JP2022031258A - Shearing device and shearing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、せん断加工装置及びせん断加工方法に関する。 The present disclosure relates to a shearing machine and a shearing method.
従来、せん断加工により切断された被加工材としての鋼板の端面に、加工硬化、表面荒れ及び大きな引張残留応力等が生じることによって、鋼板の特性が損なわれることが知られている。鋼板の特性への影響を低減する技術として、例えば特許文献1には、被加工材の鋼板に破断面が発生するまでのせん断加工中、被加工材の厚さ方向の変形に応じて、上刃と下刃との間のクリアランスを増加させるせん断加工装置が開示されている。特許文献1によれば、破断後の部材端面における加工硬化の影響を低減できるとされている。
Conventionally, it is known that the characteristics of a steel sheet are impaired due to work hardening, surface roughness, large tensile residual stress, and the like on the end face of the steel sheet as a work material cut by shearing. As a technique for reducing the influence on the characteristics of the steel sheet, for example,
一般的なせん断加工では、鋼板の内部において、ダイの刃先に接触する部分でひずみが大きく発生し、結果、鋼板のダイ側の表面から亀裂が進展し易くなる。また、鋼板のダイ側の表面から亀裂が進展することによって、せん断後には、ダイの上に残った鋼板の端面に大きな引張残留応力が生じ、疲労特性及び耐水素脆化特性が低下してしまう。特に、耐水素脆化特性の低下は、980MPa以上の高強度鋼板において生じ易い。 In general shearing, a large amount of strain is generated inside the steel sheet in contact with the cutting edge of the die, and as a result, cracks are likely to develop from the surface of the steel sheet on the die side. In addition, due to the growth of cracks from the surface of the steel sheet on the die side, a large tensile residual stress is generated on the end face of the steel sheet remaining on the die after shearing, and the fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance deteriorate. .. In particular, deterioration of hydrogen embrittlement resistance tends to occur in high-strength steel plates of 980 MPa or more.
ところで、せん断加工における加工に要する荷重の最大値を軽減する目的で、ダイの刃先とパンチの刃先との間にシャー角を付与した状態で被加工物を切断する方法が知られている。しかし、付与されたシャー角が大きくなる程、鋼板のダイ側の表面から亀裂が進展する確率が高くなることが判明した。 By the way, for the purpose of reducing the maximum value of the load required for machining in shearing, a method of cutting a workpiece with a shear angle between the cutting edge of a die and the cutting edge of a punch is known. However, it was found that the larger the shear angle applied, the higher the probability that cracks will grow from the surface of the steel sheet on the die side.
シャー角が付与されていない状態、及び、シャー角が付与されている状態のいずれにおいても、せん断加工によって製品とスクラップとに切断された鋼板のうち、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下がスクラップ側に生じる場合、問題は小さい。一方、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下が製品側に生じる場合、製品への不具合が懸念される。このため、本発明者らは、鋼板にせん断加工を施し、かつ、ダイの上に残った鋼板を製品として得る際には、ダイ側の鋼板の表面からの亀裂の進展を抑制し、ダイ側からの亀裂の進展距離を短くする、もしくは、ゼロにすることが、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を防止するために有効であるとの知見を得た。 In both the state where the shear angle is not given and the state where the shear angle is given, the fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance of the steel sheet cut into the product and scrap by shearing are deteriorated. If it occurs on the scrap side, the problem is small. On the other hand, if the fatigue characteristics and the hydrogen embrittlement resistance are deteriorated on the product side, there is a concern that the product may be defective. Therefore, when the steel sheet is sheared and the steel sheet remaining on the die is obtained as a product, the present inventors suppress the growth of cracks from the surface of the steel sheet on the die side and suppress the growth of cracks on the die side. It was found that shortening or reducing the growth distance of cracks from the steel sheet to zero is effective for preventing deterioration of fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance characteristics.
本開示は、上記の問題に鑑み、ダイの上に残った鋼板の端面に大きな引張残留応力が生じることを防止でき、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制可能なせん断加工装置、及びこのせん断加工装置を用いたせん断加工方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present disclosure is a shearing apparatus capable of preventing a large tensile residual stress from being generated on the end face of the steel plate remaining on the die, and suppressing deterioration of fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance. It is an object of the present invention to provide a shearing method using this shearing apparatus.
本開示の第1の態様に係るせん断加工装置は、鋼板の一方の面と接触する第一面、及び、刃先としての第1の稜線部を介して第一面に連続する第二面を有するダイと、鋼板の他方の面と接触する第三面、及び、第1の稜線部との間にシャー角αを形成する刃先である第2の稜線部を介して第三面に連続する第四面を有するパンチと、ダイの第一面との間で鋼板を挟み込むホルダと、ダイ又はパンチを、パンチの第四面がホルダと対向する位置と第四面がダイの第二面と対向する位置との間で、鋼板の厚み方向に沿って相対移動する移動装置と、を備え、第1の稜線部は、第一面に対して傾斜した第1傾斜面及び第1湾曲面の少なくとも一方を含み、第2の稜線部は、第三面に対して傾斜した第2傾斜面及び第2湾曲面の少なくとも一方を含み、相対移動の方向、及び、第四面とホルダとが対向する方向との両方に直交する方向から見て、第1傾斜面が第一面と成す小さい方の角度である傾斜角度[度]から、第2傾斜面が第三面と成す小さい方の角度である傾斜角度[度]を減じた第1傾斜角度差ΔCA[度]と、第1湾曲面の曲率半径[mm]から第2湾曲面の曲率半径[mm]を減じた曲率半径差ΔR[mm]を、
ΔCB[度]=80×ΔR
の式に用いて、第2傾斜角度差ΔCBを算出し、第1傾斜角度差ΔCAと第2傾斜角度差ΔCBとの和を総傾斜角度差ΔCTとしたとき、総傾斜角度差ΔCTは、
(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCT≦40
を満たす。
The shearing apparatus according to the first aspect of the present disclosure has a first surface in contact with one surface of a steel plate and a second surface continuous with the first surface via a first ridge line portion as a cutting edge. A third surface that is continuous with the third surface via a second ridge line portion that is a cutting edge that forms a shear angle α between the die and the third surface that contacts the other surface of the steel plate and the first ridge line portion. The holder that sandwiches the steel plate between the punch having four sides and the first side of the die, and the die or punch, the position where the fourth side of the punch faces the holder and the fourth side faces the second side of the die. A moving device that moves relative to and from the position to be formed along the thickness direction of the steel plate is provided, and the first ridge portion is at least one of the first inclined surface and the first curved surface inclined with respect to the first surface. One is included, and the second ridge portion includes at least one of a second inclined surface and a second curved surface inclined with respect to the third surface, and the direction of relative movement and the fourth surface and the holder face each other. From the tilt angle [degrees], which is the smaller angle formed by the first inclined surface with the first surface when viewed from a direction orthogonal to both directions, the smaller angle formed by the second inclined surface with the third surface. The first inclination angle difference ΔCA [degree] obtained by subtracting a certain inclination angle [degree] and the radius of curvature difference ΔR [mm] obtained by subtracting the radius of curvature [mm] of the second curved surface from the radius of curvature [mm] of the first curved surface. ]of,
ΔCB [degree] = 80 × ΔR
When the second tilt angle difference ΔCB is calculated and the sum of the first tilt angle difference ΔCA and the second tilt angle difference ΔCB is the total tilt angle difference ΔCT, the total tilt angle difference ΔCT is
(0.15 × α 2 +0.05 × α + 1) <ΔCT ≦ 40
Meet.
第1の態様では、第1傾斜角度差ΔCAと第2傾斜角度差ΔCBとの和である総傾斜角度差ΔCTが、
(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCT≦40
を満たすように、第1の稜線部及び第2の稜線部の形状が構成される。第1の稜線部及び第2の稜線部の形状が第1の態様のような工具(せん断加工装置)で鋼板を切断した場合、せん断加工時、ダイ側の刃の鋼板への食い込みを抑制できる。そして、パンチ側の鋼板の表面からの亀裂の進展を促進すると共に、ダイ側の鋼板の表面からの亀裂の進展を抑制し、ダイ側からの亀裂の進展距離を短くする、もしくは、ゼロにすることができる。
In the first aspect, the total tilt angle difference ΔCT, which is the sum of the first tilt angle difference ΔCA and the second tilt angle difference ΔCB, is
(0.15 × α 2 +0.05 × α + 1) <ΔCT ≦ 40
The shapes of the first ridge line portion and the second ridge line portion are configured so as to satisfy the above conditions. When the steel plate is cut with a tool (shearing device) whose shape of the first ridge line portion and the second ridge line portion is as in the first aspect, it is possible to suppress the biting of the blade on the die side into the steel plate during shearing. .. Then, while promoting the growth of cracks from the surface of the steel plate on the punch side, the growth of cracks from the surface of the steel plate on the die side is suppressed, and the growth distance of the cracks from the die side is shortened or set to zero. be able to.
本開示の第2の態様に係るせん断加工装置は、上記第1の態様のせん断加工装置を用意するステップと、用意されたせん断加工装置のダイの第一面の上に鋼板を載置するステップと、載置された鋼板をホルダによって支持するステップと、移動装置を用いてダイ又はパンチを、第1の稜線部及び第2の稜線部が互いに近接するように鋼板の厚み方向に沿って相対移動させて鋼板を切断するステップと、を含む。 The shearing apparatus according to the second aspect of the present disclosure includes a step of preparing the shearing apparatus of the first aspect and a step of placing a steel plate on the first surface of the die of the prepared shearing apparatus. And the step of supporting the placed steel plate by the holder, and the die or punch using the moving device, relative to each other along the thickness direction of the steel plate so that the first ridge portion and the second ridge portion are close to each other. Includes steps to move and cut the steel sheet.
第2の態様では、上記第1の態様のせん断加工装置を用いて鋼板にせん断加工が施されるため、せん断時、パンチ側の鋼板の表面からの亀裂の進展を促進すると共に、ダイ側の鋼板の表面からの亀裂の進展を抑制する。そして、ダイ側からの亀裂の進展距離を短くする、もしくは、ゼロにすることができる。 In the second aspect, since the steel sheet is sheared using the shearing apparatus of the first aspect, cracks are promoted from the surface of the steel sheet on the punch side and the die side is sheared. Suppresses the growth of cracks from the surface of the steel sheet. Then, the crack growth distance from the die side can be shortened or set to zero.
本開示によれば、ダイの上に残った鋼板の端面に大きな引張残留応力が生じることを防止でき、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制可能なせん断加工装置を提供できる。また、このせん断加工装置を用いたせん断加工方法によれば、ダイの上に残った鋼板の端面に大きな引張残留応力が生じることを防止し、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a shearing apparatus capable of preventing a large tensile residual stress from being generated on the end face of a steel sheet remaining on a die and suppressing deterioration of fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance. Further, according to the shearing method using this shearing apparatus, it is possible to prevent a large tensile residual stress from being generated on the end face of the steel sheet remaining on the die, and to suppress deterioration of fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance. ..
