(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の少なくとも一方の面に皮膜が形成された表面被覆金属板をプレス成形することによって生じる上記皮膜の外観変形を予測する皮膜の外観変形予測方法であって、
上記プレス成形の際に金型との摺動によって上記皮膜に加えられる負荷である摺動負荷を推定し、
上記推定した摺動負荷に基づき、上記プレス成形することによって生じる上記皮膜の外観変形を予測し、
その予測は、
予め上記の摺動負荷に対する上記皮膜の外観変形度合の関係を第１の関係として求めておき、
上記表面被覆金属板をプレス成形することで皮膜に加えられると推定される摺動負荷と上記第１の関係とに基づき、上記金属板上の上記皮膜の外観変形を予測することを特徴とする皮膜の外観変形予測方法。
【請求項２】
上記第１の関係において上記摺動負荷は、摺動によって上記皮膜が受ける損傷度合を指標とし、その損傷度合から、上記プレス成形することによって生じる上記皮膜の外観変形を予測することを特徴とする請求項１に記載した皮膜の外観変形予測方法。
【請求項３】
成形シミュレーションによって、目的とする加工形状にプレス成形する際に金型から皮膜が擦られることで当該皮膜が受ける圧力、摺動速度、及び金型が接触する長さである接触長さを摺動条件として算出し、
その算出した摺動条件で摺動試験を実施した後である試験後の皮膜表面の損傷状態から、上記摺動負荷、若しくは外観変形を評価することを特徴とする請求項１に記載した皮膜の外観変形予測方法。
【請求項４】
上記第１の関係とは別に、予め上記金属板に発生するひずみに対する上記金属板に形成した上記皮膜の外観変形度合の関係を第２の関係として求めておき、
上記表面被覆金属板をプレス成形する際に皮膜に加えられると推定される摺動負荷及び表面被覆金属板に発生するひずみと、上記第１の関係及び第２の関係とに基づき、上記金属板上の上記皮膜の外観変形を予測することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した皮膜の外観変形予測方法。
【請求項５】
上記ひずみは、それぞれ最小主ひずみと最大主ひずみの２つをパラメータとすることを特徴とする請求項４に記載した皮膜の外観変形予測方法。
【請求項６】
上記外観変形は、皮膜の色彩、色差、光沢、及び光の反射率の何れか一つを指標とすることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した皮膜の外観変形予測方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の皮膜の外観変形予測方法によって、予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置を予測することを特徴とする皮膜の外観変形予測方法。
【請求項８】
金属板の少なくとも一方の面に予め皮膜が形成された表面被覆金属板を目的とする加工形状にプレス成形することで加工部品を製造する製造方法であって、
設定した加工形状にプレス成形で加工するに先だって、請求項７に記載の皮膜の外観変形予測方法によって、予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置があると判定すると、当該予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置及びその位置での外観変形度合に応じて、上記設定した加工形状の修正、及び皮膜材料の変更の少なくとも一方を行うことを特徴とする製造方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の皮膜の外観変形予測方法による予測結果に基づき、目標とする加工形状にプレス成形しても、予め設定した閾値以上の外観変形度合の発生を抑制可能な皮膜材料が使用されていることを特徴とする表面被覆金属板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の少なくとも一方の面に皮膜が付与された表面被覆金属板を絞り成形や張出し成形などのプレス成形によって変形して目的とする加工品の形状に成形する際の技術に係り、製造された上記加工品において、表面皮膜に所定以上の外観変形が生じることを抑制可能な技術に関する。ここで、上記表面皮膜の外観変形とは、例えば表面が白色化（白化）する現象を指す。
【背景技術】
【０００２】
表面被覆金属板は、自動車、家電、建材、缶などに代表される容器などとして、様々な産業で目的とする形状に加工されて利用される。ここに、表面被覆金属板は、金属板の表面に皮膜を付与することで、基板である金属板に対し、耐食性、耐指紋性、光沢や色調などの意匠性といった機能を持たせている。
表面被覆金属板を部品に加工する際には、絞り加工や張出し加工、曲げ加工といった生産性に優れたプレス加工が用いられることが多い。下地の金属板に比べ、表面皮膜が硬質であったり変形し難かったりする特性を有する場合、表面被覆金属板をプレス成形すると、金属板の変形に皮膜が追従できないために皮膜に亀裂や剥離、白色化などが発生する場合があることが知られている。皮膜に亀裂や剥離が起こった場合、そこから腐食が進行したり、剥離した皮膜が金型と金属板の間に入り込んだりすることで、金属板に疵をつけるといった問題を引き起こす。また、皮膜に所定以上の白色化が起こった場合、製品の外観品質を損ねるため、不良品となってしまう。
【０００３】
このため、皮膜に亀裂や剥離、白色化が発生することを防ぐため、プレス成形に適した皮膜の成分や製造方法が従来から検討されている。
特許文献１では、プレコートアルミニウム板を対象に、加熱時の樹脂皮膜のゲル分率を規定する方法が提案されている。特許文献１には、皮膜とアルミニウム板との密着性を高めることで、深絞りやしごき加工をしても皮膜の剥離や白色化が起きないと記載されている。
また、皮膜の剥離や密着性を定量的に評価する技術としては特許文献２に記載の技術がある。特許文献２に記載の方法は、基板表面の皮膜のひずみをレーザー光で測定し、皮膜が基盤のひずみに追従しなくなる限界を評価する方法である。一方、皮膜の白色化を評価する技術としては、非特許文献１のように円筒絞り加工や引張加工を実施し、皮膜の白色化度合を目視で判定する方法などがあるが、従来、定量的に評価する技術はほとんどない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７８３０５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１４２３１９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「プレコートアルミニウム材の絞り加工における白色化現象とその発生メカニズム」軽金属、第５７巻、第６号（２００７）pp.228-233
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
表面被覆金属板をプレス成形するとき、金属板に様々な変形が発生したり、皮膜が金型と摺動したりするが、金属板と皮膜にどのような変形や摺動が加わると、皮膜の白色化現象がどの程度発生するのかが定かではない。また、金属板と皮膜の変形特性や金型との摺動の具合によっても皮膜の白色化度合は異なると考えられる。
ここで、特許文献１に記載のように、皮膜の白色化が発生しない表面被覆金属板を作製することは重要であるが、変形が少ない加工条件の場合や皮膜の剥離や白色化が発生しにくい変形が起きるような加工条件の場合には、特許文献１の方法では表面被覆金属板の製造条件が過剰に制限されてしまうおそれがある。
【０００７】
また非特許文献１のように、実際のプレス成形に近い変形を表面被覆金属板に加え、目視によって評価することは簡易的ではある。しかし、この方法は官能評価法であるため測定者や測定条件によって結果が異なる可能性があり信頼性が乏しい。定量的な評価法としては、皮膜が剥離する変形量（ひずみ）を測定する特許文献２に記載の技術もあるが、金属板と皮膜が完全に剥離する前、すなわち、皮膜に微細な亀裂が発生した段階でも白色化現象は起こるため、白色化現象の詳細な評価が困難であると考えられる。
【０００８】
白色化現象を定量的に評価できなければ、どの程度の白色化度合であれば製品として許容できるのかといった生産基準を設けることが出来ない。その結果、表面被覆金属板を使用した製品を製造する準備段階、例えば金型や製品形状の設計段階で皮膜に白色化現象が発生するかを予測できないという問題があった。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、表面被覆金属板をプレス成形したときに発生するであろう皮膜の白色化現象（外観変形）を定量的に評価し、当該白色化現象を予測可能な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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様である皮膜の外観変形予測方法は、金属板の少なくとも一方の面に皮膜が形成された表面被覆金属板をプレス成形することによって生じる上記皮膜の外観変形を予測する皮膜の外観変形予測方法であって、上記プレス成形の際に金型との摺動によって上記皮膜に加えられる負荷である摺動負荷を推定し、上記推定した摺動負荷に基づき、上記プレス成形することによって生じる上記皮膜の外観変形を予測することを特徴とする。
このとき、上記摺動負荷は、摺動によって上記皮膜が受ける損傷度合を指標とし、その損傷度合から、上記プレス成形することによって生じる上記皮膜の外観変形を予測するようにしても良い。
【００１０】
また、予め上記摺動負荷に対する上記皮膜の外観変形度合の関係を第１の関係として求めておき、上記表面被覆金属板をプレス成形することで皮膜に加えられると推定される摺動負荷と上記第１の関係とに基づき、上記金属板上の上記皮膜の外観変形を予測するようにしても良い。
また、成形シミュレーションによって、目的とする加工形状にプレス成形する際に金型から皮膜が擦られることで当該皮膜が受ける圧力、摺動速度、及び金型が接触する長さである接触長さを摺動条件として算出し、その算出した摺動条件で摺動試験を実施した後である試験後の皮膜表面の損傷状態から、上記摺動負荷、若しくは外観変形を評価するようにしても良い。
【００１１】
また、予め上記金属板に発生するひずみに対する上記金属板に形成した上記皮膜の外観変形度合の関係を第２の関係として求めておき、上記表面被覆金属板をプレス成形する際に皮膜に加えられると推定される摺動負荷及び表面被覆金属板に発生するひずみと、上記第１の関係及び第２の関係とに基づき、上記金属板上の上記皮膜の外観変形を予測するようにしても良い。
ここで、上記ひずみは、例えば最小ひずみと最大ひずみの２つをパラメータとして特定される。
【００１２】
また、上記外観変形は、例えば皮膜の色彩、色差、光沢、及び光の反射率の何れか一つを指標とする。
また、上記いずれかの皮膜の外観変形予測方法によって、予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置を予測するようにしても良い。
本発明の一態様である製造方法は、金属板の少なくとも一方の面に予め皮膜が形成された表面被覆金属板を目的とする加工形状にプレス成形することで加工部品を製造する製造方法であって、設定した加工形状にプレス成形で加工するに先だって、上記皮膜の外観変形予測方法によって、予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置があると判定すると、当該予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置及びその位置での外観変形度合に応じて、上記設定した加工形状の修正、及び皮膜材料の変更の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様である表面被覆金属板は、上記の皮膜の外観変形予測方法による予測結果に基づき、目標とする加工形状にプレス成形しても、予め設定した閾値以上の外観変形度合の発生を抑制可能な皮膜材料が使用されていることを特徴とする。
ここで、発明者らは、プレス加工によって白色化した表面被覆金属板のサンプルを観察したところ、皮膜が剥離して表面皮膜の直下にある金属板または下地が露出することで皮膜が白く見える場合だけでなく、皮膜内に発生した亀裂が光を散乱させて皮膜を白く見せる場合があることを確認した。そのため、単純に皮膜が剥離するかどうかの評価だけでは不十分であることが分かった。
【００１４】
また、プレス成形をした表面被覆金属板を観察したところ、金型により擦られる皮膜部分と金型と接触しない皮膜部分とでは、皮膜の白色化度合が異なることを発見した。つまり、金型により擦られることで皮膜にダメージが加わると、そのダメージが皮膜の白色化に影響を及ぼし、その影響は上記ダメージ（損傷度合）によって異なるのではと考えた。
そこで、まず、プレス加工で金属板に発生する様々な変形形態（ひずみ比）と変形量（ひずみ量）を与えたサンプルを作製した。次に、サンプルに対し、圧力と速度、金型が皮膜に接触する接触長さをパラメータとした摺動条件を変化させた種々の摺動試験を摺動試験装置により実施した。
【００１５】
そして上記のようにして作製した各サンプルに対し、皮膜に発生する白色化現象を詳細に調査した。その結果、皮膜の剥離や皮膜内の亀裂の発生はひずみ（ひずみ量とひずみ比）、そして皮膜が金型表面から受けるダメージにより影響度が異なることを見出した。
さらに、皮膜の白色化度合（外観変形度合）は白色度や色彩，色差，光沢，光の反射率などを測定することで数値化することが出来ることを発見したため、サンプルに加えたひずみ（ひずみ比とひずみ量）、そして皮膜が金型表面から受けるダメージに対して白色化度合を関連づけられることが分かった。
【００１６】
そこで、プレス成形時に表面被覆金属板に発生するひずみを一軸引張試験や張出し試験で再現し、更に皮膜が金型表面から受けるダメージを摺動試験により再現し、皮膜に発生した白色化現象を測定することで、皮膜に発生するひずみと、皮膜が金型表面から受ける摺動によるダメージ（損傷度合）に対する白色化度合の関係を詳細にマッピングして利用する方法を見出した。皮膜の白色化度合を数値化することで、従来の目視による官能評価や、皮膜の剥離しやすさを評価する方法に比べて精度の良い評価できる。また、有限要素法を用いたプレス成形シミュレーションにより、成形品に発生するひずみと、皮膜が金型表面で擦られる際の圧力と速度、接触長さを算出すれば、上記のマッピングから白色化度合前に精度良く予測できることが分かった。このようなことに基づき、本発明を思い至った。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の態様によれば、対象となる表面被覆金属板を所望の加工形状にプレス成形した場合に、皮膜がどの程度白色化するか、つまり皮膜の外観変形度合を予め予測できる。このため、プレス成形品の不良率の低減に大きく寄与することができる。また、表面被覆金属板の皮膜に必要な特性を材料設計段階で精度良く予測できるようになる。この結果、表面被覆金属板の開発目標を設定することが出来、開発期間の短縮に貢献できる。さらに、電機製品や自動車のパネル部品等の各種部品をプレス成形する際に用いる表面被覆金属板の選定が適切であるか精度良く予測できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る表面被覆金属板の断面図の例である。
【図２】変形形態と成形限界線の例を示す図である。
【図３】皮膜損傷の限界線の推定を示す図である。
【図４】各変形形態による成形高さと光沢度の関係の例を示す図である。
【図５】光沢度の等高線の例を示す図である。
【図６】光沢度の等高線の他の例を示す図である。
【図７】白色化予測装置の構成を示す図である。
【図８】ドライビングシートの例を示す図である。
【図９】張出し試験に使用する金型を説明する図である。
【図１０】一軸引張り試験で発生するひずみを説明する図である。
【図１１】張出し試験で発生するひずみを説明する図である。
【図１２】最大主ひずみと最小主ひずみでひずみ変形をまとめた図である。
【図１３】対象例としての薄型テレビのバックカバー部品を示す図である。
【図１４】摺動試験を説明する図である。
【図１５】ひずみと皮膜へのダメージを与えたときの光沢度を与えたときの図である。
【図１６】ひずみと皮膜へのダメージを与えたときの光沢度を与えたときの図である。
【図１７】供試材毎にひずみに合わせて光沢度をプロットした図である。
【図１８】供試材毎に光沢度の等高線を示す図である。
【図１９】従来法の目視による結果を示す図である。
【図２０】本発明法による結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
（構成）
本実施形態では、皮膜３の外観変形として表面皮膜の白色化を例に挙げて説明する。
ここで、表面被覆金属板１は、図１に示すように、金属板２と、その金属板２の表面に付与された皮膜３とからなる。本実施形態では、金属板２の片面に皮膜３を形成した表面被覆金属板１を例にして説明する。上記金属板２は、例えば、アルミニウム板、ＳＵＳ板、鉄板などが例示出来る。但し、金属板２は、プレス成形が可能で且つ皮膜３が付与可能な金属板であれば特に限定されない。上記皮膜３は、例えば、めっき皮膜、化成処理皮膜、塗膜やフィルムラミネート皮膜、プレコート皮膜、またそれらを複数積層してなる皮膜から構成される。
【００２０】
ここで、金属板２をプレス成形することで発生する基本の変形形態（ひずみ比）としては、大きく分けて、一軸引張変形（ε１＝−２・ε２）、平面ひずみ変形（ε２／ε１＝０）、等二軸変形（ε１＝ε２）の３つの形態がある。そして、変形による金属板２の割れ変形の限界である成形限界の成形限界線は、図２に示すように、最大主ひずみと最小主ひずみをパラメータとした曲線で表すことが出来る。この成形限界線は、一般に、ひずみ比（＝最小主ひずみ／最大主ひずみ）＝０となる平面ひずみ状態近傍で小さくなる傾向にある。すなわち、金属板２の変形形態によって、成形限界が異なる。
ここで、表１に、図２の各材料の組成について記載する。
【００２１】
【表１】
0005983578.tif 000002
【００２２】
本発明者らは、金属板２の変形と金属板２上の表面皮膜３の外観変形とに何らかの相関があると考えて、図３に示すような、上記成形限界線に類似する、ひずみに相関する白色化による皮膜損傷の限界線を想定可能ではないかと推測して、検証した。
そして、プレス加工時のポンチのストローク量（成形高さと同等）と光沢度との関係を、各変形形態毎に求めると、図４に示すようになり、変形形態毎に光沢度の変化が異なることが分かった。更に最大主ひずみと最小主ひずみをパラメータとして白色化の度合をまとめると、図５のようになった。すなわち、金属板２の変形形態（ひずみ比）と白色化度合との間に相関があることを、後述のように確認した。なお、白色化度合を光沢度で評価している。また図６に示すように、皮膜材料によって同じ光沢度の等高線の位置は異なる。但し、何れの場合も、光沢度の等高線は右肩下がりとなっている点で、上記成形限界線の傾向と異なる。
【００２３】
ここで、変形形態（ひずみ比）の種類を多くするほど、精度良く光沢度の等高線を求めることが出来るが、本実施形態では、上記一軸引張変形、平面ひずみ変形、等二軸変形の３つ変形形態での光沢度の値を代表値として、材料毎に取得して、ひずみと光沢度の情報を第２の関係に係るデータとして白色化評価用データベース５に蓄積した。ここで、上記３つ変形形態の間の変形形態（ひずみ比）での光沢度については、図５などのように、隣り合う基本の変形形態での同じ光沢度同士を結ぶ直線上の値に設定した。なお、実際に求めてみると直線に近い曲線上の線で等高線は表現することとなるため、直線近似をしてもそれほど精度が下がらないと推定される。また、実測値の変形形態（ひずみ比）以外の変形形態と白色化度合との関係は推定値となるので、白色化度合に余裕代を持たせて予め設定する白色化度合の限界値に対応するひずみ量を抑えるようにしても良い。
【００２４】
また、プレス加工によって金属に変形を加える際に、皮膜表面が金型表面（ポンチとパンチ）と摺動しながら上記変形が発生する部位では、同じ変形量であっても、摺動を受けない部位に比べて外観変形は大きくなる。
上記金型との間の摺動は、その摺動部分に加えられる摺動時の荷重（圧力）、その摺動速度、その摺動時に金型が接触する接触長さをパラメータとする摺動条件で評価でき、その摺動条件の違いによって、皮膜３が受ける摺動負荷が異なる。すなわち、摺動負荷は、上記摺動時の荷重、摺動速度、その摺動で金型が接触する接触長さをパラメータ（指標）として表すことが出来る。なお、各皮膜位置が受ける摺動負荷は、上記摺動時の荷重及び摺動速度からなる負荷を積算した値である。その積算値は摺動を受けている時間の積分であるから、上記摺動負荷は、上記摺動時の荷重、摺動速度、摺動時間をパラメータ（指標）として特定することも出来る。
【００２５】
また通常のプレス加工で発生するであろう摺動負荷の範囲（上記摺動時の荷重、摺動速度、接触長さの範囲）は、実際の加工の際に発生すると想定される金型の移動速度や移動量、板に負荷される荷重をパラメータとした成形シミュレーションから算出することが出来る。このような算出から、想定するプレス加工で発生するであろう摺動負荷の範囲を求める。
【００２６】
そして、求めた摺動負荷を決定する範囲から複数の代表値をサンプリングし、サンプリングした各代表値に対応する摺動負荷の条件（荷重（圧力）、及び摺動速度と、接触長さ）をパラメータとして、つまり摺動条件として、対象とする表面被覆金属板１を使用して実際に摺動実験を行って、摺動部分の摺動による白色化の評価（白色化度合）を行った。すなわち、サンプリングした各代表値に対応する摺動負荷の条件（荷重（圧力）、及び摺動速度と、接触長さ）と白色化の評価値（白色化度合）との関係を求め、その関係を第１の関係に係るデータとして白色化評価用データベース５に蓄積した。これを、使用するであろう皮膜材料毎にそれぞれ実施した。なお、代表値でない、すなわち予めデータベース化してない摺動条件の値を使用する場合は、近傍に存在する代表値を補間して算出するものとする。
【００２７】
このように、白色化評価用データベース５には、変形形態（ひずみ比）と白色化度合との第２の関係と、摺動負荷を特定する指標（摺動条件）と白色化度合との第１の関係に関するデータが予め蓄積されている。
白色化予測装置４は、上記白色化評価用データベース５内のデータを参照しつつ白色化度合を予測する。その白色化予測装置４は、図７に示すように、情報入力部４Ａと、白色化度合演算部４Ｂと、出力部４Ｃとを備える。
【００２８】
情報入力部４Ａは、ひずみ情報及び摺動情報と皮膜材料の情報とを入力する。
ここで、対象とする表面被覆金属板１を目的形状にプレス成形する前に、上記表面被覆金属板１の各部に上記プレス成形によって付与される各ひずみを、有限要素法などの公知の手法を実行するひずみ評価装置６で推定する。そして、そのひずみ評価装置６が推定したひずみ情報を上記情報入力部４Ａが入力する。
【００２９】
同様に、対象とする表面被覆金属板１を目的形状にプレス成形する前に、上記表面被覆金属板１の各部に上記プレス成形によって金型から皮膜３に加えられるであろう摺動条件を、有限要素法などの公知に手法を実行する上記ひずみ評価装置６で推定する。そして、そのひずみ評価装置６が推定した各部の摺動負荷を特定する指標（摺動条件）を摺動情報として上記情報入力部４Ａが入力する。
また、皮膜材料の情報は、例えば表面被覆金属板１の製造ラインの制御部等から受信する。
ここでのひずみ情報は、変形形態（ひずみ比）とひずみ量とする。ひずみ量は、例えば最大主ひずみで代表させる。また、ひずみ情報として、最大主ひずみ量と最小主ひずみ量の２つの値そのものであっても良い。また本実施形態では、ひずみ情報として、金属板２上の位置情報を付加しておく。
【００３０】
また摺動情報は、金型からの荷重（圧力）及び摺動速度、金型が接触する接触長さからなる。なお、金型が接触する接触長さの代わりに、金型との接触時間を採用しても良い。
白色化度合演算部４Ｂは、上記ひずみ情報及び摺動情報と皮膜材料の情報とをパラメータとして、上記白色化評価用データベース５を参照する。そして、白色化度合演算部４Ｂは、各ひずみ及び摺動負荷を特定する指標（摺動条件）に対する白色化度合（本実施形態で光沢度）をそれぞれ取得する。各ひずみ及び摺動条件（摺動負荷相当）は、金属板２上の各位置に紐付けられている。
【００３１】
ここで、皮膜３の同一位置において、「歪みによる白色化度合」と「摺動負荷による白色化度合」とが個別に取得される。白色化度合演算部４Ｂは、その「歪みによる白色化度合」と「摺動負荷による白色化度合」とを個別に出力しても良い。この場合には、歪みと摺動のどちらで白色化が生じたか区別する事が出来る。
もっとも、ひずみ、摺動条件の組をパラメータとして、白色化度合との関係を求めて上記白色化評価用データベース５に蓄積しておいて、ひずみ、摺動条件の組をパラメータとして一つの白色化度合を取得するように構成しても良い。
【００３２】
また、白色化度合演算部４Ｂは、例えば、「歪みによる白色化度合」と、「摺動負荷による白色化度合」とのうち、値が大きい方（セレクトハイ）を最終的な白色化度合として決定しても良い。また例えば、下記式のように、「歪みによる白色化度合」に対して、補正ゲインｋ（＜１）を乗算した後の「摺動負荷による白色化度合」を加算して最終の白色化度合として求めても良い。
【００３３】
最終的な白色化度合＝
「歪みによる白色化度合」＋ｋ・「摺動負荷による白色化度合」
更に、下記式のように、「歪みによる白色化度合」と「摺動負荷による白色化度合」との両方にそれぞれ個別の重み付け係数α、βを乗算しその後の値を加算することで、最終的な白色化度合として決定しても良い。
最終的な白色化度合＝
α・「歪みによる白色化度合」＋β・「摺動負荷による白色化度合」
ここで、α及びβは重み付け係数であって、例えばα＋β＝１となるように設定されている。
【００３４】
出力部４Ｃは、上記白色化度合演算部４Ｂが求めた、各ひずみ及び摺動による白色化度合を、金属板２の位置に対応させてディスプレイ等の表示部７に表示したり印刷したりする。このとき、例えば、白色化度合の限界値が設定されている場合には、出力部４Ｃは、例えば、白色化度合の限界値を越える白色化度合となった金属板２位置を強調して出力したり、その箇所だけを表示するように処理したりしても良い。
ここで、摺動による白色化度合と歪みによる白色化度合とを個別に、または色を変えて表示するようにしても良い。
【００３５】
（動作）
各皮膜材料毎に、ひずみと白色化度合の情報、及び摺動条件と白色化度合をそれぞれ採取して、予め上記白色化評価用データベース５に蓄積する。本実施形態では、歪みについては、簡便のために一軸引張変形、平面ひずみ変形、等二軸変形の３つ変形形態で代表させ、当該３つ変形形態で光沢度の情報を採取して上記白色化評価用データベース５に蓄積する。なお、同じ皮膜材料について複数の皮膜厚さについて個別に情報を採取すると、より精度の良いデータとなる。また摺動条件として、ここでは金型から負荷される荷重、摺動速度、摺動時間とする。
【００３６】
そして、例えば対象とする表面被覆金属板１を製造する前の事前評価として、金属板２の素材情報などに基づき、対象とする表面被覆金属板１を目的の形状にプレス成形としたら、当該金属板２の各部に上記プレス成形によって付与される各ひずみを、有限要素法などの公知の手法で推定する。
同様に、対象とする表面被覆金属板１を製造する前の事前評価として、対象とする表面被覆金属板１を目的の加工形状にプレス成形したら、当該金属板２の各部に上記プレス成形によって付与される各摺動を、有限要素法などの公知に手法で推定する。
【００３７】
次に、上記白色化評価用データベース５のデータを参照して、対象とする表面被覆金属板１を加工した後の当該加工品の表面に発生する板表面各部の白色化度合の情報を求める。例えば、予め設定した白色化度合以上（本実施形態では光沢度以下）となる金属板２の箇所を、加工後の形状での位置や加工前の金属板２での位置に対応付けて表示する。
そして、予め設定した白色化度合以上（本実施形態では光沢度以下）となる箇所が存在する場合には、例えば、使用する皮膜材料を変更、例えば、皮膜材料としてより粘性や粘弾性が大きな材料に変更して、上記事前評価処理を、上記予め設定した白色化度合以上（本実施形態では光沢度以下）となる箇所が存在しなくなるまで行う。
【００３８】
若しくは、例えば対象とする表面被覆金属板１を製造する前の事前評価として、金属板２の素材情報などに基づき、対象とする表面被覆金属板１を目的の加工形状にプレス成形としたら、当該金属板２に発生する最大のひずみを、変形形態毎に求める。例えば、上記３種類の変形形態毎に最大主ひずみ量の最大値を求める。
そして、その３種類の変形形態毎の最大主ひずみ量の最大値をパラメータとして上記白色化評価用データベース５のデータを参照して、例えば上記使用する皮膜材料を対象として、３種類の変形形態毎に光沢度を求め、上記予め設定した白色化度合以下（本実施形態では光沢度以上）か判定する。若しくは、上記３種類の変形形態毎の最大主ひずみ量の最大値をパラメータとして上記白色化評価用データベース５のデータを参照して、光沢度が上記予め設定した白色化度合以下（本実施形態では光沢度以上）となる皮膜材料の一覧を求める。このとき、皮膜３を選定する意味で、皮膜３の強度条件などを入力しても良い。
【００３９】
また上述のように、白色化評価用データベース５のデータを参照して、対象とする表面被覆金属板１を加工した後の当該加工品の表面に発生する白色化度合の情報を求め、予め設定した白色化度合以上（本実施形態では光沢度以下）となる箇所が存在する場合に、金属板２の組成を変更したり、上記予め設定した白色化度合以上となる箇所の加工形状を変更して、上記事前評価処理を、上記予め設定した白色化度合以上（本実施形態では光沢度以下）となる箇所が存在しなくなるまで行う。
【００４０】
また、所定以上の白色化度合が発生する理由が、摺動の場合には、同じ摺動条件であっても、白色化度合が小さい材質の皮膜材料に変更したり、その所定以上の白色化度合が発生している部分の摺動負荷が小さくなるように加工形状を変更したりして対応する。
以上のように行うことで、対象となる表面被覆金属板１を所望の形状にプレス成形した際に、皮膜３がどの程度白色化するか、つまり皮膜３の外観変形度合を予め予測できる。このため、プレス成形品の不良率の低減に大きく寄与することができる。
【００４１】
また、表面被覆金属板１の皮膜３に必要な特性を材料設計段階で精度良く予測できるようになる。そのため、表面被覆金属板１の開発目標を設定することが出来、開発期間の短縮に貢献できる。さらに、電機製品や自動車のパネル部品等の各種部品をプレス成形する際に用いる表面被覆金属板１の選定が適切であるか精度良く予測できるという効果もある。
このように、対象となる下地金属板２の材質や、表面皮膜３の特性や製造方法に制限されることが少ないため、様々な表面被覆金属板１に適用できる。また、産業用や民生用機器、缶製品などの部品を表面被覆金属板１をプレス成形して作製する場合、皮膜３の白色化を事前に予測することができるため、製品形状や皮膜３の特性自体を予め選定することが出来る。
【００４２】
（変形例）
ここで、上記説明では、摺動負荷を特定する指標（摺動条件）を摺動情報として、その摺動条件と白色化度合との関係を予め求めて白色化評価用データベース５に蓄積して利用する場合で説明した。
これに代えて、摺動負荷を特定する指標（摺動条件）で、対象とする表面被覆金属板１に対し、実際に摺動実験を行って皮膜３のダメージ（損傷度合）を求め、そのダメージを摺動情報としても良い。すなわち、摺動によるダメージで摺動負荷を評価して、そのダメージと白色化度合を予め第１の関係として関係付けて白色化評価用データベースに蓄積するようにしても良い。
【００４３】
ここで、皮膜３のダメージは、例えば、摺動試験前の皮膜３の表面粗さに対する摺動試験後の皮膜３の表面粗さの比で評価する。同時に、上記摺動試験後の皮膜３の白色化度合を上述のように評価して、摺動による皮膜３のダメージ（損傷度合）と白色化度合との関係を第１の関係として求めて、白色化評価用データベースに蓄積する。この場合には、摺動によるダメージと白色化度合を関係付ける事で、皮膜材料等の皮膜３による違いをダメージ情報に含ませることが可能となる。
【００４４】
この場合には、対象とする摺動負荷に対応する指標（摺動条件）を成形シミュレーションで算出したら、その摺動条件で実施に摺動試験を行い、その摺動試験前後の皮膜３の表面粗さを求めることでダメージの情報を取得し、その取得したダメージに対応する白色化度合を上記白色化評価用データベース５から取得する。なお、過去の摺動試験結果が記録されていれば、その情報を参照しても良い。
ここで、予め、皮膜材料別に摺動条件とダメージとの関係を、別途、第３の関係として求めて蓄積しておいても良い。この場合には、成形シミュレーションで摺動条件を求めたら、その求めた摺動条件と皮膜材料をパラメータとして、上記第３の関係から、ダメージを取得し、更に、そのダメージと上記第１の関係から白色化度合を求める。
【００４５】
（本実施形態の効果）
本実施形態は次の効果を奏する。
（１）上記プレス成形の際に金型との摺動によって上記皮膜３に加えられる負荷である摺動負荷を推定し、上記推定した摺動負荷に基づき、上記プレス成形することによって生じる上記皮膜３の外観変形を予測する。
この構成によれば、対象となる表面被覆金属板１を所望の形状にプレス成形する際に、金型との摺動によって、皮膜３がどの程度白色化するか、つまり皮膜３の外観変形度合を予め予測する。このため、プレス成形品の不良率の低減に大きく寄与することができる。
（２）上記摺動負荷は、摺動によって上記皮膜３が受ける損傷度合を指標とし、その損傷度合から、上記プレス成形することによって生じる上記皮膜３の外観変形を予測する。
これによって、摺動負荷を損傷度合で評価することが可能となる。
【００４６】
（３）予め表面被覆金属板１への摺動負荷に対する上記金属板に形成した上記皮膜３の外観変形度合の関係を第１の関係として求めておき、上記表面被覆金属板１をプレス成形することで皮膜３に加えられると推定される摺動負荷と上記第１の関係とに基づき、上記金属板上の上記皮膜３の外観変形を予測する。
この構成によれば、予め求めた第１の関係を参照することで、対象となる表面被覆金属板１を所望の形状にプレス成形した際に、金型との摺動によって、皮膜３がどの程度白色化するか、つまり皮膜３の外観変形度合を、簡易且つ予め予測することができる。このため、プレス成形品の不良率の低減に大きく寄与することができる。
【００４７】
（４）成形シミュレーションによって、目的とする加工形状にプレス成形する際に金型から皮膜３が擦られることで当該皮膜３が受ける圧力、摺動速度、及び金型が接触している長さである接触長さを摺動条件として算出し、その算出した摺動条件で摺動試験を実施した後である試験後の皮膜表面の損傷状態から、上記摺動負荷、若しくは外観変形を評価する。
この構成によれば、実施に発生する皮膜表面の損傷状態を利用することで、より確実な指標で評価することが可能となる。
【００４８】
（５）予め上記金属板に発生するひずみに対する上記金属板に形成した上記皮膜３の外観変形度合の関係を第２の関係として求めておき、上記表面被覆金属板１をプレス成形する際に皮膜３に加えられると推定される摺動負荷及び表面被覆金属板１に発生するひずみと、上記第１の関係及び第２の関係とに基づき、上記金属板上の上記皮膜３の外観変形を予測する。
この構成によれば、歪みと摺動という２種類の観点から、皮膜３の外観変形を予測することが可能となる。
【００４９】
（６）上記ひずみは、最小ひずみと最大ひずみの２つをパラメータとして特定される。
この構成によれば、より精度良く皮膜３の外観変形度合を評価することが出来る。
ここで、より簡便に、変形形態を見ないで最大主ひずみ量などの一つのひずみ量で評価するようにしても良い。例えば平面ひずみ変形近傍の変形にだけに着目する場合には、最大主ひずみ量だけで評価しても良い。
【００５０】
（７）上記外観変形は、皮膜３の色彩、色差、光沢、及び光の反射率の何れか一つを指標とする。
このような指標であれば、光沢計などの計測装置によって客観的に計測して評価することが出来る。
ここで、上記実施形態では、外観変形度合としての白色化度合の指標として光沢度を例示したが、色彩度合や光反射率など、計測装置で計測可能な量を指標値としても良い。
また、皮膜３の外観変形として白色化を例示しているが、黒化や緑化など、基準となる外観から変形し且つ計測装置で外観の変化を計測可能なものであれば、本発明を適用出来る。
【００５１】
（８）予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置を予測する。
これによって、事前に問題となる外観変形度合の発生位置を予測できるので、前もって対応可能となる。
（９）設定した加工形状にプレス成形で加工するに先だって、皮膜の外観変形予測方法によって、予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置があると判定すると、当該予め設定した閾値以上の外観変形度合が発生する皮膜位置及びその位置での外観変形度合に応じて、上記設定した加工形状の修正、及び皮膜材料の変更の少なくとも一方を行う。
この構成によれば、プレス形状の最適化を事前に実施することが出来る。もしくは皮膜３の適正化を予め実行することが出来る。
【００５２】
（１０）皮膜３の外観変形予測方法による予測結果に基づき、目標とする加工形状にプレス成形しても、予め設定した閾値以上の外観変形度合の発生を抑制可能な皮膜材料が使用されている表面被覆金属板１を使用する。
この構成によれば、より目的とした加工形状、加工条件に適した表面被覆金属板１を提供可能となる。
【実施例】
【００５３】
金属板２をＪＩＳ５号引張試験片と２００ｍｍ角の試験片に加工する。このとき、皮膜３の白色化度合を測定するための試験片とひずみを測定するための試験片の２種類をそれぞれ準備する。なお、皮膜３の白色化度合の測定方法は光沢度の測定以外にも、白色度や、黄色度、黒色度、明度等の色彩や色差または光の反射率など、皮膜３の変化を定量的に測定できるものであればどのような方法でも良い。
【００５４】
光沢度の測定用の試験片は、試験の前後で比較するために予め光沢度を測定しておく。ひずみの測定用の試験片にはパンチ１１との接触部の裏面に、標点間距離０．５〜５０ｍｍでマーキングを施しておく。標点間距離が０．５ｍｍより小さい場合、標点の位置の読み取り誤差がひずみの測定値に対して無視できないほど大きくなるため適さない。標点間距離が５０ｍｍより大きい場合、標点同士の間のひずみ変化が平均化されてしまうため、ひずみの測定精度が低下する恐れがある。マーキング方法はスクライブドサークルやレーザーマーキング、エッチング、ケガキなど、ひずみが測定できればどのような方法でも良い。また、デジタル画像相関法（ＤＩＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）などの画像処理を用いてひずみを測定しても良い。
【００５５】
作製した試験片へ、ひずみ比（最大主ひずみと最小主ひずみの比）とひずみ量の異なる加工を実施する。ここで、ひずみ比の異なる試験片を作製するために、一軸引張試験と、図８に示す板幅Ｗが異なるドライビングシート１０を用いた図９の円錐台張出し試験を実施する。金型の構造は特に限定されるものではないが、後述のように、皮膜３に摺動実験ができ、且つ皮膜３の白色化度合を測定出来る十分な広さの平坦部を有するように、パンチ１１の頭頂部の形状を設定しておくことが好ましい。但し、ひずみ試験だけに限れば、皮膜３の白色化度合が測定可能であればパンチ１１の先端形状は球形でも良い。試験片はドライビングシート１０の変形に追従して変形させられるため、試験片よりも深絞り性の良い（ランクフォード値の高い）軟鋼からドライビングシート１０を作製すると良い。潤滑油はドライビングシート１０とパンチ１１との界面に塗布し、それ以外の部分には塗布する必要は無い。ドライビングシート１０の幅Ｗは、中心部の穴径Ｄよりも大きく、ビード同士の距離（Φ１８０ｍｍ）よりも小さい範囲で変化させることで、より幅広いひずみ比を試験片に加えることも出来る。
【００５６】
ひずみ量は一軸引張試験では引張り距離、円錐台張出し試験では成形高さを変えることで変化させる。種々のひずみを加えた試験片について、スクライブドサークルからひずみを測定すれば図１０及び図１１に示すようにひずみ比とひずみ量を変化させた試験片が作製できる。各試験片のひずみを同じグラフ上に表示すると図１２のように記載できる。図１２中、横軸は最小主ひずみを、縦軸は最大主ひずみを示す。
【００５７】
次に、金型表面により擦られることで皮膜が受けるダメージ（損傷度合）を試験片に再現する。ダメージを再現するためには、皮膜３が擦られる際の圧力や速度、接触長さなどの摺動条件を再現する必要がある。また、より好ましくは金型表面の粗さや材質、皮膜３と金型表面との間にある潤滑油の種類などを、実際のプレス成形での成形条件と揃えるのがよい。圧力や速度、接触長さは有限要素法をもとにした成形シミュレーションにより算出するのが良い。プレス成形時には、材料の移動や圧力、ひずみの変化など、複雑な現象が同時に発生するため、実際に測定するのが難しいためである。
【００５８】
図１３に示す薄型テレビのバックカバー部品を対象に、皮膜３の白色化が発生しやすい位置を調査したところ、金型と皮膜３が接触する縦壁部分Ａで皮膜３が白色化しやすいことを発見した。そこで、金型形状をもとに、成形シミュレーションを実施し、皮膜３が金型表面で擦られる圧力や速度、接触長を算出した。成形シミュレーションのソルバーはLS-Dyna ver.9.71を使用し、動的陽解法でシミュレーションを行った。金型とブランクの摩擦係数は0.15とし、メッシュサイズは1.25mmとした。しわ押え力も成形シミュレーションとプレス実験で流入量が同等となるように設定し、40tonfとした。なお、成形シミュレーションを行う条件は、上記の圧力や速度、接触長を実際のプレス成形を模擬した条件で算出できればどのように設定しても良い。
【００５９】
上記の算出結果を基に、ひずみを加えた試験片に摺動試験を実施する。張出し成形を行った試験片は、パンチ上の平坦部分を摺動試験ができる寸法に切り出す。摺動試験には図１４に示すような、試験片を固定して工具（摺動子）を試験片上で動かす方法を用いた。面圧は130MPa、工具の移動速度は１ｍ／分、接触長さは４ｍｍとした。工具の材質や表面粗さ、潤滑油は実際のプレス成形と合わせた。なお、試験方法は表面被覆金属板１の皮膜３上を工具が擦り、摩擦係数が測定できるものであればどのような方法でもよい。
【００６０】
ひずみと皮膜３へのダメージを加えた試験片のそれぞれについて、光沢度を測定すると図１５のようになる。それぞれのひずみにおける光沢度を等高線で結べば、図１６のように表面被覆金属板１に加えたひずみと、皮膜３に加えたダメージに対する皮膜３の白色化度合の関係を定量的に評価することができる。なお、この実施例では、ひずみと摺動の両方による白色化度合と、上記ダメージを関係付けているが、摺動による白色化度合とダメージを関連付けても良い。
【００６１】
なお、より詳細に評価する場合は、一軸引張変形と平面ひずみ変形、等二軸変形以外のひずみ比を試験片に加えて皮膜３の白色化度合を測定すれば良い。特に平面ひずみ変形と等二軸変形の間の不等二軸変形領域はプレス成形において発生しやすいひずみ比であるため、不等二軸領域のひずみ比を詳細に評価すると良い。また、プレス成形時に発生するひずみ比が事前に分かっていれば、そのひずみ比の周辺のひずみに対する皮膜３の白色化度合を評価すれば効率的である。
【００６２】
ひずみと皮膜３へのダメージに対する皮膜３の白色化度合の関係を予め評価しておけば、プレス成形品を成形する際に発生するひずみと、皮膜３が金型表面を擦られる面圧と速度、接触長さから皮膜３の白色化度合を予測できる。また、皮膜３のある白色化度合を成形品として許容できる基準として設ければ、皮膜３の白色化の有無を生産準備段階で事前に予測することも出来る。
更に具体的に説明する。
表２に示す３種類の金属板を用意した。
【００６３】
【表２】
0005983578.tif 000003
【００６４】
各供試材の皮膜３の特性は、表２に記載の通りであり、皮膜３は主にポリエステル樹脂、硬化剤、及びカーボンブラックで構成されている。また皮膜３の硬度は、金属板に被覆した状態での硬度であって、フィッシャー硬度計（フィッシャー・インスツルメント社製）により測定した。硬化剤は、サイメル３２７とサイメル７０１（ともに登録商標、三井サイアナミド社製）を使用した。カーボンブラックは、硬化剤と同時に添加することにより、橋架作用を補完するために添加している。
なお、供試材（１）は有機皮膜電気メッキ鋼板、供試材（２）は有機皮膜電気メッキ鋼板、供試材（３）はプレコートアルミニウム合金板である。
【００６５】
ひずみと皮膜３へのダメージを加える前後の皮膜３の白色化度合は光沢度計を用いて測定した。試験片にはパンチとの接触部の裏面に、標点間距離６．３５ｍｍのスクライブドサークルを転写しておき、一軸引張試験と円錐台張出し試験を実施し、種々のひずみを加えた。その後、ひずみを加える前後のサークル径の変化からひずみを測定した。
さらに、皮膜３へのダメージを加えるため、試験片に摺動試験を実施した。試験条件は図１３に示した薄型テレビのバックカバー部品を想定して、面圧は130MPa、工具の移動速度は１ｍ／分、接触長さは４ｍｍとした。
【００６６】
上記のように作製した試験片についてひずみと光沢度を測定すれば、ひずみと皮膜３へのダメージに対する皮膜３の白色化度合の関係が図１７のように示すことができる。さらに、最大主ひずみと最小主ひずみに対する光沢度の分布を等高線で結べば図１８のように、各金属板の皮膜３の白色化度合に対するひずみの関係を評価することができる。
図１９に従来法と本発明法の比較を示す。従来法では、目視により試験片に白色化が生じた場合を×、若干の白色化がみられる場合を△、白色化が生じない場合を○として判定した。本発明法により、ひずみ比とひずみ量に対する皮膜３の白色化度合を定量的に評価できた。
【００６７】
次に、薄型テレビのバックカバー部品を対象に、皮膜３の白色化度合を予測する。まず、供試材（１）、（２）、（３）に対してプレス成形を実施し、図１３に示す位置Ａの光沢度を測定した。供試材に発生するひずみは有限要素法を用いたプレス成形シミュレーションを行うことで求めた。ここで、供試材にマーキングを付けてプレス成形し、マーキングの標点間距離を測定することでひずみを求めても良い。発明法のマッピングとプレス成形での結果を比較すると図２０となった。部品や金型の形状から有限要素法を用いたプレス成形シミュレーションと、本発明のマッピングを用いることで、皮膜３に発生する白色化度合を精度良く予測できた。
【符号の説明】
【００６８】
１     表面被覆金属板
２     金属板
３     皮膜
４     白色化予測装置
４Ａ   情報入力部
４Ｂ   演算部
４Ｃ   出力部
５      白色化評価用データベース
６     評価装置
１１   パンチ
【図１】
0005983578.tif 000004
【図２】
0005983578.tif 000005
【図３】
0005983578.tif 000006
【図４】
0005983578.tif 000007
【図５】
0005983578.tif 000008
【図６】
0005983578.tif 000009
【図７】
0005983578.tif 000010
【図８】
0005983578.tif 000011
【図９】
0005983578.tif 000012
【図１０】
0005983578.tif 000013
【図１１】
0005983578.tif 000014
【図１２】
0005983578.tif 000015
【図１３】
0005983578.tif 000016
【図１４】
0005983578.tif 000017
【図１５】
0005983578.tif 000018
【図１６】
0005983578.tif 000019
【図１７】
0005983578.tif 000020
【図１８】
0005983578.tif 000021
【図１９】
0005983578.tif 000022
【図２０】
0005983578.tif 000023