JP6288468B2 - Forming limit test method and forming limit test apparatus for metal sheet - Google Patents

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Description

本発明は、薄鋼板等の金属薄板のプレス成形時の成形限界を測定するための成形試験に関するものであり、特には、従来よりも小型の試験片でも試験を可能にする試験方法および試験装置に関するものである。   The present invention relates to a forming test for measuring a forming limit at the time of press forming of a thin metal plate such as a thin steel plate, and in particular, a test method and a test apparatus that enable a test even with a smaller test piece than before. It is about.

自動車車体の材料として使用される金属薄板の一種である薄鋼板は、大部分がプレスにより成形されて車体の各部品になる。部品のプレス成形性は、部品形状によって変わり、また材料の延性など材料特性の影響も大きい。近年、車体の衝突安全性向上が要求されるなか、薄鋼板の高強度化が進んでいるが、そのことは同時に、薄鋼板の延性の低下をもたらしている。このため、プレス成形性をCAEで事前に確認して金型を設計する工程が多く取られるようになってきており、薄鋼板の成形限界を把握する必要性が高まってきている。   A thin steel plate, which is a kind of metal thin plate used as a material for an automobile body, is mostly formed by a press to become each part of the vehicle body. The press formability of a part varies depending on the part shape, and is also greatly influenced by material properties such as material ductility. In recent years, the strength of thin steel sheets has been increased while the improvement in collision safety of vehicle bodies has been demanded. At the same time, the ductility of thin steel sheets has been lowered. For this reason, many processes for confirming press formability in advance by CAE and designing a mold have been taken, and the necessity of grasping the forming limit of a thin steel sheet has been increasing.

薄鋼板等の金属薄板の成形限界判定には通常、成形限界線図(Forming Limit Diagram:FLD)が用いられているが、この成形限界線図は、プレス成形における各変形様式(等2軸変形、不等2軸変形、平面ひずみ変形、一軸変形)での成形限界を実験室規模での成形試験により測定して作成するものであり、試験片の幅を変えることでX,Y方向の変形比が変化するので、その幅をいくつかの水準に変化させて、試験片の破断時のX,Y方向のひずみ量を測定している.   Usually, the forming limit diagram (Forming Limit Diagram: FLD) is used to determine the forming limit of a thin metal plate such as a thin steel plate. This forming limit diagram shows each deformation mode in press forming (equal biaxial deformation). , Unequal biaxial deformation, plane strain deformation, uniaxial deformation) is measured and created by a laboratory-scale molding test. By changing the width of the test piece, deformation in the X and Y directions Since the ratio changes, the width is changed to several levels, and the amount of strain in the X and Y directions when the specimen is broken is measured.

従来の成形限界試験では、直径100mm以上の比較的大型の試験片が用いられており、実験室規模で作製するテスト用の薄鋼板では板サイズが小さいため、このような大型の試験片では試験片数が確保できないという問題がある。また、最近は引張強度で980Mpa級以上の超高強度鋼板が自動車の車体に多く使われ始め、その成形限界を測定する機会が増加しているが、薄鋼板の強度が高くなると、しわ押さえビードでは成形試験部へのブランクの流入を押さえられず、所望の変形様式での破断が得られないという問題もある。そしてしわ押さえ力を上げると、薄鋼板の延性が低いためビード成形部で判断することもあり、その場合は正確な破断測定ができないという問題もある。   In the conventional forming limit test, a comparatively large test piece having a diameter of 100 mm or more is used. Since a thin steel plate for testing produced on a laboratory scale has a small plate size, such a large test piece is tested. There is a problem that the number of pieces cannot be secured. Recently, super high strength steel sheets with a tensile strength of 980 Mpa class or higher have begun to be used in the body of automobiles, and the opportunity to measure the forming limit has increased. However, as the strength of thin steel sheets increases, Then, there is also a problem that the inflow of the blank to the molding test part cannot be suppressed and the fracture in the desired deformation mode cannot be obtained. When the wrinkle holding force is increased, the ductility of the thin steel sheet is low, so that it may be determined by the bead forming part. In this case, there is a problem that accurate fracture measurement cannot be performed.

ところで、プレス成形におけるビードに関して、特許文献1には、自動車のフードインナーを成形する際に、ブランクボルダでブランクを保持した際のしわ低減のために丸ビードや角ビード、ステップビード等を用いる技術が開示され、また、特許文献2にも同様に、ブランクホルダでブランクを保持してビード成形する際のブランクしわの発生を抑制する方法が開示されている。   By the way, regarding beads in press molding, Patent Document 1 discloses a technique using a round bead, a square bead, a step bead, or the like for reducing wrinkles when a blank is held by a blank boulder when molding an inner hood of an automobile. Similarly, Patent Document 2 discloses a method for suppressing the generation of blank wrinkles when a blank is held by a blank holder and bead forming is performed.

特開2000−317535号公報JP 2000-317535 A 特開平08−039160号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-039160

しかしながら、これら特許文献1,2記載の内容は何れも、比較的材料強度の低いパネル部品を対象としており、薄鋼板の高強度化による限界成形部へのブランク流入やビード成形部の破断を抑制し得るものではない。   However, all of the contents described in Patent Documents 1 and 2 are intended for panel parts having relatively low material strength, and suppress the blank inflow to the limit forming part and the breakage of the bead forming part due to the high strength of the thin steel plate. It is not possible.

