RU2678849C1

RU2678849C1 - Способ отбортовки отверстия

Info

Publication number: RU2678849C1
Application number: RU2017131516A
Authority: RU
Inventors: Еидзи ИСОГАЙ; Ютака МИКАДЗУКИ; Рики ОКАМОТО
Original assignee: Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2019-02-04
Also published as: MX2017010753A; CN107405665A; JPWO2016143820A1; BR112017017821A2; WO2016143820A1; CA2977205C; EP3248704A1; CA2977205A1; EP3248704B1; CN107405665B; JP6531819B2; US10384251B2; KR20170113648A; KR102007106B1; US20180043412A1; EP3248704A4

Abstract

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для отбортовки отверстий в металлических листовых элементах. Осуществляют перфорацию и раздачу полученного отверстия с фиксацией элемента между матрицей и держателем. Затем осуществляют повторную перфорацию части, окружающей перфорированное отверстие, расширяемое под действием силы в процессе раздачи отверстия. Далее производят отбортовку отверстия с образованием вертикальной стенки. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Настоящее изобретение относится к отбортовке отверстия, осуществляемой для листового элемента.

Уровень техники

[0002]

Компонент системы подвески или другой системы автомобиля изготавливают, осуществляя обработку посредством прессования или другую обработку металлического листа, такого как лист высокопрочной стали. В процессе производства может осуществляться отбортовка отверстия, которое образуется в металлическом листе. Традиционную отбортовку отверстия осуществляют, сначала образуя перфорированное отверстие 52 в металлическом листе 51, как представлено на фиг.1, а затем образуя вертикальную стенку 53 посредством раздачи перфорированного отверстия 52 под действием силы, как представлено на фиг.2. В процессе прессования вертикальной стенки 53 (далее называется термином «процесс отбортовки отверстия») большая сила растяжения действует на перфорированное отверстие 52 во время раздачи перфорированного отверстия 52 под действием силы. Следовательно, в традиционном способе отбортовки отверстия, имеет место случай, в котором растрескивание (далее называется термином «растрескивание при отбортовке отверстия») возникает в вертикальной стенке 53 в процессе отбортовки отверстия.

[0003]

Для решения указанной проблемы в Патентном документе 1 предложен способ, в котором растягивающая обработка осуществляется в первом процессе прессования таким образом, что металлический лист имеет U-образную форму поперечного сечения, затем перфорированное отверстие образуется в нижней поверхности во втором процессе прессования, и вертикальная стенка образуется в третьем процессе прессования.

[0004]

Кроме того, в Патентном документе 2 предложен способ, в котором растягивающая обработка осуществляется, когда устанавливается большой радиус фланца при растяжении в первом процессе прессования, затем фланцевая часть реструктурируется при растяжении во втором процессе прессования, и на всей нижней поверхности осуществляется процесс перфорации на заключительной стадии обработки.

Перечень цитируемых источников

Патентные документы

[0005]

Патентный документ 1: JP 2004-223583A

Патентный документ 2: JP H6-87039A

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0006]

Однако, несмотря на то, что в способе обработки согласно Патентному документу 1, первый процесс прессования осуществляется для цели обеспечения высоты вертикальной стенки изделия, существует проблема, заключающаяся в том, что, например, в труднопрессуемом материале, таком как лист высокопрочной стали, растрескивание возникает во фланцевой части нижней поверхности в течение растягивающей обработки, которая представляет собой первый процесс прессования.

[0007]

Кроме того, в способе обработки согласно Патентному документу 2, первый процесс прессования осуществляется для цели предотвращения растрескивания, которое возникает во фланцевой части нижней поверхности; но в том случае, где, например, лист высокопрочной стали используется в качестве материала, как в Патентном документе 1 существует проблема, заключающаяся в том, что растрескивание возникает во фланцевой части нижней поверхности в течение растягивающей обработки, которая представляет собой первый процесс прессования.

[0008]

Таким образом, в традиционных способах отбортовки отверстий существует ограничение в отношении обрабатываемого материала, и имеет место случай, где не может подавляться возникновение растрескивания при отбортовке отверстия. Следовательно, существует необходимость в новом способе отбортовки отверстия для подавления растрескивания при отбортовке отверстия.

[0009]

Настоящее изобретение было создано с учетом обстоятельств, упомянутых выше, и задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ отбортовки отверстия, подавляющий растрескивание при отбортовке отверстия.

