CN115379908A - 压制部件的制造方法、坯料的制造方法及钢板 - Google Patents

Abstract

提供不受作为目标的压制部件形状的制约，能够抑制因延迟破坏引起的端部开裂的技术。其包括如下的二次切断处理：在压制成型中，在推定在被压制件的端部可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的情况下，作为可能发生上述端部开裂的压制成型的前处理，对至少包含可能发生端部开裂的部位的端部进行2次二次切断处理。二次切断处理中，在第一次切断时，进行在包含可能发生端部开裂的部位的位置形成部分梁状的突出部的切断，通过第二次切断将上述突出部切断。

Description

压制部件的制造方法、坯料的制造方法及钢板

技术领域

本发明涉及制造具有在压制成型中可能产生延迟破坏的部件形状的压制部件的技术。

本发明特别是适合于制造使用由拉伸强度为980MPa以上的高强度钢板形成的金属板的压制部件的技术。

背景技术

目前，对于汽车要求通过轻量化来提高燃料效率和提高碰撞安全性。并且，以兼顾车身的轻量化和碰撞时保护乘坐者的目的，对于汽车用结构部件有使用高强度钢板的趋势。特别是近年来，作为高强度钢板，具有进一步高强度的拉伸强度980MPa以上的超高强度钢板被应用于车身。

将高强度钢板应用于车身时的课题之一是延迟破坏。特别是在高强度钢板之中，在拉伸强度为1180MPa以上的高强度钢板中，由剪切加工(shearing)后的端面(以下成为剪切端面)产生的延迟破坏是重要的课题。

在此，已知在剪切端面残余着大的拉伸应力。由于该拉伸应力的残余，在压制后的产品(压制部件)中的剪切端面可能经时地产生延迟破坏。为了抑制在剪切端面的延迟破坏，需要降低剪切端面的拉伸残余应力。

作为降低剪切端面的拉伸残余应力的方法，例如有如下方法：提高剪切加工时的钢板温度的方法(非专利文献1、2)、在冲孔加工时使用台肩式冲头的方法(非专利文献3)、还有利用剃削(shaving)的方法(非专利文献4、专利文献1)。

但是，剪切加工时提高钢板温度的方法需要时间来加热钢板。因此，该方法不适用于汽车等量产工序。另外，使用台肩式冲头的方法有耐延迟破坏特性的改善效果小的课题。此外，利用剃削的方法有在剃削工序中的间隙(clearance)管理困难的课题。

另外，非专利文献5中记载了利用进行2次拔出的削拔(chipping-off)法。但是，非专利文献5的方法为冲孔(punching)加工的技术，不能应用于产品外周部。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：森健一郎他：塑性和加工,52-609(2011),1114-1118非专利文献2：森健一郎他：塑性和加工,51-588(2010),55-5

非专利文献3：第326次塑性加工研讨会“剪切加工的最前沿”,21-28

非专利文献4：M.Murakawa,M.Suzuki,T.Shinome,F.Komuro,A.Harai,A.Matsumoto,N.Koga:Precision piercing and blanking of ultrahigh-strengthsteel sheets,Procedia Engineering,81(2014),pp.1114-1120

非专利文献5：塑性和加工，Vol.10no.104(1969-9)

专利文献

专利文献1：日本特开2004-174542号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是着眼于上述内容而做出的，目的为提供抑制针对作为目标的压制部件形状产生制约，并且能够抑制经时地产生延迟破坏的技术。

用于解决课题的手段

为了解决课题，本发明的一个方式的主旨为：在压制部件的制造方法中，经1次或2次以上的压制成型来制造压制部件，前述压制部件的制造方法包括如下的二次切断处理：在上述1次或2次以上的压制成型之中的至少1次压制成型中，在推定在被压制件的端部可能发生延迟破坏的情况下，作为可能发生因上述延迟破坏引起的端部开裂的压制成型的前处理，对至少包含可能发生上述延迟破坏的部位的端部进行2次切断处理，上述二次切断处理中，在第一次切断时，进行在包含可能发生上述延迟破坏的部位的位置形成部分梁状的突出部的切断，通过第二次切断将上述突出部切断。

