(57)【要約】      （修正有）【課題】非晶質合金リボンから非晶質合金片を打抜き加工する、非晶質合金片の製造方法において、工具コーティングだけに依存しない別の方法で、工具寿命を改善することが可能な、製造方法を提供する。【解決手段】非晶質金属リボン表面に、所定形状の打抜き輪郭線となる塑性加工溝を形成し、打抜き用パンチ及びダイにより、前記所定形状の非晶質合金片に打抜き加工する、ことを特徴とする非晶質合金片の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質金属リボン表面に、所定形状の打抜き輪郭線となる塑性加工溝を形成し、打抜き用パンチ及びダイにより、前記所定形状の非晶質合金片に打抜き加工する、ことを特徴とする非晶質合金片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
非晶質合金リボンから所定形状の非晶質合金片に打抜き加工する、非晶質合金片の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非晶質合金は、通常の結晶質合金と同じ組成でも、機械的特性、磁気特性、耐食性等に優れた特性を示すことが知られている。特に、Ｆｅ基やＣｏ基の非晶質合金は、結晶粒界が形成されないことから、保磁力の小さい軟磁性材料になることが知られている。
また、非晶質合金は、合金溶湯を急冷凝固して作製することができ、例えば、合金溶湯を回転する冷却ロール表面に供給し、合金溶湯をロール表面で連続凝固させて作製することができる。これは、単ロール法と呼ばれる製法であり、非晶質合金をリボン状に作製できる製法である。
そして、リボン状に作製した非晶質合金は、例えば、巻き回しにより磁気コアに成形することができる。
【０００３】
また、非晶質合金リボンから、モータのステータコアやローターコアを成形しようとする場合、これら磁気コアは、形状が複雑なので巻き回しにより成形することができない。そこで、非晶質合金リボンを所定形状に打抜いて非晶質合金片とし、この非晶質合金片を積層して磁気コアにすることが知られている（例えば、特許文献１）。  
【０００４】
また、非晶質合金リボンを打抜き加工する場合、非晶質合金リボンは硬く加工性が悪いため、連続して加工を行うと、工具、すなわち、パンチとダイが急速に摩耗し、結果として、工具寿命が短くなることが知られている。これを改善する方法としては、これら工具表面にコーティングを施し、工具表面の摩耗を予防する方法が知られている（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１９６１３号公報
【特許文献２】特開昭６０−２２７９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に示されているような工具コーティングは、工具寿命の改善には有効ではあるものの、非晶質合金リボンを連続して打抜き加工するには、改善が不十分であった。したがって、工具コーティングだけに依存しない別の方法で、工具寿命を改善する方法が望まれていた。
【０００７】
そこで本発明では、非晶質合金リボンから非晶質合金片を打抜き加工によって得る、非晶質合金片の製造方法において、工具寿命を改善することが可能な製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明である非晶質合金片の製造方法は、非晶質金属リボン表面に、所定形状の打抜き輪郭線となる塑性加工溝を形成し、打抜き用パンチ及びダイにより、前記所定形状の非晶質合金片に打抜き加工する非晶質合金片の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非晶質合金リボンから非晶質合金片を打抜き加工によって得る、非晶質合金片の製造方法において、工具寿命を改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態において、非晶質合金リボンから非晶質合金片を打抜き加工するのに用いる治具１の断面概念図である。
【図２】本実施形態において、非晶質合金リボン表面に塑性加工溝を形成するのに用いる刻印治具２１の断面概念図である。
