CN102458708A - 钢板的热压成型方法、钢板的热压成型装置及钢成型部件 - Google Patents

钢板的热压成型方法、钢板的热压成型装置及钢成型部件 Download PDF

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Abstract

在进行被均匀地加热到A1相变点以上的温度的平板状的电镀钢板K的热压成型之前，通过局部急冷台(11)将电镀钢板K的规定部位急冷到马氏体相变的开始温度(Ms点)以下，使电镀钢板(K)的被急冷的部位回热到比马氏体相变的开始温度(Ms点)高的温度，在进行电镀钢板(K)的回热后，在成型急冷台(13)中同时进行电镀钢板(K)的成型和到马氏体相变的结束温度(Mf点)以下的急冷。

Description

钢板的热压成型方法、钢板的热压成型装置及钢成型部件
技术领域
本发明涉及在热压成型中，通过在钢板的任意部位形成含有回火马氏体的组织，在后工序中使该部位的加工变得容易的成型方法、成型装置及成型部件。
背景技术
近年来，在作为使用高强度钢板的汽车零件等的钢板成型方法而应用扩大的热压成型中，以比冷压成型高的温度成型钢板。如果进行热压成型，则压力成型时的钢板的变形阻力下降，通过该变形阻力的下降，能够不发生压裂、褶皱等的成型不良而压力成型为希望的形状、并且更符合模具的形状的形状。
在热压成型方法中，在将预先通过加热炉加热为规定的温度的钢板载置在成型用模具的冲模上的状态下将冲头下降到下死点，通过保持着该状态对成型用模具的内部供给制冷剂，将钢板急冷一定时间。通过由该急冷进行的淬火，钢板的组织变化为马氏体，钢板的硬度上升，能够使成型品的强度大幅提高。
但是，如果遍及钢板的整体急冷，则根据部位，通过成型品的硬度的提高，发生不好的情况。例如，焊接接合局部的周边的弯曲性下降，接头强度降低，或在开孔加工或剪切加工等的后工序中该成型品的加工变得困难，或加工用工具的寿命缩短。因此，在专利文献1中，提出了通过在模具中设置空隙以使得在热压成型的后工序中需要进行机械加工的部位不接触成型用模具，而对钢板不进行淬火的技术。此外，在专利文献1中，还提出了使发热体推压在需要后工序中的机械加工的部位上的技术。在专利文献1中，通过采用这些方法，使冷却速度下降，即使该部位的硬度下降，能够在后工序中使钢板的机械加工变得容易。
此外，在专利文献2中，提出了通过以在钢板的一部分上安装有隔热件的状态下加热而抑制钢板的温度上升，抑制向安装有隔热件的部分的淬火，在该部位中形成加工性良好的软质部的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-328031号公报
专利文献2：日本特开2009-61473号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在专利文献1所公开的、在模具上设置空隙的方法中，例如想要使硬度下降的部位不接触模具。因此，在想要使硬度下降的部位与通过压力成型实施弯曲加工的部位重复的情况下，有不能将钢板高精度地成型的问题。此外，如果使得想要使硬度下降的部位与通过压力成型实施弯曲加工的部位不重复，则对想要使硬度下降的部位加以限制，所以有设计的自由度下降的问题。此外，在专利文献1所公开的、在模具上设置空隙的方法中，在后工序中必须准备根据需要进行机械加工的部位的大小及部位而进行热压的模具(用来同时进行成型和淬火的模具)。有在该模具制作中需要庞大的费用的问题。此外，在专利文献1所公开的推压发热体的方法中，由于使发热体对钢板在铅直方向上接触，所以例如不能在成型品的侧面上形成想要使硬度下降的部位，在设计的自由度方面存在问题。
此外，一般在为了热压成型而将钢板用加热炉加热时，在钢板的表面上产生水锈。该水锈给成型后的后工序、例如涂装处理工序等带来不良影响，所以希望尽量不产生水锈。因而，为了抑制水锈的发生，通常使用对表面实施了电镀的钢板。在实施了电镀的钢板中，通过加热，钢板与镀层之间的合金化不断发展。这样的电镀与钢板的合金化的程度给成型品的耐腐蚀性、涂装性、焊接性等带来影响。因此，在加热时使钢板的受热过程均匀、使钢板与镀层的合金化的程度遍及钢板的整面均匀化，在产品的品质上是很重要的。
但是，在专利文献2所公开的方法中，钢板的安装有隔热件的部位与没有安装隔热件的部位的加热时的钢板的温度履历不同。因此，有不能使钢板与镀层之间的合金化的程度遍及钢板的整体而均匀化、给产品的品质带来影响的问题。从确保稳定的品质的观点看，防止这样根据部位而加热时的温度履历不同，不仅是实施了电镀的钢板，在裸钢板中也是重要的。
本发明是鉴于这样的问题而做出的，目的是在对钢板进行热压成型时，不根据部位而改变加热时的最高到达温度，使规定部位的硬度比其他部位低。
用于解决技术问题的方案
用来达到上述目的的本发明的钢板的热压成型方法，其特征在于，在同时进行被加热到A1相变点以上的温度的钢板的成型及淬火的钢板的热压成型中，具有：局部急冷工序，在将被均匀地加热到A1相变点以上的温度的平板状的钢板成型之前，将该钢板的规定部位极冷到马氏体相变的开始温度(Ms点)以下；回热工序，使上述钢板的被急冷的规定部位回到比马氏体相变的开始温度(Ms点)高的温度；以及成型急冷工序，在进行上述钢板的回热后，同时进行该钢板的成型和到马氏体相变的结束温度(Mf点)以下的急冷。
