CN103402665B - 薄板的弯曲加工方法以及产品 - Google Patents

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Abstract

薄板的加工方法具备：硬度调整工序，使薄板的至少一部分的硬度变化而形成具有高硬度区域（11）和硬度低于高硬度区域（11）的硬度的低硬度区域（12）的坯料（10）；以及弯曲加工工序，对坯料（10）的低硬度区域（12）进行弯曲而形成产品（20）。

Description

薄板的弯曲加工方法以及产品
技术领域
本发明涉及不产生褶皱、裂纹、回弹等的问题而能够容易地弯曲加工薄板的薄板的弯曲加工方法以及利用该弯曲加工方法制造的产品。
背景技术
一直以来，通过将由铁、铝、它们的合金等构成的薄板弯曲加工成规定的形状，制造汽车等的车辆、零件、建筑材料、家具等所使用的各种产品。作为弯曲加工方法，例如具有连续地施加变形的辊轧成形法、借助折弯机的冲压加工法等。
在专利文献1中，作为薄板的弯曲加工方法，公开了一边使片状材料移动一边对该片状材料的弯曲部局部地进行加热而使其软化、之后使其通过辊或者成形装置来连续地制造的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63－1888426号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1所记载的技术中，由于对卷材状的板材连续地进行加工，所以在生产的情况下需要对一个卷材全部进行加工，不适合少量的生产，此外，由于需要在生产线上设置激光器等的装置，所以也存在空间上的问题。
此外，近年来，为了使车辆轻量化，作为汽车所使用的产品例如使用抗拉强度980MPa以上的高强度钢板等的高强度薄板。但是，通常情况下如果提高钢板的强度则加工性变差，容易在变形部产生褶皱、裂纹，或者在产品上产生回弹。因而，即使是抗拉强度980MPa以上的高强度的薄板， 也要求提供使变形部不产生裂纹而能够弯曲加工的弯曲加工方法。
进而，由高强度的薄板构成的产品在使用时受到压缩、弯曲载荷。更具体而言，例如汽车的前纵梁受到正面碰撞时的轴向(车身的前后方向)的压缩载荷，汽车的下边梁在侧面碰撞时受到弯曲载荷，保险杠受到正面碰撞时的弯曲载荷。对于产品的变形部，要求不仅在弯曲加工时而且在受到这样的载荷时也难以产生裂纹。
本发明以解决这样的现有技术的问题作为技术课题，其目的在于提供一种不产生变形部的褶皱、裂纹，回弹等的问题而能够容易地弯曲加工薄板的薄板的弯曲加工方法以及使用该弯曲加工方法制造的产品。
用于解决课题的方案
根据本发明，提供一种薄板的弯曲加工方法，具备：硬度调整工序，使薄板的至少一部分的硬度变化而形成具有高硬度区域和硬度低于上述高硬度区域的硬度的低硬度区域的坯料；以及弯曲加工工序，通过对上述坯料的上述低硬度区域进行弯曲加工而形成产品。
上述硬度调整工序也可以具备在上述薄板的至少一部分形成以该薄板的一方的侧面为低硬度区域且以另一方的侧面为高硬度区域的加工对象区域。
发明效果
本发明的薄板的弯曲加工方法，通过在坯料的低硬度区域进行弯曲加工，能够在产品的变形部上不产生褶皱、裂纹，或者在产品上不产生回弹，而能够良好地进行弯曲加工。因而，根据本发明的薄板的弯曲加工方法，能够容易地制造具有规定的形状的产品。此外，在本发明的薄板的弯曲加工方法中，例如，即使在作为薄板使用抗拉强度980MPa以上的高强度的薄板的情况下，在弯曲加工工序中变形的部分也在硬度调整工序中成为低硬度区域，因此，能够在变形部不产生裂纹而进行弯曲加工。因而，当使用高强度的薄板制造例如前纵梁、下边梁、保险杠等的汽车的部件、建筑材料，家具等时能够适当地使用本发明的薄板的弯曲加工方法。
此外，本发明的薄板的弯曲加工方法具备通过使薄板的硬度变化而形成具有高硬度区域和硬度低于上述高硬度区域的硬度的低硬度区域的坯料的硬度调整工序，因此，能够使用与产品所需要的硬度范围不同的薄板， 与仅使薄板的一部分软化的情况相比较，能够扩大能够用于产品的薄板的硬度范围。
此外，在本发明的薄板的弯曲加工方法中，在硬度调整工序中进行使预先准备的坯料变形的弯曲加工，因此不需要连续地进行硬度调整工序和弯曲加工工序，即使当进行少量的生产时也是有利的，也不需要在生产线上设置激光器等装置，在空间上也是有利的。
此外，对于本发明的产品，通过弯曲加工而变形形成的变形部与未变形的部分相比较为低硬度，因此，即使在使施加于产品的弯曲载荷逐渐增加的情况下在变形部也不会产生裂纹。相对于此，在整体与未变形的部分相同硬度的产品的情况下，存在当使弯曲载荷逐渐增加时在变形部产生裂纹的情况，多在经过最大载荷之后急剧地降低载荷。但是，在本发明的产品的情况下，在变形部不产生裂纹，因此，自经过最大载荷起缓慢降低载荷。因此，本发明的产品和整体与未变形的部分相同硬度的产品相比较，弯曲载荷的能量吸收量的合计大，能够有效地吸收弯曲载荷的能量。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的薄板的简要立体图。
图2是示出利用本发明的第一实施方式的弯曲加工方法由图1的薄板制造的产品的一例的端面图。
图3是示出在制造图1的薄板的本发明的第一实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序中使用的模具装置的一例的简图。
图4是示出在制造图1的薄板的本发明的第一实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序中使用的水冷装置的一例的简图。
图5A是示出利用本发明的第一实施方式的弯曲加工方法制造的产品的其他例子的端面图。
图5B是用于制造图5A的产品的坯料的简要侧视图。
图6是示出在本发明的第一实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序中使用的模具装置的其他例子的简图。
图7是利用图6的模具装置制造的坯料的简要侧视图。
图8A是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图8B是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图8C是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图8D是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图9是使用图7的坯料经由图8A～图8D的工序制造的产品的概要端面图。
图10A是进行弯曲试验的试件的概要端面图。
图10B是用于对弯曲试验方法进行说明的简图。
图11是本发明的第二实施方式的薄板的简要立体图。
图12是利用本发明的第二实施方式的弯曲加工方法由图11的薄板制造的产品的一例的端面图。
图13是示出在制造图11的薄板的本发明的第二实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序中使用的模具装置的一例的简图。
图14是示出在制造图11的薄板的本发明的第二实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序中使用的水冷装置的一例的简图。
图15是示出在制造图11的薄板的本发明的第二实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序中使用的喷射器的一例的简图。
图16A是示出利用本发明的第二实施方式的弯曲加工方法制造的产品的其他例子的端面图。
图16B是用于制造图16A的产品的坯料的简要侧面。
图17A是示出整体成为加工对象区域的薄板的一例的侧视图。
