WO2022196385A1 - プレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法 - Google Patents

プレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022196385A1
WO2022196385A1 PCT/JP2022/009295 JP2022009295W WO2022196385A1 WO 2022196385 A1 WO2022196385 A1 WO 2022196385A1 JP 2022009295 W JP2022009295 W JP 2022009295W WO 2022196385 A1 WO2022196385 A1 WO 2022196385A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
press
mold
shearing
evaluation
damage
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/009295
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
弘人 三宅
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Priority to EP22771139.7A priority Critical patent/EP4275810A1/en
Priority to JP2023506964A priority patent/JPWO2022196385A1/ja
Priority to KR1020237031323A priority patent/KR20230145173A/ko
Priority to CN202280020993.1A priority patent/CN116981523A/zh
Priority to US18/276,370 priority patent/US20240123700A1/en
Publication of WO2022196385A1 publication Critical patent/WO2022196385A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/28—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof
    • 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
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/28—Associations of cutting devices therewith
    • B21D43/285—Devices for handling elongated articles, e.g. bars, tubes or profiles
    • 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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/04—Movable or exchangeable mountings for tools
    • 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
    • B21D22/21—Deep-drawing without fixing the border of the blank
    • 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
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped 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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • 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
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/26—Perforating, i.e. punching holes in sheets or flat parts
    • 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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/01—Selection of materials
    • 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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/20—Making tools by operations not covered by a single other subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/28—Presses specially adapted for particular purposes for forming shaped 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
    • B21D55/00—Safety devices protecting the machine or the operator, specially adapted for apparatus or machines dealt with in this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion

Definitions

  • the present invention relates to a press molding die damage evaluation device and damage evaluation method.
  • Patent Literature 1 describes a method of coating the forming surface that contacts the steel sheet by PVD (Physical Vapor Deposition) in order to prevent seizure during press forming.
  • Patent Literatures 2 and 3 describe steel materials for molds that are less susceptible to mold damage by optimizing the composition.
  • Patent Document 4 describes a method of sandwiching a strip-shaped steel plate between opposed steel blocks, pulling out the steel plate as it is, and then evaluating die galling resistance by observing the surface and the like of the block steel.
  • Patent Document 5 a punch having a plurality of recesses of three or more on the outer periphery when viewed parallel to the pressing direction, a die having a fitting portion in which the punch relatively moved in the pressing direction is fitted with a predetermined clearance, An evaluation mold for evaluating mold galling resistance is described by performing press molding with a mold equipped with.
  • Patent Documents 1 to 3 it is effective to use highly durable steel materials for molds and coatings to prevent mold damage.
  • various mold steel materials and coating treatments have been provided by various manufacturers, and it is difficult to select which mold steel materials and coating treatments are effective.
  • the number of sliding tests and press forming tests performed by the methods described in Patent Documents 4 and 5 is limited to several tens to several hundred times. For this reason, it is not sufficient to evaluate mold damage that occurs in thousands to tens of thousands of press-forming cycles in actual mass-production press-forming. Quantitative evaluation of mold life is difficult.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a press forming die damage evaluation apparatus and damage evaluation apparatus capable of quantitatively evaluating die damage for any die steel material and coating treatment. It is to provide an evaluation method.
  • a press molding die damage evaluation apparatus observes an evaluation die installed in a press that press-forms a metal material, and the damage behavior of the die steel material and the surface coating that constitute the evaluation die. and an observation device, wherein the evaluation mold includes a punching means for forming a hole in the metal material, and a first shearing means for shearing the metal material having the hole formed therein into an arbitrary shape of the metal part. and a second shearing means for separating the metal part from the metal material, wherein the dies of the piercing means, the first shearing means, and the second shearing means are made of die steel, and It has a structure that can be replaced with another mold that has an arbitrary material and an arbitrary surface coating treatment.
  • the evaluation mold is a hat-shaped mold having a top plate surface, a vertical wall portion continuous with the top plate surface, and a flange portion continuous with the vertical wall portion.
  • the hat-shaped cross-sectional shape preferably has an overhanging shape on one side of the vertical wall portion.
  • a method for evaluating damage to a press-molding die includes a metal material that is repeatedly press-molded an arbitrary number of times using an evaluation die installed in a press.
  • the evaluation mold includes a step of observing the damage behavior of the steel material and the surface coating, and the evaluation mold includes a boring means for forming a hole in the metal material, and a metal material with the hole formed into an arbitrary metal part shape.
  • the evaluation mold is a hat-shaped mold having a top plate surface, a vertical wall portion continuous with the top plate surface, and a flange portion continuous with the vertical wall portion.
  • the hat-shaped cross-sectional shape preferably has an overhanging shape on one side of the vertical wall portion.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a press molding die damage evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a hat-shaped cross-sectional component.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of an evaluation mold.
  • FIG. 4 is a diagram showing the shape of the coil material press-molded by the evaluation mold shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the flange trimming process.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the flange trimming process.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the separate trim process.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a press molding die damage evaluation apparatus that is an embodiment of the present invention.
  • a press molding die damage evaluation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a payoff reel 2, an uncoiler leveler 3, a press device 4, a conveying device 5, a scrap bag 6, and an observation device 100. It has
  • a coil-shaped metal material (hereinafter referred to as a coil material) S (mainly a high-tensile steel sheet) to be press-molded is set on a payoff reel 2 .
  • the uncoiled coil material S is supplied to the uncoiler leveler 3 .
  • the coil material S from which the curl has been removed by the uncoiler leveler 3 is sent to the inside of the evaluation mold 10 attached to the press device 4 .
  • the coil material S is fed forward by a predetermined pitch, and the same press-molding is repeated.
  • the coil material S sent to the inside of the evaluation mold 10 is connected, but separated into parts in the final process of the evaluation mold 10, and after being carried out of the pressing device 4 by the conveying device 5 , scrap bag 6 and so on.
  • the observation device 100 is used to observe the damage behavior of the mold steel material and the surface coating that constitute the evaluation mold 10 .
  • the configuration of the evaluation mold 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 7.
  • FIG. In the following description, an evaluation mold for continuously press-molding the hat-shaped cross-sectional part 30 as shown in FIGS. 2(a) to 2(c) will be described as an example.
  • the hat-shaped cross-sectional component 30 includes a top plate surface 30a, a vertical wall portion 30b and a flange portion 30c formed continuously with respect to the top plate surface 30a, and a cross-cut shape 30d provided to one vertical wall portion 30b.
  • a high-tensile steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more is basically used as the coil material S, which causes significant mold damage, but any material may be used. good.
  • the width of the coil material S is, for example, about 200 mm if the top plate surface width is 50 mm, the vertical wall height is 50 mm, and the flange length is about 30 mm. good.
  • the surface of the coil material S may be either a non-plated material or a plated material. In the case of non-plated materials, it is possible to evaluate the behavior of damage to the mold due to the material sticking to the mold due to press molding.
  • hot-dip galvanized steel sheets, alloyed hot-dip galvanized steel sheets, electro-galvanized steel sheets, etc. can be used for evaluation, and the behavior of plating adhesion to molds can be evaluated for each type of plating. can be done.
  • FIGS. 3(a) to 3(f) are schematic diagrams showing configuration examples of the evaluation mold 10.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing the shape of the coil material S press-molded by the evaluation mold 10 shown in FIG.
  • the evaluation mold 10 is composed of molds for performing six press-molding processes. a second pierce step, a bending step, a flange trim step, and a separate trim step. The molds are arranged in a straight line and integrated into the evaluation mold 10 .
  • Each mold includes upper blades such as a pierce punch 11, a blanking upper blade 12, a bending blade 13, and a trim upper blade 14; and a plate retainer 19.
  • the plate retainer 19 may be made of general carbon steel such as S45C. 3(a) to 3(f), the plate retainers 19 of each mold are shown separately, but the plate retainers 19 of the respective molds are manufactured as an integrated body that is connected within the evaluation mold 10. may In addition, since a large force is applied to the upper and lower blades during press forming, and they are subject to evaluation because they cause mold damage, the steel materials for each mold are made replaceable, and the evaluation is made by casting. It can be fixed to the main body of the mold 10 with bolts or the like.
  • mold steel materials can be optionally exchanged depending on the purpose of evaluation, for example, cold work mold steel SKD11 and high speed steel SKH51.
  • the mold damage behavior can be evaluated by not coating the respective mold steel, or by performing optional coating such as PVD coating on each mold steel.
  • the replaceable structure of the steel material for the mold there is an example of a replaceable structure in which the shearing clearance of the mold of the shearing means is always the same by positioning parts such as knock pins.
  • the material of the mold and the surface coating in each press molding process do not necessarily have to be the same.
  • the mold has a bilaterally symmetrical shape, a combination of different mold materials and surface coatings on the left and right sides may be used in order to improve the evaluation efficiency.
  • First and second piercing steps As shown in FIGS. 3A and 3C, in the first and second piercing steps, a piercing punch 11 is used to pierce the coil material S to form holes 20 (see FIG. 4).
  • the hole 20 formed by the mold shown in FIG. 3A is preferably formed for inserting a pilot pin for positioning the coil material S in the subsequent process, but FIG. Formation of the hole 20 by the mold shown in is optional.
  • the upper blanking blade 12 and the lower blanking blade 16 are used to remove the outer peripheral portion 21 (see FIG. 4) of the hat-shaped cross-section component 30 from the coil material S.
  • the length and shape of the coil material S to be sheared may be determined according to the shape of the hat-shaped cross-sectional part 30 to be press-molded.
  • the corner portion to be sheared in the U-shape may be a pin angle or an R shape.
  • the bending blade 13 is used to form a hat-shaped cross-sectional shape having a top plate surface 30a, and a vertical wall portion 30b and a flange portion 30c that are continuous with the top plate surface 30a.
  • the coil material S is press-molded. Specifically, after the top plate surface portion of the coil material S is held by the plate holder 19, the vertical wall portion 30b and the flange portion 30c are press-formed by the bending blade 13. As shown in FIG. Note that the hat-shaped cross-sectional shape can be arbitrarily determined.
