要約すると —日本の電子機器メーカーは、スプリングクリップやコネクタ端子のプレス加工用に中国から冷間圧延ステンレス鋼帯を発注する際、ASTM A240やJIS G 4305規格の最低基準を超える5次元および冶金学的検査を実施しています。私が日本の品質保証チームから入荷検査段階で最もよく見かけるバッチの不合格理由は、硬度の一貫性です。HV 250～310で指定された1/4Hの鋼帯は、コイルの長さ全体にわたって±15 HVを超えるばらつきがあってはなりません（標準のHV 60のばらつきは、±5%の予圧力再現性が求められる端子接点スプリングには広すぎると考えられています）。端子ストリップの接触面の表面粗さは Ra 0.5 μm 未満でなければならず、厚さ公差は公称ゲージ 0.3 mm に対して ±0.03 mm に維持されなければなりません。ストリップの厚さが 0.05 mm 変化すると、成形されたスプリングクリップの自由高さが 0.3 mm 変化し、接触圧力が規定値から 1.2～1.5 N ずれてしまいます。この記事では、日本の電子機器メーカーが冷間圧延ステンレス鋼ストリップを再注文する際に重要な 5 つの検査パラメータについて説明します。

日本のコネクタ・端子製造業界（JAE（ジャパン・アビエーション・エレクトロニクス）、ヒロセ電機、矢崎総業の電子部品事業部など）は、プレス加工部品（嵌合するコネクタの半分を保持するスプリングクリップ（通常厚さ0.2～0.4mm、1/2H調質、301または304グレード）や、厚さ0.15～0.30mm、1/4H調質の信号端子または電源端子）のために、年間数千トンの精密冷間圧延ステンレス鋼帯を消費している。鋼帯は毎分50～200mの速度でプレス機に投入され、マイクロメートル単位の公差要件を持つ順送金型によって毎時5万～20万個の端子が生産される。日本の電子部品工場で受入検査に不合格となった鋼帯は、供給業者の費用負担で供給業者に返送されるほか、プレス機の稼働停止による損失として毎時20万円～50万円の損害賠償請求が発生する。当社はこの市場に冷間圧延ステンレス鋼帯を供給しており、この記事では、日本の品質保証エンジニアが入荷するすべてのコイルに対して実施する5つのチェックについて説明します。当社の冷間圧延製品範囲については、以下をご覧ください。冷間圧延ステンレス鋼製品ページ精密ストリップ製造におけるプロセス能力については、以下をご覧ください。精密ステンレス鋼帯のカテゴリー.

硬度の一貫性 ― コンタクトスプリングにとって±15HVが重要な理由

日本の電子機器メーカーは、冷間圧延ステンレス鋼帯の焼き戻しを、並行して運用される2つの規格、JIS G 4313（ばね用冷間圧延ステンレス鋼帯）と、同等の焼き戻し指定に関するASTM A240/A480規格に基づいて規定しています。304ステンレス鋼の1/4H帯の場合、JIS G 4313による硬度範囲はHV 250～310（60ポイントのばらつき）です。301ステンレス鋼の1/2H帯の場合、範囲はHV 310～370（こちらも60ポイント）です。この規格はミルの生産における硬度範囲— これは、焼鈍炉の温度の通常のプロセス変動（連続焼鈍炉ではストリップ幅全体で±10℃）と冷間圧延の圧下率の変動（センジミール工場での最終パスで±2%）をカバーしています。しかし、日本の端子メーカーにとって、50万回のプレス加工で一貫した接触力を発揮しなければならない端子にとって、60ポイントの硬度幅は広すぎます。

スプリングクリップ端子の接触力は、成形された曲げ半径におけるストリップの降伏強度に比例します。厚さ0.3 mm、内径0.3 mmで曲げられた1/2H 301ステンレス鋼クリップ（R/t比 = 1.0 - スプリング接触としてはきつい曲げ）の場合、ストリップ硬度が10 HV増加するごとにスプリングバック角が0.5°変化します。コイル全体で60 HVの変動があると、スプリングバック角が3°変化し、接触先端での成形クリップ自由高さが0.2 mm変化し、嵌合力が規定の8 Nから6.5 N～9.5 Nに変化します。日本の顧客は、コイル全体で硬度が±15 HV（30ポイントの範囲）を超えるバッチはすべて拒否します。この要件を満たすために、圧延機をパスごとに制御された圧下率で運転し、バッチ内のすべてのコイルの5箇所（左端、左四分の一、中央、右四分の一、右端）で硬度をサンプリングし、標準偏差を記録します。標準偏差が8 HVを超える場合、コイルは非精密用途に格下げされます。冷間圧延ストリップ製品の範囲は、冷間圧延ストリップページ.

