JP7176549B2 - 金属板のせん断加工方法、プレス部品の製造方法、金属板、及び金属板のせん断金型 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形でプレス部品を製造する際における、金属板のせん断加工、及び、プレス部品の製造に関する技術である。

現在、自動車には軽量化による燃費向上と衝突安全性の向上が求められている。そして、車体の軽量化と衝突時の搭乗者保護を両立する目的で、自動車用部品、特に構造部品には、高強度鋼板が使用される傾向にある。特に近年では、高強度鋼板として、更に高強度の引張強度９８０ＭＰａ以上の超高強度鋼板が車体に適用される傾向にある。

超高強度鋼板の車体適用時における課題の一つに、プレス時の伸びフランジ割れとプレス部品製造後の遅れ破壊がある。特に、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板では、せん断加工後の端面（以下せん断端面とも呼ぶ）から発生する遅れ破壊と伸びフランジ割れの対策が重要な課題となっている。

ここで、せん断端面には大きな引張応力が残留することが知られている。この引張応力の残留によって、せん断端面での伸びフランジ割れ、並びに、プレス後の製品（プレス部品）における経時的な遅れ破壊の発生が懸念されている。せん断端面のこれらの破壊を抑制するためには、せん断端面の引張り残留応力や加工硬化層を低減させる必要がある。

せん断工程端面の引張り残留応力と加工硬化層を低減する簡易な方法としては、例えば、穴抜き加工時に段付き上刃を用い、張力を掛けた状態でせん断する方法（非特許文献１）、せん断工程を２度に分け２度目の切り代を小さくする方法（非特許文献２、特許文献１）がある。
ここで、後者の２度目の切り代を小さくする方法は、その切り代が十分小さい場合、シェービングや削りぬきと呼称される場合もあるが、本明細書では、切代の大きさに関わらず、これを「２度せん断加工」と呼称するものとする。
本明細書において、「２度せん断加工」とは、同一の端部に対し、１度目の切断を実施した後に、２度目の切断を実施する加工を指す。なお、２度せん断加工は、２度抜きとも呼ばれる。

高橋雄三ら：突起付きパンチを用いた張力下の打ち抜きによる高強度薄鋼板の打ち抜き穴広げ性の改善、塑性と加工、５４－６２７（２０１３）、３４３－３４７ 中川威雄、吉田清太： 削り抜き法 －せん断面の伸び変形能の向上策－、塑性と加工、１０－１０４（１９６９）、６６５－６７１

特開２００６－１１６５９０号公報

上記高強度鋼板のせん断端面より発生する伸びフランジ割れと遅れ破壊が懸念されている。
しかし、段付き上刃を用いる方法は、伸びフランジ割れや対遅れ破壊特性の改善効果が比較的小さいという問題があった。
また、「２度せん断加工」による方法は、格段の効果を得るためには多くの場合、２度目の切り代を小さくする必要があった。したがって「２度せん断加工」による方法を量産へ適用しようとすると、せん断加工をする際の金属板の置き位置に対し、２度目の切り代に合わせて数ｍｍの位置精度が要求されるため、実施上の困難が生じるという問題があった。

更に、「２度せん断加工」で発生する抜き落とし側のスクラップは、抜き代と同じ、数ｍｍ程度の削りかすとなるため、切り落としたスクラップがせん断金型（切断装置）の間に挟まって、除去が困難になるおそれがあるという問題があった。このようなスクラップは、次工程に抜き残し側のブランクに付着した状態で持ち越され、プレス成形時に金型とブランクの双方を損傷する危険をもたらすおそれがある。

本発明は、上記のような点に着目したものであって、せん断端面での上記破壊を防ぐために、金属板のせん断端面の引張り残留応力並びに加工領域を低減するせん断加工方法である２度せん断加工に対し、量産適用の際に問題となる金属板のせん断加工時の位置精度と、２度せん断加工の抜き落とし側のスクラップの処理性を改善する方法を提供することを目的とする。すなわち、本発明は、せん断端面の耐伸びフランジ割れ特性並びに耐遅れ破壊特性が良好である高強度鋼板等の金属板のせん断加工技術を提供することを目的とする。

課題解決のために、本発明の一態様は、金属板をせん断加工する方法であって、金属板の少なくとも一部の端部に対し２度せん断加工を施し、２度せん断加工における１度目の切断で、２度目のせん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域を形成し、２度せん断加工における２度目の切断は、上記第１領域の端部側の移動を拘束した状態で実行する、ことを要旨とする。
また、本発明の態様は、金属板を、１又は２以上のプレス成形を経てプレス部品とする際に、上記金属板として、本発明の一態様に記載したせん断加工でせん断された金属板を使用することを要旨とする。

また、本発明の態様は、少なくとも一部の端部がせん断加工で切断された後に、プレス成形される金属板であって、上記切断される端部として、上記せん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域と、上記第１領域に連続し且つ上記第１領域よりも張り出すことで上記第１領域よりも上記せん断加工の切り代が大きな張出領域を有する、ことを要旨とする。
また、本発明の態様は、金属板を下刃と板押さえで拘束した状態で、当該金属板の端部を上刃で切断するせん断金型であって、切断する上記端部の端面側の移動を拘束する拘束具を有することを要旨とする。

本発明の態様によれば、少なくとも第１領域においては、せん断加工時に発生する鋼板のせん断端面の引張り残留応力と加工硬化層を低減することができる。この結果、本発明の態様によれば、例えば、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品に高強度鋼板等の金属板を適用する際に、耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性を向上することができる。

また、本発明の態様によれば、せん断加工時の金属板の位置精度を改善することができるため、量産への適用がより可能となる。このように、金属板の位置精度を改善することで、量産に適用する際に実質的に適用が可能な２度目のせん断加工の切り代が縮小され、格段の耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性の向上が得られるようになる。
更に、本発明の態様によれば、切断時の金属板端部の安定性が向上することで、スクラップの形状がより安定し、スクラップ処理が容易となる。特に、張出領域を設けた場合には、切り代が相対的に大きい張出領域が含まれることで、スクラップが削りかすのようになることが抑えられ、そのスクラップ処理がより容易となる。

本発明に基づく実施形態に係る工程の例を示す図である。 ２度せん断加工による、１度目の切断と、２度目の切断を説明する平面図である。 金属板の端部の切断を説明する模式的側面図である。 第１の拘束例を説明する平面図である。 第１の拘束例を説明する上刃を配置した状態の平面図である。 第１の拘束例を説明する側面図である。 第２の拘束例を説明する平面図である。 第２の拘束例を説明する側面図である。 第３の拘束例（変形例）を説明する平面図である。 第３の拘束例（変形例）を説明する側面図である。 実施１～４で使用するブランクを説明する図である。 実施例１でのブランク１を切断する際の配置を説明する平面図である。 実施例２でのブランク２を切断する際の配置を説明する平面図である。 実施例３でのブランク３を切断する際の配置を説明する平面図である。 実施例４でのブランク４を切断する際の配置を説明する平面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、せん断加工する金属板として、プレス部品にプレス成形するブランクとしての金属板を例に挙げて説明する。
本実施形態は、対象とする金属板が、せん断加工時に発生する鋼板のせん断端面での引張り残留応力や加工硬化によって、端部で伸びフランジ割れや遅れ破壊が起こる可能性のある高強度鋼板の場合に好適な技術である。本発明は、引張強度が５９０ＭＰａ以上の高強度鋼板であれば好適に適用可能な技術であるが、伸びフランジ割れや遅れ破壊が特に懸念される９８０ＭＰａ以上を有する高強度鋼板により効果的であり、１１８０ＭＰａ以上を有する高強度鋼板に更により効果的な技術である。

本実施形態では、図１に示すように、プレス成形の前工程としてのトリム工程１と、プレス工程２とを有する。本実施形態で製造した金属板１０は、せん断端面に引張り残留応力が発生するようなプレス成形用の金属板１０として好適である。
トリム工程１では、金属板１０を、プレス部品の部品形状に応じた輪郭形状に切断する。
この切断の際に、金属板１０の全周における少なくとも１部の端部に対し、２度続けてせん断加工（２度せん断加工１Ａ）を施す。

＜２度せん断加工での１度目の切断＞
２度せん断加工を施す端部については、図２のように、２度目の切断によって、目的の輪郭形状（図２中、符号１２の位置）に切断するように設定し、１度目の切断では、図２の符号１１のように、その目的の輪郭形状（符号１２の位置）に対し、第１領域ＡＲＡ－Ａと第１領域ＡＲＡ－Ａに連続する張出領域ＡＲＡ－Ｂとを有する輪郭形状に切断する。図２中、符号１１の位置が、１度目の切断後の端部位置であり、符号１２が２度目の切断後の端部位置である。また、符号１１ａが第１領域ＡＲＡ－Ａの端部位置を示し、符号１１ｂが張出領域ＡＲＡ－Ｂの端部位置を示す。

第１領域ＡＲＡ－Ａは、２度目のせん断加工の切り代ΔＣ１が５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下となるように設定された領域である。すなわち、２度せん断加工の上記効果を奏する切り代ΔＣ１に設定された領域である。
ここで、切り代ΔＣ１を５ｍｍ以下としたのは、切り代ΔＣ１が大きすぎると、１度のせん断で材料を切断する場合と、金属板のせん断時の変形状態が同一になり、２度せん断加工による引張り残留応力や加工硬化層を低減させる効果が得られなくなるためである。一方、切り代ΔＣ１が５ｍｍ以下であれば、せん断時に材料に対して２度せん断加工特有の曲がりやシェービング様の変形が生じるため、２度せん断加工の効果が得られる（後述の実施例を参照）。

また、切り代ΔＣ１が小さいほど２度せん断加工の効果は大きいが、１度目のせん断で生じたせん断端面の凹凸形状よりも２度目の切り代は大きいことが好ましいため、２度目の切り代ΔＣ１は好ましくは０．１ｍｍ以上である。
張出領域ＡＲＡ－Ｂは、第１領域ＡＲＡ－Ａよりも端部１１ｂが張り出して、第１領域ＡＲＡ－Ａよりも２度目のせん断加工の切り代ΔＣ２が大きな値に設定された張出領域ＡＲＡ－Ｂである。張出領域ＡＲＡ－Ｂは、例えば、第１領域ＡＲＡ－Ａよりも、２度目のせん断加工の切り代が１ｍｍ以上大きな値の領域とする。すなわち、「ΔＣ２ ≧ ΔＣ１ ＋１」となっている。
張出領域ＡＲＡ－Ｂを、第１領域ＡＲＡ－Ａよりも、２度目のせん断加工の切り代が１ｍｍ以上大きな値の領域とすることで、第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束した状態で、２度目の切断を行った際に、第１領域ＡＲＡ－Ａと張出領域ＡＲＡ－Ｂとからなるスクラップが連続した形状になりやすくなる。

この実施形態では、２度目のせん断加工の際に、２度目のせん断加工で用いる上刃２３の位置よりも、張出領域ＡＲＡ－Ｂの端部が外側に張り出すように、張出領域ＡＲＡ－Ｂでの切り代ΔＣ２を設定する。例えば、張出領域ＡＲＡ－Ｂでの切り代を、切断時のクリアランスと上刃２３の幅との加算値よりも大きな値に設定することが好ましい。

＜２度せん断加工での２度目の切断＞
２度目の切断では、第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束した状態で、１度目の切断で形成した、第１領域ＡＲＡ－Ａ及び張出領域ＡＲＡ－Ｂを同時に切断する。
２度せん断加工で使用するせん断金型（切断装置）は、図３に示すように、金属板１０を下刃２１と板押さえ２２で拘束した状態で、当該金属板１０の端部を上刃２３で切断するせん断金型である。本実施形態のせん断金型は、図４～１０のように、切断する端部の端面側の移動を拘束する拘束具（ガイド部材３０，棒体（治具３１），開口２３ａ）を有する。

端部の切断は、図３に示すように、下刃２１と板押さえ２２で金属板１０の本体１０Ａ側（端部から離れた側）を拘束（固定）した状態で、下刃２１に対して相対的に上刃２３を金属板１０の板厚方向（図３では下方）である切断方向に移動することで行われる。下刃２１や上刃２３は、例えばパンチやダイスからなる。
なお、２度切断する一連のせん断加工において、１度目の切断も２度目の切断も、同一の上刃２３、下刃２１及び板押さえ２２を有するせん断金型（切断装置）を使用して実行しても構わない。

ただし、本実施形態では、２度目のせん断加工における切断については、１度目の切断と同様に金属板１０の本体１０Ａ側を下刃２１と板押さえ２２で拘束すると共に、拘束具で張出領域ＡＲＡ－Ｂも拘束することで第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束した状態として、２度目の切断を実行する。
第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束する観点からは、図２のように、張出領域ＡＲＡ－Ｂは、第１領域ＡＲＡ－Ａの端縁方向両側にそれぞれ連続するようにして形成されていることが好ましい。

張出領域ＡＲＡ－Ｂを拘束する拘束の例について説明する。
＜第１の拘束例＞
第１の拘束の例は、図４～図６に示すように、張出領域ＡＲＡ－Ｂの端部に拘束具を構成するガイド部材３０（押圧部材）を当接し、ガイド部材３０で、金属板１０の本体１０Ａ側（切り代の切断位置側）に向けて押圧して、張出領域ＡＲＡ－Ｂの移動を拘束する。図３の例では、ガイド部材３０は、張出領域ＡＲＡ－Ｂの端部の端面に当接すると共に、端部の側面側（切断方向に交差する方向の面側）の端面にも当接する。
この例では、図５及び図６に示すように、第１領域ＡＲＡ－Ａの端部１１ａは、切り代ΔＣ１が小さいために、平面視で上刃２３の下側に隠れているが、張出領域ＡＲＡ－Ｂの端部１１ｂは、平面視で上刃２３よりも外側に張り出した状態となっている。

＜張出領域ＡＲＡ－Ｂの第２の拘束例＞
第２の拘束の例は、図７、図８に示すように、切断方向（図７では上面視（紙面方向））からみて、張出領域ＡＲＡ－Ｂにおける、上刃２３の配置位置よりも外方に張り出す部分に、ガイド用の貫通穴からなる開口１０Ｂを形成しておく。開口１０Ｂは、２度目の切断の前までに形成すればよいので、１度目の切断の前に形成してもよい。そして、２度目の切断の際に、その開口１０Ｂに対し、その開口１０Ｂに挿入可能な拘束具を構成する棒体（治具３１）を挿入し、当該棒体の移動を拘束することで、張出領域ＡＲＡ－Ｂを拘束する。棒体は、例えば、下刃２１を固定するせん断金型の台などに固定する。

開口１０Ｂと治具３１の間の隙間は、治具３１を挿入可能な範囲で、できるだけ小さい方が好ましい。挿入は締代となってもよい。
また、第２の拘束の構成として、開口１０Ｂを有底孔として、その穴に棒体の端部を差し込む構成であってもよい。この場合、開口１０Ｂの部分は、下側に張り出すような凹形状であってもよい。
なお、上記開口１０Ｂを、上刃２３の配置位置と重なる位置に設けても良い。この場合、開口１０Ｂに挿入される治具３１と干渉しない開口１０Ｂを上刃２３に設ける。

＜プレス工程＞
プレス工程では、本発明に基づく２度せん断加工を施した金属板１０を、プレス金型を使用してプレス成形を行い、目的のプレス部品とする。プレス成形は、例えば、フォーム成形やドロー成形である。
ここで、上記説明では、金属板１０の全周の一部に、本発明に基づく２度せん断加工を施す場合を例示した。しかし、本発明は、それに限定されない。例えば、金属板１０の全周に、本発明に基づく２度せん断加工を施しても良い。

金属板１０における一部の端部に対し本発明に基づく２度せん断加工を施す場合、例えば、プレス成形で引張り残留応力が所定以上発生する端部をＣＡＥ解析によって推定し、所定以上の引張り残留応力が発生すると推定される辺にのみ、本発明に基づく２度せん断加工を施すようにする。

また、本発明に基づく２度せん断加工を施す場合、金属板１０の外周に対し、同時期に全部の端部に対し、２度せん断加工を施す必要はない。例えば、第１の辺に対して本発明に基づく２度せん断加工を施した後に、第２の辺に対して本発明に基づく２度せん断加工を別途、施しても良い。例えば、金属板１０の離れた２辺に対し、個別に本発明に基づく２度せん断加工を実施してもよい。ただし、対となる第１領域ＡＲＡ－Ａと張出領域ＡＲＡ－Ｂとは同時に切断する。

また、プレス部品の形状が複雑化するほど、多段階のプレス成形でプレス部品が製造される。この場合、本発明に基づく２度せん断加工を、必ずしも最初のプレス成形の前に実施する必要はない。例えば、本発明に基づく２度せん断加工を、最後のプレス方法を除く任意のプレス成形後に実施しても良い。また、本発明に基づく２度せん断加工における、１度目のせん断加工と２度目のせん断加工の間に、１又は２以上のプレス成形の工程を行っても良い。
なお、上記説明では、本発明に基づく２度せん断加工を施した金属板１０をプレス成形して目的の製品にする場合を例示しているが、プレス成形を行わずに用いられる金属板１０であっても、本発明のせん断加工方法は適用可能である。
また、本発明に基づく２度せん断加工の前に、他のせん断加工が施されていても良い。

（変形例）
ここで、上記説明の実施形態では、第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束するために張出領域ＡＲＡ－Ｂを形成しているが、拘束の方法としては、これに限定されない。
次に、張出領域ＡＲＡ－Ｂを設けない、第３の拘束例を説明する。
第３の拘束例では、図９に示すように、第１領域ＡＲＡ－Ａの端面に対して、直接、拘束具を構成するガイド部材３０を当接して、第１領域ＡＲＡ－Ａの端部を拘束する。
但し、この場合、切断方向において、ガイド部材３０が、２度目の切断に用いる上刃２３と干渉する。
このため、この第３の拘束例（変形例）では、図１０に示すように、２度目の切断で用いられる上刃２３に対し、切断方向において、ガイド部材３０が通過可能な開口２３ａを形成しておく。
ここで、第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の拘束の方法の例として、第１の拘束例、第２の拘束例、第３の拘束例を示した。第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の拘束として、これらの拘束の方法を、適宜、組み合わせて用いることも可能である。

（作用その他）
次に、本発明に基づく、実施形態の２度せん断加工の作用などついて説明する。
本実施形態によれば、金属板１０のせん断加工時に、少なくとも第１領域ＡＲＡ－Ａに対し、適切な切り代で、２度目の切断を実行できる。この結果、少なくとも第１領域ＡＲＡ－Ａにおいて、せん断端面の引張り残留応力と加工硬化層が低減でき、せん断端面からの遅れ破壊の発生を抑制することができる。

また、２度目の切断の際に第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束することによって、切断する端部が安定した状態で切断が実行され、切断時におけるスクラップ側の移動が抑えられる。これによって、切断の際における金属板１０の位置精度を改善する。なお、位置精度は、２ｍｍ以下となるように設定することが好ましい。
この結果、本実施形態を量産に適用する際に、実質的に適用が可能な２度目のせん断加工の切り代が縮小され、格段の耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性の向上が得られるようになった。

以下、本実施形態における、２度目のせん断加工の切り代を適切な量に縮小しつつ、金属板１０の位置精度を改善する機構について説明する。
図３のように、端部を切断する際には、切断する金属板１０に対し、下刃２１及び板押さえ２２によって金属板１０の本体１０Ａ側を拘束した状態で、上刃２３を切断方向に移動して、端部を切断する。
図３のようにして、金属板１０のせん断部に対し２度せん断加工を施す場合、２度せん断加工する端面付近は何にも接触しておらず、片持ち梁状となっている。

そのため、金属板１０をせん断金型に設置した際、またせん断加工で板と金型とに荷重が負荷された際に、金属板１０の端部が比較的に自由に動いてしまうため、２度せん断加工が有効となる２度目のせん断加工の切り代に比べ、金属板１０の位置精度が大きくなってしまう。このような理由によって、特に、量産において、２度せん断加工の効果を安定して得ることができないおそれがある。

これに対し、本実施形態では、例えば図４に示すように、第１領域ＡＲＡ－Ａの連続する張出領域ＡＲＡ－Ｂを設け、その張出領域ＡＲＡ－Ｂを拘束することで第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束した状態で、２度目の切断を実行する。
なお、張出領域ＡＲＡ－Ｂの切り代ΔＣ２は、第１領域ＡＲＡ－Ａの切り代ΔＣ１よりも大きく設定すれば問題無いが、張出領域ＡＲＡ－Ｂの切り代ΔＣ２が大きいほど、無駄なスクラップが発生するため、そのような観点から、張出領域ＡＲＡ－Ｂの切り代ΔＣ２の上限を設定すれば良い。

このため、本実施形態では、金属板１０は２度せん断加工される部分の近傍において、ガイド部材３０等によって第１領域ＡＲＡ－Ａの位置決めが可能となるため、金属板１０の端部の位置精度が大きく向上し、量産において２度せん断加工の効果を安定して得ることができる。
ここで、ガイド部材３０の金属板１０端面の押付は、せん断加工前に搬送機によるものでも良いし、ばね等を用いたものでもよい。
更に、本実施形態では、スクラップの形状が安定すると共に、２度目の切断後において、切り代が比較的大きい張出領域ＡＲＡ－Ｂが含まれることで、スクラップが削りかすのようにならないため、その処理が容易となる。

また、図７のように、張出領域ＡＲＡ－Ｂの拘束を、開口１０Ｂ並びに治部を用いた場合、金属板１０の端部の移動を切断方向にも拘束できる。このため、更に、切断時における金属板１０端部の位置精度を向上することができる。
また、変形例（図９、図１０）のように、せん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域ＡＲＡ－Ａの端部に対し、ガイド部材３０を押し付けることで金属板１０位置を固定する方法の場合、型の形状が複雑になるという問題点があるが、この方法でも、金属板１０の端部の位置精度を改善した状態で２度せん断加工をすることが可能である。ただしこの場合、比較的大きい張出領域ＡＲＡ－Ｂが含まれないため、スクラップが小さくなるが、スクラップの形状が安定するため比較的にスクラップの処理は容易となる。

本発明に基づく、本実施形態は、伸びフランジ割れや遅れ破壊が懸念される引張り強度は９８０ＭＰａ以上の金属板１０に適用されると効果的である。対象とする金属板１０は、プレス成形性の観点では板厚は０．８ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。これは板厚が０．８ｍｍ以下であるとプレス成形時に金属板１０が容易に破断し、板厚が３．０ｍｍ以上であるとプレス成形時の成形荷重が大きくなり、非常に大きな設備能力が必要とされるためである。ここで第１領域ＡＲＡ－Ａを５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下としたのは、２度せん断加工による効果が期待される抜き代として、実施例に示すように５ｍｍ以下程度が考えられるためである。張出領域ＡＲＡ－Ｂを切り代が第１領域ＡＲＡ－Ａより１ｍｍ以上大きい領域としたのは、抜き代が１ｍｍ程度増えれば、スクラップ処理性が向上すると考えたためである。

（効果）
本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態は、金属板１０をせん断加工する方法であって、金属板１０の少なくとも一部の端部に対し２度せん断加工を施し、２度せん断加工における１度目の切断で、２度目のせん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域ＡＲＡ－Ａを形成し、２度せん断加工における２度目の切断は、上記第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束した状態で実行する。
本実施形態は、上記金属板１０が、例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板の場合に好適な技術である。

この構成によれば、せん断加工時に発生する鋼板のせん断端面の引張り残留応力と加工硬化層を低減することができる。このため、本実施形態の金属板１０を使用することで、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品に高強度鋼板などの金属板を適用する際に耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性を向上することができる。更に、せん断加工時の金属板１０の位置精度を改善することができるため、量産への適用が可能である。金属板１０の位置精度を改善することで、量産に適用する際に実質的に適用が可能な２度目のせん断加工の切り代が縮小され、格段の耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性の向上が得られるようになった。

（２）また、本実施形態は、金属板１０をせん断加工する方法であって、金属板１０の少なくとも一部の端部に対し２度せん断加工を施し、２度せん断加工における１度目の切断で、２度目のせん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域ＡＲＡ－Ａと、上記第１領域ＡＲＡ－Ａに連続し且つ上記第１領域ＡＲＡ－Ａよりも張り出すことで上記第１領域ＡＲＡ－Ａよりも２度目のせん断加工の切り代が大きな張出領域ＡＲＡ－Ｂとを形成し、２度せん断加工における２度目の切断は、上記張出領域ＡＲＡ－Ｂを拘束することで上記第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束した状態として実行する。
本実施形態は、上記金属板１０が、例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板の場合に好適な技術である。

この構成によれば、せん断加工時に発生する鋼板のせん断端面の引張り残留応力と加工硬化層を低減することができる。このため、この金属板１０を使用することで、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品に高強度鋼板などの金属板を適用する際に耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性を向上することができる。更に、せん断加工時の金属板１０の位置精度を改善することができるため、量産への適用が可能である。金属板１０の位置精度を改善することで、量産に適用する際に実質的に適用が可能な２度目のせん断加工の切り代が縮小され、格段の耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性の向上が得られるようになる。
更に、切り代が比較的大きい張出領域ＡＲＡ－Ｂが含まれることで、スクラップが削りかすのようにならないため、スクラップの処理が容易となる。

（３）上記拘束は、例えば、上記張出領域ＡＲＡ－Ｂの端部にガイド部材３０を当接することで実行する。
この構成によれば、２度目の切断時において、確実に第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束することが可能となる。

（４）上記拘束は、例えば、上記張出領域ＡＲＡ－Ｂに開口１０Ｂを形成し、上記開口１０Ｂに治具３１を挿入することを実行する。
この構成によれば、せん断時の位置決めの方法として、例えば張出領域ＡＲＡ－Ｂとして２度目のせん断加工の切り代が第１領域ＡＲＡ－Ａよりも大きな領域を設け、当該領域に開口１０Ｂを設け、せん断加工前またはせん断加工中に当該開口１０Ｂに治具３１を挿入して金属板１０の端部側を固定することで、２度目の切断の際に、切断方向への移動も拘束されて、より一層、位置精度を改善できる。

（５）本実施形態では、２度せん断加工における２度目の切断の際、上記第１領域ＡＲＡ－Ａの端面に当接して上記第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束するガイド部材３０を当接することで、上記第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側の移動を拘束し、上記２度目の切断で用いられる上刃２３に対し、切断方向において、上記ガイド部材３０が通過可能な開口１０Ｂを形成する。
この構成によれば、スクラップ量を小さく抑えることができる。

（６）本実施形態は、金属板１０を、１又は２以上のプレス成形を経てプレス部品とする際に、上記金属板１０として、上記のせん断加工でせん断された金属板１０を使用することを特徴とするプレス部品の製造方法である。
例えば、このとき、例えば、上記２度せん断加工における１度目の切断と２度目の切断は、上記１又は２以上のプレス成形の最終のプレス成形の前までに個別に実施される構成であっても良い。
この構成によれば、格段の耐伸びフランジ割れ特性が向上した金属板１０をブランクとして使用することで、プレス成形の自由度が向上すると共に、製造されたプレス部品の耐遅れ破壊特性も向上可能となる。
また、切断時における、金属板１０の位置精度が向上すると共にスクラップ処理性も向上することで、プレス部品の量産への適用が容易となる。

（７）本実施形態の金属板は、少なくとも一部の端部がせん断加工で切断された後に、プレス成形される金属板であって、上記切断される端部として、上記せん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域と、上記第１領域に連続し且つ上記第１領域よりも張り出すことで上記第１領域よりも上記せん断加工の切り代が大きな張出領域を有する。
この構成によれば、せん断加工時に発生する鋼板のせん断端面の引張り残留応力と加工硬化層を低減することができる。このため、本実施形態の金属板１０を使用することで、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品に高強度鋼板などの金属板を適用する際に耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性を向上することができる。更に、せん断加工時の金属板１０の位置精度を改善することができるため、量産への適用が可能である。金属板１０の位置精度を改善することで、量産に適用する際に実質的に適用が可能な２度目のせん断加工の切り代が縮小され、格段の耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性の向上が得られるようになる。

（８）本実施形態は、金属板を下刃と板押さえで拘束した状態で、当該金属板の端部を上刃で切断するせん断金型であって、切断する上記端部の端面側の移動を拘束する拘束具を有する。
例えば、上記金属板は、上記切断される端部として、切り代が５ｍｍ以下である第１領域と、上記第１領域に連続し且つ上記第１領域よりも張り出すことで上記第１領域よりも切り代が大きな張出領域とを有し、上記拘束具は、上記張出領域を拘束する構成とする。
また、例えば、上記拘束具は、上記張出領域の端部に当接するガイド部材を有する構成とする。
また、例えば、上記拘束具は、上記張出領域を貫通する棒体を有する構成とする。
また、例えば、上記拘束具は、切断する上記端部の端面に当接するガイド部材と、上記上刃に形成され、切断方向において、上記ガイド部材が通過可能な開口と、を有する構成とする。

この構成によれば、せん断加工時に発生する鋼板のせん断端面の引張り残留応力と加工硬化層を低減することができる。このため、本実施形態の金属板１０を使用することで、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品に高強度鋼板などの金属板を適用する際に耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性を向上することができる。更に、せん断加工時の金属板１０の位置精度を改善することができるため、量産への適用が可能である。金属板１０の位置精度を改善することで、量産に適用する際に実質的に適用が可能な２度目のせん断加工の切り代が縮小され、格段の耐伸びフランジ割れ特性並びに遅れ破壊特性の向上が得られるようになる。

次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
以下の説明では、板厚１．４ｍｍの超高強度鋼板からなる２種類の鋼種Ａ、Ｂを用いた供試材を用いて説明する。
（２度せん断加工の効果について）
最初に、２度せん断加工の効果についての実験結果を説明する。
先ず、せん断前の寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍの供試材を使用して、その供試材に対し、１度目の切断で１００×５０ｍｍに切断した。次に、上記１度目の切断後、切り代を変更して２度目の切断を実施して、評価用のサンプルを取得した。サンプルは、表１のように、２度目の切断の切り代を変えて複数取得した。
ここで、１度目及び２度目の切断ともに、せん断加工時のクリアランスΔＤは１２．５％とした。クリアランスΔＤは、使用する上刃２３と下刃２１の隙間ｄと金属板１０の板厚ｔの比（ｄ／ｔ）の百分率である。

そして、取得した各サンプルについて、Ｘ線による切断後のせん断端面の残留応力の測定を実施した。更に、取得した各サンプルについて、引張強度の曲げ応力を負荷した状態でｐＨが３の塩酸に９６時間浸漬し、各サンプルの割れの有無を確認した。Ｘ線による測定は、測定範囲を直径３００μｍとし、せん断加工後のせん断端面の板面、板厚両方向に対して中央の位置の応力を測定した。

表１に、上記評価における、供試材を構成する鋼種Ａ、Ｂの引張強度、及び各サンプルの加工条件、並びに、各サンプルにおける、せん断端面の残留応力及び浸漬試験の割れ判定結果を示す。表１において、２度目の切り代が「－」となっているサンプルは、２度目の切断を実行していないサンプルである。

表１から分かるように、２度の切断することにより、１度だけの切断に比べ、せん断端面の引張残留応力が低減していることが分かった。但し、２度目の切断の切り代が３０ｍｍの場合、引張残留応力の低減効果が小さいが、当該２度目の切断の切り代を５ｍｍ以下とすることで、引張残留応力の低減効果が大幅に向上することが分かった。
また、表１の浸漬試験の割れ判定結果から分かるように、２度目の切断の切り代を５ｍｍ以下とすることで、１度だけの切断に比べ、浸漬試験での割れもなく、耐遅れ破壊特性も向上することが分かった。

（第１領域ＡＲＡ－Ａの端部側を拘束しての切断について）
次に、第１領域ＡＲＡ－Ａでの２度目の切断の切り代を５ｍｍ以下に設定して、実施形態に示した方法で２度目の切断を実行することで、安定してせん断加工ができることを説明する。
上記の鋼種Ａ、Ｂからなる供試材を用いて、図１１（ａ）～（ｄ）に示す寸法及び形状のサンプルである、ブランク１、２、３、４を作製した。ブランク３では、開口１０Ｂとして穴部を形成している。ブランク１、２、３、４の作製は、１度だけ、又は複数度のせん断加工によって行い、そのせん断加工の切断時のクリアランスは１２．５％とした。
ここで、ブランク１、２、３、４それぞれを用いた実施例を、順に実施例１、２、３、４と記載する。

実施例１では、ブランク１に対し、図１２に示すように、下刃２１、ガイド部材３０、上刃２３の位置関係を配置したせん断金型を用いた。実施例２では、ブランク２に対し、図１３に示すように、下刃２１、ガイド部材３０、上刃２３の位置関係を配置したせん断金型を用いた。実施例３では、ブランク３に対し、図１４に示すように、下刃２１、開口１０Ｂ及び治具３１（図１４では挿入ガイド部と記載）、ガイド部材３０、上刃２３の位置関係を配置したせん断金型を用いた。実施例４では、ブランク４に対し、図１５に示すように、下刃２１、ガイド部材３０、上刃２３の位置関係を配置したせん断金型を用いた。

ここで、実施例１～４において、遅れ破壊の改善を目的とする端部部位を各ブランクの中心部に設定し、上刃２３とブランクの位置関係によって示される切断の抜き代は３ｍｍとした。これは、効果が得られると考えられる切断の抜き代が５ｍｍであるのに対し、ブランク位置のばらつきを考慮して２ｍｍの尤度をとったためである。

この際、量産によるブランクの設置を再現するため、実施例１ではブランク１の位置を通常の量産プレスの位置決めガイドの条件で設置した（図１２）。実施例２では、ブランク２の張出領域ＡＲＡ－Ｂとなる部分の端部をガイド部材３０に押し付けた状態で設置した（図１３）。実施例３では、治具３１をブランク３の張出領域ＡＲＡ－Ｂとなる位置に設けた開口１０Ｂに貫通させた状態で設置した（図１４）。実施例４では、ブランク４の第１領域ＡＲＡ－Ａに相当する部分の端部を４つのガイド部材３０に押し付けた状態で設置した（図１５）。

次に、各実施例において、せん断金型（切断装置）にブランクを設置した後の、ブランクの位置を計測し、それによる２度目の抜き代の変化量の最大値を、ブランク位置精度として定義し、計測した。
その後、各実施例において、ブランクの位置をそのままに、板押さえ２２で本体１０Ａ側を拘束してせん断加工を行った。せん断加工時のクリアランスは１２．５％とした。なお、板押さえ２２による拘束力は、全ての実施例で同じになるように設定した。
各実施例での評価の結果を表２に示す。

ここで、切断の際に、ブランクが大きくずれてしまい、上刃２３の端面全体でせん断できない場合があり、その場合、抜き落とし側のサンプル（スクラップ）が複数に分割された。この場合を「２度せん断加工失敗」とし、「２度せん断加工失敗」の個数をｎ個として、「ｎ個／５個」と記録した。
また、各実施例で切断して作製されたサンプルに対し、引張強度の曲げ応力を負荷した状態でｐＨが３の塩酸に９６時間浸漬し、遅れ破壊特性の改善を確認するため、２度せん断加工による改善効果を狙ったサンプル中心部の割れの有無を確認した。２度せん断加工に成功したｍ個のサンプルの内、割れが見られた個数をｎ個として、浸漬試験後遅れ破壊の個数「ｎ個 ／ｍ個」、割れと記録した。

また、切り落とし側のスクラップの形状を確認し、すべてのスクラップで幅５ｍｍ以上の領域が十分にある場合、スクラップ処理性が高いものと考えて、スクラップ処理性を「良」、そうでない場合を「不良」とした。ただし、不良のものの内、ブランクの位置精度の改善によりスクラップの形状が安定しているものについては可とした。

＜実施例の検証＞
表２は、鋼種Ａ、Ｂにおける実施例１～４に対するブランク位置精度、２度せん断加工失敗の数、浸漬試験後遅れ破壊の個数、スクラップ処理性を示したものである。
実施例１においては、ブランクの端部側を拘束しておらず、片持ち梁状の状態で切断を実施したため、一部のブランク１では２度せん断加工に失敗し、残りのブランクでも一部は切代が５ｍｍより大きくなったため、遅れ破壊が発生した。

一方、本発明に基づく実施例２、３、４においては、ブランクの端部側を拘束して切断を実施したため、ブランクの位置精度が改善した。すなわち、実施例２、３、４においてはブランクの位置精度改善により、すべてのブランクで２度せん断加工に成功し、遅れ破壊が抑制された。
また、スクラップの処理性は、実施例１では不良であったが、実施例２、３では良であった。実施例４においては、スクラップの大きさは小さいものの、スクラップの形状が安定したため、可とした。したがって実施例２、３、４においてはスクラップの処理性という観点からも、２度せん断加工による加工の量産性の改善に寄与することが分かった。

１ トリム工程
１Ａ ２度せん断加工
２ プレス工程
１０ 金属板
１０Ａ 本体
１０Ｂ 開口
２１ 下刃
２２ 板押さえ
２３ 上刃
２３ａ 開口
３０ ガイド部材
３１ 治具
ＡＲＡ－Ａ 第１領域
ＡＲＡ－Ｂ 張出領域

Claims (13)

1. 金属板をせん断加工する方法であって、
   金属板の少なくとも一部の端部に対し２度せん断加工を施し、
   ２度せん断加工における１度目の切断で、２度目のせん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域を形成し、
   ２度せん断加工における２度目の切断は、上記第１領域の端部側の移動を拘束した状態で実行する、
   ことを特徴とする金属板のせん断加工方法。
2. 金属板をせん断加工する方法であって、
   金属板の少なくとも一部の端部に対し２度せん断加工を施し、
   ２度せん断加工における１度目の切断で、２度目のせん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域と、上記第１領域に連続し且つ上記第１領域よりも張り出すことで上記第１領域よりも２度目のせん断加工の切り代が大きな張出領域とを形成し、
   ２度せん断加工における２度目の切断は、上記張出領域を拘束することで上記第１領域の端部側の移動を拘束した状態として実行する、
   ことを特徴とする金属板のせん断加工方法。
3. 上記張出領域の拘束は、上記張出領域の端部にガイド部材を当接することで実行することを特徴とする請求項２に記載した金属板のせん断加工方法。
4. 上記張出領域の拘束は、上記張出領域に開口を形成し、上記開口に治具を挿入することを実行することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載した金属板のせん断加工方法。
5. ２度せん断加工における２度目の切断の際、上記第１領域の端面にガイド部材を当接して、上記第１領域の端部側の移動を拘束し、
   上記２度目の切断で用いられる上刃に対し、切断方向において、上記ガイド部材が通過可能な開口を形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載した金属板のせん断加工方法。
6. 上記金属板は、引張強度が９８０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載した金属板のせん断加工方法。
7. 金属板を、１又は２以上のプレス成形を経てプレス部品とする際に、
   上記金属板として、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のせん断加工方法でせん断された金属板を使用することを特徴とするプレス部品の製造方法。
8. 上記２度せん断加工における１度目の切断と２度目の切断は、上記１又は２以上のプレス成形の最終のプレス成形の前までに個別に実施されることを特徴とする請求項７に記載したプレス部品の製造方法。
9. 少なくとも一部の端部がせん断加工で切断された後に、プレス成形される金属板であって、
   上記切断される端部として、上記せん断加工の切り代が５ｍｍ以下である第１領域と、上記第１領域に連続し且つ上記第１領域よりも張り出すことで上記第１領域よりも上記せん断加工の切り代が大きな張出領域を有し、
   上記張出領域は、上記第１領域に対し片持ち梁状に張り出して、上記第１領域と上記張出領域の間に段差が形成されている、ことを特徴とする金属板。
10. 金属板を下刃と板押さえで拘束した状態で、当該金属板の端部を上刃で切断するせん断金型であって、
    切断する上記端部の端面側の移動を拘束する拘束具を有し、
    上記金属板は、上記切断される端部として、切り代が５ｍｍ以下である第１領域と、上記第１領域に連続し且つ上記第１領域よりも張り出すことで上記第１領域よりも切り代が大きな張出領域とを有し、
    上記拘束具は、上記張出領域を拘束することを特徴とする金属板のせん断金型。
11. 上記拘束具は、上記張出領域の端部に当接するガイド部材を有することを特徴とする請求項１０に記載した金属板のせん断金型。
12. 上記拘束具は、上記張出領域を貫通する棒体を有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載した金属板のせん断金型。
13. 金属板を下刃と板押さえで拘束した状態で、当該金属板の端部を上刃で切断するせん断金型であって、
    切断する上記端部の端面側の移動を拘束する拘束具を有し、
    上記拘束具は、切断する上記端部の端面に当接するガイド部材と、上記上刃に形成され、切断方向において、上記ガイド部材が通過可能な開口と、を有することを特徴とする金属板のせん断金型。

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