板 鍛 造 技 術 の 現 状 と 将 来 展 望 豊 橋 技 術 科 学 大 学 森 謙 一 郎 切 削 から 板 鍛 造 への 置 換 え ネットシェイプ 成 形 コスト 低 減 : 生 産 性 向 上 板 材 棒 材 板 成 形 切 削 焼 入 れ 焼 入 れ 成 形 品 (a) 切 削 (b) 板 鍛 造 サイベックコー ポレーション ビレット 鍛 造 と 板 鍛 造 板 鍛 造 と 板 成 形 の 違 い 棒 材 せん 断 予 成 形 すえ 込 み 穴 抜 き 後 方 押 出 し ギア 成 形 (a) ビレット 鍛 造, 大 きな 形 状 変 化 板 材 引 張 り 変 形 板 厚 分 布 の 制 御 なし 圧 縮 変 形 の 付 加 板 厚 分 布 の 制 御 あり 打 抜 き 1 段 成 形 2 段 成 形 ギア 成 形 角 部 成 形 SPHE, 5 mm (a) 板 成 形 (b) 板 鍛 造 せん 断, 曲 げ, 絞 り + すえ 込 み, 押 出 し,しごき 板 成 形 への 鍛 造 の 取 込 み (b) 板 鍛 造, 小 さな 形 状 変 化 アイダ 中 野 板 鍛 造 の 英 語 M. Merklein, Erlangen-Nürnberg 大 学,ドイツ 212 CIPR keynote Bulk forming of sheet metal (sheet-bulk metal forming) 工 具 の 動 き 直 進 :すえ 込 み, 鍛 造,しごき,コイニング 回 転 :フローフォーミング, 揺 動 鍛 造 ; 逐 次 成 形 板 鍛 造 :plate forging (plate stamping) 板 鍛 造 の 問 題 工 程 設 計 : 所 定 の 製 品 形 状 金 型 : 焼 付 き, 摩 耗, 割 れ 潤 滑 : 加 工 荷 重, 焼 付 き 材 料 : 軟 鋼 板,アルミニウム 合 金 以 外 ; 高 張 力 鋼 板,ステンレス 鋼 板 加 工 荷 重 の 増 大 1. 1 2. 3.
超 高 強 度 鋼 部 材 の 1ショットホットスタンピング 豊 橋 技 術 科 学 大 学 森 謙 一 郎 1kg 軽 量 :1km/l 燃 費 向 上 電 気 自 動 車 では 非 常 に 重 要 1) ホットスタンピング 2) 3) 1 4) 5) 6) 7) 8) 超 高 張 力 鋼 板 の 自 動 車 部 材 への 適 用 超 高 張 力 鋼 板 :1GPa 以 上 高 張 力 鋼 板 の 冷 間 成 形 における スプリングバック 及 び 低 い 成 形 性 大 きなスプリングバック 低 い 延 性 サイドドアビーム センターピラー 焼 付 き 1.2GPa 以 上 の 冷 間 プレスは 困 難 超 高 張 力 鋼 板 の 高 温 引 張 特 性 ホットスタンピング ホットスタンピング: 成 形 荷 重 低 下, スプリングバックなし, 成 形 性 向 上 1 15 引 張 強 さ /MPa 8 6 4 2 1 5 伸 び /% 板 材 加 熱 プレス 成 形 下 死 点 保 持 トリミング, 穴 抜 き 後 加 工 2 4 6 8 温 度 /
ホットスタンピングにおける ダイクエンチによる 硬 さの 上 昇 6 ホットスタンピング 硬 さ /HV2 5 4 3 2 素 板 金 型 急 冷 による 焼 入 れ, 1.5GPa 級 1 硬 さ 測 定 部 7 8 9 加 熱 温 度 / ホットスタンピング フォルクスワーゲン,パサート フォルクスワーゲン パサート, 骨 格 部 材 の16%が 熱 間 プレス 成 形 Audi A7 Sportback ホンダN BOXのセンターピラー
ドイツ ベンテラー 社 における ホットスタンピング 成 形 品 カナダ マグナ 社 における ホットスタンピング 成 形 品 アイシン 高 丘 における ホットスタンピング 成 形 品 世 界 鉄 鋼 協 会 / 自 動 車 分 科 会 FSV (Future Steel Vehicle) 次 世 代 鋼 製 環 境 対 応 車 電 気 自 動 車 骨 格 部 材 :19kg 1994-1998 1999-22 28-211 重 量 /kg 引 張 強 さ /MPa ホットスタンピングの 長 所 成 形 荷 重 低 下 超 高 張 力 鋼 部 品 の 通 電 加 熱 1ショットホットスタンピング 森 謙 一 郎 ( 豊 橋 技 科 大 ) 高 額 な 設 備 低 い 生 産 性 大 きな 後 加 工 コスト 狭 い 適 用 範 囲 スプリングバックなし 油 圧 プレス 1 段 成 形 成 形 性 増 加 1.5GPa 級 成 形 品 高 価 な 板 材 酸 化 防 止 材 強 大 な 加 熱 炉 長 い 加 熱 時 間 下 死 点 保 持 レーザ 加 工 自 動 車 の 骨 格 部 材 板 材 加 熱 プレス 成 形 後 加 工 適 用 範 囲