さらに、従来の成形限界試験においては、大きい試験片が必要であるとともに、成形限界近傍の試験片を複数枚作製する必要があることから、試験片の材料が大量に必要となるため、工場で量産される製品板からしか試験片を取ることができないという問題があった。   Furthermore, in the conventional molding limit test, a large test piece is required and a plurality of test pieces near the forming limit must be prepared. There is a problem that the test piece can be taken only from the product plate to be mass-produced.

そして、これらの問題点について研究した本発明者は、実験室規模で作製するテスト用の薄鋼板等の金属薄板から試験片を取ることができれば、超高強度鋼板の開発の促進に繋がるという点に着目した。   And, the present inventor who studied these problems, if it can take a test piece from a metal thin plate such as a thin steel plate for testing produced on a laboratory scale, it will lead to the promotion of the development of ultra-high strength steel plate Focused on.

本発明は、上述した発明者の知見に鑑みて、従来よりも小型の試験片で、かつ必要枚数も少ない条件で従来と同様の結果を得ることができる、金属薄板の成形限界試験方法および成形限界試験装置を提供することを目的とするものである。   In view of the above-mentioned knowledge of the inventors, the present invention is a metal thin plate forming limit test method and forming which can obtain the same result as before with a smaller test piece and a smaller number of required pieces. The object is to provide a limit test device.

上記課題を解決する本発明の金属薄板の成形限界試験方法は、円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験するに際し、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの一方の前記中央穴の周囲、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの他方に向けて突出する円環状のステップビードを設けるとともに、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方に、前記ステップビードを収容するように周囲よりも低くしたビード受け部とそのビード受け部を囲繞する角部の面取り部とを設け、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記一方の、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方の前記面取り部と対向する位置に、前記成形試験部を囲繞するようにワイヤービードを突設し
前記ステップビードと前記ビード受け部とで前記ブランクをステップ状に変形させて挟持し、
前記ワイヤービードで前記ブランクの流動に抵抗を与えて前記成形試験部への前記ブランクの流入を抑制することを特徴とするものである。
The metal sheet forming limit test method of the present invention that solves the above-mentioned problem is to hold a blank in the periphery of a test piece having a diameter of less than 100 mm made of a metal sheet with an annular die and an annular blank holder, The test piece is press-molded by pressing the center part of the test piece with the convex tip of the punch that fits into the forming test part in the center hole of the die through the center hole of the blank holder. When testing the molding limits of
Around one said central hole of one of said die and said blank holder and the other provided with an annular step bead projecting toward the one of said die and said blank holder,
The other of the die and the blank holder is provided with a bead receiving portion that is lower than the surrounding so as to accommodate the step bead and a chamfered portion of a corner that surrounds the bead receiving portion,
A wire bead is protruded from the one of the die and the blank holder so as to surround the molding test portion at a position facing the other chamfered portion of the die and the blank holder ,
The blank is deformed and pinched between the step bead and the bead receiving portion,
The wire bead provides resistance to the flow of the blank to suppress the inflow of the blank into the molding test section.

なお、本発明の金属薄板の成形限界試験方法においては、前記試験片のプレス成形中に前記ダイの中央孔を介して、前記試験片の少なくとも中央部の表面に設けたグリッドパターンをカメラで撮像することとすると、試験片の成形ひずみ量および成形ひずみ分布を連続的に測定することができることから、試験結果のより詳細な判定が可能になるので好ましい。   In the metal sheet forming limit test method of the present invention, the grid pattern provided on the surface of at least the central portion of the test piece is imaged with a camera through the central hole of the die during press forming of the test piece. It is preferable to do so because the molding strain amount and molding strain distribution of the test piece can be continuously measured, so that more detailed determination of the test result becomes possible.

また、上記課題を解決する本発明の金属薄板の成形限界試験装置は、円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験する装置において、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの一方の前記中央穴の周囲に、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの他方に向けて突出する円環状のステップビードが設けられ、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方に、前記ステップビードを収容するように周囲よりも低くしたビード受け部とそのビード受け部を囲繞する角部の面取り部とが設けられ、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記一方の、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方の前記面取り部と対向する位置に、前記成形試験部を囲繞するようにワイヤービードが突設されていることを特徴とするものである。
In addition, the metal sheet forming limit test apparatus of the present invention that solves the above-mentioned problems sandwiches a blank in the periphery of a test piece having a diameter of less than 100 mm made of a metal thin plate with an annular die and an annular blank holder. While pressing the center part of the test piece through the center hole of the blank holder with the convex tip of the punch that fits into the molding test part in the center hole of the die, press molding, In an apparatus for testing the molding limit of a test piece,
Around the central bore of one of said die and said blank holder, said die and annular step bead projecting toward the other of said blank holder is provided,
The other of the die and the blank holder is provided with a bead receiving portion that is lower than the surrounding so as to accommodate the step bead and a chamfered portion of a corner that surrounds the bead receiving portion,
A wire bead is projected from the one of the die and the blank holder so as to surround the molding test portion at a position facing the other chamfered portion of the die and the blank holder. It is characterized by being.

