JPH06210364A

JPH06210364A - プレス加工用薄鋼板

Info

Publication number: JPH06210364A
Application number: JP5063962A
Authority: JP
Inventors: Makoto Imanaka; 中誠今; Toshiyuki Kato; 藤俊之加; Mitsuhiro Sato; 藤満博佐
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1994-08-02
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP3476495B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プレス成形性を損うことなく、塗装後鮮映性に
優れ、しかも星目が発生しにくいプレス加工用薄鋼板を
提供すること。【構成】表面状態が下記（１）〜（３）の条件、さらに
は（４）および／または（５）の条件を充足することを
特徴とするプレス加工用薄鋼板。（１）鋼板両表面の凹凸の平均うねり（Ｗｃａ）が０．
６μm 以下。（２）ポンチと接する面の凹凸の１０点平均あらさ（Ｒ
ｚ）が１０μm 以上。（３）ダイスと接する面の凹凸の平均あらさ（Ｒａ）が
０．４μm 以上でしかも平坦部面積率が４０％以上。（４）ポンチと接する鋼板表面の任意の位置において、
中心面からの深さが１０μm 以上の凹部が２００μm ×
２００μm 正方の中に１個以上。（５）ポンチに接する鋼板表面の凸部高さの変動幅が平
均凸部高さの２０％以下。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス加工用薄鋼板、
詳しくは塗装後鮮映性およびプレス成形性に優れ、しか
も星目が発生しにくいプレス加工用薄鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塗装表面の品質は、塗料材料、塗
装工法の課題として考えられており、その面からの改良
は、なされていたが、塗装技術の向上とともに、塗装の
素地となる薄板表面粗度の影響が無視できないこともわ
かってきた。これまでの研究では、薄板の表面は平坦で
あればある程、塗装後鮮映性に優れることが明らかにさ
れている（TG. Nilan et al SAE Tech Paper Ser. No80
0208, 1980年）。しかし、ブライト薄板の様に、あまり
低粗度にすると、自動化されたプレスラインにおいて
は、ブランク板が滑りハンドリングが難しく、また、傷
が目立つ、プレス成形時に型がじりが発生しやすいな
ど、非常に取り扱いにくい薄板となってしまう。このよ
うに、プレス成形性と塗装後鮮映性の両立は、表面粗度
の管理において、矛盾する、困難な課題であった。

【０００３】この課題を解決する優れた手法が特公平０
３−３８９２４号公報で提案されている。該公報に於い
ては薄板の表面粗度を、凹凸の周期の長い長波長粗度成
分（うねり）と波長の短いあらさ成分とに分離して考
え、塗装後にも薄板表面のうねり成分は残存するが、波
長の短いあらさ成分は塗装膜に隠蔽されることに着目
し、残存するうねり成分を出来るだけ排除するように制
御した高鮮映性薄板を提案している。

【０００４】しかし、このような制御を施した高鮮映性
鋼板を実際に使用する際には、異物の混入による星目欠
陥の対策を充分に施す必要があり、自動車外板用の薄板
においては、星目欠陥の発生による歩留りの低下あるい
は手入れ作業の増加という新たな問題が発生した。

【０００５】上記公報で提案された高鮮映性薄板は、前
述のように、表面粗度波長を制御しており、表面外観に
特に優れているために、星目等の表面欠陥が目立ちやす
い。さらに、今日のプレス製造ラインにおいては、自動
化、無人化がかなり進んでいて、星目等の検査が困難な
状況になっており、大量の星目不良が発生するのではと
の危惧から、星目になりにくい薄板の出現が望まれてい
る。

【０００６】ここで星目とは、ポンチ面あるいはポンチ
と接する側の素材面に付着した異物粒子、めっき被覆の
付着物などによって、プレス後素材表面に微小な圧痕を
生じる、この、いわゆる星目ピンプル、押し傷等と称さ
れる欠陥を言う。

