JP7264090B2 - METHOD FOR MANUFACTURING STEEL PLATE FOR PRESSING, METHOD FOR MANUFACTURING PRESSED PARTS, AND METHOD FOR EVALUATING STRETCH FLANGING FORMABILITY - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING STEEL PLATE FOR PRESSING, METHOD FOR MANUFACTURING PRESSED PARTS, AND METHOD FOR EVALUATING STRETCH FLANGING FORMABILITY Download PDF

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Description

本発明は、プレス用鋼板の製造方法、プレス部品の製造方法、鋼板、伸びフランジ成形性の評価方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a steel sheet for press use, a method for producing a pressed part, a steel sheet, and a method for evaluating stretch flanging formability.

プレス部品のうち、例えば自動車用プレス部品は、金型を用いたプレス加工により量産成形される。プレス加工においては、鋼板のフランジ部に伸びフランジ変形を伴う。フランジ部に割れが生じた場合、成形不良となる。これに対し、伸びフランジ変形による割れが発生しないように、フランジ部がせん断加工によって加工硬化する場合には、熱処理により伸びフランジ成形前に予め軟化させることが効果的であると報告されている(非特許文献1)。 Among pressed parts, for example, pressed parts for automobiles are mass-produced by press working using a die. In press working, the flange portion of the steel plate is accompanied by stretch-flange deformation. If cracks occur in the flange portion, the molding will be defective. On the other hand, in order to prevent cracks due to stretch flanging deformation, when the flange part is work hardened by shearing, it is reported that it is effective to pre-soften it by heat treatment before stretch flanging ( Non-Patent Document 1).

このような伸びフランジ成形性を評価する指標としては、例えば穴広げ試験法が挙げられる。穴広げ試験法には、一般に用いられている円錐ポンチを用いた方法と、円筒ポンチを用いた方法とがある。いずれの方法においても、穴端面がき裂貫通に至った時点での穴径の増加率(穴広げ率)を、伸びフランジ成形性の指標として用いる。
一方でプレス部品のフランジ部における変形限界ひずみは、フランジ部近傍のひずみ勾配に依存することが知られている(特許文献1)。
An index for evaluating such stretch flanging formability includes, for example, a hole expanding test method. The hole expansion test method includes a method using a generally used conical punch and a method using a cylindrical punch. In either method, the rate of increase in hole diameter (hole expansion rate) at the time when the hole end surface reaches crack penetration is used as an index of stretch flanging formability.
On the other hand, it is known that the deformation limit strain in the flange portion of the press part depends on the strain gradient in the vicinity of the flange portion (Patent Document 1).

伸びフランジ部の割れを抑制する方法として、例えば非特許文献1や特許文献2のような、打抜き端面を加熱する手段が存在する。非特許文献1や特許文献2によれば、適切な温度範囲で打抜き端面を加熱することにより、比較的ひずみ勾配が高い成形条件である、円錐パンチを用いた穴広げについては穴広げ率(λ)を向上できることが示されている。 As a method for suppressing cracking of the stretch flange portion, there is a means for heating the punched end face, such as those disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 2, for example. According to Non-Patent Document 1 and Patent Document 2, by heating the punched end face in an appropriate temperature range, the hole expansion ratio (λ ) can be improved.

特許第4935713号公報Japanese Patent No. 4935713 特開2019-73763号公報JP 2019-73763 A

塑性と加工:16-172(1975)、 365-370Plasticity and Processing: 16-172 (1975), 365-370

従来、円錐パンチを用いた比較的高ひずみ領域での穴広げについては、せん断端面の加熱温度に依存することが知られていた。一方で、加熱範囲や加熱後の成形におけるひずみ勾配の影響についてはこれまで評価検討することが困難であった。
本発明は、上記のような点に着目したもので、鋼材に応じたより適切な加熱処理温度及び加熱範囲を設定して、伸びフランジ部の割れをより抑制可能とすることを目的とする。
Conventionally, it was known that hole expansion in a relatively high strain region using a cone punch depends on the heating temperature of the sheared end face. On the other hand, it has been difficult to evaluate the effects of strain gradient on the heating range and molding after heating.
The present invention focuses on the above points, and aims to set a more appropriate heat treatment temperature and heating range according to the steel material to further suppress cracking of the stretch flange portion.

課題解決のために、本発明の一態様は、プレス加工が施されるプレス用鋼板の製造方法であって、鋼板の少なくとも一部の端部にせん断加工を施すせん断工程と、上記せん断加工を施した鋼板の端部の少なくとも一部の端部について、当該端部から予め設定した加熱範囲を加熱する加熱工程と、を備え、上記加熱工程での加熱温度を600℃以上800℃未満とし、更に、上記加熱工程と同じ加熱条件で鋼板を加熱することで、加熱部の延性の変化を推定する延性推定工程と、上記延性推定工程の推定に基づき、加熱で延性が向上すると推定した場合には、上記加熱範囲を端面から3mm以上の範囲とし、加熱で延性が低下すると推定した場合には、上記加熱範囲を端面から6mm以内の範囲とする加熱範囲決定工程と、を有することを要旨とする。 To solve the problem, one aspect of the present invention is a method for manufacturing a steel sheet for press that is subjected to press working, comprising: a shearing step of shearing at least a part of an end of a steel sheet; A heating step of heating a preset heating range from the end of at least a part of the end of the steel plate that has been subjected to heating, and the heating temperature in the heating step is set to 600 ° C. or more and less than 800 ° C.; Furthermore, by heating the steel sheet under the same heating conditions as the heating step, a ductility estimation step of estimating a change in ductility of the heated part, and based on the estimation of the ductility estimation step, when it is estimated that the ductility will be improved by heating. The heating range is set to a range of 3 mm or more from the end surface, and when it is estimated that the ductility will decrease due to heating, the heating range is set to a range of 6 mm or less from the end surface. do.

また、本発明の他の態様は、プレス加工が施されるプレス用鋼板の製造方法であって、鋼板の少なくとも一部の端部にせん断加工を施すせん断工程と、上記せん断加工を施した鋼板の端部の少なくとも一部の端部について、当該端部から予め設定した加熱範囲を加熱する加熱工程と、を備え、上記鋼板を、残留オーステナイト相を含まない鋼種とし、上記加熱工程での加熱温度を600℃以上800℃未満とし、上記加熱範囲を端面から3mm以上の範囲とする、ことを要旨とする。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a press-formed steel sheet, comprising: a shearing step of shearing at least a part of an end of a steel sheet; a heating step of heating a predetermined heating range from the end of at least a part of the end of the steel plate, the steel plate being a steel type that does not contain a retained austenite phase, and heating in the heating step The gist is that the temperature is set to 600° C. or more and less than 800° C., and the heating range is set to a range of 3 mm or more from the end surface.

また、本発明の他の態様は、プレス加工が施されるプレス用鋼板の製造方法であって、鋼板の少なくとも一部の端部にせん断加工を施すせん断工程と、上記せん断加工を施した鋼板の端部の少なくとも一部の端部について、当該端部から予め設定した加熱範囲を加熱する加熱工程と、を備え、上記鋼板を、残留オーステナイト相を含む鋼種とし、上記加熱工程での加熱温度を600℃以上800℃未満とし、記加熱範囲を、端面から6mm以内の範囲とする、ことを要旨とする。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a press-formed steel sheet, comprising: a shearing step of shearing at least a part of an end of a steel sheet; a heating step of heating a predetermined heating range from the end of at least a part of the end of the steel plate, the steel plate being a steel type containing a retained austenite phase, and the heating temperature in the heating step is set to 600° C. or more and less than 800° C., and the heating range is set to a range within 6 mm from the end face.

本発明の態様によれば、鋼材に応じたより適切な加熱処理温度及び加熱範囲を設定して、伸びフランジ部の割れをより抑制可能なプレス用鋼板を提供可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the aspect of this invention, it becomes possible to provide a press steel plate that can further suppress cracking of the stretch flange portion by setting a more appropriate heat treatment temperature and heating range according to the steel material.

フランジ部の形状によるひずみ勾配の高低を模式的に示す説明図である。It is an explanatory view schematically showing the height of the strain gradient due to the shape of the flange portion. 円錐、円筒穴広げそれぞれでのフランジ端面の真ひずみとひずみ勾配の関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the true strain and the strain gradient of the flange end face in each of the conical and cylindrical hole expansion. ひずみの局所化の有無による伸びフランジ破壊における性状の差異を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the difference in properties in stretch flange fracture depending on the presence or absence of strain localization. 本発明に基づく実施形態に係る工程例を示す図である。It is a figure which shows the example of a process concerning embodiment based on this invention. 鋼板製造工程を説明する図である。It is a figure explaining a steel plate manufacturing process. 鋼板のCAEモデルを説明する図である。It is a figure explaining the CAE model of a steel plate. 本発明の実施方法の概要を示すフロー図である。1 is a flow diagram outlining a method of implementing the present invention; FIG. 薄鋼板材A、B、Cの加熱による機械特性変化を表した図である。4 is a diagram showing changes in mechanical properties of thin steel plate materials A, B, and C due to heating. FIG. 加熱による薄鋼板材Cにおける残留オーステナイト体積率の変化を表した図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in the volume fraction of retained austenite in the thin steel plate material C due to heating. 端面からの加熱範囲Rhの定義の説明図である。It is explanatory drawing of the definition of the heating range Rh from an end surface. CAEによるひずみの局所化による伸びフランジ割れ判定例の説明図である。It is explanatory drawing of the stretch-flange crack determination example by the localization of the strain|strain by CAE. 非加熱材と全体加熱材における穴広げ率と板厚減少率の変動値の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the variation values of the hole expansion rate and the plate thickness reduction rate in a non-heated material and a whole heated material. 薄鋼板Aにおける限界円筒穴広げ率の、CAEによる予測値と実験による測定値の、加熱範囲に対する依存性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the dependence of the CAE-predicted value and the experimentally-measured value of the critical cylindrical hole expansion ratio of the thin steel sheet A on the heating range. 薄鋼板Bにおける限界円筒穴広げ率の、CAEによる予測値と実験による測定値の、加熱範囲に対する依存性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the dependence of the CAE-predicted value and the experimentally-measured value of the critical cylindrical hole expansion ratio of the thin steel sheet B on the heating range. 薄鋼板Cにおける限界円筒穴広げ率の、CAEによる予測値と実験による測定値の、加熱範囲に対する依存性を示す図である。4 is a graph showing the dependence of the CAE-predicted value and the experimentally-measured value of the critical cylindrical hole expansion ratio of the thin steel sheet C on the heating range. FIG.

