(57)【要約】【課題】一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方など、複数の種類の金属板をプレス加工しても、離型後の製品を、同じ形状に加工することができる、金属板のプレス加工方法およびステンレス鋼板のプレス加工方法を提供する。【解決手段】一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、降伏応力が、前記複数の種類の金属板で、等しくなるように、前記複数の種類の金属板のうちの１種類以上の金属板に、予歪を付与する。【選択図】図１
2009090369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、降伏応力が、前記複数の種類の金属板で、等しくなるように、前記複数の種類の金属板のうちの１種類以上の金属板に、予歪を付与することを特徴とする金属板のプレス加工方法。
【請求項２】
一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、一種類の金属板の降伏応力と、他種類の金属板の降伏応力とが等しくなるような歪から、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記一種類の金属板と、前記他種類の金属板の両方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。
【請求項３】
一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、一種類の金属板として、初期降伏応力または０．２％耐力が他種類の金属板の初期降伏応力または０．２％耐力よりも高いものを選定し、さらに、前記一種類の金属板の降伏応力と、前記他種類の金属板の降伏応力とが等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にあれば、該歪から、前記した、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記一種類の金属板と、前記他種類の金属板に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。
【請求項４】
一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、同じ歪で、一種類の金属板の降伏応力が、他種類の金属板の降伏応力と等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にない、最も降伏応力の高い金属板であれば、前記一種類の金属板を、最も降伏応力の高い金属板として選定し、前記した、予定しているプレス加工により、金属板に付与されると予想される歪に達した際の、前記一種類の金属板の降伏応力と、等しい降伏応力に、前記他種類の金属板が達するような、予歪を、前記他種類の金属板に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。
【請求項５】
予定しているプレス加工により、付与されることを予定する曲率が、前記一種類の金属板または他種類の金属板の複数の部分で異なる場合、前記予歪の量を、その部分ごとに変えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の金属板のプレス加工方法。
【請求項６】
一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、降伏応力が、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と前記フェライト系ステンレス鋼板で、等しくなるように、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と前記フェライト系ステンレス鋼板のうちの１種類以上に、予歪を付与することを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
【請求項７】
一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、前記オーステナイト系ステンレス鋼板の降伏応力と、前記フェライト系ステンレス鋼板の降伏応力とが等しくなるような歪から、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と、前記フェライト系ステンレス鋼板の両方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
【請求項８】
一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、フェライト系ステンレス鋼板として、初期降伏応力または０．２％耐力がオーステナイト系ステンレス鋼板の初期降伏応力または０．２％耐力よりも高いものを選定し、さらに、前記オーステナイト系ステンレス鋼板の降伏応力と、前記フェライト系ステンレス鋼板の降伏応力とが等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にあれば、該歪から、前記した、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と、前記フェライト系ステンレス鋼板の両方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
【請求項９】
一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、同じ歪で、一方の降伏応力が、他方と等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にない、降伏応力の高いものがあれば、前記一方を、降伏応力の高い方として選定し、前記した、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、前記一方の降伏応力と、等しい降伏応力に、前記他方が達するような、予歪を、前記他方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
