KR101799169B1 - 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법 및 프레스 성형 여부 판정 방법 - Google Patents

신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법 및 프레스 성형 여부 판정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 관한 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법은 신장 플랜지 한계 왜곡을, 하중을 부가했을 때에 금속판 단부로부터 내부 방향을 향하는 왜곡 구배와, 하중 방향에 교차하는 금속판의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 이용해서, 하기 식의 관계를 만족시키도록 특정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
εθlim=A[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]＋c
단,εθlim：신장 플랜지 한계 왜곡(판 가장자리 정접 방향)
Δεθ/Δr：내부 방향의 왜곡 구배
Δεθ/Δt：판 두께 방향의 왜곡 구배
A, a, b：영향 계수
c：왜곡 구배가 0(제로)인 경우의 한계 왜곡

Description

신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법 및 프레스 성형 여부 판정 방법{METHOD FOR DETERMINING STRETCH FLANGE LIMIT STRAIN AND METHOD FOR ASSESSING PRESS FORMING FEASIBILITY}
본 발명은 프레스 성형품(press formed part)의 전단 가장자리(sheared edge)에 생기는 신장 플랜지(stretch flange)의 한계 왜곡(limit strain) 특정 방법, 및 이 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법을 이용한 프레스 성형 여부 판정 방법에 관한 것이다.
프레스 성형품(예를 들면 자동차용의 프레스 성형품)은 금형(die)을 이용한 프레스 성형 가공에 의해 양산 성형된다. 이러한 프레스 성형 가공은 신장 플랜지 성형(stretch flange forming)을 수반하는 것이 대부분이다. 신장 플랜지 성형에서는 성형 사양(성형 제품 형상, 혹은 프레스용 금형 형상 등)에 따라서는 프레스 성형 도중에 판가장자리(sheet edge)가 파단 한계에 달해 깨짐(crack)을 발생시키는 경우가 있다. 그래서, 적정한 성형 사양을 선정하는 것이 중요하다. 적정한 성형 사양을 선정하기 위해서는 성형 사양에 의해서 실제로 성형했을 때에 판가장자리가 파단 한계에 도달하는지 도달하지 않는지를 판정할 필요가 있다. 그러나, 신장 플랜지 성형에 의한 판가장자리의 변형의 양태는 부분마다 다르며, 일률적으로 규정할 수 없었다. 따라서, 성형 여부를 판단함에 있어서, 어떠한 변형의 양태에서도 적용할 수 있는 통일된 지표가 필요하다.
이러한 통일된 지표를 구하는 방법으로서, 예를 들면 재료 시험과 유한 요소법(FEM:Finite Element Method)에 의한 해석(FEM 해석(finite element analysis))을 조합해서 실행하는 방법이 있으며, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 방법은 각종 공구 조건 및 구멍 직경 조건에서의 구멍 확대 시험(hole expansion test) 등(도 19 참조. 도 19의 (a)는 원추 펀치(conical punch) 구멍 확대 시험, 도 19의 (b)는 원통 펀치(flat bottomed cylindrical punch) 구멍 확대 시험)을 실행해서 파단 한계를 조사하고(재료 시험), 구멍 가장자리(hole edge)의 파단 한계 왜곡(신장 플랜지 한계 왜곡)과 구멍 가장자리로부터 직경 방향(radical direction)의 왜곡 구배(strain gradient)를 FEM 해석에 의해서 산출하고, 산출한 신장 플랜지 한계 왜곡과 직경 방향 왜곡 구배의 관계로부터, 신장 플랜지 한계 왜곡 선도를 구해서 지표로 한다. 여기서 구해진 신장 플랜지 한계 왜곡 선도의 일예를 도 20에 나타낸다.
또, 특허문헌 2에 개시된 방법은 곡률이 다른 원호의 판가장자리형상을 갖는 시험편의 사이드밴드 시험으로부터 얻어진 파단 한계 판가장자리 왜곡과 원호형상 판가장자리의 직경 방향 및 접선 방향 쌍방의 왜곡 구배를 고려한 관계식으로부터, 재료의 신장 플랜지 성형 한계를 구하고, 실(實) 부품의 FEM 성형 해석 결과와의 비교를 실행하는 것이다.
특허문헌 1: 일본국 특허공보 제4935713호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2011-140046호
서스펜션 부품(suspension part)에 이용되는 바와 같은 비교적 판 두께가 두껍고 또한 고강도인 소위 두께재(thick sheet)에 대해서는 성형 조건에 따라서는 판 두께 방향에 큰 왜곡 분포의 차가 생긴다. 판 두께 2.0㎜이상의 두께재의 경우에 그 영향을 서서히 무시할 수 없게 된다. 그러나, 특허문헌 1의 기술에서는 판 두께 방향의 왜곡 분포의 영향이 고려되어 있지 않고, 판 두께가 두꺼워지면, 신장 플랜지 한계 왜곡과 직경 방향의 왜곡 구배의 관계의 편차가 커지고, 신장 플랜지 한계 왜곡의 지표로서는 불충분한 것으로 될 가능성이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 판 두께가 두꺼운 금속판을 프레스 성형할 때에도 적용할 수 있는 신장 플랜지 왜곡의 한계 왜곡(신장 플랜지 한계 왜곡)의 특정 방법, 및 이 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법을 이용한 프레스 성형 여부 판정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법은 신장 플랜지 한계 왜곡를, 하중(press load)을 부가했을 때에 금속판 단부로부터 내부 방향을 향하는 왜곡 구배와, 하중 방향(loading direction)에 교차하는 금속판의 판 두께 방향(thickness direction)의 왜곡 구배를 이용해서, 하기 식의 관계를 만족시키도록 특정한다.
εθ lim=A[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]＋c
상기 εθ lim은 신장 플랜지 한계 왜곡(판 가장자리 정접 방향)이고,
상기 Δεθ/Δr은 내부 방향의 왜곡 구배이고,
상기 Δεθ/Δt는 판 두께 방향의 왜곡 구배이고,
상기 A, a, b는 영향 계수(influence coefficient)이고,
상기 c는 왜곡 구배가 0(제로)인 경우의 한계 왜곡이다.
