(57)【要約】      （修正有） 【課題】980MPa以上の引張強度を有する薄鋼板に、打ち抜き加工や切断加工を行った加工端部の耐割れ特性を改善する。  【解決手段】980MPa以上の引張強度を有する薄鋼板のプレス成形後に、打ち抜き加工や切断加工を行った後、その加工端部から1〜2000μmを打ち抜き加工又は切断加工を行うことを特徴とする耐割れ特性に優れた高強度鋼板の加工方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
980MPa以上の引張強度を有する薄鋼板に、打ち抜き加工又は切断加工を行った後、その加工端部から1〜2000μmを再び打ち抜き加工、切断加工又は機械研削を行うことを特徴とする耐割れ特性に優れた高強度鋼板の加工方法。
【請求項２】
請求項1記載の方法により、打ち抜き加工又は切断加工の加工端面における残留応力を、600MPa以下の引張応力、または圧縮の残留応力とすることを特徴とする耐割れ特性に優れた高強度鋼板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車の足回り、自動車におけるフロントバンパービームやドアインパクトビームなどの衝突安全用補強部材等に使用される高強度鋼板の打ち抜き・切断加工方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題を発端とした自動車の低燃費化に対する要求、および衝突安全性向上の観点から、自動車用鋼板等に対する高強度化の要望が強い。しかし、一般に高強度化は加工性、成形性の低下、さらに製品製造時および使用時の水素の侵入による割れ起因の遅れ破壊が懸念され、高強度、高成形性、耐割れ特性を備える鋼板が要望されている。高強度かつ高成形性に対する回答としては、残留オーステナイトのマルテンサイト変態を利用したＴＲＩＰ（ＴＲａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）鋼や、800℃以上の高温でプレスを行いながらプレス金型で焼入れを行いマルテンサイト組織とするホットプレス鋼板などがあり、近年用途が拡大しつつある。
このような鋼板の高強度化に伴い、部品製造時に打ち抜き加工（打ち抜きピアス穴加工ともいう）や切断加工により導入される歪や残留応力により、その加工端面に割れが生じる場合がある。このような切断時の残留応力は、鋼板の高強度化と伴に増加する傾向にある。このような割れが生じる事により、自動車部品の信頼性の低下や、打ち抜きピアス穴をさらに穴拡げ加工する場合に、その加工性が低下するなどの問題がある。特に1180MPa以上の強度範囲からはこれらの現象が顕著となる。
これまで、打ち抜きピアス穴部の寸法精度向上を目的として、シェービングや機械研削といった技術により、切断端部を平滑化する技術が存在した（非特許文献1）。
【非特許文献１】「薄板のプレス加工」  実教出版株式会社、1977年10月、中川  威雄ら、図９．１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は引張強度が980MPa以上を有する高強度鋼板を、打ち抜きピアス穴加工部や切断加工部の耐割れ特性を改善した加工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】
【０００４】
本発明者らは、上記のような課題を克服するために、引張強度980MPa以上の高強度鋼板の打ち抜きピアス穴加工や切断加工の加工端面の耐割れ特性を詳細に検討した結果、その加工方法を工夫する事で加工端部の引張残留応力が減少し、耐割れ特性の向上を図ることが可能なことを見出した。
【０００５】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）980MPa以上の引張強度を有する薄鋼板に、打ち抜き加工又は切断加工を行った後、その加工端部から1〜2000μmを打ち抜き加工、切断加工又は機械研削を行うことを特徴とする耐割れ特性に優れた高強度鋼板の加工方法。
（２）前記（1）に記載の方法により、打ち抜き加工又は切断加工の加工端面における残留応力を、600MPa以下の引張応力、または圧縮の残留応力とすることを特徴とする耐割れ特性に優れた高強度鋼板の加工方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、高強度鋼板の課題であった打ち抜きピアス穴加工端部や切断加工端部の耐割れ特性を向上する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
打ち抜きピアス穴加工端部や切断加工端部における引張の残留応力は、鋼板強度と共に増加する傾向にある。したがって、近年の薄鋼板の急速な高強度化に伴い、打ち抜きピアス穴加工端部や切断加工端部の加工性の劣化による割れの発生や、部品成形後の置き割れなどが問題となる場合がある。
【０００８】
そこで、打ち抜きピアス穴加工や切断加工における加工端面の残留応力を詳細に調査し、引張りの残留応力を減少させる事が可能な加工方法およびその加工範囲を見出し、耐割れ特性を向上させる事に成功した。
【０００９】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
まず、本発明における加工範囲の限定理由について説明する。
打ち抜きピアス穴加工や切断加工の加工端面における、塑性加工層や残留応力の影響範囲を詳細に調査した結果、引張強度が980MPa以上の薄鋼板において、塑性加工層等は加工端部から2000μｍ程度に存在する事が判明した。図1に示すように打ち抜きや切断の際には、鋼板は圧縮された状態で加工され、加工後にその圧縮状態から開放されるために引張の残留応力が生じると考えられる。そこで上記塑性加工層等の影響範囲において、2度目の加工を行う事で、塑性加工による部分的な強度上昇または引張残留応力による圧縮力への反発により、加工の際の圧縮量が小さくなり切断後の開放変位量が小さくなるため残留応力を低減できると考えられる。したがって、加工端部から2000μm超の範囲の部分を再び加工すると、塑性加工層等の影響範囲でないため、再び大きな圧縮力を受ける中で加工され、加工後にそれが開放されるため残留応力は減少せず耐割れ特性は向上しない事から上限を2000μmとした。また、下限は1μm未満の範囲を制御して加工を行う事は困難である事から１μｍと規定した。最も望ましい加工範囲は、200〜100μmである。
【００１０】
尚、加工部断面における残留応力の測定は、X線残留応力測定装置により非特許文献2に記載の方法に従い実施した。詳細は、以下の通りである。並傾法により体心立方格子の211面の反射X線を用い、2θ-sin2ψを測定した。このときの測定2θの範囲は約150〜162°である。X線ターゲットとしてCｒ-Kαを使用し、管電流及び管電圧を30ｋV / 10mAとし、X線入射スリットを1mm角とした。2θ-sin2ψ線図の傾きに応力定数Kをかけた値を残留応力とした。このとき応力定数Kは、-32.44Kgf/degとした。
【００１１】
上記条件下で、ピアス穴断面の場合はψ＝20,25,30,35,40,45を測定し、切断面の場合はψ＝0,20,25,30,35,40,45を測定した。測定は、板厚方向を0°とし、そこから23°、45°傾けた方向で計3回測定し、その平均値を残留応力値とした。
【非特許文献２】「X線応力測定法標準(2002年版)-鉄鋼編」社団法人日本材料学会  2002年3月
【００１２】
本発明の対象を980MPa以上の引張強度を有する鋼板に限定したのは、端部の残留応力値の大小は鋼板強度に依存し、特に980MPa以上の強度を有する鋼板から、打ち抜きまたは切断端部における割れ発生が懸念されるからである。
【００１３】
また、本発明の対象を薄鋼板としたのはプレス成形を実施可能な鋼板に限定するためであり、鋼板の板厚は成形性を確保するため、10ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
打ち抜き加工又は切断加工の方法は特に限定するものではなく、公知の方法を何れも使用することができ、その加工温度に関しては室温から1000℃の範囲で本発明の効果が得られる。
【００１５】
機械研削はフライス、ドリル、リーマー、グラインダー等、一般的な機械研削により実施できる。次に残留応力値の好ましい範囲について説明する。
上記の再加工後、加工端面における引張の残留応力値が600ＭＰａ以下になると、一般的には980MPa以上の鋼板を想定した場合、降伏応力以下の残留応力値となり、割れが生じなくなる。また圧縮の残留応力とした場合には、基本的には端部において鋼板に亀裂が入る方向に応力が作用しないため、割れが生じなくなる。上記理由より打ち抜き加工又は切断加工の加工端面における引張の残留応力値を600MPa以下、または圧縮の残留応力とすることが好ましい。
【実施例】
【００１６】
次に、実施例で本発明をより詳細に説明する。表1,2に示すように、980MPa以上の引張強度を有する厚さ1.6mmの鋼板を2種類用意した。引張強度はそれぞれ1523MPa、1751MPaである。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【００１９】
打ち抜きピアス穴加工部の評価に際してはこれらの成形品から100mm×100mmのサイズに切断して試験片を採取し、その中心部にΦ10mmのポンチにてクリアランス15％で打ち抜き後、種々の条件で2次加工を行った。また切断加工部の評価に際しては、2次加工後の試験片サイズが31.4mm×31.4mmとなるように、1次加工ではクリアランス15％で切断後、打ち抜きピアス穴加工と同様に種々の条件にて2次加工を行った。このときの試験片形状を図2、3に示す。この2次加工を行ったときの、加工範囲を併記する。機械研削は打ち抜きピアス穴はリーマー、切断端部はフライスにより実施した。これら試験片の耐割れ特性を評価するために、2次加工後24時間室温で放置し、加工端部の割れ発生個数、及びX線による打ち抜き端部及び切断端部の残留応力を測定した。割れ発生個数の測定は、打ち抜きピアス穴に関しては穴全周を対象に行った。切断端部に関してはその1片を測定した。
【００２０】
上記検討の結果、打ち抜きピアス穴加工および切断加工のどちらの条件においても、1次加工のままと1次加工後に2次加工を加工端部から3mm行う条件である製造条件番号a,ｃ,e,ｇでは割れが頻繁に起こっているのに対し、1次加工後に加工端部から1000μmの2次加工、または200μm機械研削を行った製造条件番号b,ｄ,f,ｈにおいては割れが発生しなかった。また、この割れ発生個数の傾向と、X線による残留応力測定結果は良い一致を示す。
【００２１】
したがって、加工端部の耐割れ特性の向上には1次加工後に加工端部から1〜2000μm再び加工する事が有効であると言える。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の方法を説明するための図。
【図２】打ち抜きピアス穴加工部の評価のための試験片を示す図。
【図３】切断加工部の評価のための試験片を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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