(57)【要約】【課題】プレス成形用金型の表面のかじりに対する耐久性を評価する方法を提供する。【解決手段】対向する一対の平坦面１ａからなる評価面を有する一対の金型１と、脱脂処理済みの金属板とを有し、上記一対の金型１の対向する評価面で、上記金属板を板厚方向から一定荷重で挟み込んだ状態で、上記金属板を面内方向に摺動させた際の上記評価面と上記金属板の間の動摩擦係数の大小関係から耐かじり性を評価し、複数の評価面における動摩擦係数の差が±０．０２以下の評価面がある場合は、試験後の面状態から耐かじり性を評価する。【選択図】図１
2020082190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被膜が形成された平坦面からなる評価面が対向する一対の金型における、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の金属板に対する、上記評価面の耐かじり性を評価する耐かじり性評価方法であって、
上記一対の金型の対向する評価面で、脱脂処理済みの上記金属板を板厚方向から、上記評価面と上記金属板の間の面圧が０ＭＰａを超える値、且つ上記金属板の引張強さの１０％以下になるような一定荷重で挟み込んだ状態で、プレス成形時の加工速度よりも遅い摺動速度で、上記金属板を面内方向に複数回繰り返して摺動させ、その合計の摺動距離が５００ｍｍ以上となるまで摺動させた際の、上記評価面と上記金属板の間の動摩擦係数の値の大小関係から耐かじり性を評価し、
複数の評価面の評価を行った場合に、２つの評価面の上記動摩擦係数の差が±０．０２以内であった場合には、動摩擦係数の値の大小関係の代わりに、各評価面の試験後の面状態によって、上記２つの評価面の間の相対的な耐かじり性を評価することを特徴とする耐かじり性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形用金型の表面の型かじりに対する耐久性を評価する、金型の耐かじり性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などの金属板の加工には、主にプレス装置とプレス金型を用いたプレス成形が用いられている。その際、成形材料、プレス金型の材質や形状、金型表面の被膜の有無、プレス成形時の潤滑状態などの条件によっては、型かじり現象が発生し、金型が損傷する場合がある。そして、損傷した金型でプレス成形を続けることによって成形材料に傷が付いてしまうため、製品品質の低下につながる。
近年、自動車の車体には、衝突安全性の向上や車体軽量化によるＣＯ２排出削減が求められており、それらの要求を達成すべく、自動車骨格部品等の自動車車体には、材料強度の高いハイテン材が多く適用されるようになっている。
【０００３】
しかし、被加工材である金属板の材料強度が上昇すると、成形時に被加工材（金属板）と金型の間で高い接触面圧が発生し、その状態で金型との摺動を伴いながら被加工材が成形されるため、金型表面に型かじりが発生しやすい。そのため、非常に高い頻度で金型の交換やメンテナンスを行う必要があり、型かじり対策は、自動車車体へのハイテン材適用の課題となっていた。
これらの問題を解決するため、金型の表面に被膜を形成することで被加工材と金型の摩擦係数を低下させ、型かじりを抑制することが行われる。金型の表面被膜の形成方法には、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）法、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などがあり、多くのメーカーで様々な種類の表面被膜が開発されている。そのため、これらの金型表面に形成する被膜のなかから、金型の耐かじり性（耐型かじり性とも記載する）に優れたものを選定するための耐かじり評価の方法が必要となる。
【０００４】
金型の耐かじり性評価方法として、例えば、非特許文献１に記載の評価方法が提案されている。非特許文献１で提案されている型かじり評価方法では、いずれも被加工材の面直方向に力を作用させ、防錆油や灯油、日本工作油等の潤滑条件下で評価する方法である。
