JPH06304670A - 深絞り成形性に優れた冷延鋼板および成形方法 - Google Patents

深絞り成形性に優れた冷延鋼板および成形方法

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JPH06304670A
JPH06304670A JP5096217A JP9621793A JPH06304670A JP H06304670 A JPH06304670 A JP H06304670A JP 5096217 A JP5096217 A JP 5096217A JP 9621793 A JP9621793 A JP 9621793A JP H06304670 A JPH06304670 A JP H06304670A
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JP
Japan
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temperature
recesses
steel sheet
punch shoulder
steel plate
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JP5096217A
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English (en)
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Yoshio Ishii
良男 石井
Takamasa Suzuki
隆昌 鈴木
Makoto Tefun
誠 手墳
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は自動車、家具、家電などに用いられ
る深絞り部品をプレス成形にて行うに際し、容易にかつ
安定して製造するための深絞り性に優れた成形方法を提
供する。 【構成】 鋼板表面に複数の凹部を設け、凹部の合計体
積が0.8×106 μm3 以上として、プレス金型のポ
ンチ肩部温度を−10℃以上で20℃以下の範囲とし、
かつポンチ肩部に相対するダイレス側の液槽温度を−1
0℃以上で20℃以下の範囲に保ち、さらに上下および
どちらか一方の板押え部温度をポンチ肩部温度より20
℃以上で150℃以下にすることにより、容易にかつ安
定した深絞り成形ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、家具、家電な
どに用いられる深絞り部品をプレス成形する場合の冷延
鋼板および成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から自動車用のオイルパン、家具用
の浴槽や流し台シンクおよび家電用の石油ストーブのカ
ートリッジタンクなどの深絞り部品の成形においては、
加工量の増大とともに、加工発熱により深絞り部品の温
度上昇はもとより、加工発熱の伝播によりプレス金型も
温度上昇することが知られている。この温度上昇を成形
性問題からみると、従来は油圧プレスが主体で機械式プ
レスを使用する場合でも比較的単位時間当りの成形枚数
が少なく、金型温度の上昇に伴う成形上の問題も注目さ
れることが少なかった。しかしながら、近年トランスフ
ァープレスが普及し、このような深絞り部品の成形にも
適用されるようになってきたため、金型温度の上昇が極
めて大きくなり成形性劣化の問題が顕在化し始めた。
【0003】このため金型温度の上昇による成形性劣化
に対して、種々の対策がとられている。例えば、水溶性
冷却油を金型全体にかける方法は成形性に有効である
が、冷却油がプレス時に周辺に飛散して作業環境が悪化
する問題があること、また極圧添加剤入りの潤滑剤の使
用は成形性に有効であるが、成形後の脱脂にかかる費用
が増加すること、さらに絞り工程数を増加して変形発熱
を少なくする方法では成形性に有効であるが、金型個数
の増加により製造コストが上昇するなどの問題があり、
必ずしも満足できる対策になっていないのが実状であ
る。加えて、最近、耐食性向上から使用が増加している
表面処理鋼板は温度上昇の影響を受けやすく、用途拡大
を困難にしている状況である。
【0004】なお、本発明と関連の従来技術として、特
開平3−155420号があるが、これは絞り性を高め
るためにポンチ金型を冷却するものであるが、成形速度
が高い場合にはポンチ金型の冷却のみでは不十分であ
り、深絞り性向上の効果が少ない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
成形方法では深絞り部品を成形すると、加工発熱により