根据本发明，在将被加热到A1相变点以上的温度的钢板成型之前，对该钢板的规定部位实施急冷及回热，然后，同时进行该钢板的成型和急冷。因而，能够使进行了回热的部位成为含有回火马氏体的组织、使其他部位成为马氏体组织。因此，能够使在后工序中需要进行机械加工的部位或进行焊接的部位成为含有回火马氏体的组织。由此，能够形成在维持作为成型品整体而需要的强度的同时、确保后工序中的加工性及焊接接头的强度等的成型品。此外，钢板的局部急冷工序及回热工序在钢板为平板状的状态下进行，所以能够在例如通过压力成型实施弯曲加工的部位、或在成型后成为垂直面的部位等、任意的位置上生成含有回火马氏体的组织。因而，设计的自由度也较大。进而，由于能够将钢板预先均匀地加热到规定的温度，所以即使是作为钢板而使用电镀钢板的情况，也能够使电镀的合金化的程度遍及钢板的整面而变得均匀。
这里，也可以是，上述局部急冷工序使上部冷却体从上方接触上述钢板的上述规定部位，并且使下部冷却体从下方接触上述钢板的上述规定部位，对通过凹凸而在上述钢板与上述上部冷却体或上述下部冷却体之间形成的间隙喷出制冷剂，该凹凸形成在上述上部冷却体的与上述钢板的接触面和上述下部冷却体的与上述钢板的接触面中的某个或两者上。此外，也可以是，从形成于在与上述钢板的接触面上形成有凹凸的冷却体上的制冷剂吸引口将上述喷出的制冷剂吸引、排出。
也可以是，上述成型急冷工序使用冲头和冲模将上述钢板从上下加压，并且对通过在上述冲头的成型面和上述冲模的成型面中的某个或两者上形成的凹凸而在上述钢板与上述冲头或上述冲模之间形成的间隙喷出制冷剂。此外，也可以是，从形成于在与上述钢板的接触面上形成有凹凸的模具上的制冷剂吸引口将上述喷出的制冷剂吸引、排出。
此外，也可以是，使上述局部急冷工序、上述回热工序及上述成型急冷工序的所需时间相同。
此外，也可以是，上述回热工序通过将上述钢板载置在规定的处理位置上规定时间来进行。此时，可以至少基于上述制冷剂对上述钢板的喷出量，使上述局部急冷工序、上述回热工序及上述成型急冷工序的所需时间相同。此外，也可以将载置在上述规定的处理位置上的钢板通过非接触的加热装置加热。另外，所谓非接触的加热装置，是指例如通过近红外线灯的加热、通过激光的加热、或感应加热等的、能够不与加热对象物接触而将该加热对象物加热的装置。在这样使用非接触的加热装置的情况下，可以至少基于上述非接触的加热装置的加热量，使上述局部急冷工序、上述回热工序及上述成型急冷工序的所需时间相同。
进而，也可以使上述钢板的被急冷的规定部位为围绕其内侧的不被急冷的区域的连续的区域。
此外，本发明的钢板的热压成型装置，其特征在于，具有：局部急冷台，对于被均匀地加热到A1相变点以上的温度的平板状的钢板的规定的部位，使上部冷却体从上方接触并使下部冷却体从下方接触，将该钢板的规定部位急冷到马氏体相变的开始温度(Ms点)以下；回热台，将上述规定部位被急冷的上述钢板载置到规定的处理位置上，使上述钢板的被急冷的规定部位回热到比马氏体相变的开始温度(Ms点)高的温度；成型急冷台，通过具备冲模和冲头的急冷模具，同时进行上述规定部位回热后的上述钢板的成型和到马氏体相变的结束温度(Mf点)以下的急冷；以及输送机构，将上述钢板从上述局部急冷台向上述回热台、从上述回热台向上述成型急冷台依次输送。
这里，也可以是，还具有：制冷剂供给源，对上述钢板供给制冷剂；吸引机构，将上述被供给的制冷剂吸引、排出；在上述上部冷却体的与上述钢板的接触面和上述下部冷却体的与上述钢板的接触面中的某个或两者上，形成有凹凸、作为对上述钢板的制冷剂的喷出口的制冷剂供给口和作为被喷出的制冷剂的吸引及排出口的制冷剂吸引口；在上述冲头的成型面和上述冲模的成型面中的某个或两者上，形成有凹凸、作为对上述钢板的制冷剂的喷出口的制冷剂供给口和作为被喷出的制冷剂的吸引口的制冷剂吸引及排出口；上述制冷剂供给源对由上述凹凸形成的间隙喷出上述制冷剂。此外，也可以在上述回热台上设置将在上述局部急冷台被急冷的规定部位加热的非接触的加热装置。
本发明的钢成型部件是通过上述钢板的热压成型方法成型的钢成型部件，其特征在于，上述成型后的上述规定部位的硬度与其他部位的硬度相比按照Hv为小20以上。
发明效果
根据本发明，在对钢板进行热压成型时，能够不根据部位改变加热时的最高到达温度，而使规定部位的硬度比其他部位低。
附图说明
图1是表示有关本实施方式的热压成型装置的结构的概略的侧视图。
图2是表示有关本实施方式的热压成型装置的结构的概略的俯视图。
图3是表示局部急冷台的结构的概略的说明图。
图4是表示局部急冷台的结构的概略的说明图。
图5是作为本发明的应用对象的急冷模具的冲模表面的放大图。
图6是作为本发明的应用对象的急冷模具的冲模的说明图。
图7是表示在电镀钢板上形成有同心圆状的局部急冷部的状态的说明图。
图8是将有关本实施方式的热压成型装置应用到连续自动压力机中的情况下的说明图。
图9是在实施例中使用的电镀钢板的说明图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示有关实施方式的热压成型装置1的结构的概略的侧视图。图2是表示有关实施方式的热压成型装置1的结构的概略的俯视图。
热压成型装置1具有投入台(级)10、局部急冷台(级)11、回热台(级)12、成型急冷台(级)13和输送机构14。
投入台(级)10是被投入由加热装置(未图示)加热为规定的温度的平板状的钢板(这里是电镀钢板K)的台(级)。局部急冷台(级)11是将被从投入台(级)10输送的电镀钢板K的规定的部位急冷的台(级)。回热台(级)12是使由局部急冷台(级)11急冷后的电镀钢板K的规定的部位回到比规定的温度高的温度的、进行所谓的回热的台(级)。成型急冷台(级)13是同时进行由回热台(级)12回热后的电镀钢板K的成型和急冷的台(级)。输送机构14是在热压成型装置1内进行电镀钢板K的输送的机构。投入台10、局部急冷台11、回热台12、及成型急冷台13在基台15的上表面上，沿着电镀钢板K的流动方向H(图1的X轴的正方向(箭头的方向))依次等间隔地配置。在基台15的上方设有上部支撑体16。上部支撑体16支撑后述的上戳(上スタンプ)37及冲头62。
