(57)【要約】      （修正有）【課題】直径比が比較的大きい面内曲げ加工品であっても、外径側端部に割れ等を生じさせることなく成形する。【解決手段】所定幅にせん断された鋼帯のせん断端面に切削又は研削加工を施してせん断加工により導入されたカエリ，破断面及び加工硬化層を除去した後、当該鋼帯を面内曲げ加工する。せん断端面の破断面やカエリ、或いはせん断端部近傍の加工硬化層が除去され、かつ全体が均質にされているので、応力集中を招くことなく全伸びを確保することができ、面内曲げ加工品の外径側端部に生じやすい割れや内径側のしわの発生を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定幅にせん断された鋼帯のせん断端面に切削又は研削加工を施してせん断加工により導入されたカエリ，破断面及び加工硬化層を除去したことを特徴とする面内曲げ加工性に優れた鋼板。
【請求項２】
所定幅にせん断された鋼帯を、そのせん断端面に切削又は研削加工を施してせん断加工により導入されたカエリ，破断面及び加工硬化層を除去した後、所望形状に面内曲げ加工することを特徴とする鋼板の面内曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円弧状又は円状、或いは螺旋状、更にはそれらの組み合わせからなる形状の加工製品を得るための鋼板及びそのような形状に曲げ加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車オートマチックトランスミッション（ＡＴ）を構成するセパレートプレート（ドリブンプレートまたはメーティングプレートとも称される）、フリクションプレート（ドリブンプレート、コアプレートまたはディスクとも称される）、バッキングプレート（リテーニングプレート、リアクションプレートまたはエンドプレートとも称される）等の部材（以下、「ＡＴプレート」と称する）やスプライン，ギア等のリング状加工品、或いはバネや冷却ファン等の螺旋状加工品は、従来、プレスによる打抜き加工法により製造されている。しかしながら、打抜き加工法を採用すると、加工法の性質上、素材の歩留りが悪いために全体的にコスト高となってしまう。
そこで、近年、帯状の金属板を準備し、面内曲げ加工を施してリング状や螺旋状の所望形状品を得る方法が採用されるようになっている。
【０００３】
特許文献１には、帯状の金属板をガイドロールと芯金ロールで材料板幅方向を拘束しながら曲げロールにてリング状に曲げ形成し、真円度を矯正した後切断してリングを形成し、ＡＴプレートを得ることが紹介されている。
また、特許文献２には、帯状の金属板に面内曲げ加工を施して円弧状又は円状又は螺旋状又はＳ字状又はこれらの組み合わせからなる形状の加工品を製造する際、加工品の板厚精度を向上させるために、素材として長手方向のｒ値が４以上である帯状の金属板を用いることが紹介されている。
さらに、特許文献３には、帯状の金属板に面内曲げ加工を施してリングを製造した後、その内周部を凹凸加工して内周部に凹凸部を有する円形リングを製造することが紹介されている。
【特許文献１】特開昭６３−１２３５４４号公報
【特許文献２】特開平８−２７６２１７号公報
【特許文献３】特開平８−３０００８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、帯状の金属板に面内曲げ加工を施して、例えばリング状成形品を得ようとするとき、当該リング状成形品の内径寸法に比べた外径寸法があまり大きくない製品への曲げ加工はさほど問題なく行える。しかしながら、内径寸法に比べた外径寸法、すなわち外径／内径の直径比が大きくなると、リング状成形品への曲げ加工は容易には行えない。幅広金属帯に加工度の大きい面内曲げを施すことになり、リングの外周側に相当する金属帯の側端に亀裂が発生しやすくなる。また、内周側には座屈によるしわが発生しやすくなる。
【０００５】
