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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145671
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】曲げ加工方法、曲げ加工用の金型及び曲げ加工品
(51)【国際特許分類】
B21D 5/01 20060101AFI20241004BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20241004BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
B21D5/01 B
B21D5/01 L
C22C38/00 302H
C22C38/60
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023058122
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】503378420
【氏名又は名称】日鉄ステンレス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】守本 芳樹
(72)【発明者】
【氏名】石丸 詠一朗
(72)【発明者】
【氏名】原田 和加大
【テーマコード（参考）】
4E063
【Ｆターム（参考）】
4E063AA01
4E063BA01
4E063CA01
4E063DA02
4E063DA03
4E063JA01
4E063MA13
(57)【要約】
【課題】寸法精度が高く、スプリングバックが抑制され、曲げ部における強度不足のおそれがない曲げ加工品を製造する曲げ加工方法を提供する。
【解決手段】パンチ１とダイ２とを用いた金属板材３の曲げ加工方法であり、パンチ１は、パンチ型面１ｂと突起部１ｃとを備え、突起部１ｃの先端面が素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、突起部１ｃの長さが素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされ、ダイ２は、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂとから構成され、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを離間させたまま、パンチ１を下死点に接近させつつ素材を曲げ変形させ、次いで、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを一体化させることで、パンチ型面１ｂおよび突起部１ｃとダイ凹部２ａおよび凹曲面２ｂとをそれぞれ、素材に圧着させる、曲げ加工方法を採用する。
【選択図】図４
【解決手段】パンチ１とダイ２とを用いた金属板材３の曲げ加工方法であり、パンチ１は、パンチ型面１ｂと突起部１ｃとを備え、突起部１ｃの先端面が素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、突起部１ｃの長さが素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされ、ダイ２は、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂとから構成され、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを離間させたまま、パンチ１を下死点に接近させつつ素材を曲げ変形させ、次いで、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを一体化させることで、パンチ型面１ｂおよび突起部１ｃとダイ凹部２ａおよび凹曲面２ｂとをそれぞれ、素材に圧着させる、曲げ加工方法を採用する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パンチとダイとの間に金属板材からなる素材を配置する配置工程と、
前記パンチと前記ダイとを相対接近させて前記素材に対して型曲げ加工する成形工程と、を備えた金属板材の曲げ加工方法であり、
前記素材は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材であり、
前記パンチは、パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備え、前記突起部の先端面が、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイは、一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の底部に前記金属板材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が形成されるものとされており、
前記成形工程は、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する間隔を空けて離間させたまま、前記パンチを、加工中の素材の曲げ角度が（目標成形角度－８）°～（目標成形角度＋２）°の範囲になる下死点に接近させつつ前記素材を曲げ変形させる第１ステップと、
次いで、前記パンチが前記下死点に到達した後に、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを一体化するまで接近させて前記ダイ凹部を形成させることにより、前記パンチの一対の前記パンチ型面および前記突起部と、前記ダイの前記ダイ凹部および前記凹曲面とをそれぞれ、前記素材に圧着させる第２ステップと、を有する、曲げ加工方法。
前記パンチと前記ダイとを相対接近させて前記素材に対して型曲げ加工する成形工程と、を備えた金属板材の曲げ加工方法であり、
前記素材は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材であり、
前記パンチは、パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備え、前記突起部の先端面が、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイは、一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の底部に前記金属板材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が形成されるものとされており、
前記成形工程は、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する間隔を空けて離間させたまま、前記パンチを、加工中の素材の曲げ角度が（目標成形角度－８）°～（目標成形角度＋２）°の範囲になる下死点に接近させつつ前記素材を曲げ変形させる第１ステップと、
次いで、前記パンチが前記下死点に到達した後に、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを一体化するまで接近させて前記ダイ凹部を形成させることにより、前記パンチの一対の前記パンチ型面および前記突起部と、前記ダイの前記ダイ凹部および前記凹曲面とをそれぞれ、前記素材に圧着させる第２ステップと、を有する、曲げ加工方法。
【請求項2】
０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる素材に対して型曲げ加工するための金型であって、
パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備えたパンチと、
前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が設けられたダイブロックからなるダイと、を備え、
前記突起部の先端面は、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイ凹部の底部には、前記素材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が設けられ、
前記ダイは、
一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記ダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の前記凹曲面が形成されるものとされる、曲げ加工用の金型。
パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備えたパンチと、
前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が設けられたダイブロックからなるダイと、を備え、
前記突起部の先端面は、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイ凹部の底部には、前記素材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が設けられ、
前記ダイは、
一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記ダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の前記凹曲面が形成されるものとされる、曲げ加工用の金型。
【請求項3】
０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる板材部と、前記板材部に設けられた曲げ部とを備え、
前記曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径が前記板材部の板厚以下に相当する長さの半径であり、
前記曲げ部の最小肉厚が、前記板材部の板厚ｔの０．７５倍以上であり、
前記曲げ部の曲げ内側には、前記曲げ部の長手方向に沿って凹部が設けられ、
前記凹部は、前記板材部の板厚の３０～１００％の長さに相当する深さとされるとともに、前記板材部の板厚の３０～５０％の長さに相当する曲率半径の凹曲面が底部に設けられている、曲げ加工品。
前記曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径が前記板材部の板厚以下に相当する長さの半径であり、
前記曲げ部の最小肉厚が、前記板材部の板厚ｔの０．７５倍以上であり、
前記曲げ部の曲げ内側には、前記曲げ部の長手方向に沿って凹部が設けられ、
前記凹部は、前記板材部の板厚の３０～１００％の長さに相当する深さとされるとともに、前記板材部の板厚の３０～５０％の長さに相当する曲率半径の凹曲面が底部に設けられている、曲げ加工品。
【請求項4】
前記板材部におけるビッカース硬さＨＶｍに対する前記曲げ部におけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）が１．５０以上１．９０以下の範囲である、請求項３に記載の曲げ加工品。
【請求項5】
前記金属板材は、０．２％耐力が４５０ＭＰａ以上、降伏比が０．５０以上０．９０以下であり、その化学組成が質量％で、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｍｎ：１．００～８．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎｉ：０．１０～６．００％、
