80kg級ハイテン材亀裂対策

質問

現在、780ハイテン材をプレス加工しておりますが、加工後の亀裂に困っております。
加工直後には亀裂は見られませんが、１日製品を停滞すると亀裂が発生する現象が起きております。
製品へ残留応力が残っているのでしょうか。
対処方法等をご存知の方がおられませんか。

回答No.2

noname#230359

Ｑ１:冷間プレスのため、後工程で熱処理はできません。
　　　やはり700℃以上に上げないとダメでしょうか。
Ａ１：後工程で出来ないという意味がわかりません。
　　中間焼鈍は、冷間加工の途中で熱処理屋に出して焼き鈍してもらいます。
　　この場合は完成品ですから、これから熱処理屋に外注して焼鈍して
　　もらうという意味で書いたつもりでしたが・・・。
　　　400℃以下の焼き鈍しでも、若干の効果は認められます。
　　　400℃～600℃の間は脆性が出てきますので、この温度領域は避けます。　　従って、A3点以上780℃になります。　

Ｑ２：金型にヒーター等を組み込む際に市販品ってございますか。
Ａ２：ワーク、金型の大きさがわかりませんが、市販の棒ﾋｰﾀｰを
　　　ダイ又はバッキングプレート、ダイホルダー等に深穴を空けて
　　　埋め込みます。100mmぐらいから500mm以上まで標準であります。
　　　テスト的には、ゴムのプレートのﾋｰﾀｰが市販されていますので
　　　これを挟んだらいかがでしょう。
　　　連続で絞らないなら、ポンチの冷却は不要です。液体窒素や
　　　ドライアイスを入れるポケットを作っても十分冷やせます。

　　　金型は、加工が始まれば、どんどん加熱され、変態量は少なく
　　　なります。
　　　従って、加工開始から１０個程度が割れるということも考えられ
　　ます。　安い部品なら１０個は不良にするという管理もできます。
　　　金型の温度を電子式の温度計で、十分に管理して行ってください。　

※温度と材料特性について
　　　　ハイテンもＳＵＳ鋼も50℃付近で、伸び率は大きくなり成形性
　　　が良くなります。逆に引張強さは低温ほど高くなり、高温になる
　　　ほど落ちます。
　　　　780ＨＴの適温はわかりませんが、100℃以上でしょう。
　　　　逆に高すぎると、加工誘起変態が完全に停止する温度があり、
　　　急激に深絞り性が落ちてきます。　　　　　
　　　　参考までに、SUS304はわずか40℃で、変態は抑制できた例が
　　　あります。

回答No.1

noname#230359

1.原因
(１)ハイテンの典型的な時効割れ現象です。
「時効割れ」「温間絞り」につえいては、以前に”過去ログ”に書いてありますので、それを読んでください。この回答では省略します。
　時効割れは、そもそもオーステナイト系ステンレス鋼(ＡrSUS鋼)とハイテン(ＨＴ鋼)ぐらいしか起きない遅れ破壊現象です。
　ＡｒSUS鋼もＨＴ鋼もオーステナイト組織から変態誘起塑性現象(TRIP)によりマルテンサイトへ変態し、大きな変形量を生み出すかわりに、大きな残留応力も発生し、その歪みにより遅れ破壊がおきます。
(２)発生のメカニズム
　時効割れは、鋼中の組織変化ＦＣＣ→ＢＣＣ(ｵｰｽﾃﾅｲﾄ→ﾏﾙﾃﾝｻｲﾄ)により体積膨張による応力の発生、割れの発生となりますが、原因はそれだけではありません。
　もう一つが水素による影響があります。すなわち結晶粒界付近に水素が集積し分子化することが、応力を高める原因になります。
　絞り油、脱脂、防銹油、めっき、塗装の全ての工程で促進させます。
　特に絞り油、防銹油が、促進の原因になります。

２．対策
(１)応力除去
?熱処理による残留応力除去
　ハイテンの場合、Ａ３点以上の温度(780～820℃)以上の温度からの急冷、350℃からの焼戻しで、応力除去が可能です。
　しかし、この方法では、熱歪みや表面の酸化の問題がありますが、現品を生かすのは、この熱処理しかありません。

?温間絞りによる応力発生防止
　金型にヒーターなどを組み込み、変態抑制による応力の発生防止と残留オーステナイト量を増加させることにより抑制する。
　以上２つが考えられます。

３．温間絞りの温度
(１)恒久対策　
　ダイ、ブランクホルダーを１００～２００℃に加熱、パンチ側を常温～－２０℃に冷却できるように金型を改造する。
(２)緊急対策(実験)
　ｺﾞﾑﾋｰﾀｰやｱﾙﾐﾋｰﾀを、ダイ、ブランクホルダー間に挟み、１晩加熱して100℃ぐらいに金型を暖めてから絞ってみてください。これで、割れは止まるはずです。
　材料を高温しても出来ると誤解する方がいますができません。金型が冷えていると高い温度で、絞ることができません。必ずダイ、を加熱してください。

補足

ご回答有難うございます。
冷間プレスのため、後工程で熱処理はできません。
金型にヒーター等を組み込む際に市販品ってございますか。
やはり700℃以上に上げないとダメでしょうか。