Решение проблемы

[0010]

Авторы настоящего изобретения провели всесторонние исследования способа формования под давлением, в котором подавляется растрескивание при отбортовке отверстия. В результате этого, учитывая тот факт, что деформация, возникающая в процессе раздачи перфорированного отверстия под действием силы, представляет собой причину растрескивания при отбортовке отверстия, авторы настоящего изобретения обнаружили, что проблема, упомянутая выше, может быть решена посредством устранения деформации перед процессом отбортовки отверстия.

[0011]

Таким образом, идея настоящего изобретения, которое решает вышеупомянутую проблему, заключается в том, что при осуществлении отбортовки отверстия в листовом элементе, осуществляются следующие процессы: процесс перфорации с осуществлением перфорационной обработки листового элемента; процесс раздачи отверстия с осуществлением обработки путем раздачи перфорированного отверстия, образованного в процессе перфорации; процесс повторной перфорации с осуществлением повторной перфорационной обработки части, окружающей перфорированное отверстие, расширяемое под действием силы в процессе раздачи отверстия; и процесс отбортовки отверстия с выталкиванием части, окружающей повторно перфорированное отверстие, которое представляет собой перфорированное отверстие, образованное в процессе повторной перфорации, и образованием вертикальной стенки.

[0012]

«Листовой элемент» согласно настоящему изобретению представляет собой листовой элемент, который может подвергаться формованию под давлением, и означает, например, стальной лист, лист алюминиевого сплава, лист титанового сплава, лист легированной нержавеющей стали, металлический лист из композиционного материала, состоящего из металла и полимера, композиционного материала, состоящего из различных металлов, и т. д., или элемент из углеродных волокон и т. д.

Преимущества изобретения

[0013]

Согласно настоящему изобретению, может подавляться растрескивание при отбортовке отверстия, возникающее в течение отбортовки отверстия в листовом элементе.

Краткое описание чертежей

[0014]

[Фиг.1] Фиг.1 представляет диаграмму, описывающую процесс традиционного способа отбортовки отверстия, и представляет диаграмму, схематически иллюстрирующую форму листового элемента в первом процессе прессования.

[Фиг.2] Фиг.2 представляет диаграмму, описывающую процесс традиционного способа отбортовки отверстия, и представляет диаграмму, схематически иллюстрирующую форму листового элемента во втором процессе прессования.

[Фиг.3] Фиг.3 представляет диаграмму, описывающую процесс способа отбортовки отверстия согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее форму листового элемента в первом процессе прессования.

[Фиг.4] Фиг.4 представляет диаграмму, описывающую процесс способа отбортовки отверстия согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее форму листового элемента во втором процессе прессования. На данном чертеже заштрихован только листовой элемент, и отсутствует штриховка составляющих компонентов формования под давлением.

[Фиг.5] Фиг.5 представляет диаграмму, описывающую процесс способа отбортовки отверстия согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее форму листового элемента в третьем процессе прессования.

[Фиг.6] Фиг.6 представляет диаграмму, описывающую процесс способа отбортовки отверстия согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее форму листового элемента в четвертом процессе прессования. На данном чертеже заштрихован только листовой элемент, и отсутствует штриховка составляющих компонентов формования под давлением.

Описание вариантов осуществления изобретения

[0015]

Далее способ отбортовки отверстия согласно варианту осуществления настоящего изобретения описан со ссылкой на чертежи. В настоящем описании и на чертежах компоненты, имеющие практически одинаковую функциональную конфигурацию, имеют одинаковые ссылочные позиции, и повторное описание отсутствует.

[0016]

Способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления включает четыре процесса прессования листового элемента. Подробные описания каждого процесса приводятся следующим образом.

[0017]

<Процесс перфорации>

В способе отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления сначала осуществляется перфорационная обработка листового элемента как первый процесс прессования. В результате этого получается заготовка 1, имеющая перфорированное отверстие 2 с диаметром отверстия Φ₁, как представлено на фиг.3. При этом диаметр отверстия Φ₁ составляет менее чем диаметр отверстия для перфорированного отверстия 52 при традиционной отбортовке отверстия, как представлено на фиг.1.