次に、本発明に基づく実施形態について図面を参照して説明する。
「知見」
発明者らは、上述の課題について、伸びフランジ部の熱処理による伸びフランジ成形性の変化を、様々な鋼種において、比較的ひずみ勾配が低い成形条件である、円筒パンチを用いた穴広げによって検討した。その過程で、円筒パンチを用いた穴広げ性については、必ずしも非特許文献1や特許文献2と同様の加熱方法では改善されない場合があるという問題を見出した。より詳しくは、比較的ひずみ勾配が低い成形条件では、打抜き端面表面のみならず、端面表面からの加熱範囲が大きく影響することが明らかとなった。更に、望ましい熱処理範囲については、鋼種によって大きな差異が存在することが明らかとなった。したがって、CAEや実験による成形性評価によって、鋼種の差異とひずみ勾配の異なる成形条件に応じて、最適な熱処理条件を決定することが、実用上不可欠であることが判明した。
Next, embodiments based on the present invention will be described with reference to the drawings.
"knowledge"
Regarding the above-mentioned problem, the inventors investigated the change in stretch-flange formability due to heat treatment of the stretch-flanged portion by hole expansion using a cylindrical punch, which is a forming condition with a relatively low strain gradient in various steel grades. . In the process, the inventors have found a problem that the hole expansibility using a cylindrical punch may not always be improved by the same heating method as in Non-Patent Document 1 and Patent Document 2. More specifically, it was found that under forming conditions with a relatively low strain gradient, not only the punched edge surface but also the heating range from the edge surface has a large effect. Furthermore, it became clear that there is a large difference in the desirable heat treatment range depending on the steel type. Therefore, it was found that it is practically essential to determine the optimum heat treatment conditions according to the difference in steel type and the forming conditions with different strain gradients by formability evaluation by CAE and experiments.

ここで、フランジ部近傍のひずみ勾配とは、フランジ部近傍の最大主ひずみの、フランジ部端部から当該端部から離れる距離に対する変化率を表している。現実のプレス成形においても、フランジ部の形状によってひずみ勾配の高い成形条件と、低い成形条件とが存在する。穴広げ試験においては、図1(b)のように円錐パンチを用いた穴広げは比較的ひずみ勾配が高い成形条件に対応し、図1(a)左のように円筒パンチを用いた穴広げは比較的ひずみ勾配が低い成形条件に対応している。図2は、初期穴径10mmの穴広げを直径50mmΦ頂角60°の円錐ポンチで行った場合と、直径40mmΦの円筒ポンチで行った場合との、穴縁の真ひずみとひずみ勾配の関係を比較のためにFEM解析により計算したものを表している。なお、この真ひずみとひずみ勾配の関係には鋼種による差異はなく、成形条件のみが依存する。
そして、発明者らは、上記課題の原因を考究し、解決手段を鋭意検討した結果、次の知見を得た。
Here, the strain gradient near the flange portion represents the rate of change of the maximum principal strain near the flange portion with respect to the distance away from the end portion of the flange portion. Even in actual press forming, there are forming conditions with a high strain gradient and forming conditions with a low strain gradient depending on the shape of the flange portion. In the hole expansion test, hole expansion using a conical punch as shown in FIG. corresponds to molding conditions with a relatively low strain gradient. Figure 2 shows the relationship between the true strain of the hole edge and the strain gradient when expanding the hole with an initial hole diameter of 10 mm with a conical punch with a diameter of 50 mm Φ apex angle of 60 ° and with a cylindrical punch with a diameter of 40 mm Φ. For comparison, values calculated by FEM analysis are shown. The relationship between the true strain and the strain gradient does not differ depending on the steel type, and depends only on the forming conditions.
As a result of studying the cause of the above problem and earnestly studying means for solving the problem, the inventors obtained the following findings.

(知見1)
フランジ最端面を600℃以上800℃未満で加熱した材料では、フランジ端面の最表面が焼き戻しにより軟質な組織に変化し、更には打ち抜きによる加工硬化も殆ど回復されるため、図3(b)のような、フランジ端面からの割れは効果的に回避できる。そのため比較的ひずみ勾配が高い成形条件である、円錐パンチを用いた穴広げ率は大幅に改善することが可能である。
(Knowledge 1)
In the material in which the flange end surface is heated at 600° C. or more and less than 800° C., the outermost surface of the flange end surface changes to a soft structure by tempering, and the work hardening due to punching is almost recovered, so FIG. Such cracks from the flange end face can be effectively avoided. Therefore, it is possible to greatly improve the hole expansion ratio using a conical punch, which is a forming condition with a relatively high strain gradient.

(知見2)
一方、同様に加熱された材料で、比較的ひずみ勾配が低い成形条件である、円筒パンチを用いた条件で穴広げを行った際に、端部加熱によって、図3(a)のような、ひずみの局所化が生じる場合には、穴広げの早期に伸びフランジ部で割れによる破壊が生じる。このようなひずみの局所化を伴う伸びフランジ割れでは、図3(a)のように、フランジ周縁部で周縁に沿った不均一な板厚減少が観察され、この不均一な板厚減少に続いて、速やかに穴縁面に割れが生じる。
(Knowledge 2)
On the other hand, when the material is similarly heated and the hole is expanded under the conditions using a cylindrical punch, which is a molding condition with a relatively low strain gradient, the edge heating causes, as shown in FIG. When strain localization occurs, fracture due to cracking occurs at the stretch-flange in the early stage of hole expansion. In stretch flange cracking accompanied by such localization of strain, as shown in Fig. 3(a), non-uniform plate thickness reduction along the periphery of the flange is observed, and this non-uniform plate thickness reduction is followed by As a result, cracks quickly occur on the hole edge surface.

(知見3)
図3(a)のひずみの局所化が生じる穴広げ率は、フランジ端面から5mm程度以内の比較的広い領域全体での、伸びや加工硬化率をはじめとした材料の延性が高いほど、上昇する。
(Knowledge 3)
The hole expansion ratio, which causes the localization of strain in FIG. .

(知見4)
熱処理範囲の調整により、フランジ端面から5mmを加熱範囲とした場合、フランジ最端面を600℃以上800℃未満に加熱して図3(b)のようなフランジ端面からの割れを回避する一方で、同時に最端面を除いたフランジから5mm以内の広範囲で材料の延性を高めることができる。このようにすれば、図3(b)のようなフランジ端面からの割れと、図3(a)のようなひずみの局所化による割れを同時に抑制することが可能であり、特に低ひずみ勾配領域において格段に優れた伸びフランジ成形性を有する鋼板材を得ることができる。
(Knowledge 4)
By adjusting the heat treatment range, when the heating range is set to 5 mm from the flange end face, the flange end face is heated to 600 ° C. or more and less than 800 ° C. to avoid cracks from the flange end face as shown in FIG. At the same time, the ductility of the material can be increased over a wide range of 5 mm or less from the flange except for the end face. In this way, it is possible to simultaneously suppress cracking from the flange end face as shown in FIG. 3 (b) and cracking due to localization of strain as shown in FIG. It is possible to obtain a steel sheet material having remarkably excellent stretch flanging formability.

(知見5)
(知見4)の観点から、加熱によって延性が向上するマルテンサイト鋼などでは、加熱範囲をフランジ端面から比較的広い範囲にとることが望ましい。一方ではTRIP鋼などでは、残留オーステナイト相の分解により、加熱によって延性が低下するため、加熱範囲をフランジ端面から比較的狭い範囲にとることが望ましい。
(Knowledge 5)
From the viewpoint of (Knowledge 4), for martensitic steel or the like whose ductility is improved by heating, it is desirable to set the heating range to a relatively wide range from the flange end face. On the other hand, in TRIP steel or the like, the ductility is reduced by heating due to the decomposition of the retained austenite phase, so it is desirable to set the heating range to a relatively narrow range from the flange end surface.

(知見6)
図3(a)のひずみの局所化を伴う伸びフランジ割れについては、加熱範囲と熱処理温度に応じて材料特性(機械特性)を変更した鋼板のCAEモデルを用いて、伸びフランジ部のひずみの局所化、例えば板厚減少率の変動が生じる伸びフランジ率をFEM解析により計算することで、予測が可能である。
(Finding 6)
For stretch-flange cracking accompanied by localization of strain in FIG. For example, by calculating the stretch flanging ratio that causes fluctuations in the thickness reduction rate by FEM analysis, prediction is possible.

