銅板の深絞り性におよぼす絞り速度の影響

論 文

銅板の深絞り性におよぼす絞り速度の影響

重 松 ^清

（昭和45年9月26日受理）

Effect of drawing speed on the deep drawability of copper sheet

Kiyoshi SHIGEMATSU

（Received． September． 26， 1970）

 Tensile properties and deep drawability of a copper sheet were investigated皿ainly as a function of deformation speed． An amsler universal testing machine was used to perform the present experiment．

 The results obtained are as follows：

1． The tensile strengch increased with testing speed． Howevere， total elongation， r value， ￠ value， and

 u value were independent ot the speed．

2． The maximum deep drawing force increased with draw speed． L．D．R． showed a tendency to decrease  slightly with the speed．

1 緒 言

 プレス加工の生産性を高めるために，薄板材料の成形性 を予知することが重要視されて，その試験法も多く提起さ

れている。1）・2）

 成形性予知試験法には，模型的試験法と基礎的試験法と がある。前者は一種のプレス成形加工を行ない，直接的に 成形性を予知するもので，深絞り試験，エリクセン試験，

コ田町ルカップ試験および伸びフランジ試験はこれに属す る。3）後者はJISでも規定している引張試験，硬度試験 で，これらの試験から入手される特性値から間接的に成形 性を予知するものである。

 模型的試験法のうち深絞り試験から得られる特性値に は，限界絞り比および最大絞り力などがあり，基礎的試験 法のうち引張試験から得られる特性値には，引張強さ，伸 び，加工硬化指数（n値），材料の塑性異方性をあらわす 殖，4）一様伸び限界での幅ひずみu値（u＝・lnWu／W・，W・

は一様伸び限界まで引張ったときの幅），5）破断部の幅収 縮率をあらわす幅絞りφ値（φ＝（w・一凧）／W。，Wiは 破断部の幅）6）がある。そのうちr値は，W．T．Lankford によって提起されて以来，多くの研究者により深絞り性と

の関係歩解析されている。7）・8）

 一方，金属の機械的性質は，変形速度により少なからぬ

影響を受け，9）また深絞り性も絞り速度により変化するこ とが報告されている。10）

 著者は，銅板の引張試験特性値と深絞り性の試験速度依 存性ならびに引張試験特性値と深絞り性の関係を求めるた め，アムスラー万能試験機を使用して4種類の試験速度で 実験を行なった。

＊機械工学科

2 実 験 方 法

 1．試験材料と試験片

 試験材料として，市販のCuP 1−1／4且（公称板厚1．O mm）を使用した。

 引張試験片は，図1に示すようなJIS 5号試験片を採用 し，試験片軸方向が板材の圧延方向に対して0。，45。なら びに90。になるように採取した3種を準備し，専門治具 によりフライス切削（切込0．5mIn以下，仕上げ切込0．1 mm，切削油使用）で作成した。

 深絞り試験片（以下ブランクという）は，限界絞り比付 近の直径のものを0．25皿mおきに旋削して作成した。旋削 は専門治具を使用して旋盤の最低回転数で行ない，仕上げ 旋削は手回しでブランクにわん曲の生ずるのを防止した。

 両試験片の周辺に発生したカエリは，油目ヤスリでてい ねいに除去し，念のためマイクロビッカースで硬度変化を 調査し，加工硬化のないことを確認した。

一13一

津山高専紀要 第8巻 第1号（1970）

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50 U0 Fig．1． Tensil test piece

 2．引 張試 験

 試験片の軸方向のみに応力が働くように自在継手式チャ ックを使用し，アムスラー万能試験機（島津製30ton，

：REH−30 TV型）で引張試験を行なった。

 引張速度は，3．8×10−3，2．6x10−2，4．2x工0−1ならび に2．05mm／secの4種類である。

 試験片の四幅と板厚は，標点付近の2箇所で測定し，標 点距離と板幅の測定はノギス（1／20mm），板厚の測定に はポイントマイクmメーター（1／100mm）を使用した。

