JPH0657325A - せん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法 - Google Patents
せん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法Info
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- JPH0657325A JPH0657325A JP21528092A JP21528092A JPH0657325A JP H0657325 A JPH0657325 A JP H0657325A JP 21528092 A JP21528092 A JP 21528092A JP 21528092 A JP21528092 A JP 21528092A JP H0657325 A JPH0657325 A JP H0657325A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 引張強さ490N/mm2以上の板材せん断加工ばり
部に、コイニング直下の硬さ上昇量がビッカース硬さ(H
V)50以下で、かつ加工量が局部体積比 3〜30％のコイニ
ング加工を施す。 【効果】 高強度板材のせん断加工部分の疲労強度を改
善することができる。
部に、コイニング直下の硬さ上昇量がビッカース硬さ(H
V)50以下で、かつ加工量が局部体積比 3〜30％のコイニ
ング加工を施す。 【効果】 高強度板材のせん断加工部分の疲労強度を改
善することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、建設部材等の
せん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法
に関するものである。
せん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の軽量化の観点から各種部材の高
強度薄肉化が進んでおり、プレス加工性がすぐれた高強
度板材が開発されているが、疲労強度が重要になる部位
では薄肉化にともなう切欠き部の疲労強度低下が大きな
問題となっており、現在、各種の改善技術が探索されて
いる。
強度薄肉化が進んでおり、プレス加工性がすぐれた高強
度板材が開発されているが、疲労強度が重要になる部位
では薄肉化にともなう切欠き部の疲労強度低下が大きな
問題となっており、現在、各種の改善技術が探索されて
いる。
【０００３】すなわち、切欠きのない平滑材では、図１
に示すように、疲労強度は材料強度の上昇とともに増加
するが、せん断加工による切欠きがある材料では材料強
度の上昇のわりに疲労強度の増加が期待できないため、
部材の高強度薄肉化は疲労強度が実質的に低下し問題と
なる。
に示すように、疲労強度は材料強度の上昇とともに増加
するが、せん断加工による切欠きがある材料では材料強
度の上昇のわりに疲労強度の増加が期待できないため、
部材の高強度薄肉化は疲労強度が実質的に低下し問題と
なる。
【０００４】板材のプレス加工現場では、ポンチ打抜き
（ピアシング）、シヤー切断などのせん断加工が多用さ
れており、これらの加工によって生じた切欠き部の疲労
強度の改善が強く求められているのが現状である。
（ピアシング）、シヤー切断などのせん断加工が多用さ
れており、これらの加工によって生じた切欠き部の疲労
強度の改善が強く求められているのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】切欠き材の疲労強度改
善の従来技術として切欠き部にショットピーニングを施
して局部の残留応力を開放し、さらには圧縮残留応力を
付与する方法、切欠き加工をドリル、レーザなどで実施
する方法などが提案されているが、量産プロセスのプレ
ス加工現場ではこれらの方法は活用しにくい。
善の従来技術として切欠き部にショットピーニングを施
して局部の残留応力を開放し、さらには圧縮残留応力を
付与する方法、切欠き加工をドリル、レーザなどで実施
する方法などが提案されているが、量産プロセスのプレ
ス加工現場ではこれらの方法は活用しにくい。
【０００６】また、一部の自動車ホイルディスクの成形
ではナット座などの加工において、板材をピアシングし
た後、コイニング加工が施されており、この場合板厚全
域をコイニングすることによって、ナットとの接触をよ
くし、疲労特性の改善も合わせて図っているが、この方
法を高強度材に適用することはできない。何故ならば、
高強度材に厳しいコイニング加工を実施した場合、材料
の加工性不足から微小なき裂が発生して部材の疲労強度
