JP5522771B2

JP5522771B2 - 板材の打抜き加工方法

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Publication number: JP5522771B2
Application number: JP2008249952A
Authority: JP
Inventors: 智胤青山; 維林高; 久須田; 章菅原
Original assignee: Dowa Metaltech Co Ltd
Current assignee: Dowa Metaltech Co Ltd
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: JP2010075988A

Description

本発明は、板材の打抜き加工方法に関し、特に、箱型端子などの電気電子部品の通電部品の材料として使用される銅合金板材のような板材の打抜き加工方法に関する。

箱型端子などの電気電子部品の通電部品の材料には、通電によるジュール熱の発生を抑制するために良好な導電性が要求されるとともに、電気電子機器の組立時や作動時に付与される応力に耐え得る高い強度が要求される。また、箱型端子などの電気電子部品の通電部品は、一般に打抜き加工（プレス打ち抜き）後に曲げ加工により成形されることから、その材料には優れた曲げ加工性も要求される。

近年、箱型端子などの電気電子部品の通電部品は、小型化および軽量化が進む傾向にあり、それに伴って、素材である銅合金板材には、薄肉化の要求が高まっている。そのため、素材に要求される強度レベルは一層厳しくなっている。しかし、一般に銅合金板材の強度と導電性の間や強度と曲げ加工性の間には、それぞれトレードオフの関係があるので、これらを同時に満足する銅合金板材を得るのは容易ではない。

このような銅合金板材の中で、強度と導電性の間の特性バランスに比較的優れた材料として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金（所謂コルソン合金）が注目されている。例えば、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板材は、溶体化処理、冷間圧延、時効処理、仕上げ冷間圧延および低温焼鈍を基本とする工程により、比較的高い導電率（３０〜５０％ＩＡＣＳ）を維持しながら、７００ＭＰａ以上の強度にすることができる。しかし、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板材は、高強度であるが故に、その曲げ加工性が必ずしも良好であるとは限らない。

また、圧延工程を経て製造される一般的な銅合金板材は、ＬＤ（圧延方向）に延びた繊維状の結晶粒を有し、さらに集合組織の異方性の影響により、ＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げと、ＴＤ（圧延方向および板厚方向に垂直な方向）を曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとの間で、特性が大きく異なることが知られている。しかし、箱型端子などの電気電子部品の通電部品では、板材に対してＧｏｏｄＷａｙとＢａｄＷａｙの両方の曲げ加工を施して成形されることから、この異方性が問題になっている。

また、圧延工程を経て製造される板材は、いずれも一定量の圧延集合組織を含んでおり、この圧延集合組織によって曲げ加工性が低下するとともに異方性の問題も生じる。

銅合金板材のこのような曲げ加工性の問題を改善する方法として、熱処理条件や圧延条件などを工夫して結晶方位（集合組織）を制御することによって曲げ加工性を改善する種々の方法が提案されている。例えば、｛ｈｋｌ｝面のＸ線回折強度をＩ｛ｈｋｌ｝とすると、（Ｉ｛１１１｝＋Ｉ｛３１１｝）／Ｉ｛２２０｝≦２．０
を満たすようして、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板材のＧｏｏｄＷａｙの曲げ加工性を改善する方法（例えば、特許文献１参照）や、（Ｉ｛１１１｝＋Ｉ｛３１１｝）／Ｉ｛２２０｝＞２．０を満たすようして、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板材のＢａｄＷａｙの曲げ加工性を改善する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。また、銅のような結晶構造が面心立方格子である材料において、再結晶集合組織の一つとして一般に知られているＣｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞を利用して、ＳＥＭ−ＥＢＳＰ法による測定結果においてＣｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞の割合が５０％以上である集合組織を有するようにして、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板材の曲げ加工性を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−９１０８号公報（段落番号０００７−０００９）特開２００６−１６６２９号公報（段落番号０００８−０００９）特開２００６−１５２３９２号公報（段落番号００２０−００２１）

しかし、特許文献１の方法では、ＧｏｏｄＷａｙの曲げ加工性を改善する条件として（Ｉ｛１１１｝＋Ｉ｛３１１｝）／Ｉ｛２２０｝≦２．０
を満たすようにしているのに対して、特許文献２の方法では、ＢａｄＷａｙの曲げ加工性を改善する条件として（Ｉ｛１１１｝＋Ｉ｛３１１｝）／Ｉ｛２２０｝＞２．０を満たすようにしており、ＧｏｏｄＷａｙの曲げ加工性を改善する条件とＢａｄＷａｙの曲げ加工性を改善する条件は、相反する条件になっている。また、特許文献３の方法では、Ｃｕｂｅ方位を発達させるために溶体化処理前に圧延率９５％以上の強圧延を行う必要があるので、設備負荷が高く、高強度材であるが故の製造上の問題もある。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、圧延工程を経て製造された板材から打ち抜かれた板片に対して、圧延面内において互いに略垂直な方向に延びる２つの曲げ軸の各々に沿ってそれぞれ曲げ加工を施しても、優れた曲げ加工性を有する板片を容易に得ることができる、板材の打抜き加工方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、圧延工程を経て製造された板材から打ち抜かれた板片を、圧延面内において互いに略垂直な方向に延びる２つの曲げ軸の各々に沿ってそれぞれ曲げ加工して部品を製造する際に、一方の曲げ軸が板材の圧延面内において圧延方向および板厚方向に垂直な方向から所定の角度だけ傾斜した方向に延びるように板材を打抜くことにより、圧延工程を経て製造された板材から打ち抜かれた板片に対して、圧延面内において互いに略垂直な方向に延びる２つの曲げ軸の各々に沿ってそれぞれ曲げ加工を施しても、優れた曲げ加工性を有する板片を容易に得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明による板材の打抜き加工方法は、圧延工程を経て製造された板材から打ち抜かれた板片を、第１の曲げ軸とこの第１の曲げ軸に対して略垂直な方向に延びる第２の曲げ軸に沿ってそれぞれ曲げ加工して部品を製造する方法において、第１の曲げ軸が板材の圧延方向および板厚方向に垂直な方向から所定の角度だけ傾斜した方向に延びるように板材を打抜くことを特徴とする。この板材の打抜き加工方法において、所定の角度が１０〜８０°であるのが好ましく、３０〜６０°であるのがさらに好ましい。また、板材が合金の板材であるのが好ましく、銅合金板材であるのがさらに好ましい。さらに、部品が通電部品であるのが好ましく、通電部品が箱型端子であるのが好ましい。

本発明によれば、圧延工程を経て製造された板材から打ち抜かれた板片に対して、圧延面内において互いに略垂直な方向に延びる２つの曲げ軸の各々に沿ってそれぞれ曲げ加工を施しても、優れた曲げ加工性を有する板片を容易に得ることができる。そのため、板材に対してＧｏｏｄＷａｙとＢａｄＷａｙの両方の曲げ加工を施して箱型端子などの電気電子部品の通電部品を形成する場合に、ＢａｄＷａｙの曲げ加工性が悪く、割れが発生して使用することができなかった板材でも、曲げ加工性を向上させて、使用することができるようになる場合があるので、より低価格の曲げ加工性の悪い板材も使用することができるようになり、製造コストを削減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明による板材の打抜き加工方法の実施の形態として、本発明による板材の打抜き加工方法を板材から箱型端子用板片を打ち抜く方法に適用した場合について詳細に説明する。

図１は、圧延工程を経て製造された合金の板材から従来の打抜き加工方法で打ち抜かれた箱型端子用板片の平面図であり、図２は、図１に示す箱型端子用板片を曲げ加工して得られた箱型端子の中間製品の斜視図である。また、図３は、圧延工程を経て製造された合金の板材から本発明による打抜き加工方法の実施の形態で打ち抜かれた箱型端子用板片の平面図であり、図４は、図３に示す箱型端子用板片を曲げ加工して得られた箱型端子の中間製品の斜視図である。

図１に示すように、圧延工程を経て製造された合金の板材から従来の板材の打抜き加工方法によって打ち抜かれた箱型端子用板片１０は、第１の曲げ軸１２と、この第１の曲げ軸１２に対して略垂直方向に延びる第２の曲げ軸１４に沿って曲げ加工されて、図２に示すような複数の箱型端子２２がパイロット部２４で接続された箱型端子の中間製品２０が製造される。なお、図２において、参照符号２６は箱曲げ部、２８はバネ部、３０は圧着部を示している。

図１に示すような従来の板材の打抜き加工方法では、第１の曲げ軸１２がＴＤに対して略平行な方向に延び且つ第２の曲げ軸１４がＴＤに対して略垂直な方向に延びるように箱型端子用板片１０が打ち抜かれている。そのため、図２に示すように、複数の箱型端子２２がパイロット部２４に対して略垂直な方向に延びている。

一方、図３に示すように、圧延工程を経て製造された合金の板材から本発明による板材の打抜き加工方法の実施の形態によって打ち抜かれた箱型端子用板片１１０は、第１の曲げ軸１１２と、この第１の曲げ軸１１２に対して略垂直方向に延びる第２の曲げ軸１１４に沿って曲げ加工されて、図４に示すような複数の箱型端子１２２がパイロット部１２４で接続された箱型端子の中間製品１２０が製造される。なお、図４において、参照符号１２６は箱曲げ部、１２８はバネ部、１３０は圧着部を示している。

図３に示すような本発明による板材の打抜き加工方法の実施の形態では、第１の曲げ軸１１２がＴＤに対して略平行な方向から所定の角度θだけ傾斜した方向に延び且つ第２の曲げ軸１１４がＴＤに対して略垂直な方向から所定の角度θだけ傾斜した方向に延びるように箱型端子用板片１１０が打ち抜かれている。そのため、図４に示すように、複数の箱型端子１２２がパイロット部１２４に対して略垂直な方向から所定の角度θだけ傾斜した方向に延びている。

なお、本発明者らは、面心立方格子を結晶構造とする材料について、すべり系の活性度の指標であるシュミット因子で評価したところ、Ｇｏｓｓ方位主体の集合組織を有する板材の場合、ＬＤ：＜００１＞およびＴＤ：＜１１０＞のシュミット因子はいずれも０．４１であるが、それぞれＬＤおよびＴＤから１８°傾いた方向ではそれぞれ０．４５と０．４１になり、Ｂｒａｓｓ方位主体の集合組織を有する板材の場合、ＬＤ：＜１１２＞およびＴＤ：＜１１１＞のシュミット因子はそれぞれ０．４１および０．２７であるが、それぞれＬＤおよびＴＤから４５°傾いた方向ではいずれも０．４３〜０．４５になり、このように互いに垂直な２方向のシュミット因子がいずれも向上することがわかった。同様に、体心立方格子を結晶構造とする材料についても、圧延方向に対して傾斜した方向では、互いに垂直な２方向のシュミット因子がいずれも向上する領域が存在することがわかった。シュミット因子は、一軸引張のモデルであるが、シュミット因子の向上は、小さな外力で変形が可能になることを意味しており、曲げ加工性の向上にも適用できる可能性があると考えて、本発明を完成するに至った。

以下、本発明による板材の打抜き加工方法の実施例として、圧延工程を経て製造された板材から短冊状の試験片を採取して曲げ試験を行った例について詳細に説明する。

［実施例１］
図５に示すように、７４．２質量％のＣｕと２５．０質量％のＺｎと０．８質量％のＳｎを含み、引張強さ７２０Ｎ／ｍｍ^２、厚さ０．３ｍｍの市販の黄銅の板材（ＤＯＷＡメタルテック株式会社製のＡＤ４４２）２００から、長手方向がＬＤに対して所定の角度θ（本実施例ではθ＝１０°）だけ傾斜した短冊状の試験片（幅１０ｍｍ×長さ３０ｍｍ）２１１ａと、長手方向がＴＤに対して所定の角度θ（本実施例ではθ＝１０°）だけ傾斜した短冊状の試験片（幅１０ｍｍ×長さ３０ｍｍ）２１１ｂを採取した。試験片２１１ａと試験片２１１ｂは、それぞれの長手方向が互いに垂直な方向に延びるように採取され、試験片２１１ａは、その長手方向略中央部において長手方向に垂直な方向（幅方向）に延びる第１の曲げ軸２１２に沿った曲げ試験に使用するための試験片であり、試験片２１１ｂは、その長手方向略中央部において長手方向に垂直な方向（幅方向）に延びる第２の曲げ軸２１４に沿った曲げ試験に使用するための試験片である。なお、試験片２１１ａと試験片２１１ｂは、それぞれ９０°Ｗ曲げ試験と１８０°密着曲げ試験に使用するために２枚ずつ用意した。

試験片２１１ａおよび２１１ｂをそれぞれ第１の曲げ軸２１２および第２の曲げ軸２１４に沿って、標準曲げ半径（Ｒ）が０．０ｍｍの試験ジグを使用して、ＪＩＳＨ３１１０に準拠した９０°Ｗ曲げ試験を行った。同様に、試験片２１１ａおよび２１１ｂをそれぞれ第１の曲げ軸２１２および第２の曲げ軸２１４に沿って、ＪＩＳＺ２２４８に準拠した１８０°密着曲げ試験を行った。これらの試験後の試験片について、曲げ加工部の表面を光学顕微鏡によって１００倍の倍率で観察して、割れの発生の有無を調べた。これらの結果を表１に示す。なお、表１において、曲げ加工部の表面の状態が非常に良好である場合を◎、良好である場合を○、しわが目立つものの割れがない場合を△、割れが発生した場合を×と表示している。

［実施例２〜８、比較例１、２］
所定の角度θをそれぞれ２０°（実施例２）、３０°（実施例３）、４０°（実施例４）、５０°（実施例５）、６０°（実施例６）、７０°（実施例７）、８０°（実施例８）、０°（比較例１）、９０°（比較例２）とした以外は、実施例１と同様に試験片２１１ａと試験片２１１ｂを採取し、実施例１と同様に曲げ試験を行って割れの発生の有無を調べた。これらの結果を表１に示す。

表１に示すように、θ＝１０〜８０°の実施例１〜８では、第１の曲げ軸２１２および第２の曲げ軸２１４に沿った９０°Ｗ曲げ試験のいずれの場合も割れの発生がなかった。また、θ＝３０〜６０°の実施例３〜６では、第１の曲げ軸２１２および第２の曲げ軸２１４に沿った９０°Ｗ曲げ試験だけでなく、第１の曲げ軸２１２および第２の曲げ軸２１４に沿った１８０°密着曲げ試験のいずれの場合も割れの発生がなかった。一方、θ＝０°の比較例１では、第２の曲げ軸２１４に沿った９０°Ｗ曲げ試験および１８０°密着曲げ試験のいずれの場合も割れが発生し、θ＝９０°の比較例２では、第１の曲げ軸２１２に沿った９０°Ｗ曲げ試験および１８０°密着曲げ試験のいずれの場合も割れが発生した。

また、θ＝３０〜６０°の実施例３〜６とθ＝０°の比較例１を比較すると、実施例３〜６では、第１の曲げ軸２１２に沿った９０°Ｗ曲げ試験の結果が比較例１と比べてほぼ同一または良好であるにもかかわらず、第２の曲げ軸２１４に沿った９０°Ｗ曲げ試験の結果が比較例１と比べて良好になっている。同様に、実施例３〜６では、第１の曲げ軸２１２に沿った１８０°密着曲げ試験の結果が比較例１と比べてほぼ同一であるにもかかわらず、第２の曲げ軸２１４に沿った１８０°密着曲げ試験の結果が比較例１と比べて良好になっている。

また、θ＝３０〜６０°の実施例３〜６とθ＝９０°の比較例２を比較すると、実施例３〜６では、第２の曲げ軸２１４に沿った９０°Ｗ曲げ試験の結果が比較例２と比べてほぼ同一または良好であるにもかかわらず、第１の曲げ軸２１２に沿った９０°Ｗ曲げ試験の結果が比較例２と比べて良好になっている。同様に、実施例３〜６では、第２の曲げ軸２１４に沿った１８０°密着曲げ試験の結果が比較例２と比べてほぼ同一であるにもかかわらず、第１の曲げ軸２１２に沿った１８０°密着曲げ試験の結果が比較例２と比べて良好になっている。

圧延工程を経て製造された合金の板材から従来の打抜き加工方法で打ち抜かれた箱型端子用板片の平面図である。図１に示す箱型端子用板片を曲げ加工して得られた箱型端子の中間製品の斜視図である。圧延工程を経て製造された合金の板材から本発明による打抜き加工方法の実施の形態で打ち抜かれた箱型端子用板片の平面図である。図３に示す箱型端子用板片を曲げ加工して得られた箱型端子の中間製品の斜視図である。実施例および比較例で使用した試験片の採取方法を説明する図である。

符号の説明

１０、１１０箱型端子用板片
１２、１１２、２１２第１の曲げ軸
１４、１１４、２１４第２の曲げ軸
２０、１２０箱型端子の中間製品
２２、１２２箱型端子
２４、１２４パイロット部
２６、１２６箱曲げ部
２８、１２８バネ部
３０、１３０圧着部
２００板材
２１１ａ、２１１ｂ試験片

Claims

圧延工程を経て製造された板材から打ち抜かれた板片を、第１の曲げ軸とこの第１の曲げ軸に対して略垂直な方向に延びる第２の曲げ軸に沿ってそれぞれ曲げ加工して、前記板材の圧延方向に延びるパイロット部で接続された複数の部品を製造する方法において、前記第１の曲げ軸が前記板材の圧延方向および板厚方向に垂直な方向から１０〜８０°の角度だけ傾斜した方向に延びるように前記板材から前記板片を打抜くことを特徴とする、板材の打抜き加工方法。
前記１０〜８０°の角度が３０〜６０°の角度であることを特徴とする、請求項１に記載の板材の打抜き加工方法。
前記１０〜８０°の角度が４０〜５０°の角度であることを特徴とする、請求項１に記載の板材の打抜き加工方法。
前記板材が合金の板材であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の板材の打抜き加工方法。
前記板材が銅合金板材であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の板材の打抜き加工方法。
前記部品が通電部品であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の板材の打抜き加工方法。
前記通電部品が箱型端子であることを特徴とする、請求項６に記載の板材の打抜き加工方法。