JP7648021B1 - Bending performance evaluation method - Google Patents
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Abstract
金属板の曲げ加工時に曲げ内側表面に発生する微細な割れを効率よく評価可能な方法を提供することを目的とする。先端部(2c)に曲げ半径(R)を有するパンチ(2)を用いて、評価対象の金属板(3)に対し曲げ変形させる曲げ試験を行うことで、曲げ変形に対する評価対象の金属板(3)の曲げ性能を評価する曲げ性能評価方法であって、上記曲げ試験で曲げ変形した金属板(3)を曲げ戻す曲げ戻し工程(11)と、上記曲げ戻し工程(11)後の金属板(3)の曲げ内側の面(3x)の面形状を評価することで、上記曲げ半径(R)での曲げ変形によって、評価対象の金属板(3)の曲げ内側の面(3x)に割れが発生するか否かを判定する評価工程(12)と、を有する。The objective of the present invention is to provide a method capable of efficiently evaluating fine cracks that occur on the inner surface of a bent metal sheet during bending processing. The bending performance evaluation method evaluates the bending performance of a metal sheet (3) to be evaluated against bending deformation by performing a bending test in which the metal sheet (3) to be evaluated is bent using a punch (2) having a bending radius (R) at its tip (2c), and includes a bending back process (11) for bending back the metal sheet (3) bent and deformed in the bending test, and an evaluation process (12) for evaluating the surface shape of the inner surface (3x) of the bent metal sheet (3) after the bending back process (11) to determine whether or not cracks occur on the inner surface (3x) of the bent metal sheet (3) to be evaluated due to bending deformation at the bending radius (R).
Description
本発明は、自動車用金属板その等の金属板における、曲げ加工時の曲げ性能を、簡易に評価可能とする技術に関する。曲げ加工時とは、例えば曲げ変形時である。本発明は、特に、曲げ加工によって曲げ内側表面に発生する、微細な割れの評価に適用可能な技術である。本明細書で、微細な割れとは、目視で容易に判別できない割れ、又は目視で容易に判別が困難な割れを指す。
なお、曲げ試験で、曲げ内側表面に対して目視で容易に判別できるような割れが発生する金属板に対する評価には、本出願を適用する必要は無い。
The present invention relates to a technique for easily evaluating bending performance during bending of metal sheets, such as automotive metal sheets. The bending performance may be, for example, bending deformation. The present invention is particularly applicable to evaluation of fine cracks that occur on the inner surface of a bent sheet during bending. In this specification, the term "fine cracks" refers to cracks that are not easily discernible by visual inspection or that are difficult to discern by visual inspection.
It is not necessary to apply this application to the evaluation of metal plates in which cracks that are easily visible to the naked eye occur on the inner surface of the bent plate during bending tests.
自動車の車体構成部品の多くは、鋼板などの金属板をロールフォーミング成形あるいはプレス成形することで製造される。また、自動車衝突安全性の向上や車体軽量化のため、素材となる鋼板の高強度化が進められている。しかし、金属板(材料)の高強度化に伴い、金属板の成形中に、該金属板に亀裂が発生しやすくなるという課題がある。
特に、成形された金属板の曲げ加工部では、次のことが課題となっている。すなわち、引張応力が発生する曲げ外側表面に亀裂やシワが発生した場合、成形品の破損や成形品の疲労特性の低下等を招くことが課題となる。このような課題を避けるため、素材となる金属板ごとの、最適な曲げ加工条件を予め評価することが重要である。そして、その評価結果を部品設計や部品製造時の金型設計等に活用することが重要となる。
Many of the body components of automobiles are manufactured by roll forming or press forming metal sheets such as steel sheets. In order to improve automobile collision safety and reduce the weight of automobile bodies, efforts are being made to increase the strength of steel sheets, which are the raw materials. However, as the strength of metal sheets (materials) increases, there is a problem that the metal sheets are more likely to crack during forming.
In particular, the following problem is posed in the bent portion of a formed metal sheet. That is, if cracks or wrinkles occur on the outer bent surface where tensile stress occurs, it can lead to damage to the formed product or deterioration of the fatigue properties of the formed product. To avoid such problems, it is important to evaluate in advance the optimal bending conditions for each metal sheet material. It is also important to utilize the evaluation results in the part design and the mold design for part manufacturing.
金属板に対する曲げ性能の評価方法としては、例えば、次のような評価方法がある。
特許文献1では、評価する金属板に張力を印加した状態で、先細り形状のパンチを押し込んで曲げ加工を実施することが記載されている。そして、特許文献1には、限界条件を、張力とパンチの先端曲げ半径との関係として決定する方法が提案されている。該限界条件は、曲げ部に、筋状の微小な溝、割れ、又は破断を発生させない限界条件である。なお、特許文献1には、上記微細な溝をネッキングと記載されている。
The bending performance of a metal sheet can be evaluated, for example, by the following evaluation method.
また特許文献2では、金属板の曲げ外側表面をカメラで撮影しながら、曲げ試験を実施することが記載されている。そして、特許文献2には、曲げ外側のひずみ分布やその変化、割れの発生などの情報に基づいて、曲げ性能を評価する方法が提案されている。
また特許文献3では、曲げ加工後に曲げ戻し加工を受ける部位を評価対象としている。そして、特許文献3には、曲げ・曲げ戻し加工時に、曲げの内側から発生する割れに関する評価方法が開示されている。
In addition, in
特許文献1及び特許文献2に記載の評価方法は、曲げ外側の曲げ性能を評価する方法である。すなわち、特許文献1及び特許文献2に記載の評価方法は、曲げ内側表面の曲げ性能を評価するものではない。
また、特許文献3に記載の方法は、曲げ内側表面の曲げ性能を評価する方法である。しかし、特許文献3は、曲げ・曲げ戻し加工に対する曲げ性能を評価するものである。すなわち、特許文献3に記載の方法は、曲げ加工に対する曲げ性能を評価するものではない。つまり、特許文献3は、曲げ加工後に曲げ戻し加工を受ける部位において、曲げ戻し加工時に生じる割れを評価する方法である。そして、この特許文献3の方法では、曲げ加工の直後に既に曲げ内側に生じている微細な割れの有無や亀裂深さなどを同定することができない。すなわち、特許文献3の方法では、曲げ性能を評価することはできないという課題がある。
The evaluation methods described in
In addition, the method described in
ここで、金属板を曲げ加工すると、従来曲げ割れと見なされる曲げ外側表面に発生する割れだけでなく、曲げ内側表面にも割れが発生する場合がある。曲げ内側表面の微細な割れは、ネッキングを伴わないという特徴がある。なお、ネッキングは筋状の溝を指す。また、曲げ内側表面の微細な割れは、シワの発生を伴う亀裂深さや亀裂幅が極めて微小であるという特徴がある。このような特徴を持つ割れに対し、材料表面からの光学的な観察で割れを検知することは極めて困難であるか、手間が掛かる。 When a metal plate is bent, cracks may occur not only on the outer surface of the bent plate, which is conventionally considered to be bending cracks, but also on the inner surface of the bent plate. Microcracks on the inner surface of the bent plate are characterized by not being accompanied by necking. Note that necking refers to streak-like grooves. Microcracks on the inner surface of the bent plate are also characterized by extremely small crack depths and widths accompanied by wrinkles. It is extremely difficult or time-consuming to detect cracks with such characteristics by optical observation from the surface of the material.