Ｃｒ：１７．００～２５．００％、
Ｍｏ：０．１０～２．５０％、
Ｃｕ：０．１０～３．００％、
Ｎ：０．０８０～０．３００％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなるフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板である、請求項３または請求項４に記載の曲げ加工品。
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｍｎ：１．００～８．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎｉ：０．１０～６．００％、
Ｃｒ：１７．００～２５．００％、
Ｍｏ：０．１０～２．５０％、
Ｃｕ：０．１０～３．００％、
Ｎ：０．０８０～０．３００％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなるフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板である、請求項３または請求項４に記載の曲げ加工品。
【請求項6】
前記金属板材は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、下記A群、B群またはC群の1種以上を含有する、請求項５に記載の曲げ加工品。
（Ａ群）Ｓｎ：０．０１～１．００％以下、Ｗ：０．０１～１．００％、Ｖ：０．０１～１．００％、の１種または２種以上。
（Ｂ群）Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．５０％以下、希土類元素：０．５０％以下、の１種または２種以上。
（Ｃ群）Ｎｂ：０．１００％以下
（Ａ群）Ｓｎ：０．０１～１．００％以下、Ｗ：０．０１～１．００％、Ｖ：０．０１～１．００％、の１種または２種以上。
（Ｂ群）Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．５０％以下、希土類元素：０．５０％以下、の１種または２種以上。
（Ｃ群）Ｎｂ：０．１００％以下
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、曲げ加工方法、曲げ加工用の金型及び曲げ加工品に関する。
【背景技術】
【0002】
外装建材、内装建材には、窓枠フレームやカーテンウォールなど視認されやすい箇所に用いられる部材がある。このような部材には、寸法がゆがみなく精緻であり、曲げ加工部の径が小さくシャープな曲げ稜線であるなど、意匠性、美観性が求められる。そして、このような部材には、構造部材としての強度確保の観点から、近年では３００ＭＰａ以上の高耐力を有する金属材料が適用される傾向にある。
【0003】
高耐力な金属板材に対して曲げ加工を行うと、曲げ加工後の寸法精度が低くなる場合がある。寸法精度を高めるために、加工条件を厳しくすると、曲げ部において割れが発生するおそれがある。また、加工条件を厳しくすることで、もらい疵やかじり疵が発生し、意匠性を損ねてしまう場合もある。特に、美観性が重視される建材に適用する場合に問題になる。
【0004】
更に、高耐力な金属板材に対して曲げ加工を繰り返し行うと、曲げ加工に用いる金型が破損するおそれがある。
【0005】
特許文献１には、曲げ加工によって意匠性に優れたシャープな稜線を形成できる溝付き鋼板素材を提供することを可能とする溝付きオーステナイト系ステンレス鋼板が記載されている。しかし、特許文献１では、鋼板表面にＶ溝を設ける必要があり、コスト面で不利になる。また、鋼板表面にＶ溝を設けることによって鋼板の板厚が減少するため、曲げ加工後の曲げ加工品の曲げ部における肉厚が減少し、強度不足のおそれがある。
【0006】
特許文献２には、パンチおよびダイスによって構成される曲げ加工装置を用いて金属板の曲げ加工を行うにあたり、成形ストロークの最終工程で、曲げ加工を受けた金属板の凸面側の少なくともその一部に金属板厚の２０％以下の深さ凹部を付与するプレス加工方法が記載されている。しかし、特許文献２に記載のプレス加工方法によって製造された加工品は、凸面側に凹部が形成されるために、美観を損ねるおそれがあり、外装建材または内装建材の素材として用いることは困難である。また、特許文献２では、素材として軟質なアルミニウム合金板を想定しているものであるから、高耐力を有する金属板材の曲げ加工には適用できないおそれがある。
【0007】
特許文献３には、板厚tなる被加工材を所望の角度に折曲成形するダイおよびパンチからなり、このダイおよびパンチの被加工材を折曲しようとする部分の近傍を板厚tの高々１０％なる高さだけ他の型面より高くし、ダイの頂角部に約半径tの丸みをつけた曲げ型によって、被加工材を折曲成形する方法が記載されている。しかし、特許文献３に記載の折曲成形方法では、折曲成形後のスプリングバックを抑制することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００８－１６９４２３号公報
【特許文献2】特許第３６３３０１２号公報
【特許文献3】特公昭４７－２５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、金型の破損を防止しつつ、寸法精度が高い曲げ加工品を安定的に得ることが可能であり、スプリングバックを抑制することができ、曲げ部における強度不足のおそれがない曲げ加工方法、曲げ加工用の金型及び曲げ加工品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
［１］ パンチとダイとの間に金属板材からなる素材を配置する配置工程と、
前記パンチと前記ダイとを相対接近させて前記素材に対して型曲げ加工する成形工程と、を備えた金属板材の曲げ加工方法であり、
前記素材は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材であり、
前記パンチは、パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備え、前記突起部の先端面が、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイは、一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の底部に前記金属板材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が形成されるものとされており、
前記成形工程は、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する間隔を空けて離間させたまま、前記パンチを、加工中の素材の曲げ角度が（目標成形角度－８）°～（目標成形角度＋２）°の範囲になる下死点に接近させつつ前記素材を曲げ変形させる第１ステップと、
次いで、前記パンチが前記下死点に到達した後に、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを一体化するまで接近させて前記ダイ凹部を形成させることにより、前記パンチの一対の前記パンチ型面および前記突起部と、前記ダイの前記ダイ凹部および前記凹曲面とをそれぞれ、前記素材に圧着させる第２ステップと、を有する、曲げ加工方法。
［２］ ０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる素材に対して型曲げ加工するための金型であって、
パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備えたパンチと、
前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が設けられたダイブロックからなるダイと、を備え、
前記突起部の先端面は、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイ凹部の底部には、前記素材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が設けられ、
前記ダイは、
一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記ダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の前記凹曲面が形成されるものとされる、曲げ加工用の金型。
［３］ ０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる板材部と、前記板材部に設けられた曲げ部とを備え、
前記曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径が前記板材部の板厚以下に相当する長さの半径であり、
前記曲げ部の最小肉厚が、前記板材部の板厚ｔの０．７５倍以上であり、
前記曲げ部の曲げ内側には、前記曲げ部の長手方向に沿って凹部が設けられ、
前記凹部は、前記板材部の板厚の３０～１００％の長さに相当する深さとされるとともに、前記板材部の板厚の３０～５０％の長さに相当する曲率半径の凹曲面が底部に設けられている、曲げ加工品。
［４］ 前記板材部におけるビッカース硬さＨＶｍに対する前記曲げ部におけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）が１．５０以上１．９０以下の範囲である、［３］に記載の曲げ加工品。
［５］ 前記金属板材は、０．２％耐力が４５０ＭＰａ以上、降伏比が０．５０以上０．９０以下であり、その化学組成が質量％で、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｍｎ：１．００～８．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎｉ：０．１０～６．００％、
Ｃｒ：１７．００～２５．００％、
Ｍｏ：０．１０～２．５０％、
Ｃｕ：０．１０～３．００％、
Ｎ：０．０８０～０．３００％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなるフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板である、［３］または［４］に記載の曲げ加工品。
［６］ 前記金属板材は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、下記A群、B群またはC群の1種以上を含有する、［５］に記載の曲げ加工品。
（Ａ群）Ｓｎ：０．０１～１．００％以下、Ｗ：０．０１～１．００％、Ｖ：０．０１～１．００％、の１種または２種以上。
（Ｂ群）Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．５０％以下、希土類元素：０．５０％以下、の１種または２種以上。
（Ｃ群）Ｎｂ：０．１００％以下
［１］ パンチとダイとの間に金属板材からなる素材を配置する配置工程と、
前記パンチと前記ダイとを相対接近させて前記素材に対して型曲げ加工する成形工程と、を備えた金属板材の曲げ加工方法であり、
前記素材は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材であり、