部品および金型の温度が上昇し、温度上昇により部品の
破断耐力の低下および潤滑剤の性能劣化が生じて、成形
不良が発生するという大きな問題がある。本発明は、こ
のような従来の問題点を解消し、油圧プレス、タンデム
型機械式プレスおよびトランスファープレスによる深絞
り部品を安定して成形する深絞り性に優れた冷延鋼板お
よびその成形方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下のと
おりである。 (1)鋼板表面の両面もしくは片面に複数の凹部を設
け、該凹部の最大さし渡し長さをdとした時の断面積を
S,凹部深さをh、鋼板板厚をt、鋼板表面1mm2 当り
の凹部個数をnとした時、凹部深さhは鋼板板厚tの
0.5〜10%とし、鋼板表面1mm2 当り凹部体積の合
計VをV=S×h×nで表わすVが0.8×106 μm
3 以上を満足し、鋼板表面1mm2 当りの凹部の合計断面
積AをA=S×nで表わすAが0.2mm2 以上を満足
し、圧延方向に隣接する凹部間中心距離P1 が1.0d
以上、圧延方向列の列間中心距離P2 が1.0d以上と
したことを特徴とする深絞り成形性に優れた冷延鋼板。 (2)前項(1)の冷延鋼板をプレス成形において、ポ
ンチ肩部温度を−10℃以上で+20℃以下の範囲と
し、かつポンチ肩部に相対するダイレス側の液体温度を
−10℃以上で+20℃以下の範囲に保つことを特徴と
する深絞り成形性に優れた成形方法。 (3)上下およびどちらか一方の板押え部の温度をポン
チ肩部温度より20℃以上高くし、かつ板押え部温度の
最大を150℃以下とすることを特徴とする前項(2)
記載の深絞り成形性に優れた成形方法。
【0007】
【作用】本発明の詳細を図面により説明する。図1は本
発明による冷延鋼板の片面の縦断面を模式的に示し、ま
た図2は図1の凹部Cの配列について鋼板表面の平面を
模式的に示し、さらに図3は本発明により、オイルパン
を成形している状況を模式図により示したものである。
図4は絞り部品の代表である自動車用オイルパンの成形
で破断が生じやすい危険部位1を示したものである。
【0008】図4に示すオイルパンにおいて、破断危険
部位1が発生することについて検討してみる。一般的に
深絞り成形で成形できる条件は、図4の破断危険部位1
の材料の破断耐力がフランジ部2の絞り抵抗力を上回っ
ている場合である。ところが成形個数が増えるとともに
成形初期の成形状態に変化が生じ、それにより破断危険
部位1が発生する。
【0009】その要因の第1は、成形個数が増加する
と、金型温度の上昇により潤滑剤の性能の低下によりフ
ランジ部の摩擦抵抗が大きくなり、絞り抵抗力が増加
し、絞り抵抗力が破断危険部位1の材料の破断耐力に近
づくため、破断危険部位1が発生する。要因の第2は、
金型温度が上昇することにより、破断危険部位1の材料
の温度が上昇し、材料の引張強さが低下してしまうた
め、破断危険部位1の破断耐力そのものが低下すること
により、破断危険部位1が発生する。
【0010】これらの状態変化に対する対策としては従
来技術で述べたように、例えば、潤滑剤については極圧
添加剤を用いて摩擦抵抗の増加を防止する、また引張強
さの低下には破断危険部位1に接する金型を冷却し、引
張強さの低下を防止するなどがあり、それぞれに効果を
上げている。しかし、近年トランスファープレスが普及
し、同時に成形速度が早まる状況では、これまでの対策
では効果が少なく不十分になっている。それが最も顕著
なのは、破断危険部位1に接する金型の冷却であり、成
形速度の増加とともに効果が少なくなっている。
【0011】本発明はこの冷却方法に着目するととも
に、図1および図2に示すように鋼板表面粗さを制御す
ることにより、図3および図4に示すように、成形速度
が高くなっても、冷却効果を十分に発揮して材料の引張
強さの低下を防止し、破断危険部位1の発生を解消する
ために、ポンチ肩部3の冷却に加えてポンチ肩部に相対
するダイレス側に液体を冷却した槽4を設けることによ
り冷却効果を増大させ、かつ潤滑剤の潤滑効果を十分に
発揮させることにより、深絞り性に優れた冷延鋼板およ
びその成形方法を提供するものである。
【0012】以上本発明の骨子について説明してきた
が、次に本発明で鋼板表面のプロファイルを限定した理
由について述べる。図1および図2において、本発明冷
延鋼板のプロファイルの模式図であり、図中のCは凹
部、tは板厚、hは凹部の深さ、dは凹部Cの最大さし
渡し長さ、Sは凹部Cの断面積、P1 は圧延方向凹部の
隣接中心間距離、P2 は圧延方向列間凹部の中心間距離
を示している。
【0013】まず凹部Cの深さを鋼板板厚の0.5%以
上としたのは、それ未満では成形中の面圧により凹部が
