RU2682736C2 - Способ формования металлического листа и формованная деталь - Google Patents
Способ формования металлического листа и формованная деталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682736C2 RU2682736C2 RU2017132459A RU2017132459A RU2682736C2 RU 2682736 C2 RU2682736 C2 RU 2682736C2 RU 2017132459 A RU2017132459 A RU 2017132459A RU 2017132459 A RU2017132459 A RU 2017132459A RU 2682736 C2 RU2682736 C2 RU 2682736C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tensile strength
- metal sheet
- reinforced plastic
- sheet
- high tensile
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 claims abstract description 46
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 39
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 68
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/20—Deep-drawing
- B21D22/201—Work-pieces; preparation of the work-pieces, e.g. lubricating, coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/20—Deep-drawing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/20—Deep-drawing
- B21D22/203—Deep-drawing of compound articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
- B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
- B21D35/005—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
- B21D35/007—Layered blanks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Forging (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
- Table Devices Or Equipment (AREA)
Abstract
Изобретения группы могут быть использованы в области обработки металлов давлением для получения вытяжкой металлического листа. К части металлического листа, в которой требуется высокий предел прочности при разрыве, присоединяют упрочняющую деталь из пластика, армированного волокнами. А затем осуществляют формирование из него детали. Улучшается формуемость металлического листа и предотвращается разрыв при формовании. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к способу формования металлического листа, при котором не происходит разрыва во время формования, такого как вытяжка, отбортовка внутренних кромок, изгиб и штамповка с вытяжкой, и к формованной детали, формируемой с помощью этого способа формования.
Уровень техники
[0002] Обычно, чем ниже падает формуемость металлического листа, тем сильнее увеличивается прочность этого металлического листа. По этой причине, при формовании металлического листа с особенно высокой прочностью, если часть, которая должна формоваться, не может пластически деформироваться в достаточной степени, внутренние напряжения превысят предел прочности при разрыве и лист разорвется.
[0003] Фиг.1 показывает режим разрыва в части заплечика пуансона, при вытяжке металлического листа. Материал 1 заготовки металлического листа вытягивается посредством зажима фланцевой части 1' материала 1 заготовки в матрице 2 с помощью держателя 4 заготовки, при этом он штампуется с помощью пуансона 3. Вытяжка осуществляется посредством взаимного уравновешивания предела прочности при разрыве материала 1 заготовки в части заплечика 3' пуансона 3 и вытягивающего усилия, действующего на фланцевую часть 1' материала 1 заготовки.
[0004] Кроме того, когда сопротивление деформации 6 фланцевой части 1' становится равной пределу прочности при разрыве материала 1 заготовки, находящегося в контакте с частью 3' заплечика пуансона 3, фланцевая часть 1' прекращает деформироваться (втягивается в матрицу 2). С другой стороны, деформация происходит только в части материала 1 заготовки, находящейся в контакте с частью 3' заплечика пуансона 3, в результате чего происходит разрыв.
[0005] Для предотвращения разрыва, при вытяжке материала заготовки, важным является высокий предел прочности при разрыве части, находящейся в контакте с частью заплечика пуансона. К настоящему времени предложено несколько способов предотвращения разрыва материала заготовки во время операции вытяжки.
[0006] PLT 1 предлагает способ штамповки материала заготовки, в течение которого положение материала заготовки, где ожидается уменьшение толщины, снабжается двумя или более сварными валиками, а затем осуществляется операция штамповки.
[0007] PLT 2 предлагает специальный материал заготовки для использования при штамповке, превосходный по формуемости при глубокой вытяжке, полученный посредством сварки стального листа высокой прочности, имеющего на 15% или больше более низкую прочность и толщину листа, чем материал в центральной части, или на 5% или больше лучшую пластичность, чем материал в центральной части, с другим стальным листом, формирующим центральную часть, по всей периферии вытягиваемой фланцевой части, в части, придающей усилие, подавляющее образование складок, во время формования снаружи части, превращающейся в конечный продукт после глубокой вытяжки.
[0008] Однако, в каждом из приведенных выше способов, при подводе тепла во время сварки к части материала заготовки, материал становится хрупким и материал заготовки становится неоднородным, так что сложно полностью предотвратить разрыв материала заготовки во время операции штамповки.
Список цитирования
Патентная литература
[0009] PLT 1. Публикация патента Японии № 10-175024A
PLT 2. Патент Японии № 4532709B
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0010] В целом, в качестве технологий предотвращения разрыва при формовании металлического листа, можно рассмотреть, грубо классифицируя, улучшение способа формования и улучшение материала металлического листа. Например, для улучшения способа вытяжки, можно рассмотреть способ разделения матриц и увеличения количества процессов штамповки, но для этих способов неизбежными являются повышение стоимости штамповки и падение производительности.
[0011] PLT 1 и 2 описывают улучшение материала стального листа высокой прочности посредством изменения (упрочнения) материала с помощью частичного отверждения или соединения с другими материалами. Однако при этих способах, также, подобным же образом, неизбежными являются повышение стоимости формования и падение производительности.
[0012] Следовательно, настоящее изобретение имеет своей целью предотвращение разрыва металлического листа при формовании металлического листа без изменения материала металлического листа и процесса формования, и оно имеет своей целью создания способа формования, решающего эту проблему, и формованную деталь, сформированную с помощью этого способа формования.
Решение проблемы
[0013] Авторы глубоко изучили средства для решения указанной выше проблемы. В результате, авторы обнаружили, что при формовании металлического листа, если присоединить упрочняющую деталь к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, предел прочности при разрыве указанной выше части улучшается и разрыв может быть предотвращен.
[0014] Настоящее изобретение осуществляется на основе указанного выше открытия и содержит в качестве своей сущности следующее:
[0015] (1) Способ формования металлического листа, включающий стадии присоединения упрочняющей детали к части металлического листа, а затем формования металлического листа.
[0016] (2) Способ формования металлического листа в соответствии с (1), где в способе формования упрочняющую деталь присоединяется к части металлического листа с уменьшенной толщиной.
[0017] (3) Способ формования металлического листа в соответствии с (1) или (2), где металлический лист представляет собой стальной лист высокой прочности, имеющий прочность на разрыв 590 МПа или больше.
[0018] (4) Способ формования металлического листа в соответствии с любым из (1)-(3), где упрочняющую деталь представляет собой пластик, армированный волокнами.
[0019] (5) Способ формования металлического листа в соответствии с (4), где пластик, армированный волокнами, присоединяется таким образом, что направление волокон проходит вдоль направления, в котором от металлического листа требуется высокая прочность на разрыв.
[0020] (6) Способ формования металлического листа в соответствии с любым из (1)-(3), где упрочняющую деталь представляет собой стальную фольгу высокой прочности.
[0021] (7) Формованная деталь, вытягиваемая с помощью способа формования стального листа высокой прочности, в соответствии с любым из (1) - (6).
Преимущественные воздействия изобретения
[0022] В соответствии с настоящим изобретением, при формовании металлического листа, можно повысить предел прочности при разрыве части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, улучшить формуемость металлического листа и предотвратить разрыв во время вытяжки без изменения материала металлического листа и процесса формования.
Краткое описание чертежей
[0023] Фиг.1 представляет собой вид, показывающий режим разрыва в части заплечика пуансона, при вытяжке стального листа высокой прочности.
Фиг.2 представляет собой вид, показывающий режим предотвращения разрыва посредством присоединения листа пластика, армированного волокнами, к той части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, при вытяжке стального листа высокой прочности.
Фигуры 3A и 3B представляют собой виды, показывающие режим присоединения упрочняющей детали, состоящей из пластика, армированного волокнами, к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, при вытяжке стального листа высокой прочности. Фиг.3A показывает режим присоединения пластика, армированного волокнами, в форме кольца к части в виде кольца, где требуется высокий предел прочности при разрыве, в то время как Фиг.3B показывает поперечное сечение формованной детали, полученной посредством вытяжки материала заготовки, показанного на Фиг.3A.
Фигуры 4A и 4B представляют собой виды, показывающие другой режим присоединения упрочняющей детали, состоящей из пластика, армированного волокнами, к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, при вытяжке стального листа высокой прочности. Фиг.4A показывает режим присоединения пластика, армированного волокнами, в форме кольца к двум частям в виде кольца, где требуется высокий предел прочности при разрыве, в то время как Фиг.4B показывает поперечное сечение формованной детали, полученной посредством вытяжки материала заготовки, показанного на Фиг.4A.
Фиг.5 представляет собой вид, показывающий режим присоединения упрочняющей детали, состоящей из разделенных вставок из пластика, армированного волокнами, в форме кольца, к части в форме кольца, где требуется высокий предел прочности при разрыве.
Фиг.6 представляет собой вид, показывающий положение заплечика пуансона, которое, как ожидается, станет той частью, где разрыв при глубокой вытяжке станет проблемой.
Фиг.7 представляет собой вид, показывающий положение фланцевого края, которое, как ожидается, станет той частью, где разрыв при отбортовке внутренних кромок станет проблемой.
Фиг.8 представляет собой вид, показывающий положение изгиба, которое, как ожидается, станет той частью, где разрыв при изгибе станет проблемой.
Фиг.9 представляет собой вид, показывающий положение растягивающей части пуансона, которое, как ожидается, станет той частью, где разрыв при штамповке с вытяжкой станет проблемой.
Фиг.10 представляет собой диаграмму, показывающий способ определения положения, где присоединяется упрочняющая деталь, при формовании металлического листа сложной формы, где сложно предсказать то положение, где потребуется высокий предел прочности при разрыве.
Фиг.11 представляет собой вид, показывающий способ присоединения листа пластика, армированного волокнами, к части стального листа высокой прочности, где требуется высокий предел прочности при разрыве.
Фигуры 12A и 12B представляют собой виды, показывающие случаи операции вытяжки без листа пластика, армированного волокнами, присоединенного к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, при вытяжке стального листа высокой прочности и случай операции вытяжки с присоединенным листом пластика, армированного волокнами. Фиг.12A показывает случай операции вытяжки без присоединения листа пластика, армированного волокнами, к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, в то время как Фиг.12B показывает случай операции вытяжки, когда присоединяется лист пластика, армированного волокнами, к той части, где требуется высокий предел прочности при разрыве.