본 발명에 관한 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법은 신장 플랜지 한계 왜곡를, 하중을 부가했을 때에 하중 방향에 교차하는 금속판의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 이용해서, 하기 식의 관계를 만족시키도록 특정한다.
εθ lim=A[b·Δεθ/Δt]＋c
상기 εθ lim은 신장 플랜지 한계 왜곡(판 가장자리 정접 방향)이고,
상기 Δεθ/Δt는 판 두께 방향의 왜곡 구배이고,
상기 A, b는 영향 계수이고,
상기 c는 왜곡 구배가 0(제로)인 경우의 한계 왜곡이다.
본 발명에 관한 프레스 성형 여부 판정 방법은 금속 재료(metal sheet)의 프레스 성형 여부 판정 방법으로서, 금속 재료를 이용해서 초기 구멍 직경과 구멍 확대용 펀치 형상을 변경해서 구멍 확산 시험을 실행하여 전단 가장자리에서의 신장 플랜지 한계 왜곡을 구하는 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정과, 상기 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 초기 구멍의 직경 방향의 왜곡 구배를 구하는 직경 방향 왜곡 구배 검출 공정과, 상기 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 구하는 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정과, 상기 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정에서 얻어진 신장 플랜지 한계 왜곡과, 직경 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 직경 방향 왜곡 구배와, 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 판 두께 방향 왜곡 구배를 이용해서, 신장 플랜지 한계 왜곡εθ lim과, 직경 방향 왜곡 구배와 판 두께 방향 왜곡 구배를 가산한 것[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]의 관계를 나타내는 실험식(empirical formula)을 구하고, 해당 실험식을 이용해서 신장 플랜지 왜곡을 발생시키는 프레스 성형의 여부를 판정하는 판정 공정을 포함한다.
본 발명에 관한 프레스 성형 여부 판정 방법은 금속 재료의 프레스 성형 여부 판정 방법으로서, 금속 재료를 이용해서 초기 구멍 직경과 구멍 확대용 펀치 형상을 변경해서 구멍 확대 시험을 실행하여 전단 가장자리에서의 신장 플랜지 한계 왜곡를 구하는 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정과, 상기 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 구하는 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정과, 상기 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정에서 얻어진 신장 플랜지 한계 왜곡과, 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 판 두께 방향 왜곡 구배를 이용해서, 신장 플랜지 한계 왜곡εθ lim과, 판 두께 방향 왜곡 구배[b·Δεθ/Δt]의 관계를 나타내는 실험식을 구하고, 해당 실험식을 이용해서 신장 플랜지 왜곡을 발생시키는 프레스 성형의 여부를 판정하는 판정 공정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 신장 플랜지 한계 왜곡과 왜곡 구배(직경 방향(내부 방향) 왜곡 구배 및 판 두께 방향 왜곡 구배, 또는 판 두께 방향 왜곡 구배)의 관계를 얻는 것에 의해, 판 두께가 두꺼운 금속판의 프레스 성형에 있어서의 신장 플랜지 한계 왜곡을 정밀도 높게 예측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1(강종(steel grade) A)에 관한 구멍 확대 시험 결과의 일예의 그래프로서, 종축이 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고, 횡축이 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 중첩한 것을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1(강종 B)에 관한 구멍 확대 시험 결과의 일예의 그래프로서, 종축이 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고, 횡축이 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 중첩한 것을 나타내고 있다.
도 3은 도 1의 횡축을 종래 방법(직경 방향의 왜곡 구배)으로 한 그래프이다.
도 4는 도 2의 횡축을 종래 방법(직경 방향의 왜곡 구배)으로 한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 원통 펀치를 이용한 구멍 확대 시험에 대해 설명하는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 관한 원추 펀치를 이용한 구멍 확대 시험에 대해 설명하는 설명도이다.
도 7은 실시형태 2(강종 C)에 나타낸 종래 방법의 구멍 확대 시험 결과의 일예의 그래프로서, 종축이 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고, 횡축이 직경 방향의 왜곡 구배를 나타내고 있다.
도 8은 도 7의 그래프의 횡축을 판 두께 방향의 왜곡 구배로 한 본 발명 방법의 그래프이다.
도 9는 도 7의 그래프의 횡축을 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 중첩한 것으로 한 본 발명 방법의 그래프이다.
도 10은 실시형태 2(강종 D)에 나타낸 종래 방법의 구멍 확대 시험 결과의 일예의 그래프로서, 종축이 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고, 횡축이 직경 방향의 왜곡 구배를 나타내고 있다.
도 11은 도 10의 그래프의 횡축을 판 두께 방향의 왜곡 구배로 한 본 발명 방법의 그래프이다.
도 12는 도 10의 그래프의 횡축을 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 중첩한 것으로 한 본 발명 방법의 그래프이다.
도 13은 실시형태 2(강종 E)에 나타낸 종래 방법의 구멍 확대 시험 결과의 일예의 그래프로서, 종축이 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고, 횡축이 종래 방법(직경 방향의 왜곡 구배)을 나타내고 있다.
도 14는 도 13의 그래프의 횡축을 판 두께 방향의 왜곡 구배로 한 본 발명 방법의 그래프이다.
도 15는 도 13의 그래프의 횡축을 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 중첩한 것으로 한 본 발명 방법의 그래프이다.
도 16은 실시예에 관한 구멍 확대 시험 결과의 일예(강종 F)의 그래프로서, 종축이 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고, 횡축이 본 발명에 관한 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 중첩한 것을 나타내고 있다.
도 17은 비교를 위해 도 16의 그래프의 횡축을 직경 방향의 왜곡 구배로 한 종래 방법의 그래프이다.
도 18은 본 발명의 다른 예로서, 도 16의 그래프의 횡축을 판 두께 방향의 왜곡 구배로 한 그래프이다.