従来、曲げ加工による割れの有無を判定したり、亀裂深さを同定したりする際は、次のようにして評価する必要がある。すなわち、まず、金属板の曲げ加工部を切り出し、その切り出した曲げ加工部を樹脂に埋める処理を行う。その後、曲げ加工部の断面を鏡面仕上げ研磨する。そして、曲げ内側表面近傍の断面を顕微鏡などで詳細に観察する。しかし、このような作業は、曲げ加工による曲げ内側表面の割れ評価のための作業効率が著しく低下するという課題がある。 Conventionally, when determining whether or not cracks have occurred due to bending, or when identifying the depth of a crack, it is necessary to perform an evaluation as follows. That is, first, the bent portion of the metal plate is cut out, and the cut-out bent portion is embedded in resin. After that, the cross section of the bent portion is polished to a mirror finish. Then, the cross section near the inner surface of the bend is observed in detail using a microscope or the like. However, this type of work has the problem that the efficiency of the work for evaluating cracks on the inner surface of the bend due to bending is significantly reduced.
本発明は、上記のような点に着目したものである。本発明は、金属板の曲げ加工時に曲げ内側表面に発生する微細な割れを、効率よく評価可能な方法を提供することを目的とする。The present invention focuses on the above points. The purpose of the present invention is to provide a method for efficiently evaluating microcracks that occur on the inner surface of a bent metal plate during bending.
本発明者らは、上記課題を解決するために、金属板の曲げ試験を行い、曲げ内側表面の割れ深さの測定を実施した。なお、その割れ深さの測定は、曲げ断面の詳細な観察に基づき実行した。併せて、同種の金属板を同じ曲げ条件で曲げ試験した後に、曲げ戻しの工程を実施した。その実施によって、曲げ戻し後の曲げ内側表面に、割れや曲げ稜線方向に延びる筋状の微小な溝の発生を観測した。上述の通り、筋状の微小な溝を、筋状溝とも呼ぶ。
そして、本発明者らは、両者の試験結果を照合した。その照合の結果、本発明者らは、曲げ試験後に曲げ戻しされた金属板の曲げ内側表面の割れや筋状溝の発生状態と、曲げ試験で曲げ内側に発生した割れの亀裂の深さとが、相関関係を有するという知見を得た。
これを踏まえ、上記課題を解決する金属板の曲げ性能評価方法として、以下の評価方法を見出した。
In order to solve the above problems, the inventors conducted a bending test on a metal plate and measured the crack depth on the bent inner surface. The crack depth was measured based on detailed observation of the bent cross section. In addition, the same type of metal plate was subjected to a bending test under the same bending conditions, and then a bending-back process was carried out. As a result of this, the occurrence of cracks and streak-like minute grooves extending in the direction of the bent ridgeline was observed on the bent inner surface after bending back. As described above, streak-like minute grooves are also called streak-like grooves.
The inventors compared the test results of both methods, and as a result, the inventors found that there is a correlation between the state of cracks and streaky grooves on the inner surface of the bent metal plate that was bent back after the bending test and the depth of the cracks that occurred on the inner surface of the bent metal plate in the bending test.
In light of this, the following evaluation method was found to be a method for evaluating the bending performance of a metal sheet that solves the above problems.
課題解決のために、本発明の一態様は、先端部に曲げ半径を有するパンチを用いて、評価対象の金属板に対し曲げ変形させる曲げ試験を行うことで、曲げ変形に対する評価対象の金属板の曲げ性能を評価する曲げ性能評価方法であって、上記曲げ試験で曲げ変形した金属板を曲げ戻す曲げ戻し工程と、上記曲げ戻し工程後の金属板の曲げ内側の面の面形状を評価することで、上記曲げ半径での曲げ変形によって、評価対象の金属板の曲げ内側の面に割れが発生するか否かを判定する評価工程と、を有する曲げ性能評価方法である。In order to solve the problem, one aspect of the present invention is a bending performance evaluation method for evaluating the bending performance of a metal plate to be evaluated against bending deformation by performing a bending test in which a punch having a bending radius at its tip is used to bend the metal plate to be evaluated, the bending performance evaluation method including a bending back process for bending back the metal plate bent and deformed in the bending test, and an evaluation process for evaluating the surface shape of the inner surface of the bent metal plate after the bending back process to determine whether or not cracks will occur on the inner surface of the bent metal plate to be evaluated due to bending deformation at the bending radius.
本発明の態様では、曲げ加工(曲げ成形)した材料を曲げ戻す。これによって、曲げ加工時に発生した微細な割れを進展させて、曲げ加工時の割れの有無を観察(評価)しやすくする。この結果、本発明の態様によれば、金属板の曲げ加工時に曲げ内側表面に発生する割れを、簡易にかつ効率よく評価することが可能となる。In one embodiment of the present invention, a material that has been bent (bent) is bent back. This allows fine cracks that occur during bending to propagate, making it easier to observe (evaluate) the presence or absence of cracks during bending. As a result, this embodiment of the present invention makes it possible to easily and efficiently evaluate cracks that occur on the inner surface of a bent metal plate when it is bent.
従来では、金属板の曲げ加工部を切り出し後、曲げ加工部の断面を鏡面仕上げ研磨する。そして、曲げ内側表面近傍の断面を顕微鏡などで詳細に観察する必要がある。しかし、本発明の態様によれば、そのような切り出しや研磨などを必要としない。すなわち、本発明の態様によれば、金属板を曲げ加工する際に曲げ内側表面に発生する、亀裂深さや亀裂幅が極めて微小な割れに関して、その割れの有無や亀裂深さを簡便に評価できる。このため、本発明の態様によれば、作業効率の著しい低下を回避できるという効果がある。Conventionally, after cutting out the bent portion of a metal plate, the cross section of the bent portion is polished to a mirror finish. Then, it is necessary to closely observe the cross section near the inner surface of the bend using a microscope or the like. However, according to the present invention, such cutting out and polishing are not necessary. That is, according to the present invention, it is possible to easily evaluate the presence or absence of cracks and their depths for cracks that occur on the inner surface of the bend when bending a metal plate and have extremely minute depths and widths. Therefore, according to the present invention, it is possible to avoid a significant decrease in work efficiency.
また、本発明の態様によれば、評価工程での評価によって、曲げ加工時に割れが発生すると推定可能な曲げ半径の範囲が簡易に推定できる。このため、例えば、詳細に曲げ加工の曲げ性能を評価したい場合には、本発明の態様によって限定した曲げ半径の範囲で曲げ試験を行った材料に絞ることができる。そして、絞った材料だけに、従来のような、曲げ加工部の断面を鏡面仕上げ研磨し、曲げ内側表面近傍の断面を顕微鏡などで詳細な観察を行うことも可能となる。 In addition, according to the present invention, the range of bending radii in which cracks can be estimated to occur during bending can be easily estimated by the evaluation in the evaluation process. Therefore, for example, if one wishes to evaluate the bending performance of bending in detail, one can narrow down the materials to those that have undergone bending tests within the range of bending radii limited by the present invention. Then, for only the narrowed down materials, it becomes possible to mirror-finish polish the cross section of the bent part as in the conventional method, and to perform detailed observation of the cross section near the inner surface of the bend using a microscope or the like.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明の評価方法は、金属板であれば適用することができる。本発明は、鋼板に好適であり、特に熱延鋼板に好適である。本発明は、曲げ加工時の曲げ性能を簡易に評価する方法に関する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The evaluation method of the present invention can be applied to any metal plate. The present invention is suitable for steel plates, and particularly suitable for hot-rolled steel plates. The present invention relates to a method for easily evaluating bending performance during bending.