【０００７】星目対策として、プレス型の研磨、プレス
型および素材の洗浄、工場内の防塵、プレス油の洗浄な
ど種々の対策が実施されたが、星目の発生機構に関する
要因が多岐にわたっているため、この欠陥を減少させる
ことは極めて困難である。星目の発生が多いとプレス型
およびプレス品の手入れを頻繁に行なわなければなら
ず、多くの時間と労力を必要とする。また、星目がパネ
ル面に多い場合には、不良品としてスクラップ化され、
製品の歩留りを低下させる。さらにその発生が少数であ
る場合でも砥石で薄板表面を研磨し平滑化する必要があ
り、製造工程上の能率を下げる結果となる。このよう
に、星目は自動車車体、特に外板のプレス工程における
重大な問題となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】かくして本発明はプレ
ス成形性を損うことなく、塗装後鮮映性に優れしかも星
目が発生しにくいプレス加工用薄鋼板を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は表面
状態が下記（１）〜（３）の条件を充足するか、さら
に、その効果を確実なものとするには（４）および／ま
たは（５）の条件を充足することを特徴とするプレス加
工用薄鋼板により達成される。（１）鋼板両表面の凹凸の平均うねり（Ｗｃａ）が０．
６μｍ以下。（２）ポンチと接する鋼板表面の凹凸の１０点平均あら
さ（Ｒｚ）が１０μｍ以上。（３）ダイスと接する鋼板表面の凹凸の平均あらさ（Ｒ
ａ）が０．４μｍ以上かつ平坦部面積率が４０％以上。（４）ポンチと接する鋼板表面の任意の位置において、
中心面からの深さが１０μｍ以上の凹部が２００μｍ×
２００μｍ正方の中に１個以上。（５）ポンチに接する鋼板表面の凸部高さの変動幅が平
均凸部高さの２０％以下。

【００１０】以下本発明の構成を詳述するが、本発明の
好ましい態様およびそれに基づく利点が自ずと明らかと
なろう。

【００１１】条件（１）まず、本発明のプレス加工用薄板の凹凸の平均うねり
（Ｗｃａ）は、両表面に於いて、０．６μｍ以下とす
る。薄板表面のうねり成分の低減は塗装後鮮映性の向上
には重要である。鋼板表面粗度の平均うねりと塗装後鮮
映性の関係を図１に示す。ダイス側の表面うねりは、塗
装後にもそのうねりに対応する凹凸が残存し塗装後鮮映
性を害する。また、ポンチ面側（自動車車体の内側とな
る面）の表面うねりも、プレス成形によって、ダイス側
の面（自動車車体の外側となる面）に影響をおよぼすの
で同様に０．６μｍ以下とする。実際にポンチ側鋼板表
面のうねりが、成形後の反対面（ダイス面）の塗装後鮮
映性に及ぼす影響を図５に示す。

【００１２】うねりの下限は、小さければ小さいほど、
塗装後鮮映性に優れるが、本発明の他の条件を満足し、
かつＷｃａを０．ｌμｍ未満に制御することは工業的に
非常に困難である。好ましいＷｃａの範囲は０．１〜
０．４μｍである。

【００１３】ここで凹凸に関する周期の長い長波長粗度
成分（うねり）の平均Ｗｃａは以下の如くＪＩＳＢ０
６１０に基づき定義され、測定されたものである。すな
わち、Ｗｃａとはろ波中心線うねりであり、測定サンプ
ルの被測定面断面曲線に対して、高域カットオフ値０．
８ｍｍのフィルタをかけて波長の短い表面粗さ成分を除
去して得られるうねり曲線（Ｗ（ｘ））から（１）式に
よって求められる値である。

【００１４】

【数１】（この定義は２次元粗さ計で求める場合であるが３次元
粗さ計で求める場合は、

【数２】となる）

【００１５】条件（２）ポンチと接する側の薄板表面は、１０点平均あらさ（Ｒ
ｚ）が１０μｍ以上となるようにする。ポンチ面と薄板
表面の間に異物が混入することによって星目は発生する
が、薄板側の表面凹凸によって、ポンチ面との間に空隙
をもうけることは、異物の混入による表面突起の生成を
緩和し、かつ、型内に混入した異物を薄板とともに、型
外へ搬出し、連続的に星目欠陥が発生するのを防止する
のに有効である。このような効果は、図２に示すよう
に、Ｒｚは１０μｍ以上であると発現する。しかし２０
μｍ超のＲｚのものの製造は現在の処困難である。

【００１６】条件（２）に於いて１０点平均あらさ（Ｒ
ｚ）は以下の如くにＪＩＳＢ０６０１において定義さ
れておりそれに従って測定される。すなわち、断面曲線
から基準長さ（Ｌ）だけ抜き取った部分において、平均
線に平行、かつ断面曲線を横切らない直線から従倍率の
方向に測定した最高から５番目までの山頂の標高の平均
値と最深から５番目までの谷底の標高の平均値との差の
値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。こ
の場合も２次元粗さ計の場合の定義をそのまま３次元に
拡張して３次元粗さ計で測定することができる。

