(57)【要約】【課題】所望の複合成形品を得ることなく、複合成形時の各種加工要素の歪状態を正確に把握できるための評価装置及び評価方法を提供する【解決手段】本発明のプレス加工性評価装置１は、３以上の枝１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，・・・からなる多枝形状の凸部１３２を有するパンチ１３と、この凸部１３２と嵌合可能な凹部２３１、及びこの凹部２３１を囲むダイス側平面部２３２を有するダイス２３と、ダイス側平面部２３２と略平行な板押え側平面部３２１を有し、プレス成形の対象となる対象材料をダイス側平面部２３２及び板押え側平面部３２１で挟み込み可能な板押え３２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の枝からなる多枝形状の凸部を有するパンチと、
前記凸部と嵌合可能な３以上の枝からなる多枝形状の凹部、及び前記凹部を囲むダイス側平面部を有するダイスと、
前記ダイス側平面部と略平行な板押え側平面部を有し、プレス成形の対象となる対象材料を前記ダイス側平面部及び前記板押え側平面部で挟み込み可能な板押えとを備える、前記対象材料のプレス加工性を評価するプレス加工性評価装置。
【請求項２】
前記多枝形状の枝が３つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は互いに鈍角であり、
前記多枝形状の枝が４つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は略直角であり、
前記多枝形状の枝が５つ以上である場合、隣り合う枝どうしがなす角は互いに鋭角である、請求項１に記載のプレス加工性評価装置。
【請求項３】
前記多枝形状の枝が４つであり、前記凸部及び前記凹部が略十字形状である、請求項１又は２に記載のプレス加工性評価装置。
【請求項４】
前記ダイスを平面視する場合、前記凹部の角部は曲線をなしており、前記ダイスの前記枝の幅をＷｄとし、前記ダイスの前記枝の角部における曲率半径をＲｃとするとき、前記Ｗｄの前記Ｒｃに対する比Ｗｄ／Ｒｃは、２以上１５未満であり、
前記パンチを正面視する場合、前記凸部の頂部における肩部は、曲線をなしており、前記肩部における曲率半径をＲｐとし、前記凸部の厚さをＨｐとし、さらに、前記ダイスを断面視する場合、前記凹部の底部は曲線をなしており、前記底部の曲率半径をＲｄとするとき、Ｈｐ≧（Ｒｐ＋Ｒｄ）／２である、請求項１から３のいずれかに記載のプレス加工性評価装置。
【請求項５】
３以上の枝からなる多枝形状の凹部を有するパンチと、
前記凹部と嵌合可能な３以上の枝からなる多枝形状の凸部、及び前記凸部を囲むダイス側平面部を有するダイスと、
前記ダイス側平面部と略平行な板押え側平面部を有し、プレス成形の対象となる対象材料を前記ダイス側平面部及び前記板押え側平面部で挟み込み可能な板押えとを備える、前記対象材料のプレス加工性を評価するプレス加工性評価装置。
【請求項６】
プレス成形の対象となる対象材料を、請求項１から５のいずれかに記載のプレス加工性評価装置を用いてプレス成形し、プレス成形体を得るプレス成形工程と、
前記プレス成形体の平面歪引張変形、単軸引張変形、二軸引張変形及び縮みフランジ変形の中から少なくとも二種以上の変形量を測定する変形量測定工程とを含む、プレス加工性の評価方法。
【請求項７】
前記変形量測定工程は、
前記対象材料に複数の印を予め転写し、
プレス成形の前後での前記印の最大主歪及び最小主歪を測定し、
前記プレス成形体の記凸部の隅部に隣接する底部を含む領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が略変形なしである箇所の変形量を、前記平面歪引張変形が主体で関与する変形量とし、
前記プレス成形体の枝における長さ方向の側面の領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が圧縮変形である箇所の変形量を、前記単軸引張変形が主体で関与する変形量とし、
前記プレス成形体の前記凸部の角部であり、かつ、肩部である領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が引張変形である箇所の変形量を、前記二軸引張変形が主体で関与する変形量とし、
前記プレス成形体の凸部を囲む平面部の領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が最も小さい箇所の変形量を、前記縮みフランジ変形が主体で関与する変形量とする工程である、請求項６に記載のプレス加工性の評価方法。
【請求項８】
前記複数の印の最大主歪及び最小主歪の関係をプロットし、このプロットの結果から前記プレス成形体の割れを予測する割れ予測工程をさらに含む、請求項７に記載のプレス加工性の評価方法。
【請求項９】
前記対象材料として、四角形状、八角形状、楕円形状、又は円形状であるブランクを用いる、請求項６から８のいずれかに記載のプレス加工性の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス加工性評価装置及びプレス加工性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材又は非鉄材を使用したプレス成形品は、各部位に所定の塑性変形を生じることで所望の形状となる。
【０００３】
プレス成形の塑性変形の加工要素は、最大主歪及び最小主歪を用いて、引張り方向の変形、圧縮方向の変形、変形無しの各組合せにより、大きく４種類に分類される。変形後も直交を保つような３つの直交軸を歪の主軸といい、その主軸方向の垂直歪が主歪であって、そのうちの最大値、最小値が最大主歪、最小主歪と呼ばれている。図８は、それらの加工要素を図示したものである。最大主歪をε１、最小主歪をε２、そして最大主歪ε１と最小主歪ε２のどちらとも直交する板厚方向歪をεｔと表記している。
最大主歪ε１が引張り変形であって、最小主歪ε２が変形なしである加工要素を「平面歪引張変形」（図８のＡ）と称し、最大主歪ε１と最小主歪ε２がいずれも引張り変形である加工要素を「二軸引張変形」（図８のＣ）と称し、最大主歪ε１が引張り変形であって、最小主歪ε２が圧縮変形である加工要素を「縮みフランジ変形」（図８のＤ）と称し、最大主歪ε１が引張り変形、最小主歪ε２が圧縮変形であり、圧縮が引張りの１／２相当の歪量である加工要素を「単軸引張変形」又は「伸びフランジ変形」（図８のＢ）と称している。
【０００４】
