JPS62176617A - ステンレスクラツド鋼薄板の極深絞り加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） ステンレスクラッド鋼薄板は、鉄を母材としかつ、オー
ステナイト系ステンレス鋼を合せ材とするとき、耐食性
その地表面性状に優れる上に、この種のステンレス鋼薄
板に比し、母材の鉄が熱伝導性がはるかに良好であるた
め、厨房用の蒸煮用具とくに鍋頻に用いると火の通りが
良くて焦げつきの生じ難い点で有利なほか、廉価に提供
できる利点をもつがその反面、ステンレスクラッドＩ薄
板は一般的な冷間のプレス加工には供され得ても深絞り
強加工に耐えることができない。ここにステンレスクラ
ッド鋼薄板の極深絞り加工手順を確立することによって
、上記したような使途におけるより広範な適合を図るべ
き必要性の所以がある。

（従来の技術） 特開昭５０−１３７８６号公報には、準安定オーステナ
イトステンレス鋼板の冷間加工に際して誘起マルテンサ
イト変態を起こし易いことに由来した深絞り性の難点に
ついて、フランジ部材料の加工硬化を小さくするような
加熱を施すことにより改善する開示があり、一方持分昭
５９−２１６８７号公報にも、オーステナイト安定度指
標Ｍｄ３０が一４０°Ｃ〜＋４０℃であるオーステナイ
トステンレス鋼薄板の極深絞り加工のための工具各部温
度の最適化と、潤滑剤の適合について開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 金属材料の深絞り加工は通常メカニカルプレス又は油圧
プレスを用いて室温下で行われて来たが、−ｉにブラン
ク径Ｄ、バンチ径ｄの比で示される絞り比り、Ｒ，の値
が大きいと、フランジ部の変形抵抗が絞り加工中に増大
するため、パンチ肩部での破断抵抗よりも大きくなって
、パンチ肩部にて材料破断を来す。

従って、Ｄ、Ｒ，を高くする、つまり深絞り加工には、
フランジ部における変形抵抗を減じかつパンチ肩部での
破断抵抗を高くすることが必要である。

一般に金属材料は、高温はど変形抵抗が低いことから絞
り加工に際しでは、 ■フランジ部を加熱する ■バンチ肩部を冷却する ことによって、Ｄ、Ｒ，を高め得る可能性があり、この
点は古くから、例えばプレス絞り加工橋本明著（日刊工
業新聞社　昭和４５年１０月３０日１１版発行）ｐ、　
１７７〜１７８に紹介されてはいるが、そこに説くよう
に、「アルミニウムのような比較的に低い温度で軟化す
る金属にしか適用できない。」とされたのに対し、オー
ステノイド系ステンレス綱のマルテンサイト変態を考慮
した、その発展的適用が、上に引用した両公報の場合に
ほかならず、オーステナイト系ステンレス薄鋼板の場合
の最適加熱温度１００℃前後において冷却温度を約２０
℃とする具体例が上掲の特公昭５９−２１６８７号公報
に示されてし７　る　。

しかし乍らオーステナイト系ステンレスクラッド鋼薄板
の母材に鉄を用いたときは、その母材の引張り特性の温
度依存性が、合せ材に比較してはるかに小さいために、
フランジ部の加熱が有効に機能せず、それ故、単に上掲
従来技術を適用したとしても、深絞り性の改善を達する
ことはできない。

従ってこの発明は、鉄を母材とし、オーステナイト系ス
テンレス鋼を合せ材とする、ステンレスクラッド鋼薄板
についての極深絞り加工法を与えることを目的とするも
のである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、Ｃ：　０．１２ｗｔ％、Ｍｎ　：　０．５
０ｗｔ％、Ｐ：　０．０５０　ｗｔ％以下、Ｓ　：　０
．０５０　ｗｔ％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の
組成になる鉄を母材とし、オーステナイト系ステンレス
鋼を合せ材とする、ステンレスクラッド鋼薄板を耐熱性
潤滑材の施用下に、深絞り加工する際、深絞り加工用の
ダイス及び／又は板押えを６０℃〜１５０℃の温度に加
熱保持しかつ同じくパンチの頭部を一１０℃〜＋１０℃
の温度に保持すること を特徴とする、ステンレスクラッド鋼薄板の極深絞り加
工法である。

ここに合せ材たる、オーステナイト系ステンレス鋼は、
通常、Ｃ：　０．０８ＷＬ％以下、Ｓｉ　：　１．００
ｗｔ％以下、Ｍｎ　：　２．００ｗｔ％以下、Ｐ　：　
０．４５ｗｔ％以下、Ｓ：　０．０３ｗｔ％以下、Ｎｉ
　：　８．００〜１０．５０ｗｔ％、Ｃｒ：１８．００
〜２０．００　ｗｔ％残部はＦｅおらび不可避的不純物
の組成になる、ＪＩＳ規格Ｇ４３０４−１９５９　（熱
間圧延ステンレス鋼板）ないしは同Ｇ４３０５−１９５
９　（冷間圧延ステンレス鋼板）のＳＵＳ　３０４を、
同Ｇ　３６０１（１９７７）のようにして適用したもの
である。