【請求項１０】
予定しているプレス加工により、付与されることを予定する曲率が、前記オーステナイト系ステンレス鋼板または前記フェライト系ステンレス鋼板の複数の部分で異なる場合、前記予歪の量を、その部分ごとに変えることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載のステンレス鋼板のプレス加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方など、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、離型後の製品を、両方とも同じ形状に加工できる、金属板のプレス加工方法およびステンレス鋼板のプレス加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図３に示すように、プレス加工用金型２１の曲率半径Ｒ２の部分で金属板１をプレス加工した場合、ステンレス鋼板のみならず、離型後の金属板１の曲率半径Ｒ１は、Ｒ２に等しくならず、Ｒ１＞Ｒ２となる。これは、金属板１の弾性回復によるものであり、スプリングバックとも呼ばれる。
【０００３】
このようなスプリングバックがあるため、プレス加工後に曲率半径Ｒ２のものを得ようとすると、それを見越してプレス加工用金型２１，２２を設計、制作する必要がある。
【０００４】
その際、プレス加工用金型２１，２２の曲率半径Ｒ２は、Ｒ１より小さくすることになる。具体的には、経験的に、ＳＵＳ３０４の板厚１ｍｍの鋼板に、Ｒ２００の曲率半径を付与したい場合、ＳＵＳ３０４の鋼板の側の曲率半径Ｒ２００の部分をプレス加工する、プレス加工用金型２１，２２の側のそれに相当する部分の曲率半径は、およそ半分のＲ１００にしておく必要がある、という具合である。
【０００５】
ちなみに、このようなスプリングバックを見越したプレス加工用金型２１，２２の設計には、多くの場合、有限要素法によるシミュレーションが用いられ、これに関する先行技術としては、特許文献１〜４などがある。
【０００６】
ここで、話は変わるが、特許文献５には、ステンレス鋼板ではなく、歪を５％付与後に４００℃以下の熱処理を施した場合の引張強度が４０ＭＰａ以上上昇する鋼板を対象として、その一部領域に、レベラ加工により、予歪を５％以上付与した後、プレス加工し、しかる後、熱処理することが記載されている。
【特許文献１】特開平０８−２４３６５７号公報
【特許文献２】特開平１１−０２８５２０号公報
【特許文献３】特開２００３−１５７２９９号公報
【特許文献４】特開２００６−２６３７８８号公報
【特許文献５】特開２００２−２３５１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、スプリングバックの程度は、使用する金属板の材質（種類）や板厚、さらにはプレス加工して曲げようとする部分の曲率半径によって異なるから、従来は、それらを考慮してプレス加工用金型を設計、制作する必要があった。
【０００８】
例えば、オーステナイト系ステンレス鋼の代表であるＳＵＳ３０４の板厚１ｍｍの鋼板の、ある部分を、Ｒ２００に加工したい場合は、上記のように、同部分をプレス加工する、プレス加工用金型２１，２２の側のそれに相当する部分の曲率半径は、Ｒ１００にしておく必要があるが、フェライト系ステンレス鋼の代表であるＳＵＳ４３０の場合は、同じ条件の場合でも、プレス加工用金型２１，２２の方は、経験的に、Ｒ９５にしておかなければならない、という具合である。
【０００９】
さて、プレス加工する金属板の材質（種類）が一種類であれば、一度設計、製作したプレス加工用金型を使えば問題ないのであるが、一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板、例えば、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ４３０の両方をプレス加工したい場合もある。
【００１０】
例えば、同じ形状の製品であるが、製品の等級の違いや、向け先の違いによる要求仕様の違いから、金属板の材質をＳＵＳ３０４とＳＵＳ４３０という具合に使い分けて製造する場合などである。
【００１１】
一般に、ＳＵＳ３０４は耐食性に優れる一方で、Ｎｉなどの高価な金属を多く含むのに対し、ＳＵＳ４３０は耐食性ではＳＵＳ３０４に一歩譲るものの、比較的安価なため、製品の用途によって、以上のような違いが生まれてくる。
【００１２】
しかし、ここで一つ問題がある。ＳＵＳ３０４とＳＵＳ４３０では降伏応力に大きな違いがあり、一種類のプレス加工用金型で、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ４３０をプレス加工すると、スプリングバックの程度に差が出てしまい、両方とも同じ形状に加工することはできない、という問題である。
【００１３】
このため、従来は、やむなく別のプレス加工用金型が必要となり、その分、プレス加工用金型の設計、製作コストが余計にかかっていた。
【００１４】
また、別の見方をすると、先にＳＵＳ３０４を使うことを前提に設計、製作されたプレス加工用金型があったとすると、金属板がＳＵＳ４３０に変わったき、新たにプレス加工用金型を設計、製作するために、多大な時間と労力を要する。先にＳＵＳ４３０を使うことを前提に設計、製作されたプレス加工用金型があった場合に、ＳＵＳ３０４を使うことになっても同じことがいえる。
【００１５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼など、複数の種類の金属の、降伏応力の違いによる、スプリングバックの程度の違いを補償し、一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方など、複数の種類の金属板をプレス加工しても、離型後の製品を、同じ形状に加工することができる、金属板のプレス加工方法およびステンレス鋼板のプレス加工方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、以下のとおりである。