前記パンチは、パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備え、前記突起部の先端面が、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイは、一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の底部に前記金属板材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が形成されるものとされており、
前記成形工程は、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する間隔を空けて離間させたまま、前記パンチを、加工中の素材の曲げ角度が（目標成形角度－８）°～（目標成形角度＋２）°の範囲になる下死点に接近させつつ前記素材を曲げ変形させる第１ステップと、
次いで、前記パンチが前記下死点に到達した後に、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイを一体化するまで接近させて前記ダイ凹部を形成させることにより、前記パンチの一対の前記パンチ型面および前記突起部と、前記ダイの前記ダイ凹部および前記凹曲面とをそれぞれ、前記素材に圧着させる第２ステップと、を有する、曲げ加工方法。
［２］ ０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる素材に対して型曲げ加工するための金型であって、
パンチ先端に向かうにつれて相互に接近する一対のパンチ型面と、前記パンチ先端に設けられた突起部と、を備えたパンチと、
前記一対のパンチ型面に対するＶ字溝状のダイ凹部が設けられたダイブロックからなるダイと、を備え、
前記突起部の先端面は、前記素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面であり、前記突起部の長さが前記素材の板厚の３０％以上１００％以下に相当する長さとされており、
前記ダイ凹部の底部には、前記素材の板厚の５０％以下の長さに相当する曲率半径の凹曲面が設けられ、
前記ダイは、
一方の前記パンチ型面に対する第１傾斜面および前記第１傾斜面の下端側にある第１分割凹曲面を有する第１分割ダイと、他方の前記パンチ型面に対する第２傾斜面および前記第２傾斜面の下端側にある第２分割凹曲面を有する第２分割ダイと、から構成され、
更に前記ダイは、前記第１分割ダイおよび前記第２分割ダイが一体化した際に、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面によって前記ダイ凹部が形成されるとともに、前記第１分割凹曲面および前記第２分割凹曲面が連続することで前記ダイ凹部の前記凹曲面が形成されるものとされる、曲げ加工用の金型。
［３］ ０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる板材部と、前記板材部に設けられた曲げ部とを備え、
前記曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径が前記板材部の板厚以下に相当する長さの半径であり、
前記曲げ部の最小肉厚が、前記板材部の板厚ｔの０．７５倍以上であり、
前記曲げ部の曲げ内側には、前記曲げ部の長手方向に沿って凹部が設けられ、
前記凹部は、前記板材部の板厚の３０～１００％の長さに相当する深さとされるとともに、前記板材部の板厚の３０～５０％の長さに相当する曲率半径の凹曲面が底部に設けられている、曲げ加工品。
［４］ 前記板材部におけるビッカース硬さＨＶｍに対する前記曲げ部におけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）が１．５０以上１．９０以下の範囲である、［３］に記載の曲げ加工品。
［５］ 前記金属板材は、０．２％耐力が４５０ＭＰａ以上、降伏比が０．５０以上０．９０以下であり、その化学組成が質量％で、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｍｎ：１．００～８．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎｉ：０．１０～６．００％、
Ｃｒ：１７．００～２５．００％、
Ｍｏ：０．１０～２．５０％、
Ｃｕ：０．１０～３．００％、
Ｎ：０．０８０～０．３００％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなるフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板である、［３］または［４］に記載の曲げ加工品。
［６］ 前記金属板材は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、下記A群、B群またはC群の1種以上を含有する、［５］に記載の曲げ加工品。
（Ａ群）Ｓｎ：０．０１～１．００％以下、Ｗ：０．０１～１．００％、Ｖ：０．０１～１．００％、の１種または２種以上。
（Ｂ群）Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．５０％以下、希土類元素：０．５０％以下、の１種または２種以上。
（Ｃ群）Ｎｂ：０．１００％以下
【発明の効果】
【0011】
本発明の曲げ加工方法によれば、パンチとダイとを用いて素材に対して型曲げ加工する際に、パンチ先端に突起部が設けられたパンチと、一体化した場合にＶ字溝状のダイ凹部およびその底部が凹曲面とされたダイを構成する第１分割ダイおよび第２分割ダイを用いて、第１分割ダイおよび第２分割ダイを離間させたまま、パンチを下死点に接近させつつ素材を曲げ変形させ、次いで、パンチが下死点に到達後に、第１分割ダイおよび第２分割ダイを一体化させて、パンチ型面および突起部と、ダイ凹部および凹曲面とをそれぞれ、素材に圧着させることで、ダイ凹部の底部にまで材料流入が生じるようになり、また、ダイの破損が防止される。
更に、ダイ凹部の底部の凹曲面の曲率半径が素材の板厚の５０％以下に相当する長さとされるとともに、突起部の長さが素材の板厚の１００％以下に相当する長さとされているので、曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径が小さくなる。
更にまた、突起部を有するパンチを用いることで、曲げ部における残留応力の分布状態を、突起部がないパンチを用いて型曲げ加工した場合の曲げ部における残留応力の分布状態に比べて、異なる分布状態にする。従来の型曲げ加工では、曲げ外側の引張残留応力と曲げ内側の圧縮残留応力とによりスプリングバックが生じると考えられているが、本発明では曲げ部の残留応力分布が従来に比べて変化することにより、型曲げ加工後のスプリングバックが小さくなる。
よって、本発明によれば、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材を素材として、ダイの破損を防止しつつ、寸法精度が高い曲げ加工品を安定的に製造することができる。すなわち、本発明に係る加工方法によれば、曲げ部外側の凸曲面の曲率半径が小さくシャープな形状になり、型曲げ加工後のスプリングバックが小さい曲げ加工品を、ダイの破損を防止しつつ、製造できる。
更に、ダイ凹部の底部の凹曲面の曲率半径が素材の板厚の５０％以下に相当する長さとされるとともに、突起部の長さが素材の板厚の１００％以下に相当する長さとされているので、曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径が小さくなる。
更にまた、突起部を有するパンチを用いることで、曲げ部における残留応力の分布状態を、突起部がないパンチを用いて型曲げ加工した場合の曲げ部における残留応力の分布状態に比べて、異なる分布状態にする。従来の型曲げ加工では、曲げ外側の引張残留応力と曲げ内側の圧縮残留応力とによりスプリングバックが生じると考えられているが、本発明では曲げ部の残留応力分布が従来に比べて変化することにより、型曲げ加工後のスプリングバックが小さくなる。
よって、本発明によれば、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材を素材として、ダイの破損を防止しつつ、寸法精度が高い曲げ加工品を安定的に製造することができる。すなわち、本発明に係る加工方法によれば、曲げ部外側の凸曲面の曲率半径が小さくシャープな形状になり、型曲げ加工後のスプリングバックが小さい曲げ加工品を、ダイの破損を防止しつつ、製造できる。
【0012】
本発明の曲げ加工用の金型によれば、パンチ先端に突起部が設けられたパンチと、Ｖ字溝状のダイ凹部の底部が凹曲面とされたダイと、を備え、突起部の先端面が、素材の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径の凸曲面とされており、更に突起部の長さが素材の板厚の１００％以下に相当する長さとされているので、この金型を、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる素材を型曲げ加工する際の金型として用いることにより、寸法精度が高い曲げ加工品を安定的に製造することができる。
【0013】
また、本発明の曲げ加工用の金型によれば、ダイが、第１分割ダイと第２分割ダイとから構成され、第１分割ダイおよび第２分割ダイが一体化した際に、ダイ凹部が形成されるとともにダイ凹部の凹曲面が形成されるので、ダイの破損を防止することができる。
【0014】
本発明の曲げ加工品によれば、曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径が板材部の板厚以下に相当する長さの半径であり、曲げ部の曲げ内側に、板材部の板厚の３０～１００％の長さに相当する深さの凹部が設けられるとともに、凹部の底部に凹曲面が設けられているので、曲げ部外側の凸曲面の曲率半径が小さくシャープな形状とすることができる。また、曲げ部の最小肉厚が板材部の板厚の０．７５倍以上であるので、曲げ部における強度を十分な強度にすることができる。
【0015】
また、本発明の曲げ加工品には、曲げ部の長手方向に沿って凹部が設けられ、この凹部の内部には凹曲面が設けられている。この凹部は型曲げ加工時にパンチの突起部によって形成された圧痕である。このような圧痕が設けられることで、曲げ加工品の曲げ部は、曲げ部の肉厚方向の圧縮残留応力が付与された状態にある。よって、本発明によれば、従来の圧縮残留応力と引張残留応力との関係から生じるスプリングバックが軽減され、スプリングバックを小さくできる。また、凹部の内面が凹曲面であるので、凹部を起点とする割れの発生も防止できる。
【0016】
また、本発明の曲げ加工品によれば、板材部におけるビッカース硬さＨＶｍに対する曲げ部におけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）が１．５０～１．９０の範囲であり、曲げ部のビッカース硬さが高くなっているため、曲げ部に凹部が設けられることにより曲げ部の肉厚が板材部の板厚よりも小さくなるにも関わらず、曲げ部に十分な強度を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態である曲げ加工方法、曲げ加工用の金型（以下、金型という場合がある。）及び曲げ加工品について説明する。
【0019】
本実施形態の概要は次の通りである。
本実施形態の曲げ加工方法は、図２に示すように、パンチ１とダイ２との間に金属板材からなる素材３を配置する配置工程と、図３及び図４に示すように、パンチ１とダイ２とを相対接近させて素材３に対して型曲げ加工する成形工程とを備える。素材３は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚ｔが６．０ｍｍ以下を満足する金属板材である。