ＡＴプレートやスプライン，ギア等のリング状加工品、或いはバネや冷却ファン等の螺旋状加工品に曲げ加工する帯状金属板の素材としては、各種鋼板が使用されているが、耐久性を必要とする場合、錆び難いステンレス鋼が用いられる。ところが、ステンレス鋼、殊に加工硬化しやすいオーステナイト系ステンレス鋼を素材とした場合、面内曲げ加工がし難くなる。このため、普通鋼で可能であった面内曲げ加工が、ステンレス鋼を素材とした場合には不可能となる場合が多かった。
【０００６】
面内曲げ加工法においては、成形の可否が、一応、外径／内径の直径比で区分されている。金属板素材が普通鋼の場合、上記直径比が４程度までは、面内曲げ加工法の採用が可能とされている。しかし、ステンレス鋼を素材とした場合、直径比が３．５を超えると外周側に割れ、内周側にしわが発生する。そのため、ステンレス鋼を素材として例えば大径のリング状加工品を製造しようとした場合、プレスによる打抜き加工法を採用せざるを得ない。
本発明は、このような問題を解消するために案出されたものであり、直径比が比較的大きい面内曲げ加工品であっても、割れやしわを生じさせることなく成形することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の面内曲げ加工性に優れた鋼板は、その目的を達成するため、所定幅にせん断された鋼帯のせん断端面に切削又は研削加工を施してせん断加工により導入されたカエリ，破断面及び加工硬化層を除去したことを特徴とする。
また本発明の鋼板の面内曲げ加工方法は、所定幅にせん断された鋼帯を、そのせん断端面に切削又は研削加工を施してせん断加工により導入されたカエリ，破断面及び加工硬化層を除去した後、所望形状に面内曲げ加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、せん断端面に切削又は研削加工が施されることによって表面性状が均一化され、かつ全体が均一な硬さ及び伸びを有するように調整された鋼板に面内曲げ加工を施す態様となり、表面性状や加工硬化に起因した割れやしわの発生を抑制することができる。
したがって、直径比が比較的大きい面内曲げ加工品であっても、割れやしわを生じさせることなく、高品質な製品を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者等は、帯状鋼板を面内曲げ加工してＡＴプレート等のリング状加工品をしようとするとき、直径比が大きくなると、外径側の端面に亀裂及び内径側にしわが発生しやすくなる原因及び対策について検討を重ねてきた。
その結果、加工硬化の著しいステンレス鋼、特にオーステナイト系ステンレス鋼を素材とした場合、せん断加工で所定幅に調製された鋼帯の、せん断端部にせん断加工で導入された加工硬化層やカエリ或いは破断面が、その後の面内曲げ加工の際に外径側端面の亀裂の起点になると推測した。また、せん断端部にせん断加工で導入された加工硬化層が、面内曲げ加工の際の内径側のしわ発生要因となると推測した。そして、せん断加工でせん断端部に導入された加工硬化層やカエリ或いは破断面を何らかの手段で除去すれば、直径比が大きな面内曲げ加工であっても、外径側の端面に亀裂及び内径側にしわを発生させることなく、曲げ加工できることを見出した。
以下にその詳細を説明する。
【００１０】
面内曲げ加工する際には、通常所定幅にカットされた金属帯が用いられる。そして、カット法としては、手軽なせん断法が採用されている。
せん断加工された金属板のせん断端面には、通常、せん断面，破断面及びカエリが生成され、さらに端部近くの金属板は加工硬化されている。ステンレス鋼、特にオーステナイト系ステンレス鋼の場合、その加工硬化度合いは大きく、普通鋼よりも格段に硬化されている。
【００１１】
このような鋼板に面内曲げ加工を施そうとするとき、先ずせん断端面の破断面及びカエリが外径側の端面に発生する亀裂の起点となる。したがって、亀裂の発生を抑制するためには、起点となる破断面やカエリを除去する必要がある。
また、破断面やカエリが除去されていても、破断端部が加工硬化されていると、加工硬化部と他の部分とでは伸び特性が全く相違し、加工硬化している部分は他の部分の伸びに対応できなくなるために、加工度が大きくなると破断、すなわち亀裂を発生することになる。この端部の加工硬化層は、内径側においても加工硬化部と他の部分では圧縮特性が全く相違するため、加工硬化している部分が他の部分の圧縮に対応できなくなり、加工度が大きくなると座屈変形、すなわちしわが発生することになる。
【００１２】
したがって、加工硬化の著しいステンレス鋼帯を素材として加工度の大きい面内曲げ加工を可能にするためには、加工硬化層を予め除去することも必要となる。
せん断端面の破断面及びカエリを除去し、せん断端部近傍の加工硬化層を除去する手段としては、切削又は研削加工を採用することが有効である。加工硬化を引き起こすような加工法は採用できない。
すなわち、所定幅にせん断された鋼帯のせん断端面に切削又は研削加工を施してせん断加工により導入されたカエリ，破断面及び加工硬化層を除去することにより、面内曲げ加工性に優れた鋼板を提供することができる。
【００１３】
そして、所定幅にせん断された鋼帯を、そのせん断端面に切削又は研削加工を施してせん断加工により導入されたカエリ，破断面及び加工硬化層を除去した後、所望形状に面内曲げ加工することにより、最外側端部に生じやすい割れや内側部に生じやすいしわを発生させることなく面内曲げ加工を行うことができる。
せん断端面の破断面やカエリ、或いはせん断端部近傍の加工硬化層が除去され、全体が均質にされているので、加工硬化しやすいステンレス鋼であっても、前記直径比が３．５を超える面内曲げも可能になる。このため、大径のリング状成形品であっても、面内曲げ加工法により容易に製造することができる。
【００１４】
直径比が大きいリング状成形品を面内曲げ加工法によって製造することが可能になると、次のようにフランジ付きの製品も曲げ加工で容易に製造することができるようになる。
例えば、食器洗い乾燥機や電子レンジ等には、図１（ａ）に示すような両側を折り曲げた鋼板に曲げ加工を施し、図１（ｂ）に示すようなフランジを有する筐体が用いられている。このフランジ部の曲げ加工がまさに面内曲げ加工に相当する。面内曲げ加工法で直径比が大きいリング状成形品の製造が可能になれば、このフランジ幅の広い製品を曲げ加工法で製造することが可能となる。
【００１５】
そして、食器洗い乾燥機や電子レンジ等においては、このフランジ部の幅が広いほど、以下の利点が得られる。
製造面では、フランジ部の幅が広いほどフランジ部の強度が上昇するため、形状精度の高い製品がえられる。このとき、フランジ部において溶接などの接合を必要とする場合、形状精度が高く抜熱も早くなるため、安定した溶接が可能となる。
また、機能面では、例えば蓋を被せるような場合、蓋を被せたときの密閉性を高めることができる。更には、直径比の大きいフランジが得られることから、内径側のコーナーＲを小さくすることができるため、内容積を大きくすることができる。すなわち、利用価値・使用態様が拡大した筐体を低コストで製造可能となる。
【実施例】
【００１６】
実施例１：
ともに板厚３ｍｍの普通鋼とＳＵＳ３０４の熱延鋼板を素材として用いた。
まず、２種の鋼板を幅４４ｍｍにシャーでせん断し、そのまま、引用文献１に記載のガイドロールと芯金ロールとで材料板幅方向を拘束しながら曲げロールにてリング状に曲げ形成する方法を採用し、外径φ１２６×内径φ３８のリングを製造した。このリングの外径／内径の比は約３．３となっている。素材として用いた２種の鋼板とも、加工後のリングの外径側端面には割れは観察されなかった。しかし、ＳＵＳ３０４では圧縮される内径側に座屈によるしわが僅かに認められた。
【００１７】
次に、上記２種の鋼板を、幅５６ｍｍにシャーでせん断し、そのまま上記と同様に曲げ成形して、外径φ１５０×内径φ３８のリングを製造した。このリングの外径／内径の比は約３．９となっている。加工後のリングの外径側端面及び内径側を目視観察したところ、普通鋼を素材としたものでは割れ及びしわは認められなかったが、ＳＵＳ３０４を素材としたものでは外径側端面に割れ及び内径側にしわが認められた。
そこで、幅５７ｍｍにシャーせん断したＳＵＳ３０４鋼板の、リングの外径側及び内径側に相当するせん断端面を、エンドミルを用いてそれぞれ０．５ｍｍの幅で切削した。その後に、上記と同様に曲げ成形して、外径φ１５０×内径φ３８のリングを製造した。このリングの外径側端面及び内径側を目視観察したところ、外径側端面の割れ及び内径側のしわは認められなかった。
以上の結果を纏めると表１に示すとおりとなる。
【００１８】
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【００１９】
以上の結果からもわかるように、せん断したままのステンレス鋼帯を用いて面内曲げ加工し、リングを製造する際、外径／内径比が小さく約３．３の場合では外径側端面に割れが発生していないのに対して、外径／内径比を大きく約３．９にした場合には外径側端面に割れが発生していた。外径／内径比が大きくなると、加工時に最外周の延性が不足するとともにバリ等への応力集中を起こして、端面を起点とした割れが発生したものと推測される。また、外径／内径比が小さい約３．３の場合でも、圧縮変形する内径側では、座屈によるしわが発生した。これは、加工硬化層が他の部分に比べて、圧縮変形能が小さいため、供試材の面外に座屈したものと推測される。
そして、外径／内径比を大きくしたリングを製造する際には、せん断したステンレス鋼帯のせん断端面に切削加工を施したものを用いると、せん断端面の破断面やカエリ、或いはせん断端部近傍の加工硬化層が除去されているために全体が均質にされており、外径側端部に割れ及び内径側にしわを発生させることなくリングを製造することができる。
【００２０】
実施例２：
ともに板厚０．８ｍｍの普通鋼冷延鋼板とＳＵＳ３０４及びＳＵＳ４３０の冷延鋼板を素材として用いて、曲げ加工試験を行った。
まず、３種の鋼板を、図２（ａ）に示すようように、Ｌ１２００×（Ｗ２８０＋フランジ長さ）にシャーでせん断し、フランジ曲げ加工後に、図２（ｂ），（ｃ）に示すような態様で２ヶ所に面内曲げ加工を施して幅４６０ｍｍ×長さ３７０ｍｍの成形体を作製した。また、３種類の鋼板を所定の寸法にシャーでせん断した後、せん断面をエンドミルでそれぞれ０．５ｍｍの幅で切削した後に、同様に面内曲げ加工を施して同サイズの成形体を作製した。
このとき、面内曲げ加工でのパンチ先端Ｒを２ｍｍ、ダイス肩幅を１５ｍｍ、パンチ先端及びダイ角度を９０度として、フランジ長さ３．５ｍｍから１０．５ｍｍまで変化させた。
その結果を表２に示す。なお、表中、○は問題なく加工できたもの，△はフランジ部にネッキングを生じていたもの，×はフランジ部に割れが発生していたもの，−は評価不能であったものを表している。
【００２１】
表２は、それぞれの鋼板の割れ限界のフランジ長さを示しており、エンドミルで切削することにより面内曲げ加工性の優劣を示すフランジ長さが長くなった。いずれの鋼板においても、端面切削は効果があった。このうち、加工硬化のもっとも著しいＳＵＳ３０４では、端面切削によりフランジ長さを４．５ｍｍから８．５ｍｍまで拡大することができ、その効果が大きいことが分かった。
フランジ幅が拡がったことから、そのフランジを有効に活用できる成形体を低コストで製造できるようになった。
【００２２】
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【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】食器洗い乾燥機や電子レンジ用の筐体の製造態様を説明する図
【図２】実施例で採用した面内曲げ加工試験の態様を説明する図
【図１】
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【図２】
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