另外，本实施方式中的电镀钢板K是对例如以质量％含有C：0.05～0.7％、Si：0.1～1％、Mn：0.7～2％、P：0.003～0.1％、S：0.003～0.1％的钢实施镀层的厚度为30μm以下的以Al为主体的电镀的钢板。将热压前的钢板加热时的目标温度是850℃以上1000℃以下。将整面被均匀地加热到这样的范围的温度的电镀钢板K输入到投入台10上。
投入台10具有一对支撑台20，在各个支撑台20的上表面上，设有用来在与对电镀钢板K预先实施的预设孔P之间进行定位的定位销21和用其上端支撑电镀钢板K的支撑销22。支撑台20例如在俯视图中形成为矩形状，以使其长度方向与电镀钢板K的流动方向H一致的方式配置在基台15上。
定位销21设在例如支撑台20的中心位置。支撑销22沿着支撑台20的长度方向设在定位销21的两侧。在图2中，对一个支撑台20描绘了两个支撑销22，但定位销21及支撑销22的数量及配置并不限定于本实施方式。支撑销22的上端与电镀钢板K的背面点接触，以减小该支撑销22与电镀钢板K之间的接触面积而使热的传递成为最小限度。因此，支撑销22的上端例如形成为球状。
局部急冷台11与投入台10同样，具有一对支撑台30和通过接触在电镀钢板K的规定部位上而将电镀钢板K的规定部位急冷的作为冷却体的急冷戳(急
Figure BDA0000123651620000071
スタンプ)31。在支撑台30的上表面上分别设有与支撑台20同样的形状的定位销32和支撑销33。在一对支撑台30的下表面上，设有在俯视图中例如一部分以大致U字状凹陷的作为大致矩形状的板的台座34。在台座34与基台15之间，设有通过载荷在铅直方向上伸缩自如的弹簧体35。在处于支撑台30的长度方向的两侧的台座34的上表面上，设有向铅直上方延伸的圆棒状的推杆36。推杆36形成为，使其上端比支撑销33的上端低。
急冷戳31具有上戳37和下戳(下スタンプ)38。下戳38的上表面38a形成为例如大致圆盘状。下戳38的上表面38a与载置在支撑销33上的电镀钢板K的下表面平行，并且位于比支撑销33的上端低的位置。由此，当电镀钢板K载置在支撑销33上时，如图3所示，使得电镀钢板K与下戳38的上表面38a不接触。因此，在电镀钢板K载置在支撑销33上的状态中，电镀钢板K不会被急冷戳31冷却。下戳38直接配置在例如台座34的U字状的凹陷的内侧的基台15的上表面上。
上戳37设在下戳38的铅直方向上方，其下表面37a具有与下戳38相同的形状。上戳37的下表面37a与载置在支撑销33上的电镀钢板K的上表面平行。上戳37的上部受上部支撑体16支撑。通过由升降机构(未图示)使上部支撑体16在铅直方向(图1的Y轴的正负方向)上上下运动，能够使上戳37上下运动。
在处于上部支撑体16的下表面的位置的对应于推杆36的位置上，向铅直方向下方延伸设置有上部推杆36a。通过使上部支撑体16下降、通过上部推杆36a将推杆36向铅直下方推压，能够使弹簧体35挠曲，将台座34向下方推下。上部推杆36a的延伸方向的长度为当使上部支撑体16下降时，在上戳37接触在支撑销33上的电镀钢板K的上表面上之前与推杆36的上端接触的长度。因此，如果使上部支撑体16下降，则首先上部推杆36a推压推杆36而将台座34推下，通过将载置在支撑销33上的电镀钢板K与台座34一起推下，电镀钢板K相对于下戳38相对地下降。并且，如果继续上部支撑体16的下降，则支撑销33上的电镀钢板K被交接到下戳38的上表面38a上，接着，如图4所示，上戳37的下表面37a与电镀钢板K的上表面接触。另外，在本实施方式中，台座34是以大致U字状凹陷的大致矩形状的板，但只要是台座34能够不与下戳38干涉而上下运动，是怎样的形状都可以，并不限定于本实施方式。
在下戳38的上表面38a上，例如如图5及图6所示，设有对电镀钢板K供给制冷剂的制冷剂供给口40和将供给的制冷剂吸引而排出的制冷剂吸引口41。制冷剂吸引口41连接在吸引机构47上。制冷剂供给口40连通到设在下戳38的内部中的制冷剂的流路42。在流路42上连接着制冷剂供给管43，通过将设在制冷剂供给管43上的供给阀44打开，从制冷剂供给源46对电镀钢板K供给制冷剂。此外，在下戳38的上表面38a上，形成有一定高度的独立的多个凸部38b。由此，当上戳37的下表面37a下降到接触在电镀钢板K上的位置时，通过多个凸部38b之间的凹部、即多个凸部38b，能够使从制冷剂供给口40供给的制冷剂流到形成在下戳38的上表面38a与电镀钢板K之间的间隙中。因而，能够在短时间中进行电镀钢板K的规定部位的冷却、即能够进行急冷。从制冷剂供给口40供给的制冷剂被从制冷剂吸引口41吸引并向下戳38的外部排出。另外，作为本实施方式的制冷剂，可以使用例如水等。
在上戳37的内部中，例如如图3及图4所示，设有用来将上戳37的下表面37a冷却的冷却管45。通过在使上戳37的下表面37a接触在电镀钢板K上时对冷却管45供给制冷剂，能够进行电镀钢板K的冷却。
回热台12具有与投入台10相同的结构，具有一对支撑台50和设在支撑台50的上表面上的定位销51及支撑销52。