1) 2) 急 速 通 電 加 熱 3) 1 4) 5) 6) 7) 8) 通 電 型 内 加 熱 を 用 いた 温 熱 間 プレス 成 形 炉 加 熱 通 電 加 熱 加 熱 搬 送 成 形 加 熱, 成 形 通 電 加 熱 の 映 像 (SPFC98) 通 電 加 熱 とサーボプレスの 連 動 電 極 通 電 加 熱 ハット 曲 げ 成 形 装 置 実 験 条 件 ポンチ 通 電 電 圧 :1V 板 サイズ:13mm 2mm 電 極 中 心 間 距 離 :12mm 98 ºCにおける 通 電 加 熱 ハット 曲 げ 成 形 素 板 電 極 A ON OFF ~ 板 押 え 絶 縁 体 ダイ 変 圧 器 2V 6Hz 通 電 (.2 秒 ) プレス 3.5 秒 保 持
98 ºCにおける 通 電 加 熱 ハット 曲 げ 成 形 矩 形 板 材 に 応 用 が 限 定 (a) 高 温 炉 加 熱 (b) 通 電 加 熱 長 方 形 ブランク 台 形 ブランク 電 極 温 度 / 1 95 9 85 8 75 7 65 6 1) 2) 3) 1ショットホットスタンピング 4) 5) 6) 7) 8) 棒 材 板 材 アルミ, 軟 鋼 形 状 変 化 高 強 度 鋼 部 品 の 板 鍛 造 削 取 り 塑 性 変 形 板 鍛 造 窒 化, 浸 炭 切 削 成 形 荷 重 : 大 コイル 材 板 鍛 造 焼 入 れ 高 強 度 鋼 部 品 材 料 損 失 ホットスタンピングとの 結 合 1ショットスタンピング 現 状 ホットスタンピング プレス 成 形 + レーザ 切 断 炉 加 熱 ダイクエンチ 大 型 部 品 現 状 板 鍛 造 板 材 曲 げ 穴 抜 き トリム 多 工 程 プレス 成 形 窒 化, 浸 炭 焼 入 れ 中 小 型 部 品 1ショットホットスタンピング 電 流 ユタカ 技 研 HPより 急 速 通 電 加 熱 1ショットプレス 中 小 部 品 +ダイクエンチ
1) 2) 3) 1 4) せん 断 とダイクエンチの 一 体 化 5) 6) 7) 8) 電 極 せん 断 ダイクエンチを 一 体 化 した 歯 車 のホットスタンピング 焼 入 れ 用 鋼 板 N22CB C Si Mn Cr Ti B.22.15.45.3.2.35 板 押 え ダイス パ ン チ カウンターパンチ 電 極 押 え 鋼 板 (12 L 35 W 3. t ) 加 熱 温 度 T ( C) 8,85,875,9 通 電 加 熱 せん 断 ダイクエンチ 成 形 品 歯 車 の1ショットホットスタンピング 金 型 1ショットホットスタンピング 2. クリアランス 比 c 1, 1 電 極 押 え 板 押 え 板 材 電 極 押 え (a)ダイス (b)パンチ ダイス T =9 C, t =3.sにおける1ショットホット スタンピング 加 工 された 超 高 張 力 鋼 ギア 歯 面 だれ: 大 せん 断 面 破 断 面 (a) c = 1% だれ: 小 正 面 せん 断 面 側 面 (b) c = 1% ビッカース 硬 さ /HV2 t = 3.sにおける 加 熱 温 度 がダイクエンチ 後 の ビッカース 硬 さ 分 布 に 及 ぼす 影 響 6 T=9 C 5 875 C 4 85 C 3 8 C 素 板 2 1 x.5 1 2 3 4 5 歯 先 からの 距 離 x /mm
下 死 点 保 持 時 間 がダイクエンチ 後 のビッカース 硬 さ 分 布 に 及 ぼす 影 響 (T=9 C) 6 t u = 5. s 5 3. s 2. s 4 1. s ビッカース 硬 さ /HV2 3 2 1.5 x 素 板 1 2 3 4 5 歯 先 からの 距 離 x /mm 1) 2) 3) 1 4) 5) 成 形,せん 断,ダイクエンチの 一 体 化 6) 7) 8) 9 成 形 せん 断 ダイクエンチを 一 体 化 した エンジン 取 付 部 品 のホットスタンピング SUS42J2の 主 要 組 成 C Si Mn P S Ni Cr.28.6.43.23.2.25 