[0018]

<Процесс раздачи отверстия>

Далее, как представлено на фиг.4, осуществляется обработка путем раздачи перфорированного отверстия как второй процесс прессования согласно настоящему варианту осуществления, и часть, окружающая перфорированное отверстие 2, прессуется с использованием цилиндрического пуансона 5. В результате этого получается заготовка 1, имеющая перфорированное отверстие 3 с диаметром отверстия Φ₂. В заготовке 1 деформация части, окружающей перфорированное отверстие 3, увеличивается за счет части, окружающей перфорированное отверстие 2, перед раздачей отверстия, расширяемого под действием силы. В следующем описании часть с увеличенной деформацией части, окружающей перфорированное отверстие 3, называется термином «часть концентрирования деформации».

[0019]

В процессе раздачи отверстия часть, окружающая перфорированное отверстие 2, перед раздачей отверстия подвергается прессованию, и в результате этого поверхность S, в которой образуется перфорированное отверстие 3, оказывается выше, чем базовая плоскость P заготовки. В результате этого образуется соответствующая вертикальной стенке часть 4, которая представляет собой часть, соответствующая вертикальной стенке 9 (фиг.6) после процесса отбортовки отверстия, описанного далее. «Базовая плоскость» означает горизонтальная плоскость в фиксированном положении листового элемента, который прикрепляется к матрице 6 посредством держателя 7. В следующем описании высота от базовой плоскости P до поверхности S, в которой образуется перфорированное отверстие 3, называется термином «высота соответствующей вертикальной стенке части».

[0020]

В способе отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления, высота H₃ (далее называется термином «высота вертикальной стенки») вертикальной стенки 9 (фиг.6) части с отбортовкой отверстия, образующейся в процессе отбортовки отверстия, который описан далее, составляет более чем высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4. Таким образом, если высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4 устанавливается чрезмерно низкой в процессе раздачи отверстия, высота вертикальной стенки H₃ не может обеспечиваться в достаточной степени. С другой стороны, если высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4 устанавливается чрезмерно большой, деформация, образующаяся в части, окружающей перфорированное отверстие 3, чрезмерно увеличивается, и растрескивание может возникать в части, окружающей перфорированное отверстие 3, в течение обработки путем раздачи отверстия. Следовательно, высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4 в процессе раздачи отверстия предпочтительно устанавливается соответствующим образом с учетом высоты вертикальной стенки H₃ и возможности раздачи отверстия в материале. Согласно настоящему варианту осуществления, высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4 является ниже, чем высота H₃ вертикальной стенки 9.

[0021]

Если угол θ₀ (далее называется термином «угол соответствующей вертикальной стенке части») между наклонный поверхность соответствующей вертикальной стенке части 4 и базовая плоскость P устанавливается чрезмерно большим в процессе раздачи отверстия, деформация, образующаяся в части, окружающей перфорированное отверстие 3, чрезмерно увеличивается. С другой стороны, если угол θ₀ соответствующей вертикальной стенке части устанавливается чрезмерно малым в процессе раздачи отверстия, оказывается необходимым, чтобы устанавливался большим угол, под которым соответствующая вертикальной стенке часть 4 находится во время образования вертикальной стенки 9 в процессе отбортовки отверстия, описанном далее. В этом случае деформация конечной части вертикальной стенки увеличивается, и может возникать растрескивание при отбортовке отверстия. Следовательно, в процессе раздачи отверстия формование под давлением предпочтительно осуществляется таким образом, что угол θ₀ соответствующей вертикальной стенке части 4 представляет собой угол, составляющий от 20 до 70% по отношению к углу θ (далее называется термином «угол вертикальной стенки») между вертикальной стенкой 9 и базовой плоскостью P конечного изделия, представленного на фиг.6.

[0022]

Чтобы подавлять растрескивание части, окружающей перфорированное отверстие 3, в процессе раздачи отверстия, величина радиуса фланца пуансона 5 и матрицы 6 предпочтительно является минимально возможной. Однако если радиус фланца пуансона 5 и матрицы 6 является чрезмерно малым, в зависимости от материала, может возникать растрескивание в течение обработки путем раздачи отверстия. Следовательно, радиус фланца R_P пуансона 5 и радиус фланца R_D матрицы 6 в процессе раздачи отверстия предпочтительно устанавливаются соответствующим образом с учетом возможности изгиба материала.

[0023]

<Процесс повторной перфорации>

После завершения процесса раздачи отверстия перфорационная обработка, в которой прессуется и перфорируется часть, окружающая перфорированное отверстие 3, осуществляется как третий процесс прессования согласно настоящему варианту осуществления. В результате этого получается заготовка 1, имеющая перфорированное отверстие 8 с диаметром отверстия Φ₃, как представлено на фиг.5. В настоящем описании данный процесс, в котором осуществляется повторная перфорационная обработка после процесса раздачи отверстия, называется термином «процесс повторной перфорации». Кроме того, в следующем описании перфорированное отверстие, образующееся в процессе повторной перфорации, называется термином «повторно перфорированное отверстие».