图17B是对使用模具装置制造图17A的薄板的本发明的第二实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序进行说明的简图。
图17C是对使用水冷装置制造图17A的薄板的本发明的第二实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序进行说明的简图。
图17D是对使用激光装置制造图17A的薄板的本发明的第二实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序进行说明的简图。
图18A是示出在本发明的第二实施方式的弯曲加工方法的硬度调整工序中使用的模具装置的其他例子的简图。
图18B是利用图18A的模具装置制造的坯料的概要截面图。
图19A是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图19B是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图19C是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图19D是用于对弯曲加工工序的一例进行说明的概要工序图。
图20是使用图7的坯料经过图19A～图19D的工序制造的产品的概要端面图。
图21A是进行弯曲试验的试件的概要端面图。
图21B是用于对弯曲试验方法进行说明的简图。
图22A是用于说明作用于通过对薄板成形加工而变形形成的变形部的应力的图，且是对变形部的内侧的区域的硬度比变形部的外侧的区域的硬度低的薄板进行变形而形成的变形部的截面示意图。
图22B是用于说明作用于通过对薄板成形加工而变形形成的变形部的应力的图，且是变形部的厚度方向的硬度相同的薄板B的变形部的截面示意图。
图23A是用于说明通过对薄板进行成形加工而变形形成的变形部的形状的图，且是对图22A所示的薄板A进行变形而形成的变形部的截面示意图。
图23B是用于说明通过对薄板进行成形加工而变形形成的变形部的形状的图，且是对图22B所示的薄板B进行变形而形成的变形部的截面示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的第一实施方式详细进行说明。
图1中作为一例而示出的应用本发明的薄板的弯曲加工方法的坯料10具有由铁、铁合金、铝、铝合金的薄板通过后述的硬度调整工序而形成的1个或者多个在图1的例子中为两个低硬度区域12、以及多个在图1的例子中为三个高硬度区域14。在图1中，坯料10是矩形的片状材料，但能够根据产品20的用途等适当地决定坯料10的形状、尺寸。此外，在图1的例子中，坯料10的低硬度区域12沿着长度方向平行地延伸设置，但能够根据产品20的形状、用途等而将低硬度区域12非平行地设置。例如在使用辊轧成形法的情况下，也能够将坯料10设为从卷材状的供给源引出的连续 板。
利用辊轧成形法或者使用了折弯机的冲压加工将坯料10沿着低硬度区域12弯曲，如图2所示，成为具有C字形或者杯形的截面的通道形的产品20。在图2中，产品20是具有底壁22、以及沿着该底壁22的两侧缘部延伸设置且相对于底壁22垂直设置的对置的侧壁24的、截面呈大致C字形的通道形的部件，具有由坯料10的低硬度区域12构成且沿着长度方向延伸的两个变形部或者缘部26。变形部或者缘部26具有弯曲半径R。
能够根据产品20的变形部26的弯曲半径R决定低硬度区域12的宽度B。例如，如图2所示，在产品20的变形部26是以一定的弯曲半径R变形的带状的变形部的情况下，如图1、2所示，能够优选地将低硬度区域12的宽度B设为0.5πR～1.5πR。借助该范围的宽度B的低硬度区域12，确保产品20的充分的强度，并且有效地提高弯曲加工工序中的坯料10的加工性。
此外，为了确保产品20的充分的强度且具有优异的加工性，优选将坯料10形成为低硬度区域12的硬度是高硬度区域14的硬度的30％～70％。如果低硬度区域12的硬度过低，则即使提高高硬度区域14的强度，产品20的强度也不充分，相反地，如果低硬度区域12的硬度过高，则在高硬度区域14的强度高的情况下，存在弯曲加工的加工性不充分的情况。