また、特許文献１に記載の耐かじり評価方法もある。特許文献１では、プレス機を用いて、プレス方向平行視にて外周に３つ以上の複数の凹部を有するパンチブロックと所定のクリアランスで嵌め込まれる嵌合部を有するダイブロックを用いて金属板を成形する。このとき、特許文献１では、金属板に摺動を生じさせて、耐かじり性を評価する。
また、特許文献２では、金属板を上下からプレス金型に相当する試験ブロックで挟み込んだ状態で、繰り返し摺動を行い、試験後の試験ブロックの摺動面を観察して、摺動回数の増加に伴う凝着発生状況の推移から耐かじり性を評価する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】薄鋼板成形技術研究会［編］、「プレス成形難易ハンドブック−第４版−」、日刊工業新聞社、２０１７年２月２０日、ｐ．４５２−４５３
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７４３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１で提案されている型かじり評価方法では、防錆油や灯油、日本工作油等の潤滑条件下で評価する方法であるため、表面に被膜を施した金型を評価する場合に、金型にかじりが発生しない可能性が高い。
また、特許文献１で提案されている評価方法では、ダイブロックとパンチブロックの位置がずれることで、摺動される際のクリアランスが変動しやすく、摺動時に被加工材の面直方向に作用する力も変動しやすい。このため、特許文献１の方法では、再現性が低く、摺動時の動摩擦係数といった定量的な評価数値も取得することが出来ない。また、ダイブロックとパンチブロックによって、ハイテン材等の延性の低い材料の被加工材を成形すると、成形途中で被加工材に割れが生じる可能性があり、金型の耐かじり性を評価する際における阻害要因と成り得る。
【０００８】
また、特許文献２で提案されている評価方法では、試験条件によって、摺動面に凝着物が付着し、型かじりが発生したと判定されるまでに膨大な繰り返しの摺動回数を要する可能性がある。さらに、耐かじり性を評価するために、試験を行った全ての摺動面を観察する必要があるため、評価に要する手間が多くなる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に着目してなされたものであり、プレス成形用金型の表面のかじりに対する耐久性をより精度良く評価する方法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】
【００１０】
本発明者は、プレス成形用金型の表面のかじり性に対する耐久性（耐かじり性）を高い再現性で、且つ、簡易的に評価する方法について鋭意検討を行った。その結果、摺動する面が脱脂処理済みの被摺動板の表裏平坦部を、平坦な面を有する表面に被膜処理を施した一対の金型で挟み込み、金型により、被摺動板の面直方向に一定の荷重をかけた状態で、プレス成形で想定される摺動速度よりも遅い速度で被摺動材を繰り返し引抜いたときの動摩擦係数及び金型の表面状態を観察することにより、金型の耐かじり性の評価が可能であるという知見を得た。特に、被摺動板の摺動面を脱脂処理し、さらに、プレス成形で想定される摺動速度よりも遅い速度することで、金型の耐かじり性評価を精度良く、より簡便に行うことができるという知見を得た。
本発明は、このような知見に基づきなされたものである。
【００１１】
そして、課題を解決するために、本発明の一態様は、被膜が形成された平坦面からなる評価面が対向する一対の金型における、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の金属板に対する、上記評価面の耐かじり性を評価する耐かじり性評価方法であって、上記一対の金型の対向する評価面で、脱脂処理済みの上記金属板を板厚方向から、上記評価面と上記金属板の間の面圧が０ＭＰａを超える値、且つ上記金属板の引張強さの１０％以下になるような一定荷重で挟み込んだ状態で、プレス成形時の加工速度よりも遅い摺動速度で、上記金属板を面内方向に複数回繰り返して摺動させ、その合計の摺動距離が５００ｍｍ以上となるまで摺動させた際の、上記評価面と上記金属板の間の動摩擦係数の値の大小関係から耐かじり性を評価し、複数の評価面の評価を行った場合に、２つの評価面の上記動摩擦係数の差が±０．０２以内であった場合には、動摩擦係数の値の大小関係の代わりに、各評価面の試験後の面状態によって、上記２つの評価面の間の相対的な耐かじり性を評価することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、プレス成形用金型の表面のかじりに対する耐久性（耐かじり性）を高い再現性で、且つ、簡易的に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】耐かじり性評価試験を実施する試験装置の構成例を示す模式図である。
【図２】金型の先端部形状の一例を示す斜視図である。
【図３】被摺動板の平面形状の一例を示す図である。
【図４】耐かじり性評価方法の処理例を示すフローチャートである。
【図５】１回摺動時の動摩擦係数とストロークの関係を示す図である。
【図６】繰り返し摺動時の動摩擦係数とストロークの関係を示す図である。
【図７】繰り返し摺動時の金型表面の面状態を観察した結果の図である。
【図８】レーザ顕微鏡での観察範囲を示す図である。
【図９】実施例における、繰り返し摺動時の動摩擦係数とストロークの関係を示す図である。
【図１０】各被膜処理の金型の平均摩擦係数を示す図である。
【図１１】油が付着した被摺動板を使用した場合の金型の平均摩擦係数の結果を示す図である。
【図１２】繰り返し摺動時の金型表面の面状態を観察した結果の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
＜試験装置＞
ここで、以下の説明では、図１に示すような構成の試験装置を用いた場合の金型１の耐かじり評価方法について説明する。
試験装置は、図１に示すように、一対の金型１と、金属板からなる被摺動板３と、押付け装置４と、引抜き装置７とを有する。
【００１５】
＜金型１＞
一対の金型１は、剛性の高い金型フレーム２の内部に配置されている。本実施形態では、一対の金型１が上下で対向配置される場合を例示する。ただし、一対の金型１の対向方向は上下に限定されない。例えば、一対の金型１が左右方向で対向するように配置され、被摺動板３が上下方向若しくは横方向に摺動するような構成であっても良い。
上側の金型１Ａは、金型フレーム２に着脱可能に固定されている。
下側の金型１Ｂは、上側の金型１Ａに対し下方から対向配置されている。下側の金型１Ｂの下部は、押付け装置４の可動部に対し着脱可能に連結している。下側の金型１Ｂは、押付け装置４によって、上下に昇降可能となっている。
【００１６】
一対の金型１は、対向する平坦面１ａからなる評価面を有する。すなわち、上側の金型１Ａの下面及び下側の金型１Ｂの上面は、それぞれ平坦面１ａを有し、その一対の平坦面１ａで被摺動板３を上下から所定荷重で挟み込み可能となっている。
一対の金型１における各先端部での金型形状の一例を図２に示す。各金型１Ａ、１Ｂの先端面は、図２に示すように、摺動方向に交差する方向に延びる中央の平坦面１ａ（評価面）と、その平坦面１ａの左右両側に形成された左右のフィレット部１ｂとからなる。この例では、平坦面１ａが摺動方向と直交する方向に延在する場合を例示している。一対の平坦面１ａが被摺動板３と接触可能な領域であり、例えば一対の平坦面１ａの長手方向中央部が被摺動板３と接触する領域とする。
【００１７】
図２に示す寸法は一例である。平坦面１ａの幅や金型１Ａ、１Ｂの長さ等は使用する被摺動板３のサイズ等に応じて変更しても構わない。この例では、フィレット部１ｂは半径３ｍｍ程度に設定している。このフィレット部１ｂの半径が極端に小さい場合や直角の場合は、摺動時に被摺動板３が過度に引っかかってしまうため、動摩擦係数を適切に評価することが出来ないおそれがあるので、フィレット部１ｂの半径は３ｍｍ以上とすることが望ましい。
