(57)【要約】【課題】２次プレス成形における伸びフランジ性について、簡便かつ効率よく評価できる評価方法を提供する。【解決手段】本発明は、特定構造を備えるプレス加工性評価装置により、前記対象材料を１次プレス成形し、フランジ部を有する１次プレス成形体を形成する工程であって、予変形量が異なる複数の前記１次プレス成形体を得る１次プレス成形工程と、前記１次プレス成形体から一部の領域を取り除く加工を施し、フランジ領域を含む変形１次プレス成形体を得る変形１次プレス成形工程と、前記プレス加工性評価装置を用いて、前記変形１次プレス成形体の前記フランジ領域をフランジアップさせる２次プレス成形を施し、複数の２次プレス成形体を得る２次プレス成形工程と、前記２次プレス成形体において伸びフランジ領域に相当する部位の板厚変化量を測定する変形量測定工程を含む、伸びフランジ性の評価方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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凹部及び平面部を有するダイスと、前記平面部との間でプレス成形の対象となる対象材料を押える板押えとを備えるプレス加工性評価装置により、前記対象材料を１次プレス成形し、フランジ部を有する１次プレス成形体を形成する工程であって、予変形量が異なる複数の前記１次プレス成形体を得る１次プレス成形工程と、
前記１次プレス成形体から一部の領域を取り除く加工を施し、フランジ領域を含む変形１次プレス成形体を得る変形１次プレス成形工程と、
前記プレス加工性評価装置を用いて、前記変形１次プレス成形体の前記フランジ領域をフランジアップさせる２次プレス成形を施し、複数の２次プレス成形体を得る２次プレス成形工程と、
前記２次プレス成形体において伸びフランジ領域に相当する部位の板厚変化量を測定する変形量測定工程を含む、伸びフランジ性の評価方法。
【請求項２】
前記変形１次成形工程は、前記１次プレス成形体における多枝形状領域、又は前記多枝形状領域と異なる他の領域のうち少なくとも一方を、所定の幅を有する前記フランジ領域を残して取り除く加工を施す、請求項１に記載の伸びフランジ性の評価方法。
【請求項３】
前記２次プレス成形工程における前記フランジアップは、前記１次プレス成形体のフランジ高さと、前記変形１次プレス成形体のフランジ領域の幅との総和にほぼ等しいフランジ高さを形成するように加工する、請求項１又は２に記載の伸びフランジ性の評価方法。
【請求項４】
前記プレス加工性評価装置は、３以上の枝を含む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以上の枝を含む凹部、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、前記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、請求項１〜３に記載の伸びフランジ性の評価方法。
【請求項５】
前記多枝形状の枝同士がなす角は、枝が３つである場合には互いに鈍角であり、枝が４つである場合には略直角であり、枝が５つ以上である場合には互いに鋭角である、請求項１〜４のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法。
【請求項６】
前記多枝形状の枝が４つであって、前記凸部及び前記凹部が略十字形状である、請求項１〜５のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法。
【請求項７】
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１〜６のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法。
【請求項８】
前記対象材料は、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１〜７のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄板等の成形材における伸びフランジ性の評価方法に関する。
【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）、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）、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）、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と称している（図８のＢ）。
【０００４】
鋼材または非鉄材のプレス成形により自動車部品を製造する場合の成形不良として、伸びフランジ割れがある。伸びフランジ割れは、プレス成型品のフランジ部の縁が単軸引張変形の一態様である伸びフランジ変形を受けることで、破断を生じる成形不良である。
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。しかし、その多くは、加工要素が一つである単一成形による評価方法である。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使用されている。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、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（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
ところで、実部品のプレス成形は、対象材をプレス成形する１次プレス成形だけでは完結しない。プレス成形を繰り返し行うことにより、所望の形状が得られる。本明細書では、１次プレス成形後に施されるプレス成形を「２次プレス成形」という。また、２次プレス成形以前に対象材に付与された変形を「予変形」という。
【０００６】
予変形が付与された物品における伸びフランジ性に係る評価結果は、予変形が付与されていない原材の伸びフランジ性に係る評価結果と必ずしも一致しない。また、予変形量の違いによっても、伸びフランジ性の評価結果に差異が生じるのが普通である。
【０００７】
実部品のプレス成形工程を設計する際は、伸びフランジ割れを生じない最適な成形工程が選定される。そのため、２次プレス成形時の伸びフランジ性を把握する必要がある。そこで、予変形量が伸びフランジ性に及ぼす影響を正確について正確に把握できる評価試験方法及び評価結果が要望されていた。
【０００８】