在本发明的优选的实施方式中，在硬度调整工序中，通过(1)使薄板整体的硬度变化或者(2)使薄板的一部分的区域的硬度变化，从而在薄板上形成一个或者多个低硬度区域12，由此形成坯料10。
作为使薄板整体的硬度变化而形成坯料10的方法，例如具备：利用加热炉(未图示)或其他加热装置对薄板整体进行加热的加热工序；以及仅对该加热后的薄板的成为高硬度区域14的区域进行冷却的淬火工序。例如能够使用模具仅对成为高硬度区域14的区域进行冷却，由此实施淬火工序。
参照图3，作为实施本发明的淬火工序的冷却装置的一例图示出模具装置30。模具装置30包括：固定于工厂等的地面的底座32；固定于底座32的上表面的下模34；以及设置成能够借助滑块或其他适当的驱动装置38相对于下模34沿铅垂方向接近或分离的上模36。薄板11配置在下模34和上模36之间。下模34以及上模36在相互对置的作用面34a、36a上形 成有与在薄板11中在淬火工序后成为低硬度区域12的部分对应地配置的槽部34b、36b。
首先，在上述加热工序中被加热的薄板11从加热炉或其他加热装置移送至模具装置30，并配置在下模34和上模36之间。接着，以该下模34以及上模36的作用面34a、36a与薄板11接触的方式利用驱动装置38将上模36朝向下模34驱动。仅薄板11中的与下模34以及上模36的作用面34a、36a接触的部分被急剧地冷却而硬化。此时，薄板11中的与下模34以及上模36的槽部34b、36b面对的部分不被下模34以及上模36急剧地冷却。这样，对于薄板11，薄板11中的与下模34以及上模36的槽部34b、36b面对的部分被缓慢地冷却而成为低硬度区域12，与下模34以及上模36的作用面34a、36a接触的部分被急剧地冷却而成为高硬度区域14，由此形成坯料10。
此外，如图4所示，淬火工序例如也可以是仅选择性地水冷薄板的成为高硬度区域14的区域的工序。参照图4，作为实施本发明的淬火工序的冷却装置的其他例子图示出水冷装置40。水冷装置40具备：配置成与薄板11的一方的侧面、在图4中与薄板11的下表面面对的多个第一喷嘴或者下喷嘴42；以及配置成与下喷嘴42的相反侧的侧面、在图4中与薄板11的上表面面对的多个第二喷嘴或者上喷嘴44，从而朝向薄板11的侧面供给冷却水CW。下喷嘴42以及上喷嘴44配置成与薄板11中的淬火工序后成为高硬度区域14的部分面对。此外，为了防止薄板11中的淬火工序后成为低硬度区域12的部分被冷却水CW沾湿，水冷装置40也可以具备配置成覆盖薄板11中的淬火工序后成为低硬度区域12的部分的下掩蔽部件46以及上掩蔽部件48。下掩蔽部件46以及上掩蔽部件48能够具备用于使该下掩蔽部件46以及上掩蔽部件48相对于薄板11接近或分离的液压缸那样的驱动装置(未图示)。下掩蔽部件46以及上掩蔽部件48还可以作为将薄板11相对于下喷嘴42以及上喷嘴44定位保持在正确的位置的夹持件发挥作用。或者，水冷装置40也可以另行具备将薄板11相对于下喷嘴42以及上喷嘴44定位保持在正确的位置的夹持件。
首先，在上述加热工序中被加热的薄板11从加热炉或其他加热装置移送至水冷装置40，并配置在下喷嘴42以及上喷嘴44之间。此时，能够将 下掩蔽部件46以及上掩蔽部件48作为将薄板11相对于下喷嘴42以及上喷嘴44保持在正确的位置的夹持件加以使用。或者，如上所述，也可以利用另行设置的夹持件(未图示)将薄板11相对于下喷嘴42以及上喷嘴44定位保持在正确的位置。接着，从下喷嘴42以及上喷嘴44朝薄板11中的淬火工序后成为高硬度区域14的部分供给冷却水CW，该部分被急剧地冷却而硬化。此时，通过使用下掩蔽部件46以及上掩蔽部件48，能够防止对薄板11中的成为低硬度区域12的部分直接施加冷却水CW而导致该部分被急冷。这样，对于薄板11，薄板11中的与下掩蔽部件46以及上掩蔽部件48面对的部分被缓慢地冷却而成为低硬度区域12，其余的部分被急剧冷却而成为高硬度区域14，由此形成坯料10。
