JPH04105721A - 金属板のプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属板を金型を用いて所定の形状にプレス成形
する方法に関するものである。

（従来の技術） 金属板を素材として、これをプレス成形して各種形状の
製品を得る場合、成形後のフランジ形状は、成形前の素
板の形状と異なることが知られている。これは、材料の
面内異方性にも起因するが、成形条件面からは、ダイス
型半径やコーナー半径の大きな部位や、成形高さが部分
的に高い部位では、材料のダイス内への流入が多くなり
、フランジ残存量が少な目となり、一方、特にそうでな
い部位ではフランジ残存量が多めとなるためである。

また、上述の材料流入量の部分的な違いから、特に成形
高さが部分的に異なる成形品においては“しわ”が発生
したりする。

更に、成形後に成形品を金型から取り出すと、成形品が
金型の形状寸法と異なる形状に変形する、いわゆる弾性
回復減少による変形が生じて、成形品に形状不良が発生
することもよく知られている。

この原因の一つとして、材料流入が容易なために成形品
に充分な引張り伸び歪を与えられないことが考えられる
。

これらの不良現象を防止するために、従来、フランジが
流入し易い部位の金型に、絞リピートを設けて材料の流
入を制御し、材料が流入し易い部位とのバランスを取っ
たり、或いは予め材料が流入し易い部位の素板を太き目
にしておき、成形後に材料が流入しにくい部位とフラン
ジ残存量が同一になるようにすることが行われている。

また、寸法精度の観点から、成形品に引張り伸び歪を与
える方法としては、前述の絞リピート形状に替え、固定
ビードとして材料の流入を防止したり、しわ押え時の圧
力を高くして材料の流入を防止又は規制したりする方法
が採られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のプレス成形時の材料流入制御に関
する従来法では以下の問題点が指摘されている。

■前述の絞リピートにより材料の流入を制御する方法で
は、最適なビード通過抵抗力を発生するビード形状を得
るために、繰り返し金型修正を行う必要があり、このた
め多大なコストと時間を必要とする。また、絞リピート
部で金属板が非常に厳しい曲げ戻し変形を受けるため、
ビード通過後の材質劣化による割れの発生や、金型の摩
耗、型かじりの問題、メツキ材を用いた場合のメツキの
剥離の問題が生じる。

■プレス成形終了時に、成形品のフランジ残存量を同一
にするために、素板の形状を材料流入量に応じて変更す
る方法では、多くの場合、複雑な素板形状を必要とする
ため、材料の歩留低下や、素板打ち抜き型のコスト上昇
の問題が生じる。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、金属板を金型を用いて所定形状の成
形品にプレス成形するに当り、簡易な手段によって材料
流入制御を可能にする方法を提供することを目的とする
ものである。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を重ね
た結果、成形前の素板のフランジ部（しわ押え板とダイ
スとによって押えられる部位）に、予め高エネルギービ
ームを照射することにより。

溶接ビードを成形させ、その領域の硬度上昇による変形
抵抗の増加を利用して、成形中に材料の流入を制御する
方法を見い出したものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） 素板のフランジ部かしわ押え板とダイスとによって押え
られるタイプのプレス成形で成形される金属板は、成形
中に材料流入方向に直角方向に縮みながら流入する縮み
フランジ変形、又は、直角方向に伸びながら流入する伸
びフランジ変形を伴いながら、流入していく場合が多い
。

本発明は、このような縮みフランジ変形又は伸びフラン
ジ変形を伴いながら、ダイス穴内に流入するフランジ部
のうち、従来、絞リピートを用いて流入を抑制したり或
いは素板の形状を変更してフランジ残存量を調整してい
た領域に対し、高エネルギービームを照射するものであ
り、これにより、その領域の急熱急冷作用に起因する硬
度上昇による変形抵抗の増加を利用することによって、
材料流入制御を行うのである。

