(57)【要約】【課題】耐水素脆化性、疲労強度、及び伸びフランジ性に優れたせん断加工面を有する鋼材を、生産性良く、かつ、低コストで製造することが可能な、鋼材のせん断加工方法を提供する。【解決手段】ダイとパンチとの間隔を、被加工材の板厚の５〜８０％に設定し、パンチで被加工材をせん断加工して、パンチで打ち抜いた抜き材を活用して、抜き材の端面をダイ上の加工材のせん断加工面に押しつけることにより、耐水素脆化性及び疲労強度に優れたせん断加工面を有する鋼板を製造するせん断加工方法。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及びその反対側の第２面を有する被加工材を、前記第２面がダイ側に配置されるように、前記ダイ上に配置し、前記被加工材の前記第１面から前記第２面に向かって前記被加工材の板厚方向に、前記第１面側に配置されたパンチでせん断加工するせん断加工方法であって、
（Ａ）前記ダイと前記パンチとの間隔であって前記被加工材の板厚方向に垂直方向の間隔を、前記被加工材の板厚の５％〜８０％とする間隔設定工程、
（Ｂ）前記パンチで前記被加工材をせん断加工して、抜き材及び加工材を得るせん断加工工程であって、前記抜き材及び加工材はそれぞれ、前記被加工材の第１面及び第２面に対応する第１面及び第２面を有する、せん断加工工程、並びに
（Ｃ）前記パンチに対向するように前記加工材の第２面側に配置された押し込みパンチによって、前記抜き材を、抜いたままの状態で、前記加工材の抜き穴に押し込んで、前記抜き材の端面を前記加工材のせん断加工面に押しつける押しつけ工程、
を含む、せん断加工方法。
【請求項２】
前記工程（Ａ）において、前記ダイと前記パンチとの間隔を１０％〜８０％とする、請求項１に記載のせん断加工方法。
【請求項３】
前記工程（Ａ）において、前記ダイと前記パンチとの間隔を１０％〜３０％とする、請求項１に記載のせん断加工方法。
【請求項４】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面が前記加工材の第１面を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項５】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面から第１面に向かって板厚の半分の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項６】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面の位置と同じになるように行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項７】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面の少なくとも一部をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項８】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き穴に押し込んだ前記抜き材を前記パンチで打抜き、前記押し込みパンチで前記抜き材を前記抜き穴に押し込むことを１回以上繰り返す、請求項１〜７のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項９】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチの打抜き面及び前記押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記パンチ及び前記押し込みパンチで前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１０】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを前記パンチに連結して配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加パンチに対向するように、追加押し込みパンチを前記押し込みパンチに連結して配置すること、
前記追加パンチの打抜き面及び前記追加押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記連結されたパンチ及び追加パンチの打抜き面、並びに前記連結された押し込みパンチ及び追加押し込みパンチの押し込み面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１１】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記追加ホルダーの前記被加工材の第１面に面する固定面及び前記追加ダイの前記被加工材の第２面に面する固定面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記追加ホルダーの固定面及び前記追加ダイの固定面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１２】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを配置すること、
前記追加パンチと前記押し込みパンチとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を前記追加パンチの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１３】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、追加ダイを配置すること、
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１４】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイまたは追加ホルダーの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１５】
前記被加工材が３４０ＭＰａ級以上の引張強度を有する金属板である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１６】
前記被加工材が９８０ＭＰａ級以上の引張強度を有する金属板である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１７】
前記被加工材が鋼材である、請求項１５または１６に記載のせん断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、建設機械、各種プラント、ペンストック等で用いる金属部材をせん断加工で製造する際、優れた面性状のせん断加工面を形成し得るせん断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、建設機械、各種プラント、ペンストック等で用いる金属部材の製造には、せん断加工が多く利用されている。図１に、せん断加工の態様を模式的に示す。図１（ａ）に、被加工材に穴を形成するせん断加工の態様を模式的に示し、図１（ｂ）に、被加工材に開断面を形成するせん断加工の態様を模式的に示す。
【０００３】
図１（ａ）に示すせん断加工においては、ダイ３の上に被加工材１を載置し、パンチ２を下方向２ａ、すなわち被加工材１の板厚方向に押し込んで、被加工材１に穴を形成する。図１（ｂ）に示すせん断加工においては、ダイ３の上に被加工材１を載置し、同じく、パンチ２を下方向２ａ、すなわち被加工材１の板厚方向に押し込んで、被加工材１に開断面を形成する。
【０００４】
せん断加工で形成される加工材１０のせん断加工面９は、通常、図２に示すように、ダレ４、せん断面５、破断面６、及びバリ７によって構成される。ダレ４は、被加工材１がパンチで押し込まれることにより、加工材１０の上部表面８ａに形成される。せん断面５は、パンチとダイの間隙に被加工材１が引き込まれることにより、被加工材１が局所的に引き伸ばされて形成される。破断面６は、パンチとダイの間隙に引き込まれた被加工材１が破断して形成される。バリ７は、パンチとダイの間隙に引き込まれた被加工材１が破断して加工材１０から分離する際、加工材１０の下部表面８ｂに生じる。
【０００５】
せん断加工面は、一般に、機械加工で形成する加工面に比べ面性状が劣り、例えば、耐水素脆化性が低い、疲労強度が低い、または伸びフランジ割れ（せん断加工後のプレス加工で、せん断加工面に生ずる割れ）が生じ易いといった課題を抱えている。特に、高張力鋼板においては、引張残留応力による水素脆化割れ及び疲労強度の低下が生じやすい。
【０００６】
せん断加工面の課題の解決を図る技術は数多く提案されているが、これらの技術は、概して、パンチとダイの構造を工夫して、疲労強度、伸びフランジ性等の、せん断加工面の面性状の向上を図るもの（例えば、特許文献１〜３を参照）と、せん断加工面に、コイニングやシェービング等の処理を施して、耐水素脆化性、疲労強度等の、せん断加工面の面性状の向上を図るもの（例えば、特許文献４〜８を参照）に分けることができる。
【０００７】
しかし、パンチとダイの構造を工夫する技術においては、せん断加工面の面性状の向上に限界があり、また、せん断加工面に処理を施す技術においては、一工程増える分、生産性が低下し、製造コストが上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０５１００１号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３１０９４号公報
【特許文献３】特開２０１０−０３６１９５号公報
【特許文献４】特開２００８−０１８４８１号公報
【特許文献５】特開２０１１−２１８３７３号公報
【特許文献６】特開２００６−０８２０９９号公報
【特許文献７】特開２００２−２６３７４８号公報