13.2 6 トリムパンチ 板 押 え SUS42J2 (11 L 4 W 3. t ) 5 9 銅 電 極 抜 きパンチ 曲 げパンチ ダイス 板 押 え 1ショットホットスタンピング トリム パンチ 板 押 え 板 材 銅 電 極 板 押 え 通 電 加 熱 板 材 搬 送 T=11 Cにおける1ショットホット スタンピング 加 工 されたエンジン 取 付 部 品 切 口 面 せん 断 面 破 断 面 各 種 加 熱 温 度 における エンジン 取 付 部 品 の 切 り 口 面 1.mm せん 断 面 破 断 面 正 面 側 面 せん 断 面 (a)c = 1% (b)c = 3% せん 断 面 破 断 面 2 次 せん 断 面 T=5 C 7 C 9 C 11 C (a) 外 周 T=5 C 7 C 9 C 11 C (b) 丸 穴
ビッカース 硬 さ /HV2 6 5 4 3 2 1 t = 3.sにおける 成 形 品 中 央 部 の ビッカース 硬 さと 加 熱 温 度 の 関 係 4 計 測 点 素 板 4 6 8 1 12 加 熱 温 度 T / C 1) 2) 3) 1 4) 5) 6) 局 部 増 肉 7) 8) 自 動 車 用 シート 部 品 寸 法 82 トリム 刃 局 部 増 肉 1ショットホットスタンピング パンチ 増 肉 穴 抜 き パンチ 33 増 肉 部 板 押 え 電 極 押 え 3.15 2.6 増 肉 量 2% 材 質 寸 法 /mm スミクエンチ 14 L 54 W 2.6 t 下 ダイス カウンター パンチ プレート 銅 電 極 板 材 局 部 増 肉 1ショットホットスタンピング 金 型 1ショットホットスタンピング 増 肉 穴 抜 きパンチ 板 押 え 増 肉 穴 開 け パンチ 電 極 押 え 1.5 Φ19.7 Φ25.7 Φ21.92 Φ19.92.52 Φ15.55 Φ19.55 カウンター パンチ プレート 銅 電 極 板 材 下 ダイス カウンター パンチ
1ショットホットスタンピングされた 自 動 車 用 シート 部 品 ホットスタンピングによるビード 加 工 された 自 動 車 シート 用 部 品 B 1.5 B (a) 正 面 (a) 正 面 (c) B-B 断 面 (c) 丸 穴 切 口 面 (b) 側 面 5.2 2.6 34 (b) 側 面 成 形 荷 重 /kn ビード 部 の 成 形 荷 重 とビッカース 硬 さ 2 15 1 5 45HV 165kN 23HV 19kN 熱 間 加 工 冷 間 加 工 5 4 3 2 1 成 形 品 ビッカース 硬 さ /HV2 1) 2) 3) 1 4) 5) 6) 7) 抜 残 しせん 断 8) 水 平 部 ボタンダイ Ø6mm 抜 残 し 機 構 を 取 り 入 れた 成 形 金 型 パンチ 突 出 し 量 1.5mm 上 型 平 端 パンチ Ø6mm 1.5mm 通 電 加 熱 85,3.3s 成 形 とクリアランスなし 熱 間 抜 残 し 加 工 搬 送 2s 成 形 抜 残 し 加 工 1s 下 死 点 保 持 5s 成 形 金 型 下 型 傾 斜 パンチ Ø6mm 試 験 片 傾 斜 部 角 度 1 傾 斜 部 ダイス 穴 Ø6mm 電 極 搬 送 装 置 電 極
成 形 品 形 状 ピンによる 抜 取 り 加 工 後 の 切 口 面 と 切 口 断 面 だれ せん 断 面 (a) 水 平 部 パンチ 側 (b) 傾 斜 部 パンチ 側 断 面 (a) 水 平 部 表 面 破 断 面 (a) 水 平 部 だれ せん 断 面 (b) 傾 斜 部 破 断 面 (a) 水 平 部 ダイス 側 抜 残 し 率 α=15% (b) 傾 斜 部 ダイス 側 断 面 表 面 (b) 傾 斜 部 かえり 1) 2) 3) 1 4) 5) 6) 7) 8) 温 熱 間 スプライン 成 形 歯 形 ドラムの 温 熱 間 スプライン 成 形 トランスミッション 板 鍛 造 の 適 用 軟 鋼 超 高 張 力 鋼 歯 形 ドラム 円 筒 端 部 からの 給 電 による 通 電 加 熱 通 電 加 熱 を 用 いた 成 形 プロセス 電 極 長 方 形 ブランク 温 度 / 1 95 9 85 8 75 7 65 銅 電 極 スプライン 成 形 領 域 絞 り しごき 加 工 通 円 電 筒 断 面 積 一 定 円 筒 容 器 加 圧 ダ イ ス パ ン チ 加 圧 銅 電 極 台 形 ブランク 6 円 筒 の 通 電 加 熱 法 加 熱 直 前
電 極 形 状 スプライン 成 形 実 験 に 用 いた パンチ ダイス 形 状 R2 角 部 温 度 低 下 の 抑 制 電 極 円 筒 容 器 通 電 加 熱 上 電 極 141 48 下 電 極 φ26. φ33. (a) パンチ φ93. 5 φ28. φ35. (b) ダイス 通 電 加 熱 を 用 いたスプライン 成 形 成 形 された 歯 形 ドラム 角 部 6 中 央 部 角 部 :63 中 央 部 :64 割 れ (a) 冷 間 成 形 (b) 温 間 成 形 1ショットホットスタンピングの 特 徴 1ショットホットスタンピングの 特 徴 1) 板 材 の 急 速 通 電 加 熱 : 通 電 加 熱 によって, 焼 入 れ 可 能 な9 に 数 秒 で 加 熱 でき, 加 熱 効 率 が 高 く 酸 化 スケールがほとんど 発 生 しな く,サイクルタイムが 短 縮 でき, 設 備 もコンパクトになる. 2) 成 形 せん 断 焼 入 れの1ショット 化 : 板 材 では 温 度 が 急 速 に 低 下 するため, 成 形 せん 断 焼 入 れを1ショット 化 して 焼 入 れ 直 前 まで の 温 度 低 下 を 防 止 するともに, 通 電 加 熱 が 適 用 できる 矩 形 板 材 が 使 用 できる. 3) レーザ 切 断 と 焼 入 れ 工 程 の 省 略 :1ショットの 中 にせん 断 加 工 を 含 み,プレスの 下 死 点 保 持 によってダイクエンチをして 焼 入 れを 行 って 焼 入 れ 工 程 を 省 略 し,せん 断 加 工 をため 後 工 程 であるレー ザ 切 断 も 省 略 でき, 製 造 コストを 低 減 できる. 4) 大 きな 肉 厚 変 化 : 板 材 を 加 熱 して 軟 化 させるため, 板 厚 方 向 の 大 圧 下 が 可 能 になる. 5) 成 形 品 の 高 精 度 化 : 下 死 点 保 持 によってスプリングバックを 防 止 し,しかも 焼 入 れひずみをなくして 高 精 度 な 部 品 を 成 形 できる.
摩 擦 を 低 減 する 荷 重 振 動 板 鍛 造 サーボプレスを 用 いた 荷 重 振 動 鍛 造 切 削 板 鍛 造 サーボモータ バルク 材 切 削 板 材 プレス 加 工 板 の 圧 縮 荷 重 大 摩 擦 大 機 能 部 品 精 度 だれ つぶし クランク クランク 式 サーボプレス スライド 位 置 成 形 途 中 における 除 荷 振 動 クランク 時 間 焼 入 れ 焼 入 れ ACサーボプレス フリーモーション 生 産 性 : 高 コスト: 低 平 面 度 成 形 途 中 に 工 具 から 板 材 を 外 すことによる 深 絞 り 性 の 向 上 Sheet Press slide Die 高 張 力 鋼 板 成 形 限 界 の 向 上 Punch Die cushion Developed Method 再 潤 滑 Fracture (a) 通 常 (b) 振 動 Detaching die cushion Detaching punch JFE JFE 目 次 荷 重 振 動 圧 縮 に 用 いた 素 材 と 工 具 形 状 荷 重 振 動 鍛 造 による 荷 重 の 低 減 と メカニズム 鍛 造 加 工 への 適 用 ステンレス 鋼 部 品 の 段 差 付 け 加 工 素 材 :アルミ 合 金 板 A552-H34 1mm 2.mm 潤 滑 剤 : 水 溶 性 プレス 油 素 材 荷 重 F 変 位 計 35 圧 縮 工 具 35 s 圧 縮 試 験 機
荷 重 振 動 圧 縮 における 荷 重 振 動 の 経 路 荷 重 振 動 圧 縮 における 荷 重 -ストローク 曲 線,F f =2kN 荷 重 F 実 験 条 件 最 大 荷 重 :F f =8~325kN 金 型 荷 重 振 動 回 数 :n =~3 除 荷 率 素 :α=~9% 材 F 2 F 1 F i F n F f α F i 荷 重 F [kn] 25 2 15 1 5 振 動 なし 振 動 α=75%, n =4 ΔF 15.4 mm 圧 縮 率 54.2% ストローク s.5 1 1.5 ストローク s [mm] 18.2 mm 圧 縮 率 65.6% 荷 重 低 減 率 F/F i [%] 3 25 2 15 1 5 F n =4, F f =2kNにおける 荷 重 低 減 率 と 除 荷 率 の 関 