金属板在剪切加工面的变形极限的评价方法、裂纹预测方法以及冲压金属模的设计方法技术

提供被剪切加工了的材料板在端面因弯曲加工产生的裂纹的评价方法和预测方法，并提供在冲压金属模的设计方法中应反映的技术。变形极限的评价方法评价冲压成型被剪切加工了的金属板(1)时金属板在剪切加工面(10A)的变形极限。基于根据两个表面应变分布的梯度求出的指标值，评价在剪切加工面(10A)的变形极限或者预测裂纹，两个表面应变分布的梯度为，在受到弯曲加工的金属板(1)的弯曲外侧表面与剪切加工面(10A)的边界附近产生的应变的分布之中的评价位置处的、在剪切加工面(10A)的板厚方向(X)的表面应变分布的梯度和朝向从上述剪切加工面(10A)离开的方向的弯曲加工中的弯曲棱线方向(Y)的表面应变分布的梯度。

The evaluation method, crack prediction method and design method of stamping metal die for the deformation limit of metal plate on the shear surface

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属板在剪切加工面的变形极限的评价方法、裂纹预测方法以及冲压金属模的设计方法
本专利技术是涉及评价、预测通过包含弯曲加工在内的冲压成型来成型并加工剪切加工后的金属板(材料)时在剪切加工面产生的裂纹的技术、以及基于该技术能够抑制金属板的裂纹的金属模形状的设计方法(决定方法)的技术。
技术介绍
冲压成型是代表性的金属加工技术之一，是在一对金属模之间夹持金属板对其进行夹压，以仿照金属模的模具形状的方式成型该金属板，由此将金属板加工成所希望的成型品形状的技术。而且，该冲压成型用于汽车部件、机械部件、建筑部件，家电等广泛的制造领域。作为该冲压成型的成型性的主要课题之一，存在裂纹这一课题。对于该裂纹，主要存在材料因拉伸变形的裂纹、因弯曲变形的裂纹、和因上述变形的复合变形的裂纹。因拉伸变形的裂纹很大程度上归因于材料的延展性，一般通过使用成型极限线图的裂纹的预测方法来评价。另一方面，因弯曲变形的裂纹很大程度上归因于金属模的弯曲半径R与材料的板厚t之比即弯曲性R/t，一般利用通过在实验上求出在材料的表面不产生龟裂的最小的弯曲半径与板厚t之比进行裂纹的预测的方法来评价。作为因拉伸变形与弯曲变形的复合变形的裂纹的预测方法，例如有使用金属模的弯曲半径R与在金属板产生的张力的预测方法(专利文献1)。上述裂纹均是从金属板的表面开始产生龟裂并且龟裂在板厚方向贯通的情况的事例。但是，除此之外，作为产生裂纹的事例，存在被剪切加工了的材料的端面受到变形而从端面开始产生龟裂而达到裂纹的事例。由于材料的端面的特征是因剪切加工已经受到较强变形，所以缺乏延展性，另外，因为应力往诸如断裂剖面、毛刺之类的凹凸集中，所以容易产生龟裂。因此，对裂纹的评价方法、预测方法和上述不同。以往，关于该材料的端面的裂纹，针对对因拉伸变形被引起的伸长凸缘裂纹的评价方法，进行了很多研究，提出了预测方法(专利文献2)等，例如，使用沿端面的方向的应变梯度、与端面正交的面内方向的变形分布的梯度的方法。这里提及的变形分布的梯度(在本说明书中也记载为“应变梯度”)是指在某个长度分布的变形的单位长度下的变形的变化。但是，关于因弯曲变形、拉伸变形与弯曲变形的复合变形被引起的材料的端面的裂纹，有效的预测方法、评价方法很少。然而，关于这种材料在端面的裂纹，特别是抗拉强度590MPa级以上的高强度钢板中，作为课题开始显现出来。专利文献1：日本专利第5630312号公报专利文献2：日本专利第5146395号公报非专利文献1：风间宏一，永井康友著“在板的弯曲加工时产生的端部翘曲变形的解析”，塑性和加工，第45卷，第516号，2004年，p.40－44
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题点完成的，目的在于提供评价、预测因被剪切加工了的材料板(金属板)的端面的弯曲变形、拉伸变形与弯曲变形的复合变形而被引起的裂纹的方法，并且提供在冲压金属模的设计方法中应反映的技术。为了解决课题，本专利技术的一个方式是如下变形极限的评价方法，即，评价通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型被剪切加工了的金属板时上述金属板在剪切加工面的变形极限，其中，基于根据两个表面应变分布的梯度求出的指标值，评价在剪切加工面的变形极限，上述两个表面应变分布的梯度为，在受到弯曲加工的金属板的弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近产生的应变的分布之中的、评价位置处的、在剪切加工面的板厚方向的表面应变分布的梯度和因上述弯曲加工引起的弯曲棱线方向的表面应变分布的梯度。专利技术的效果根据本专利技术的一个方式，能够评价使成为对象的金属板(材料)在剪切加工后变形时端面的变形极限。其结果是，能够设计一种金属模形状，可高精度地预测有无产生从端面开始的裂纹或抑制裂纹的产生。另外，根据本专利技术的一个方式，能够通过一个指标来评价单纯弯曲、弯曲与拉伸的复合变形、拉伸变形多个形态。附图说明图1是表示通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型而成的成型品的一个例子的图。图2是表示在弯曲加工时产生从模具的浮起的状态的一个例子的图。