(57)【要約】【課題】より正確に金属の成形試験を行うことが可能な成形試験装置及び成形試験方法を提供すること。【解決手段】本発明は、試験材に対して張出加工を行うことで当該試験材の成形試験を行う成形試験装置であって、所定温度の液体状の熱媒体を保持し、前記試験材が当該熱媒体中に浸漬される熱媒体浴と、前記熱媒体浴中に配設されており、前記熱媒体の流れる流路が形成されたスペーサと、前記熱媒体浴中で前記スペーサの天面上に配設されるダイと、前記試験材が固定されるものであり、前記熱媒体浴中に降下することで前記試験材を前記熱媒体中に浸漬させる試験材固定機構と、前記熱媒体浴中へと降下し、前記試験材固定機構及び前記ダイに挟持された前記試験材を押圧することで当該試験材に対して負荷を付与するパンチ部と、を備える。【選択図】図１
2014081308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験材に対して張出加工を行うことで当該試験材の成形試験を行う成形試験装置であって、
所定温度の液体状の熱媒体を保持し、前記試験材が当該熱媒体中に浸漬される熱媒体浴と、
前記熱媒体浴中に配設されており、前記熱媒体の流れる流路が形成されたスペーサと、
前記熱媒体浴中で前記スペーサの天面上に配設されるダイと、
前記試験材が固定されるものであり、前記熱媒体浴中に降下することで前記試験材を前記熱媒体中に浸漬させる試験材固定機構と、
前記熱媒体浴中へと降下し、前記試験材固定機構及び前記ダイに挟持された前記試験材を押圧することで当該試験材に対して負荷を付与するパンチ部と、
を備えることを特徴とする、成形試験装置。
【請求項２】
前記ダイには、前記試験材に当接する前記パンチ部の押圧部位と対応する位置に貫通孔が設けられており、
前記パンチ部が前記熱媒体中へと降下することで、前記貫通孔内の前記熱媒体は前記流路を通って前記熱媒体浴中を流れ、前記熱媒体浴中に対流を生じさせる
ことを特徴とする、請求項１に記載の成形試験装置。
【請求項３】
前記スペーサを厚み方向に切断した場合の前記流路の総断面積をＳ１とし、前記試験材に当接する前記パンチ部の押圧部位の前記スペーサへの投影面積をＳ２としたときに、（Ｓ２／Ｓ１）で表される値が、０．２〜１００である
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の成形試験装置。
【請求項４】
前記（Ｓ２／Ｓ１）で表される値が、０．４〜８である
ことを特徴とする、請求項３に記載の成形試験装置。
【請求項５】
前記試験材固定機構には、貫通孔が設けられており、
前記パンチ部は、前記貫通孔を介して前記試験材を押圧する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の成形試験装置。
【請求項６】
前記パンチ部は、荷重が付与される板状部位と、当該板状部材から突設され、前記試験材に当接することで前記試験材を押圧する押圧部位と、を有する、断面略Ｔ字形状の部材であり、
前記板状部材と前記試験材固定機構との間には、所定の閾値以上の荷重が付与された際に付与された荷重の大きさに応じて収縮する収縮部材が設けられており、
前記収縮部材が収縮することで、前記押圧部位の先端部が前記試験材を押圧する
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の成形試験装置。
【請求項７】
前記熱媒体の温度を制御する温度制御機構を更に備える
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の成形試験装置。
【請求項８】
前記押圧部位の先端部は、球形状、角筒形状、円筒形状又は円錐形状を有している
ことを特徴とする、請求項６に記載の成形試験装置。
【請求項９】
前記収縮部材は、ガススプリングである
ことを特徴とする、請求項６に記載の成形試験装置。
【請求項１０】
試験材に対して張出加工を行うことで当該試験材の成形試験を行う成形試験方法であって、
熱媒体浴中に降下することで前記試験材を前記熱媒体中に浸漬させる試験材固定機構に前記試験材を固定し、
熱媒体の流れる流路が形成されたスペーサ及び当該スペーサの天面上に配設されるダイが配設されており、所定温度の熱媒体が保持されている熱媒体浴中に、前記試験材の固定された前記試験材固定機構と、前記試験材を押圧することで当該試験材に対して負荷を付与するパンチ部と、を降下させ、