１．一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、降伏応力が、前記複数の種類の金属板で、等しくなるように、前記複数の種類の金属板のうちの１種類以上の金属板に、予歪を付与することを特徴とする金属板のプレス加工方法。
２．一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、一種類の金属板の降伏応力と、他種類の金属板の降伏応力とが等しくなるような歪から、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記一種類の金属板と、前記他種類の金属板に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。
３．一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、一種類の金属板として、初期降伏応力または０．２％耐力が他種類の金属板の初期降伏応力または０．２％耐力よりも高いものを選定し、さらに、前記一種類の金属板の降伏応力と、前記他種類の金属板の降伏応力とが等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にあれば、該歪から、前記した、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記一種類の金属板と、前記他種類の金属板に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。
４．一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、同じ歪で、一種類の金属板の降伏応力が、他種類の金属板の降伏応力と等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にない、最も降伏応力の高い金属板であれば、前記一種類の金属板を、最も降伏応力の高い金属板として選定し、前記した、予定しているプレス加工により、金属板に付与されると予想される歪に達した際の、前記一種類の金属板の降伏応力と、等しい降伏応力に、前記他種類の金属板が達するような、予歪を、前記他種類の金属板に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。
５．予定しているプレス加工により、付与されることを予定する曲率が、前記一種類の金属板または他種類の金属板の複数の部分で異なる場合、前記予歪の量を、その部分ごとに変えることを特徴とする１．ないし４．のいずれかに記載の金属板のプレス加工方法。
６．一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、降伏応力が、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と前記フェライト系ステンレス鋼板で、等しくなるように、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と前記フェライト系ステンレス鋼板のうちの１種類以上に、予歪を付与することを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
７．一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、前記オーステナイト系ステンレス鋼板の降伏応力と、前記フェライト系ステンレス鋼板の降伏応力とが等しくなるような歪から、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と、前記フェライト系ステンレス鋼板の両方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
８．一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、フェライト系ステンレス鋼板として、初期降伏応力または０．２％耐力がオーステナイト系ステンレス鋼板の初期降伏応力または０．２％耐力よりも高いものを選定し、さらに、前記オーステナイト系ステンレス鋼板の降伏応力と、前記フェライト系ステンレス鋼板の降伏応力とが等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にあれば、該歪から、前記した、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記オーステナイト系ステンレス鋼板と、前記フェライト系ステンレス鋼板の両方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
９．一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方をプレス加工することがある場合に、同じ歪で、一方の降伏応力が、他方と等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にない、降伏応力の高いものがあれば、前記一方を、降伏応力の高い方として選定し、前記した、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、前記一方の降伏応力と、等しい降伏応力に、前記他方が達するような、予歪を、前記他方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うことを特徴とするステンレス鋼板のプレス加工方法。
１０．予定しているプレス加工により、付与されることを予定する曲率が、前記オーステナイト系ステンレス鋼板または前記フェライト系ステンレス鋼板の複数の部分で異なる場合、前記予歪の量を、その部分ごとに変えることを特徴とする６．ないし９．のいずれかに記載のステンレス鋼板のプレス加工方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方など、複数の種類の金属板をプレス加工しても、離型後の製品を、同じ形状に加工することができる、金属板のプレス加工方法およびステンレス鋼板のプレス加工方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
まず、図３に示すようなプレス加工の場合について、本発明の第１の実施の形態を説明する。金属板１として、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の場合を例にとる。金属板１の板厚は、１ｍｍとする。プレス加工用金型２１，２２の曲率半径Ｒ２は１２２である。
【００１９】
本発明によらないプレス加工を行った場合、金属板１がＳＵＳ３０４であれば、スプリングバックによって、プレス加工後の曲率半径Ｒ１は約３００となり、金属板１がＳＵＳ４３０であれば、同約３２０となって、同じにはならない。
【００２０】
そこで、本発明では、図４に示すごとく、プレス加工を行うのに先立って、予歪付与装置３により、金属板１に予歪を付与する。
【００２１】
この予歪付与装置３は、金属板１に均一な歪を付与できる装置であれば何でもよいが、ここでは、図４に示すような、複数のロール３１を上下に千鳥状に配置したレベラーが好適に適用できる。なぜなら、図４に示すようなレベラーであれば、歪の量を連続的に調整でき、しかも、金属板１の板厚があまり変化しないからである。
【００２２】
本実施の形態では、オーステナイト系ステンレス鋼（代表してＳＵＳ３０４）、フェライト系ステンレス鋼（代表してＳＵＳ４３０）、両方に、オーステナイト系ステンレス鋼板の降伏応力と、フェライト系ステンレス鋼板の降伏応力とが等しくなるような歪があれば、その歪から、予定しているプレス加工により付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、プレス加工に先立って、金属板１に付与する。
【００２３】
ここで、付与する予歪の量は、図４に示した予歪付与装置（レベラー）３の上下ロール３１の上下パスラインがラップした状態での、同上下パスライン同士の間隔ｅ（インターメッシュと呼ぶ）を調整することで、変えることができる。
【００２４】
所望の予歪を確実に付与するためには、次の近似式（１）を用いてインターメッシュｉを調整することができる。
【００２５】
ε＝（ｎ−２）×２×ｈ×ｉ／Ｌ２                            ・・・（１）
ここに、
ε：予歪付与装置（レベラー）により付与される予歪
ｎ：予歪付与装置（レベラー）のロールの本数
ｈ：金属板の板厚
ｉ：インターメッシュ
Ｌ：予歪付与装置（レベラー）の下ロールの中心間距離の半分または上ロールの中心間距離の半分をそれぞれ表す。
【００２６】
確実を期すためには、金属板１を、試験的に、ストレインゲージを貼り付けた状態で予歪付与装置（レベラー）３を通過させることで、付与される予歪の量を直接測定し、何回かの試験で、適正な予歪が付与されるインターメッシュｅを見出すか、それが困難であれば、金属板１を、試験的に、予歪付与装置（レベラー）３を通過させた後の金属板１から引張試験片を切り出すなどして降伏応力を測定することで、実際に付与された予歪の量を求め、何回かの試験で、適正な予歪が付与されるインターメッシュｉを見出すこともできる。
【００２７】
これと同様な考え方で、予定しているプレス加工により付与されると予想される歪も、金属板１に、試験的に、ストレインゲージを貼り付けた状態で、予定しているプレス加工の条件で、実際にプレス加工を行って、付与される歪の量を直接測定するか、それが困難であれば、金属板１を、試験的に、予定しているプレス加工の条件で、実際にプレス加工を行った後の金属板１から引張試験片を切り出すなどして降伏応力を測定することで、実際に付与された予歪の量を、予定しているプレス加工により付与されると予想される歪として求めることもできる。
【００２８】
予歪を付与された金属板１は、プレス加工用金型２１，２２（Ｒ２は１２２）によって挟圧されることで、プレス加工される。
【００２９】
本発明によれば、金属板１がＳＵＳ３０４の場合も、ＳＵＳ４３０の場合も、離型後のスプリングバックした状態で、曲率半径Ｒ１として、同じ３６０が付与される。すなわち、一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工しても、離型後の製品を、同じ形状に加工することができる。
【００３０】
次に、本発明がこのような効果を奏する理由について説明するが、そのためにはまず、スプリングバックの発生する原因を説明しなければならない。
【００３１】
図５は、金属の応力−歪曲線を表す一般的な図であり、Ｓ−Ｓカーブと呼ばれているものである。
【００３２】
金属がまだ何らの冷間加工も受けていない場合（金属板の場合は焼鈍材がこれにあたる）、歪がゼロであれば応力もゼロであり、図中のＯがこの状態に相当する。
【００３３】
この状態から歪を付与していった場合、まだ歪が小さい間は、弾性変形し、歪の増大にしたがって応力は直線的に上昇する（図５の直線Ａの部分）。この部分の傾きがヤング率と呼ばれ、Ｅと標記される。
【００３４】
さらに歪を付与していくと、応力が初期降伏応力または０．２％耐力（図中Ｙ点）に達する。
【００３５】
ここでの歪ｅＹは降伏歪、応力ｓＹは降伏応力と呼ばれ、応力が初期降伏応力に達して以降は、金属は塑性変形する。塑性変形が進行すると、応力は歪に対して図中Ｃで表される曲線に沿って上昇する。曲線Ｃの傾きは、ヤング率Ｅよりはるかに小さく、なだらかである。
【００３６】
ここで、金属の種類によっては、図中Ｙ点の前後で曲線がなだらかに変化し、初期降伏点が明瞭に現れないものもある。一般的に、このような場合、歪が０．２％の場合を初期降伏点として、その点の応力（０．２％耐力）を、初期降伏応力ｓＹに代えて用いている。
【００３７】
次に、予定しているプレス加工の完了する時点に相当するＦ点（歪ｅＦ、応力ｓＦ）に達し、プレス加工用金型から離型し、自由になったとする。
【００３８】
そうすると、応力と歪の関係を表す点は、Ｆ点から傾きＥで左下方向に移動し、応力がゼロとなる点Ｂに至る。この点がスプリングバック点であり、スプリングバックによる歪の量ｅＢは、図よりｅＢ＝ｓＦ／Ｅであり、結局、プレス加工後の製品に残留する歪ｅＲは、ｅＲ＝ｅＦ−ｅＢ＝ｅＦ−ｓＦ／Ｅである。
【００３９】
よって、ヤング率Ｅが一定であれば、プレス加工後の製品に残留する、スプリングバック後の歪（曲げ加工の場合は曲率に相当する）は、予定しているプレス加工の完了する時点（離型前）の歪ｅＦと同じく、予定しているプレス加工の完了する時点（離型前）の応力ｓＦで決定される。
【００４０】
ここで、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼とは、ヤング率Ｅの値はほとんど同じ（本発明では同じとして扱う）であるが、降伏応力ｓＹ、ならびに、降伏後に応力の上昇するようすを表す応力−歪曲線Ｃの形は、大きく異なる。
【００４１】
図６は、代表的なオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４と、代表的なフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０の応力−歪曲線Ｃを比較して示したものである。
【００４２】
このように、歪がｅＣ（実際は１〜２％）までは、フェライト系ステンレス鋼の方が降伏応力が高くなっているが、オーステナイト系ステンレス鋼の方が加工硬化の程度が大きいため、歪がさらに大きくなるにつれ、やがてオーステナイト系ステンレス鋼の方が降伏応力が高くなる。両者が交差し、オーステナイト系ステンレス鋼の降伏応力と、前記フェライト系ステンレス鋼の降伏応力とが等しくなるような点がある。
【００４３】
今、オーステナイト系ステンレス鋼板と、フェライト系ステンレス鋼板の両方に、一種類のプレス加工用金型で、同じ量の歪ｅＦを付与したとすると、降伏応力は、オーステナイト系ステンレス鋼ではｓＦａ、フェライト系ステンレス鋼ではｓＦｆとなり、ｓＦｆ＞ｓＦａである。
【００４４】
結局、プレス加工後の製品に残留する歪は、オーステナイト系ステンレス鋼の場合、ｅＲａ＝ｅＦ−ｓＦａ／Ｅ、フェライト系ステンレス鋼の場合、ｅＲｆ＝ｅＦ−ｓＦｆ／Ｅであって、図６からわかるように、ｅＲｆの方が小さい。よって、プレス加工後の曲率は、オーステナイト系ステンレス鋼の方が小さく、フェライト系ステンレス鋼の方が大きくなって、差が出ることになる。
【００４５】
ここに、本発明の要旨は、プレス加工に先立って、オーステナイト系ステンレス鋼の降伏応力と、フェライト系ステンレス鋼の降伏応力とが等しくなるような歪ｅＣから、予定しているプレス加工により付与されると予想される歪ｅＦを、差し引いた分に相当する歪ｅＰを、予歪として、プレス加工に先立って、オーステナイト系ステンレス鋼板と、フェライト系ステンレス鋼板の両方に付与することにあり、ｅＰ＝ｅＣ−ｅＦの関係がある。
【００４６】
本発明によれば、このことによって、金属板が、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板のいずれであっても、同じプレス加工の条件で、同じ形状の製品を得ることができる。
【００４７】
以下、その理由について、図１を用いて詳細に説明する。
【００４８】
図１は、図６と同様、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の応力−歪曲線である。まず、両方の金属板１に、予歪付与装置３を用いて予歪を付与するのであるが、その量は、両方ともｅＰ＝ｅＣ−ｅＦである。この予歪は、例えば、レベラーを使用して付与されるので、歪が付与されても金属板１は真直のままである。
【００４９】
次に、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方とも、一種類の、すなわち、同じプレス加工用金型を用いて、プレス加工するのであるが、プレス加工前は、両方とも曲率を持たない平坦な状態にあることから、プレス加工によって付与される歪（離型前）は、同じｅＦである。
【００５０】
したがって、予歪とプレス加工により付与される歪（離型前）の合計は、両方とも、ｅＴ＝ｅＰ＋ｅＦ＝ｅＣである。
【００５１】
ここに、発生している応力は、両方とも同じｓＣであり、ヤング率が両方とも同じＥであることから、スプリングバックの程度も同じであり、スプリングバック後の歪もｅＲ＝ｅＦ−ｓＦＣ／Ｅで同じである。
【００５２】
よって、同じプレス加工の条件で、同じ形状の製品に加工することができる。
【００５３】
そして、プレス加工用金型を設計するにあたっては、使用するオーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の応力―歪曲線から決まるｅＣ、ｓＦＣをもとに、予定しているプレス加工により付与されると予想される歪ｅＦ（ｅＦ＝ｅＲ＋ｓＦＣ／Ｅ）になるような、プレス加工用金型の寸法、形状を決めればよいことになる。
【００５４】
また、以上の説明は、暗に、オーステナイト系ステンレス鋼板の降伏応力と、フェライト系ステンレス鋼板の降伏応力とが等しくなるような歪が、プレス加工により付与されると予想される歪ｅＦよりも大きい側にあると仮定しているが、その条件さえ満たされれば、別のプレス加工用金型を必要とすることなく、一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板も、フェライト系ステンレス鋼板も、プレス加工後に、理論上、全く同じ形状の製品に加工することができる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図７に示すようなプレス加工による曲げの場合を例にとる。金属板１の板厚は、１ｍｍとする。目標とする離型時の曲げ角度ω１は９０°である。プレス加工用金型２１の先端の曲率半径Ｒ２は５．０ｍｍである。
【００５６】
このプレス加工用金型２１とそれに対応する金型２２でオーステナイト系ステンレス鋼板の代表例であるＳＵＳ３０４を、目標とする離型時の曲げ角度ω１である９０°にプレス加工できる、プレス加工用金型２１の先端の曲げ角度ω１は、８６．７°である。
【００５７】
本実施の形態では、ＳＵＳ３０４として圧下方向の歪（圧下率）にして１％の歪みを付与する調質圧延を施したものを用い、ＳＵＳ４３０として、それよりも、調質圧延時の圧下による歪量ｅＳにして、７．５％多く圧下方向の歪を付与したものを用いる。この調質圧延時の圧下による歪量ｅＳを、付加的調質圧延歪と称する。
