JP7318602B2 - 試験体の作製方法、及び高張力鋼板の遅れ破壊特性評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、製品形状にプレス成形される高張力鋼板の遅れ破壊特性の評価に関する技術である。特に、本発明は、自動車のセンターピラーやＡピラーロアなどの、プレス成形された車体構造部材におけるフランジ端部などにおける遅れ破壊特性の評価方法に好適な技術である。

現在、自動車には軽量化による燃費向上と衝突安全性の向上が求められている。車体の軽量化と衝突時の搭乗者保護を両立する目的で、自動車用部品に高強度鋼板が使用されており、特に近年では、引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板からなる超高強度鋼板が車体に適用されてきている。超高強度鋼板の車体適用時における課題の一つに遅れ破壊がある。遅れ破壊は、プレス成形後の残留応力と塑性ひずみ、仕様中の環境から侵入する水素に起因した破壊現象である。したがって高張力鋼板の車体への適用のためには、プレス成形条件に応じた遅れ破壊特性の評価が必要である。

自動車用のプレス成形用の高張力鋼板に関する従来の評価方法としては、例えば特許文献１～３の方法がある。
特許文献１には、高張力鋼板からなる試験片をＶ字形状に曲げ加工した後に更に締め込みによる曲げ応力が負荷された状況で、遅れ破壊の評価をする方法が記載されている。また、特許文献２、３には、高張力鋼板に深絞り、フォーム又はフォームドロー成形を施して圧縮変形後に引張残留応力が負荷された状況について、遅れ破壊の評価をする方法が記載されている。

特許第６３８０４２３号公報 特許第６６１０６０７号公報 特許第６６１４１９７号公報

発明者らが、高張力鋼板からなるプレス部品（製品）に対する遅れ破壊特性を検討する中で、特に圧縮変形を受けた端部の端面での遅れ破壊が強く懸念されることが分かった。
しかし、上記従来の評価方法のみでは、実際に起こりうるプレス成形によるひずみ履歴や残留応力を十分に網羅して評価できないおそれがある。
例えば、特許文献２や特許文献３の方法では、試験片端面に与える圧縮ひずみ量と残留引張応力を独立に調整することが困難であった。更に、特許文献２や特許文献３の方法では、圧縮ひずみを受けた端面に、曲げ応力を負荷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てなされたもので、高張力鋼板について、より実際の部品に近い圧縮ひずみや負荷応力の環境下での遅れ破壊評価を可能とすることを目的としている。

課題を解決するために、本発明の一態様は、外周輪郭が多角形形状の高張力鋼板からなる金属板を、円形断面を有するパンチ、ダイ及びブランクホルダーを備えた金型によって深絞り成形を施して作製される、遅れ破壊特性評価用の試験体を作製する方法であって、上記深絞り成形の際に、上記ダイと上記ブランクホルダーに挟圧されてしわ抑え力を受ける上記金属板の領域を、しわ押さえ領域と記載したとき、上記金属板の各辺から上記しわ押さえ領域の内周側の境界までの、各辺での各最小距離のうちの最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上となるように設定することを要旨とする。

また、本発明の態様の高張力鋼板の遅れ破壊特性評価方法は、上記試験体の作製方法で作製された試験体を用いて、高張力鋼板の遅れ破壊特性を評価することを要旨とする。

本発明の態様によれば、高張力鋼板をより実際の部品に近い圧縮ひずみや負荷応力の環境下において遅れ破壊評価することが可能となり、高張力鋼板の自動車車体への適用を容易とすることができる。

本発明に基づく実施形態に係る、高張力鋼板の遅れ破壊特性の評価方法の工程例を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る金型構成を説明する図である。 試験体作製工程での処理を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る金属板の形状例を示す平面図である。 遅れ破壊評価用の試験片の切り出し位置を説明する図である。 比較例における、深絞りによる材料流入挙動を説明する図である。 発明例における、深絞りによる材料流入挙動を説明する図である。 成形高さと圧縮ひずみの関係の例を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（本発明に関わる知見）
発明者は、評価する金属板からなる試験片に所定の圧縮変形を与えた圧縮端面（圧縮変形した端部の端面）を形成し、更にその圧縮端面に対し任意の曲げや引張応力を負荷して、遅れ破壊評価が出来るようにすることは、評価試験の自由度を高めて、より実際の部品での圧縮ひずみ量と残留応力の条件に近づけるために必要なことである。