[0024]

В данном процессе часть, окружающая перфорированное отверстие 3 (фиг.4), которая образуется в процессе раздачи отверстия, описанном выше, подвергается перфорации. В результате этого удаляется часть концентрирования деформации вокруг перфорированного отверстия, которая образуется в процессе раздачи отверстия. Таким образом, часть, окружающая повторно перфорированное отверстие 8 (фиг.5) заготовки 1, которая получается в данном процессе, имеет меньшую деформацию, чем часть, окружающая перфорированное отверстие 3, после процесса раздачи отверстия. Следовательно, даже в том случае, когда деформация конечной части вертикальной стенки увеличивается в процессе отбортовки отверстия, описанном далее, накопление деформации может быть меньше, чем раньше, и, таким образом, уменьшается вероятность возникновения растрескивания при отбортовке отверстия.

[0025]

В процессе повторной перфорации согласно настоящему варианту осуществления перфорационная обработка осуществляется таким образом, что остается поверхность S, в которой перфорированное отверстие 3 образуется после окончания процесса раздачи отверстия. В качестве альтернативы, в процессе повторной перфорации, обработка может осуществляться таким образом, что не остается поверхность образования перфорированного отверстия S, например, при перфорации наклонной части соответствующей вертикальной стенке части 4. Кроме того, в этом случае часть концентрирования деформации соответствующей вертикальной стенке части 4 может удаляться, и, таким образом, может подавляться растрескивание при отбортовке отверстия. Однако когда в процессе повторной перфорации перфорационная обработка осуществляется таким образом, что поверхность образования перфорированного отверстия S не остается, перфорационный инструмент может повреждаться, и поверхность вокруг перфорированного отверстия 8 может оказаться дефектной. Дефект представляет собой причину растрескивания в процессе отбортовки отверстия, описанном далее; таким образом, чтобы улучшить эффект подавления растрескивания при отбортовке отверстия, оказывается предпочтительным, что, в процессе повторной перфорации, часть, окружающая перфорированное отверстие 3, перфорируется таким образом, что остается поверхность образования перфорированного отверстия S.

[0026]

Вследствие перфорации перфорированной поверхности S образования отверстия или наклонной части соответствующей вертикальной стенке части 4 при перфорационной обработке в процессе повторной перфорации, высота H₂ соответствующей вертикальной стенке части 4 после окончания процесса повторной перфорации является практически такой же, как высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4 в процессе раздачи отверстия описанном выше, или является ниже, чем высота H₁. Диаметр пуансона, используемого в процессе повторной перфорации, предпочтительно устанавливается в достаточной степени большим, чем диаметр пуансона, используемого в процессе перфорации, описанном выше, таким образом, что может удаляться часть концентрирования деформации перфорированного отверстия 3. Если разность между диаметром пуансона в процессе перфорации и диаметром пуансона в процессе повторной перфорации является чрезмерно малой, часть концентрирования деформации перфорированного отверстия 3 не может удаляться в достаточной степени. В этом случае возникает ситуация, в которой, в процессе отбортовки отверстия, описанном далее, соответствующая вертикальной стенке часть 4 остается, в то время как часть концентрирования деформации остается вокруг повторно перфорированного отверстия 8; следовательно, деформация, накопленная в части концентрирования деформации, дополнительно увеличивается, и становится вероятным возникновение растрескивания при отбортовке отверстия.

[0027]

<Процесс отбортовки отверстия>

После завершения процесса повторной перфорации отбортовка отверстия, в которой, как представлено на фиг.6, выталкивается часть, окружающая повторно перфорированное отверстие 8, остается соответствующая вертикальной стенке часть 4 (фиг.5), и образуется вертикальная стенка 9, осуществляется как четвертый процесс прессования согласно настоящему варианту осуществления. В результате этого получается прессованный компонент конечной формы, как представлено на фиг.6, в котором образуется отверстие после отбортовки отверстия 10 с диаметром отверстия Φ₄.