【００５８】
調質圧延とは、図８に示すようなスキンパスミル４により、圧下方向の歪（圧下率）にして最大で３％の歪みを付与するような軽圧下の冷間圧延を金属板１に施すことを指し、付加的調質圧延歪とは、一方の金属板に施したのよりも大きな圧下方向の歪（圧下率）を付与するような軽圧下の冷間圧延を金属板１に施すことを指す。
【００５９】
この付加的調質圧延歪により、本実施の形態で用いるＳＵＳ４３０の降伏応力は、同付加的調質圧延歪を付与しないものと比べ、上昇している。ただし、引張強さは、付加的調質圧延歪を付与しないものと比べ、差はない。
【００６０】
本実施の形態においては、ＳＵＳ４３０として、付加的調質圧延歪を付与したものを用いることにより、ＳＵＳ３０４のプレス加工用に最適化されたω２（ＳＵＳ３０４）＝８６．７°の曲げ角度を有するプレス加工用金型２１を用いても、離型後の製品の曲げ角度ω１＝９０°を得ることができる。
【００６１】
すなわち、ＳＵＳ３０４のプレス加工用金型とＳＵＳ４３０のプレス加工用金型を共通化することが可能になる。
【００６２】
本実施の形態におけるプレス加工用金型２１の先端の曲げ角度ω２と、離型後の製品の曲げ角度ω１の関係を、表１にまとめた。
【００６３】
【表１】
2009090369.tif 000003
【００６４】
本実施の形態により、このような効果を奏する理由について、以下に説明する。
【００６５】
プレス加工用金型２１の先端の曲率半径Ｒ２と金属板１に入る歪ｅの関係は、
ｅ＝２ｔ／Ｒ        ・・・（２）
となる。ここに、ｔは、金属板の板厚を意味する。
【００６６】
プレス加工時の状態では、金属板１は、プレス加工用金型２１に沿った状態にあり、先述の図５中に示すＦ点での曲げ歪ｅＦは、
ｅＦ＝２ｔ／Ｒ２      ・・・（３）
となり、離型時は、
ｅＲ＝２ｔ／Ｒ１＝ｅＦ−ｓＦ／Ｅ      ・・・（４）
となる。
【００６７】
（３）と（４）よりｓＦとＥが決まれば、離型時の曲率半径Ｒ１は決まる。Ｒ１が決まれば、曲げ角度ω１は、
ω１＝ω２×Ｒ２／Ｒ１      ・・・（５）
と決まる。すなわち、離型後の製品のスプリングバック量に影響するのは、ｅＦとＥである。
【００６８】
実際のプレス加工による曲げでは、金属板１の板厚方向の歪の分布が均一ではないので、上式よりは複雑な計算が必要であるが、離型後の製品のスプリングバック量は、ｅＦとＥで決定されることに変わりはない。
【００６９】
しかるに、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼では、先述の図５に示した応力−歪曲線のうち、ヤング率Ｅの値はほとんど同一であるが、降伏応力ｓＹの値、ならびに降伏後の応力−歪曲線Ｃの形が大きく異なる。
【００７０】
図９は、代表的なオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４に圧下方向の歪（圧下率）にして０．２％の調質圧延を施したものと、代表的なフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０に圧下方向の歪（圧下率）にして０．２％の調質圧延を施したものの、応力−歪曲線を比較して示したものである。
【００７１】
図９に示すように、加工硬化の程度がオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４の方が高いため、ほとんどの歪領域で、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４の方が降伏応力が高くなっている。
【００７２】
よって、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４と、フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０の両方を、同じプレス加工用金型２１とそれに対応する金型２２を用いてプレスして、同じ歪ｅＦを与えたとすると、降伏応力は、オーステナイト系ステンレス鋼はｓＦａ、フェライト系ステンレス鋼はｓＦｆとなり、ｓＦa＞ｓＦfとなる。
【００７３】
離型後の製品に残留する歪は、オーステナイト系ステンレス鋼の場合、ｅＲａ＝ｅＦ−ｓＦａ／Ｅ、フェライト系ステンレス鋼の場合、ｅＲｆ＝ｅＦ−ｓＦｆ／Ｅであって、図からわかるように、ｅＲaの方が小さい。
【００７４】
よって加工後の曲率は、オーステナイト系ステンレス鋼の方が大きく、フェライト系ステンレス鋼の方が小さくなって、両者の間で曲げ角度に差が出ることになる。
【００７５】
ここにおいて、本実施の形態の要旨とするところは、プレス加工を行うのに先立って、予め、フェライト系ステンレス鋼板の方に、予歪として、付加的調質圧延歪を付与しておくことにあり、その量をｅＳとすると、以上説明した例では、ｅＳ＝０．７５％である。
【００７６】
これにより、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板とも、一種類のプレス加工用金型で、同じ条件のプレス加工を行っても、同じ形状の離型後の製品を得ることができるのであるが、その理由を、図２を用いて説明する。
【００７７】
図２は、図９と同様、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の応力−歪曲線であるが、オーステナイト系ステンレス鋼は、圧下方向の歪（圧下率）にして０．２％の調質圧延を施したものであり、フェライト系ステンレス鋼は、圧下方向の歪（圧下率）にしてｅＳ＝０．７５％の付加的調質圧延歪を付与してある。
【００７８】
このとき、付加的調質圧延歪を付与したフェライト系ステンレス鋼の応力−歪曲線は、加工硬化によって、降伏開始点での応力が増大しており、図９のY点ではなくて、図２中のＹ２点で降伏を開始する。
【００７９】
その後の加工硬化曲線（応力−歪曲線）Ｃは、ちょうど図９のフェライト系ステンレス鋼の加工硬化曲線（応力−歪曲線）Ｃを歪ｅＳの分だけ左に移動させたものの途中から開始した状態となるため、プレス加工による曲げの際の降伏応力は、図９の場合よりも大きい。
【００８０】
ここで、プレス加工による曲げの開始時の歪を基準とすれば、曲げによる歪ｅＦが付与された時点で、オーステナイト系ステンレス鋼の降伏応力ｅＦａとフェライト系ステンレス鋼の降伏応力ｅＦｆはちょうど等しくなる。
【００８１】
逆にいえば、そうなるように、予めｅＳを計算してフェライト系ステンレス鋼板の方に付与しておいて、プレス加工を行った、ということである。
【００８２】
ｅＦａとｅＦｆが等しければ、両者のヤング率Ｅは等しいことから、両者のスプリングバック量は等しく、よって、一種類のプレス加工用金型で、同じ条件のプレス加工を行っても、同じ形状の離型後の製品を得ることができる。
【００８３】
（第３の実施の形態）
さらに、本発明の第３の実施の形態は、図１０に示すように、予定しているプレス加工により、付与されることを予定する曲率が、オーステナイト系ステンレス鋼板またはフェライト系ステンレス鋼板の複数の部分で異なる場合を対象とする。ちなみに図１１はこのような場合のプレス加工用金型２１，２２もあわせて示した図である。
【００８４】
この場合、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方とも、プレス加工後に、同じ形状の製品に加工するには、プレス加工に先立って付与する予歪の量を、その部分ごとに変えるようにする。
【００８５】
図４のようなレベラーを使用すれば、そのような調整は容易にできる。つまり、金属板１をレベラーにより加工中に、インターメッシュを変更すればよい。
【００８６】
これにより、複雑な形状の製品でも、一種類のプレス加工用金型で、オーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板のいずれも、プレス加工後の製品として、同じものにすることができる。
【００８７】
なお、特許文献５に記載のレベラーによる加工方法は、プレス加工後の特定の一部分を硬化させることで、スプリングバックを低減しようとするものであり、上記方法と似ているが、目的は異なる。
【実施例】
【００８８】
（実施例１）
まず、本発明の第１の実施の形態に従う、実施例１について、その条件を以下に述べる。ここで使用する金属板１は、オーステナイト系ステンレス鋼板が、ＳＵＳ３０４の板厚１．０ｍｍ、初期降伏応力３０８ＭＰａに調整されたものである。フェライト系ステンレス鋼板がＳＵＳ４３０の板厚１．０mm、初期降伏応力３２５ＭＰａに調整されたものである。
【００８９】
予歪付与装置は、図４に示すものを使用する。プレス加工後の製品の、目標とする曲率は、曲率半径に換算してＲ３００である。
【００９０】
予歪付与装置（レベラー）３のロール３１の直径は全て８０ｍｍ、個数は上４下３で、上同士、下同士は全て等間隔である。インターメッシュｅを２．５ｍｍに調整し、まず、上記２種類の金属板１に予歪を付与するべく、予歪付与装置（レベラー）３を通過させた。
【００９１】
これによる予歪の量を直接測定するのは困難であるが、加工後の金属板１の降伏応力を測定した結果から、２．０％の予歪が付与されていることがわかった。
【００９２】
続いて、ある部分の曲率半径Ｒが１１３．５に設計、製作されているプレス加工用金型２１，２２でプレス加工した後のオーステナイト系ステンレス鋼板またはフェライト系ステンレス鋼板の側の、同部分でプレス加工された部分の曲率半径Ｒ１は、ＳＵＳ３０４の場合もＳＵＳ４３０の場合も３００であり、一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工しても、離型後の製品を、同じ形状に加工できることが確認された。
【００９３】
ちなみに、予歪を付与せずにプレス加工だけを行うと、ＳＵＳ３０４のＲ１は２５５、ＳＵＳ４３０のＲ１は２７０となり、同じ形状に加工できなかった。
【００９４】
（実施例２）
本発明の第１の実施の形態に従う、実施例２について、以下に説明する。
付与すべき付加的調質圧延歪ｅＳは、プレス加工による曲げの条件により、異なるので、条件に応じて変更しなければならない。
【００９５】
そこで別の例として、オーステナイト系ステンレス鋼板の代表例であるＳＵＳ３０４として調質圧延を施されたものを用い、フェライト系ステンレス鋼板の代表例であるＳＵＳ４３０として、それよりも、調質圧延時の圧下による歪量ｅＳを大きくしたものを用いて、いずれも、板厚０．５ｍｍ、プレス加工用金型２１の先端の曲率半径Ｒ２が２mmの場合について、先述の図２に示した応力−歪曲線からｅＳを計算する。
【００９６】
以下の手順でｅＳは求まる。
（ｉ）曲げ歪ｅＦは先述の（３）式で計算する。
（ｉｉ）ＳＵＳ３０４の歪ｅＦ時の降伏応力ｓＦａを調質圧延を施されたＳＵＳ３０４の応力−歪曲線から求める。
（ｉｉｉ）調質圧延を施していないＳＵＳ４３０の降伏応力が上記ｓＦａと等しくなる歪ｅを調質圧延を施していないＳＵＳ４３０の応力−歪曲線からから求める。すると、
（ｉｖ）ｅＳ＝ｅ−ｅＦ
と計算される。本実施例２の場合、ｅＳ＝９．８％となる。
【００９７】
（実施例３）
図１０に示すような形状の、Ｒ１＝１００、Ｒ１’＝６０の製品のプレス加工の条件を以下に述べる。ここで、金属板１は、オーステナイト系ステンレス鋼板が上記実施例１と同じＳＵＳ３０４であるが、板厚は２．０ｍｍのもの、フェライト系ステンレス鋼板が上記実施例１と同じＳＵＳ４３０であるが、板厚は同じく２．０ｍｍのものである。初期降伏応力ほかは上記実施例１と同じである。
【００９８】
図４に示す予歪付与装置（レベラー）３のロール３１の直径は全て８０ｍｍ、個数は上４下３で、上同士、下同士は全て等間隔である。インターメッシュｅを数値制御により調整することで、金属板１の長手方向中央域には予歪１．８％を、両端域には予歪１．２％を付与する。
【００９９】
次に、プレス加工用金型２１，２２の側では、金属板１の長手方向中央域をプレス加工する部分の曲率半径Ｒ２は７７に、両端域をプレス加工する部分の曲率半径Ｒ２’は５１に、それぞれ調整されている。
【０１００】
これで、予歪を付与した金属板１をプレス加工し、スプリングバック後の曲率を測定すると、中央域の曲率半径はオーステナイト系ステンレス鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の両方ともＲ１＝１００であり、両端域の曲率半径は両方ともＲ１’＝６０であり、一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工しても、離型後の製品を、同じ形状に加工することができた。