従来、予変形量が２次プレス成形性に及ぼす影響を把握するための評価試験としては、予変形が付与された板状の対象材を用いた穴広げ試験が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。この穴広げ試験においては、まず、板状材に種々の単一変形による予変形が付与される。例えば、エキスパンダーを用いて１軸引張り変形が付加される、あるいは、平底パンチを用いて２軸引張り変形が付加される。その後、この予変形が付与された対象材に対し、円錐ポンチや平底ポンチを用いて、２次プレス成形による穴広げ試験が行われる。穴広がりの程度を評価することにより、２次プレス成形における伸びフランジ性を評価することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２６４８２９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】滝田道夫、中川威雄、吉田清太著、「予変形を受けた冷延薄鋼板の穴拡げ試験」、理化学研究所報告、第４６巻第１号、１９７０年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、実際のプレス加工では、１つの成形品の中に複数の加工要素を含む複合成形により加工されることが多い。例えば、図１９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、対象材料に対し、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１次プレス成形を行うことによって得られる。さらに、図１９に示すプレス成形部品は、１次プレス成形品において、所定の幅のフランジ領域を残して、多枝形状領域の一部または平面領域の一部を取り除いた後、当該フランジ領域に対し、単軸引張り変形の一態様である伸びフランジ変形を含む２次プレス成形が行われることがある。
【００１２】
このように、上記の複合成形が含まれる場合、加工性に関する安定度（以下、「加工安定度」ともいう。）に関する評価を行うには、各種の加工要素を付与できる１次プレス成形により種々の予変形を加えた複数の１次プレス成形体を用意し、その後、当該１次プレス成形体に対し、２次プレス成形を行い、伸びフランジ性について評価する必要がある。
【００１３】
しかしながら、従来の伸びフランジ性の評価方法は、非特許文献１に示されるような単一成形により、対象材に種々の予歪が付与されていた。複合成形は、１つの成形品において隣り合う別々の加工要素の影響を多分に受けることから、単一変形による予変形を付与した１次プレス成形品に対し、２次プレス成形を付加した場合の評価結果と、実部品のプレス成形結果との間に齟齬を生じることがあった。そのため、実部品をプレス成形する工程の設計には、従来の評価試験による評価結果は、伸びフランジ割れを生じない最適な工程を選定するための評価結果としては不十分であった。
【００１４】
また、１次プレス成形品に複合成形を付与する方法としては、所望の形状を有する金型を用いて成形することが考えられる。しかし、成形による変形の態様は、プレス成形部品の種類によって異なるので、プレス成形部品ごとにそれぞれ異なる金型（ダイス、パンチ）を用意することは、作業が非常に煩雑となり、費用も要する。
【００１５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、複合成形された１次プレス成形体を用いた２次プレス成形に関して、２次プレス成形における伸びフランジ性の評価を行うに当たって、簡便かつ効率よく評価できる評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、特定構造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。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１７】
（１）  本発明は、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凹部及び平面部を有するダイスと、前記平面部との間でプレス成形の対象となる対象材料を押える板押えとを備えるプレス加工性評価装置により、前記対象材料を１次プレス成形し、フランジ部を有する１次プレス成形体を形成する工程であって、予変形量が異なる複数の前記１次プレス成形体を得る１次プレス成形工程と、前記１次プレス成形体から一部の領域を取り除く加工を施し、フランジ領域を含む変形１次プレス成形体を得る変形１次プレス成形工程と、前記プレス加工性評価装置を用いて、前記変形１次プレス成形体の前記フランジ領域をフランジアップさせる２次プレス成形を施し、複数の２次プレス成形体を得る２次プレス成形工程と、前記２次プレス成形体において伸びフランジ領域に相当する部位の板厚変化量を測定する変形量測定工程を含む、伸びフランジ性の評価方法である。
【００１８】
（２）  本発明は、前記変形１次成形工程は、前記１次プレス成形体における多枝形状領域、又は前記多枝形状領域と異なる他の領域のうち少なくとも一方を、所定の幅を有する前記フランジ領域を残して取り除く加工を施す、上記（１）に記載の伸びフランジ性の評価方法である。
【００１９】
（３）  本発明は、前記２次プレス成形工程における前記フランジアップは、前記１次プレス成形体のフランジ高さと、前記変形１次プレス成形体のフランジ領域の幅との総和にほぼ等しいフランジ高さを形成するように加工する、上記（１）又は（２）に記載の伸びフランジ性の評価方法である。
【００２０】
（４）  本発明は、前記プレス加工性評価装置は、３以上の枝を含む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以上の枝を含む凹部、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、前記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、上記（１）〜（３）に記載の伸びフランジ性の評価方法である。
【００２１】
（５）  本発明は、前記多枝形状の枝同士がなす角は、枝が３つである場合には互いに鈍角であり、枝が４つである場合には略直角であり、枝が５つ以上である場合には互いに鋭角である、請求項１〜４のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法である。
【００２２】
（６）  本発明は、前記多枝形状の枝が４つであって、前記凸部及び前記凹部が略十字形状である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法である。
【００２３】
（７）  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）〜（６）のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法である。
【００２４】