本実施形態は、このような知見からなされたものである。
「第1実施形態」
まず、第1実施形態について図面を参照して説明する。
(構成)
本実施形態におけるプレス部品の製造方法は、図4に示すように、鋼板製造工程10とプレス加工工程11とを備える。鋼板製造工程10は、図5に示すように、せん断工程10Aと、加熱工程10Bとをこの順に実行する。鋼板製造工程10は、更に、延性推定工程10Cと、加熱範囲決定工程10Dとを備える。鋼板製造工程10は、本実施形態のプレス用鋼板の製造方法の工程を構成する。
The present embodiment is made based on such findings.
"First Embodiment"
First, a first embodiment will be described with reference to the drawings.
(composition)
The method for manufacturing a pressed part in this embodiment includes a steel plate manufacturing process 10 and a press working process 11, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the steel plate manufacturing process 10 performs a shearing process 10A and a heating process 10B in this order. The steel plate manufacturing process 10 further includes a ductility estimation process 10C and a heating range determination process 10D. The steel plate manufacturing process 10 constitutes the steps of the method for manufacturing a steel plate for pressing according to the present embodiment.

<せん断工程10A>
せん断工程10Aは、圧延その他で形成された1枚の板材からなる鋼板を、予め設定したブランク材形状にトリムしたり、バーリング加工などのせん断により開口部を形成したりして目的の形状からなる鋼板(ブランク材)を得る工程である。
ここで、せん断加工で鋼板を切断した場合、機械加工で作製した端面よりも端面のダメージが大きく、不均一な端面状態になるため、伸びフランジ成形性が低下する。
また、せん断する部分は、鋼板の一部だけであっても良い。この場合、加熱工程10Bで加熱する端部は、プレス加工を施した際に伸びフランジ割れを発生しやすいと推定される端部を含むことが好ましい。
<Shearing step 10A>
In the shearing step 10A, a steel sheet made of one plate material formed by rolling or other processes is trimmed into a preset blank material shape, or an opening is formed by shearing such as burring to obtain a desired shape. This is the process of obtaining a steel plate (blank material).
Here, when a steel plate is cut by shearing, the end face is more damaged than the end face produced by machining, resulting in an uneven end face state, which deteriorates the stretch flanging formability.
Also, the portion to be sheared may be only a part of the steel plate. In this case, the end portion to be heated in the heating step 10B preferably includes an end portion which is presumed to be susceptible to stretch-flange cracking when subjected to press working.

プレス加工を施した際に伸びフランジ割れを発生しやすいと推定される端部(伸びフランジ割れ危険部位)の推定は、例えば、コンピュータを用いて、目的のプレス加工でのプレス成形条件に基づきCAE解析(成形解析)によって検討して特定する。また、伸びフランジ割れ危険部位の推定は、実プレスで特定しても良い。通常、平面視における湾曲部やバーリング部等が伸びフランジ割れ危険部位である。このため、簡易に、伸びフランジ成形が行われる領域において、プレス加工で所定以上の曲率半径となるフランジ部を伸びフランジ割れ危険部位として推定しても良い。 Estimation of the end (stretch flange cracking risk site) that is estimated to be prone to stretch flange cracking when press working is performed, for example, using a computer, CAE based on the press forming conditions in the desired press working Consider and identify by analysis (molding analysis). In addition, the estimation of the stretch flange crack risk region may be specified by actual pressing. Normally, the curved portion, burring portion, etc. in a plan view are stretch flange cracking risk areas. Therefore, in a region where stretch-flange forming is performed, a flange portion having a radius of curvature of a predetermined value or more by press working may be estimated as a stretch-flange crack risk site.

<延性推定工程10C>
延性推定工程10Cは、加熱工程10Bと同じ加熱条件で加熱することで、加熱部の延性の変化を推定する。具体的には、延性推定工程10Cは、対象とする鋼板を、600℃以上800℃未満の範囲のうち、加熱工程で設定された加熱温度で加熱した場合に、加熱前に比べ、延性が向上するか、延性が低下するかを推定する。この加熱による延性の変化は、鋼種によって決まる。
<Ductility estimation step 10C>
The ductility estimation step 10C estimates a change in ductility of the heated portion by heating under the same heating conditions as in the heating step 10B. Specifically, in the ductility estimation step 10C, when the target steel plate is heated at the heating temperature set in the heating step within the range of 600 ° C. or higher and lower than 800 ° C., the ductility is improved compared to before heating. or decrease in ductility. This change in ductility due to heating is determined by the steel grade.

本実施形態では、延性推定工程10Cを、加熱実験工程12の一部の処理として実行する。加熱実験工程12は、端部加熱の対象とする鋼材の、熱処理条件による機械特性変化の情報の調査を実行する。
加熱実験工程12では、実験によって、予め、プレス加工に使用される可能性のある鋼種からなる複数の鋼板(サンプル)を用意し、その各鋼板について、600℃以上800℃未満の範囲のうちから、複数の熱処理条件で加熱処理を実行することで、各サンプルの加熱後の延性の情報を取得する。取得した実験結果は、データベース13に格納しておく。
加熱実験工程12では、上記の実験によって、延性以外の加熱によって変化した鋼板の材料特性(機械特性)も取得して、データベース13に格納する。
In this embodiment, the ductility estimation step 10C is performed as part of the heating experiment step 12. In the heating experiment step 12, investigation of information on changes in mechanical properties due to heat treatment conditions of the steel material to be subjected to edge heating is carried out.
In the heating experiment step 12, a plurality of steel plates (samples) made of a steel type that may be used for press working are prepared in advance by experiment, and each steel plate is heated from the range of 600 ° C. or more to less than 800 ° C. , heat treatment is performed under a plurality of heat treatment conditions to acquire information on the ductility of each sample after heating. The acquired experimental results are stored in the database 13 .
In the heating experiment step 12 , the material properties (mechanical properties) of the steel sheet that have changed due to heating other than the ductility are also acquired by the above experiment and stored in the database 13 .

上記の加熱実験工程12は、例えば、端部加熱の対象とする鋼材の、熱処理条件による機械特性変化の調査を実行する。加熱実験工程12は、例えば、各鋼材について、複数の加熱温度条件にて、鋼材を塩浴や加熱炉などで加熱し、鋼材が常温に冷却された段階で、各鋼材の加熱した領域の機械特性(材料特性)を引張試験等で試験して取得する。なお、加熱前の鋼材についても、引張試験等で試験して機械特性を取得しておく。機械特性は、例えば、応力-ひずみ曲線で表現される。
ここで、上記の延性の推定として、穴広げ試験などの伸びフランジ試験から推定しても良い。例えば、後述の(1)式の条件を満たす成形条件での成形限界が大きいほど、延性が高いとする。
In the above heating experiment step 12, for example, investigation of changes in mechanical properties of the steel material to be subjected to edge heating due to heat treatment conditions is performed. In the heating experiment step 12, for example, each steel material is heated in a salt bath or a heating furnace under a plurality of heating temperature conditions. Properties (material properties) are obtained by testing such as a tensile test. The steel material before heating is also tested by a tensile test or the like to obtain mechanical properties. Mechanical properties are represented, for example, by stress-strain curves.
Here, the ductility may be estimated from a stretch flanging test such as a hole expanding test. For example, it is assumed that the larger the forming limit under the forming conditions satisfying the condition of formula (1) described later, the higher the ductility.

<加熱範囲決定工程10D>
加熱範囲決定工程10Dは、延性推定工程10Cの推定に基づき、加熱により延性が向上すると推定した場合には、加熱範囲を端面から3mm以上の範囲とする。下限値は50μmである。また、加熱により延性が低下すると推定した場合には、加熱範囲を端面から6mm以内の範囲とする。上限は特にない。
ここで、鋼板が残留オーステナイト相を含まない鋼種の場合、600℃以上800℃未満の範囲では、加熱によって延性が向上することを確認しているため、加熱範囲を、端面から3mm以上の範囲に設定する。上限値は特にない。ただし、加熱範囲が広すぎる場合には、材料強度(引張強度)の軟化に伴い部品の疲労特性が低下するおそれがある。このため、例えば、加熱範囲は端面から10mm以内の範囲が好ましい。
<Heating range determination step 10D>
In the heating range determination step 10D, when it is estimated that the ductility is improved by heating based on the estimation in the ductility estimation step 10C, the heating range is set to a range of 3 mm or more from the end surface. The lower limit is 50 μm. Moreover, when it is estimated that the ductility will decrease due to heating, the heating range is set to a range within 6 mm from the end surface. There is no particular upper limit.
Here, if the steel plate is a steel type that does not contain a retained austenite phase, it is confirmed that the ductility is improved by heating in the range of 600 ° C. or higher and lower than 800 ° C. Therefore, the heating range is set to a range of 3 mm or more from the end surface. set. There is no particular upper limit. However, if the heating range is too wide, the material strength (tensile strength) is softened, and the fatigue properties of the part may deteriorate. Therefore, for example, the heating range is preferably within 10 mm from the end face.