【特許文献８】特開平３−２０７５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、せん断加工技術の現状に鑑み、耐水素脆化性及び疲労強度に優れたせん断加工面を有する金属部材を、生産性良く、かつ、低コストで製造することが可能な、せん断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】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討し、高張力鋼板等の金属部材のせん断加工において、耐水素脆化性の観点からは、パンチとダイとのクリアランス（間隔）は小さくした方がよいが、クリアランスの小さい金型を精度良く作製することが難しく、且つ金型の作製に大きなコストがかかること、パンチとダイとのクリアランスが小さいと、金型の損傷が生じやすく、特に高張力鋼板のせん断加工では金型の損傷が避けられないことの知見を得た。
【００１１】
本発明者らはさらに鋭意検討した結果、ダイとパンチとの間隔を、被加工材の板厚の５〜８０％に設定してせん断加工を行い、パンチで打ち抜いた抜き材を活用して、抜き材の端面をダイ上の加工材のせん断加工面に押しつけることにより、耐水素脆化性及び疲労強度に優れたせん断加工面を有する金属部材を、生産性良く、かつ、低コストで製造できることを見いだした。
【００１２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１３】
（１）
第１面及びその反対側の第２面を有する被加工材を、前記第２面がダイ側に配置されるように、前記ダイ上に配置し、前記被加工材の前記第１面から前記第２面に向かって前記被加工材の板厚方向に、前記第１面側に配置されたパンチでせん断加工するせん断加工方法であって、
（Ａ）前記ダイと前記パンチとの間隔であって前記被加工材の板厚方向に垂直方向の間隔を、前記被加工材の板厚の５％〜８０％とする間隔設定工程、
（Ｂ）前記パンチで前記被加工材をせん断加工して、抜き材及び加工材を得るせん断加工工程であって、前記抜き材及び加工材はそれぞれ、前記被加工材の第１面及び第２面に対応する第１面及び第２面を有する、せん断加工工程、並びに
（Ｃ）前記パンチに対向するように前記加工材の第２面側に配置された押し込みパンチによって、前記抜き材を、抜いたままの状態で、前記加工材の抜き穴に押し込んで、前記抜き材の端面を前記加工材のせん断加工面に押しつける押しつけ工程、
を含む、せん断加工方法。
（２）
前記工程（Ａ）において、前記ダイと前記パンチとの間隔を１０％〜８０％とする、前記（１）項に記載のせん断加工方法。
（３）
前記工程（Ａ）において、前記ダイと前記パンチとの間隔を１０％〜３０％とする、前記（１）項に記載のせん断加工方法。
（４）
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面が前記加工材の第１面を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（５）
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面から第１面に向かって板厚の半分の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（６）
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面の位置と同じになるように行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（７）
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面の少なくとも一部をコイニングすることを含む、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（８）
前記工程（Ｃ）において、前記抜き穴に押し込んだ前記抜き材を前記パンチで打抜き、前記押し込みパンチで前記抜き材を前記抜き穴に押し込むことを１回以上繰り返す、前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（９）
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチの打抜き面及び前記押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記パンチ及び前記押し込みパンチで前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１０）
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを前記パンチに連結して配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加パンチに対向するように、追加押し込みパンチを前記押し込みパンチに連結して配置すること、
前記追加パンチの打抜き面及び前記追加押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記連結されたパンチ及び追加パンチの打抜き面、並びに前記連結された押し込みパンチ及び追加押し込みパンチの押し込み面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１１）
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記追加ホルダーの前記被加工材の第１面に面する固定面及び前記追加ダイの前記被加工材の第２面に面する固定面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記追加ホルダーの固定面及び前記追加ダイの固定面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１２）
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを配置すること、
前記追加パンチと前記押し込みパンチとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を前記追加パンチの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１３）
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、追加ダイを配置すること、
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１４）
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイまたは追加ホルダーの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１５）
前記被加工材が３４０ＭＰａ級以上の引張強度を有する金属板である、前記（１）〜（１４）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１６）
前記被加工材が９８０ＭＰａ級以上の引張強度を有する金属板である、前記（１）〜（１４）のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
（１７）
前記被加工材が鋼材である、前記（１５）または（１６）項に記載のせん断加工方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金属部材のせん断加工において、耐水素脆化性及び疲労強度に優れたせん断加工面を有する金属部材を、生産性良く、かつ、低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は、被加工材に穴を形成するせん断加工の態様を示す断面模式図である。図１（ｂ）は、被加工材に開断面を形成するせん断加工の態様を示す断面模式図である。
【図２】図２は、加工材のせん断加工面の断面模式図である。
【図３】図３は、せん断加工機に被加工材を配置した態様を示す断面模式図である。
【図４】図４は、せん断加工機に被加工材を固定した態様を示す断面模式図である。
【図５】図５は、パンチを押し込んで、被加工材をせん断加工した態様を示す断面模式図である。
【図６】図６は、パンチをさらに押し込んで、被加工材をせん断加工した態様を示す断面模式図である。
【図７】図７は、パンチで打ち抜いた抜き材を、抜いたままの状態で押し戻し、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつける態様を示す断面模式図である。
【図８】図８（ａ）は、間隔設定工程の断面模式図である。図８（ｂ）は、せん断加工工程の断面模式図である。図８（ｃ）は、押しつけ工程の断面模式図である。
【図９】図９（ａ）は、抜き材の端面と加工材のせん断加工面との押しつけ開始時の状態を表す断面模式図である。図９（ｂ）は、抜き材の端面と加工材のせん断加工面との押しつけ完了時の塑性加工域を表す断面模式図である。
【図１０】図１０は、片持ち式せん断加工機に被加工材を配置した態様を示す断面模式図である。
【図１１】図１１は、片持ち式せん断加工機に被加工材を固定した態様を示す断面模式図である。
【図１２】図１２は、パンチを押し込んで、被加工材をせん断加工した態様を示す断面模式図である。
【図１３】図１３は、パンチで打ち抜いた抜き材を、抜いたままの状態で押し戻し、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつける態様を示す断面模式図である。
【図１４】図１４は、外周トリムの実施形態１を説明する断面模式図である。
【図１５】図１５は、外周トリムの実施形態２を説明する断面模式図である。
【図１６】図１６は、外周トリムの実施形態３を説明する断面模式図である。
【図１７】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、外周トリムの実施形態４を説明する断面模式図である。
【図１８】図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、外周トリムの実施形態５を説明する断面模式図である。
【図１９】図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、外周トリムの実施形態６を説明する断面模式図である。