【００１７】また、前記の凸部高さの変動幅とは、表面
粗度を３次元粗さ計で測定して得られる中心面からの複
数の凸部を取りその高さｈｉ（ｉ＝１〜ｎ）とその平均
高さＨの差の最大絶対値をＨで除した値（％）として定
義される。すなわち、下式の如くである。

【００１８】

【数３】

【００１９】なお、図４には１０点平均あらさ（Ｒｚ）
と耐型かじり性の関係、または図６には凸部高さの変動
幅と星目発生個数との関係を示した。

【００２０】条件（３）プレス成形加工時に於けるハンドリング性およひ耐型か
じり性を保持する目的に於いて、ダイス側の表面の平均
あらさ（Ｒａ）を０．４μｍ以上、好ましくは０．６〜
２μｍとする。２μｍ超とすることと下記の平坦部面積
率を４０％以上とする下記の条件を同時に満たすことは
製造上の現在の技術水準では、困難である。

【００２１】ダイス側の薄板表面は、塗装後鮮映性が重
要視される面であるので、前記のうねりに関する条件
（１）に加えて、平坦部面積率を特定量確保する。平坦
部の確保は、うねりを０．６μｍ以下に抑制した後にさ
らに鮮映性を向上するのに有効である。すなわち、平坦
部を４０％以上とすることにより優れた塗装後鮮映性が
向上する。平坦部面積率は大きくなればなるほど、鮮映
性が向上するが、８０％超とすると、平均あらさ（Ｒ
ａ）の上記条件を満足することが難しくなる。図３に平
坦部面積率と鮮映性の関係を示した。

【００２２】ここで平均あらさ（Ｒａ）とは、ＪＩＳ
Ｂ０６０１で定義されている中心線平均粗さであり、断
面曲線に対して０．８ｍｍのカットオフ値でフィルター
をかけることによって得られる粗さ曲線からその中心線
の方向に測定長さＬの部分を抜き取り下式によって求め
られる。

【数４】

【００２３】平坦部面積率は、断面曲線に対して、一定
ピッチ（２０μｍ）で、接線を描いた時に中心線に対す
る接線の角度が３°以下となる接点数ｎ_i の測定総数点
ｎに対する割合を％表示したものであり下式で示され
る。

【００２４】

【数５】

【００２５】条件（４）条件（２）はポンチ面と薄鋼板表面の間に空隙をもうけ
ることによって、型内に侵入した異物の影響を緩和し、
さらには型外へ鋼板とともに搬出する効果を実現したも
ので、その効果は、前述のグラフにおいても明確に示さ
れている。しかし、このような効果をさらに確実なもの
とするためには、一定サイズ以上の空隙を必要とされる
分布密度以上に確実に確保することが重要である。条件
（２）はこのような考え方からすると、さらに条件
（４）を付加することが望ましい。すなわち、ポンチに
接する鋼板表面の任意の位置において、異物の捕捉効果
が期待できる、中心面から深さ１０μｍ以上の凹部の分
布密度が２００μｍ四方内に１個以上存在することを条
件として加えたものである。この条件を付加したことに
よる効果は図７に示されている。同図には、図２に示し
たデータも合わせて示しているが、条件（４）を満足す
ることによって、同一Ｒｚの鋼板であっても、星目発生
個数がさらに低減可能であることがわかる。

【００２６】条件（５）この条件（２）に基づく星目欠陥の防止効果は表面の凹
凸の高さが均一であることより一層効果的である。つま
り、凸部高さの変動幅が、平均凸部高さの２０％以下と
なるように均一凹凸の高さを均一化することが望まし
い。均一化による効果が図６に示される。

【００２７】星目の検査は、プレス後の薄板のダイス側
の面を砥石で軽くこすると、星目の部分は少しふくれて
いるため、その部分だけが強く研磨されることになり、
白く光った状態となる。この白く光った点の数を星目の
数として数える。

