冲压加工品的制造方法及冲压加工用钢板的制作方法

冲压加工品的制造方法及冲压加工用钢板的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种制造利用硅钢板的冲压加工品时钢板的可加工性优异的冲压加工品的制造方法及用于该制造方法的冲压加工用钢板。本发明的冲压加工品的制造方法包括：对于成为高硅钢板的原材料的低硅钢板(14)，在应冲压加工的部位(16)的表面覆盖掩模(30)而进行渗硅处理的工序；及将已渗硅处理的高硅钢板作为被加工材料而对应冲压加工的部位(16)进行冲压加工的工序。由于在应冲压加工的部位(16)的表面覆盖掩模(30)来进行渗硅处理，因此可得到应冲压加工的部位(16)比其他部位更软的高硅钢板。由于对该高硅钢板进行冲压加工，因此冲压加工时的钢板可加工性优异。
【专利说明】冲压加工品的制造方法及冲压加工用钢板
[0001]本发明主张基于2013年5月16日在日本申请的日本专利申请第2013-103763号公报的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

【技术领域】
[0002]本发明涉及一种利用硅钢板的马达铁芯、变压器铁芯等冲压加工品的制造方法及用于该制造方法的冲压加工用钢板。

【背景技术】
[0003]马达铁芯、变压器铁芯等铁芯中，作为其特性要求低铁损、高磁通量密度。尤其，作为满足低铁损的材料，广泛使用Si量以重量％计为4.0%以上的硅钢板。作为得到该硅钢板的方法，已知有渗硅处理、直接铸造法等(参考专利文献I)。
[0004]专利文献1:日本特开2000-178699号
[0005]硅钢板具有优异的低铁损特性，但Si量越增多钢板变得越硬，冲压加工时的可加工性急剧下降。并且，由于钢板变硬，因此用于冲压加工的冲头、冲模等模具容易磨损和损伤，模具的维修频率增大。


【发明内容】

[0006]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种制造利用硅钢板的冲压加工品时钢板的可加工性优异的冲压加工品的制造方法及用于该方法的冲压加工用钢板。
[0007]本发明的一种实施方式涉及一种冲压加工品的制造方法。冲压加工品的制造方法中包括:将应冲压加工的部位比其他部位更软的硅钢板作为被加工材料,对该应冲压加工的部位进行冲压加工的工序。
[0008]根据该方式，由于对应冲压加工的部位比其他部位更软的硅钢板进行冲压加工，因此冲压加工时的钢板的可加工性优异。
[0009]并且，本发明的另一实施方式所涉及的冲压加工品的制造方法中包括:对成为高硅钢板的原材料钢板的低硅钢板进行冲压加工的工序；及对低硅钢板进行渗硅处理来作为高硅钢板的渗硅工序。
[0010]根据该方式，由于对比高硅钢板更软且可加工性良好的低硅钢板进行冲压加工之后进行渗硅处理，因此冲压加工时的钢板的可加工性优异。
[0011 ] 并且，本发明的一种实施方式涉及一种冲压加工用钢板。冲压加工用钢板中，硅钢板的应冲压加工的部位比其他部位更软。
[0012]根据该方式，由于应冲压加工的部位比其他部位更软，因此冲压加工时的钢板的可加工性优异。
[0013]根据本发明的一种实施方式所涉及的冲压加工品的制造方法，冲压加工时的钢板的可加工性优异。
[0014]根据本发明的一种实施方式所涉及冲压加工用钢板，冲压加工时的钢板的可加工性优异。

【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1是表示作为为了得到第I实施方式所涉及的冲压加工品而使用的被加工材料的闻娃钢板的俯视图。
[0016]图2是表示作为第I实施方式所涉及的制造方法的中间工序而对低硅钢板进行渗硅处理的状态的侧视剖视图。
[0017]图3是表示作为第I实施方式所涉及的制造方法的中间工序而对高硅钢板进行冲压加工的状态的侧视剖视图。
[0018]图4是表示作为第2实施方式所涉及的制造方法的中间工序而对高硅钢板进行蚀亥Ij的状态的侧视剖视图。
[0019]图5是表示作为第2实施方式所涉及的制造方法的中间工序而对高硅钢板进行冲压加工的状态的侧视剖视图。
