CN110177633B - 具有切断端面的表面处理钢板的部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种部件及其切断加工方法，关于将表面处理钢板作为原材料进行切断加工的具有端面的部件，切断端面的耐蚀性优异。该部件包括进行了切断加工的表面处理钢板的切断端面，关于上述切断端面的形状，在板厚方向上呈现出的第一塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.10倍以上，并且，在平面方向上呈现出的第二塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.45倍以上。另外，在进行切断加工时，铸型与冲模之间的间隙为上述表面处理钢板的板厚的1～20％，并且，使用在铸型或冲模的至少任一方的肩部赋予了上述表面处理钢板的板厚的0.12倍以上的曲率半径的金属模具进行切断加工。

Description

具有切断端面的表面处理钢板的部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及作为汽车、家电产品等部件使用的、将表面处理钢板作为原材料进行切断加工的具有端面的部件，涉及切断端面的耐蚀性优异的部件及其切断加工方法。
背景技术
以往，作为用于汽车、家电等的部件，使用对由冷轧钢板构成的原材料进行切断以及塑性加工并成为预定形状，之后实施表面处理的部件，但近年来，为了部件的耐蚀性的提高、工序省略带来的成本降低等，将预先实施了表面处理的钢板作为原材料使用，通过对该原材料进行切断及塑性加工，省略塑性加工后的表面处理的部件变多。在此，在切断及塑性加工后实施表面处理的情况下，切断端面也同时被表面处理，因此切断端面中的耐蚀性与平面部相等。另一方面，在将表面处理钢板作为原材料使用且省略切断及塑性加工后的表面处理工序的情况下，切断端面维持被切断加工的状态，成为钢材料露出的状态，因此根据该部件所放置的环境，具有在切断端面产生红锈的情况。切断端面的红锈不仅导致外观上的不良，随着时间经过，红锈产生区域会扩展到被表面处理了的平面部，因此，存在部件的强度下降的可能性，另外，尤其在家电产品的情况下，还存在锈的掉落产生的电性短路等的可能性。
作为提高被冲拔加工了的端面的防锈能力的方法，例如在专利文献1中，在板厚为2mm以下的镀Zn类钢板中，提出了通过使用在冲模或铸型的任一个肩部具有上述镀Zn类钢板的板厚的0.1～0.5倍的曲率半径的金属模具并进行冲拔加工，使冲拔加工后的冲拔端面的剪断面比例为90％以上，并且使剪断面的锌覆盖率为50％以上的方法。另外，在专利文献2中，提出了使切断端面的形状满足以下所述的式(1)的方法。
t2/(M·Rs)≤0.2···(1)
其中，t：板厚，M：带Zn量，Rs：剪断面比率
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5272518号公报
专利文献2：日本特开平10-280116号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1、专利文献2所提出的方法中，将板厚为2mm以下作为对象，即使应用于板厚超过2.0mm的材料，也由于锌在剪断面的覆盖不充分而产生红锈，存在无法应用的情况。
因此，在本发明中，其目的在于提供一种即使是主要将板厚超过2.0mm的表面处理钢板作为原材料使用的情况下也能抑制在进行了切断加工的端面产生红锈的部件。
用于解决课题的方案
本发明人为了实现上述目的而进行了实验、研究的结果，发现了，在切断加工后的早期的进行了切断加工的端面(以下存在称为“切断端面”的情况)产生红锈由于在切断端面的板厚方向上呈现出的第一塌角的长度、在平面方向上呈现出的第二塌角的长度，带来很大影响。并且，得到了通过将这些值控制在恒定的范围而抑制在切断端面产生红锈，因此能格外提高耐蚀性的结论。其主要内容如下。
一种部件，其包括进行了切断加工的表面处理钢板的切断端面，关于上述切断端面的形状，在板厚方向上呈现出的第一塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.10倍以上，并且，在平面方向上呈现出的第二塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.45倍以上，上述切断端面的表面由覆盖在该表面处理钢板的表面的电镀金属层绕入的该电镀金属层覆盖，切断端面的耐蚀性优异。
(2)一种切断加工方法，其使用由铸型和冲模构成的金属模具对表面处理钢板进行切断加工，铸型与冲模之间的间隙为上述表面处理钢板的板厚的1～20％，使用在铸型或冲模的至少任一方的肩部赋予了上述表面处理钢板的板厚的0.12倍以上的曲率半径的金属模具进行切断，切断加工后的切断端面的形状以在板厚方向上呈现出的第一塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.10倍以上且在平面方向上呈现出的第二塌角的长度为上述表面处理的板厚的0.45倍以上的方式进行切断。
发明效果
如上所述，根据本发明，能提供一种即使是将表面处理钢板作为原材料使用的情况下也在进行了切断加工的切断端面耐蚀性优异的部件。
附图说明
图1是本发明的切断加工的一实施方式，(a)是说明对铸型肩赋予了曲率半径的切断加工方法的示意图，(b)是说明对冲模肩赋予了曲率半径的切断加工方法的示意图。
图2是用于说明切断端面中的塌角Z以及塌角X的示意的剖视图。
图3是用于说明电镀金属绕入切断端面的长度L的示意的剖视图。
具体实施方式
本发明人进行使表面处理钢板的板厚、切断加工的条件、表面处理条件等在多种范围变化的实验，调查了切断端面中的红锈的产生状况与切断端面的形状等的关系。其结果发现了，若以切断端面的塌角的长度关于第一塌角收敛于板厚的0.10倍以上的范围且关于第二塌角收敛于板厚的0.45倍以上的范围的方式进行切断加工，则能与切断加工后的时间经过一起抑制切断端面中的红锈的产生。
在此，切断加工使用剪断机构进行切断、打拔、开孔等。图2是示意地表示被切断加工了的钢板的剖面形状的图。如图2所示，在进行了切断加工后的切断端面形成有第一塌角9、第二塌角10、剪断面11、破断面12。其中，第一塌角9、第二塌角10通过进行对钢板的冲压且拉伸力作用于钢板的表面，钢板的表面变形而形成。在本说明书中，将在钢板的板厚方向上出现的第一塌角9称为“塌角Z”，将在平面方向上出现的第二塌角10称为“塌角X”。
通过在这种条件下对表面处理钢板进行剪断加工，施加在钢板上的拉伸力和剪断力均提高，覆盖在原材料钢板的表面的电镀金属层绕入切断端面。通过这种电镀金属层的绕入，覆盖切断端面中的剪断面的至少一部分，该进行覆盖的电镀金属层起到防蚀作用，因此抑制切断端面中的红锈的产生。
如图3所示，此时的电镀金属层8绕入切断端面的长度L沿表面处理钢板的厚度方向定义为包括电镀金属层8的厚度的塌角Z9的厚度和绕入剪断面11的电镀金属层的长度的合计。
图2所示的塌角Z9以及塌角X10的长度的上限根据钢板的板厚T、剪断加工的条件适当设定。其中，塌角Z的长度的上限优选为板厚的0.40倍以下，更优选为板厚的0.25倍以下。另外，塌角X的长度的上限优选为板厚的1.50倍以下，更优选为板厚的1.00倍以下。
根据本发明，通过以塌角的长度收敛于上述范围的方式控制切断端面的形状，利用拉伸力促进电镀金属的变形、移动，电镀金属向切断端面的绕入量变多，因此切断端面的覆盖电镀金属层的区域也变宽。由此，提高了切断端面中的初期耐蚀性。在塌角的长度更小的情况下，电镀金属的变形、移动变小，因此电镀金属向切断端面的绕入不充分。
在此，塌角的长度的控制利用切断工具的间隙、工具的金属模具肩部的曲率半径进行是容易的，但也能根据使金属模具移动的切断速度(冲拔速度)等条件的改变等进行。
(表面处理钢板)
作为在本发明中使用的表面处理钢板，优选使用在表面实施了电镀的钢板。在此，作为电镀，列举Zn类、Zn-Al类、Zn-Al-Mg类、Zn-Al-Mg-Si类的电镀金属或电镀合金。其中，也优选使用实施了Zn-Al-Mg类的电镀合金的钢板。在此，作为电镀合金，优选相对于电镀的全摩尔数含有80质量％以上Zn，更优选含有90质量％以上。
在此，表面处理钢板中的电镀附着量优选将60g/m2作为下限，更优选将90g/m2作为下限，另外，优选将450g/m2作为上限，更优选将190g/m2作为上限。尤其通过使向表面处理钢板的电镀附着量为90g/m2以上，电镀金属容易向切断端面绕入，因此能提高剪断加工后的耐蚀性。
本发明即使使用板厚大的表面处理钢板，也能得到切断端面的耐蚀性优异的部件。用于切断加工的表面处理钢板的板厚能基于所制造的部件的形状、机械强度、重量等适当设定。例如，即使使用板厚超过2.0mm的表面处理钢板，电镀金属也能充分地绕入切断端面并覆盖切断端面，因此提高了切断加工后的耐蚀性。
(切断加工)
在对表面处理钢板的切断加工中使用由铸型与冲模构成的金属模具。在此，图1的(a)、(b)表示通过金属模具2、3对表面处理钢板1进行切断加工的形式。如图1的(a)、(b)所示，由铸型3和板按压件5夹持的表面处理钢板1通过冲模2的按入而被剪断，得到分离了的部件7。优选在铸型3的肩部(图1(a))或冲模2的肩部(图1(b))的至少一方赋予曲率半径并成为弯曲形状。
若金属模具中的铸型3或冲模2的至少一方的肩部是在与表面处理钢板接触的部位弯曲的形状，则在进行切断加工时，钢板沿着铸型3的肩部或冲模2的肩部变形，因此钢板容易在平面方向上被拉伸，有助于塌角X以及塌角Z的增大。因此，优选对金属模具赋予的曲率半径为表面处理钢板的板厚的0.12倍以上。例如，图1(b)的实施方式是使用了冲模2的肩部是弯曲形状的金属模具的例子。由铸型3和板按压件5夹持的一侧的表面处理钢板随着该冲模2被按入而使上述钢板表面容易产生变形，在该切断端面促进电镀金属的绕入，得到切断端面的耐蚀性良好的部件7。图2所示的示意图相当于位于图1(b)的右侧的部件7的切断端面。在使用图1(a)所示的铸型3的肩部是弯曲形状的金属模具的情况下，在落入铸型3的孔侧的部件7的切断端面，上述钢板表面容易产生变化，促进电镀金属的绕入，得到切断端面的耐蚀性良好的部件7。
另外，对金属模具赋予的曲率半径的上限优选为表面处理钢板的板厚的0.50倍以下，更优选为0.30倍以下。
金属模具中的铸型与冲模之间的间隙优选为表面处理钢板的板厚的20％以下。由此，能增大由冲模2产生的对钢板的剪断力，因此能容易地使塌角Z增大。另一方面，铸型与冲模之间的间隙通过使钢板在平面方向上容易被拉拽，而容易使塌角X增大的观点来看，优选为表面处理钢板的板厚的1％以上，更优选为3％以上。
由金属模具进行的表面处理钢板的冲拔速度能基于铸型与冲模之间的间隙设定，优选将10mm/s以上作为下限，更优选将20mm/s以上作为下限。另一方面，利用金属模具的表面处理钢板的冲拔速度的上限优选为200m/s以下，更优选为120mm/以下。
实施例
作为表面处理钢板，使用板厚为0.8、1.2、2.3、3.2、4.5、6.0mm，电镀附着量为90、190(g/m2)的Zn-6％Al-3％Mg(质量比)电镀合金钢板。切断加工使用一边的长度为40mm的方型铸型3和根据间隙改变边的长度的冲模2，利用板按压件5保持表面处理钢板1来进行。此时，对铸型3的肩部或冲模2的肩部的至少任一方赋予曲率半径4并成为弯曲形状。
关于进行剪断加工而得到的部件的形状，测定了塌角Z和塌角X的长度。另外，关于向切断端面的电镀绕入，利用显微镜观察部件的直边部的中央部分的断面，测定了关于表面处理钢板的厚度方向的、电镀金属绕入端面的长度L。另外，所测定的试样如图1(a)、(b)的部件7所示，是位于与赋予了曲率的铸型或冲模相对的一侧，通过切断加工而分离了的表面处理钢板。
将通过切断加工而得到的部件在屋外进行大气暴露试验，每隔15天观察直到在切断端面上产生红锈的天数。表1表示其结果。表1与用于各部件的表面处理钢板、切断加工的条件一致地表示。在此，金属模具的曲率半径(板厚比)用板厚除以铸型3的肩部或冲模2的肩部所赋予的圆而得到。有意识未赋予圆的半径在该栏中表述为“<0.01”，并且在“赋予了曲率的金属模具”的一栏中表示为“无”。另外，在本发明例13中，对铸型、冲模双方赋予了板厚比的曲率半径为0.14的圆。
如表1所示，相当于本发明的本发明例1～15在板厚方向上呈现出的塌角Z的长度为表面处理钢板的板厚的0.10倍以上，并且，在平面方向上呈现出的塌角X的长度为表面处理钢板的板厚的0.45倍以上。表示其切断端面直到产生红锈为90天以上的良好的耐蚀性。另外，本发明例1～15的表示相对于板厚([A])的电镀的绕入长度L([B])的比例的[B]/[A]值处于0.30以上的高范围。
相对于此，比较例1、2、4、5由于塌角Z小于0.10，因此，直到切断端面产生红锈的天数低于90天，与本发明例相比，耐蚀性差。推断为，这些比较例由于未在金属模具上设置曲率，因此塌角Z降低。
比较例3的塌角X小于0.45，因此，直到切断端面产生红锈的天数低于90天，与本发明例相比耐蚀性差。另外，比较例1～5的相对于板厚的电镀的绕入长度L的比例([B]/[A])处于小于0.30的范围。
根据以上，关于切断端面的形状，通过使塌角Z以及塌角X双方的长度为预定以上的范围，能得到具有良好的耐蚀性的切断端面。
[表1]
Figure GDA0002689207370000071
Figure GDA0002689207370000081
符号说明
1—表面处理钢板，2—冲模，3—铸型，4—对金属模具的肩赋予的曲率半径，5—板按压件，6—间隙，7—部件，8—电镀金属层，9—塌角Z(第一塌角)，10—塌角X(第二塌角)，11—剪断面，12—破断面，L—电镀金属的绕入长度，T—板厚。

Claims (4)

1.一种部件，其包括进行了切断加工的表面处理钢板的切断端面，该部件的特征在于，
关于上述切断端面的形状，在板厚方向上呈现出的第一塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.10倍以上，并且，在平面方向上呈现出的第二塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.45倍以上，
上述切断端面的表面由覆盖在该表面处理钢板的表面的电镀金属层绕入的该电镀金属层覆盖，切断端面的耐蚀性优异。
2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，
上述表面处理钢板是镀Zn类钢板。
3.一种切断加工方法，其使用由铸型和冲模构成的金属模具对表面处理钢板进行切断加工，该切断加工方法的特征在于，
铸型与冲模之间的间隙为上述表面处理钢板的板厚的1～20％，
使用在铸型或冲模的至少任一方的肩部赋予了上述表面处理钢板的板厚的0.12倍以上的曲率半径的金属模具进行切断，
切断加工后的切断端面的形状以在板厚方向上呈现出的第一塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.10倍以上且在平面方向上呈现出的第二塌角的长度为上述表面处理钢板的板厚的0.45倍以上的方式进行切断。
4.根据权利要求3所述的切断加工方法，其特征在于，
上述表面处理钢板是镀Zn类钢板。
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