プレス加工で割れが生じる原因｜被加工材・製品形状・加工条件から原因を特定する方法

割れが生じた工程、製品上の位置、亀裂が伸びる方向を確認します。深絞り中の割れ、穴縁の伸びフランジ割れ、曲げ外側の割れでは、考えられる原因と確認する内容が異なります。

金型、被加工材、しわ押さえ力、潤滑、加工速度を変更していた場合は、変更前後の割れ方を比較します。穴縁から割れた場合は、発生位置と板厚の減少に加え、前加工した端面の傷やバリの向きも確認します。

割れた位置と工程によって、確認する項目は異なります。深絞り中にパンチの肩付近で破断した場合は、板厚の減少、肩半径、しわ押さえ力、潤滑状態を確認します。穴抜き後の縁から割れた場合は、打抜き端面、バリの向き、穴縁の変形を確認します。次の表に、割れた位置・工程ごとに考えられる原因と確認する内容を示します。

穴縁の割れでは打抜き端面を確認する

伸びフランジ割れは、穴縁やせん断した端部を広げるときに生じます。穴広げ性には、打抜き時に端部へ生じた塑性ひずみ、傷、バリの向きが影響します。引張試験の全伸びは試験片が破断するまでの伸びを表し、穴広げ性は打ち抜いた穴を広げる試験で評価します。穴縁の成形を検討するときは、対象材料の穴広げ性と、その試験に用いた端面の加工条件を確認します。端面の加工ひずみの影響を詳しく調べる場合は、硬さ分布とき裂の進展を評価する方法があります。

端面の評価方法と試験条件は、被加工材、打抜き条件、製品形状に合わせて決めます。

CAE解析と実際の割れを比較する

CAEは、コンピューター上でプレス加工時の変形を解析する方法です。ひずみや板厚の減少が集中する位置を予測できます。解析結果は、材料モデル、摩擦係数、板厚、金型の動作条件、しわ押さえ位置によって変わります。解析で割れが予測された位置と、実際の割れ位置、板厚分布、金型との接触位置を比較します。

割れ方と発生位置を基に、被加工材の特性、製品形状、金型の接触状態、加工条件を確認します。複数の要因が重なって割れる場合もあります。

試験方法は対象製品ごとに決める

原因を確かめる試験は、製品形状、被加工材、金型、プレス機、品質基準に合わせて計画します。変更する加工条件、評価する位置、合否基準は、被加工材の技術資料、金型とプレス機の仕様、図面の品質基準を確認して決めます。

例えば、穴縁を広げた後にき裂が生じた場合は、図面と写真にき裂の開始位置を示し、広げる前の打抜き端面に傷やバリがあるかを観察します。打抜き条件や穴縁の形状を変更する試験では、変更内容と、き裂の発生位置・端面状態・板厚の測定結果を記録します。これにより、変更した条件と割れ方の変化を具体的に比較できます。