JPH0557542B2 - - Google Patents

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JPH0557542B2
JPH0557542B2 JP62238183A JP23818387A JPH0557542B2 JP H0557542 B2 JPH0557542 B2 JP H0557542B2 JP 62238183 A JP62238183 A JP 62238183A JP 23818387 A JP23818387 A JP 23818387A JP H0557542 B2 JPH0557542 B2 JP H0557542B2
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JP
Japan
Prior art keywords
plastic strain
ratio
sample
wave
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62238183A
Other languages
English (en)
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JPS6483322A (en
Inventor
Riichi Murayama
Kazuo Fujisawa
Hidekazu Fukuoka
Masahiko Hirao
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP62238183A priority Critical patent/JPS6483322A/ja
Publication of JPS6483322A publication Critical patent/JPS6483322A/ja
Publication of JPH0557542B2 publication Critical patent/JPH0557542B2/ja
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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低炭素冷延鋼板等の金属薄板の深絞り
性を評価する方法に関する。
〔従来技術〕
自動車、家電製品等の製品の外装に用いられる
冷延鋼板は一般に、プレス成形によつて深絞り加
工が施されるため、その加工性特に深絞り性が重
要視されているが、該深絞り性は、前記鋼板が伸
ばされたときに生じる板幅方向の歪みと板厚方向
の歪みとの比、所謂塑性歪み比(ランクフオード
値又はr値ともいう)によつて評価されている。
そして該深絞り性を評価すべく塑性歪み比を求
めるには、次に述べるような方法が用いられてい
る。例えば引張り試験を行つて塑性歪み比を直接
的に求める直接法が用いられている。該直接法に
よる場合は、前記鋼板から引張り試験片を採取
し、該引張り試験片に対して15〜20%の伸びを与
える単軸引張り試験を行い、それによつて生じた
板幅方向の歪みと板厚方向の歪みとを実測するこ
とによつて塑性歪み比を直接的に求める。なお実
際に用いられる塑性歪み比としては、次式によつ
て与えられる面内平均値が採用される。
=(r0°+2r45°+r90°)/4 ……(1) 但し、 r0°:圧延方向に沿つて採取した引張り試験片に
よる塑性歪み比 r45°:圧延方向に対して45°方向に採取した引張り
試験片による塑性歪み比 r90°:圧延方向に対して90°方向に採取した引張り
試験片による塑性歪み比 かかる方法は公式的に認められた方法である。
また所定の大きさのサンプルを共振させること
によつて求めたヤング率から塑性歪み比を推定す
る共振法も用いられる。該共振法による場合は、
先ず前記鋼板から所定の大きさのサンプルを採取
し、該サンプルに対して電磁誘導にて磁気歪みを
与えて該サンプルを共振させる。そして共振する
サンプルの共振周波数を電磁誘導にて求め、該共
振周波数よりサンプルのヤング率を求める。な
お、実際に用いられるヤング率としては次式によ
つて与えられる平均ヤング率が採用される。
=(E0°+2E45°+E90°)/4 ……(2) 但し、 E0°:圧延方向に沿つて採取したサンプルのヤン
グ率 E45°:圧延方向に対して45°方向に採取したサンプ
ルのヤング率 E90°:圧延方向に対して90°方向に採取したサンプ
ルのヤング率 かくして求められた平均ヤング率は塑性歪み
比(面内平均値)との間で相関関係があるた
め、該相関関係に基づいて塑性歪み比を求め
る。かかる方法も公式的に認められた方法であ
る。
またX線回折によつて特定結晶方位によつて進
路変更されるX線の強度から塑性歪み比を求める
X線法も用いられる。該X線法による場合は、試
料として前記鋼板から試験片、サンプル等を採取
せず、試料としての前記鋼板に直接X線を照射す
る。そして該X線は試料の特定な結晶面にて回折
されるが、その回折により進路変更されてくるX
線の強度測定することによつて試料の集合組織を
推定し、それによつて塑性歪み比を導き出す。か
かるX線法は、前述の直接法、共振法等のように
公式に認められた方法ではないが、非破壊測定に
よる評価が可能であるという利点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
かくして塑性歪み比を求めて深絞り性を評価す
る従来方法にあつては、次に述べるような問題点
があつた。即ち、前記直接法による場合は引張り
試験片の採取及び歪みの実測に多大な時間及び労
力がかかるという問題点があり、また前記共振法
による場合もサンプル採取に伴う作業効率の低下
は避けられないという問題点があつた。しかも上
述の方法はいずれも原理的に破壊測定が必要とな
るため、オンライン的な評価方法としては適切な
方法であるとはいい難かつた。一方、前記X線法
による場合は、非破壊測定による評価が可能とな
つてオンライン的に適切な評価方法となり得るも
のの、使用する装置がかなり大掛りなものとなつ
て経費が嵩む上、塑性歪み比の測定精度を一定の
水準に保つためには10秒/回程度の間隔にて塑性
歪み比を求める必要があつてオンライン的な評価
方法としてやはり不満が残るという問題点があつ
た。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであ
り、従来の直接法、共振法等と異なつてオンライ
ン的な評価方法として適切な非破壊測定による評
価が可能である上、従来のX線法に比しては簡易
且つ迅速に塑性歪み比を求めることができる金属
薄板の深絞り性評価方法を提供することを目的と
している。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る金属薄板の深絞り性評価方法は、
金属薄板の板厚方向へ超音波を伝播させ、該超音
波の縦波の伝播時間と、該超音波が圧延方向へ偏
波した横波の伝播時間と、該超音波が圧延直交方
向へ偏波した横波の伝播時間とを測定し、その測
定結果から超音波の縦波速度及び2つの横波の平
均速度の速度比を求め、該速度比と、予め求めて
ある速度比及び塑性歪み比の相関関係とに基づい
て塑性歪み比を求めることを特徴としている。
〔作用〕
かかる本発明方法は、従来の直接法、共振法等
と比較した場合、試料として金属薄板から試験
片、サンプル等を採取することなく、試料として
の金属薄板に直接超音波を伝播させることによつ
て塑性歪み比を求めることとしているため、オン
ライン的な評価方法として適切な非破壊測定によ
る評価が可能となる。また従来のX線法と比較し
た場合、使用する装置が簡単なもので済む上、短
い間隔にて塑性歪み比を求めてもその測定精度を
一定の水準に保つことができ、簡易且つ迅速に塑
性歪みの比を求めることができる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。
第1図は本発明方法の実施に使用する装置の要
部の構成を模式的に示す説明図である。図中10
はセンサ部を示しており、該センサ部10は、試
料としての金属薄板(以下単に試料という)に接
触せしめられて該試料の板厚方向へ伝播する縦波
を発受する縦波超音波探触子11と前記試料に接
触せしめられて前記板厚方向へ伝播し圧延方向へ
偏波する横波を発受する横波超音波探触子12
と、前記試料に接触せしめられて前記板厚方向へ
伝播し圧延直交方向へ偏波する横波を発受する横
波超音波探触子13とからなつている。
前記超音波探触子11,12,13は超音波探
傷器21,22,23に夫々接続されており、ま
た該超音波探傷器21,22,23は伝播時間測
定器31,32,33に夫々接続されている。そ
して該伝播時間測定器31,32,33において
は、超音波探傷器21,22,23で個々に得ら
れた超音波波形、例えば横軸に時間をとり縦軸に
音圧をとつた第2図に示す如き超音波波形から、
前記3種類の超音波の伝播時間が個々に測定され
る。具体的には、超音波探傷器21,22,23
で個々に得られた第2図に示す如き超音波波形の
ピーク部分を短時間側からB1、B2、B3…Bo
Bo+1…とした場合、Bo+1とBoとの間の時間差か
ら前記3種類の超音波の伝播時間が個々に測定さ
れる。かくして測定された前記3種類の超音波の
伝播時間に関するデータは演算器40へ入力さ
れ、該演算器40にて縦波と2つの横波の平均と
の速度比が演算されると共に該速度比から塑性歪
み比が演算されるようになつている。そして該演
算器40にて演算された塑性歪み比が表示器50
にて表示されるようになつている。
次に前記演算器40にて行われる演算の根拠と
なる数式について説明する。
先ず、試料の結晶方位分布を考えるに、その結
晶方位分布関数F(ξ、ψ、φ)は次式にて表さ
れる。
F(ξ、ψ、φ)=L=0 m=0 n=0 WLnoZLnoe-im〓e-Ln
……(3) 但し、 ξ、ψ、φ:結晶軸と試料に固定した軸との間の
関係を示すオイラー角 ZLno:展開関数 WLno:展開係数 そして試料が立方晶の結晶からなる直交異方性
を持つ斜方晶系だとすると、上述のWLnoを用い
た次式が成立する。
ρVL 2=λ+2μ+32/35√2π2W400C ……(4) ρVr 2=μ−16√2/35π2(W400−√5/√2W420)C ……(5) ρVc 2=μ−16√2/35π2(W400+√5/√2W420)C ……(6) 但し、 VL:縦波の音速 Vr:圧延方向に偏波した横波の音速 Vc:圧延直交方向に偏波した横波の音速 λ:弾性定数から求まる基本定数(ラメの定数) μ:弾性定数から求まる基本定数(ラメの定数) C:結晶の異方性を示す定数 上述の(4)式、(5)式、(6)式から3種類の超音波の
音速VL、Vr、Vcを求めることによりW400、W420
が求まることが分かる。
また上述の(4)式、(5)式、(6)式は次式のように変
形できる。
VL=1/√ρ(λ+2μ +32/35√2π2W400C)1/2 ……(7) Vr=1/√ρ{μ−16√2/35π2(W400 −√5/√2W420)C}1/2 ……(8) Vc=1/√ρ{μ−16√2/35π2(W400 +√5/√2W420)C}1/2 ……(9) ここでλ+2μ≫W400 μ≫W400+√5/√2W420 として2次項以後を無視すると次式が得られる。
√VL≒(λ+2μ)1/2+1/2(λ+2μ)-1/2 ・32/35・√2π2CW400 ……(10) √Vr≒μ1/2−1/2μ-1/2 ・16/35・√2π2C(W400+√5/√2W420)……(1