本実施形態の曲げ加工方法は、図２に示すように、パンチ１とダイ２との間に金属板材からなる素材３を配置する配置工程と、図３及び図４に示すように、パンチ１とダイ２とを相対接近させて素材３に対して型曲げ加工する成形工程とを備える。素材３は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚ｔが６．０ｍｍ以下を満足する金属板材である。
【0020】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、パンチ１は、一対のパンチ型面１ｂと、パンチ先端１ａに設けられた突起部１ｃとを備えている。突起部１ｃの先端面１ｅが凸曲面であり、突起部１ｃの長さＨは所定の長さとされる。また、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ダイ２は、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂとにより構成される。第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂは、図１Ｂに示すように相互に離間させることも、図１Ａに示すように一体化させることもできる。第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂが一体化されると、図１Ａに示すように、一対のパンチ型面１ｂに対するＶ字溝状のダイ凹部２ａが形成される。また、ダイ凹部２ａの底部２ｄには、所定の曲率半径Ｒｄの凹曲面２ｂが設けられる。
【0021】
成形工程は、図３に示すように、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂとを離間させたまま、パンチ１を下死点に向けて移動させ、次いで、図４に示すように、パンチ１が下死点に到達後に、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂを一体化させる。これにより、図５に示すような、曲げ部外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutが小さくなり、シャープな形状の曲げ部４ｂを有する曲げ加工品４が得られる。
以下、本実施形態について順次説明する。
以下、本実施形態について順次説明する。
【0022】
（素材）
本実施形態に係る素材３は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚ｔが６．０ｍｍ以下を満足する金属板材である。
以下、素材３として好適な金属板材の限定理由を述べる。
本実施形態に係る素材３は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚ｔが６．０ｍｍ以下を満足する金属板材である。
以下、素材３として好適な金属板材の限定理由を述べる。
【0023】
＜０．２％耐力＞
本実施形態に係る金属板材の０．２％耐力は３００ＭＰａ以上とする。これにより、本実施形態の金属板材を外装建材や内装建材の素材として用いた場合に、十分な強度を確保できる。０．２％耐力が３００ＭＰａ未満では、強度が不足してしまう。０．２％耐力は４５０ＭＰａ以上であってもよい。
本実施形態に係る金属板材の０．２％耐力は３００ＭＰａ以上とする。これにより、本実施形態の金属板材を外装建材や内装建材の素材として用いた場合に、十分な強度を確保できる。０．２％耐力が３００ＭＰａ未満では、強度が不足してしまう。０．２％耐力は４５０ＭＰａ以上であってもよい。
【0024】
＜降伏比＞
本実施形態に係る金属板材の降伏比は０．９０以下とする。これにより、曲げ成形時において曲げ部、特に曲げ部外側の面の割れを抑制することが可能となる。降伏比が０．９０を超える場合、曲げ成形中に曲げ部の外側の面に割れが生じ、外観に優れた曲げ加工品を提供することができなくなる。なお、引張強さ（ＴＳ）に対する降伏強さ（ＹＳ）の割合を降伏比（ＹＳ／ＴＳ）といい、ここでは０．２％耐力を降伏強さ（ＹＳ）とする。降伏比は０．５０以上であってもよい。
本実施形態に係る金属板材の降伏比は０．９０以下とする。これにより、曲げ成形時において曲げ部、特に曲げ部外側の面の割れを抑制することが可能となる。降伏比が０．９０を超える場合、曲げ成形中に曲げ部の外側の面に割れが生じ、外観に優れた曲げ加工品を提供することができなくなる。なお、引張強さ（ＴＳ）に対する降伏強さ（ＹＳ）の割合を降伏比（ＹＳ／ＴＳ）といい、ここでは０．２％耐力を降伏強さ（ＹＳ）とする。降伏比は０．５０以上であってもよい。
【0025】
＜板厚＞
本実施形態に係る金属板材の板厚ｔは、６．０ｍｍ以下、好ましくは４．０ｍｍ以下とする。板厚ｔの下限は０．５ｍｍ以上であってもよく、１ｍｍ以上であってもよい。板厚ｔを６．０ｍｍ以下とすることにより、曲げ成形後の曲げ加工品のスプリングバックを小さくすることができる。
本実施形態に係る金属板材の板厚ｔは、６．０ｍｍ以下、好ましくは４．０ｍｍ以下とする。板厚ｔの下限は０．５ｍｍ以上であってもよく、１ｍｍ以上であってもよい。板厚ｔを６．０ｍｍ以下とすることにより、曲げ成形後の曲げ加工品のスプリングバックを小さくすることができる。
【0026】
本実施形態に係る金属板材は、フェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板（以下、二相ステンレス鋼板という）が好ましく用いられる。二相ステンレス鋼板は、十分な強度があり、また、オーステナイト系ステンレス鋼板よりも安価であり、かつ、フェライト系ステンレス鋼板よりも耐食性に優れている。
【0027】
しかし、オーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼に比べて耐力が高いため、曲げ加工を行うと、曲げ加工後の寸法精度が低くなる場合がある。寸法精度を高めるために、加工条件を厳しくすると、曲げ部において割れが発生するおそれがある。また、加工条件を厳しくすることで、もらい疵やかじり疵が発生し、意匠性、美観性を損ねてしまう場合もある。
【0028】
更には、素材自体が硬いため、成形圧力を大きくせざるを得ないところ、パンチおよびダイに大きな応力集中が起こり、金型が破損するおそれがある。そのため、視認されやすい箇所に用いる曲げ加工が必要な外装建材、内装建材として二相ステンレス鋼板を適用することが困難であった。
【0029】
しかしながら、本発明を適用することで、このような問題を生じることなく、特に金型を破損させることなく、曲げ加工を施すことができ、また、意匠性、美観性に優れた曲げ加工品を提供することができる。
【0030】
また、金属板材が二相ステンレス鋼板である場合、０．２％耐力は４５０ＭＰａ以上、降伏比が０．５０以上０．９０以下、板厚ｔが６．０ｍｍ以下の鋼板であってもよい。
【0031】
（金型）
次に、本実施形態の曲げ加工品を製造する際に用いられる、金属板材の曲げ加工用の金型について図１Ａ～図１Ｃを参照しつつ説明する。
本実施形態に係る金型Ｋは、いわゆる型曲げ加工用の金型である。すなわち、本実施形態に係る金型Ｋは、素材３の両端３ａを自由端として、素材３の上下から金型Ｋ（パンチ１及びダイ２）を押し付けて曲げる加工方法の金型として用いられる。以下、本実施形態の金型Ｋについて説明する。
次に、本実施形態の曲げ加工品を製造する際に用いられる、金属板材の曲げ加工用の金型について図１Ａ～図１Ｃを参照しつつ説明する。
本実施形態に係る金型Ｋは、いわゆる型曲げ加工用の金型である。すなわち、本実施形態に係る金型Ｋは、素材３の両端３ａを自由端として、素材３の上下から金型Ｋ（パンチ１及びダイ２）を押し付けて曲げる加工方法の金型として用いられる。以下、本実施形態の金型Ｋについて説明する。
【0032】
本実施形態に係る金型Ｋは、パンチ１及びダイ２とから構成される。ダイ２は、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂとにより構成される。
【0033】
パンチ１は、図１に示すように、パンチ先端１ａに向かうにつれて相互に接近するように傾斜する一対のパンチ型面１ｂと、パンチ先端１ａに設けられた突起部１ｃと、が備えられている。一対のパンチ型面１ｂは、その相対角度θｐが例えば８０～１００°の範囲とされており、好ましくは８５～９５°とされており、より好ましくは８８～９２°とされており、更に好ましくは９０°とされる。一対のパンチ型面１ｂは、パンチ１の外形を形作るものであり、パンチ先端１ａに向かって相互に接近するように傾斜している。パンチ先端１ａには突起部１ｃがある。
【0034】
突起部１ｃは、パンチ先端１ａからダイ２側に向けて突出している。突起部１ｃは、図１Ａおよび図１Ｃに示すように、パンチ型面１ｂに接する側壁面１ｄと、側壁面１ｄに接する先端面１ｅとを有する。側壁面１ｄは平面とされ、先端面１ｅは凸曲面とされている。
【0035】
突起部１ｃの先端面１ｅは、曲率半径Ｒｐの凸曲面とされている。先端面１ｅの曲率半径Ｒｐは、素材３の板厚ｔの３０％以上５０％以下の長さ、すなわち、０．３０ｔ～０．５０ｔの長さに相当する半径とされる。曲率半径Ｒｐを素材３の板厚ｔの３０％（０．３０ｔ）以上の長さに相当する半径とすることで、後述するように、曲げ部４ｂに対して十分な圧縮応力を付与することができ、これにより曲げ加工品４のスプリングバックを低減できる。また、曲率半径Ｒｐを素材３の板厚ｔの５０％（０．５０ｔ）以下の長さに相当する半径とすることで、曲げ加工後の曲げ部４ｂにおける曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutを小さくすることができる。また、先端面１ｅを凸曲面とすることで、曲げ加工品４の曲げ部４ｂの割れを防止できる。
【0036】
突起部１ｃの長さＨは、素材３の板厚ｔの３０％以上１００％以下に相当する長さ、すなわち、０．３０ｔ～１．００ｔに相当する長さとされる。突起部１ｃの長さＨは、図１Ａおよび図１Ｃに示すように、突起部１ｃの突出方向の長さであって、側壁面１ｄとパンチ型面１ｂとの境界の位置から、先端面１ｅまでの長さとする。突起部１ｃの長さＨを素材３の板厚ｔの３０％（０．３０ｔ）以上に相当する長さとすることで、ダイ凹部２ａの底部への材料流動を促進して、曲げ加工後の曲げ部４ｂにおける曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutを小さくすることができる。また、曲げ部４ｂに十分な圧縮応力を付与することができ、曲げ加工品のスプリングバックが抑えられる。また、突起部１ｃの長さＨを素材３の板厚ｔの１００％（１．００ｔ）以下に相当する長さとすることで、曲げ加工後の曲げ部４ｂにおける曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutを小さくすることができる。
【0037】
突起部１ｃの長さＨは、側壁面１ｄとパンチ型面１ｂとの境界の位置から先端面１ｅまでの長さとするが、側壁面１ｄとパンチ型面１ｂとの境界の位置が不明りょうな場合は、突起部１ｃの長さＨを次のように決定してもよい。すなわち、図１Ｃに示すように、パンチ型面１ｂの輪郭線の延長線と、側壁面１ｄの輪郭線の延長線との交点Ｘの位置を特定し、交点Ｘから突起部１ｃの幅Ｗ方向に仮想の水平線Ｍを描く。そして、水平線Ｍと突起部１ｃの先端（凸曲面の頂点）との間の距離を、突起部１ｃの長さＨとする。
【0038】
また、突起部１ｃの側壁面１ｄ同士の間隔、すなわち突起部１ｃの幅Ｗは、素材３の板厚ｔの５０％以上１５０％以下（０．５０ｔ～１．５０ｔ）に相当する長さとすることが好ましい。これにより、突起部１ｃの破損を防止できる。