Описание вариантов осуществления
[0024] Способ формования металлического листа по настоящему изобретению представляет собой способ формования металлического листа, включающий вытяжку листа с упрочняющей деталью, присоединенной заранее к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве (ниже, упоминается как "часть, где разрыв является проблемой").
[0025] Формованная деталь по настоящему изобретению отличается тем, что формуется с помощью способа формования по настоящему изобретению.
[0026] Способ формования по настоящему изобретению будет объясняться на основе чертежей.
[0027] Фиг.2 показывает в качестве одного из примеров настоящего изобретения режим вытяжки стального листа высокой прочности, где лист пластика, армированного волокнами, присоединяется к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, с тем, чтобы предотвратить разрыв.
[0028] Материал 1 заготовки из стального листа высокой прочности вытягивается посредством зажима фланцевой части 1' материала 1 заготовки в матрице 2 с помощью держателя 4 заготовки при штамповке его с помощью пуансона 3. Вытяжка осуществляется посредством взаимного уравновешивания предела прочности при разрыве материала 1 заготовки в части заплечика 3' пуансона 3 и вытягивающего усилия, действующего на фланцевую часть 1' материала 1 заготовки.
[0029] Кроме того, как объясняется выше, когда сопротивление 6 деформации фланцевой части 1' становится равным пределу прочности при разрыве материала 1 заготовки, находящейся в контакте с частью 3' заплечика пуансона 3, фланцевая часть 1' прекращает деформацию (вытягивается в матрицу 2). С другой стороны, деформация происходит только в части материала 1 заготовки, находящейся в контакте с частью 3' заплечика пуансона 3, приводя в результате к разрыву (смотри Фиг.1).
[0030] С другой стороны, при вытяжке стального листа высокой прочности, показанного на Фиг.2, упрочняющую деталь, состоящую из листа пластика 8, армированного волокнами, присоединяют заранее к части 7, где требуется высокий предел прочности при разрыве, а затем осуществляется операция вытяжки.
[0031] При вытяжке материала 1 заготовки, если присоединение листа пластика 8, армированного волокнами, к части, где разрыв во время вытяжки является проблемой, то есть, к части 7, где требуется высокий предел прочности при разрыве, улучшается предел прочности при разрыве в части 7, где требуется высокий предел прочности при разрыве, и материал 1 заготовки не разрывается во время вытяжки.
[0032] Фиг.2 показывает режим присоединения листа пластика 8, армированного волокнами, с тем, чтобы он окружал нижнюю часть вытягиваемой детали, так что во время вытяжки стального листа высокой прочности, лист пластика 8, армированного волокнами, надежно присоединяется к части 7, где требуется высокий предел прочности при разрыве и может в достаточной степени осуществлять функцию улучшения предела прочности при разрыве. Режим присоединения упрочняющей детали к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, не ограничивается режимом присоединения, показанным на Фиг.2. Можно использовать различные режимы присоединения постольку, поскольку осуществляется надежное присоединение упрочняющей детали к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве. Этот момент будет объясняться позже, когда будет показан другой режим присоединения.
[0033] Технология присоединения к формованной детали листа или вставки из пластика, армированного углеродными волокнами (CFRP), сформированной отдельно, соответствующей по форме формованной детали, для улучшения механических свойств или функциональности формованной детали или для ее армирования , является известной (например, смотри FY2010 Report on Project for Assisting Advancement of Strategic Basic Technologies, "Research Relating to Press-Forming Technology for CFRP-Metal Hybrid Parts for Automobile Structural Members", и FY2014 Proceedings of the Japanese Spring Conference for the Technology of Plasticity, "Basic Studies on Reinforcing Effect of CFRP Sheet in Impact Bending Deformation in Tubular State").
[0034] Однако, способ формования по настоящему изобретению имеет в качестве своей основной идеи присоединение упрочняющей детали к формуемому материалу (материалу заготовки) перед операцией формования с тем, чтобы повысить формуемость части с листом или вставкой, присоединенной к ней. В этом пункте, способ формования по настоящему изобретению фундаментально отличается от изложенной выше технологии присоединения листа или вставки пластика, армированного волокнам, к формованной детали после операции формования с тем, чтобы улучшить механические свойства или функциональность формованной детали, или для ее армирования.
[0035] Тот факт, что при формовании материала 1 заготовки, если присоединение листа пластика, армированного волокнами, к части, где разрыв во время формования является проблемой, то есть, к той части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, предел прочности при разрыве улучшается в части, где требуется высокий предел прочности при разрыве и материал заготовки не разрывается во время формования, представляет собой новое открытие, сделанное авторами, и оно представляет собой отличительный признак способа формования по настоящему изобретению.
[0036] Фигуры 3A и 3B показывают режим вытяжки стального листа высокой прочности, где вставка из пластика, армированного волокнами, присоединяется к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве. Фиг.3A показывает режим, где вставка из пластика, армированного волокнами, в форме кольца присоединяется к части в виде кольца, где требуется высокий предел прочности при разрыве, в то время как Фиг.3B показывает поперечное сечение формованной детали, полученной посредством вытяжки материала заготовки, показанного на Фиг.3A.
