(57)【要約】【課題】  潤滑特性が良好で、板巻加工性の良好なＣｒ含有鋼板を提供することを目的とする。【解決手段】  板巻加工による良好な溶接管を得るためには、素材の潤滑特性、特に動摩擦係数を特定の範囲としてかじりを発生させないことが非常に重要である。即ち、平板引き抜き試験、荷重０．４９ＭＰａでの動摩擦係数μが０．３以下である板巻加工性に優れたＣｒ含有鋼板である。また、表面に水溶性潤滑油を塗布する上記板巻加工性に優れるＣｒ含有鋼板である。また、表面に有機潤滑皮膜を塗装する上記板巻加工性に優れるＣｒ含有鋼板である。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重０．４９ＭＰａでの平板引き抜き試験での動摩擦係数μが０．３以下であることを特徴とする板巻加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
【請求項２】
表面に水溶性潤滑油を塗布してなることを特徴とする請求項１記載の板巻加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
【請求項３】
表面に有機潤滑皮膜を塗装してなることを特徴とする請求項１記載の板巻加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車排気系部品等でＣｒ含有耐熱鋼板やステンレス鋼板などのＣｒ含有鋼板の切板を素材とし、成形、溶接して製造する板巻溶接管用の鋼板に関するものであり、板巻加工における寸法精度やかじり等による加工不良、溶接不良などを防止するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気系部品には、耐久性の向上や、排気ガスによる加熱・冷却が繰り返されるため、熱膨張の少なく、加工性、耐食性に優れたＳＵＨ４０９Ｌ耐熱鋼板やＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３６Ｌ等のフェライト系ステンレス鋼が使用されている。これら自動車排気系部品は、溶接管が使用される場合が多く、耐熱鋼板コイルやステンレス鋼板コイルを長手方向にロール成形後、突合せ部を電縫溶接やＴＩＧ溶接することにより成形・溶接される電縫溶接管やＴＩＧ溶接管、あるいは切り板をロール曲げやＵ−Ｏ曲げなどにより成形後、突合せ部をＴＩＧ溶接やプラズマ溶接する板巻溶接管が使われている。板巻溶接管は、主にマフラーや触媒コンバーターケース等に使用されるが、ロール曲げやＵ−Ｏ曲げ等の成形時に、加工金型とのかじり等の潤滑不良が発生して成形精度が低下すると、溶接部突合形状が悪化し、その後の加工、例えばスピニング加工による加工割れの原因となったり、他方、加工金型側の問題としてかじりが発生すると、金型の寿命を短くしたり、メンテナンス等が煩雑になり品質・生産性・コストに影響を与える。
【０００３】
板巻加工の例として、図１にロール曲げ後、シュリンク加工により管材を成形する方法、図２にＵ−Ｏ曲げにより管材を成形する方法を示す。
【０００４】
両方法共に、管成形時に外金型と接触・摺動するため、材料である耐熱鋼板やステンレス鋼板と金型との摩擦係数や耐かじり性等の潤滑特性が良好でない場合、所定の形状にならない。あるいは、所定の形状に成形できても、かじりの発生により鋼板が金型から外れず、無理に外すと形状を損なう等の形状不良や、金型の寿命を短くするなどの悪影響がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこうした現状を鑑みて、潤滑特性が良好で、板巻加工性の良好なＣｒ含有耐熱鋼板やステンレス鋼板などのＣｒ含有鋼板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】
【０００６】
本発明者らは上記目的を達成するため、板巻加工性とＣｒ含有耐熱鋼板、ステンレス鋼板の表面特性、特に潤滑特性と板巻加工性の関係を検討し、板巻加工による良好な溶接管を得るためには、素材の潤滑特性、特に動摩擦係数を特定の範囲としてかじりを発生させないことが非常に重要であるとの知見を得たものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）平板引き抜き試験、荷重０．４９ＭＰａでの動摩擦係数μが０．３以下であることを特徴とする板巻加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
（２）表面に水溶性潤滑油を塗布してなることを特徴とする請求項１記載の板巻加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
（３）表面に有機潤滑皮膜を塗装してなることを特徴とする請求項１記載の板巻加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明を詳細に説明する。
【０００８】
一般に、Ｃｒ含有耐熱鋼やステンレス鋼は、普通鋼に比し、強度が高く、熱伝導率が低く、金型に使用される材料、例えばＳＫＤ１１のようにＣｒが含有されている材料と親和力が強く、かじりが発生し易い。このため、通常Ｃｒ含有耐熱鋼板やステンレス鋼板の加工には、普通鋼の防錆油より粘度の高い潤滑油が使用されることが多い。しかしながら、板巻加工においては、成形後、すぐに溶接されるため、粘度の高い潤滑油は、潤滑油成分が溶接部を汚染し、耐食性や機械的特性を劣化させ好ましくない。
【０００９】
本発明者等は、このような加工における潤滑特性を付与しながら潤滑剤成分溶け込みによる溶接部位の材質劣化を抑制するため、水溶性の潤滑油（大同化学工業（株）製ダイスキンＰ５６Ｃ）を塗布したＣｒ含有鋼板やクロメート処理や有機・無機系の化成処理後に、エーテルエステル型ウレタン樹脂とエポキシ樹脂の混合物に粒径３μｍのポリオレフィンワックスを１０％含む有機潤滑皮膜を塗装したＣｒ含有鋼板の潤滑性と板巻加工性の関係について検討した。
【００１０】
潤滑性は、ＳＵＨ４０９Ｌを冷間圧延後、焼鈍酸洗した１．５ｍｍの板厚の鋼板に、濃度を変化させた水溶性の潤滑油を塗布して乾燥したもの、あるいは有機潤滑皮膜を塗装したものを、図３に示すように、板幅３０ｍｍ、長さ４００ｍｍに切断した鋼板に、荷重０．４９ＭＰａ、引き抜き速度２００ｍｍ／ｍｉｎで２００ｍｍ摺動させた平板引き抜き試験を行い、動摩擦係数とかじり有無を評価した。なお、平板引き抜き試験の金型にはＳＫＤ１１（摺動方向長さ：３０ｍｍ、摺動方向に対して直角方向の幅：４０ｍｍ）を使用した。なお、かじりが発生しない場合は、摺動中の動摩擦係数はほぼ一定で安定しているが、かじり発生に対応して動摩擦係数は急激に大きくなり、また変動も大きくなって安定しない。従って、本試験のような摺動試験における動摩擦係数は、一般に摺動中の最大値が採用されており、本試験においても２００ｍｍ摺動中の最大値を採用した。
【００１１】
板巻加工性については、上記材料を３８０ｍｍ長さ、３００ｍｍ幅に切断後、ロール曲げとシュリンク加工で、φ１２１ｍｍの管に成形、ＴＩＧ溶接し、表面のかじり有無や幅方向や溶接突合せ部の形状不良の有無を評価し、潤滑性と板巻加工性の関係を検討した。
【００１２】
なお、溶接部特性に対して、潤滑油塗布および有機潤滑皮膜塗装の影響がないか、ＴＩＧ溶接による溶接部組織と機械的特性について評価した。
【００１３】
図４に乾燥後の水溶性潤滑油成分塗布量、有機潤滑皮膜厚さと動摩擦係数およびかじり有無の関係を示す。なお、図中のプロットにおいて、上向きの矢印が付随しているものはかじりが発生したことを表示している。図４（ａ）に示すように、水溶性潤滑油の乾燥成分付着量が０．０５ｇ／ｍ2以上では、動摩擦係数は安定して０．３以下で、鋼板表面の摺動による平滑化は見られたが、かじりは見られなかった。更に、乾燥後の潤滑油成分付着量を増すと、動摩擦係数が安定して０．２５以下になり、同様に鋼材表面が金型により平滑化されるのみで、かじりは見られなかった。一方、潤滑油塗布が無い場合や、乾燥後成分付着量が０．０５ｇ／ｍ2より少ない場合は、動摩擦係数は安定しないで０．３以上となり、動摩擦係数が０．４以上では筋状のかじりが発生した。また、図４（ｂ）に示すように、有機潤滑皮膜を塗装した材料では、実質的に塗装可能な最低潤滑皮膜厚さ０．５μｍにおいて動摩擦係数は極めて低く、０．１５程度になっており、かじりは全く見らなかった。
【００１４】
次に、図５に動摩擦係数とシュリンク加工における板巻加工性の関係を示す。１．５ｍｍ板厚のＳＵＨ４０９Ｌ鋼板に水溶性潤滑油（大同化学工業（株）製ダイスキンＰ５６Ｃ）塗布およびポリオレフィンワックスを含むウレタン樹脂およびエポキシ樹脂の混合有機潤滑皮膜塗装を施したものおよび施さないものについて、３８０ｍｍ長さ、３００ｍｍ幅に切断後、ロール曲げとシュリンク加工し、φ１２１ｍｍの管に成形、ＴＩＧ溶接し、表面のかじり有無や幅方向や溶接突合せ部の形状不良の有無を評価した。
【００１５】
水溶性潤滑油塗布により動摩擦係数が０．３以下となると、板巻き加工後の外観は軽微な筋状の平滑化が見られる程度であり、更に動摩擦係数が０．２５以下になると表面が筋模様なしで平滑化されるのみで、成形後の突合せ部の間隔は５ｍｍ程度と場所により一定となり、その後の溶接部の形状に不良は見られない。同様に、有機潤滑皮膜塗装により（動摩擦係数は、上述のように０．１５程度以下）、かじりは全く見られず、成形形状、溶接部形状に問題は見られない。以上のことから、シュリンク加工での成形が関与する板巻加工では、素材の動摩擦係数が０．３以下、望ましくは０．２５以下であることが好適であることが明らかになった。同様な効果は、Ｕ−Ｏ曲げによる板巻き溶接管においても確認された。
【００１６】
一方、潤滑油塗布、有機潤滑皮膜塗装による溶接部特性への影響については、ＳＵＨ４０９Ｌの冷間焼鈍酸洗材、１．５ｍｍ厚に水溶性潤滑油ダイスキンＰ５６Ｃの乾燥成分が片面で０．１ｇ／ｍ2になるよう塗布、あるいはポリオレフィンワックスを含むウレタン樹脂およびエポキシ樹脂の混合有機潤滑皮膜厚さが１μｍになるよう塗装した後、ＴＩＧ溶接（溶接電流７５Ａ、３０ｃｍ／ｍｉｎ、Ａｒガスシールド）を行い、組織と機械的特性を調査した。図６に潤滑油塗布有無材の溶接部組織を示すが、潤滑油塗布による組織の変化、特にＣ等汚染による鋭敏化は見られず、機械的特性に有意な変化は無かった。
【実施例】
【００１７】
表１に示すように、１．５ｍｍ板厚のＳＵＨ４０９Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｌ鋼板に水溶性潤滑油（大同化学工業（株）製ダイスキンＰ５６Ｃ）塗布およびポリオレフィンワックスを含むウレタン樹脂およびエポキシ樹脂の混合有機潤滑皮膜塗装を施したものおよび施さないものについて、３８０ｍｍ長さ、３００ｍｍ幅に切断後、ロール曲げとシュリンク加工およびＵ−Ｏ  曲げ加工し、φ１２１ｍｍの管に成形、ＴＩＧ溶接し、表面のかじり有無や幅方向や溶接突合せ部の形状不良の有無を評価した。また、平板引き抜きによる潤滑性を図３に示す平板引き抜き試験により評価し、潤滑性と板巻加工性の関係を見た。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
Ｎｏ．１〜１８は、本発明の範囲内にある材料で、水溶性潤滑油塗布や有機潤滑皮膜塗装により、板巻き加工において、シュリンク加工やＵ−Ｏ曲げ加工時の外金型とのかじりは見られず、良好な潤滑性を持ち、溶接部形状に不良も見られず、良好な板巻き加工性を示す。一方、比較例のＮｏ．１９〜２８の材料は、潤滑性が良くないため、金型とのかじりや、成形あるいは金型から加工品を外す場合に形状が不良となり、溶接部突合せ形状は不良となり、板巻き加工性に劣る結果となっている。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上述べたように、本発明は自動車排気系部品等に使用される板巻溶接管の板巻性に優れたＣｒ含有鋼板を提供することが可能となり、産業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ローリング加工とシュリンク加工による板巻き溶接管の成形方法
【図２】Ｕ−Ｏ曲げ加工による板巻き溶接管の成形方法
【図３】引き抜き試験方法
【図４】水溶性潤滑油塗布量、潤滑皮膜厚さと動摩擦係数の関係
【図５】動摩擦係数と板巻き成形加工形状良否の関係
【図６】水溶性潤滑油塗布、有機潤滑皮膜塗装材のＴＩＧ溶接部組織
【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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