此外，在硬度调整工序中，作为使薄板的一部分区域的硬度变化而形成坯料10的方法，例如可举出具备在成为高硬度区域14或者低硬度区域12的区域配置并焊接硬度与薄板的硬度不同的不同硬度薄板的焊接工序的方法。利用该方法，能够得到高硬度区域14和低硬度区域12中的任一方由与薄板相同的材料形成、且另一方由不同硬度薄板形成的拼焊坯料亦即坯料10。
此外，硬度调整工序例如也可以包含使用激光对成为低硬度区域12的区域进行加热的工序。由此，能够得到具有硬度低于金属板的硬度的低硬度区域12的坯料10。
接着，通过进行使坯料10的低硬度区域12变形的弯曲加工，形成图2所示的产品20(弯曲加工工序)。作为一例，能够利用使用了折弯机的冲压加工进行弯曲加工工序。折弯机例如具备：具有与图2所示的产品20的变形部26的外侧形状对应的V字状槽的下模(阴模)；以及具有与下模的槽对应的前端形状的上模(冲头)，在该下模和上模之间配置坯料10的低硬度区域12，使上模朝向下模移动，将坯料10的低硬度区域12朝下模按压，从而使该坯料10的低硬度区域12变形。通过使用折弯机，能够由坯料10容易地制造图2所示的截面C字形的柱状产品20。
另外，在本发明中，为了形成产品20而使坯料10的低硬度区域12变形的方法并不限定于使用折弯机的冲压加工，也能够根据产品20的形状、坯料10的材料等适当地选择。例如，也可以利用辊轧成形法使坯料10的 低硬度区域12变形。
虽然对低硬度区域12进行弯曲加工，但通过该弯曲加工使产品20的变形部26加工硬化，从而提高强度。例如，在作为坯料10使用低硬度区域12的硬度是高硬度区域14的硬度的30％～70％的坯料的情况下，也存在产品20的变形部26的硬度是变形部26以外的部分即高硬度区域14的硬度的40％～80％的情况。
本实施方式包含：使薄板11的硬度变化，形成具有高硬度区域14和低硬度区域12的坯料10的硬度调整工序；以及对坯料10的低硬度区域12进行弯曲加工而形成产品20的弯曲加工工序。在弯曲加工工序中，由于低硬度区域12变形，所以能够防止在产品20的变形部26(低硬度区域12)产生褶皱、裂纹，或者在产品20上产生回弹。
作为上述薄板优选使用抗拉强度980MPa(相当于维氏硬度Hv310)以上的高强度钢板。这是因为在经济方面，设置规定的高硬度区域和低强度区域在工业上容易实现的缘故。
将抗拉强度限定为980MPa以上的理由是在抗拉强度不足980MPa的低强度的钢板中存在即使不应用本发明也能够进行加工的情况，应用本发明的优点少。抗拉强度的上限值实际上是能够在工业上生产的钢板的最高强度，虽然没有特别规定，但本发明也能够应用于抗拉强度1700MPa的钢板。
另外，在已述的实施方式中，图2所示的产品20是具有底壁22以及沿着该底壁22的两侧缘部延伸设置且相对于底壁22垂直设置的对置的侧壁24的、截面呈大致C字形的通道形的部件，但本发明的产品并不限定于图2所示的形状，只要是使用本发明的弯曲加工方法形成的产品，也可以是任意的形状。尤其是产品20的变形部26的个数、形状也并不限定于图2的例子，例如也可以是图5A所示的产品50的形状。
图5A所示的产品50具有通过底壁或者连结部54连结的一对棱柱部分52，在该棱柱部分52之间形成有沿着长度方向延伸的槽部50a。用于形成该产品50的坯料10’与图1所示的坯料10同样，具有由铁、铁合金、铝、铝合金的薄板通过已述的硬度调整工序而形成的一个或者多个在图5B的例子中为八个低硬度区域12’、以及多个在图5B的例子中为九个高硬度区 域14’。图5B的坯料10’与图1的坯料10同样是矩形的片状材料，但坯料10’的形状、尺寸能够根据产品50的用途等适当决定。