[0037] В материале 1 заготовки, показанном на Фиг.3A, упрочняющую деталь, состоящую из листа 8a пластика, армированного волокнами, в форме кольца, присоединяют так, чтобы она покрывала часть, где разрыв во время вытяжки является проблемой, то есть, часть в форме кольца, примыкающую к части заплечика пуансона и требующую высокого предела прочности при разрыве.
[0038] Как показано на Фиг.3A, при вытяжке стального листа высокой прочности, если перед вытяжкой можно идентифицировать ту часть, где разрыв во время вытяжки является проблемой, то есть, часть, примыкающую к части заплечика пуансона, и где, таким образом, требуется высокий предел прочности при разрыве, было бы возможным присоединение листа пластика, армированного волокнами, более широкого, чем ширина идентифицированной части, с тем, чтобы полностью покрыть идентифицированную часть и тем самым повысить предел прочности при разрыве и улучшить формуемость для этой части.
[0039] Как показано на Фиг.3B, в формованной детали 1a, полученной посредством вытяжки материала заготовки, показанного на Фиг.3A, не происходит разрыва в той части, к которой присоединен лист 8a пластика, армированного волокнами, и где разрыв во время вытяжки является проблемой, то есть, в части, примыкающей к части заплечика пуансона, и где, таким образом, требуется высокий предел прочности при разрыве.
[0040] Фигуры 4A и 4B показывают другой режим, при вытяжке стального листа высокой прочности, где вставки пластика, армированного волокнами, присоединены к частям, где требуется высокий предел прочности при разрыве. Фиг.4A показывает режим, где вставки из пластика, армированного волокнами, в форме кольца присоединены к двум частям в виде кольца, где требуется высокий предел прочности при разрыве, в то время как Фиг.4B показывает поперечное сечение формованной детали, полученной посредством вытяжки материала заготовки, показанного на Фиг.4A.
[0041] В материале 1 заготовки, показанной на Фиг.4A, листы 8b и 8c пластика, армированного волокнами, в форме кольца присоединены с тем, чтобы покрывать части, где разрыв во время вытяжки является проблемой, то есть, это две части в форме кольца, примыкающие к плечевым частям пуансона и требующие высокого предела прочности при разрыве.
[0042] Как показано на Фиг.4A, при вытяжке стального листа высокой прочности, даже если имеется множество частей, где разрыв во время вытяжки является проблемой, то есть, частей, примыкающих к плечевым частям пуансона, и где, таким образом, требуется высокий предел прочности при разрыве, если можно идентифицировать положения этих частей, было бы возможным присоединение листа пластика, армированного волокнами, с тем, чтобы полностью покрыть идентифицированные части и тем самым повысить предел прочности при разрыве и улучшить формуемость для множества этих идентифицированных частей.
[0043] Как показано на Фиг.4B, в формованной детали 1b, полученной посредством вытяжки материала заготовки, показанного на Фиг.4A, не происходит разрывов в частях, к которым присоединены листы 8b и 8c пластика, армированного волокнами, и где разрывы во время вытяжки являются проблемой, то есть, для двух частей в форме кольца, примыкающих к плечевым частям пуансона, и где, таким образом, требуется высокий предел прочности при разрыве.
[0044] Фигуры 3A и 3B и Фигуры 4A и 4B показывают случай вытяжки кругового материала заготовки аксиально симметричным образом, но материал заготовки не ограничивается круговым материалом заготовки. Кроме того, операция вытяжки не ограничивается вытяжкой аксиально симметричным образом.
[0045] В соответствии со способом формования по настоящему изобретению, предел прочности при разрыве для части, где требуется высокий предел прочности при разрыве (часть, где разрыв является проблемой), улучшается, так что свобода выбора формы материала заготовки, свобода выбора режима формования и свобода выбора формы формованной детали сильно расширяются.
[0046] В способе формования по настоящему изобретению, при вытяжке материала заготовки, если можно идентифицировать часть, где разрыв является проблемой, то есть, часть, примыкающую к части заплечика пуансона, и где требуется высокий предел прочности при разрыве, было бы возможно присоединение упрочняющей детали с тем, чтобы покрыть идентифицированную часть и повысить предел прочности при разрыве и предотвратить разрыв в идентифицированной выше части.
[0047] Фигуры 3A и 3B и Фигуры 4A и 4B показывают состояния присоединения упрочняющей детали, состоящей из листов пластика, армированного волокнами, в форме кольца, к частям, где требуется высокий предел прочности при разрыве. Форма упрочняющей детали не ограничивается конкретной формой и может соответствующим образом устанавливаться в соответствии с формой, положением, и тому подобное, идентифицированной части, где требуется высокий предел прочности при разрыве.
[0048] Фигуры 3A и 3B и Фигуры 4A и 4B показывают режимы присоединения листов в форме кольца из пластика, армированного волокнами, к наружным сторонам частей, где требуется высокий предел прочности при разрыве, но положения присоединения упрочняющей детали не ограничиваются наружными сторонами частей, где требуется высокий предел прочности при разрыве. Они могут находиться внутри, снаружи и на обеих сторонах той части, где требуется высокий предел прочности при разрыве. Положения присоединения упрочняющей детали могут устанавливаться соответствующим образом в соответствии с формами, положениями, и тому подобное, частей, где требуется высокий предел прочности при разрыве.