係 s F i ΔF 最 終 荷 重 F f [kn] 25 2 15 13 1 各 種 の 条 件 における 最 終 荷 重 と 圧 縮 率 の 関 係 振 動 なし 5 振 動 α=5%, n=4 5% 低 減 振 動 α=75%, n=4 25 5 75 1 除 荷 率 α [%] 5 55 6 65 7 最 終 圧 縮 率 r f [%] 荷 重 低 減 による 平 坦 度 向 上 有 限 要 素 シミュレーションによる 変 形 挙 動 中 央 と 端 部 の 板 厚 差 t [μm] 5 4 3 2 振 動 なし 振 動 α=5%, n=4 振 動 α=75%, n=4 t=t c -t e t c t e 1 5 55 6 65 最 終 圧 縮 率 r f [%] 素 材 圧 縮 工 具 素 材 圧 縮 工 具 α =75%, n=4, F f =2kN 荷 重 端 部 拡 大 図 ストローク
腐 食 実 験 による 隙 間 の 発 生 の 確 認 腐 食 液 によって 腐 食 された 板 材 表 面 腐 食 液 3% 水 酸 化 ナトリウム (c) (a) (b) (d) 潤 滑 剤 素 材 工 具 (a) 圧 縮 (b) 潤 滑 剤 除 去 α = % 25 % 腐 食 = 再 潤 滑 部 分 (c) 再 負 荷 + 腐 食 液 滴 下 (d) 荷 重 除 荷 + 1 分 保 持 5 % 75% 9% 5mm 素 材 の 接 触 面 積 率 [%] 1 8 6 4 2 途 中 除 荷 時 の 素 材 の 接 触 面 積 率 と 除 荷 率 の 関 係 実 験 計 算 素 材 面 積 - 腐 食 面 積 接 触 面 積 率 = 素 材 面 積 25 5 75 1 除 荷 率 α [%] 素 材 荷 重 振 動 による 自 動 再 潤 滑 のメカニズム 金 型 潤 滑 剤 負 荷 時 除 荷 時 金 型 : 弾 性 変 形 面 圧 凹 形 状 素 材 : 塑 性 変 形 凸 形 状 金 型 : 弾 性 回 復 すきま 潤 滑 剤 α=75% 除 荷 浸 入 加 工 中 の 摩 擦 係 数 の 変 化 (F f =2kN) 平 均 摩 擦 係 数.2.15.1.5 振 動 なし 振 動 α =75% スライド 位 置 [mm] サーボプレスを 用 いた 荷 重 振 動 圧 縮 に 用 いたスライドモーション 2 1.5 振 動 なし 1.23mm.5 振 動.15mm.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 ストローク [mm].5 1 1.5 時 間 [s]
サーボプレスを 用 いた 荷 重 振 動 圧 縮 r f =7%における 振 動 モーションと クランクモーションの 荷 重 -ストローク 曲 線 素 材 圧 縮 工 具 圧 縮 荷 重 F [kn] 3 25 2 15 1 5 荷 重 振 動 あり 荷 重 振 動 なし 振 動 モーション 平 均 除 荷 率 7~8%, 除 荷 回 数 6 回.5 1 1.5 2 ストローク s [mm] 最 大 荷 重 F f [kn] 35 3 25 2 15 1 5 サーボプレスによる 最 大 荷 重 と 最 終 圧 縮 率 の 関 係 荷 重 振 動 なし 4% 低 減 荷 重 振 動 あり 62 64 66 68 7 72 74 76 78 最 終 圧 縮 率 r [%] SUS43 SPCC A552 3 平 均 接 触 面 圧 [GPa] 2 1 各 素 板 における 荷 重 振 動 ありとなしにおける 平 均 接 触 面 圧 と 圧 縮 率 の 関 係 3 4 5 6 7 8 圧 縮 率 r [%] (a) SKD11 平 均 接 触 面 圧 [GPa] 3 2 1 3 4 5 6 7 8 圧 縮 率 r [%] (b) 超 硬 SUS 43 素 板 の 荷 重 振 動 ありなしにおける 平 均 接 触 面 圧 と 圧 縮 率 の 関 係 78% 85% 5. 振 動 あり 超 硬 限 界 SKD11 4. 振 動 なし 振 動 あり 超 硬 振 動 なし 3. 57% 72% SKD11 限 界 2. 平 均 接 触 面 圧 [GPa] 1. 目 荷 重 振 動 鍛 造 による 荷 重 の 低 減 と メカニズム 次 鍛 造 加 工 への 適 用 ステンレス 鋼 部 品 の 段 差 付 け 加 工 2 4 6 8 1 圧 縮 率 r [%]
1mm A15ビレットの 圧 縮 A15ビレット 焼 付 きやすい 振 動 なし ビレットの 圧 縮 における 焼 付 き 低 減 素 材 外 形 1mm t 振 動 あり 振 動 なし 後 方 押 出 しへの 荷 重 振 動 の 適 用 素 材 内 壁 表 面 粗 さと 除 荷 率 の 関 係.45μmRa.5 パンチ 4.2.4 コンテナ s φ16.3 φ17 素 材 φ21 押 出 し 比 :2.9 4 2 (a) 振 動 なし.2μmRa (d) 振 動 あり F f =24kN, s=.1mm 11.3 表 面 粗 さRa [μm].3.2.1 表 面 粗 さ 測 定 方 向 25 5 75 1 除 荷 率 α [%] 荷 重 振 動 鍛 造 による 軸 端 部 フランジ 成 形 方 法 フランジ 成 形 に 用 いた 荷 重 振 動 経 路 ビレット A552-O 15 35 圧 縮 板 荷 重 振 動 実 験 条 件 最 大 荷 重 :F f =15-3kN 除 荷 率 :α = - 1% 振 動 間 隔 圧 縮 率 :β =2-5% F i F f 43 1 4 13 5 s 荷 重 F F 2 α F i F 1 下 ピン ダイス (t -s i-1 )β 工 具 寸 法 予 備 圧 縮 フランジ 成 形 βt s 1 s 2 s i ストローク s
成 形 荷 重 F [kn] 35 3 25 2 15 1 5 荷 重 -ストローク 曲 線 と 成 形 された 軸 部 品 振 動 あり α = 1 % β =2% 振 動 なし 22. mm 24.2 mm くぼみ くぼみ 深 さ h [mm] β = 2%, F f = 3 knにおけるくぼみ 深 さに 及 ぼす 除 荷 率 の 影 響.3.25.2.15.1.5 くぼみ 深 さ h 1 2 3 ストローク s [mm] 4 振 動 なし 振 動 あり α =1%, β =2% 25 5 75 1 除 荷 率 α [%] 目 次 潤 滑 剤 浸 漬 荷 重 振 動 による 段 差 付 け 加 工 荷 重 振 動 鍛 造 による 荷 重 の 低 減 と メカニズム 鍛 造 加 工 への 適 用 ステンレス 鋼 部 品 の 段 差 付 け 加 工 3 1 潤 滑 剤 圧 縮 率 r = 素 材 厚 さ-フランジ 厚 さ 素 材 厚 さ 粘 土 ダイス パンチ 素 材 14 粘 土 圧 縮 板 超 硬 試 験 片 :ステンレス 合 金 SUS43 潤 滑 剤 : 水 溶 性 プレス 油 n=,1 α=,9% 荷 重 [kn] 段 差 つけ 加 工 における 荷 重 振 動 ありとなしの 荷 重 ーストローク 曲 線 (r =63%) 3 25 2 15 1 5 振 動 なし 塗 布 浸 漬 振 動 あり 平 均 接 触 面 圧 [GPa] 段 差 付 け 加 工 における 平 均 接 触 面 圧 フランジ 圧 縮 率 の 関 係 2. 1.5 1..5 振 動 なし 浸 漬 塗 布 振 動 あり 浸 漬 塗 布.5 1. 1.5 2 ストローク [mm] 25 5 フランジ 圧 縮 率 r [%] 75
振 動 あ り 振 動 な し r = 62%における 段 差 付 け 加 工 後 の 断 面 浸 漬 2 mm 塗 布 底 部 ひけ 深 さ h 1 [mm].5.4.3.2.1 段 差 付 け 加 工 における 底 部 ひけ 深 さと フランジ 圧 縮 率 の 関 係 h 1 振 動 なし 浸 漬 塗 布 25 5 75 フランジ 圧 縮 率 r [%] 55% 62% 振 動 あり 浸 漬 塗 布 r = 65 %における 凸 部 だれおよび 凸 部 側 壁 表 面 粗 さ 潤 滑 および 振 動 条 件 の 影 響 h 2 [mm].6.4.2 h 2 浸 漬 塗 布 塗 布 振 動 振 動 なし (a) 凸 部 だれ 表 面 粗 さ [μmra] 8. 6. 4. 2. 浸 漬 塗 布 塗 布 振 動 振 動 なし (b) 凸 部 側 壁 表 面 あらさ 有 限 要 素 シミュレーションによる 除 荷 時 の 金 型 と 素 材 の 接 触 面 圧 接 触 面 圧 [MPa] 15 135 12 15 9 75 6 45 3 15 接 触 面 圧 [MPa].2.1. 除 荷 前 除 荷 除 荷 前 除 荷 潤 滑 剤 浸 漬 による 凸 部 側 壁 および 角 部 の 再 潤 滑 新 生 面 : 大 角 : 摩 擦 大 ま と め 荷 重 振 動 鍛 造 自 動 的 に 素 材 を 再 潤 滑 金 型 の 弾 性 回 復 時 に 素 材 との 間 に 生 じた 隙 間 に 潤 滑 剤 が 浸 入 (a) 浸 漬 潤 滑 剤 不 足 (b) 塗 布 成 形 荷 重 大 低 減 板 の 圧 縮 荷 重 1/2 金 型 破 損 防 止 型 材 質 低 グレード 化 プレス 機 小 容 量 化 寸 法 精 度 向 上 平 面 度 だれ へこみ 表 面 性 状 向 上 粗 さ 焼 付 き 防 止
ホイールディスクの 多 段 プレス 成 形 角 部 1 段 2 段 3 段 4 段 3 1) ホイールディスクのプレス 増 肉 成 形 2) 3) 5 段 多 段 プレス 成 形 平 坦 平 坦 内 側 外 側 パンチ パンチ ダイ パンチ パンチ ダイ ダイ (a) 円 錐 しわ 押 え 円 錐 パンチ ダイ パンチ ダイ (b) s 1 s 2 段 目 段 目 h 段 目 パラメータ 1 段 目 ストローク:s 1 2 段 目 ストローク:s 2 カウンターパンチ 突 出 し 量 :h h : h の 影 響 (a) h : 小 h 段 目 h : 大 (b) h : 大 R4 R4 φ58.6 R5 25 φ12 R7 φ64.6 段 目 φ46.4 R5 25 1.2 R7 φ49.4 段 目 φ53.7 R2 R3 R2 R4.3 φ6.5 R3.4 段 目 ブランクの 機 械 的 特 性 SPCC /MPa 342 /MPa σ = 612ε.22
s 1 =22mm, s 2 =19mm, h =1mmにおける 1 段 目 2 段 目 3 段 目 段 目 ストローク s 2 /mm 3 21 2 19 中 間 部 座 屈 1.7% 8.1% フランジ 角 部 座 屈 1.5% 13.8% 9.4% 6.7% 1.3% 16.5% 26.4% 7.7% 7.1% 5.6% 良 好 18 9 1 11 12 13 カウンターパンチの 突 出 し 量 h /mm (a) 23 肉 厚 変 化 率 /% s 1 =23mm, s 2 =2mm, h =1mmにおける 肉 厚 15 x 1 5 素 板 -5-1 1 2 3 4 5 6 中 心 からの 上 面 に 沿 った 距 離 x /mm ホイールに 作 用 するモーメント 車 軸 4 5 段 目 成 形 条 件 R5 R2.4 R2 φ9 4 段 目 φ92.8 R5 R2 φ9 5 5 段 目 5 内 側 角 部 の 平 均 肉 厚 変 化 率 2.4 底 角 増 肉 率 1 軟 鋼 1 1.6 剛 性 率 59MPa φ36 5 5.8 φ93 x 42 F.9.12.15 剛 性 率 = 荷 重 F 変 位 x 剛 性 率 /kn mm -1 [kn/mm] s 1 =22mm, s 2 =2mm, h =8mm s 1 =23mm, s 2 =2mm, h =1mm 15-5 平 均 増 肉 率 /% 内 側 角 部 の 平 均 肉 厚 変 化 率 /% 15 初 期 板 厚 と 初 期 直 径 の 比 薄 いと 増 肉 しにくい
1) 2) 軸 対 称 局 部 増 肉 テーラードブランク 3) 肉 厚 分 布 制 御 による 絞 り 部 品 の 軽 量 化 2.6 局 部 増 肉 テーラードブランクのプレス 成 形 増 肉 肉 厚 小 : 強 度 低 溶 接 テーラードブランク 肉 厚 大 : 強 度 高 圧 延 テーラードブランク 板 鍛 造 によるテーラードブランクの 成 形 法 アーヘン 工 大 Mubea 溶 接 なし, 塑 性 加 工 による 肉 厚 分 布 1 次 元 板 厚 分 布 塑 性 加 工 を 用 い た 新 しいテー ラードブランクの 製 造 法
テーラードブランクの 板 鍛 造 条 件 テーラードブランクの 板 鍛 造 の 有 限 シミュレーション パンチ 素 板 しわ 押 え ダイ ダイ 板 押 え パンチ 相 当 部 増 肉 (b) 2 荷 重 /kn 2 段 目 の 成 形 荷 重 の 変 化 ダイ パンチ 2 15 1 しわ 押 え 計 算 実 験 5 2 4 6 8 1 2 段 目 ストローク /mm 2 段 目 における 内 側 角 相 当 部 の 平 均 肉 厚 の 変 化 内 側 角 相 当 部 の 平 均 肉 厚 変 化 率 /% 15 1 5 s 1 =7.5mm s 1 =8.5mm s 1 =9.5mm -5 2 4 6 8 1 12 2 段 目 ストローク /mm 1 段 目 成 形 後 のブランク 形 状 テーラードブランクの 肉 厚 分 布 の 実 験 結 果 (s 1 =8.5mm) 2() (a) s 1 =8.5mm 49 o 55 o (b) s 1 =9.5mm 肉 厚 変 化 率 1() 中 心 からの 距 離
角 部 相 当 部 肉 厚 変 化 率 に 及 ぼす 1 段 目 のストロークの 影 響 角 部 相 当 部 肉 厚 変 化 率 ストローク ディスクの 肉 厚 分 布 の 実 験 結 果 肉 厚 変 化 率 中 心 からの 距 離 1) 2) 3) 角 筒 容 器 用 局 部 増 肉 テーラードブランク 板 鍛 造 された 局 部 増 肉 テーラードブランクの 角 筒 容 器 深 絞 り 加 工 角 筒 用 局 部 増 肉 テーラードブランクの 板 鍛 造 法 角 筒 用 局 部 増 肉 テーラードブランクの 板 鍛 造 法 押 え 2 重 増 肉
角 筒 用 局 部 増 肉 テーラードブランクの 板 鍛 造 法 局 部 増 肉 の 有 限 要 素 シミュレーションの 条 件 ソフト:LS-DYNA( 陽 解 法 ) ブランク:ソリッド 要 素, 金 型 : 剛 体,モデル 変 形 抵 抗 :σ=166ε.27 MPa(A17), 板 厚 1.5mm z s 1 =8.mmにおける1 回 目 曲 げ 時 の 変 形 挙 動 s 1 =8.mmにおける1 回 目 圧 縮 時 の 変 形 挙 動 s 1 =8.mmにおける2 回 目 曲 げ 時 の 変 形 挙 動 s 1 =8.mmにおける2 回 目 圧 縮 時 の 変 形 挙 動
s 1 =8.mmにおける 実 験 により 得 られた1 回 目 の 曲 げおよび 圧 縮 後 の 板 材 1 回 目 の 曲 げおよび 圧 縮 後 の 板 材 の 肉 厚 分 布 2 2 s 1 /mm 8. 1 1 7. 6. 増 肉 目 標 増 肉 目 標 -1 1 2 3 4-1 1 2 3 4 中 心 からの 距 離 /mm 中 心 からの 距 離 /mm 肉 厚 変 化 率 /% 肉 厚 変 化 率 /% 5 4 3 2 1 s 1 /mm 8. 7. 6. 肉 厚 変 化 率 /% 肉 厚 変 化 率 /% 5 4 3 2 1 s 1 /mm 8. 7. 6. 1 2 3 4 中 心 からの 距 離 /mm 実 験 1 2 3 4 中 心 からの 距 離 /mm 計 算 1 回 目 曲 げおよび 板 圧 縮 における 荷 重 ーストローク 曲 線 s 1 =8.mmにおける 実 験 により 得 られた2 回 目 の 曲 げおよび 圧 縮 後 の 板 材 荷 重 1 回 目 圧 縮 ストローク 量 荷 重 1 回 目 圧 縮 ストローク 量 2 回 目 圧 縮 後 の 板 材 の 肉 厚 分 布 s 1 =8.mmにおける2 回 目 圧 縮 後 の 板 材 の 肉 厚 硬 さ 分 布 肉 厚 変 化 率 肉 厚 変 化 率 中 心 からの 距 離 計 算 中 心 からの 距 離 実 験 肉 厚 変 化 率 ビッカース 硬 さ
s 1 =8.mmにおける2 回 目 圧 縮 後 の 板 材 の 強 度 分 布 角 筒 容 器 の 深 絞 り 加 工 おける 金 型 強 度 = 変 形 抵 抗 板 厚, 変 形 抵 抗 =(9.8/3) 硬 さ y /mm 4 3 2 1 4 35 2 25 25 2 1 回 目 増 肉 部 3 2 25 2 1 2 3 x /mm 2 回 目 増 肉 部 /MPa mm 4 角 筒 容 器 の 深 絞 り 加 工 の 有 限 要 素 シミュレーション 相 当 ひずみ 相 当 ひずみ 角 筒 容 器 の 限 界 絞 り 高 さ 割 れ 割 れ L=75mmにおける 角 筒 容 器 の 対 角 方 向 肉 厚 分 布 肉 厚 変 化 率 局 部 増 肉 ブランク 均 一 肉 厚 ブランク 角 端 部 中 心 からの 距 離 計 算 肉 厚 変 化 率 局 部 増 肉 ブランク 均 一 肉 厚 ブランク 角 端 部 中 心 からの 距 離 実 験 L=75mmにおける 角 筒 容 器 の 対 辺 方 向 肉 厚 分 布 1 回 目 増 肉 部 測 定 箇 所 肉 厚 変 化 率 2 回 目 増 肉 1 回 目 増 肉 均 一 肉 厚 ブランク 角 部 中 心 からの 距 離 計 算 肉 厚 変 化 率 角 部 1 回 目 増 肉 2 回 目 増 肉 均 一 肉 厚 ブランク 中 心 からの 距 離 実 験