JPH07178460A

JPH07178460A - 形状凍結性に優れた高強度亜鉛めっき鋼板の曲げ加工方法

Info

Publication number: JPH07178460A
Application number: JP32502393A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Suzuki; 隆昌鈴木; Yoshio Ishii; 良男石井; Shunji Hiwatari; 俊二樋渡; Koji Hashimoto; 浩二橋本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、自動車用の内板および強度部材に
用いられる、引張り強さが４４０ＭＰａ以上の高強度亜
鉛めっき鋼板の曲げをともなう加工において、プレス工
程を増やすことなく、材料の機械的性質に影響されずに
板反りを小さい範囲に制御する方法を提供する。【構成】断面がＵ字型の曲げ加工工具を用いて金属板
をハット型断面形状に成形する方法において、固体潤滑
剤を被加工鋼板の片面または両面に塗布し、クリアラン
スを適切な寸法に設定することにより、高強度亜鉛めっ
き鋼板の板反りを軽減することができる成形方法にあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄鋼板の曲げ加工方法に
関し、特に高強度亜鉛めっき鋼板を用いる場合に生じる
そりなどの形状凍結不良防止を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】近年の米国のＣＡＦＥ規制や環境保護の
問題から低燃費化のため、鋼板を高強度化し板厚を減少
させるハイテン化による軽量化への取り組みがなされて
きた。そのため、自動車用の内板および強度部材に４４
０ＭＰａを越える高強度鋼板が多用されつつあるが、ス
プリングバックによる形状凍結不良が問題になってい
る。特にメンバー類のような、ハット型断面形状の部品
を図１のようなＵ字型曲げ工具を用いて成形する際に図
２に示すような板反りと呼ばれる形状凍結不良が発生す
る。そのため実部品への適用には、手直しをする工程が
必要となり、コストや生産効率の点で大きな欠点とな
る。

【０００３】スプリングバックは、曲げ加工時に生じる
残留応力の板厚方向への分布が原因であり、板反りの場
合はダイス肩での曲げ・曲げ戻し変形に起因する残留応
力によるスプリングバックに加え、パンチとダイスのク
リアランス内での被加工材の蛇行が影響する複雑な現象
である。この問題を解決するために特開昭５６−１１７
８３１号公報では板反りの発生機構の詳細な研究からダ
イス肩での曲げ半径とパンチとダイスのクリアランスを
ある特定の範囲に設定し、ダイス肩部での曲げ・曲げ戻
し時の逆曲げを制御して残留モーメントを打ち消すこと
で板反りを防止する方法を提唱している。

【０００４】しかし、この場合、最適な逆曲げの大きさ
は材料の板厚や機械的性質にも強く依存することは容易
に想像できる。実際、引張強さが４４０ＭＰａ以上の高
強度鋼板ではこの発明の範囲内であっても十分な効果が
得られないことがあり、効果的な範囲が限定されるため
問題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、引張強さが
４４０ＭＰａ以上の高強度亜鉛めっき鋼板のハット曲げ
加工において、プレス工程を増やすことなく、材料の機
械的性質に影響されずに板反りを小さい範囲に制御する
方法に関するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解消するもので、その発明の要旨とするところは、断面
がＵ字型の曲げ加工用工具を用いて鋼板をハット型断面
形状に成形する方法において、被加工亜鉛めっき鋼板の
パンチ側片面または両面に固体潤滑剤を３μｍ以下の厚
みに塗布し、パンチとダイスのクリアランスを被加工亜
鉛めっき鋼板の厚みの８５〜１００％の大きさに設定す
ることを特徴とする曲げ加工方法にある。

【０００７】

【作用】以下にこの発明を詳細に説明する。パンチとダ
イスのクリアランスは、被加工亜鉛めっき鋼板の厚さよ
り小さいため、被加工亜鉛めっき鋼板はクリアランス内
でのしごきにより板厚方向に圧縮変形を受ける。板厚方
向への圧縮は、ダイス肩部での曲げ・曲げ戻しにより生
じた板厚方向の残留応力を軽減し、板反りを小さくする
ことができる。その際の圧縮変形は、大きいほど効果的
ではあるが製品としての厚みや、プレス加工設備の能力
負荷の問題から、クリアランスを被加工亜鉛めっき鋼板
の８５〜１００％の範囲に定めた。