[0020]图6是表示作为第3实施方式所涉及的制造方法的中间工序而使用脱硅用钢材对高硅钢板进行热处理的状态的侧视剖视图。
[0021]图7是说明第4实施方式所涉及的制造方法的中间工序的图。
[0022]图中:10_被加工材料，14-低硅钢板，16-应冲压加工的部位(加工预定部)，18-高硅钢板，30-掩模。

【具体实施方式】
[0023](第I实施方式)
[0024]通过第I实施方式所涉及的制造方法得到的冲压加工品由高硅钢板制成。高硅钢板以重量％计至少含有4.0%以上的Si。Si为对铁损特性的改善有效的元素，若其含量为4.0%以上则可得到优异的低铁损特性。另一方面，若Si的含量为4.0%以上，则其含量越增多钢板变得过硬，冲压加工时的可加工性降低而成为问题。高硅钢板通过后述的渗硅处理或直接铸造法等得到。对Si的上限值未特别限定，但是若超过7.0%，则饱和磁通量密度显著降低，因此优选7.0%以下。并且，对于Si的下限值，若其含量为6.0%以上，则可得到更优异的低铁损特性，因此优选6.0%以上。
[0025]对高硅钢板的Si以外的成分及其数值范围未特别限定，只要是经公知的制钢工艺可得到的成分、数值范围即可。关于Si以外的成分、数值范围，若举出其一例，则以重量％计含有以下成分，即C为0.01%以下，Mn为0.5%以下，P为0.01%以下，S为0.01%以下，余量为Fe及不可避免的杂质。另外，在不阻碍铁损特性、可加工性的范围内可含有Al、Cr、Mo、W、V、T1、Sb 等合金元素。
[0026]图1表示作为为了得到第I实施方式所涉及的冲压加工品而使用的被加工材料10的高硅钢板18。冲压加工品通过冲孔加工等冲压加工将被加工材料10成型为预先规定的形状来得到。以下，对作为冲压加工品而得到马达的转子铁芯的情况进行说明。图1中，以双点划线表示俯视转子铁芯时应成为其外形的部位12。
[0027]第I实施方式所涉及的制造方法中，首先，对成为高硅钢板18的原材料的低硅钢板进行渗硅处理来得到高硅钢板18。低硅钢板以重量％计含有小于4.0%的Si。低硅钢板的其他成分和数值范围未特别限定，只要是经公知的制钢工艺可得到的成分、数值范围即可。另外，对于低硅钢板的Si的上限值，由于其含量为3.5%以下时，可加工性变得良好，因此优选3.5%以下。
[0028]渗硅处理利用化学气相沉积法(CVD法)进行。该渗硅处理如下进行:在包括成为Si源的SiCl4、SiH4等原料气体的非氧化性气氛中配置钢板，将钢板加热至规定温度，并将钢板保持在该温度状态。由此，Si渗透于钢板的表层，该钢板表层的Si向板厚方向扩散。使用SiCl4作为Si源时，该钢板的加热温度例如为1023°C~1230°C。
[0029]图2表示对低硅钢板14进行渗硅处理的状态。图示的例子中，示出在设置于腔室内的载物台20上配置低硅钢板14，在低硅钢板14的板厚方向的单面进行渗硅处理的状态。
[0030]渗硅处理中，在低硅钢板14的应冲压加工的部位16 (以下，还称为加工预定部16)的表面覆盖掩模30。在此所说的加工预定部16是指冲压加工时塑性变形的部位。作为冲压加工进行冲孔加工时，通过冲头的刀尖及冲模的刀尖剪切变形的部位成为加工预定部16。图示的例子中，为了便于说明，以双点划线包围表示加工预定部16。
[0031]掩模30使用形成有预先设定的图案的金属箔等机械掩模。该图案形成为覆盖低硅钢板14的加工预定部16的表面，使除此以外的部位的表面露出。该机械掩模以纯铁、硅钢等金属材料或玻璃等陶瓷材料作为原材料，以便承受渗硅处理时的加热。
[0032]通过使用掩模30的渗硅处理，使Si在未被掩模30覆盖的加工预定部16以外的其他部位中渗透，防止Si在覆盖有掩模30的加工预定部16中渗透。即，加工预定部16未被渗硅，加工预定部16以外的其他部位被渗硅。由此，可得到加工预定部16的Si量比除此以外的部位少的高硅钢板18。Si量越增大钢板变得越硬，因此可得到加工预定部16比其他部位更软的高硅钢板18。
[0033]渗硅处理条件调整为，以重量％计时，使高硅钢板18的Si在加工预定部16成为小于4.0%，在除此以外的部位成为4.0%以上。更优选，渗硅处理条件调整为，使加工预定部16成为3.5%以下，除此以外的部位成为6.0%以上。该被调整的渗硅处理条件包括:配置钢板的非氧化性气氛中的原料气体浓度、钢板的加热温度、已加热状态下的钢板的保持时间等。