  • the angle formed by the top plate surface 30a and the vertical wall portion 30b is usually about 90 to 150 degrees, and the closer the angle is to 90 degrees, the more likely the mold is to be damaged.
  • it may be bent at a bending angle of 90 degrees or less using a cam mechanism or the like.
  • the vertical wall portion 30b is provided with a cross-cut shape 30d (see FIGS. 2 and 4). Since a very high contact surface pressure is generated on the bending edge 13 by bending the cut-back shape portion, the mold is likely to be damaged. As shown in FIGS. 2(a) to 2(c), by providing the cross-cut shape 30d only on one vertical wall portion 30b, the difference in mold damage occurrence behavior due to the presence or absence of the cross-cut shape can be evaluated in a single press molding. can be evaluated with Also, the cross-cut shape 30d may be any shape, and may be triangular or rectangular. The closer the cross-cut shape 30d is to a rectangular shape, the more likely the mold is to be damaged. Moreover, the overhang height of the back-cut shape 30d may be set arbitrarily. The higher the overhang height is, the more likely the mold is to be damaged.
  • the timing of shearing the flange portion 30c may be changed in the width direction. Furthermore, as shown in FIG. 6(a), the flange portion 30c may be sheared parallel to the pressing direction, or as shown in FIG. Shearing may be performed at an angle ⁇ 2. In this manner, the flange trim process can be arbitrarily designed in accordance with the assumed mass production press process.
  • the coil material S is connected until the press molding process before the separate trim process, and one hat-shaped cross-sectional part 30 is formed from the connected coil material S in this separate trim process. It is separated by the upper trim blade 14 shown in FIG. 3(f).
  • the coil material S may be cut linearly at the connecting portion with the subsequent hat-shaped cross-sectional part 30, or the coil material S may be cut in a straight line as shown in FIG. 7(b). 2, the top plate surface 30a, the vertical wall portion 30b, and the flange portion 30c may be sheared at once. In general, vertical cutting is more prone to die damage than flat cutting.
  • continuous press molding is performed using the press molding die damage evaluation apparatus 1, which is an embodiment of the present invention.
  • the press molding die damage evaluation apparatus 1 which is an embodiment of the present invention.
  • press molding may be performed without stopping until the target number of press moldings, for example, press molding is stopped at any number of press moldings such as 100 times, 1000 times, 2000 times, 5000 times,
  • the evaluation mold 10 may be taken out to observe the damage behavior of the mold steel material in each press forming process.
  • Observation methods using the observation device 100 include, for example, appearance observation by photographing, detailed observation using a portable small microscope, and investigation of the amount of wear by modeling the mold shape with a cured resin. should be decided.
  • the damage behavior of the mold steel according to the number of press formings for example, at least two conditions such as the material of the mold steel, the presence or absence of a surface film, and the type of the mold steel were changed to determine the damage before and after the change. By comparing the behavior, the quality of the mold steel material and the effectiveness of the surface coating may be evaluated.
  • the hat-shaped cross-sectional part molded by the evaluation mold has a top plate surface width of 50 mm, a vertical wall height of 50 mm, a flange length of 30 mm, and a cross-sectional vertical direction length of 50 mm.
  • the boundary between the portion and the vertical wall portion and the flange was set to a bending radius of 10 mm.
  • connecting portions were provided at intervals of 10 mm to connect the front and rear hat-shaped cross-sectional parts.
  • One of the vertical walls of the hat-shaped cross-section part was given a triangular cross-cut shape with a base length of 40 mm, a height of 40 mm, and an overhang height of 5 mm.
  • the bending radius of the cross-cut portion was 5 mm.
  • the other vertical wall portion was not given a cross-cut shape. Both the angle between the top plate surface and the vertical wall portion and the angle between the vertical wall portion and the flange portion were 90 degrees.
  • the target coil materials were non-plated high-tensile steel sheets with a tensile strength of 1470 MPa and 980 MPa, and the sheet thickness was 1.4 mm.
  • the width of the coil material was set to 200 mm from the cross-sectional shape of the hat to be formed.
  • the evaluation mold had six press forming processes, ie, the first pierce process, the blanking process, the second pierce process, the bending process, the flange trim process, and the separate trim process, in order from the forward feeding direction of the coil material. .
  • a circular hole with a diameter of 12 mm was punched in the center of the connecting part of the hat-shaped cross-section part so that a pilot pin for positioning in the subsequent process could be inserted.
  • the second piercing step a circular hole with a diameter of 7 mm was punched in the center of the top plate surface of the hat-shaped cross-section component.
  • the gap (clearance) between the pierce punch and the button die was 12.5% of the plate thickness of the coil material.
  • the outer periphery of a U-shape with a length of 85 mm and a width of 20 mm was sheared symmetrically from the center of the coil material.
  • the corners were rounded with a radius of 10 mm.
  • the gap (clearance) between the blanking blade and the lower blade was set to 12.5% of the plate thickness of the coil material.
  • a hat-shaped cross-section part was formed with a bending blade.
  • the plate pressing force was set to 5 tons.
  • the flange trim process After pressing the hat-shaped cross-section component with a plate retainer, the flanges on both sides were sheared by about 4 mm from the flange ends.
  • the plate pressing force was set to 5 tons.
  • the shear angle and shear angle were set to 0 degrees.
  • the gap between the trim blade and the lower blade was 12.5% of the plate thickness of the coil material.
  • the separate trim process was a process of linearly shearing the center of the connecting portion of the hat-shaped cross-section part.
  • the gap between the trim blade and the lower blade was 12.5% of the plate thickness of the coil material.
  • Table 1 shows the combinations of coil materials and metal mold steel materials and coating treatments in the six press forming processes when the continuous press test was performed with the evaluation mold.
  • No. 1 and No. By comparing the two continuous press conditions, it is possible to investigate the influence of the difference in the mold steel on the mold damage behavior.
  • No. 1 and No. By comparing the three continuous pressing conditions, it is possible to investigate the effect of the difference in the material strength of the coil material on the damage to the mold.
  • By comparing the 4 continuous press conditions it is possible to investigate the influence of the presence or absence of the surface coating on mold damage.
  • No. 5 and No. By comparing the 6 continuous press conditions, it is possible to investigate the influence of different types of surface coatings on mold damage.
  • the mold steel material was subjected to surface coating treatment under all continuous pressing conditions, because seizure of the coil material would occur after several times of press forming if there was no surface coating.
  • a continuous press test was conducted using the above evaluation mold.
  • the press machine used was a mechanical press with a pressure capacity of 250 tons, and continuous press molding was carried out at a molding speed of 30 spm.
  • the coil material was put into the evaluation mold at a pitch of 70 mm by an uncoiler leveler.
  • the coil material was lubricated with the same rust-preventive oil as when the coil was received.
  • a continuous press test was performed, and after the number of presses reached 100, 1000, 2000, 5000, 8000 and 10000 times, the evaluation die was taken out from the press apparatus and the damage behavior of the die steel material was observed. Tables 2 to 8 show the damage behavior of the mold steel at each observation.
  • Table 2 shows the damage behavior of the mold steel in the first pierce process
  • Table 3 shows the damage behavior of the mold steel in the blanking process
  • Table 4 shows the damage behavior of the mold steel in the third pierce process
  • Table 5 show the damage behavior of mold steel in the flange trim process with and without the cross-cut shape. show. When almost no damage was observed, it was evaluated as ⁇ .
  • mold damage in each press forming process can be quantitatively evaluated with the same number of press formings as mass production presses.
  • continuous press tests with different combinations of mold steel materials and surface coatings in each press forming process confirmed that the higher the material strength of the coil material, the earlier the mold damage occurred.
  • the mold steel material B is superior in durability to the mold steel material A, and that damage is less likely to occur with the surface coating treatment.
  • the surface coating A was superior in durability to the surface coating B when the coil material and die steel were the same. Focusing on the molding conditions, the mold was damaged earlier with the bent blade with the cut-back shape than with the bent blade without the cut-off shape.
  • the contact surface pressure between the material and the mold during molding is higher with the cut-back shape, and the surface coating and the steel material for the mold are more susceptible to damage. Focusing on the shearing conditions, in the flange trim process, the trim edge on the side without the back-cutting shape damaged the mold earlier than the trim edge on the side with the back-cutting shape. Since no shape is imparted to the side without the cross-cut shape and the rigidity of the vertical wall is low, the springback of the cross section is larger than that on the side with the cross-cut shape. Therefore, the plate is not sufficiently held down during flange trimming, and unstable shearing occurs, such as displacement of the flange ends.
  • the present invention it is possible to quantitatively evaluate mold damage that occurs in mass production press molding of automobile body frame parts and the like using high-strength steel sheets for arbitrary mold steel materials and surface coating treatments, and mass production It was confirmed that the method can provide selection criteria for mold steel and surface coating treatment used in press molding.