图3是表示根据裂纹应变与指标值的关系知道的、变形极限线、在端面不产生裂纹的区域的例子的图。图4是进行单纯弯曲成型的例示的示意图。图4中的(a)是侧视图。图4中的(b)是表示试件1与穿孔机21的关系的俯视图。图5是进行复合弯曲成型的例示的示意图。图5中的(a)是侧视图。图5中的(b)是表示试件1与冲头32的关系的俯视图。图6是表示裂纹应变与面内方向应变梯度的关系的图。图7是表示裂纹应变与厚度方向的应变梯度的关系的图。图8是表示裂纹应变与标准化了的厚度方向的应变梯度的关系的图。图9是表示裂纹应变与两个应变梯度的均方根所构成的指标值的关系的图。图10是表示裂纹应变与两个应变梯度的均方根所构成的指标值(标准化了的值)的关系的图。图11是表示裂纹应变与两个应变梯度之和所构成的指标值的关系的图。图12是表示裂纹应变与两个应变梯度之和所构成的指标值(标准化了的值)的关系的图。图13是表示各样本的决定系数的图。具体实施方式接下来，参照附图说明基于本专利技术的实施方式。在图1中示出通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型金属板得到的成型品的例子。图1是冲压成型成鞍状形状时的例子。在该图1中，附图标记1B成为弯曲金属板1时成为曲线位置的弯曲棱线方向。附图标记10A成为端面(剪切加工面)。另外，附图标记Z是在弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近之中容易产生龟裂的部位的例子。而且，专利技术人进行了各种研究结果发现，对材料1(金属板1)冲压成型之后，如图2所示，材料1的端面在弯曲加工时产生翘曲(例如非专利文献1)，材料1的端面侧从金属模的弯曲部浮起。因此，虽然在材料1的中央部侧(参照图1的附图标记1Ba)，以接近金属模的弯曲半径R的弯曲半径受到弯曲变形，但在材料1的端面侧(参照图1的1Bb)，以与金属模的弯曲半径R不同的弯曲半径受到弯曲变形。此时，可知当为弯曲变形与拉伸变形的复合变形时，若加强拉伸变形，则材料端面相对于金属模的浮起趋于减少，但是若材料1的强度为590MPa以上或者板厚为1.0mm以上，则材料1在端面10A的浮起消失之前，产生裂纹。因此，可知如以往那样利用使用金属模的弯曲半径R的裂纹的预测方法，无法高精度地预测从端面10A的裂纹。另外，由于在弯曲变形时，在材料1的板厚方向X产生非常大的应变梯度，所以对沿材料1的端面10A的方向的应变梯度、与端面10A正交的面内方向的应变梯度，影响相对较小。因此，可知利用使用它们的现有的预测方法，进行包含弯曲变形在内的冲压成型时，难以预测端面10A的裂纹。并且，专利技术人对被剪切加工了的材料1的端面10A施加各种变形，研究有无裂纹，结果获得下述发现。从端面10A开始的龟裂在与施加于龟裂的产生部的最大主应变的方向正交的方向上发展。此时，存在随着与最大主应变的方向正交的方向的应变梯度增大而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变形极限的评价方法，评价通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型被剪切加工了的金属板时所述金属板在剪切加工面的变形极限，/n所述变形极限的评价方法的特征在于，/n基于根据两个表面应变分布的梯度求出的指标值，评价在剪切加工面的变形极限，/n所述两个表面应变分布的梯度为，在受到弯曲加工的金属板的弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近产生的应变的分布之中的、评价位置处的、在剪切加工面的板厚方向的表面应变分布的梯度和因所述弯曲加工引起的弯曲棱线方向的表面应变分布的梯度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170720 JP 2017-1408111.一种变形极限的评价方法，评价通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型被剪切加工了的金属板时所述金属板在剪切加工面的变形极限，
所述变形极限的评价方法的特征在于，
基于根据两个表面应变分布的梯度求出的指标值，评价在剪切加工面的变形极限，
所述两个表面应变分布的梯度为，在受到弯曲加工的金属板的弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近产生的应变的分布之中的、评价位置处的、在剪切加工面的板厚方向的表面应变分布的梯度和因所述弯曲加工引起的弯曲棱线方向的表面应变分布的梯度。


2.根据权利要求1所述的变形极限的评价方法，其特征在于，
根据在评价位置的端面产生龟裂之前不久的最大主应变即裂纹应变、与此时的所述指标值的关系，评价在剪切加工面的变形极限。


3.根据权利要求1或2所述的变形极限的评价方法，其特征在于，
所述指标值是两个表面应变分布的梯度的均方根。


4.根据权利要求1或2所述的变形极限的评价方法，其特征在于，
所述指标值是两个表面应变分布的梯度之和。


5.根据权利要求1～4中的任一项所述的变形极限的评价方法，其特征在于，
将根据所述两个表面应变分布的梯度求出的指标值用金属板的局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井祐辅，藤井健斗，山崎雄司，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP