JP7036298B1 - バーリング加工部材 - Google Patents
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Abstract
バーリング加工部における疲労き裂の発生を抑制可能なバーリング加工部材として、以下の関係式（１）～（３）を満たす構造を有するものを開示する。３≦Ｒａ≦１００ ・・・（１）３．０＜ｈ ・・・（２）２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ ・・・（３）Ｒａ：バーリング端面の算術平均粗さ（μｍ）ｈ：バーリング高さ（ｍｍ）ｒ：バーリング加工部の曲壁部の曲率半径（ｍｍ）ＴＳ：引張強さ（ＭＰａ）
Description
本願はバーリング加工部材を開示する。
特許文献１に開示されているように、部品の素材として高張力鋼を採用することで、部品を軽量化する技術が開発されている。ここで、高張力鋼は、疲労き裂が発生した場合に、当該き裂が進展し易い。そのため、高張力鋼からなる部品は、素材の高強度化によって期待されるほどには、疲労耐久性を確保し難い傾向にある。
部品の疲労耐久性を向上させるためには、部品における疲労き裂の発生自体を抑制することが有効と考えられる。特に、バーリング加工部材は、外力を受ける部分に適用される場合が多く、バーリング加工部において疲労き裂が発生し易いものと考えられる。この点、バーリング加工部における疲労き裂の発生を抑制する新たな技術が必要である。
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
バーリング加工部材であって、板状部と、バーリング加工部と、を有し、
前記板状部は、一方側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記バーリング加工部は、バーリング孔と、バーリング壁部と、を有し、
前記バーリング壁部は、前記バーリング孔の周囲に設けられ、
前記バーリング壁部は、前記第１面よりも一方側に突出しており、
前記バーリング壁部は、縦壁部と、曲壁部と、を有し、
前記縦壁部は、一方側においてバーリング端面を有し、一方側とは反対側において前記曲壁部に接続され、
前記曲壁部は、一方側において前記縦壁部に接続され、一方側とは反対側において前記板状部に接続され、
前記バーリング加工部は、以下の関係式（１）～（３）を満たす構造を有する、
バーリング加工部材
を開示する。
バーリング加工部材であって、板状部と、バーリング加工部と、を有し、
前記板状部は、一方側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記バーリング加工部は、バーリング孔と、バーリング壁部と、を有し、
前記バーリング壁部は、前記バーリング孔の周囲に設けられ、
前記バーリング壁部は、前記第１面よりも一方側に突出しており、
前記バーリング壁部は、縦壁部と、曲壁部と、を有し、
前記縦壁部は、一方側においてバーリング端面を有し、一方側とは反対側において前記曲壁部に接続され、
前記曲壁部は、一方側において前記縦壁部に接続され、一方側とは反対側において前記板状部に接続され、
前記バーリング加工部は、以下の関係式（１）～（３）を満たす構造を有する、
バーリング加工部材
を開示する。
３≦Ｒａ≦１００ ・・・（１）
３．０＜ｈ ・・・（２）
２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ ・・・（３）
ここで、
前記Ｒａは、前記バーリング端面の算術平均粗さ（μｍ）であり、
前記ｈは、前記第１面から前記バーリング端面までの高さ（ｍｍ）であり、
前記ｒは、前記曲壁部の曲率半径（ｍｍ）であり、
前記ＴＳは、前記板状部の引張強さ（ＭＰａ）である。
３．０＜ｈ ・・・（２）
２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ ・・・（３）
ここで、
前記Ｒａは、前記バーリング端面の算術平均粗さ（μｍ）であり、
前記ｈは、前記第１面から前記バーリング端面までの高さ（ｍｍ）であり、
前記ｒは、前記曲壁部の曲率半径（ｍｍ）であり、
前記ＴＳは、前記板状部の引張強さ（ＭＰａ）である。
本開示のバーリング加工部材において、前記バーリング孔の直径ｄが２０．０ｍｍ以上１００．０ｍｍ以下であってもよい。
本開示のバーリング加工部材において、前記ｒが２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であってもよい。
本開示のバーリング加工部材において、前記ＴＳが７８０ＭＰａ以上であってもよい。
本開示のバーリング加工部材において、前記Ｒａが５０μｍ以下であってもよい。
本開示のバーリング加工部材においては、バーリング加工部における疲労き裂が発生し難い。
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング加工部材１００は、板状部１０と、バーリング加工部２０と、を有する。板状部１０は、一方側の第１面１１と、第１面１１とは反対側の第２面１２と、を有する。バーリング加工部２０は、バーリング孔２１と、バーリング壁部２２と、を有する。バーリング壁部２２は、バーリング孔２１の周囲に設けられる。バーリング壁部２２は、第１面１１よりも一方側に突出している。バーリング壁部２２は、縦壁部２２ａと、曲壁部２２ｂと、を有する。縦壁部２２ａは、一方側においてバーリング端面２２ａｘを有し、一方側とは反対側において曲壁部２２ｂに接続される。曲壁部２２ｂは、一方側において縦壁部２２ａに接続され、一方側とは反対側において板状部１０に接続される。バーリング加工部２０は、以下の関係式（１）～（３）を満たす構造を有する。
３≦Ｒａ≦１００ ・・・（１）
３．０＜ｈ ・・・（２）
２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ ・・・（３）
ここで、
Ｒａは、バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さ（μｍ）であり、
ｈは、第１面１１からバーリング端面２２ａｘまでの高さ（ｍｍ）であり、
ｒは、曲壁部２２ｂの曲率半径（ｍｍ）であり、
ＴＳは、板状部１０の引張強さ（ＭＰａ）である。
３．０＜ｈ ・・・（２）
２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ ・・・（３）
ここで、
Ｒａは、バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さ（μｍ）であり、
ｈは、第１面１１からバーリング端面２２ａｘまでの高さ（ｍｍ）であり、
ｒは、曲壁部２２ｂの曲率半径（ｍｍ）であり、
ＴＳは、板状部１０の引張強さ（ＭＰａ）である。
１．板状部
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、板状部１０は一方側に第１面１１を有し、第１面１１とは反対側に第２面１２を有する。
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、板状部１０は一方側に第１面１１を有し、第１面１１とは反対側に第２面１２を有する。
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、板状部１０はバーリング加工部２０の周囲に存在し得る。バーリング加工部材１００においては、板状部１０がわずかでも存在していればよい。板状部１０の外縁の形状（バーリング加工部材１００の全体としての平面形状）は特に限定されるものではなく、バーリング加工部材１００の用途に応じて適宜決定されればよい。板状部１０は、完全な平板状である必要はなく、例えば、凹凸、曲がり、切り欠き等を一部に有していてもよい。