上下の両評価面である各平坦面１ａは、被覆処理が施されて被膜が形成されている。
【００１８】
＜被摺動板３＞
被摺動板３は、平板形状の金属板から構成される。本実施形態の評価試験は、曲げ成形などのプレス変形が発生しないので、被摺動板３を構成する金属板としては、プレス部品に供される金属板と同じ板材である必要はない。引抜き荷重Ｆの自由度を考慮すると、高強度鋼板などの高強度の金属板が好ましい。金属板は、鋼板で無くても良く、アルミ合金などの板材であってもよい。
ここで、発明者は、圧延鋼板を被圧延材に使用し、圧延方向と試験の摺動方向とが、同方向となるように構成した場合と、互いに直交するように構成した場合とで耐かじり性の評価に影響が出るか確認をした。確認の結果、被摺動板３の引張強さの１０％以下の引抜き荷重Ｆであれば、特に違いはなかった。
ここで圧延鋼板等は、一般に、表面に防錆油などの油が付着している。
【００１９】
これに対し、本実施形態の被摺動板３は、試験に使用する前に（一対の金型１で挟み込む前に）、アルコールやアセトン、トルエン等の有機溶剤で被摺動板３の表面に付着している防錆油や洗浄油等を脱脂してから評価試験に使用される。
被摺動板３の試験片形状の一例を図３に示す。試験片形状は基本的には短冊状が好ましいが、試験装置への取り付け上問題無く、十分な摺動距離が確保できる長さＬを有していれば、摺動する面（摺動する方向に直交する方向の幅）が一定幅Ｗであること以外、板形状に制約はない。
【００２０】
＜押付け装置４＞
本実施形態の押付け装置４は、軸を上下方向に向けた押付け用油圧シリンダ装置から構成される。押付け装置４は、油圧シリンダ装置に限定されず、一方の金型１を進退可能で且つ、押付け荷重Ｐを発生可能な装置であれば、特に限定されない。
押付け用油圧シリンダ装置の場合、油圧シリンダ装置の油圧やロードセルを用いることで、押付け用油圧シリンダ装置が発生する押付け荷重Ｐを求めることが出来る。本実施形態ではロードセルで測定するとする。
押付け装置４を駆動することで、一対の金型１で被摺動板３を上下から挟み込むことで、被摺動板３の面直方向に荷重を負荷することが出来る。
【００２１】
＜引抜き装置７＞
本実施形態の引抜き装置７は、引抜き用油圧シリンダ装置５と、引抜き用油圧シリンダ装置５のピストン部先端に設けられたチャック６とを備える。
チャック６は、被摺動板３を上下から挟み込むことで、引抜き用油圧シリンダ装置５のピストン部に被摺動板３を連結する装置である。
引抜き用油圧シリンダ装置５は、被摺動板３を摺動方向に引っ張る装置である。
引抜き用油圧シリンダ装置５の油圧やロードセルを用いることで、被摺動板３の引抜き荷重Ｆを求めることが出来る。
【００２２】
＜変位計８＞
変位計８は、被摺動板３の摺動距離を測定する装置である。
変位計８は、例えば、引抜き用油圧シリンダ装置５のピストン部のストローク量を測定することで、被摺動板３の摺動距離を測定する。
そして、変位計８の測定した摺動距離が予め設定した設定ストローク量となったら、引抜き用油圧シリンダ装置５による引抜きを停止する。
設定ストローク量は、例えば１００ｍｍとする。
【００２３】
＜評価試験方法＞
試験装置は、図１のように、剛性の高い金型フレーム２の内部に評価対象となる一対の金型１を上下に対向させて配置する。このとき、下側の金型１Ｂは押付け用油圧シリンダ装置からなる押付け装置４に固定されている。
一対の金型１間に板厚を上下に向けて被摺動板３を配置し、押付け装置４を駆動することで、下側の金型１Ｂを上昇させて、上下の金型１で被摺動板３を設定押付け荷重Ｐで上下から挟み込む。これによって、被摺動板３に対し、被摺動板３の面直方向に荷重を負荷した状態となる。
ここで、評価試験に先立って、上下一対の金型１で感圧紙を押圧することで、上下金型１Ａ、１Ｂの平坦面１ａが均一に当たるかどうかを確認するとよい。このとき、上下金型１Ａ、１Ｂの平坦面１ａ同士が均一に当たっていなければシム板等を使用して、金型１の平坦面１ａの傾きを調整する。
【００２４】
また、上下の金型１から被摺動板３が負荷を受ける面積は、被摺動板３の幅Ｗに金型平坦面１ａの幅を乗じた値となる。被摺動板３に負荷する面圧は０ＭＰａよりは大きく、被摺動板３の引張強さの１０％以下となるように負荷することが望ましい。被摺動板３の引張強さの１０％以下であれば、被摺動板３に発生する伸びは許容範囲に収まる。引張強度１５００Ｍｐａの金属板を使用する場合は、１５０Ｍｐａ以下の押付け荷重Ｐとする。
引抜き速度、すなわち摺動速度は、プレス成形時のプレス速度よりも遅い方が好ましい。摺動速度は、例えば、１５０ｍｍ／ｍｉｎ以上３００ｍｍ／ｍｉｎ以下とする。
【００２５】
下側の金型１Ｂの上昇による挟み込みに前後して、被摺動板３の長手方向の端部を、チャック６で把持させる。これによって、被摺動板３が引抜き用油圧シリンダ装置５に連結された状態となる。なお、引抜き用油圧シリンダ装置５のピストン部の進退方向を、被摺動板３の長手方向にそった面内方向となるように設定しておく。すなわち、ピストン部の軸と被摺動板３の長手方向とが一致するように設定する。図１においては、引抜き用油圧シリンダ装置５は被摺動板３の長手方向にスライドして動くことが可能であり、被摺動板３を右から左に引抜くことで被摺動板３を摺動する構成となっている。
ここで、押付け装置４及び引抜き用油圧シリンダ装置５で発生した荷重は、例えばロードセルによって所定サンプリング周期で取得する。また、接触式若しくは非接触式の変位計８にて、引抜き用油圧シリンダ装置５により引き抜かれた被摺動板３の移動距離を取得する。
【００２６】
以上のように設定したら、引抜き用油圧シリンダ装置５を作動させ、被摺動板３を金型１から被摺動板３の面内方向（この実施形態では長手方向）に引き抜く。このとき、押付け荷重Ｐ、引抜き荷重Ｆ及び被摺動板３の移動距離のデータはそれぞれ、ロードセルや変位計８によって所定サンプリング周期で取得される。
ここで、引抜き時に被摺動板３の片面（上面若しくは下面）に作用する動摩擦係数μは、押付け荷重をＰ、引抜き荷重をＦとすると、「μ＝Ｆ／２Ｐ」で算出することが出来る。
【００２７】
押付け荷重Ｐ、及び引抜き荷重Ｆは、それぞれ、所定サンプリング周期で取得され、摺動時に取得した取得値の平均値とする。ここで、摺動開始時は値が不安定となっているため、押付け荷重Ｐ、及び引抜き荷重Ｆとして、例えば、摺動ストロークの途中位置（例えば１／２の位置）から摺動ストローク終了直前までの間の平均値を使用することが好ましい。
上記の試験後に、取得した動摩擦係数、又は試験後の評価面となる平坦面１ａの面状態の少なくとも一方によって、評価面の耐かじり性、つまり金型１の耐かじり性（耐型かじり性）を評価する。
【００２８】
評価は原則として、動摩擦係数で評価する。この場合には、動摩擦係数が小さい方が金型１の耐かじり性が高いと判定する（第１の評価）。第１の評価は、動摩擦係数の値による絶対評価でもよい。
ただし、複数の評価面間の評価において、２つの評価面の動摩擦係数の差が±０．０２以内の場合には、動摩擦係数の大小での評価の代わりに、試験後の評価面の表面状態を観察し、評価面への被摺動板３の凝着物の付着が少ない、もしくは、評価面の摩耗が少ない評価面の方が、耐かじり性に優れていると判定する（第２の評価）。
【００２９】
評価は、例えば、予め基準とする金型１で試験を行う等によって動摩擦係数の値や面状態を取得し、それを評価基準データとし、その評価基準データと比較することで行う。
又は、比較したい複数の被膜がある場合には、その各被膜を設けた金型１で上記の試験を行って、動摩擦係数や面状態の比較を行って、複数の被膜間における、相対的な金型１の耐かじり性の判定を行う。この場合、被膜以外は同一条件で試験を行うことが好ましい。
【００３０】
次に、上記の耐かじり性評価方法の処理の一例について、図４を参照して説明する。
上記の試験機に、被膜が形成されている評価面を有する一対の金型を取り付ける（ステップＳ１０）。その後、感圧紙等を挟み込むことによって、金型の評価面の平坦度を確認する（ステップＳ２０）。
その後、摺動試験を、合計の摺動距離が５００ｍｍ以上となるまで繰り返し実施して、金型が有する評価面と被摺動板３との間の動摩擦係数を取得する（ステップＳ３０）。
この摺動試験を行う前に、被摺動板３の表面の脱脂処理を行う。
【００３１】
また、摺動試験の条件として、次の条件に設定を行う。
・押付面圧Ｐ：０ＭＰａ＜Ｐ≦被摺動板３を構成する金属板の引張強さの１０％
・摺動速度：プレス加工より低速
・摺動距離：合計５００ｍｍ以上
また、ステップＳ１０〜ステップＳ２０による摺動試験を、複数の金型に対し実施したり、同一の平坦面に形成する被膜を変えたりして（評価面を変えて）、複数回実施する。
また、同一条件の評価面について、ステップＳ１０〜ステップＳ２０による摺動試験を、複数回実施してもよい。この場合、取得した複数の動摩擦係数の平均値を評価に使用する。
【００３２】
上記の試験後に、評価面の評価を行う。
第１の評価（ステップＳ５０）では、取得した動摩擦係数の値をもって評価を行う。動摩擦係数による第１の評価においては、動摩擦係数が小さい方が金型１の耐かじり性が高いと判定する。
ただし、２つの評価面の動摩擦係数の差が、±０．０２以内か否かを判定し（ステップＳ４０）、差が±０．０２以内と判定した場合には、動摩擦係数に差異が見られない評価面と認定して（ステップＳ６０）、第２の評価によって耐かじり性を評価する（ステップＳ７０）を行う。
【００３３】
第２の評価において、試験後の平坦面１ａの面状態で評価する場合には、面の粗さの変化で判定する。摺動後の表面の凹凸の高さが大きくなっているほど、すなわち、摺動後の面形状が粗く変化しているほど、金型１の耐かじり性が低いと判定する。ここで、被摺動板３が摺動で擦れて発生した微小な粉体が平坦面１ａ表面に一時的に付着することで、その部分だけが凸となる。また、その粉体が取り除かれる際に、耐かじり性が悪いと、被膜の一部が粉体の取り除きと一緒に取り除かれて凹となることもある。
なお、第２の評価における、試験後の面状態の評価は、粗さの観察による感応評価に限定されず、粗さ計によって表面粗さを測定し、その粗さの度合いや、粗さの変化で耐かじり性を評価しても良い。
【００３４】
同じ性状の被摺動板３を使用し、性質の異なる２つの被膜処理を施した金型１を使用した上述の評価試験を行うことで取得した動摩擦係数とストローク量（摺動距離）の関係を図５に示す。
この図５では、被膜処理Ａよりも被膜処理Ｂの方が低い動摩擦係数を示しており、被膜処理Ｂの方が耐型かじり性に優れていることが分かる。ここで、動摩擦係数の値により評価する場合、例えば、設定ストローク量を１００ｍｍに設定し、５０ｍｍ以上１００ｍｍ未満で取得した動摩擦係数の平均値同士を比較するようにすればよい。
【００３５】
また、金型１の使用回数による耐型かじり性を評価したい場合には、上述の一対の金型１で被摺動板３を挟み込んだ状態で被摺動板３を面内方向に摺動させる工程を、複数回繰り返し、工程毎（摺動させる毎）の動摩擦係数又は評価面での摺動後の面状態の少なくとも一方を取得して、耐かじり性を評価すると良い。
また、一対の金型１で脱脂処理済みの金属板である被摺動板３を挟み込んだ状態で被摺動板３を面内方向に摺動させる工程を複数回繰り返す際に、合計の摺動距離が５００ｍｍ以上となるように設定することが好ましい。合計の摺動距離を５００ｍｍ以上とすることで、より確実に耐かじり性を評価することが可能となる。合計の摺動距離の上限は特に無いが、例えば１０００ｍｍ以下とする。
【００３６】
図６に、図５と同様の被摺動板３及び被膜処理を施した金型１を使用した繰り返し平板引抜摺動試験より取得した動摩擦係数とストローク量の関係を示す。この例は、１回毎に新しい被摺動板３に交換して試験を実施した。また、１回の摺動距離を１００ｍｍとし、且つ繰り返し回数を２０回とした結果である。図６の場合には、繰り返し平板引抜摺動試験においても、表面被膜Ａよりも表面被膜Ｂの方が低摩擦係数であり、耐型かじり性に優れていることが判別することが出来る。
【００３７】
図６に示した結果では、総ストロークを通じて動摩擦係数がほとんど一定となっていて、動摩擦係数が安定している。このため、総ストロークを通しての動摩擦係数の平均値の大小関係から、耐型かじり性の優劣を判定することが出来る。この場合の動摩擦係数の平均値は、各工程での平均値を求め、更に各工程での平均値の平均値をとった値である。
一方で、総ストロークを通じて、動摩擦係数が徐々に増加、減少、変動して安定しない場合が想定される。その場合には、総ストロークの内、各工程の動摩擦係数の平均値が最小だったストロークに対して、最大だったストロークの動摩擦係数が５０％以上乖離している場合は耐型かじり性が劣っていると判定する。なお、総ストロークを通じて、動摩擦係数が安定している方が耐型かじり性は高い。
【００３８】
次に、各被膜処理において、図６の結果を得た試験における、合計２０回の摺動（工程）のうち、摺動前、１回摺動後、１０回摺動後、２０回摺動後における金型１表面をレーザ顕微鏡で観察した。図７に、平坦面での凹凸の高さの状態を示す。このとき、レーザ顕微鏡で観察した金型１の範囲を図８に模式的に示す。図８において、符号Ｓが摺動領域であり、符号Ｋが面状態を観察した範囲である。すなわち、被摺動板３の幅方向中央位置での表面の粗さの状態を評価した。被摺動板３の幅方向中央位置が一番安定していると推定される。
ここで、面状態を、レーザ顕微鏡により金型１表面の凹凸を観察したが、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）といった観察装置を用いて、金型１表面を観察し、耐型かじり性の優劣を判定しても良い。
【００３９】
図７に示した被膜処理Ａ及びＢを施した金型１の表面観察結果において、被膜処理Ａの金型１の表面には凸部、すなわち、表面に被摺動板３である金属板の微小な粉体が凝着している。これに対して、被膜処理Ｂの金型１表面は、総ストロークに亘って、ほとんど平坦であり、被摺動板３の微小な粉体が凝着していないことが分かる。
通常、耐型かじり性が低い金型表面は、被摺動板３である金属板の微小な粉体が凝着しやすい。金型表面に凝着した金属板の小片は繰り返し摺動することで、金型表面から剥離や、再凝着を繰り返す。そのため繰り返し摺動試験の最終試験後の金型１の表面状態だけではなく、繰り返し摺動試験の初期〜中期〜後期を通して測定した金型１の表面状態の履歴から耐型かじり性を判定するのが望ましい。
【００４０】
以上のように、各種被膜処理を施した金型１を用いて、１回若しくは繰り返しの摺動試験から取得した動摩擦係数の値及び、摺動試験後の金型１の表面状態の観察結果から総合的に判断して被膜処理Ａよりも被膜処理Ｂの方が耐型かじり性に優れていることを評価することが出来る。
ここで、本実施形態にあっては、被摺動板３となる金属板に対し予め脱脂処理を行っている。後述のように、脱脂処理を行わない金属板を使用すると、脱脂処理をした場合に比べて、動摩擦係数の差が小さくなって、評価精度が悪くなる。このため、本実施形態では、被摺動板３となる金属板に対し予め脱脂処理を行って評価精度を向上させている。
【実施例】
【００４１】
次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
評価を行う金型１は、冷間金型用鋼であるＳＫＤ１１を母材とした。平坦面１ａの表面にはＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆの４種類のタイプの被膜処理を行った。金型１の形状は図２に示したものと同形状であり、図１に示した構成の試験装置を用いて摺動試験を行った。被摺動板３となる金属板は、１３２０ＭＰａ級の冷延鋼板とし、板厚は１．６ｍｍのものを使用した。
金属板はアセトンにより表面を脱脂処理した。なお、比較として、脱脂処理後に、一般洗浄油であるプレトンＲ３５２Ｌを塗布した被摺動板３も別途、用意して評価した。
【００４２】
上記Ｃ〜Ｆの被膜処理を施した金型１を被摺動板３に上下方向から押し当て、２０ＭＰａの面圧が付与されるよう、押付け用油圧シリンダ装置を作動させた。そして、１回の摺動距離を１００ｍｍ、摺動速度を２００ｍｍ／ｍｉｎとなるように引抜き用油圧シリンダ装置５を作動させ、繰り返し２０回で、被摺動板３の引抜きの工程を実施した。摺動速度は低速度だと動摩擦係数が増加するため、耐型かじり性の判定がしやすくなる。本試験では、プレスストロークの速度よりも遅い２００ｍｍ／ｍｉｎとした。これより低速度で試験してもよいが、試験時間が長くなるため、２００ｍｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００４３】
このときに取得した各被膜処理を施した金型１における脱脂処理した被摺動板３の引抜きストロークと動摩擦係数の関係を図９に示す。また、この時の各被膜処理における動摩擦係数の平均値（平均摩擦係数）を図１０に示す。
また、プレトンＲ３５２Ｌを塗布した被摺動板３を用いた１工程目の摺動試験における動摩擦係数の平均値（平均摩擦係数）を図１１に示す。
更に、脱脂状態の金属板を使用した、各摺動後の金型表面における、図８に示す範囲Ｋについてレーザ顕微鏡で観察した。観察した表面の凹凸の状態を図１２に示す。
【００４４】
＜評価結果＞
図９から分かるように、脱脂状態の金属板を使用した被膜処理Ｃ〜Ｆは、総ストロークを通して動摩擦係数がいずれの被膜処理も安定していた。このため、総ストロークにおける動摩擦係数の平均値（平均摩擦係数）で評価した。
各被膜処理での平均摩擦係数を示す図１０から分かるように、各被膜処理における脱脂処理した被摺動板３の動摩擦係数の平均値では、被膜処理Ｆが最も動摩擦係数が低く、被膜処理Ｃが最も動摩擦係数が高い。また、本発明に基づく第１の評価において、この時点で被膜処理Ｆが最も耐かじり性が高く、被膜処理Ｃが最も耐かじり性が低いと評価することができる。
また、被膜処理Ｄ及びＥは、おおよそ同程度の近似した平均摩擦係数を示しているため、動摩擦係数の大小関係による耐かじり性の評価が難しい。前記被膜処理Ｄと被膜処理Ｅの動摩擦係数の平均値は０．３４９であり、前記平均値から±０．０２以内であることから、第２の評価によって耐かじり性を評価する。
【００４５】
次に、図１２に示した各摺動後の金型１の表面観察の結果から、被膜処理Ｃ〜Ｆの面形状は、平均摩擦係数が最も高かった被膜処理Ｃでは凸部すなわち、被摺動板３が金型表面に凝着している痕跡が確認されたため、耐型かじり性は最も悪いと評価した。また、平均摩擦係数が最も低かった被膜処理Ｆでは、金型表面はほぼ平坦であり、被摺動板３の凝着や被膜の摩耗といった損傷は確認されなかったため、耐型かじり性は最も良いと評価出来る。このように、面状態だけの評価からも、耐かじり性が評価出来ることが分かる。
【００４６】
一方、第１の評価による耐かじり性の判定が困難であった被膜処理Ｄ及びＥの金型表面については、被膜処理Ｄでは表面に被摺動板３の凝着や摩耗が確認出来ないが、被膜処理Ｅでは被摺動板３の凝着が認められる。このように、第１の評価によって耐かじり性の判定が困難な場合は、試験後の評価面の面状態を評価する第２の評価によって精度良く評価出来ることが分かる。
【００４７】
以上の結果を総合的に判断することにより、被膜処理Ｆが最も耐型かじり性が良く、続いて被膜処理Ｄ、被膜処理Ｅで、被膜処理Ｃが最も耐型かじり性が悪いと評価することが出来る。
一方で、図１１に示すように、プレトンＲ３５２Ｌを塗布した条件で摺動試験した場合、摺動後の動摩擦係数の平均値をみると、被膜処理の種類が変化しても、動摩擦係数の平均値はおおよそ０．１０〜０．１１の範囲となっている。すなわち、被膜処理の違いによる金型の耐かじり性の性能差を精度良く評価することが出来ない。そのため、被摺動板３を脱脂処理した後に摺動評価を行うことでで、金型表面に被膜が形成されていても、精度良く耐かじり性を評価出来る。
【符号の説明】
【００４８】
１ 金型
１Ａ 上側の金型
１Ｂ 下側の金型
１ａ 平坦面
１ｂ フィレット部
２ 金型フレーム
３ 被摺動板
４ 押付け装置
５ 引抜き用油圧シリンダ装置
６ チャック
７ 引抜き装置
８ 変位計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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