[0028]

Как отмечено выше, в способе отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления часть концентрирования деформации вокруг перфорированного отверстия, которая образуется в процессе раздачи отверстия, сразу удаляется в процессе повторной перфорации. В результате этого деформация, накопленная в концевой части вертикальной стенки в процессе отбортовки отверстия, становится меньше, чем раньше, и может подавляться возникновение растрескивания при отбортовке отверстия.

[0029]

Когда используется способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления, в котором может подавляться возникновение растрескивания при отбортовке отверстия, высокопрочный материал с превосходной возможностью раздачи отверстия легко приобретает такую же форму, как форма изделия, в том случае, где используется низкопрочный материал, по сравнению со случаем, в котором используется традиционный способ обработки. Например, в том случае, где отбортовка отверстия осуществляется в отношении стального листа, который по прочность при растяжении относится к классу 590 МПа, и коэффициент раздачи отверстия практически равняется коэффициенту раздачи отверстия стального листа класса прочности 440 МПа, способ обработки, аналогичный традиционным способам, в которых заготовка перфорируется, а затем осуществляется отбортовка образованного отверстия, в состоянии получения может происходить растрескивание при отбортовке отверстия, когда делается попытка обработки заготовки и придания ей такой же формы, как форма изделия, в том случае, где используется стальной лист класса прочности 440 МПа. С другой стороны, в способе отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления, даже в том случае, когда используется такой стальной лист, этот стальной лист может подвергаться обработке и приобретать такую же форму, как форма изделия, в том случае, где используется стальной лист класса прочности 440 МПа, не вызывая растрескивания при отбортовке отверстия. Таким образом, становится возможным изготовление компонента, в котором осуществляется отбортовка отверстия, практически аналогичная по форме отбортовке отверстия в том случае, где используется стальной лист класса прочности 440 МПа, что невозможно получать традиционными способами, и достигается исключительное повышение прочности. Следовательно, может увеличиваться конструкционное разнообразие изделий.

[0030]

Каждый из процесса перфорации, процесса раздачи отверстия, процесса повторной перфорации и процесса отбортовки отверстия, которые описаны согласно настоящему варианту осуществления, сам по себе представляет собой процесс, обычно осуществляемый также и в традиционных способах изготовления компонентов. Таким образом, способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления может использоваться для традиционного способа изготовления компонентов без введения специального процесса. Например, в том случае, где число процессов, требуемых для изготовления компонента, равняется шести, процесс перфорации, процесс раздачи отверстия, процесс повторной перфорации и процесс отбортовки отверстия, которые упоминаются выше, представляют собой процессы, обычно включаемые в число шести процессов. Следовательно, в том случае, где, например, процесс перфорации согласно настоящему варианту осуществления осуществляется, формование под давлением может осуществляться таким образом, что образуется еще одно перфорированное отверстие для отбортовки отверстия, дополняющее перфорированное отверстие, первоначально образованное в традиционном процессе перфорации. Это применяется аналогичным образом к другим процессам, включая процесс раздачи отверстия, процесс повторной перфорации и процесс отбортовки отверстия. Таким образом, для отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления отсутствует необходимость введения еще одного процесса, дополняющего традиционные шесть процессов; таким образом, способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления может подавлять растрескивание при отбортовке отверстия без уменьшения производительности.

[0031]

Способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления является особенно пригодным для использования в том случае, где материал, подвергаемый обработке посредством отбортовки отверстия, представляет собой лист высокопрочной стали (например, стали, у которой прочность при растяжении составляет 440 МПа или более). В том случае, где материал, подвергаемый обработке посредством отбортовки отверстия, представляет собой лист высокопрочной стали, свойства материала при растяжении ухудшаются; следовательно, в традиционных способах обработки может возникать растрескивание в ходе обработки, и отбортовка отверстия не может осуществляться, или даже если отбортовка отверстия успешно осуществляется, становится вероятным возникновение растрескивания при отбортовке отверстия. С другой стороны, в способе отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления, повторная перфорационная обработка, которая устраняет деформацию, осуществляется перед процессом отбортовки отверстия; таким образом, даже в случае листа высокопрочной стали, может осуществляться отбортовка отверстия, и может подавляться растрескивание при отбортовке отверстия. Таким образом, в том случае, где материал, подвергаемый обработке посредством отбортовки отверстия, представляет собой лист высокопрочной стали согласно настоящему изобретению, проявляется в значительной степени эффект подавления растрескивания при отбортовке отверстия по сравнению с традиционной технологией.

[0032]

Кроме того, способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления является особенно пригодным для использования в том случае, где материал, подвергаемый обработке посредством отбортовки отверстия, представляет собой лист горячекатаной стали. В том случае, где, например, осуществляется отбортовка отверстия в отношении листа холоднокатаной стали, отбортовка отверстия может осуществляться посредством обработки, такой как обработка при растяжении, перфорационная обработка или отбортовка отверстия. Однако если такой способ обработки используется в отношении листа горячекатаной стали в процессе изготовления компонента, у которого является большой высота вертикальной стенки H₃ в части с отбортовкой отверстия, существует риск того, что не сможет осуществляться отбортовка отверстия. С другой стороны, лист горячекатаной стали имеет превосходные свойства раздачи отверстия (значение λ), и способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления представляет собой способ обработки с использованием материала, обладающего возможностью раздачи отверстия. Следовательно, когда используется способ отбортовки отверстия согласно настоящему варианту осуществления в отношении листа горячекатаной стали, отбортовка отверстия может легко осуществляться даже в том случае, где изготавливается компонент, имеющий большую высоту вертикальной стенки H₃ в части с отбортовкой отверстия, и в значительной степени проявляется эффект подавления растрескивания при отбортовке отверстия согласно настоящему изобретению по сравнению с традиционной технологией.

[0033]

Чтобы дополнительно подавлять растрескивание в течение обработки путем раздачи отверстия или в течение отбортовки отверстия, важно обеспечить хорошее состояние поверхности для перфорации. Что касается способа обеспечения хорошего состояния торцевой поверхности, оказывается предпочтительным, что, по меньшей мере, в одном из процесса перфорации и процесса повторной перфорации, по меньшей мере, один из видов механической обработки, такой как расширительная обработка и лазерная обработка, осуществляться в качестве заключительной обработки, в котором из перфорированного отверстия удаляются заусенцы и т. д. В результате этого может дополнительно подавляться возникновение растрескивания при отбортовке отверстия.

[0034]

Выше были описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения; но настоящее изобретение не ограничивается указанными примерами. Очевидно, что специалист в данной области техники может предложить разнообразные примеры изменения или примеры модификации в пределах технической идеи, описанной в формуле изобретения; такие примеры должны, разумеется, рассматриваться в пределах технического объема настоящего изобретения.

[0035]

Например, несмотря на то, что, согласно приведенному выше варианту осуществления процесс перфорации, процесс раздачи отверстия, процесс повторной перфорации и процесс отбортовки отверстия осуществляются посредством четырехкратного прессования, кратность прессования не ограничивается данным числом. Например, в процессе раздачи отверстия, обработка путем раздачи отверстия может осуществляться таким образом, что желательный диаметр отверстия получается после двукратного прессования.

[0036]

Кроме того, хотя в процессе раздачи отверстия согласно приведенному выше варианту осуществления обработка путем раздачи отверстия осуществляется таким образом, что высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4 составляет менее чем высота вертикальной стенки H₃, обработка путем раздачи отверстия может осуществляться таким образом, что высота H₁ соответствующей вертикальной стенке части 4 равняется или превосходит высоту вертикальной стенки H₃. Даже в этом случае часть концентрирования деформации вокруг перфорированного отверстия, которая образуется вследствие обработки путем раздачи отверстия, может быть сразу устранена, и, таким образом, может подавляться растрескивание при отбортовке отверстия в процессе отбортовки отверстия.

[0037]

Кроме того, хотя, согласно приведенному выше варианту осуществления, отбортовка отверстия осуществляется таким образом, что ориентация вертикальной стенки θ части с отбортовкой отверстия часть является перпендикулярным, угол вертикальной стенки θ может не соответствовать перпендикуляру. Растрескивание при отбортовке отверстия возникает вследствие деформации, образующейся во время прессования части, окружающей перфорированное отверстие, и образования вертикальной стенки; таким образом, даже в форме, в которой вертикальная стенка является наклонной по отношению к плоскости, перпендикулярной базовой плоскости P, по направлению к центру отверстия после отбортовки отверстия, часть концентрирования деформации образуется в концевой части вертикальной стенки. С другой стороны, в способе отбортовки отверстия согласно настоящему изобретению, даже в том случае, когда форма конечного изделия представляет собой такую форму, растрескивание при отбортовке отверстия может подавляться, поскольку отбортовка отверстия осуществляется сразу после того, как устраняется часть концентрирования деформации.

