(57)【要約】【課題】打抜き材を加熱・保持した際に、熱歪みに伴う変形を引き起こす要因である残留応力を極力低減した冷延鋼板を提供する。【解決手段】ペイオフリール１から払出された冷延鋼板をレベラー２で矯正した後、０．２〜１．０％の圧下率で軽圧下圧延５を施し、打抜き加工３に供する。  レベラー矯正時に生成された残留応力は、レベラー矯正後に軽圧下圧延することにより除去され、その後、ある程度の温度に加熱・保持しても、残留応力の開放に起因する熱歪みに伴う変形が発生することはなくなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペイオフリールから払い出され、レベラー矯正の後に打抜き加工に供されるバウシンガー効果を有する冷延鋼板に、レベラー矯正後に０．２〜１．０％の圧下率で軽圧下圧延を施すことを特徴とするレベラー矯正後の残留応力分散方法。
【請求項２】
ペイオフリールとプレス装置の間にローラーレベラーを配した装置において、前記ローラーレベラーとプレス装置の間にさらに軽圧下圧延機を配したことを特徴とするレベラー矯正後の残留応力分散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のオートマチックトランスミッションの構成部材であるセパレートプレート，フリクションプレート，バッキングプレート等として好適に使用されるようなＡＴプレート用等の冷延鋼板において、レベラー矯正時に生成した残留応力を低減する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の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（ドリブンプレート又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（ドライブプレート，コア−プレート又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又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）は、鋼板をほぼ円環形状にプレス打抜きした成形品である。セパレートプレートとフリクションプレートは摩擦材を介して交互に配置され、これにバッキングプレート等を組付けられてトルクの伝達機構を構成する部材である。
【０００３】
従来、このようなＡＴプレート用素材として、ＪＩＳ  Ｇ３３１１に規定される機械構造用鋼、主として中炭素鋼等の冷延鋼板が使用されている。そして、ＡＴプレート用冷延鋼板は、「製鋼→連続鋳造→熱間圧延→酸洗→焼鈍→冷間圧延→脱脂→精整」の工程で製造されている。そして、この冷延鋼板を所望形状に打抜いた後、接着剤が塗布され、摩擦材が貼り付けられたプレート材が組み合わされて、実際のオートマチックトランスミッションが製造されている。
【０００４】
製造時に加熱処理を行う工程がある場合や、実車走行時の環境温度により高温になる場合に、冷延時に生成された残留応力が開放され、プレート材に熱歪みに伴う変形が発生する。この熱歪みに伴う変形を発現させないために、場合によっては、打抜き後のプレート材に荷重をかけた状態で高温に加熱・保持するプレステンパー処理を施して残留応力を除去し、各プレート材に平面出しを行っている。このため、熱歪みに伴う変形の発生を抑えようとすると、却ってコスト高になることもあった。
【０００５】
高温に曝してもプレート材に熱歪みに伴う変形を発現させないためには、冷延鋼板の残留応力を小さくすることが必要である。応力除去の熱処理を施すことなく、冷延鋼板の残留応力を機械的に低減する方法が、特許文献１や特許文献２等で提案されている。
しかしながら、本発明が対象とするようなＡＴプレート用冷延鋼板では、板厚が０．７〜３ｍｍと厚く、単純な引張り変形を与えるためには過大な引張り力を与える必要があるため、上記特許文献で提案された残留応力低減も現実的な方法ではない。
そこで、本出願人は、冷間圧延された鋼板に、外径が３００ｍｍ以上のロールを使用して０．２〜１．０％の圧下率での軽圧下圧延を施して残留応力を極力低減する方法を特許文献３で提案した。
【特許文献１】特開平１−９９７２１号公報
【特許文献２】特開昭６３−２７３５１８号公報
【特許文献３】特開２００５−１９９３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、所定幅にスリットしたコイル状の冷延鋼板をペイオフリールから払い出された後、ＡＴプレート等、所望形状に打抜く際には、巻き癖を矯正するためにローラーレベラーを付与した後に打抜き加工を行っている。例えばＳ３５Ｃの冷延仕上げ材等、バウシンガー効果を有する材料では、ローラーレベラーによる矯正を行うと残留応力が増大する。このようなバウシンガー効果を有する冷延鋼板に、前記特許文献３で提案した方法を適用して残留応力を低減しても、打抜き加工の前段階でレベラー矯正を行うと残留応力が増加し、実際に使用するＡＴプレートに変形が生じる。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、ペイオフリールから払い出されて打抜き加工に供される冷延鋼板の、レベラー矯正により導入された残留応力を分散する方法及び装置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】
【０００７】
本発明のレベラー矯正後の残留応力分散方法は、その目的を達成するため、ペイオフリールから払い出され、レベラー矯正の後に打抜き加工に供されるバウシンガー効果を有する冷延鋼板に、レベラー矯正後に０．２〜１．０％の圧下率で軽圧下圧延を施すことを特徴とする。
また、本発明のレベラー矯正後の残留応力分散装置は、ペイオフリールとプレス装置の間にローラーレベラーを配した装置において、前記ローラーレベラーとプレス装置の間にさらに軽圧下圧延機を配したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、ペイオフリールから払出され、レベラー矯正されたバウシンガー効果を有する冷延鋼板に軽圧下圧延を施すことにより、レベラー矯正時に生成された残留応力は分散される。このため、バウシンガー効果を有する冷延鋼板を素材とし、所定形状に打抜かれた製品は、ある程度の温度に加熱・保持されても、残留応力の開放に起因した熱歪みに伴う変形が抑制される。
したがって、本発明により残留応力が分散された冷延鋼板は、所定形状に打抜かれた後、調質のための熱処理を必要とせず、そのままＡＴプレート材等として使用することができる。ある程度の温度に加熱・保持されても、熱変形の少ないＡＴプレートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者等は、例えば、冷延鋼板を打抜いて製造したＡＴプレート材を高温に加熱したときにプレート材に発生する熱歪みに伴う変形が、素材冷延鋼板に残っている残留応力に起因することを確認し、この残留応力を機械的に簡潔な手段で除去する方法について検討した。
その結果、バウシンガー効果を有する素材冷延鋼板に残っている残留応力は、レベラー矯正時に導入されたものであり、その後の軽圧下圧延により分散されること、残留応力が分散された冷延鋼板を素材として打抜き加工を施すと、当該加工品は、高温に加熱されても熱歪みに伴う変形が起こらないことを確認した。
【００１０】
冷延時に導入される残留応力は前記特許文献３で提案された大径ロールを使用した軽圧下圧延を行うことでキャンセルできるため、打抜き用の素材冷延鋼板に残存している残留応力としては、ペイオフリールから払出され、打抜き加工の前段階で付与されるレベラー矯正時に導入されたものが大半である。バウシンガー効果を有する素材ほど、すなわちＣ含有量が多い冷延鋼板ほど、レベラー矯正時に導入される残留応力は大きく、その後の打抜き製品の形状精度に大きな影響を及ぼす。
そこで、本発明は、レベラー矯正時に導入された残留応力を低減・分散させる手法について検討したものである。
【００１１】
通常、図１に示されるように、ペイオフリール１から払出され、ローラーレベラー２により矯正された後、プレス装置３により打抜き成形して製品４を製造している。この際、バウシンガー効果を有する冷延鋼板に、レベラー矯正を施すと、千鳥状に配列されたロールにより繰り返しの曲げ・曲げ戻し変形、すなわち表面には引張と圧縮が、裏面には圧縮と引張が繰り返し交互に付与される。板に曲げ・曲げ戻し変形を加えるときの応力分布を検討すると、曲げ変形時には、曲げの外側に引張、曲げの内側に圧縮の応力が作用し、板の表層側で降伏して塑性変形が生じる。
【００１２】
その際に、バウシンガー効果を有する材料では、圧縮側では引張方向の応力よりも小さい応力で降伏するため、曲げの中立面が曲げの外側にシフトすることにより、引張と圧縮の応力をバランスさせている（図２（ａ）参照）。したがって、板厚中心部では圧縮応力となり、曲げ・曲げ戻し変形時には板厚中央部に圧縮の応力が残存することになる（図２（ｂ）参照）。
このような曲げ・曲げ戻し変形を繰り返すことにより、板厚中央部の圧縮の残留応力が蓄積されて増大し、それに相対して表裏面では引張の残留応力が増大する（図２（ｄ）参照）。
後述の軽圧下圧延の効果をみる上で参考にするため、レベラー矯正後の冷延鋼板の残留応力分布を概略的に示すと、図３のようになる。
【００１３】
そこで、本発明では、図４に示すように、ローラーレベラー２とプレス装置３の間に軽圧下圧延機５を備えた装置を使用し、レベラー矯正後に０．２〜１．０％の圧下率で軽圧下圧延を施すことを採用した。
レベラー矯正後に軽圧下圧延により、レベラー矯正時に導入された残留応力が分散される理由（機構）は、次の通りと推測される。
【００１４】
通常の圧延では、板厚全域において伸ばされようとして塑性変形をする際に、板厚表層部より板厚中央部の方がより大きな塑性変形を起こそうとする。そして、板厚中央部は表層部に拘束されるため、結果として、中央部に圧縮応力、表層部に引張応力を作りこむ。
ところが、圧下率が小さくなると、板厚の表層部が伸ばされようとするが、板厚中央部は塑性変形しないため、表層側が板厚中央部の拘束を受け、中央部に引張，表層部に圧縮の応力を作りこむ。
したがって、レベラー矯正時に導入された残留応力は、表層が引張，板厚中央部が圧縮となるため、軽圧下圧延を行うことにより残留応力がキャンセルされて低減される。図５に概略的に示すように、レベラー矯正後の冷延鋼板の残留応力分布は図２に比べて大幅に小さなものとなる。
【００１５】
次に、軽圧下圧延の条件について説明する。
軽圧下圧延の圧下率が１．０％を超えると、表層部だけでなく板厚中央部近くも伸ばされて塑性変形を受けるために、残留応力を分散できなくなる。逆に圧下率が０．２％に満たないと、軽圧下圧延による残留応力の造り込みが小さくなり、レベラーで導入された残留応力を分散できなくなる。そのため、軽圧下圧延の圧延率としては、０．２〜１．０％を採用する必要がある。
【実施例】
【００１６】
板厚１．０ｍｍ，板幅２００ｍｍの０．３５質量％炭素鋼冷延コイルを、ペイオフリールから払出した後ロール径７０ｍｍ，ロールピッチ７３ｍｍで、上ロール本数が８本，下ロール本数が８本のローラーレベラーを用い、入側インターメッシュ４．２ｍｍの押込み量，出側インターメッシュ−１．６ｍｍの押込み量（開放量）で、巻き癖を矯正した。
ローラーレベラーによる矯正前の残留応力は、板厚中央部で６０Ｎ／ｍｍ2の圧縮応力，表層部で６０Ｎ／ｍｍ2の引張り応力が残留しており、板厚中央と表層部の残留応力の差は１２０Ｎ／ｍｍ2であった。ローラーレベラー付与後の残留応力は、板厚中央部で１５０Ｎ／ｍｍ2の圧縮応力，表層部で１１０Ｎ／ｍｍ2の引張り応力となり、板厚中央と表層部の残留応力の差は２６０Ｎ／ｍｍ2に増大していた。
【００１７】
ローラーレベラー後の鋼板に、外径２００ｍｍのロールを使用して、表１に示すような各条件で、圧下率を変えた軽圧下圧延を施した。
各条件で製造した上記冷延鋼板をそのまま直ちに外径１８０ｍｍのリング状のＡＴプレートとして打抜いた。このときのＡＴプレートの最大高さと最小高さの差で定義する平坦度は０．１５ｍｍであった。
その後、各ＡＴプレートを３００℃で１０分間保持した。保持後の変形の度合いで熱変形を評価した。熱変形がほとんど無く、ＡＴプレートの最大高さと最小高さの差で定義する平坦度が０．２ｍｍ以下のものを○とした。熱変形が大きく、上記平坦度が０．２ｍｍを超えたものはＡＴプレートの規格を外れるため×とした。
軽圧下条件と得られた各冷延鋼板の残留応力及びＡＴプレートに打抜いた後の熱変形の関係を併せて表１に示す。
【００１８】
表１中、Ｎｏ．１〜３が本発明例である。鋼板の残留応力が小さいため、ＡＴプレートに打抜いた後に熱処理を行っても熱変形が小さく平坦度に優れている。
これに対して、比較例であるＮｏ．４は、ローラーレベラー後に軽圧下圧延を施さずにそのままＡＴプレート素材として使用したものであり、ローラーレベラー後の残留応力が高く、熱変形が大きくなっている。
【００１９】
また、比較例Ｎｏ．５は、ローラーレベラー後に軽圧下圧延を行ってはいるが、圧下率が小さすぎるためにローラーレベラー後の残留応力をほとんど低減できず、ＡＴプレートの熱変形が大きくなっている。さらに、比較例Ｎｏ．６は、ローラーレベラー後に１％を超える圧下率で圧延を施しているために、圧下率が大きすぎて、ローラーレベラーにより生成した残留応力の低減量が小さくなっており、ＡＴプレートの熱変形が大きくなっている。
【００２０】
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【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ペイオフリールから払出した冷延鋼板を打抜き加工する際の、従来の装置配列を説明する図
【図２】バウシンガー効果を有する材料に曲げ・曲げ戻し変形を付与したときの、応力分布が生成される状況を模式的に説明する図
【図３】レベラー矯正後の冷延鋼板の残留応力分布を概略的に示した図
【図４】ペイオフリールから払出した冷延鋼板を打抜き加工する際の、本発明の装置配列を説明する図
【図５】レベラー矯正後、軽圧下圧延した後の鋼板の残留応力分布を、その大きさを図３と対比して概略的に示す図
【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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