以下に第1~第3の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。但し、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 The first to third embodiments will be described below. In the description of the drawings below, the same parts and similar parts are designated by the same reference numerals or similar reference numerals. However, the relationship between the thickness and the plane dimension in the drawing, the ratio of the thickness of each device and each member, etc. are different from the actual ones. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following explanation. In addition, there are parts where the relationships and ratios of the dimensions of the drawings are different from each other.
-第1実施形態-
<せん断加工装置の構造>
まず、第1実施形態に係るせん断加工装置10を、図1~図7を参照して説明する。図1に示すように、せん断加工装置10は、例えば、製鉄所の熱延ライン等に配置され、被加工材としての鋼板12の端部を切断するクロップシャーである。せん断加工装置10は、ダイ20と、パンチ30と、移動装置40と、ホルダ50(図3参照)と、を備える。
-First Embodiment-
<Structure of shearing equipment>
First, the
ダイ20は、せん断加工装置10の下刃であり、鋼板12の一方の面(図3中の下面)と接触する第一面22、第二面24、及び、第一面22と第二面24との間に位置する第1の稜線部26を有する。第一面22は、ほぼ水平である。第二面24は、ほぼ鉛直であり、第1の稜線部26を介して第一面22に連続している。第1の稜線部26は、鋼板12のせん断方向X(図1中の左右方向)に沿って直線状に延びている。第1の稜線部26の端から端までのすべての領域は、刃先として機能する。
The
パンチ30は、せん断加工装置10の上刃であり、鋼板12の他方の面(図3中の上面)と接触する第三面32、第四面34、及び、第三面32と第四面34との間に位置する第2の稜線部36を有する。第三面32は、ほぼ水平である。第四面34は、ほぼ鉛直であり、第2の稜線部36を介して第三面32に連続している。第2の稜線部36は、第1の稜線部26と同様に、鋼板12のせん断方向Xに沿って直線状に延びている。第2の稜線部36の端から端までのすべての領域は、刃先として機能とする。
The
移動装置40は、パンチ30の上側に設けられ、例えば電動モータや液圧機構等で実現できる。いずれも図示を省略するが、移動装置40には、駆動装置や速度制御装置等が設けられている。移動装置40は、パンチ30の第2の稜線部36を、パンチ30の第四面34がホルダ50と対向する位置と第四面34がダイ20の第二面24と対向する位置との間で、鋼板12の厚み方向に沿って、ダイ20の第1の稜線部26側に向かって移動する。すなわち、移動装置40によって、ダイ20とパンチ30とは相対移動する。第1の稜線部26と第2の稜線部36は、互いに近接可能及び離隔可能である。第1実施形態では、鋼板12の厚み方向を「相対移動の方向Y」と定義する。
The moving
なお、本開示では、第1の稜線部26及び第2の稜線部36が互いに近接するように相対移動すればよく、相対移動の方向Yは、パンチ30がダイ20に向かって押し出される場合に限定されない。移動装置40がダイ20側に設けられ、ダイ20がパンチ30に向かって押し出されてもよいし、或いは、移動装置40がダイ20側及びパンチ30側の両側に設けられてもよい。
In the present disclosure, the first
図2に示すように、ダイ20の第1の稜線部26とパンチ30の第2の稜線部36との間に一定のシャー角αが形成されるように、ダイ20及びパンチ30は、互いに配置されている。シャー角αが付与された状態でせん断加工が実施されることによって、加工に要する荷重の最大値が軽減され、せん断加工装置10の負担が低減される。また、第2の稜線部36が相対移動の方向Yに沿って下降するに従って、第2の稜線部36と鋼板12との接触位置(せん断位置)が、せん断方向Xに沿って図1及び図2中で右側に移動する。
As shown in FIG. 2, the
本開示の手法は、シャー角αを問わず効果が得られるが、本開示においては、シャー角αは、0.5度以上、10度以下(0.5度≦α≦10度)であることが好ましい。シャー角αが0.5度未満の場合、シャー角が小さすぎて、プレス機(せん断加工装置)の荷重制約により、切断が困難な場合が生じる。また、シャー角αが10度を超える場合、後加工性などの、端面の特性が悪化する。 The method of the present disclosure is effective regardless of the shear angle α, but in the present disclosure, the shear angle α is 0.5 degrees or more and 10 degrees or less (0.5 degrees ≤ α ≤ 10 degrees). Is preferable. When the shear angle α is less than 0.5 degrees, the shear angle is too small and cutting may be difficult due to the load constraint of the press machine (shearing apparatus). Further, when the shear angle α exceeds 10 degrees, the characteristics of the end face such as post-workability deteriorate.
また、シャー角αの範囲が、1度以上、5度以下の場合、荷重を効果的に減少させることができ、かつ、端面の特性が維持されるため、より好ましい(1度≦α≦5度)。なお、第1実施形態では、シャー角αは、約3度に設定されている。 Further, when the range of the shear angle α is 1 degree or more and 5 degrees or less, the load can be effectively reduced and the characteristics of the end face are maintained, which is more preferable (1 degree ≤ α ≤ 5). Every time). In the first embodiment, the shear angle α is set to about 3 degrees.
ホルダ50は、ダイ20の上側に設けられ、ダイ20の第一面22との間で鋼板12を挟み込んで支持する(図3参照)。なお、ホルダ50は、本開示では必須ではない。図3に示したように、ダイ20及びパンチ30は、第四面34及びホルダ50が対向する方向Z(図3中の左右方向)に沿って、一定のクリアランスを介して配置されている。
The
クリアランスは、本開示では、鋼板12の厚みの5%以上、25%以内であることが好ましい。クリアランスが5%未満の場合、クリアランスが狭くなり過ぎ、せん断後の鋼板12の端面に二次せん断面が発生するため、延性が低下する懸念が生じる。また、クリアランスが25%を超える場合、クリアランスが広くなり過ぎ、せん断によって端面に付着するバリが比較的大きく形成され、後の工程でバリを除去する負担が大きくなる。また、端面の高い延性を安定的に確保しつつ、バリの発生確率を低減するためには、クリアランスは、鋼板12の厚みの10%以上、20%以内の範囲内で制御されることが好ましい。
In the present disclosure, the clearance is preferably 5% or more and 25% or less of the thickness of the
(第1の稜線部及び第2の稜線部)
次に、ダイ20の第1の稜線部26及びパンチ30の第2の稜線部36について具体的に説明する。図3に示したように、第1の稜線部26は、第一面22に対して傾斜した第1傾斜面からなると共に、第2の稜線部36は、第三面32に対して傾斜した第2傾斜面からなる。
(1st ridgeline part and 2nd ridgeline part)
Next, the first
図3は、相対移動の方向Yと、第四面34及びホルダ50が対向する方向Zとの両方に直交する方向から見た断面図、すなわち、せん断方向Xに沿って見た断面図である。第1実施形態では、第1の稜線部26の全体が、第1傾斜面をなすと共に、第2の稜線部36の全体が、第2傾斜面をなす。第1傾斜面の領域の幅Wと第2傾斜面の領域の幅Wは、等しい。また、第一面22及び第三面32は、第四面34及びホルダ50が対向する方向Zと平行である。
FIG. 3 is a cross-sectional view seen from a direction orthogonal to both the direction Y of the relative movement and the direction Z in which the
ここで、本開示では、第1の稜線部は第一面に対して傾斜した第1傾斜面及び第1湾曲面(図10中の第1湾曲面26B2参照)の少なくとも一方を含み、第2の稜線部は第三面に対して傾斜した第2傾斜面及び第2湾曲面(図10中の36B2参照)の少なくとも一方を含む。そして、せん断方向Xに沿って見て、第1傾斜面が第一面と成す小さい方の角度である傾斜角度[度]から、第2傾斜面が第三面と成す小さい方の角度である傾斜角度[度]を減じて第1傾斜角度差ΔCA[度]を算出する。 Here, in the present disclosure, the first ridge line portion includes at least one of a first inclined surface and a first curved surface (see the first curved surface 26B2 in FIG. 10) inclined with respect to the first surface, and the second. The ridgeline portion of is included at least one of a second inclined surface and a second curved surface (see 36B2 in FIG. 10) inclined with respect to the third surface. Then, when viewed along the shearing direction X, the angle of inclination [degrees], which is the smaller angle formed by the first inclined surface with the first surface, is the smaller angle formed by the second inclined surface with the third surface. The first tilt angle difference ΔCA [degree] is calculated by subtracting the tilt angle [degree].
そして、第1湾曲面の曲率半径[mm]から第2湾曲面の曲率半径[mm]を減じて曲率半径差ΔR[mm]を算出する。そして、曲率半径差ΔRを、
ΔCB[度]=80×ΔR ・・・式(1)
の式に用いて、第2傾斜角度差ΔCBを算出する。
Then, the radius of curvature difference ΔR [mm] is calculated by subtracting the radius of curvature [mm] of the second curved surface from the radius of curvature [mm] of the first curved surface. Then, the radius of curvature difference ΔR is
ΔCB [degree] = 80 × ΔR ・ ・ ・ Equation (1)
The second inclination angle difference ΔCB is calculated by using it in the equation of.
式(1)は、湾曲面の曲率半径差を、傾斜角度差と等価な量として扱うために導入された換算式である。例えば、曲率半径差ΔRが0.1mmである場合の第2傾斜角度差ΔCBは、式(1)より、8度である。式(1)は、せん断加工装置を用いたせん断加工方法によって得られた製品12Aの端面の引張残留応力をX線で測定した結果を考慮して設定されている。また、せん断加工方法は、せん断加工装置のシャー角α、第1傾斜角度差ΔCA及び第2傾斜角度差ΔCBを複数のパターンで変化させて実施されている。
Equation (1) is a conversion equation introduced to treat the difference in radius of curvature of the curved surface as a quantity equivalent to the difference in inclination angle. For example, when the radius of curvature difference ΔR is 0.1 mm, the second inclination angle difference ΔCB is 8 degrees from the equation (1). Equation (1) is set in consideration of the result of measuring the tensile residual stress of the end face of the
ここで、曲率半径差ΔRは、刃先の延びる方向(図1中のせん断方向X)に沿って均一であることが望ましい。刃先に例えば部分的な窪みが形成されている等、曲率半径差ΔRが図1中のせん断方向Xに沿って不均一である場合、破断面の粗さが大きくなり、疲労特性及び耐水素脆化特性が低下する。本開示では、図1中のせん断方向Xに沿った1mmの範囲における曲率半径差ΔRの変化幅が、せん断方向X全体における曲率半径差ΔRの平均値の20%以下であることが、破断面の粗さの抑制、並びに、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を効果的に抑制できる点で好ましい。ただし、本開示は、曲率半径差ΔRが図1中のせん断方向Xに沿って不均一である場合であっても成立する。 Here, it is desirable that the radius of curvature difference ΔR is uniform along the extending direction of the cutting edge (shearing direction X in FIG. 1). When the radius of curvature difference ΔR is non-uniform along the shear direction X in FIG. 1, for example, a partial dent is formed on the cutting edge, the roughness of the fracture surface becomes large, and fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance become brittle. The embrittlement characteristics are reduced. In the present disclosure, it is a fracture surface that the change width of the radius of curvature difference ΔR in the range of 1 mm along the shear direction X in FIG. 1 is 20% or less of the average value of the radius of curvature difference ΔR in the entire shear direction X. It is preferable in that it can effectively suppress the deterioration of the roughness and the deterioration of the fatigue property and the hydrogen embrittlement resistance property. However, the present disclosure holds even when the radius of curvature difference ΔR is non-uniform along the shear direction X in FIG.