另外，本发明的其他方式的主旨为：在坯料的制造方法中，经1次或2次以上的压制成型来成为压制部件，前述坯料的制造方法包括如下的二次切断处理：在上述1次或2次以上的压制成型之中的至少1次压制成型中，在推定在被压制件的端部可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的情况下，对至少包含可能发生上述延迟破坏的部位的端部进行2次切断处理，上述二次切断处理中，在第一次切断时，进行在包含可能发生上述延迟破坏的部位的位置形成部分梁状的突出部的切断，通过第二次切断将上述突出部切断。

发明的效果

根据本发明的方式，抑制针对作为目标的压制部件形状产生制约，并且能够抑制压制成型后的延迟破坏。

附图说明

[图1]说明基于本发明的实施方式的二次切断处理及其后的压制成型的模式图。

[图2]说明在不应用本发明的情况下的压制成型的模式图。

[图3]例示出在加工途中进行基于本发明的二次切断处理的情况下的模式图。

[图4]例示出在对拉拔(drawing)加工进行基于本发明的二次切断处理的情况下的平面图。

[图5]例示出在对拉拔加工进行基于本发明的二次切断处理的情况下的截面图。

[图6]说明突出量和延迟破坏的关系的图。

具体实施方式

接着，针对本发明的实施方式参照附图进行说明。

本实施方式的压制部件的制造方法是经1次或2次以上的压制成型来制造目标压制部件的压制部件的制造方法。对于在各压制成型中的压制成型而言，例如用弯曲成型或拉深成型来进行。并且，本实施方式的压制部件的制造方法是在至少1次压制成型中，在压制成型后沿板端缘产生延迟破坏的情况的技术。

本实施方式中，为了方便说明，例举在通过1次压制成型(1次压制工序)来制造图1(d)所示的形状的压制部件10的情况进行说明。

图1(d)中例示的压制部件10的部件形状具有顶板(top board)部11、连续于顶板部11的纵壁部12、和连续于该纵壁部12的凸缘(flange)部13。另外，图1(d)中例示的压制部件10的部件形状是沿长度方向以从俯视看在图1中右侧成为凸面的方式弯曲的形状。

本例中，在实施不应用本发明的压制成型的情况下(在如图2那样省略图1的(b)的工序的情况下)，在弯曲凸侧的凸缘部13的一部分有可能产生因延迟破坏引起的端部开裂的开裂可能部。需要说明的是，图1(d)中，标记3示出因延迟破坏引起的开裂可能部的位置，图2(d)中，标记3′示出对应于因延迟破坏引起的实际发生端部开裂的开裂可能部的位置。图1(b)、图1(c)、图2(c)中的标记3A示出在被压制件中的因延迟破坏引起的开裂可能部3的位置。

另外，标记1A示出被压制件1中的相当于成为凸缘部13的区域的凸缘对应部。在此，本实施方式中，例示出因延迟破坏引起的开裂可能部3的位置在凸缘部13形成的端面的情况，但不限定于此。也可设想因延迟破坏引起的开裂可能部3的位置在凸缘部的端面以外的剪切面的情况。

在此，已知在剪切端面残余着大的拉伸应力。由于该拉伸应力的残余，在压制后的产品(压制部件)中的剪切端面可能经时地产生延迟破坏。此外，在压制成型时输入压缩应力的端部在压制后产生拉伸残余应力，在压制后的产品(压制部件)中可能产生经时地延迟破坏。因此，在剪切端面且在压制时输入压缩应力的端部特别可能产生延迟破坏。

对于因延迟破坏引起的开裂可能部3的有无的确认、以及其开裂可能部3的位置的确定而言，例如可通过执行CAE分析等模拟分析的来求出。另外，也可以实际实施压制成型并观察各压制成型后的部件来确认因延迟破坏引起的开裂可能部3的有无、以及确定其开裂可能部3的位置。