このとき、残留オーステナイト相を含まない鋼種からなるプレス用鋼板を製造する場合、残留オーステナイト相を含まない鋼板を用いてプレス用鋼板を製造する。
また、鋼板が、TRIP鋼などの残留オーステナイト相を含む鋼種の場合、600℃以上800℃未満の範囲では、加熱によって延性が低下することを確認しているため、加熱範囲を、端面から6mm以内の範囲に設定する。下限値は特になく、例えば500μm以上とする。
このとき、残留オーステナイト相を含む鋼種からなるプレス用鋼板を製造する場合、残留オーステナイト相を含む鋼板を用いてプレス用鋼板を製造する。
At this time, in the case of manufacturing a steel sheet for pressing made of a steel type that does not contain a retained austenite phase, the steel sheet for pressing is manufactured using a steel sheet that does not contain a retained austenite phase.
In addition, when the steel plate is a steel type containing a retained austenite phase such as TRIP steel, it has been confirmed that the ductility decreases due to heating in the range of 600 ° C. or higher and lower than 800 ° C. Therefore, the heating range is set to within 6 mm from the end surface. set in the range of There is no particular lower limit, for example, 500 μm or more.
At this time, in the case of manufacturing a steel sheet for pressing made of a steel type containing a retained austenite phase, the steel sheet for pressing is manufactured using a steel sheet containing a retained austenite phase.

<加熱工程10B>
加熱工程10Bは、せん断工程10A後の鋼板の端部を加熱する処理を行う。
加熱工程10Bで加熱する加熱範囲は、鋼板端面及びその近傍の鋼板端部とする。加熱工程10Bで、鋼板端部全周を加熱する必要はなく、少なくとも、推定処理部が特定した伸びフランジ割れ危険部位を含む鋼板端部を加熱すればよい。
加熱範囲は、加熱範囲決定工程10Dが決定した加熱範囲から適宜、選択する。
加熱温度は、600℃以上800℃未満の範囲から適宜、選択する。
鋼板端部の加熱は、局所的に加熱することが可能なレーザーや誘導加熱等によって実行される。
加熱の昇温速度は、伸びフランジ成形性向上の観点からはどのような速度でも構わないが、加熱を生産工程内で行う場合は、量産性の観点から10℃/sec以上が望ましい。量産性を問わないのであればこの限りではない。なお、加熱時の加熱速度は急速加熱が好ましい。
加熱工程10Bでの加熱条件として、加熱処理において、鋼板端面の温度が目標とする加熱温度に到達したと推定した後、その加熱状態を一定時間、保持するようにしても良い。保持時間が長い場合は生産効率の低下に繋がるため、保持時間は5分以内が好ましい。より好ましくは、保持時間は1分以内である。
<Heating step 10B>
The heating step 10B performs a process of heating the end portion of the steel plate after the shearing step 10A.
The heating range to be heated in the heating step 10B is the end surface of the steel plate and the end portion of the steel plate in the vicinity thereof. In the heating step 10B, it is not necessary to heat the entire periphery of the steel plate end portion, and at least the steel plate end portion including the stretch flange cracking risk site identified by the estimation processing unit may be heated.
The heating range is appropriately selected from the heating range determined in the heating range determining step 10D.
The heating temperature is appropriately selected from the range of 600°C or higher and lower than 800°C.
Heating of the edge of the steel plate is performed by a laser, induction heating, or the like that can locally heat the steel plate.
The heating rate may be any rate from the viewpoint of improving the stretch flanging formability, but when heating is performed in the production process, it is desirable from the viewpoint of mass production to be 10° C./sec or more. This is not the case if mass productivity is not an issue. In addition, rapid heating is preferable for the heating rate at the time of heating.
As the heating condition in the heating step 10B, after it is estimated that the temperature of the end surface of the steel sheet reaches the target heating temperature in the heating process, the heating state may be maintained for a certain period of time. A long holding time leads to a decrease in production efficiency, so the holding time is preferably 5 minutes or less. More preferably, the holding time is 1 minute or less.

<プレス加工工程11>
プレス加工工程11は、プレス用鋼板の製造方法で製造された鋼板に、プレス加工を施してプレス部品を製造するプレス部品の製造方法の工程である。
本実施形態のプレス加工は、鋼板製造工程10で製造したプレス用鋼板に対し、伸びフランジ成形を含む冷間プレス加工を施して、目的の形状のプレス部品とする工程である。
冷間プレス加工は、1段又は2段以上のプレス成形で鋼板を目的の形状のプレス部品に成形する。
本明細書における冷間プレス加工とは、プレス加工中に鋼板を加熱しないでプレス成形することを指し、例えば鋼板が400℃未満、好ましくは100℃以下、より好ましくは50℃以下の状態でのプレス成形でプレス加工を施すことを指す。
プレス加工工程11で製造された目的の形状のプレス部品は最終成形品(最終製品形状)でなくても良い。
<Press processing step 11>
The press working step 11 is a step of a press part manufacturing method in which the steel plate manufactured by the method for manufacturing a steel plate for press is press-worked to manufacture a pressed part.
The press working of the present embodiment is a step of applying cold press working including stretch flanging to the steel sheet for press manufactured in the steel sheet manufacturing process 10 to form a pressed part having a desired shape.
In cold press working, a steel sheet is formed into a pressed part having a desired shape by one or more stages of press molding.
The term "cold press working" as used herein refers to press forming without heating the steel sheet during press working. It refers to press working in press molding.
The pressed part having the desired shape manufactured in the pressing step 11 may not be the final molded product (final product shape).

(その他の工程)
鋼板製造工程10とプレス加工工程11との間や、鋼板製造工程10の前工程として、成形性を評価に関する工程や、鋼板製造工程10での加熱条件を調整する工程などを有していてもよい。
(Other processes)
Between the steel sheet manufacturing process 10 and the press working process 11 or as a pre-process of the steel sheet manufacturing process 10, a process related to evaluation of formability, a process of adjusting the heating conditions in the steel sheet manufacturing process 10, etc. good.

次に、工程例を説明する。
<伸びフランジ成形性の評価工程14>
この評価工程14は、鋼板製造工程10で製造するプレス用鋼板に対する、伸びフランジ成形性の評価方法の工程である。
この評価工程14は、成形解析工程と、評価判定工程とを有する。
Next, a process example will be described.
<Evaluation step 14 for stretch flanging formability>
This evaluation step 14 is a step of a method for evaluating the stretch flanging formability of the steel sheet for press manufactured in the steel sheet manufacturing process 10 .
This evaluation process 14 has a molding analysis process and an evaluation determination process.

[成形解析工程]
成形解析工程は、プレス用鋼板のCAEモデルについて、加熱範囲に対応する領域の材料特性を熱処理温度で加熱することによって変化した後の機械特性に変更して設定する。そしてその変更後の鋼板のCAEモデルを用いて、プレス成形を模擬した成形解析を実施する。成形解析工程は、その成形解析における鋼板の端縁での伸びフランジ成形量を算出する。
[Molding analysis process]
In the forming analysis process, the CAE model of the steel plate for press is set by changing the material properties of the area corresponding to the heating range to the mechanical properties after being changed by heating at the heat treatment temperature. Then, using the CAE model of the steel plate after the change, a forming analysis simulating press forming is performed. The forming analysis step calculates the amount of stretch flange forming at the edge of the steel sheet in the forming analysis.

[評価判定工程]
評価判定工程では、成形解析工程が算出する伸びフランジ成形量に基づき、伸びフランジ成形性を評価する。
例えば、成形解析工程で、成形解析の成形解析条件を種々変更して、端縁に沿った方向において、フランジ部端縁に予め設定したひずみの局所化が発生した成形解析条件でのフランジ成形量を算出する。そして、評価判定工程では、鋼板製造工程10で製造するプレス用鋼板に対する伸びフランジ成形性の評価として、成形解析工程が求めた、板厚減少の局所化が発生するフランジ成形量を、プレス用鋼板の伸びフランジ成形限界量として予測する。
[Evaluation judgment step]
In the evaluation determination step, the stretch-flangeability is evaluated based on the amount of stretch-flangeability calculated in the forming analysis step.
For example, in the forming analysis process, by changing the forming analysis conditions of the forming analysis in various ways, the amount of flange forming under the forming analysis conditions in which the strain set in advance at the edge of the flange portion is localized in the direction along the edge Calculate Then, in the evaluation determination step, as an evaluation of the stretch flanging formability of the press steel plate manufactured in the steel plate manufacturing step 10, the amount of flange forming that causes localization of the thickness reduction, which is obtained by the forming analysis step, is is predicted as the limit amount of stretch flanging.

そして、プレス加工工程11で成形するプレス加工のプレス成形条件に基づき、成形解析から求めた、伸びフランジ成形量が、上記求めたひずみの局所化が発生するフランジ成形量よりも大きい場合には、鋼板製造工程10の仕様として設定した、鋼種、部分加熱の範囲、加熱温度を変更して、評価工程14を実行することを繰り返して、プレス加工で伸びフランジ割れが発生していないと予測される、鋼板製造工程10の仕様を決定する。
このとき、上記変更と併せて、若しくは上記変更の代わりに、プレス加工工程11の成形条件を変更することで、プレス加工で伸びフランジ割れが発生していないと予測される仕様に、プレス加工工程11の仕様を変更しても良い。
Then, based on the press forming conditions of the press forming in the press working step 11, when the amount of stretch flanging obtained from the forming analysis is larger than the amount of flanging at which the strain localization obtained above occurs, By repeating the evaluation step 14 by changing the steel type, the range of partial heating, and the heating temperature set as the specifications of the steel plate manufacturing process 10, it is predicted that stretch flange cracking will not occur in press working. , determine the specifications of the steel sheet manufacturing process 10 .
At this time, in conjunction with the above change, or instead of the above change, by changing the forming conditions in the press working step 11, the press working process to the specifications that are expected to prevent stretch flange cracking from occurring in the press working. 11 specification may be changed.