 3。深絞り試験

 本実験で行なった深絞り試験は円筒絞りで，図2に示す 固定しわ押え式深絞り型を使用した。用いた試験機は，引 張試験に用いたものと同じアムスラー万能試験機である。

 絞り速度は，引張試験と同じ4速度を採用した。

 ブランクとしわ押え，ブランクとダイスの間の潤滑には 白絞油を使用し，ポンチラジヤス部には，白絞油を塗った ときと塗らないときの2つの条件で絞りを行なった。

 限界絞り比は，同一直径のブランクの3枚とも全部絞り 得た最大ブランク直径をポンチ直径で除したものとした。

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3 実験結果と考察

 1．引 張 試 験

 （i）引張強さ  引張強さは，図3に示すように試験片 の採取方向によって異なり，0。方向のものが最も高い値を 示し，圧延によって生じた繊維組織の影響をよく示してい

る。

いずれの方向の試験片も，引張速度の上昇とともに引張強 さが増しているが，この現象は多くの金属の変形抵抗が変 形速度に依存するとしてよく知られた事実である。9）

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Fig．2 Deep drawing die

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Fig．3． Relation between tensile strength and     tensile speed

 （ii） 全伸び  金伸びは，図4に示すように試験片の 採取方向によって異なり，45。方向の試験片の場合に最も 大きい。0。方向試験片の全伸びは，引張速度によって若干 増加するようであるが，他の方向の試験片に対しては引張 速度依存性は認められない。

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Fig．4． Relat圭on between t6tal elongation and     tensile speed

 （iii）n値 n値は，図5に示すように試験片の採取 方向のちがいによって差は認められない。引張速度が2．05 mm／secのときに急増が認められるが，この原因としては，

この引張速度において急に引張速度依存性があらわれたこ とと，アムスラー万能試験機の荷重指針が真の荷重変動に 一ユ4一

銅板の深絞り性におよぼす絞り速度の影響 重 松

追随し得なかったために，真のn値以上の値を示したこと が考えられる。真の原因が後者であれば，真のn値は図示

したものよりも小となり，引張速度依存性が少ないことを 示すが，この実験では解明することができなかった。

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 （iv）r値  図6は，20％公称ひずみにおけるr値を 示す。試験片の採取方向のちがいによる差が認められ，45。

：方向試験片が最も大きく，ついで90。方向，0。方向が最小 を示す。このちがいは，アルミニウム板材についての報告11）

と同性質のものである。また，引張速度のちがいによるr 値の相違は認められない。

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      Tensile speed ， mm／sec Fig．6． Relation between r value and     tensile speed

 （v）φ値，u値  図7にφ値，図8月置値を示す。 r 値と同様の方向性を示し，引張速度依存性は認められな

い。

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 2．深絞り試験

 （i）限界絞り比  図9は，ポンチラジヤス部に白絞油 を塗布したものと塗布しなかったものとの比較を示すが，

限界絞り比は両者にはほとんど差異がない。ポンチラジヤ ス部への白絞油の塗布の有無は，ポンチラジヤス部とブラ ンクの摩擦にちがいを生じ，この部分のブランクの絞り力 負担度が変化して限界絞り比に影響すると考えられるが，

この実験においてはそのちがいを検出することができなか

った。

 絞り速度の上昇により，限界絞り比がやや低下する傾向 が認められる。著者らは，さきにアルミニウム板材の深絞 り加工性についての報告12）をし，その際限界絞り比が絞り 速度の上昇によって増加することを見出したが，本実験結 果とは異なるものである。これは，絞り速度上昇によるフ ランジ部の塑性変形抵抗の増大が，ポンチラジヤス部に接 するブランクの絞り力負担度以上になるためと考えられ