接触抵抗安定性のための表面粗さ - Ra 0.5 μm

端子の接触面にある冷間圧延ストリップの表面粗さによって、端子と嵌合ピン間の実際の接触面積が決まります。接触抵抗が 20 mΩ で 3 A の信号電流を流す端子には、公称接触力 (8 N) で少なくとも 0.01 mm² の実際の接触面積が必要です。ストリップの表面粗さが Ra 0.5 μm ではなく Ra 1.0 μm の場合、表面の突起 (ピーク) は 0.5 μm 高くなります。接触力によるこれらの突起の塑性変形により、実際の接触面積が 30～40% 小さくなり、接触抵抗が 20 mΩ から 30～35 mΩ に上昇します。3 A の場合、換気のない密閉されたコネクタ ハウジング内の接触点での電力損失 (I²R = 9 × 0.035 = 0.315 W) により、周囲温度より 15～25℃ の局所的な温度上昇が発生します。 60個のコネクタを備えた自動車エンジンベイハーネスでは、累積的な熱によって端子のスプリングテンパーが劣化します。1/2Hステンレス鋼は、100℃で3,000時間以上経過すると10～15%応力緩和し、接触力が低下し、接触抵抗がさらに増加するという自己強化的な故障サイクルが発生します。

ストリップ表面粗さは、ワークロール表面仕上げ（最終パスの研削仕上げRa 0.1 μm）、圧延油の清浄度（ストリップ表面への硬質粒子の付着を防ぐ5 μmフィルターシステム）、最終パス中のストリップ張力（テンションリールのクローズドループトルク制御により設定値の±3%以内に維持）、および焼鈍炉雰囲気（304および301グレードの場合、1,050℃の水素-窒素還元雰囲気により炭化物析出および表面酸化を防ぐ）の4つの要因に依存します。ISO 25178に準拠した接触式表面粗さ計を使用して、各コイルのストリップ幅全体にわたって3箇所で表面粗さを測定します。標準的なRaは、光沢面で0.35～0.45 μm、マット面で0.45～0.55 μmです。接触面は顧客が選択します。硬質精密ストリップの製造能力については、高精度ステンレス鋼ストリップ製品ページ.

厚さ公差 — ±0.03 mm 曲げクリップの自由高さを制御します

精密冷間圧延帯板の厚さ公差は、ASTM A480 で、幅 600 mm まで公称ゲージの ±10% と規定されています。公称厚さ 0.30 mm の場合、これは ±0.030 mm です。日本の電子機器メーカーもこの公差を適用していますが、さらに帯板の幅方向の厚さの変動 (クラウン プロファイル) と帯板の長さ方向の厚さの変動 (ゲージ バンド変動) を測定しています。クラウン (帯板の中心と端の厚さの差) は、公称ゲージ 0.30 mm の幅 200 mm の帯板の場合、0.010 mm を超えてはなりません。ゲージ バンド変動 (センジミール圧延機のバック ベアリングの偏心によって生じる長さ方向の周期的な厚さの変動) は、10 メートルの長さで 0.005 mm を超えてはなりません。

なぜスプリングクリップにこれほどの精度が必要なのでしょうか？ 0.30 mm のストリップ厚さ (R/t = 1.67) で半径 0.5 mm で曲げられたプレス加工スプリングクリップは、成形後の自由高さが 4.5 mm になります。ストリップ厚さが 0.33 mm (上限 ±0.03 mm) の場合、断面の慣性モーメント (I = b × t³ / 12) が (0.33/0.30)³ = 1.33 倍に増加するため、スプリングバックの形状が変わります。つまり、成形されたスプリングは曲げに対して 33% 硬くなり、クリップの自由高さは 0.3 mm 増加して 4.8 mm になります。嵌合ピンの挿入力は仕様の 8 ± 1 N から 10 ± 1.5 N に変化し、顧客の上限 9 N を超えます。厚さが下限の 0.27 mm の場合、同じ効果が逆方向に発生します。 ±0.03 mmの厚さ公差は、スプリングクリップの力の変動が±0.25 Nになることに直結し、顧客の許容範囲は±1 Nです。最終センジミールミルパスのクローズドループ自動ゲージ制御により、コイルの中央部の厚さを±0.02 mm、端部の厚さを±0.03 mmに維持しています。より広範なステンレス鋼ストリップ製品については、以下を参照してください。ステンレス鋼ストリップのカテゴリページ.