【図２０】図２０（ａ）は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の５％の場合のせん断加工面の断面写真である。図２０（ｂ）は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の１０％の場合のせん断加工面の断面写真である。
【図２１】図２１（ａ）は、ダイ（Ｄ）とパンチ（Ｐ）の間隔が、被加工材の板厚の２０％の場合のせん断加工面の断面写真である。図２１（ｂ）は、ダイ（Ｄ）とパンチ（Ｐ）の間隔が、被加工材の板厚の３０％の場合のせん断加工面の断面写真である。図２１（ｃ）は、ダイ（Ｄ）とパンチ（Ｐ）の間隔が、被加工材の板厚の４０％の場合のせん断加工面の断面写真である。
【図２２】図２２は、せん断加工面における残留応力の測定位置を表す模式図である。
【図２３】図２３は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の１％の場合のせん断加工面における引張残留応力を示すグラフである。
【図２４】図２４は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の５％の場合のせん断加工面における引張残留応力を示すグラフである。
【図２５】図２５は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の１０％の場合のせん断加工面における引張残留応力を示すグラフである。
【図２６】図２６は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の２０％の場合のせん断加工面における引張残留応力を示すグラフである。
【図２７】図２７は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の３０％の場合のせん断加工面における引張残留応力を示すグラフである。
【図２８】図２８は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の４０％の場合のせん断加工面における引張残留応力を示すグラフである。
【図２９】図２９は、ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の６０％の場合のせん断加工面における引張残留応力を示すグラフである。
【図３０】図３０は、ダイとパンチの間隔による引張残留応力低減効果を表すグラフである。
【図３１】図３１は、ダイとパンチの間隔による、パンチの進行方向に対する加工材の破断面の角度θを表すグラフである。
【図３２】図３２は、破断面の角度θによる、引張残留応力低減効果を表すグラフである。
【図３３】図３３は、平板曲げ疲労試験で測定した疲労特性を示すグラフである。
【図３４】図３４は、伸びフランジ性の試験方法を示す断面模式図である。
【図３５】図３５は、加工材のせん断加工面の伸びフランジ性についての試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示のせん断加工方法は、ダイ及びパンチで被加工材をせん断加工するせん断加工方法において、ダイとパンチとの間隔（以下、クリアランスともいう）を所定範囲以上としてせん断加工を行い、得られた抜き材を、せん断加工面を精整する工具として利用することを基本思想とし、せん断加工の後、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつけることを特徴とする。本願において、被加工材は金属部材である。
【００１７】
本開示の方法によれば、ダイとパンチとの間隔を大きくすることができる。そのため、精密せん断のような高い寸法精度が要求されず、金型を安価に作製することができ、加えて、金型の損傷が防止され、特に高張力鋼板のせん断加工でも金型の損傷が防止され、金型の補修及び調整の必要性が軽減されるので生産性が上がる。さらには、本開示の方法によれば、せん断加工により打ち抜いた抜き材を、打ち抜いた状態のまま、せん断加工面を精整する工具として利用して、せん断加工の後、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつける。そのため、打抜き後に抜き材を別の金型に設置しなおす必要が無く、従来よりも工程数を少なくすることができる。また、打抜き後に抜き材を別の金型に設置しなおす必要が無いので、抜き材の位置ずれが起きず、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に確実に押しつけることが可能となる。したがって、本開示の方法によれば、耐水素脆化性及び疲労強度に優れたせん断加工面を有する鋼材を、生産性良く、かつ、低コストで製造することができる。
【００１８】
本開示の方法は、ダイとパンチとの間隔を大きく設定するため、いわゆるファインブランキング等の精密せん断加工とは明確に区別される。なお、精密せん断加工とは、板打抜きにおいて、クリアランスをできる限り小さくして、切断面全体を、せん断面で構成する方法である。
【００１９】
以下、本開示の方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図３〜図７に、せん断加工機で被加工材をせん断加工して抜き材と加工材を得た後に、パンチを上昇させ、抜いたままの状態で抜き材を押し戻して、加工材の抜き穴に押し込む態様の一例を示す。
【００２１】
図３に、本開示の方法に用いることができるせん断加工機１００に、第１面１４１及びその反対側の第２面１４２を有する被加工材１４を配置した態様の断面模式図を示す。図４に、せん断加工機１００に被加工材１４を固定した態様の断面模式図を示す。図５に、パンチ１７を被加工材１４の第１面１４１から第２面１４２に向かって板厚方向に移動させて、被加工材１４をせん断加工する途中の態様の断面模式図を示す。図６に、パンチ１７をさらに移動させて、被加工材１４をせん断加工した態様の断面模式図を示す。図７に、パンチで打ち抜いた抜き材１８を、抜いたままの状態で押し戻して、抜き穴１８ａに押し込んだ態様の断面模式図を示す。
【００２２】
図３に示すように、せん断加工機１００に被加工材１４を配置する。せん断加工機１００は、好ましくは弾性部材１１で保持されている押し込みパンチ１３を備える。弾性部材１１で保持されている押し込みパンチ１３は、被加工材１４の第２面１４２に接するダイ１２の面１２１よりΔＨだけ飛び出ている。ΔＨは、抜き材の押し戻し量に応じて変更することができる。ΔＨは、被加工材の板厚より大きくてもよく、被加工材の板厚と同じでもよく、またはゼロでもよい。また、押し込みパンチ１３は、ダイ１２の面１２１より引っ込んでいてもよいが、被加工材の板厚よりも引っ込み量は小さい。すなわち、ΔＨはマイナスでもよいが、その大きさ（絶対値）は板厚未満である。例えば、ΔＨを被加工材の板厚より大きくすれば、抜き材を押し戻す際に、抜き材に抜き穴を通り抜けさせ、ΔＨをゼロにすれば、抜き材を抜き穴の元の位置に戻すことができる。せん断加工機１００に被加工材１４を配置した後、図４に示すように、弾性部材１６でホルダー１５を押圧し、被加工材１４をダイ１２に固定する。
【００２３】
次に、図５に示すように、被加工材１４をダイ１２に固定した状態で、パンチ１７を被加工材１４の第１面１４１から第２面１４２に向かって板厚方向に移動させ、被加工材１４のせん断加工を行う。さらに、パンチ１７を第２面１４２に向かって移動させ、図６に示すように、抜き材１８と、せん断面及び破断面を含むせん断加工面２０を有する加工材１４ａとを形成する。抜き材１８は、被加工材１４の第１面１４１及び第２面１４２に対応する第１面１８１及び第２面１８２を有する。加工材１４ａは、被加工材１４の第１面１４１及び第２面１４２に対応する第１面１４ａ−１及び第２面１４ａ−２を有する。
【００２４】
第１面１４１から第２面１４２に向かって板厚方向のパンチ１７の移動は、押し込みパンチ１３から背圧をかけながら行うことが好ましい。押し込みパンチ１３からの背圧に対抗しながらパンチ１７を移動させることによって、抜き材１８の保持をより安定して行うことができる。押し込みパンチ１３は、せん断加工後に、抜き材１８を、打ち抜いたままの状態で押し戻して、抜き穴１８ａに押し込むことができるものであれば、特に限定されない。本願において「打ち抜いたままの状態」及び「抜いたままの状態」は同じことを意味し、せん断加工により得られた抜き材１８を、ダイから取り外さないで、そのままにした状態をいう。押し込みパンチ１３は、被加工材１４の配置前に、ダイ１２の面１２１より飛び出ていてもまたは飛び出ていなくてもよい。押し込みパンチ１３の駆動方法は、押し込みパンチ１３を駆動できるものであれば、その方法は問わず、弾性部材に代えて、例えば、ガスクッションやカム機構によって動作するものでもよい。
【００２５】
次に、図７に示すように、押し込みパンチ１３が抜き材１８を、抜いたままの状態で、抜き穴１８ａに押し込み、抜き材１８の端面１９を、抜き穴１８ａの輪郭面であるせん断加工面２０に押し付ける。押し込みパンチ１３が弾性部材１１を備える場合、弾性部材１１の反発力を利用して、押し込みパンチ１３が、抜き材１８を抜き穴１８ａに押し込むことができる。図７は、抜き材１８の第２面１８２が、加工材１４ａの第２面１４ａ−２の位置を通り過ぎる前に、抜き材１８の押し込みを止めた態様を示す。
【００２６】
加工材１４ａのせん断加工面２０は、図２に示すように、ダレ４、せん断面５、破断面６、及びバリ７で構成され得る。本開示の方法においては、抜き材１８を、加工材１４ａのせん断加工面２０を精整する工具として用いて、抜き材１８を抜き穴１８ａに押し込み、抜き材１８の端面１９を抜き穴１８ａの輪郭面であるせん断加工面２０に押し付ける。これにより、加工材１４ａのせん断加工面２０における引張残留応力を減少させることができ、好ましくは、引張残留応力を減少させつつ、ばらつきも低減することができる。引張残留応力を減少させることにより、耐水素脆化特性及び疲労強度を向上することができる。
【００２７】
図８（ａ）〜（ｃ）に、本開示の方法における、間隔設定工程、せん断加工工程、及び押しつけ工程の一例の断面模式図を示す。
【００２８】
図８（ａ）に示す間隔設定工程では、パンチ１７とダイ１２との間隔ｄを、被加工材１４の板厚ｔの５〜８０％の範囲内に設定する。また、被加工材１４を、ダイ１２とホルダー１５で固定する。
【００２９】
図８（ｂ）に示すせん断加工工程では、パンチ１７で被加工材１４のせん断加工を行い、抜き材１８及び加工材１４ａが得られる。パンチ角１７ａ（パンチ１７の先端）の角度は、好ましくは直角であるが、パンチ角１７ａは、せん断加工可能な範囲で任意の形状であることができ、例えば丸みや面取り部を有してもよい。加工材１４ａのせん断加工面は、図２に示すように、ダレ４、せん断面５、破断面６、及び、バリ７で構成され得る。抜き材１８の端面１９も、ダレ、せん断面、破断面、及びバリで構成され得る。加工材１４ａのせん断加工面２０の形状と抜き材１８の端面１９の形状とは、実質的に対称形となる。図８（ｂ）においては、加工材１４ａのせん断加工面及び抜き材１８の端面１９について、模式的に、せん断面及び破断面のみを示す。加工材１４ａはせん断面５及び破断面６を有し、破断面６は、抜き材１８の破断面６ａと角度が一致する。さらには、加工材１４ａの板厚に垂直方向の、抜き材１８とダイ１２との間隔はゼロである。
【００３０】
図８（ｃ）に示す押しつけ工程では、打ち抜いたままの状態の抜き材１８を、打ち抜いたままの状態で押し戻して抜き穴１８ａに押し込んで、抜き材１８の破断面６ａを含む端面１９を、加工材１４ａの破断面６を含むせん断加工面に押し付ける。加工材の破断面と同一形状の破断面を有し且つダイ１２との間隔がゼロである抜き材１８を、打ち抜いたままの状態で、抜き穴１８ａに押し込むので、加工材１４ａの破断面６と抜き材１８の破断面６ａとの角度が一致し、加工材１４ａの破断面６の表層全体に、圧縮の塑性変形を生じさせることができる。好ましくは、パンチ１７から抜き材１８に荷重をかけながら、押し込みパンチ１３で抜き材１８を押し込む。パンチ１７から抜き材１８に荷重をかけながら、押し込みパンチ１３で抜き材１８を押し込むことによって、押し込み時に、抜き材１８が湾曲することを抑制することができる。抜き材１８の湾曲が許容される範囲であれば、図８（ｃ）に例示するように、パンチ１７から抜き材１８に荷重をかけずに、押し込みパンチ１３で抜き材１８を押し込んでもよい。
【００３１】
間隔ｄを被加工材１４の板厚ｔの５〜８０％にすることにより、せん断加工面の破断面の角度を、パンチの進行方向（板厚方向）に対して大きくすることができる。加工材１４ａの破断面６の、パンチの進行方向（板厚方向）に対する角度θは、好ましくは３°以上である。加工材１４ａの破断面６と抜き材１８の破断面６ａの押しつけ合う面が、パンチの進行方向（板厚方向）に対して大きな角度を有することにより、加工材の表層に圧縮の塑性変形を生じさせることができる。
【００３２】
押しこみ工程により、加工材のせん断加工面の引張残留応力が低減する理由は、次のように考えられる。
【００３３】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に、抜き材１８の端面１９を加工材１４ａのせん断加工面２０に押し付ける態様の断面模式図を示す。図９（ａ）に、抜き材１８の端面１９の破断面６ａを、加工材１４ａのせん断加工面２０の破断面６に押しつけるときの押しつけ開始時の断面模式図を示す。図９（ｂ）に、加工材１４ａのせん断加工面２０への抜き材１８の端面１９の押しつけ完了時の塑性加工域の断面模式図を示す。
【００３４】
図９（ａ）に示すように、押し込みパンチ１３で、抜き材１８を抜き穴１８ａに押し込み、加工材１４ａの破断面６に抜き材１８の破断面６ａを押しつける。本開示の方法において、加工材１４ａの破断面６と抜き材１８の破断面６ａの、パンチの進行方向に対するずれ角度θは同じである。そのため、加工材１４ａの破断面６の表層全域に安定して圧縮の塑性変形を生じさせることができる。そのまま、抜き材１８を押し込んでいき、抜き材１８の端面１９の全体を、加工材１４ａのせん断加工面２０の全体に押し付けながら、抜き材１８を加工材１４ａと同じ位置まで押し戻すと、図９（ｂ）に示すように、材料重複域２０ａが形成される。そのため、加工材１４ａの抜き穴１８ａの表層全域に圧縮塑性変形が生じ、引張残留応力を低減することができる。図９（ｂ）においては、抜き材１８の第２面１８２が、加工材１４ａの第２面１４ａ−２と同じ位置にあるので、抜き材１８の第１面１８１も、加工材１４ａの第１面１４ａ−１と実質的に同じ位置にある。
【００３５】
所定の範囲において間隔ｄが大きいほど、加工材１４ａの破断面６と抜き材１８の破断面６ａの、パンチの進行方向に対するずれ角度θを大きくすることができるので、材料重複域２０ａを広くすることができる。材料重複域２０ａを広くすると、引張残留応力の低減量を大きくすることができる。したがって、過大なバリが発生しない範囲で、間隔ｄを大きくすることが好ましい。
【００３６】
間隔ｄの下限は、被加工材１４の板厚の５％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、さらに好ましくは２０％以上である。間隔ｄの上限は、８０％以下、好ましくは６０％以下、より好ましくは５０％以下、さらに好ましくは４０％以下、さらにより好ましくは３０％以下である。間隔ｄを上記範囲内に設定することによって、過大なバリを発生させずに、せん断加工面の破断面６のパンチ進行方向に対する角度θを大きくすることができる。
【００３７】
間隔ｄが５％未満では、抜き穴と抜き材の破断面が、パンチの進行方向（板厚方向）に対して十分な角度を有することができず、せん断加工面の破断面に圧縮の塑性変形を生じさせる力を加えることができない。また、間隔ｄが５％未満の場合、加工材のせん断加工面に二次せん断面が生じやすく、局所的に抜き穴と抜き材がひっかかり押しつけが十分に行えない場合がある。間隔ｄが８０％を超えると、せん断加工を行うことができず、間隔ｄが８０％以上ではしごき加工となり、間隔ｄが１００％以上では、曲げや絞り加工となる。
【００３８】
特に、間隔ｄが５〜３０％の範囲で、破断面６の角度θを大きくすることができ、大きな押しつけ効果を得ることができる。間隔ｄが３０％超〜８０％の範囲でも、押しつけ効果を得ることはできる。ただし、間隔ｄが３０％超の範囲では、せん断加工時の亀裂が、パンチ角１７ａからパンチ進行方向側にずれて進展して、破断面の角度θが減少し、加工材のせん断加工面に大きなバリが発生することがある。間隔ｄが６０％超の範囲では、せん断加工面におけるだれが大きくなり、亀裂の進展方向がパンチ進行方向にさらにずれて、破断面の角度θが減少することがある。
【００３９】
バリは、パンチ角１７ａから生じる亀裂による破断が、ダイ角１２ａ方向ではなく、パンチの進行方向にずれて起きることにより、加工材のせん断加工面の第２面側に形成され得る。間隔ｄが３０％を超えて大きくなるにつれて、せん断加工面の第２面側に形成されるバリが大きくなり得る。過大なバリが発生すると、加工材１４ａの破断面６と抜き材１８の破断面６ａの、パンチの進行方向に対するずれ角度θが小さくなることがあり、また伸びフランジ性も低下し得るので、過大なバリの生成を避けるように、間隔ｄを設定することが好ましい。
【００４０】
本開示の方法において、抜き材１８は、打ち抜いたままの状態で、加工材１４ａのせん断加工面を精整する工具として用いられ、抜き材１８の破断面６ａのパンチ進行方向に対する角度θは、せん断加工面の破断面６のパンチ進行方向に対する角度θと同じになる。したがって、せん断加工面の破断面６のパンチ進行方向に対する角度が大きいほど、抜き材１８の破断面６ａが加工材１４ａの破断面６を押す力を十分に得ることができ、加工材１４ａの破断面６の表層全域に圧縮塑性変形をより安定して生じさせることができる。
【００４１】
せん断加工面の破断面６の角度θは、パンチ進行方向に対して好ましくは３°以上、より好ましくは５．５°以上、さらに好ましくは１１°以上である。せん断加工面２０の破断面６の角度θが上記範囲内にあることにより、せん断加工面の破断面６の表層全域に、圧縮の塑性変形を、より安定して生じさせることができる。せん断加工面のうち破断面が最も引張残留応力が大きくなり得る。したがって、破断面が最も、耐水素脆化性及び疲労強度が問題になりやすい。そのため、好ましくは、破断面の表層全域の引張残留応力を低減し、より好ましくは、破断面及びせん断面の表層全域の引張残留応力を低減し、さらに好ましくは、せん断加工面の表層全域の引張残留応力を低減する。
【００４２】
本願において「せん断加工面に押しつける」とは、少なくとも、抜き材の破断面をせん断加工面の破断面に押しつけることを意味する。抜き材の破断面をせん断加工面の破断面に押しつけた後、その時点で抜き材の押し込みを止めてもよく、抜き材を押し込んで抜き材が抜き穴を通り抜けてもよい。
【００４３】
押しつけ工程において、抜き材１８を抜き穴１８ａに押し戻す際に、抜き材１８を押し込んで、抜き材１８が抜き穴１８ａを通り抜けてもよい。ただし、せん断加工面２０に対してコイニングを行うこと、且つ伸びフランジ性を向上する観点から、抜き材１８の押し込みを、抜き材１８の第２面１８２が加工材１４ａの第１面１４ａ−１を通り過ぎない範囲で行うことが好ましい。
【００４４】
抜き材１８の押し込みを、抜き材１８の第２面１８２が加工材１４ａの第１面１４ａ−１を通り過ぎない範囲で行うことにより、加工材１４ａのせん断加工面にコイニングを行うことができ、良好な伸びフランジ性を得ることができる。したがって、優れた耐水素脆化性及び疲労強度に加えて、良好な伸びフランジ性も両立することができる。抜き材１８の第２面１８２が、加工材１４ａの第１面１４ａ−１を通り抜ける位置まで抜き材１８を押し込むと、削りかすが生じ、加工材１４ａの第１面１４ａ−１側にバリが発生し、追加の加工硬化が入る。そのため、加工材１４ａのせん断加工面２０の伸びフランジ性が低下する。
【００４５】
より好ましくは、抜き材１８の押し込みを、抜き材１８の第２面１８２が、加工材１４ａの第２面１４ａ−２から第１面１４ａ−１に向かって板厚の半分の位置を通り過ぎない範囲で行う。抜き材１８の押し込みを、この範囲で行うことによって、加工材のせん断加工面の全体にコイニングを行うことができ、圧縮塑性変形が適度に軽減されてせん断加工面の表層部だけにとどめることができるので、より良好な伸びフランジ性を得ることができる。
【００４６】
さらに好ましくは、抜き材１８の押し込みを、抜き材１８の第２面１８２の位置が、加工材１４ａの第２面１４ａ−２の位置と実質的に同じになるように行う。このとき、抜き材１８の第１面１８１の位置は、加工材１４ａの第１面１４ａ−１の位置と実質的に同じになる。抜き材１８を抜き穴１８ａの元の位置に戻すことになり、加工材のせん断加工面の全体にコイニングを行うことができ、圧縮塑性変形がより適度に軽減されてせん断加工面の表層部だけにとどめることができるので、さらに良好な伸びフランジ性を得ることができる。
【００４７】
加工材１４ａの破断面６に抜き材の破断面６ａが押しつけられる限り、抜き材１８の押し込みを、抜き材１８の第２面１８２が、加工材１４ａの第２面１４ａ−２の位置を通り過ぎない範囲で行ってもよい。この場合、加工材のせん断加工面のコイニングはせん断加工面の一部の領域に留まり得るが、破断面６の表層がコイニングされていれば、せん断加工面の面性状を改善する効果を得ることができる。
【００４８】
抜き材１８の押し込みを、抜き材１８の第２面１８２が加工材１４ａの第１面を通り過ぎない範囲で行うことによって、シェービングに伴う加工硬化を抑制して、伸びフランジ性も向上することができ、耐水素脆化性、疲労強度、及び伸びフランジ性に優れたせん断加工面を有する鋼材を得ることができる。
【００４９】
本願において、コイニングとは、加工材のせん断加工面に圧縮応力を加えて、せん断加工面の表面状態や形状を改善することを意味し、せん断加工面の表面を切断する、いわゆるシェービングとは明確に区別される。
【００５０】
シェービングとは、加工材のせん断加工面を、わずかにせん断加工、すなわち、わずかに切断することを意味する。本願において、コイニングによっては材料の分離は発生せず、材料の分離が発生する場合は、シェービングとみなされる。
【００５１】
せん断加工機から、抜き材１８及び加工材１４ａを任意の方法で取り出すことができ、例えば、図７に示す態様から、ホルダー１５を上昇させ、抜き材１８及び加工材１４ａを取り出すことができる。
【００５２】
抜き穴１８ａに押し込んだ抜き材１８をパンチ１７で押し出して、再度、抜き材１８を抜き穴１８ａに押し込んでもよく、さらに繰り返し行ってもよい。抜き穴１８ａに抜き材１８を押し込むことを繰り返すことにより、せん断加工面の引張残留応力をさらに低減させ、耐水素脆化特性及び疲労特性をより向上することができ、また、加工材１４ａのせん断加工面２０において、せん断面と破断面の粗さをそれぞれ、目視上、より平滑にすることができる。
【００５３】
抜き材の抜き形状は、本開示の方法におけるせん断加工工程及び押し込み工程を行うことができる限り、円形、楕円形、多角形、非対称形等、所望の形状であることができる。
【００５４】
本開示の方法は、図１（ｂ）に示すような、被加工材に開断面（せん断加工面）を形成するせん断加工においても、同様に、加工材のせん断加工面の面性状を改善する効果を奏するものである。以下、説明する。
【００５５】
図１０〜図１３に、片持ち式せん断加工機で被加工材をせん断加工し、抜き材を、打抜いたままの状態で、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつけるように押し込む態様の断面模式図を示す。
【００５６】
図１０に、片持ち式せん断加工機２００に被加工材２４を配置した態様の断面模式図を示す。図１１に、片持ち式せん断加工機２００に被加工材２４を固定した態様の断面模式図を示す。図１２に、パンチ２７を押し込んで、被加工材２４をせん断加工した態様の断面模式図を示す。図１３に、パンチ２７で打ち抜いた抜き材２８を、抜いたままの状態で押し戻し、抜き材２８の端面２９を加工材２４ａのせん断加工面３０に押しつける態様の断面模式図を示す。
【００５７】
図１０に示すように、機枠３２の片側において、弾性部材２１で保持されている押し込みパンチ２３がダイ２２の面２２１よりΔＨだけ飛び出ている片持ち式せん断加工機２００に、被加工材２４を配置する。図１１に示すように、弾性部材２６でホルダー２５を押圧し、被加工材２４をせん断加工機のダイ２２に固定する。次に、図１２に示すように、被加工材２４をせん断加工機のダイ２２に固定した状態で、パンチ２７を、被加工材２４の第１面２４１から第２面２４２に向かって板厚方向に移動させ、被加工材２４のせん断加工を行い、抜き材２８と、せん断面及び破断面を含むせん断加工面３０を有する加工材２４ａを形成する。第１面２４１から第２面２４２に向かって板厚方向のパンチ２７の移動は、押し込みパンチ２３から背圧をかけながら行うことが好ましい。押し込みパンチ２３は、せん断加工後に、抜き材２８を、抜いたままの状態で押し戻して、抜き穴２８ａに押し込むことができるものであれば、特に限定されない。押し込みパンチ２３は、被加工材２４の配置前に、被加工材２４の第２面２４２に接するダイ２２の面２２１より飛び出ていてもまたは飛び出ていなくてもよい。押し込みパンチ２３の駆動方法は、押し込みパンチ２３を駆動できるものであれば、その方法は問わず、弾性部材に代えて、例えば、ガスクッションやカム機構によって動作するものでもよい。
【００５８】
次いで、図１３に示すように、弾性部材２１の反発力を利用して押し込みパンチ２３で、抜き材２８を、抜いたままの状態で押し戻して抜き穴２８ａに押し込んで、抜き材２８の端面２９を、抜き穴２８ａの輪郭面であるせん断加工面３０に押しつける。
【００５９】
片持ち式せん断加工を行う場合においても、図３〜７に例示するせん断加工を行う場合と同様の理由により、抜き材２８を押し込んで、抜き材２８が抜き穴２８ａを通り抜けてもよいが、抜き材２８の押し込みを、抜き材２８の第２面２８２が、好ましくは、加工材２４ａの第１面２４ａ−１を通り過ぎない範囲で行い、より好ましくは、加工材２４ａの第２面２４ａ−２から第１面２４ａ−１に向かって板厚の半分の位置を通り過ぎない範囲で行い、好ましくは、抜き材２８の第２面２８２の位置が、加工材２４ａの第２面２４ａ−２の位置と実質的に同じになるように行う。また、抜き材２８の押し込みを、抜き材２８の第２面２８２が、加工材２４ａの第２面２４ａ−２の位置を通り過ぎない範囲で行ってもよい。
【００６０】
本開示の方法において片持ち式せん断加工機１００を用いる場合でも、せん断加工面において、引張残留応力が減少して耐水素脆化特性及び疲労強度が向上すること、伸びフランジ性も向上し得ること、及びせん断面と破断面の粗さがそれぞれ、目視上より平滑になることは、前述したとおりである。
【００６１】
片持ち式せん断加工機２００から、抜き材２８と加工材２４ａを取り出すには、例えば、図１３に示す状態から、パンチ２７を押し込み、抜き材２８を、加工材２４ａの第２面２４ａ−２側へ押し込めばよい。
【００６２】
片持ち式せん断加工機を用いて本開示の方法を実施する場合においても、抜き材の抜き形状は、本開示の方法におけるせん断加工工程及び押し込み工程を行うことができる限り、円形、楕円形、多角形、非対称形等、所望の形状であることができる。
【００６３】
片持ち式せん断加工機で本開示の方法を実施する場合においても、抜き材を抜き穴に押し込み、次いで押し出すことを繰り返す回数は制限されない。この回数は、せん断加工面の面性状の改善程度や、生産性を考慮して設定すればよい。
【００６４】
本開示の方法は、外周トリムを行う場合にも用いることもできる。本出願において、外周トリムとは、被加工材の外周側（外周部）をパンチで打抜き、内周側（内周部）の加工材を製品として得ることをいう。外周トリムは、自動車用鋼板等の大きな面積の製品を必要とするときに特に有効であり、製品が大きな面積で且つ非対称形状である場合にも、適用可能である。
【００６５】
外周トリムを行うために、ダイ、パンチ、及び押し込みパンチが、被加工材の内周側にダイが配置され且つ被加工材の外周側にパンチ及び押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有することができる。パンチ及び押し込みパンチは、被加工材を挟んで対向するように配置される。
【００６６】
外周トリムにおいては、被加工材の外周部をパンチで打ち抜く際、外周部が外側に逃げないように外周部を拘束する必要がある。外周部を拘束する方法として、以下の方法が挙げられる。
【００６７】
（外周トリムの実施形態１）
パンチの打抜き面及び押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有し、パンチ及び押し込みパンチで被加工材を挟んで固定しながら、せん断加工及び押しつけを行うことができる。
【００６８】
図１４に、パンチ４７の打抜き面及び押し込みパンチ４３の押し込み面に凸部４９を設けて、被加工材４４を拘束した態様の例を示す。この態様では、このままパンチすることができる。パンチ４７及び押し込みパンチ４３の少なくとも一方に凸部を設ける場合、パンチ４７及び押し込みパンチ４３で被加工材４４の外周部が固定されるので、新たな部品を必要とすることなく、抜きカスを増やす必要も無い。
【００６９】
（外周トリムの実施形態２）
パンチよりもさらに外周側に、追加パンチをパンチに連結して配置し、押し込みパンチよりもさらに外周側に、追加押し込みパンチを押し込みパンチに連結して配置することができる。追加パンチの打抜き面及び追加押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部４９を有し、連結されたパンチ及び追加パンチの打抜き面、並びに連結された押し込みパンチ及び追加押し込みパンチの押し込み面で、被加工材の外周部を挟んで固定しながら、せん断加工及び押しつけを行うことができる。追加押し込みパンチと押し込みパンチの連結は、金属製のピンを互いに埋め込むことで行うことができる。なお、連結方法はこの方法に限らず、所定の連結強度が確保されれば、その方法は問わない。
【００７０】
図１５に、パンチ４７の外周側に追加パンチ４７ａを連結し、押し込みパンチ４３の外周側に追加押し込みパンチ４３ａを連結し、追加パンチ４７ａの打抜き面及び押し込みパンチ４３ａの押し込み面に凸部４９を設けて、被加工材４４を拘束した態様の例を示す。この態様では、このままパンチすることができる。凸部４９を形成した追加パンチ４７ａ及び追加押し込みパンチ４３ａが消耗しても、追加パンチ及び追加押し込みパンチの交換が容易である。
【００７１】
（外周トリムの実施形態３）
パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置し、押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向させて追加ダイを配置することができる。追加ホルダー及び追加ダイのうち少なくとも一方の、被加工材の第１面及び第２面に面する固定面が凸部を有することができる。追加ホルダーの固定面及び追加ダイの固定面で、被加工材の外周部を挟んで固定しながら、せん断加工及び押しつけを行うことができる。
【００７２】
図１６に、固定面に凸部を設けた追加ホルダー４５ａ及び追加ダイ４２ａにより、被加工材４４の外周部を拘束した態様の断面模式図を示す。図１６においては、パンチ４７及び押し込みパンチ４３の外周側に、被加工材４４の外周部を固定する面に凸部４９を設けた追加ホルダー４５ａ及び追加ダイ４２ａが配置されている。被加工材４４を、ホルダー４５及びダイ４２に加えて、凸部４９を有する追加ホルダー４５ａ及び追加ダイ４２ａを用いて、拘束することができる。このようにして、被加工材４４を拘束しながら、パンチ４７でせん断加工を行い、押し込みパンチ４３で押しつけを行うことができる。
【００７３】
凸部の形状は、被加工材を拘束できるものであればよく、突起、凹凸、表面処理面等の摩擦抵抗を上昇させる形状であることができる。突起の形成は、先端に突起形状を有するピンを埋め込むことにより行うことができる。凹凸の形成は、切削加工により、鋼板との接触面に深さ１０μｍ〜５００μｍの溝を作ることにより行うことができる。表面処理は、サンドブラストなど、摩擦抵抗を大きくする方法により行うことができる。
【００７４】
被加工材の外周部を固定する面に設けられる凸部の面に垂直方向の高さは、好ましくは１０〜５００μｍである。凸部の円相当径は、好ましくは１０〜５００μｍである。被加工材の拘束面に垂直方向の凸部の高さが高いほど、拘束力を強くすることができるが、凸部の摩耗が大きくなりやすく、また、被加工材への食い込みに必要な荷重は上がる。凸部の円相当径が小さいほど、小さな荷重で被加工材に食い込ませることができるが、凸部の摩耗は大きくなりやすい。凸部の数（密度）が少ないほど、小さな荷重で被加工材に食い込ませることができるが、拘束力は弱まる。
【００７５】
製品となる内周部を固定するホルダー及びダイの少なくとも一方の固定面に、凸部を設けてもよい。この態様は、製品の表面に凸部による変形を生じさせ得るため、凸部による変形を生じても製品の品質が許容される場合に限られる。
（外周トリムの実施形態４）
【００７６】
被加工材の強度が高い場合、その分、パンチの荷重が大きくなるので、被加工材が外周側にさらに逃げやすくなる。そのため、ダイ及びホルダーで被加工材を拘束する場合、拘束荷重をさらに高くする必要があり、凸部を有するパンチで被加工材を拘束する場合でも、拘束が不十分になり得る。また、被加工材の強度が高くなると、凸部が潰れやすくなる。
【００７７】
被加工材の強度が高い場合、あらかじめ被加工材の外周側の所望の位置でせん断加工を行って被加工材の端部にせん断加工面を形成し、端部に形成したせん断加工面を拘束して、被加工材に上記せん断加工及び押し込みを行うことが有効である。この方法は、被加工材の強度が９８０ＭＰａ級以上のときに特に有効である。端部に形成するせん断加工面は、拘束可能な程度であれば、特に表面性状の品質は問題とならない。
【００７８】
（外周トリムの実施形態４）
図１７（ａ）に、拘束用のせん断加工面を得るために、あらかじめ被加工材の外周側の所望の位置でせん断加工を行う態様の断面模式図を示す。図１７（ａ）においては、パンチ４７の外周側に、追加パンチ４７ａが配置されている。最初に、追加パンチ４７ａと押し込みパンチ４３との間で、被加工材のせん断加工を行うことができる。この実施形態においては、押し込みパンチ４３は固定可能である必要がある。
【００７９】
図１７（ｂ）に、せん断加工された被加工材の剪断加工面である左端が、追加パンチ４７ａの側面で拘束されている態様の断面模式図を示す。被加工材の左端が追加パンチ４７ａの側面で拘束されているため、被加工材が外周側に逃げることを抑制しながら、パンチ４７及びダイ４２とで、上記工程（Ａ）〜（Ｃ）の間隔設定、せん断加工、及び押し込みを行うことができる。
【００８０】
（外周トリムの実施形態５）
図１８（ａ）に、拘束用のせん断加工面を得るために、あらかじめ被加工材の外周側の所望の位置でせん断加工を行う態様の断面模式図を示す。図１８（ａ）においては、パンチ４７及び押し込みパンチ４３の外周側にそれぞれ、追加ホルダー４５ａ及び追加ダイ４２ａが被加工材を挟んで配置されている。最初に、パンチ４７と追加ダイ４２ａとの間で、被加工材のせん断加工を行うことができる。
【００８１】
ダイ４２ａの被加工材を固定する固定面が、ダイ４２の固定面の位置に対して、被加工材の厚み方向に高い位置、同じ位置、または低い位置に位置するようにダイ４２ａを配置して、パンチ４７と追加ダイ４２ａとの間で、被加工材のせん断加工を行うことができる。
【００８２】
追加ダイ４２ａの固定面が、ダイ４２の固定面よりも高い位置になるように追加ダイ４２ａを配置する場合、ダイ４２の固定面の位置に対するダイ４２ａの固定面の位置の、被加工材の厚み方向のずれは、被加工材の板厚の好ましくは３倍以下、より好ましくは２倍以下であり、板厚以下または板厚の１／２以下であってもよい。ずれを上記範囲内にすることにより、せん断加工時の被加工材の湾曲を抑制し、つまりを防止することができる。
【００８３】
追加ダイ４２ａの固定面がダイ４２の固定面に対して同じ位置または低い位置になるように追加ダイ４２ａを配置する場合、ダイ４２の固定面の位置に対するダイ４２ａの固定面の位置の、被加工材の厚み方向のずれは、被加工材の板厚未満である。ずれを被加工材の板厚未満にすることにより、加工材の左端を、追加ダイ４２ａの側面で拘束することができる。
【００８４】
別法では、ダイ４２ａの被加工材を固定する固定面と、ダイ４２の固定面の位置が同じになるように配置し、追加ダイ４２ａ及び追加ホルダー４５ａを固定して、ホルダー４５及びダイ４２並びにパンチ４７及び押し込みパンチ４３を同時に動作させて、パンチ４７と追加ダイ４２ａとの間で被加工材のせん断加工を行うことができる。同時に動作させるために、ホルダー４５とパンチ４７とが連結され、ダイ４２とパンチ４３とが連結されていてもよい。
【００８５】
図１８（ｂ）に、せん断加工された被加工材の左端が、追加ダイ４２ａの側面で拘束されている態様の断面模式図を示す。被加工材の左端が追加ダイ４２ａの側面で拘束されているため、被加工材が外周側に逃げることを抑制しながら、パンチ４７及びダイ４２とで、上記工程（Ａ）〜（Ｃ）の間隔設定、せん断加工、及び押し込みを行うことができる。
【００８６】
この実施形態において、ホルダー４５ａを用いた方が、被加工材の湾曲を防止する効果は大きくなるが、ホルダー４５ａの使用は任意であり、被加工材を安定してせん断加工することができれば、ホルダーを用いなくてもよい。
【００８７】
（外周トリムの実施形態６）
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示す実施形態５において、拘束用のせん断加工面を得た後、追加ダイ４２ａ及び追加ホルダー４５ａを移動させて、追加ホルダー４５ａの側面で、せん断加工された被加工材の左端を拘束することができる。
【００８８】
図１９（ｂ）に示すように、せん断加工された被加工材の左端が、追加ホルダー４５ａの側面で拘束されている態様の断面模式図を示す。被加工材の左端が追加ホルダー４５ａの側面で拘束されているため、被加工材が外周側に逃げることを抑制しながら、パンチ４７及びダイ４２とで、上記工程（Ａ）〜（Ｃ）の間隔設定、せん断加工、及び押し込みを行うことができる。
【００８９】
一般的に、ダイとパンチを用いてせん断加工が行われ、ホルダーは、ダイと組み合わせて被加工材を固定するために用いられる。したがって、ダイ及びパンチは、比較的強度が高い材料で作製され、寸法精度も比較的高く、ホルダーは、比較的強度が低い材料で作製され、寸法精度は比較的低い。これに対して、上記外周トリムの実施形態において、ダイ、ホルダー、パンチ、押し込みパンチは、従来のものを用いることができ、またはダイをホルダーとして用いてもよい。上記外周トリムの実施形態、例えばホルダーの側面を用いてせん断加工面を拘束することができるが、この場合、従来の材料及び寸法精度で作製されたホルダーを用いてもよく、ダイやパンチを作製する材料及び寸法精度で作製されたホルダーを用いてもよく、あるいは、ダイをホルダーとして用いてもよい。ダイ及びパンチについても同様である。
【００９０】
本開示の方法において加工される被加工材は、好ましくは３４０ＭＰａ級以上、より好ましくは９８０ＭＰａ級以上、の引張強度を有する金属板である。さらに好ましくは、本開示の方法において加工される被加工材は、上記引張強度を有する鋼材である。３４０ＭＰａ級以上の引張強度を有する金属板では、特に疲労破壊の対策が必要となり、９８０ＭＰａ級以上では、水素脆化割れの対策も必要となる。特に被加工材が鋼材の場合に、水素脆化割れ及び疲労破壊の対策が重要となる。本開示の方法は、あらゆる強度の金属部材に適用可能であり、アルミニウム等の鋼以外の金属部材に適用しても、低張力鋼板に適用しても、または高張力鋼板に適用しても、引張残留応力を低減することができる。本開示の方法は、特に、上記引張強度を有する高張力鋼板に適用することによって、従来は困難であった耐水素脆化性、疲労強度、及び伸びフランジ性を両立することができる。
【００９１】
本開示の方法において加工される被加工材の板厚は、好ましくは０．０５〜１０００ｍｍ、より好ましくは０．１〜１００ｍｍ、さらに好ましくは０．４〜１０ｍｍ、さらにより好ましくは０．６〜２ｍｍである。被加工材の板厚が上記範囲であることにより、被加工材を湾曲させずに引張残留応力低減効果を得ることができる。
【００９２】
本開示の方法において加工される被加工材の縦横寸法は、好ましくは１〜１００００ｍｍ、より好ましくは１０〜５０００ｍｍ、さらに好ましくは１００〜１０００ｍｍである。
【００９３】
本開示の方法において得られる加工材は、好ましくは、自動車等の各種車両、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、一般機械、建設機械、各種プラント、ペンストック等に用いることができる。例えば、自動車部品用途では、加工材はさらに加工されて用いられ得る。
【実施例】
【００９４】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００９５】
（実施例１）
板厚１．６ｍｍの１１８０ＭＰａ級ＤＰ鋼板を用意し、直径φ１０ｍｍのパンチを用い、間隔ｄを変えてせん断加工を行い、せん断加工面の断面形状を評価した。図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に、間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの５％（ＣＬ５％）及び１０％（ＣＬ１０％）の場合のせん断加工面の断面写真を示す。ここでは結果を省略するが、せん断加工面の表層部にみられる黒点はビッカース硬さ試験の跡である。図２１（ａ）〜（ｃ）に、間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの２０％（ＣＬ２０％）、３０％（ＣＬ３０％）、及び４０％（ＣＬ４０％）の場合のせん断加工面の断面写真を示す。
【００９６】
間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの５％及び１０％の場合、亀裂がダイ角に向かって発生してせん断加工面が形成された。間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの２０％の場合も、図２１（ａ）に示すように、亀裂がダイ角に向かって発生してせん断加工面が形成された。間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの３０％及び４０％の場合、図２１（ｂ）及び図２１（ｃ）に示すように、亀裂が、ダイ角方向から被加工材の板厚方向にずれて発生して、せん断加工面が形成され、加工材の端部にバリが形成された。
【００９７】
（実施例２）
ダイとパンチの間隔ｄが１％及び６０％の例を加えたこと以外は、実施例１と同条件でせん断加工した加工材のせん断加工面に、抜き材の端面を押しつけなかった場合及び抜き材の端面を押しつけた場合の、せん断加工面における引張残留応力を評価した。加工材のせん断加工面に抜き材の端面を押しつける際、抜き材の第２面が加工材の第２面と一致する位置になるように、抜き材を抜き穴の元の位置に押し戻した。
【００９８】
図２２に、せん断加工面における引張残留応力の測定位置の模式図を示す。図２２に示すように、加工材を、抜き穴の中心を通る線で切断し、加工材１４ａのせん断加工面の板厚方向に沿って３点、即ち、加工材１４ａの第２面１４ａ−２側位置（ｓ３）、板厚中央位置（ｓ２）、及び加工材１４ａの第１面側位置（ｓ１）に、スポット径５００μｍのＸ線を互いに重ならないように照射し、ｓｉｎ2Ψ法を用いて、上記位置における引張残留応力を測定した。
【００９９】
図２３〜２９に、間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、及び６０％（ＣＬ１％、ＣＬ５％、ＣＬ１０％、ＣＬ２０％、ＣＬ３０％、ＣＬ４０％、及びＣＬ６０％）の場合の、押しつけなかった場合及び抜き材の端面を押しつけた場合の、位置（ｓ３）、位置（ｓ２）、及び位置（ｓ１）の３点の位置における、加工材のせん断加工面における引張残留応力を示す。
【０１００】
間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの５％以上の場合、位置（ｓ３）及び位置（ｓ２）において、引張残留応力が低減した。また、間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの５〜４０％の場合、引張残留応力を低減しつつ、引張残留応力のばらつきも低減した。
【０１０１】
間隔ｄが被加工材の板厚ｔの１０〜２０％の場合、位置（ｓ３）及び位置（ｓ２）における引張残留応力が大きく低下した。間隔ｄが被加工材の板厚ｔの２０％の場合、板厚方向の残留応力が圧縮となり且つ略均一化した。
【０１０２】
間隔ｄが、被加工材の板厚ｔの１％程度の場合、従来工法でも引張残留応力は小さくなるが、いわゆる精密せん断を行うことと同じになる。したがって、高い金型精度が要求され、金型の作製コストが高くなり、特に高張力鋼板用の金型を作製するのが困難となり、金型の損傷が起こりやすくなり、さらにはせん断面がパンチの進行方向に向かって長く形成され、加工硬化が多く付与されるため、せん断加工面の伸びフランジ性も低下し得る。
【０１０３】
図３０に、図２３〜２９に示す板厚中央位置（ｓ２）における、ダイとパンチの間隔（打抜きクリアランス）を変えたときの残留応力低減効果を示す。ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の５％以上で引張残留応力低減効果が得られ、１０％〜４０％でより大きな引張残留応力低減効果が得られ、１０％〜３０％でさらに大きな引張残留応力低減効果が得られ、１０％〜２０％でさらにより大きな引張残留応力低減効果が得られた。１０％〜２０％で大きな引張残留応力低減効果が得られたのは、ダイとパンチの間隔が２０％以下の場合に、形成されるバリの大きさが小さく抑制されたためと考えられる。
【０１０４】
図３１に、図２３〜２９において評価した加工材に関して、ダイとパンチの間隔（打抜きクリアランス）と押しつけを行わなかった場合の破断面の角度θとの関係を示す。加工材の破断面の角度θとは、パンチの進行方向（板厚方向）に対する角度である。ダイとパンチの間隔が、被加工材の板厚の５％以上で、３°以上の破断面の角度θが得られ、ダイとパンチの間隔が１０％〜６０％、２０％〜４０％、及び２０〜３０％の範囲で、より大きな破断面の角度θが得られた。
【０１０５】
表１に、ダイとパンチの間隔ｄと加工材の破断面の角度θとの関係を示す。
【表１】
2019150882.tif 000003
【０１０６】
図３２に、ダイとパンチの間隔（打抜きクリアランス）が５〜２０％の場合及び３０〜６０％の場合の、破断面の角度θと引張残留応力低減効果との関係を示す。図３２に示すデータは、図３０及び３１の結果に基づく。破断面の角度θが３°以上で、大きな引張残留応力低減効果が得られた。また、ダイとパンチの間隔（打抜きクリアランス）が５〜２０％の場合に、ダイとパンチの間隔（打抜きクリアランス）が３０〜６０％の場合よりも、同じ破断面の角度θに対して、より大きな引張残留応力低減効果が得られた。
（実施例３）
実施例２において、ダイとパンチの間隔ｄを２０％としたときの、抜き材の押しつけ有無によるせん断加工面の平均引張残留応力を評価した。
【０１０７】
抜き材の押しつけを行った場合の加工材のせん断加工面の平均引張残留応力と、抜き材の押しつけを行わなかった場合のせん断加工面の平均引張残留応力とを計算して比較した。結果を、表２に示す。
【０１０８】
【表２】
2019150882.tif 000004
【０１０９】
表２から、抜き材の押しつけにより、せん断加工面に圧縮応力が付加され、加工材のせん断加工面の引張残留応力が減少したことが分かる。
【０１１０】
（実施例４）
ダイとパンチの間隔ｄを５％、１０％、及び２０％として、実施例１と同条件でせん断加工を行った鋼板について、実施例２と同条件で抜き材の端面を押しつけなかった場合及び抜き材の端面を押しつけた場合の、せん断加工面における水素脆化特性を調査した。水素脆化特性は、比液量１５ｍＬ／ｃｍ2、１〜１００ｇ／Ｌのチオシアン酸アンモニウム溶液に試験鋼板を７２時間浸漬して、評価した。結果を表３及び４に示す。水素脆化割れの有無を、目視観察により評価した。
【０１１１】
【表３】
2019150882.tif 000005
【０１１２】
【表４】
2019150882.tif 000006
【０１１３】
表３及び４に示すように、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつけることにより、水素脆化特性が大きく向上した。
【０１１４】
（実施例５）
抜き材の押しつけ有無による鋼板のせん断加工面の疲労特性を評価した。被加工材として、板厚が１．６ｍｍの１１８０ＭＰａ級ＤＰ鋼板を用意し、ダイと直径１０ｍｍのパンチの間隔ｄを、鋼板の板厚の２０％、すなわち０．３２ｍｍとして、せん断加工を行い、加工材と抜き材を得た。次いで、抜き材の第２面が加工材の第２面の位置と一致するように抜き材を抜き穴に押しつけて加工材のせん断加工面のコイニングを行った。押しつけ無し及び押しつけ有りの加工材について、応力比を−１及び周波数を２５Ｈｚとして、室温大気中にて、平板曲げ疲労試験を行った。図３３に、平板曲げ疲労試験で測定した疲労特性（σａ：疲労限度、Ｎｆ：曲げ回数）を示す。図３３から、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつけてコイニングを行うことにより、引張残留応力が低下し疲労特性が向上していることが分かる。
【０１１５】
（実施例６）
抜き材の戻し位置と加工材のせん断加工面の伸びフランジ性との関係を調査した。具体的には、せん断加工のみを行った場合、せん断加工後に、抜き材１８を、抜き材１８の第２面１８２が加工材の第２面１４ａ−２と一致する位置、すなわち元の位置に戻した場合、及びせん断加工後に、抜き材１８に抜き穴１８ａを通り抜けさせた場合の、加工材のせん断加工面の伸びフランジ性を調査した。被加工材１４として板厚１．６ｍｍの１１８０ＭＰａ級ＤＰ鋼板を用意し、直径φ１０ｍｍのパンチを用い、間隔ｄを２０％として、せん断加工を行った。
【０１１６】
伸びフランジ性の試験は、図３４に示す試験方法で、加工材について、穴広げ試験を行うことにより評価した。穴広げ試験には対頂角６０°の円錐パンチを用い、しわ押さえ荷重は９．８ｋＮとし、穴広げ時のパンチ速度を約０．２ｍｍ／ｓｅｃとし、ばりが上側となるように加工材１４ａの試験片を設置して、ダイ１２及びホルダー１５で固定した。これら以外の条件はＩＳＯ１６６３０（２００９）に準拠した。穴広げ試験は、それぞれの実験条件に対して１０回ずつ行った。
【０１１７】
図３５に、せん断加工のみをおこなった場合（Ｃａｓｅ１：打抜きのみ）、せん断加工後に、抜き材１８を抜き穴１８ａの戻した場合（Ｃａｓｅ２：打抜き＋コイニング）、及びせん断加工後に、抜き材１８に抜き穴１８ａを通り抜けさせた場合（Ｃａｓｅ３：打抜き＋シェービング）の、加工材のせん断加工面の伸びフランジ性を比較したグラフを示す。
【０１１８】
Ｃａｓｅ３においては、抜き材１８が抜き穴１８ａを通り抜けると、加工材のせん断加工面が削りとられるとともに、せん断加工面に大きな圧縮応力が加えられて加工硬化が付与されてしまうので、伸びフランジ性が低下してしまう。Ｃａｓｅ２においては、抜き材１８を抜き穴１８ａの元の位置に戻すことによりせん断加工面がコイニングされ、良好な伸びフランジ性が得られる。ここでは示していないが、Ｃａｓｅ１とＣａｓｅ２とを比較すると、Ｃａｓｅ２ではコイニングが行われているので、Ｃａｓｅ１に比べて、優れた耐水素脆化性及び疲労強度を得ることができる。
【０１１９】
（実施例７）
被加工材として、板厚が１．６ｍｍの１１８０ＭＰａ級ＤＰ鋼板を用意した。ダイと直径１０ｍｍのパンチの間隔ｄを、鋼板の板厚の２０％、すなわち０．３２ｍｍとした。この条件で、パンチで鋼板をせん断加工し、加工材と抜き材を得た。抜き材を、抜いたままの状態で、抜き穴に押し込んで通り抜けさせ、次いで、再度、反対側から抜き材を抜き穴に押し込んで通り抜けさせて、抜き材の端面の鋼板のせん断加工面への押しつけを行った。
【０１２０】
押しつけを行わなかった加工材及び押しつけを行った加工材のそれぞれについて、抜き穴の中心を通る線で切断し、加工材の板厚方向に沿って３点、即ち、加工材の第２面側位置（ｓ３）、板厚中央位置（ｓ２）、及び加工材の第１面側位置（ｓ１）に、スポット径５００μｍのＸ線を互いに重ならないように照射し、ｓｉｎ2Ψ法を用いて、上記位置の平均引張残留応力を調査し比較した。結果を、表５に示す。
【０１２１】
【表５】
2019150882.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
前述したように、本発明によれば、鋼材のせん断加工において、面性状の優れたせん断加工面を有する鋼材を、生産性良く、かつ、低コストで製造することができる。よって、本発明は、鋼材製造産業において利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【０１２３】
１    被加工材
２    パンチ
２ａ    下方向
３    ダイ
４    ダレ
５    せん断面
６    破断面
６ａ    破断面
７    バリ
８ａ    上部表面
８ｂ    下部表面
９    せん断加工面
１０    加工材
１１    弾性部材
１２    ダイ
１２ａ    ダイ角
１３    押し込みパンチ
１４    被加工材
１４ａ    加工材
１５    ホルダー
１６    弾性部材
１７    パンチ
１７ａ    パンチ角
１８    抜き材
１８ａ    抜き穴
１９    端面
２０    せん断加工面
２０ａ    材料重複域
２１    弾性部材
２２    ダイ
２３    押し込みパンチ
２４    被加工材
２４ａ    加工材
２５    ホルダー
２６    弾性部材
２７    パンチ
２８    抜き材
２８ａ    抜き穴
２９    端面
３０    せん断加工面
３２    機枠
４２    ダイ
４２ａ    追加ダイ
４３    押し込みパンチ
４３ａ    追加押し込みパンチ
４４    被加工材
４５    ホルダー
４５ａ    追加ホルダー
４７    パンチ
４７ａ    追加パンチ
４９    凸部
１００    せん断加工機
２００    片持ち式せん断加工機
ｄ    パンチとダイの間隔
ｔ    被加工材の板厚
ｓ１、ｓ２、ｓ３    残留応力の測定位置
【図１】
2019150882.tif 000008
【図２】
2019150882.tif 000009
【図３】
2019150882.tif 000010
【図４】
2019150882.tif 000011
【図５】
2019150882.tif 000012
【図６】
2019150882.tif 000013
【図７】
2019150882.tif 000014
【図８】
2019150882.tif 000015
【図９】
2019150882.tif 000016
【図１０】
2019150882.tif 000017
【図１１】
2019150882.tif 000018
【図１２】
2019150882.tif 000019
【図１３】
2019150882.tif 000020
【図１４】
2019150882.tif 000021
【図１５】
2019150882.tif 000022
【図１６】
2019150882.tif 000023
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月13日(2019.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及びその反対側の第２面を有する被加工材を、前記第２面がダイ側に配置されるように、前記ダイ上に配置し、前記被加工材の前記第１面から前記第２面に向かって前記被加工材の板厚方向に、前記第１面側に配置されたパンチでせん断加工するせん断加工方法であって、
（Ａ）前記ダイと前記パンチとの間隔であって前記被加工材の板厚方向に垂直方向の間隔を、前記被加工材の板厚の５％〜８０％とする間隔設定工程、
（Ｂ）前記パンチで前記被加工材をせん断加工して、抜き材及び加工材を得るせん断加工工程であって、前記抜き材及び加工材はそれぞれ、前記被加工材の第１面及び第２面に対応する第１面及び第２面を有する、せん断加工工程、並びに
（Ｃ）前記パンチに対向するように前記加工材の第２面側に配置された押し込みパンチによって、前記抜き材を、抜いたままの状態で、前記加工材の抜き穴に押し込んで、前記抜き材の端面を前記加工材のせん断加工面に押しつける押しつけ工程、
を含み、
前記工程（Ｃ）において、前記抜き穴に押し込んだ前記抜き材を前記パンチで打抜き、前記押し込みパンチで前記抜き材を前記抜き穴に押し込むことを１回以上繰り返す、
せん断加工方法。
【請求項２】
前記工程（Ａ）において、前記ダイと前記パンチとの間隔を１０％〜８０％とする、請求項１に記載のせん断加工方法。
【請求項３】
前記工程（Ａ）において、前記ダイと前記パンチとの間隔を１０％〜３０％とする、請求項１に記載のせん断加工方法。
【請求項４】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面が前記加工材の第１面を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項５】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面から第１面に向かって板厚の半分の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項６】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面の位置と同じになるように行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項７】
前記工程（Ｃ）において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第２面の位置が、前記加工材の第２面の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面の少なくとも一部をコイニングすることを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項８】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチの打抜き面及び前記押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記パンチ及び前記押し込みパンチで前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項９】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを前記パンチに連結して配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加パンチに対向するように、追加押し込みパンチを前記押し込みパンチに連結して配置すること、
前記追加パンチの打抜き面及び前記追加押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記連結されたパンチ及び追加パンチの打抜き面、並びに前記連結された押し込みパンチ及び追加押し込みパンチの押し込み面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１０】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記追加ホルダーの前記被加工材の第１面に面する固定面及び前記追加ダイの前記被加工材の第２面に面する固定面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記追加ホルダーの固定面及び前記追加ダイの固定面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１１】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを配置すること、
前記追加パンチと前記押し込みパンチとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を前記追加パンチの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１２】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、追加ダイを配置すること、
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１３】
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイまたは追加ホルダーの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１４】
前記被加工材が３４０ＭＰａ級以上の引張強度を有する金属板である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１５】
前記被加工材が９８０ＭＰａ級以上の引張強度を有する金属板である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
【請求項１６】
前記被加工材が鋼材である、請求項１４または１５に記載のせん断加工方法。