又は、別の例として、成形解析工程でのプレス成形を模擬した成形解析の成形条件を、プレス加工工程11の成形条件として成形解析を行って、鋼板の端縁での伸びフランジ成形量を算出する。そして、算出した伸びフランジ成形量が、予め求めた、伸びフランジ成形量の成形限界を超えていないか否かを評価する。予め求めた伸びフランジ成形量の成形限界を超えている場合には、上記の例のように、加熱範囲や加熱温度を変更して、評価工程14を繰り返す。 Alternatively, as another example, the forming analysis is performed using the forming conditions of the forming analysis that simulates press forming in the forming analysis step as the forming conditions of the press working step 11, and the amount of stretch flanging at the edge of the steel plate is calculated. do. Then, it is evaluated whether or not the calculated stretch-flanging amount exceeds the forming limit of the stretch-flanging amount obtained in advance. When the forming limit of the stretch flanging amount obtained in advance is exceeded, the heating range and the heating temperature are changed as in the above example, and the evaluation step 14 is repeated.

[鋼板のCAEモデル]
ここで、上記のプレス用鋼板のCAEモデルについて説明する。
CAEモデルの作成は、まず、鋼板モデルを、図6に示すように、複数のメッシュ(シェル要素)に分割したメッシュモデルとして表現し、各メッシュに、加熱前の鋼板の鋼種から予め求められている機械特性データを入力する。次に、鋼板製造工程10の仕様で設定した、加熱範囲Rhに対応する各メッシュの機械特性として、加熱温度で加熱後の機械特性に変更する。加熱温度で加熱後の機械特性は、加熱実験工程12で求めてデータベース13中に格納したデータを参照して決定する。
[CAE model of steel plate]
Here, a CAE model of the steel plate for press will be described.
To create a CAE model, first, a steel plate model is expressed as a mesh model divided into a plurality of meshes (shell elements) as shown in FIG. Enter the available mechanical property data. Next, the mechanical properties of each mesh corresponding to the heating range Rh set in the specifications of the steel sheet manufacturing process 10 are changed to the mechanical properties after heating at the heating temperature. The mechanical properties after heating at the heating temperature are determined by referring to the data obtained in the heating experiment step 12 and stored in the database 13 .

[フランジ部端縁に予め設定したひずみの局所化について]
ここで、フランジ部端縁に予め設定したひずみの局所化とは、伸びフランジ部の端部において、端部の端面に沿った方向で、板厚減少率の変動が大きく、ひずみが局所的に発生して、伸びフランジ割れ(図3(a)参照)が発生するおそれがある状態を指す。板厚減少率とは、1つの伸びフランジ部の端部における、端部に沿った、板厚減少量が一番小さい位置での板厚に対する、板厚減少量が一番大きい位置での板厚の比である。例えば、板厚減少率が5%以上の場合に、予め設定したひずみの局所化が発生しているとする(実施例参照)。
[Regarding localization of strain set in advance at the edge of the flange]
Here, the localization of strain set in advance at the edge of the flange means that at the end of the stretch flange, in the direction along the end face of the end, the variation in the plate thickness reduction rate is large, and the strain is locally It refers to a state in which there is a risk of occurrence of stretch flange cracking (see FIG. 3(a)). The plate thickness reduction rate is the plate at the position where the plate thickness reduction amount is the largest, relative to the plate thickness at the position where the plate thickness reduction amount is the smallest along the edge at the end of one stretch flange. thickness ratio. For example, it is assumed that a preset strain localization occurs when the plate thickness reduction rate is 5% or more (see Examples).

以上の処理によれば、せん断フランジ部となる部分の鋼板端部における、熱処理条件の最適設計が可能となる。例えば、想定される鋼板フランジ部の加熱範囲と加熱温度に応じて、特に低ひずみ勾配領域での伸びフランジ成形性を評価することが可能となる。同様に所要の成形条件に対して十分な伸びフランジ成形性を得るのに必要な、鋼板フランジ部の加熱範囲と加熱温度を設計することが可能になる。
本実施形態の加熱の方法によれば、鋼板の鋼種に応じて最適な加熱条件を設定することが可能となる。
特に比較的低いひずみ勾配での成形条件において、プレス用鋼板の伸びフランジ成形性を改善することができる。ここで、比較的低いひずみ勾配での成形条件とは、図2に示すような円筒穴広げに比較して、端面のひずみが同一であるときに、対応するひずみ勾配がより低い成形条件を意味している。
以下の(1)式を満たす成形条件であることが望ましい。
According to the above-described treatment, it is possible to optimize the design of the heat treatment conditions at the steel plate edge portion that will become the shear flange portion. For example, depending on the assumed heating range and heating temperature of the steel plate flange portion, it is possible to evaluate the stretch flange formability, especially in the low strain gradient region. Similarly, it becomes possible to design the heating range and heating temperature of the steel plate flange portion necessary to obtain sufficient stretch flanging formability for the required forming conditions.
According to the heating method of the present embodiment, it is possible to set optimum heating conditions according to the steel type of the steel plate.
Especially under forming conditions with a relatively low strain gradient, it is possible to improve the stretch flanging formability of the press steel plate. Here, the molding condition with a relatively low strain gradient means a lower molding condition with a corresponding strain gradient when the end face strain is the same compared to the cylindrical hole expansion as shown in FIG. are doing.
Molding conditions that satisfy the following formula (1) are desirable.

Figure 0007264090000001
Figure 0007264090000001

真ひずみは、フランジ部端縁に沿った方向で求めたひずみであり、ひずみ勾配は、フランジ部端縁から離れる方向(例えば、端縁に垂直な面方向)に求めた値である。
すなわち、本実施形態は、比較的低いひずみ勾配での成形条件でのプレス加工でプレス部品が製造される場合に、特に効果的である。
そして、本実施形態のプレス用鋼板の製造方法で製造した鋼板を、プレス加工に用いることで、せん断端面非加熱材や従来のせん断端面加熱方法により作製されたブランク材では成形が不可能なプレス成型品を作製することが可能となる。
The true strain is the strain obtained in the direction along the flange edge, and the strain gradient is the value obtained in the direction away from the flange edge (for example, the planar direction perpendicular to the edge).
That is, the present embodiment is particularly effective when pressed parts are produced by pressing under forming conditions with a relatively low strain gradient.
Then, by using the steel plate manufactured by the method for manufacturing a steel plate for press use of the present embodiment for press working, it is possible to form a press that cannot be formed with a blank material manufactured by a sheared end surface unheated material or a conventional sheared end surface heating method. Molded products can be produced.

「実施形態の例」
次に、実施形態の例を、図面を参照して説明する。
図7は、本発明に基づく実施形態の概要を示す流れ図である。
ステップ100は、実験工程であり、端面加熱の対象とする鋼材の、熱処理条件による機械特性変化の調査である。ステップ100では、実際に、鋼材を塩浴や加熱炉などで加熱し、引張試験等で機械特性の変化を調べることで、後の工程でのCAEモデルの作製に必要なデータ(機械特性のデータ)を測定して、データベース13に格納しておく。
"Example of embodiment"
An example of an embodiment will now be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a flow diagram outlining an embodiment in accordance with the present invention.
Step 100 is an experimental step, in which the change in mechanical properties of the steel material to be subjected to end face heating is investigated depending on the heat treatment conditions. In step 100, the steel material is actually heated in a salt bath or a heating furnace, and changes in mechanical properties are examined by a tensile test or the like. ) is measured and stored in the database 13 .

ステップ110は解析工程であり、鋼種・加熱温度・加熱範囲に応じて機械特性を変化させたCAEモデルを作製する。ここでは、実際に加熱が施された、又は想定される仕様の加熱条件に応じた加熱範囲と加熱温度範囲によって、材料特性(機械特性)をステップ100で求めたデータベース13中のデータを基に変化させたCAEモデル(図6参照)を作製する。このCAEモデルには成形プロセスのシミュレーションモデルも含まれ、理想的にはひずみ勾配の異なる様々な成形条件での成形シミュレーションモデルを含む。 Step 110 is an analysis step, in which a CAE model is produced in which mechanical properties are changed according to the steel type, heating temperature, and heating range. Here, based on the data in the database 13 obtained in step 100, the material properties (mechanical properties) are obtained in step 100 by the heating range and the heating temperature range according to the heating conditions of the actual heating or the assumed specifications. A modified CAE model (see FIG. 6) is created. This CAE model also includes a molding process simulation model, and ideally includes a molding simulation model under various molding conditions with different strain gradients.

