ステンレス多段深絞り容器の表面粗さの低減

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1 ステンレス多段深絞り容器の表面粗さの低減
内面しごき加工による 　　ステンレス多段深絞り容器の表面粗さの低減 　　　　　　　　　塑性加工研究室　池口真人 0.5mm カム 中空バルブ 軽量化：エンジンの　　　高出力化，低燃費化 多段深絞り加工 内面性状の悪化 バルブ ピストン ガソリンエンジン

2 多段深絞り加工により得られた容器の外観写真
ステンレス鋼板SUS305 直径：50mm,　板厚：1.0mm (b)1段 (c) 2段 (d) 3段 (e) 4段 (a)素板 10mm (f)5段 (g)6段 (h)7段 (i)8段 (j)9段 対象容器

3 多段深絞り加工により得られた容器の表面粗さ
0.5mm 1 6 しごき絞り 1 2 粗さ増加 内面 周方向平均最大高さ　Rz　/μm 8 4 外面 1 2 3 4 5 6 7 8 9 絞り段数

4 内面平滑化を目的としたしごき加工法 ストリッパ ポンチ(SKD) 容器 φ8.99 φ7.39 ダイス(SKD) ポンチ(SKD)
3° 15° 1 ポンチ(SKD) ストリッパ 容器 ダイス(SKD) しごき率 r=5,20,40％ 塩素系　プレス油 塩素系　プレス油 ポンチ(SKD) しごき率r=5,10％ 容器 コンテナ (SKD) φ8.99 φ9.03 コンテナ (SKD) ポンチ(SKD) 54 容器 15° 1 （a）内面しごき加工 （b）外面しごき加工

5 加工後断面写真と肉厚分布 加工後の肉厚分布 （a）内面しごき （b）外面しごき - . 1 肉 厚 ひ ず み 未加工部 未加工部 - .
. 1 加工前 内面しごき 外面しごき 肉 厚 ひ ず み 未加工部 未加工部 - . 2 - . 3 クリアランス 5mm - . 4 1 2 3 4 5 未加工部 カ ッ プ 角 部 か ら の 距 離 / m 加工後の肉厚分布 （a）内面しごき （b）外面しごき

6 内面しごき加工と外面しごき加工の比較 0.5mm 周方向平均最大高さ Rz /μm カップ角部からの距離 / mm 2 1 5
加工前 r=5％内面しごき r=20％外面しごき 1 5 (a) 加工前 r=40％外面しごき 周方向平均最大高さ　Rz　/μm 1 5 (b) ｒ=5%内面しごき 1 2 3 4 5 カップ角部からの距離　/　mm 0.5mm (c) ｒ=40％外面しごき

7 シミュレーションによる しごき加工の半径方向応力解析 (b)外面しごき（r=40%） (a)内面しごき（r=5%） σr/MPa -2500
　　　　　しごき加工の半径方向応力解析 σr/MPa -2500 　　0　 　500 　-500 　-1000 -1500 　-2000 -3000 ポンチ ポンチ コンテナ ダイス (a)内面しごき（r=5%） (b)外面しごき（r=40%）

8 バルブ部品への内面しごき加工の適用 押込みポンチ(SKD) ボール (超硬-TiCN) しごき率r=18％ バルブ部品 (14段)
支え 分割コンテナ 押込みポンチ(SKD) バルブ部品 (14段) 支え ボール (超硬-TiCN) 87 57 分割コンテナ R0.5 Φ3.85 (SKD) Φ4.98 (バルブ部品) 5mm Φ5.01 (コンテナ) バルブ部品(14段)

9 加工後断面写真と肉厚分布 加 工 前 内面しごき加工後 (r= 1 8 ％） 加工後の肉厚分布 肉 厚 ひ ず み カ ッ プ 角 部 か
ら の 距 離 / m 加 工 前 内面しごき加工後 (r= 1 8 ％） 2 3 4 5 6 7 - . クリアランス 5mm 加工後の肉厚分布

10 ボールによるバルブ部品の内面しごき加工結果
0.5mm (a) 加工前 (b) r=18%内面しごき 最 大 高 さ R z / μ m カ ッ プ 角 部 か ら の 距 離 加 工 前 内 面 し ご き 後 ( r = 1 8 ％ ) 2 3 4 5 6 7

11 まとめ 多段深絞り加工により得られた容器の内面粗さを比 較的低いしごき率の内面しごき加工で大幅に低減で きた． 外面しごき加工では，高いしごき率を用いても内面 しごき加工より内面粗さを低減できなかった．これは 　内面に発生する半径方向応力が小さいためである． 中空エンジンバルブ部品に対してTiCN処理した超硬ボー ルを用いて内面しごき加工を行い，内面粗さを大幅に低 減できた．