発明者らは、特許文献２に記載のように、正八角形（等辺等角八角形）の試験片（金属板）を、試験片の中心がパンチ中心となるように位置合わせして金型に設定して深絞り成形を実行することで、断面ハット形状の試験体を作製した。そして、その作製した試験体の圧縮端面を有するフランジ部分を切り出し、切り出した切り出し片を試験片として、曲げや引張の応力を負荷することを試みた。
ここで、高張力鋼板は、引張強度が高いため、曲げや引張力を付与するためには所定以上の外力を必要とすることを考慮すると、試験片は所定以上の寸法となっていることが好ましい。

そして、フランジ部の端部から切り出すことのできる切り出し片（試験片）のサイズが７０ｍｍ以上の大きさになるように、単純に、正八角形の試験片の寸法をスケールアップした場合には、それに応じて、深掘り成形の金型（ダイ・パンチ・ブランクホルダー）の寸法もスケールアップし、しわ押さえの面積が過大となった。そして、しわの発生しない大きさのしわ抑え力に設定しようすると、パンチ肩での荷重が過大となり、深絞り加工が出来ないおそれがあるとの知見を得た。その理由は、試験片のサイズをｒ倍にすると、しわ押さえの面積がｒの二乗倍になり、深絞りに必要な荷重もｒの二乗倍になるのに対し、パンチ肩の周長はｒ倍にしかならないため、パンチ肩の応力はｒ倍となるためである。

また、発明者らは、しわ押さえの面積を減らすため、単純にパンチ径を大きくすることを試みた。しかし、この場合、成形で試験片を絞り切るまでに試験片の端面に負荷することのできる圧縮ひずみの量が小さくなり、目的とする大きさの圧縮ひずみを試験片の端面に負荷できず、更に、所定以上の大きさの試験片を採取することが困難になるとの知見を得た。

以上の知見から、発明者は、高張力鋼板をより実際の部品に近い圧縮ひずみや負荷応力の環境下で遅れ破壊評価することを考えると、従来提案されている手法では、十分な圧縮ひずみを有し、なおかつ曲げや引張の荷重を負荷できるサイズの試験片を採取することは困難であるとの知見を得た。
発明者は、上記のような知見（課題）に対し、深絞り成形される試験片の形状などを検討し、簡易な方法によって、十分な圧縮ひずみを付与でき、かつ、曲げや引張の荷重を負荷できるサイズの試験片（切り出し片）を採取可能としたものである。

（本実施形態の評価方法）
本実施形態の遅れ破壊特性評価方法は、高張力鋼板からなる金属板３の遅れ破壊特性を評価する方法である。評価対象となる金属板３は、プレス成形で目的のプレス部品に加工するための金属板である。すなわち、本実施形態は、プレス成形で加工されるプレス部品用の金属板に対する好適な技術である。特に、自動車のセンターピラーやＡピラーロアなどの、プレス成形された車体構造部材におけるフランジ端部などとなる金属板における遅れ破壊特性の評価方法に好適な技術である。
評価する高張力鋼板は、例えば引張強度が９８０ＭＰａ以上とする。
本実施形態における、高張力鋼板の遅れ破壊特性の評価方法は、図１に示すように、試験体作製工程１と、評価試験工程２とを備える。