また、本開示では、断面中において刃先の曲率半径差ΔRが不均一である場合、近似円を定義することによって、本開示の計算式に使用するための曲率半径差ΔRを算出できる。具体的には、例えば、図4の断面中には、底面BSと側面SSとの間に窪みDが形成されると共に、窪みDの上側と窪みDの下側とにそれぞれ湾曲面が形成されている場合が例示されている。なお、底面BSは、本実施形態の第一面及び第三面に対応する。また、側面SSは、本実施形態の第二面及び第四面に対応する。 Further, in the present disclosure, when the radius of curvature difference ΔR of the cutting edge is non-uniform in the cross section, the radius of curvature difference ΔR for use in the calculation formula of the present disclosure can be calculated by defining an approximate circle. Specifically, for example, in the cross section of FIG. 4, a recess D is formed between the bottom surface BS and the side surface SS, and curved surfaces are formed on the upper side of the recess D and the lower side of the recess D, respectively. Is illustrated. The bottom surface BS corresponds to the first surface and the third surface of the present embodiment. Further, the side surface SS corresponds to the second surface and the fourth surface of the present embodiment.
図4中の窪みDの上側の湾曲面SC1の輪郭と、湾曲面SC1の上側の側面SSの輪郭との交点を「a」と定義する。また、図4中の窪みDの下側の湾曲面SC2の輪郭と、湾曲面SC2の左側の底面BSの輪郭との交点を「b」と定義する。 The intersection of the contour of the curved surface SC1 on the upper side of the recess D in FIG. 4 and the contour of the side surface SS on the upper side of the curved surface SC1 is defined as “a”. Further, the intersection of the contour of the curved surface SC2 on the lower side of the recess D in FIG. 4 and the contour of the bottom surface BS on the left side of the curved surface SC2 is defined as “b”.
次に、交点aと交点bとを通り、湾曲面SC1と湾曲面SC2とからなる刃先の断面プロファイルとの乖離が最も小さい近似楕円Pを定義する。具体的には、交点aと交点bとを通る複数の近似楕円において、近似楕円上の各点におけるそれぞれの法線方向に沿った、刃先の断面プロファイルとの間の離隔距離を測定する。そして、交点aと交点bとに挟まれた区間中における離隔距離の総和が最小となる近似楕円を定義する。図4中には、定義された近似楕円Pが破線状で例示されている。 Next, an approximate ellipse P that passes through the intersection a and the intersection b and has the smallest deviation from the cross-sectional profile of the cutting edge composed of the curved surface SC1 and the curved surface SC2 is defined. Specifically, in a plurality of approximate ellipses passing through the intersection a and the intersection b, the separation distance from the cross-sectional profile of the cutting edge along the normal direction at each point on the approximate ellipse is measured. Then, an approximate ellipse is defined in which the total sum of the separation distances in the section sandwiched between the intersection a and the intersection b is minimized. In FIG. 4, the defined approximate ellipse P is illustrated by a broken line.
次に、定義された近似楕円P上であって、交点aと交点bとからの距離が等しい2分点cを、湾曲面SC1及び湾曲面SC2の断面プロファイル側(図4中の右下側)に定義する。そして、2分点cを通り、断面中で底面BSと側面SSとに最も近接する近似円Qを定義する。図4中には、定義された近似円Qが一点鎖線状で例示されている。定義された近似円Qの半径を、本開示の計算式に使用するための曲率半径差ΔRとして使用できる。 Next, on the defined approximate ellipse P, the two-division point c where the distances from the intersection a and the intersection b are equal is set on the cross-sectional profile side of the curved surface SC1 and the curved surface SC2 (lower right side in FIG. 4). ). Then, the approximate circle Q that passes through the dichotomous point c and is closest to the bottom surface BS and the side surface SS in the cross section is defined. In FIG. 4, the defined approximate circle Q is illustrated by a chain line. The radius of the defined approximate circle Q can be used as the radius of curvature difference ΔR for use in the formulas of the present disclosure.
そして、第1傾斜角度差ΔCAと第2傾斜角度差ΔCBとの和を総傾斜角度差ΔCTとする。総傾斜角度差ΔCTは、
(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCT≦40 ・・・式(2)
を満たす。本開示では、総傾斜角度差ΔCTは、第1傾斜角度差ΔCAのみで構成されてもよいし、第2傾斜角度差ΔCBのみで構成されてもよい。第1実施形態は、第1の稜線部26は、第1傾斜面のみを含むと共に、第2の稜線部36は、第2傾斜面のみを含む場合である。総傾斜角度差ΔCTが40を超える場合、刃先に形成されるバリが大きくなり過ぎる。このため、本開示では、総傾斜角度差ΔCTの上限値は、40に設定される。
Then, the sum of the first inclination angle difference ΔCA and the second inclination angle difference ΔCB is defined as the total inclination angle difference ΔCT. The total tilt angle difference ΔCT is
(0.15 × α 2 +0.05 × α + 1) <ΔCT ≦ 40 ・ ・ ・ Equation (2)
Meet. In the present disclosure, the total tilt angle difference ΔCT may be composed of only the first tilt angle difference ΔCA or only the second tilt angle difference ΔCB. In the first embodiment, the first
第1実施形態では、第1傾斜面が、第一面22と成す小さい方の角度を傾斜角度C1[度]と設定する。また、第2傾斜面が、第三面32と成す小さい方の角度を傾斜角度C2[度]と設定する。そして、傾斜角度C1から傾斜角度C2を減じて、第1傾斜角度差ΔCA[度]を算出する(ΔCA=C1-C2)。第1実施形態では、第1傾斜角度差ΔCA[度]は、
(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCA≦40 ・・・式(3)
を満たすように、第1の稜線部26の形状と第2の稜線部36の形状とが構成されている。すなわち、第1実施形態では、総傾斜角度差ΔCTは、第1傾斜角度差ΔCAのみで構成され、ΔCT=ΔCAである。第1実施形態の上記の式(3)は、本開示の式(2)である。
In the first embodiment, the smaller angle formed by the first inclined surface and the
(0.15 × α 2 +0.05 × α + 1) <ΔCA ≦ 40 ・ ・ ・ Equation (3)
The shape of the first
上記の式(2)は、図5中の斜線を付した領域によって表される条件を意味する。すなわち、第1実施形態に係るせん断加工装置10を用いたせん断加工方法では、斜線を付した領域に含まれるシャー角α及び第1傾斜角度差ΔCAの条件が用いられる。
The above equation (2) means the condition represented by the shaded area in FIG. That is, in the shearing method using the
図5中の実線の軌跡L1は、曲線:ΔCA=0.15×α2+0.05×α+1の一部である。曲線:ΔCAは、シャー角α及び第1傾斜角度差ΔCAの条件を複数のパターンに変化させてせん断加工を実行した後、それぞれの鋼板12の製品の端面の引張残留応力をX線で測定することによって得られている。なお、X線測定の際、スポット径は500μmとし、板厚方向の中心位置において板厚方向の引張残留応力を測定した。
The solid locus L1 in FIG. 5 is a part of the curve: ΔCA = 0.15 × α 2 + 0.05 × α + 1. Curve: For ΔCA, after shearing is performed by changing the conditions of the shear angle α and the first inclination angle difference ΔCA into a plurality of patterns, the tensile residual stress of the end face of each
具体的には、例えば、以下の表1に示すように、シャー角αとして0度、1度、2度、3度、4度、5度、6度、8度及び10度の9個の値を設定すると共に、それぞれのシャー角αの値の場合において、第1傾斜角度差ΔCAとして0度、10度、20度、30度及び40度の5個の値を設定する。そして、シャー角α及び第1傾斜角度差ΔCAを組み合わせたパターンのそれぞれにおいて、せん断加工後の鋼板12の製品の端面の引張残留応力を測定する。また、第1傾斜角度差ΔCA=0度の場合の引張残留応力を、9個のシャー角αにおけるそれぞれの基準値として設定する。そして、第1傾斜角度差ΔCAが10度、20度、30度及び40度の場合に測定されたそれぞれの引張残留応力を、対応するシャー角αにおけるそれぞれの基準値と比較することによって、製品の端面を評価し、評価結果に応じて、式(3)を導けばよい。
Specifically, for example, as shown in Table 1 below, nine shear angles α of 0 degree, 1 degree, 2 degree, 3 degree, 4 degree, 5 degree, 6 degree, 8 degree and 10 degree. In addition to setting the values, in the case of each shear angle α value, five values of 0 degree, 10 degree, 20 degree, 30 degree and 40 degree are set as the first inclination angle difference ΔCA. Then, in each of the patterns in which the shear angle α and the first inclination angle difference ΔCA are combined, the tensile residual stress of the end face of the product of the
表1は、せん断加工装置における刃先の傾斜角度差とシャー角とを変化させてせん断加工を実施した際、得られた鋼板の引張残留応力の評価結果を示す。表2及び表3は、いずれも、表1中の36個の実施例のそれぞれの具体的なパラメータを説明する表である。具体的には、表2は、傾斜角度C1の値のみによって第1傾斜角度差ΔCAが形成された場合の実施例である。また、表3は、傾斜角度C1と傾斜角度C2との差によって第1傾斜角度差ΔCAが形成された場合の実施例である。 Table 1 shows the evaluation results of the tensile residual stress of the obtained steel sheet when the shearing process is performed by changing the inclination angle difference of the cutting edge and the shear angle in the shearing processing apparatus. Both Table 2 and Table 3 are tables illustrating specific parameters of each of the 36 examples in Table 1. Specifically, Table 2 is an example in which the first tilt angle difference ΔCA is formed only by the value of the tilt angle C1. Further, Table 3 shows an example in which the first inclination angle difference ΔCA is formed by the difference between the inclination angle C1 and the inclination angle C2.
また、表2及び表3中で、曲率半径R1及び曲率半径R2の値として「-」が付されている表記は、刃先に、曲率半径が意図的に設けられていない場合、すなわち、刃先が直角刃であることを意味する。また、表2及び表3中で、傾斜角度C1及び傾斜角度C2の値として「-」が付されている表記は、面取りが意図的に設けられていない場合、すなわち、刃先が直角刃であることを意味する。 Further, in Tables 2 and 3, the notation in which "-" is added as the value of the radius of curvature R1 and the radius of curvature R2 means that the cutting edge is not intentionally provided with the radius of curvature, that is, the cutting edge is It means that it is a right-angled blade. Further, in Tables 2 and 3, the notation in which "-" is added as the values of the inclination angle C1 and the inclination angle C2 means that the chamfer is not intentionally provided, that is, the cutting edge is a right-angled blade. Means that.
