給し、ダイ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面及びダイ側表面ともに、供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）及び硫黄系極圧添加剤（ＤＩＣ社製ＤＡＩＬＵＢＥ）を供給し、ダイ側表面に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面及びダイ側表面ともに、供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
４．潤滑剤供給量の検討
鋼板Ａ～Ｃの各々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～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。この時、鋼板Ａ～Ｃのパンチ側表面とダイ側表面とで潤滑剤の供給量を変更することで、パンチ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量と、ダイ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量とを制御した。
鋼板Ａ～Ｃの各々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～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。この時、鋼板Ａ～Ｃのパンチ側表面とダイ側表面とで潤滑剤の供給量を変更することで、パンチ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量と、ダイ側表面の凹部に入り込む潤滑剤の量とを制御した。
４．１ 実施例３
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を０．５ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を０．５ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
４．２ 実施例４
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を１ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を１ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とした。
４．３ 比較例６
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を０．５ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を０．５ｇ／ｍ２とした。
４．４ 比較例７
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を１ｇ／ｍ２とした。
鋼板のパンチ側表面及びダイ側表面の双方に潤滑剤（油研工業株式会社製ＤＳ－７１）を供給しながら、鋼板のせん断を行った。パンチ側表面に供給される潤滑剤の量を２ｇ／ｍ２とし、ダイ側表面に供給される潤滑剤の量を１ｇ／ｍ２とした。
５．表面粗さの検討
鋼板Ａ～Ｃの各々をパンチとダイとの間に配置する前に、鋼板Ａ～Ｃの各々について、表裏で異なる研磨加工を施し、表面粗さを変化させた。その後、鋼板Ａ～Ｃの各々をパンチとダイとの間に配置したうえで、パンチとダイとを相対的に移動させることで、鋼板Ａ～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。
鋼板Ａ～Ｃの各々をパンチとダイとの間に配置する前に、鋼板Ａ～Ｃの各々について、表裏で異なる研磨加工を施し、表面粗さを変化させた。その後、鋼板Ａ～Ｃの各々をパンチとダイとの間に配置したうえで、パンチとダイとを相対的に移動させることで、鋼板Ａ～Ｃの各々の一部をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。
５．１ 実施例５
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを５μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを０．２μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを５μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを０．２μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
５．２ 実施例６
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを１μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを０．２μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを１μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを０．２μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
５．３ 比較例８
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを０．２μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを５μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを０．２μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを５μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
５．４ 比較例９
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを０．２μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを１μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
上記の研磨加工により、鋼板のパンチ側表面の表面粗さＲａを０．２μｍとし、ダイ側表面の表面粗さを１μｍとしたうえで、せん断加工を行った。
６．評価条件
実施例１～６及び比較例１～９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。
実施例１～６及び比較例１～９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。
７．評価結果
評価結果を下記表１～４に示す。
評価結果を下記表１～４に示す。
上記の実施例１～６では、潤滑剤の有無、供給量、種類、或いは鋼板の表裏の表面粗さを調整することで、鋼板の表裏の凹凸に対するパンチ又はダイの齧り易さが変わり、鋼板のせん断時、鋼板のパンチ側表面において応力集中が生じ易くなったものと考えられる。一方で、比較例１～９は、これとは異なり、鋼板のせん断時、鋼板のダイ側表面において応力集中が生じ易くなったものと考えられる。
表１～４に示されるように、鋼板の表面の凹凸を利用して、鋼板のパンチ側表面の応力集中を、ダイ側表面の応力集中よりも大きくしながら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。
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、鋼材の表面の凹凸を利用して、せん断時における鋼材の表裏の応力集中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。
本開示の製造方法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。
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
１０ 加工材
５ 鋼材
１０ａ 第１面
１０ａｘ 第１刃の第１先端部と接触する部分
１０ａｙ 表面処理が施された部分
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
５１、５２ 潤滑剤
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
１０ 加工材
５ 鋼材
１０ａ 第１面
１０ａｘ 第１刃の第１先端部と接触する部分
１０ａｙ 表面処理が施された部分
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
５１、５２ 潤滑剤
Claims (9)
- 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、
前記鋼材のせん断の際、前記第１面に前記第１刃が接触し、且つ、前記第２面に前記第２刃が接触した時点において、前記鋼材の前記第１面及び前記第２面のうちの少なくとも一方の凹凸を利用して、前記第１面のうち前記第１先端部と接触する部分の応力集中を、前記第２面のうち前記第２先端部と接触する部分の応力集中よりも大きくする、
加工材の製造方法。 - 前記鋼材のせん断の際、前記第１面及び前記第２面の各々に潤滑剤が供給され、
前記第１面に供給される潤滑剤の種類と、前記第２面に供給される潤滑剤の種類とが異なる、
請求項１に記載の製造方法。 - 前記鋼材のせん断の際、前記第１面及び前記第２面の各々に潤滑剤が供給され、
前記第２面に供給される潤滑剤の量が、前記第１面に供給される潤滑剤の量の２倍以上である、
請求項１又は２に記載の製造方法。 - 前記鋼材のせん断の際、前記第２面に潤滑剤が供給される一方、前記第１面には潤滑剤が供給されない、
請求項１に記載の製造方法。 - 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の表面粗さを変化させる表面処理を施し、
前記鋼材のせん断の際、前記表面処理が施された部分をせん断する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。 - 前記第１面の前記一部の前記表面粗さが、前記第２面の前記一部の前記表面粗さの５倍以上である、
請求項５に記載の製造方法。 - 前記鋼材が板状である、
請求項１～６のいずれか１項に記載の製造方法。 - 前記鋼材の引張強さが９８０ＭＰａ以上である、
請求項１～７のいずれか１項に記載の製造方法。 - 前記鋼材の引張強さが１４７０ＭＰａ以上である、
請求項８に記載の製造方法。
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| JP2002144142A (ja) | 2000-11-07 | 2002-05-21 | Nippon Steel Corp | 棒材の走行剪断方法および装置 |
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