（試験体作製工程１）
試験体作製工程１では、多角形形状（多辺形形状）の高張力鋼板からなる金属板３を、図２に示すような、円形断面を有するパンチ６、ダイ４及びブランクホルダー５を備えた金型によって深絞り成形を施して、試験体１０を作製する。図２中、符号６ａは、パンチ６の肩部を示す。なお、図２に記載された寸法は、実施例における寸法を記載したもので、なんら本発明を制限するものではない。
深絞り成形の工程は、通常、金属板３の中心（重心）がパンチ６の中心部となるように位置合わせをして、金属板３を金型に設定する。そして、ダイ４とブランクホルダー５（しわ押さえ）にて金属板３の外周を押さえた状態で、パンチ６を移動させて深絞り成形（深絞り加工）を実行する。

この試験体作製工程１の処理によって、図３に示すように、金属板３を、断面ハット形状の試験体１０にプレス成形する。図３中、符号１０ａはフランジ部１０ａを示す。また、符号Ｈは、成形高さを示す。
ここで、本実施形態では、深絞り成形の際に、成形される金属板３の面のうち、ダイ４とブランクホルダー５に挟圧されてしわ抑え力を受ける金属板３の領域を、しわ押さえ領域Ｓと記載する（図４参照）。なお、ダイ４とブランクホルダー５による挟圧は、成形開始前からの実行に限定されず、成形の途中で実行する場合であってもよい。

＜試験片の形状＞
本実施形態では、深絞り成形する金属板３として、図４に示すように、不等辺多角形形状の高張力鋼板を例に挙げて説明する。この形状は、せん断工程（不図示）で切断して形成すればよい。図４に示す例では、金属板３の外周輪郭形状は、八角形形状であって、長辺３ａと短辺３ｂとが周方向に沿って交互に配置された不等辺等角多角形形状となっている。図４から分かるように、しわ押さえ領域Ｓは、通常、無端環状の領域となっており、パンチ６で押圧される側が内周側の輪郭位置（境界Ｓａ）となる。

本実施形態の金属板３は、各辺からしわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａまでの、各辺での各最小距離Ｄ０のうちの最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が、１．１以上となるように、形状が設定される。本実施形態では、形状の設定を、等辺等角多角形形状に対し、長辺３ａの位置で最小距離Ｄ０を調整して、金属板３の輪郭形状を不等辺等角多角形形状に設定した。そして、この実施形態の金属板３は、最小距離Ｄ０が最小値Ｄａとなっている長辺３ａと、最小距離Ｄ０が最大値Ｄｂとなっている短辺３ｂが周方向に沿って交互に配置された多角形形状とした。なお、例えば、最小距離Ｄ０が最小値Ｄａとなっている複数の長辺３ａにおける、互いの長さや最小距離Ｄ０が全て同じ値である必要はない。

ここで、比（Ｄｂ／Ｄａ）を１．１以上としたのは、後述の実施例から分かるように、しわ押さえ面積の減少や外周からの材料の流入を周方向の一部分からだけとし、長辺３ａのフランジ部１０ａに対してだけ十分な圧縮ひずみを導入するためには、比（Ｄｂ／Ｄａ）を１．１以上とすれば確実に実現可能であるからである。このとき、最小距離Ｄ０が最小値Ｄａとなっている長辺３ａと、最小距離Ｄ０が最大値Ｄｂとなっている短辺３ｂとでの端面位置における圧縮ひずみ量に、１０％以上の差異が生じていることが好ましい。
最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）の上限は、特にない。比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上であれば、周方向全周における流入抵抗位置及び材料流入位置を、長辺３ａと短辺３ｂの比率や、配置の仕方で選択的に調整することが可能である。

また、深絞り成形する金属板３の多角形形状は、上記形状に限定されない。金属板３の形状は、各辺からしわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａまでの、各辺での各最小距離Ｄ０のうちの、最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上となっている形状であれば、どのような多角形形状であっても採用可能である。
また、金属板３の多角形形状は、等角多角形形状でなくてもよい。金属板３の多角形形状は、また、最小距離Ｄ０が最小値Ｄａとなっている辺と、最小距離Ｄ０が最大値Ｄｂとなっている辺が周方向に沿って交互に配置された多角形形状でなくてもよい。