また、表2及び表3中の最上段における右側から3番目の「下限式」は、上記の式(2)及び式(3)中の左辺の(0.15×α2+0.05×α+1)の式である。このため、表2及び表3中の最上段における右側から2番目の「ΔCT/下限式」の値が1を超えている場合、総傾斜角度差ΔCTが、上記の式(2)中の左辺によって定義される下限の条件を満たすことを意味する。 Further, the third "lower limit equation" from the right side in the uppermost row in Tables 2 and 3 is the left-hand side (0.15 × α2 + 0.05 × α + 1) in the above equations (2) and (3). It is an equation. Therefore, when the value of the second “ΔCT / lower limit equation” from the right in the uppermost row in Tables 2 and 3 exceeds 1, the total inclination angle difference ΔCT is the left side in the above equation (2). It means that the lower limit defined by is satisfied.
表1中で最も右側の「評価結果」の「A」は、引張残留応力が、基準値に対して20%以上低下したことを意味する。また、「B」は、引張残留応力が、基準値に対して10%以上、20%未満低下したことを意味する。また、「C」は、引張残留応力が、基準値に対して5%以上10%未満低下したことを意味する。また、「D」は、引張残留応力が、基準値に対して5%未満低下したことを意味する。 The "A" in the "evaluation result" on the far right side of Table 1 means that the tensile residual stress has decreased by 20% or more with respect to the reference value. Further, "B" means that the tensile residual stress is reduced by 10% or more and less than 20% with respect to the reference value. Further, "C" means that the tensile residual stress is reduced by 5% or more and less than 10% with respect to the reference value. Further, "D" means that the tensile residual stress is reduced by less than 5% with respect to the reference value.
例えば、シャー角αが0度の場合、第1傾斜角度差ΔCAの大きさによらず、測定したすべての鋼板12において、引張残留応力が10%以上低下している。一方、シャー角αが10度の場合、第1傾斜角度差ΔCAの大きさによって、低下した引張残留応力の大きさが異なることが分かる。シャー角αが10度であれば、低下した引張残留応力は、第1傾斜角度差ΔCAが20度の場合の方が、第1傾斜角度差ΔCAが10度の場合より大きかった。また、低下した引張残留応力は、第1傾斜角度差ΔCAが40度の場合の方が、第1傾斜角度差ΔCAが20度の場合より大きかった。
For example, when the shear angle α is 0 degrees, the tensile residual stress is reduced by 10% or more in all the measured
また、シャー角αが3度~5度の場合、第1傾斜角度差ΔCAが10度、20度、30度及び40度の場合のすべてにおいて、それぞれの引張残留応力は、基準値に対して20%以上低下するという優れた効果を得られることが分かった。また、シャー角αが6度の場合においても、第1傾斜角度差ΔCAが40度の場合、同様に、引張残留応力は、基準値に対して20%以上低下するという優れた効果を得られることが分かった。また、表2及び表3に示すように、傾斜角度C2の有無にかかわらず、傾斜角度C1と傾斜角度C2との間の第1傾斜角度差ΔCAが同じであれば、同じ効果を得ることができることが分かった。 Further, when the shear angle α is 3 to 5 degrees and the first inclination angle difference ΔCA is 10 degrees, 20 degrees, 30 degrees and 40 degrees, the respective tensile residual stress is with respect to the reference value. It was found that an excellent effect of reducing by 20% or more can be obtained. Further, even when the shear angle α is 6 degrees, when the first inclination angle difference ΔCA is 40 degrees, the tensile residual stress is similarly reduced by 20% or more with respect to the reference value, which is an excellent effect. It turned out. Further, as shown in Tables 2 and 3, the same effect can be obtained if the first tilt angle difference ΔCA between the tilt angle C1 and the tilt angle C2 is the same regardless of the presence or absence of the tilt angle C2. I found that I could do it.
また、図5中の破線の軌跡L2は、曲線:ΔCA=(0.3×α2+0.1×α+2)の一部である。軌跡L2の曲線も、軌跡L1の場合と同様に、鋼板12の製品の端面の引張残留応力の測定結果に応じて導かれている。第1傾斜角度差ΔCAが、(0.3×α2+0.1×α+2)<ΔCA≦40を満たすように、せん断加工方法を実行することによって、鋼板12の製品の端面のそれぞれの引張残留応力の大きさを、一層低下させることができる。
The broken line locus L2 in FIG. 5 is a part of the curve: ΔCA = (0.3 × α 2 + 0.1 × α + 2). The curve of the locus L2 is also derived according to the measurement result of the tensile residual stress of the end face of the product of the
せん断時のシャー角αに応じて、第1傾斜角度差ΔCAが式(3)を満たすように、第1の稜線部26の形状と第2の稜線部36の形状とが構成されるため、せん断時、パンチ30側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を促進することが可能になる。パンチ30側の鋼板12の表面からの亀裂の進展の促進によって、せん断後、ダイ20の上に残った製品としての鋼板12の端面の引張残留応力を抑制することができる。
Since the shape of the first
<せん断加工方法>
次に、第1実施形態に係るせん断加工方法を説明する。まず、図1~図4を用いて説明したせん断加工装置10を用意する。次に、図3に示したように、用意されたせん断加工装置10のダイ20の第一面22の上に鋼板12を載置する。鋼板12としては、例えば、引張強度が約980MPa以上の高強度鋼板を採用できる。なお、第1実施形態では、被加工材として、板厚が1.6mm、引張強度が1180MPa級の鋼板12を使用した。鋼板12の引張強度の定義は、例えば「ISO 6892-1:2009」に従う。
<Shearing method>
Next, the shearing method according to the first embodiment will be described. First, the
次に、載置された鋼板12をホルダ50によって支持する。次に、第1の稜線部26及び第2の稜線部36が互いに近接するように、移動装置40によって、パンチ30を鋼板12の厚み方向に沿って下降させる。第1実施形態では、ダイ20及びパンチ30間の打抜きクリアランスは、板厚の10%の値に設定した(クリアランス/板厚=0.1)。また、シャー角αは5度に、第1傾斜角度差ΔCAは20度にそれぞれ設定した。第1実施形態の場合、切断途中の鋼板12の端部の断面を観察した結果、パンチ30側からの亀裂の発生と亀裂の進展とが確認された。
Next, the placed
そして、図6に示すように、移動装置40によってパンチ30を鋼板12の厚み方向に沿って更に下降させると、パンチ30側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を促進する。そして、進展した亀裂によって鋼板12がせん断され、製品12Aとスクラップ12Bとに切断される。上記のそれぞれのステップによって、第1実施形態に係るせん断加工方法が実現される。
Then, as shown in FIG. 6, when the
図7中には、せん断後、製品12A及びスクラップ12Bのそれぞれの端面において、相対移動の方向Y(板厚方向)に沿って測った引張残留応力のX線による測定(実験)結果が例示されている。なお、X線測定の際の条件は、表1中で説明した端面の評価結果の際に使用した条件と同じである。
FIG. 7 illustrates the results of X-ray measurement (experimental) of tensile residual stress measured along the relative movement direction Y (plate thickness direction) at the end faces of the
図7に示したように、相対移動の方向Yにおいて、スクラップ12Bの引張残留応力が約1200MPaであるのに対し、製品12Aの引張残留応力は、約200MPaと低く抑えられていた。
As shown in FIG. 7, in the direction Y of the relative movement, the tensile residual stress of the
<比較例>
一方、比較例として、第1傾斜角度差ΔCAが式(3)を満たさないように、第1の稜線部26の形状と第2の稜線部36の形状とが構成されたせん断加工装置を用いてせん断加工を行った。具体的には、例えば、傾斜角度C1=傾斜角度C2とし、第1傾斜角度差ΔCA=0であるように、比較例に係るせん断加工装置を構成した。比較例に係るせん断加工装置では、第1傾斜角度差ΔCA以外の条件については、シャー角αの大きさを含め、第1実施形態の場合と同様に設定した。
<Comparison example>
On the other hand, as a comparative example, a shearing apparatus is used in which the shape of the first
比較例の場合、切断途中の鋼板12の端部の断面を観察した結果、パンチとダイスの両側からの亀裂の発生と、亀裂の進展とが確認された。また、相対移動の方向Yにおいて、製品12Aの引張残留応力は、約700MPaであり、第1実施形態の場合の対応する約200MPaの値と比べ、約3.5倍の大きさであった。
In the case of the comparative example, as a result of observing the cross section of the end portion of the
(作用効果)
第1実施形態に係るせん断加工装置10では、ダイ20の第1の稜線部26における第1傾斜面の傾斜角度C1からパンチ30の第2の稜線部36における第2傾斜面の傾斜角度C2を減じて第1傾斜角度差ΔCAが算出される。算出された第1傾斜角度差ΔCAは、(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCA≦40を満たすように、第1の稜線部26の形状と第2の稜線部36の形状とが構成されている。
(Action effect)
In the
このため、せん断時、ダイ20側の刃の鋼板12への食い込みを抑制できる。また、パンチ30側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を促進すると共に、ダイ20側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を抑制し、ダイ20側からの亀裂の進展距離を短くする、もしくは、ゼロにすることができる。よって、シャー角が付与された状態で鋼板12にせん断加工を施しても、ダイ20の上に残った鋼板12の端面に大きな引張残留応力が生じることを防止でき、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制可能なせん断加工装置10を提供できる。
Therefore, it is possible to suppress the biting of the blade on the die 20 side into the
また、第1実施形態に係るせん断加工装置10を用いたせん断加工方法によれば、シャー角αが付与された状態であっても、ダイ20の上に残った鋼板12の端面に大きな引張残留応力が生じることを防止し、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制できる。特に、耐水素脆化特性の低下は、引張強度が約980MPa以上の高強度鋼板において生じ易いため、本実施形態は、高強度鋼板のせん断において有利である。
Further, according to the shearing method using the
また、いわゆるシェービング等の追加のせん断加工を、本来のせん断加工後の端面に施すことによって、端面の加工硬化を解消し、引張残留応力が生じることを防止する方法が存在する。しかし、第1実施形態によれば、本来のせん断加工が完了した時点で、鋼板12の端面に大きな引張残留応力が生じることが防止されるため、追加のせん断加工作業が不要である。このため、加工作業全体の負担を低減できる。
Further, there is a method of eliminating work hardening of the end face and preventing the occurrence of tensile residual stress by applying additional shearing such as so-called shaving to the end face after the original shearing. However, according to the first embodiment, when the original shearing process is completed, a large tensile residual stress is prevented from being generated on the end face of the
また、本発明者らが研究した結果、鋼板12の引張強度が大きい程、シャー角αを付与した状態で切断する際、ダイ20側の表面から亀裂が進展し易いことが分かった。このため、引張強度が大きな高強度鋼板に対して、第1実施形態に係るせん断加工装置10は、有効である。特に、本発明者らが検討した結果、引張強度が約980MPa以上の高強度鋼板に対して、引張残留応力が顕著に低下した。
Further, as a result of research by the present inventors, it was found that the larger the tensile strength of the
また、980MPa以上の引張強度を有する高強度鋼板を切断する際は、切断回数とともに進行する刃先の損傷を抑制するため、工具としての刃先の素材の硬さが58ロックウェル硬さ(HRC)以上であることが望ましい。また、刃先の損傷を抑制する観点から、素材の硬さの設定とは別に、或いは、素材の硬さの設定と共に、刃先にコーティングを施すことが望ましい。コーティングが施される場合、特に、PVD(物理的気相成膜)コーティングが施されることが、母材の金属材料の変形や変性を防止し易い点で、より望ましい。なお、本開示では、鋼板12としては高強度鋼板に限定されず、幅広い強度の鋼板のせん断に対して本開示を適用できる。