도 19는 구멍 확대 시험 등에 대해 설명하는 설명도이다.
도 20은 구멍 확대 시험 등 결과의 일예의 그래프로서, 횡축이 종래 방법(직경 방향의 왜곡 구배)에 의한 것으로 한 그래프이다.
[실시형태 1]
본 발명에 관한 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법은 신장 플랜지 한계 왜곡을, 하중을 부가했을 때에 금속판 단부로부터 내부 방향을 향하는 왜곡 구배(구멍 확대 시험의 경우, 직경 방향의 왜곡 구배)와, 하중 방향에 교차하는 금속판의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 이용해서 이하의 식(1)의 관계를 만족시키도록 특정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
εθ lim=A[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]＋c…(1)
단, 식 (1)에 있어서,εθ는 구멍 가장자리부의 원주 방향 왜곡(신장 플랜지 왜곡),εθlim은 신장 플랜지 한계 왜곡,Δεθ/Δr은 내부 방향의 왜곡 구배(직경 방향 왜곡 구배),Δεθ/Δt는 판 두께 방향의 왜곡 구배, A, a, b는 영향 계수이며, c는 왜곡 구배가 0(제로)인 경우의 한계 왜곡이다.
이하에, 본 발명에 이르는 경위에 대해 상세하게 설명한다.
상기의 신장 플랜지 한계 왜곡과 왜곡 구배는 구멍 확대 시험에 의해서 구하기 때문에, 본 발명의 경위를 설명하기 전에, 본 실시형태에 있어서의 구멍 확대 시험의 수순에 대해 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 구멍 확대 시험에서는 우선, 시험편으로 되는 금속판(1)에 미리 소정의 직경의 구멍을 뚫어 두고, 구멍의 중심과 펀치(원추 펀치(3), 원통 펀치(5))의 중심을 일치시킨 상태에서, 금속판(1)의 하면에서 상면측을 향해 펀치를 밀어 올리는 것에 의해서 구멍의 직경을 확대시킨다. 또한, 펀치의 밀어 올림을 계속시켜 구멍 가장자리부에 균열(7)을 발생시켜(원추 펀치(3)의 경우에는 도 19의 (a) 참조, 원통 펀치(5)의 경우에는 도 19의 (b) 참조), 그 때의 구멍의 원주 방향의 왜곡량(신장 플랜지 한계 왜곡)을 측정한다.
원통 펀치(5) 및 원추 펀치(3)에 의한 구멍 확대 시험을 실행하는 이유는 원통 펀치(5)를 이용한 구멍 확대에 의한 변형의 양태와 원추 펀치(3)를 이용한 구멍 확대에 의한 변형의 양태가 모두 전형적인 변형의 양태이기 때문이다. 원통 펀치(5)에 의한 구멍 확대는 드로 성형 가공(deep drawing)에 있어서의 신장 플랜지부의 성형에 상당한다. 한편, 원추 펀치(3)에 의한 구멍 확대는 폼 성형 가공(crash forming)에 있어서의 플랜지 업에 상당한다.
실제의 프레스 성형에 있어서는 프레스 성형품의 부분마다 성형의 양태는 다양하지만, 어느 부분도 드로 성형과 폼 성형의 중간적인 성형으로서 파악할 수 있다. 그 때문에, 원통 펀치(5) 및 원추 펀치(3)에 의한 구멍 확대 시험을 실행해서 파단 한계를 조사하는 것은 어떠한 프레스 성형에 대해서도 적용할 수 있는 통일된 지표를 작성하기 때문에 중요하다.
드로 성형이나 폼 성형과 같은 성형 방법 이외의 것으로서, 자동차의 서스펜션 부품에 있어서 많이 이용되는 버링 가공(burring) 방법이 있다. 버링 가공 방법은 얇은 판에 두께를 갖게 하고자 하는 경우에 사용하는 가공 방법이며, 원추 구멍 확대 시험에 있어서의 원추 펀치에서의 구멍 확대를 더욱 진행시켜, 두께로 되는 벽을 세운다고 하는 가공 방법이다. 이 경우, 구멍 가장자리는 신장 플랜지 성형 그 자체이므로, 이러한 버링 가공 방법을 수반하는 경우에 있어서도 상술한 원추 펀치(3)를 이용해서 파단 한계를 조사함으로써 작성한 지표는 당연히 적용 가능하다.
도 3 및 도 4는 구멍 확대 시험 결과를, 특허문헌 1의 방법과 마찬가지로, 신장 플랜지 한계 왜곡과, 금속판 단부로부터 내부 방향, 즉 직경 방향의 왜곡 구배의 관계를 그래프화한 것이다. 도 3은 판 두께 2.6㎜의 강종 A로 이루어지는 금속판에 대해 원추 펀치(3) 및 원통 펀치(5)를 이용해서 구멍 확대 시험을 실행한 결과를 그래프에 나타낸 것이다. 도 4는 판 두께 3.2㎜의 강종 B로 이루어지는 금속판에 대해 원추 펀치(3) 및 원통 펀치(5)를 이용해서 구멍 확대 시험을 실행한 결과를 그래프에 나타낸 것이다. 도 3 및 도 4에 있어서 종축은 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고, 횡축은 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배(㎜-1)를 나타내고 있다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 원추 펀치 구멍 확대 시험 결과와, 원통 펀치 구멍 확대 시험 결과는 별개의 그룹을 이루고 있으며, 신장 플랜지 한계 왜곡선이 정해지지 않는다. 그 때문에, 도 3 및 도 4에 나타나는 결과에 의거하여 신장 플랜지의 깨짐을 정확하게 예측할 수는 없다.