[0034]低硅钢板14的加工预定部16沿着低硅钢板14的面内方向延伸设置。将与加工预定部16的延伸方向正交的方向(即低娃钢板14的面内方向)设为A方向时,优选掩模30在方向A上覆盖比加工预定部16更宽的范围。该掩模30的覆盖范围是指在方向A上夹着加工预定部16的范围，在方向A的大致中央位置配置有加工预定部16。由此，抑制渗透于钢板表层的Si向板厚方向扩散时扩散至加工预定部16，冲压加工时在被加工材料与模具之间不要求高定位精确度，因此能够稳定地进行冲压加工。若将该掩模30的覆盖范围设为例如3.0mm以上，则充分抑制扩散至加工预定部16。
[0035]接着，将通过渗硅处理得到的高硅钢板18作为被加工材料10，对加工预定部16进行冲压加工以成型为转子铁芯的形状。即，对加工预定部16进行冲压加工以成型为预先设定的冲压加工品的形状。
[0036] 图3表示对被加工材料10的加工预定部16进行冲压加工的状态。图示的例子中，在冲头31的刀尖31a与冲模33的刀尖33a之间配置有被加工材料10的加工预定部16。若使冲头31上下移动，则通过冲头31与冲模33的刀尖3la、33a，被加工材料10沿着加工预定部16剪切变形而被冲孔，可得到转子铁芯形状的冲压成型品。
[0037]根据第I实施方式所涉及的制造方法，由于对应冲压加工的部位16比其他部位更软的高硅钢板18进行冲压加工，因此冲压加工时的钢板的可加工性优异。并且，由于应冲压加工的部位16比其他部位更软，因此用于冲压加工的冲头、冲模等模具不易磨损和损伤，降低模具的维修频率。
[0038](第2实施方式)
[0039]以下的实施方式中，对与第I实施方式中说明的要件相同的要件标注相同符号，并省略重复说明。
[0040]第2实施方式所涉及的制造方法中，首先，使用成为高硅钢板18的原材料的低硅钢板14进行渗硅处理来得到高硅钢板18。该渗硅处理中，不在低硅钢板14的表面覆盖掩模，除此以外与第I实施方式中说明的内容相同。
[0041]接着，如图4所示，对通过渗硅处理得到的高硅钢板18，以使加工预定部16的表面露出的方式覆盖掩模30并进行蚀刻。掩模30使用预先形成有图案的机械掩模。该图案形成为使高硅钢板18的加工预定部16的表面露出并覆盖除此以外的部位的表面。
[0042]蚀刻通过FeCl3等蚀刻液的涂布、雾化等进行。如图5所示，蚀刻条件调整为通过蚀刻在高硅钢板18的加工预定部16形成凹部16a而不至于贯穿该加工预定部16的程度。该被调整的蚀刻条件包括暴露于蚀刻液的时间或蚀刻液的种类等。
[0043]通过使用掩模30的蚀刻，在未被掩模30覆盖的加工预定部16中进行蚀刻，另一方面防止覆盖有掩模30的加工预定部16以外的部位被蚀刻。由此，可得到加工预定部16的板厚比其他部位更薄的高硅钢板18。越是板厚薄的部位变得越软，因此可得到加工预定部16比其他部位更软的高硅钢板18。即，通过使用掩模30的蚀刻，使高硅钢板18的加工预定部16软化。
[0044]高硅钢板18的蚀刻范围优选为在方向A上比高硅钢板18的加工预定部16更宽的范围。该蚀刻范围是指在方向A上夹着加工预定部16的范围，在方向A的大致中央位置配置有加工预定部16。由此，冲压加工时在被加工材料与模具之间不要求高定位精确度，因此能够稳定地进行冲压加工。
[0045]并且，如果将高硅钢板18的已蚀刻的部位的板厚设为例如高硅钢板18的其他部位的板厚t的tXl/4以上且tX3/4以下，则可得到减少蚀刻时间的同时充分软化加工预定部16的效果。
[0046]接着，与第I实施方式相同，将高硅钢板18作为被加工材料10，对加工预定部16进行冲压加工以成型为冲压加工品的形状。
[0047]根据第2实施方式所涉及的制造方法，与第I实施方式相同，冲压加工时的钢板的可加工性优异，并且降低模具的维修频率。并且，通过蚀刻在高硅钢板18的应冲压加工的部位16形成凹部16a，因此能够通过肉眼轻松地辨别应冲压加工的部位16的位置，冲压加工时的被加工材料与模具之间的对位工作变得轻松。
[0048](第3实施方式)
