(57)【要約】【課題】  アルミニウムめっき高張力鋼鈑を用いたホットスタンピング加工により自動車部品を製造する際、加工中に工具表面に付着するアルミニウム量を減少させる加工方法を提供する。【解決手段】  アルミニウムめっき高張力鋼鈑を用いたホットスタンピング加工において潤滑油を使用することにより工具と材料界面の接触間に潤滑膜が介在することにより加工中に工具表面に付着するアルミニウム量を減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムめっき高張力鋼鈑を用いホットスタンピング加工により自動車部品を製造する際、潤滑油を使用して工具と材料界面の接触間に潤滑膜が介在することにより加工中に工具表面に付着するアルミニウム量を減少させる加工方法。
【請求項２】
さらに、水溶性の潤滑油で、スプレー等を用いて工具表面上に噴霧し、工具表面温度を適切に管理することにより乾燥させ、一様に付着した潤滑膜を工具表面に被膜することができる加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、アルミニウムめっき高張力鋼鈑を用いホットスタンピング加工により自動車部品を製造する際、加工中に工具表面に付着するアルミニウム量を減少させる加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  高張力鋼鈑の自動車用部材を製造するために、最近ホットスタンピングプロセスが用いられている。素材としてアルミニウムめっき高張力鋼鈑が用いられる場合には、アルミニウムめっき層のアルミニウムが工具表面に付着し、工具と材料界面の摩擦係数は大きくなり加工荷重が増加するとともに、工具表面のアルミニウムの付着量が加工回数とともに増加するので、工具寿命が短いのが現状である。【０００３】  アルミニウムめっき高張力鋼鈑のホットスタンピング加工において工具表面へのアルミニウムの付着を減少させるための工夫が試みられてきた。具体的には工具表面にＰＶＤやＣＶＤによる硬質薄膜表面改質を行う方法、高張力鋼鈑のアルミニウムめっき層の上に工具へのアルミニウム付着を防止するためのＺｎＯなどの薄膜を被膜する方法などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１７０５１
【特許文献２】ＷＯ２０１２１３７６８７Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、これらの方法の中で硬質薄膜表面改質を行った工具の場合、工具摩耗に対しては効果が認められるものの、アルミニウムの工具表面への付着に関しては初期の加工回数においてはアルミニウムの付着の現象は認められるものの加工回数の増加とともに付着量は増加し大きな改善は認められない。アルミニウムめっき層の上にＺｎＯなどの薄膜を被覆することによりアルミニウムの工具表面への付着は抑えられるが、大きな工具寿命が増加する保証は得られていない。そのため、アルミニウムの工具表面の付着現象をトロイボロジー学的を定量的に理解してアルミニウムの工具表面への付着を抑制することは大切である。本発明は工具と材料界面の接触状況を定量的に理解し、アルミニウムの工具表面への付着の抑制を可能にするために潤滑油を使用するホットスタンピングの加工方法を提案することである。
【発明を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するための手段は以下のとおりである。
工具と材料界面において材料表面の金属材料の工具表面への付着する原因は接触部において金属同士の接触が原因となることが工具と材料界面の接触状況を定量的に理解することにより推察できる。このような金属同士の接触を無くするためには、工具と材料界面の接触間に潤滑油を介在させることがトライボロジー的に最も適切な解決策となる。
【０００７】  そのため、ホットスタンピング加工においてこれまでほとんど使用されたことのない潤滑油を使用することによりアルミニウムめっき高張力鋼鈑の工具表面へのアルミニウムの付着を防止することを提案する。工具と材料界面の接触間に潤滑膜が介在することによりトライボロジー的にアルミニウムめっき高張力鋼鈑の工具表面へのアルミニウムの付着を防止すること可能にすることができる。
【発明の効果】
【０００８】  本発明の潤滑油は、ホットスタンピング加工前に工具表面にスプレー等で塗布し、工具表面温度を適切に管理して乾燥させた潤滑膜を被膜することを可能にするものである。工具表面に被膜した潤滑膜がホットスタンポング加工中に工具と材料の界面に介在し、アルミニウムめっき高張力鋼鈑のアルミニウムめっき層からアルミニウムが工具表面に付着することを防止することを可能にする。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下に本発明を詳しく説明する。アルミニウムめっき高張力鋼鈑のホットスタンピングプロセスにおいて工具表面に付着するアルミニウムの量を減少させることを可能にするために、ホットスタンピングの各加工前に工具表面に適切に潤滑膜を付着することが必要がある。まず、工具表面に一様に潤滑膜を付着させるために水溶性の潤滑油をスプレー等を用いて工具表面上に噴霧する。一様に付着した潤滑膜は工具表面温度を適切に管理することにより乾燥され、工具と材料の界面に導入されることになる。その介在した潤滑油膜の存在により、アルミニウムめっき高張力鋼鈑のアルミニウムめっき層からアルミニウムが工具表面に付着することを防止することを可能にすることができる。
【００１０】  具体的には、９５０℃に加熱し、約７００℃の温度のアルミニウムめっき２２ＭｎＢ５鋼板を熱間工具鋼の工具、ポリマーベースの水溶性潤滑油を用いて、ホットスタンピング加工を行う。潤滑油は各加工前に工具表面にスプレーにて噴霧し、適切な温度に管理した工具により乾燥させて潤滑膜を工具表面に被膜させる。工具と鋼鈑の界面に潤滑膜を介在させることによりアルミニウムめっき２２ＭｎＢ５鋼板の表面のアルミニウムが工具表面に付着することを防止させることにより、加工中に工具表面に付着するアルミニウム量を減少させる加工方法を可能にすることが本発明の形態である。
【００１１】    本発明は、工具と材料界面の接触状況を定量的に理解し、アルミニウムの工具表面への付着の抑制を可能にするために潤滑油を使用するホットスタンピングの加工方法を提案することを意味している。
【００１２】    本発明において、ホットスタンピングの各加工前に工具表面に一様に潤滑膜を付着させるために水溶性の潤滑油をスプレー等を用いて工具表面上に噴霧し、一様に付着した潤滑油は工具表面温度を適切に管理することにより乾燥された潤滑膜を工具表面に被膜することを意味している。
【実施例】
【００１３】  以下、本発明の実施例を具体的に説明する。板厚１．２ｍｍのアルミニウムめっき２２ＭｎＢ５鋼板を表面粗さ０．２ＲａμｍのＳＫＤ６１の工具、ポリマーベースの水溶性潤滑油を用いて９５０℃に加熱し、７００℃の温度の鋼鈑を垂直荷重３．５ｋＮ（面圧８ＭＰａ）、すべり速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で繰り返し摺動テストを行った。潤滑油は各摺動前に工具表面にスプレーにて噴霧し、工具を適切な温度に加熱して乾燥させて工具表面に潤滑膜を被膜させた。各摺動後に工具表面に付着したアルミニウム量をＥＤＳ分析装置を用いて測定した。摺動回数は１０回まで行った。比較のために、ドライ条件でも行い、工具表面に付着したアルミニウム量を測定した。【００１４】  図１に潤滑条件とドライ条件の１０回までの摺動後の工具表面に付着したアルミニウム量を示す。ドライ条件のときは摺動回数の増加とともにアルミニウムの付着量は直線的に増加しているのに対して、潤滑油を使用した潤滑条件では１回の摺動後にはわずかにアルミニウムは付着しているものの、摺動回数が増加してもその増加量は少ないことを示している。このことは、潤滑油を使用することにより、工具表面へのアルミニウムの付着量を大きく減少させることが可能になることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】板厚１．２ｍｍのアルミニウムめっき２２ＭｎＢ５鋼板、表面粗さ０．２ＲａμｍのＳＫＤ６１の工具、ポリマーベースの水溶性潤滑油を用いて、潤滑油を各摺動前に工具表面にスプレーにて噴霧し、適切な温度に加熱した工具表面により乾燥して潤滑膜を被膜させ、９５０℃に加熱しテ、約７００℃の温度の鋼鈑を垂直荷重３．５ｋＮ（面圧８ＭＰａ）、すべり速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で繰り返し摺動を行ったとき、摺動後の工具表面に付着したアルミニウム量
【図１】
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