【０００８】ここでの亜鉛めっき層は、亜鉛を７０％
（質量割合）以上含有する亜鉛系めっき層とする。亜鉛
系めっき層とは、純Ｚｎめっきや、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｇ、な
どの金属；ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ、
ＳｉＮ、ＢａＣｒＯ₄などの微粒子を１種もしくは２種
以上含有する亜鉛系合金めっきもしくは亜鉛系複合めっ
きを指す。亜鉛以外の成分を含有する場合、亜鉛の含有
率が低すぎるとめっき層の犠牲防食作用が低下して耐食
性が損なわれたり、めっき層の硬化により成形性が低下
するため、亜鉛７０％（質量割合）以上が必要である。

【０００９】亜鉛系めっき層の付着量については特に限
定されるものではないが、耐食性と成形性の観点から１
０〜１００ｇ／ｍ² が好ましい。また、目的によっては
２種類以上の成分系の異なるめっき層を重ねた複層めっ
きの態様としてもよい。これら亜鉛系めっき層の形成方
法については、特に限定されるものではなく、電気めっ
き法、溶融めっき法、化学めっき法、蒸着に代表される
気相めっき法などいずれの方法が用いられても差し支え
ないが、電気めっき法と溶融めっき法は、冷延鋼板に連
続的に高速かつ安定してめっきを施せる点でより好まし
い方法である。

【００１０】被加工亜鉛めっき鋼板に固体潤滑剤を塗布
しないで成形を行う場合、被加工亜鉛めっき鋼板表面と
工具の間で摩擦力が働く。このために、被加工亜鉛めっ
き鋼板はパンチ側に接触している面が拘束され、圧縮変
形し、ダイス側の面が引張変形を受け新たな残留応力分
布を生じさせてしまう。そこで、被加工亜鉛めっき鋼板
には摩擦力を十分に緩和するために極めて潤滑特性に優
れた、固体潤滑剤を塗布する必要がある。固体潤滑剤
は、パンチ側の面のみに塗布しても良いが、両面に塗布
した方が板厚方向の応力分布を均一化させるのに効果的
である。

【００１１】以下に固体潤滑剤の成分について述べる。
固体潤滑剤は、シリカを水性樹脂１００重量部に対して
固形分で１０〜７０重量部、粒径が３μｍ以下で軟化点
が１２０℃以下と軟化点が１２０℃超のポリオレフィン
ワックスを固形重量比で９／１〜１／９に混合したエチ
レン系不飽和カルボン酸もしくはその無水物またはカル
ボキシル基含有誘導体を結合成分として含む極性基を有
する分子量が１０００〜４０００、酸価１〜２０の球形
ポリオレフィンワックスを水または水溶液に分散させた
ディスパーションをトータルワックス固形分として水性
樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部の割合で含有
する固体潤滑剤、または、水性樹脂として揮発性溶剤を
含まないオレフィンアクリル樹脂、アクリル樹脂、酢酸
ビニール樹脂を用いる前記の固体潤滑剤、または、シリ
カとして直径５〜５０ｎｍの球形シリカゾル、線形シリ
カゾルを用いる前記の固体潤滑剤。

【００１２】または、（Ｉ）オキシラン環を１個有する
化合物１モルとカルボキシル基を１個有するα、β−エ
チレン性不飽和カルボン酸０．８〜１．１モルを反応さ
せ次いで多塩基酸および／またはその無水化物０．５〜
１モルを反応させて得られるα、β−エチレン性不飽和
基を１個有する化合物を主体とする生成物（イ）１００
重量部、および必要に応じて１００重量部までのα、β
−エチレン性不飽和基を１個有するアクリル酸エステル
および／またはメタクリル酸エステル（ロ）を含む混合
物、該混合物（Ｉ）の１００重量部に対して、（II) フ
ッソ樹脂粉末潤滑剤１〜３０重量部および必要に応じて
（III)増感剤０．５〜１０重量部を配合した。この固体
潤滑剤を被加工材に塗布することにより潤滑性に極めて
優れた鋼板が得られる。