【0039】
また、一対のパンチ型面１ｂと突起部１ｃとの境界には凹曲面１ｇが設けられていてもよい。凹曲面１ｇの曲率半径Ｒｊは、素材３の板厚ｔの１５０％以下（１．５０ｔ）の長さに相当する曲率半径とすることが好ましい。凹曲面１ｇが設けられることで、突起部１ｃの破損を防止できる。
【0040】
次に、ダイ２について説明する。ダイ２は、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂとから構成される。第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂは、図１Ａに示すように一体化することも、また、図１Ｂに示すように相互に分割することも自在とされている。
【0041】
第１分割ダイ２Ａは、分割ブロック１２Ａからなる。分割ブロック１２Ａの上側には、パンチ１の一方のパンチ型面１ｂに対する第１傾斜面１２ａと、第１傾斜面１２ａの下端側にある第１分割凹曲面１２ｂとが設けられている。第１傾斜面１２ａと第１分割凹曲面１２ｂとは隣接している。また、分割ブロック１２Ａの側方には、第１分割面１２ｅがある。第１分割面１２ｅは、第１分割凹曲面１２ｂに隣接している。
【0042】
第２分割ダイ２Ｂは、分割ブロック１２Ｂからなる。分割ブロック１２Ｂの上側には、パンチ１のもう一方のパンチ型面１ｂに対する第２傾斜面１２ｃと、第２傾斜面１２ｃの下端側にある第２分割凹曲面１２ｄとが設けられている。第２傾斜面１２ｃと第２分割凹曲面１２ｄとは隣接している。また、分割ブロック１２Ｂの側方には、第２分割面１２ｆがある。第２分割面１２ｆは、第２分割凹曲面１２ｄに隣接している。
【0043】
第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂは、図１Ａに示すように、第１分割ダイ２Ａの第１分割面１２ｅと、第２分割ダイ２Ｂの第２分割面１２ｆとが相互に接することにより、一体化してダイ２を構成することが可能とされている。第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂが一体化した場合、分割ブロック１２Ａおよび分割ブロック１２Ｂは、ダイブロック２Ｃを構成する。また、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂが一体化した場合、第１傾斜面１２ａおよび第２傾斜面１２ｃによってダイ凹部２ａが形成されるとともに、第１分割凹曲面１２ｂおよび第２分割凹曲面１２ｄが連続することでダイ凹部２ａの底部に凹曲面２ｂが形成される。
【0044】
すなわち、図１Ａに示すように、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂが一体化されてなるダイ２には、分割ブロック１２Ａおよび分割ブロック１２Ｂからなるダイブロック２Ｃが備えられる。第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂが一体化することで、ダイブロック２Ｃにはダイ凹部２ａが設けられる。ダイ凹部２ａは、ダイブロック２Ｃの上面２ｍに設けられる。ダイ凹部２ａの断面形状は、パンチ１の一対のパンチ型面１ｂに対するＶ字溝状とされる。すなわち、ダイ凹部２ａは、一対のパンチ型面１ｂに対応する一対のダイ型面２ｃと、ダイ凹部２ａの底部２ｄに設けられた凹曲面２ｂとによって区画される。一対のダイ型面２ｃは、第１傾斜面１２ａおよび第２傾斜面１２ｃで構成され、凹曲面２ｂは第１分割凹曲面１２ｂおよび第２分割凹曲面１２ｄで構成される。
【0045】
一対のダイ型面２ｃは、ダイ凹部２ａの底部２ｄに向かうにつれて相互に接近するように傾斜している。凹曲面２ｂは、これら一対のダイ型面２ｃの間に位置している。一対のダイ型面２ｃ及び凹曲面２ｂは相互に接している。
【0046】
ダイ凹部２ａの凹曲面２ｂの曲率半径Ｒｄは、素材３の板厚ｔの５０％以下の長さ、すなわち、０．５０ｔ以下の長さに相当する半径とされている。曲率半径Ｒｄを素材３の板厚ｔの５０％（０．５０ｔ）以下の半径にすることで、ダイ凹部２ａの底部２ｄに材料流動可能な空間が確保され、曲げ加工後の曲げ部４ｂにおける曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutを小さくすることができ、また、曲げ部４ｂに対してスプリングゴーが生じない程度の適度な大きさの圧縮応力を加えることができ、スプリングバックを抑制できる。凹曲面２ｂの曲率半径Ｒｄの下限は特に限定する必要はないが、素材３の板厚ｔの２０％以上の長さ、すなわち、０．２０ｔ以上の長さに相当する半径としてもよい。
【0047】
次に、本実施形態の曲げ加工方法について図２～図４を参照して説明する。本実施形態の曲げ加工方法は、素材３に対してパンチ１及びダイ２を用いた型曲げ加工を行うことにより、素材３に曲げ部４ｂを形成する。曲げ加工に用いるパンチ１及びダイ２は、図１Ａおよび図１Ｂに示した通りである。本実施形態の曲げ加工方法は、配置工程と成形工程とを備える。
【0048】
（配置工程）
配置工程は、図２に示すように、ダイ２を構成する第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを離間させた状態とし、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂの上面２ｍ上に素材３を載置し、更にその上方にパンチ１を配置する。素材３は、上面３ｂがパンチ１側に向けられ、また、下面３ｃが第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂの上面２ｍに接するように設置される。このようにして、パンチ１とダイ２の間に素材３を配置する。素材３の両端３ａは、拘束させずに自由端とする。なお、パンチ１、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂは、図示しないプレス成形機に装着されている。
配置工程は、図２に示すように、ダイ２を構成する第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを離間させた状態とし、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂの上面２ｍ上に素材３を載置し、更にその上方にパンチ１を配置する。素材３は、上面３ｂがパンチ１側に向けられ、また、下面３ｃが第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂの上面２ｍに接するように設置される。このようにして、パンチ１とダイ２の間に素材３を配置する。素材３の両端３ａは、拘束させずに自由端とする。なお、パンチ１、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂは、図示しないプレス成形機に装着されている。
【0049】
（成形工程）
次に、成形工程では、プレス成形機を作動させて、パンチ１を下死点に向けて接近させる第１ステップと、パンチ１が下死点に到達後に、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを接近させて一体化させる第２ステップとを順次行うことで、素材３に対して型曲げ加工を行う。
次に、成形工程では、プレス成形機を作動させて、パンチ１を下死点に向けて接近させる第１ステップと、パンチ１が下死点に到達後に、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを接近させて一体化させる第２ステップとを順次行うことで、素材３に対して型曲げ加工を行う。
【0050】
第１ステップでは、図３に示すように、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを離間させたまま、パンチ１を下死点に接近させるべく、パンチ１とダイ２（第１分割ダイ２Ａ、第２分割ダイ２Ｂ）とを相対的に接近させて、素材３の上面３ｂにパンチ１の突起部１ｃを押し当てる。突起部１ｃが押し当てられた素材３は、パンチ１によって下方に押し込まれる。これにより素材３は、突起部１ｃが接触している箇所において曲げ変形（塑性変形）が開始される。
【0051】
なお、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを離間させる場合、第１分割面１２ｅと第２分割面１２ｆとの間隔ｚを、素材３の板厚ｔの３０％以上５０％以下（０．３０ｔ～０．５０ｔ）の長さに相当する距離とすることが好ましい。第１分割面１２ｅと第２分割面１２ｆとの間隔ｚが、素材の板厚ｔの３０％に相当する長さよりも短いと、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂの第１分割凹曲面１２ｂおよび第２分割凹曲面１２ｄに、素材３を介して突起部１ｃの押し下げによる応力が集中し、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂが破損しやすくなる。一方、第１分割面１２ｅと第２分割面１２ｆとの間隔ｚが、素材の板厚ｔの５０％に相当する長さよりも長いと、曲げ加工品の曲げ角度を狙いの角度にすることができなくなる。
【0052】
パンチ１を更に押し下げると、素材３が曲げ変形（塑性変形）を受けつつ、素材の下面３ｃが第１分割ダイ２Ａの第１傾斜面１２ａ、第２分割ダイ２Ｂの第２傾斜面１２ｃにそれぞれ接触する。その一方で素材３の下面３ｃは第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂの上面２ｍから離間する。素材３の上面３ｂは、突起部１ｃのみと接触しており、素材３の上面３ｂとパンチ型面１ｂとは接触していない。
【0053】
なお、パンチ１の下死点は、加工中の素材３の曲げ角度が（目標成形角度－８）°～（目標成形角度＋２）°の範囲になる位置とする。ここで、目標成形角度は、曲げ成形品４の曲げ角度θの目標値を意味するが、パンチ１のパンチ型面１ｂの相対角度θｐとしてもよい。素材３の曲げ角度が（目標成形角度＋２）°超になる位置をパンチ１の下死点とすると、パンチ１の押し込み量が不足し、形状不良が起きてしまうので好ましくない。また、素材３の曲げ角度が（目標成形角度－８）°未満になる位置をパンチ１の下死点とすると、パンチ１の押し込み量が過剰になり、後述する材料流動が起きにくくなるので好ましくない。また、曲げ加工後のスプリングバックおよびスプリングゴー抑制の観点から、より好ましいパンチ１の下死点は、加工中の素材３の曲げ角度が（目標成形角度－４）°～（目標成形角度）°の範囲になる位置である。
【0054】
次に、第２ステップでは、パンチ１が下死点に到達した後に、図４に示すように、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを相互に接近させ、第１分割面１２ｅおよび第２分割面１２ｆを当接させる。このようにして、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを一体化させるまで接近させる。第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂが一体化することでダイ２が構成され、ダイ凹部２ａが形成されるとともに、ダイ凹部２ａの底部２ｄに凹曲面２ｂが形成される。そして、パンチ１の一対のパンチ型面１ｂおよび突起部１ｃと、ダイのダイ凹部２ａおよび凹曲面２ｂとがそれぞれ、素材３に圧着される。これにより、素材３に曲げ部４ｂが形成される。
【0055】