更に、各辺の輪郭は、直線でなくてもよく、円弧状などの曲線であってもよい。
ただし、金属板３の輪郭形状を不等辺等角多角形形状とし、長辺３ａと短辺３ｂを周方向に沿って交互に配置した形状を採用した場合、周方向から中心に向けて、より均等に材料が流れ込み易くなる。更に、この場合、単純に金属板３の中心にパンチ６の中心部が位置するようにして金属板３を金型に設定すればよいので、不等辺多角形形状の金属板３を採用しても、金属板３の金型への設置が簡易となる。

また、図４に示す金属板３の形状では、しわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａへの金属板３の各辺からの最小距離Ｄ０が２種類の場合を例示している。しかし、しわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａへの金属板３の各辺からの最小距離Ｄ０が３種類以上の場合であっても構わない。
また、例えば、金属板３の形状を不等辺等角多角形形状とする場合に、例えば、しわ押さえ領域Ｓに目的とする切り出し片が取れる形状の等辺等角多角形形状を想定し、その等辺多角形形状の一部の辺が長くなるように（しわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａへの金属板３の各辺からの最小距離Ｄ０が小さくなるように）して辺の長さを調整し、深絞り成形可能な不等辺等角多角形形状を求めても良い。

（評価試験工程２）
評価試験工程２では、試験体作製工程１で作製した試験体１０を用いて、高張力鋼板からなる金属板３の遅れ破壊特性を評価する。評価の方法は、公知の評価の方法を採用してもよい。
このとき、評価試験工程２にて金属板３に深絞り成形を施した際に、圧縮変形を受ける端面のひずみ量と成形高さＨ（図３参照）との関係を、コンピューターによるシミュレーション解析によって求め、求めた上記端面のひずみ量と成形高さＨとの関係を、遅れ破壊特性を評価する際の指標としてもよい。例えば、端面のひずみ量と成形高さＨとの関係と、水素侵入環境下への設置により割れ発生までの時間とで、遅れ破壊特性を評価する。

また、評価試験工程２での評価は、試験体１０の全部若しくはその試験体１０のフランジ部１０ａから切り出した切り出し片からなる試験片を用いて、遅れ破壊特性を評価する。
遅れ破壊特性の評価は、例えば、上記の試験体１０の全部若しく試験片を水素環境下に設置することによる、試験体１０若しくは試験片に発生する亀裂発生状況によって、遅れ破壊特性を評価すると良い。水素侵入環境下への設置は、例えば、塩酸やＮＨ_４ＳＣＮ水溶液などの酸液を収容した浴槽内に試験片を浸漬することで実施する。

遅れ破壊特性の評価として切り出した試験片を用いる場合には、深絞り成形で端面に圧縮変形付与されるフランジ部１０ａを切り出して、試験片とする。本実施形態では、図５の破線１１のように、最小距離Ｄ０が最小値Ｄａとなっている長辺３ａのフランジ部１０ａを切り出す。切り出しは、例えば図１１のような形状の長方形形状に切り出せば良い。これにより、所定以上の圧縮端面の板部分を評価用の試験片とすることが可能となる。図１１に記載された寸法は、実施例における寸法を記載したもので、なんら本発明を制限するものではない。
また、遅れ破壊特性の評価に試験片を用いる場合、当該切り出した試験片に曲げや引張応力を負荷した状態で、水素環境下に設置するようにしても良い。この曲げや引張応力は、実部品に負荷される曲げや引張応力相当とすることが好ましい。

（動作その他）
本実施形態では、多角形形状の高張力鋼板からなる金属板３に対し、円形断面を有するパンチ６、ダイ４及びブランクホルダー５を備えた金型によって深絞り成形を施す。その際に、金属板３として、金属板３の各辺からしわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａまでの距離のうちの、最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上となっている金属板を採用する。これによって、深絞り成形後の試験体１０から得られる、試験片の作製に関する問題を解決することができる。