【０１０１】
このとき、予歪を付与せずにプレス加工だけを行うと、中央域のＲ１は、ＳＵＳ３０４が９７、ＳＵＳ４３０が９８であり、両端域のＲ１’は、ＳＵＳ３０４が５９．５、ＳＵＳ４３０が５９．０となり、同じ形状に加工できなかった。
【０１０２】
以上の通りであるが、本発明は、以上説明した実施の形態や実施例に限るものではなく、発明の構成の概念の拡大や、対象の拡大を考えることができる。
【０１０３】
例えば、以上の説明では、説明の便宜上、オーステナイト系ステンレス鋼板としてはＳＵＳ３０４、フェライト系ステンレス鋼板としてはＳＵＳ４３０をそれぞれ例に挙げて説明したが、その他の種類のステンレス鋼板を用いても、本発明は全く同様に適用できる。
【０１０４】
また、予歪付与装置は、レベラ−やスキンパスミルをその例として挙げたが、別の手段を使用してもよい。
【０１０５】
また、以上の説明の全趣旨からすると、金属板の少なくとも一方がステンレス鋼板でないとしても、引張強さなどの材質が異なる鋼同士など、ヤング率の違いが例えば１０％以下というように十分に小さい限り、一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、一種類の金属板として、初期降伏応力または０．２％耐力が他種類の金属板の初期降伏応力または０．２％耐力よりも高いものを選定し、さらに、前記一種類の金属板の降伏応力と、前記他種類の金属板の降伏応力とが等しくなるような歪が、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にあれば、該歪から、前記した、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記一種類の金属板と、前記他種類の金属板の両方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うようにしても、全く同様の効果が得られることはいうまでもない。
【０１０６】
ここで、一種類のプレス加工用金型でプレス加工することがある複数の種類の金属板とは、２種類だけでなく、３種類以上の金属板であってももちろんよい。
【０１０７】
さらに、降伏応力が等しくなるような歪ｅＣが、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側にあることが明らかな場合は、一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、一種類の金属板の降伏応力と、他種類の金属板の降伏応力とが等しくなるような歪から、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪を、差し引いた分に相当する歪を、予歪として、前記プレス加工に先立って、前記一種類の金属板と、前記他種類の金属板の両方に付与し、しかる後、前記予定しているプレス加工を行うようにしても、全く同様の効果が得られることはいうまでもない。
【０１０８】
逆に、降伏応力が等しくなるような歪ｅＣが、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪よりも大きい側になければ、該予定しているプレス加工により、金属板に付与されると予想される歪に達した際の、最も降伏応力の高い金属板の降伏応力と、等しい降伏応力に、前記他種類の金属板が達するような、予歪を、前記他種類の金属板に付与すればよい。
【０１０９】
この点も、ＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ステンレス鋼板と、ＳＵＳ４３０のようなフェライト系ステンレス鋼板の場合のみならず、その他の種類のステンレス鋼板を用いた場合でも、あるいは、金属板の少なくとも一方がステンレス鋼板でない場合でも、同様である。
【０１１０】
以上を総合すると、本発明は、一種類のプレス加工用金型で、複数の種類の金属板をプレス加工することがある場合に、予定しているプレス加工により、付与されると予想される歪に達した際の、降伏応力が、前記複数の種類の金属板で、等しくなるように、前記複数の種類の金属板のうちの１種類以上の金属板に、予歪を付与するものである、ということができる。
【０１１１】
複数の種類の金属板でヤング率が同じとして扱える場合は数多く、本発明は、金属板のプレス加工全般に対して広く普く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】一つの本発明について、その原理を説明するための線図
【図２】別の本発明について、その原理を説明するための線図
【図３】プレス加工のようすを模式的に説明するための線図
【図４】本発明に用いて好適な予歪付与装置について説明するための線図
【図５】スプリングバックの発生原理を説明するための線図
【図６】金属板の種類の違いによる応力−歪線図
【図７】別の本発明について、第２の実施の形態に係る、プレス加工のようすを模式的に説明するための線図
【図８】調質圧延、付加的調質圧延について説明するための線図
【図９】別の本発明について、第２の実施の形態に係る、説明をするための応力−歪線図
【図１０】本発明の第３の実施の形態について説明するための線図
【図１１】本発明の第３の実施の形態について説明するための線図
【符号の説明】
【０１１３】
１  金属板
２１、２２  プレス加工用金型
３  予歪付与装置（レベラー）
３１  ロール
４  スキンパスミル
Ｃ  応力−歪曲線
【図１】
2009090369.tif 000004
【図２】
2009090369.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009090369.tif 000011
【図９】
2009090369.tif 000012
【図１０】
2009090369.tif 000013
【図１１】
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