エッジバリ - パンチアンドダイの生涯インターフェース

冷間圧延された帯鋼は、全幅コイルから回転ナイフを備えたスリットラインでより狭い帯鋼（終端幅とスタンピングダイのレイアウトに応じて幅20～200 mm）にスリットされます。スリット加工により、切断端にバリが発生します。バリとは、ナイフの切れ味、スリットクリアランス（精密スリット加工のために帯鋼の厚さの5～10%に設定される上下ナイフ間の隙間）、およびスリットリコイラーでの帯鋼の張力に応じて、帯鋼表面から0.02～0.15 mm突き出た、押し出された材料の隆起した縁のことです。パンチとダイのクリアランスが0.020 mm（帯鋼の厚さ0.30 mmの7%）で毎分200ストロークで動作する日本の終端スタンピングダイの場合、入ってくる帯鋼の端のバリが最初にダイ表面に接触します。バリの高さが0.05mmを超えると、50,000ストローク以内にダイ表面に焼き付きが発生します。焼き付きによってダイランドに傷ができ、それが後続のすべての端子に伝わり、端子表面に隆起したリッジが形成され、端子がコネクタハウジングに完全に収まらなくなります。

スリット加工の仕様は、3つのパラメータによってエッジバリの高さを制御します。ナイフの重なりはストリップ厚の30%（0.30 mmストリップの場合は0.09 mm）、サイドクリアランスはストリップ厚の8%（0.024 mm）、ナイフのエッジ半径は0.01 mm以下に維持されます。エッジ半径が0.02 mmを超えると、スリットナイフは再研磨されます。これは、ナイフセットあたり30～50トンのスリット加工後に発生します。バリの高さは、各スリットコイルの最初の1メートルと最後の1メートルでダイヤルゲージを使用して測定されます。0.05 mmを超えるバリの高さは、スリットライン出口にあるバリ取りステーション（両側から0.03 mmずつバリのエッジを削り取るバネ仕掛けの超硬ブロックのセット）によって除去されます。バリ取り作業のコストは、ストリップ1メートルあたり0.30円ですが、日本の端子メーカーの6ステーション順送金型金型の修理費用は15万円～30万円に加え、生産ラインの停止時間も発生します。バリ取り作業は、日本の電子機器メーカーのお客様向けの精密冷間圧延ストリップのご注文すべてに標準で含まれており、追加料金は発生しません。

梱包と配送 ― JITコイルの要件

日本の電子端末メーカーは、ジャストインタイム（JIT）方式の資材フローで操業している。平均長さ2,100m、幅0.30×100mmの精密冷間圧延鋼帯500kgコイルが受け取られ、中間保管や検査保留なしに、マルチスライドプレスのペイオフリールに直接セットされる。コイルには、巻き戻しと取り扱い中に外側の巻きが内側の巻きに付ける凹みである巻き重ね跡があってはならない。なぜなら、鋼帯の表面に0.02mmの深さの凹みがあると、プレス機で金型衝撃荷重が発生し、パンチがその位置で0.02mmの追加抵抗を受け、プレスラムが傾き、パンチ先端の欠けたエッジによって不良品端末が生じるからである。

日本へ輸出されるコイルの梱包仕様には、スチール製スプール（マンドレル内径300mm、外径450mm、サイドフランジ径150mm）、一定張力で巻かれたストリップ（ストリップ幅10mmあたり50N、幅100mmのストリップの場合は500N）、各巻きは巻き同士の擦れを防ぐために0.10mmのポリエチレン製インターリーフシートで区切られ、コイルはシリカゲル乾燥剤入りの真空防湿袋に密封され（ステンレス鋼は錆びないが、インターリーフ紙の有機酸が海上輸送中にストリップ表面を汚さないように、インターリーフ紙の相対湿度を10%未満に保つ必要がある）、コイルは振動減衰フォームベース付きの木箱に梱包される。コイル（各コイルは、スリットラインで複数の5トンマスターコイルストリップを端から端まで溶接して形成される）の溶接継手数は、業界標準の300mあたり1個に対し、日本からの注文では500mあたり1個に制限されている。溶接継手部分は、継手の前後30cmに黄色のペイントストライプでマーキングされ、プレス機のオペレーターはプレス機の進入ガイドで溶接部分を切り取って廃棄するよう指示されている。

精密プレス加工用途向けに当社が提供する全製品ラインナップは、製品カタログページ.

日本の品質保証受入検査のための受入チェックリスト

精密冷間圧延ステンレス鋼帯の現在の輸出仕様と価格については、硬質精密ストリップ製品ページ利用可能な調質等級と寸法制限が含まれます。ステンレス鋼帯加工についてより深く理解するには、冷間圧延製品ページ製造設備と製造工程について説明する。

日本工業規格システムは、材料の枠組みを提供する。JIS G 4313 ばね用冷間圧延ステンレス鋼帯は、電子ばね接点のプレス加工に使用される 1/4H および 1/2H 焼き戻しに適用される規格です。コネクタ試験の国際参照については、SAEインターナショナルコネクタ端子試験規格電子機器に使用されるコネクタ端子の接触抵抗測定方法および試験条件を規定する。

よくある質問