1) √Vc≒μ1/2−1/2μ-1/2 ・16/35・√2π2C(W400+√5/√2W420)……(1
2) そして上述の(10)式、(11)式、(12)式を用いて縦波の
音速VLと横波の音速Vr、Vcの平均値Vtとの比
(以下単に速度比という)Kを求めると次式が得
られる。
K=VL/Vt=2VL/(Vr+Vc)=√λ+2μ{1+32/35
√2π2C/2(λ+2μ)W400}/√μ{1+1/2μ(
−16/35√2π2C)W400……(13) ここでW400が十分に小さいとして(13)式を展開
すると次式が得られる。
K≒√λ+2μ/√μ{1+λ+4μ/μ(λ+2μ)C
8√2/35π2W400}……(14) この式から速度比KはW400との間で相関関係
が設立することが分かる。また、W400は塑性歪
み比と密接な関係があるため、結局、速度比K
と歪み比が結び付けられることになる。
また速度比Kは次式のようにも表現できる。
K=VL/Vt=2D/tL/D/Tr+D/Tc =2/TL/1/Tr+1/Tc ……(15) 但し、 TL:縦波の伝播時間 Tr:圧延方向に偏波した横波の伝播時間 Tc:圧延直交方向に偏波した横波の伝播時間 D:試料の板厚 従つて、超音波の音速VL、Vr、Vcを求め、そ
の結果から(4)式、(5)式、(6)式を用いてW400を求
め、そのW400から(14)式を用いて速度比Kが求め
られるが、超音波の音速VL、Vr、Vcを求めるに
は試料の板厚Dを高精度に測定する必要があつて
実用的ではないので、前記演算器40において
は、前記伝播時間測定器31,32,33にて測
定された超音波の伝播時間TL、Tr、Tcから、(15)
式を用いて速度比Kを求める。この場合は試料の
板厚Dは測定する必要がない。
更に速度比Kと前記塑性歪み比との間には、
次式の如き2回帰式で関係づけられる相関関係が
ある。
≒21.90K2−80.75K+75.46 ……(16) この関係は横軸に速度比Kをとり縦軸に塑性歪
み比の実測値exprをとつて両者の関係を示した
第3図にも示すとおりである。
従つて、前記演算器40においては、(15)式を用
いて求めた速度比Kから、(16)式を用いて塑性歪み
比を求めることとしている。
かくして金属薄板の塑性歪み比を求め、金属
薄板の深絞り性を評価する場合は、従来の直接
法、共振法等と比較するに、試料として金属薄板
から試験片、サンプル等を採取することなく、試
料としての金属薄板に直接超音波を伝播させるこ
とによつて歪み比を求めることとしているた
め、オンライン的な評価方法として適切な非破壊
測定による評価が可能となる。また従来のX線法
と比較するに、使用する装置がX線装置等と異な
つて簡易な超音波装置で済む上、短い間隔(例え
ば1秒/回)にて塑性歪み比を求めてもその測
定精度を一定の水準に保つことができ、簡易且つ
迅速に塑性歪み比を求めることができる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明方法によれば、金属薄
板の深絞り性を評価するに際し、非破壊測定によ
つて塑性歪み比を求めることができ、また簡易且
つ迅速に塑性歪み比を求めることができる。従つ
て、本発明は極めて有用な金属薄板の深絞り性評
価方法を提供することとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施に使用する装置の要
部の構成を模式的に示す説明図、第2図は超音波
探傷器にて得られる超音波波形の一例を示すグラ
フ、第3図は縦波の音速と横波の音速の平均値と
の比Kと塑性歪み比の実測値exprとの関係を示
すグラフである。 10……センサ部、11……縦波超音波探触
子、12,13……横波超音波探触子、21,2
2,23……超音波探傷器、31,32,33…
…伝播時間測定器、40……演算器、50……表
示器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 金属薄板の板厚方向へ超音波を伝播させ、該
    超音波の縦波の伝播時間と、該超音波が圧延方向
    へ偏波した横波の伝播時間と、該超音波が圧延直
    交方向へ偏波した横波の伝播時間とを測定し、そ
    の測定結果から超音波の縦波速度及び2つの横波
    の平均速度の速度比を求め、該速度比と、予め求
    めてある速度比及び塑性歪み比の相関関係とに基
    づいて塑性歪み比を求めることを特徴とする金属
    薄板の深絞り性評価方法。
JP62238183A 1987-09-22 1987-09-22 Method for evaluating deep drawability of metallic sheet Granted JPS6483322A (en)

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JP2707841B2 (ja) * 1991-01-14 1998-02-04 住友金属工業株式会社 連続熱処理薄鋼板の塑性歪比制御方法
US5467655A (en) * 1991-03-27 1995-11-21 Nippon Steel Corporation Method for measuring properties of cold rolled thin steel sheet and apparatus therefor
JP6393639B2 (ja) * 2015-03-23 2018-09-19 株式会社日立製作所 超音波厚さ測定方法及び装置並びに欠陥位置検出方法

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