打抜き 成形

水素脆化された超高張力鋼打抜きブランクの疲労特性極限成形システム研究室 南波俊毅

高強度部材

研究目的：超高張力鋼板の水素脆化における疲労特性の調査

切口面での遅れ破壊

パンチ

ダイス

高張力ボルトにおける遅れ破壊，疲労

水素脆化された超高張力鋼打抜きブランクの疲労特性

・ 超高張力鋼板の打抜き加工

・ 遅れ破壊性評価

・ 疲労特性

160

55

打抜き線

打抜き条件

(a)打抜き前 (b)打抜き後評価領域

パンチ

焼入れされたSKD11

ダイス

クリアランス比 6 [％]

＝クリアランス板厚

×100

パンチ

鋼板

板押え 12.5

40140

35

ダイス

鋼板 [MPa] めっき 板厚 [mm] 引張強さ [MPa] 伸び [%]

1470 なし 1.6 1503 7.7

板厚方向

せん断面

破断面

長手方向0.2

0.2

Φ 0.4

せん断面

破断面

長手方向 板厚方向

(a) 打抜き

長手方向 板厚方向

(b) レーザー

-1000

14001000600200

-200

2000

-600

残留応力[MPa]

鋼板切口の残留応力分布

水素脆化された超高張力鋼打抜きブランクの疲労特性

・ 超高張力鋼板の打抜き加工

・ 遅れ破壊性評価

・ 疲労特性

割れ

・高強度鋼 ・ひずみ・引張残留応力 ・表面性状・拡散性水素

遅れ破壊

引張試験

1 mm

鋼板(作用電極)

白金電極(対極)

銀塩化銀参照電極

-1.0 V

3 % NaCl + 0.75 g/L NH4SCN

電源装置(ポテンショスタット)

V

A

+-

i1470 MPa

水素チャージ時間 T

10 mm/s

陰極水素チャージ試験

0 h 24 h

(b) レーザー

割れなし

1mm

(a) 打抜き

割れ

T = 0 h 2 h 3 h 24 h

割れ

割れなし

割れ

陰極水素チャージ試験結果

引張強さ

[MP

a]

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

水素チャージ時間 T [h]0 2 24

伸び[%]

0 2 24

水素チャージ時間 T [h]

9

6

3

0

(a) 引張強さ (b) 伸び

レーザー打抜き

静的引張試験結果

レーザー打抜き

水素脆化された超高張力鋼打抜きブランクの疲労特性

・ 超高張力鋼板の打抜き加工

・ 遅れ破壊性評価

・ 疲労特性

(b) 陰極水素チャージ

V

A

+-

i

水素チャージ時間T =0 ~ 24 h

(a)打抜き

パンチ 鋼板

ダイス

応力

σ [M

Pa]

σ

繰返し回数 [-](c) 引張疲労試験

繰り返し応力σ =100～1000 MPa

40 Hz

引張疲労試験方法

0

疲労試験結果

0

200

400

600

800

1000

1200

103 105104 107

繰返し回数 [-]106

応力

σ[M

Pa]

レーザー0ｈ

打抜き0ｈ

レーザー24ｈ

打抜き2ｈ 打抜き24ｈ(割れあり)

レーザー

打抜き

24h0h

100μm観察方向

打抜き，800MPa

水素脆化された超高張力鋼打抜きブランクの疲労特性

・ 打抜き加工の疲労強度は，水素チャージがある場合とない場合のどちらにおいてもレーザー切断よりも低かった．

・ 水素チャージありの引張試験では,引張強さはなしとほとんど同じであるが，伸びは大きく低下した.