【図３】本実施形態において、刻印治具２１を用いて溝を形成した際の、溝深さと押付け荷重の関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態において、刻印治具２１における押付荷重と、治具１を用いて打抜き加工した際の打抜荷重の関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態において、打抜き加工後の非晶質合金片の端面を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一般的に、打抜き加工における、ダイとパンチとのクリアランスには、材料にあった適正範囲が存在し、板厚の３％〜２０％程度とされる。そして、適正範囲を外れると工具寿命は短くなることが知られている。
従って、工具寿命を保ちつつ、打抜き加工するためには、予め、適正なクリアランス範囲を確認し、その後、加工が適正範囲内で行われるように、厳正に管理をしながら加工をしなければならなかった。上述した非晶質合金は、通常５〜５０μｍ程度の厚さであるため、適正なクリアランス範囲は極めて狭く、クリアランスの調整はかなり難しい。
【００１２】
そこで、本発明者らは、厳正なクリアランス管理をしなくても、工具寿命を維持することができる打抜き加工の方法を検討した。
その結果、予め、非晶質合金リボン表面に塑性加工溝を形成しておくことが有効であるであることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
本発明では、非晶質金属リボン表面に、所定形状の打抜き輪郭線となる塑性加工溝を形成し、打抜き用パンチ及びダイにて非晶質合金片に打抜き加工する。打抜き輪郭線となる塑性加工溝を形成することで、小さな打抜荷重で、非晶質合金片を打抜くことができ、工具寿命を改善することができる。以下、詳しく説明する。
【００１４】
本発明者らは、初期検討において、非晶質合金リボン表面に、非晶質合金片の打抜き輪郭線となる溝を形成し、打抜き用パンチ及びダイにて、形成した溝に変形応力を集中させれば、良好な形状に打抜き加工できる、との仮説を立て取り組んだ。
具体的には、φ１６ｍｍの円板形状に加工された非晶質合金リボンサンプルの表面に、レーザーアブレーション加工により、φ９．３ｍｍの円を描くように打抜き輪郭線となる溝を形成し、このサンプルについて、図１に示す治具１を用いて打抜き加工を行った。
【００１５】
治具１は、下板２、上板３、ダイ４、ワーク押え５、ガイドリング６、逆押し７、パンチ８、接続棒９を備え、ダイ４とワーク押え５との間に、非晶質合金リボンサンプルＳ１を配置できるようにしている。
【００１６】
また、下板２、上板３は、非晶質合金リボンサンプルＳ１を押える側と逆側に、それぞれ配置され、接続棒９により接近固定できるようにしている。これにより、非晶質合金リボンサンプルＳ１が、ダイ４とワーク押え５との間に、強く挟まれるようにしている。
【００１７】
また、下板２、上板３、ダイ４、ワーク押え５は、それぞれ貫通孔を有し、これらは、治具１において、それぞれの貫通孔の軸が揃うように配置されている。
【００１８】
また、ガイドリング６は、内径を非晶質合金リボンサンプルＳ１と同じ径とし、ダイ４、ワーク押え５の貫通孔と軸を同じにして配置されている。これにより、非晶質合金リボンサンプルＳ１の中心が、ダイ４、ワーク押え５の貫通孔の軸に一致し、打抜き輪郭線となる溝により形成されるφ９．３ｍｍの円と、ワーク押え５の貫通孔との位置決めができるようにしている。
【００１９】
また、下板２、上板３、ダイ４、ワーク押え５の貫通孔には、下板２側から逆押し７、上板３側からパンチ８が挿入され、非晶質合金リボンサンプルＳ１の両面に、逆押し７、パンチ８の先端面が接触できるようにしている。そして、パンチ８の先端面が、打抜き輪郭線となる溝により形成した円の内部を押せる位置に位置決めされていて、良好な打抜き加工ができた場合、φ９．３ｍｍの非晶質合金片を打抜くことができる。
【００２０】
また、非晶質合金リボンサンプルＳ１をセットした治具１は、逆押し７、パンチ８を挿入した後、逆押し７、パンチ８を外側からクランプして、非晶質合金リボンサンプルＳ１の両面に、逆押し７、パンチ８の先端面が強く接触されるようにした。そして、不図示のプレス装置により、下板２を支持しつつ、パンチ８に荷重を印加して打抜き加工を試みた。
【００２１】
ここで、下板２、上板３、ダイ４、ワーク押え５の貫通孔の内径を９．４ｍｍとし、逆押し７、パンチ８の外径を９．２ｍｍとした。すなわち、ダイ４とパンチ８との間に片側１００μｍのクリアランスを形成した。
【００２２】
本実施形態では、厚みが平均２４．８μｍの非晶質合金リボンサンプルＳ１を使用した。
治具１は、非晶質合金リボンサンプルＳ１の厚みに対して、クリアランスが著しく広いため、摩耗の影響が小さくなり、工具寿命の改善が期待される一方、形状良く打抜き加工できないことが想定された。
【００２３】
初期検討では、レーザーアブレーション加工を用いて、非晶質合金リボンサンプルＳ１表面に平均４μｍの溝を形成して打抜き加工を行った。しかし、打抜荷重は、溝を形成しない時の平均７２ｋｇに対し、１０個のサンプルで２５〜７５ｋｇと大きくばらつき、期待される効果がほとんどない場合も確認された。
【００２４】
上記初期検討の結果から、レーザーアブレーション加工により、さらに深い溝を形成することも検討したが、レーザ加工時間の増大とスパッタ発生による異物付着の問題があり、良好な形状の非晶質合金片が得られる可能性は低いと考え、それ以上の検討は中止した。
【００２５】
次に、本発明者らは、レーザーアブレーション加工に替えて、図２に示す刻印治具２１により塑性加工溝を形成することを検討した。
【００２６】
図２の刻印治具２１は、刻印パンチ２２、アンビル２３を有するものであり、非晶質合金リボンサンプルＳ１を、アンビル２３の先端に配置した後、非晶質合金リボンサンプルＳ１表面に、φ９．３ｍｍの円状とした刻印パンチ２２の先端を、所定の荷重で押し付けられるようにしている。
【００２７】
非晶質合金リボンサンプルＳ１表面に、刻印治具２１を用いて押付加工を行ったところ、打抜き輪郭線となる塑性加工溝が形成されることを確認できた。
【００２８】
図３に示すように、押付荷重に対する溝深さは、ほぼリニアに変化し、押付荷重１ｔｏｎ当たり、平均で１１．３μｍ深さとなった。
【００２９】
次に、打抜き輪郭線となる塑性加工溝を形成した非晶質合金リボンサンプルＳ１について、前述の治具１を用いて打抜き加工を行い、押付荷重に対する打抜荷重の関係を確認した。
ここで、押付荷重が０ｔｏｎの時は、溝を形成しないサンプルの打抜き加工に対応するとした。
【００３０】
その結果、図４に示すように、塑性加工溝を形成する押付荷重が１ｔｏｎでも、打抜荷重が大きく低減できていることが分かった。これは、レーザーアブレーション加工による溝形成とは異なり加圧によりフリーボリュームが減少するとともに短範囲の結晶組織（クラスタ）が形成され、塑性変形からせん断破壊機構が加わり、より弱い力でも簡単に打ち抜くことが可能になったと推測される。
【００３１】
図５は、押付荷重１ｔｏｎにて溝を形成したサンプルの、打抜き後の端面を示している。
溝直下の厚み部分が非結晶合金に良く見られる引張破断面を示した。
【００３２】
以上より、予め、非晶質合金リボン表面に打抜き輪郭線となる塑性加工溝を形成することで、工具にかかる負荷を小さくできるため、工具寿命を改善できることが分かった。また、通常よりも大きなクリアランスで打抜き加工ができるため、工具の調整に掛かる工数の削減も期待できる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、刻印治具２１を用いたが、ダイカットロールを使用して連続的に塑性加工溝を形成すれば、作業工数の低減が期待できる。
【００３４】
本発明は、非晶質組織を維持したまま製品となるものだけでなく、非晶質合金リボンとして打抜き加工され、その後にナノ結晶化されるナノ結晶合金用の非晶質合金リボンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  治具
２  下板
３  上板
４  ダイ
５  ワーク押え
６  ガイドリング
７  逆押し
８  パンチ
９  接続棒
２１  刻印治具
２２  刻印パンチ
２３  アンビル
【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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