潰されて潤滑剤を確保できず、摩擦抵抗が増大するため
であり、10%以下としたのは、それを超えるとその凹
部が起点となって成形時に破断を招く危険があるからで
ある。
【0014】次に鋼板表面1mm2 当りの凹部の体積(V
=S×h×nで表わす)を0.8×106 μm3 以上と
したのは、それ未満では潤滑剤の確保が少なく、深絞り
性および型かじり性に対する効果が小さいからである。
また鋼板表面1mm2 当りの凹部の合計断面積(A=S×
nで表わす)を0.2mm2 以上としたのは、それ未満で
は金型と鋼板表面の接触範囲が広く、境界潤滑領域が大
きくなるために摩擦抵抗が増大するため、深絞り性およ
び型かじり性に対する効果が小さいからである。
【0015】次いで圧延方向に隣接する凹部間中心距離
(P1 )を1.0d以上としたのは、それ未満では凹部
の重なりにより突起が生じ、プレス成形中に突起部がと
れ、鉄粉の発生が多くなり型かじり性を損ねるからであ
り、また圧延方向列の列間中心距離(P2 )を1.0d
以上としたのは、それ未満では凹部の重なりにより突起
が生じ、プレス成形中に突起部がとれ、鉄粉の発生が多
くなり型かじり性を損ねるからである。
【0016】次に本発明における冷却成形方法を規定し
た理由について述べる。ポンチ肩部温度を−10℃以上
としたのは、それ未満では金型の結露が多くなり、その
結露が潤滑効果を生み出し、破断危険部位1の材料が変
形しやすくなり、板厚減少が生じて破断が発生しやすく
なるためであり、また20℃以下としたのは、それを超
えると破断危険部位1の材料の引張強さの低下により、
破断耐力が低下して破断が生じやすくなるためであり、
さらにダイレス側の液体温度を−10℃以上としたの
は、それ未満ではポンチ肩部の金型の結露を助長させる
ためであり、20℃以下としたのは、それを超えると破
断危険部位1の材料の破断耐力を低下させ、深絞り性を
損なうからである。
【0017】板押え部の温度をポンチ肩部温度より20
℃以上高くするのは、それ未満ではフランジ部の絞り抵
抗力を小さくする効果が少なく、深絞り性を損なうから
であり、また150℃以下としたのは、それを超えると
絞り抵抗力の減少より摩擦抵抗の増加の方が大きくな
り、深絞り性を損なうからである。
【0018】尚、本発明で成形できる材料の種類は、現
在JISに定められている冷延圧延による軟質鋼板およ
び高強度鋼板のいずれでも良く、また自動車、家具、家
電を対象に考えた場合の板厚は0.5〜2.0mmが適当
である。さらに図2に示す凹部の配列は特にこだわるこ
となく、格子配列や千鳥配列でも良い。
【0019】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例とともに説明
する。
【0020】供試材は極低炭素チタン添加鋼を用いて、
通常の熱間圧延−冷間圧延−連続焼鈍を施した後、スキ
ンパス圧延(圧下率0.8%)により板厚1.2mmに仕
上げた。スキンパス圧延では、鋼板表面のプロファイル
を種々変えるため、スキンパスロールにレーザーダル加
工によるプロファイルの異なるダル目付けを行ったもの
を使用した。得られた冷延鋼板表面の凹部のさし渡し長
さと凹部間の中心距離および列間中心距離は鋼板表面の
光学的顕微鏡写真より測定し、さらに凹部の深さは3次
元表面粗度計により求めた。尚、表1に供試材の機械的
性質、表2に製造した鋼板表面粗さの結果を示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】図4は本発明により成形した自動車用オイ
ルパンの第1工程における成形部品の概略を示したもの
である。図3は本発明の冷却成形方法により、深絞り成
形中の縦断面を示したものであるが、上の板押え部6お
よび下のダイ側の板押え部7はともに温度を上げるため
に温水循環配管8および9を施し、ポンチ肩部3は冷却
および温間を行なうために冷却水および温水の循環配管
10を施し、またダイレス側は冷却および温間を行うた
めに液槽4および循環配管11を施したものである。
【0024】成形速度は成形個数5〜22個/分で、潤
滑剤は極圧添加剤入りの防錆油を使用し、ポンチ肩部温
度およびダイレス側の液体温度さらには板押え温度を変
化させ、また板押え力を350kNの一定条件として、図
4の第1工程成形の最大成形高さを190mmとし、以上
の条件のもとで110個成形した時の成形可否で評価を
行い、その結果を表3,表4に示す。
【0025】本発明の冷却成形方法による実施例(供試
材1〜32)は比較例(供試材33〜56)に比べて、
いずれも優れた深絞り性を示している。尚、比較例の供
試材33,39および42はポンチ肩部の温度が低すぎ
たため、成形性が満足できない。また比較例の供試材3
