JPH0754297B2 - 板材の摩擦摺動試験方法及び装置 - Google Patents

板材の摩擦摺動試験方法及び装置

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JPH0754297B2
JPH0754297B2 JP40463990A JP40463990A JPH0754297B2 JP H0754297 B2 JPH0754297 B2 JP H0754297B2 JP 40463990 A JP40463990 A JP 40463990A JP 40463990 A JP40463990 A JP 40463990A JP H0754297 B2 JPH0754297 B2 JP H0754297B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス成形中の摩擦挙
動を評価するための板材の摩擦摺動試験方法及び装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のボディ等の大型部品をプレスす
るためのプレス成形用金型において、金型周辺部のいわ
ゆる「しわ押え」部の形状及び状態がプレス成形された
製品の品質に大きな影響を与えることが一般に知られて
いる。しかし、従来ほとんどのプレス成形用金型ではこ
の部分の形状等の決定は、経験と「かん」に頼ってい
た。
【0003】一方、省資源等の要請から自動車車体用の
鋼板に防錆性能の高い表面処理鋼板が広範に導入されつ
つある。これら表面処理鋼板は各種表面処理の影響によ
りプレス成形中の摩擦挙動が従来にない挙動を示すた
め、従来の経験と「かん」は大きなリスクを伴うように
なった。又、実物金型を使用した試験も、従来から使用
されているが、金型の変更・修正に費用がかかりすぎる
問題があった。従って、従来の経験と「かん」による手
法に代わり「しわ押え」部の影響を正確にシミュレート
できる合理的な方法及び装置が望まれていた。
【0004】従来、この目的でビード引抜き(図5−
(A))やU曲げ成形(B)或いはカップ成形(C)な
どのシミュレーション試験により摩擦摺動特性であるト
ライボロジ特性を評価することが行われている。しか
し、実際のプレス工程では、素材は「しわ押え」部で押
付けられた状態でビード部分を通って内側に水平に引き
込まれ、引き続きプレス方向に折り曲げられ、更に垂直
に引っ張られる。すなわち、素材はプレス成形工程にお
いて、繰り返しの曲げ・曲げ戻しを受ける。従来の試験
法は、この繰り返しの曲げ・曲げ戻しの一部分をシミュ
レートする部分的な模擬試験にすぎず、プレス工程を正
確にシミュレートすることができなかった。
【0005】
【本発明が解決しようとする課題】表面処理鋼板はビー
ド引抜き部分での繰り返しの曲げ・曲げ戻しを受けた
後、表面処理層の微視的破壊や変形によって摩擦特性が
変化する可能性が指摘されており、ビード引抜きとダイ
丸み半径部分での曲げ・曲げ戻しを別々に試験するので
はなく、同一の試験片を使用してプレス成形工程におけ
る曲げ・曲げ戻しを正確に再現し、実際のプレス工程を
正確にシミュレートすることが素材の摩擦摺動特性を正
確に把握し、トライボロジ特性を正しく評価する上で不
可欠である。
【0006】従って、本発明は、実際のプレス工程にお
いて素材が受けるビード引抜きとダイ丸み半径部分での
曲げ・曲げ戻しを組み合わせた複雑な変形をシミュレー
トできる板材の摩擦摺動試験方法及び装置を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水平に
固定され下面に試験片把持装置が固定されている上部フ
レームと、上部フレームに対して上下方向に移動できる
ようになっている下部フレームと、を有する負荷装置を
使用し、L字形に折り曲げた長方形板材試験片の摩擦摺
動試験を行う方法において、水平に向けられたL字形試
験片の一方の辺を間に挟むようになった上型及び下型
と、上型を下部フレームに対して固定し、下型を上型に
下方から押付けるようになった押付け装置とを備え、L
字形試験片の一方の辺を上型と下型の間に水平に挟み、
押付け装置により下方から押付け、L字形試験片の他方
の辺を把持装置により垂直に把持しながら下部フレーム
を上部フレームに対して下方に移動させ、押付け装置に
よる押付け力と、負荷装置による引張り力とを測定す
る、ことを特徴とする板材の摩擦摺動試験方法が提供さ
れる。
【0008】更に、本発明によれば、水平に固定され下
面に試験片把持装置が固定されている上部フレームと、
上部フレームに対して上下方向に移動できるようになっ
ている下部フレームと、を有する負荷装置を使用し、L
字形に折り曲げた長方形板材試験片の摩擦摺動試験を行
う装置において、水平に向けられたL字形試験片の一方
の辺を間に挟むようになった上型及び下型と、上型を下
部フレームに対して固定し、下型を上型に下方から押付
けるようになった押付け装置とを備え、L字形試験片の
一方の辺を上型と下型の間に水平に挟み、押付け装置に
より下方から押付け、L字形試験片の他方の辺を把持装
置により垂直に把持しながら下部フレームを上部フレー
ムに対して下方に移動させ、押付け装置による押付け力
と、負荷装置による引張り力とを測定する、ことを特徴
とする板材の摩擦摺動試験装置が提供される。
【0009】