ステップ120は解析工程であり、ステップ110により作製されたCAEモデルを用いた、成形性の評価のための成形解析を実行する。
このステップ120の工程では、CAEにより同モデルの成形試験を行うことにより、図3(a)のようなひずみの局所化による割れについて、例えば板厚減少の局所化が生じはじめる伸びフランジ率を計算することによって、伸びフランジ限界ひずみの予測を行う。このステップ120の工程では、例えばステップ100での穴広げ率の測定値を基に、特許文献1のような従来の予測手法による伸びフランジ限界ひずみの評価を同時に行うことで、図3(b)のようなフランジ端面からの割れについても考慮することも可能である。
Step 120 is an analysis step, in which forming analysis for evaluating formability is performed using the CAE model created in step 110 .
In the process of step 120, by performing a forming test of the same model by CAE, for cracks due to localized strain as shown in FIG. By doing so, the stretch-flange limit strain is predicted. In the process of step 120, for example, based on the measured value of the hole expansion ratio in step 100, by simultaneously evaluating the stretch flange limit strain by a conventional prediction method such as Patent Document 1, FIG. It is also possible to consider cracks from the flange end face such as

ステップ130は解析工程であり、対象とするプレス成型品を所要の成形条件として、ステップ120による成形性との比較を行う。ここで所要のプレス部品で要求されるひずみ勾配、伸びフランジひずみを算出し、ステップ120における伸びフランジ可否の評価と比較する。ステップ120における成形性が不足する場合、再びステップ110に戻って鋼種・加熱温度・範囲を再検討することで、適切な鋼種と加熱条件を再決定し、再びステップ120、ステップ130による評価を行う。 Step 130 is an analysis process, and comparison with the formability in step 120 is performed with the target press-molded product as required molding conditions. Calculate the strain gradient and stretch flange strain required by the required press parts here and compare with the evaluation of stretch flange propriety in step 120. If the formability in step 120 is insufficient, go back to step 110 and review the steel grade, heating temperature, and range to re-determine the appropriate steel grade and heating conditions, and perform the evaluation in steps 120 and 130 again. .

ステップ140は解析工程であり、適切な鋼種と加熱条件を決定する。
具体的には上記のように、ステップ110~130を繰り返すことで、所要の成形条件に要求される伸びフランジ成形性を満足する、暫定的な加熱条件を決定する。
ステップ150は解析工程であり、ステップ140により決定された暫定的な加熱条件を基に、現実的に可能な加熱の手段と条件とを決定する。例えばレーザー加熱を用いる場合、要求される到達温度や熱影響範囲に応じて、レーザーの走査速度や走査範囲、出力を調整することが可能である。
Step 140 is an analysis step to determine appropriate steel grades and heating conditions.
Specifically, as described above, steps 110 to 130 are repeated to determine provisional heating conditions that satisfy the stretch flanging formability required for the required molding conditions.
Step 150 is an analysis step in which, based on the provisional heating conditions determined in step 140, realistically possible heating means and conditions are determined. For example, when laser heating is used, it is possible to adjust the scanning speed, scanning range, and output of the laser according to the required reaching temperature and heat-affected range.

ステップ160は実験工程であり、例えば穴広げ試験片のような小型の試験片を用いて実際にフランジ部の加熱と成形試験を行うことにより、加熱による伸びフランジ成形性への効果を試験的に確認する。ここでステップ110~140で予想される伸びフランジ成形性が達成されていない場合、再びステップ150に戻って加熱の方法や熱処理条件を吟味することが可能である。
ステップ170は実験工程であり、ステップ160で効果が確認された加熱条件での加熱方法を実際に大型ブランク材におけるフランジ部加熱とプレス成形に適用することで、実際に大型のプレス成型品を作製する工程である。ステップ170は実際の量産工程への部分加熱の適用を意図している。ステップ170に先立って本特許におけるステップ100~160からなる鋼板材のせん断フランジ部における熱処理条件の最適設計方法を用いることにより、より安価かつ迅速に加熱条件の選定とフランジ部の成形の可否を評価することが可能である。
Step 160 is an experimental step, for example, by actually performing a heating and forming test of the flange portion using a small test piece such as an expanded hole test piece, the effect of heating on stretch flange formability is experimentally tested. confirm. Here, if the expected stretch flanging formability is not achieved in steps 110 to 140, it is possible to return to step 150 and examine the heating method and heat treatment conditions.
Step 170 is an experimental process, and by actually applying the heating method under the heating conditions whose effect was confirmed in step 160 to the flange portion heating and press forming of a large blank material, a large press-formed product is actually manufactured. It is a process to do. Step 170 is intended for application of partial heating to actual mass production processes. Prior to step 170, by using the optimal design method for the heat treatment conditions in the sheared flange portion of the steel plate consisting of steps 100 to 160 in this patent, the selection of heating conditions and the feasibility of forming the flange portion can be evaluated more cheaply and quickly. It is possible to

ステップ160又はステップ170においては、残留オーステナイト相を含まない鋼種については、フランジ端面からの加熱範囲を少なくとも3mm以上とし、600℃以上800℃未満に加熱することが望ましい。一方で、残留オーステナイト相を含む鋼種については、フランジ端面からの加熱範囲を大きくとも6mm以内とし、600℃以上800℃未満に加熱することが望ましい。これは、上記知見(5)と、実施例を含めた調査から判明した、比較的低ひずみ勾配での伸びフランジ限界を高めるために必要な加熱条件であるためである。 In step 160 or step 170, it is desirable to set the heating range from the flange end surface to at least 3 mm or more and heat to 600° C. or more and less than 800° C. for steel types that do not contain a retained austenite phase. On the other hand, it is desirable that the steel type containing a retained austenite phase is heated to 600° C. or more and less than 800° C. within a maximum heating range of 6 mm from the flange end face. This is because the above findings (5) and the heating conditions required to increase the stretch flangeability limit at a relatively low strain gradient, which was found from investigations including Examples.

以下、実施例について説明する。実施例では、表1に示した降伏強度(YS)、引張強度(TS)、全伸び、厚さ、並びに日本鉄鋼連盟規格の穴広げ率λ(初期穴径10mm、クリアランス12%、ポンチ頂角60°における値)を有する薄鋼板材料A~Cを用いた。
ここで薄鋼板材料Aは材料組織マルテンサイトとフェライトからなるDP鋼、薄鋼板材料Bはマルテンサイト単相からなるフルマルテンサイト鋼であり、加熱によって延性が向上する鋼種である。一方で薄鋼板材料Cは材料組織に残留オーステナイトを含むTRIP鋼であり、加熱によって残留オーステナイトが分解し、TRIP効果が喪失されることにより、延性が低下する鋼種である。
Examples are described below. In the examples, the yield strength (YS), tensile strength (TS), total elongation, thickness shown in Table 1, and the hole expansion ratio λ of the Japan Iron and Steel Federation standard (initial hole diameter 10 mm, clearance 12%, punch apex angle values at 60°) were used.
Here, the thin steel plate material A is a DP steel having a material structure of martensite and ferrite, and the thin steel plate material B is a full martensitic steel having a martensite single phase, which are steel types whose ductility is improved by heating. On the other hand, the thin steel plate material C is a TRIP steel containing retained austenite in the material structure, and is a steel type in which the retained austenite is decomposed by heating and the TRIP effect is lost, resulting in a decrease in ductility.

Figure 0007264090000002
Figure 0007264090000002

上記の実施形態のステップ100に基づいて熱処理による機械特性の変化を調査した。但し、熱処理には塩浴による加熱方法を用い、15~25秒掛けて昇温させ、最高の到達温度をもって加熱温度と定義した。
図8は、加熱による薄鋼板A、B、Cの機械特性の変化を表したものである。一方、図9は、加熱による薄鋼板C中の残留オーステナイト体積率の変化を表したものである。
薄鋼板A、Bでは加熱による焼き戻しによって強度の低下と共に、全伸びをはじめとした各種延性が向上した。一方で薄鋼板Cでは残留オーステナイトの消滅に伴って、伸びが低下した。
このように、残留オーステナイト相を含まない鋼種は加熱によって延性が向上する一方で、残留オーステナイト相を含む鋼種は加熱によって延性が低下することが一般的である。
Changes in mechanical properties due to heat treatment were investigated based on step 100 of the above embodiment. However, a heating method using a salt bath was used for the heat treatment, and the temperature was raised over 15 to 25 seconds, and the maximum temperature reached was defined as the heating temperature.
FIG. 8 shows changes in mechanical properties of the steel sheets A, B, and C due to heating. On the other hand, FIG. 9 shows changes in the volume fraction of retained austenite in the steel sheet C due to heating.
In the steel sheets A and B, the tempering by heating reduced the strength and improved various ductility including the total elongation. On the other hand, in the steel sheet C, the elongation decreased as the retained austenite disappeared.
As described above, the ductility of a steel type that does not contain a retained austenite phase is generally improved by heating, whereas the ductility of a steel type that contains a retained austenite phase is generally decreased by heating.