(構成)
図1に、本実施形態における、曲げ加工に対する曲げ性能評価の手順を示す。本評価方法は、図1に示すように、本試験の工程である曲げ試験の工程10と、曲げ戻し工程11と、評価工程12と、指標値算出工程13とを備える。
(composition)
The procedure for evaluating bending performance in the present embodiment is shown in Fig. 1. As shown in Fig. 1, the present evaluation method includes a
<曲げ試験の工程10>
まず、図2を参照して、曲げ試験の工程10について説明する。曲げ試験の工程10は、本試験である曲げ加工を模した曲げ試験を行う工程である。
本実施形態の曲げ試験の工程10では、金型として、図2に示すような、ダイ1とパンチ2を用いて実行される。
本実施形態で用いるダイ1は、図2に示すように、凹状の断面形状の成形面を有する。凹状の断面形状は、V字型となっている。V字型の形状は、一対の傾斜面1a、1bからなる。一対の傾斜面1a、1bの交差部分が、V字の先端部である。本実施形態では、そのV字の先端部に、凹部1cが形成されている。その結果、ダイ1の成形面は、複数の曲げ半径Rでの曲げ変形に対応可能となっている。なお、ダイ1の成形面は、上記の凹状の断面形状が、図2の紙面直交方向に沿って延在するようにして形成されている。
<
First, the
In the
The
また、パンチ2は、一対の傾斜面2a、2bと、一対の傾斜面2a、2b同士を接続する先端部2cとを有する成形面となっている。その成形面は、V字型の断面形状となっている。一対の傾斜面2a、2bは、一対の傾斜面1a、1bに倣った形状となっている。パンチ2の先端部2cは、曲げ半径Rの円弧状の断面となっている。本実施形態では、複数のパンチ2を備える。各パンチ2は、互いに、先端部2cの曲げ半径Rが異なる。
ここで、一対の傾斜面1a、1bがなすV字の角度θは、例えば90度である。ただし、V字の角度θは、90度以外でもよい。また、一対の傾斜面2a、2bがなすV字の角度は、例えば、一対の傾斜面1a、1bがなすV字の角度θと等しい角度となっている。
The
Here, the angle θ of the V shape formed by the pair of
そして、曲げ試験は、図2に示すように、まず、ダイ1の上に評価対象の金属板3を設置する。そして、曲げ試験は、パンチ2の傾斜面2a、2bが、ダイ1の傾斜面1a、1bに接近する方向に、パンチ2をダイ1に向けて押し込むことで実施する。
この曲げ試験によって、金属板3は、図3に示す曲げ形状に曲げ成形される。すなわち、金属板3は、ダイ1及びパンチ2に挟圧される。これによって、金属板3は、成形下死点で、曲げ部が曲げ半径RとなるV字型の断面形状に曲げ加工される。なお、金属板3を90度まで曲げ加工しても、金属板3には、離型により、スプリングバックが生じる。
この曲げ試験によって、金属板3の2つの表面のうち、パンチ2に接する面3aが曲げ内側表面となる。また、ダイ1に接する面3bが曲げ外側表面となる。
2, the bending test is performed by first placing the
In this bending test, the
In this bending test, of the two surfaces of the
ここで、本発明が曲げ性能を評価する割れは、曲げ内側表面、すなわち面3aで発生する微細な割れが対象となる。
以上の曲げ試験の工程10を、同じ評価対象の材料からなる金属板3に対し、パンチ先端部2cの曲げ半径Rを変えて、繰り返し実行する。
なお、評価対象の金属板3を複数枚用意しておく。曲げ試験で用いる金属板からなる試験片は、例えば短冊状の形状とする。
Here, the cracks for which bending performance is evaluated in the present invention are fine cracks that occur on the inner surface of the bent portion, i.e., on
The
A plurality of evaluation
<曲げ戻し工程11>
曲げ戻し工程11は、評価工程12の前処理の工程であり、評価のための処理の一部を構成する。
曲げ戻し工程11は、曲げ試験の工程10で曲げられた金属板3を、曲げ戻す工程である。曲げ戻す角度は、曲げ試験での離型によるスプリングバックによる角度変化よりも大きな角度とする。また、曲げ戻す角度は、曲げ内側表面に生じた微細な割れが進展可能な角度とする。そのような曲げ戻す角度は、コンピュータを用いた成形解析や実験などで決定すれば良い。本例は、後述のとおり、180度まで曲げ戻す場合の例である。
<Bending back
The bending back
The bending back
本実施形態の曲げ戻し工程11では、図4に示すように、成形面を対向させた上下のダイ4、5から構成される。そして、対向する下ダイ4の上面4a(成形面)と、上ダイ5の下面5a(成形面)とが、ともに平坦面となっている。これによって、成形面は、曲げ角が180度の面となる。
本実施形態の曲げ戻し工程11では、曲げ試験の工程10で曲げ加工された金属板3(図3参照)を、図4に示すように、下ダイ4の上面に載置する。その後、本実施形態の曲げ戻し工程11では、相対的に、上ダイ5を下ダイ4に接近するように移動する(図4参照)。そして、本実施形態の曲げ戻し工程11は、下ダイ4と上ダイ5で金属板3を挟み込むことで実行する。
In the bending-back
In the bending back
図5は、曲げ戻し工程11における、途中経過の様子を示す図である。そして、図5に示すように、V字状の金属板3は、下ダイ4及び上ダイ5の対向面4a、5bによって挟圧加工されることで、曲げ部が、平坦形状に向けて曲げ戻し変形される。
ここで、本例では、図6に示すように、成形下死点で、金属板3を、180度まで曲げ戻し変形させている。しかし、これに限定されない。曲げ戻し工程11は、例えば、180度未満の曲げ戻しでも良いし、180度を超える曲げ戻しでもよい。なお、金属板3を180度まで曲げ戻しても、離型によりスプリングバックが生じる。
なお、曲げ戻しした状態や試験片が平坦になる状態で、試験片の左右両端部を拘束してもよい。そして、その状態で、下記の評価工程12での観察を実施しても良い。また、試験片がフリーの状態で該試験片を観察しても良い。
Fig. 5 is a diagram showing an intermediate state in the bending-back
In this embodiment, as shown in Fig. 6, the
The left and right ends of the test piece may be restrained in a bent-back state or in a flattened state. In this state, the observation in the
<評価工程12>
評価工程12は、図6に示すように曲げ戻された金属板3における、曲げ内側表面3aのうちの、曲げ内側の面3xの面形状を観察して評価する工程である。
本例では、面形状の評価は、次の(1)~(3)の3種類の評価方法から選択した、1又は2以上の方法で実行する。
<
The
In this example, the surface shape is evaluated by one or more methods selected from the following three types of evaluation methods (1) to (3).
(1)第1の評価方法は、曲げ戻した後の曲げ内側の面3xに対し、目視で判別可能な割れが発生しているか否かを観察する。そして、曲げ内側の面3xに目視で判別可能な割れが発生していると判定した場合、次のように評価する。すなわち、その割れが発生していると判定した曲げ試験で使用した曲げ半径Rによる曲げ変形によって、評価対象の金属板3の曲げ内側の面に割れが発生すると判定する。
また、曲げ戻し後の曲げ内側の面3xに目視で判別可能な割れが発生している場合、次のように評価する。すなわち、その割れが発生していると判定した曲げ試験で用いた曲げ半径Rを決定する。その曲げ半径Rで、評価対象の金属板3に対して曲げ変形を施すと、金属板3曲げ内側の面に微細な割れが発生する。そして、その曲げ半径Rを用いた曲げ加工時に、曲げ内側に発生する割れの深さは、10μm以上であると評価する。つまり、曲げ戻し後の曲げ内側の面3xに目視で判別可能な割れが発生している場合、曲げ加工時に、10μm以上の深さの割れが発生していると評価する。
(1) In the first evaluation method, after bending back, the bent inner surface 3x is observed to see whether or not a visually noticeable crack has occurred. If it is determined that a visually noticeable crack has occurred on the bent inner surface 3x, the evaluation is performed as follows. That is, it is determined that a crack has occurred on the bent inner surface of the
Furthermore, if a visually noticeable crack occurs on the bent inner surface 3x after unbending, the evaluation is performed as follows. That is, the bending radius R used in the bending test in which it was determined that the crack occurred is determined. When the
(2)第2の評価方法は、曲げ戻した後の曲げ内側の面3xに目視で判別可能な曲げ稜線方向に延びる筋状の微小な溝が発生しているか否かを観察する。なお、上述の通り、この溝を筋状溝とも呼ぶ。そして、曲げ内側の面3xに目視で判別可能な筋状溝が発生していると判定した場合、次のように評価する。すなわち、曲げ試験で使用した曲げ半径Rでの曲げ変形によって、評価対象の金属板3の曲げ内側の面に微細な割れが発生すると判定する。
また、曲げ戻し後の曲げ内側の面3xに目視で判別可能な筋状溝が発生している場合、次のように評価する。すなわち、その割れが発生していると判定した曲げ試験で用いた曲げ半径Rを決定する。その曲げ半径Rで、評価対象の金属板3に対して曲げ変形すると、金属板3曲げ内側の面に微細な割れが発生する。そして、その曲げ半径Rを用いた曲げ加工時に曲げ内側に発生する割れの深さは、5μm以上であると評価する。つまり、曲げ戻し後の曲げ内側の面3xに目視で判別可能な筋状溝が発生している場合、曲げ加工時に、5μm以上の深さの割れが発生していると評価する。
(2) The second evaluation method is to observe whether or not minute streak-like grooves extending in the direction of the bend ridgeline that can be visually identified are generated on the bent inner surface 3x after unbending. As described above, this groove is also called a streak-like groove. If it is determined that a streak-like groove that can be visually identified is generated on the bent inner surface 3x, the evaluation is performed as follows. That is, it is determined that minute cracks are generated on the bent inner surface of the
Furthermore, if a streak-like groove that can be visually identified occurs on the bent inner surface 3x after unbending, it is evaluated as follows. That is, the bending radius R used in the bending test in which it was determined that the crack occurred is determined. When the
(3)第3の評価方法は、曲げ戻した後の曲げ内側の面3xの表面粗さが予め設定した閾値以上となっているか否かを観察する。そして、内側の面の表面粗さが予め設定した閾値以上であると判定した場合、次のように判定する。すなわち、曲げ試験に使用した曲げ半径Rの曲げ変形によって、評価対象の金属板3の曲げ内側の面3xに微細な割れが発生すると判定する。表面粗さの観察方向は、例えば、曲げ稜線方向に交差する方向、例えば曲げ稜線方向に直交する方向とする。また、予め設定した閾値は、例えば次のように決定すればよい。すなわち、面表面3xに割れ若しくは筋状溝を容易に目視できると予め評価した面の表面粗さを計測する。そして、その表面粗さを基準に上記の閾値を決定する。
(3) In the third evaluation method, it is observed whether the surface roughness of the inner surface 3x of the bent part after bending back is equal to or greater than a preset threshold value. If it is determined that the surface roughness of the inner surface is equal to or greater than the preset threshold value, the following judgment is made. That is, it is determined that the bending deformation of the bending radius R used in the bending test causes fine cracks to occur on the inner surface 3x of the
ここで、上記の第1の評価方法や第2の評価方法による割れや筋状溝の観察は、次のように実行すればよい。すなわち、曲げ内側表面3aにおける、曲げ頂点部であった面3Xの位置(図6参照)に、割れや筋状溝が発生しているかどうかを、目視で観察すれば良い。目視で判別可能な割れとは、亀裂の幅が0.1mm以上ある割れであり、目視で判別可能な筋状溝とは、溝の幅が0.05mm以上ある溝である。
もっとも、曲げ内側の面3Xの位置における表面状態の面形状の判定方法は、目視による判定に限定されない。例えば触針式粗さ計を用いた粗さ測定で判定してもよい。また、レーザー光を照射して対象との距離を測定することで得られる表面の形状から導出される粗さや、割れ深さを活用してもよい。
ここで、第3の評価方法は、第1及び第2の評価方法による観察を、表面粗さとして評価する方法である。つまり、第3の評価方法は、表面粗さ計などの測定装置を用いて、面形状を観察して評価する方法である。
Here, the observation of cracks and streaky grooves by the above-mentioned first evaluation method and second evaluation method may be carried out as follows. That is, it is sufficient to visually observe whether cracks and streaky grooves have occurred at the position of the
However, the method of judging the surface shape of the surface condition at the position of the bent
Here, the third evaluation method is a method of evaluating the observations made by the first and second evaluation methods as surface roughness. That is, the third evaluation method is a method of observing and evaluating the surface shape using a measuring device such as a surface roughness meter.
表1に、本実施形態における評価方法における曲げ戻し工程11後の曲げ内側の面3xの状態と、曲げ試験後の曲げ内側表面の割れの亀裂深さとの相関関係を示す。この表1の内容は、実験にて確認した内容である。Table 1 shows the correlation between the state of the inner bend surface 3x after the bending back
表1に示すように、曲げ戻し工程11後の曲げ内側表面3xの状態が変化なしの場合、曲げ試験後の曲げ内側表面の割れの亀裂深さは5μm未満であった。
また、曲げ戻し工程11後の曲げ内側表面の状態が曲げ稜線方向に延びる筋状溝が発生の場合、曲げ試験後の曲げ内側表面の割れの亀裂深さは5μm以上10μm未満であった。
また、曲げ戻し工程11後の曲げ内側表面の状態が割れ発生の場合、曲げ試験後の曲げ内側表面の割れの亀裂深さは10μm以上であった。
As shown in Table 1, when the state of the bent inner surface 3x after the
Furthermore, when the state of the bent inner surface after the
Furthermore, when cracks were found on the bent inner surface after the
なお、第3の評価方法における閾値は、次のように設定すればよい。すなわち、曲げ戻し工程11後の曲げ内側表面に目視で容易に確認可能な割れや筋状溝が発生している面形状を特定する。その特定した面形状に対応した表面粗さを求め、その表面粗さから設定すればよい。
また、表1から分かるように、第1の評価方法と第2の評価方法を併用することで、曲げ加工時の割れの深さを簡易に分類可能となる。
The threshold value in the third evaluation method may be set as follows: That is, a surface shape in which cracks or streaky grooves that can be easily confirmed by visual inspection are generated on the bent inner surface after the
Furthermore, as can be seen from Table 1, by using the first evaluation method and the second evaluation method in combination, it becomes possible to easily classify the depth of cracks that occur during bending.
<指標値算出工程13>
指標値算出工程13は、評価値を求める工程である。
ここで、評価工程12で割れが発生していたと評価した金属板3の板厚をt[mm]とする。また、該割れが発生したと評価した曲げ試験で用いたパンチ先端部2cの曲げ半径をR[mm]とする。このとき、指標値算出工程13は、R[mm]を板厚t[mm]で除した値(R/t)を、評価値として求める。評価値は、曲げ加工で微細な割れが発生する曲げ半径Rに応じた、曲げ性能を評価するために値である。
また、指標値算出工程13では、求めた複数の評価値のうちの最大値を、曲げ性能の限界値として求める。この評価値の最大値は、評価対象の金属板3を曲げ加工した際に、曲げ内側の面3xに割れが発生する、限界値となる。
そして、例えば、評価対象を曲げ加工する際に、評価値の最大値より評価値が小さくなるように曲げ半径Rを設定するなど、評価値の最大値を、加工条件の決定(設計)の際に使用する。
<Index
The index
Here, the sheet thickness of the
In addition, in the index
Then, for example, when bending the evaluation object, the maximum evaluation value is used when determining (designing) the processing conditions, such as by setting the bending radius R so that the evaluation value is smaller than the maximum evaluation value.
(効果)
本実施形態によれば、曲げ加工(曲げ成形)した金属板3を曲げ戻すことで、曲げ加工時に発生した微細な割れを進展させる。これによって、本実施形態によれば、曲げ加工時の微細な割れの有無を観察しやすくする。この結果、本実施形態によれば、金属板3の曲げ加工時に曲げ内側表面に発生する割れを、簡易に、かつ効率よく評価することが可能となる。
(effect)
According to this embodiment, the
ここで、従来、次のように行う必要がある。すなわち、曲げ試験後の曲げ加工部を切り出し後、切り出した曲げ加工部の断面を鏡面仕上げ研磨する。その後、曲げ内側表面近傍の断面を顕微鏡などで詳細に観察する。一方、本実施形態では、このような切り出しや研磨などの処理を行う必要がない。したがって、本実施形態では、金属板3を曲げ加工する際に曲げ内側表面に発生する、微細な割れの有無や亀裂深さを簡便に評価できる。ここで、微細な割れは、亀裂深さや亀裂幅が極めて微小な割れである。この結果、本実施形態では、作業効率の著しい低下を回避できるという効果がある。Conventionally, the following procedure is required. That is, after cutting out the bent portion after the bending test, the cross section of the cut out bent portion is mirror-finished and polished. Then, the cross section near the inner surface of the bend is observed in detail using a microscope or the like. On the other hand, in this embodiment, such cutting out and polishing processes are not required. Therefore, in this embodiment, the presence or absence of fine cracks and the depth of the cracks that occur on the inner surface of the bend when the
また、本発明の態様によれば、曲げ加工時に割れが発生する曲げ半径Rの範囲を簡易に推定できる。更に、詳細に曲げ加工に対する曲げ性能を評価したい場合には、本発明の態様によって限定した曲げ半径Rの範囲内での曲げ試験に絞って実施すればよい。すなわち、本実施形態の評価方法で限定した曲げ試験での曲げ加工部についてだけ、別途、従来のような方法で詳細に観察を実施すれば良い。従来のような方法は、例えば、曲げ加工部の断面を鏡面仕上げ研磨し、曲げ内側表面近傍の断面を顕微鏡などでの詳細な観察を行う方法である。詳細に観察する金属板の範囲を絞ることで、詳細な観察について、従来よりも作業効率が向上する。
なお、曲げ試験を行った後の曲げ内側表面に、目視可能な明確な割れが発生している場合には、本実施形態による簡易な評価を行う必要は無い。本開示は、容易に目視できない微小な割れが、曲げ加工で発生する場合における曲げ性能の評価方法に好適な技術である。
Moreover, according to the aspect of the present invention, the range of bending radius R where cracks occur during bending can be easily estimated. Furthermore, if it is desired to evaluate bending performance in detail, it is sufficient to narrow down the bending test to within the range of bending radius R limited by the aspect of the present invention. That is, it is sufficient to separately perform detailed observation by a conventional method only on the bent portion in the bending test limited by the evaluation method of the present embodiment. The conventional method is, for example, a method in which the cross section of the bent portion is mirror-finished and the cross section near the bent inner surface is observed in detail using a microscope or the like. By narrowing down the range of the metal plate to be observed in detail, the work efficiency of detailed observation is improved compared to the conventional method.
In addition, if clear visible cracks are generated on the bent inner surface after the bending test, there is no need to perform the simple evaluation according to this embodiment. The present disclosure provides a technique suitable for a method of evaluating bending performance when minute cracks that are not easily visible are generated during bending.
(その他)
本開示は、次の構成も取り得る。
(1)開示1は、先端部に曲げ半径を有するパンチを用いて、評価対象の金属板に対し曲げ変形させる曲げ試験を行うことで、曲げ変形に対する評価対象の金属板の曲げ性能を評価する曲げ性能評価方法であって、
上記曲げ試験で曲げ変形した金属板を曲げ戻す曲げ戻し工程と、
上記曲げ戻し工程後の金属板の曲げ内側の面の面形状を評価することで、上記曲げ半径での曲げ変形によって、評価対象の金属板の曲げ内側の面に割れが発生するか否かを判定する評価工程と、
を有する曲げ性能評価方法。
(2)開示2は、上記評価工程では、上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な割れを有する面形状と評価した場合、上記曲げ半径で曲げ変形を行うと評価対象の金属板の曲げ内側の面に割れが発生すると判定する。
(3)開示3は、上記評価工程において、上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な割れを有する面形状であると評価した場合、上記曲げ半径で評価対象の金属板を曲げ変形すると、曲げ内側の面に、深さが10μm以上の割れが発生すると評価する。
(4)開示4は、上記評価工程では、上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な曲げ稜線方向に延びる筋状の溝を有する面形状と評価した場合、上記曲げ半径で曲げ変形を行うと評価対象の金属板の曲げ内側の面に割れが発生すると判定する。
(5)開示5は、上記評価工程において、上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な曲げ稜線方向に延びる筋状の溝を有する面形状と評価した場合、上記曲げ半径で評価対象の金属板を曲げ変形すると、曲げ内側の面に、深さが5μm以上の割れが発生すると評価する。
(6)開示6は、上記評価工程において、
上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な割れを有する面形状であると評価した場合、上記曲げ半径で評価対象の金属板を曲げ変形すると、曲げ内側の面に、深さが10μm以上の割れが発生すると評価し、
上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な曲げ稜線方向に延びる筋状の溝を有する面形状と評価した場合、上記曲げ半径で評価対象の金属板を曲げ変形すると、曲げ内側の面に、深さが5μm以上の割れが発生すると評価する。
(7)開示7は、上記評価工程では、上記曲げ内側の面が、該面の表面の粗さが予め設定した閾値以上の面形状と評価した場合、上記曲げ半径で曲げ変形を行うと評価対象の金属板の曲げ内側の面に割れが発生すると判定する。
(8)開示8は、パンチ先端部の曲げ半径を変えて曲げ試験を行い、
上記評価工程で割れが発生したと判定した際の曲げ試験での曲げ半径を、評価対象の金属板の板厚で除した値を評価値として求め、
その評価値の最大値を、評価対象の金属板における曲げ変形時に曲げ内側に割れが発生する曲げ性能の限界値として評価する。
(9)開示9は、パンチ先端部の曲げ半径を変えて、各曲げ半径でそれぞれ曲げ試験を行い、
上記評価工程で割れが発生したと判定した際の曲げ試験での曲げ半径から、曲げ試験で曲げ内側の面に割れが発生すると推定される上記曲げ半径の範囲を求め、
その求めた曲げ半径の範囲を含む曲げ半径のパンチにて、評価対象の金属板に対し曲げ変形させる曲げ試験を行い、該曲げ試験で曲げ変形された曲げ内側表面の観察から、該曲げ内側表面での割れの有無、及び割れが発生した場合における割れの深さを評価する。
(10)開示10は、上記曲げ試験用の上記パンチとして90度V字型のパンチを用い、
上記曲げ戻しを行うパンチとして、対向する押圧面が平坦面を有する2個のパンチを用いる。
(others)
The present disclosure may also have the following configuration.
(1)
a bending back process for bending back the metal plate bent and deformed in the bending test;
an evaluation step of evaluating a surface shape of the inner surface of the bent metal plate after the unbending step, thereby determining whether or not a crack occurs on the inner surface of the bent metal plate due to bending deformation at the bending radius;
The bending performance evaluation method has the following characteristics.
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
When the bent inner surface is evaluated as having a surface shape having a crack that can be visually identified, it is evaluated that when the metal plate to be evaluated is bent and deformed at the bending radius, a crack having a depth of 10 μm or more is generated on the bent inner surface,
When the inner surface of the bend is evaluated as having a surface shape having a streak-like groove extending in the direction of the bend ridge line that is visible to the naked eye, it is evaluated that when the metal plate to be evaluated is bent and deformed at the above bending radius, a crack having a depth of 5 μm or more will occur on the inner surface of the bend.
(7)
(8)
The bending radius in the bending test when it is determined that a crack has occurred in the above evaluation step is divided by the plate thickness of the metal plate to be evaluated to obtain an evaluation value;
The maximum value of the evaluation values is evaluated as the limit value of bending performance at which cracks occur on the inner side of the bent portion during bending deformation in the metal plate being evaluated.
(9)
From the bending radius in the bending test when it is determined that a crack has occurred in the evaluation step, the range of the bending radius in which a crack is estimated to occur on the inner surface of the bend in the bending test is determined;
A bending test is performed on the metal plate to be evaluated using a punch with a bending radius that includes the determined range of bending radii, and the presence or absence of cracks on the inner bent surface and the depth of the cracks, if any, are evaluated by observing the inner bent surface that has been bent and deformed in the bending test.
(10)
As the punches for bending back the above-mentioned, two punches having opposing pressing surfaces each having a flat surface are used.
以下に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
本例では、金属板3として、金属ミクロ組織が異なる2種類の鋼板を用いた。その2種類の鋼板はともに、引張強さが780MPa級(SPH780)で板厚が2.6mmであった。さらに、金属板3として、引張強さ980MPa級(SPH980)で板厚が2.9mmの鋼板を用いた。
それらの各鋼板を短冊状に加工し、それぞれの試験片とした。また、各試験片の寸法は、いずれも長辺100mm×短辺30mmとした。
Examples based on this embodiment will be described below.
In this example, two types of steel plates having different metal microstructures were used as the
Each of the steel plates was processed into a rectangular shape to prepare a test specimen, each of which had a long side of 100 mm and a short side of 30 mm.
以下の説明では、上記の引張強さ980MPa級の試験片を、試験片Aと記載する。また、上記の引張強さ780MPa級の2種類の鋼板からなる試験片を、それぞれ試験片B及び試験片Cと記載する。
そして、本実施例では、上記実施形態で説明した金型を用いて、各試験片に曲げ試験の工程10を実施した。その後、各試験片に対し曲げ戻し工程11を実施し、曲げ戻し工程11後の各試験片の曲げ内側表面の観察を実施した。
In the following description, the above test piece having a tensile strength of 980 MPa will be referred to as test piece A. Moreover, the above test pieces made of the two types of steel plates having a tensile strength of 780 MPa will be referred to as test piece B and test piece C, respectively.
In this example, the mold described in the above embodiment was used to carry out the
<曲げ試験の工程10>
曲げ試験に用いたダイ1及びパンチ2は、材料にSKD11(合金工具鋼)を用いた。ダイ1及びパンチ2の断面形状は、実施形態で示したものを適用した(図2参照)。
また、パンチ2として、先端部2cの曲げ半径Rが異なる複数の種類のパンチを使用した。なお、曲げ半径は、曲率半径と同義である。
使用したパンチ先端部2cの曲げ半径Rは、1.0mm~10mmの範囲から選択した。具体的には、パンチ先端部2cの曲げ半径Rとして、1.0mm、3.0mm、6.0mm、及び10mmの4種類を用いた。
<
The
In addition, a plurality of types of punches having different bending radii R of the
The bending radius R of the
曲げ試験は、曲げ方向が、試験片の長辺中央点同士を結ぶ線にパンチ2先端が接触するような向きになるように設定して、実行した。すなわち、試験片の短辺が曲げ稜線と平行となるような向きに設定して、曲げ試験を実施した。
パンチ2をダイ1に押し込むための試験機としては、鉛直方向に最大で250kNの荷重を出力できる万能試験機を用いた。そして、曲げ試験の工程10は、その試験機の可動部にパンチ2を固定することで実施した。なお、鉛直方向は板厚方向である。このとき、パンチ2の移動速度は、30mm/minの定速度に設定した。また、パンチ2をダイ1に押し込む際に、該パンチ2が受ける最大荷重は150kNとした。
The bending test was performed by setting the bending direction so that the tip of the
A universal testing machine capable of outputting a maximum load of 250 kN in the vertical direction was used as a testing machine for pressing the
<曲げ戻し工程11>
曲げ戻し工程11用の下ダイ4及び上ダイ5の材料として、SKD11(合金工具鋼)を使用した。下ダイ4及び上ダイ5の成形面の形状として、実施形態で示したものを適用した(図4参照)。
曲げ戻し工程11は、下ダイ4の平坦な上面4aの上に、曲げ試験後の試験片が逆V字型になるように設置した(図4参照)。そして、試験片の曲げ頂点部に上ダイ5の平坦な下面5aが接するように上ダイ5を降下させることで実施した。
上ダイ5を降下させるための試験機としては、鉛直方向に最大で500kNの荷重を出力できる万能試験機を用いた。そして、曲げ戻し工程11は、その試験機の可動部に上ダイ5を固定することで実施した。このとき、上ダイ5の移動速度は30mm/minに設定した。また、試験中に上ダイ5が受ける最大荷重は、375kNとした。
<Bending back
SKD11 (alloy tool steel) was used as the material of the
In the bending back
A universal testing machine capable of outputting a maximum load of 500 kN in the vertical direction was used as the testing machine for lowering the
<評価>
曲げ戻し工程11によって曲げ戻された試験片を試験機から取り出し、曲げ試験時に曲げ内側表面であった面を目視で観察した。その観察で、割れ及び曲げ稜線方向に延びる筋状の微小な溝(筋状溝)の発生の有無を評価した。
表2に本実施形態に基づく曲げ戻し後の表面状態の評価結果を示す。
<Evaluation>
The test piece bent back in the bending back
Table 2 shows the evaluation results of the surface condition after bending back according to this embodiment.
表2から分かるように、引張強さ980MPa級で板厚2.9mmの試験片Aを用いる場合、次のことが分かった。すなわち、曲げ試験での曲げ半径Rが3.0mmの場合には曲げ戻し工程11後の曲げ内側表面に割れが発生した。また、曲げ半径Rを6.0mmとした場合には曲げ内側表面に曲げ稜線方向に延びる筋状の微小な溝が発生した。さらに、曲げ半径Rを10mmとすると、上記曲げ内側表面は変化がなかった。
同様に、表2から、引張強さ780MPa級で板厚2.6mmの試験片B及びCを用いる場合、次のことが分かった。すなわち、曲げ半径Rを1.0mmとした場合には曲げ内側表面に割れが発生した。また、曲げ半径Rを3.0mmとした場合には曲げ内側表面に曲げ稜線方向に延びる筋状の微小な溝が発生した。さらに、上記曲げ半径Rを10mmとすると、上記曲げ内側表面は変化がなかった。
As can be seen from Table 2, when test piece A having a tensile strength of 980 MPa and a plate thickness of 2.9 mm was used, the following was found. That is, when the bending radius R in the bending test was 3.0 mm, cracks occurred on the bent inner surface after the
Similarly, from Table 2, when test pieces B and C with a tensile strength of 780 MPa and a plate thickness of 2.6 mm were used, the following was found. That is, when the bending radius R was 1.0 mm, cracks occurred on the inner surface of the bent piece. When the bending radius R was 3.0 mm, minute grooves in the form of stripes extending in the direction of the bent ridgeline occurred on the inner surface of the bent piece. Furthermore, when the bending radius R was 10 mm, there was no change in the inner surface of the bent piece.
<本実施形態に基づく評価方法の検証>
本実施形態の曲げ性能表方法が、実際の金属板3の曲げ加工の際に曲げ内側表面に発生する割れの亀裂深さを評価できることを、以下の実験で検証した。
上述の実験で用いた金属板3と同じ材料からなる試験片A、B、Cを、本例と同じ条件で曲げ試験した後、曲げ試験後の各試験片から曲げ加工部を切り出した。そして、切り出した曲げ加工部の断面を、従来のように、鏡面仕上げ研磨し、曲げ内側表面近傍の断面を顕微鏡などで詳細に観察して、曲げ試験時に曲げ内側に発生した割れの亀裂深さを測定した。
<Verification of the evaluation method based on this embodiment>
The following experiment verified that the bending performance table method of this embodiment can evaluate the crack depth of cracks that occur on the inner surface of a
Test pieces A, B, and C made of the same material as the
図7に、曲げ試験での曲げ半径Rに対する曲げ内側の割れの亀裂深さの関係をプロットしたグラフを示す。
図7から分かるように、引張強さ980MPa級で板厚2.9mmの試験片Aの場合、次のことが分かった。すなわち、曲げ半径Rが3.0mmの場合、曲げ内側には亀裂深さが30μmを超過する割れが発生した。また、曲げ半径Rが6.0mmである場合には、亀裂深さが5μm以上10μm未満の割れが発生した。さらに、曲げ半径Rを10mmとすると、亀裂深さが5μm未満の割れが発生した。
FIG. 7 shows a graph plotting the relationship between the bending radius R in the bending test and the crack depth on the inside of the bend.
As can be seen from Fig. 7, in the case of test piece A with a tensile strength of 980 MPa and a plate thickness of 2.9 mm, the following was found. That is, when the bending radius R was 3.0 mm, cracks with a depth exceeding 30 µm occurred on the inside of the bend. Also, when the bending radius R was 6.0 mm, cracks with a depth of 5 µm or more and less than 10 µm occurred. Furthermore, when the bending radius R was 10 mm, cracks with a depth less than 5 µm occurred.
同様に、引張強さ780MPa級、板厚2.6mmの試験片B及びCの場合、次のことが分かった。すなわち、曲げ半径Rが1.0mmの場合には、曲げ内側には亀裂深さが10μmを超過する割れが発生した。また、曲げ半径Rが3.0mmの場合には、亀裂深さが5μm以上10μm未満の割れが発生した。さらに、曲げ半径Rを10mmとすると、亀裂深さが5μm未満の割れが発生した。
そして、図7の結果は、表2の結果と相関があることが分かった。
Similarly, in the case of test pieces B and C with a tensile strength of 780 MPa and a plate thickness of 2.6 mm, the following was found. That is, when the bending radius R was 1.0 mm, cracks with a depth exceeding 10 μm occurred on the inside of the bend. Also, when the bending radius R was 3.0 mm, cracks with a depth of 5 μm or more and less than 10 μm occurred. Furthermore, when the bending radius R was 10 mm, cracks with a depth less than 5 μm occurred.
It was also found that the results in FIG. 7 correlated with the results in Table 2.
この結果、試験片Aの曲げ加工に対する曲げ性能は、曲げ内側表面に亀裂深さ10μm以上の割れが発生する限界値は、曲げ半径R3.0mm以上R6.0mm未満の範囲のパンチ2を用いる曲げ加工で評価できる。例えば、該限界値に対応する曲げ半径Rが3.0mmに該当するとする。この場合、亀裂深さ10μm以上の割れが発生する限界値の評価値は、3.0/2.9で、該評価値は、およそ1.0となる。また、亀裂深さ5μm以上の割れが発生する限界値は、曲げ半径R6.0mm以上10.0mm未満の範囲のパンチ2を用いる曲げ加工で評価できる。例えば、該限界値に対応する曲げ半径Rが6.0mmに該当するとする。この場合、その限界値の評価値は、6.0/2.9で、該評価値は、およそ2.1となる。As a result, the bending performance of the test piece A with respect to bending can be evaluated by bending using a
同様に、試験片B及びCの曲げ性能は、曲げ内側表面に亀裂深さ10μm以上の割れが発生する限界値は、曲げ半径R1.0mm以上3.0mm未満の範囲のパンチ2を用いる曲げ加工で評価出来る。例えば、該限界値に対応する曲げ半径Rが1.0mmに該当するとする。この場合、その限界値の評価値は、1.0/2.6で、該評価値は、およそ0.4となる。また、亀裂深さ5μm以上の割れが発生する限界値は、曲げ半径R3.0mm以上10.0mm未満の範囲のパンチ2を用いる曲げ加工で評価できる。例えば、該限界値に対応する曲げ半径Rが3.0mmに該当するとする。この場合、その限界値の評価値は、3.0/2.6で、該評価値は、およそ1.1となる。Similarly, the bending performance of test pieces B and C can be evaluated by bending using a
<筋状溝の検証>
また、図8に、本実施例に基づく曲げ内側表面に筋状溝が形成されたときの、曲げ戻し工程の処理による表面粗さ増加率を示す。表面粗さ増加率は、曲げ試験の工程10後で曲げ戻し工程11前の表面粗さを基準とした、曲げ戻し工程11による表面粗さの増加率(%)である。
ここでは、検証の試験片として、試験片B、Cを用いた。
<Verification of striated grooves>
8 shows the increase in surface roughness due to the unbending process when stripe-like grooves are formed on the inner surface of the bent piece according to this embodiment. The increase in surface roughness is the increase in surface roughness (%) due to the
Here, test pieces B and C were used as test pieces for verification.
また、曲げ戻し工程11前後の、各曲げ内側表面の表面粗さをレーザー顕微鏡(キーエンス社、VK―X3000)により測定した。
その測定によれば、曲げ稜線方向に延びる筋状の微小な溝(筋状溝)が発生するときの表面粗さ増加率は、図8のように、Raで約5.3倍以上、Rzで約4.6倍以上であった。
このように、曲げ戻し工程11後の表面粗さを用いても、曲げ戻し工程11後の目視によって容易に判別可能な割れや筋状溝の有無を判定できることが分かった。
In addition, the surface roughness of each bent inner surface before and after the
According to the measurements, when minute streak-like grooves (streak-like grooves) extending in the bending ridge direction were generated, the surface roughness increase rate was about 5.3 times or more in Ra and about 4.6 times or more in Rz, as shown in FIG. 8.