その理由について、次に説明する。
ここでは、金属板３の多角形形状が、八角形の等角多角形形状の場合を例示して説明する。
図６のような、金属板３の形状が等辺等角八角形形状の場合（比較例と記載する）には、各辺からしわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａまでの距離が均等であるため、深絞り成形の際に、全ての辺に均一な流入抵抗が発生し（図６（ａ）参照）、全ての辺から、中央側の深絞り部に向けて均一に材料の流入が発生する（図６（ｂ）参照）。

これに対し、本発明に基づく図７に示すように、金属板３の形状を、上記の比較例の形状に対し、８つ辺のうちの４つの辺を、しわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａに近づけるように変位させた不等辺等角八角形形状にした場合（発明例と記載する）、上記の比較例と比較して、金属板３全体でのしわ押さえの面積を減少する（図７（ａ）参照）。また、発明例では、金属板３各辺からしわ抑え力を受ける金属板３の境界Ｓａに対する距離が短い部分（長辺３ａ部分）から材料が選択的に流入する（図７（ｂ）参照）。
このように、発明例では、比較例に対し金属板３全体でのしわ押さえ領域Ｓの面積を減少できると共に、長辺３ａ部分から選択的に材料が主に流入することで、比較例に比べ、深絞りの荷重を小さくできる。この結果、発明例では、パンチ６肩の応力を下げることで、パンチ６肩での破断を回避し深絞り加工が可能となる。

ここで、比較例では、全ての辺が一様に圧縮されていくので、同じ成形高さＨでも圧縮量が小さくなる。成形高さＨが高いほど、材料の加工硬化により荷重は増加するため、目的とする圧縮量に到達した際の到達荷重は比較例の方が高くなる。そのため、比較例では、成形高さＨが高くなると成形できないおそれがある。これに対し、本発明例では、長辺３ａだけから主に材料が流入することで、より小さい成形高さＨ、板材全体でのより少ない塑性変形・加工硬化量によって成形が可能になるため、目的とする圧縮量での到達荷重が、均一な流入の場合に比べて低下する。

更には、本発明例では、圧縮変形が長辺３ａに集中することで、より低い成形高さＨで目的とする圧縮ひずみが負荷された試験体１０が得られるようになる。すなわち、本発明例は、比較例に比べ、深絞りによる圧縮変形が金属板３の一部の辺に集中することで、より大きな圧縮ひずみを与えることが可能となる。この結果、深絞りによる材料の流入が不均一になり、長辺３ａに圧縮が集中するため、より大きな圧縮ひずみを長辺３ａ部分に与えることが可能になる。また、本発明例では、上記のように、金属板３全体でのしわ押さえの面積が減少するにも関わらず、比較例に比べ、長辺３ａの長さが長くなるため、圧縮端面の長さとして目的の長さを確保できる。

そして、本実施形態では、試験体１０のフランジ部１０ａのうち長辺３ａ部分に主として圧縮が集中することで、より実際の部品での圧縮ひずみと残留応力の条件に近づけた試験体１０又は切り出し片からなる金属板３で評価することが可能となる。
このとき、試験体１０のフランジ部１０ａのうち、圧縮が集中した長辺３ａ部分を切り出した切り出し片を試験片として評価する場合には、任意の曲げや引張の応力を負荷した状態で遅れ破壊評価に供することができる。

すなわち、本実施形態では、作製した試験体１０から切り出し片を試験片として切り出し、任意の曲げや引張の応力を負荷した状態で遅れ破壊評価に供することができる。このようにすることで、より実際の部品での圧縮ひずみ量と残留応力の条件に近づけた状態での遅れ破壊特性の評価が可能となる。ここで、試験片に応力を負荷するため十分な試験片サイズとしては、例えば、遅れ破壊を評価する面の辺長さを７０ｍｍ以上、評価面に垂直な辺の長さを１６ｍｍ以上とすればよい。また、作製した試験体１０において、圧縮ひずみを負荷された端面の付近に、切り出し片を採取可能なしわのない平坦部を有していることが望ましい。

以上のように、本実施形態では、より実際の部品での圧縮ひずみ量と残留応力の条件に近づけた状態での遅れ破壊特性の評価が可能となる。
ここで、本実施形態においては、ブランクホルダー５（しわ押さえ）での押さえを、成形開始時点ではなく成形途中で掛けるようにすることで、フォームドローの場合の評価も同様に行うことが可能である。この場合には、一度しわを発生させてからしわを潰した場合の評価が可能となる。
また、本実施形態では、シミュレーション解析（ＣＡＥ）によって目的の圧縮ひずみを負荷するために必要な、深絞り成形での試験片高さを計算することができる。

なお、上記実施形態では、金属板３の各辺からしわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａまでの距離の、最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上となるように、金属板３の形状を設計した場合で説明した。金属板３を等角等辺多角形形状のままとして、金属板３の中心に対し、パンチ６の中心を偏心させることで、最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上となるように設計してもよい。

（効果）
（１）本実施形態は、外周輪郭が多角形形状の高張力鋼板からなる金属板３を、円形断面を有するパンチ６、ダイ４及びブランクホルダー５を備えた金型によって深絞り成形を施して作製される、遅れ破壊特性評価用の試験体１０を作製する方法であって、上記深絞り成形の際に、上記ダイ４と上記ブランクホルダー５に挟圧されてしわ抑え力を受ける上記金属板３の領域を、しわ押さえ領域Ｓと記載したとき、上記金属板３の各辺から上記しわ押さえ領域Ｓの内周側の境界Ｓａまでの、各辺での各最小距離Ｄ０のうちの最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上となるように設定する。

この構成によれば、深絞り成形による材料の主な流入を、周方向において選択された部分（例えば長辺３ａ部分）だけから流入するように設定できることで、しわ押さえ領域Ｓを小さく出来ると共に、一部の辺に圧縮が集中することで、より大きな圧縮ひずみを金属板３に与えることが可能となる。
すなわち、この構成によれば、所定以上の圧縮変形が付与された所定以上の寸法の試験片を得ることが可能となる。このため、この構成によれば、圧縮端面に対してより自由度の高い曲げ、引張応力条件下での遅れ破壊評価が可能となる。その結果、本発明の態様によれば、高張力鋼板をより実際の部品に近い圧縮ひずみ、負荷応力の環境下で遅れ破壊評価することが可能となり、高張力鋼板の自動車車体への適用を容易とすることができる。

（２）上記金属板３の形状は、上記最小距離Ｄ０が上記最小値Ｄａとなっている辺と、上記最小距離Ｄ０が上記最大値Ｄｂとなっている辺が、周方向に沿って交互に配置された多角形形状である構成としてもよい。
この構成によれば、深絞り成形による材料の流入を、周方向において部分的に入力させる際に、周方向全周においてより均一に流入可能とすることができる。

（３）上記金属板３の多角形形状は、不等辺等角多角形形状である構成を採用してもよい。
この構成によれば、簡易に、深絞り成形の際における、材料の選択的な流入の調整が容易となる。

（４）上記金属板３における、上記深絞り成形で圧縮を受ける辺は、端面にせん断加工が施された辺である。
この構成によれば、遅れ破壊が起きやすいせん断端面位置に所要の圧縮変形を入力でき、より効果的な遅れ破壊特性の評価が可能となる。

（５）上記金属板３の引張強度が９８０ＭＰａ以上であることが好ましい。
金属板３の引張強度が９８０ＭＰａ以上である場合に、本実施形態は、効果的に評価可能となる。

（６）本実施形態は、上記構成の試験体１０の作製方法で作製された試験体１０を用いて、高張力鋼板の遅れ破壊特性を評価する。
この構成によれば、所定以上の圧縮変形が付与された所定以上の寸法の試験片を用いて評価が可能となる。このため、この構成によれば、圧縮端面に対してより自由度の高い曲げ、引張応力条件下での遅れ破壊評価が可能となる。その結果、本発明の態様によれば、高張力鋼板をより実際の部品に近い圧縮ひずみ、負荷応力の環境下で遅れ破壊評価することが可能となり、高張力鋼板の自動車車体への適用を容易とすることができる。