6,40および41はポンチ肩部と板押えのダイ側温度
の温度差が少ないために、深絞り性の効果が小さい。比
較例の供試材37はポンチ肩部と板押えの温度差を満足
したが、ダイレス側の温度が高いため深絞り性が満足し
なかった。比較例の供試材34,38および43は板押
え側の温度が高いため、深絞り性が満足できない。さら
に比較例の供試材35および44はポンチ肩部の温度が
高いため、深絞り性が満足できない。次に比較例の供試
材45〜56の冷却成形条件は本発明の良好結果の範囲
にあるが、供試材45〜47および供試材54〜56は
鋼板表面の凹部深さが小さく、潤滑剤の確保が不足し、
また供試材48〜50および51〜53は鋼板表面の凹
部深さが大きすぎ、破断したため、成形性が満足できな
かった。
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、自動車、家具、家電部
品を対象とした油圧式プレス、機械式プレスおよびトラ
ンスファープレスによる深絞り部品に対して、成形が容
易に確保でき、殊に今後趨勢となるトランスファープレ
スに対して極めて有効であること、さらに現在でも成形
の困難な表面処理鋼板に対しても適用が可能となり、自
動車、家具、家電部品に幅広く用途が拡大でき、工業的
に実用価値が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による冷延鋼板の縦断面模式図である。
【図2】図1の平面模式図であって凹部の配列の例を示
す図である。
【図3】本発明の冷却成形方法を示す概略図である。
【図4】自動車用オイルパンの形状の模式図である。
【符号の説明】
C 本発明による冷延鋼板の凹部 t 冷延鋼板の板厚 h 冷延鋼板の凹部の深さ d 冷延鋼板の凹部の最大さし渡し長さ S 冷延鋼板の凹部の断面積 P1 冷延鋼板の圧延方向に隣接する凹部間中心距離 P2 冷延鋼板の圧延方向の列間中心距離 1 オイルパンの破断危険部位 2 オイルパンのフランジ部 3 プレス金型のポンチ肩部 4 ダイレス側の液槽 5 本発明により深絞り成形中のオイルパン 6 上側の板押え 7 下側の板押えのダイ 8 上側の板押え部の冷却水および温水の循環配管 9 下側の板押え部のダイの冷却水および温水の循環
配管 10 ポンチ肩部の冷却水および温水の循環配管 11 ダイレス側の冷却水および温水の循環配管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板表面の両面もしくは片面に複数の凹
    部を設け、該凹部の最大さし渡し長さをdとした時の断
    面積をS、凹部深さをh、鋼板板厚をt、鋼板表面1mm
    2 当りの凹部個数をnとした時、凹部深さhは鋼板板厚
    tの0.5〜10%とし、鋼板表面1mm2 当り凹部体積
    の合計VをV=S×h×nで表わすVが0.8×106
    μm3 以上を満足し、鋼板表面1mm2 当りの凹部の合計
    断面積AをA=S×nで表わすAが0.2mm2 以上を満
    足し、圧延方向に隣接する凹部間中心距離P1 が1.0
    d以上、圧延方向列の列間中心距離P2 が1.0d以上
    としたことを特徴とする深絞り成形に優れた冷延鋼板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の冷延鋼板をプレス成形性
    において、ポンチ肩部温度を−10℃以上で+20℃以
    下の範囲とし、かつポンチ肩部に相対するダイレス側の
    液体温度を−10℃以上で+20℃以下の範囲に保つこ
    とを特徴とする深絞り成形性に優れた成形方法。
  3. 【請求項3】 上下およびどちらか一方の板押え部の温
    度をポンチ肩部温度より20℃以上高くし、かつ板押え
    部温度の最大を150℃以下とすることを特徴とする請
    求項2記載の深絞り成形性に優れた成形方法。
JP5096217A 1993-04-22 1993-04-22 深絞り成形性に優れた冷延鋼板および成形方法 Withdrawn JPH06304670A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007075835A (ja) * 2005-09-12 2007-03-29 Nippon Steel Corp 熱間プレス成形用金型及び熱間プレス成形装置並びに熱間プレス成形方法
CN104874661A (zh) * 2015-06-17 2015-09-02 沈阳飞机工业(集团)有限公司 一种钛合金零件热拉深成形加工方法

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