下死点に到達した後のパンチ１は静止したままであるため、突起部１ｃの近傍に位置する素材３は、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂの相互接近に伴って、突起部１ｃの両側から突起部１ｃの側壁面１ｄに押し当てられる。突起部１ｃの側壁面１ｄに押し当てられた素材３は、鍛造に近い加工を受ける。これにより、曲げ部４ｂにおいて材料流動が起こり、素材３の下面３ｃとダイ２の凹曲面２ｂとの間に向けて材料流動が起こる。これにより、曲げ部４ｂの曲げ外側の凸曲面４ｃは、ダイ２の凹曲面２ｂによって成形されるようになり、その曲率半径Ｒoutが小さくなる。以上により、図５に示すような、曲げ部４ｂを有する曲げ加工品４が製造される。
【0056】
図６には、比較のために、突起部を有しないパンチ１１１と、分割されていないダイ１０２を用いた場合の断面模式図を示す。突起部を有しないパンチ１１１によって素材３を型曲げ加工した場合は、図６に示すように、素材３の上面３ｂ及び下面３ｃにパンチ型面１１１ｂ及びダイ型面１０２ｃがそれぞれ密着するまでパンチ１１１及びダイ１０２を相対的に接近させるが、パンチ１１１に突起部が無いため、曲げ部１４ｂにおいて材料流動が起こらず、素材３の下面３ｃとダイ１０２の凹曲面１０２ｂとの間に空隙Ｓ１が残ったまま型曲げ加工が終了することになる。このため、突起部を有しないパンチ１１１を用いて製造された曲げ加工品は、曲げ部１４ｂの曲げ外側の凸曲面１４ｃの曲率半径Ｒoutを小さくすることができない。また、曲げ部１４ｂの肉厚方向に圧縮残留応力が付与されないため、スプリングバックも抑えにくくなる。図６の場合においてスプリングバックを抑えるためには、下死点において大きな力で素材３を押し込む(決め押しをする)ことが有効であるが、その場合はダイ１０２への負荷が大きくなり、分割されていないダイ１０２の破損が起こり得る。
【0057】
次に、本実施形態に係る曲げ加工品４について説明する。図５には、本実施形態の曲げ加工品の断面模式図を示す。
【0058】
本実施形態に係る曲げ加工品４は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚ｔが６．０ｍｍ以下の金属板材からなる板材部４ａと、板材部４ａに設けられた曲げ部４ｂと、が備えられている。曲げ部４ｂの曲げ外側には凸曲面４ｃが設けられ、曲げ内側には深さＤの凹部４ｄが設けられている。
【0059】
曲げ部４ｂの曲げ角度θは、８５°～９５°の範囲とされ、より好ましくは８８～９２°の範囲とされ、更に好ましくは９０°とされる。これは、狙いの曲げ角度θを９０°とした場合に曲げ部４ｂにおける曲げ角度θが±５°または±２°の範囲内になることを意味する。曲げ角度θを前述の範囲内とされることで、曲げ角度θのばらつきが小さくなり、曲げ部４ｂの曲げ外側の全長に渡って、シャープな稜線を有するものとなる。
【0060】
また、曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutは、板材部４ａの板厚以下に相当する長さの半径とされる。曲げ外側の凸曲面４ｅの曲率半径Ｒoutを、板材部４ａの板厚ｔ以下にすることで、曲げ部４ｂの曲げ外側の外観が角張ったシャープな外観となり、外装建材、内装建材の素材として好適に用いることができる。
【0061】
曲げ部４ｂの曲げ内側には、深さＤの凹部４ｄが設けられている。この凹部４ｄは、成形工程の最終段階においてパンチ１の突起部１ｃが素材に密着されたことにより形成された圧痕である。凹部４ｄには、突起部１ｃの先端面１ｅによって形成された凹曲面４ｅが設けられている。凹部４ｄの内部が凹曲面４ｅであることで、凹部４ｄを起点とする割れの発生が防止される。
【0062】
また、曲げ部４ｂの曲げ内側に設けられた凹部４ｄの深さＤは、板材部４ａの板厚tの３０～１００％（０．３０ｔ～１．００ｔ）の長さに相当する深さとされる。更に凹部４ｄには、その底部に板材部４ａの板厚ｔの３０～５０％（０．３０ｔ～０．５０ｔ）の長さに相当する曲率半径Ｒｑの凹曲面４ｅが設けられる。凹部の深さＤおよび凹曲面４ｅの曲率半径Ｒｑを上記の範囲とすることで、曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutを小さくすることが可能になり、また、割れの発生も防止できる。凹部４ｄの深さＤは、図５に示すように、凹部４ｄの深さ方向の長さであって、パンチ１の側壁面１ｄとパンチ型面１ｂとの境界に相当する位置から、パンチの突起部１ｃの先端（凸曲面の頂点）に相当する凹部４ｄの溝底（凹曲面４ｅの頂点）までの長さとする。凹部４ｄの深さＤは、パンチの突起部１ｃの長さＨの測定方法と同様にして決定することができる。
【0063】
また、曲げ部４ｂの曲げ内側に凹部４ｄが設けられることにより、曲げ部４ｂにおける肉厚が、板材部４ａにおける板厚ｔより小さくなるが、曲げ部４ｂにおける最小肉厚は板材部４ａの板厚ｔの０．７５倍（０．７５ｔ）以上とする必要がある。これにより、曲げ部４ｂの強度を十分なものとすることができる。
【0064】
また、板材部４ａにおけるビッカース硬さＨＶｍに対する曲げ部４ｂにおけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）は、１．５０以上１．９０以下の範囲であることが好ましい。本実施形態に係る曲げ部４ｂには、素材３が塑性変形されたことよって生じる加工硬化に加えて、成形工程中に突起部１ｃによって肉厚方向の残留応力が付与されたことによる加工硬化も加わる。このため、本実施形態に係る曲げ部品４の曲げ部４ｂの硬度は、板材部４ａの硬度より高くなり、曲げ部４ｂの強度が増加する。その一方で、曲げ部４ｂの硬度が高くなりすぎると、曲げ部４ｂにおいて割れが生じやすくなる。よって、板材部４ａにおけるビッカース硬さＨＶｍに対する曲げ部４ｂにおけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）を１．５０～１．９０の範囲とすることが好ましい。
【0065】
板材部４ａのビッカース硬さＨＶｍおよび曲げ部４ｂのビッカース硬さＨＶｒはそれぞれ次のように測定する。
【0066】
板材部４ａのビッカース硬さＨＶｍは、図５に示すように、曲げ加工品の板端からｔｍｍの位置において、曲げ内側面と曲げ外側面を結ぶ仮想線Ｌ１を板材部４ａの厚み方向に沿って設定し、この仮想線Ｌ１上の少なくとも３箇所においてビッカース硬さＨＶを測定して、これら測定値の平均を、板材部４ａにおけるビッカース硬さＨＶｍとする。なお、ｔは板材部の板厚４ａである。
【0067】
曲げ部４ｂのビッカース硬さＨＶｒは、図５に示すように、曲げ部４ｂの最小肉厚部において、曲げ内側面と曲げ外側面を結ぶ仮想線Ｌ２を板材部４ａの厚み方向に沿って設定し、この仮想線Ｌ２上の少なくとも３箇所においてビッカース硬さＨＶを測定して、これら測定値の平均を、曲げ部４ｂにおけるビッカース硬度ＨＶｒとする。
【0068】
仮想線Ｌ１およびＬ２上における測定位置の間隔は、例えば、１００μｍとする。
【0069】
ビッカース硬さＨＶの測定は、マイクロビッカース硬度計を用いるとよい。ビッカース硬さＨＶの測定は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９におけるマイクロビッカース硬さ試験に準じて行う。試験力（Ｆ）は、０．０９８Ｎとする（ＨＶ０．０１）。
【0070】
曲げ加工品４の素材は、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、好ましくは４５０ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、好ましくは０．５０～０．９０、板厚ｔが６．０ｍｍ以下のフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板が好ましく用いられる。
【0071】
そのようなステンレス鋼板としては、例えば、化学組成が質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：１．００～８．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５００％以下、Ｎｉ：０．１０～６．００％、Ｃｒ：１７．００～２５．００％、Ｍｏ：０．１０～２．５０％、Ｃｕ：０．１０～３．００％、Ｎ：０．０８０～０．３００％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板を例示できる。
【0072】
また、上記のステンレス鋼板は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、Ｓｎ：０．０１～１．００％以下、Ｗ：０．０１～１．００％、Ｖ：０．０１～１．００％、の１種または２種以上を含有してもよい。
更に、上記のステンレス鋼板は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．５０％以下、希土類元素：０．５０％以下、の１種または２種以上を含有してもよい。
更に、上記のステンレス鋼板は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、Ｎｂ：０．１００％以下を含有してもよい。
更に、上記のステンレス鋼板は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．５０％以下、希土類元素：０．５０％以下、の１種または２種以上を含有してもよい。
更に、上記のステンレス鋼板は、Ｆｅの一部に代えて、更に質量％で、Ｎｂ：０．１００％以下を含有してもよい。
【0073】
Ｃは、鋼板の耐食性を確保するため、Ｃ量を０．０５０％以下、好ましくは０．０４０％以下としてよい。一方で、Ｃは、二相組織を構成するオーステナイトを形成する元素であるため、好ましくは０．００５％以上、より好ましくは０．０１０％以上としてもよい。
【0074】
Ｓｉは、脱酸のため０．０１％以上の量で含有させることが好ましく、より好ましくは０．１０％以上であり、更に好ましくは０．３０％以上である。また、２．００％を超えてＳｉを含有させると、σ相の析出が促進されるので、Ｓｉ量は２．００％以下がよく、より好ましくは０．６０％以下がよい。
【0075】
Ｍｎは、脱酸材および二相組織にするためのオーステナイト安定化元素として、１．００％以上、好ましくは１．３０％以上であり、より好ましくは２．００％以上を含有させるとよい。一方、８．００％を超えてＭｎを含有させると耐食性が劣化するため、Ｍｎ量は８．００％以下がよく、好ましくは５．００％以下がよく、より好ましくは４．００％以下がよい。
【0076】
Ｐは、熱間加工性および靭性を劣化させるため、Ｐ量を０．０５０％以下に制限し、好ましくは０．０３５％以下がよい。一方、過度にＰ量を低減させると精錬コストが高くなるため、０．００５％以上としてもよい。
【0077】
Ｓは、熱間加工性、靭性および耐食性を劣化させるため、Ｓ量を０．０５００％以下に制限し、好ましくは０．０１００％以下とし、より好ましくは０．００４０％以下とする。一方、過度にＳ量を低減させると原料コストと精錬コストが高くなるため、０．０００３％以上としてもよい。
【0078】
Ｎｉは、鋼板の皮膜に含有されることで、皮膜のＦｅ濃度が高い場合に孔食発生を抑制する効果と、腐食が生じた際の腐食進展を抑制する効果を有する。一方、Ｎｉ量が過剰になると、皮膜のＣｒ濃度が低下しすぎるため十分な耐食性を得ることが出来ない。よって、Ｎｉ量を０．１０～６．００％の範囲にすることが好ましい。Ｎｉ量の下限は、好ましくは０．３０％以上、０．５０％以上、または１．００％以上でもよい。Ｎｉ量の上限は、好ましくは５．５０％以下、４．００％以下、または３．００％以下でもよい。