[0049]第3实施方式所涉及的制造方法中，首先，使用成为高硅钢板18的原材料的低硅钢板14进行渗硅处理来得到高硅钢板18。该渗硅处理中，不在低硅钢板14的表面覆盖掩模30，除此以外与第I实施方式中说明的内容相同。
[0050]接着，如图6所示，使脱硅用钢材40与进行渗硅处理来得到的高硅钢板18的加工预定部16的表面接触并进行热处理，以使Si从高硅钢板18向脱硅用钢材40扩散。
[0051]脱硅用钢材40为Si的含量比高硅钢材18少的钢材，例如由以重量％计含有小于
4.0%的Si的低硅钢板14构成。脱硅用钢材40形成为覆盖高硅钢板18的加工预定部16的表面。即，脱硅用钢材40形成为沿着高硅钢板18的加工预定部16的形状。
[0052]热处理如下进行:在非氧化性气氛中配置脱硅用钢材40及高硅钢板18，将脱硅用钢材40及高硅钢板18加热至规定温度，并将脱硅用钢材40及高硅钢板18保持在该温度状态。该加热温度设定为Si能够从高硅钢板18向脱硅用钢材40扩散的温度，例如为1000。。~1200。。。
[0053]通过以上的热处理，可得到接触有脱硅用钢材40的加工预定部16的Si量比其他部位少的高硅钢板18。即，通过使用脱硅用钢材40的热处理，使高硅钢板18的加工预定部16软化。
[0054]调整热处理条件和脱硅用钢材40的成分、大小以使高硅钢板18的Si以重量％计，加工预定部16成为小于4.0%，除此以外的部位成为4.0%以上。更优选，热处理条件等调整为，加工预定部16成为3.5%以下，除此以外的部位成为6.0%以上。该被调整的热处理条件包括钢板的加热温度、已加热的状态下的钢板的保持时间等。并且，被调整的脱硅用钢材40的成分为脱硅用钢材40的Si含量等，Si量越少Si越容易从高硅钢板18向脱硅用钢材40扩散。并且被调整的脱硅用钢材40的大小为相对于高硅钢板18的板厚的脱硅用钢材40的厚度等，其厚度越厚，能够从高硅钢板18向脱硅用钢材40扩散的Si量越增加，Si变得容易扩散。
[0055]接着，与第I实施方式相同，将高硅钢板18作为被加工材料10，对加工预定部16进行冲压加工以成型为冲压加工品的形状。
[0056]根据第3实施方式所涉及的制造方法，与第I实施方式相同，冲压加工时的钢板的可加工性优异，并且模具的维修频率降低。
[0057](第4实施方式)
[0058]第4实施方式所涉及的制造方法中，首先，如图7所示，将成为高硅钢板18的原材料的低硅钢板14作为被加工材料10，进行冲压加工以成型为预先设定的冲压加工品19的形状。
[0059]接着，将成型为冲压加工品的形状的低硅钢板14作为原材料进行渗硅处理来得到高硅钢板18。该渗硅处理中，不在低硅钢板14的表面覆盖掩模。渗硅处理中，除此以外的方面与第I实施方式中说明的内容相同。
[0060]根据第4实施方式所涉及的制造方法，在将比高硅钢板18更软且可加工性良好的低硅钢板14作为被加工材料10进行冲压加工之后进行渗硅处理，因此冲压加工时的钢板的可加工性优异。并且，由于对比高硅钢板18更软的低硅钢板14进行冲压加工，因此用于冲压加工的冲头、冲模等模具不易磨损和损伤，模具的维修频率降低。
[0061]以上，根据实施方式对本发明进行了说明，但是实施方式只是示出本发明的原理、应用。并且，实施方式中，在不脱离权利要求中规定的本发明宗旨的范围内，可进行诸多变形例和配置的改变。
[0062]上述各实施方式中，作为通过本发明所涉及的制造方法制造的冲压加工品例示了马达的转子铁芯，但是并不限于此，可以是发电机、变压器等电气设备的铁芯，也可以是铁芯以外的部件。
[0063]上述各实施方式中，作为渗硅处理说明了利用CVD法的方法，但是渗硅处理并不限于利用CVD法的方法。作为使用其他方法的渗硅处理，例如如W02004/044251号公报中记载，可将以Si为主成分的包覆组成物涂布于低硅钢板，并在无氧化性气氛中对低硅钢板进行退火。
[0064]上述各实施方式中，作为冲压加工说明了冲孔加工，但是冲压加工可以是冲孔加工以外的弯曲加工、拉伸加工等。
[0065]上述第1、第2实施方式中，作为掩模30说明了机械掩模，但是掩模30只要能够覆盖钢板表面的一部分即可，例如可以是光致抗蚀层等。作为掩模30使用光致抗蚀层时，将通过光刻蚀法形成有图案的光致抗蚀层覆盖于钢板。