成型急冷台13具有同时进行电镀钢板K的成型及急冷的急冷模具60。急冷模具60具有作为下侧的模具的冲模61和作为上侧的模具的冲头62。冲模61具有与图5及图6所示的下戳38同样的结构。即，冲模61具有制冷剂供给口63、将从制冷剂供给口63供给的制冷剂吸引并排出的制冷剂吸引口64、与制冷剂供给口63连通的流路65、连接在流路65上的制冷剂供给管66、和设在制冷剂供给管66上的供给阀67。
制冷剂供给口63当将冲头62下降到下死点而将电镀钢板K热压成型时对电镀钢板K供给制冷剂。制冷剂吸引口64与下戳38的制冷剂吸引口41同样，连接在吸引机构81上。在冲模61的成型面61a上，与下戳38的上表面38a同样，形成有一定高度的独立的多个凸部61b。通过多个凸部61b，使从制冷剂供给源82经由制冷剂供给口63供给的制冷剂流到形成在制冷剂冲模61的成型面61a与电镀钢板K之间的间隙中，将电镀钢板K急冷。另外，在图5中，为了表述的方便，将下戳38与冲模61表示为完全相同的结构，但实际上它们的形状及大小不同。
在冲头62的内部中，与上戳37同样，设有用来将冲头62的成型面62a冷却的冷却管(未图示)。通过在使冲头62的成型面62a接触在电镀钢板K上时对未图示的冷却管供给制冷剂，能够进行电镀钢板K的冷却。冲头62的上部与上戳37同样，其上部受上部支撑体16支撑。通过由未图示的升降机构使上部支撑体16在铅直方向上上下运动，冲头62也上下运动。因此，上戳37和冲头62通过上部支撑体16上下运动而成为同步进行上下运动的构造。
在冲模61上，设有将冲模61的内部贯通而向铅直上方突出、相对于冲模61滑动自如的定位销68。定位销68经由未图示的弹簧支撑在基台15的上表面上。通过冲头62下降而推压定位销68，将电镀钢板K与定位销68一起向下方推下，通过急冷模具60进行电镀钢板K的成型。
输送机构14如图2所示，具有把持电镀钢板K的把持部70和一对输送支撑体71。一对输送支撑体71支撑把持部70，在驱动机构(未图示)作用下沿着电镀钢板K的流动方向H及正交于流动方向H的水平方向(朝向图2为上下方向)往复运动自如地构成。输送支撑体71以将投入台10及成型急冷台13等夹入的方式对置配置。把持部70例如具有3个把持部70a、70b、70c。3个把持部70a、70b、70c在一对输送支撑体71的各自上，沿着电镀钢板K的流动方向H依次等间隔地设置。因此，通过用未图示的驱动机构使输送支撑体71与电镀钢板K的流动方向H平行地往复运动，能够使把持部70a从投入台10向局部急冷台11、使把持部70b从局部急冷台11向回热台12、使把持部710c从回热台12向成型急冷台13、将多个电镀钢板K分别同时输送。
有关本实施方式的热压成型装置1如以上那样构成，接着简单地说明本发明的热压成型的原理。
钢材通过加热到A1相变点(A1 transformation point；在本发明的实施方式的情况下，是690～720[℃])以上，开始奥氏体相的生成，通过加热到A3相变点(在本发明的实施方式的情况下，是730～890[℃])以上，成为奥氏体单相组织。通过进行急冷、即所谓的淬火(quenching)到将该奥氏体向马氏体的相变的开始温度Ms点(Martensite-transformationStarting Point)以下，在钢材中生成硬度较高的马氏体组织。另一方面，例如在使钢材的温度从A1相变点以上、或A3相变点以上下降到Ms点以下后，进行将钢材加热而使钢材的温度上升到Ms点以上的、所谓的回热，然后再次急冷而进行使钢材的温度成为马氏体相变的结束温度Mf点(Martensite-transformation finishing Point)以下的、所谓的回火(tempering)，由此钢材成为含有比马氏体组织硬度低的回火马氏体的组织。
因而，在本实施方式中，在热压成型的过程中，将钢板的一部分、例如将在后工序中需要进行机械加工的部位或进行焊接的部位有选择地回火，形成含有回火马氏体的组织。如果这样，则能够制作例如能够确保在后工序中需要进行机械加工的部位的加工性或焊接接头的强度、并且其以外的部分具有要求的硬度的产品(钢成型部件)。接着，对由有关本实施方式的热压成型装置1进行的电镀钢板K的热压成型的方法的一例进行说明。
首先，将由加热装置遍及整面均匀地预先加热到A1相变点以上的电镀钢板K通过未图示的交接装置载置到投入台10的支撑销22上。如果设在支撑台20上的传感器检测到在支撑销22上载置有电镀钢板K，则输送机构14开始动作。将载置在投入台10上的电镀钢板K通过输送机构14的把持部70a把持，向局部急冷台11输送，载置到支撑销33上。此时，在载置于支撑销33上的电镀钢板K的预设孔P中，如图3所示那样插通定位销32，通过预设孔P和定位销32设定电镀钢板K与急冷戳31之间的相对位置关系。
如果将电镀钢板K向局部急冷台11输送，则进行将电镀钢板K的例如中心部急冷的局部急冷工序。在局部急冷工序中，首先，上戳37及上部推杆36a与上部支撑体16一起下降，如图3所示，上部推杆36a与推杆36接触。此时，上戳37的下表面37a和电镀钢板K的上表面为离开规定距离的状态。上部支撑体16从该状态再继续下降，经由推杆36及台座34使载置在支撑销33上的电镀钢板K向下方移动，将支撑销33上的电镀钢板K交接到下戳38的上表面38a上。
然后，再继续上部支撑体16的下降，如图4所示，将由上戳37的下表面37a推压电镀钢板K的上表面的状态保持规定时间。即，在上戳37的下死点的位置将上戳37保持规定时间。在将电镀钢板K通过上戳37推压的同时将供给阀44打开，从下戳38的制冷剂供给口40将制冷剂向电镀钢板K供给。另外，对上戳37内部的冷却管45总是供给制冷剂。由此，电镀钢板K的与上戳37及下戳38接触的部位被急冷，成为局部急冷部Kc。另一方面，没有与上戳37及下戳38接触的部位被维持为原样保持高温的高温部Ka。
在局部急冷台11中，如果对电镀钢板K的规定部位(与上戳37及下戳38接触的部位)实施规定时间的急冷，则上戳37与上部支撑体16一起上升到上死点，局部急冷工序结束。如果局部急冷工序结束，则电镀钢板K被输送机构14的把持部70b把持，被从局部急冷台11向回热台12输送。与此同时，将处于投入台10上的第2个电镀钢板K向局部急冷台11输送，并且将第3个电镀钢板K载置到投入台10上。
如果将电镀钢板K输送到回热台12的支撑销52上，则进行使电镀钢板K的局部急冷部Kc的温度回热到Ms点以上的温度的回热工序。在回热工序中，在将电镀钢板K载置在支撑销52上的状态下，以规定时间、即上部支撑体16在上死点与下死点之间往复一次的时间，留置在回热台12上。此时，电镀钢板K的局部急冷部Kc通过从在局部急冷工序中没有被急冷而维持高温的部位的热传递而温度上升，回热到Ms点以上的温度。
如果在回热台12上回热工序结束，则将电镀钢板K通过输送机构14的把持部70c把持，从回热台12向成型急冷台13输送。
如果将电镀钢板K向成型急冷台13输送，则首先通过电镀钢板K的预设孔P和冲模61的定位销68进行电镀钢板K的定位，将电镀钢板K载置到冲模61上。接着，冲头62下降到下死点，进行电镀钢板K的成型。在与电镀钢板K的成型同时，将制冷剂供给管66的供给阀67打开，从制冷剂供给口63将制冷剂向电镀钢板K供给。对于冲头62内部的未图示的冷却管总是供给制冷剂。由此，将电镀钢板K遍及整面急冷。将电镀钢板K急冷规定的时间，如果电镀钢板K的温度成为Mf点以下，则冲头62与上部支撑体16一起上升到上死点，成型急冷工序结束。
如果成型急冷工序结束，则将成型后的电镀钢板K例如通过未图示的运出装置从冲模61取下，从热压成型装置1运出。重复进行该一系列的热压成型。
根据以上的实施方式，将预先加热到A1相变点以上的温度的电镀钢板K的规定部位急冷到向马氏体的相变的开始温度(Ms点)以下的温度而形成局部急冷部Kc。然后，在回热台12中，使局部急冷部Kc回热到比向马氏体的相变的开始温度(Ms点)高的温度。这样做之后，同时进行电镀钢板K的成型和成型面整体的急冷(朝向向马氏体的相变的结束温度(Mf点)以下的温度的急冷)。因而，能够使进行了回热的部位成为含有回火马氏体的组织，并且能够使成型面的其他部位成为马氏体组织。因此，能够使在成型后的后工序中不需要进行机械加工的部位成为马氏体组织，使例如在后工序中需要进行机械加工的部位、或在后工序中需要进行焊接的部位成为含有回火马氏体的组织。因而，能够在维持作为产品的需要的强度的同时，形成确保了后工序中的加工性的成型品。此外，由于电镀钢板K被预先遍及整面均匀地加热，所以能够使电镀钢板K的加热时的最高到达温度遍及电镀钢板K的整面变得均匀。由此，能够使电镀的合金化的程度也遍及钢板的整面变得均匀。进而，电镀钢板K的局部急冷工序及回热工序在电镀钢板K为平板状的状态下进行。由此，能够在例如在成型急冷工序中被实施弯折加工的部位或在成型后成为垂直面的部位等、任意的位置上生成含有回火马氏体的组织。因而，设计的自由度也较大。
此外，在局部急冷台11中，通过预设孔P和定位销32进行电镀钢板K的定位。此外，在成型急冷台13中，也通过该预设孔P和冲模61的定位销68进行电镀钢板K的定位。由此，在局部急冷台11及成型急冷台13中，电镀钢板K与定位销32、68的相对的位置关系、即急冷戳31及急冷模具60与电镀钢板K的相对位置关系不会偏差。因而，能够在成型品的规定的位置上很准确地生成含有回火马氏体的组织。由此，能够可靠地防止例如电镀钢板K在冲模61上的配置因某种理由而偏差、在该偏差的状态下进行压力成型的情况。因而，能够可靠地防止在后工序中进行机械加工或焊接的部位上不生成含有回火马氏体的组织。由此，能够避免在后工序的机械加工中出现障碍、或焊接的接头强度不足等的故障。
此外，根据以上的实施方式，在作为下戳38及冲模61的与电镀钢板K的接触面的上表面38a和成型面61a上形成有凸部38b、61b。因此，在局部急冷工序及成型急冷工序中，通过从制冷剂供给口40、63对电镀钢板K喷出制冷剂，能够在短时间中进行电镀钢板K的急冷。因而，能够提高热压成型的生产率。
另外，在以上实施方式中，凸部38b、61b、制冷剂供给口40、63、及制冷剂吸引口41、64等进行电镀钢板K的急冷的机构设在作为下部冷却体的一例的下戳38或冲模61侧，但该机构也可以设在作为上部冷却体的一例的上戳37或冲头62侧。此外，该机构也可以设在作为下部冷却体的一例的下戳38或冲模61侧和作为上部冷却体的一例的上戳37或冲头62侧这两者上。
在以上的实施方式中，局部急冷部Kc的形状是大致盘状，但也可以通过例如对应于后工序中的机械加工的内容变更急冷戳31的形状而做成其他任意的形状。在此情况下，形成局部急冷部Kc的急冷戳31与急冷模具60独立地设置。因此，例如在形成型状相同、仅后工序中的机械加工的部位不同那样的成型品的情况下，例如仅通过变更急冷戳31的形状及配置就能够对应。由此，不需要更换质量较大的急冷模具60。
此外，在后工序中，在对电镀钢板K的规定部位进行例如同心圆状的孔加工那样的情况下，也可以在局部急冷部Kc的区域内设定不急冷而维持高温的状态的高温部Ka部位。具体而言，例如如图7所示，也可以在电镀钢板K上以圆环状形成局部急冷部Kc，在被该圆环状的局部急冷部Kc包围的区域内保留维持高温的状态的高温部Ka。通过这样在局部急冷部Kc的区域内保留高温部Ka，在局部急冷部Kc与高温部Ka的边界面、即局部急冷部Kc与高温部Ka之间进行热传递的区域变大。此外，通过仅将进行加工的部位、即图7中的圆环状的局部急冷部Kc有选择地急冷，减小局部急冷部Kc的范围，由此回热所需要的热容量变小。因而，能够高效率地进行局部急冷部Kc的回热。
在以上的实施方式中，在热压形成装置1中处理了一片电镀钢板K，但例如也可以同时处理多个电镀钢板K。在此情况下，只要例如局部急冷台11中的、包括上戳37的上下运动的局部急冷工序的所需时间、与成型急冷台13中的、包括冲头62的上下运动的成型急冷工序的所需时间，所谓的生产节拍时间相同，效率就较高。该生产节拍时间在预先通过试验等求出最优的条件的基础上决定为了满足成型品的品质而需要的冲头62的下死点处的保持时间。但是，在通过上部支撑体16使上戳37与冲头62同步往复运动的情况下，可以想到会有在局部急冷工序中电镀钢板K的急冷不充分的情况。在此情况下，例如通过调节从制冷剂供给口40供给的制冷剂的量，能够进行需要的冷却。通过这样使局部急冷台11与成型急冷台13的生产节拍时间匹配，能够同时处理多个电镀钢板K。
在同时处理多个例如电镀钢板K1～K5的情况下，在与从投入台10向局部急冷台11输送电镀钢板K1同时，对投入台10投入新的电镀钢板K2。接着，结束电镀钢板K1的局部急冷，在与从局部急冷台11向回热台12输送同时，进行新的电镀钢板K3的投入、和电镀钢板K2从投入台10向局部急冷台11的输送。接着，电镀钢板K1的回热结束，在与进行向成型急冷台13的输送同时，将由局部急冷台11急冷后的电镀钢板K2通过把持部70b从局部急冷台11向回热台12输送，将投入台10的电镀钢板K3输送到局部急冷台11上，对投入台10投入新的电镀钢板K4。如图8所示，如果电镀钢板K1的成型急冷工序结束，则将成型后的电镀钢板K1从冲模61取出，从热压成型装置1运出。与此同时，进行电镀钢板K2、K3、K4的输送及新的电镀钢板K5的投入，重复进行该一系列的热压成型。这样，通过使各工序中的生产节拍时间匹配，能够应用到本实施方式的热压成型装置1那样的、所谓的连续自动压力机(是经过多个工序形成压力成型零件的压力方法，是每当压力机进行1个冲程就将钢板输送到下个工序的压力方法)中，能够提高产品的生产率。并且，如上所述，在局部急冷工序及成型急冷工序中，由于能够在短时间中进行电镀钢板K的急冷，所以能够使生产节拍时间变短。由此，在回热工序中能够可靠地实现电镀钢板K的高温部Ka的温度下降(到比A1相变点低的温度)。
此外，在以上的实施方式中，电镀钢板K的局部急冷后的回热通过在将电镀钢板K载置在回热台12的支撑销52上的状态下，以规定时间、例如热压成型装置1的生产节拍时间，留置在回热台12上来进行。但是，在例如通过预先进行的试验确认了电镀钢板K的回热所需要的时间比生产节拍时间长的情况下，也可以在局部急冷台11与回热台12之间、或者在回热台12与成型急冷台13之间进一步设置新的回热台12。此外，相反在确认了仅在将电镀钢板K用输送机构14从局部急冷台11向回热台12输送的时间中就能够充分回热的情况下，也可以不设置回热台12而在局部急冷台11的旁边配置成型急冷台13。
另外，在进一步设有回热台12的情况下，热压成型装置1整体大型化，需要更大的设置面积。在此情况下，例如如图1中用虚线表示那样，也可以在回热台12上设置用来将电镀钢板K的局部急冷部Kc加热的非接触的加热装置80，在回热台12上对电镀钢板K进行加热。如果这样，则不需要再设置新的回热台12，能够防止热压成型装置1大型化。在此情况下，在回热台12中，也通过电镀钢板K的预设孔P和回热台12的定位销51保持电镀钢板K与加热装置80之间的相对位置关系，所以能够通过加热装置80更准确地进行局部急冷部Kc的回热。此外，通过设置加热装置80，对于电镀钢板K的潜势热量不充分、仅通过追加回热台12不能充分地进行电镀钢板K的回热的情况，具体而言对于电镀钢板K的厚度较薄的情况等也能够对应。另外，作为加热装置80，优选的是使用能够在短时间中进行加热的近红外线灯，但只要是非接触的加热方式，是什么都可以，例如也可以使用激光加热或感应加热等。并且，通过至少改变加热装置80对电镀钢板K的加热量、或者下戳38及冲模61的至少某一个的制冷剂的供给量，能够使各工序的生产节拍时间匹配。
此外，作为决定局部急冷部Kc的回热所需要的时间及热容量、即为了进行回热而需要的回热台12的设置数(级数)、及加热装置80的要否及热容量的方法，除了预先进行试验以外，也可以通过计算求出。
对通过计算求出的方法进行简单地说明。例如，如图9所示，在长度A、宽度B、厚度t的平板状的电镀钢板K的中央部以宽度δ将矩形区域形成为局部急冷部Kc。此外，在此情况下，设电镀钢板K的初始温度为Ti、局部急冷工序中的局部急冷部Kc的温度为Tc1、局部急冷部Kc的回热时的最高到达温度为Tc2。于是，将局部急冷部Kc的温度先急冷到Tc1后回热到Tc2所需要的热容量Qr[J]可以由以下的(1)式求出。
Qr＝(Tc2-Tc1)·ρ·Cm·δ·t·A·B  …(1)
其中，ρ是电镀钢板K的比重[kg/m3]，Cm是电镀钢板K的比热[J/kg·K]，Ti是Al相变点以上的温度[K]，Tc1是Ms点以下的温度[K]，Tc2是比Ms点高的温度[K]。A、B、t、δ如上述那样分别是电镀钢板K的长度[m]、宽度[m]、厚度[m]、局部急冷部Kc的宽度[m]。
另一方面，在将局部急冷部Kc先冷却到Tc1后、通过来自局部急冷部Kc以外的高温部分的热传递在局部急冷部Kc的回热中使用的热量Qλ[J]如以下的(2)式那样表示。