を低下させるおそれが多いほか、工具の損耗が増して金
型などの寿命を著しく縮める欠点があるからである。
ではナット座などの加工において、板材をピアシングし
た後、コイニング加工が施されており、この場合板厚全
域をコイニングすることによって、ナットとの接触をよ
くし、疲労特性の改善も合わせて図っているが、この方
法を高強度材に適用することはできない。何故ならば、
高強度材に厳しいコイニング加工を実施した場合、材料
の加工性不足から微小なき裂が発生して部材の疲労強度
を低下させるおそれが多いほか、工具の損耗が増して金
型などの寿命を著しく縮める欠点があるからである。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、せん断加工ばり部に、コイニング加工
による硬さ上昇量と加工量を制御して、コイニング加工
を施すことによるせん断加工部分を有する高強度板材の
疲労強度改善方法を提供することを目的とする。
なされたもので、せん断加工ばり部に、コイニング加工
による硬さ上昇量と加工量を制御して、コイニング加工
を施すことによるせん断加工部分を有する高強度板材の
疲労強度改善方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、引張強
さ490N/mm2以上の板材せん断加工ばり部に、コイニング
直下の硬さ上昇量がビッカース硬さ(HV)50以下で、かつ
加工量が局部体積比 3〜30％のコイニング加工を施すせ
ん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法で
ある。
さ490N/mm2以上の板材せん断加工ばり部に、コイニング
直下の硬さ上昇量がビッカース硬さ(HV)50以下で、かつ
加工量が局部体積比 3〜30％のコイニング加工を施すせ
ん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法で
ある。
【０００９】
【作用】発明者らは、せん断加工部を有する高強度切欠
き材の疲労強度改善について、プレス加工現場で比較的
容易に適用しやすい方法を検討した結果、従来の低強度
材とは異なり、高強度材ではせん断加工ばり部への軽度
のコイニング加工が疲労強度の改善に効果的であること
を見出し、本発明を完成させたものである。
き材の疲労強度改善について、プレス加工現場で比較的
容易に適用しやすい方法を検討した結果、従来の低強度
材とは異なり、高強度材ではせん断加工ばり部への軽度
のコイニング加工が疲労強度の改善に効果的であること
を見出し、本発明を完成させたものである。
【００１０】以下に、発明者らの検討結果について説明
する。発明者らは板厚 2.0〜2.6mm の熱延高強度材につ
いて、砂時計形の疲労試験片を用い、両振り平面曲げ疲
労試験を行った。試験片は平滑材と平滑材の中央部に直
径 8mmのポンチ打ち抜きしたものである。さらに、ポン
チ打ち抜きしたものについては、ばり部に加工量が局部
体積比 8％のコイニング加工を施した。
する。発明者らは板厚 2.0〜2.6mm の熱延高強度材につ
いて、砂時計形の疲労試験片を用い、両振り平面曲げ疲
労試験を行った。試験片は平滑材と平滑材の中央部に直
径 8mmのポンチ打ち抜きしたものである。さらに、ポン
チ打ち抜きしたものについては、ばり部に加工量が局部
体積比 8％のコイニング加工を施した。
【００１１】コイニング加工量は、図２に示すように、
コイニング加工面積と板厚とからなる体積に対するコイ
ニング加工による変形部分の体積の割合（％）で示した
ものである。すなわち、図２において、コイニング加工
面積と板厚とからなる体積はA0＋B0であり、コイニング
加工による変形部分の体積はB0であり、加工量（局部体
積比）は〔B0／（A0＋B0）〕×100(％) である。
コイニング加工面積と板厚とからなる体積に対するコイ
ニング加工による変形部分の体積の割合（％）で示した
ものである。すなわち、図２において、コイニング加工
面積と板厚とからなる体積はA0＋B0であり、コイニング
加工による変形部分の体積はB0であり、加工量（局部体
積比）は〔B0／（A0＋B0）〕×100(％) である。
【００１２】上記の試験片を用いた両振り平面曲げ疲労
試験結果を図１に示す。前述のように、平滑材では疲労
強度は材料強度の上昇とともに増加しているが、ポンチ
打ち抜きしたままの切欠き材では材料強度の上昇のわり
に疲労強度の増加が期待できない。しかし、切欠き材に
軽いコイニング加工を施すことによって、疲労強度が大
幅に向上していることがわかる。この向上は材料強度が
高いほど顕著であり、高強度薄肉化にともなう疲労強度
低下に対する方策として活用し得る。コイニング加工に
よる疲労強度の上昇を定量的にまとめて表１に示す。
試験結果を図１に示す。前述のように、平滑材では疲労
強度は材料強度の上昇とともに増加しているが、ポンチ
打ち抜きしたままの切欠き材では材料強度の上昇のわり
に疲労強度の増加が期待できない。しかし、切欠き材に
軽いコイニング加工を施すことによって、疲労強度が大
幅に向上していることがわかる。この向上は材料強度が
高いほど顕著であり、高強度薄肉化にともなう疲労強度
低下に対する方策として活用し得る。コイニング加工に
よる疲労強度の上昇を定量的にまとめて表１に示す。
【００１３】表１に示すように、コイニング加工による
疲労強度の上昇率は、ポンチ打ち抜きしたままの切欠き
材にたいして、590N/mm2級で 120％、780N/mm2級で 129
％、980N/mm2級で 169％である。
疲労強度の上昇率は、ポンチ打ち抜きしたままの切欠き
材にたいして、590N/mm2級で 120％、780N/mm2級で 129
％、980N/mm2級で 169％である。
【００１４】せん断加工部ばり部への軽いコイニング加
工によって、高強度材の疲労強度を向上させることがで
きる理由は十分明らかでないが、コイニング加工によっ
て、応力集中による疲労き裂発生サイトであるばり部が
除去されること、合わせてばり近傍の破断領域に多発し
ているミクロボイドが圧着され、さらには、その部分が
加工硬化することが疲労破壊の抵抗を高めていると思わ
れる。軽いコイニング加工で効果が大きいのは、高強度
材ほど切欠き感受性が高くなることの裏返しで説明でき
る。したがって、前述のように、過度のコイニング加工
は高強度材の場合好ましくない。
工によって、高強度材の疲労強度を向上させることがで
きる理由は十分明らかでないが、コイニング加工によっ
て、応力集中による疲労き裂発生サイトであるばり部が
除去されること、合わせてばり近傍の破断領域に多発し
ているミクロボイドが圧着され、さらには、その部分が
加工硬化することが疲労破壊の抵抗を高めていると思わ
れる。軽いコイニング加工で効果が大きいのは、高強度
材ほど切欠き感受性が高くなることの裏返しで説明でき
る。したがって、前述のように、過度のコイニング加工
は高強度材の場合好ましくない。
【００１５】
【表１】
【００１６】つぎに、本発明の限定理由について説明す
る。板材の強度については、図１に示したように、板材
の切欠きによる疲労強度の低下は、低強度材ではあまり
問題にならないほか、軽いコイニング加工による疲労強
度の大幅な向上は引張強さ490N/mm2以上の材料で認めら
れることから、本発明の適用材料の引張強さは490N/mm2
以上に限定する。
る。板材の強度については、図１に示したように、板材
の切欠きによる疲労強度の低下は、低強度材ではあまり
問題にならないほか、軽いコイニング加工による疲労強
度の大幅な向上は引張強さ490N/mm2以上の材料で認めら
れることから、本発明の適用材料の引張強さは490N/mm2
以上に限定する。
【００１７】コイニング直下の硬さ上昇量については、
定性的にはコイニング加工にともなう材料切欠き部の硬
さ上昇が大きいほど材料の疲労強度は向上するが、過度
のコイニング加工は比較的低延性の高強度材ではミクロ
き裂の発生を促してかえって疲労強度が低下する。した
がって、コイニング直下の硬さ上昇量はビッカース硬さ
(HV)で50以下に限定する。
定性的にはコイニング加工にともなう材料切欠き部の硬
さ上昇が大きいほど材料の疲労強度は向上するが、過度
のコイニング加工は比較的低延性の高強度材ではミクロ
き裂の発生を促してかえって疲労強度が低下する。した
がって、コイニング直下の硬さ上昇量はビッカース硬さ
(HV)で50以下に限定する。
【００１８】コイニング加工量は、図２に示した局部体
積比で 3〜30％の範囲に限定する。その理由は、加工量
が 3％未満では疲労強度改善効果が小さすぎ、30％を超
えると高強度材の疲労強度がかえって低下するおそれが
あること、さらにコイニング加工現場では、工具の損耗
が大きくなり切欠き部全体の変形量が大きくなって、製
品外観をそこなうなどの問題が生じるからでらる。
積比で 3〜30％の範囲に限定する。その理由は、加工量
が 3％未満では疲労強度改善効果が小さすぎ、30％を超
えると高強度材の疲労強度がかえって低下するおそれが
あること、さらにコイニング加工現場では、工具の損耗
が大きくなり切欠き部全体の変形量が大きくなって、製
品外観をそこなうなどの問題が生じるからでらる。
【００１９】本発明は基本的には以上の限定条件のみで
ある。したがって、コイニングの形については、とくに
規定しないが、プレス加工現場で一連のプレス工程内で
行うコイニング加工の実施では、ピアシング部の円錐ポ
ンチによるつき押しなどが簡便法と思われる。
ある。したがって、コイニングの形については、とくに
規定しないが、プレス加工現場で一連のプレス工程内で
行うコイニング加工の実施では、ピアシング部の円錐ポ
ンチによるつき押しなどが簡便法と思われる。
【００２０】なお、図１に示した結果は両振り平面曲げ
疲労試験の結果であるが、本発明法は軸力負荷に対して
も平面曲げと同様の効果を有する。また、本発明法はリ
ベット継手などの切穴部に対しても期待でき、素材とし
ては鋼板、アルミ板いずれにも適用でき、亜鉛めっきな
どの表面処理を施した板材にも適用可能である。
疲労試験の結果であるが、本発明法は軸力負荷に対して
も平面曲げと同様の効果を有する。また、本発明法はリ
ベット継手などの切穴部に対しても期待でき、素材とし
ては鋼板、アルミ板いずれにも適用でき、亜鉛めっきな
どの表面処理を施した板材にも適用可能である。
【００２１】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
供試材は強度レベルの異なる３種類の 2.9mm厚熱延鋼板
で、これらの鋼板から砂時計形の疲労試験片を採取し
た。試験片は中央部に直径 8mmのポンチ打ち抜きを施し
たものと、ポンチ打ち抜き後、コイニング加工を施した
ものの２種類である。疲労試験は両振り平面曲げ試験
で、107 サイクルでの耐久応力を求めた。表２に供試材
の強度レベル、コイニング加工時の局部体積率、コイニ
ング直下の硬さ上昇量および各耐久応力と疲労強度の上
昇率をそれぞれ示す。
供試材は強度レベルの異なる３種類の 2.9mm厚熱延鋼板
で、これらの鋼板から砂時計形の疲労試験片を採取し
た。試験片は中央部に直径 8mmのポンチ打ち抜きを施し
たものと、ポンチ打ち抜き後、コイニング加工を施した
ものの２種類である。疲労試験は両振り平面曲げ試験
で、107 サイクルでの耐久応力を求めた。表２に供試材
の強度レベル、コイニング加工時の局部体積率、コイニ
ング直下の硬さ上昇量および各耐久応力と疲労強度の上
昇率をそれぞれ示す。
【００２２】表２に示すように、本発明の限定範囲内に
あるものはコイニング加工によって、耐久応力が大きく
改善されていることがわかる。比較例のNo.1は軟鋼につ
いての結果であり、コイニング加工による大きな耐久応
力の改善は認められない。
あるものはコイニング加工によって、耐久応力が大きく
改善されていることがわかる。比較例のNo.1は軟鋼につ
いての結果であり、コイニング加工による大きな耐久応
力の改善は認められない。
【００２３】
【表２】
【００２４】比較例のNo.4はコイニング加工が過多のた
め、コイニング直下の硬さ上昇量もHV50を超えており、
耐久応力の低下が認められる。また、比較例のNo.6もコ
イニング加工が過多のため、耐久応力の向上は小さく、
一方、工具の損耗が激しくなる不具合がある。
め、コイニング直下の硬さ上昇量もHV50を超えており、
耐久応力の低下が認められる。また、比較例のNo.6もコ
イニング加工が過多のため、耐久応力の向上は小さく、
一方、工具の損耗が激しくなる不具合がある。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、引張強さ490N/mm2以上の板材
せん断加工ばり部に、コイニング直下の硬さ上昇量がビ
ッカース硬さ(HV)50以下で、かつ加工量が局部体積比 3
〜30％のコイニング加工を施すせん断加工部分を有する
高強度板材の疲労強度改善方法であって、本発明法によ
れば、高強度板材のせん断加工部分の疲労強度を改善す
ることができる。
せん断加工ばり部に、コイニング直下の硬さ上昇量がビ
ッカース硬さ(HV)50以下で、かつ加工量が局部体積比 3
〜30％のコイニング加工を施すせん断加工部分を有する
高強度板材の疲労強度改善方法であって、本発明法によ
れば、高強度板材のせん断加工部分の疲労強度を改善す
ることができる。
【図１】強度と耐久応力との関係を示す図である。
【図２】局部体積比を説明する図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 引張強さ490N/mm2以上の板材せん断加工
ばり部に、コイニング直下の硬さ上昇量がビッカース硬
さ(HV)50以下で、かつ加工量が局部体積比 3〜30％のコ
イニング加工を施すことを特徴とするせん断加工部分を
有する高強度板材の疲労強度改善方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21528092A JPH0657325A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | せん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21528092A JPH0657325A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | せん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657325A true JPH0657325A (ja) | 1994-03-01 |
Family
ID=16669706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21528092A Withdrawn JPH0657325A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | せん断加工部分を有する高強度板材の疲労強度改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0657325A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006116590A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Nippon Steel Corp | 耐割れ特性に優れた高強度鋼板の加工方法 |
| JP2008075877A (ja) * | 2007-10-12 | 2008-04-03 | Nhk Spring Co Ltd | 皿ばね |
| JP2019063845A (ja) * | 2017-10-04 | 2019-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | ロータコアの製造方法 |
| JPWO2022039168A1 (ja) * | 2020-08-17 | 2022-02-24 | ||
| WO2022039167A1 (ja) * | 2020-08-17 | 2022-02-24 | 日本製鉄株式会社 | 加工品及び加工品製造方法 |
| WO2025004910A1 (ja) * | 2023-06-27 | 2025-01-02 | 日本製鉄株式会社 | 金属製加工品の製造方法及び金属製加工品 |
-
1992
- 1992-08-12 JP JP21528092A patent/JPH0657325A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006116590A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Nippon Steel Corp | 耐割れ特性に優れた高強度鋼板の加工方法 |
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| WO2022039168A1 (ja) * | 2020-08-17 | 2022-02-24 | 日本製鉄株式会社 | 加工品及び加工品製造方法 |
| WO2022039167A1 (ja) * | 2020-08-17 | 2022-02-24 | 日本製鉄株式会社 | 加工品及び加工品製造方法 |
| JPWO2022039167A1 (ja) * | 2020-08-17 | 2022-02-24 | ||
| CN115884840A (zh) * | 2020-08-17 | 2023-03-31 | 日本制铁株式会社 | 加工品以及加工品制造方法 |
| CN115943002A (zh) * | 2020-08-17 | 2023-04-07 | 日本制铁株式会社 | 加工品以及加工品制造方法 |
| TWI807393B (zh) * | 2020-08-17 | 2023-07-01 | 日商日本製鐵股份有限公司 | 加工品及加工品製造方法 |
| TWI808469B (zh) * | 2020-08-17 | 2023-07-11 | 日商日本製鐵股份有限公司 | 加工品及加工品製造方法 |
| WO2025004910A1 (ja) * | 2023-06-27 | 2025-01-02 | 日本製鉄株式会社 | 金属製加工品の製造方法及び金属製加工品 |
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