（７）本実施形態では、上記金属板３を上記深絞り成形を施した際に圧縮変形を受ける端面のひずみ量と成形高さＨとの関係を、コンピューターによるシミュレーション解析によって求め、求めた上記端面のひずみ量と成形高さＨとの関係を、遅れ破壊特性を評価する際の指標とする。
この構成によれば、より効果的に遅れ破壊特性を評価可能となる。

（８）本実施形態は、上記記載の試験体１０の作製方法で作製された試験体１０、若しくは上記試験体１０のフランジ部１０ａから切り出した試験片を水素環境下に設置することによる、上記試験体１０若しくは試験片の亀裂発生状況によって、遅れ破壊特性を評価する。
この構成によれば、より具体的に遅れ破壊特性評価の試験が可能となる。

（９）本実施形態は、上記記載の試験体１０の作製方法で作製された試験体１０から圧縮を受ける辺を部分的に切り出して試験片とし、その試験片に曲げ又は引張応力を負荷した状態で水素環境下に設置することによる、上記試験片の亀裂発生状況によって、遅れ破壊特性を評価する。
この構成によれば、所定以上の圧縮変形を付与され、且つ所定の曲げ又は引張応力を負荷した状態での、遅れ破壊特性を評価可能となる。

次に、本実施形態の実施例について説明する。
本実施例では、板厚１．４ｍｍの金属板３を評価対象として説明する。なお、金属板３の引張強度は１５２０ＭＰａとした。本実施例では、金属板３に対し、図２のような金型構成の深絞り型を用い、しわが発生しないようなしわ抑え力に設定して深絞り加工を行った。このとき、パンチ６の径は１００ｍｍΦとし、パンチ６とダイ４との間のクリアランスは４．４ｍｍとし、ダイ４の金属板３に接触する部分の肩半径はＲ１０ｍｍとした。
金属板３を深絞りに供する際の金属板３形状として、図４に示すような、長さがａの長辺３ａと長さがｂの短辺３ｂを有する不等辺等角八角形形状を採用した。そして、金属板３の中心となる重心をパンチ６中心部に位置合わせし、深絞り加工を行った。

最初に、深絞りに供する際の金属板３形状による効果を調べるため、長辺長さａ、短辺長さｂに対し、深絞り開始時点でダイ４としわ押さえに挟圧されてしわ抑え力を受ける金属板３のしわ押さえ領域Ｓの面積と、金属板３各辺からしわ押さえの内周側の境界Ｓａまでの最小距離Ｄ０の、最小値Ｄａと最大値Ｄｂ、並びにそれらの比（Ｄｂ／Ｄａ）を設定した。ここで、各辺の最小値は、辺の中央位置での距離である。
更に、遅れ破壊を評価するのに必要な切り出し片（試験片）を、図５のように、圧縮を受けた辺（長辺３ａ）の長さを７０ｍｍ、評価面に垂直な辺の長さを１６ｍｍとして、当該試験片が採取可能な範囲で、なおかつパンチ６肩での破断が生じない最大の圧縮ひずみを求めた。

上記の各値を表１に示す。

ここで、表１において、パンチ６肩に当接する位置で破断が起こったり、最小値Ｄａが過小であるために試験片の採取ができなかったりした場合は、その旨を示した。
表１から分かるように、比（Ｄｂ／Ｄａ）の値を増加させることで金属板３のしわ押さえ領域Ｓの面積が減少し、比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１４以上の場合に、目的とする寸法の試験片を深絞り成形後の試験体から採取が可能となった。特に比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．３３の場合に最も圧縮変形の大きい試験片が採取可能であった。
また、表１から分かるように、短辺での導入圧縮ひずみ（短辺導入圧縮ひずみ）は０％であったことから、長辺とのひずみ量の差は１０％以上であり、周方向に沿った選択的な材料流入による、長辺での圧縮変形の集中が確認された。

次に、比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．３３の場合の条件について、ＣＡＥによる計算により求められた成形高さＨ（張り出し高さ）と圧縮ひずみの関係を、図８に示す。なお、成形高さＨの定義は図３のように定めた。
図８の計算結果に基づいて金属板３の深絞り成形を行い、長辺３ａ中心部の圧縮ひずみが５％、１０％、２０％の試験片を作製した。そして、圧縮を受けた長辺３ａから切り出す切り出し片について、長さを７０ｍｍ、評価面に垂直な辺の長さを１６ｍｍとして、圧縮を受けた部分を試験片中心となるように、レーザーカットにより遅れ破壊評価用の試験片として切り出しを行った。

そして、異なる圧縮ひずみを有する試験片（切り出し片）の端面に対し、表２に示すように、四点曲げにより曲げ応力を負荷した状態で、試験片をｐＨが３の塩酸に９６時間浸漬し、圧縮端面の割れの有無を確認した。

同様に、表３に示すように、試験片（切り出し片）に対し、一軸引張により引張応力を負荷した状態で、ｐＨが３の塩酸に９６時間浸漬し、圧縮端面の割れの有無を確認した。表３から分かるように、本発明に基づく方法によれば、圧縮ひずみの異なる試験片を作製し、任意の曲げや引張の応力を負荷した状態で遅れ破壊評価をすることが可能となることが分かった。

１ 試験体作製工程
２ 評価試験工程
３ 金属板
３ａ 長辺
３ｂ 短辺
４ ダイ
５ ブランクホルダー
６ パンチ
１０ 試験体
１０ａ フランジ部
Ｓ しわ押さえ領域
Ｓａ 境界

Claims (9)

1. 外周輪郭が多角形形状の高張力鋼板からなる金属板を、円形断面を有するパンチ、ダイ及びブランクホルダーを備えた金型によって深絞り成形を施して作製される、遅れ破壊特性評価用の試験体を作製する方法であって、
   上記深絞り成形の際に、上記ダイと上記ブランクホルダーに挟圧されてしわ抑え力を受ける上記金属板の領域を、しわ押さえ領域と記載したとき、
   上記金属板の各辺から上記しわ押さえ領域の内周側の境界までの、各辺での各最小距離のうちの最小値Ｄａと最大値Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）が１．１以上となるように設定することを特徴とする試験体の作製方法。
2. 上記金属板の形状は、上記最小距離が上記最小値Ｄａとなっている辺と、上記最小距離が上記最大値Ｄｂとなっている辺が、周方向に沿って交互に配置された多角形形状であることを特徴とする請求項１に記載した試験体の作製方法。
3. 上記金属板の多角形形状は、不等辺等角多角形形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した試験体の作製方法。
4. 上記金属板における、上記深絞り成形で圧縮を受ける辺は、端面にせん断加工が施された辺であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載した試験体の作製方法。
5. 上記金属板の引張強度が９８０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載した試験体の作製方法。
6. 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の試験体の作製方法で作製された試験体を用いて、高張力鋼板の遅れ破壊特性を評価する、高張力鋼板の遅れ破壊特性評価方法。
7. 上記金属板を上記深絞り成形を施した際に圧縮変形を受ける端面のひずみ量と成形高さとの関係を、コンピューターによるシミュレーション解析によって求め、求めた上記端面のひずみ量と成形高さとの関係を指標として、遅れ破壊特性の評価に供する試験片を選定することを特徴とする請求項６に記載した高張力鋼板の遅れ破壊特性評価方法。
8. 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の試験体の作製方法で作製された試験体、若しくは上記試験体のフランジ部から切り出した試験片を水素環境下に設置することによる、上記試験体若しくは試験片の亀裂発生状況によって、遅れ破壊特性を評価することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載した高張力鋼板の遅れ破壊特性評価方法。
9. 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の試験体の作製方法で作製された試験体から圧縮を受けた辺を部分的に切り出して試験片とし、その試験片に曲げ又は引張応力を負荷した状態で水素環境下に設置することによる、上記試験片の亀裂発生状況によって、遅れ破壊特性を評価することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載した高張力鋼板の遅れ破壊特性評価方法。

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