또, 원통 펀치 구멍 확대 시험 결과의 그룹보다, 원추 펀치 구멍 확대 시험 결과의 그룹이 비교적 도면 중의 상측에 있다. 이것은 원추 펀치(3)에 의해서 구멍 확대 시험을 실행한 경우 쪽이 파단되기 어렵다는 것이다. 이와 같이, 구멍 확대용 펀치 형상(원통 펀치(5)와 원추 펀치(3))의 차에 의해서 구멍 확대 시험 결과가 다른 것은 금속판의 변형의 양태가 다르기 때문인 것으로 추측된다. 이 점에 대해 이하에 상세하게 설명한다.
우선, 파단(fracture)에 대해 설명한다. 신장 플랜지 성형에서 판 가장자리에 있어서 파단으로 판단되는 상태는 비교적 거시적인 현상이다. 예를 들면, 판 가장자리에 있어서의 임의의 부위에서 파단 한계를 넘는 상태가 되면, 그 부위에 미시적인 깨짐의 기점이 생기고, 그곳으로부터 판 두께 방향 및 내부 방향(직경 방향)으로 균열(crack)이 진전하여 파단한다고 고려된다. 균열의 진전은 비교적 빠른 현상이며, 판 가장자리에 있어서의 임의의 부위에서 파단 한계에 도달한 후, 판 가장자리로부터 판 두께 방향 및 내부 방향(직경 방향)으로 어느 정도 진행한 부위까지 파단 한계 상태가 되면, 한번에 균열이 진전하여, 파단으로서 관측된다.
반대로 말하면, 판 가장자리의 임의의 부위의 변형이 파단 한계를 넘고 있어도, 그 부위에 인접하는 부위의 변형이 파단 한계를 넘고 있지 않으면, 즉 변형 여력이 크면, 인접하는 부위에 의해서 보호되어 즉석에서 파단되는 일은 없다(보호 작용). 균열(7)(도 19 참조)이 판 두께 방향과 내부 방향(직경 방향)의 어느 방향으로 우선적으로 진전할지는 재료 특성이나 판 두께 조건에 따라 다르다.
이 점을 고려해서, 구멍 확대 시험에 있어서의 금속판(1)의 변형의 양태에 대해 도 5 및 도 6에 의거하여 설명한다. 도 5의 (a)는 원통 펀치(5)를 이용한 구멍 확대 시험시의 금속판(1)의 변형의 양태를 판 두께 방향의 단면도로 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에 있어서의 구멍 가장자리부의 점선의 원으로 둘러싼 부분을 확대해서 도시한 것이다. 도 6의 (a)는 원추 펀치(3)를 이용한 구멍 확대 시험시의 금속판(1)의 변형의 양태를 판 두께 방향의 단면도로 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)에 있어서의 구멍 가장자리부를 일부 확대해서 도시한 것이다. 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 있어서, 양 방향 화살표의 길이는 원주 방향의 왜곡량의 크기를 나타내고 있다.
원통 펀치(5)를 이용한 경우, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 원통 펀치(5)의 코너부에서 구멍 가장자리부가 직경 외측 방향으로 인장되도록 해서 구멍의 직경이 확대된다(면내 방향(in-plane direction)의 변형). 이 때, 구멍 가장자리부는 도 5의 (a) 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 직경 외측 방향으로 균일하게 인장되기 때문에, 구멍 가장자리부의 판 두께 방향에 있어서는 균일하게 왜곡량을 갖고 있는 상태, 즉 판 두께 방향의 왜곡 구배가 거의 없는 상태가 된다(도 5의 (b) 참조). 왜곡량은 내부 방향(직경 방향)으로는 균일하지 않으며, 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배는 급하게 되어 있다.
한편, 원추 펀치(3)를 이용한 경우, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 원추 펀치(3)의 선단의 경사부(3a)에 의해서 원추 펀치(3)의 선단 방향으로 눌리도록 해서 구멍의 직경이 확대된다(면외 방향(off-plane direction)의 변형). 금속판의 상면측에 있어서는 원추 펀치(3)와 맞닿아 있는 하면측보다 판 두께분만큼 직경 외측에 있기 때문에, 그 분만큼 크게 연장된다. 이에 대해, 금속판의 하면측은 그다지 연장되지 않는다(도 6의 (a) 중의 화살표 참조). 고로, 판 두께 방향의 왜곡 구배가 원통 펀치(5)의 경우보다 비교적 급하게 된다(도 6의 (b) 참조). 즉, 하면측은 상면측보다 변형 여력(보호 효과)이 크다. 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배는 원통 펀치(5)의 경우와 마찬가지로 급한 구배로 되어 있다.
이와 같이, 원추 펀치(3)를 이용한 경우와 같이 판 두께 방향의 왜곡 구배가 크면, 변형 여력의 큰 부분(왜곡량이 작은 부분)에 의한 보호 효과가 크다. 이 때문에, 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배와 신장 플랜지 왜곡의 관계가 파단의 한계에 도달했다고 해도, 전체적으로 파단의 한계에 도달하지 않고, 즉시 판 두께 방향으로 관통하는 파단 상태로는 되지 않는다. 따라서, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 금속판의 하면측의 부분에 의한 보호 효과의 분만큼, 원추 펀치 구멍 확대 시험 결과의 그룹이 원통 펀치 구멍 확대 시험 결과의 그룹보다 높게 되어 있다고 추측된다.
이상과 같이, 판 두께가 두꺼운 금속판(1)의 경우, 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배의 양쪽이 신장 플랜지 한계 왜곡에 영향을 주고 있다고 고려된다.
상기와 같은 신장 플랜지 한계 왜곡과 왜곡 구배의 관계를 수학적으로 표현하면, 이하의 설명과 같다. 신장 플랜지 한계 왜곡εθlim과 왜곡 구배 dx의 일반적인 관계는 이하의 식(2)으로 나타난다.
εθlim=A·dx＋c…(2)
상술한 바와 같이, 신장 플랜지 한계 왜곡에는 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배의 양쪽이 영향을 주고 있기 때문에, 왜곡 구배 dx를 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배의 중첩으로 표현하면 이하의 식(3)으로 나타난다.
dx=a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt…(3)
식(3)을 식(2)에 대입해서 정리하면 상술한 이하의 식(1)이 된다.
εθlim=A[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]＋c…(1)
단, 식(1)에 있어서,εθ는 구멍 가장자리부의 원주 방향 왜곡(신장 플랜지 왜곡),εθlim은 신장 플랜지 한계 왜곡,Δεθ/Δr은 내부 방향(직경 방향) 왜곡 구배, Δεθ/Δt는 판 두께 방향의 왜곡 구배, A, a, b는 영향 계수이며, c는 왜곡 구배가 0(제로)인 경우의 한계 왜곡이다.
혹은 식(1)을 한층 또한 일반화해서, 이하의 식(4)로 해도 좋다.
εθ lim=a＇·{Δεθ/Δr}n＋b＇·{Δεθ/Δt}m＋c…(4)
단, 식(4)에 있어서, a＇, b＇, n 및 m은 영향 계수이며, 다른 변수는 식(1)과 마찬가지이다. 식(4)에 있어서 n=1, m=1로 설정하면 식(1)이 된다.
식(1) 및 식(4) 중의 파라미터(A, a, b, c, a＇, b＇, n 및 m)는 다양한 조건(강종이나 판 두께, 펀칭(piercing)이나 전단 클리어런스(clearance in shearing))에서 구멍 확대 시험을 실행함으로써 결정할 수 있다. 동일한 금속판(동일 강종, 동일 판 두께 등)에서도 제조 로트에 따라 편차가 발생할 가능성을 고려하여, 작성한 한계선에 안전율을 적절히 설정해도 좋다.
판 두께 방향의 왜곡 구배는 실제의 구멍 확대 시험에 의해서 얻을 수 있다.구체적으로는 시험편의 양면에 신장 플랜지 성형 전후에서 추적 가능한 미소하고 또한 정밀한 마크를 붙여, 시험 후에 양 마크의 위치의 차로부터 왜곡량을 계측하며, 표리면의 왜곡량의 차를 판 두께로 나누면 왜곡 구배를 산출할 수 있다.
또, 다른 방법으로서, 판 두께 방향의 왜곡 구배는 솔리드 요소(solid element)를 이용한 FEM 해석에 의해서 구멍 확대 시험을 모의하는 것에 의해서도 취득할 수 있다. 이 경우, 판 두께 방향을 5분할 이상으로 요소 분할을 함으로써 충분한 정밀도의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 얻을 수 있다. 또, 어느 정도의 정밀도 저하를 허용한다면, 쉘 요소(shell element)를 이용해서 판 두께 방향에 최저 5점의 적분점을 설정하는 것으로도 판 두께 방향의 왜곡 구배를 얻을 수 있다. 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배 및 판 두께 방향의 왜곡 구배는 구멍 확대 시험에 있어서의 초기 구멍 직경, 구멍 확대용 펀치 형상 및 공구 치수를 변경함으로써, 변화시키는 것이 가능하다.
이상과 같이, 신장 플랜지 한계 왜곡은 하중을 부가했을 때에 금속판 단부로부터 내부 방향을 향하는 왜곡 구배(구멍 확대 시험의 경우, 직경 방향의 왜곡 구배)와, 하중 방향에 교차하는 금속판의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 이용해서, 식(1) 또는 식(4)의 관계를 만족시키도록 특정할 수 있다.
또, 신장 플랜지 한계 왜곡과 왜곡 구배의 관계를 그래프로 나타냄에 있어서, 도 3 및 도 4에 있어서는 횡축을 직경 방향의 왜곡 구배로 하고 있던 점을, 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값을 나타내는 것으로 치환함으로써, 더욱 정확하게 신장 플랜지 한계 왜곡과 왜곡 구배의 관계를 나타내는 그래프로 할 수 있다. 도 3 및 도 4에 나타낸 구멍 확대 시험의 결과를, 횡축을 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값(a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt)(㎜-1)로 해서 재플롯한 것을 도 1 및 도 2에 나타낸다.
도 1에 있어서는 각 시험 결과에 의거하여 작성된 근사 직선(approximation curve) L1은 식：y=5.19x＋0.42(본 발명에 있어서의 실험식의 일예)로 나타난다. 근사 직선이 각 데이터를 어느 잘 근사하고 있는지를 나타내는 지표로서 결정 계수(coefficient of determination) R2값이 있으며, R2값은 1에 가까울수록 각 데이터를 근사 직선으로 근사할 수 있는 것을 나타낸다. 근사 직선 L1의 경우, R2값은 0.95이다. 이것은 근사 직선 L1에 의해서, 원통 펀치 구멍 확대 시험 결과와 원추 펀치 구멍 확대 시험 결과를 잘 근사하고 있는 것을 의미하고 있다.
따라서, 도 1 중의 근사 직선 L1을 신장 플랜지 한계 왜곡선으로서 이용하면, 판 두께 2.6㎜의 강종 A로 이루어지는 금속판에 있어서, 구멍 확대용 펀치형상의 차에 관계없이, 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값에 의거하여, 신장 플랜지 파단 한계값을 판독할 수 있다.
마찬가지로, 도 2에 대해 설명한다. 도 2에 있어서 각 시험 결과에 의거하여 작성된 근사 직선 L2는 식：y=8.32x＋0.42(본 발명에 있어서의 실험식의 일예)로 나타난다. 근사 직선 L2의 R2값은 0.98이며, 근사 직선 L2는 각 시험 결과를 잘 근사하고 있다. 따라서, 도 2 중의 근사 직선 L2도 상기 근사 직선 L1과 마찬가지로, 판 두께 3.2㎜의 강종 B로 이루어지는 금속판의 신장 플랜지 한계 왜곡선으로서 이용할 수 있다.
이상과 같이, 신장 플랜지 한계 왜곡과 왜곡 구배의 관계를 그래프로 나타낼 때에, 횡축을 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값(a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt)(㎜-1)로 함으로써, 판 두께가 두꺼운 금속판의 프레스 성형에 있어서 신장 플랜지 한계 왜곡을 정밀도 높게 예측할 수 있다.