なお、本発明の金属薄板の成形限界試験装置においては、前記ダイもしくは前記ブランクホルダが、ビード台を交換可能に有し、前記ビード台上に前記ワイヤービードが突設されていると、前記試験片のプレス成形中に前記ワイヤービードによってダイもしくはブランクホルダが磨耗した場合でも、そのビード台のみの取替えで済むことから高価なダイやブランクホルダをその都度作製する必要がないため、試験装置を安価に使用することができるので好ましい。   In the metal sheet forming limit test apparatus according to the present invention, the die or the blank holder has a bead base replaceable, and the wire bead projects on the bead base. Even if the die or blank holder is worn by the wire bead during press molding of the piece, it is not necessary to make an expensive die or blank holder each time because only the bead base needs to be replaced, so the test equipment is inexpensive. Since it can be used for, it is preferable.

本発明の金属薄板の成形限界試験方法によれば、円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験するに際し、ダイおよびブランクホルダのうちの一方の中央穴の周囲に突設した円環状のステップビードと、ダイおよびブランクホルダのうちの他方に設けた、前記ステップビードを収容するように周囲よりも低くなったビード受け部とで前記ブランクをステップ状に変形させて挟持し、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記一方の、前記他方に設けた面取り部と対向する位置に前記成形試験部を囲繞するように突設したワイヤービードで前記ブランクの流動に抵抗を与えて前記成形試験部への前記ブランクの流入を抑制するので、その試験片の寸法・形状を適宜選択することで、等二軸変形、不等二軸変形、平面ひずみ変形および一軸変形の全ての変形モードでの破断限界を測定し得て、超高張力薄鋼板等の高強度金属薄板の成形限界を正確に把握することができ、しかも、試験片が高強度金属薄板であって、かつブランクホルダの押圧力が小さい場合でも、直径100mm未満の試験片を用いて金属薄板の成形限界を試験し得て、実験室規模で作製するテスト用の金属薄板から必要数の試験片を採取することができ、超高強度鋼板等の高強度金属薄板の開発促進に貢献することができる。 According to the metal sheet forming limit test method of the present invention, the test piece is sandwiched between the annular die and the annular blank holder while holding the blank in the periphery of the test piece having a diameter of less than 100 mm made of the metal sheet. By pressing the center portion of the punch through the center hole of the blank holder and pressing the convex tip of the punch that fits into the molding test portion in the center hole of the die. When testing, an annular step bead protruding around the center hole of one of the die and blank holder, and the periphery of the other of the die and blank holder so as to accommodate the step bead. the blank is deformed stepwise in the bead receiving portion is lower than sandwiching the die and of said one of said blank holder, provided on the other chamfered Since inhibiting the inflow of the blank into the molded test parts in a wire bead which projects so as to surround the molded test parts in section and opposing positions giving resistance to flow of the blank, the dimensions of the test piece・ By selecting the shape appropriately, the fracture limit in all deformation modes of equibiaxial deformation, unequal biaxial deformation, plane strain deformation and uniaxial deformation can be measured, and high strength such as ultra high strength thin steel sheet The forming limit of the thin metal plate can be accurately grasped, and even if the test piece is a high strength thin metal plate and the pressing force of the blank holder is small, the test piece having a diameter of less than 100 mm is used. It can test the forming limit, collect the required number of test pieces from the test thin metal sheet produced on a laboratory scale, and contribute to the promotion of the development of high-strength thin metal sheets such as ultra-high-strength steel sheets. it can.

また、本発明の金属薄板の成形限界試験装置によれば、円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験する装置において、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの一方の前記中央穴の周囲に、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの他方に向けて突出する円環状のステップビードが設けられ、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方に、前記ステップビードを収容するように周囲よりも低くしたビード受け部とそのビード受け部を囲繞する角部の面取り部とが設けられ、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記一方の、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方の前記面取り部と対向する位置に、前記成形試験部を囲繞するようにワイヤービードが突設されていることから、ダイおよびブランクホルダのうちの一方の中央穴の周囲に突設した円環状のステップビードと、ダイおよびブランクホルダのうちの他方に設けた、前記ステップビードを収容するように周囲よりも低くなったビード受け部とが前記ブランクをステップ状に変形させて挟持し、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記一方の、前記他方に設けた面取り部に対向して位置するワイヤービードがブランクの流動に抵抗を与えて成形試験部へのブランクの流入を抑制するので、試験片の寸法・形状を適宜選択することで、等二軸変形、不等二軸変形、平面ひずみ変形および一軸変形の全ての変形モードでの破断限界を測定し得て、超高張力薄鋼板等の高強度金属薄板の成形限界を正確に把握することができ、しかも、試験片が高強度金属薄板であって、かつブランクホルダの押圧力が小さい場合でも、直径100mm未満の試験片を用いて金属薄板の成形限界を試験し得て、実験室規模で作製するテスト用の金属薄板から必要数の試験片を採取することができ、超高強度鋼板等の高強度金属薄板の開発促進に貢献することができる。 Further, according to the metal sheet forming limit test apparatus of the present invention, the annular die and the annular blank holder hold the blank in the periphery of the test piece having a diameter of less than 100 mm made of the metal thin plate, By pressing and pressing the center part of the test piece with the convex tip of the punch that fits into the forming test part in the center hole of the die through the center hole of the blank holder, an apparatus for testing a forming limit, around the central hole of one of said die and said blank holder, said die and annular step bead projecting toward the other of said blank holder is provided, The other of the die and the blank holder has a bead receiving portion that is lower than the surrounding so as to accommodate the step bead and an angle surrounding the bead receiving portion. And the chamfered portion is provided in said die and said one of said blank holder, to the other of said chamfered portion facing the position of the die and the blank holder so as to surround the molded test unit Since the wire bead is protruded to the annular step bead protruding around the center hole of one of the die and the blank holder, the step is provided on the other of the die and the blank holder. A bead receiving portion that is lower than the surrounding so as to accommodate the bead deforms and sandwiches the blank in a step shape, and the chamfered portion provided on the other of the one of the die and the blank holder since the wire bead positioned oppositely to suppress the inflow of the blank into the molded test unit giving resistance to flow of the blank, dimensions of the test piece・ By selecting the shape appropriately, the fracture limit in all deformation modes of equibiaxial deformation, unequal biaxial deformation, plane strain deformation and uniaxial deformation can be measured, and high strength such as ultra high strength thin steel sheet The forming limit of the thin metal plate can be accurately grasped, and even if the test piece is a high strength thin metal plate and the pressing force of the blank holder is small, the test piece having a diameter of less than 100 mm is used. It can test the forming limit, collect the required number of test pieces from the test thin metal sheet produced on a laboratory scale, and contribute to the promotion of the development of high-strength thin metal sheets such as ultra-high-strength steel sheets. it can.