【００１３】また、固体潤滑剤はその主成分が樹脂であ
るため、塗布厚みが過大であると成形後の該鋼板を用い
た部品の組立時に溶接不良を生じる。固体潤滑剤塗布厚
みと溶接時の通電不能発生率の関係を図３に示した。図
３から明らかなように、塗布厚みが３μｍ以下であれば
通電不能の問題は発生しない。以上のような条件のもと
であれば、板厚や材料特性のばらつきによらず安定し
て、良好な形状精度を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明を具体的に説明する。図１に示
すような工具を用い、４００ｍｍ角の正方形の鋼板をハ
ット型にプレス成形した。このとき用いた材料の特性値
とクリアランス、潤滑条件を表１に示す。また、用いた
固体潤滑剤を表２に示す。亜鉛系めっきとしては、Ｚｎ
以外の成分に、質量分率で１２％のＮｉを含有したもの
を電気めっき法にて、表裏に３０ｇ／ｍ² めっきしたも
のを用いた。板押え圧は、軟鋼板に対しては２００ｋ
Ｎ、高強度亜鉛めっき鋼板に対しては６００ｋＮで成形
を行った。符号１はパンチ、２はブランクホルダー、３
はダイス、４は被加工鋼板、５はクリアランス、６は潤
滑油または固体潤滑剤である。板反りは、図２に示す縦
壁部の板反り量で評価した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】図４に各試験条件での板反り量を示す。試
験条件ＡおよびＢは、従来の方法で成形した例である
が、軟鋼板を用いている試験条件Ａでは板反り量は小さ
く、そのまま製品として使用できるが高強度亜鉛めっき
鋼板を用いた試験条件Ｂでは、板反りが大きい。このよ
うな形状凍結不良は、材料の強度が大きいほど大きくな
る。しかし、本発明によれば、試験条件Ｅ、Ｆに見られ
るように現状用いられている軟鋼板と同じレベルまで板
反りを小さくすることができる。

【００１８】実験条件Ｃは、高強度亜鉛めっき鋼板を用
いて、クリアランスを鋼板厚みより小さくした場合だ
が、しごきによる塑性変形が加わるために残留応力が軽
減され、板反り量は小さくなるが、摩擦力が残るため、
パンチ側壁からの圧縮力とダイスの壁部からの引張力の
ために依然として大きな板反り量を示している。実験条
件Ｄは、高強度亜鉛めっき鋼板に固体潤滑剤を塗布した
場合であるが、その効果は、わずかである。以上の例か
らも本発明により高強度亜鉛めっき鋼板の板反りが軟鋼
板と同等レベルまで低減されることがわかる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、固体潤滑剤を被加工材
に塗布し、クリアランスを適切な寸法に設定することに
より、プレス工程を増やすことなく、高強度亜鉛めっき
鋼板の板反りを軽減することができる。これにより、自
動車部品の内板およびメンバー類に高強度亜鉛めっき鋼
板の適用が可能となり軽量化が実現できる。また、曲げ
成形部品に高強度亜鉛めっき鋼板を適用することを容易
にし、これらの用途拡大に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハット型成形の模式図、

【図２】ハット型成形モデルと板反り現象を示す図、

【図３】固体潤滑剤厚みと通電不能発生率との関係を示
す図、

【図４】各試験条件による板反り量を示す図である。

【符号の説明】

１パンチ２ブランクホルダー３ダイス４被加工鋼板５クリアランス６潤滑油または固体潤滑剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本浩二千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面がＵ字型の曲げ加工用工具を用いて
鋼板をハット型断面形状に成形する方法において、被加
工亜鉛めっき鋼板のパンチ側片面または両面に固体潤滑
剤を３μｍ以下の厚みに塗布し、パンチとダイスのクリ
アランスを被加工亜鉛めっき鋼板の厚みの８５〜１００
％の大きさに設定することを特徴とする曲げ加工方法。