또한, 구멍 가장자리부의 접선 방향의 왜곡 구배에 관해서는 특히 590MPa급 이상의 고강도 금속판(high-strength metal sheet)의 경우, 그 영향도가 작다고 하는 결과가 얻어졌다.
이상과 같이 해서 특정되는 신장 플랜지 한계 왜곡을 소정의 금속판에 대해 구함으로써, 그 금속판을 이용해서 프레스 성형을 실행하는 경우에 있어서, 깨짐이 발생하는지 어떤지를 판정(프레스 성형 여부 판정)할 수 있다.
이하에, 프레스 성형 여부 판정 방법의 수순을 설명한다.
프레스 성형 여부 판정 방법에서는 우선, 소정의 강종으로 이루어지는 소정의 판 두께의 금속판을 이용해서, 초기 구멍 직경과 구멍 확대용 펀치형상(원추 펀치나 원통 펀치 등)을 변경해서 구멍 확대 시험을 실행하여 전단 가장자리에서의 신장 플랜지 한계 왜곡을 구한다(신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정).
다음에, 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 초기 구멍의 직경 방향의 왜곡 구배를 구한다(직경 방향 왜곡 구배 검출 공정). 마찬가지로, 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 구한다(판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정).
다음에, 상기 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정에서 얻어진 신장 플랜지 한계 왜곡과, 직경 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 직경 방향 왜곡 구배와, 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 판 두께 방향 왜곡 구배를 이용해서, 신장 플랜지 한계 왜곡εθ lim과, 직경 방향 왜곡 구배와 판 두께 방향 왜곡 구배를 가산한 것[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]의 관계를 나타내는 실험식을 구하고, 그 실험식을 이용해서 신장 플랜지 왜곡을 발생시키는 프레스 성형의 여부를 판정한다(판정 공정).
판정은 더욱 구체적으로는 프레스 성형에 의해서 생기는 신장 플랜지 왜곡과, 실험식을 이용해서 구해지는 신장 플랜지 한계 왜곡을 비교함으로써 실행한다.신장 플랜지 왜곡이 신장 플랜지 한계 왜곡보다 작은 경우에는 프레스 성형 가능으로 판정한다. 한편, 신장 플랜지 왜곡이 신장 플랜지 한계 왜곡을 넘고 있는 경우에는 프레스 성형 불가로 판정한다. 실제, 한계선상은 깨짐 발생으로 판단한다. 더 나아가서는 전술하는 바와 같이 사용한 소재의 편차, 프레스시의 변형 거동(deformation behavior)의 약간의 변화 등의 제조 공정의 편차를 고려해서, 안전율을 마련하면 좋다. 즉, 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정에서 얻은 신장 플랜지 한계 왜곡에 비해, 판정 공정에서 이용하는 신장 플랜지 한계 왜곡을 낮은 값으로 설정하면 좋다.
[실시형태 2]
상기 실시형태 1은 내부 방향(직경 방향)의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배의 양쪽을 고려하는 경우에 대해 설명했지만, 강종에 따라서는 판 두께 방향의 왜곡 구배만을 고려하면 좋지 않을까라는 추측하에 실험을 실행했으므로, 그 결과에 대해 이하에 설명한다.
실험은 조성 및 조직이 다른 3개의 강종(강종 C∼강종 E)으로 이루어지는 금속판(판 두께 2.6㎜)에 대해, 실시형태 1과 마찬가지로 원추 펀치 및 원통 펀치를 이용해서 구멍 확대 시험을 실행하였다. 시험 전의 구멍의 크기는 10㎜φ, 20㎜φ, 25㎜φ, 50㎜φ로 하였다.
도 7 내지 도 9는 강종 C로 이루어지는 금속판에 대해 실행한 구멍 확대 시험의 결과이다. 도 7 내지 도 9의 종축은 공통적으로 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고 있으며, 횡축만이 다르다. 도 7의 횡축은 직경 방향의 왜곡 구배(㎜-1), 도 8의 횡축은 판 두께 방향의 왜곡 구배(㎜-1), 도 9의 횡축은 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값(a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt)(㎜-1)를 나타내고 있다. 영향 계수 a, b는 예를 들면 a＋b=1로서 최적값을 구하는 것이 가능하다.
도 7을 보면, 근사 직선 L3의 결정계수 R2값은 0.9214로 높은 값이지만, 도 8의 근사 직선 L4의 R2값은 0.949로 더욱 높고, 또한 도 9의 근사 직선 L5의 R2값은 0.9608로 가장 높다. 상술한 바와 같이, 근사 직선의 R2값은 1에 가까운 쪽이 근사 직선에 의해서 각 시험 결과를 잘 근사하고 있으며, 고정밀도로 신장 플랜지 한계 왜곡을 예측할 수 있다. 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배의 양쪽을 고려하는 쪽이 가장 고정밀도로 신장 플랜지 한계 왜곡를 예측할 수 있지만, 판 두께 방향의 왜곡 구배만을 고려하는 경우에도 충분히 고정밀도로 예측할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 강종 D로 이루어지는 금속판에 대해 실행한 구멍 확대 시험의 결과이며, 도면의 보는 방법은 도 7 내지 도 9와 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다. 직경 방향의 왜곡 구배를 횡축으로 한 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 근사 직선 L6의 R2값은 0.8181이며, 약간 낮다. 한편, 판 두께 방향의 왜곡 구배를 횡축으로 한 경우, 도 11에 나타내는 바와 같이, 근사 직선 L7의 R2값은 0.9610이다. 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값을 횡축으로 한 경우에 대해서는 도 12에 나타내는 바와 같이, 근사 직선 L8의 R2값은 0.9617이며, 가장 높은 값을 나타내었다. 이와 같이, 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값을 횡축으로 한 경우가 가장 양호하지만, 판 두께 방향의 왜곡 구배를 횡축으로 한 경우에도 충분히 고정밀도로 신장 플랜지 한계 왜곡을 예측할 수 있다.