In this way, it was found that the presence or absence of cracks or streak-like grooves that can be easily identified by visual inspection after the bending back
以上の検証実験結果から、曲げ試験後に曲げ戻し工程11後の金属板3の曲げ内側表面の割れや筋状溝の発生状態と、曲げ試験時に曲げ内側に発生した割れの亀裂の深さには相関関係があることが示された。すなわち、本実施形態に基づく曲げ性能評価結果が有効であることが検証された。
なお、本例では同じ鋼種の試験片を3枚準備し、同一の曲げ評価を3回ずつ実施して発明した評価方法の再現性を評価した。3回とも同じ評価結果が導出されたので、本発明の評価方法の再現性は高いといえる。
The above verification experiment results show that there is a correlation between the state of cracks and streak-like grooves on the bent inner surface of the
In this example, three test pieces of the same steel type were prepared, and the same bending evaluation was performed three times each to evaluate the reproducibility of the invented evaluation method. Since the same evaluation results were obtained all three times, it can be said that the reproducibility of the evaluation method of the present invention is high.
ここで、本願が優先権を主張する、日本国特許出願2024-042963(2024年 3月19日出願)の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。The entire contents of Japanese Patent Application No. 2024-042963 (filed March 19, 2024), from which this application claims priority, are incorporated herein by reference. Although the present application has been described with reference to a limited number of embodiments, the scope of the rights is not limited thereto, and modifications of each embodiment based on the above disclosure would be obvious to one skilled in the art.
1 ダイ
2 パンチ
2c 先端部
3 金属板
3X 曲げ内側表面の観察位置
4 下ダイ
5 上ダイ
10 曲げ試験の工程
11 曲げ戻し工程
12 評価工程
13 指標値算出工程
R 曲げ半径
Claims (10)
上記曲げ試験で曲げ変形した金属板を曲げ戻す曲げ戻し工程と、
上記曲げ戻し工程後の金属板の曲げ内側の面の面形状を評価することで、上記曲げ半径での曲げ変形によって、評価対象の金属板の曲げ内側の面に割れが発生するか否かを判定する評価工程と、
を有する曲げ性能評価方法。 A bending performance evaluation method for evaluating bending performance of a metal plate to be evaluated against bending deformation by performing a bending test in which a metal plate to be evaluated is bent using a punch having a bending radius at a tip portion,
a bending back process for bending back the metal plate bent and deformed in the bending test;
an evaluation step of evaluating a surface shape of the inner surface of the bent metal plate after the unbending step, thereby determining whether or not a crack occurs on the inner surface of the bent metal plate due to bending deformation at the bending radius;
The bending performance evaluation method has the following characteristics.
請求項1に記載した曲げ性能評価方法。 In the evaluation step, if the bent inner surface is evaluated as having a surface shape having a visually identifiable crack, it is determined that a crack will occur on the bent inner surface of the metal plate to be evaluated when bending deformation is performed at the bending radius.
The bending performance evaluation method according to claim 1.
請求項2に記載した曲げ性能評価方法。 In the evaluation step, if the bent inner surface is evaluated to have a surface shape having a visually discernible crack, it is evaluated that when the metal plate to be evaluated is bent and deformed at the bending radius, a crack having a depth of 10 μm or more is generated on the bent inner surface.
The bending performance evaluation method according to claim 2.
請求項1に記載した曲げ性能評価方法。 In the evaluation step, when the bent inner surface is evaluated to have a surface shape having a stripe-like groove extending in the direction of the bend ridge line that can be visually identified, it is determined that a crack will occur on the bent inner surface of the metal plate to be evaluated when bending deformation is performed at the bending radius.
The bending performance evaluation method according to claim 1 .
請求項4に記載した曲げ性能評価方法。 In the above evaluation step, when the surface on the inner side of the bend is evaluated to have a surface shape having a streak-like groove extending in the direction of the bend ridge line that can be visually identified, it is evaluated that when the metal plate to be evaluated is bent and deformed at the above bending radius, a crack having a depth of 5 μm or more is generated on the surface on the inner side of the bend.
The bending performance evaluation method according to claim 4.
上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な割れを有する面形状であると評価した場合、上記曲げ半径で評価対象の金属板を曲げ変形すると、曲げ内側の面に、深さが10μm以上の割れが発生すると評価し、
上記曲げ内側の面が、目視で判別可能な曲げ稜線方向に延びる筋状の溝を有する面形状と評価した場合、上記曲げ半径で評価対象の金属板を曲げ変形すると、曲げ内側の面に、深さが5μm以上の割れが発生すると評価する、
請求項1に記載した曲げ性能評価方法。 In the above evaluation process,
When the bent inner surface is evaluated as having a surface shape having a crack that can be visually identified, it is evaluated that when the metal plate to be evaluated is bent and deformed at the bending radius, a crack having a depth of 10 μm or more is generated on the bent inner surface,
When the inner surface of the bend is evaluated as having a surface shape having a streak-like groove extending in the direction of the bend ridge line that can be visually identified, it is evaluated that when the metal plate to be evaluated is bent at the bending radius, a crack having a depth of 5 μm or more is generated on the inner surface of the bend.
The bending performance evaluation method according to claim 1.
請求項1に記載した曲げ性能評価方法。 In the evaluation step, when the surface roughness of the bent inner surface is evaluated to be equal to or greater than a preset threshold value, it is determined that a crack will occur on the bent inner surface of the metal plate to be evaluated when the metal plate is bent at the bending radius.
The bending performance evaluation method according to claim 1 .
上記評価工程で割れが発生したと判定した際の曲げ試験での曲げ半径を、評価対象の金属板の板厚で除した値を評価値として求め、
その評価値の最大値を、評価対象の金属板における曲げ変形時に曲げ内側に割れが発生する曲げ性能の限界値として評価する、
請求項1~請求項7のいずれか1項に記載した曲げ性能評価方法。 A bending test was carried out by changing the bending radius of the punch tip.
The bending radius in the bending test when it is determined that a crack has occurred in the above evaluation step is divided by the plate thickness of the metal plate to be evaluated to obtain an evaluation value;
The maximum value of the evaluation value is evaluated as the limit value of bending performance at which cracks occur on the inner side of the bent metal plate during bending deformation.
The bending performance evaluation method according to any one of claims 1 to 7.
上記評価工程で割れが発生したと判定した際の曲げ試験での曲げ半径から、曲げ試験で曲げ内側の面に割れが発生すると推定される上記曲げ半径の範囲を求め、
その求めた曲げ半径の範囲を含む曲げ半径のパンチにて、評価対象の金属板に対し曲げ変形させる曲げ試験を行い、該曲げ試験で曲げ変形された曲げ内側表面の観察から、該曲げ内側表面での割れの有無、及び割れが発生した場合における割れの深さを評価する、
請求項1~請求項7のいずれか1項に記載した曲げ性能評価方法。 The bending radius of the punch tip was changed and bending tests were performed at each bending radius.
From the bending radius in the bending test when it is determined that a crack has occurred in the evaluation step, the range of the bending radius in which a crack is estimated to occur on the inner surface of the bend in the bending test is determined;
A bending test is performed on the metal plate to be evaluated using a punch having a bending radius that includes the determined range of bending radii, and the presence or absence of cracks on the inner surface of the bent plate that has been bent and deformed in the bending test, and the depth of the cracks, if any, are evaluated based on the observation of the inner surface of the bent plate that has been bent and deformed in the bending test.
The bending performance evaluation method according to any one of claims 1 to 7.
上記曲げ戻しを行うパンチとして、対向する押圧面が平坦面を有する2個のパンチを用いる、
請求項1~請求項7のいずれか1項に記載した曲げ性能評価方法。
A 90 degree V-shaped punch was used as the punch for the bending test.
As the punch for performing the bending back, two punches having opposing pressing surfaces each having a flat surface are used.
The bending performance evaluation method according to any one of claims 1 to 7.
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