Further, when cutting a high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more, the hardness of the material of the cutting edge as a tool is 58 Rockwell hardness (HRC) or more in order to suppress the damage of the cutting edge that progresses with the number of cuttings. Is desirable. Further, from the viewpoint of suppressing damage to the cutting edge, it is desirable to apply a coating to the cutting edge separately from the setting of the hardness of the material or together with the setting of the hardness of the material. When the coating is applied, it is more preferable to apply a PVD (Physical Vapor Deposition) coating in that it is easy to prevent deformation and modification of the metal material of the base material. In the present disclosure, the
-第2実施形態-
<せん断加工装置の構造>
次に、第2実施形態に係るせん断加工装置10Aを、図8及び図9表4を参照して説明する。図8に示すように、せん断加工装置10Aは、ダイ20Aと、パンチ30Aと、移動装置40と、ホルダ50とを備える。
-Second Embodiment-
<Structure of shearing equipment>
Next, the
図8は、相対移動の方向Yと、第四面34及びホルダ50が対向する方向Zとの両方に直交する方向から見た断面図、すなわち、せん断方向X(図1参照)に沿って見た断面図である。ここで、第1実施形態では、ダイ20の第1の稜線部26及びパンチ30の第2の稜線部36が、それぞれ傾斜面を有していた。しかし、第2実施形態では、ダイ20Aの第1の稜線部26A及びパンチ30Aの第2の稜線部36Aが、それぞれ湾曲面を有する点が、第1実施形態と異なる。
FIG. 8 is a cross-sectional view seen from a direction orthogonal to both the direction Y of the relative movement and the direction Z in which the
このため、以下の第2実施形態の説明では、第1の稜線部26A及び第2の稜線部36Aについて主に説明する。また、第2実施形態に係るせん断加工装置10Aにおける第1の稜線部26A及び第2の稜線部36A以外の他の構成については、第1実施形態に係るせん断加工装置10における同名の部材とそれぞれ等価であるため重複説明を省略する。
Therefore, in the following description of the second embodiment, the first
第2実施形態では、図8に示したように、第1の稜線部26Aは第1湾曲面からなると共に、第2の稜線部36Aは第2湾曲面からなる。すなわち、第2実施形態では、本開示の式(2)の総傾斜角度差ΔCTは、第2傾斜角度差ΔCBのみで構成され、ΔCT=ΔCBである。ここで、第1湾曲面の曲率半径をR1[mm]と設定する。また、第2湾曲面の曲率半径をR2[mm]と設定する。そして、曲率半径R1から曲率半径R2を減じて、曲率半径差ΔR[mm]を算出する(ΔR=R1-R2)。第2実施形態では、算出された曲率半径差ΔR[mm]は、
(0.001875×α2+0.000625×α+0.0125)<ΔR≦0.5
・・・式(4)
を満たすように、第1の稜線部26Aの形状と第2の稜線部36Aの形状とが構成されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the first
(0.001875 × α 2 + 0.000625 × α + 0.0125) <ΔR ≦ 0.5
... Equation (4)
The shape of the first
ここで、式(4)を80倍すると、
(0.15×α2+0.05×α+1)<80×ΔR≦40 ・・・式(5)
が得られる。そして、式(1)及び式(5)より、以下の式(6)が得られる。
(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCB≦40 ・・・式(6)
すなわち、第2実施形態の上記の式(6)は、本開示の式(2)である。
Here, when equation (4) is multiplied by 80,
(0.15 × α 2 +0.05 × α + 1) <80 × ΔR ≦ 40 ・ ・ ・ Equation (5)
Is obtained. Then, the following equation (6) is obtained from the equations (1) and (5).
(0.15 × α 2 +0.05 × α + 1) <ΔCB ≦ 40 ・ ・ ・ Equation (6)
That is, the above formula (6) of the second embodiment is the formula (2) of the present disclosure.
式(4)は、図9中の斜線を付した領域によって表される条件を意味する。すなわち、第2実施形態に係るせん断加工装置10Aを用いたせん断加工方法では、斜線を付した領域に含まれるシャー角α及び曲率半径差ΔRの条件が用いられる。
Equation (4) means the condition represented by the shaded area in FIG. That is, in the shearing method using the
図9中の実線の軌跡M1は、曲線:ΔR=0.001875×α2+0.000625×α+0.0125の一部である。曲線:ΔRは、シャー角α及び曲率半径差ΔRの条件を複数のパターンに変化させてせん断加工を実行した後、それぞれの鋼板12の製品の端面の引張残留応力をX線で測定することによって得られている。
The solid locus M1 in FIG. 9 is a part of the curve: ΔR = 0.001875 × α 2 + 0.000625 × α + 0.0125. Curve: ΔR is obtained by measuring the tensile residual stress of the end face of each
具体的には、例えば、以下の表4に示すように、シャー角αとして0度、1度、2度、3度、4度、5度、6度、8度及び10度の9個の値を設定する。また、それぞれのシャー角αの値の場合において、曲率半径差ΔRとして0mm、0.1mm、0.125mm、0.25mm、0.375mm及び0.5mmの6個の値を設定する。そして、シャー角α及び曲率半径差ΔRを組み合わせたパターンのそれぞれにおいて、せん断加工後の鋼板12の製品の端面の引張残留応力を測定する。
Specifically, for example, as shown in Table 4 below, nine shear angles α of 0 degree, 1 degree, 2 degree, 3 degree, 4 degree, 5 degree, 6 degree, 8 degree and 10 degree. Set the value. Further, in the case of each value of the shear angle α, six values of 0 mm, 0.1 mm, 0.125 mm, 0.25 mm, 0.375 mm and 0.5 mm are set as the radius of curvature difference ΔR. Then, in each of the patterns in which the shear angle α and the radius of curvature difference ΔR are combined, the tensile residual stress of the end face of the product of the
また、曲率半径差ΔR=0mmの場合の引張残留応力を、9個のシャー角αにおけるそれぞれの基準値として設定する。そして、曲率半径差ΔRが0.1mm、0.125mm、0.25mm、0.375mm及び0.5mmの場合に測定されたそれぞれの引張残留応力を、対応するシャー角αにおけるそれぞれの基準値と比較することによって、製品の端面を評価し、評価結果に応じて、式(2)を導けばよい。 Further, the tensile residual stress when the radius of curvature difference ΔR = 0 mm is set as a reference value for each of the nine shear angles α. Then, the respective tensile residual stresses measured when the radius of curvature difference ΔR is 0.1 mm, 0.125 mm, 0.25 mm, 0.375 mm and 0.5 mm are set with the respective reference values at the corresponding shear angle α. By comparing, the end faces of the products may be evaluated, and the equation (2) may be derived according to the evaluation result.
表4は、せん断加工装置における刃先の曲率半径差とシャー角とを変化させてせん断加工を実施した際、得られた鋼板の引張残留応力の評価結果を示す。表5及び表6は、いずれも、表4中の45個の実施例のそれぞれの具体的なパラメータを説明する表である。具体的には、表5は、曲率半径R1の値のみによって曲率半径差ΔRが形成された場合の実施例である。また、表6は、曲率半径R1と曲率半径R2との差によって曲率半径差ΔRが形成された場合の実施例である。 Table 4 shows the evaluation results of the tensile residual stress of the obtained steel sheet when the shearing process is performed by changing the difference in the radius of curvature of the cutting edge and the shear angle in the shearing processing apparatus. Tables 5 and 6 are tables illustrating specific parameters of each of the 45 examples in Table 4. Specifically, Table 5 is an example in which the radius of curvature difference ΔR is formed only by the value of the radius of curvature R1. Further, Table 6 is an example in which the radius of curvature difference ΔR is formed by the difference between the radius of curvature R1 and the radius of curvature R2.
また、表5及び表6中で、曲率半径R1及び曲率半径R2の値として「-」が付されている表記、及び、傾斜角度C1及び傾斜角度C2の値として「-」が付されている表記のそれぞれの意味は、いずれも表2及び表3の場合と同様である。また、表5及び表6中の「下限式」及び「ΔCT/下限式」のそれぞれの意味は、表2及び表3の場合と同様である。 Further, in Tables 5 and 6, "-" is added as the value of the radius of curvature R1 and the radius of curvature R2, and "-" is added as the value of the inclination angle C1 and the inclination angle C2. The meanings of the notations are the same as in Tables 2 and 3. Further, the meanings of "lower limit formula" and "ΔCT / lower limit formula" in Tables 5 and 6 are the same as those in Tables 2 and 3.
表4中で最も右側の「評価結果」「A」は、表1で説明した場合と同様に、引張残留応力が、基準値に対して20%以上低下したことを意味する。また、「B」は、引張残留応力が、基準値に対して10%以上、20%未満低下したことを意味する。また、「C」は、引張残留応力が、基準値に対して5%以上10%未満低下したことを意味する。また、「D」は、引張残留応力が、基準値に対して5%未満低下したことを意味する。 The “evaluation result” and “A” on the far right in Table 4 mean that the tensile residual stress is reduced by 20% or more with respect to the reference value, as in the case described in Table 1. Further, "B" means that the tensile residual stress is reduced by 10% or more and less than 20% with respect to the reference value. Further, "C" means that the tensile residual stress is reduced by 5% or more and less than 10% with respect to the reference value. Further, "D" means that the tensile residual stress is reduced by less than 5% with respect to the reference value.
例えば、シャー角αが0度の場合、曲率半径差ΔRの大きさによらず、測定したすべての鋼板12において、引張残留応力が10%以上低下している。一方、シャー角αが10度の場合、曲率半径差ΔRの大きさによって、低下した引張残留応力の大きさが異なることが分かる。シャー角αが10度であれば、低下した引張残留応は、曲率半径差ΔRが0.25mmの場合の方が、曲率半径差ΔRが0.1mm及び0.125mmの場合より大きかった。また、曲率半径差ΔRが0.5mmの場合には、低下した引張残留応力は、曲率半径差ΔRが0.375mmの場合より大きかった。
For example, when the shear angle α is 0 degrees, the tensile residual stress is reduced by 10% or more in all the measured
また、シャー角αが3度~5度の場合、曲率半径差ΔRが0.1mm、0.125mm、0.25mm、0.375mm及び0.5mmの場合のすべてにおいて、それぞれの引張残留応力は、基準値に対して20%以上低下するという優れた効果を得られることが分かった。また、シャー角αが6度の場合においても、曲率半径差ΔRが0.5mmの場合、同様に、引張残留応力が基準値に対して20%以上低下するという優れた効果を得られることが分かった。また、表5及び表6に示すように、曲率半径R2の有無にかかわらず、曲率半径R1と曲率半径R2との間の曲率半径差ΔRが同じであれば、同じ効果を得ることができることが分かった。 Further, when the shear angle α is 3 to 5 degrees, the respective tensile residual stresses are in all cases where the radius of curvature difference ΔR is 0.1 mm, 0.125 mm, 0.25 mm, 0.375 mm and 0.5 mm. It was found that an excellent effect of 20% or more reduction with respect to the standard value can be obtained. Further, even when the shear angle α is 6 degrees, when the radius of curvature difference ΔR is 0.5 mm, it is possible to obtain an excellent effect that the tensile residual stress is similarly reduced by 20% or more with respect to the reference value. Do you get it. Further, as shown in Tables 5 and 6, the same effect can be obtained if the radius of curvature difference ΔR between the radius of curvature R1 and the radius of curvature R2 is the same regardless of the presence or absence of the radius of curvature R2. Do you get it.