【0079】
鋼に十分な耐食性を付与するためには、Ｃｒ量を１７．００～２５．００％の範囲にすることが好ましい。Ｃｒ量の下限は、好ましくは１７．５０％以上であり、より好ましくは２０．００％以上であり、更に好ましくは２１．００％以上である。Ｃｒ量の上限は、好ましくは２４．００％以下であり、より好ましくは２２．００％以下である。
【0080】
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素であり、０．１０％以上の含有で効果が発揮する。２．５０％以下であればＭｏを含有してもよいが、Ｍｏ量が２．５０％を超えると、熱間加工時にσ相が析出し易くなる。このため、Ｍｏ量の下限は、０．１０％以上であり、好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。Ｍｏ量の上限は、２．５０％以下であり、好ましくは２．００％以下であり、より好ましくは１．５０％以下である。
【0081】
０．１０％以上のＣｕを含有させると、腐食が生じた際の腐食進展を抑制する効果が得られる。３．００％以下の量であればＣｕを含有してもよい。また、Ｃｕ量が３．００％を超えると、鋳造時に割れが発生し易くなる場合がある。このため、Ｃｕ量の下限は、０．１０％以上であり、好ましくは０．３０％以上であり、より好ましくは０．５０％以上である。Ｃｕ量の上限は、３．００％以下であり、好ましく２．５０％以下であり、より好ましくは２．００％以下である。
【0082】
Ｎは、耐食性を著しく高め、オーステナイト相量を高める元素であり、オーステナイト安定化元素として、０．０８０％以上含有させることが好ましい。Ｎ量の下限は、好ましくは０．１２０％以上であり、より好ましくは０．１５０％以上である。一方、Ｎ量が過剰になると鋼中に窒化物を形成して耐食性や靭性を低下させるため、Ｎ量の上限を０．３００％以下にするとよい。Ｎ量の上限は、好ましくは０．２５０％以下である。
【0083】
また、微量のＳｎを含有させると、耐食性が向上する。このため、Ｓｎは、耐食性を向上させるのに有用な元素であり、廉価性を損なわない範囲で含有させてもよい。Ｓｎ量が０．００１％未満では、耐食性を向上させる効果は発現されず、Ｓｎ量が１．００％を超えると、コスト増が顕在化すると共に加工性も低下するので、Ｓｎ量の適正範囲を０．００１～１．００％とする。Ｓｎ量の下限は、好ましくは０．０１％以上であり、Ｓｎ量の上限は、好ましくは０．５０％以下である。なお、Ｓｎは任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｎ量は０％であってもよい。
【0084】
Ｖ、Ｗは、耐食性、特に耐すき間腐食性を改善するため、必要に応じて含有してもよい。ただし、ＶやＷの過度の量の含有は、加工性を低下させ、かつ耐食性を向上させる効果も飽和するため、Ｖ、Ｗのそれぞれの量の下限を０．０１％以上とし、Ｖ、Ｗのそれぞれの量の上限を１．００％以下とする。Ｖ、Ｗのそれぞれの量の下限は、好ましくは０．０４％以上であり、Ｖ、Ｗのそれぞれの量の上限は、好ましくは０．５０％以下である。なお、Ｖ、Ｗは任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ量、Ｗ量はそれぞれ０％であってもよい。
【0085】
Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭは、熱間加工性を改善する元素であり、その目的でＣａ、Ｍｇ、ＲＥＭの１種または２種以上を含有させてもよい。Ｃａ、Ｍｇの効果は０．０００２％以上の量で発現することから、Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量の下限を０．０００２％以上とする。ＲＥＭの場合は、下限を０．００１％以上とする。なお、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭは任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃａ量、Ｍｇ量、ＲＥＭ量はそれぞれ０％であってもよい。
【0086】
しかしながら、いずれも過剰な量の含有は、逆に熱間加工性を低下するため、その含有量の上下限を次のように設定することが好ましい。すなわち、Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量は０．０００２～０．００５０％であり、ＲＥＭの量は０．００１～０．５０％である。
【0087】
Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量の下限は、好ましくは０．０００５％以上である。Ｃａ、Ｍｇのそれぞれの量の上限は、好ましくは０．００２５％以下である。ＲＥＭ量の下限は、好ましくは０．００５％以上であり、ＲＥＭ量の上限は、好ましくは０．３０％以下である。
【0088】
ここで、希土類元素（ＲＥＭ）は、一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。単独で含有させてもよいし、混合物であってもよい。ＲＥＭ量は、これら元素の合計量である。
【0089】
Ａｌは、脱酸元素として有用であるが、加工性を劣化させるため多量に含有させるべきではない。Ａｌ量の上限を０．５０％以下に制限するのがよい。Ａｌ量の好ましい範囲は、０．３０％以下である。Ａｌ量の下限は０．０１％以上である。なお、Ａｌは任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ａｌ量は０％であってもよい。
【0090】
Ｎｂは、Ｎと親和力が強くクロムよりも優先的に窒化物を形成することで、材料中のクロム量低下を抑制し、耐食性を向上することができる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｎｂを過剰に含有させると、靱性低下を生じるため、Ｎｂ含有量は０．１００％以下とし、０．０６０％以下でもよい。一方、上記効果を得るためには、Ｎｂ含有量は０．００５％以上であるのが好ましく、０．０１０％以上であるのがより好ましく、０．０２０％以上であるのがより好ましい。なお、Ｎｂは任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ量は０％であってもよい。
【0091】
上述してきた元素以外の残部は、Ｆｅ及び不純物であるが、以上説明した各元素の他にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で含有させることができる。
【0092】
以上のような本実施形態の曲げ加工品４は、外装建材、内装建材の素材として好適に用いることができる。
【0093】
以上説明したように、本実施形態の曲げ加工方法によれば、パンチ１とダイ２とを用いて素材３に対して型曲げ加工する際に、パンチ先端１ａに突起部１ｃが設けられたパンチ１と、一体化した場合にＶ字溝状のダイ凹部２ａおよびその底部２ｄが凹曲面２ｂとされたダイ２を構成する第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを用いて、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを離間させたまま、パンチ１を下死点に接近させつつ素材３を曲げ変形させ、次いで、パンチ１が下死点に到達後に、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂを一体化させて、パンチ型面１ｂおよび突起部１ｃと、ダイ凹部２ａおよび凹曲面２ｂとをそれぞれ、素材３に圧着させることで、ダイ凹部２ａの底部２ｄにまで材料流入が生じるようになり、また、ダイ２の破損が防止される。
更に、ダイ凹部２ａの底部２ｄの凹曲面２ｂの曲率半径Ｒｄが素材３の板厚ｔの５０％以下に相当する長さとされるとともに、突起部１ｃの長さＨが素材の板厚ｔの１００％以下に相当する長さとされているので、曲げ部４ｂの曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutが小さくなる。
更にまた、突起部１ｃを有するパンチ１を用いることで、曲げ部４ｂにおける残留応力の分布状態を、突起部１ｃがないパンチを用いて型曲げ加工した場合の曲げ部における残留応力の分布状態に比べて、異なる分布状態にすることができる。すなわち、従来の型曲げ加工では、曲げ外側の引張残留応力と曲げ内側の圧縮残留応力とによりスプリングバックが生じると考えられているが、本実施形態では曲げ部４ｂの残留応力分布が従来に比べて変化することにより、型曲げ加工後のスプリングバックが小さくなる。
よって、本発明によれば、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材を素材３として、ダイ２の破損を防止しつつ、寸法精度が高い曲げ加工品４を安定的に製造することができる。すなわち、本実施形態に係る曲げ加工方法によれば、曲げ部外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutが小さくシャープな形状になり、型曲げ加工後のスプリングバックが小さい曲げ加工品４を、ダイ２の破損を防止しつつ、製造できる。
更に、ダイ凹部２ａの底部２ｄの凹曲面２ｂの曲率半径Ｒｄが素材３の板厚ｔの５０％以下に相当する長さとされるとともに、突起部１ｃの長さＨが素材の板厚ｔの１００％以下に相当する長さとされているので、曲げ部４ｂの曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutが小さくなる。
更にまた、突起部１ｃを有するパンチ１を用いることで、曲げ部４ｂにおける残留応力の分布状態を、突起部１ｃがないパンチを用いて型曲げ加工した場合の曲げ部における残留応力の分布状態に比べて、異なる分布状態にすることができる。すなわち、従来の型曲げ加工では、曲げ外側の引張残留応力と曲げ内側の圧縮残留応力とによりスプリングバックが生じると考えられているが、本実施形態では曲げ部４ｂの残留応力分布が従来に比べて変化することにより、型曲げ加工後のスプリングバックが小さくなる。
よって、本発明によれば、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材を素材３として、ダイ２の破損を防止しつつ、寸法精度が高い曲げ加工品４を安定的に製造することができる。すなわち、本実施形態に係る曲げ加工方法によれば、曲げ部外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutが小さくシャープな形状になり、型曲げ加工後のスプリングバックが小さい曲げ加工品４を、ダイ２の破損を防止しつつ、製造できる。
【0094】
本実施形態の曲げ加工用の金型Ｋによれば、パンチ先端１ａに突起部１ｃが設けられたパンチ１と、Ｖ字溝状のダイ凹部２ａの底部２ｄが凹曲面２ｂとされたダイ２と、を備え、突起部１ｃの先端面が、素材３の板厚の３０％以上５０％以下の長さに相当する曲率半径Ｒｐの凸曲面１ｅとされており、更に突起部１ｃの長さＨが素材３の板厚ｔの１００％以下に相当する長さとされているので、この金型Ｋを、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、降伏比が０．９０以下、板厚が６．０ｍｍ以下を満足する金属板材からなる素材３を型曲げ加工する際の金型として用いることにより、寸法精度が高い曲げ加工品４を安定的に製造することができる。
【0095】