如上所述，在模拟分析的情况下，只要通过运算脱模后的拉伸残余应力来评价延迟破坏即可。另外，在实际压制的情况下，针对制作的样本，例如利用X射线测定剪切端面的拉伸残余应力值来评价延迟破坏。或者对所制作的样本，例如在pH为3的盐酸中浸渍96小时，然后根据该样本有无端部开裂、开裂的大小来评价延迟破坏。

本实施方式中，作为进行压制成型的前处理，包括如下的修整(trim)工序：将例示被压制件的坯料1的外周按照压制部件10的部件形状的轮廓形状进行剪切。

但是，本实施方式中，对该修整工序中相当于可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的凸缘部13的凸缘对应部的端部(至少对开裂可能部3的位置)，实施如图1的(b)及(c)所示的二次切断处理，前述二次切断处理为执行基于本发明的2次切断。

上述可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的端部位置为在压制成型的脱模后具有拉伸残余应力的部分。

因此，例如对作为目标的压制部件利用CAE分析等产生预先设定的规定以上的拉伸残余应力的情况下，推定在端部可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的情况，将产生其规定以上的拉伸残余应力的部位作为可能发生延迟破坏的部位。另外，例如在不应用本发明的情况下，将产生延迟破坏的部位作为可能发生延迟破坏的部位。

本实施方式中，如图1(b)所示，在第一次切断时，对被压制件即坯料1中的实施二次切断处理的凸缘对应部1A的端部以在包含可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的部位的位置形成部分梁状的突出部2的方式进行切断。然后，如图1(c)所示，通过第二次切断来切断上述突出部2，将坯料1作为目标端缘的轮廓形状。

即，本实施方式中，在通过修整工序将坯料1切断成目标轮廓形状时，针对凸缘对应部1A的边缘(端缘)，在包含开裂可能部3A的位置暂时切断成具有部分悬臂梁状突出的突出部2的形状。然后，通过第二次切断来切断其突出部2，作为目标轮廓形状。像这样，本实施方式中，通过图1的(b)及(c)的2个工序来执行示出以往的处理的图2的(c)的切断处理。也可以通过1个工序来执行图1的(b)及(c)的工序。

需要说明的是，基于本发明的二次切断处理也可以独立于修整工序来执行。例如，也可以在图1的(c)～(d)之间设置多个工序(未图示)并在其多个工序中执行基于本发明的二次切断处理。

在此，优选将突出部2的宽度W(沿材料的端缘的长度)设为沿凸缘部13的端缘的长度L的1/3以下、或坯料1的板厚的150倍以下。

通过第一次切断(剪切)形成由上述宽度W形成的临时的梁状的突出部2与未形成临时的梁状的突出部2的情况(参照图2)相比，能够获得第二次切断(剪切)的切断量(冲切余量)，并且能够更可靠地抑制由于对开裂可能部3的剪切造成的应变输入(参照后述实施例)。

需要说明的是，突出部2的宽度W的下限值只要是包含推定产生开裂可能部3的位置并且可剪切的宽度，则没有特别限定。宽度W的下限值设为例如在因延迟破坏引起的端部开裂的端缘的开口量以上。从通过剪切切断的容易性等考虑，突出部2的宽度W优选为20mm以上。

另外，突出部2的突出量H(从目标轮廓位置的突出量(突出量)的最大值)优选为坯料1的板厚的10倍以下或5.0mm以下。

通过将第二次切断部分设为悬臂梁状的突出部2，能够获得第二次切断(剪切)的切断量(冲切余量)，并且能够更可靠地抑制由于对开裂可能部3的剪切造成的应变输入。

突出部2的突出量H的下限值没有特别限制，只要是比0mm大的突出并且可剪切即可。从进行剪切的容易度等考虑，突出量H的下限值优选为1mm以上，更优选为3mm以上。

然后，在以上二次切断处理之后制造在压制成型中作为目标的压制部件10。

通过将上述二次切断处理作为可能发生端部开裂的压制成型的前处理来进行，能够使用通常的压制成型并且不会对部件形状增加制约，能够防止在因延迟破坏引起的开裂可能部3的开裂。