また、図9中の破線の軌跡M2は、曲線:ΔR=0.00375×α2+0.00125×α+0.025の一部である。軌跡M2の曲線も、軌跡M1の場合と同様に、鋼板12の製品の端面の引張残留応力の測定結果に応じて導かれている。曲率半径差ΔRが、(0.00375×α2+0.00125×α+0.025)<ΔR≦0.5を満たすように、せん断加工方法を実行することによって、鋼板12の製品の端面のそれぞれの残留応力の大きさを、一層低下させることができる。
The broken line locus M2 in FIG. 9 is a part of the curve: ΔR = 0.00375 × α 2 + 0.00125 × α + 0.025. The curve of the locus M2 is also derived according to the measurement result of the tensile residual stress of the end face of the product of the
せん断時のシャー角αに応じて、曲率半径差ΔRが式(4)を満たすように、第1の稜線部26A及び第2の稜線部36Aの形状が構成されるため、せん断時、パンチ30A側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を促進することが可能になる。パンチ30A側の鋼板12の表面からの亀裂の進展の促進によって、せん断後、ダイ20Aの上に残った製品としての鋼板12の端面の残留応力を抑制することができる。なお、第2実施形態に係るせん断加工装置10Aを用いたせん断加工方法については、第1実施形態に係るせん断加工装置10を用いたせん断加工方法の場合と同様であるため、重複説明を省略する。
Since the shapes of the first
(作用効果)
第2実施形態に係るせん断加工装置10Aでは、第1の稜線部26Aにおける第1湾曲面の曲率半径R1から第2の稜線部36Aにおける第2湾曲面の曲率半径R2を減じて曲率半径差ΔRが算出される。算出された曲率半径差ΔRが、(0.001875×α2+0.000625×α+0.0125)<ΔR≦0.5を満たすことによって、本開示の式(2)が成り立つように、第1の稜線部26A及び第2の稜線部36Aの形状が構成されている。このため、第2実施形態においても、せん断加工時、ダイ20A側の刃の鋼板12への食い込みを抑制できる。また、パンチ30A側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を促進すると共に、ダイ20A側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を抑制し、ダイ20A側からの亀裂の進展距離を短くする、もしくは、ゼロにすることができる。
(Action effect)
In the
よって、第1実施形態の場合と同様に、シャー角αが付与された状態で鋼板12にせん断加工を施しても、ダイ20Aの上に残った鋼板12の端面に大きな残留応力が生じることを防止でき、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制できる。第2実施形態に係るせん断加工装置10Aの他の効果については、第1実施形態の場合と同様である。
Therefore, as in the case of the first embodiment, even if the
-第3実施形態-
<せん断加工装置の構造>
次に、第3実施形態に係るせん断加工装置10Bを、図10を参照して説明する。図10に示すように、せん断加工装置10Bは、ダイ20Bと、パンチ30Bと、移動装置40と、ホルダ50とを備える。図10は、相対移動の方向Yと、第四面34及びホルダ50が対向する方向Zとの両方に直交する方向から見た断面図、すなわち、せん断方向X(図1参照)に沿って見た断面図である。
-Third Embodiment-
<Structure of shearing equipment>
Next, the
ここで、第1実施形態では、ダイ20の第1の稜線部26の全体及びパンチ30の第2の稜線部36の全体が、いずれも傾斜面であった。また、第2実施形態では、ダイ20Aの第1の稜線部26Aの全体及びパンチ30Aの第2の稜線部36Aの全体が、いずれも湾曲面であった。しかし、第3実施形態では、ダイ20Bの第1の稜線部26Bが傾斜面及び湾曲面を部分的に組み合わせて有する点が、第1及び第2実施形態と異なる。また、パンチ30Bの第2の稜線部36Bも、第1の稜線部26Bの傾斜面及び湾曲面にそれぞれ対応する傾斜面及び湾曲面を部分的に組み合わせて有する点が、第1及び第2実施形態と異なる。すなわち、第3実施形態では、本開示の式(2)の総傾斜角度差ΔCTは、第1傾斜角度差ΔCAと第2傾斜角度差ΔCBとの和によって構成され、ΔCT=ΔCA+ΔCBである。
Here, in the first embodiment, the entire first
以下の第3実施形態の説明では、第1の稜線部26B及び第2の稜線部36Bについて主に説明する。また、第3実施形態に係るせん断加工装置10Bにおける第1の稜線部26B及び第2の稜線部36B以外の他の構成については、第1及び第2実施形態に係るせん断加工装置10,10Aにおける同名の部材とそれぞれ等価であるため、重複説明を省略する。
In the following description of the third embodiment, the first
第3実施形態では、図10に示したように、第1の稜線部26Bは、第一面22に対して傾斜した第1傾斜面26B1と、第1湾曲面26B2とからなる。また、第2の稜線部36Bは、第三面32に対して傾斜した第2傾斜面36B1と、第2湾曲面36B2とからなる。第一面22及び第三面32は、第四面34及びホルダ50が対向する方向Zと平行である。
In the third embodiment, as shown in FIG. 10, the first
ここで、第1傾斜面26B1が、第一面22と成す小さい方の角度を傾斜角度C1A[度]と設定する。また、第2傾斜面36B1が、第三面32と成す小さい方の角度を傾斜角度C2A[度]と設定する。そして、傾斜角度C1Aから傾斜角度C2Aを減じて、第1傾斜角度差ΔCA[度]を算出する(ΔCA=C1A-C2A)。
Here, the smaller angle formed by the first inclined surface 26B1 and the
一方、第1湾曲面26B2の曲率半径をR1[mm]と設定する。また、第2湾曲面36B2の曲率半径をR2[mm]と設定する。そして、曲率半径R1から曲率半径R2を減じて、曲率半径差ΔR[mm]を算出する(ΔR=R1-R2)。また、曲率半径差ΔRを用いて、上記の式(1)から第2傾斜角度差ΔCB[度]を算出する。 On the other hand, the radius of curvature of the first curved surface 26B2 is set to R1 [mm]. Further, the radius of curvature of the second curved surface 36B2 is set to R2 [mm]. Then, the radius of curvature R2 is subtracted from the radius of curvature R1 to calculate the radius of curvature difference ΔR [mm] (ΔR = R1-R2). Further, the second inclination angle difference ΔCB [degree] is calculated from the above equation (1) using the radius of curvature difference ΔR.
そして、算出された第1傾斜角度差ΔCA[度]と、算出された第2傾斜角度差ΔCB[度]との和を、総傾斜角度差ΔCT[度]と設定する。第3実施形態では、総傾斜角度差ΔCT[度]が、本開示の式(2)を満たすように、第1の稜線部26Bの形状と第2の稜線部36Bの形状が構成されている。
Then, the sum of the calculated first inclination angle difference ΔCA [degree] and the calculated second inclination angle difference ΔCB [degree] is set as the total inclination angle difference ΔCT [degree]. In the third embodiment, the shape of the first
このため、せん断時、パンチ30B側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を促進することが可能になる。パンチ30B側の鋼板12の表面からの亀裂の進展の促進によって、せん断後、ダイ20Bの上に残った製品としての鋼板12の端面の引張残留応力を抑制することができる。
Therefore, during shearing, it becomes possible to promote the growth of cracks from the surface of the
なお、第3実施形態に係るせん断加工装置10Bを用いたせん断加工方法に含まれるそれぞれのステップについては、第1及び第2実施形態の場合と同様であるため、重複説明を省略する。
Since each step included in the shearing method using the
第3実施形態においても、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、せん断加工装置におけるシャー角αを変化させてせん断加工を実施して、鋼板の引張残留応力の評価結果を得た。第3実施形態では、シャー角αとして0度、1度、2度、3度、4度、5度、6度、8度及び10度の9個の値を設定した。また、曲率半径差ΔRを0.1mmに設定すると共に第1傾斜角度差ΔCAを18度に設定した。そして、9個のシャー角αのそれぞれのパターンにおいて、せん断加工後の鋼板12の製品の端面の引張残留応力を測定した。
Also in the third embodiment, similarly to the first embodiment and the second embodiment, the shearing process was performed by changing the shear angle α in the shearing processing apparatus, and the evaluation result of the tensile residual stress of the steel sheet was obtained. In the third embodiment, nine values of 0 degree, 1 degree, 2 degree, 3 degree, 4 degree, 5 degree, 6 degree, 8 degree and 10 degree are set as the shear angle α. Further, the radius of curvature difference ΔR was set to 0.1 mm, and the first inclination angle difference ΔCA was set to 18 degrees. Then, in each pattern of the nine shear angles α, the tensile residual stress of the end face of the product of the
また、第3実施形態のせん断加工では、鋼板12として、引張強度が1180MPaの高強度鋼板と、引張強度が980MPaの高強度鋼板と、引張強度が590MPaの鋼板との3種類の鋼板を使用した。1180MPaの高強度鋼板が使用された評価結果を表7に、980MPaの高強度鋼板が使用された評価結果を表8に、590MPaの鋼板が使用された評価結果を表9に、それぞれの9個の実施例の具体的なパラメータと共に示す。第3実施形態における他の測定方法及び評価方法については、第1実施形態及び第2実施形態の場合と同様である。
Further, in the shearing process of the third embodiment, three types of steel sheets, a high-strength steel sheet having a tensile strength of 1180 MPa, a high-strength steel sheet having a tensile strength of 980 MPa, and a steel sheet having a tensile strength of 590 MPa, were used as the
表7~表9中で最も右側の「評価結果」の「A」は、表1で説明した場合と同様に、引張残留応力が、基準値に対して20%以上低下したことを意味する。また、「B」は、引張残留応力が、基準値に対して10%以上、20%未満低下したことを意味する。また、「C」は、引張残留応力が、基準値に対して5%以上10%未満低下したことを意味する。また、「D」は、引張残留応力が、基準値に対して5%未満低下したことを意味する。 “A” in the “evaluation result” on the far right in Tables 7 to 9 means that the tensile residual stress is reduced by 20% or more with respect to the reference value, as in the case described in Table 1. Further, "B" means that the tensile residual stress is reduced by 10% or more and less than 20% with respect to the reference value. Further, "C" means that the tensile residual stress is reduced by 5% or more and less than 10% with respect to the reference value. Further, "D" means that the tensile residual stress is reduced by less than 5% with respect to the reference value.
なお、表7~表9中で、傾斜角度C2の値として「-」が付されている表記の意味は、表2及び表3の場合と同様である。また、表7~表9中の「下限式」及び「ΔCT/下限式」のそれぞれの意味は、表2及び表3の場合と同様である。 In Tables 7 to 9, the meaning of the notation in which "-" is added as the value of the inclination angle C2 is the same as in the cases of Tables 2 and 3. Further, the meanings of "lower limit formula" and "ΔCT / lower limit formula" in Tables 7 to 9 are the same as those in Tables 2 and 3.