Abstract

本発明に係るプレス成形金型の損傷評価装置は、金属材料をプレス成形するプレス機内に設置された評価金型と、評価金型を構成する金型用鋼材及び表面被膜の損傷挙動を観察する観察装置と、を備え、評価金型は、金属材料に孔部を形成する穿孔手段と、孔部が形成された金属材料を任意の金属部品形状にせん断する第一せん断手段と、金属材料から金属部品を切り離す第二せん断手段と、を備え、穿孔手段、第一せん断手段、及び第二せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有している。

Description

プレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法
　本発明は、プレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法に関する。
　近年、車両の車体骨格部品には、車体軽量化や衝突安全性向上の観点から強度の高い高張力鋼板の適用が進められている。一般に、車体骨格部品は金型を用いたプレス成形によって量産されている。ところが、高張力鋼板は延性に乏しく強度が高いために、プレス成形によって割れやしわ、スプリングバック（寸法精度不良）が顕著に発生する。このため、このような成形不良に対する対策が必要である。また、高張力鋼板をプレス成形する際には、前述のような成形不良のみならず金型損傷も大きな課題の一つである。
　一般に、材料の強度が増加すると、材料を切断するせん断加工に要する荷重が増加し、金型を用いたプレス成形では、金型への接触面圧が高くなる。このため、金型用鋼材の欠けや摩耗、材料の焼付き等が発生しやすい。また、金型が損傷した状態でプレス成形を続けると、プレス成形品の表面外観が損なわれるだけでなく、せん断面の品質が低下し、次のプレス成形工程での成形性や製品となった後の耐水素脆化等に大きく影響を及ぼす可能性がある。このような背景から、金型用鋼材や表面被膜の欠けや摩耗、焼付き等の金型損傷に対する対策が提案されている。
　具体的には、特許文献１には、プレス成形時の焼付きを防止するために、鋼板に接触する成形面にＰＶＤ（Physical　Vapor　Deposition）法による被膜処理を施す方法が記載されている。また、特許文献２，３には、成分を最適化することによって金型損傷を起こりにくくした金型用鋼材が記載されている。また、特許文献４には、対向するブロック鋼材で帯状の鋼板を挟み、そのまま鋼板を引抜いた後、ブロック鋼材の表面等を観察することによって型かじり性を評価する方法が記載されている。また、特許文献５には、プレス方向平行視にて外周に３つ以上の複数の凹部を有するパンチと、プレス方向に相対移動したパンチが所定のクリアランスで嵌め込まれる篏合部を有するダイと、を備えた金型によるプレス成形を行うことによって型かじり性を評価する評価金型が記載されている。
特許第５１３５４７９号公報 特開２０１１－１８９４１９号公報 特許第４７３７６０６号公報 特許第４６７７８０４号公報 特開２０１０－１６７４３７号公報
　特許文献１～３に記載されているように、金型損傷対策としては、耐久性に優れた金型用鋼材や被膜処理を行うことが有効である。しかしながら、昨今様々なメーカから金型用鋼材や被膜処理が提供されており、どの金型用鋼材や被膜処理が効果的かを選定することは困難である。一方、特許文献４，５に記載の方法で実施される摺動試験やプレス成形試験の回数は数十～数百回程度が限界である。このため、実際の量産プレス成形で行われる数千～数万回のプレス成形で発生する金型損傷の評価には不十分であり、何回プレス成形されると金型損傷が発生するといった金型寿命の定量的な評価が困難である。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、任意の金型用鋼材及び被膜処理について金型損傷を定量的に評価可能なプレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法を提供することにある。
　本発明に係るプレス成形金型の損傷評価装置は、金属材料をプレス成形するプレス機内に設置された評価金型と、前記評価金型を構成する金型用鋼材及び表面被膜の損傷挙動を観察する観察装置と、を備え、前記評価金型は、前記金属材料に孔部を形成する穿孔手段と、前記孔部が形成された金属材料を任意の金属部品形状にせん断する第一せん断手段と、前記金属材料から金属部品を切り離す第二せん断手段と、を備え、前記穿孔手段、前記第一せん断手段、及び前記第二せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有している。
　前記評価金型は、前記第一せん断手段によるせん断後の金属材料を、天板面と、該天板面に連続する縦壁部及び該縦壁部に連続するフランジ部と、を有するハット型断面形状にプレス成形するプレス成形手段と、前記フランジ部の一部をせん断する第三せん断手段と、を備え、前記プレス成形手段及び前記第三せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有し、前記第二せん断手段は、第三せん断手段によるせん断後の金属材料からハット型断面形状の金属部品を切り離すとよい。
　前記ハット型断面形状は、前記縦壁部の一方に張り出し形状を有するとよい。
　本発明に係るプレス成形金型の損傷評価方法は、プレス機内に設置された評価金型を用いて金属材料に対して任意の回数プレス成形を繰り返した後の前記評価金型を構成する金型用鋼材及び表面被膜の損傷挙動を観察するステップを含み、前記評価金型は、前記金属材料に孔部を形成する穿孔手段と、前記孔部が形成された金属材料を任意の金属部品形状にせん断する第一せん断手段と、前記金属材料から金属部品を切り離す第二せん断手段と、を備え、前記穿孔手段、前記第一せん断手段、及び前記第二せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有している。
　前記評価金型は、前記第一せん断手段によるせん断後の金属材料を、天板面と、該天板面に連続する縦壁部及び該縦壁部に連続するフランジ部と、を有するハット型断面形状にプレス成形するプレス成形手段と、前記フランジ部の一部をせん断する第三せん断手段と、を備え、前記プレス成形手段及び前記第三せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有し、前記第二せん断手段は、第三せん断手段によるせん断後の金属材料からハット型断面形状の金属部品を切り離すとよい。
　前記ハット型断面形状は、前記縦壁部の一方に張り出し形状を有するとよい。
　本発明に係るプレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法によれば、任意の金型用鋼材及び被膜処理について金型損傷を定量的に評価することができる。
図１は、本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価装置の全体構成を示す模式図である。 図２は、ハット型断面部品の構成を示す図である。 図３は、評価金型の構成例を示す模式図である。 図４は、図３に示す評価金型によってプレス成形されたコイル材料の形状を示す図である。 図５は、フランジトリム工程を説明するための図である。 図６は、フランジトリム工程を説明するための図である。 図７は、セパレートトリム工程を説明するための図である。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法について説明する。
〔全体構成〕
　まず、図１を参照して、本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価装置の全体構成について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価装置の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価装置１は、ペイオフリール２、アンコイラーレベラー３、プレス装置４、搬送装置５、スクラップバッグ６、及び観察装置１００を備えている。本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価装置１では、プレス成形するコイル状の金属材料（以下、コイル材料と表記）Ｓ（主に高張力鋼板）はペイオフリール２にセットされ、まず、巻きほぐされたコイル材料Ｓがアンコイラーレベラー３に供給される。次に、アンコイラーレベラー３により巻き癖が取られたコイル材料Ｓはプレス装置４に取り付けられた評価金型１０の内部へ送られる。次に、評価金型１０を用いてコイル材料Ｓをプレス成形した後、所定のピッチだけコイル材料Ｓを順送方向に送り、同様のプレス成形を繰り返す。次に、評価金型１０の内部に送られたコイル材料Ｓは連結されているが、評価金型１０の最終工程で部品単位に切り離され、搬送装置５によってプレス装置４外へ搬出された後、スクラップバッグ６等に送られる。そして、観察装置１００を用いて評価金型１０を構成する金型用鋼材及び表面被膜の損傷挙動を観察する。