図１（Ｃ）に示されるように、板状部１０は板厚ｔ１を有していてよい。板厚ｔ１は用途に応じて適宜決定されればよい。尚、部材の板厚ｔ１を薄くする場合、部材の剛性が低下するため、部材の高強度化が必要となる。しかしながら、部材の高強度化および部材の薄肉化により疲労耐性の低下が懸念される。これに対し、本開示の技術によれば、板厚ｔ１が薄い場合や、部材が高強度である場合にも、バーリング加工部材において優れた疲労耐性を確保することができる。板厚ｔ１は、例えば、０．５ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．２ｍｍ以上又は２．０ｍｍ以上であってもよく、１０．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下、４．０ｍｍ以下、３．０ｍｍ以下、２．７ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２．３ｍｍ以下、２．１ｍｍ以下又は２．０ｍｍ以下であってもよい。板厚ｔ１は、板状部１０の全体において同一であってもよいし、板状部１０の部位ごとに異なっていてもよい。
２．バーリング加工部
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング加工部２０は、バーリング孔２１と、バーリング壁部２２と、を有する。
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング加工部２０は、バーリング孔２１と、バーリング壁部２２と、を有する。
２．１ バーリング孔
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング孔２１はバーリング加工部２０の一方側と他方側とを貫通する孔である。図１（Ａ）に示されるように、バーリング孔２１の平面形状（開口形状）は、円形である。「円形」とは、完全な円である必要はなく、工業生産上許容し得る程度の誤差を有していてよい。例えば、バーリング孔２１の開口形状の外縁の一点から、当該開口形状の図心を通って、外縁の他の一点までを結ぶ直線の長さを、当該バーリング孔２１の直径とみなした場合、最小直径に対する最大直径の比が１．００以上１．１０以下である場合に「円形」とみなすことができる。
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング孔２１はバーリング加工部２０の一方側と他方側とを貫通する孔である。図１（Ａ）に示されるように、バーリング孔２１の平面形状（開口形状）は、円形である。「円形」とは、完全な円である必要はなく、工業生産上許容し得る程度の誤差を有していてよい。例えば、バーリング孔２１の開口形状の外縁の一点から、当該開口形状の図心を通って、外縁の他の一点までを結ぶ直線の長さを、当該バーリング孔２１の直径とみなした場合、最小直径に対する最大直径の比が１．００以上１．１０以下である場合に「円形」とみなすことができる。
バーリング孔２１の大きさは、特に限定されるものではなく、バーリング加工部材１００の用途に応じて決定されればよい。図１（Ｃ）に示されるように、バーリング孔２１は、直径ｄの円形からなる開口形状を有していてもよい。バーリング孔２１の直径ｄは、例えば、２０．０ｍｍ以上、３０．０ｍｍ以上、４０．０ｍｍ以上、５０．０ｍｍ以上、６０．０ｍｍ以上、７０．０ｍｍ以上、８０．０ｍｍ以上又は９０．０ｍｍ以上であってもよく、１００．０ｍｍ以下、９０．０ｍｍ以下、８０．０ｍｍ以下、７０．０ｍｍ以下、６０．０ｍｍ以下、５０．０ｍｍ以下、４０．０ｍｍ以下又は３０．０ｍｍ以下であってもよい。直径ｄが２０．０ｍｍ以上１００．０ｍｍ以下である場合、バーリング加工部材１００の疲労耐久性を一層向上させ易い。また、バーリング孔２１の直径ｄは、上記の板厚ｔ１の５倍以上又は１０倍以上であってもよいし、１００倍以下又は５０倍以下であってもよい。
２．２ バーリング壁部
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング壁部２２はバーリング孔２１の周囲に設けられる。言い換えれば、バーリング孔２１の開口形状は、バーリング壁部２２の内壁によって画定される。図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング壁部２２は円筒状部分を有していてもよい。
図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング壁部２２はバーリング孔２１の周囲に設けられる。言い換えれば、バーリング孔２１の開口形状は、バーリング壁部２２の内壁によって画定される。図１（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、バーリング壁部２２は円筒状部分を有していてもよい。
図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、バーリング壁部２２は、第１面１１よりも一方側に突出している。バーリング壁部２２の突出方向は、板状部１０の面方向と交差する方向であり、例えば、板状部１０の面方向と直交する方向であってよい。
図１（Ｂ）に示されるように、バーリング壁部２２は、縦壁部２２ａと、曲壁部２２ｂと、を有する。図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、縦壁部２２ａは、一方側においてバーリング端面２２ａｘを有し、一方側とは反対側において曲壁部２２ｂに接続される。縦壁部２２ａは、バーリング加工時の打ち抜き方向に沿った面を有し得る。図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、バーリング孔２１の中心軸に沿った断面形状において、互いに対向する縦壁部２２ａの内壁面が、互いに平行であってもよい。また、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、縦壁部２２ａの外壁面の向きと板状部１０の第１面１１の向きとは、互いに交差しており、例えば、互いに直交していてもよい。また、図１（Ｃ）に示されるように、バーリング壁部２２は、第１面１１から縦壁部２２ａのバーリング端面２２ａｘまでにおいて、所定の高さｈを有していてよい。さらに、図１（Ｃ）に示されるように、縦壁部２２ａのバーリング端面２２ａｘは、所定の算術平均粗さＲａを有していてよい。高さｈや算術平均粗さＲａについては後述する。
図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、曲壁部２２ｂは、一方側において縦壁部２２ａに接続され、一方側とは反対側において板状部１０に接続される。曲壁部２２ｂは、曲率半径ｒを有しつつ、板状部１０と縦壁部２２ａとを接続しており、例えば、板状部１０の第１面１１と、曲壁部２２ｂの外壁面と、縦壁部２２ａの外壁面との間に途切れがない。曲壁部２２ｂの曲率半径ｒについては後述する。
