リジングの表面構造解析

ローピング(ropeing)またはリジング(ridging)は、アルミニウムやステンレスなどの金属の加工不良により発生する表面構造のひとつです。リジングマークは筋状の凹凸模様であり、外観上の表面品質を落とします。非接触表面粗さ・形状計測機 TopMap シリーズを使用して、自動車パネル用アルミニウム合金板材のリジングの表面構造を評価し、リジングを定量化することができます。

自動車パネル用アルミニウム合金板材のプレス形成後に発生するリジング

アルミニウム合金は軽量構造設計を可能にする素材であり、自動車車体の軽量化実現に大きく寄与しています。そのため、アルミニウム合金の需要は、急速に伸びています。アルミニウムメーカは、適切な形状に圧延、延伸、プレスしたアルミニウム合金を市場に供給しなければなりませんが、アルミニウム合金板材のプレス成形作業の後に発生する「リジング」と呼ばれる表面に発生する凹凸模様に対する対策を迫られています。

リジングの特性

特定の条件下で、圧延方向に平行で延伸方向に垂直に凹凸模様が発生します。一般的に、幅は0.2~2mm、長さは10~30mmです。リジングは目視で確認でき、外観上の表面品質を低下させます。

「リジング」についてのホワイトペーパー

Saパラメータを用いたリジングの定量評価

アルミニウム合金板を圧延および延伸した後、表面の粗さはしばしば増大し、リジングマークが現れます。表面粗さの評価方法を定めた国際規格 ISO 25178 表面性状(面粗さ測定)に従って計算される表面性状パラメータ(すなわち、Sa、Sq)は、質感(テクスチャ)を定量化するために使用できます。Hotzら1 は、Saパラメータを用いた特性評価結果を発表しています。Saパラメータは最小二乗レベルからの平均偏差を表し、ライン特性評価におけるRa、WaまたはPaパラメータに対応します。一般的に、Saパラメータは、スケール制限のある表面に対して定義されています。しかし、ISO 25178-700規格では、Saパラメータの計算について、用途に応じたスケール制限が認められています。リジングマークの幅は数ミリメートルであるため、Saパラメータはスケール制限された構造サイズにわたって計算することができます。

1 W. Hotz, R. Müller, J. Timm, “Ropingmessung an Aluminium-Automobilaussenhautblech”, Tagungsband Werkstoffprüfung 2009: Fortschritte der Kennwertermittlung für Forschung und Praxis, eds. M. Borsutzki, S. Geisler, Stahleisen Verlag, Düsseldorf (2009) 365–370.

リジングの定量化について相談する

インプリント(転写)技術を用いたリジングの定量評価

リジングの定量評価の第二の方法として、ドイツ自動車工業会(GAAI)勧告のVDA 239-400を適用することができます。インプリント法は、隆起したフォント構造を持つクレジットカードのコピーを作成する際に、その構造の上に紙を置き、鉛筆でこすって隆起したフォント表面を見えるようにする方法と多くの類似点があります。特別に用意された粘着テープを使って刻印を取り、300 dpiでスキャンしてグレー画像を形成します。この解像度では、関連性のない小さな構造(粗さ)はフィルターにかけられ、もはや認識できません。グレースケールの値は、インプリントプロセスが正しく行われた場合の高さの指標となります。グレー画像はソフトウェアによって評価され、0(リジングなし)から9(リジングが非常に強い)までの基準に基づいてリジングを定量化します。この方法は単純に見えますが、手間がかかり、時間がかかり、精度に欠け、誤差が生じやすいです。そこで、ポリテックの非接触表面粗さ・形状測定機 TopMap シリーズの白色光干渉計を使用すれば、このようなデメリットが解消されます。

非接触表面粗さ・形状測定機 TopMap シリーズは、測定結果が GAAI 規格に匹敵することを保証しています。そのため、リジングを定量化するためのデータを作成し、エクスポートするアルゴリズムを備えています。さらに、非接触表面粗さ・形状測定機 TopMap シリーズに標準装備されている表面形状測定ソフトウェアが、VDA 239-400 GAAI に準拠した RK パラメータを計算します。

アルミニウム合金板材のリジングの定量評価とフィジビリティスタディ(F/S)