[0066]上述第2实施方式中，不在低硅钢板14的表面覆盖掩模30而进行渗硅处理，但是如第I实施方式，也可在低娃钢板14的表面覆盖掩模30来进行渗娃处理,之后执行蚀刻。此时，可得到加工预定部16的Si含量比其他部位少，且加工预定部16的板厚比其他部位薄的高硅钢板18。
[0067]上述第2实施方式中，在渗硅处理之后进行了蚀刻，但是也可在进行了蚀刻之后进行渗硅处理。即，只要进行在用作冲压加工时的被加工材料10的钢板上以使加工预定部16的表面露出的方式覆盖掩模30来进行蚀刻的工序,则渗娃处理可在该蚀刻工序的前后任意时候进行。
[0068]上述第2、第3实施方式中，作为得到高硅钢板18的方法，对低硅钢板14进行渗硅处理的方法进行了说明，但是得到高硅钢板18的方法并不限定于渗硅处理，也可使用公知的方法。作为该方法，例如可使用直接铸造法，即通过多个辊等将含有与高硅钢板18相同的成分的钢液成型为板状的同时进行冷却来得到高硅钢板。
[0069]上述第I实施方式中，使用掩模30未对加工预定部16进行渗硅而对其他部位进行了渗硅，但是不对加工预定部16进行渗硅的方法不限于掩模30。并且，上述第2、第3实施方式中，利用蚀刻或脱硅用钢材40软化了加工预定部16，但是用于软化加工预定部16的方法并不限定于此。
[0070]本发明所涉及的制造方法可作为对规定单位尺寸的钢板依次进行各工序的分批工艺来实现，也可作为对连续传送的钢带进行各工序的连续工艺来实现。
【权利要求】
1.一种冲压加工品的制造方法，其特征在于， 包括:将应冲压加工的部位比其他部位更软的硅钢板作为被加工材料,对该应冲压加工的部位进行冲压加工的工序。
2.根据权利要求1所述的冲压加工品的制造方法，其特征在于， 包括:对成为用作所述被加工材料的高硅钢板的原材料的低硅钢板进行渗硅处理的工序， 所述渗硅处理工序 中，不对应冲压加工的部位进行渗硅而对其他部位进行渗硅。
3.根据权利要求2所述的冲压加工品的制造方法，其特征在于， 所述渗硅处理工序中，对于所述低硅钢板，在所述应冲压加工的部位的表面覆盖掩模而进行渗硅处理。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的冲压加工品的制造方法，其特征在于， 包括:使所述用作被加工材料的钢板的所述应冲压加工的部位软化的工序。
5.根据权利要求4所述的冲压加工品的制造方法，其特征在于， 在所述软化工序中，对于所述用作被加工材料的钢板，以使所述应冲压加工的部位的表面露出的方式覆盖掩模而进行蚀刻。
6.根据权利要求4所述的冲压加工品的制造方法，其特征在于， 在所述软化工序中，对于所述用作被加工材料的钢板，使脱硅用钢材与所述应冲压加工的部位的表面接触并进行热处理，以使Si从该钢板向该脱硅用钢材扩散。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的冲压加工品的制造方法，其特征在于， 所述硅钢板的应冲压加工的部位的Si含量比其他部位少。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的冲压加工品的制造方法，其特征在于， 所述硅钢板的应冲压加工的部位的板厚比其他部位薄。
9.一种冲压加工品的制造方法，其特征在于，包括: 对成为高硅钢板的原材料的低硅钢板进行冲压加工的工序；及 对所述低硅钢板进行渗硅处理来作为高硅钢板的渗硅工序。
10.一种冲压加工用钢板，其特征在于， 硅钢板的应冲压加工的部位比其他部位更软。
11.根据权利要求10所述的冲压加工用钢板，其特征在于， 所述硅钢板的应冲压加工的部位的Si含量比其他部位少。
12.根据权利要求10或11所述的冲压加工用钢板，其特征在于， 所述硅钢板的应冲压加工的部位的板厚比其他部位薄。
【文档编号】B21D22/00GK104164645SQ201410167849
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】木下创, 守谷幸次 申请人:住友重机械工业株式会社