具体的には、縮みフランジ変形又は伸びフランジ変形を
伴った材料流入方向に直角方向に溶融ビードを設ける。

ここで、溶融ビードの形成方法は材料流入方向に直角方
向とするのが好ましい。これは、そのような溶接ビード
は縮みフランジ変形又は伸びフランジ変形に対して最も
抵抗力を発揮することが可能となるためである。

更に、直角方向に溶融ビードを形成する態様としては、
例えば、素板が円形である場合には、円周方向の全部又
は一部に形成し、素板が矩形である場合には、コーナ一
部の近傍の直辺部に所定寸法で形成する。

また、第１図に示すように、これら高エネルギービーム
■の照射による溶融ビード■は、必要に応じ任意の幅、
本数で良い。

溶融ビード部の深さとしては、大別して、表面のみを溶
融する場合と、実質的に板厚に相当する深さに溶融する
場合があるが、溶融ビードによる変形抵抗を利用するこ
とを考えると、板厚に相当する深さに溶融することが最
も効果的であり、好ましい。後者（溶接ビード）の場合
、溶融ビード部の板厚増加は、フランジしわの発生防止
のため、ε、＝５％以下とするのが望ましい。なお、ε
、は以下の式で定義される。

ｔ’−ｔ ε□＝　−Ｘ　１０　Ｑ　（％） なお、本発明において、高エネルギービームを使用した
理由は、高エネルギーを局所に集中させることにより、
金属板母材への熱影響による熱歪みの増加を抑止できる
ためである。ここで、高エネルギービームとは、レーザ
ビーム、電子ビーム、プラズマビーム等の被照射体に熱
を付与するエネルギービームを云う。

勿論、他のプレス成形条件は特に制限がない。

また、本発明を適用する金属板としては、冷間及び熱間
圧延鋼板、メツキを施した表面処理鋼板などの鋼板のみ
ならず、チタン、アルミ、銅等の非鉄金属の板状のもの
も可能である。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。

失亀貫よ 本例は、第２図に示すように円筒深絞り成形に適用した
例であり、第３図は成形前の素板のレーザー照射パター
ンを示したものである。

第２図及び第３図において、■は鋼板（供試材）、■は
この鋼板にレーザービームを照射することにより形成さ
れる溶融ビード、■はポンチ、■はダイス、■はしわ押
えを示す。

まず、供試材として、厚さ０．７■ｍ、直径１０Ｑｍｍ
で引張強度３０キロ級の冷延鋼板を準備した。

このような冷延鋼板の場合、ｒ値は圧延方向に対し０°
、９００方向で高く、４５’方向で低くなる場合が多く
、これを円筒深絞り成形した場合、ｒ値が低い方向が速
く材料流入してしまい、結果的にｒ値の高いＯ’、９０
’方向が“耳″として残り、歩留を低下させることは良
く知られていることである。

そこで、第３図に示すように、θ＝４５”方向のフラン
ジ部に円周方向にレーザービームを照射して溶融ビード
を第１図に示す要領にて形成した。

溶融ビードの長さは中心からの角度θで表わす。

ここで、円周方向にビードを形成した理由は、成形中の
フランジ部での縮みフランジ変形に対して最も効果的に
抵抗力を与えるためである。

このようにして、フランジ部にレーザービームの照射に
より溶融ビードを形成した素板と、従来のレーザービー
ム照射なし素板とを用いてプレス成形を行った。

第４図は成形品においてθ＝６０’の場合の成形高さと
、成形中のフランジ部の最大外径と最小外径の差（ΔＤ
）との関係を示したものである。ここで、ΔＤは耳”の
大きさを表わす指標であり、図中の０印のプロットはθ
＝６０°の場合（本発明例）、・印のプロットはレーザ
ーを照射しない場合（従来例）を表わす。