前記試験材が前記試験材固定機構及び前記ダイに挟持された後に、前記パンチ部を更に前記熱媒体浴中へ降下させて、前記試験材を押圧する
ことを特徴とする、成形試験方法。
【請求項１１】
前記試験材が前記試験材固定機構及び前記ダイに挟持された後、前記試験材及び前記パンチ部の温度が安定した段階で、前記パンチ部を更に前記熱媒体浴中へと降下させる
ことを特徴とする、請求項１０に記載の成形試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形試験装置及び成形試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、家電製品、建築構造物等の被加工材を成形するにあたっては、各種の金属材に対して絞り加工やプレス加工等といった各種の成形処理が施される（例えば、以下の特許文献１を参照。）。また、ある種の鋼板においては、被加工材である鋼板を加熱しながら熱間で成形することも行われている（例えば、以下の特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９０９６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているような各種の成形加工を行う際には、被加工材である金属材の成形加工特性を調べ、加工対象となる金属材に適した加工方法を用いることが重要である。
【０００５】
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼やＴＲＩＰ鋼等のオーステナイト組織を含む鋼板（以下、オーステナイト鋼板と記述する。）のようなある種の金属材では、金属材そのものに由来する発熱（例えば、加工発熱や加工変態熱）によって正確な試験結果の取得が困難になる場合があるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より正確に金属の成形試験を行うことが可能な成形試験装置及び成形試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、試験材に対して張出加工を行うことで当該試験材の成形試験を行う成形試験装置であって、所定温度の液体状の熱媒体を保持し、前記試験材が当該熱媒体中に浸漬される熱媒体浴と、前記熱媒体浴中に配設されており、前記熱媒体の流れる流路が形成されたスペーサと、前記熱媒体浴中で前記スペーサの天面上に配設されるダイと、前記試験材が固定されるものであり、前記熱媒体浴中に降下することで前記試験材を前記熱媒体中に浸漬させる試験材固定機構と、前記熱媒体浴中へと降下し、前記試験材固定機構及び前記ダイに挟持された前記試験材を押圧することで当該試験材に対して負荷を付与するパンチ部と、を備える成形試験装置が提供される。
【０００８】
前記ダイには、前記試験材に当接する前記パンチ部の押圧部位と対応する位置に貫通孔が設けられており、前記パンチ部が前記熱媒体中へと降下することで、前記貫通孔内の前記熱媒体は前記流路を通って前記熱媒体浴中を流れ、前記熱媒体浴中に対流を生じさせるように構成されることが好ましい。
【０００９】
前記スペーサを厚み方向に切断した場合の前記流路の総断面積をＳ１とし、前記試験材に当接する前記パンチ部の押圧部位の前記スペーサへの投影面積をＳ２としたときに、（Ｓ２／Ｓ１）で表される値が、０．２〜１００であることが好ましく、前記（Ｓ２／Ｓ１）で表される値が、０．４〜８であることがより好ましい。
【００１０】
前記試験材固定機構には、貫通孔が設けられており、前記パンチ部は、前記貫通孔を介して前記試験材を押圧することが好ましい。
【００１１】
前記パンチ部は、荷重が付与される板状部位と、当該板状部材から突設され、前記試験材に当接することで前記試験材を押圧する押圧部位と、を有する、断面略Ｔ字形状の部材であり、前記板状部材と前記試験材固定機構との間には、所定の閾値以上の荷重が付与された際に付与された荷重の大きさに応じて収縮する収縮部材が設けられており、前記収縮部材が収縮することで、前記押圧部位の先端部が前記試験材を押圧することが好ましい。
【００１２】
前記熱媒体の温度を制御する温度制御機構を更に備えることが好ましい。
【００１３】
前記押圧部位の先端部は、球形状、角筒形状、円筒形状又は円錐形状を有するように構成されることが好ましい。
【００１４】
前記収縮部材は、ガススプリングであってもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、試験材に対して張出加工を行うことで当該試験材の成形試験を行う成形試験方法であって、熱媒体浴中に降下することで前記試験材を前記熱媒体中に浸漬させる試験材固定機構に前記試験材を固定し、熱媒体の流れる流路が形成されたスペーサ及び当該スペーサの天面上に配設されるダイが配設されており、所定温度の熱媒体が保持されている熱媒体浴中に、前記試験材の固定された前記試験材固定機構と、前記試験材を押圧することで当該試験材に対して負荷を付与するパンチ部と、を降下させ、前記試験材が前記試験材固定機構及び前記ダイに挟持された後に、前記パンチ部を更に前記熱媒体浴中へ降下させて、前記試験材を押圧する成形試験方法が提供される。
【００１６】
前記試験材が前記試験材固定機構及び前記ダイに挟持された後、前記試験材及び前記パンチ部の温度が安定した段階で、前記パンチ部を更に前記熱媒体浴中へと降下させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、より正確に金属の成形試験を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る成形試験装置の一例を模式的に示した断面図である。
【図２Ａ】同実施形態に係る成形試験装置のパンチ部の一例を模式的に示した説明図である。
【図２Ｂ】同実施形態に係る成形試験装置のパンチ部の一例を模式的に示した説明図である。
【図３】同実施形態に係る成形試験装置に用いられる試験材の形状の一例について模式的に示した説明図である。
【図４】同実施形態に係る成形試験装置のスペーサの一例を模式的に示した説明図である。
【図５】同実施形態に係る成形試験装置のスペーサの一例を模式的に示した説明図である。
【図６】同実施形態に係る成形試験装置のスペーサの一例を模式的に示した説明図である。
【図７】実施例１の測定結果を示したグラフ図である。
【図８】実施例１の測定結果を示したグラフ図である。
【図９】従来の成形試験機による測定結果を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（第１の実施形態）
＜成形試験装置の全体構成について＞
まず、図１〜図２Ｂを参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る成形試験装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る成形試験装置を側方から見た場合を模式的に示した概略断面図であり、図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態に係る成形試験装置のパンチ部の一例を模式的に示した説明図である。
【００２１】
なお、図１に関する説明では、図中に示した直交座標系を利用して方向を説明するものとする。また、図１は、本実施形態に係る成形試験装置を、その中心軸を通るようにｙｚ平面で切断した場合を示したものであるが、本実施形態に係る成形試験装置は、中心軸を通るようにｘｚ平面で切断した場合についても、図１と同様な構造を有している。
【００２２】
本実施形態に係る成形試験装置１０は、金属試験材に対して張出加工を行うことで、金属試験材の成形試験を行うものであり、いわゆる張出試験装置として機能する装置である。成形試験装置１０は、金属試験材（以下、試験材とも称する。）Ｓに対して塑性加工を施す塑性加工部１１と、金属試験材の温度を所定の温度に維持する恒温槽部１３と、から構成されている。
【００２３】
［塑性加工部について］
まず、塑性加工部１１の構成について説明する。
塑性加工部１１は、試験材Ｓに対して負荷を付与する、断面略Ｔ字形状のパンチ部１０１を有する。パンチ部１０１は、図２Ａに示したように、アクチュエータ等の公知の駆動装置（図示せず。）に連結されることで荷重が付与される板状部材１０１ａと、板状部材１０１ａから突設され、試験材Ｓに当接することで試験材Ｓを押圧する押圧部位１０１ｂと、から形成されている。また、図１及び図２Ａでは、押圧部位１０１ｂの先端部（ｚ軸負方向側の先端部）の断面形状が球形である球頭形状となっているが、押圧部位１０１ｂの先端部の形状は、実施する成形試験の種類に応じて適宜変更することが可能である。
【００２４】
すなわち、図２Ｂに示したように、中島法による成形限界試験を実施する場合には、図１及び図２Ａに示したような球頭パンチを用いればよいし、マルシニアック法による成形限界試験を実施する場合には、図２Ｂに示したような円筒パンチを用いればよい。また、成形試験を実施する場合には、図２Ｂに示したような角筒パンチを用いればよいし、穴拡げ試験を実施する場合には、図２Ｂに示したような円錐パンチを用いればよい。
【００２５】
このように、押圧部位１０１ｂの先端部の形状は、実施する試験に応じて、球形状、角筒形状、円筒形状又は円錐形状を有している。
【００２６】
図１に戻って、パンチ部１０１の板状部材１０１ａの下方（ｚ軸負方向側）、かつ、パンチ部１０１の押圧部位１０１ｂの周囲には、収縮部材１０３が配設される。収縮部材１０３は、所定の閾値以上の荷重が付与された際に、付与された荷重の大きさに応じて収縮部材１０３自体の高さが定量的に変化する部材である。本実施形態では、パンチ部１０１の板状部材１０１ａを介して荷重が付与され、荷重の大きさが所定の閾値を超えた時点で、付与された荷重の大きさに応じて高さが規則的に収縮していく。このような収縮部材１０３として、公知の部材を用いることが可能であるが、収縮部材１０３の一例として、ガススプリングを挙げることができる。
【００２７】
収縮部材１０３の下方（ｚ軸負方向側）には、図１に示したように、押圧部位１０１ｂに対応する部分に貫通孔が形成された断熱材１０５が配設されることが好ましい。かかる断熱材１０５には、テフロンシート等の公知の断熱材を使用することが可能である。
【００２８】
断熱材１０５の更に下方には、押圧部位１０１ｂに対応する部分に貫通孔が形成され、試験材Ｓの固定されるブランクホルダ１０７が配設される。
【００２９】
ブランクホルダ１０７は、試験材固定機構として機能する部材であり、ｚ軸負方向側の面の貫通孔に対応する部分に、試験材Ｓが固定される。パンチ部１０１の押圧部位１０１ｂは、断熱材１０５及びブランクホルダ１０７に形成された貫通孔を介して、固定されている試験材Ｓを押圧することとなる。
【００３０】
なお、試験材Ｓは、成形試験装置１０の中心軸（ｚ軸方向の中心軸）に対して点対称に配置された複数の試験材保持部材１０９により、試験材Ｓの中心と成形試験装置１０の中心軸とが一致するようにブランクホルダ１０７に固定される。これにより、試験材Ｓの中心がずれないように保持しつつ、試験材Ｓに対して塑性加工を行うことができる。また、試験材保持部材１０９は、ブランクホルダ１０７に脱着可能に配設されるため、試験材保持部材１０９を取り外すことで、試験材Ｓの交換をより簡便に実施することができる。
【００３１】
［恒温槽部について］
次に、恒温槽部１３の構成について説明する。
恒温槽部１３は、図１に示したように、熱媒体浴１１１を有しており、熱媒体浴１１１の内部には、例えばシリコンオイル等の液体状の熱媒体１１３が保持されており、試験材Ｓの被測定部位が浸漬される。熱媒体１１３としてシリコンオイル等といった液体状の媒体を利用することで、熱媒体の熱容量を増加させることが可能となり、試験材に発生する熱による影響を緩和することができる。
【００３２】
熱媒体１１３の種類は、成形試験の実施温度に応じて決定すればよく、熱媒体１１３として例えばシリコンオイルを用いた場合には、シリコンオイルの使用許容温度範囲である−７０℃〜２５０℃での成形試験が可能となる。
【００３３】
また、熱媒体浴１１１の内部（より具体的には、図１に示したように、熱媒体浴１１１の底面）には、スペーサ１１５が固定されている。このスペーサ１１５には、成形試験装置１０の中心軸を中心として貫通孔が形成されており、また、この貫通孔を中心に、熱媒体１１３の流れる流路１１７が形成されている。
【００３４】
このスペーサ１１５については、以下で改めて詳述する。
【００３５】
スペーサ１１５の天面（熱媒体浴１１１の底面と対向する面）上には、ダイ１１９が配設される。ダイ１１９には、成形試験装置１０の中心軸を中心として、パンチ部１０１の押圧部材１０１ｂに対応する位置に貫通孔が形成されている。この貫通孔の形状は、パンチ部１０１の押圧部材１０１ｂの先端部の形状に適合したものとなっている。
【００３６】
また、熱媒体浴１１１の下部には、図１に示したように、熱媒体１１３の温度を制御するための温度制御機構として、ヒータ１２１が配設されている。
【００３７】
［成形試験装置の動作機構について］
以上説明した塑性加工部１１と、恒温槽部１３とは、図１に示したように、中心にシャフトが配設された連結用スプリング１２３によって互いに接続されている。
【００３８】
試験材Ｓに対する各種の成形試験を実施する際は、まず、連結用スプリング１２３の長さを調整することで、試験材Ｓの固定された塑性加工部１１を所定の温度に維持されている熱媒体浴１１１中に降下させ、試験材Ｓが、ブランクホルダ１０７及びダイ１０９に挟持されるようにする。
【００３９】
その後、試験材Ｓ及びパンチ部１０１の温度が安定するまで（例えば、試験材Ｓ及びパンチ部１０１の温度が熱媒体１１３の温度とほぼ等しくなるまで）、試験材Ｓに対して荷重をかけることなく、熱媒体浴１１１中に維持する。その後、試験材Ｓ及びパンチ部１０１の温度が安定した段階でパンチ部１０１の板状部材１０１ａに対して荷重を付与して、パンチ部１０１を更に降下させる。これにより、ブランクホルダ１０７及びダイ１０９に挟持された試験材Ｓは、押圧部材１０１ｂにより更に押圧されることで張出加工が施されることとなり、ダイ１０９に設けられた貫通孔の中空部分に向かって試験材Ｓが張り出していく。
【００４０】
試験材Ｓが張り出していくことでダイ１０９に設けられた貫通孔の中空部分から押し出される熱媒体１１３は、貫通孔を通過し、更に、スペーサ１１５に設けられた流路１１７を流れることで、熱媒体浴１１１中を対流することとなる。このように、本実施形態に係る成形試験装置１０では、パンチ部１０１の熱媒体１１３中への降下動作に伴って熱媒体浴１１１中に対流が生じ、熱媒体１１３が攪拌されることとなる。その結果、本実施形態に係る熱媒体浴１１１中では、成形試験を実施している際に熱媒体１１３の温度が均一に保たれることとなる。
【００４１】
なお、本実施形態に係る成形試験装置１０では、熱媒体浴１１１中の熱媒体１１３の温度を更に均一にするために、上記のような攪拌機構に加えて、攪拌装置を更に利用してもよい。
【００４２】
以上、図１〜図２Ｂを参照しながら、本実施形態に係る成形試験装置１０の全体構成について、詳細に説明した。
【００４３】
＜試験材の形状について＞
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る成形試験装置１０で利用される試験材Ｓの形状について、簡単に説明する。図３は、本実施形態に係る成形試験装置に用いられる試験材の形状の一例について模式的に示した説明図である。
【００４４】
図１〜図２Ｂを参照しながら説明した成形試験装置１０では、板状の金属材であれば、任意の形状の金属材を試験材Ｓとして利用することが可能である。しかしながら、図３に示したような略Ｈ字形状の試験材を用いることで、より正確に金属材の成形特性を試験することが可能となる。
【００４５】
すなわち、試験材Ｓの中央部分には、パンチ部１０１により荷重が加えられることとなるが、試験材Ｓの形状を略Ｈ字形状とすることによって、図中の点線で囲んだ領域への応力集中を分散することが可能となる。その結果、点線で囲んだ領域に応力集中に起因してき裂等が生じることを防止することができ、より正確に試験材Ｓの成形特性を測定することが可能となる。
【００４６】
＜スペーサの構造について＞
次に、図４〜図６を参照しながら、本実施形態に係る成形試験装置１０で用いられるスペーサ１１５の構造について、より詳細に説明する。図４〜図６は、本実施形態に係る成形試験装置のスペーサの一例を模式的に示した説明図である。
【００４７】
先だって説明したように、本実施形態に係る成形試験装置１０に用いられるスペーサ１１５には、パンチ部１０１の押圧部位１０１ｂに対応する部分に貫通孔が形成されている。この貫通孔は、例えば図４に示したように、スペーサ１１５を上方（図１のｚ軸正方向側）から見た場合に、成形試験装置１０の中心軸を中心として形成されている。また、スペーサ１１５に形成されている流路１１７は、図４に例示したように、貫通孔と連通するように形成されている。図４に示した例では、流路１１７は、スペーサ１１５に対して井桁状に形成されている。
【００４８】
このような流路１１７をスペーサ１１５に形成することで、図４に示したように、パンチ部１０１の下降動作に伴って押しのけられる熱媒体１１３を、流路１１７を介してスペーサ１１５の外部の熱媒体浴１１１へと排出することができる。これにより、熱媒体浴１１１中に対流が生じて熱媒体１１３が攪拌される。
【００４９】
ここで、本実施形態に係るスペーサ１１５では、スペーサ１１５を厚み方向に切断した場合の流路の総断面積をＳ１とし、試験材Ｓに当接するパンチ部１０１の押圧部位１０１ｂのスペーサ１１５への投影面積をＳ２としたときに、（Ｓ２／Ｓ１）で表される値が、０．２〜１００となるように流路１１７が形成されることが好ましい。
【００５０】
ここで、流路の総断面積Ｓ１は、例えば図４の場合には、単位流路長あたりの断面積がＷ×Ｈで表されるため、（８本分の流路１１７の総延長）×Ｗ×Ｈで表される値が、流路の総断面積Ｓ１となる。
【００５１】
（Ｓ２／Ｓ１）で表される値が０．２未満である場合には、成形試験に伴いスペーサ１１５の土台となっている金属が塑性変形してしまい、正確な試験結果が得られなくなる可能性があるため、好ましくない。また、（Ｓ２／Ｓ１）で表される値が１００超過である場合には、押しのけられた熱媒体１１３の行き場がなくなり、成形試験装置１０に必要以上の負荷が掛かって正確な試験結果が得られなくなる可能性があるため、好ましくない。
【００５２】
（Ｓ２／Ｓ１）で表される値は、更に好ましくは、０．４以上８以下である。（Ｓ２／Ｓ１）で表される値を０．４以上とすることで、適度な熱媒体１１３の流速を実現することができ、十分な熱媒体１１３の攪拌効果を得ることが可能となる。また、（Ｓ２／Ｓ１）で表される値を８以下とすることで、適度な流路の大きさを実現することができ、十分な熱媒体１１３の攪拌効果を得ることが可能となる。
【００５３】
なお、スペーサ１１５に形成される流路１１７のレイアウトは、図４に示した例に限定されるわけではない。例えば図５に示したように、スペーサ１１５上に十字状に流路１１７が形成されていても良いし、例えば図６に示したように、スペーサ１１５上に放射状に流路１１７が形成されていても良い。また、図４〜図６に示した例では、流路１１７の幅Ｗが一定である場合について図示しているが、流路１１７の幅Ｗを例えばスペーサ１１５の端部に向かうほど広くなるように形成するなど、幅Ｗを一定にしなくとも良い。
【００５４】
以上、図４〜図６を参照しながら、本実施形態に係る成形試験装置１０が備えるスペーサ１１５に設けられた流路１１７の構造について、詳細に説明した。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態に係る成形試験装置１０では、熱媒体としてシリコンオイル等の液体状の熱媒体を使用することで、２０℃近傍の室温だけでなく、熱媒体の使用許容温度範囲で、鋼材や非鉄金属材等の金属材の成形試験（張出試験等）を実施することが可能となる。また、熱媒体として液体状の熱媒体を利用することで、金属材に発生した熱による影響を抑制し、金属材に生じる温度変化を少なくとも３０℃以内、更には１５℃以内）とすることが可能となる。その結果、より温度が安定した試験条件で金属材の成形試験を実施することができ、試験材に対して塑性加工を均一温度で正確に施すことが可能となる。
【００５６】
そのため、本実施形態に係る成形試験装置１０を利用することで、各種の非鉄金属材のみならず、残留オーステナイト鋼板等のように加工発熱や加工変態熱の影響を受けやすいような鋼板であっても、より正確な成形試験（張出試験等）を行うことが可能となる。
【実施例】
【００５７】
以下では、実施例を示しながら、本発明の実施形態に係る成形試験装置１０について、具体的に説明する。本発明の実施形態に係る成形試験装置１０は、各種の金属材に対する成形試験に適用することが可能であるが、以下では、オーステナイト鋼板を例に挙げて具体的に説明を行うものとする。なお、以下に示す実施例は、本発明の実施形態に係る成形試験装置１０を説明するためのあくまでも一例であって、本発明に係る成形試験装置１０が以下に示す例に限定されるわけではない。
【００５８】
（実施例１：張出試験）
実施例１では、図１に示した成形試験装置１０を用いて、残留オーステナイト鋼板に対する張出試験を行った。用いたオーステナイト鋼板は、ＳＵＳ３０４である。なお、パンチ部１０１には、図２Ｂに示した球頭パンチを用い、スペーサ１１５には、Ｓ２／Ｓ１で表される値が０．６９である、図４に示したスペーサを使用した。また、熱媒体１１３としては、−７０℃〜２５０℃の範囲で使用可能なシリコンオイルを使用した。ここで、熱媒体浴１１１には、更なる攪拌装置を設置せずに試験を行った。
【００５９】
また、残留オーステナイト鋼板は図３に示した形状を有する試験片に加工し、熱媒体であるシリコンオイルの温度を２５℃に制御した上で張出試験を行って、パンチ部１０１の降下量である成形ストローク［ｍｍ］と、試験片温度［℃］との関係を測定した。なお、試験片温度は、パンチ部１０１の押圧部位１０１ｂの先端と試験材との接触部位を、Ｋ熱電対を利用して測定した。
【００６０】
また、比較例として、従来の成形試験機を用い、上記と同様の試験片について試験片温度を大気中で測定した。
【００６１】
得られた結果を図７に示した。図７において、横軸はパンチ部１０１の成形ストローク［ｍｍ］であり、縦軸は試験片温度［℃］である。また、図７において、オイル中と示した曲線が実施例で使用した成形試験装置を用いた測定結果であり、大気中と示した曲線が従来の成形試験機を用いた測定結果である。
【００６２】
図７から明らかなように、オーステナイト鋼板を用いた試験材を大気中で測定した場合、成形ストロークが大きくなるにつれて、接触部の温度が大きく上昇していることがわかる。この温度上昇は、残留オーステナイト鋼板の加工変態熱や加工発熱に伴う温度上昇と考えられ、得られた接触部温度の測定結果には、加工変態熱や加工発熱に伴う誤差が重畳されているものと考えられる。
【００６３】
一方、オーステナイト鋼板を用いた試験材を、本発明の実施形態に係る成形試験装置を用いてオイル中で測定した場合、成形ストロークが大きい場合であっても、接触部温度の上昇度合い（温度変化）を、従来の１／３程度に抑制できていることがわかる。従って、本発明の実施形態に係る成形試験装置による試験片温度の測定結果は、加工変態熱や加工発熱に伴う誤差が低減されており、より正確にオーステナイト鋼板の加工に伴う温度変化を表したものであるといえる。
【００６４】
（実施例２：成形限界線図試験）
実施例２では、実施例１で用いたものと同様の残留オーステナイト鋼板に対し、実施例１で用いたものと同様の成形試験装置を利用して、成形限界線図（Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｌｉｍｉｔ  Ｄｉａｇｒａｍ：ＦＬＤ）試験を実施した。試験に際しては、（最小主ひずみε２／最大主ひずみε１）で表されるひずみ比βが１．０である等二軸引張を試験材に施した。なお、最大主ひずみε１及び最小主ひずみε２の計測は、熱媒体であるシリコンオイルの温度を−５０℃、室温（約２０℃）、１００℃、２００℃にそれぞれ制御して実施した。
【００６５】
また、比較例として、従来の成形試験機を用い、上記と同様の試験片についてＦＬＤ試験を大気中で実施した。なお、最大主ひずみε１及び最小主ひずみε２の計測は、熱媒体である大気の温度を−５０℃、室温（約２０℃）、１００℃、２００℃にそれぞれ制御して実施した。
【００６６】
得られた結果を、図８及び図９に示す。図８は、本発明の実施形態に係る成形試験装置を用いた試験結果を示しており、図９は、従来の成形試験機を用いた試験結果を示している。また、図８及び図９の双方において、横軸は最小主ひずみε２であり、縦軸は最大主ひずみε１を表している。
【００６７】
図８及び図９を比較すると、同様の試験材であるにも関わらず、各温度における成形限界線の形状が異なっていることがわかる。この結果からも明らかなように、本発明の実施形態に係る成形試験装置では、温度による材料特性の変化を明確に測定することが可能であることがわかる。
【００６８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６９】
１０    成形試験装置
１１    塑性加工部
１３    恒温槽部
１０１    パンチ部
１０１ａ    板状部材
１０１ｂ    押圧部材
１０３    収縮部材
１０５    断熱材
１０７    ブランクホルダ
１０９    試験材保持部材
１１１    熱媒体浴
１１３    熱媒体
１１５    スペーサ
１１７    流路
１１９    ダイ
１２１    ヒータ
１２３    連結用スプリング
【図１】
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【図２Ａ】
2014081308.tif 000004
【図２Ｂ】
2014081308.tif 000005
【図３】
2014081308.tif 000006
【図４】
2014081308.tif 000007
【図５】
2014081308.tif 000008
【図６】
2014081308.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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