【００２８】以上の様な条件（１）〜（３）、更には、
（４）深さ１０μｍ以上の凹部の個数の条件、（５）凸
部高さの変動幅の条件を充足する薄板を製造するには、
以下の如くに行う。薄板の製造時における表面粗度管理
は、圧延工程（冷間圧延、調質圧延）で用いるロール表
面粗度を薄板表面に転写することによって行なわれる。
したがって本発明の粗度は圧延ロールを適切に表面粗度
仕上げ（ダル仕上げ）することにより達成することがで
きる。その手法としては放電ダル、レーザーダル、エッ
チングダル等があげられる。

【００２９】本発明のプレス加工用薄板は冷延鋼板、表
面処理鋼板、その他Ａｌ合金薄板などの非鉄材料からな
る薄板であり、特に限定されない。本発明のプレス加工
用薄板をプレス加工することにより塗装鮮映性に優れた
自動車車体用外板が高能率に得られる。また自動車に限
らず家電製品など塗装仕上りが必要とされる製品のパネ
ルなども好適に製造される。

【００３０】

【実施例】以下、実施例を以って、本発明を具体的に説
明する。通常の自動車外板用表面処理（Ｚｎ−Ｎｉ、目
付量２０／２０g/m²単位）薄鋼板および冷延薄鋼板
（０．７ｍｍ厚）について、通常の工程で製造した後の
調質圧延において、ダルロールの種類を種々変化させる
ことによって、種々の表面粗度を表裏面個別に制御した
サンプル（鋼Ａ〜Ｋ）を準備した。この薄鋼板につい
て、３００ｍｍ角の角筒絞り成形を実施し、成形後の表
面の塗装後鮮映性および星目の発生状況を調査した。な
お、星目の発生状況の調査は、評価しやすいように、金
型に異物をあらかじめ置いた状態で成形することによっ
て実施した。実験結果を表１に示す。本発明鋼板は、成
形後の塗装鮮映性と耐星目性に優れていることがわか
る。

【００３１】なお、評価は以下の方法で行った。プレス品塗装後の鮮映性通常の自動車用に適用されている塗装材料、塗装工程で
パネルに黒色の塗装を実施し（３コート、３ベーク）そ
の後ポンチ面外側の鮮映性とドリゴンメーター（ＤＯ
Ｉ）値で評価した。

【００３２】プレス品の星目発生個数パネルのポンチ底ダイス面を砥石で研まし、星目の発生
個数をかぞえた。

【００３３】星目不良品の発生率同一サンプル板について、上記３００ｍｍ角の角筒成形
を１００枚づつ連続的に実施し、１００枚中星目が発生
した枚数を調べて、これにより発生率とした。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、プレス成形性を損うこ
となく塗装後鮮映性に優れ、しかも星目が発生しにくい
プレス加工用薄板が提供され、この薄板から外観が高品
質の自動車車体を高能率に得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】うねりと鮮映性の関係を示すグラフである。

【図２】１０点平均あらさ（Ｒｚ）と星目発生個数の
関係を示すグラフである。

【図３】平坦部面積率（％）と塗装後（３コート、３
ベーク）鮮映性との関係を示すグラフである。

【図４】鋼板表面の平均あらさＲａと耐かじり性の関
係を示すグラフである。

【図５】ポンチ側鋼板表面のうねり（Ｗｃａ）と成形
品の塗装後鮮映性の関係を示すグラフである。

【図６】凸部高さの最大変動幅（％）と星目発生個数
との関係を示すグラフである。

【図７】１０点平均あらさ（Ｒｚ）を星目発生個数の
関係にさらに２００μｍ正方の中に中心面からの深さ１
０μｍ以上の凹部が１個以上存在する場合の両方の関係
をプロットしたグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤俊之千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者佐藤満博神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面状態が下記（１）〜（３）の条件を充
足することを特徴とするプレス加工用薄鋼板。（１）鋼板両表面の凹凸の平均うねり（Ｗｃａ）が０．
６μｍ以下。（２）ポンチと接する面の凹凸の１０点平均あらさ（Ｒ
ｚ）が１０μｍ以上。（３）ダイスと接する面の凹凸の平均あらさ（Ｒａ）が
０．４μｍ以上でしかも平坦部面積率が４０％以上。
【請求項２】さらにポンチと接する鋼板表面の任意の位
置において、中心面からの深さ１０μｍ以上の凹部が２
００μｍ×２００μｍ正方の中に１個以上存在する請求
項１に記載のプレス加工用薄鋼板。
【請求項３】さらにポンチと接する面の凸部高さの変動
幅が平均凸部高さの２０％以下である請求項１または２
に記載のプレス加工用薄鋼板。