第４図より、比較例のレーザービーム照射しない材料は
、成形が進行すると共にΔＤが増加し、耳が発生してい
るのに対し、本発明例のレーザービーム照射した材料は
、ΔＤの増加が僅かであって“耳”の発生がないことが
わかる。これは、溶融ビードによる変形抵抗のため、４
５°方向の材料の流入が抑制され、成形が進行しても均
一に材料が流入していくためである。

第５図は、本発明例において溶融ビードの長さを表わす
θとΔＤとの関係を成形高さ２５ｍｍの場合について示
したものである。

第５図より、ΔＤはθ＝５０°〜７０＠の範囲で良好な
値を示していることがわかる。

失胤孤ス 本例は、プレス成形に際して、しわの問題の起こり易い
大曲面パネルに適用した例である。

このような形状の素板をプレス成形する場合、コーナ一
部周辺では、コーナーＲ部より直辺部の方が流入し易い
ために、ボディしわと呼ばれるしわ■が発生する。第６
図は成形された大曲面パネルを示す斜視図であり、素板
には板厚Ｑ、７＋ａｍ、７０　Ｃ）ａｍＸ　７００ｍｍ
の引張強度３０キロ級の冷延鋼板を用いた。

これを抑制するために、第７図に示す位置■にレーザー
ビームを第１図に示す要領で照射し、溶融ビード■を形
成し、実施例１と同様にプレス成形を行った。

得られた大曲面パネルについて、コーナ一部に発生する
しわの高さ（Ｈ）を調べた。

第８図は上記の調査結果に基づき、形成された溶融ビー
ドの長さＣＱ／Ｒ）としわの高さ（Ｈ）の関係を示した
図であって、図中のプロット０、・。

０印は、それぞれ溶融ビードを１本、２本、３本形成し
た場合の結果を示している。ここで、Ｑ／Ｒで評価した
理由は、一般にコーナーＲが小さくなる程しわが大きく
なるため、これを抑制するビードも長いものが必要とな
るためである。

第８図に示すように、これらの溶融ビードはしわの発生
に対して非常に効果的であることが明らかである。これ
は、溶融ビードの抵抗により、コーナ一部での材料流入
が抑制され、この部分での材料流入状態が改善されたた
めである。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、金属板のプレス
成形において、従来のように絞りビードを用いたり、し
わ押え時の圧力を高めたり、或いは複雑な素板形状を用
いる等々の必要なく、材料流入制御を行うことが可能で
あるので、材料の不均一な流入状態やしわの発生等に対
して極めて効果的である。しかも、素材である金属板の
種類、形状等々、材料特性面に制約されることな〈実施
可能であり、手段も簡易であるので、実用上の効果は顕
著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で利用する高エネルギービームの照射要
領と形成される溶融ビードを示す模式図、第２図は実施
例１の円筒深絞り成形方法の概念を説明する断面図、 第３図は実施例１のレーザービーム照射パターンを説明
する図、 第４図は実施例１におけるプレス成形中のフランジ部の
最大外径と最小外径の差（ΔＤ）と成形高さの関係を示
す図、 第５図は実施例１における溶融ビードの長さ（θ）とΔ
Ｄの関係を示す図、 第６図は実施例２で本発明を適用する大曲面パネルを示
す斜視図、 第７図は実施例２のレーザー照射パターンを説明する図
、 第８図は実施例２の溶融ビードの長さ（Ｑ／Ｒ）としわ
高さ（Ｈ）の関係を示す図である。 ■・・・供試材、■・・・溶融ビード、■・・・ポンチ
、■・・・ダイス、■・・・しわ抑え、■・・・高エネ
ルギービーム、■・・・しわ。 第１図 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第２図 第 図 第 図 へ刑１］τ（紙−） 第 図 シ勢＆狐Ｌ・−ド−＆Ｊ　θ（°）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属板を金型を用いて所定形状の成形品とするプレス成
   形方法において、素板がしわ押え板とダイスとによって
   押えられる部位に、予め高エネルギービームを照射する
   ことを特徴とするプレス成形時の材料流入制御方法。