(57)【要約】【課題】せん断加工面の曲げ割れの発生を防ぐために金属板のせん断加工面の曲げ割れ限界を予測し、プレス成形条件を決定する技術を提供する。【解決手段】せん断加工された金属板１に曲げ変形を含むプレス成形を行う際における、金属板１のせん断加工面１０での変形限界を評価する変形限界の評価方法である。金属板１のせん断加工面１０を含む部分に曲げ変形を与えることによる、曲げ変形による曲げ部の曲げ半径Ｒとせん断加工面１０に発生する亀裂長さＬとの関係を求める。求めた曲げ半径Ｒと亀裂長さＬとの関係から、せん断加工面１０を含む部分での金属板１の曲げ変形の限界を評価する。【選択図】  図２
2020040111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を行う際における、上記金属板のせん断加工面での変形限界を評価する変形限界の評価方法であって、
金属板のせん断加工面を含む部分に曲げ変形を与えることによる、曲げ変形による曲げ部の曲げ半径とせん断加工面に発生する亀裂長さとの関係を求め、その求めた曲げ半径と亀裂長さとの関係から、せん断加工面での金属板の曲げ変形の限界を評価することを特徴とする変形限界の評価方法。
【請求項２】
上記曲げ半径の変化に対する上記亀裂長さの変化である変化率が予め設定した設定変化率以上に変化する変化位置に対応する曲げ半径を、評価したせん断加工面での曲げ変形の成形限界と判定することを特徴とする請求項１に記載した変形限界の評価方法。
【請求項３】
上記設定変化率が０．０３であることを特徴とする請求項２に記載した変形限界の評価方法。
【請求項４】
上記評価の位置を、曲げ変形時に亀裂が発生すると推定されるせん断加工面での位置とすることを特徴とした請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した変形限界の評価方法。
【請求項５】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を行う際における、上記金属板のせん断加工面での変形限界を評価する変形限界の評価方法であって、
金属板のせん断加工面を含む部分に曲げ変形を与えることによる、曲げ変形による曲げ部の曲げ半径とせん断加工面に発生する亀裂長さとの関係を求め、求めた上記関係から、せん断加工面で割れが発生する曲げ割れの変形限界ひずみを求め、求めた変形限界ひずみでせん断加工面での金属板の曲げ変形の限界を評価することを特徴とする変形限界の評価方法。
【請求項６】
曲げ半径と亀裂長さとの関係から、せん断加工面で割れが発生する成形限界の曲げ半径を求め、上記成形限界の曲げ半径を求めた際の曲げ成形条件で成形シミュレーションを行って、せん断加工面での表面ひずみを求めることで、曲げ割れの変形限界ひずみを決定することを特徴とする請求項５に記載した変形限界の評価方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の変形限界の評価方法を用いた、金属板のせん断加工面での曲げ変形による割れの予測方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の評価方法又は請求項７に記載の予測方法のいずれか１つの方法を用いて、金属板端面での割れ発生を抑制したプレス金型を設計することを特徴とするプレス金型の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、せん断加工した後の金属板（素材）を、曲げ変形を含むプレス成形で成形して加工する際における、せん断加工面（せん断端面）での割れを評価・予測する技術、及びその技術に基づき金属板の割れを事前に抑制可能な金型形状の設計に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
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との両方の性能が求められている。この２つの性能を両立する目的で、自動車の構造部品に対し高強度鋼板が使用される傾向にある。高強度鋼板におけるプレス成形時の成形不良の一つに割れがある。そして、プレス成形のよる割れ防止、特にせん断加工後の端面（せん断加工面）での割れの防止が重要な課題の一つとなっている。
【０００３】
せん断加工面の割れは、大きく分けると伸びフランジ変形による割れと曲げ変形による割れに分類される。伸びフランジ割れの予測については、例えば特許文献１〜３に記載の方法がある。特許文献１には、板面内方向のひずみ勾配を考慮した予測手法や、板面内の応力勾配を考慮した予測手法が記載されている。特許文献２には、伸びフランジ変形におけるひずみ勾配とひずみ集中と破断ひずみの関係を用いる方法が記載されている。特許文献３には、成形限界ひずみと板面内方向及び板厚方向のひずみ勾配の関係を用いた割れ予測方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６９５３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４００４６号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、せん断加工面の曲げ割れに関する割れの予測方法については好適な手法は開発されておらず、この曲げ変形によるせん断加工面の割れを予測する手法の開発が求められている。
特に、金属板として、引張強度が５９０ＭＰａ以上の高強度鋼板を採用した場合、プレス成形時に、せん断加工面の曲げ割れが顕在化してきている。
本発明は、上記のような課題に着目したもので、せん断加工面の曲げ割れの発生を防ぐために金属板のせん断加工面の曲げ割れ限界を予測し、プレス成形条件を決定するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、せん断加工面での曲げ割れについて、曲げ試験によりせん断加工面の曲げ割れが発生する成形条件を求め、更に曲げ試験と同一成形条件の成形シミュレーションにより、曲げ割れの変形限界ひずみεlimitを求めてみた。そして、発明者は、求めた曲げ割れの変形限界ひずみεlimitとプレス成形時のせん断加工面のひずみを比較することで、せん断加工面の割れの発生を予測できるとの知見を得た。
本発明は、金属板に必要となる曲げ性の予測方法と、それを用いた金属板に発生する割れの予測方法である。また、対象とする金属板に割れを発生させることなくプレス成形するための変形限界の評価・予測方法と、金型形状の設計方法を提供する。
【０００７】
すなわち、本発明の一態様は、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を行う際における、上記金属板のせん断加工面での変形限界を評価する変形限界の評価方法であって、金属板のせん断加工面を含む部分に曲げ変形を与えることによる、曲げ変形による曲げ部の曲げ半径とせん断加工面に発生する亀裂長さとの関係を求め、その求めた曲げ半径と亀裂長さとの関係から、せん断加工面での金属板の曲げ変形の限界を評価することを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を行う際における、上記金属板のせん断加工面での変形限界を評価する変形限界の評価方法であって、金属板のせん断加工面を含む部分に曲げ変形を与えることによる、曲げ変形による曲げ部の曲げ半径とせん断加工面に発生する亀裂長さとの関係を求め、求めた上記関係から、せん断加工面で割れが発生する曲げ割れの変形限界ひずみを求め、求めた変形限界ひずみでせん断加工面での金属板の曲げ変形の限界を評価することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、せん断加工後の金属板をプレス成形する際に、曲げ変形による金属板のせん断加工面での変形限界を精度良く評価することができる。この結果、例えば、端面からの割れ発生の有無を精度良く予測したり、割れの発生を抑えたりすることができる金型形状の設計が可能となる。
そして、本発明の一態様によれば、例えば、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品をプレス成形する際に、用いる金属板の選定が適切であるか精度良く予測できるようになり、プレス成形を安定して行うことができる。また、プレス成形品の不良率の低減にも大きく寄与することができる。更に、本発明の一態様によれば、例えば、プレス金型の形状を設計段階で精度良く予測できるようになり、プレス金型の製造期間の短縮に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】金属板をプレス成形したプレス部品形状の例を示す図であり、（ａ）はプレス加工前の金属板を、（ｂ）はプレス加工後の部品形状を、（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係る処理手順の例を示す図である。
【図３】Ｖ曲げ試験の概略図である。
【図４】亀裂長さの定義の例を説明する図である。
【図５】亀裂長さの他の定義の例を説明する図である。
【図６】曲げ半径と亀裂長さの関係を示す図である。
【図７】限界曲げ半径を示す図である。
【図８】変化率の変化を示す図である。
【図９】実施例における試験片の形状を示す図である。
【図１０】実施例における、曲げ半径と亀裂長さの関係を示す図である。
【図１１】実施例における、曲げ半径と亀裂発生部で最大主ひずみとの関係を示す図である。
【図１２】実施例における、曲げ割れ評価部の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
図１（ｂ）に、金属板１を曲げ加工を含むプレス成形で成形したプレス部品２の一例を、示す。図１は、金属板１を断面コ字状に曲げ成形した例である。
この例は、図１（ａ）の形状にせん断加工された金属板１を、図１（ｂ）、図１（ｃ）のプレス部品２の形状にプレス成形した例であり、符号２Ａの位置がせん断加工面１０を含む部分に曲げ変形を施すことで生じた曲げ部である。図１（ａ）中、符号１Ａが曲げ変形を加えられる位置である。
【００１２】
この図１では、符号Ｘの位置が、端面において、曲げ変形時にひずみが一番大きく、亀裂が発生すると推定される部分である。曲げによる亀裂が発生しやすい位置は、曲げ部２Ａ又はその近傍位置のせん断加工面１０の位置である。
本実施形態では、このような、せん断加工された金属板１に曲げ変形を含むプレス成形を行う際における、金属板１のせん断加工面１０での変形限界を評価する評価方法である。
なお、本発明の適用は、断面コ字状への曲げ成形に限定されず、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を有するものであれば、特にプレス部品の形状に制限はない。
【００１３】
次に、本実施形態における変形限界の評価方法について説明する。
図２に、本実施形態での金属板１のせん断加工面１０での変形限界を評価する手順の例を示す。本実施形態での変形限界の評価は、図２に示すように、例えば曲げ試験３Ａ、曲げ半径と亀裂長さの関係を取得３Ｂ、限界曲げ半径の決定３Ｃ、変形限界ひずみを取得３Ｄ、せん断加工面での割れ判定３Ｅの順番に実施される。
【００１４】
＜曲げ試験３Ａ＞
本実施形態の評価方法では、せん断加工を施した金属板１からなる試験片を複数用意する。
ここで、試験片の材質は、評価対象の金属板１と同じ材質とする。
また、試験片における曲げ変形が行われる位置における、平面視でみた、せん断加工面１０の端面形状（輪郭形状）での曲率半径は、評価対象の金属板１にせん断加工する際の輪郭形状での曲率半径Ｒ０以下となっていることが好ましい。また、金属板１の板厚も、評価対象の金属板１の板厚と等しい厚さか又は近似した厚さであることが好ましい。
【００１５】
そして、各試験片に対し、曲げ変形による曲げ部がせん断加工面１０を通過するように設定し、曲げ試験を行う。このとき、曲げ部での曲げ半径が異なるようにして曲げ試験を複数実施する。具体的には、曲げ試験に使用するパンチとして、曲げ半径の異なるパンチを順次使用することで実現する。
ここで、曲げ試験にはＵ曲げ試験、Ｖ曲げ試験など様々な種類がある。自動車の車体構造部材の評価には、図３に示すようなＶ曲げ試験が好ましい。但し、試験片２０のせん断加工面１０に曲げ変形を与えることができ、かつ後述の成形シミュレーションで曲げ試験を再現できれば、どのような曲げ試験の方法でも構わない。図３中、符号２１がダイを、符号２２がパンチ２２を示す。
【００１６】
曲げ試験は、例えば曲げ半径Ｒが０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であって、互いの曲げ半径Ｒが異なる複数のパンチ２２を使用して行う。パンチ２２の曲げ半径Ｒとして、６ｍｍ以上で２つ以上、４ｍｍ以下で２つ以上異なるパンチ２２を用いることが好ましい。
各パンチ２２の曲げ半径Ｒのピッチ（隣り合う曲げ半径Ｒの差）は、パンチ２２の曲げ半径Ｒが５ｍｍ未満でのピッチに比べて、相対的にパンチ２２の曲げ半径Ｒが５ｍｍ以上でのピッチを大きく設定するとよい。なお、ピッチは等間隔にする必要はない。
【００１７】
例えば、パンチ２２の曲げ半径Ｒが５ｍｍ以上では、曲げ半径Ｒを６．０ｍｍ、７．０ｍｍ、８．０ｍｍ…と、ピッチを１ｍｍ以上で変えて曲げ試験を行うとよい。但し、ピッチの最大値は例えば３ｍｍ以下とする。曲げ半径Ｒは、より小さいピッチで変えるほど試験の精度は高まる。しかし、曲げ半径Ｒが５ｍｍより大きい場合、試験数が増える割に精度はほとんど変わらない。これはKirchhoff-Loveの仮説に基づいた曲げ理論から計算される曲げ変形に伴うひずみからも分かるように、曲げ変形における最大ひずみの発生位置である曲げ外側表面のひずみにおいて、曲げ半径Ｒが大きいと、曲げ半径Ｒの変化における曲げ外側表面ひずみの変化量が小さいためである。
【００１８】
一方、パンチ２２の曲げ半径Ｒが５ｍｍ未満では、ピッチが大きくなるほど試験の精度が落ちるため、１ｍｍ未満のピッチで曲げ半径Ｒを変えるのが好ましい。ピッチが細かいほど精度は上がるが、余り細かくても、精度向上が見込めないため、ピッチの下限値は例えば０．２ｍｍとする。例えば、パンチ２２の曲げ半径Ｒが５ｍｍ未満では、パンチ２２の曲げ半径Ｒを４．５ｍｍ、４．０ｍｍ、３．５ｍｍ…と、０．５ｍｍピッチで変化させるとよい。
【００１９】
＜曲げ半径Ｒと亀裂長さの関係取得３Ｂ＞
次に、曲げ試験を実施後、各試験片２０における、せん断加工面１０に発生した亀裂長さを測定する。なお、亀裂は、せん断加工面１０に対して垂直方向に伸展しているとは限らない。
亀裂長さＬの測定方法は、例えば図４に示すように、亀裂先端ｋ１からせん断加工面１０の曲げ外表面までの最小距離で定義するのが良い。他にも図５に示すように、亀裂長さＬとして、亀裂先端ｋ１と曲げ外表面における亀裂の口開き部の中点Ｎとの距離で測定する方法や、亀裂に沿った長さを測定する方法などがある。亀裂長さＬの測定方法は、同一の亀裂長さＬの測定条件で評価すれば良く、いずれの亀裂長さＬの測定方法でも構わない。
【００２０】
これによって、（パンチ２２の曲げ半径Ｒ、亀裂長さＬ）の組からなる評価データを複数取得できる。なお、パンチ２２の曲げ半径Ｒは、曲げ部の曲げ半径と同等の値となる。
上記複数の（パンチ２２の曲げ半径Ｒ、亀裂長さＬ）の組からなる評価データによって、曲げ変形による曲げ部の曲げ半径Ｒとせん断加工面１０に発生する亀裂長さＬとの関係は表現できる。その関係は、例えば図６に示すような関係となっている。図６から分かるように、所定の曲げ半径Ｒから急に亀裂が伸展していることが分かる。
【００２１】
＜限界曲げ半径の決定３Ｃ＞
上記の複数の（パンチ２２の曲げ半径Ｒ、亀裂長さＬ）の組からなる評価データについて、回帰分析などの統計処理を行って、図７のような、パンチ２２の曲げ半径Ｒの変化に対する亀裂長さＬの変化からなる変化率Ｌ／Ｒを求める。そして、変化率Ｌ／Ｒが急激に変化する変化位置ＣＨに対応する曲げ半径Ｒを、評価したせん断加工面１０での曲げ変形の成形限界（変形限界）である限界曲げ半径ＲＸとする。ここで、成形限界は成形可能な限界を表す。
【００２２】
より具体的には、図８に示すような、パンチ２２の曲げ半径Ｒの変化に対する亀裂長さＬの変化の割合である変化率Ｌ／Ｒが、０．０３以上、好ましくは０．０５以上となる曲げ半径の境界位置を限界曲げ半径ＲＸとすることが好ましい。その限界曲げ半径ＲＸは、変化率Ｌ／Ｒが急激に変化する曲げ半径のうちの最大の曲げ半径Ｒである。この値を採用する理由は、変化率Ｌ／Ｒが０．０３未満だと成形条件であるパンチ２２の曲げ半径Ｒの変化に伴うせん断加工面１０の曲げひずみ変化が及ぼす亀裂長さＬの急激な変化への影響が確認できないおそれがあるためである。なお、せん断加工によってせん断加工面１０には微小な亀裂が発生している。そして、変化率Ｌ／Ｒが０．０３以上と変化率が変化する変化位置で亀裂が急に伸展し、そのときの曲げ半径Ｒの最大値が限界曲げ半径ＲＸとなる。
【００２３】
ここで、上記の曲げ試験及び亀裂の測定による（パンチ２２の曲げ半径Ｒ、亀裂長さＬ）の組からなる評価データは、順次、鋼種などをキーとしてデータベースに登録しておくと良い。そして、評価対象の金属板１の条件と同一又は近似の評価データがデータベースに既に存在していれば、曲げ試験を行うことなく、データベース中の評価データを使用すればよい。同一の鋼材等の成形条件の評価データがデータベースになくても、データベース中の近似の評価データに補間処理を施して、複数の（パンチ２２の曲げ半径Ｒ、亀裂長さＬ）の組からなる評価データを取得するようにしても良い。
【００２４】
＜変形限界ひずみの算出（取得）３Ｄ＞
次に、限界曲げ半径ＲＸを決定した曲げ試験の試験方法を再現した成形シミュレーションを実施する。この成形シミュレーションで、曲げ半径Ｒに対するせん断加工面１０での亀裂発生部の表面ひずみを推定する。表面ひずみとしては、例えば最大主ひずみを採用する。
成形シミュレーションの手法としては、プレス成形時のせん断加工面１０の曲げ割れを判断する上で、プレス成形シミュレーションとして広く用いられているＦＥＭ解析が良い。解析結果より、せん断加工面１０の亀裂発生部での最大主ひずみを取得し、せん断加工面１０の割れ発生部の最大主ひずみと成形条件であるパンチ２２の曲げ半径Ｒの関係を取得する。ＦＥＭ解析では有限要素により最大主ひずみを取得する。
【００２５】
そして、前述の割れ限界の限界曲げ半径ＲＸの成形条件での最大主ひずみを求め、これを変形限界ひずみεlimitと定義する。このようにして、変形限界ひずみを算出する。
また、割れ限界の成形条件の成形シミュレーションを実施し、割れ限界のひずみを測定して変形限界ひずみとしても良い。なお、ひずみの評価位置としては、簡易的には曲げ外側の最表面の有限要素から取得してもよい。
また、曲げ試験時に金属板１の表面にスクライブドサークル等のマーキングをし、曲げ加工前後のマーキング位置の変化からせん断加工面１０近傍の最大主ひずみを実験的に取得することで変形限界ひずみを取得してもよい。すなわち、試験片２０の表面に微小なマークをつけてマークの変形からひずみを求めても良い。
【００２６】
マークの形状は、サークルパターン、ドットパターン、グリッドパターン、同心円パターン等、成形後にひずみを計測できる形状であればよい。また、マーク方法は、電解エッチング、フォトエッチング、インクによる転写（スタンプ印刷）等があるが、いずれの方法を用いてもよい。但し、けがきは亀裂発生を誘発するため好ましくない。成形シミュレーションの場合は、せん断加工を再現する必要はなく、せん断加工された試験片２０の端面形状を再現したモデルや、端面形状を単に平坦としたモデルを用いればよい。
３次元のソリッド要素を用いた有限要素法を用いると精度良く割れひずみが算出できる。
【００２７】
＜プレス成形時のせん断加工面での割れ判定３Ｅ＞
プレス成形のＦＥＭ解析を実施し、割れを判定したい部分のせん断加工面１０の割れ発生懸念部位の最大主ひずみεedgeを算出する。そして、割れを判定したい部分のせん断加工面１０の最大主ひずみεedgeと、上記求めた変形限界ひずみεlimitを比較することで、割れ発生の有無を判定する。
ここで、割れを判定したい部分のせん断加工面の位置と、限界曲げ半径ＲＸで割れが発生するせん断加工面の評価位置は一致している必要はない。
具体的には、以下の条件（１）を満たすときに割れ発生と判定する。
εedge  ≧  εlimit    ・・・（１）
ここで、せん断加工面１０の割れ判定は、割れを判定したい部分のせん断加工面１０の割れ発生懸念部位の曲げ成形時の曲げ半径Ｒが限界曲げ半径ＲＸ以上か否かで判定しても良い。
【００２８】
＜プレス金型の設計について＞
使用する金型形状における曲げ半径Ｒが、上記のようにして評価・予測した限界曲げ半径ＲＸよりも大きな半径となるように、プレス成形で使用するプレス金型の設計、若しくは設計変更を行う。
【００２９】
（作用その他）
本実施形態では、対象となる金属板１をせん断加工後にプレス成形される際に、金属板１のせん断加工面１０の変形限界を精度良く評価することができる。この結果、端面からの割れ発生の有無を精度良く予測したり、割れの発生を抑えたりすることができる金型形状の設計が可能となる。
例えば、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品をプレス成形する際に用いる金属板１の選定が適切であるか精度良く予測できるようになる。また、プレス成形を安定して行うことができるとともに、プレス成形品の不良率の低減にも大きく寄与することができる。更に、本実施形態によれば、例えば、プレス金型の形状を設計段階で精度良く予測できるようになり、プレス金型の製造期間の短縮に貢献できる。
【実施例】
【００３０】
次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
表１に示す３種類の供試材Ａ、Ｂ及びＣからなる金属板１を対象として、実施例を説明する。表１に各供試材の材料特性を示す。
【００３１】
【表１】
2020040111.tif 000003
【００３２】
各供試材に対し、直径１０ｍｍの打ち抜き穴を作製後、各供試材について、打ち抜き穴の中央位置を通過するようにして切断し、図９に示すような試験片２０を作製した。打ち抜きには、パンチ２２の直径１０ｍｍ、ダイス直径１０．３ｍｍのハイス製工具を使用して、クランクプレス機を用いて打ち抜いて、打ち抜き穴を形成した。この打ち抜き穴がせん断加工面１０を構成する。
【００３３】
本実施例では、せん断加工面１０を直径１０ｍｍの丸穴としたが、せん断加工面１０であればどのような端面形状の打ち抜き穴であっても構わない。但し、せん断加工面１０の曲率半径は１ｍｍ以上とすることが好ましい。曲率半径が１ｍｍ未満となると、曲げ変形時に応力集中が起きやすくなるため、曲げ変形以外の影響がせん断加工面１０に加わる可能性がある。更に、曲率半径が１ｍｍ未満の打ち抜き径となると、せん断加工時に工具の剛性が低いことから、せん断加工面１０が所定の形状で形成できない可能性がある。このため、せん断加工面１０の曲率半径は１ｍｍ以上として行うことが好ましい。但し、目的の製品形状における曲げ成形が加えられる位置のせん断加工面１０の曲率半径以下に設定することが好ましい。なお、曲げ成形が加えられるせん断加工面１０位置及びその近傍が、亀裂が発生しやすいと推定される位置となる。
【００３４】
本実施例では各試験片２０にＶ曲げ試験を行った。
Ｖ曲げ試験は、試験片２０の中央線（打ち抜き穴の中央を通過する位置）と、Ｖ曲げ用のパンチ２２の稜線が一致するように試験片２０を設置し、パンチ２２の移動速度を３ｍｍ／ｓ、決め押し荷重を１００ｋＮとして曲げ試験を実施した。このとき、曲げ半径Ｒが異なるＶ曲げ用のパンチ２２でそれぞれ実施した。
そして、パンチ２２で曲げられた各試験片２０におけるせん断加工面１０に発生している亀裂のうちの、最大長さの亀裂長さＬを、せん断加工面１０での亀裂長さＬとして測定した。
【００３５】
せん断加工面１０の亀裂長さＬの測定方法としては、上述（図４参照）のように、亀裂先端ｋ１からせん断加工面１０の曲げ外表面までの最小距離を亀裂長さＬとして測定した。亀裂長さＬの測定にはＫｅｙｅｎｃｅ社製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−６０００を使用し、観察倍率１００倍でせん断加工面１０を観察して、せん断加工面１０の亀裂長さＬの距離を測定した。
図１０に、Ｖ曲げ試験によるせん断加工面１０の亀裂長さＬとパンチ２２の曲げ半径Ｒの関係を示す。
図１０から分かるように、亀裂長さＬは、所定の曲げ半径Ｒを境に急激に変化し、その変化位置は、各供試材によって異なることが分かる。
本実施例では、亀裂長さＬが急激に変化する試験結果を割れと判定した。この割れ判定より割れ限界の曲げ半径Ｒを決定した。例えば、供試材Ａでは、５ｍｍが割れ限界の曲げ半径Ｒと決定された。
【００３６】
ここで、割れ限界の曲げ半径Ｒよりも大きな曲げ半径Ｒでは、亀裂長さＬが略等しい長さとなっている。また曲げ成形する前であって、せん断加工によってせん断加工面１０には微小の亀裂が存在する。例えば、高強度鋼板からなる供試材Ａでは、せん断加工によってせん断加工面１０に約５０μｍの亀裂が発生している。材料の引張強度が低い方が、通常、せん断加工による亀裂は小さい。
次いで、上記のＶ曲げ試験を再現したＦＥＭ解析により、最大主ひずみからなる表面ひずみと割れ限界の曲げ半径Ｒとの関係を取得した。その結果を図１１に示す。
【００３７】
ＦＥＭ解析のソルバーには汎用有限要素法ソフトＬＳ−ＤＹＮＡ  ｖｅｒ．８００を用い、解法には動的陽解法を使用した。試験片２０の要素は１次完全積分８節点６面体ソリッド要素とし、面内方向の最小メッシュサイズを０．１６ｍｍとし、板厚方向にメッシュを１０分割した。材料モデルは等方硬化モデルとし、材料の応力−ひずみ関係として単軸引張り試験より得られた真応力−真ひずみ関係をＳｗｉｆｔの式で近似し、これを相当応力−相当塑性ひずみ関係として与えた。パンチ２２、ダイスは剛体とし、要素は４節点１次低減積分シェル要素を用いた。
この図１１に示すような結果から、Ｖ曲げ試験の割れ判定条件における変形限界ひずεlimitは表２のようになった。この結果から、他の成形条件をＦＥＭ解析で再現し、せん断加工面１０のひずみを求めれば、せん断加工面１０の割れ発生の有無を予測することができる。
【００３８】
【表２】
2020040111.tif 000004
【００３９】
一例として、表１の供試材Ｃの材料を用いたプレス成形品による実施例を示す。
なお、供試材Ｃの限界曲げ半径ＲＸは６．０ｍｍであった。
図１２にプレス成形品におけるせん断加工面１０の曲げ割れ評価部を示す。
図１２中の評価部を含む部品稜線の曲げ半径Ｒを４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍと変化させてＦＥＭ解析及び実部品試作による検証を行った。表３に、割れ予測及び実部品試作による割れ判定結果を示す。
【００４０】
【表３】
2020040111.tif 000005
【００４１】
本結果より、曲げ半径Ｒと亀裂長さＬに基づく割れ予測が実部品試作においても有効であることを確認した。これは本手法により高精度に割れ限界が予測できることを表している。
ここで、本発明は、上記に説明した内容に限られるものではなく、例えば、上記実施例では、引張強さが９８０ＭＰａ級以上の鋼板（１１８０ＭＰａ級の鋼板）に適用した例を示している。本発明は、このような高強度鋼板のプレス成形に適用することが好ましいが、引張強さが９８０ＭＰａ級未満の鋼板や、鋼板以外の金属板１に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１     金属板
２    プレス部品
２Ａ    曲げ部
３Ａ   曲げ試験
３Ｂ   曲げ半径と亀裂長さの関係取得
３Ｃ   限界曲げ半径の決定
３Ｄ   変形限界ひずみの取得
３Ｅ   せん断加工面での割れ判定
１０   せん断加工面
２０   試験片
２２   パンチ
ＣＨ   変化位置
Ｌ    亀裂長さ
Ｌ／Ｒ 変化率
Ｒ     パンチの曲げ半径
ＲＸ   限界曲げ半径
【図１】
2020040111.tif 000006
【図２】
2020040111.tif 000007
【図３】
2020040111.tif 000008
【図４】
2020040111.tif 000009
【図５】
2020040111.tif 000010
【図６】
2020040111.tif 000011
【図７】
2020040111.tif 000012
【図８】
2020040111.tif 000013
【図９】
2020040111.tif 000014
【図１０】
2020040111.tif 000015
【図１１】
2020040111.tif 000016
【図１２】
2020040111.tif 000017