図１（Ｃ）に示されるように、バーリング壁部２２は厚みｔ２を有していてよい。厚みｔ２は目的とする強度等に応じて適宜決定されればよい。厚みｔ２は、例えば、０．５ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．２ｍｍ以上又は１．８ｍｍ以上であってもよく、１０．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下、３．０ｍｍ以下、２．８ｍｍ以下、２．６ｍｍ以下、２．４ｍｍ以下、２．２ｍｍ以下又は２．０ｍｍ以下であってもよい。厚みｔ２は、バーリング壁部２２の全体において略同一であってもよいし、バーリング壁部２２の部位ごとに異なっていてもよい。厚みｔ２は、板厚ｔ１よりも厚くても薄くてもよいが、バーリング加工の性質上、板厚ｔ１よりも薄くなり易い。具体的には、厚みｔ２と厚みｔ１との比ｔ２／ｔ１は、０．５以上、０．６以上又は０．７以上であってもよく、１．２以下、１．１以下又は１．０以下であってもよい。
２．３ 関係式（１）
上記関係式（１）の通り、バーリング加工部材１００においては、バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さＲａが３μｍ以上１００μｍ以下である。バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが１００μｍ以下であり、且つ、後述の関係式（３）が満たされることで、バーリング加工部２０に外力が印加された場合においても、バーリング端面２２ａｘにおける応力集中が生じ難くなり、疲労き裂が発生し難くなる。その結果、バーリング加工部材１００の疲労耐久性が向上する。疲労き裂の発生をより効果的に抑制する観点から、バーリング端面２２ａｘにおける当該算術平均粗さＲａは５０μｍ以下であってもよい。一方で、バーリング端面２２ａｘにおける当該算術平均粗さＲａが０に近いほど疲労き裂の発生を抑制し易いが、当該算術平均粗さＲａを０とすることは現実的でない。バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さＲａを低減するためには、バーリング端面２２ａｘに対して平滑化処理を施すことが有効である。バーリング加工部材１００においては、例えば、バーリング端面２２ａｘがサンドペーパー等を用いた機械研磨によって平滑化されたものであってもよく、この場合、バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さＲａを３μｍ程度まで低下させることが可能である。或いは、リーマ加工等の仕上げ加工が施すことによっても当該算術平均粗さＲａを３μｍ程度まで低下させることが可能である。尚、当該算術平均粗さＲａを限りなく０に近付ける（例えば３μｍ未満とする）ためには、例えば、バーリング端面２２ａｘに対して化学研磨を施すことが有効と考えられるが、コストを考慮した場合、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａの現実的な下限は３μｍ程度である。
上記関係式（１）の通り、バーリング加工部材１００においては、バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さＲａが３μｍ以上１００μｍ以下である。バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが１００μｍ以下であり、且つ、後述の関係式（３）が満たされることで、バーリング加工部２０に外力が印加された場合においても、バーリング端面２２ａｘにおける応力集中が生じ難くなり、疲労き裂が発生し難くなる。その結果、バーリング加工部材１００の疲労耐久性が向上する。疲労き裂の発生をより効果的に抑制する観点から、バーリング端面２２ａｘにおける当該算術平均粗さＲａは５０μｍ以下であってもよい。一方で、バーリング端面２２ａｘにおける当該算術平均粗さＲａが０に近いほど疲労き裂の発生を抑制し易いが、当該算術平均粗さＲａを０とすることは現実的でない。バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さＲａを低減するためには、バーリング端面２２ａｘに対して平滑化処理を施すことが有効である。バーリング加工部材１００においては、例えば、バーリング端面２２ａｘがサンドペーパー等を用いた機械研磨によって平滑化されたものであってもよく、この場合、バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さＲａを３μｍ程度まで低下させることが可能である。或いは、リーマ加工等の仕上げ加工が施すことによっても当該算術平均粗さＲａを３μｍ程度まで低下させることが可能である。尚、当該算術平均粗さＲａを限りなく０に近付ける（例えば３μｍ未満とする）ためには、例えば、バーリング端面２２ａｘに対して化学研磨を施すことが有効と考えられるが、コストを考慮した場合、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａの現実的な下限は３μｍ程度である。
後述するように、被加工材である金属板１０１の一部に抜き孔１０１ａを設けたうえで、当該抜き孔１０１ａの周縁部１０１ｂを一方側に立ち上げることで、バーリング加工を施す場合、抜き孔１０１ａを画定する端面が、バーリング加工後のバーリング端面２２ａｘとなり得る（図４参照）。バーリング加工後のバーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａは、バーリング加工前の抜き孔１０１ａを画定する端面における算術平均粗さよりも大きくなる。バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さは、バーリング加工時のバーリング壁部２２の減肉の度合い（板厚ｔ１に対して厚みｔ２が減少する度合い）等によって変化する。また、バーリング加工部２０の高さｈが高くなるほど、バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さが大きくなり易い。後述するように、本開示のバーリング加工部材１００においては、バーリング端面２２ａｘにサンドペーパーを用いた研磨等の平滑化処理が施されることで、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが１００μｍ以下に抑えられていてもよい。
バーリング端面２２ａｘの算術平均粗さＲａは、触針探査計を用い、バーリング端面の板厚方向に触針を動かすことによって測定する。具体的には図１（Ｂ）及び図４において、バーリング端面２２ａｘ上で横方向に触針を動かす。測定は、ダイヤモンドからなる先端半径２μｍの触針を用い、測定力は０．７５ｍＮ、測定速度は０．１５ｍｍ／ｓとする。バーリング孔の周方向に沿って任意に５箇所算術平均粗さを測定し、それらの平均をとったものをそのバーリング端面の算術平均粗さとする。
２．４ 関係式（２）
上記関係式（２）の通り、バーリング加工部材１００においては、第１面１１からバーリング端面２２ａｘまでの高さｈが３．０ｍｍよりも大きい。このように、バーリング壁部２２の高さｈが３．０ｍｍよりも大きく、且つ、下記関係式（３）を満たすような高さであることで、板状部１０においてねじれ等によって応力σ０が生じた場合でも、板状部１０からバーリング壁部２２を介してバーリング端面２２ａｘに至る応力σｅが少なくなる。結果として、バーリング端面２２ａｘにおける応力集中が生じ難く、疲労き裂が発生し難い。高さｈの上限は特に限定されるものではない。高さｈは、例えば、１０００．０ｍｍ以下、５００．０ｍｍ以下又は１００．０ｍｍ以下であってもよい。或いは、高さｈは、例えば、板厚ｔ１の１０００倍以下、５００倍以下又は１００倍以下であってもよい。
上記関係式（２）の通り、バーリング加工部材１００においては、第１面１１からバーリング端面２２ａｘまでの高さｈが３．０ｍｍよりも大きい。このように、バーリング壁部２２の高さｈが３．０ｍｍよりも大きく、且つ、下記関係式（３）を満たすような高さであることで、板状部１０においてねじれ等によって応力σ０が生じた場合でも、板状部１０からバーリング壁部２２を介してバーリング端面２２ａｘに至る応力σｅが少なくなる。結果として、バーリング端面２２ａｘにおける応力集中が生じ難く、疲労き裂が発生し難い。高さｈの上限は特に限定されるものではない。高さｈは、例えば、１０００．０ｍｍ以下、５００．０ｍｍ以下又は１００．０ｍｍ以下であってもよい。或いは、高さｈは、例えば、板厚ｔ１の１０００倍以下、５００倍以下又は１００倍以下であってもよい。
２．５ 関係式（３）
本開示のバーリング加工部材１００においては、上記関係式（１）及び（２）のほか、バーリング加工部２０が上記関係式（３）を満たす構造を有することも重要である。すなわち、上記関係式（１）及び（２）のように、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが１００μｍ以下で、バーリング加工部２０の高さｈが３．０ｍｍよりも大きかったとしても、関係式（３）を満たさない場合は、バーリング加工部２０における疲労耐久性を向上させ難い傾向にある。
本開示のバーリング加工部材１００においては、上記関係式（１）及び（２）のほか、バーリング加工部２０が上記関係式（３）を満たす構造を有することも重要である。すなわち、上記関係式（１）及び（２）のように、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが１００μｍ以下で、バーリング加工部２０の高さｈが３．０ｍｍよりも大きかったとしても、関係式（３）を満たさない場合は、バーリング加工部２０における疲労耐久性を向上させ難い傾向にある。
図２に示されるように、バーリング加工部材１００の板状部１０に対してねじれ等によって応力σ０が印加された場合に、板状部１０からバーリング端面２２ａｘに応力σｅが伝達され、バーリング端面２２ａｘの表面の凹部（谷部）において応力集中σｙ１～σｙ３が生じる。バーリング端面２２ａｘにおける応力集中が大きいと、疲労き裂が発生し易くなる。バーリング端面２２ａｘにおける応力集中を抑制するためには、バーリング加工部２０の高さｈを大きくすることが有効である。また、バーリング端面２２ａｘにおける応力集中は、高さｈ以外の因子によっても変化する。本発明者の知見によれば、バーリング端面２２ａｘにおける応力集中を低減するとともに疲労き裂の発生を抑制し、バーリング加工部２０の疲労耐久性を高めるためには、
（Ｉ）曲壁部２２ｂの曲率半径ｒが大きいほど高さｈを大きくし、
（II）板状部１０の引張強さＴＳが小さいほど高さｈを大きくし、
（III）バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが大きいほど高さｈを大きくすることが有効である。本発明者は、鋭意研究の結果、この（Ｉ）～（III）に係る関係を、上記関係式（３）で整理することができることを見出した。
（Ｉ）曲壁部２２ｂの曲率半径ｒが大きいほど高さｈを大きくし、
（II）板状部１０の引張強さＴＳが小さいほど高さｈを大きくし、
（III）バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが大きいほど高さｈを大きくすることが有効である。本発明者は、鋭意研究の結果、この（Ｉ）～（III）に係る関係を、上記関係式（３）で整理することができることを見出した。
上記関係式（３）において、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａについては既に説明した通りである。
上記関係式（３）において、曲壁部２２ｂの曲率半径ｒの値は特に限定されるものではない。曲率半径ｒは、例えば、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であってもよい。曲壁部２２ｂの曲率半径ｒが２．０ｍｍ以上であれば、曲壁部２２ｂにおける皺や割れや座屈変形等が発生し難い。曲壁部２２ｂの曲率半径ｒが１０．０ｍｍ以下の場合、板状部１０における応力が縦壁部２２ａ及びバーリング端面２２ａｘへと一層伝わり難くなる。
図３に示されるように、曲壁部２２ｂの曲率半径ｒは、バーリング加工部材１００の断面形状であって、バーリング孔２１の中心軸に沿った断面形状に基づいて特定し得る。すなわち、図３に示されるように、当該断面形状において、板状部１０の第１面１１（第１面１１のうち、曲壁部２２ｂの近傍にある平坦とみなせる部分）に沿って直線Ａを引き、縦壁部２２ａの外壁面（外壁面のうちバーリング加工時の突出方向に沿った面）に沿って直線Ｂを引く。直線Ａと直線Ｂとの交点Ｏを特定する。当該交点Ｏから、角ＡＯＢを４等分する３本の直線Ｃ、Ｄ及びＥを引く。直線Ｃと曲壁部２２ｂの外壁面との交点Ｐ１と、直線Ｄと曲壁部２２ｂの外壁面との交点Ｐ２と、直線Ｅと曲壁部２２ｂの外壁面との交点Ｐ３とを特定する。これら３つの交点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を通る一つの円を特定し、当該円の半径を曲壁部２２ｂの曲率半径ｒとする。
上記関係式（３）において、板状部１０の引張強さＴＳの値は特に限定されるものではない。上述したように、バーリング加工部２０の疲労耐久性の問題は、特に、高張力鋼板において生じ易い。この点、板状部１０の引張強さＴＳは、７８０ＭＰａ以上、８００ＭＰａ以上、８５０ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、９５０ＭＰａ以上、９８０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、１０５０ＭＰａ以上、１１００ＭＰａ以上、１１５０ＭＰａ以上、１１８０ＭＰａ以上、１２００ＭＰａ以上、１２５０ＭＰａ以上、１３００ＭＰａ以上、１３５０ＭＰａ以上、１４００ＭＰａ以上、１４５０ＭＰａ以上又は１４７０ＭＰａ以上であってもよい。板状部１０の引張強さの上限は特に限定されるものではないが、例えば、２５００ＭＰａ以下、２２００ＭＰａ以下又は２０００ＭＰａ以下であってもよい。尚、本願にいう板状部の「引張強さ」とは、ＩＳＯ ６８９２－１：２００９にしたがうものである。
本発明者の知見によれば、材料の高強度化とともに打ち抜き端面の性状が劣化して表面粗さが大きくなる傾向がある。すなわち、板状部１０の引張強さＴＳが大きいほど、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａが大きくなり易い。板状部１０の引張強さＴＳが７８０ＭＰａ以上である場合において、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａを１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下とするためには、例えば、バーリング端面２２ａｘに平滑化処理を施すとよい。
３．材質
バーリング加工部材１００は金属製であることが自明である。バーリング加工部材１００は、例えば、鋼材からなっていてもよい。この場合、鋼材における化学組成や金属組織は特に限定されるものではなく、バーリング加工部材１００の用途に応じて適宜決定され得る。本開示のバーリング加工部材１００においては、バーリング加工部２０における必要な高さｈが、板状部１０の引張強さに応じて変化するものの、バーリング加工部材１００の化学組成や金属組織によっては実質的に変化しない。すなわち、本開示の技術によれば、種々の化学組成や金属組織を有するバーリング加工部材１００において、バーリング加工部２０における疲労き裂の発生を抑制することができる。化学組成の一例として、バーリング加工部材１００は、質量％で、Ｃ：０．０１～１．０％、Ｓｉ：０．０１～３．５０％、Ｍｎ：０．１０～５．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０～０．０２０％、Ａｌ：０～１．０００％以下、Ｃｒ：０～２．００％、Ｃｕ：０～２．００％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｍｏ：０～３．００％、Ｃｏ：０～３．００％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｖ：０～１．００％、Ｔｉ：０～１．００％、Ｗ：０～１．００％、Ｓｎ：０～１．００％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｔａ：０～０．１０％、Ａｓ：０～０．０５０％、Ｂ：０～０．０１００％、Ｃａ：０～０．１００％、Ｍｇ：０～０．１００％、Ｚｒ：０～０．１００％、Ｈｆ：０～０．１００％、ＲＥＭ：０～０．００５０％、及び、残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、上記化学組成において、任意添加元素の含有量の下限は０．０００１％又は０．００１％であってもよい。
バーリング加工部材１００は金属製であることが自明である。バーリング加工部材１００は、例えば、鋼材からなっていてもよい。この場合、鋼材における化学組成や金属組織は特に限定されるものではなく、バーリング加工部材１００の用途に応じて適宜決定され得る。本開示のバーリング加工部材１００においては、バーリング加工部２０における必要な高さｈが、板状部１０の引張強さに応じて変化するものの、バーリング加工部材１００の化学組成や金属組織によっては実質的に変化しない。すなわち、本開示の技術によれば、種々の化学組成や金属組織を有するバーリング加工部材１００において、バーリング加工部２０における疲労き裂の発生を抑制することができる。化学組成の一例として、バーリング加工部材１００は、質量％で、Ｃ：０．０１～１．０％、Ｓｉ：０．０１～３．５０％、Ｍｎ：０．１０～５．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０～０．０２０％、Ａｌ：０～１．０００％以下、Ｃｒ：０～２．００％、Ｃｕ：０～２．００％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｍｏ：０～３．００％、Ｃｏ：０～３．００％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｖ：０～１．００％、Ｔｉ：０～１．００％、Ｗ：０～１．００％、Ｓｎ：０～１．００％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｔａ：０～０．１０％、Ａｓ：０～０．０５０％、Ｂ：０～０．０１００％、Ｃａ：０～０．１００％、Ｍｇ：０～０．１００％、Ｚｒ：０～０．１００％、Ｈｆ：０～０．１００％、ＲＥＭ：０～０．００５０％、及び、残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、上記化学組成において、任意添加元素の含有量の下限は０．０００１％又は０．００１％であってもよい。
４．バーリング加工部の数や位置
バーリング加工部材１００において、バーリング加工部２０の数は１つに限定されるものではない。バーリング加工部材１００は、バーリング加工部２０を複数有していてもよい。また、バーリング加工部材１００は、バーリング加工部２０に加えて、第１面１１よりも一方側に突出するその他のバーリング加工部をさらに備えていてもよいし、第２面１２よりも他方側に突出するその他のバーリング加工部をさらに備えていてもよい。バーリング加工部材１００におけるバーリング加工部２０の位置についても特に限定されるものではなく、バーリング加工部材１００の用途に応じて適宜決定されればよい。
バーリング加工部材１００において、バーリング加工部２０の数は１つに限定されるものではない。バーリング加工部材１００は、バーリング加工部２０を複数有していてもよい。また、バーリング加工部材１００は、バーリング加工部２０に加えて、第１面１１よりも一方側に突出するその他のバーリング加工部をさらに備えていてもよいし、第２面１２よりも他方側に突出するその他のバーリング加工部をさらに備えていてもよい。バーリング加工部材１００におけるバーリング加工部２０の位置についても特に限定されるものではなく、バーリング加工部材１００の用途に応じて適宜決定されればよい。
５．バーリング加工部材の用途
上述したように、本開示のバーリング加工部材１００は、ねじれ等の外力が印加された場合においてもバーリング加工部２０における疲労き裂が発生し難く、優れた疲労耐久性を有する。この点、本開示のバーリング加工部材１００は、大きな外力が印加される過酷な環境に適用することも可能である。例えば、本開示のバーリング加工部材１００は、自動車の足回り部品として用いられてもよい。自動車の足回り部品の具体例としては、ロアアームやアッパーアーム、トレールリンクが挙げられる。
上述したように、本開示のバーリング加工部材１００は、ねじれ等の外力が印加された場合においてもバーリング加工部２０における疲労き裂が発生し難く、優れた疲労耐久性を有する。この点、本開示のバーリング加工部材１００は、大きな外力が印加される過酷な環境に適用することも可能である。例えば、本開示のバーリング加工部材１００は、自動車の足回り部品として用いられてもよい。自動車の足回り部品の具体例としては、ロアアームやアッパーアーム、トレールリンクが挙げられる。
６．バーリング加工部材の製造方法
本開示のバーリング加工部材１００は、被加工材である金属板の一部にバーリング加工を施すことで製造され得る。例えば、図４に示されるように、バーリング加工部材１００の製造方法は、下記Ｓ１及びＳ２を備え、且つ、下記Ｓ２Ｉ及びＳ２IIのうちの少なくとも一方を備えていてもよい。
Ｓ１：金属板１０１の一部に抜き孔１０１ａを設けること、ここで、前記金属板１０１は、一方側の第１面１１と、前記第１面１１とは反対側の第２面１２と、を有し、前記抜き孔１０１ａの周囲に板状部１０が存在する、
Ｓ２：前記抜き孔１０１ａの周縁部１０１ｂを前記第１面１１よりも一方側に立ち上げることでバーリング加工部２０を設けること、ここで、前記バーリング加工部２０は、バーリング孔２１と、バーリング壁部２２とを有し、前記バーリング壁部２２は、前記バーリング孔２１の周囲に設けられ、前記バーリング壁部２２は、前記第１面１１よりも一方側に突出しており、前記バーリング壁部２２は、縦壁部２２ａと、曲壁部２２ｂと、を有し、前記縦壁部２２ａは、一方側においてバーリング端面２２ａｘを有し、一方側とは反対側において前記曲壁部２２ｂに接続され、前記曲壁部２２ｂは、一方側において前記縦壁部２２ａに接続され、一方側とは反対側において前記板状部１０に接続される、
Ｓ２Ｉ：前記Ｓ２よりも前において、前記バーリング加工部２０が上記の関係式（１）～（３）を満たす構造を有するように、前記バーリング壁部２２の曲壁部２２ｂの曲率半径ｒと、前記板状部１０の引張強さＴＳと、バーリング加工後の前記バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａと、を考慮して、前記Ｓ２にて設けられる前記バーリング加工部２０の高さｈを決定すること、
Ｓ２II：前記Ｓ２よりも後において、前記バーリング加工部２０が上記の関係式（１）～（３）を満たす構造を有するように、前記バーリング端面２２ａｘを平滑化処理すること。
本開示のバーリング加工部材１００は、被加工材である金属板の一部にバーリング加工を施すことで製造され得る。例えば、図４に示されるように、バーリング加工部材１００の製造方法は、下記Ｓ１及びＳ２を備え、且つ、下記Ｓ２Ｉ及びＳ２IIのうちの少なくとも一方を備えていてもよい。
Ｓ１：金属板１０１の一部に抜き孔１０１ａを設けること、ここで、前記金属板１０１は、一方側の第１面１１と、前記第１面１１とは反対側の第２面１２と、を有し、前記抜き孔１０１ａの周囲に板状部１０が存在する、
Ｓ２：前記抜き孔１０１ａの周縁部１０１ｂを前記第１面１１よりも一方側に立ち上げることでバーリング加工部２０を設けること、ここで、前記バーリング加工部２０は、バーリング孔２１と、バーリング壁部２２とを有し、前記バーリング壁部２２は、前記バーリング孔２１の周囲に設けられ、前記バーリング壁部２２は、前記第１面１１よりも一方側に突出しており、前記バーリング壁部２２は、縦壁部２２ａと、曲壁部２２ｂと、を有し、前記縦壁部２２ａは、一方側においてバーリング端面２２ａｘを有し、一方側とは反対側において前記曲壁部２２ｂに接続され、前記曲壁部２２ｂは、一方側において前記縦壁部２２ａに接続され、一方側とは反対側において前記板状部１０に接続される、
Ｓ２Ｉ：前記Ｓ２よりも前において、前記バーリング加工部２０が上記の関係式（１）～（３）を満たす構造を有するように、前記バーリング壁部２２の曲壁部２２ｂの曲率半径ｒと、前記板状部１０の引張強さＴＳと、バーリング加工後の前記バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａと、を考慮して、前記Ｓ２にて設けられる前記バーリング加工部２０の高さｈを決定すること、
Ｓ２II：前記Ｓ２よりも後において、前記バーリング加工部２０が上記の関係式（１）～（３）を満たす構造を有するように、前記バーリング端面２２ａｘを平滑化処理すること。
Ｓ１やＳ２はパンチやダイを用いて実施すればよい。尚、バーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａは、バーリング加工時の条件（板押さえ力やバーリング壁の減肉度等）によって変化し得る。そのため、抜き孔１０１ａを画定する端面の算術平均粗さのみに基づいて、バーリング加工後のバーリング端面２２ａｘにおける算術平均粗さＲａを見積もることは難しく、必要な高さｈを見積もることも難しい。例えば、バーリング加工前に、抜き孔１０１ａを画定する端面に対してリーマ加工を施して、抜き孔１０１ａの端面の算術平均粗さを低減しておいたとしても、バーリング加工によって当該端面に凹凸が生じ、バーリング加工後のバーリング端面２２ａの算術平均粗さＲａは大きく増大し得ることから、バーリング端面２２ａｘにおいて所望の算術平均粗さＲａが達成できるとは限らない。Ｓ２Ｉにおいては、例えば、過去の実績に基づいて高さｈを決定してもよいし、事前の実験によって高さｈを決定してもよいし、シミュレーション等によって高さｈを決定してもよい。Ｓ２IIにおける平滑化の方法は特に限定されるものではない。例えば、バーリング端面２２ａｘを研磨することで平滑化することがあり得る。研磨は公知の方法を採用すればよい。例えば、サンドペーパーを用いた機械研磨等が挙げられる。或いは、バーリング端面に対してリーマ加工等の仕上げ加工を施してもよい。
以下、実施例を示しつつ本開示の技術による効果等について、より詳細に説明するが、本開示の技術は以下の実施例に限定されるものではない。
１．評価条件及び評価基準
（１）図５に示されるように、ＣＡＥ解析により、バーリング加工部材にねじり変位を与えた際にバーリング端面に生じる相当応力の最大値σｍａｘを算出した。バーリング加工部の高さｈ等の条件を変化させて解析を行った。ここで、ＣＡＥ解析ソフトとしてＬＳ－ＤＹＮＡ ｖｅｒ９７１ ｒｅｖ９．３．０を用い、鋼板端部におけるねじり変位が１０°となるように解析条件を設定した。
（２）所定の算術平均粗さＲａ１を持つ端面によって画定される打抜き孔に対し、打抜き疲労試験によって２００万回時間強度σｆ１を測定した。ここで、打抜き疲労試験は、打抜き孔が試験片中心部となるように、図６に示されるように打抜き疲労試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２７５－１９７８記載の両振り平面曲げ疲労試験方法に則り実施した。Ｒａ１の異なる複数種類の板材について、各々、打抜き疲労試験を行った。尚、Ｒａ１は材質やリーマ加工、打ち抜きクリアランスによって変化させた。種々のＲａ１に対するσｆ１の値を回帰直線を用いて外挿し、バーリング端面が算術平均粗さＲａ２を有する時の２００万回時間強度相当値σｆ２を求めた。
（３）上記のσｍａｘがσｆ２よりも小さくなる場合を合格（○）とし、σｍａｘがσｆ２以上となる場合を不合格（×）とした。
（１）図５に示されるように、ＣＡＥ解析により、バーリング加工部材にねじり変位を与えた際にバーリング端面に生じる相当応力の最大値σｍａｘを算出した。バーリング加工部の高さｈ等の条件を変化させて解析を行った。ここで、ＣＡＥ解析ソフトとしてＬＳ－ＤＹＮＡ ｖｅｒ９７１ ｒｅｖ９．３．０を用い、鋼板端部におけるねじり変位が１０°となるように解析条件を設定した。
（２）所定の算術平均粗さＲａ１を持つ端面によって画定される打抜き孔に対し、打抜き疲労試験によって２００万回時間強度σｆ１を測定した。ここで、打抜き疲労試験は、打抜き孔が試験片中心部となるように、図６に示されるように打抜き疲労試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２７５－１９７８記載の両振り平面曲げ疲労試験方法に則り実施した。Ｒａ１の異なる複数種類の板材について、各々、打抜き疲労試験を行った。尚、Ｒａ１は材質やリーマ加工、打ち抜きクリアランスによって変化させた。種々のＲａ１に対するσｆ１の値を回帰直線を用いて外挿し、バーリング端面が算術平均粗さＲａ２を有する時の２００万回時間強度相当値σｆ２を求めた。
（３）上記のσｍａｘがσｆ２よりも小さくなる場合を合格（○）とし、σｍａｘがσｆ２以上となる場合を不合格（×）とした。
２．評価結果
下記表１及び表２に実施例及び比較例の各々の評価条件及び評価結果を示す。また、図７に素材として引張強さＴＳが７８０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を、図８に素材として引張強さＴＳが９８０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を、図９に素材として引張強さＴＳが１１８０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を、図１０に素材として引張強さＴＳが１４７０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を示す。図７～１０におけるプロットは、表１に示された結果に基づく。
下記表１及び表２に実施例及び比較例の各々の評価条件及び評価結果を示す。また、図７に素材として引張強さＴＳが７８０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を、図８に素材として引張強さＴＳが９８０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を、図９に素材として引張強さＴＳが１１８０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を、図１０に素材として引張強さＴＳが１４７０ＭＰａの鋼材を用いた場合の評価結果を示す。図７～１０におけるプロットは、表１に示された結果に基づく。
表１、２及び図７～１０に示されるように、引張強さＴＳの大小にかかわらず、バーリング加工部材のバーリング加工部が下記関係式（１）～（３）を満たす構造を有する場合に、σｍａｘがσｆ２よりも小さくなる（評価結果が〇となる）ことが分かる。
３≦Ｒａ≦１００ ・・・（１）
３＜ｈ ・・・（２）
２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ ・・・（３）
ここで、
Ｒａは、バーリング端面の算術平均粗さ（μｍ）であり、
ｈは、バーリング加工部の高さ（板状部の第１面からバーリング端面までの高さ）（ｍｍ）であり、
ｒは、曲壁部の曲率半径（ｍｍ）であり、
ＴＳは、板状部の引張強さ（ＭＰａ）である。
３≦Ｒａ≦１００ ・・・（１）
３＜ｈ ・・・（２）
２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ ・・・（３）
ここで、
Ｒａは、バーリング端面の算術平均粗さ（μｍ）であり、
ｈは、バーリング加工部の高さ（板状部の第１面からバーリング端面までの高さ）（ｍｍ）であり、
ｒは、曲壁部の曲率半径（ｍｍ）であり、
ＴＳは、板状部の引張強さ（ＭＰａ）である。
尚、上記評価では、バーリング加工部の曲壁部の曲率半径ｒに関し、引張強さ７８０ＭＰａの鋼材についてはｒ＝３．０ｍｍ、引張強さ９８０ＭＰａ及び１１８０ＭＰａの鋼材についてはｒ＝６．０ｍｍ、引張強さ１４７０ＭＰａの鋼材についてはｒ＝８．０ｍｍのものを例示したが、本開示の技術において、曲壁部の曲率半径ｒの値はこれらに限定されるものではない。本発明者の知見によれば、上記式（３）の通り、ｒの大小を考慮して高さｈの下限を変化させることで、バーリング加工部における疲労き裂の発生し難いバーリング加工材が得られる。
３．バーリング加工部材の一例
上記解析の結果が妥当であることを確認するため、実際にバーリング加工材を作製して耐久試験を行った。
上記解析の結果が妥当であることを確認するため、実際にバーリング加工材を作製して耐久試験を行った。
３．１ 比較例１
引張強さＴＳが７８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．７ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。抜き孔を画定する端面の算術平均粗さは１２μｍであった。抜き孔を設けた部分をパンチで打ち抜き、抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．３ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１２．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは３．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０５μｍであった。比較例１は、Ｒａが１００μｍを超えることから上記関係式（１）を満たさず、さらには、上記関係式（３）も満たさないものであった。
引張強さＴＳが７８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．７ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。抜き孔を画定する端面の算術平均粗さは１２μｍであった。抜き孔を設けた部分をパンチで打ち抜き、抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．３ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１２．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは３．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０５μｍであった。比較例１は、Ｒａが１００μｍを超えることから上記関係式（１）を満たさず、さらには、上記関係式（３）も満たさないものであった。
３．２ 比較例２
比較例１と同様にしてバーリング加工部材を得た後、バーリング端面を金型に押し付けてバーリング曲壁部の曲げ加工（コイニング）を行った。具体的には、バーリング端面に対して、バーリング曲壁部ｒが変化する程度の圧縮応力を加えた。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０５μｍから実質的に変化がなかった。すなわち、比較例２は、Ｒａが１００μｍを超えることから、少なくとも上記関係式（１）を満たさないものであった。
比較例１と同様にしてバーリング加工部材を得た後、バーリング端面を金型に押し付けてバーリング曲壁部の曲げ加工（コイニング）を行った。具体的には、バーリング端面に対して、バーリング曲壁部ｒが変化する程度の圧縮応力を加えた。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０５μｍから実質的に変化がなかった。すなわち、比較例２は、Ｒａが１００μｍを超えることから、少なくとも上記関係式（１）を満たさないものであった。
３．３ 比較例３
引張強さＴＳが７８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．５ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。抜き孔を画定する端面の算術平均粗さは３６μｍであった。抜き孔を設けた部分をパンチで打ち抜き、抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．１ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１９．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは３．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０５μｍであった。Ｒａが１００μｍを超えることから上記関係式（１）を満たさないものであった。一方、上記関係式（３）の左辺は１８．８ｍｍとなり、上記関係式（３）を満たすものであった。
引張強さＴＳが７８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．５ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。抜き孔を画定する端面の算術平均粗さは３６μｍであった。抜き孔を設けた部分をパンチで打ち抜き、抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．１ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１９．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは３．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０５μｍであった。Ｒａが１００μｍを超えることから上記関係式（１）を満たさないものであった。一方、上記関係式（３）の左辺は１８．８ｍｍとなり、上記関係式（３）を満たすものであった。
３．４ 比較例４
引張強さＴＳが７８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．７ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。その後、抜き孔端面に対してリーマ加工を施し、端面における表面粗さを低減した。表面粗さ低減後の抜き孔を画定する端面の算術平均粗さは５μｍであった。抜き孔を設けた部分をパンチで打ち抜き、抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．３ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１８．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは３．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０６μｍであった。比較例４は、Ｒａが１００μｍを超えることから上記関係式（１）を満たさず、さらには、上記関係式（３）も満たさないものであった。
引張強さＴＳが７８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．７ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。その後、抜き孔端面に対してリーマ加工を施し、端面における表面粗さを低減した。表面粗さ低減後の抜き孔を画定する端面の算術平均粗さは５μｍであった。抜き孔を設けた部分をパンチで打ち抜き、抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．３ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１８．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは３．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ１０６μｍであった。比較例４は、Ｒａが１００μｍを超えることから上記関係式（１）を満たさず、さらには、上記関係式（３）も満たさないものであった。
３．５ 比較例５
引張強さＴＳが９８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．５ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．２ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１０．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは６．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ７７μｍであった。比較例５は、上記関係式（１）および（２）を満たす一方で、上記関係式（３）の左辺の値が１４．１ｍｍであって、高さｈよりも大きいことから、上記関係式（３）を満たさないものであった。
引張強さＴＳが９８０ＭＰａ級で、板厚ｔ１が２．５ｍｍである鋼板を２００ｍｍ角に切り抜き、中心部をパンチで打ち抜き、φ２０ｍｍの円形の抜き孔を設けた。抜き孔の周縁部を板の一方側へと立ち上げることで、バーリング孔とバーリング壁部とを有するバーリング加工部を設けた。バーリング孔の直径ｄは２５．０ｍｍ、バーリング壁部の厚みｔ２は２．２ｍｍ、鋼板の一方側の第１面からバーリング端面までの高さｈは１０．０ｍｍ、曲壁部の曲率半径ｒは６．０ｍｍであった。このようなバーリング加工部材に対して、バーリング端面の算術平均粗さＲａを測定したところ７７μｍであった。比較例５は、上記関係式（１）および（２）を満たす一方で、上記関係式（３）の左辺の値が１４．１ｍｍであって、高さｈよりも大きいことから、上記関係式（３）を満たさないものであった。
３．６ 実施例
比較例１と同様にしてバーリング加工部材を得た後、サンドペーパーを用いてバーリング端面に対して研磨を施した。これによってバーリング端面が平滑化された結果、バーリング端面における算術平均粗さＲａが１８μｍにまで小さくなった。その結果、上記関係式（１）～（３）のすべてを満たすバーリング加工部材を得ることができた。
比較例１と同様にしてバーリング加工部材を得た後、サンドペーパーを用いてバーリング端面に対して研磨を施した。これによってバーリング端面が平滑化された結果、バーリング端面における算術平均粗さＲａが１８μｍにまで小さくなった。その結果、上記関係式（１）～（３）のすべてを満たすバーリング加工部材を得ることができた。
３．７ 評価結果
比較例１～５及び実施例の各々のバーリング加工材に対し、鋼板端部におけるねじり変位が最大１０°となるように繰り返し応力を２００万回付与する耐久試験を行ったところ、比較例１～５のバーリング加工材においてはバーリング端面にき裂が発生したのに対し、実施例のバーリング加工材においてはき裂の発生は認められなかった。
比較例１～５及び実施例の各々のバーリング加工材に対し、鋼板端部におけるねじり変位が最大１０°となるように繰り返し応力を２００万回付与する耐久試験を行ったところ、比較例１～５のバーリング加工材においてはバーリング端面にき裂が発生したのに対し、実施例のバーリング加工材においてはき裂の発生は認められなかった。
１０ 板状部
１１ 第１面
１２ 第２面
２０ バーリング加工部
２１ バーリング孔
２２ バーリング壁部
２２ａ 縦壁部
２２ａｘ バーリング端面
２２ｂ 曲壁部
１００ バーリング加工部材
１０１ａ 抜き孔
１０１ｂ 抜き孔の周縁部
１１ 第１面
１２ 第２面
２０ バーリング加工部
２１ バーリング孔
２２ バーリング壁部
２２ａ 縦壁部
２２ａｘ バーリング端面
２２ｂ 曲壁部
１００ バーリング加工部材
１０１ａ 抜き孔
１０１ｂ 抜き孔の周縁部
Claims (5)
- バーリング加工部材であって、板状部と、バーリング加工部と、を有し、
前記板状部は、一方側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記バーリング加工部は、バーリング孔と、バーリング壁部と、を有し、
前記バーリング壁部は、前記バーリング孔の周囲に設けられ、
前記バーリング壁部は、前記第１面よりも一方側に突出しており、
前記バーリング壁部は、縦壁部と、曲壁部と、を有し、
前記縦壁部は、一方側においてバーリング端面を有し、一方側とは反対側において前記曲壁部に接続され、
前記曲壁部は、一方側において前記縦壁部に接続され、一方側とは反対側において前記板状部に接続され、
前記バーリング加工部は、以下の関係式（１）～（３）を満たす構造を有する、
バーリング加工部材。
３≦Ｒａ≦１００ …（１）
３．０＜ｈ …（２）
２４＋ｒ－［ＴＳ／（４０＋０．２８×Ｒａ）］＜ｈ …（３）
ここで、
前記Ｒａは、前記バーリング端面の算術平均粗さ（μｍ）であり、
前記ｈは、前記第１面から前記バーリング端面までの高さ（ｍｍ）であり、
前記ｒは、前記曲壁部の曲率半径（ｍｍ）であり、
前記ＴＳは、前記板状部の引張強さ（ＭＰａ）である。 - 前記バーリング孔の直径ｄが２０．０ｍｍ以上１００．０ｍｍ以下である、
請求項１に記載のバーリング加工部材。 - 前記ｒが２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下である、
請求項１又は２に記載のバーリング加工部材。 - 前記ＴＳが７８０ＭＰａ以上である、
請求項１～３のいずれか１項に記載のバーリング加工部材。 - 前記Ｒａが５０μｍ以下である、
請求項１～４のいずれか１項に記載のバーリング加工部材。
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