강종 E로 이루어지는 금속판에 대해 실행한 구멍 확대 시험 결과를 도 13 내지 도 15에 나타낸다. 직경 방향의 왜곡 구배를 횡축으로 한 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 근사 직선 L9의 R2값은 0.7575로 낮지만, 판 두께 방향의 왜곡 구배를 횡축으로 한 경우에는 도 14에 나타내는 바와 같이, 근사 직선 L10의 R2값은 0.9216으로 높고, 바람직하였다. 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값을 횡축으로 한 경우, 도 15에 나타내는 바와 같이, 직경 방향의 영향 계수 a의 최적값이 0으로 됨으로써, 근사 직선 L11의 R2값은 0.9216이며, 그 결과, 도 14의 경우와 마찬가지였다.
이상과 같이, 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배의 양쪽을 고려한 경우가 가장 고정밀도로 신장 플랜지 한계 왜곡을 예측할 수 있지만, 판 두께 방향의 왜곡 구배만을 고려한 경우에도 충분히 고정밀도로 신장 플랜지 한계 왜곡을 예측할 수 있다.
판 두께 방향의 왜곡 구배만을 고려하는 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법을 수식으로 표현하기 위해서는 실시형태 1에서 설명한 직경 방향과 판 두께 방향의 양을 고려한 식(1)에 있어서의 직경 방향의 왜곡 구배의 계수 a를 0으로 하면 좋다. 구체적으로는 식(1)의 계수 a를 0으로 한 하기 식(5)로서 표현할 수 있다.
εθlim=A[b·Δεθ/Δt]＋c…(5)
또한, 더욱 일반화한 식으로서는 식(4)에 있어서, a＇=0으로 함으로써 하기 식(6)이 얻어진다.
εθ lim=b＇·{Δεθ/Δt}n＋＋c…(6)
본 발명은 판 두께 2.0㎜이상의 금속판의 신장 플랜지 변형에 적용하면 더욱 좋은 정밀도로 신장 플랜지 한계 왜곡를 특정할 수 있는 것이다.
<실시예>
본 발명의 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법의 효과에 대해, 구체적인 실시예에 의거하여 설명한다. 도면은 도 16 내지 도 18을 참조한다. 도 16 내지 도 18은 판 두께 3.2㎜의 강종 F로 이루어지는 금속판에 있어서, 원추 펀치(3) 및 원통 펀치(5)를 이용해서 구멍 확대 시험을 실행한 결과를, 횡축만을 바꾸어서 그래프화한 것이다. 도 16 내지 도 18에 있어서, 종축은 신장 플랜지 한계 왜곡을 나타내고 있다. 도 16은 발명예로서, 횡축이 직경 방향의 왜곡 구배와 판 두께 방향의 왜곡 구배를 가산한 값(a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt)(㎜-1)을 나타낸 것이다. 도 17은 비교예로서 횡축이 직경 방향의 왜곡 구배(Δεθ/Δr)(㎜-1)를 나타낸 것이다. 또, 도 18은 다른 발명예로서, 횡축이 판 두께 방향의 왜곡 구배(Δεθ/Δt)(㎜-1)를 나타낸 것이다.
도 16에 있어서 각 시험 결과에 의거하여 작성된 근사 직선 L12는 식：y=7.94x＋0.35로 나타난다(실시형태 1의 실험식에 상당). 근사 직선 L12의 결정계수 R2값은 0.97이며, 각 시험 결과를 잘 근사하고 있다. 한편, 도 17에 있어서 각 시험 결과에 의거하여 작성된 근사 직선 L13은 식：y=5.29 x＋0.32로 나타나며, R2값은 0.85이었다. 또, 도 18에 있어서 각 시험 결과에 의거하여 작성된 근사 직선 L14는 식：y=9.48 x＋0.42(실시형태 2의 실험식에 상당)로 나타나며, R2값은 0.90이었다.
이와 같이, 도 16에 나타내는 근사 직선 L12의 R2값이 가장 높고, 다음에 도 18에 나타내는 근사 직선 L14의 R2값이 높고, 도 17에 나타내는 근사 직선 L13의 R2값이 가장 낮은 값으로 되었다. 근사 직선 L14의 R2값이 근사 직선 L12의 R2값보다 저하한 이유로서는 강종 F가 직경 방향에 깨짐을 발생시키기 쉬운 강종이기 때문에 직경 방향의 왜곡 구배의 영향이 컸기 때문으로 고려된다. 무엇보다, 직경 방향만을 고려한 근사 직선 L13의 R2값보다 R2값의 값은 높고, 직경 방향만을 고려하고 있던 종래 방법보다 고정밀도인 것은 실증되고 있다.
이상과 같이, 근사 직선 L12(실시형태 1의 실험식에 상당)는 각 시험 결과를 가장 잘 근사하고 있으며, 근사 직선 L12를 나타내는 실험식에 의거하면 신장 플랜지 한계 왜곡을 고정밀도로 구할 수 있기 때문에, 프레스 성형 불가의 판정을 정밀도 높게 실행할 수 있다.
상기의 설명에 있어서, 왜곡 구배의 산출에 관해, 전단 가장자리 근방의 영역을 설정하여, 그 영역내에서 계산하는 것으로 하였다. 구체적으로는 판 두께의 2배 정도의 영역을 설정하고, 직경 방향의 왜곡 구배는 판 가장자리로부터 내부 방향의 왜곡 구배를 판 두께 중심 환산으로 산출하고, 판 두께 방향의 왜곡 구배는 그 영역내의 직경 방향 왜곡의 평균값을 이용하였다.
단, 왜곡 구배를 계산하는 설정 영역의 계산 정밀도에 주는 영향은 재료에 따라 다르다. 이 때문에, 재료마다 설정 영역을 적절히 변경하여 실험식을 구하고, 그 실험식을 실 부품의 프레스 성형 여부 판정에 이용하는 경우도, 동일한 영역에서 왜곡 구배를 계산하여 여부 판정을 실행하도록 하는 것이 바람직하다. 무엇보다도 발명자들은 대부분의 경우, 판 두께 정도, 판 두께의 2배 정도의 영역, 혹은 5㎜ 정도, 7㎜ 정도와 같은 고정된 값의 영역을 왜곡 구배를 계산하는 영역으로 함으로써 실험식의 정밀도를 크게 저하시키는 일 없이 실용에 제공할 수 있는 것을 확인하고 있다.
또, 판 두께 방향의 왜곡 구배에 대해서는 판 두께 방향의 가장 판 가장자리에 가까운 부위(최에지부)의 왜곡 구배를 취해도, 영역내의 평균값을 취한 경우와 경향이 변경되지 않는 경우가 대부분이다. 이 때문에, 계산을 간이하게 실행하기 위해 최에지부의 판 두께 방향 왜곡 구배를 채용해도 좋다. 이 경우에도, 실험식을 구하는 경우와, 실 부품에서의 프레스 성형 여부 판정의 경우에서 마찬가지로 하는 것, 즉 실험식을 구하는 경우에 최에지부의 판 두께 방향 왜곡 구배를 채용한 것이면, 실 부품에서의 프레스 성형 여부 판정의 경우도 최에지부의 판 두께 방향 왜곡 구배를 채용하는 것이 중요하다.
또한, 강종, 판 두께마다 미리 한계선을 구하고, 데이터 베이스를 작성해 두어, 그 데이터 베이스를 이용해서 실 부품의 신장 플랜지 성형성을 판정하면, 판정을 실행하기 전에 한계선을 일일이 작성할 필요는 없다. 그 때에도, 재료의 로트 마다의 편차 등을 고려하고, 한계선에 안전율을 마련함으로써, 더욱 안전측의 판정이 가능하게 된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 따르면, 판 두께가 두꺼운 금속판의 프레스 성형에 있어서의 신장 플랜지 한계 왜곡을 정밀도 높게 예측할 수 있다.
L1∼L14; 근사 직선 1; 금속판
3; 원추 펀치 3a; 경사부
5; 원통 펀치 7; 균열

Claims (4)

  1. 신장 플랜지 한계 왜곡을, 하중을 부가했을 때에 금속판 단부로부터 직경 방향을 향하는 왜곡 구배와, 하중 방향에 교차하는 금속판의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 이용해서, 하기 식의 관계를 만족시키도록 특정하는 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법:
    εθlim=A[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]＋c
    상기 εθlim은 신장 플랜지 한계 왜곡(판 가장자리 정접 방향)이고,
    상기 Δεθ/Δr은 직경 방향의 왜곡 구배이고,
    상기 Δεθ/Δt는 판 두께 방향의 왜곡 구배이고,
    상기 A, a, b는 영향 계수이고.
    상기 c는 왜곡 구배가 0(제로)인 경우의 한계 왜곡이다.
  2. 신장 플랜지 한계 왜곡을, 하중을 부가했을 때에 하중 방향에 교차하는 금속판의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 이용해서, 하기 식의 관계를 만족시키도록 특정하는 신장 플랜지의 한계 왜곡 특정 방법:
    εθ lim=A[b·Δεθ/Δt]＋c
    상기 εθ lim은 신장 플랜지 한계 왜곡(판 가장자리 정접 방향)이고,
    상기 Δεθ/Δt는 판 두께 방향의 왜곡 구배이고,
    상기 A, b는 영향 계수이고,
    상기 c는 왜곡 구배가 0(제로)인 경우의 한계 왜곡이다.
  3. 금속 재료의 프레스 성형 여부 판정 방법으로서,
    금속 재료를 이용해서 초기 구멍 직경과 구멍 확대용 펀치 형상을 변경해서 구멍 확대 시험을 실행하여 전단 가장자리에서의 신장 플랜지 한계 왜곡을 구하는 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정과,
    상기 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 초기 구멍의 직경 방향의 왜곡 구배를 구하는 직경 방향 왜곡 구배 검출 공정과,
    상기 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 구하는 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정과,
    상기 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정에서 얻어진 신장 플랜지 한계 왜곡과, 직경 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 직경 방향 왜곡 구배와, 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 판 두께 방향 왜곡 구배를 이용해서, 신장 플랜지 한계 왜곡εθ lim과, 직경 방향 왜곡 구배와 판 두께 방향 왜곡 구배를 가산한 것[a·Δεθ/Δr＋b·Δεθ/Δt]의 관계를 나타내는 실험식을 구하고, 해당 실험식을 이용해서 신장 플랜지 왜곡을 발생시키는 프레스 성형의 여부를 판정하는 판정 공정을 포함하는 프레스 성형 여부 판정 방법.
  4. 금속 재료의 프레스 성형 여부 판정 방법으로서,
    금속 재료를 이용해서 초기 구멍 직경과 구멍 확대용 펀치 형상을 변경해서 구멍 확대 시험을 실행하여 전단 가장자리에서의 신장 플랜지 한계 왜곡을 구하는 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정과,
    상기 구멍 확대 시험 후의 전단 가장자리 근방에 있어서의 판 두께 방향의 왜곡 구배를 구하는 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정과,
    상기 신장 플랜지 한계 왜곡 취득 공정에서 얻어진 신장 플랜지 한계 왜곡과, 판 두께 방향 왜곡 구배 검출 공정에서 얻어진 판 두께 방향 왜곡 구배를 이용해서, 신장 플랜지 한계 왜곡εθ lim과, 판 두께 방향 왜곡 구배[b·Δεθ/Δt]의 관계를 나타내는 실험식을 구하고, 해당 실험식을 이용해서 신장 플랜지 왜곡을 발생시키는 프레스 성형의 여부를 판정하는 판정 공정을 포함하는 프레스 성형 여부 판정 방법.
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