また、本実施形態の曲げ加工用の金型Ｋによれば、ダイ２が、第１分割ダイ２Ａと第２分割ダイ２Ｂとから構成され、第１分割ダイ２Ａおよび第２分割ダイ２Ｂが一体化した際に、ダイ凹部２ａが形成されるとともにダイ凹部２ａの凹曲面２ｂが形成されるので、ダイ２の破損を防止することができる。
【0096】
本実施形態の曲げ加工品によれば、曲げ部４ｂの曲げ外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutが板材部４ａの板厚ｔ以下に相当する長さの半径であり、曲げ部４ｂの曲げ内側に、板材部４ａの板厚ｔの３０～１００％の長さに相当する深さＤの凹部４ｄが設けられるとともに、凹部４ｄの底部に曲率半径Ｒｑの凹曲面４ｅが設けられているので、曲げ部外側の凸曲面４ｃの曲率半径Ｒoutが小さくシャープな形状とすることができる。また、曲げ部４ｂの最小肉厚ｔｍが板材部４ａの板厚ｔの０．７５倍以上であるので、曲げ部４ｂにおける強度を十分な強度にすることができる。
【0097】
また、本実施形態の曲げ加工品４には、曲げ部４ｂの長手方向に沿って凹部４ｄが設けられ、この凹部４ｄの内部には曲率半径Ｒｑの凹曲面４ｅが設けられている。この凹部４ｄは型曲げ加工時にパンチ１の突起部１ｃによって形成された圧痕である。このような圧痕が設けられることで、曲げ加工品４の曲げ部４ｂは、曲げ部４ｂの肉厚方向の圧縮残留応力が付与された状態にある。よって、本実施形態によれば、従来の圧縮残留応力と引張残留応力との関係から生じるスプリングバックが軽減され、スプリングバックを小さくできる。また、凹部４ｄの内面が凹曲面４ｅであるので、凹部４ｄを起点とする割れの発生も防止できる。
【0098】
また、本実施形態の曲げ加工品４によれば、板材部４ａにおけるビッカース硬さＨＶｍに対する曲げ部４ｂにおけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）が１．５０～１．９０の範囲であり、曲げ部４ｂのビッカース硬さが高くなっているため、曲げ部４ｂに凹部４ｄが設けられることにより曲げ部４ｂの肉厚が板材部４ａの板厚ｔよりも小さくなるにも関わらず、曲げ部４ｂに十分な強度を付与することができる。
【0099】
更に、曲げ加工品４の素材として上記の化学組成を有するステンレス鋼を用いることにより、本実施形態の曲げ加工品４は、強度及び耐食性に優れたものとなり、外装建材、内装建材として好適に用いることができる。
【実施例0100】
表１に示す化学成分を有し、表２Ａに示す板厚ｔを有するフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板を用意した。フェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板の機械的性質は表１に示す通りであった。フェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板よりなる金属板材を、長さ１００ｍｍ、幅３０ｍｍのサイズに切り出して素材とした。なお、表１中のＹＳは降伏強さ、ＴＳは引張強さ、Ｔ．Ｅｌは全伸びを意味し、０．２耐力を降伏強さ（ＹＳ）として示した。
【0101】
また、図１Ａおよび図１Ｂに示すような、パンチ及びダイを備えた金型を用意した。パンチは、凸曲面と、凸曲面に接続された側壁面とを有する突起部を備えたものを用いた。パンチのパンチ型面の相対角度θｐは９０°とし、目標成形角を９０°とした。パンチの幅は８０ｍｍとし、長さ（図１Ａおよび図１Ｂの奥行き方向の長さ）は６０ｍｍとした。ダイ凹部の幅は８０ｍｍとし、ダイ凹部の長さ（図１の奥行き方向の長さ）は６０ｍｍとした。ダイは、第１分割ダイおよび第２分割ダイよりなるものを用いた。
【0102】
そして、パンチ、第１分割ダイおよび第２分割ダイをプレス成形機に取り付け、図２に示すように、パンチと第１分割ダイおよび第２分割ダイの間に素材を配置した。その際、素材の長さ方向が図２の奥行き方向と一致するように素材を配置した。また、素材の幅方向中心を、金型の中心に合わせた。そして、プレス成形機を作動させて、図３および図４に示すように、パンチを下死点に向けて接近させる第１ステップと、パンチが下死点に到達後に第１分割ダイおよび第２分割ダイを接近させて一体化させる第２ステップとを順次行うことで、素材に対してＶ曲げを行って曲げ部を形成した。このようにして、曲げ部を有する曲げ加工品を製造した。なお、金属板材の個数は１０００個とし、１つの金型を用いて１０００個の金属素材に対してＶ曲げを行った場合の、パンチおよびダイの破損若しくは変形の有無を評価した。パンチの下死点は、素材の曲げ角度が目標成形角度（９０°）に対して－１０°～＋４°の範囲となるように設定した。
【0103】
得られた曲げ加工品について、曲げ部における曲げ角度θを測定した。曲げ角度θは、曲げ部の長手方向に沿って１ｃｍ間隔で４箇所の測定点を設定し、各測定点において、曲げ部の曲げ内側における曲げ角度θを測定した。そして、４箇所の測定点における曲げ角度θの平均値を求めた。得られた曲げ角度θの平均値と、パンチ型面の相対角度θｐ（＝９０°）から、Δθ（＝θ－θｐ）を求めた。Δθは曲げパンチに対する曲げ加工品の角度変化量であり、Δθ＞０の場合にスプリングバックが生じており、Δθ＜０の場合にスプリングゴーが生じたことを示す。形状凍結性の観点からΔθの絶対値は小さいことが望ましいため、Δθが－１．５／ｔ以上１．５／ｔ以下となる範囲を合格とした。より詳細には、Δθが０以上１．５／ｔ以下である場合にスプリングバックが良好であると評価し、Δθが０未満－１．５／ｔ以上である場合はスプリングゴーが良好であると評価した。
なお、板厚ｔによって、スプリングバックやスプリングゴーの生じやすさ、曲げパンチに対する曲げ加工品の角度変化量Δθの絶対値の大小が異なるため、板厚ｔを考慮し、Δθが－１．５／ｔ以上１．５／ｔ以下を合格範囲とした。
結果を表２に示す。
なお、板厚ｔによって、スプリングバックやスプリングゴーの生じやすさ、曲げパンチに対する曲げ加工品の角度変化量Δθの絶対値の大小が異なるため、板厚ｔを考慮し、Δθが－１．５／ｔ以上１．５／ｔ以下を合格範囲とした。
結果を表２に示す。
【0104】
表２Ａ～表２Ｃに示すように、本発明例Ａ１～Ａ１３はいずれも、本発明範囲を満足する条件で型曲げ加工が行われた。目標形成角度は９０°とし、パンチの下死点は、加工中の素材の曲げ角度が（目標成形角度－８）°～（目標成形角度＋２）°の範囲、すなわち、８２°～９２°の範囲になる位置とした。その結果、得られた曲げ加工品は、曲げ部の曲げ外側の凸曲面の曲率半径（表２Ｃの外側径Ｒout）が板材部の板厚ｔ以下となり、曲げ部の最小肉厚（表２Ｃのｔｍ）が、板材部の板厚ｔの０．７５倍以上となり、凹部の凹曲面の曲率半径Ｒｑおよび凹部の深さＤが発明範囲を満足し、曲げパンチに対する曲げ加工品の角度変化量（表２のΔθ）が－１．５／ｔ以上１．５／ｔ以下を満足した。よって、本発明例Ａ１～Ａ１３の曲げ加工品は、スプリングバックおよびスプリングゴーが抑制され、曲げ部における強度不足のおそれがなく、曲げ部外側の形状もシャープな形状になった。なお、本発明例Ａ２、Ａ５、Ａ１０では、パンチの下死点を、加工中の素材の曲げ角度が（目標成形角度－３）°～（目標成形角度）°の範囲、すなわち、８７°～９０°の範囲になる位置とした。その結果、本発明例Ａ２、Ａ５、Ａ１０はそれぞれＡ１、Ａ４、Ａ９と比較して、曲げ加工品の角度変化量（表２のΔθ）が小さくなった。つまり、本発明例Ａ２、Ａ５、Ａ１０では、型曲げ加工後のスプリングバックがより小さく、寸法精度がより安定的であった。
【0105】
また、本発明例Ａ１～Ａ１３はいずれも、板材部におけるビッカース硬さＨＶｍに対する曲げ部におけるビッカース硬さＨＶｒの比（ＨＶｒ／ＨＶｍ）が１．５０～１．９０の範囲になった。
【0106】
一方、表２Ａ～表２Ｃに示すように、比較例Ｂ１は、パンチの突起部の先端面の曲率半径（表２Ａのパンチ径Ｒｐ）が、素材の板厚の５０％超であったため、曲げ部の外側の曲率半径（表２Ｃの外側径Ｒout）が板厚を超えてしまい、シャープな形状が得られなかった。
【0107】
比較例Ｂ２は、パンチの突起部の先端面の曲率半径Ｒｐが、素材の板厚の３０％未満であったため、曲げ部の圧縮力が小さくなり、スプリングバックが大きくなった。
【0108】
比較例Ｂ３は、パンチの突起部の長さ（表２Ａの突起長さＨ）が、素材の板厚の１００％超になり、曲げ部における最小肉厚ｔｍが小さくなり、曲げ部の強度及び剛性が低下した。
【0109】
比較例Ｂ４は、パンチの突起部の長さＨが、素材の板厚の３０％未満であったため、曲げ部の外側の曲率半径Ｒoutが板厚ｔを超えてしまい、シャープな形状が得られなかった。また、スプリングバックも大きくなった。
【0110】
比較例５は、分割されたダイではなく、一体化されたダイを用いため、ダイおよびパンチが破損してしまった。
【0111】
比較例Ｂ６は、ダイのダイ凹部の底面の曲率半径（表２Ａのダイ径Ｒｄ）が、素材の板厚の５０％超になり、材料流動が起きるための空間が確保されなかったため、曲げ部の外側の曲率半径Ｒoutが板厚ｔを超えてしまい、シャープな形状が得られなかった。
【0112】
比較例Ｂ７は、第１分割ダイおよび第２分割ダイの間隔（表２Ｂの初期ダイ間隔ｚ）が広すぎたため、曲げ部の圧縮力が小さくなり、スプリングバックが大きくなった。
比較例Ｂ８は、第１分割ダイおよび第２分割ダイの間隔ｚが狭すぎたため、パンチが破損してしまった。
比較例Ｂ８は、第１分割ダイおよび第２分割ダイの間隔ｚが狭すぎたため、パンチが破損してしまった。
【0113】
比較例Ｂ９は、パンチの下死点（表２Ｂのダイスライド開示時の被加工材角度θ）が（目標成形角度＋２）°超となり、パンチの押し込み量が不足して、所望の角度に成形できず、材料流動も起こらず、シャープな形状に形成できなかった。
比較例Ｂ１０は、パンチの下死点が（目標成形角度－８）°未満となり、パンチの押し込み量が過剰になり、ダイ及びパンチが破損して成形が困難になった。
比較例Ｂ１１は、素材の降伏強度（０。８％耐力）が３００ＭＰａ未満であったため、曲げ部にひずみが集中して割れが発生してしまった。
比較例Ｂ１０は、パンチの下死点が（目標成形角度－８）°未満となり、パンチの押し込み量が過剰になり、ダイ及びパンチが破損して成形が困難になった。
比較例Ｂ１１は、素材の降伏強度（０。８％耐力）が３００ＭＰａ未満であったため、曲げ部にひずみが集中して割れが発生してしまった。
【0114】
なお、各試験例において、突起部の幅Ｗは素材の板厚の５０％以上１５０％以下に相当する長さであり、パンチ型面と突起部との境界に設けられる凹曲面の曲率半径Ｒｊは、素材の板厚の１５０％以下の長さに相当する曲率半径であった。
【0115】
【表1】
【0116】
【表2A】
【0117】
【表2B】
【0118】
【表2C】
【符号の説明】
【0119】
１…パンチ、１ａ…パンチ先端、１ｂ…パンチ型面、１ｃ…突起部、１ｅ…突起部の先端面、２…ダイ、２Ａ…第１分割ダイ、２Ｂ…第２分割ダイ、２Ｃ…ダイブロック、２ａ…ダイ凹部、２ｂ…ダイ凹部の凹曲面、２ｄ…底部、３…素材、４…曲げ加工品（金属板材よりなる曲げ加工品）、４ａ…板材部、４ｂ…曲げ部、４ｃ…曲げ部の曲げ外側の凸曲面、４ｄ…曲げ部の凹部、４ｅ…凹部の凹曲面、１２ａ…第１傾斜面、１２ｂ…第１分割凹曲面、１２ｃ…第２傾斜面、１２ｄ…第２分割凹曲面、Ｄ…凹部の深さ、Ｈ…突起部の長さ、Ｒｄ…ダイの凹曲面の曲率半径、Ｒｐ…突起部の凸曲面の曲率半径、Ｒｑ…凹部の凹曲面の曲率半径、ｔ…板厚、ｚ…第１分割ダイと第２分割ダイの間隔。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】