次に、実施形態のステップ110に基づいて、鋼種と加熱温度、範囲に応じて機械特性を変化させたCAEモデルを作製した。CAEモデルの材料データは、等方硬化モデルを用いて、薄板材圧延方向のSSカーブ(機械特性)を基に作製した。
実施例のCAEモデルは、直径10mmの穴部を有する薄鋼板材の、直径40mmΦ肩半径5Rの円筒ポンチによる穴広げとした。ここで円筒穴広げを実施例として選定したのは、比較的ひずみ勾配が低い場合の成形条件を代表するためである。但し、実用上の計算負荷を鑑みて、薄鋼板材のモデルはシェル要素とし、穴部の直径方向のメッシュサイズは1mmで統一した。CAEモデルにおいて、加熱による材料特性の変化を表すため、図10のように加熱範囲Rhとして定義した領域のみ、700℃で焼鈍された場合の機械特性を用い、それ以外の領域は非加熱の場合の機械特性を用いた。実施例では、加熱範囲Rhを0mmから10mmで変化させた薄鋼板のCAEモデルを複数作製した。
Next, based on step 110 of the embodiment, a CAE model was produced in which the mechanical properties were changed according to the steel type, heating temperature, and range. The material data for the CAE model was created based on the SS curve (mechanical properties) in the rolling direction of the sheet material using an isotropic hardening model.
In the CAE model of the example, a thin steel plate material having a hole portion with a diameter of 10 mm was expanded by a cylindrical punch having a diameter of 40 mmΦ and a shoulder radius of 5R. The reason why the cylindrical hole expansion was selected as an example here is that it represents the molding conditions when the strain gradient is relatively low. However, in view of the practical calculation load, the model of the thin steel plate is a shell element, and the mesh size in the diameter direction of the hole is unified at 1 mm. In the CAE model, in order to represent changes in material properties due to heating, only the area defined as the heating range Rh as shown in FIG. was used. In the examples, a plurality of CAE models of thin steel sheets were produced by changing the heating range Rh from 0 mm to 10 mm.

更に、ステップ120に基づいて、作製したCAEモデルの伸びフランジ成形性のFEM解析を行った。本実施例ではひずみの局所化を伴う伸びフランジ割れについては、穴縁端面の周方向の板厚減少率τ(%)の全円周領域での5%以上の変動(板厚減少率の変動)を基準として、CAE上でのひずみの局所化による割れ判定とし、限界穴広げ率を記録した。図11にCAE上でのひずみの局所化による割れ判定の説明図を示した。この方法によると、穴広げ変形の進行に伴ってある穴広げ率で円周上の一部分に生じうる、板厚減少領域の局所化、即ちひずみの局所化を判別することができる。 Furthermore, based on step 120, the FEM analysis of the stretch-flange formability of the produced CAE model was performed. In this example, for stretch flange cracking accompanied by localization of strain, a change of 5% or more in the entire circumferential region of the thickness reduction rate τ (%) in the circumferential direction of the hole edge surface (change in thickness reduction rate ) as a reference, cracking was determined by localization of strain on CAE, and the limit hole expansion rate was recorded. FIG. 11 shows an explanatory diagram of crack determination by localization of strain on CAE. According to this method, it is possible to determine the localization of the plate thickness reduction region, that is, the localization of the strain that can occur on a part of the circumference at a certain hole expansion rate as the hole expansion deformation progresses.

図12はCAE上での穴広げ率と、周方向の板厚減少率の変動値の関係を、非加熱材と全体加熱材において例示した図である。図中の×印は、実際の試験片で伸びフランジ部の破壊が生じたタイミングを示している。この図のように、周方向の板厚減少率の変動値が5%を超えたあたりから同値は急増し、速やかに破壊に至る。但し鋼種Cの非加熱材については、ひずみの局所化が生じる前に破壊したため、この限りではない。
このように、周方向の板厚減少率の変動値が5%の場合を、伸びフランジ成形限界の評価値として用いることが出来ることが分かる。
FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the hole expansion ratio on CAE and the fluctuation value of the plate thickness reduction ratio in the circumferential direction for a non-heated material and a whole heated material. The x mark in the figure indicates the timing at which the fracture of the stretch flange portion occurred in the actual test piece. As shown in this figure, when the fluctuation value of the plate thickness reduction rate in the circumferential direction exceeds 5%, the same value increases rapidly, leading to rapid destruction. However, this is not the case for the non-heated material of steel type C, because it fractured before localization of strain occurred.
Thus, it can be seen that the case where the fluctuation value of the plate thickness reduction rate in the circumferential direction is 5% can be used as the evaluation value of the stretch flanging limit.

次に、目的とする大型ブランク材が実施例では存在しないため、ステップ130を省略した。次にステップ140として、適切な鋼種と加熱条件の決定をした。本実施例では鋼種による差異を示すため前述のA、B、Cの3つの鋼種を用い、加熱範囲による差異を示すために加熱範囲を様々に変化させることとした。
ステップ150における加熱方法としては、端面から2mm又は5mmの比較的短い加熱範囲を加熱する方法としてレーザーによる局所焼鈍を、ブランク全体に及ぶ広範囲な加熱範囲を加熱する方法として塩浴による全体焼鈍を用いることを決定した。また加熱温度としては、目的の加熱範囲が700℃程度に到達するように調整した。実際に達成された加熱温度と範囲については、板材表面における加熱と同時に行ったレーザー反射光量の測定による温度測定によって確認した。
Next, step 130 was omitted because the target large blank material does not exist in the example. Next, in step 140, appropriate steel grades and heating conditions were determined. In this example, the above three steel types A, B, and C were used in order to show the difference due to the steel type, and the heating range was varied in order to show the difference due to the heating range.
As the heating method in step 150, local annealing with a laser is used as a method of heating a relatively short heating range of 2 mm or 5 mm from the end face, and total annealing with a salt bath is used as a method of heating a wide heating range covering the entire blank. decided. The heating temperature was adjusted so that the target heating range reached about 700.degree. The actually achieved heating temperature and range were confirmed by temperature measurement by measuring the amount of reflected laser light simultaneously with heating on the surface of the plate material.

次にステップ160に基づき、小型試験片における成形性の確認を、直径10mmのせん断加工により作製された穴部を有する薄鋼板材を用いて、直径40mmΦ肩半径5Rの円筒ポンチによる穴広げによってCAEと同一の型形状で行った。鋼板材はせん断後に、加熱を行わないか、又はステップ150において決定された方法によって、穴縁から2mm、5mmの領域、又は全体を700℃に到達するように加熱した後、成形試験に供した。き裂が穴縁端面を貫通した時点を、実験における割れ判定として、限界穴広げ率を記録した。
最後に、実験により確認された加熱範囲と限界穴広げ率をCAEによる解析と共に比較して示すことで、解析手法の効果を確認すると共に、加熱による鋼板の延性の変化に応じて最適な熱処理範囲が異なることを確認した。
Next, based on step 160, confirmation of formability in a small test piece is performed by CAE by hole expansion with a cylindrical punch with a diameter of 40 mmΦ and a shoulder radius of 5R using a thin steel plate material having a hole made by shearing with a diameter of 10 mm. It was performed with the same mold shape as After shearing, the steel plate was either not heated or heated to reach 700° C. in the 2 mm, 5 mm region from the hole edge, or the entirety by the method determined in step 150, and then subjected to the forming test. . The time when the crack penetrated the hole edge face was recorded as the critical hole expansion ratio as a crack determination in the experiment.
Finally, by comparing the heating range and the limit hole expansion rate confirmed by the experiment with the analysis by CAE, the effect of the analysis method is confirmed, and the optimum heat treatment range according to the change in ductility of the steel plate due to heating. confirmed that they are different.

図13、図14、図15はそれぞれ薄鋼板材A、B、Cについての、直径10mmの穴部を有する薄鋼板材の、直径40mmΦ肩半径5Rの円筒ポンチによる穴広げにおける限界穴広げ率を、CAEによる予測値と実験による測定値を併せて、加熱範囲に対してプロットしたものである。但し、薄鋼板材Bの加熱無しの条件ではひずみの局所化を伴わない割れを示したため、その旨を標記してある。実験値における加熱範囲と加熱方法の対応については、加熱範囲が約2mm、5mmのプロットはレーザー加熱によるものであり、加熱範囲が10mm以上となっているプロットは、塩浴加熱による全体加熱によるものである。 13, 14, and 15 show the limit hole expansion ratio in hole expansion by a cylindrical punch with a diameter of 40 mmΦ and a shoulder radius of 5R for thin steel plate materials A, B, and C, respectively, having a hole with a diameter of 10 mm. , CAE predictions and experimental measurements are plotted against the heating range. However, since the thin steel plate material B showed cracks without localization of strain under the condition of no heating, it is indicated to that effect. Regarding the correspondence between the heating range and the heating method in the experimental values, plots with a heating range of about 2 mm and 5 mm are due to laser heating, and plots with a heating range of 10 mm or more are due to whole heating by salt bath heating. is.

図13、図14の実施例から明らかなように、薄鋼板材A、Bにおいては、加熱範囲を広く取るほどに、非加熱材に対する円筒穴広げ率の上昇値が大きくなる。これは、薄鋼板材A、Bでは700℃の加熱によって延性が向上することから、加熱範囲が広くなるほどに、ひずみの局所化に関わる端面から5mm以内の範囲での全体的な延性が向上するためである。
更にこのような加熱範囲に対する限界穴広げ率の依存性は本特許によるCAEにおいて制度良く予測されており、CAEによる加熱範囲の事前検討が加熱条件の設計に有効であることを示している。更に推奨される具体的な加熱範囲としては、本実施例の実験とCAEに基づくと、加熱によって延性が向上する鋼種においては、加熱範囲が、少なくとも3mm以上、理想的には6mm以上が望ましいことが示されている。
13 and 14, in the thin steel plate materials A and B, the larger the heating range, the greater the increase in the cylindrical hole expansion ratio relative to the unheated material. This is because the ductility of the thin steel sheets A and B is improved by heating at 700 ° C. Therefore, the wider the heating range, the more the overall ductility is improved within 5 mm from the end face, which is related to the localization of strain. It's for.
Furthermore, the dependence of the critical hole expansion rate on such a heating range is accurately predicted by CAE according to this patent, indicating that prior examination of the heating range by CAE is effective for designing heating conditions. Furthermore, based on the experiments and CAE of this example, the specific heating range recommended is at least 3 mm or more, ideally 6 mm or more, for steel grades whose ductility is improved by heating. It is shown.