〔評価金型〕
　次に、図２～図７を参照して、評価金型１０の構成について説明する。なお、以下の説明では、図２（ａ）～（ｃ）に示すようなハット型断面部品３０を連続的にプレス成形する評価金型を例として説明する。図２（ａ）～（ｃ）に示すように、ハット型断面部品３０は、天板面３０ａと、天板面３０ａに対して連続的に形成された縦壁部３０ｂ及びフランジ部３０ｃと、一方の縦壁部３０ｂに付与された背切り形状３０ｄと、を備えている。このハット型断面部品３０をプレス成形する場合、コイル材料Ｓとしては基本的には金型損傷が顕著に発生する引張強度９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板が用いられるが、任意の材料を使用してもよい。また、コイル材料Ｓの幅は、例えば天板面幅が５０ｍｍ、縦壁高さが５０ｍｍ、フランジ長さが３０ｍｍ程度であれば約２００ｍｍ程度であり、プレス成形する部品の大きさから決定すればよい。また、コイル材料Ｓの表面は非メッキ材及びメッキ材のどちらでもよい。非メッキ材の場合、プレス成形によって金型に材料が焼付くことで金型損傷が発生する挙動を評価することができる。一方、メッキ材の場合には、溶融亜鉛メッキ鋼板、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板等を評価に用いることができ、メッキ種別毎に金型へのメッキ付着挙動等を評価することができる。
　図３（ａ）～（ｆ）は、評価金型１０の構成例を示す模式図である。図４は、図３に示す評価金型１０によってプレス成形されたコイル材料Ｓの形状を示す図である。図３（ａ）～（ｆ）に示すように、評価金型１０は、６つのプレス成形工程を行う金型により構成され、コイル材料Ｓの順送方向から順に、第１ピアス工程、ブランキング工程、第２ピアス工程、曲げ工程、フランジトリム工程、及びセパレートトリム工程のための金型を備えている。各金型は一直線上に並んで配置されており、評価金型１０内に集約されている。各金型は、ピアスパンチ１１、ブランキング上刃１２、曲げ刃１３、トリム上刃１４等の上刃、ボタンダイ１５、ブランキング下刃１６、パンチ１７、トリム下刃１８等の下刃、及び板押さえ１９を備えている。
　なお、板押さえ１９にはプレス成形中に大きな力が付加されないため、板押さえ１９はＳ４５Ｃ等の一般炭素鋼等で作製してもよい。また、図３（ａ）～（ｆ）では各金型の板押さえ１９は分離して示されているが、各金型の板押さえ１９を評価金型１０内で連結した一体物として作製してもよい。また、上刃及び下刃にはプレス成形中に大きな力が付加され、金型損傷が発生する評価対象になるため、それぞれの金型用鋼材を交換可能な構造とし、鋳物等で作製した評価金型１０本体にボルト等で固定可能とする。これらの金型用鋼材は、例えば冷間金型用鋼のＳＫＤ１１や高速度鋼のＳＫＨ５１等、評価目的によって任意に交換することができる。また、金型用鋼材の被膜処理についても、それぞれの金型用鋼材に対して被膜処理をしない又は任意のＰＶＤ被膜等の被膜処理を行って金型損傷挙動を評価することができる。
　なお、金型用鋼材の交換可能な構造としては、ノックピン等の位置決め部品によってせん断手段の金型のせん断クリアランスが常に同じになるように交換可能な構造を例示できる。また、各プレス成形工程における金型の材質及び表面被膜は必ずしも同一である必要はない。また、金型が左右対称な形状であれば、評価効率を向上させるために左右で異なる金型の材質及び表面被膜の組合せにしてもよい。
　以下、各プレス成形工程について説明する。
（第１、第２ピアス工程）
　図３（ａ），（ｃ）に示すように、第１、第２ピアス工程では、ピアスパンチ１１を用いてコイル材料Ｓに孔部２０（図４参照）を形成するピアス加工を行う。但し、図３（ａ）に示す金型によって形成する孔部２０は、後続の工程でのコイル材料Ｓの位置決めを行うパイロットピンを挿入するために形成した方が好ましいが、図３（ｃ）に示す金型による孔部２０の形成は任意である。
（ブランキング工程）
　図３（ｂ）に示すように、ブランキング工程では、ブランキング上刃１２及びブランキング下刃１６を用いてコイル材料Ｓからハット型断面部品３０の外周部２１（図４参照）をコの字状にせん断する。せん断するコイル材料Ｓの長さや形状はプレス成形するハット型断面部品３０の形状に応じて決定すればよい。また、コの字状にせん断する角部はピン角であっても、Ｒ形状が付いていてもよい。
（曲げ工程）
　図３（ｄ）に示すように、曲げ工程では、曲げ刃１３を用いて、天板面３０ａと、天板面３０ａに連続する縦壁部３０ｂ及びフランジ部３０ｃと、を有するハット型断面形状にコイル材料Ｓをプレス成形する。具体的には、コイル材料Ｓの天板面部分を板押さえ１９により保持後、曲げ刃１３によって縦壁部３０ｂ及びフランジ部３０ｃをプレス成形する。なお、ハット型断面形状は任意に決定することができる。例えば、天板面３０ａと縦壁部３０ｂとが成す角度は通常９０～１５０度程度であり、９０度に近いほど金型損傷が発生しやすい。また、カム機構等を利用して９０度以下の曲げ角度で曲げてもよい。
　本実施形態では、縦壁部３０ｂには背切り形状３０ｄ（図２、図４参照）が付与されている。背切り形状部を曲げ成形することにより、曲げ刃１３に非常に高い接触面圧が発生するため、金型損傷が発生しやすい。図２（ａ）～（ｃ）に示したように、一方の縦壁部３０ｂのみに背切り形状３０ｄを設けることにより、背切り形状有無による金型損傷の発生挙動の差異を一度のプレス成形で評価することができる。また、背切り形状３０ｄは任意の形状でよく、三角形形状であっても長方形形状であってもよい。背切り形状３０ｄが長方形形状に近いほど金型損傷が発生しやすい。また、背切り形状３０ｄの張出し高さは任意に設定してよい。張出し高さが高いほど金型損傷が発生し易い。
（フランジトリム工程）
　図３（ｅ）に示すように、フランジトリム工程では、曲げ工程によってプレス成形されたハット型断面部品３０のフランジ部３０ｃの一部をトリム上刃１４によってせん断加工する。具体的には、ハット型断面部品３０と同形状の板押さえ１９によりハット型断面部品３０を保持後、板押さえ１９からはみ出たフランジ部３０ｃをトリム上刃１４によってせん断する。図５（ａ）に示すように、トリム上刃１４は、フランジ部３０ｃの幅方向を同じタイミングでせん断してもよいし、図５（ｂ）に示すように、トリム上刃１４にシャー角θ１を付けることにより、フランジ部３０ｃをせん断するタイミングを幅方向で変化させてもよい。さらに、図６（ａ）に示すように、フランジ部３０ｃをプレス方向に対して平行にせん断してもよいし、図６（ｂ）に示すように、カム機構等を利用して任意のせん断角θ２を付けてせん断してもよい。このようにフランジトリム工程は想定される量産プレス工程に合わせて任意に設計することができる。
（セパレートトリム工程）
　図４に示すように、セパレートトリム工程より手前のプレス成形工程まではコイル材料Ｓは連結されているが、このセパレートトリム工程において連結されたコイル材料Ｓから１体分のハット型断面部品３０が図３（ｆ）に示すトリム上刃１４によって切り離される。なお、セパレートトリム工程では、図７（ａ）に示すように、後続するハット型断面部品３０との連結部分で直線的にコイル材料Ｓをせん断する平切りとしてもよいし、図７（ｂ）に示すように、天板面３０ａ、縦壁部３０ｂ、及びフランジ部３０ｃを一度にせん断する縦切りとしてもよい。一般に、縦切りでは平切りよりも金型損傷が発生しやすい。
〔評価方法〕
　次に、本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価方法について説明する。