ところで、鋼材又は非鉄材の加工性を評価する方法は多数存在するが、ほとんどは加工要素が一つである単一成形の評価である。例えば、穴広げ試験や鞍型試験のような単一成形による加工性の評価方法が行われている。また、金属板の伸びフランジ成形性を評価する手法として、パンチ、ダイス及びパッドを用いて、Ｖ字状に切断したコーナーを有する金属製のブランクをプレス成形して金属板の伸びフランジ成形性を評価する試験方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６４８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際のプレス加工では、１つの成形加工品の中に複数個の加工要素が含まれる複合成形が主である。例えば、図１６に示すように、管が１本から複数本へ分岐する構造を有するプレス成形部品は、１つの成形加工品の中に上記した代表的な４つの加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）をいずれも含む複合成形品である。複合成形品の加工安定度を評価するためには各種加工要素の歪状態を正確に把握することが必要であり、複合成形時の各種加工要素の歪状態を正確に把握することにより、１次加工における割れ危険部位や２次加工を行う前の各部位の加工度を正確に特定することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、これまでの加工性評価方法は、歪状態の評価を単一の加工要素ごとに行い、これを実際の複合成形品と比較して、最終的な評価としてきた。しかし、複合成形は、１つの成形加工品の中で隣り合う別の加工要素の影響を多分に受けるため、単一成形での評価結果と、複合成形での評価結果との間で齟齬が生じる場合があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、１つの成形加工品により複合成形時の各種加工要素の歪状態を正確に把握できるための評価装置及び評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、特定の形状のパンチ及びダイスを備える装置を用いることで、上記の課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
【００１０】
（１）本発明は、３以上の枝からなる多枝形状の凸部を有するパンチと、前記凸部と嵌合可能な３以上の枝からなる多枝形状の凹部、及び前記凹部を囲むダイス側平面部を有するダイスと、前記ダイス側平面部と略平行な板押え側平面部を有し、プレス成形の対象となる対象材料を前記ダイス側平面部及び前記板押え側平面部で挟み込み可能な板押えとを備える、前記対象材料のプレス加工性を評価するプレス加工性評価装置である。
【００１１】
（２）本発明は、前記多枝形状の枝が３つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は互いに鈍角であり、前記多枝形状の枝が４つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は略直角であり、前記多枝形状の枝が５つ以上である場合、隣り合う枝どうしがなす角は互いに鋭角である、上記（１）に記載のプレス加工性評価装置である。
【００１２】
（３）本発明は、前記多枝形状の枝が４つであり、前記凸部及び前記凹部が略十字形状である、上記（１）又は（２）に記載のプレス加工性評価装置である。
【００１３】
（４）本発明は、前記ダイスを平面視する場合、前記凹部の角部は曲線をなしており、前記ダイスの前記枝の幅をＷｄとし、前記ダイスの前記枝の角部における曲率半径をＲｃとするとき、前記Ｗｄの前記Ｒｃに対する比Ｗｄ／Ｒｃは、２以上１５未満であり、前記パンチを正面視する場合、前記凸部の頂部における肩部は、曲線をなしており、前記肩部における曲率半径をＲｐとし、前記凸部の厚さをＨｐとし、さらに、前記ダイスを断面視する場合、前記凹部の底部は曲線をなしており、前記底部の曲率半径をＲｄとするとき、Ｈｐ≧（Ｒｐ＋Ｒｄ）／２である、上記（１）から（３）のいずれかに記載のプレス加工性評価装置である。
【００１４】
（５）本発明は、３以上の枝からなる多枝形状の凹部を有するパンチと、前記凹部と嵌合可能な３以上の枝からなる多枝形状の凸部、及び前記凸部を囲むダイス側平面部を有するダイスと、前記ダイス側平面部と略平行な板押え側平面部を有し、プレス成形の対象となる対象材料を前記ダイス側平面部及び前記板押え側平面部で挟み込み可能な板押えとを備える、前記対象材料のプレス加工性を評価するプレス加工性評価装置である。
【００１５】
（６）本発明は、プレス成形の対象となる対象材料を、上記（１）から（５）のいずれかに記載のプレス加工性評価装置を用いてプレス成形し、プレス成形体を得るプレス成形工程と、前記プレス成形体の平面歪引張変形、単軸引張変形、二軸引張変形及び縮みフランジ変形の中から少なくとも二種以上の変形量を測定する変形量測定工程とを含む、プレス加工性の評価方法である。
【００１６】
（７）本発明は、前記変形量測定工程は、前記対象材料に複数の印を予め転写し、プレス成形の前後での前記印の最大主歪及び最小主歪を測定し、前記プレス成形体の前記凸部の隅部に隣接する底部を含む領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が略変形なしである箇所の変形量を、前記平面歪引張変形が主体で関与する変形量とし、前記プレス成形体の枝における長さ方向の側面の領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が圧縮変形である箇所の変形量を、前記単軸引張変形が主体で関与する変形量とし、前記プレス成形体の前記凸部の角部であり、かつ、肩部である領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が引張変形である箇所の変形量を、前記二軸引張変形が主体で関与する変形量とし、前記プレス成形体の凸部を囲む平面部の領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が最も小さい箇所の変形量を、前記縮みフランジ変形が主体で関与する変形量とする工程である、上記（６）に記載のプレス加工性の評価方法である。
【００１７】
（８）本発明は、前記複数の印の最大主歪及び最小主歪の関係をプロットし、このプロットの結果から前記プレス成形体の割れを予測する割れ予測工程をさらに含む、上記（７）に記載のプレス加工性の評価方法である。
【００１８】
（９）本発明は、前記対象材料として、四角形状、八角形状、楕円形状、又は円形状であるブランクを用いる、上記（５）から（８）のいずれかに記載のプレス加工性の評価方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るプレス加工性評価装置を用いて、プレス成形の対象となる対象材料をプレス成形すると、プレス成形体が得られる。このプレス成形体は、３以上の枝からなる多枝形状の凸部と、この凸部を囲む略平面な平面部とを有する。
【００２０】
このプレス成形において、プレス成形体の凸部を囲む平面部のうち、前記凸部の隅部に隣接する底部を含む領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が略変形なしである箇所のプレス前後の変形量を測定することで、プレス成形体の平面歪引張変形が主体で関与する変形量を測定できる。
【００２１】
また、プレス成形体の枝における長さ方向の側面の領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が圧縮変形である箇所のプレス前後の変形量を測定することで、プレス成形体の単軸引張変形が主体で関与する変形量を測定できる。
【００２２】
そして、プレス成形体の凸部の角部であり、かつ、肩部である領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が引張変形である箇所のプレス前後の変形量を測定することで、プレス成形体の二軸引張変形が主体で関与する変形量を測定できる。
【００２３】
さらに、プレス成形体の凸部を囲む平面部の領域に相当する箇所であって、最大主歪が最も大きく、最小主歪が最も小さい箇所のプレス前後の変形量を測定することで、プレス成形体の縮みフランジ変形が主体で関与する変形量を測定できる。
【００２４】
本発明によると、所望の複合成形品を得ることなく、プレス成形の対象となる対象材料を複合プレス成形したときの各種加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）の歪状態を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るプレス加工性評価装置１を説明するための概略断面図である。
【図２】一実施形態に係るパンチ１３を説明するための図である。
【図３】他の実施形態に係るパンチ１３を説明するための図である。
【図４】ダイス２３を説明するための図である。
【図５】板押え３２を説明するための図である。
【図６】本発明に係るプレス成形方法を使用して得られるプレス成形体４０の一例を示す概略説明図である。
【図７】ダイス２３における枝の幅Ｗｄと角部の曲率半径Ｒｃとの比Ｗｄ／Ｒｃに関してプレス成形体の状態を説明するための図である。
【図８】プレス成形の塑性変形の加工要素を説明するための図である。
【図９】上記の各加工要素における最小主歪と最大主歪との関係を示す図である。
【図１０】試験例１及び２において使用したダイス及びパンチの寸法を示す図である。
【図１１】試験例に係るプレス成形体の加工前後での歪分布を示す図である。
【図１２】試験例に係るプレス成形体の歪み状態を示す図である。
【図１３】図１２に図１１のａ〜ｄを重ね合わせた図である。
【図１４】図１３における位置ａ〜ｄでの板厚変化率を示す図である。
【図１５】図１３における位置ａ〜ｃでの最大主歪方向の引張歪状態を示す図である。
【図１６】管が１本から複数本へ分岐する構造を有するプレス成形部品の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００２７】
＜プレス加工性評価装置１＞
図１は、本発明に係るプレス加工性評価装置１を説明するための模式図である。プレス加工性評価装置１は、パンチ部１０と、このパンチ部１０と嵌合可能なダイス部２０と、パンチ部１０及びダイス部２０の両側に設けられるガイド部３０Ａ、３０Ｂとを備える。
【００２８】
パンチ部１０は、底板１１と、この底板１１の表面に設けられたパンチホルダー１２と、このパンチホルダーの表面で支持されるパンチ１３と有する。ダイス部２０は、上板２１と、この上板の底面に設けられたダイスホルダー２２と、このダイスホルダー２２の底面で支持されるダイス２３とを有する。ガイド部３０Ａ、３０Ｂは、ダイス部２０の両側に設けられ、ダイス部２０の移動方向を定めるガイドピン３１Ａ、３１Ｂと、パンチ部１０の両側に設けられ、プレス成形の対象となる対象材料（以下、「プレス成形対象材料」と略称する。）をダイス部２０とともに挟み込み可能な板押え３２Ａ、３２Ｂと、板押え３２Ａ、３２Ｂの底部に設けられ、板押え３２Ａ、３２Ｂを支えるクッションピン３３Ａ、３３Ｂとを有する。図１には、プレス成形対象材料の板材５０をパンチ１０とダイス２３との間に配置した態様が示されている。当該板材５０は、プレス加工中にパンチ１３とダイス２３との間に引き込まれて、その外周が収縮するため、板材５０の幅は、パンチ１３の幅よりも十分に大きなものが使用される。
【００２９】
〔パンチ１３〕
図２の（ａ）は、パンチ１３の一例を示す概略斜視図であり、多枝形状の枝が４つである場合の一例である。パンチ１３は、凸部１３２を有する。凸部１３２は、４つの凸部１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄからなる多枝形状を呈している。
【００３０】
図２の（ｂ）は、パンチ１３の平面図であり、図２の（ｃ）は、パンチ１３の正面図である。
【００３１】
凸部１３２は、３以上の枝１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄからなる多枝形状で構成される。パンチ１３の凸部１３２は、多枝形状で構成されていないと、プレス成形したときに、プレス成形体の隣り合う枝どうしが交差する交差部を形成することができず、プレス成形体の平面歪引張変形を好適に測定できないため、好ましくない。
【００３２】
枝の数は、特に限定されるものでないが、プレス成形体の形状が比較的単純であり、プレス成形体の平面歪引張変形、単軸引張変形、二軸引張変形及び縮みフランジ変形の中から少なくとも二種以上の変形量を比較的容易に測定できる点で、枝の数は、３以上８以下であることが好ましく、３以上５以下であることがより好ましい。また、枝先端又は枝交差部における材料の圧延方向の影響を検討するに際し、一般的な引張試験において行われる、プレス成形の対象材料の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の各方向における正確な歪み量のデータを採取するためには、枝の数は、４であることが特に好ましい。
【００３３】
隣り合う枝どうしがなす好ましい角度は、多枝形状の枝の数によって異なる。多枝形状の枝が３つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は互いに鈍角であることが好ましい。多枝形状の枝が４つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は略直角であることが好ましい。また、多枝形状の枝が５つ以上である場合、隣り合う枝どうしがなす角は互いに鋭角であることが好ましい。なお、隣り合う枝どうしがなす角は、鈍角と鋭角との両方を含むようにすることもできる。
【００３４】
図３の（ａ）は、多枝形状の枝が３つであるパンチ１３’の一例を示す平面図であり、図３の（ｂ）は、多枝形状の枝が５つであるパンチ１３’’の一例を示す平面図である。各種加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）の変形状態をより正確に把握できるようにするため、図２及び図３に示すとおり、隣り合う枝どうしがなす好ましい角度は、互いに略等しいことがより好ましい。すなわち、隣り合う枝どうしがなす角は、（枝の数）／３６０°程度であることがより好ましい。具体的には、多枝形状の枝が３つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は、互いに略１２０°であり、凸部１２が略三ツ矢状に形成されていることが好ましい。多枝形状の枝が３つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は、互いに略直角であり、凸部１２が略十字状に形成されていることが好ましい。また、多枝形状の枝が５つである場合、隣り合う枝どうしがなす角は、略７２°であり、互いに略星状であることが好ましい。
【００３５】
パンチ１３は、図２（ｂ）に示すように、パンチの凸部１３２を平面視する場合、凸部１３２のパンチ角部ｅ１は、パンチ１３の径方向内側に湾曲しており、凸部１３２のパンチ隅部ｆ１は、パンチ１３の径方向外側に湾曲している。本明細書において、凸部１３２のパンチ角部ｅ１とは、凸部１３２の周縁（エッジ）のうち、枝が周囲に突出して凸方向に形成された部分をいい、凸部１３２のパンチ隅部ｆ１とは、凸部１３２の周縁（エッジ）のうち、隣り合う枝どうしがなす凹方向に形成された部分をいう。
【００３６】
また、図２の（ｃ）に示すように、パンチの凸部１３２を正面視する場合、凸部１３２の周縁（エッジ）のうち、枝１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄの頂部におけるパンチ肩部ｇ１は、パンチ１３の径方向内側に曲率半径Ｒｐで湾曲させるＲ（曲線）をなしており、パンチ肩部ｇ１から凸部１３２の基部に向かう外形は、ほぼ縦方向に延びる形状をなしている。本明細書において、凸部１３２の頂部とは、凸部１３２におけるプレス成形対象材料と当接する側をいい、凸部１３２の基部とは、凸部１３２おけるパンチホルダー１２の上に配設される側をいう。
【００３７】
加えて、パンチの凸部１３２の頂部から基部までの厚さをＨｐとするとき、Ｈｐ≧（Ｒｐ＋Ｒｄ）／２であることが好ましい。Ｈｐが（Ｒｐ＋Ｒｄ）／２以上であることにより、対象材料をプレス成形して得られるプレス成形体の平面歪引張変形及び単軸引張変形を好適に測定できる。
【００３８】
〔ダイス２３〕
図４の（ａ）は、ダイス２３の一例を示す概略斜視図であり、４つの枝を有するパンチ１３と組み合わせて使用されるダイス例である。図４の（ｂ）は、ダイス２３の平面図であり、図４の（ｃ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【００３９】
図４の（ａ）に示すように、ダイス２３は、パンチ１３と嵌合可能に形成される。ダイス２３は、パンチ１３の凸部１３２と嵌合可能な４つの凹部２３１、及びこの凹部２３１を囲むダイス側平面部２３２を有する。
【００４０】
図４の（ｂ）に示すように、ダイス２３は、凹部２３１を平面視する場合、凹部２３１の枝２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃ、２３１Ｄのダイス角部ｅ２は、ダイス２３の径方向内側に曲率半径Ｒｃで湾曲させるＲ（曲線）をなしており、凹部１３２の枝２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃ、２３１Ｄのダイス隅部ｆ２は、ダイス２３の径方向外側に曲率半径Ｒｃで湾曲させるＲ（曲線）をなしている。本明細書において、凹部２３１の枝２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃ、２３１Ｄのダイス角部ｅ２とは、凹部２３１の周縁（エッジ）のうち、凸方向に形成された部分をいい、凹部２３１の枝２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃ、２３１Ｄのダイス隅部ｆ２とは、凹部２３１の周縁（エッジ）のうち、凹方向に形成された部分をいう。
【００４１】
また、図４の（ｃ）に示すように、ダイスの凹部２３１を凹部断面（図４（ａ）のＸ−Ｘ面）で断面視する場合、凹部２３１のプレス成形対象材料に当接する側における底部ｈ２は、ダイス２３の径方向外側に曲率半径Ｒｄで湾曲させるＲ（曲線）をなしている。ダイス底部ｈ２から凹部２３１の基部に向かう外形は、ほぼ縦方向に延びる形状をなしている。本明細書において、凹部２３１の基部とは、凹部２３１におけるダイスホルダー２２に配設される側をいう。
【００４２】
対象材料をプレス成形して得られるプレス成形体の二軸引張及び縮みフランジを好適に測定できるようにするため、ダイス凹部２３１の枝２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃ、２３１Ｄの幅をＷｄとし、枝２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃ、２３１Ｄのダイス角部ｅ２における曲率半径をＲｃとするとき、ＷｄのＲｃに対する比Ｗｄ／Ｒｃは、２以上１５未満であることが好ましく、３以上１２未満であることがより好ましい。
【００４３】
図７の（ａ）に示すとおり、Ｗｄ／Ｒｃが小さすぎると（Ｒｃが大きすぎると）、プレス成形体において、枝の角部ｅ３の境界に応力が局部的に集中し、プレス成形体の割れを生じ得る。図７の（ｂ）に示すとおり、Ｗｄ／Ｒｃが大きすぎると（Ｒｃが小さすぎると）、プレス成形体において、枝の角部ｅ３の周方向で塑性歪域が縮小し、角部ｅ３で割れが発生し得るため、好ましくない。なお、本明細書において、曲率半径は、輪郭形状測定器（型式：Ｃｏｎｔｒａｃｅｒ  ＣＶ−２０００、株式会社ミツトヨ製）によって求めた値をいうものとする。
【００４４】
〔板押え３２〕
図５は、板押え３２を説明するための図である。板押え３２は、ダイス側平面部２３２と略平行な板押え側平面部３２１を有し、プレス成形対象材料をダイス側平面部２３２及び板押え側平面部３２１で挟み込み可能に構成される。プレス加工性評価装置１が板押え３２を備えていない場合、プレス成形対象材料をプレス成形したときに、プレス成形体の多枝形状領域を囲む略平面領域を形成できず、プレス成形体の縮みフランジ変形を好適に測定できないため、好ましくない。
【００４５】
〔変形例〕
なお、図１〜図５では、パンチ１３が凸状の多枝形状を有し、ダイス２３が凹状の多枝形状を有するものとして説明しているが、これに限るものではない。パンチ１３が凹状の多枝形状を有し、ダイス２３が凸状の多枝形状を有する場合であっても、同様の効果を奏する。
【００４６】
具体的には、プレス加工性評価装置は、３以上の枝からなる多枝形状の凹部を先端に有するパンチと、上記凹部と嵌合可能な３以上の枝からなる多枝形状の凸部、及びこの凸部を囲むダイス側平面部を有するダイスと、上記ダイス側平面部と略平行な板押え側平面部を有し、プレス成形対象材料を上記ダイス側平面部及び上記板押え側平面部で挟み込み可能な板押えとを備えるものであってもよい。
【００４７】
なお、この変形例に係るプレス加工性評価装置であっても、パンチとダイスの凹凸を交換すれば、隣り合う枝どうしがなす角、上記Ｗｄ、Ｒｃ、Ｈｐ、Ｒｐ、Ｒｄ等のパラメータの好適な範囲は、上述と同様である。
【００４８】
＜プレス加工性の評価方法＞
以下、本発明に係るプレス加工性の評価方法について説明する。この方法は、プレス成形対象材料を上記のプレス加工性評価装置１を用いてプレス成形し、プレス成形体を得るプレス成形工程と、プレス成形体の平面歪引張変形、単軸引張変形、二軸引張変形及び縮みフランジ変形の中から少なくとも二種以上の変形量を測定する変形量測定工程とを含む。また、本発明の方法は、変形量測定工程で測定した二種以上の変形量のそれぞれについて、最大主歪及び最小主歪の関係をプロットし、このプロットの結果からプレス成形体の割れを予測する割れ予測工程をさらに含むことが好ましい。
【００４９】
〔プレス成形工程〕
プレス成形工程は、プレス成形対象材料を上記のプレス加工性評価装置１を用いてプレス成形する工程である。所定形状のパンチ１３及びダイス２３からなる金型を用いて、プレス成形対象材料の板材にプレス加工が施され、パンチ形状及びダイス形状に対応する形状を備えたプレス加工体が成形される。当該板材は、パンチ１３とダイス２３との間に引き込まれるため、パンチ１３の幅よりも十分に大きな幅を有する板材が使用される。
【００５０】
図６は、上記プレス成形工程で得られるプレス成形体４０の一例を示す概略図である。図６の（ａ）は、画像で示したもの、図６の（ｂ）は、それを模式的に示した斜視図であり、図６（ｃ）は、その平面図を、図６（ｄ）は、図６（ｃ）にＺと記した方向からの正面図をそれぞれ示したものである。プレス成形体４０は、凸部４１と、この凸部４１を囲む略平面な平面部４２とを有する。また、凸部４１は、枝４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄからなる多枝形状を呈している。
【００５１】
プレス成形対象材料は、パンチ１３の枝１３２とダイス２３の凹部２３１との間で加工されて変形するので、プレス成形体４０の凸部４１（枝４３Ａ、４３Ｂ等）は、パンチ１３２Ａ、１３２Ｂ等の形状及びダイス２３の２３１Ａ、２３１Ｂ等の形状に対応した凸形状となるように成形され、平面部４２は、ダイス２３の頂部側の上面及び板押さえ３２の平面に対応した形状となるように成形される。すなわち、プレス成形体の凸部４１は、図２（ｂ）、（ｃ）に示すようなパンチ１３のパンチ角部ｅ１、パンチ隅部ｆ１、パンチ肩部ｇ１に対応する形状と、図４（ａ）〜（ｃ）に示すようなダイス２３のダイス角部ｅ２、ダイス隅部ｆ２、ダイス底部ｈ２に対応する形状として、角部ｅ３、隅部ｆ３、肩部ｇ３、底部ｈ３のような部位を備えている。
【００５２】
〔変形量測定工程〕
変形量測定工程は、プレス成形体の平面歪引張変形、単軸引張変形、二軸引張変形及び縮みフランジ変形の中から少なくとも二種以上の変形量を測定する工程である。
【００５３】
変形量を測定する手法として、非接触歪測定装置ＡＲＧＵＳ（ＧＯＭ社製／コベルコ科研）を用い、以下の（１）〜（４）の手順を経ることが挙げられる。
（１）プレス成形対象材料（供試材）の表面に、複数の印として、φ０．８ｍｍドットマーク（１．５ｍｍ間隔）を電解転写して形成する。
（２）形成されたドットマークを、加工前後でＣＣＤカメラを用いて多方向から撮影する。
（３）撮影されたドットマークに基づいて加工前後のドット間距離を測定し、その変化量から最大主歪及び最小主歪を算出する。
（４）最大主歪及び最小主歪に基づいて、プレス成形体の平面歪引張変形、単軸引張変形、二軸引張変形及び縮みフランジ変形の中から少なくとも二種以上の変形量を測定する。
【００５４】
上記の手順（４）について詳しく説明するため、まず、図８を参照しながら、プレス成形の塑性変形の加工要素について説明する。
【００５５】
塑性変形の加工要素は、最大主歪及び最小主歪を用いて、引張方向の変形、圧縮方向の変形、変形なしの各組合せにより、大きく４種類に分類される。図８は、その加工要素を図示したものであり、最大主歪をε１、最小主歪をε２、そして最大主歪ε１と最小主歪ε２のどちらとも直交する板厚方向歪をεｔと記載している。
最大主歪ε１が引張変形であり、最小主歪ε２が変形なしである加工要素は、「平面歪引張変形」（図８のＡ）と称される。最大主歪ε１と最小主歪ε２がいずれも引張変形である加工要素は、「二軸引張変形」（図８のＣ）と称される。最大主歪ε１が引張変形であって、最小主歪ε２が圧縮変形である加工要素は、「縮みフランジ変形」（図８のＤ）と称される。最大主歪ε１が引張り変形、最小主歪ε２が圧縮変形であり、圧縮が引張の１／２相当の歪量である加工要素は、「単軸引張変形」又は「伸びフランジ変形」（図８のＢ）と称される。
【００５６】
次に、手順（４）について説明する。まず、平面歪引張変形は、最大主歪ε１が引張変形であり、最小主歪ε２が変形なしの加工要素であるから、プレス成形品において、その加工要素に近接した歪状態を有する領域は、平面歪引張変形を強く受けて加工された領域であると判断できる。本実施形態では、図２に示すパンチ１３と図４に示すダイス２３により加工されて、図６に示すようなプレス成形体４０が成形される。プレス成形体４０の凸部４１の周縁には、パンチ１３のパンチ隅部ｆ１に対応し、ダイス２３のダイス偶部ｆ２に対応した形状を有する隅部ｆ３に隣接して、領域Ｃが形成される。当該領域Ｃは、ダイス２３のダイス底部ｈ２の曲率半径Ｒｄに対応して形成された曲線形状を有する底部ｈ３を含むものである。当該領域Ｃは、最大主歪ε１が大きく、最小主歪ε２が０に近い歪量で測定されることから、平面歪引張変形を強く受けている領域である。領域Ｃにおいて、最大主歪ε１が最も大きく、最小主歪ε２が略変形なしである箇所のプレス前後の変形量を、平面歪引張変形が主体で関与する量とする。
【００５７】
単軸引張変形は、最大主歪ε１が引張り変形、最小主歪ε２が圧縮変形であり、圧縮による歪量が引張による歪量の１／２相当の加工要素である。本実施形態では、図６に示すプレス成形体４０の枝４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄの長さ方向の側面には、領域Ｓが形成される。当該領域Ｓは、パンチ基部からパンチ肩部ｃ１に向けて略縦方向に延びる形状に対応し、ダイス基部からダイス肩部ｃ２に向けて略縦方向に延びる形状に対応して形成された領域を含むものである。当該領域Ｓは、最大主歪ε１が大きく、最小主歪ε２が圧縮変形として測定されることから、単軸引張変形を強く受けている領域である。領域Ｓにおいて、最大主歪ε１が最も大きく、最小主歪ε２が圧縮変形である箇所のプレス前後の変形量を、単軸引張変形が主体で関与する量とする。
【００５８】
二軸引張変形は、最大主歪ε１と最小主歪ε２がいずれも引張変形である加工要素である。本実施形態では、図６に示すプレス成形体４０の凸部４１の角部であり、かつ、肩部である領域Ｔを形成する。当該領域Ｔは、パンチ１３のパンチ角部ｅ１とパンチ肩部ｇ１及びダイス２３のダイス角部ｅ２とダイス底部ｈ２の形状に対応して形成された領域を含むものである。当該領域Ｔは、最大主歪ε１と最小主歪ε２が大きな引張歪として測定されることから、二軸引張変形を強く受けている領域である。領域Ｔにおいて、最大主歪ε１が最も大きく、最小主歪ε２が引張変形である箇所のプレス前後の変形量を、二軸引張変形が主体で関与する量とする。
【００５９】
縮みフランジ変形は、最大主歪ε１が引張変形であって、最小主歪ε２が圧縮変形である加工要素である。本実施形態では、図６に示すプレス成形体４０の平面部４２において、例えば凸部の角部の周囲等の領域Ｆは、ダイス２３の頂部側の上面及び板押さえ３２の平面に対応して形成された領域を含むものである。当該領域Ｆは、最大主歪ε１が大きな引張歪として、また、最小主歪ε２が大きな圧縮歪として測定されることから、縮みフランジ変形を強く受けている領域である。領域Ｆにおいて、最大主歪ε１が最も大きく、最小主歪ε２が最も小さい箇所のプレス前後の変形量を、縮みフランジ変形が主体で関与する量とする。
【００６０】
〔割れ予測工程〕
図９を参照しながら、割れ予測工程について説明する。割れ予測工程は、変形量測定工程で測定した二種以上の変形量のそれぞれについて、最大主歪及び最小主歪の関係をプロットし、このプロットの結果からプレス成形体の割れを予測する工程である。このプロットは、例えば、成形線図として作成することができる。本明細書において、割れ予測は、上記非接触歪測定装置ＡＲＧＵＳを用いて行うものとする。
【００６１】
図９において、縦軸は、最大主歪ε１の大きさを示し、横軸は、最小主歪ε２の大きさを示す。平面歪引張変形の場合、最大主歪ε１が引張変形であり、最小主歪ε２が変形なしであることから、図９の縦軸にあたる直線Ｌ１（ε２＝０）方向の変形形態が、平面歪引張変形に相当する。
【００６２】
二軸引張変形の場合、最大主歪ε１と最小主歪ε２がいずれも引張変形であることから、図９の直線Ｌ３（ε１＝ε２）方向の変形形態が、二軸引張変形に相当する。
【００６３】
縮みフランジ変形の場合、最大主歪ε１が引張変形であり、最小主歪ε２が圧縮変形であることから、図９の直線Ｌ４（ε１＝−ε２）方向の変形形態が、縮みフランジ変形に相当する。
【００６４】
単軸引張変形（伸びフランジ変形）の場合、圧縮による歪量が引張りによる歪量の１／２相当であるから、図９の直線Ｌ２（ε１＝−２ε２）方向の変形形態が、単軸引張変形に相当する。
【００６５】
プレス加工時の歪量が過大になると、加工割れを生じやすくなる。図９に示すように、最大主歪ε１と最小主歪ε２が増加するほど、引張り割れを発生しやすくなる。一方、最大主歪ε１が低減し、最小主歪ε２が圧縮する方向（マイナス側）に移行すると、引張り割れの発生が抑制される。
【００６６】
また、Ｌ１〜Ｌ４で示された加工要素は、それぞれの歪み状態に応じて、板厚変化が減少又は増加し、この板厚変化量が過大になると、加工割れの発生に至り、板厚変化に応じて引張割れ又は圧縮割れを生じやすくなる。このうち、Ｌ１〜Ｌ３に近接した変形形態では、引張変形の割合が大きく、板厚が減少する方向にあるので、引張割れの発生が予測される。Ｌ４に近接した変形形態は、圧縮変形の割合が大きく、板厚が増加する方向にあるので、圧縮割れの発生が予測される。
【００６７】
本発明は、このような予測のもとで、プレス加工された後の歪状態（歪分布）を測定し、Ｌ１〜Ｌ４の加工要素を強く受けている箇所の歪状態に基づいて、加工割れの可能性を予測するものであり、原板のプレス加工性を評価するものである。
具体的には、プレス加工された変形領域において歪状態（歪分布）を測定し、成形線図のようにプロットし、プロットした結果から、最大主歪及び最小主歪が大きい箇所を特定し、この特定箇所の歪状態に基づいて板厚減少率を算出し、加工割れの成否を予測することができる。
【００６８】
本発明によると、所望の複合成形品を得ることなく、プレス成形対象材料を複合プレス成形したときの各種加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）の歪状態を正確に把握できる。そして、最大主歪が大きい箇所、あるいは最小主歪が大きい箇所にプロットがあると、測定対象をプレス成形したときに測定対象の板厚が大きく減少し得ると予測できる。その結果、プレス成形対象材料を複合プレス成形したときに、作製される複合プレス成形品の割れが生じ易いと予測できる。
【００６９】
さらに、上記のプロットした結果は、Ｌ１〜Ｌ４の歪状態と比較し、Ｌ１〜Ｌ４と近接する度合い（近接度）を求めることができる。成形材料や加工条件を変えると、測定領域の歪量及び近接度も変化するので、歪量及び近接度の変化を比較することによって、成形材料の加工性、加工安定性を評価したり、適した加工条件を評価することができる。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
【００７１】
＜プレス成形体の製造＞
〔試験例１〕
板厚が０．８ｍｍであるＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス鋼）を供試材とし、一辺が３００ｍｍである略正方形にカットしたプレス成形対象材料を用いて、上記プレス加工性評価装置にて下記に示すプレス条件でプレス成形し、プレス成形体を得た。
【００７２】
図１０（ａ）は、使用したダイス２３の平面図を示したものであり、図１０（ｂ）は、当該ダイス２３のＹ−Ｙ線での断面図を示したものである。図１０（ｃ）は、使用したパンチ１３の正面図を示したものである。
【００７３】
（プレス条件）
装置        ：２０００ｋＮ  サーボプレス
ダイス、パンチ  ：図１０のとおり
板押え力    ：９．５トン
速度        ：５ｓｐｍ
潤滑条件    ：加工用表面保護フィルムＳＰＶ３６３３（日東電工社製）
対象材料方向：圧延方向が金型の前後方向と平行
加工高さ    ：３２ｍｍ
【００７４】
〔試験例２〕
プレス成形対象材料が、長さ：３００ｍｍ四方、板厚：０．８ｍｍのＳＵＳ４３０改良鋼（高加工用フェライト系ステンレス鋼）であること以外は、試験例１と同様の手法によりプレス成形体を得た。
【００７５】
＜解析＞
〔変形量の測定〕
上記のとおり、変形量は、非接触歪測定装置ＡＲＧＵＳ（ＧＯＭ社製／コベルコ科研）を用い、次の手法により測定した。
（１）加工前の対象材料（供試材）の表面に、φ０．８ｍｍドットマーク（１．５ｍｍ間隔）を電解転写して形成した。
（２）プレス加工前のドットマークと、プレス加工後のドットマークとを、ＣＣＤカメラを用いて多方向から撮影した。
（３）撮影されたドットマークに基づいて加工前後のドット間距離を測定し、その変化量から最大主歪及び最小主歪を算出した。
【００７６】
〔成形線の作成〕
上記の算出の結果から、各々のドットマークについて、最大主歪を縦軸座標とし、最小主歪を横軸座標とした複数の座標を得ることができる。図１１は、これら複数の座標をプロットすることによって得られる歪分布である。この歪分布において、直線Ｌ１（ε２＝０）方向の変形は、平面歪引張変形に相当し、直線Ｌ２（ε１＝−２ε２）方向の変形は、単軸引張変形に相当する。直線Ｌ３（ε１＝ε２）方向の変形は、二軸引張変形に相当し、直線Ｌ４（ε１＝−ε２）方向の変形は、縮みフランジ変形に相当する。また、濃淡で示した領域は、最大主歪の大きさに対応し、淡色に近づくほど最大主歪量が大きいことを示し、濃色に近づくほど最大主歪量が小さいことを示す。
【００７７】
また、歪分布の最外線を結ぶことによって成形線が得られる。例えば、図１１に示した成形線では、ａ〜ｄにおいて突出する形状の曲線が描かれている。これらのａ〜ｄは、プレス成形体で測定された領域のうち、最大主歪ε１及び最小主歪ε２が大きい箇所に位置しており、４つの加工要素Ａ〜Ｄの変形形態を強く受けている領域である。これらの測定箇所は、このうち、直線Ｌ１に最も近接する点ａは、平面歪引張変形の測定に好適な箇所に相当し、直線Ｌ２に最も近接する点ｂは、単軸引張変形の測定に好適な箇所に相当し、直線Ｌ３に最も近接する点ｃは、二軸引張変形の測定に好適な箇所に相当し、直線Ｌ４に最も近接する点ｄは、縮みフランジ変形の測定に好適な箇所に相当する。
【００７８】
図１１に示すように、試験例２に係るプレス成形体は、試験例１に係るプレス成形体に比べて、点ａ（平面歪引張変形が主体で関与する測定箇所）、点ｃ（二軸引張変形が主体で関与する測定箇所）及び点ｄ（縮みフランジ変形が主体で関与する測定箇所）の最大主歪ε１が小さかった。このことから、試験例２で使用されたステンレス鋼は、試験例１で使用されたステンレス鋼と比べて、板厚減少が小さく、任意の形状に複合プレス成形したとき、プレス成形品の割れを抑えられたと考えられる。
【００７９】
加工領域において加工割れが発生し易くなる条件を概略すると、表１の示すとおりである。最大主歪及び最小主歪が大きいことに加えて、ａ〜ｄがＬ１〜Ｌ４に近接あるいは離隔する程度に応じて、加工割れが発生し易い状態となる。その理由を、プレス成形中の板材が体積一定の関係にあることに基づいて説明する。
【００８０】
例えば、ａがＬ１に近接する場合は、引張り歪が１軸方向（最大主歪方向）に偏ることによって、板材の面内の歪み域が狭くなり、局部的な板厚減少を生じ易くなる。ｂがＬ２から最大主歪軸方向に離れる場合は、圧縮歪みによる板厚増加の効果が低下し、局部的な板厚減少を招く。また、ｃがＬ３に近接すると、２軸方向で歪が均等になるので、板材の面内の歪が均一に広がりやすくなるのに対し、ｃがＬ３から最大主歪方向に離れる場合は、均一な歪み域が狭くなり、局部的な板厚減少が発生しやすくなる。ｄがＬ４から最小主歪軸方向に離れる場合は、１軸方向（最大主歪方向）の引張要素が小さくなり、板材の面内の圧縮歪が過多となるため、板厚増加の追従が困難となって割れが発生しやすくなる。
【００８１】
【表１】
2016144824.tif 000003
【００８２】
図１２は、図１１に示した歪分布をプレス成形体に重ね合わせることで歪分布を可視化して模式的に示したものである。破線は、プレス成形体の凸部の輪郭を示す。実線の位置は、各々のドットマークの位置に対応し、実線の方向は、ドットマークごとの最大主歪の方向に対応し、実線の長さは、ドットマークごとの最大主歪の大きさに対応する。また、濃淡を示した領域は、最大主歪の大きさに対応し、色が淡色に近づくほど最大主歪量が大きいことを示し、色が濃色に近づくほど最大主歪量が小さいことを示す。
【００８３】
図１３は、図１２について、図１１に示した点ａ〜ｄに相当する箇所の最大主歪及び最小主歪を詳細に説明したものである。ａ〜ｄの丸で囲んだ部分は、点ａ〜ｄに相当する箇所を示す。丸内に記載した矢印ε１は、点ａ〜ｄにおいて最大主歪が生じた方向を示し、矢印ε２は、点ａ〜ｄにおいて最小主歪が生じた方向を示す。また、この矢印の方向は、変形の方向を示し、外向きの矢印は、変形が引張変形であることを示し、内向きの矢印は、変形が圧縮変形であることを示す。なお、点ａの位置では平面歪引張変形の測定が好適であり、点ｂの位置では単軸引張変形の測定が好適であり、点ｃの位置では二軸引張変形の測定が好適であり、点ｄの位置では縮みフランジ変形の測定が好適である。なお、以下、点ａ〜ｄを位置ａ〜ｄということもある。
【００８４】
図１３に示すように、（ア）プレス成形体の凸部の隅部ｆ３に隣接する底部ｈ３を含む領域に相当する箇所（位置ａを含み、図６のＣに相当する領域）では、平面歪引張変形が生じていることが分かる。また、（イ）プレス成形体の枝における長さ方向の側面の領域に相当する箇所（位置ｂを含み、図６のＳに相当する領域）では、単軸引張変形が生じていることが分かる。また、（ウ）プレス成形体の凸部の角部ｅ３であり、かつ、肩部ｇ３である領域に相当する箇所（位置ｃを含み、図６のＴに相当する領域）では、二軸引張変形が生じていることが分かる。また、（エ）プレス成形体の平面部の領域に相当する箇所（位置ｄを含み、図６のＦに相当する領域）では、縮みフランジ変形が生じていることが分かる。すなわち、試験例に係るプレス成形体は、４つの加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）をいずれも含んでおり、位置ａが平面歪引張変形の測定に、位置ｂが単軸引張変形の測定に、位置ｃが二軸引張変形の測定に、また、位置ｄが単軸引張変形の測定にそれぞれ好適な箇所である。
【００８５】
〔各種の変形と板厚変化率との関係〕
図１３における位置ａ〜ｄについて、プレス成形前後での板厚変化率を計測した。板厚の変化は、超音波厚み計（型式：３８ＤＬ−ＰＬＵＳ、オリンパス株式会社製）により計測した。図１４にその結果を示す。図１４に示すように、試験例２に係るプレス成形体は、試験例１に係るプレス成形体に比べて、位置ａ〜ｃにおいて板厚変化率が低減し、板厚減少が抑制されていた。そのため、試験例１の鋼材を用いて任意の形状に複合プレス成形したとき、プレス成形品の割れを抑えられることが分かる。
【００８６】
〔最大主歪方向における引張の程度〕
図１５は、図１３における位置ａ〜ｃでの最大主歪方向の引張歪状態を示す。図１５において、矢印の方向は、最大主歪の方向を示し、矢印の大きさは、最大主歪の大きさを示す。また、濃淡は、最大主歪の大きさに対応し、淡色に近づくほど最大主歪量が大きいことを示し、濃色に近づくほど最大主歪量が小さいことを示す。
【００８７】
図１５において、位置ａは、平面歪引張変形の測定に好適な箇所であり、図８のＡのようにプレス成形体の板厚が減少する部位である。図１５に示すように、試験例２に係るプレス成形体は、試験例１に係るプレス成形体に比べて、平面歪引張変形量が小さく、板厚変化率が抑制された。
【００８８】
また、図１５において、位置ｂは、単軸引張変形の測定に好適な箇所であり、試験例２に係るプレス成形体は、試験例１に係るプレス成形体に比べて、単軸引張変形量が大きかった。
【００８９】
これらのことから、試験例２に係るプレス成形体は、試験例１に係るプレス成形体に比べて、位置ｂにおいて単軸引張変形が進み、その結果、位置ｂに隣接する位置ａで平面歪引張変形が少なく抑えられて、板厚変化率が小さく抑えられたと考えられる。
【００９０】
ｒ値（塑性ひずみ比）は、板材における幅方向の対数歪みεｗと板厚の対数歪みεｔとの比εｗ／εｔを示した指標である。ｒ値の高い板材を引張り変形すると、板厚減少率が低く、薄くなりにくいことから、ｒ値の低い板材に比べて深絞り加工中に素材の破断が起こりにくいとされている。このことから、単純引張変形による加工は、ｒ値の影響を強く受ける加工要素であるといえる。
【００９１】
そこで試験例１及び２に係るプレス成形体のそれぞれについてｒ値を測定した。試験例１に係るプレス成形体のｒ値は平均０．９０であり、試験例２に係るプレス成形体のｒ値は平均１．７４であった。この結果は、図１４に示された、単純引張変形の大きかった試験例２に係るプレス成形体が試験例１に係るプレス成形体に比べて板厚減少率が抑制された傾向と整合するものであった。
【００９２】
以上のことから、本発明に係るプレス加工性評価装置を用いることで、１つの成形加工品により複合成形時の各種加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）の歪状態を正確に把握できる。従来のように単一の加工要素による評価結果と比較する必要がないので、単一成形評価と複合成形評価との齟齬に起因する問題が生じない。そのため、実際の複合成形品について加工性や加工安定性を正確に評価することができる。
【００９３】
また、測定結果をプロットし、歪分布を得ることで、歪みの状態を一元化して把握することができるので、成形対象材料どうしの成形性や加工性の相違を比較できる。
【００９４】
また、成形線図と板厚減少率とを比較することで、成形対象材料ごとの加工性を評価できる。
【００９５】
＜ダイス及びパンチの形状の最適化＞
〔試験例３〕
試験例２と同じ高加工用フェライト系ステンレス鋼を供試材とし、一辺が３００ｍｍである略正方形にカットしたプレス成形対象材料を用いて、上記プレス加工性評価装置にて下記に示すプレス条件でプレス成形し、複数種類のプレス成形体を得た。
【００９６】
（プレス条件）
ダイス及びパンチの形状は、図２、図４に示すとおりである。枝の幅Ｗｄと枝の角部の曲率半径Ｒｃとの比Ｗｄ／Ｒｃは、１、１．５、２、２．５、５、１０、１５、１５．５の８種類にしている。その他の条件は、試験例２と同様である。
【００９７】
試験例３によって得られた種々のプレス成形体について、枝の割れの状態を観察した。枝の割れがない場合を“○”とし、図７の（ａ）に示すように、角部ｅ３の境界で割れが生じている場合を“×１”とし、図７の（ｂ）に示すように、角部ｅ３で割れが生じている場合を“×２”とした。その結果を表２に示す。
【００９８】
【表２】
2016144824.tif 000004
【００９９】
表２に示すように、Ｗｄ／Ｒｃが２以上１５以下である場合、プレス成形体の枝において、割れは生じなかった。一方、Ｗｄ／Ｒｃが２未満である場合、図７の（ａ）に示すように、プレス成形体において角部ｅ３の境界に応力が局部的に集中し、プレス成形体の割れが発生した。また、Ｗｄ／Ｒｃが１５を超える場合、図７の（ｂ）に示すとおり、プレス成形体において枝の角部ｅ３の周方向で塑性歪域が縮小し、角部ｅ３での割れが発生した。
【０１００】
〔試験例４〕
試験例２と同じ高加工用フェライト系ステンレス鋼を供試材とし、一辺が３００ｍｍである略正方形にカットしたプレス成形対象材料を用いて、上記プレス加工性評価装置にて下記に示すプレス条件でプレス成形し、複数種類のプレス成形体を得た。
【０１０１】
（プレス条件）
ダイス及びパンチの形状は、図２、図４に示すとおりである。パンチ１３の凸部を正面視し、当該凸部の厚さをＨｐとし、パンチ肩部ｇ１の曲率半径をＲｐとし、ダイス底部ｈ３の曲率半径をＲｄとするとき、Ｈｐと（Ｒｐ＋Ｒｄ）との比Ｈｐ／（Ｒｐ＋Ｒｄ）が、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２の１０種類にしている。その他の条件は、試験例２と同じである。
【０１０２】
試験例４によって得られた種々のプレス成形体について、試験例２での＜解析＞のうち、〔変形量の測定〕及び〔成形線の作成〕を行い、４つの加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）の現出の有無を確認した。変形が現出された場合を“○”とし、現出されなかった場合を“×”とした。その結果を表３に示す。
【０１０３】
【表３】
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【０１０４】
表３に示すように、対象材料をプレス成形して得られるプレス成形体において、Ｈｐ／（Ｒｐ＋Ｒｄ）が０．５以上、すなわち、Ｈｐが（Ｒｐ＋Ｒｄ）の０．５倍以上である場合は、４つの加工要素（平面歪引張変形、二軸引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）の全てを好適に測定できることが確認された。一方、Ｈｐ／（Ｒｐ＋Ｒｄ）が０．５未満、すなわち、Ｈｐが（Ｒｐ＋Ｒｄ）の０．５倍未満のプレス成形体においては、４つの加工要素のうち、二軸引張変形だけを測定できるにとどまり、他の加工要素（平面歪引張変形、縮みフランジ変形及び単軸引張変形）を好適に測定できなかった。
Ｈｐ≧（Ｒｐ＋Ｒｄ）／２であると、１つのプレス成形体において複数の加工要素を現出することから、加工性の評価に活用できる点で好ましい。
【符号の説明】
【０１０５】
１      プレス加工性評価装置
１０    パンチ部
１１    底板
１２    パンチホルダー
１３    パンチ
１３２  凸部
２０    ダイス部
２１    上板
２２    ダイスホルダー
２３    ダイス
２３１  凹部
２３２  ダイス側平面部
３０、３０Ａ、３０Ｂ  ガイド部
３１、３１Ａ、３１Ｂ  ガイドピン
３２、３２Ａ、３２Ｂ  板押え
３２１  板押え側平面部
３３    クッションピン
４０    プレス成形体
４１    プレス成形体凸部
４２    平面部
４３    枝
５０    板材
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１６】
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【図６】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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