[0038]

Однако чем больше угол ориентации вертикальной стенки 9 в процессе отбортовки отверстия, представленном на фиг.6, тем больше деформация конечной части вертикальной стенки 9. Таким образом, в процессе отбортовки отверстия, осуществляется формование под давлением таким образом, что ориентация вертикальной стенки θ является перпендикулярной, становится вероятным возникновение растрескивания при отбортовке отверстия. В традиционных способах обработки, поскольку часть концентрирования деформации остается в процессе отбортовки отверстия, растрескивание при отбортовке отверстия не может подавляться в достаточной степени. С другой стороны, в способе отбортовки отверстия согласно настоящему изобретению, даже в том случае, когда отбортовка отверстия осуществляется таким образом, что угол вертикальной стенки θ соответствует перпендикуляру, растрескивание при отбортовке отверстия может подавляться, потому что часть концентрирования деформации удаляется в процессе повторной перфорации. Таким образом, в процессе отбортовки отверстия, осуществляется отбортовка отверстия, в которой угол вертикальной стенки θ соответствует перпендикуляру, эффект подавления растрескивания при отбортовке отверстия согласно настоящему изобретению проявляется в значительной степени по сравнению с традиционной технологией. В настоящем описании термин «перпендикуляр» в отношении угла вертикальной стенки θ не означает перпендикуляр в строгом смысле, но включает вариант практической перпендикулярности.

[Примеры]

[0039]

(Пример 1)

В качестве примера согласно настоящему изобретению, использовали стальной лист, имеющий толщину 3,0 мм и прочность при растяжении класса 780 МПа, и испытание отбортовки отверстия осуществляли для заготовки диаметром 180 мм.

[0040]

Способ формования в примере 1 осуществляли следующим образом. Сначала перфорированное отверстие диаметром 35 мм изготавливали в первом процессе прессования. Далее, во втором процессе прессования, обработку путем раздачи отверстия с шагом 12 мм осуществляли, используя формование под давлением посредством цилиндрического пуансона диаметром 60 мм и матрицы с радиусом фланца 3 мм. После этого, в третьем процессе прессования, перфорационную обработку осуществляли в части, окружающей перфорированное отверстие, которое было расширено до диаметра 42 мм в процессе обработки путем раздачи отверстия, и, таким образом, было получено перфорированное отверстие диаметром 57 мм. В четвертом процессе прессования, служащем в качестве конечного процесса, формование под давлением осуществляли, использование для отбортовки отверстия пуансона диаметром 70 мм. Конечная высота конечной части с отбортовкой отверстия составляла 15 мм.

[0041]

После этого присутствие или отсутствие растрескивания при отбортовке отверстия оценивали для элемента, получаемого посредством формования под давлением. Кроме того, при этом измеряли деформацию конечной части вертикальной стенки. Деформацию конечной части вертикальной стенки вычисляли по изменению формы описанной окружности, которая была перенесена на поверхность заготовки, подвергаемой обработке посредством отбортовки отверстия.

[0042]

В примере 1 было обнаружено, что растрескивание при отбортовке отверстия не возникало в элементе после формование под давлением. Деформация конечной части вертикальной стенки составляла 28%.

[0043]

(Сравнительный пример 1)

Далее, в качестве сравнительного примера 1, испытание отбортовки отверстия осуществляли, используя заготовку из такого же материала и такого же размера, как в примере 1. Сначала, в первом процессе прессования, перфорированное отверстие диаметром 47 мм было изготовлено таким образом, чтобы получилась такая же форма, как в примере 1, приведенном выше. После этого, в качестве второго процесса прессования, формование под давлением осуществляли, используя для отбортовки отверстия пуансон диаметром 70 мм. Полученный в результате элемент оценивали таким же образом, как в примере 1, и было обнаружено, что в сравнительном примере 1 возникало растрескивание при отбортовке отверстия. Кроме того, было обнаружено, что деформация части, где растрескивание не возникало, была высокой, составляя 40%.

[0044]

(Сравнительный пример 2)

В качестве сравнительного примера 2, используя заготовку из такого же материала и такого же размера, как в примере 1, испытание отбортовки отверстия осуществляли способом обработки, описанном в патентном документе 1. Сначала, в первом процессе прессования, растяжение с шагом 12 мм осуществляли, используя формование под давлением с помощью цилиндрического пуансона диаметром 60 мм и матрицы с радиусом фланца 3 мм. Однако в сравнительном примере 2 растрескивание возникало во фланцевой части нижней поверхности материала в первом процессе прессования, и оказалось невозможным какое-либо продолжение обработки; следовательно, было невозможным осуществление отбортовки отверстия.

[0045]

Как представляет результат в примере 1, можно видеть, что в способе отбортовки отверстия согласно настоящему изобретению величина деформации, создаваемой при отбортовке отверстия краевая часть прессованного компонента может быть уменьшена, и может подавляться растрескивание при отбортовке отверстия.

[0046]

(Пример 2)

Далее, используя заготовку из такого же материала и такого же размера, как в примере 1, механическую обработку осуществляли в качестве заключительной обработки перфорированного отверстия, изготовленного в материале, и осуществляли испытание формования под давлением. Условия, не представляющие собой осуществление механической обработки перфорированного отверстия, были аналогичными условиям в примере 1. В результате этого было обнаружено, что количество мельчайших трещин, возникающих на торцевой поверхности изделия после отбортовки отверстия, было небольшим по сравнению с обработанным изделием, в отношении которого механическую обработку не осуществляли. Из результатов примера 2 можно видеть, что оказывается предпочтительным, по меньшей мере, в одном из процесса перфорации и процесса повторной перфорации, осуществление механической обработки или лазерной обработки в качестве заключительной обработки, в которой удаляются заусенцы и т. д.

Промышленная применимость

[0047]

Настоящее изобретение может быть применено к отбортовке отверстия листового элемента, такого как лист высокопрочной стали. Листовой элемент, который был подвергнут отбортовке отверстия согласно настоящему изобретению, может использоваться в качестве элемента разнообразных транспортных средств, включая автомобили, машины общего назначения, бытовые электроприборы, суда и т. д.

Перечень ссылочных позиции

[0048]

1 - заготовка

2 - перфорированное отверстие

3 - перфорированное отверстие после раздачи отверстия

4 - соответствующая вертикальной стенке часть

5 - пуансон

6 - матрица

7 - держатель

8 - повторно перфорированное отверстие

9 - вертикальная стенка

10 - отверстие после отбортовки отверстия

51 - металлический лист

52 - перфорированное отверстие

53 - вертикальная стенка

H₁ - высота соответствующей вертикальной стенке части

H₂ - высота соответствующей вертикальной стенке части после реперфорация

H₃ - высота вертикальной стенки

S - поверхность образования перфорированного отверстия

P - базовая плоскость

R_D - радиус фланца матрицы

R_P - радиус фланца пуансона

Φ₁ - диаметр перфорированного отверстия

Φ₂ - диаметр перфорированного отверстия после раздачи отверстия

Φ₃ - диаметр повторно перфорированного отверстия

Φ₄ - диаметр отверстия отверстие после отбортовки отверстия

θ - угол вертикальной стенки

θ₀ - угол соответствующей вертикальной стенке части.

Claims

1. Способ отбортовки отверстия листового элемента, включающий

процесс перфорации с осуществлением перфорационной обработки листового элемента,

процесс раздачи отверстия с осуществлением обработки путем раздачи перфорированного отверстия, образованного в процессе перфорации, посредством размещения и закрепления листового элемента вокруг перфорированного отверстия между матрицей и держателем,

процесс повторной перфорации с осуществлением повторной перфорационной обработки в части, окружающей перфорированное отверстие, расширяемое под действием силы в процессе раздачи отверстия, и

процесс отбортовки отверстия с выталкиванием части, окружающей повторно перфорированное отверстие, которое представляет собой перфорированное отверстие, образованное в процессе повторной перфорации, и образованием вертикальной стенки.

2. Способ по п. 1, в котором в процессе повторной перфорации часть, окружающую перфорированное отверстие, перфорируют таким образом, что остается поверхность, в которой перфорированное отверстие образуется после окончания процесса раздачи отверстия.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором листовой элемент представляет собой лист высокопрочной стали.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором листовой элемент представляет собой лист горячекатаной стали.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором в процессе отбортовки отверстия вертикальная стенка образуется таким образом, что угол вертикальной стенки соответствует перпендикуляру.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором в процессе перфорации по меньшей мере одну обработку из механической обработки и лазерной обработки осуществляют в качестве заключительной обработки перфорированного отверстия.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором в процессе повторной перфорации по меньшей мере одну обработку из механической обработки и лазерной обработки осуществляют в качестве заключительной обработки повторно перфорированного отверстия.