このような合せ材に対する母材として上記の成分組成に
限定した鉄を用いるのは、（例えば深鍋又は釜のように
底が深い厨房用蒸煮用容器がオーステナイト系ステンレ
ス鋼板の深絞り加工品よりなるとき、その熱伝導度が低
いために焦げ付きを生じ易い上に高価であった点につき
、母材の鉄の熱伝導度が高いことを活用して適切に克服
するためであって、熱伝導の良好な上記容器は蒸煮物へ
の火の通りが早く、また温度が均一化されるため、焦げ
付きも生じ難くなる上に安価に提供できる。

上記のステンレスクラッド鋼薄板はその耐食性は表層の
合せ材によって回持するものであり、従って上記の温間
プレス加工による極深絞りの際の潤滑剤としては、上掲
特公昭５９−２１６８７号公報に記載されたような、は
う酸トリメチル、はう酸トリエチル、メチルボロン酸、
エチルボロン酸など有機はう素化合物の１種または２種
以上と合成油をベースとして、アルキルスルホン酸塩、
ポリエチレングリコール脂肪酸エステルのうちから選ん
だ水溶性活性剤を添加した、耐熱即乾性潤滑剤の使用が
好適である。

さて第１図にこの発明のステンレスクラッド鋼薄板の極
深絞り加工法に適合する金型を例示した。

図中１は素材としてのステンレスクラッド鋼板、２はパ
ンチ、３はヒーター、４はダイス、５は板押え、６はグ
イクッションビン、７は冷媒入口、８は冷媒出口、そし
て９はラムであり、この例でダイス４及び板押え５をそ
れぞれヒーター３によって６０’Ｃ〜１５０°Ｃに加熱
保持する一方、パンチ２は冷媒人ロアに導入した冷媒を
冷媒出口８に向けて流通させる間にパンチ頂面の内側か
らの抜熱により、−１０℃〜１０℃に保持するようにし
て、素材１に深絞り加工を施す。

ここにパンチ頂面周縁は肩部半径７ｍｍ前後の丸面とり
、またダイス４は型孔の周縁に肩部半径７１１１１１１
の丸面とりを施すことがのぞましい。

（作　用） 元来、ステンレスクラッド鋼薄板は、異種材の組合せに
成るため、焼鈍が適性に行われ難く、たとえ焼鈍できた
としても表面層に酸化スケールが発生したり、それによ
る表面性状の劣化のために絞り加工中に表面きずが発生
して製品表面の耐食性も悪くなるので、中間焼鈍を挟む
多段階の絞り加工の如きによっては深鍋の製品化はのぞ
むべくもない。しかるに、この発明に従いステンレスク
ラッド鋼薄板の極深絞り加工を可能ならしめる理由は、
以下のように考えられる。

第２図に・印で示すように、合せ材に用いる５ＵＳ３０
４それ自身はその引張り強さの温度依存性が０℃〜１５
０℃の範囲で大きいため、フランジ部の加熱による変形
抵抗の低下と、パンチ肩部での冷却による、破断抵抗の
上昇が期待できるところ、かような加熱冷却を施しても
、ステンレスクラッド鋼では中間層の鉄母材の伸びは同
図口部のようにほぼ一定値に保たれることによっている
。換言すると、体積の大部分を占める中間層の鉄母材の
引張り特性の温度依存性に隠蔽されてしまうためステン
レスクラッド鋼つまり図のＳＯＳ　３０４−Ｆｅ　−５
ＯＳ　３０４クラツド薄板の０〜９０℃での引張り強度
及び伸びの温度依存性は小さいが、温間プレス加工を施
した場合には、フランジ部での表面摩擦及び変形抵抗の
減少とポンチ肩部における材料の破断抵抗の増大とが有
効に作用して（温度依存部分の５ｔ１５３０４表面層と
温度非依存部分の鉄内層に対して）、両者の力学的均衡
が理想的に保たれるために、如上のすぐれた絞り加工性
（及び形状性）が得られるのである。

このように、ステンレスクラッドｗ４薄板のｉ絞り性を
向上させるためには、深絞り加工用のダイス及び又は板
押さえを加熱し、かつ同じくポンチ頭動を冷却する必要
があり、その加熱・冷却の温度は表１に示した実験の結
果加熱温度は６０℃〜１５０゛Ｃ１冷却温度は一１０℃
〜１０°Ｃに設定することを要する。

加熱温度範囲の限定理由は次のとおりである。

６０°Ｃ未満では材料フランジ部の変形抵抗が室温に比
べて小さくならないので、絞り力を低下させる効果が期
待できず、また、１５０℃を越えると潤滑剤の耐熱性及
び潤滑効果が劣化するため、フランジ部での変形抵抗が
かえって増加し、絞り力の低下が期待できないばかでな
く、フランジ部が過熱状態となって、パンチの冷却効果
が低下し、パンチ肩部における材料破断を生ずる。した
がって加熱温度は６０℃〜１５０℃の範囲に限定する。