[0049] Кроме того, при присоединении упрочняющей детали к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, ее можно также присоединять с разделением на соответствующие секции.
[0050] Фиг.5 показывает режим присоединения упрочняющей детали, состоящей из разделенных секций пластика, армированного волокнами, в форме кольца к части в виде кольца, где требуется высокий предел прочности при разрыве. На Фиг.5, пластик, армированный волокнами, в форме кольца разделяется на четыре секции. Секции пластика 8a', армированного волокнами, присоединяются при расположении в форме кольца.
[0051] При соединении разделенной упрочняющей детали, режим разделения может определяться соответствующим образом в соответствии с формой, положением, и тому подобное, той части, где требуется указанный предел прочности при разрыве.
[0052] Выше, способ формования по настоящему изобретению объяснялся со ссылками на пример операции вытяжки. Однако способ формования по настоящему изобретению не ограничивается операцией вытяжки. Он может также применяться к различным операциям формования, таким как показано на Фигурах 6-9. Фигуры 6-9 показывают части, где разрыв является проблемой при различных операциях формования. Фиг.6 показывает глубокую вытяжку, Фиг.7 показывает отбортовку внутренних кромок, Фиг.8 показывает изгиб и Фиг.9 показывает штамповку с вытяжкой. При таких общих операциях формования, та часть, где разрыв является проблемой, может быть предсказана относительно легко.
[0053] Конкретно, при глубокой вытяжке, та часть, где разрыв является проблемой, представляет собой заплечик 61 пуансона, при отбортовке внутренних кромок, она представляет собой фланцевый край 71, при изгибе, она представляет собой изгибаемую часть 81, и при штамповке с вытяжкой, она представляет собой части 91 растяжения с помощью пуансона. Следовательно, перед формованием металлического листа, является достаточным присоединение упрочняющей детали, с последующим осуществлением формования, с тем, чтобы покрыть положение, формирующее эту часть во время формования.
[0054] При формовании металлического листа сложной формы, где сложно предсказать часть, где требуется высокий предел прочности при разрыве, как показано на Фиг.10, можно использовать САПР (систему автоматизированного проектирования) для предсказания той части, где толщина уменьшалась бы без использования упрочняющей детали, и где, таким образом, разрыв является проблемой, а затем формирования в этом случае присоединенного упрочняющей детали в той части, где разрыв является проблемой, оно может опять анализироваться с помощью САПР с тем, чтобы определить положение для присоединения упрочняющей детали.
[0055] Упрочняющая деталь не является как-либо ограниченной по качеству постольку, поскольку она может выдерживать напряжение, прикладываемое к части, где разрыв во время формования является проблемой. Если рассматривать прочность и простоту манипуляций, предпочтительно используется лист пластика, армированного волокнами, или стальной фольги высокой прочности. Пластик, армированный волокнами, должен представлять собой всего лишь пластик, армированный волокнами. Он не ограничивается каким-либо конкретным волокном или пластиком. В качестве соответствующего примера можно рассмотреть пластик, армированный углеродными волокнами. В качестве стальной фольги высокой прочности, может иллюстрироваться стальная фольга, имеющая прочность на разрыв при обычной температуре 600 МПа или выше.
[0056] При использовании упрочняющей детали, состоящей из пластика, армированного волокнами, пластик, армированный волокнами, предпочтительно присоединяется таким образом, что направление волокон проходит вдоль направления, в котором требуется высокий предел прочности при разрыве, конкретно, оно пересекает любую формирующуюся трещину.
[0057] Упрочняющая деталь конструируется для улучшения предела прочности при разрыве в той части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, так что требуемая толщина является необходимой, но материал не ограничивается конкретной толщиной. Толщина упрочняющей детали может устанавливаться соответствующим образом, рассматривая качество материала заготовки, режим вытяжки, форму формованной детали, и тому подобное.
[0058] Формованная деталь, полученная посредством формования материала заготовки с присоединением упрочняющей детали к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, может, в зависимости от применения, использоваться после удаления упрочняющей детали или может использоваться с упрочняющую деталью, остающейся присоединенной, как есть.
[0059] По этой причине, прочность присоединения при присоединении упрочняющей детали к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, может выбираться соответствующим образом в соответствии с применением формованной детали.
[0060] Способ присоединения упрочняющей детали к части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, не является как-либо ограниченным. Когда упрочняющая деталь представляет собой пластик, армированный волокнами, предпочтительно используется адгезив или смола. Типы адгезива и смолы не являются как-либо ограниченными. Можно также рассмотреть, удалять ли упрочняющую деталь с формованной детали или оставлять ее как есть, с тем, чтобы выбрать адгезив соответствующим образом. Если упрочняющая деталь представляет собой стальную фольгу высокой прочности и упрочняющая деталь не должно удаляться с формованной детали, она может присоединяться с помощью диффузионного соединения.
[0061] Здесь будет объясняться механизм, посредством которого присоединение упрочняющей детали улучшает предел прочности при разрыве и улучшает формуемость.