【作用】本発明による板材の摩擦摺動試験方法及び装置
によれば、試験片は「しわ押え」部を模擬した金型で押
付けられた状態でビード部分を通って内側に水平に引き
込まれ、引き続きプレス方向に折り曲げられ、更に垂直
に引っ張られる。すなわち、本発明による方法及び装置
は、実際のプレス工程における曲げ・曲げ戻しを組み合
わせた複雑な変形をシミュレートすることができる。
【0010】
【実施例】本発明に使用する工具の一例を図2に全体的
に参照番号10で示す。工具10は、実際のプレス金型
の「しわ押え」部を模擬するように寸法及び形状を決め
られた、ほぼ直方体の形状を有する上型12と下型14
とからなる。下型14にはその上面から突出した突出部
16が固定されており、上型12には、突出部16を隙
間をもって受け入れるようになった凹部18が設けられ
ている。下型14の突出部16を上型12の凹部18に
合わせて把持すると下型14の上面と上型12の下面が
ぴったり合うようになっている。しかし、突出部16及
び凹部18の形状は、実際のプレス金型を模擬して自由
に変更することができる。また突出部16を上型12に
設け、凹部18を下型14に設けてもよいし、全く異な
る形状を有していてもよい。
【0011】本発明による試験装置に使用する試験片2
0は、図2に示すようにL字形に折り曲げた長方形板材
である。試験片20の実際の寸法及び材質は、試験の目
的に応じて自由に変更することができる。
【0012】下型14を上型12に下方から押付けるた
めの押付けユニット30を全体的に図1に示す。こ押付
けユニット30は、下部固定台32と、下部固定台32
に固定され垂直方向に延びる4本の細長いロッド34
と、下部固定台32と平行に4本のロッド34によって
固定されている上部固定台36とを備えている。この上
部固定台36は、上型12を下面にボルト36a等で取
付けられるようになっており、かつL字形試験片20の
他方の辺を上型12の側面に沿って垂直に把持できるよ
うに適当な大きさの開口部38を有している。押付けユ
ニット30は、更に下部固定台32と上部固定台36の
間で摺動できるようにロッド34に取付けられた水平な
押え板40を備え、この押え板40は、下型14を上型
12と整合するように上面に取付ける。押え板40とロ
ッド34との摺動部分には、周知のベアリングを使用す
るのが好ましい。押付けユニット30は、更に押え板4
0を下型14と上型12とが整合するように上下方向に
移動させる液圧シリンダ42と、上型12と下型14と
の間に働く押付け力を測定するロードセル44とを備え
ている。液圧シリンダ42のシリンダ側本体は、ボルト
32a等により下部固定台32に固定する。ロードセル
44は液圧シリンダ42の押付けロッドと押え板40の
下面との間に把持される。ロードセル44と、液圧シリ
ンダ42及び押え板40との間の連結は、任意の方法、
例えばねじで行われる。
【0013】押付けユニット30の下部固定台32は、
例えば材料試験機のような周知の負荷装置50のクロス
ヘッドすなわち下部フレーム52の上に水平に固定され
る。下部固定台32は、ベース板31を介してボルト3
2a、31aにより固定されるのが好ましい。負荷装置
50は、水平に固定された上部フレーム54と、上部フ
レーム54に対して上下方向に移動できるようになった
下部フレーム52とを有する。この負荷装置50の上部
フレーム54の下面には把持装置56が、L字形試験片
20の他方の辺を垂直に把持できるように固定されてい
る。把持装置56は、試験片20を下方に引っ張る際に
試験片20が外れないように把持できるものであれば、
任意の形式のものでよい。
【0014】押付けユニット30を負荷装置50に固定
した状態で上型12と下型14はL字形試験片20の一
方の辺を間に水平に挟むことができ、試験を実施するこ
とができる。
【0015】試験では、L字形試験片20の一方の辺を
上型12と下型14の間に水平に挟み、押付けユニット
20の液圧シリンダ42を作動させて下型14を上型1
2に押付ける。この押付け力は、実際のプレス成形を想
定した値とするのがよい。この押付けによりL字型試験
片20の水平部分は下型14の突出部16と上型12の
凹部18とにより逆U字状に変形される。次いで、L字
形試験片20の他方の辺を上部フレーム54に固定され
た把持装置56により垂直に把持しながら下部フレーム
52を上部フレーム54に対して下方に移動させると、
試験片20は上型12と試験片14とで押付けられた状
態で逆U字状部分を通って塑性変形を受けながら、図1
の右方向に水平に引き込まれ、引き続き上型12の右側
面で上方に折り曲げられ、更に上型12に対して相対的
に垂直上方に引っ張られる。すわなち、試験片20の各
部分は、プレス成形工程におけるように、金型の間で滑
りながら、繰り返しの曲げ・曲げ戻しを受ける。上記試
験中、押付けユニット30による押付け力Pと、負荷装
置50による引抜き力Fとが測定される。
【0016】
【試験結果】本発明による試験装置を使用して、幅30
mm×長さ約350mmの試験片(材質GA45)を試験し
た結果、図3に示すように引抜き距離Lに対する押付け
力Pと引抜き力Fの連続的変化が得られた。この図3か
ら所定の曲げ・曲げ戻し変形を受けるときの引抜き力す
なわち摺動抵抗を連続的に測定することができることが
確認された。
【0017】更に、得られた試験結果から、押付け力P
と引抜き力Fの関係を示す図4が得られた。この結果は
試験片によるばらつきが少ない安定したものであり、デ
ータの再現性が高いことが確認された。
【0018】更に、種々の試験片について図4に示すよ
うな試験結果を得ることにより、各種素材のトライボロ
ジ特性を正確に把握することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明による方法及び装置により、表面
処理鋼板がビード引抜き部分での繰り返しの曲げ・曲げ
戻しを受けた後、表面処理層の微視的破壊や変形によっ
て摩擦特性が変化する場合であっても、ビード引抜きと
ダイ丸み半径部分での曲げ・曲げ戻しを別々に試験する
のではなく、同一の試験片を使用してプレス成形工程に
おける曲げ・曲げ戻しを正確に再現し、実際のプレス工
程を正確にシミュレートすることができ、有益な素材の
摩擦摺動特性を正確に把握し、トライボロジ特性を正し
く評価することができる。
【0020】従って、本発明により、実際のプレス工程
において素材が受けるビード引抜きとダイ丸み半径部分
での曲げ・曲げ戻しを組み合わせた複雑な変形をシミュ
レートできる板材の摩擦摺動試験方法及び装置が提供さ
れる。
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体組立図
【図2】本発明に使用する工具の一実施例
【図3】試験結果の一例
【図4】試験結果による押付け力と引抜き力との関係
【図5】従来例
【符号の説明】
10 工具 12 上型 14 下型 16 突出部 18 凹部 20 試験片 30 押付けユニット 32 下部固定台 34 ロッド 36 上部固定台 38 開口部 40 押え板 42 液圧シリンダ 44 ロードセル 50 負荷装置 52 下部フレーム 54 上部フレーム 56 把持装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平に固定され下面に試験片把持装置が固
    定されている上部フレームと、上部フレームに対して上
    下方向に移動できるようになっている下部フレームと、
    を有する負荷装置を使用し、L字形に折り曲げた長方形
    板材試験片の摩擦摺動試験を行う方法において、 水平に向けられた前記L字形試験片の一方の辺を間に挟
    むようになった上型及び下型と、 前記上型を前記下部フレームに対して固定し、前記下型
    を前記上型に下方から押付けるようになった押付け装置
    とを備え、 前記L字形試験片の一方の辺を前記上型と前記下型の間
    に水平に挟み、前記押付け装置により下方から押付け、 前記L字形試験片の他方の辺を前記把持装置により垂直
    に把持しながら前記下部フレームを前記上部フレームに
    対して下方に移動させ、 前記押付け装置による押付け力と、前記負荷装置による
    引張り力とを測定する、ことを特徴とする板材の摩擦摺
    動試験方法。
  2. 【請求項2】水平に固定され下面に試験片把持装置が固
    定されている上部フレームと、上部フレームに対して上
    下方向に移動できるようになっている下部フレームと、
    を有する負荷装置を使用し、L字形に折り曲げた長方形
    板材試験片の摩擦摺動試験を行う装置において、 水平に向けられた前記L字形試験片の一方の辺を間に挟
    むようになった上型及び下型と、 前記上型を前記下部フレームに対して固定し、前記下型
    を前記上型に下方から押付けるようになった押付け装置
    とを備え、 前記L字形試験片の一方の辺を前記上型と前記下型の間
    に水平に挟み、前記押付け装置により下方から押付け、 前記L字形試験片の他方の辺を前記把持装置により垂直
    に把持しながら前記下部フレームを前記上部フレームに
    対して下方に移動させ、 前記押付け装置による押付け力と、前記負荷装置による
    引張り力とを測定する、ことを特徴とする板材の摩擦摺
    動試験装置。
  3. 【請求項3】前記押付け装置は、 前記下部フレームの上に水平に固定されるようになった
    下部固定台と、 前記下部固定台に固定され垂直方向に延びる複数の細長
    いロッドと、 前記下部固定台と平行に前記複数のロッドによって固定
    され、前記上型を下面に取付けるようになっており、か
    つ前記L字形試験片の他方の辺を前記把持装置により垂
    直に把持できるように開口部を有する上部固定台と、 前記下部固定台と前記上部固定台の間で摺動できるよう
    に前記複数のロッドに取付けられ、かつ上面に前記下型
    を前記上型と整合するように取付けるようになった水平
    な押え板と、 前記押え板を前記下型と前記上型とが整合するように上
    下方向に移動させる液圧シリンダと、 前記上型と前記下型との間に働く押付け力を測定するロ
    ードセルとを備える、ことを特徴とする請求項2に記載
    の摩擦摺動試験装置。
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CN103612415B (zh) * 2013-11-29 2015-04-08 重庆大学 一种热塑性成形摩擦特性参数的测试装置与测试方法
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