冷却温度の範囲の限定理由は次のとおりである。

冷却温度が低い程パンチ近傍の材料の破断抵抗は増大す
るが、−１０℃以下に下げてもその程度が少なく、かつ
実用的には、冷却温度を一１０℃以下に保ためには、容
量の大きい冷凍機が必要で、このための装置のコストが
高くなる欠点が生ずる。

また、冷却温度を１０℃以上にするとパンチ肩部の破断
抵抗が小さいばかりでなく、絞り加工時に熱伝導により
、この部位の温度がさらに上昇するので、破断抵抗が、
一層低下し、絞り性の向上は期待できない。したがって
冷却温度は一１０℃〜１０°Ｃの範囲に限定する。

以上の限定条件のもとに下記の潤滑剤を用いて温間絞り
加工を行う。この方法では当然のことながら、室温での
絞り加工に較べ、材料が高温ですべり変形を受けるので
、潤滑性能とともに、耐熱性にすぐた潤滑剤を用いる必
要がある。

室温での絞り用潤滑剤としては、油性および水溶性のも
のが通常使用されているが、これらはいずれも耐熱性に
欠け、温間絞り加工法には不向きである。また、耐熱性
潤滑剤としては、鍛造用として、黒鉛や二硫化モリブデ
ン系のものがあるが、これは、絞り用潤滑剤としては作
業性が著しく悪く、実用には全く不向きである。

温間絞り加工における潤滑剤として種々の実験結果に基
づき、有機はう素化合物を主成分とし、これに加水分解
反応による潤滑膜の形成を助長する水溶性界面活性剤及
び合成油を添加した組成物のほかステンレス極深絞り用
潤滑剤Ｇ７５５Ｂ、　Ｇ７５１゜Ｇ７５３．　Ｇ６３６
０．　Ｇ６３６５　（日本工作油０１製）を用いること
が最善であることかたしかめられている。

これらの耐熱性潤滑剤は主成分がほう酸であることから
、十分な耐熱性を有し、潤滑性も良好であり、温間絞り
加工において極深絞り加工を十分可能にする。

後者の油性混合潤滑剤は、表１に示すように、それぞれ
個々の潤滑剤の温間深絞り加工の潤滑効果はよくないが
、混合することにより抜群の潤滑効果を発揮する。

これらの２種類の潤滑剤は、いずれも作業性にすぐれ安
価に入手することができるので工業的規模で実際作業を
行う場合には、まったく好都合である。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 表１にこの発明の実施例を示し、隘１〜隘８はこの発明
の適合例で、Ｎａ９〜−１４は加工条件のうちいずれか
１つの条件範囲から逸脱している参考例またＮｏ１５〜
階１８は比較例である。

そして、この成形試験は、第１図に示した温間絞り金型
を用いて、複動油圧プレスにて行った。

５ＵＳ３０４−　Ｆｅ−５ＵＳ３０４クラツド鋼薄板は
表面層の５ＵＳ３０４が０．１１鶴中間層の冷間圧延鋼
板（ＳＰＣＣ）が０．７６ｍ鳳、総板厚は０．９８鶴で
ある。

比較例として用いた５ｔｌＳ３０４及び５ＰＣＣの板厚
は１．０寵である。

板押さえ力はフランジにしわが発生しない程度の最小板
押さえ力とした。

これらの条件下で絞り試験を行った結果、従来の冷間加
工法の限界絞り比が２．３以下であるのに対して、この
発明の実施例では、限界絞り比が２．５〜３．０と大巾
に絞り性が向上している。参考例の限界絞り比は２．２
〜２．５となり、従来法に較べて、絞り性はやや向上す
るが、本発明実施例に較べ、絞り性は低く、素材の特性
を十分に引き出せていない。

なお、参考例Ｎｌｌ０は、パンチ温度−２０°Ｃの例で
限界絞り比は２．５と比較的大きく、本発明例Ｎａ５と
同等であるが、前述のように冷却のための装置コストが
高くなって実用的でない。

（発明の効果） 以上の結果より、本発明法で規制した加工条件を満足す
る場合に、従来法と比較して特段に優れた絞り加工性が
得られるばかりでなく、形状性にもすぐれた高品質のク
ラッド絞り製品の製造が工業的に可能となったのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は深絞り用金型概念図、 第２図は引張特性温度依存性の比較図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．１２ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．５０ｗｔ％以
   下、Ｐ：０．０５０ｗｔ％以下、Ｓ：０．０５０ｗｔ％
   以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成になる鉄を母
   材とし、オーテスナイト系ステンレス鋼を合せ材とする
   、ステンレスクラッド鋼薄板を、耐熱性潤滑剤の施用下
   に深絞り加工する際、深絞り加工用のダイス及び／又は
   板押えを、６０℃〜１５０℃の温度に加熱保持しかつ、
   同じくパンチの頭部を−１０℃〜１０℃の温度に保持す
   ること、 を特徴とする、ステンレスクラッド鋼薄板の極深絞り加
   工法。