[0062] Как правило, при вытяжке материала заготовки с помощью матрицы и пуансона, предел прочности при разрыве Pbreak материала заготовки, примыкающего к части заплечика пуансона, может вычисляться с помощью следующей формулы (1) (смотри Plastic Forming Technology Series 13 "Press Drawing - Process Design and Die Design -" (Corona), page 23):
Pbreak=2πRt0F{2(r+1)(r+2)/3(2r+1)}(n+1)/2(n/e)n (1),
где
R: радиус пуансона
t0: толщина материала заготовки
r: число Ланкфорда
e: постоянная Нейпера (основание натурального логарифма)
F, n: параметры формулы Свифта
[0063] Предел прочности при разрыве P'break материала заготовки, когда он армируется с помощью упрочняющей детали в той части материала заготовки, где разрыв является проблемой (часть, где разрыв во время вытяжки является проблемой), то есть, части, примыкающей к части заплечика пуансона, и где, таким образом, требуется высокий предел прочности при разрыве, может вычисляться с помощью следующей формулы (2):
P'break=Pbreak+2πRtfrpTSfrp (2)
P'break: предел прочности при разрыве материала заготовки, примыкающего к части заплечика пуансона
R: радиус пуансона
tfrp: толщина упрочняющей детали
TSfrp: прочность на разрыв упрочняющей детали
[0064] Как показано в указанной выше формуле (2), при присоединении листа или вставки из пластика, армированного волокнами, в качестве упрочняющей детали к части материала заготовки, где разрыв является проблемой, предел прочности при разрыве P'break после присоединения будет превышать предел прочности при разрыве Pbreak материала заготовки, так что можно оценить улучшение формуемости в указанной выше части, где разрыв является проблемой. Таким образом, способ формования по настоящему изобретению может быть проверен теоретически.
[0065] Способ формования по настоящему изобретению проявляет свое воздействие независимо от обрабатываемого материала, то есть, от металлического листа, и от сущности операции формования. В частности, он демонстрирует эффект при формовании стального листа высокой прочности с прочностью на разрыв 590 МПа или больше, который имеет тенденцию к низкой формуемости.
Примеры
[0066] Далее, будет поясняться пример настоящего изобретения, но условия в примере представляют собой иллюстрацию условий, используемых для подтверждения осуществимости и эффекта настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается этой иллюстрацией условий. Настоящее изобретение может использовать различные условия постольку, поскольку они не отклоняются от сущности настоящего изобретения и от достижения цели настоящего изобретения.
[0067] Пример
Как показано на Фиг.11, материал заготовки (двухфазная сталь) 112 толщиной 1,0 мм, диаметром 108 мм, лист адгезива (лист полипропиленовой смолы) 113 толщиной 0,7 мм, диаметром 58 мм и лист пластика 111, армированного углеродными волокнами толщиной 0,23 мм, диаметром 58 мм, пакетируются в указанном порядке. Сборку нагревают с помощью машины 114 для горячего обжима при 180°C в течение 1 минуты, затем прессуют при 0,049 МПа (≅5 тонн-силы/м2) в течение 1 минуты и охлаждают на воздухе для присоединения пластика 111, армированного углеродными волокнами, к материалу 112 заготовки.
[0068] Материал 112 заготовки с пластиком 111, армированным углеродными волокнами, присоединенным к нему, вытягивают с использованием пуансона и матрицы, используемых в сравнительном примере.
[0069] Сравнительный пример
Материал заготовки (двухфазная сталь) толщиной 1,0 мм, диаметром 108 мм вытягивается с использованием следующих пуансона и матрицы:
Заплечик пуансона: R5
Диаметр пуансона: 50 мм
Заплечик матрицы: R5
Диаметр матрицы: 60 мм
Давление держателя заготовки: 0,098 МПа (≅10 тонн силы/м2)
[0070] Результаты показаны на Фиг.12. (a) показывает результаты сравнительного примера вытяжки части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, к которой не присоединен лист пластика, армированного волокнами, в то время как (b) показывает результаты примера вытяжки части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, к которому присоединен лист пластика, армированного волокнами.
Промышленная применимость
[0071] В соответствии с настоящим изобретением, при формовании металлического листа, можно повысить предел прочности при разрыве той части, где требуется высокий предел прочности при разрыве, улучшить формуемость металлического листа и предотвратить разрыв во время формования без изменения материала металлического листа и процесса формования. Настоящее изобретение демонстрирует свой эффект независимо от обрабатываемого материала, то есть, металлического листа, и от сущности операции формования. В частности, оно демонстрирует эффект для операций на стальном листе высокой прочности, где формуемость имеет тенденцию к понижению, подобных вытяжке, штамповке с вытяжкой, отбортовке внутренних кромок и изгибу. Настоящее изобретение имеет высокую применимость в промышленности при изготовлении изделий из металла.