Qλ＝f(λ，Ti1，Tc1，δ，Sr)    …(2)
其中，λ是电镀钢板K的导热系数[W/m·K]，Ti1是局部急冷部Kc的温度从Ti成为Tc1的时刻的局部急冷部Kc的周围的温度[K]，Sr是为了将电镀钢板K的温度先冷却到Tc1后回热到Tc2而需要的时间[sec]。
此时，Sr如以下的(3)式那样表示。
Sr＝(St-Sh)+N·St  …(3)
其中，St是热压成型装置1的生产节拍时间[sec]，Sh是局部急冷台11及成型急冷台13的下死点保持时间[sec]，N是回热台12的台数[-]。
这里，为了使局部急冷部Kc的温度回热到Tc2以上，只要选择满足以下的(4)式的关系那样的Ti1、δ、Sr就可以。
Qr≤Qλ    …(4)
此外，在回热台12上设置加热装置80、与来自局部急冷部Kc以外的部分的热传递并用而进行电镀钢板K的回热的情况下，由加热装置80带来的向局部冷却部Kc的热量输入量QL可以由以下的(5)式求出。此外，为了使局部急冷部Kc的温度回热到Tc2以上，只要设定QL以使其满足以下的(6)式就可以。
QL＝f(qL，C，N，SL)    …(5)
Qr≤Qλ+QL  …(6)
其中，qL是加热装置80的热量输入密度[W/m2]，C是加热装置80的加热宽度[m]，SL是加热装置80的加热时间[sec]。
上述的计算方法以局部急冷部Kc是矩形状的情况为参考进行了说明，但如果局部急冷部Kc是圆状或同心圆状等其他任意的形状也能够使用同样的计算方法。在此情况下，只要根据局部急冷部Kc的大小及形状求出Qr、Qλ、QL就可以。
实施例
作为实施例，使用热压成型装置1对电镀钢板K进行热压成型，进行回热温度和硬度的确认试验。将确认试验的结果表示在表1中。这里，使局部急冷部Kc的宽度δ、电镀钢板K的板厚t、回热台12的台数N、及回热台12上的加热装置80的加热的有无变化，进行确认试验。作为硬度相对较低的电镀钢板K，使用对含有0.2质量％的C和微量的Mn、B、Si的钢实施80g/m2的以Al为主体的电镀的钢板(实施例1～6)。此外，作为硬度相对较高的电镀钢板K，使用对含有0.3质量％的C和微量的Mn、B、Si的钢实施80g/m2的以Al为主体的电镀的钢板(实施例7～11)。使电镀钢板K的初始的温度Ti为950℃，使局部冷却部Kc的急冷时的温度Tc1为不到400℃，使局部急冷部Kc的温度从Ti成为Tc1的时刻的局部急冷部Kc的周围的温度Ti1为800℃。作为加热装置80而使用近红外线的加热灯。
[表1]
表1
如表1所示，这里，使下死点保持时间为2秒，使生产节拍时间为5秒。在适当地进行了局部冷却部Kc的回热的情况下，即在局部急冷部Kc的温度回到了比马氏体相变的开始温度Ms点高的温度的情况下，在回热温度的栏中记入○，在不是这样的情况下，在回热温度的栏中记入×。此外，设除了局部急冷部Kc以外、即高温部Ka的硬度为450Hv，并且设局部急冷部Kc的硬度比高温部Ka的硬度软(小)20Hv以上的情况为良好，在硬度的评价的栏中记入○，设不是这样的情况为不合格，在硬度的评价的栏中记入×。
此外，作为比较用的现有技术，对于在局部急冷工序后不进行回热而进行成型急冷工序的情况，也进行了回热温度和硬度的确认试验。具体而言，现有技术A表示使用使回热台12的级数为零、即没有回热台的热压成型装置的情况下的确认试验的结果。另一方面，现有技术B表示使用热压成型装置1将板厚t较薄的电镀钢板K热压成型的情况下的确认试验的结果。在现有技术A、B中，与实施例1～6同样，作为电镀钢板K，使用对含有0.2质量％的C和微量的Mn、B、Si的钢实施了80g/m2的以Al为主体的电镀的钢板。
在现有技术中，由于没有充分进行电镀钢板K的回热，所以局部急冷部Kc的硬度没有下降到希望的值。在现有技术A中，由于没有设置回热台12，所以局部急冷部Kc的回热不充分。结果，局部急冷部Kc的温度没有回到比Ms点高的温度，即在没有进行局部急冷部Kc的回火的状态下，在成型急冷台13上进行包括局部急冷部Kc的电镀钢板K整体的急冷。因此，遍及电镀钢板K的整体进行淬火。以此为原因，局部急冷部Kc的硬度与高温部Ka的硬度的差按照Hv为不到20。在现有技术B中，由于电镀钢板K的板厚t较薄，所以电镀钢板K的潜势热量不充分，仅通过将电镀钢板K载置到回热台12上不能充分进行电镀钢板K的回热。以此为原因，局部急冷部Kc的硬度与高温部Ka的硬度的差按照Hv为不到20。
相对于此，在实施例1～3中，在回热台12上可靠地进行局部急冷部Kc的回火，由此，都得到了良好的结果(能够使局部急冷部Kc的硬度成为比高温部Ka的硬度按照Hv为小20以上的值)。另一方面，在实施例4中，虽然与现有技术B同样使板厚t较薄，但通过在回热台12上设置加热装置80，充分地进行局部急冷部Kc的回热。因此，确认了能够使局部急冷部Kc的硬度成为希望的值(比高温部Ka的硬度按照Hv为小20以上的值)。
此外，实施例5是通过与现有技术A同样不具有回热台12的热压成型装置进行的，但实施例5与现有技术A相比局部急冷部Kc的宽度δ较小，所以回热所需要的时间较短就足够。因而，在实施例5中，在通过输送机构14将电镀钢板K从局部急冷台11向成型急冷台13输送的期间中进行局部急冷部Kc的回热，能够使局部急冷部Kc的硬度成为希望的值。此外，在实施例6中，即使使板厚t较厚也得到了良好的结果(能够使局部急冷部Kc的硬度成为比高温部Ka的硬度按照Hv为小20以上的值)。