表7~表9に示すように、シャー角αが5度の場合とシャー角αが6度の場合において、590MPaの鋼板では評価結果がいずれも「B」であったのに対し、980MPaの高強度鋼板と1180MPaの高強度鋼板とでは評価結果がいずれも「A」であった。本実施例では、特にシャー角αが5度の場合とシャー角αが6度の場合において、980MPa以上の高強度鋼板の方が、590MPaの鋼板より、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制できる効果が大きいことが分かった。 As shown in Tables 7 to 9, when the shear angle α is 5 degrees and when the shear angle α is 6 degrees, the evaluation result of the 590 MPa steel sheet is “B”, whereas the evaluation result is 980 MPa. The evaluation results of the high-strength steel sheet and the high-strength steel sheet of 1180 MPa were both "A". In this embodiment, particularly when the shear angle α is 5 degrees and when the shear angle α is 6 degrees, the high-strength steel sheet of 980 MPa or more has lower fatigue characteristics and hydrogen embrittlement resistance than the steel sheet of 590 MPa. It was found that the effect of suppressing the problem was great.
(作用効果)
第3実施形態に係るせん断加工装置10Bによれば、ダイ20Bの第1の稜線部26Bにおける第1傾斜面26B1の傾斜角度C1Aからパンチ30Bの第2の稜線部36Bにおける第2傾斜面36B1の傾斜角度C2Aを減じて第1傾斜角度差ΔCAが算出される。また、ダイ20Bの第1の稜線部26Bにおける第1湾曲面26B2の曲率半径R1からパンチ30Bの第2の稜線部36Bにおける第2湾曲面36B2の曲率半径R2を減じて曲率半径差ΔRが算出される。また、ΔCB=80×ΔRの式(1)によって、曲率半径差ΔRは、第2傾斜角度差ΔCBとして換算される。また、第1傾斜角度差ΔCAと前記第2傾斜角度差ΔCBとの和として、総傾斜角度差ΔCTが算出される。
(Action effect)
According to the
そして、総傾斜角度差ΔCTが(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCT≦40を満たすように、第1の稜線部26Bの形状と第2の稜線部36Bの形状とが構成されている。このため、稜線部に傾斜面及び湾曲面の両方が含まれている場合であっても、せん断時、ダイ20B側の刃の鋼板12への食い込みを抑制できる。また、パンチ30B側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を促進すると共に、ダイ20B側の鋼板12の表面からの亀裂の進展を抑制し、ダイ20B側からの亀裂の進展距離を短くする、もしくは、ゼロにすることができる。
Then, the shape of the first
よって、第1及び第2実施形態の場合と同様に、シャー角αが付与された状態で鋼板12にせん断加工を施しても、ダイ20Bの上に残った鋼板12の端面に大きな引張残留応力が生じることを防止でき、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制できる。第3実施形態に係るせん断加工装置10Bの他の効果については、第1及び第2実施形態の場合と同様である。
Therefore, as in the case of the first and second embodiments, even if the
<変形例>
第1~第3実施形態では、鋼板12の端部を切断するせん断加工装置及びせん断加工方法が例示的に説明されたが、本開示は、これに限定されない。例えば、図11及び図12に示すように、本開示は、打ち抜き或いは穴抜き等のプレス加工に用いられるせん断加工装置及びせん断加工方法に対しても適用できる。
<Modification example>
In the first to third embodiments, a shearing apparatus and a shearing method for cutting the end portion of the
図11中に例示したせん断加工装置10Cは、ダイ20Cと、パンチ30Cと、移動装置40と、ホルダ(不図示)とを備える。ダイ20Cは、せん断加工装置10Cの下刃であり、鋼板12の一方の面(図11中の上面)と接触する第一面22Cを有する。また、せん断加工装置10Cは、第一面22Cに連続する第二面24C、及び、第一面22Cと第二面24Cとの間に位置する第1の稜線部26Cを有する。
The
第一面22Cの中央には凹部が設けられ、第二面24Cは、凹部の内壁面をなす。すなわち、第1の稜線部26Cは、凹部の外縁として表れる。凹部には、パンチ30Cの下部が差し込まれ、凹部の外縁の形状に応じて鋼板12が打ち抜かれる。図11中の鋼板12の上面には、鋼板12の打ち抜かれる部分の外縁が、一点鎖線で囲まれた領域Vによって例示されている。図11中では図示を省略するが、鋼板12の上面の領域Vの周囲には、隙間を空けてホルダを設けることができる。図11中に例示したダイ20Cの凹部の外縁及び領域Vは、平面視で4隅が湾曲した矩形状であるが、本開示では、これに限定されず、円形等、他の幾何学形状に適宜変更できる。
A recess is provided in the center of the
パンチ30Cは、せん断加工装置10Cの上刃であり、鋼板12の他方の面と接触する第三面32C(図11中の下面)を有する。また、せん断加工装置10Cは、第三面32Cに連続する第四面34C(側面)、及び、第三面32Cと第四面34Cとの間に位置する第2の稜線部36Cを有する。
The
変形例では、パンチ30Cの第三面32Cがダイ20Cの第一面22Cに対して傾斜するように、ダイ20C及びパンチ30Cは、上下方向に対向して配置されている。このため、ダイ20Cの第1の稜線部26Cとパンチ30Cの第2の稜線部36Cとの間に一定のシャー角αが形成される。
In the modified example, the
変形例に係るせん断加工装置10Cを用いた打ち抜き加工の場合、パンチ30Cが、相対移動の方向Yに沿って下降すると、最初に、図11中の左端のパンチ30Cの下端に位置する第2の稜線部36Cが、鋼板12に接触する。そして第2の稜線部36Cと鋼板12との接触位置(せん断位置)が、せん断方向Xに沿って、図11中の右側に移動する。
In the case of punching using the
なお、変形例の場合、刃先である第1の稜線部26C及び第2の稜線部36Cの平面視での外縁の形状は、内側に閉鎖空間が形成されるように周回しており、直線状ではない。このため、第四面34C及びホルダが対向する方向Zとしては、第1~第3実施形態の場合のように一方向に特定されない。鋼板12の上面の領域Vの外縁上の任意の位置に関し、第四面34C及びホルダが対向する方向Zは、この任意の位置における法線の方向である。
In the case of the modified example, the shape of the outer edge of the first
例えば、図11中で領域Vの外縁の矩形の4辺には、上下で平行な一組の長辺と、左右で平行な一組の短辺が含まれる。領域Vの矩形の4辺のうちの長辺上に第1の稜線部26C及び第2の稜線部36Cが位置する場合、第四面34C及びホルダが対向する方向Zは、鋼板12の上面上でせん断方向Xに直交する方向に設定できる。
For example, in FIG. 11, the four sides of the rectangle of the outer edge of the region V include a set of long sides parallel to the top and bottom and a set of short sides parallel to the left and right. When the first
また、領域Vの矩形の4辺のうちの短辺上に第1の稜線部26C及び第2の稜線部36Cが位置する場合、第四面34C及びホルダが対向する方向Zは、せん断方向Xと同じ方向に設定できる。すなわち、第四面34C及びホルダが対向する方向Zは、鋼板12の上面上で、方向Zを設定する任意の位置に応じて変化する。
Further, when the first
変形例においても、相対移動の方向Yと、第四面34及びホルダ50が対向する方向Zとの両方に直交する方向から見たとき、第1の稜線部26Cは、第一面22Cに対して傾斜した第1傾斜面を有する。また、第2の稜線部36Cは、第三面32Cに対して傾斜した第2傾斜面を有する。
Also in the modified example, the first
また、変形例においても第1実施形態の場合と同様、第1傾斜面が、第四面34C及びホルダ50が対向する方向Zと成す小さい方の角度を傾斜角度C1と設定する。また、第2傾斜面が、第四面34C及びホルダ50が対向する方向Zと成す小さい方の角度を傾斜角度C2と設定する。そして、傾斜角度C1から傾斜角度C2を減じて、第1傾斜角度差ΔCAを算出する(ΔCA=C1-C2)。また、第1傾斜角度差ΔCAが、本開示の式(2)を満たすように、第1の稜線部26Cの形状と第2の稜線部36Cの形状が構成されている。
Further, also in the modified example, as in the case of the first embodiment, the smaller angle formed by the first inclined surface in the direction Z in which the
変形例に係るせん断加工装置10Cにおける他の構成については、第1~第3実施形態に係るせん断加工装置10,10A,10Bにおける同名の部材とそれぞれ等価であるため、重複説明を省略する。また、変形例に係るせん断加工装置10Cを用いたせん断加工方法に含まれるそれぞれのステップについても第1~第3実施形態の場合と同様である。
Since the other configurations of the
変形例においても、第1~第3実施形態の場合と同様に、シャー角αが付与された状態で鋼板12にせん断加工を施しても、ダイ20Cの上に残った鋼板12の端面に大きな引張残留応力が生じることを防止でき、疲労特性及び耐水素脆化特性の低下を抑制できる。変形例に係るせん断加工装置10Cの他の効果については、第1実施形態の場合と同様である。
Also in the modified example, as in the case of the first to third embodiments, even if the
なお、シャー角αは、一定でなく、第1の稜線部及び第2の稜線部の存在する範囲内で、部分的に異なってもよい。例えば、図12中には、変形例のように内側に閉鎖空間が形成されるように周回する、第1の稜線部26C1が例示されている。 The shear angle α is not constant and may be partially different within the range in which the first ridge line portion and the second ridge line portion exist. For example, FIG. 12 illustrates a first ridge line portion 26C1 that orbits so as to form a closed space inside as in the modified example.
第1の稜線部26C1の外縁の全体の形状は、平面視で楕円状であり、図12中の上側の中央の部分が下側に向かって窪んでいる。ここで、図12中、第1の稜線部26C1において窪みの左側の区分点60と窪みの右側の区分点62との間の区間をA1と設定する。また、第1の稜線部26C1において、区分点60と、区間A1と反対側に位置する区分点64との間で、図12中の左側の区間をA2と設定する。また、第1の稜線部26C1において区分点62と区分点64との間で、図12中の右側の区間をA3と設定する。
The overall shape of the outer edge of the first ridge line portion 26C1 is elliptical in a plan view, and the upper central portion in FIG. 12 is recessed toward the lower side. Here, in FIG. 12, in the first ridge line portion 26C1, the section between the
図12中に例示したダイ20Cの場合、例えば、区間A1におけるシャー角αを約3度、区間A2におけるシャー角αを0度、及び、区間A1におけるシャー角αを約10度、のように設定できる。第1の稜線部及び第2の稜線部において、シャー角αを部分的に異ならせることによって、打ち抜き後の鋼板の製品の端面において許容される引張残留応力の大きさを、位置に応じて部分的に異ならせることが可能になる。
In the case of the
なお、シャー角αが部分的に異なるように第1の稜線部及び第2の稜線部のそれぞれの形状を構成する方法は、打ち抜き加工の場合に限定されず、第1~第3実施形態のように、第1の稜線部及び第2の稜線部が直線状に延びる場合であっても採用できる。 The method of forming the respective shapes of the first ridge line portion and the second ridge line portion so that the shear angle α is partially different is not limited to the case of punching, and is not limited to the case of punching, and is described in the first to third embodiments. As described above, even when the first ridge line portion and the second ridge line portion extend linearly, it can be adopted.