　本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価方法では、本発明の一実施形態であるプレス成形金型の損傷評価装置１を用いて連続プレス成形を実施する。使用するプレス装置の仕様にもよるが、例えば１分間に２０回プレス成形を行う２０ｓｐｍ（Shots　Per　Minute）で連続プレス成形を実施した場合、１０００回プレス成形するために要する時間は約５０分程度であり、金型損傷の評価方法である摺動試験やプレス成形試験と比較して、多くのプレス成形回数を短時間で実施することができる。
　また、連続プレス成形中は目標のプレス成形回数までプレス成形を止めずに行ってもよいし、例えば１００回、１０００回、２０００回、５０００回等の任意のプレス成形回数でプレス成形を止め、評価金型１０を取り出して各プレス成形工程の金型用鋼材の損傷挙動を観察してもよい。観察装置１００による観察方法としては、例えば写真撮影による外観観察や、持ち運び型の小型顕微鏡による詳細観察、硬化樹脂により金型形状を象ることで摩耗量を調査する等、評価目的に応じて任意に決定すればよい。
　なお、プレス成形回数に応じた金型用鋼材の損傷挙動の観察以外に、例えば金型用鋼材の材質、表面被膜の有無や種類等の少なくとも２つ以上の条件を変更して変更前後の損傷挙動を比較することにより金型用鋼材の材質や表面被膜の有効性を評価してもよい。
　本実施例では、評価金型によって成形するハット型断面部品は、天板面幅５０ｍｍ、縦壁高さ５０ｍｍ、フランジ長さ３０ｍｍ、断面垂直方向長さ５０ｍｍの形状とし、天板面と縦壁部及び縦壁部とフランジの境界は曲げ半径１０ｍｍとした。天板面には、前後のハット型断面部品と連結させるため１０ｍｍずつ連結部を設けた。ハット型断面部品の縦壁部の一方には、底辺長さ４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、張出し高さ５ｍｍの三角形の背切り形状を付与した。背切り形状部の曲げ半径は５ｍｍとした。他方の縦壁部には背切り形状を付与しなかった。天板面と縦壁部の成す角度及び縦壁部とフランジ部が成す角度はいずれも９０度とした。対象としたコイル材料は、引張強度１４７０ＭＰａ及び９８０ＭＰａの非メッキの高張力鋼板であり、板厚は１．４ｍｍとした。コイル材料の幅は成形するハット断面形状から２００ｍｍとした。
　評価金型は、コイル材料の順送方向から順に、第１ピアス工程、ブランキング工程、第２ピアス工程、曲げ工程、フランジトリム工程、及びセパレートトリム工程の６つのプレス成形工程を有するものとした。第１ピアス工程は、ハット型断面部品の連結部の中央に直径１２ｍｍの円形の孔部を打抜くものとし、後続工程の位置決め用のパイロットピンが挿入できるようにした。第２ピアス工程は、ハット型断面部品の天板面の中央に直径７ｍｍの円形の孔部を打抜くものとした。第１及び第２ピアス工程では、ピアスパンチとボタンダイの隙間（クリアランス）はコイル材料の板厚の１２．５％とした。
　ブランキング工程では、コイル材料の中心から左右対称に長さ８５ｍｍ、幅２０ｍｍのコの字形状の外周部をせん断した。角部は半径１０ｍｍのＲ形状とした。ブランキング刃と下刃の隙間（クリアランス）はコイル材料の板厚の１２．５％とした。曲げ工程では、天板面を板押さえで押さえた後、曲げ刃でハット型断面部品を成形した。板押さえ力は５トンとした。フランジトリム工程では、板押さえでハット型断面部品を押さえた後、両側のフランジ部をフランジ端部から約４ｍｍせん断した。板押さえ力は５トンとした。シャー角及びせん断角度は０度とした。トリム刃と下刃の隙間はコイル材料の板厚の１２．５％とした。セパレートトリム工程は、ハット型断面部品の連結部の中央を直線的にせん断する工程とした。トリム刃と下刃の隙間はコイル材料の板厚の１２．５％とした。
　評価金型にて連続プレス試験を実施した際のコイル材料及び６つのプレス成形工程の金型用鋼材及び被膜処理の組合せを表１に示す。Ｎｏ．１とＮｏ．２の連続プレス条件を比較することにより、金型用鋼材の違いが金型損傷挙動に与える影響を調査することができる。Ｎｏ．１とＮｏ．３の連続プレス条件を比較することにより、コイル材料の材料強度の違いが金型損傷に与える影響を調査することができる。Ｎｏ．１とＮｏ．５又はＮｏ，２とＮｏ．４の連続プレス条件を比較することにより、表面被膜の有無が金型損傷に与える影響を調査することができる。Ｎｏ．５とＮｏ．６の連続プレス条件を比較することにより、表面被膜の種類の違いが金型損傷に与える影響を調査することができる。なお、曲げ工程の金型用鋼材については、表面被膜無しの場合、数回のプレス成形でコイル材料の焼付きが発生するため、全ての連続プレス条件について表面被膜処理を施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記の評価金型を用いて連続プレス試験を実施した。使用したプレス装置は加圧能力２５０トンのメカニカルプレス機で３０ｓｐｍの成形速度で連続プレス成形を行った。１回のプレス成形後に、アンコイラーレベラーにより７０ｍｍのピッチでコイル材料を評価金型に投入した。コイル材料の潤滑はコイル受け入れ時の防錆油のままとした。連続プレス試験を実施し、プレス回数が１００，１０００，２０００，５０００，８０００，１００００回に到達した後、評価金型をプレス装置から取り出して金型用鋼材の損傷挙動を観察した。各観察時における金型用鋼材の損傷挙動を表２～８に示す。表２は第１ピアス工程における金型用鋼材の損傷挙動、表３はブランキング工程における金型用鋼材の損傷挙動、表４は第３ピアス工程における金型用鋼材の損傷挙動、表５，６は曲げ工程における背切り形状がある場合とない場合における金型用鋼材の損傷挙動、表７，８はフランジトリム工程における背切り形状がある場合とない場合における金型用鋼材の損傷挙動を示す。損傷がほとんど見受けられない場合は○、損傷長さが１ｍｍ未満の微小な損傷である場合は△、損傷長さが１ｍｍ以上の大きな損傷である場合は×として評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　以上の結果より、量産プレスと同等のプレス成形回数にて、各プレス成形工程における金型損傷を定量的に評価できることが確認された。また、各プレス成形工程の金型用鋼材及び表面被膜の組合せを変更した連続プレス試験により、コイル材料の材料強度が高強度ほど早期に金型損傷が発生することが確認された。さらに、金型用鋼材Ｂの方が金型用鋼材Ａよりも耐久性に優れ、表面被膜処理有の方が損傷が発生しにくいことが確認された。さらに、同一のコイル材料及び金型用鋼材の場合には、表面被膜Ａの方が表面被膜Ｂよりも耐久性に優れることが確認された。成形条件に着目すると、背切り形状なしの曲げ刃よりも、背切り形状ありの曲げ刃の方か早期に金型が損傷した。これは、背切り形状ありの方が、成形時の材料と金型間の接触面圧が高いためであり、表面被膜及び金型用鋼材が損傷を受けやすくなるためである。また、せん断条件に着目すると、フランジトリム工程において、背切り形状なし側のトリム刃の方が、背切り形状あり側のトリム刃よりも早期に金型が損傷した。背切り形状なし側には何も形状が付与されておらず、縦壁の剛性が低いため、背切り形状あり側よりも断面のスプリングバックが大きくなる。そのため、フランジトリム時の板押さえが十分でなく、フランジ端がずれる等、不安定なせん断になるためである。これにより、本発明によれば、高張力鋼板を適用した自動車車体骨格部品等の量産プレス成形で発生する金型損傷を任意の金型用鋼材及び表面被膜処理に対し定量的に評価し、量産プレス成形に用いる金型用鋼材及び表面被膜処理の選定基準を提供できることが確認された。
　以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
　本発明によれば、任意の金型用鋼材及び被膜処理について金型損傷を定量的に評価可能なプレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法を提供することができる。
　１　プレス成形金型の損傷評価装置
　２　ペイオフリール
　３　アンコイラーレベラー
　４　プレス装置
　５　搬送装置
　６　スクラップバッグ
　１０　評価金型
　１１　ピアスパンチ
　１２　ブランキング上刃
　１３　曲げ刃
　１４　トリム上刃
　１５　ボタンダイ
　１６　ブランキング下刃
　１７　パンチ
　１８　トリム下刃
　１９　板押さえ
　２０　孔部
　２１　外周部
　３０　ハット型断面部品
　３０ａ　天板面
　３０ｂ　縦壁部
　３０ｃ　フランジ部
　３０ｄ　背切り形状
　１００　観察装置
　Ｓ　コイル材料