实施例7～11是分别对应于实施例1～5的。即使使钢中的C的含量增加、使电镀钢板K的硬度变高(变大)，也得到了良好的结果(能够使局部急冷部Kc的硬度成为比高温部Ka的硬度按照Hv为小20以上的值)。
产业上的可利用性
本发明在将钢板连续地热压成型时具有实用性。

Claims (15)

1.一种钢板的热压成型方法，其特征在于，在同时进行被加热到A1相变点以上的温度的钢板的成型及淬火的钢板的热压成型中，具有：
局部急冷工序，在将被均匀地加热到A1相变点以上的温度的平板状的钢板成型之前，将该钢板的规定部位急冷到马氏体相变的开始温度以下；
回热工序，使上述钢板的被急冷的规定部位回到比马氏体相变的开始温度高的温度；以及
成型急冷工序，在进行了上述钢板的回热后，同时进行该钢板的成型和到马氏体相变的结束温度以下的急冷。
2.如权利要求1所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
上述局部急冷工序，使上部冷却体从上方接触上述钢板的上述规定部位，并且使下部冷却体从下方接触上述钢板的上述规定部位，对通过凹凸而在上述钢板与上述上部冷却体或上述下部冷却体之间形成的间隙喷出制冷剂，该凹凸形成在上述上部冷却体的与上述钢板的接触面和上述下部冷却体的与上述钢板的接触面中的某个或两者上。
3.如权利要求2所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
上述局部急冷工序，从制冷剂吸引口将上述喷出的制冷剂吸引、排出，该制冷剂吸引口形成于在上述上部冷却体和上述下部冷却体中的、与上述钢板的接触面上形成有凹凸的冷却体上。
4.如权利要求3所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
上述成型急冷工序，使用冲头和冲模将上述钢板从上下加压，并且对通过形成在上述冲头的成型面和上述冲模的成型面中的某个或两者上的凹凸而在上述钢板与上述冲头或上述冲模之间形成的间隙喷出制冷剂。
5.如权利要求4所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
上述成型急冷工序，从在上述冲头和上述冲模中的、与上述钢板的接触面上形成有凹凸的模具上形成的制冷剂吸引口将上述喷出的制冷剂吸引、排出。
6.如权利要求5所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
使上述局部急冷工序、上述回热工序及上述成型急冷工序的所需时间相同。
7.如权利要求6所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
上述回热工序通过将上述钢板载置在规定的处理位置上规定时间，使上述钢板的被急冷的规定部位回到比马氏体相变的开始温度高的温度。
8.如权利要求7所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
至少基于上述制冷剂对上述钢板的喷出量，使上述局部急冷工序、上述回热工序及上述成型急冷工序的所需时间相同。
9.如权利要求7所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
上述回热工序通过非接触的加热装置加热载置在上述规定的处理位置上规定时间的钢板。
10.如权利要求9所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
至少基于上述非接触的加热装置的加热量，使上述局部急冷工序、上述回热工序及上述成型急冷工序的所需时间相同。
11.如权利要求1所述的钢板的热压成型方法，其特征在于，
上述钢板的被急冷的规定部位是围绕其内侧的不被急冷的区域的连续的区域。
12.一种钢板的热压成型装置，其特征在于，具有：
局部急冷台，对于被均匀地加热到A1相变点以上的温度的平板状的钢板的规定部位，使上部冷却体从上方接触并使下部冷却体从下方接触，将该钢板的规定部位急冷到马氏体相变的开始温度以下；
回热台，将上述规定部位被急冷的上述钢板载置到规定的处理位置上，使上述钢板的被急冷的规定部位回热到比马氏体相变的开始温度高的温度；
成型急冷台，通过具备冲模和冲头的急冷模具，同时进行上述规定部位回热后的上述钢板的成型和到马氏体相变的结束温度以下的急冷；以及
输送机构，将上述钢板从上述局部急冷台向上述回热台、从上述回热台向上述成型急冷台依次输送。
13.如权利要求12所述的钢板的热压成型装置，其特征在于，还具有：
制冷剂供给源，对上述钢板供给制冷剂；以及
吸引机构，将上述被供给的制冷剂吸引、排出；
在上述上部冷却体的与上述钢板的接触面和上述下部冷却体的与上述钢板的接触面中的某个或两者上，形成有凹凸、作为对上述钢板的制冷剂的喷出口的制冷剂供给口和作为被喷出的制冷剂的吸引及排出口的制冷剂吸引口；
在上述冲头的成型面和上述冲模的成型面中的某个或两者上，形成有凹凸、作为对上述钢板的制冷剂的喷出口的制冷剂供给口和作为被喷出的制冷剂的吸引及排出口的制冷剂吸引口；
上述制冷剂供给源对由上述凹凸形成的间隙喷出上述制冷剂。
14.如权利要求13所述的钢板的热压成型装置，其特征在于，
在上述回热台上，设有将在上述局部急冷台被急冷的规定部位加热的非接触的加热装置。
15.一种钢成型部件，通过权利要求1所述的钢板的热压成型方法成型，其特征在于，
上述成型后的上述规定部位的硬度与其他部位的硬度相比，按照Hv为小20以上。
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