Список ссылочных обозначений
[0072]
1. материал заготовки
1'. фланцевая часть
1a, 1b. формованная деталь
2. матрица
3. пуансон
3'. часть заплечика
4. держатель заготовки
5. разрыв
6. сопротивление деформации
7. часть, где требуется высокий предел прочности при разрыве
8. лист пластика, армированного волокнами,
8a, 8a'. Упрочняющая деталь из пластика, армированного волокнами,
8b, 8c. Упрочняющая деталь из пластика, армированного волокнами,
61. заплечик пуансона
71. край фланца
81. изогнутая часть
91. часть, подвергающаяся отбортовке внутренних кромок
111. лист пластика, армированного углеродными волокнами
112. материал заготовки
113. лист адгезива
114. машина для горячего обжима
Claims (5)
1. Способ формования металлического листа, включающий стадии присоединения упрочняющей детали к части металлического листа, а затем формования металлического листа, причем упрочняющая деталь представляет собой пластик, армированный волокнами.
2. Способ по п. 1, в котором упрочняющую деталь присоединяют к части металлического листа с уменьшенной толщиной при формовании.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором металлический лист представляет собой стальной лист высокой прочности, имеющий прочность на разрыв 590 МПа или больше.
4. Способ по п. 1, в котором пластик, армированный волокнами, присоединяют таким образом, что направление волокон проходит вдоль направления, в котором от металлического листа требуется высокая прочность на разрыв.
5. Формованная деталь, содержащая металлический лист и присоединенную к части, в которой требуется высокий предел прочности при разрыве, упрочняющую деталь из пластика, армированного волокнами.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015-031029 | 2015-02-19 | ||
| JP2015031029 | 2015-02-19 | ||
| PCT/JP2016/054936 WO2016133210A1 (ja) | 2015-02-19 | 2016-02-19 | 金属板の成形方法及び成形品 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017132459A3 RU2017132459A3 (ru) | 2019-03-20 |
| RU2017132459A RU2017132459A (ru) | 2019-03-20 |
| RU2682736C2 true RU2682736C2 (ru) | 2019-03-21 |
Family
ID=56689341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132459A RU2682736C2 (ru) | 2015-02-19 | 2016-02-19 | Способ формования металлического листа и формованная деталь |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180021835A1 (ru) |
| EP (1) | EP3260214A4 (ru) |
| JP (1) | JP6477860B2 (ru) |
| KR (1) | KR102017970B1 (ru) |
| CN (1) | CN107427888B (ru) |
| BR (1) | BR112017017544A2 (ru) |
| CA (1) | CA2976626C (ru) |
| MX (1) | MX2017010644A (ru) |
| MY (1) | MY189189A (ru) |
| RU (1) | RU2682736C2 (ru) |
| TW (2) | TWI640373B (ru) |
| WO (1) | WO2016133210A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6583305B2 (ja) * | 2017-02-20 | 2019-10-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | フランジ付き穴形状の成形方法 |
| JP6614183B2 (ja) * | 2017-02-27 | 2019-12-04 | トヨタ自動車株式会社 | 自動車用パネル部材 |
| KR102428824B1 (ko) | 2019-12-11 | 2022-08-02 | 주식회사 포스코 | 금속-플라스틱 복합소재 및 이의 제조 방법 |
| CN112605219B (zh) * | 2020-11-27 | 2022-04-01 | 广州纬华节能设备有限公司 | 一种双相钢拉伸方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2185964C1 (ru) * | 2001-01-19 | 2002-07-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Слоистый композиционный материал и изделие, выполненное из него |
| JP2007276295A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Mazda Motor Corp | 積層板部材の製造方法及び積層板部材 |
| WO2012036262A1 (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | 住友金属工業株式会社 | 成形部材およびその製造方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0771700B2 (ja) * | 1988-02-23 | 1995-08-02 | 東洋製罐株式会社 | 再絞り方法 |
| JPH10175024A (ja) | 1996-12-16 | 1998-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | ブランク材のプレス成形方法 |
| JP2000197969A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 一体化成形用ブランクおよびその成形方法 |
| JP4532709B2 (ja) | 2000-09-25 | 2010-08-25 | 新日本製鐵株式会社 | 深絞り成形性に優れたテーラードブランク材及びその製造方法 |
| KR20020028233A (ko) * | 2000-10-09 | 2002-04-17 | 이계안 | 제품 패널 성형방법 |
| DE10135647C1 (de) * | 2001-07-21 | 2002-07-25 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Herstellung eines Blechumformteils mit Korrosionsschutz und nach dem Verfahren hergestelltes Blechumformteil |
| JP4325277B2 (ja) * | 2003-05-28 | 2009-09-02 | 住友金属工業株式会社 | 熱間成形法と熱間成形部材 |
| DE102004054120B4 (de) * | 2004-11-08 | 2006-08-24 | Thyssenkrupp Steel Ag | Verfahren zum Umformen einer großflächigen Blechplatine zu einem Formteil, wie einem Außenhautteil einer Kraftfahrzeugkarosserie |
| JP4725415B2 (ja) * | 2006-05-23 | 2011-07-13 | 住友金属工業株式会社 | 熱間プレス用鋼板および熱間プレス鋼板部材ならびにそれらの製造方法 |
| JP2008189126A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Kobe Steel Ltd | 構造用部材 |
| FR2921889A1 (fr) * | 2007-10-03 | 2009-04-10 | Thyssenkrupp Sofedit | Procede de fabrication d'un structure en tole |
| JP5066598B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2012-11-07 | 日東電工株式会社 | 金属板の補強方法および補強構造 |
| DE102011055643A1 (de) * | 2011-11-23 | 2013-05-23 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren und Umformwerkzeug zum Warmumformen und Presshärten von Werkstücken aus Stahlblech, insbesondere verzinkten Werkstücken aus Stahlblech |
| DE102011120340A1 (de) * | 2011-12-06 | 2013-06-06 | Daimler Ag | Herstellverfahren zu einer Herstellung eines Kraftfahrzeugverbundbauteils |
| JP5907904B2 (ja) * | 2013-02-04 | 2016-04-26 | 日本写真印刷株式会社 | 金属立体加飾板およびその製造方法 |
| JP6075304B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2017-02-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 熱間プレス成形方法および熱間プレス成形装置 |
-
2016
- 2016-02-19 TW TW105104949A patent/TWI640373B/zh not_active IP Right Cessation
- 2016-02-19 BR BR112017017544-4A patent/BR112017017544A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2016-02-19 KR KR1020177022511A patent/KR102017970B1/ko active IP Right Grant
- 2016-02-19 JP JP2017500765A patent/JP6477860B2/ja active Active
- 2016-02-19 MY MYPI2017702977A patent/MY189189A/en unknown
- 2016-02-19 TW TW106142772A patent/TW201808486A/zh unknown
- 2016-02-19 CA CA2976626A patent/CA2976626C/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-02-19 MX MX2017010644A patent/MX2017010644A/es unknown
- 2016-02-19 RU RU2017132459A patent/RU2682736C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2016-02-19 US US15/551,761 patent/US20180021835A1/en not_active Abandoned
- 2016-02-19 WO PCT/JP2016/054936 patent/WO2016133210A1/ja active Application Filing
- 2016-02-19 CN CN201680010744.9A patent/CN107427888B/zh active Active
- 2016-02-19 EP EP16752596.3A patent/EP3260214A4/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2185964C1 (ru) * | 2001-01-19 | 2002-07-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Слоистый композиционный материал и изделие, выполненное из него |
| JP2007276295A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Mazda Motor Corp | 積層板部材の製造方法及び積層板部材 |
| WO2012036262A1 (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | 住友金属工業株式会社 | 成形部材およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2016133210A1 (ja) | 2017-12-07 |
| EP3260214A1 (en) | 2017-12-27 |
| TW201808486A (zh) | 2018-03-16 |
| TW201703896A (zh) | 2017-02-01 |
| CA2976626C (en) | 2020-01-21 |
| BR112017017544A2 (pt) | 2018-04-17 |
| WO2016133210A1 (ja) | 2016-08-25 |
| MY189189A (en) | 2022-01-31 |
| RU2017132459A3 (ru) | 2019-03-20 |
| JP6477860B2 (ja) | 2019-03-06 |
| EP3260214A4 (en) | 2018-11-14 |
| TWI640373B (zh) | 2018-11-11 |
| US20180021835A1 (en) | 2018-01-25 |
| RU2017132459A (ru) | 2019-03-20 |
| CA2976626A1 (en) | 2016-08-25 |
| KR20170103938A (ko) | 2017-09-13 |
| MX2017010644A (es) | 2017-11-23 |
| KR102017970B1 (ko) | 2019-09-03 |
| CN107427888A (zh) | 2017-12-01 |
| CN107427888B (zh) | 2021-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2682736C2 (ru) | Способ формования металлического листа и формованная деталь | |
| US10603703B2 (en) | Method of manufacturing press-formed product, and press-formed product | |
| US10793198B2 (en) | Method of manufacturing a structural component | |
| RU2702671C1 (ru) | Панелеобразное формованное изделие и способ его изготовления | |
| US9211582B2 (en) | Clamp ring and method for manufacturing a clamp ring | |
| Neugebauer et al. | Overview on the state of development and the application potential of dieless mechanical joining processes | |
| Hamedon et al. | Hemming for joining high strength steel sheets | |
| US8191583B2 (en) | Hydroformed product | |
| KR20170019758A (ko) | 초고장력강 판넬 및 그 제조방법 | |
| US10118211B2 (en) | Method and device for forming a collar on a workpiece | |
| CA2984746C (en) | Press-formed product and method for designing the same | |
| US20190176211A1 (en) | Drawn body for vehicle structural member, manufacturing method for drawn body for vehicle structural member, and manufacturing apparatus for drawn body for vehicle structural member | |
| Albert et al. | Smart process combination for aluminum/plastic hybrid components | |
| JP2020121336A (ja) | 車両構造部材を製造する方法 | |
| KR102131087B1 (ko) | 구조체 및 그 제조 방법 | |
| JP2020121690A (ja) | 車両構造部材 | |
| KR20140082517A (ko) | 조관 방법 및 c 성형기 | |
| JP2021107090A (ja) | かしめ接合方法 | |
| JP2016078534A (ja) | トーションビームの製造方法及びトーションビーム | |
| JP2005059047A (ja) | 液圧成形方法および液圧成形装置 | |
| JP2009090313A (ja) | パイプと被接合部材との接合方法 | |
| GB2530271A (en) | Tubes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210220 |