一方で、図15の実施例から明らかなように、薄鋼板材Cにおいては、非加熱材においてはひずみの局所化が生じる前に穴縁のせん断端面からの割れが生じるため、限界穴広げ率は低くなっている。一方で加熱材においては、穴縁のせん断端面からの割れは回避できるため、全ての場合でひずみの局所化による割れが生じた。実験による測定値とCAEによる計算値から明らかなように、加熱範囲を広くとるほどに、非加熱材を除いて円筒穴広げ率は減少する傾向にあった。これは、薄鋼板材Cでは700℃の加熱によって延性が低下することから、加熱範囲が広くなるほどに、ひずみの局所化に関わる端面から5mm以内の範囲での全体的な延性が低下するためである。 On the other hand, as is clear from the example of FIG. 15, in the thin steel plate material C, cracking occurs from the sheared edge of the hole edge before localization of strain occurs in the non-heated material, so the critical hole expansion ratio is low. On the other hand, in the heating material, since cracking from the sheared edge of the hole edge can be avoided, cracking occurred due to localized strain in all cases. As is clear from the experimentally measured values and CAE calculated values, the wider the heating range, the more the cylindrical hole expansion ratio tended to decrease, except for the non-heated material. This is because the ductility of the thin steel plate material C is reduced by heating at 700°C, so the wider the heating range, the lower the overall ductility within 5 mm from the end face, which is related to the localization of strain. be.

更に推奨される具体的な加熱範囲としては、本実施例の実験とCAEに基づくと、加熱によって延性が低下する鋼種においては、加熱範囲が少なくとも6mm以内、理想的には3mm以内が望ましいことが示されている。但し、一切加熱を行わない場合については、せん断端面の割れが加熱によって抑制されないため、少なくとも打抜き端面の最表面は加熱による熱影響を受けていることが必要であるといえる。
本実施例で示されたように、加熱範囲を適切に制御することによって、加熱範囲を考慮しない場合に比較して格段に伸びフランジ成形性を高めることが可能となった。
Furthermore, based on the experiments and CAE of this example, the specific heating range is recommended to be within at least 6 mm, ideally within 3 mm, for steel grades whose ductility is reduced by heating. It is shown. However, when no heating is performed, cracking of the sheared end face is not suppressed by heating, so it can be said that at least the outermost surface of the punched end face needs to be thermally affected by heating.
As shown in this example, by appropriately controlling the heating range, it became possible to significantly improve the stretch flanging formability as compared with the case where the heating range was not considered.

このことは、従来の超ハイテン材料やその加熱材による薄鋼板材料と比較して、比較的ひずみ勾配が低い領域での成形条件では、本特許の熱処理条件の最適設計方法並びに加熱方法により作製される鋼板ブランク材は格段に優れた伸びフランジ成形性を有することを示している。したがって、本特許の熱処理条件の最適設計方法並びに加熱方法を用いることで、従来の超ハイテンや部分加熱手法では成形が不可能であったような、プレス成型品の作製が可能となった。 This is because, compared to conventional ultra-high-tensile steel materials and thin steel sheet materials made from their heating materials, the forming conditions in a region with a relatively low strain gradient are produced by the optimal design method of heat treatment conditions and heating method of this patent. These results indicate that the steel plate blank material with the high strength has remarkably excellent stretch-flange formability. Therefore, by using the optimum design method for heat treatment conditions and the heating method of this patent, it has become possible to produce press-formed products that could not be formed by conventional ultra-high tensile strength steel or partial heating methods.

10 鋼板製造工程
10A せん断工程
10B 加熱工程
10C 延性推定工程
10D 加熱範囲決定工程
11 プレス加工工程
12 加熱実験工程
13 データベース
14 評価工程
10 Steel plate manufacturing process 10A Shearing process 10B Heating process 10C Ductility estimation process 10D Heating range determination process 11 Press working process 12 Heating experiment process 13 Database 14 Evaluation process

Claims (5)

プレス加工が施されるプレス用鋼板の製造方法であって、
鋼板の少なくとも一部の端部にせん断加工を施すせん断工程と、
上記鋼板における、上記せん断加工を施した端部のうちの少なくとも一部の端部について、当該端部から予め設定した加熱範囲を加熱装置で加熱する加熱工程と、
を備え、
上記加熱工程での加熱温度を600℃以上800℃未満とし、
更に、上記加熱工程と同じ加熱条件で鋼板を加熱することで、加熱部の延性の変化を推定する延性推定工程と、
上記延性推定工程の推定に基づき、加熱で延性が向上すると推定した場合には、上記加熱工程で加熱する加熱範囲を端面の位置から、当該端面から3mm以上の範囲とし、加熱で延性が低下すると推定した場合には、上記加熱工程で加熱する加熱範囲を端面の位置から、当該端面から6mm以内の範囲とする加熱範囲決定工程と、
を有し、
上記加熱工程で加熱される端部は、上記プレス加工で伸びフランジ成形を受ける部分である、
することを特徴とするプレス用鋼板の製造方法。
A method for manufacturing a steel sheet for press that is subjected to press working,
A shearing step of shearing at least a part of the end of the steel plate;
A heating step of heating a preset heating range from at least one of the sheared ends of the steel plate with a heating device ;
with
The heating temperature in the heating step is set to 600° C. or more and less than 800° C.,
Furthermore, a ductility estimation step of estimating a change in ductility of the heated portion by heating the steel sheet under the same heating conditions as in the heating step;
Based on the estimation of the ductility estimation step, when it is estimated that the ductility will be improved by heating , the heating range to be heated in the heating step is set to a range of 3 mm or more from the end surface from the position of the end surface, and the ductility is reduced by heating. If it is estimated that, the heating range to be heated in the heating step , from the position of the end surface, a heating range determination step of within 6 mm from the end surface ;
has
The end portion heated in the heating step is a portion that undergoes stretch flange forming in the press working,
A method for manufacturing a steel plate for press, characterized by:
請求項1に記載のプレス用鋼板の製造方法で製造された鋼板に、プレス加工を施してプレス部品を製造するプレス部品の製造方法。 A method for manufacturing pressed parts, comprising subjecting a steel plate manufactured by the method for manufacturing a steel plate for pressing according to claim 1 to press working to manufacture pressed parts. 請求項1に記載のプレス用鋼板の製造方法で製造される鋼板の、伸びフランジ成形性の評価方法であって、
鋼板のCAEモデルの、上記加熱範囲に対応するモデルの領域の機械特性として上記加熱工程での加熱温度で加熱することで変化した後の材料の機械特性を設定し、その設定した鋼板のCAEモデルに対し、プレス成形を模擬した成形解析を実施し、その成形解析における鋼板の端縁での伸びフランジ成形量を算出する解析工程を有し、
上記解析工程が算出する伸びフランジ成形量に基づき、伸びフランジ成形性を評価する伸びフランジ成形性の評価方法。
A method for evaluating stretch flanging formability of a steel sheet manufactured by the method for manufacturing a steel sheet for press use according to claim 1 ,
In the CAE model of the steel plate, set the mechanical properties of the material after changing by heating at the heating temperature in the heating process as the mechanical properties of the model region corresponding to the above heating range, and set the CAE model of the steel plate. , has an analysis step of performing a forming analysis simulating press forming and calculating the amount of stretch flange forming at the edge of the steel sheet in the forming analysis,
A method for evaluating stretch-flangeability for evaluating stretch-flangeability based on the amount of stretch-flangeability calculated in the analysis step.
上記伸びフランジ成形性の評価は、フランジ部端縁に当該端縁に沿って予め設定したひずみの局所化が発生するときのフランジ成形量を算出し、その算出したフランジ成形量で、伸びフランジ成形限界を予測することを特徴とする請求項に記載した伸びフランジ成形性の評価方法。 The evaluation of the stretch flanging formability is performed by calculating the amount of flanging when a preset strain localization occurs along the edge of the flange portion, and using the calculated amount of flanging, stretch flanging. 4. The method for evaluating stretch flange formability according to claim 3 , wherein the limit is predicted. 鋼板をプレス成形してプレス部品を製造するプレス部品の製造方法であって、
上記プレス成形を模擬した成形解析を実施して、上記プレス部品に要求される、伸びフランジ成形量を算出し、
その成形解析で算出した伸びフランジ成形量が、請求項に記載の伸びフランジ成形性の評価方法に基づき算出した伸びフランジ成形量以内となるように、鋼板の鋼種の選定、加熱範囲の選定及び加熱温度の選定の少なくとも1つの選定を実行することを特徴とするプレス部品の製造方法。
A method for manufacturing a pressed part by press forming a steel plate to manufacture a pressed part,
Performing a forming analysis simulating the press forming, the amount of stretch flanging required for the press part is calculated,
Selection of the steel type of the steel plate, selection of the heating range, and A method of manufacturing a pressed part, characterized in that at least one selection of heating temperature is performed.
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