孔板及其制造方法

专利名称：孔板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及通过对板状不锈钢进行冲压加工得到的孔板及其制造方法。
背景技术：
作为孔板的制造技术，公知有将被加工材料冲切成规定尺寸的冲压剪切加工方法。在通常的冲压剪切加工中，如图13所示，切口面由塌边3、剪切面4、断裂面5和飞边6 构成。在通常的冲压剪切加工中，存在切口面的“塌边、飞边较大”、“断裂面较多、剪切面较少”、“剪切面和断裂面不在同一个面上”等的问题。若利用上述公知的加工方法制造液体喷射用等的孔板，则会因这些问题引起孔板的流量偏差。作为用于使利用冲压剪切加工冲切后的被加工材料的冲切面的塌边3或断裂面5 较少或者不产生塌边3或断裂面5这样的精密冲切用的剪切加工方法，通常公知有修边加工、精密冲裁等的方法。修边加工例如专利文献1所示是这样的方法，即，以留有相对于所需尺寸适当的修边加工余量的尺寸形状预先进行冲切(粗冲工序)，接着利用修边工序高精度地仅对加工余量的部分进行冲切。在修边加工中，通过与加工难度或者加工精度相应地实施1次 几次修边，能得到塌边3较少、断裂面5较少、平滑的剪切面4较多的切口面。但是，由于需要增多修边加工的次数或者使模具更加精密，因此，存在生产成本上升、加工工序增加或者必须提高模具精度这样的问题。精密冲裁例如专利文献2所示是这样的加工方法，即，在工件的支承部具有突起形状，通过使冲头和冲模之间的间隙极小，而使材料内部产生较高的压缩应力，由此，提高材料的延展性来延迟产生龟裂。在精密冲裁中，能够得到塌边3较少、断裂面5较少、平滑的剪切面4较多的美观的切口面。但是，冲头和冲模要求高精度，存在模具的成本大幅度上升这样的问题、用于微细的部件的模具在构造上难以实现或无法应对冲孔制品这样的问题。专利文献1 日本特开2000-51964号公报专利文献2 日本特开2007-61992号公报

发明内容
发明要解决的问题在剪切加工中，需要沿着切断轮廓维持板厚的几％的间隙地使冲头和冲模嵌合， 因此，若材料的板厚变薄，则模具制作变困难。另外，除了模具制作费增加的问题之外，在微小间隙条件下，冲头和冲模振动而易于冲撞，与厚板材的剪切加工相比模具寿命变短。利用该冲压加工形成的切口面自上部由塌边3、剪切面4、断裂面5和飞边6构成，剪切面4通过冲头表面部的转印而变平滑。但是，断裂面5因材料的拉伸而成为表面粗糙的状态。因此，本发明的目的在于减小流体喷射装置或其他装置所具有的孔板的所喷射的液体等的流量偏差而使其稳定化。用于解决问题的方案CN 102458669 A说明书2/8 页为了解决上述问题点，例如图13所示，必须使形成于切口面的塌边的高度h和宽度w等的塌边3的尺寸沿着切断轮廓均勻。本发明即是为了解决上述问题点而做成的，其目的在于提供一种孔板及其制造方法，该孔板的特征在于，由具有平均晶粒直径为3μπι以下的微细粒组织的不锈钢构成，具有利用剪切加工冲切而成的切口面。在连续多次地利用精密冲孔加工制造该孔板的情况下，在制品之间孔口的入口形状的偏差极少。在这种情况下，期望从孔口入口侧看到的、描画该入口的面的等高线在各制品之间保持均勻。为了达到上述目的，本发明的孔板的特征在于，由超微细粒钢构成。该孔板的切口面被实施了塌边较少的剪切加工。本发明人着眼于超微细粒钢的剪切加工特性进行了深入的研究。超微细粒钢的强度和断面收缩的平衡优良，具有较高的冷锻加工性。另外，作为微细粒钢的特征的加工硬化较小、断面收缩较大这样的特性对剪切加工特性也产生很大的影响。作为超微细粒钢，利用温槽辊轧制将0. 002C-0. 3Mn-0. 2Si及0. 01C-0. 3Mn_0. 2Si 的组成的铁素体单相超微细粒钢(平均粒径0.7μπι)制作成棒材，此外，在650°C下对上述0. 01C-0. 3Mn-0. 2Si的组成的铁素体单相超微细粒钢的一部分实施热处理，制成 0. 01C-0. 3ΜΠ-0. 2Si的组成的铁素体单相粗粒钢(平均粒径13 μ m)的棒材。为了进行比较，利用热轧制成0. 3C-1. 5Mn-0. 3Si的组成的铁素体+珠光体组织钢 (平均粒径20 μ m)。图1表示各棒材的应力-应变曲线。由这些材料，通过放电加工及表面磨削来制作宽ISmmX厚Imm的薄板形状的样品，使用图2所示的模具进行开孔加工。冲头9的直径为 3. OOmm 模具(冲模)8 的内径为 3. 04mm,3. 12mm、3. 20mm，间隙为 2. 0%,6. 0%U0. 0%。对如上所述地形成在薄板形状的样品中的孔进行观察。其中，计测冲切侧面中的塌边、剪切面、断裂面的长度，将其分别换算为作为长度相对于薄板厚度的比例的塌边比率、剪切面比率及断裂面比率，图3表示归纳间隙影响而得到的结果。由图3可明确，若间隙变小，则塌边比率减小，剪切面比率增大，断裂面比率减小。 无论是铁素体单相组织还是铁素体+珠光体组织、甚至无论晶粒直径是微细还是粗粒，都会产生该变化的行为。另外，即使间隙从10%变小为6%，两间隙之间的差也较小，但若间隙减小至2%，则塌边比率减小，剪切面比率增大，断裂面比率减小的行为显著。在图3中，在比较抗拉强度(TS)相等的0. OlC微细粒材料和0. 3C铁素体+珠光体材料的情况下，无论间隙如何，微细粒材料的塌边比率都会受到抑制。在图3中比较各材料时，间隙2%时的塌边比率在0. OlC微细粒材料和0. 002C微细粒材料中分别为1. 6%和 2. 3%，较小，但在0. OlC粗粒材料中为5. 6%，在0. 3C铁素体+珠光体材料中为4. 5%，较大。这样，微细粒能够减小塌边比率，并且，能够减小塌边尺寸的间隙依赖性。在利用剪切加工实施许多次的连续精密细孔冲压加工来制造孔板时，在许多次加工之间隙稍稍变动的情况下，在使用微细粒材料的孔板中，对于随着间隙的变动而产生的塌边尺寸的变动，能够减小绝对值。因而，只要采用微细粒材料，细孔的切断轮廓的变动幅度就会变小，因此，能够减小自孔板喷射的流量的偏差，有助于流量稳定化。发明的效果采用本发明，能够减小自孔板喷射的液体的流量偏差。


图1是表示超微细粒材料和粗粒材料的应力-应变曲线的图表。图2是剪切加工试验所采用的模具的示意图。图3是归纳组织和间隙对塌边、剪切面、断裂面的比率产生的影响而得到的结果。图4是表示实施例1 实施例3中的试验材料的应力-应变曲线的图表。图5是表示比较例1中的试验材料的应力-应变曲线的图表。图6是实施例1 实施例3、比较例1的结晶组织的raSP (electron backscatter diffraction pattern)解析图像。图7是概略说明实施例1 实施例3、比较例1的冲压冲孔加工的孔口的配置及加工角度的俯视图及侧视图。图8的(a)是实施例1 实施例3及比较例1中的10000次连续精密细孔冲压加工之后的孔口入口形状的图像。图8的(b)是使用非接触的3维测定器利用焦点移动法测定与图8的(a)相同的孔口的图像。图9是表示实施例1 实施例3及比较例1中的通过9881次 10000次的连续 120个冲孔加工、在同一个孔口位置入口形状突然变化的孔口数量的图表。图10是例示实施例2及比较例1的例示通过9996次 10000次的连续5个冲孔加工、在同一个孔口位置的孔口入口形状的图像。图11是表示实施例1 实施例3及比较例1中的使用10000次的连续冲孔加工时的冲孔初期、中期及后期的20片各孔板、自各孔板喷射出的液体的流量偏差状态的图表。图12是说明通常进行的、利用冲头和冲模进行的冲压剪切冲孔加工方法的示意图。图13是金属薄板的冲切剪切加工面的特征形态的概略说明图。图14是表示实施例1 实施例3用及比较例1用的试验材料的拉伸试验片的形状及尺寸的图。附图标记说明1、中心线；2、孔口 ；2a、恒定位置的孔口 ；3、塌边；4、剪切面；5、断裂面；6、飞边； 7、被加工材料；8、冲模；9、冲头；10、上模(冲头支承件)；11、冲压机；12、应变仪；13、被加工材料夹紧螺栓；14、负载；t、板厚；Dp、冲头直径；Dd、冲模直径；θ、加工角度；
具体实施例方式本发明的实施方式的液体喷射用孔板由具有晶粒直径为3μπι以下的微细粒组织的不锈钢、即超微细粒钢构成，利用剪切加工对螺旋状不锈钢带进行冲孔，使该液体喷射用孔板具有利用该加口工得到的孔。用于制造本发明的液体喷射用金属制孔板的被加工材料通过如下获得例如考虑孔板的厚度地对适当厚度的奥氏体系不锈钢带实施冷轧处理和逆相变热处理，优选通过重复这些处理来做成期望的厚度。在逆相变热处理中，使由该冷轧产生的加工诱发马氏体为规定量以下。此时，通过调整逆相变热处理条件，将平均奥氏体晶粒直径微细化为3μπι以下。更期望为0.5μπι以下。为了由被加工材料制造液体喷射用金属制孔板，利用采用例如图12概略表示的冲头9和冲模8进行的冲压剪切冲孔加工方法等的剪切加工来冲切期望的孔。由此，不使用特殊的装置就能够利用简单的工序且以低成本制造。另外，在图12中，加工角度θ为0 度 50度左右。另外，孔口的纵横尺寸比并没有特别的限定，也能够应用于纵横尺寸比为 0.8以下的情况。该纵横尺寸比(板厚/孔径)可以近似为板厚/冲头直径。另外，在板厚为1. 2mm以下、甚至0. Imm以下的极薄孔板的情况下，也能够发挥本发明的效果。实施例下面，列举实施例具体说明本发明的有效性。另外，本发明并不受到下述实施例的限制，理所当然能够在用于实施上述发明的方式所述的范围内适当地施加变更来实施，它们均包含在本发明的技术范围内。例如本发明的实施方式的孔板并不限定于液体喷射用， 也可以是其他的流体、例如气体。实施例1 实施例3、比较例1对于具有表1的(a)所示的化学成分组成的JIS G 4305、板厚3mm、No. 2B精加工的SUS304冷轧不锈钢带，反复进行50% 60%的冷轧和在使利用冷轧产生的加工诱发马氏体量在铁素体含有量测定器下为5%以下的条件下的逆相变热处理，将其加工为板厚 0. Imm0通过适当地调整最终的逆相变热处理条件(温度、时间)，得到平均奥氏体晶粒直径不同的试验材料，将它们用于实施例1 实施例3。在本实施例的项目中说明的比较例1所使用的材料是JIS G 4313、1/2H精加工的 SUS304弹簧用不锈钢带，是具有表1的(b)的化学成分组成的板厚0. 1mm、板宽为20mm的螺旋状的冷轧钢带。表 权利要求
1.一种孔板，其是由板状不锈钢构成、通过剪切加工形成有孔口的液体喷射用孔板，其特征在于，上述不锈钢的平均晶粒直径为3 μ m以下。
2.根据权利要求1所述的孔板，其中， 上述板状不锈钢的板厚为1. 2mm以下。
3.根据权利要求2所述的孔板，其中， 上述板状不锈钢的板厚为0. Imm以下。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的孔板，其中， 上述孔口与板面正交或者相对于板面倾斜50度以下。
5.一种孔板的制造方法，其制作平均晶粒直径为3μπι以下的板状不锈钢，使用冲头和冲模在该板状不锈钢中形成孔口。
6.根据权利要求5所述的孔板的制造方法，其中，通过对板状的奥氏体系不锈钢实施冷轧和逆相变热处理，来制作上述板状不锈钢。
7.根据权利要求5或6所述的孔板的制造方法，其中，进行50% 60%的上述冷轧，并且以使利用该冷轧产生的加工诱发马氏体量为5%以下的方式进行上述逆相变热处理。
全文摘要
本发明提供孔板及其制造方法。该孔板是由板状不锈钢构成、通过剪切加工形成有孔口的液体喷射用孔板，其特征在于，上述不锈钢的平均晶粒直径为3μm以下。板状不锈钢的板厚为1.2mm以下，优选板状不锈钢的板厚为0.1mm以下。孔口的纵横尺寸比为0.8以下。孔口与板面正交或者相对于板面倾斜50度以下。板状不锈钢具有含有C、Mn、Si的组成。
文档编号B21D28/00GK102458669SQ20108003138
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者小松隆史, 小林仁, 村松荣次郎, 永山真一, 田中光之, 鸟塚史郎 申请人:株式会社小松精机工作所, 株式会社特殊金属超越, 独立行政法人物质·材料研究机构