Claims (6)

  1. 　金属材料をプレス成形するプレス機内に設置された評価金型と、
    　前記評価金型を構成する金型用鋼材及び表面被膜の損傷挙動を観察する観察装置と、
    　を備え、
    　前記評価金型は、
    　前記金属材料に孔部を形成する穿孔手段と、
    　前記孔部が形成された金属材料を任意の金属部品形状にせん断する第一せん断手段と、
    　前記金属材料から金属部品を切り離す第二せん断手段と、
    　を備え、
    　前記穿孔手段、前記第一せん断手段、及び前記第二せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有している、プレス成形金型の損傷評価装置。
  2. 　前記評価金型は、前記第一せん断手段によるせん断後の金属材料を、天板面と、該天板面に連続する縦壁部及び該縦壁部に連続するフランジ部と、を有するハット型断面形状にプレス成形するプレス成形手段と、
    　前記フランジ部の一部をせん断する第三せん断手段と、を備え、
    　前記プレス成形手段及び前記第三せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有し、
    　前記第二せん断手段は、第三せん断手段によるせん断後の金属材料からハット型断面形状の金属部品を切り離す、請求項１に記載のプレス成形金型の損傷評価装置。
  3. 　前記ハット型断面形状は、前記縦壁部の一方に張り出し形状を有する、請求項２に記載のプレス成形金型の損傷評価装置。
  4. 　プレス機内に設置された評価金型を用いて金属材料に対して任意の回数プレス成形を繰り返した後の前記評価金型を構成する金型用鋼材及び表面被膜の損傷挙動を観察するステップを含み、
    　前記評価金型は、
    　前記金属材料に孔部を形成する穿孔手段と、
    　前記孔部が形成された金属材料を任意の金属部品形状にせん断する第一せん断手段と、
    　前記金属材料から金属部品を切り離す第二せん断手段と、
    　を備え、
    　前記穿孔手段、前記第一せん断手段、及び前記第二せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有している、プレス成形金型の損傷評価方法。
  5. 　前記評価金型は、前記第一せん断手段によるせん断後の金属材料を、天板面と、該天板面に連続する縦壁部及び該縦壁部に連続するフランジ部と、を有するハット型断面形状にプレス成形するプレス成形手段と、
    　前記フランジ部の一部をせん断する第三せん断手段と、を備え、
    　前記プレス成形手段及び前記第三せん断手段の金型は、金型用鋼材により形成されていると共に、任意の材質を有し、且つ、任意の表面被膜処理が施された他の金型に取り換えが可能な構造を有し、
    　前記第二せん断手段は、第三せん断手段によるせん断後の金属材料からハット型断面形状の金属部品を切り離す、請求項４に記載のプレス成形金型の損傷評価方法。
  6. 　前記ハット型断面形状は、前記縦壁部の一方に張り出し形状を有する、請求項５に記載のプレス成形金型の損傷評価方法。
PCT/JP2022/009295 2021-03-16 2022-03-04 プレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法 WO2022196385A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22771139.7A EP4275810A1 (en) 2021-03-16 2022-03-04 Damage evalulation device and damage evalulation method for press-forming dies
JP2023506964A JPWO2022196385A1 (ja) 2021-03-16 2022-03-04
KR1020237031323A KR20230145173A (ko) 2021-03-16 2022-03-04 프레스 성형 금형의 손상 평가 장치 및 손상 평가 방법
CN202280020993.1A CN116981523A (zh) 2021-03-16 2022-03-04 冲压成型模具的损伤评价装置以及损伤评价方法
US18/276,370 US20240123700A1 (en) 2021-03-16 2022-03-04 Damage evaluation device and damage evaluation method for press-forming die

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021042002 2021-03-16
JP2021-042002 2021-03-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022196385A1 true WO2022196385A1 (ja) 2022-09-22

Family

ID=83322311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/009295 WO2022196385A1 (ja) 2021-03-16 2022-03-04 プレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240123700A1 (ja)
EP (1) EP4275810A1 (ja)
JP (1) JPWO2022196385A1 (ja)
KR (1) KR20230145173A (ja)
CN (1) CN116981523A (ja)
WO (1) WO2022196385A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0721216U (ja) * 1993-01-20 1995-04-18 村田機械株式会社 パンチプレス
JP2010167437A (ja) 2009-01-21 2010-08-05 Kobe Steel Ltd 型かじり評価金型および型かじり評価方法
JP4677804B2 (ja) 2005-03-16 2011-04-27 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス金型の型かじり性評価方法およびその試験装置
JP4737606B2 (ja) 2004-11-18 2011-08-03 日立金属株式会社 変寸抑制特性および耐カジリ性に優れた冷間ダイス鋼
JP2011189419A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Hitachi Metals Ltd 耐摩耗性に優れた被覆工具
JP5135479B2 (ja) 2011-04-18 2013-02-06 日本高周波鋼業株式会社 プレス成形用金型及びプレス成形金型用保護膜の製造方法
JP2015048651A (ja) * 2013-09-02 2015-03-16 スズキ株式会社 車両用ドアヒンジ装置
JP2018164936A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 日新製鋼株式会社 打抜き加工用金型及びそれを用いた打抜き加工方法
KR20210000480A (ko) * 2019-06-25 2021-01-05 한국생산기술연구원 마모 평가 프로그래시브 금형 및 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5110089Y2 (ja) 1971-05-28 1976-03-17
JPS5135479U (ja) 1974-09-05 1976-03-16

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0721216U (ja) * 1993-01-20 1995-04-18 村田機械株式会社 パンチプレス
JP4737606B2 (ja) 2004-11-18 2011-08-03 日立金属株式会社 変寸抑制特性および耐カジリ性に優れた冷間ダイス鋼
JP4677804B2 (ja) 2005-03-16 2011-04-27 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス金型の型かじり性評価方法およびその試験装置
JP2010167437A (ja) 2009-01-21 2010-08-05 Kobe Steel Ltd 型かじり評価金型および型かじり評価方法
JP2011189419A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Hitachi Metals Ltd 耐摩耗性に優れた被覆工具
JP5135479B2 (ja) 2011-04-18 2013-02-06 日本高周波鋼業株式会社 プレス成形用金型及びプレス成形金型用保護膜の製造方法
JP2015048651A (ja) * 2013-09-02 2015-03-16 スズキ株式会社 車両用ドアヒンジ装置
JP2018164936A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 日新製鋼株式会社 打抜き加工用金型及びそれを用いた打抜き加工方法
KR20210000480A (ko) * 2019-06-25 2021-01-05 한국생산기술연구원 마모 평가 프로그래시브 금형 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230145173A (ko) 2023-10-17
CN116981523A (zh) 2023-10-31
JPWO2022196385A1 (ja) 2022-09-22
EP4275810A1 (en) 2023-11-15
US20240123700A1 (en) 2024-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Altan et al. Sheet metal forming: processes and applications
US8261591B2 (en) Apparatus for hot-forming, press-quenching, and cutting semifinished hardenable-steel workpiece
JP6874534B2 (ja) プレス成形品の製造方法及びプレス装置
EP1973679A2 (en) Method for delaying of cooling and hardening of desired zones of a sheet during a hot metal stamping process
CN101049624A (zh) 冲压件自动叠铆加工方法
Abe et al. Shearing of ultra-high strength steel sheets with step punch
JP2006224121A (ja) 鋼板打ち抜き用工具及びそれを用いた打ち抜き方法
Murakawa et al. Precision piercing and blanking of ultrahigh-strength steel sheets
WO2022196385A1 (ja) プレス成形金型の損傷評価装置及び損傷評価方法
JP7140298B2 (ja) 加工品及び加工品製造方法
CN108712936B (zh) 剪切加工方法
JPS59218285A (ja) 使用済みのスポット溶接電極を修正するための装置
RU2409444C2 (ru) Способ чистовой вырубки с обжимкой
WO2021171759A1 (ja) せん断金型およびプレス成形方法
CN101819118B (zh) 钢板料冲切用工具材料的磨损特性检测模具
Joshi Press tools design and construction
Hall et al. Investigation of stamping tooling durability for dual phase steels
Hadi et al. The Effect of Aluminum Profile Thickness and Type of Lubricant on Punch Force
JP2007307616A (ja) 金属板の剪断方法及び剪断工具及び剪断により得られた金属板加工品
JP2000317544A (ja) プレス加工装置およびプレス加工方法
JP7176549B2 (ja) 金属板のせん断加工方法、プレス部品の製造方法、金属板、及び金属板のせん断金型
KR101276631B1 (ko) 강소성 가공 장치 및 그 방법
YETGİN et al. Analytical and Experimental Investigation of Product Geometry and Dimensional Accuracy in the Punching Process of AA 1050 and AA 1070 Sheets
JP2022022779A (ja) せん断刃、せん断金型、金属板のせん断加工方法、及びプレス部品の製造方法
Subramonian Blanking

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22771139

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023506964

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18276370

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022771139

Country of ref document: EP

Effective date: 20230807

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2023/010416

Country of ref document: MX

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280020993.1

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20237031323

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020237031323

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2301005770

Country of ref document: TH

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE