JP5892834B2 - プレス加工試作用材料および板厚ひずみの測定方法 - Google Patents
プレス加工試作用材料および板厚ひずみの測定方法 Download PDFInfo
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Description
板厚方向のひずみを定量化する最も簡便な方法は、破断が懸念される箇所の板厚を、マイクロメータ等の測定器により、加工前と加工後とで測定することである。その他に、プラスティシン(plasticine)と呼ばれる試験片材料も市販されている。これは、例えば、まず白色プラスティシンと黒色プラスティシンを交互に積層して圧着したあとスライスし、これを組み替えて再び圧着、スライスを繰返して、黒白が千鳥状に配列するように組み立てて試作用材料するものである。プラスティシンは、主に熱間加工における材料流動のシミュレーション材料として用いられる。加工後の黒白の配列状況を観察し、加工前の状況と比較することによって、ひずみ量を把握できるものである(特許文献1)。
プラスティシンは、素材が金属材料ではなく粘土であるため、変形抵抗や表面の摩擦係数がプレス加工の素材である板状材料とは異なるものである。そのため、加工後の黒白の配列状況の変化から材料流動のおおまかな様子を可視化、把握することはできるが、板厚方向のひずみが変形抵抗や表面の摩擦係数に大きな影響を受けることが多い板状材料のプレス成形において、プレス加工条件の最適化のために板厚ひずみの定量化が必要な場合には、プラスティシンでは精度が十分でない。
また、特許文献1に開示されている材料流動シミュレーション用試験片は、プラスティシンどうしの接合材としてNiインサート材を用いている。 Niは接合材としては好適であるが高温下で拡散しやすい性質を有する。そのため、この試験片を高温に長時間保持するとNiが拡散してしまい、接合材としての機能が失われて接合部が剥離してしまう。 すなわちNiが拡散してしまう高温環境を経たあとにひずみを測定したい場合には、この試験片は適用できない。
前述のプレス加工の前後における板厚の変化を測定する方法は、簡便な方法ではあるが、板厚方向全体のひずみ量しか分からない。 せん断加工のように板厚内部の一部にだけ大きなひずみが加わるような加工には、板厚測定法では加工条件の最適化には適用できない。
なお、本発明のプレス加工試作用材料は、板状材料の板厚変化を伴う塑性加工全般において試作用材料として用いることができる。曲げ加工、張出し加工、絞り加工だけでなく、しごき加工(へら絞り、スピニング加工)、抜き、転造、鍛造、フローフォーミング、さらにはパイプの曲げ加工などにも適用できる。
1) 鋼/銅積層体は、例えば、ある板厚Aの鋼板と、ある板厚Bの銅板を交互に積層して拡散接合により一体化させて製造する。そのため、その積層体の断面には、鋼板の厚さを隔てて等間隔に銅層が埋め込まれている。 この材料を素材としてプレス加工を行い、板厚減少や破断が懸念される部位の断面を観察すれば、この銅層の間隔が広いところは板厚方向ひずみが小さく、間隔が狭いところは板厚ひずみが大きいことが明らかに理解できる。すなわち、板厚方向ひずみの可視化ができる。
2) 本発明のプレス加工試作用材料を鋼/銅積層体の両最外層を鋼板として製造すれば、表面が鋼であるから、表面の摩擦係数の点でプレス加工用素材と同一であり、摩擦係数の違いによりひずみ量の精度が狂うことがない。
3) 本発明のプレス加工試作用材料は、その体積の大部分が鋼層である。そのため、材料の変形抵抗の点で本試作用材料とプレス加工用素材は大差なく、変形抵抗の違いによりひずみ量の精度が狂うことがない。
4) 本発明のプレス加工試作用材料は、鋼層と鋼層を接合する材料として銅層を用いている。鋼と銅は、固体状態では互いに固溶しないので、Niでは拡散してしまう高温環境でも銅層はマーカーとして使える。 加工度の大きいプレス加工製品を製造する場合、プレス加工後に焼鈍を行って材料を軟化させ、再度プレス成形を行うことがある。そのような場合に、Niインサートを用いた試験片では接合界面から剥離を起こしてしまうことがあり、加工途中で剥離してしまうと最終製品の板厚ひずみを測ることは難しい。しかし、本発明のプレス加工試作用材料は、銅層が拡散しにくいため最終製品でも銅層が健全であり、板厚ひずみの測定が可能である。
半抜き加工により得られた抜き穴を横断するように接合体を切断し、埋めこんで断面を観察した(図1)。断面内に見える10本の縞状の模様が銅めっき層である。
この断面写真から板厚ひずみを求める方法を図2で説明する。
加工前の縞と縞の間隔(鋼層の厚み)をt1とする。このt1は、加工前の試作用材料の一部を切り出して図1と同様に断面を観察して測定してもよいし、図2中に示しているように、未加工部で測定しても構わない。 一方、板厚ひずみを測定したい箇所について縞と縞の間隔(鋼層の厚み)を測定し、これをt2とする。このようにして求めたt1とt2から、次の式で板厚ひずみεを算出できる。このひずみは、公称ひずみである。
ε =(t1−t2)/t1 × 100(%)
Claims (2)
- 板状材料の塑性加工において、試作用材料として鋼/銅積層体を用い、未加工部の鋼層の厚さと塑性加工品の加工部の鋼層の厚さから板厚ひずみを求めることを特徴とする板厚ひずみの測定方法。
- 板状材料の塑性加工において、試作用材料として鋼/銅積層体を用い、未加工部の鋼層の厚さと、塑性加工品の各部の鋼層の厚さから各部ごとに板厚ひずみを求めることにより、板厚ひずみの分布を求めることを特徴とする板厚ひずみ分布の測定方法。
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JP2012079539A JP5892834B2 (ja) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | プレス加工試作用材料および板厚ひずみの測定方法 |
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