在此，上述说明中，举例说明了执行上述二次切断处理作为压制成型的前处理的情况。当然，也可以如图1(b)→(c′)→(d)所示，以在压制成型为目标部件形状(图1(c′))后执行第二次切断(突出部2的切断)(图1(d))的方式构成。效果相同。

需要说明的是，上述说明中，例示出开裂可能部3为1个部位的情况，但本发明也可应用因延迟破坏引起的开裂可能部3为2个部位以上。只要在各开裂可能部3进行如上述那样的二次切断处理作为可能发生端部开裂的压制成型的前处理即可。但是，在相邻的开裂可能部3近接的情况下，也可以通过第一次切断形成包含相邻的开裂可能部3的1个突出部2。

在此，针对二次切断处理的作用·效果进行说明，前述二次切断处理为通过第二次切断将通过第一次切断形成的部分悬臂梁状的突出部切断。

一般而言，若进行剪切加工，则对被压制件的端缘残余大的拉伸应力。因此，作为其后的压制成型，若执行对沿凸缘部13的端缘的凸缘部13的端部13a产生拉伸残余应力那样的压制成型，则有产生端部开裂的可能性变高的趋势。

与此相对，通过对可能产生因延迟破坏引起的端部开裂的部分实施基于本发明的二次切断处理，在剪切端面的拉伸残余应力降低(参照实施例)。其结果，本实施方式中能够防止对部件形状产生制约，并且能够防止由于拉伸残余应力产生的因延迟破坏引起的端部开裂。

在此，以往处理的例子即如图2所示，在通过1次剪切的切断形成成为凸缘的位置的端部的情况下，由于在图2(a)中的点划线示出的切断位置(右侧的切断位置)进行切断，因此由切断部的宽度W1和从切断位置的突出量H1形成的切断面积大。

与此相对，如图1所示，在基于本发明，通过第一次切断(在图1(a)的点划线的位置的切断)形成部分梁状的突出部2，通过第二次切断来切断其突出部2的二次切断处理的情况下，由通过第二次切断的切断部的宽度W和突出量H形成的切断面积小(参照图1(b)(c))。并且，如图1(b)所示，由于在基于本发明的二次切断处理中通过第一次切断形成部分悬臂梁状的突出部2，因此通过第二次切断进行切断的切断部(突出部2)的切断部分的宽度W大幅度变小并且以悬臂梁状突出。因此，若通过第二次切断来切断突出部2，则推定钢板的向切断的进行方向的挠曲变大，能够通过缓和切断时的应变输入来缓和切断时的严重变形区域，从而缓和拉伸残余应力。

需要说明的是，由于拉伸强度越高的材料越容易产生延迟破坏，因此本发明优选例如拉伸强度为590MPa以上的高张力钢板。当然，坯料1的原料不限于钢铁，也可应用不锈钢等铁合金、进而也可应用非铁材料、非金属材料。另外，通过本实施方式制造的压制部件10优选例如作为汽车部件，但本发明不限于汽车部件，也可应用于对板材进行压制成型的全部加工。

另外，以上实施方式中，例示了通过一阶段的压制成型制造目标压制部件10的情况。一般而言，压制部件的部件形状越复杂，越有经二阶段以上的压制成型(多个压制工序)来制造目标压制部件的趋势。另外，在通过多个压制成型制造目标压制部件的情况下，产生延迟破坏的压制成型不限于最终工序。另外，也有在二阶段以上的压制成型中个别地产生延迟破坏的情况。

例如，在经五阶段的压制成型来制造目标压制部件时，在利用CAE等模拟分析推定在第四阶段的在压制成型中残余规定值以上的拉伸应力从而有发生延迟破坏的可能的情况下，只要在第四阶段的压制成型之前实施上述二次切断处理即可。

图3示出了通过多阶段的压制成型制造目标压制部件(参照图3(e))的情况的例子。图3示出的例子为将图3(b)、(e)分别压制成型后的形状，在通过压制成型来形成图3(e)的形状的压制部件存在因延迟破坏引起的开裂可能部3的情况的例子。该例子中，如图3(c)所示，对通过第一次压制成型而形成的压制部件(图3(b))的凸缘部13以在包含可能发生端部开裂的部位的位置形成部分梁状的突出部2的方式进行切断，如图3(d)的所示，通过第二次切断来切断突出部，从而作为目标端缘的轮廓形状。然后，进行第二次压制成型(参照图3(e))。由此，能够抑制在开裂可能部3的端部开裂。

另外，如图4、图5所示，本发明的二次切断处理也能够应用于拉拔加工。图4、图5示出的例子中，在执行通过拉拔加工使中央部膨胀的压制成型(图4(d)、图5(d))前，对因延迟破坏引起的开裂可能部实施二次切断处理。

该例子中，在将坯料1切断为目标样本形状时，在包含可能发生延迟破坏的部位的位置形成梁状的突出部2(图4(b)、图5(b))。然后，进行第二次切断来切断梁状的突出部2(图4(c)、图5(c))。

然后，在中央部进行拉拔加工(图4(d)、图5(d))，拉起中央部。标记17为通过拉拔加工而膨胀的部分。在此，冷轧材料有容易向2个方向开裂、热轧材料有容易向C方向开裂的各向异性的趋势。只要在上述拉拔加工中存在开裂可能部3的端部形成上述突出部2即可。

上述说明中，举例说明了执行上述二次切断处理作为拉拔加工的前处理的情况。也可以如图3(b)→(c′)→(d)所示，以在拉拔加工为目标部件形状(图3(c′))后执行第二次切断(突出部2的切断)(图3(d))的方式构成。效果相同。

在此，二次切断处理不限定于上述压制成型前的修整工序，也可以独立于修整工序来实施第一次切断和第二次切断作为二次切断处理。另外，在二次切断处理中的第一次切断和第二次切断之间有多个压制成型工序的情况下，在其压制成型工序之中，也可以为在实施至少1次压制成型前执行二次切断处理的构成。

另外，对于剪切中使用的剪切工具没有特别限定，只要使用以往已知的设备即可。例如，优选剪切工具的上刃与下刃的间距d与被压制件的板厚t之比(d/t)的百分比、即间隙C为5.0％以上30.0％以下。

在间隙C比5.0％小的情况下，在剪切加工时产生二次剪切面，作为剪切端面的状态不理想。而且，有拉伸残余应力变大的可能。

另一方面，在间隙C比30.0％大的情况下，在剪切端面产生规定以上的毛刺(burr)，有严重损害剪切端面的成型性的可能。此外，到剪切加工结束之前对加工面赋予不均匀的变形应力，因此有剪切加工结束后的拉伸残余应力变大的可能。

更优选间隙C为10.0％以上且小于20.0％。

实施例1

接着，针对本实施方式涉及的实施例进行说明。

在这里，以由板厚为1.4mm的高强度钢板形成的2种供试材料A、B为对象。供试材料A、B的剪切前的尺寸为100mm×100mm。

首先，通过第一次切断将供试材料切断为100mm×50mm的尺寸。但是，在第一次切断时形成了突出部2OC(图6(b))。

接着，在第一次切断加工后，实施切断突出部2OC的第二次切断(图6(c))。需要说明的是，第一次和第二次切断加工中切断加工时的间隙均为12.5％。

变更突出部2OC的突出量H并实施多次以上的切断加工来制作多个样本。

在制作样本后，对切断突出部2OC的端面部分实施利用X射线测定切断后的剪切端面的残余应力。此外，将所制作的样本在pH为3的盐酸中浸渍96小时，然后，确认样本的端部开裂的有无，评价耐延迟破坏特性。

其开裂的确认是利用X射线来测定的，将测定范围设为直径300μm。另外，对剪切加工后的剪切端面的板面、板厚的两个方向测定中央的位置的应力。

表1中示出了供试材料的拉伸强度及突出部2OC的突出量H(以相对于板厚t之比示出)、剪切端面的残余应力及浸渍试验的开裂判定结果。

表1中，突出部2OC的突出量H的栏中为“-”的样本是未设置突出部2OC，从而未执行第二次切断的情况的例子。

[表1]

由表1可知，通过在第一次中设置突出部2OC，在第二次切断加工中切断突出部2OC，剪切端面的拉伸残余应力降低，另外，浸渍试验的开裂判定结果也与之对应。

但是，在将第二次切断加工的切削余量(日语：切り代)设为板厚的20倍的情况下，拉伸残余应力降低效果小。像这样，由表1可知，通过将突出部2OC的突出量H设为金属板10的板厚的1.2倍以上且小于20倍，耐延迟破坏特性大幅地提高。

并且，可知在基于本发明的情况下，能够简单地抑制因延迟破坏引起的端部开裂。

在此，本申请主张优先权的日本国专利申请2020-063178(2020年03月31日申请)的全部内容通过参照成为本公开的一部分。在这里，参照有限数量的实施方式进行了说明，但保护范围不限于此，对于本领域技术人员而言基于上述公开的各实施方式的改变是显而易见的。

附图标记说明

1 坯料(被压制件)

1A 凸缘对应部

2、20C 突出部

3、3A 开裂可能部

10 压制部件

13 凸缘部

H 突出量

W 宽度

Claims (8)

1.压制部件的制造方法，其中，经1次或2次以上的压制成型来制造压制部件，

所述压制部件的制造方法的特征在于，包括如下的二次切断处理：在所述1次或2次以上的压制成型之中的至少1次压制成型中，在推定在被压制件的端部可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的情况下，作为可能发生所述延迟破坏的压制成型的前处理，对至少包含可能发生所述延迟破坏的部位的端部进行2次切断处理，

所述二次切断处理中，在第一次切断时，进行在包含可能发生所述延迟破坏的部位的位置形成部分梁状的突出部的切断，通过第二次切断将所述突出部切断。

2.如权利要求1所述的压制部件的制造方法，其特征在于，将所述突出部的宽度设为可能发生所述端部开裂的凸缘部的端缘的长度的1/3以下的长度。

3.如权利要求1所述的压制部件的制造方法，其特征在于，将所述突出部的宽度设为所述被压制件的板厚的150倍以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的压制部件的制造方法，其特征在于，将所述突出部的突出量设为所述被压制件的板厚的10倍以下。

5.如权利要求1～3中任一项所述的压制部件的制造方法，其特征在于，将所述突出部的突出量设为5.0mm以下。

6.如权利要求1～5中任一项所述的压制部件的制造方法，其特征在于，所述压制成型为弯曲成型或拉深成型。

7.坯料的制造方法，其是经1次或2次以上的压制成型来成为压制部件的坯料的制造方法，其特征在于，

所述坯料的制造方法包括如下的二次切断处理：在所述1次或2次以上的压制成型之中的至少1次压制成型中，在推定在被压制件的端部可能发生因延迟破坏引起的端部开裂的情况下，对至少包含可能发生所述延迟破坏的部位的端部进行2次切断处理，

所述二次切断处理中，在第一次切断时，进行在包含可能发生所述延迟破坏的部位的位置形成部分梁状的突出部的切断，通过第二次切断将所述突出部切断。

8.用于权利要求7所述的坯料的制造方法的、拉伸强度为980MPa以上的钢板。

Images