る。

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 （ii） 絞り力  絞り力を絞り込みに必要とされる最大 絞り力であらわし，ブランク径と絞り力の関係を絞り速度 をパラメータとして示したものが図10である。図11は，図 10に示したブランク径70．75m皿のものについて絞り力と 絞り速度の関係を，ポンチラジヤス部へ白絞油を塗った場 合と塗らない場合について示したものである。

 絞り力は，絞り速度の上昇により増大するが，これは銅板 の変形抵抗の変形速度依存性に対応するものと解される。

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津山高専紀要第3巻第1号（1970）

 図10において，同径ブランクの絞り速度上昇による絞り 力増大量を比較すると，小径ブランクの方が大径ブランク よりも大きい。一丁目，金属の変形抵抗は，小さいひずみ における方が大きいひずみにおけるよるも変形速度の影響 を大きく受けることが知られているが，小径ブランクの最：

大絞り力を示すときの変形量が大径ブランクの最大絞り力 を示すときの変形量よりも小さいため，著しく絞り速度の 影響を受けたものと考えられる。13）

 絞り速度別にブランク径増加による絞り力の増大率を比 較すると，絞り速度が高いときの方が絞り速度が低いとき よりも小さい。ブランク径が増加すると，絞り加工完了の ための塑性変形量が増大する。この増大した塑牲変形が変 形速度の影響を受けるならば，絞り速度が高いときの絞り 力増大率の方が大きい筈である。これは，絞り力の変勤要 因がブランクの変形抵抗のみた限定されないで，変形抵抗 以外の要因，例えばフランジ部における摩擦が絞り速度の 上昇により静摩擦から動摩擦に変化することや，フランジ 部の潤滑が境界潤滑から流体潤滑に変化する14）ためと考え

られる。

 ポンチラジヤス部への潤滑効果は，図11にみられるよう に明らかでない。ポンチラジヤス部の潤滑のちがいによ る絞り力の変化は，本実験条件の範囲内では認められな

い。15）

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4 結 言

 以上の結果をまとめると，この実験の試験速度範囲内に

おいて，

 1．引張速度の上昇により，引張強さは増大するが，全 伸び，r値，φ値およびu値などの変形特性値16）は変化し

ない。

 2．試験片の採取方向により引張試験特性値に差が認め られ，引張強さは圧延方向と0。のもの，全伸び，r値，φ値 およびu値は45。のものが最：も高い。n値の試験片軸方向 による差は認められない。

 3．深絞り加工限をあらわす限界絞り比は，絞り速度の 上昇によりやや低下する傾向を示す。ポンチラジヤヌ部の 潤滑の効果は認められない。

 4．深絞り力は，絞り速度の上昇により増大する。これ は，主に変形抵抗が変形速度によって上昇することの反映

である。

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 この研究の解析において有益なご助言をいただいた広島 大学工学部助教授大森正信先生に深謝します。

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文 献

1） J．C．Wright， Sheet Metal lnd．， 38413 （1961−9），

 649

2） D．H．Lloyd， Sheet Metal lnd．， 39417 （1962−1），

 6

3）阿部，新美，塩飽，深瀬，プレス技術，2−10（1964

  −2）， 28， 31， 36， 39

4） W．T．Lankford，Trans．ASM，42 （1950）， 1197 5）吉田，第15回塑性加工連合講演会前唄，（1964），163 6）岡本，福田，住友金属，15（1963），161

7） R．L．Whitely， Trans． ASM，52 （1960）， 154

9）大森，吉永，武井，金会誌，29−1（1965），1087 10）前田，東大綜年，18−2（1960），1

11）五弓，鈴木，富永，金会誌，30−7（1966），669 12）大森，吉永，重松，小林，日機会前唄集，151（196

  6−4）， 13

13）大森，吉永，森，日機会前罪集，167（1967−4），305

14） H．T．Conpland， D．V． Wilson， Sheet Metal lnd．，

  35−370 （1958−2）， 85

15）春日，プレス技術，2−12（1964−2），5

16）阿部，薄板の引張試験とプレス成形への応用，（196

  5）， 4

一16一