ブランク成形

切り出し容易でない

コイル材

大量生産

コスト：大

引張試験片

ロットごとに測定

分布製品特性の確認

ダイス

パンチ

ダイス

極限成形システム研究室 岡田拓記

穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測

板材のプレス成形

ブランキング 成形品

(a)コイル材の検査 (b)プレス成形品の検査

小

ひずみ：大パンチ

鋼板の機械的特性の簡易予測法の開発

• 穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測方法

• 鋼板の機械的特性の予測式

• 成形品の引張強さおよび全伸びの分布予測

穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測

延性の予測：不可

強度の予測：可

簡易，局部測定

ビッカース硬さ試験

テーブル試験片

圧子

圧痕

鋼板の機械的特性の簡易予測法

成形品

試験片の切り出し研磨

穴抜き加工

スクラップ

穴

パンチ

鋼板 切口面

だれ

破断面

せん断面

最大せん断応力𝜏𝑚𝑎𝑥

引張強さσB

せん断面割合A全伸びδ極限変形能εl

引張試験 穴抜き

穴抜き加工条件

パンチ

板押え試験片

Φ6

ダイスクリアランス比10%

(a) 引張試験

つかみ部：変形なし

(b) 穴抜き

スクラップ

25

160

50

40

1.6

切口面観察

穴抜き加工による鋼板の機械的特性の同定法

パンチ

機械的特性の同定に用いる鋼板

プレス面圧：20 MPa

(a)加熱, 910 ℃,

330 s

(b) 室温で空冷0～45 s

(c) 下死点保持時間：20 s

搬送:

5 s

耐熱レンガ

電気炉

板材 板厚 [mm]

高張力鋼板

270 MPa級

1.6

440 MPa級590 MPa級980 MPa級

熱処理鋼板 Al-Siめっき22MnB5

フェライト

マルテンサイト

搬送:

5 s

熱処理鋼板の強度変化空冷時間：長

空冷時間：短

• 穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測方法

• 鋼板の機械的特性の予測式

• 成形品の引張強さおよび全伸びの分布予測

穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測

引張強さと穴抜き最大せん断応力の関係

300

1500

穴抜き最大せん断応力𝜏𝑚𝑎𝑥 [MPa]

0

1800

600

1200400

引張強さ

σB

[MP

a]

800

1200

相関係数: 0.99

900

熱処理鋼板

高張力鋼板

σB = 1.65𝜏𝑚𝑎𝑥– 176 [MPa]

全伸びとせん断面割合の関係

0

30

10

20

40

50

せん断面割合 A [%]

3020

全伸び

δ [%

]

10

δ = 1.7A – 3.5 [%]

相関係数: 0.94

熱処理鋼板

高張力鋼板

40

極限変形能とせん断面割合の関係

熱処理鋼板

高張力鋼板

0

0.5

1.0

1.5

2.0

せん断面割合 A [%]

3020

極限変形能

ε l

10

εl = 0.059A－0.005

相関係数: 0.79

引張試験片

= −ln𝑤𝑡

𝑤0𝑡0極限変形能 εl

w0

t0

：初期板幅

：初期板厚

破断部測定箇所

w

t

• 穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測方法

• 鋼板の機械的特性の予測式

• 成形品の引張強さおよび全伸びの分布予測

穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測

予測引張強さ

σB

[MP

a]

基準端からの距離 x [mm]

0

400

200

ビッカース硬さ

[HV

0.5

]

040 80 120 14010020 60

冷間プレス成形品の穴抜き加工による引張強さの分布予測

100

300

500

100

200

150

50

(a)成形品

10152

(b) 計算( 相当塑性ひずみ )

x

20

270MPa級t = 1.6mm

0

0.12

0.20

0.04

0.08

0.16

0.24

予測全伸び

δ[％

]

基準端からの距離 x [mm]

0

40

20

40 80 120 14010020 60

冷間プレス成形品の穴抜き加工による全伸びの分布予測

10

30

(a)成形品

10152

(b) 計算( 相当塑性ひずみ )

x

20

270MPa級t = 1.6mm

0

0.12

0.20

0.04

0.08

0.16

0.24

(c) 空冷: 20 s (d) 全体成形, 下死点保持: 10 s

(a) 加熱: 360 s (b) 部分成形, 下死点保持: 10 s

910 ˚C

高強度部

高延性部

強度分布を有するテーラードホットスタンピング成形

冷却速度：大

高強度

冷却速度：小

高延性

22MnB5, t =1.6mm

搬送:10 s電気炉

搬送:10 s

テーラードホットスタンピング成形品の穴抜き加工による引張強さの分布予測

高強度部端からの距離 x [mm]

高強度部 高延性部

40 80 120 160 2000

600

900

1500

1800

1200

300

穴抜きによる予測

成形品

引張強さ

σB

[MP

a]

小型引張試験片

101224

21

小型引張試験片

テーラードホットスタンピング成形品の穴抜き加工による全伸びの分布予測

10

20

25

全伸び

δ[%

]

高強度部端からの距離 x [mm]

高強度部 高延性部

40 80 120 160 2000

15

5

30

成形品

穴抜きによる予測小型引張試験

101224

21

小型引張試験片

• 鋼板の引張強さと穴抜き加工による最大せん断応力には比例関係があり，引張強さを簡易的に予測することができた．

• 鋼板の全伸びと穴抜き加工によるせん断面割合には比例関係があり，全伸びを簡易的に予測することができた．

• 成形品の引張強さおよび全伸びを予測することができた．

穴抜き加工による鋼板の機械的特性の予測