（８）  本発明は、前記対象材料は、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（１）〜（７）のいずれかに記載の伸びフランジ性の評価方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、特定のプレス加工性評価装置を用いて、プレス成形対象材料に対し種々の条件で１次プレス成形を行うことより、予変形量が異なる複数の１次プレス成形体が得られる。そのため、複数の金型を作製しなくても、簡便に効率よく、様々な予変形量を有する複数の１次プレス成形体を作製することが可能である。
【００２６】
それぞれの前記１次プレス成形体にトリミング加工を施して変形１次プレス成形体を作製した後、前記プレス加工性評価装置によって、前記変形１次プレス成形体のフランジ領域をフランジアップさせる２次プレス成形を行うことにより、複数の２次プレス成形体が得られる。これらの２次プレス成形体における上記フランジアップされた領域（伸びフランジ領域）の板厚変化量を測定することにより、２次プレス成形体の加工性を評価することができる。
【００２７】
２次プレス成形工程のフランジアップ条件を調整し、ほぼ同一形状の複数の２次プレス成形体を作製すれば、板厚変化量を測定することにより、１次プレス成形体に付与された複数の予変形量に関する影響を対比して評価することもできる。そのため、プレス成形条件、成形対象材料等による加工性に関する影響を簡便に予測することができる。
【００２８】
例えば、各２次プレス成形体の伸びフランジ領域において、板厚変化率の最大値を対比することにより、各２次プレス成形体の加工安定度に関する優劣を評価できる。
【００２９】
本発明は、複合成形からなる１次プレス成形によって予変形量の異なる複数の１次プレス成形体が得られる場合、さらに２次プレス成形を行うときの伸びフランジ性に関して簡便に評価する方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る伸びフランジ性の評価方法を使用するのに好適な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。（ａ）は、パンチ１３の一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、パンチ１３の平面図であり、（ｃ）は、パンチ１３の正面図である。
【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。（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、（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。
【図４】ダイス２３を説明するための図である。（ａ）は、ダイス２３の一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、ダイス２３の平面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図５】板押え３２を説明するための図である。
【図６】１次プレス成形工程によって得られる１次プレス成形体４０の一例を示す概略説明図である。（ａ）は、画像で示したもの、（ｂ）は、（ａ）の形状を模式的に示した斜視図であり、（ｃ）は、平面図を、（ｄ）は、（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。
【図７】プレス成形工程の一例を示す概略説明図である。
【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。（ａ）は、使用したダイス２３の平面図を示したものであり、（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り、（ｃ）は、使用したパンチ１３の正面図を示したものである。
【図１１】試験例１及び３において、１次プレス成形した後の変形１次プレス成形体を説明するための図である。
【図１２】試験例２及び４において、１次プレス成形した後の変形１次プレス成形体を説明するための図である。
【図１３】試験例１〜４において、２次プレス成形した後の２次プレス成形体を説明するための図である。
【図１４】図１６における歪状態の分布の測定箇所を示す図である。
【図１５】試験例１及び２に係る２次プレス成形体の歪み状態を示す図である。
【図１６】試験例１〜４に関する２次プレス成形体の板厚変化率を示す図である。
【図１７】十字試作品及び実プレス試作品における板厚変化率の測定位置を説明するための図である。
【図１８】図１８の測定位置における板厚変化率を示す図である。
【図１９】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。
【図２０】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２１】試験例１及び２に係る１次プレス成形体及び２次プレス成形体の加工前後での歪分布を示す図である。
【図２２】試験例２に係る１次プレス成形体及び２次プレス成形体の歪み状態を示す図である。
【図２３】図２２に図２１のａ〜ｄを重ね合わせた図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。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。
【００３２】
＜伸びフランジ性の評価方法＞
本発明に係る伸びフランジ性の評価方法は、特定のプレス加工性評価装置により、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」と略称することもある。）を１次プレス成形し、フランジ部を有する１次プレス成形体を形成する工程であって、予変形量が異なる複数の前記１次プレス成形体を得る１次プレス成形工程と、前記１次プレス成形体から一部の領域を取り除く加工を施し、フランジ領域を含む変形１次プレス成形体を得る変形１次プレス成形工程と、前記プレス加工性評価装置を用いて、前記変形１次プレス成形体の前記フランジ領域をフランジアップさせる２次プレス成形を施し、複数の２次プレス成形体を得る２次プレス成形工程と、前記２次プレス成形体において伸びフランジ領域に相当する部位の板厚変化量を測定する変形量測定工程を含む。
【００３３】
［１次プレス成形工程］
１次プレス成形工程は、特定のプレス加工性評価装置１を用いてプレス成形対象材料を１次プレス成形し、予変形量の異なる複数の１次プレス成形体４０を得る工程である。
【００３４】
［プレス加工性評価装置１］
図１は、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。
【００３５】
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、プレス成形対象材料をダイス部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。
【００３６】
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。
【００３７】
［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。
【００３８】
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。
【００３９】
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同士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。
【００４０】
枝の数は、特に限定されるものでない。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付与することができる点で、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。
【００４１】
隣り合う枝同士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、隣り合う枝同士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、隣り合う枝同士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、隣り合う枝同士がなす角は互いに鋭角であることが好ましい。なお、隣り合う枝同士がなす角は、鈍角と鋭角との両方を含むようにすることもできる。
【００４２】
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付与することができるようにするため、図２及び図３に示すとおり、隣り合う枝同士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、隣り合う枝同士がなす角は、（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、隣り合う枝同士がなす角は、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、隣り合う枝同士がなす角は、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、隣り合う枝同士がなす角は、略７２°であり、互いに略星状であることが好ましい。
【００４３】
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の隅部ｆ１とは、凸部１３２の周縁（エッジ）のうち、隣り合う枝同士がなす凹方向に形成された部分をいう。
【００４４】
また、図２の（ｃ）に示すとおり、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。
【００４５】
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、プレス成形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。
【００４６】
［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の（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【００４７】
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、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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付与することが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。
【００５１】
図２０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２０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。
【００５２】
［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、プレス成形の対象となる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付与することができないため、好ましくない。
【００５３】
（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。
【００５４】
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、プレス成形の対象となる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。
【００５５】
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、隣り合う枝同士がなす角、上記Ｗｄ、Ｒｃ、Ｈｐ、Ｒｐ、Ｒｄ等のパラメータの好適な範囲は、上述と同じであるといえる。
【００５６】
［１次プレス成形体４０］
図６は、プレス加工性評価装置１を用いて、プレス成形の対象となる対象材料を１次プレス成形することによって得られる複数の１次プレス成形体４０の一例を示す斜視図である。図６の（ａ）は、画像で示したもの、図６の（ｂ）は、（ａ）の形状を模式的に示した斜視図であり、図６の（ｃ）は、その平面図を、図６の（ｄ）は、図６の（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。１次プレス成形体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。
【００５７】
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。
【００５８】
［変形１次プレス成形工程］
変形１次プレス成形工程について説明する。変形１次プレス成形工程は、１次プレス成形体４０から一部の領域を取り除く加工を施し、フランジ領域を含む変形１次プレス成形体６０を得る工程である。１次プレス成形体４０は、フランジ部を有している。１次プレス成形体４０から一部の領域を取り除くときは、当該フランジ部を含む領域が残存するようにトリミング加工される。本明細書では、上記のフランジ部を含む領域を「フランジ領域」という。１次プレス成形体における多枝形状領域（例えば、フランジ部）、又は前記多枝形状領域と異なる他の領域（例えば、フランジ部周辺の平面部）のうち少なくとも一方を、所定の幅を有するフランジ領域を残して取り除く形態で実施することが好ましい。
【００５９】
［２次プレス成形工程］
２次プレス成形工程について説明する。２次プレス成形工程は、プレス加工性評価装置１を用いて、変形１次プレス成形体６０のフランジ領域をフランジアップさせる２次プレス成形を行い、複数の２次プレス成形体７０を得る工程である。
【００６０】
２次プレス成形工程におけるフランジアップは、１次プレス成形体のフランジ高さと、変形１次プレス成形体のフランジ領域の幅との総和にほぼ等しいフランジ高さを形成するように加工すると、ほぼ同じ形状の２次プレス成形体が得られるので、好ましい。
【００６１】
図７は、１次プレス成形、変形１次プレス成形、２次プレス成形に関するそれぞれの具体的態様を説明するための図である。図７の（ａ）、（ｂ）は、具体的な加工形態として、２種類の加工形態１、２を例示している。図７（ａ）の加工形態１及び図７（ｂ）の加工形態２は、プレス加工性評価装置により十字状に成形される１次プレス成形（図では「十字成形」と略称する。）を施して１次プレス成形体を得た後、当該１次プレス成形体にトリミング加工を施して変形１次プレス成形体を得る。その後、当該変形１次プレス成形体に２次プレス成形を行う。図７の「１次プレス成形」は、トリミング前の形状を示しており、「変形１次プレス成形」は、トリミング後の形状におけるｙ−ｙ´線での概略断面図を示している。図７に記載した「トリム部」は、トリミングした部分を示し、「フランジアップ部」は、２次プレス成形によりフランジアップさせる領域を示している。
【００６２】
第１の具体的態様は、図７（ａ）の加工形態１に示すように、１次プレス成形工程の後、１次プレス成形体４０における凸部４１（多枝形状領域）の中央部から、所定幅のフランジ領域を残して、トリム部を取り除き、変形１次プレス成形体を得る。その後、２次プレス成形工程において、プレス加工性評価装置１を用いて、当該変形１次プレス成形体のフランジ領域をフランジアップすることにより、２次プレス成形体が得られる。この態様は、図７の加工形態１の「想定形状」に示すような、１次プレス成形では、二軸引張変形の一態様である張出し加工を行い、２次プレス成形では、単軸引張変形の一態様である伸びフランジ変形を行う場合に対応する。
【００６３】
第２の具体的態様は、図７（ｂ）の加工形態２に示すように、１次変形量測定工程の後、２次プレス成形工程の前に、１次プレス成形体４０における平面部４２（多枝形状領域と異なる他の領域）から、所定の幅のフランジ領域を残して、トリム部を取り除き、変形１次プレス成形体を得る。その後、２次プレス成形工程において、プレス加工性評価装置１を用いて、当該変形１次プレス成形体のフランジ領域をフランジアップすることにより、２次プレス成形体が得られる。この態様は、図７（ｂ）の「想定形状」に示すような、１次プレス成形では、平面歪引張変形及び単軸引張変形を含む複合成形を行い、２次プレス成形では、単軸引張変形の一態様である伸びフランジ変形を行う場合に対応する。
【００６４】
［変形量測定工程］
続いて、変形量測定工程について説明する。変形量測定工程は、各２次プレス成形体の伸びフランジ領域の内で最大の板厚減少率を測定する工程である。
【００６５】
板厚変化量を測定する手法として、超音波厚み計（型式：３８ＤＬ−ＰＬＵＳ、オリンパス株式会社製）を用いる頬法が挙げられる。
【００６６】
［割れ予測工程］
さらに、本発明は、２次プレス成形体の最大主歪及び最大主歪を測定することにより、２次プレス成形体の伸びフランジ割れ位置を予測する工程を含むことが好ましい。
複数の印により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２次プレス成形体の割れを予測することができる。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。
【００６７】
最大主歪及び最小主歪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）〜（３）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。
【００６８】
最大主歪及び最小主歪を算出することにより、伸びフランジ性を評価することができる。ここで、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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を平面歪引張変形（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を二軸引張変形（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を縮みフランジ変形（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を単軸引張変形又は伸びフランジ変形と称される（図８のＢ）。
【００７１】
次に、上記の各加工要素の変形が付与される領域について、説明する。
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のダイス隅部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。
【００７２】
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ｇ１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底部ｈ２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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
次に、図９を参照しながら、割れ予測工程について説明する。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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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ことができ、また、原板のプレス加工性について評価することができる。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。
【００８２】
本発明によると、複合成形からなる１次プレス成形によって得られる、予歪量の異なる各１次プレス成形体により、さらに２次プレス成形を行うときの伸びフランジ性を評価することができる。
【実施例】
【００８３】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。本発明は、これらに限定されるものではない。
【００８４】
［試験例１］
板厚が１．５ｍｍである第１のＳＵＳ４３０改良鋼（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の板材を用いた。当該供試材の組成は、質量％で、Ｃ：０．００９％、Ｓｉ：０．２７％、Ｍｎ：０．９７％、Ｃｒ：１８．１２％、Ｃｕ：０．１８％、Ｍｏ：１．９３％、Ｎ：０．０１０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。
【００８５】
当該板材に対して、上記プレス加工性評価装置により下記に示す１次プレス条件でプレス成形を行い、１次加工高さが２５ｍｍの１次プレス成形体を得た。
【００８６】
図１０の（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の（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の（ｃ）は、使用したパンチ１３の正面図を示したものである。
【００８７】
（１次プレス条件）
装置        ：２０００ｋＮ  サーボプレス
ダイス、パンチ  ：図１０に示すとおり（パンチ１３の凸部厚さＨｐ：２５ｍｍ）
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    ：２５ｍｍ
【００８８】
続いて、図１１に示すように、１次プレス成形体４０における平面部（多枝形状領域とは異なる他の領域に相当）から、幅７ｍｍのフランジ領域（フランジ残り部６２）を残してトリム部６１を取り除き、変形１次プレス成形体６０を得た。
【００８９】
その後、上記プレス加工性評価装置を用いて、当該変形１次プレス成形体６０を対して、下記に示す２次プレス条件でプレス成形を行い、上記変形１次プレス成形体６０のフランジ残り部６２をフランジアップさせて、図１４に示すような２次プレス成形体７０を得た。２次プレス成形体７０の縁部は、フランジ残り部６２に相当する平坦な領域を実質的に有しない形状を呈している。
【００９０】
（２次プレス条件）
装置        ：２０００ｋＮ  サーボプレス
ダイス、パンチ  ：図１０に示すとおり
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
【００９１】
［試験例２］
図１２に示すように、１次プレス成形時の１次加工高さ、及びパンチ１３の凸部厚さＨｐがそれぞれ３０ｍｍであること、１次プレス成形体４０における平面部において幅２ｍｍのフランジ領域（フランジ残り部６２）を残すように取り除くこと以外は、試験例１と同じ手法にて、２次プレス成形体６０を得た。
【００９２】
図１１は、試験例１においてトリムされた後の変形１次プレス成形体６０の形状を示す。図１２は、試験例２においてトリムされた後の変形１次プレス成形体６０の形状を示す。図１３は、試験例１、２における２次プレス成形体７０の形状を示す。
【００９３】
上記のように、試験例１、２は、変形量の異なる２種の１次プレス成形体４０を作製した後、２次プレス成形により同じ形状（加工高さ）を有する２次プレス成形体を作製した。そのため、試験例１、２における各１次プレス成形体の加工高さに応じて、変形１次プレス成形体６０を作製する際に残存させるフランジ領域の幅（フランジ残り部６２）を設定し、同一の加工高さが得られるプレス条件で２次プレス成形を行った。１次プレス加工高さとフランジ領域幅との総和からなる２次プレス加工高さは、試験例１が２５ｍｍ＋７ｍｍ、試験例２が３０ｍｍ＋２ｍｍ）のように、いずれも３２ｍｍとなるように設定された。
【００９４】
［試験例３］
プレス成形の対象となる対象材料が、長さ：３００ｍｍ四方、板厚：１．５ｍｍの第２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と同じ手法にて、２次プレス成形体を得た。なお、当該第２のＳＵＳ４３０改良鋼は、試験例１のＳＵＳ４３０改良鋼と異なる組成を有する。その組成は、質量％で、Ｃ：０．００５％、Ｓｉ：０．１０％、Ｍｎ：０．１７％、Ｃｒ：１７．０９％、Ｃｕ：１．３９％、Ｍｏ：０．０４％、Ｎ：０．０１９％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。
【００９５】
［試験例４］
プレス成形の対象となる対象材料が、長さ：３００ｍｍ四方、板厚：１．５ｍｍの第２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２と同じ手法にて、２次プレス成形体を得た。
【００９６】
＜解析＞
［変形量（歪量）の測定］
上記のとおり、変形量（歪量）は、非接触歪測定装置ＡＲＧＵＳ（ＧＯＭ社製／コベルコ科研）を用い、次の手法にて測定した。
（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。
【００９７】
［割れ位置予測工程］
実施例の２次プレス成形体は、ほぼ４等分にされた対称的形状を有している。そこで、図１４に示した網掛け模様の領域を選択し、当該領域における最大主歪量の分布を調べた。
【００９８】
図１５は、［変形量の測定］の（３）で算出された最大主歪量を、試験例１及び２に関わる２次プレス成形体に重ね合わせることにより、最大主歪分布を可能視化して模式的に示したものである。縁部付近の破線で囲まれた領域は、２次プレス成形体の伸びフランジ領域に相当する箇所を示す。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。
【００９９】
伸びフランジ領域では、試験例１、試験例２共に実線で囲んだ部分は、色が最も淡く、最大主歪量が大きい。図９に示すように、単軸引張変形の一態様である伸びフランジ変形においては、最大主歪量が大きいほど伸びフランジ割れが発生し易いと考えられる。そのため、上記の実線で囲んだ部分は、伸びフランジ割れを生じる箇所であると予測できる。同様の理由から、板厚変化の割合が大きい箇所、すなわち板厚変化率が最大となる箇所についても、実線で囲んだ部分内に存在すると簡便に予測できる。
【０１００】
また、図１５において、実線で囲んだ部分の色は、試験例２に比べて試験例１の方が淡く、最大主歪量が大きい。前記のとおり、伸びフランジ変形においては、最大主歪量が大きいほど伸びフランジ割れが発生し易いことから、試験例１の方が試験例２よりも伸びフランジ割れを生じ易いと予測できる。そして、同様の理由から、板厚変化率についても、試験例１の板厚変化率が試験例２のそれよりも大きいことを簡便に予測できる。
【０１０１】
［板厚変化率の測定］
試験例１〜試験例４について、２次プレス成形の前後で、伸びフランジ領域における板厚を測定し、２次プレス成形による板厚変化量を算出した。伸びフランジ領域において、ほぼ等間隔となるよう任意に１０箇所を選定し、超音波厚み計（型式：３８ＤＬ−ＰＬＵＳ、オリンパス株式会社製）を用いて、板厚を測定した。板厚の測定値に基づいて板厚変化率を算出し、そのうちの最大値を図１６に示す。
【０１０２】
試験例１と試験例２とを対比する。図１６に示すように、試験例１の工程で成形された２次プレス成形体は、試験例２の工程で成形された２次プレス成形体に比べて、伸びフランジ領域の板厚変化率が大きく、板厚が薄くなっている。このことから、試験例２の工程は、試験例１の工程と比べて、２次プレス成形にともなう板厚の変化を小さくできるので、２次プレス成形品の伸びフランジ割れが抑えられると予測される。
【０１０３】
次に、使用されたステンレス鋼の種類に関して、試験例１〜４の各２次プレス成形体を対比する。試験例１及び２は、第１のＳＵＳ４３０改良鋼Ａを使用し、試験例３及び４は、第２のＳＵＳ４３０改良鋼Ｂを使用しており、鋼材の種類が異なる。そして、試験例１、３は、鋼材の種類を除いて同様の工程で成形が行われた結果を示し、また、試験例２、４は、鋼材の種類を除いて同様の工程で成形が行われた結果を示している。
【０１０４】
図１６に示すように、試験例１は、試験例３に比べて、また、試験例２は、試験例４と比べて、それぞれ伸びフランジ領域の板厚変化率が大きく、板厚が薄くなっている。このことから、試験例３及び４のステンレス鋼Ｂは、試験例１及び２のステンレス鋼Ａに比べて、２次プレス成形品の伸びフランジ割れを抑えられる鋼材であると予測される。
【０１０５】
［実製品での検証］
［実製品の製造］
金型（ダイス、パンチ及び板押え）の形状が異なること以外は、試験例１、２と同じ工程及び条件により１次プレス成形及び２次プレス成形を行い、図１９に示す形状の２次プレス成形体（実プレス試作品）を得た。
【０１０６】
そして、図１７に示すように、位置１〜位置３で、２次プレス成形の前後における板厚の変化率を測定した。図１７の「十字試作品」は、試験例１、２の試験体を意味し、「実プレス試作品」は、図１９の２次プレス成形体を意味する。位置１〜３の領域において、ほぼ等間隔となるよう任意に１０箇所を選定し、超音波厚み計（型式：３８ＤＬ−ＰＬＵＳ、オリンパス株式会社製）を用いて板厚を測定した。板厚の測定値に基づいて板厚変化率を算出し、そのうちの最大値を図１８に示す。
【０１０７】
図１８に示すように、図１９の形状を有する実プレス試作品においては、試験例２工程を用いた当該試作品は、試験例１工程を用いた当該試作品に比べて板厚減少率が小さく、板厚変化が抑えられた。このような板厚変化の傾向は、図２１に示す十字形状の２次プレス成形体による試験結果と同様であった。
【０１０８】
以上のことから、本発明に係る伸びフランジ性の評価方法を用いると、複合成形された１次プレス成形体に、２次プレス成形として伸びフランジ成形が適用された場合の加工安定度について、その評価と予測を簡便に実施することができる。
【０１０９】
また、種々の２次プレス成形体の加工安定度を比較することにより、伸びフランジ割れが生じ難いような適正な工程を選定することができる。
【０１１０】
また、測定結果をプロットして、成形体の歪分布を得ることにより、歪状態を一元化して把握することができる。そのため、成形対象材料同士の成形性や加工性に関する差異を容易に比較することができる。
【０１１１】
また、成形線図と板厚減少率とを比較することにより、成形対象材料ごとの加工性を評価できる。
【０１１２】
さらに、１次プレスを行う際に、良好な性状の１次プレス成形体を得るのに適したダイス及びパンチの形状について検討した。
【０１１３】
＜ダイス及びパンチの形状の最適化＞
［試験例５］
板厚：０．８ｍｍの第３のＳＵＳ４３０改良鋼（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１次プレス条件で１次プレス成形し、複数種類の１次プレス成形体を得た。なお、当該供試材は、試験例１〜４で使用した第１及び第２のＳＵＳ４３０改良鋼と異なる組成を有するＳＵＳ４３０改良鋼である。当該供試材の組成は、質量％で、Ｃ：０．０１１％、Ｓｉ：０．３９％、Ｍｎ：０．３６％、Ｃｒ：１６．４２％、Ｃｕ：０．０９％、Ｍｏ：０．０５％、Ｎ：０．０１０、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。
【０１１４】
（１次プレス条件）
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。１次プレス成形の加工高さ、及びパンチ１３の凸部厚さＨｐをそれぞれ３２ｍｍとしたこと以外は、試験例１と同様の１次プレス条件を用いた。
【０１１５】
得られた種々の１次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２０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２０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１に示す。
【０１１６】
【表１】
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【０１１７】
表１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２０の（ａ）に示すように、１次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２０の（ｂ）に示すとおり、１次プレス成形体において、枝の角部ｅ３の周方向の塑性歪域が縮小し、角部ｅ３での割れが発生した。
【０１１８】
［試験例６］
試験例５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の板材を用いた。上記プレス加工性評価装置により、下記に示す１次プレス条件でプレス成形を行い、複数種類の１次プレス成形体を得た。
【０１１９】
（１次プレス条件）
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５と同じである。
【０１２０】
得られた種々の１次プレス成形体について、以下のとおり、「変形量（歪量）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。
【０１２１】
［変形量（歪量）の測定］
試験例１で説明したように、変形量（歪量）は、非接触歪測定装置ＡＲＧＵＳ（ＧＯＭ社製／コベルコ科研）を用い、次の手法にて測定した。
（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。
【０１２２】
［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２１のうち、「１次加工」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、１次プレス成形体の歪分布である。図２１のうち、「２次加工」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、２次プレス成形体の歪分布である。これらの歪分布において、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。
【０１２３】
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２１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、図９に示された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。
【０１２４】
図２１に示すように、１次加工では歪量が非常に軽度なため、試験例６に係る２次プレス成形体と、試験例５に係る２次プレス成形体とは、歪分布に大きな差異は確認されない。１次加工では、１次プレス成形体の凸部は、点ａのような平面歪変形に近い歪分布となっている。それに対し、２次加工では、試験例５と試験例６はともに、点ａ’のような単軸引張変形を伴う歪が新たに発生する。試験例５と試験例６を対比すると、両者の点ａは、単軸引張変形の基準線Ｌ２に近接する距離が異なっており、試験例６の線分ａ−ａ’は、試験例５の線分ａ−ａ’よりも単軸引張変形の基準線Ｌ２に向かって傾いている。単軸引張変形は、図９に示すように、最大主歪が引張、最小主歪が圧縮の加工要素であるから、単軸引張変形が加わるプレス成形体は、最小主歪の絶対値が大きくなるほど、体積一定の関係により、板厚減少が小さくなる傾向にある。そのため、上記の線分ａ−ａ’が単軸引張変形の基準線Ｌ２に近づくほど最小主歪の影響度が強くなり、板厚減少の程度が小さくなることを視覚的に把握できる。そして、過度の板厚減少が割れに関係することから、２次加工後の割れ易さに関する鋼種間の序列を簡易的に評価することができる。
【０１２５】
図２１に示された試験結果は、試験例６の線分ａ−ａ’が試験例１よりも単軸引張変形の基準線Ｌ２に近接することを示している。そのため、試験例６で使用されたステンレス鋼は、試験例５で使用されたよりも板厚減少が小さく、２次プレス成形品の割れが抑えられて、加工性が良好な鋼種であると判定できる。
【０１２６】
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２に示すとおりである。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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
【表２】
2017109227.tif 000004
【０１２９】
図２２は、図２１に示した成形線を、試験例６に係る１次プレス成形体及び２次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。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。
【０１３０】
図２３は、図２２について、図２１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。１次加工のプレス成形体における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。２次加工のプレス成形体におけるａ’の丸で囲んだ部分は、点ａ’に相当する箇所を示す。点ａ’は、１次加工のプレス成形体における点ａに対応する位置にあり、矢印ε１や矢印ε２の意味は、上記と同様である。なお、以下、点ａ〜ｄ、点ａ’を位置ａ〜ｄ、位置ａ’ということもある。
【０１３１】
図２３の１次加工のプレス成形体に示すように、（ア）１次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）１次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）１次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）１次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。また、２次プレス成形体における位置ａ’を含む領域は、平面歪引張変形及び単軸引張変形が生じていることが分かる。
【０１３２】
試験例６で得られた複数種類の１次プレス成形体について、上記の加工要素Ａ〜Ｄに相当する変形形態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。
【０１３３】
【表３】
2017109227.tif 000005
【０１３４】
表３に示すように、対象材料を１次プレス成形して得られる１次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止まり、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１次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】
【０１３５】
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    １次プレス成形体
４１    プレス成形体凸部
４２    平面部
４３    枝
５０    板材
６０    変形１次プレス成形体
６１    トリム部
６２    フランジ残り部
７０    ２次プレス成形体
【図１】
2017109227.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017109227.tif 000009
【図５】
2017109227.tif 000010
【図６】
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【図７】
2017109227.tif 000012
【図８】
2017109227.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2017109227.tif 000015
【図１１】
2017109227.tif 000016
【図１２】
2017109227.tif 000017
【図１３】
2017109227.tif 000018
【図１４】
2017109227.tif 000019
【図１５】
2017109227.tif 000020
【図１６】
2017109227.tif 000021
【図１７】
2017109227.tif 000022
【図１８】
2017109227.tif 000023
【図１９】
2017109227.tif 000024
【図２０】
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【図２１】
2017109227.tif 000026
【図２２】
2017109227.tif 000027
【図２３】
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