本発明の金属薄板の成形限界試験方法の一実施形態に用いられる、本発明の金属薄板の成形限界試験装置の一実施形態を試験前の準備状態で示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the metal sheet forming limit test apparatus of this invention used for one Embodiment of the metal sheet forming limit test method of this invention in the preparatory state before a test. 上記実施形態の金属薄板の成形限界試験装置におけるダイとビード台とワイヤービードとを、試験片の一例とともに示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the die | dye, a bead base, and a wire bead in the shaping | molding limit test apparatus of the thin metal plate of the said embodiment with an example of a test piece. 上記実施形態の金属薄板の成形限界試験装置を用いた、上記実施形態の金属薄板の成形限界試験方法における試験片のプレス成形中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the press molding of the test piece in the forming limit test method of the metal thin plate of the said embodiment using the metal sheet forming limit testing apparatus of the said embodiment. 上記実施形態の金属薄板の成形限界試験方法によるプレス成形後の試験片のひずみ分布を測定した結果を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the result of having measured the strain distribution of the test piece after the press molding by the metal-sheet thin-sheet limit test method of the said embodiment. ワイヤービードを用いない従来の金属薄板の成形限界試験方法によるプレス成形後の試験片のひずみ分布を測定した結果を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the result of having measured the strain distribution of the test piece after the press molding by the forming limit test method of the conventional metal thin plate which does not use a wire bead.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。ここに、図1は、本発明の金属薄板の成形限界試験方法の一実施形態に用いられる、本発明の金属薄板の成形限界試験装置の一実施形態を試験前の準備状態で示す断面図、また図2は、上記実施形態の金属薄板の成形限界試験装置におけるダイとビード台とワイヤービードとを、試験片の一例とともに示す分解斜視図であり、図中、符号1はダイ、2はブランクホルダ、3はパンチ、4は試験片をそれぞれ示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a metal sheet forming limit test apparatus of the present invention used in an embodiment of a metal sheet forming limit test method of the present invention in a pre-test preparation state, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a die, a bead base and a wire bead together with an example of a test piece in the metal sheet forming limit test apparatus of the above embodiment, in which 1 is a die, 2 is a blank. A holder, 3 is a punch, and 4 is a test piece.

ダイ1は、図2に示すように中央孔1aを有して円環状をなしており、ブランクホルダ2も同様に、中央孔2aを有して円環状をなしている。ダイ1はその中央孔1aの周囲に、ダイ1の下面1bよりも下方に突出する円環状のステップビード1cを有しており、ブランクホルダ2はその中央孔2aの周囲に、ダイ1のステップビード1cを収容するようにブランクホルダ2の上面2bよりも一段低くなったビード受け部2cを有している。ブランクホルダ2の上面2bの、ビード受け部2cへ繋がる角部には、試験片4のプレス成形の際のその角部の磨耗を抑制するために面取り部2dが形成されている。   As shown in FIG. 2, the die 1 has a central hole 1a to form an annular shape, and the blank holder 2 similarly has a central hole 2a to form an annular shape. The die 1 has an annular step bead 1c that protrudes below the lower surface 1b of the die 1 around the center hole 1a, and the blank holder 2 has a step of the die 1 around the center hole 2a. A bead receiving portion 2c that is one step lower than the upper surface 2b of the blank holder 2 is provided so as to accommodate the bead 1c. A chamfered portion 2d is formed at a corner portion of the upper surface 2b of the blank holder 2 in order to suppress wear of the corner portion during press molding of the test piece 4 at the corner portion connected to the bead receiving portion 2c.

パンチ3は、中実の丸棒状をなしており、そのパンチ3の先端部3aは、概略半球状の凸曲面を有している。また、試験片4は、基本形状が円板状をなすとともに、図示例では互いに直径方向に対抗する二箇所の側部を円弧状に切り欠かれて、中央部4aを最も幅狭に形成されている。なお、試験片4の形状は試験する変形モードに応じて、円板状の基本形状のままの他、中央部4aの幅寸法を変更したり、中央部4aを一定幅の帯状にしたりすることができる。   The punch 3 has a solid round bar shape, and the tip 3a of the punch 3 has a substantially hemispherical convex curved surface. Further, the test piece 4 has a disk-like basic shape, and in the illustrated example, two side portions that oppose each other in the diametrical direction are cut out in an arc shape, and the central portion 4a is formed to be the narrowest. ing. In addition, the shape of the test piece 4 remains the disc-like basic shape according to the deformation mode to be tested, the width dimension of the central portion 4a is changed, or the central portion 4a is formed into a belt having a constant width. Can do.

ダイ1の下面1bには、ステップビード1cを囲繞する円環状の浅い凹部1dが形成され、ダイ1は、その凹部1d内に交換可能に嵌装された円環状のビード台5を有している。そして、ダイ1の下面1bと実質的に同一平面をなすビード台5の下面5aには、ステップビード1cの近傍の位置に横断面が半円状をなす円環状の溝部5bが形成されるとともに、その溝部5b内に概略上側半部を嵌入された状態で、略円環状のワイヤービード6が突設されている。 An annular shallow recess 1d surrounding the step bead 1c is formed on the lower surface 1b of the die 1, and the die 1 has an annular bead base 5 that is replaceably fitted in the recess 1d. Yes. An annular groove 5b having a semicircular cross section is formed at a position near the step bead 1c on the lower surface 5a of the bead base 5 that is substantially flush with the lower surface 1b of the die 1. A substantially annular wire bead 6 protrudes from the groove 5b in a state where the substantially upper half is inserted.

なお、ワイヤービード6は、無端の環状のものでも良く、図2に示すように周方向に切れ目があるものでも良い。また、ワイヤービード6を形成するワイヤー(金属線)の材質は、試験片4より硬いものであれば鋼、ステンレスなど種類を問わないが、ワイヤーの直径(太さ)は、試験片4の板厚以下であることが望ましい。ワイヤーの直径が試験片4の板厚より大きいと、ダイ1とブランクホルダ2とで試験片4の周辺部のブランク4bを挟持するしわ押さえ時に、ワイヤービード6をブランク4bの表面に充分に押し込むことができず、ワイヤービード6とブランク4bとの掛合力が小さくなって、ワイヤービード6の、ブランク4bの流動に抵抗を与えてダイ1の中央孔1a内の成形試験部7へのブランク4bの流入を抑制する働きが減ずるためである。   The wire bead 6 may be an endless annular one, or may have a cut in the circumferential direction as shown in FIG. Further, the wire (metal wire) forming the wire bead 6 may be of any material such as steel and stainless steel as long as it is harder than the test piece 4, but the diameter (thickness) of the wire is the plate of the test piece 4. It is desirable that the thickness be equal to or less than the thickness. If the diameter of the wire is larger than the thickness of the test piece 4, the wire bead 6 is sufficiently pushed into the surface of the blank 4 b when the die 4 and the blank holder 2 hold the blank 4 b around the test piece 4 and hold it down. In this case, the engagement force between the wire bead 6 and the blank 4b is reduced, and resistance of the flow of the wire bead 6 to the blank 4b is imparted to the blank 4b to the molding test portion 7 in the central hole 1a of the die 1. This is because the function of suppressing the inflow of water is reduced.

図3は、上記実施形態の金属薄板の成形限界試験装置を用いた、上記実施形態の金属薄板の成形限界試験方法における試験片のプレス成形中の状態を示す断面図であり、この実施形態の金属薄板の成形限界試験装置を用いた、この実施形態の金属薄板の成形限界試験方法によれば、例えば薄鋼板からなる直径100mm未満の小型の試験片4を使用するとともに、上述の如くその形状や中央部4aの幅を適宜異ならせ、その試験片4を図3に示すように、例えばプレス機にセットしたダイ1とブランクホルダ2との間に配置し、そのプレス機で例えばダイ1をブランクホルダ2に向けて押圧して、試験片4の周辺部のブランク4bをステップビード1cとビード受け部2cとでステップ状に変形させて挟持し、その状態で上記プレス機によりパンチ3を上昇させて、パンチ3の先端部3aで成形試験部7内に位置する試験片4の中央部4aを押し上げてプレス成形することで、等二軸変形、不等二軸変形、平面ひずみ変形および一軸変形の、全ての変形モードでの破断限界を測定することができる。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state during press molding of a test piece in the metal sheet forming limit test method of the above embodiment using the metal sheet forming limit test apparatus of the above embodiment. According to the metal sheet forming limit test method of this embodiment using the metal sheet forming limit test apparatus, for example, a small test piece 4 made of a thin steel sheet and having a diameter of less than 100 mm is used, and the shape thereof is as described above. The width of the central portion 4a is appropriately changed, and the test piece 4 is disposed between, for example, the die 1 set in the press machine and the blank holder 2, as shown in FIG. and pressed toward the blank holder 2, the blank 4b of the peripheral portion of the test piece 4 is deformed stepwise in a step bead 1c and the bead receiving section 2c is sandwiched by the press machine in that state The punch 3 is raised, and the center part 4a of the test piece 4 located in the molding test part 7 is pushed up by the tip part 3a of the punch 3 and press-molded, so that equal biaxial deformation, unequal biaxial deformation, plane The fracture limit in all deformation modes, strain deformation and uniaxial deformation, can be measured.

しかも、この実施形態の金属薄板の成形限界試験装置を用いた、この実施形態の金属薄板の成形限界試験方法によれば、パンチ3の先端部3aで試験片4の中央部4aをプレス成形するためにダイ1とブランクホルダ2とで試験片4の周辺部のブランク4bを挟持する際に、ブランクホルダ2の面取り部2dと対向する位置でワイヤービード6をブランク4bの表面に押し込んでブランク4bと掛合させ、ブランク4bの流動に抵抗を与えて成形試験部7へのブランク4bの流入を抑制するので、実験室規模で作製するテスト用の金属薄板から必要数の試験片を採取して、超高張力薄鋼板の成形限界の評価を行うことができる。   Moreover, according to the metal sheet forming limit test method of this embodiment using the metal sheet forming limit test apparatus of this embodiment, the central portion 4a of the test piece 4 is press-formed by the tip 3a of the punch 3. Therefore, when the blank 4b in the peripheral portion of the test piece 4 is sandwiched between the die 1 and the blank holder 2, the wire bead 6 is pushed into the surface of the blank 4b at a position facing the chamfered portion 2d of the blank holder 2 to blank 4b. And the flow of the blank 4b is resisted and the flow of the blank 4b into the molding test section 7 is suppressed, so that a necessary number of test pieces are collected from a test thin metal plate to be produced on a laboratory scale, It is possible to evaluate the forming limit of ultra-high strength thin steel sheets.

さらに、この実施形態の金属薄板の成形限界試験装置によれば、ダイ1が、ビード台5を交換可能に有し、そのビード台5上にワイヤービード6が突設されているので、試験片4のプレス成形中にワイヤービード6によってダイ1が磨耗した場合でもそのビード台5のみの取替えで済むことから、高価なダイ1を磨耗の都度作製する必要がないため、試験装置を安価に使用することができる。   Furthermore, according to the metal sheet forming limit test apparatus of this embodiment, the die 1 has the bead base 5 replaceable, and the wire bead 6 projects from the bead base 5, so that the test piece Even if the die 1 is worn by the wire bead 6 during the press molding of No. 4, since only the bead base 5 needs to be replaced, it is not necessary to prepare the expensive die 1 every time it is worn, so the test apparatus is used at a low cost. can do.

(実施例)
図4は、上記実施形態の金属薄板の成形限界試験方法によるプレス成形後の試験片4のひずみ分布を測定した結果を示す斜視図、また図5は、ワイヤービード6を用いない従来の金属薄板の成形限界試験方法によるプレス成形後の試験片4のひずみ分布を測定した結果を示す斜視図であり、ここでは何れも上記実施形態の金属薄板の成形限界試験装置を用い、従来技術としての、ワイヤービード6が無い場合(ワイヤービード6を付けない場合)と、本発明の実施例としての、ワイヤービード6が有る場合との二つの場合について、プレス成形を実施した。
(Example)
FIG. 4 is a perspective view showing the result of measuring the strain distribution of the test piece 4 after press forming by the metal sheet forming limit test method of the above embodiment, and FIG. 5 is a conventional metal sheet using no wire bead 6. It is a perspective view showing the result of measuring the strain distribution of the test piece 4 after press forming by the forming limit test method of, using both the forming limit test apparatus of the thin metal plate of the above embodiment, as a prior art, Press molding was carried out in two cases, a case where there is no wire bead 6 (when no wire bead 6 is attached) and a case where there is a wire bead 6 as an example of the present invention.

試験片4は、基本形状を直径65mmの円板状とするとともに、図2に示すようにその円板状の形状の周辺部の互いに直径方向に対抗する位置に円弧状の切り欠き部を形成して、中央部4aの最も幅狭の部分の幅を32mmとしたものであり、その材料には980MPa級の冷延鋼板で板厚1.4mmのものを用いた。試験片4の表面には図示しないグリッドパターンを付与し、パンチ3による試験片4のプレス成形中にダイ1の中央孔1aを介してそのグリッドパターンの変形状態を図示しないビデオカメラで連続的に撮像することで、成形限界試験と同時にひずみ量およびその分布状態も測定した。上記実施形態の金属薄板の成形限界試験方法によれば、このようにカメラの画像を用いることで試験結果をより詳細に判定することができる。   The test piece 4 has a basic shape of a disc having a diameter of 65 mm, and an arc-shaped notch is formed at a position opposite to each other in the diameter direction of the periphery of the disc-like shape as shown in FIG. The width of the narrowest portion of the central portion 4a was 32 mm, and a 980 MPa cold-rolled steel plate having a thickness of 1.4 mm was used as the material. A grid pattern (not shown) is applied to the surface of the test piece 4, and the deformation state of the grid pattern is continuously detected by a video camera (not shown) through the central hole 1 a of the die 1 during press molding of the test piece 4 by the punch 3. By taking an image, strain amount and its distribution state were measured simultaneously with the forming limit test. According to the metal sheet forming limit test method of the above embodiment, the test result can be determined in more detail by using the image of the camera.

上記試験の結果、ワイヤービード6が無い従来の試験方法の場合は、図5に示すように試験片4のブランク4b(材料)がダイ1のステップビード1cとブランクホルダ2のビード受け部2cとの間から成形試験部7内にかけてパンチ3側に入り込んでしまい、試験片4の中央部4aで破断が発生しなかったが、ワイヤービード6が有る本発明の実施例の試験方法では、ワイヤービード6で材料流入が抑制され、試験片4の中央部4aで破断部Bが発生した。 As a result of the above test, in the case of the conventional test method without the wire bead 6, the blank 4b (material) of the test piece 4 is the step bead 1c of the die 1 and the bead receiving portion 2c of the blank holder 2 as shown in FIG. In the test method of the embodiment of the present invention in which the wire bead 6 is present, the wire bead is not broken at the central portion 4a of the test piece 4 from entering the molding test portion 7 through 6, material inflow was suppressed, and a fractured portion B occurred in the central portion 4 a of the test piece 4.

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限られるものでなく、所要に応じて特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、上記例ではワイヤービード6はダイ1の凹部1d内に交換可能に嵌装された円環状のビード台5に突設されているが、代わりにダイ1の下面1bに突設されていても良く、あるいはワイヤービード6はブランクホルダ2の凹部内に交換可能に嵌装された円環状のビード台5に突設され、もしくはブランクホルダ2の上面2bに突設されていても良い。   Although the present invention has been described based on the illustrated examples, the present invention is not limited to the above-described examples, and can be appropriately changed within the scope of the claims as needed. The bead 6 protrudes from an annular bead base 5 that is replaceably fitted in the recess 1d of the die 1, but may alternatively protrude from the lower surface 1b of the die 1 or a wire bead. 6 may project from an annular bead base 5 that is replaceably fitted in the recess of the blank holder 2 or may project from the upper surface 2 b of the blank holder 2.

かくして本発明の金属薄板の成形限界試験方法によれば、円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験するに際し、前記ダイもしくは前記ブランクホルダに前記成形試験部を囲繞するように突設したワイヤービードで前記ブランクの流動に抵抗を与えて前記成形試験部への前記ブランクの流入を抑制するので、その試験片の寸法・形状を適宜選択することで、等二軸変形、不等二軸変形、平面ひずみ変形および一軸変形の全ての変形モードでの破断限界を測定し得て、超高張力薄鋼板等の高強度金属薄板の成形限界を正確に把握することができ、しかも、試験片が高強度金属薄板であって、かつブランクホルダの押圧力が小さい場合でも、直径100mm未満の試験片を用いて金属薄板の成形限界を試験し得て、実験室規模で作製するテスト用の金属薄板から必要数の試験片を採取することができ、超高強度鋼板等の高強度金属薄板の開発促進に貢献することができる。   Thus, according to the forming limit test method for a thin metal plate of the present invention, the test is performed while sandwiching a blank around a test piece made of a thin metal plate having a diameter of less than 100 mm with an annular die and an annular blank holder. The test piece is molded by pressing the center part of the piece through the center hole of the blank holder and pressing it with the convex tip of the punch that fits into the molding test part in the center hole of the die. When testing the limit, a wire bead protruding so as to surround the molding test part on the die or the blank holder is used to provide resistance to the flow of the blank to suppress the flow of the blank into the molding test part. Therefore, by appropriately selecting the size and shape of the test piece, the fracture limit in all deformation modes of equal biaxial deformation, unequal biaxial deformation, plane strain deformation and uniaxial deformation is measured. Therefore, it is possible to accurately grasp the forming limit of a high-strength metal thin plate such as an ultra-high-strength thin steel plate, and even when the test piece is a high-strength metal thin plate and the pressing force of the blank holder is small, the diameter It is possible to test the forming limit of a thin metal plate using a test piece of less than 100 mm, and a necessary number of test pieces can be collected from a thin metal plate for testing produced on a laboratory scale. It can contribute to the promotion of the development of high strength metal sheet.

また、本発明の金属薄板の成形限界試験装置によれば、円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験する装置において、前記ダイもしくは前記ブランクホルダに、前記成形試験部を囲繞するようにワイヤービードが突設されていることから、そのワイヤービードがブランクの流動に抵抗を与えて成形試験部へのブランクの流入を抑制するので、試験片の寸法・形状を適宜選択することで、等二軸変形、不等二軸変形、平面ひずみ変形および一軸変形の全ての変形モードでの破断限界を測定し得て、超高張力薄鋼板等の高強度金属薄板の成形限界を正確に把握することができ、しかも、試験片が高強度金属薄板であって、かつブランクホルダの押圧力が小さい場合でも、直径100mm未満の試験片を用いて金属薄板の成形限界を試験し得て、実験室規模で作製するテスト用の金属薄板から必要数の試験片を採取することができ、超高強度鋼板等の高強度金属薄板の開発促進に貢献することができる。   Further, according to the metal sheet forming limit test apparatus of the present invention, the annular die and the annular blank holder hold the blank in the periphery of the test piece having a diameter of less than 100 mm made of the metal thin plate, By pressing and pressing the center part of the test piece with the convex tip of the punch that fits into the forming test part in the center hole of the die through the center hole of the blank holder, In the apparatus for testing the forming limit, since a wire bead is protruded from the die or the blank holder so as to surround the forming test portion, the wire bead gives resistance to the flow of the blank and a forming test is performed. Since the flow of blanks into the part is suppressed, all deformations such as equibiaxial deformation, unequal biaxial deformation, plane strain deformation and uniaxial deformation can be selected by appropriately selecting the size and shape of the test piece. It is possible to measure the rupture limit in a hard disk and accurately grasp the forming limit of a high-strength metal sheet such as an ultra-high-strength steel sheet, and the test piece is a high-strength metal sheet and a blank Even when the pressing force of the holder is small, it is possible to test the forming limit of a thin metal plate using a test piece having a diameter of less than 100 mm, and to collect the required number of test pieces from a test thin metal plate to be produced on a laboratory scale. And can contribute to the promotion of the development of high-strength metal sheets such as ultra-high-strength steel sheets.

1 ダイ
1a 中央孔
1b 下面
1c ステップビード
1d 凹部
2 ブランクホルダ
2a 中央孔
2b 上面
2c ビード受け部
2d 面取り部
3 パンチ
3a 先端部
4 試験片
4a 中央部
4b ブランク
5 ビード台
5a 下面
5b 溝部
6 ワイヤービード
B 破断部
1 die 1a central hole 1b lower surface 1c step bead 1d recess 2 blank holder 2a central hole 2b upper surface 2c bead receiving portion 2d chamfered portion 3 punch 3a tip portion 4 test piece 4a central portion 4b blank 5 bead base 5a lower surface 5b groove portion 6 wire bead B Breaking part

Claims (4)

円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験するに際し、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの一方の前記中央穴の周囲に、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの他方に向けて突出する円環状のステップビードを設けるとともに、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方に、前記ステップビードを収容するように周囲よりも低くしたビード受け部とそのビード受け部を囲繞する角部の面取り部とを設け、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記一方の、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方の前記面取り部と対向する位置に、前記成形試験部を囲繞するようにワイヤービードを突設し
前記ステップビードと前記ビード受け部とで前記ブランクをステップ状に変形させて挟持し、
前記ワイヤービードで前記ブランクの流動に抵抗を与えて前記成形試験部への前記ブランクの流入を抑制することを特徴とする金属薄板の成形限界試験方法。
With the annular die and the annular blank holder sandwiching the blank at the periphery of the test piece having a diameter of less than 100 mm made of a thin metal plate, the central part of the test piece passes through the central hole of the blank holder. When testing the molding limit of the test piece by pressing with the convex tip of the punch that fits into the molding test part in the center hole of the die,
Around one said central hole of one of said die and said blank holder and the other provided with an annular step bead projecting toward the one of said die and said blank holder,
The other of the die and the blank holder is provided with a bead receiving portion that is lower than the surrounding so as to accommodate the step bead and a chamfered portion of a corner that surrounds the bead receiving portion,
A wire bead is protruded from the one of the die and the blank holder so as to surround the molding test portion at a position facing the other chamfered portion of the die and the blank holder ,
The blank is deformed and pinched between the step bead and the bead receiving portion,
A forming limit test method for a thin metal sheet, wherein the wire bead provides resistance to the flow of the blank to suppress the inflow of the blank into the forming test section.
前記試験片のプレス成形中に前記ダイの中央孔を介して、前記試験片の少なくとも中央部の表面に設けたグリッドパターンをカメラで撮像することを特徴とする、請求項1記載の金属薄板の成形限界試験方法。   The metal thin plate according to claim 1, wherein a grid pattern provided on a surface of at least a central portion of the test piece is imaged by a camera through a central hole of the die during press molding of the test piece. Forming limit test method. 円環状のダイと円環状のブランクホルダとで、金属薄板からなる直径100mm未満の試験片の周辺部のブランクを挟持しつつ、前記試験片の中央部を、前記ブランクホルダの中央孔を通って前記ダイの中央孔内の成形試験部に嵌入するパンチの凸面状の先端部で押圧してプレス成形することで、その試験片の成形限界を試験する金属薄板の成形限界試験装置において、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの一方の前記中央穴の周囲に、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの他方に向けて突出する円環状のステップビードが設けられ、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方に、前記ステップビードを収容するように周囲よりも低くしたビード受け部とそのビード受け部を囲繞する角部の面取り部とが設けられ、
前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記一方の、前記ダイおよび前記ブランクホルダのうちの前記他方の前記面取り部と対向する位置に、前記成形試験部を囲繞するようにワイヤービードが突設されていることを特徴とする金属薄板の成形限界試験装置。
With the annular die and the annular blank holder sandwiching the blank at the periphery of the test piece having a diameter of less than 100 mm made of a thin metal plate, the central part of the test piece passes through the central hole of the blank holder. In the metal sheet forming limit test device for testing the forming limit of the test piece by pressing with the convex tip of the punch fitted into the forming test part in the center hole of the die, and press forming,
Around the central bore of one of said die and said blank holder, said die and annular step bead projecting toward the other of said blank holder is provided,
The other of the die and the blank holder is provided with a bead receiving portion that is lower than the surrounding so as to accommodate the step bead and a chamfered portion of a corner that surrounds the bead receiving portion,
A wire bead is projected from the one of the die and the blank holder so as to surround the molding test portion at a position facing the other chamfered portion of the die and the blank holder. A thin metal plate forming limit testing apparatus characterized by comprising:
前記ダイもしくは前記ブランクホルダが、ビード台を交換可能に有し、
前記ビード台上に前記ワイヤービードが突設されていることを特徴とする、請求項3記載の金属薄板の成形限界試験装置。
The die or the blank holder has a replaceable bead base,
4. The metal sheet forming limit test apparatus according to claim 3, wherein the wire bead protrudes from the bead base.
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