(シャー角の確認方法)
また、第1の稜線部上又は第2の稜線部上におけるシャー角αの大きさを客観的に確認する方法としては、例えば、平面視で一定の幅を有する領域を稜線部上に設定し、設定された領域内で抽出された複数個の測定値を用いることもできる。具体的には、例えば、図12に示したように、平面視で、第1の稜線部26C1の外縁上で、特定の中心点Bを中心として、中心点Bにおける接線の延びる方向に沿って左右に一定の幅Dを有する領域を設定する。幅Dは、例えば3mm程度に設定可能である。
(How to check the shear angle)
Further, as a method of objectively confirming the size of the shear angle α on the first ridgeline portion or the second ridgeline portion, for example, a region having a certain width in a plan view is set on the ridgeline portion. , It is also possible to use a plurality of measured values extracted in the set area. Specifically, for example, as shown in FIG. 12, in a plan view, on the outer edge of the first ridge line portion 26C1, with a specific center point B as the center, along the extending direction of the tangent line at the center point B. A region having a constant width D on the left and right is set. The width D can be set to, for example, about 3 mm.
そして、設定された領域に含まれる部分において、第1の稜線部26C1と第2の稜線部との間のシャー角αを数箇所測定する。そして、例えば、シャー角αを3度と規定する場合、設定された領域に含まれる部分において、測定された複数のシャー角αの平均値を算出し、算出された平均値が3度と見做すことが可能な範囲内であれば、シャー角αを3度と判断できる。規定の範囲としては例えば、3度±0.5度のように設定可能である。 Then, in the portion included in the set region, the shear angle α between the first ridge line portion 26C1 and the second ridge line portion is measured at several points. Then, for example, when the shear angle α is defined as 3 degrees, the average value of a plurality of measured shear angles α is calculated in the portion included in the set area, and the calculated average value is regarded as 3 degrees. The shear angle α can be determined to be 3 degrees as long as it is within the range that can be considered. The specified range can be set, for example, 3 degrees ± 0.5 degrees.
<その他の実施形態>
本開示は上記の開示した実施の形態によって説明したが、この説明は、本開示を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
<Other embodiments>
Although the present disclosure has been described by the embodiments disclosed above, this description is not limiting the present disclosure. It should be considered from this disclosure to those skilled in the art that various alternative embodiments, examples and operational techniques will be revealed.
例えば、第1~第3実施形態では、ホルダ50が設けられた場合が基本構成として例示的に説明されたが、本開示では、ホルダ50が無い場合であっても、鋼板12のダイ側の表面からの亀裂の進展を促進できる。また、例えば、ホルダ50によって鋼板12に加えられる実際の押圧力が、ホルダ50に設定された仕様値を常に達成することは、必須ではない。ホルダ50の実際の押圧力が仕様値より低い値であっても、第1~第3実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
For example, in the first to third embodiments, the case where the
また、本開示に係るせん断加工装置は、ダイの上に残った鋼板12の部分だけでなく、パンチで押し出された鋼板の部分が製品であるパターンも実現可能である。具体的には、第1~第3実施形態で説明したダイとパンチとを互いに入れ替えれば、亀裂の進展を促進したい鋼板12の表面を反転可能である。
Further, the shearing apparatus according to the present disclosure can realize a pattern in which not only the portion of the
すなわち、図1~図12を用いて説明したせん断加工装置における、ダイ及びパンチのそれぞれの定義並びに重力の方向は、例示に過ぎず、互いに逆転して読み変えられてもよい。本開示においては、ダイ及びパンチのそれぞれの定義及び重力の方向は、例示に過ぎず、これらが互いに逆転した場合であっても、第1~第3実施形態の場合と等価な技術的思想に含まれ得る。 That is, the definitions of the die and the punch and the direction of gravity in the shearing apparatus described with reference to FIGS. 1 to 12 are merely examples, and may be read in reverse with each other. In the present disclosure, the respective definitions of the die and the punch and the direction of gravity are merely examples, and even when they are reversed from each other, the technical idea is equivalent to that of the first to third embodiments. Can be included.
また、図1~図12中に示されたせん断加工装置の構造を部分的に組み合わせても、本開示を構成できる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。 The present disclosure can also be configured by partially combining the structures of the shearing apparatus shown in FIGS. 1 to 12. The present disclosure includes various embodiments not described above, and the technical scope of the present disclosure is defined only by the matters specifying the invention within the scope of claims reasonable from the above description.
10,10A,10B,10C せん断加工装置
20,20A,20B,20C ダイ
22,22C 第一面
24,24C 第二面
26,26A,26B,26C,26C1 第1の稜線部
26B1 第1傾斜面
26B2 第1湾曲面
30,30A,30B,30C パンチ
32,32C 第三面
34,34C 第四面
36,36A,36B,36C 第2の稜線部
36B1 第2傾斜面
36B2 第2湾曲面
40 移動装置
50 ホルダ
C1,C1A,C2,C2A 傾斜角度
R1,R2 曲率半径
X せん断方向
Y 相対移動の方向
Z 第四面及びホルダが対向する方向
α シャー角
ΔCA 第1傾斜角度差
ΔCB 第2傾斜角度差
ΔCT 総傾斜角度差
ΔR 曲率半径差
10,10A,10B,
Claims (8)
前記鋼板の他方の面と接触する第三面、及び、前記第1の稜線部との間にシャー角αを形成する刃先である第2の稜線部を介して前記第三面に連続する第四面を有するパンチと、
前記ダイの前記第一面との間で前記鋼板を挟み込むホルダと、
前記ダイ又は前記パンチを、前記パンチの前記第四面が前記ホルダと対向する位置と前記第四面が前記ダイの前記第二面と対向する位置との間で、前記鋼板の厚み方向に沿って相対移動する移動装置と、を備え、
前記第1の稜線部は、前記第一面に対して傾斜した第1傾斜面及び第1湾曲面の少なくとも一方を含み、前記第2の稜線部は、前記第三面に対して傾斜した第2傾斜面及び第2湾曲面の少なくとも一方を含み、
前記相対移動の方向、及び、前記第四面と前記ホルダとが対向する方向との両方に直交する方向から見て、
前記第1傾斜面が前記第一面と成す小さい方の角度である傾斜角度[度]から、前記第2傾斜面が前記第三面と成す小さい方の角度である傾斜角度[度]を減じた第1傾斜角度差ΔCA[度]と、
前記第1湾曲面の曲率半径[mm]から前記第2湾曲面の曲率半径[mm]を減じた曲率半径差ΔR[mm]を、
ΔCB[度]=80×ΔR
の式に用いて、第2傾斜角度差ΔCBを算出し、
前記第1傾斜角度差ΔCAと前記第2傾斜角度差ΔCBとの和を総傾斜角度差ΔCTとしたとき、前記総傾斜角度差ΔCTは、
(0.15×α2+0.05×α+1)<ΔCT≦40
を満たす、
せん断加工装置。 A die having a first surface in contact with one surface of a steel sheet and a second surface continuous with the first surface via a first ridge line portion as a cutting edge.
A third surface continuous with the third surface via a third surface in contact with the other surface of the steel sheet and a second ridge line portion which is a cutting edge forming a shear angle α with the first ridge line portion. A punch with four sides and
A holder that sandwiches the steel sheet between the die and the first surface of the die,
Along the thickness direction of the steel plate, the die or the punch is placed between a position where the fourth surface of the punch faces the holder and a position where the fourth surface faces the second surface of the die. Equipped with a moving device that moves relative to each other
The first ridge line portion includes at least one of a first inclined surface and a first curved surface inclined with respect to the first surface, and the second ridge line portion is a second inclined surface with respect to the third surface. 2 includes at least one of an inclined surface and a second curved surface, including
Seen from the direction orthogonal to both the direction of the relative movement and the direction in which the fourth surface and the holder face each other.
From the tilt angle [degrees], which is the smaller angle formed by the first inclined surface with the first surface, the tilt angle [degrees], which is the smaller angle formed by the second inclined surface with the third surface, is subtracted. First tilt angle difference ΔCA [degrees] and
The radius of curvature difference ΔR [mm] obtained by subtracting the radius of curvature [mm] of the second curved surface from the radius of curvature [mm] of the first curved surface.
ΔCB [degree] = 80 × ΔR
The second tilt angle difference ΔCB is calculated by using it in the equation of.
When the sum of the first tilt angle difference ΔCA and the second tilt angle difference ΔCB is the total tilt angle difference ΔCT, the total tilt angle difference ΔCT is
(0.15 × α 2 +0.05 × α + 1) <ΔCT ≦ 40
Meet, meet
Shearing equipment.
請求項1に記載のせん断加工装置。 The first ridge line portion is composed of the first inclined surface, and the second ridge line portion is formed of the second inclined surface.
The shearing apparatus according to claim 1.
請求項1に記載のせん断加工装置。 The first ridge line portion is made of the first curved surface, and the second ridge line portion is made of the second curved surface.
The shearing apparatus according to claim 1.
請求項1に記載のせん断加工装置。 The first ridge line portion is composed of the first inclined surface and the first curved surface, and the second ridge line portion is composed of the second inclined surface and the second curved surface.
The shearing apparatus according to claim 1.
請求項1~4のいずれか一項に記載のせん断加工装置。 The shear angle α is 0.5 degrees or more and 10 degrees or less.
The shearing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5のいずれか一項に記載のせん断加工装置。 The clearance between the die and the punch is 5% or more and 25% or less of the thickness of the steel sheet.
The shearing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
用意された前記せん断加工装置の前記ダイの前記第一面の上に鋼板を載置するステップと、
載置された前記鋼板を前記ホルダによって支持するステップと、
前記移動装置を用いて前記ダイ又は前記パンチを、前記第1の稜線部及び前記第2の稜線部が互いに近接するように前記鋼板の厚み方向に沿って相対移動させて前記鋼板を切断するステップと、
を含む、せん断加工方法。 The step of preparing the shearing apparatus according to any one of claims 1 to 6 and
A step of placing a steel plate on the first surface of the die of the prepared shearing device, and
A step of supporting the mounted steel plate by the holder, and
A step of cutting the steel sheet by relatively moving the die or the punch using the moving device along the thickness direction of the steel sheet so that the first ridge line portion and the second ridge line portion are close to each other. When,
Shearing methods, including.
請求項7に記載のせん断加工方法。 The tensile strength of the steel sheet is 980 MPa or more.
The shearing method according to claim 7.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2021130143A Pending JP2022031258A (en) | 2020-08-07 | 2021-08-06 | Shearing device and shearing method |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2022031258A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023148899A1 (en) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | 日本製鉄株式会社 | Steel material, automobile component, shearing device, and manufacturing method for steel material |
-
2021
- 2021-08-06 JP JP2021130143A patent/JP2022031258A/en active Pending
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WO2023148899A1 (en) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | 日本製鉄株式会社 | Steel material, automobile component, shearing device, and manufacturing method for steel material |
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