图5A所示的产品50与图1所示的产品20同样，在使薄板的硬度变化而形成具有高硬度区域14’和低硬度区域12’的坯料10’(硬度调整工序)之后，对坯料10’的低硬度区域12’进行弯曲加工(弯曲加工工序)，由此能够制造图5A所示的产品50。另外，如图5A所示，在产品50上形成有具有规定的弯曲半径的八个变形部56。坯料10’的低硬度区域12’以包含产品50的成为变形部56的区域的方式形成为沿着坯料10’的长度方向(与图5B的纸面垂直的方向)延伸的八个带状的形状。
(实施例)
以下，参照图6～图10B对本发明的实施例进行说明。
利用已述的方法形成图9所示的产品60。在图9中用数值表示的长度的单位是mm。图9所示的产品60是通道部件，具有底壁62、沿着该底壁62的两侧缘部延伸设置且相对于底壁62垂直设置的对置的侧壁64、以及从该侧壁64朝内侧与底壁62平行地延伸设置的一对凸缘部66，在一对凸缘部66之间形成有开口部60a。如图9所示，产品60具有四个变形部68，该四个变形部68的弯曲半径R2为2mm。
为了制造图9所示的产品60，准备宽度220mm、长度1200mm、厚度1.2mm的矩形状的薄板SM1、SM2。薄板SM1、SM2是具有表1所示的组成的高强度钢板。接着，在使用加热炉将薄板SM1、SM2加热至900℃(加热工序)后，使用在图6中简要示出的具有下模72和上模74的模具装置70对坯料80(图7)的成为高硬度区域84的部分进行急冷(淬火工序)，从而形成坯料80。另外，在图6、7中用数值表示的长度的单位是mm。另外，如图7所示，坯料80的低硬度区域82的宽度B是7mm，因而，模具装置70的下模72以及上模74的各自的槽76、78的宽度成为7mm。
[表1]
表1
C Si Mn P S Cr Al B Ti Ac3(℃)
SM1 0.16 0.25 0.73 0.020 0.003 1.05 0.025 0.002 0.020 857
SM2 0.22 0.22 1.29 0.020 0.003 0.21 0.040 0.002 0.024 827
对基于像这样得到的实施例1(薄板SM1)以及实施例2(薄板SM2)的坯料80的高硬度区域84的平均硬度(Hvh)、以及低硬度区域82的平均硬度(Hvl)进行测定，算出低硬度区域的硬度相对于高硬度区域的硬度的比率(Hvl)/(Hvh)×100(％)。在表2中示出该结果。
[表2]
表2
此外，准备与实施例1、2同样的薄板SM1、SM2，在使用加热炉加热至900℃(加热工序)后，以成为与实施例1、2的坯料80的高硬度区域84的冷却条件相同条件的方式使用模具(未图示)对薄板整体进行冷却(淬火工序)，形成不具备低硬度区域而整体由高硬度区域构成的坯料，作为比较例1、2(薄板SM1、SM2)。在表2中示出比较例1、2的平均硬度(Hvh)。
另外，表2的比较例1的坯料(薄板SM1)以及比较例2的坯料(薄板SM2)的抗拉强度分别是1360MPa和1690MPa。由此能够推定出分别具有相同化学组成且平均硬度大致相同的实施例1的坯料(薄板SM1)以及实施例2的坯料(薄板SM2)的高强度区域分别具有与1360MPa、1690Mpa同等的抗拉强度。
如表2所示，在实施例1、2的坯料80中具备具有与比较例1、2的坯料同等的平均硬度(Hvh)的高硬度区域84、以及硬度(Hvl)低于高硬度区域84的硬度的低硬度区域82。
此外，如表2所示，在实施例1、2中，硬度比(Hvl)/(Hvh)×100(％)均为67％。此外，对比较例1、2的坯料的抗拉强度进行测定的结果， 比较例1的坯料的抗拉强度在1200MPa以上，比较例2的坯料的抗拉强度在1500MPa以上。
之后，如图8A～图8D所示，通过使用折弯机对实施例1、2的坯料80的各低硬度区域82进行弯曲加工，依次形成通道形的产品60的四个变形部68a、68b、68c、68d(图9)，作为产品P1、P3(弯曲加工工序)。
在图8A～图8D中，折弯机90具备：具有与产品60的各变形部68a、68b、68c、68d的外侧形状对应的V字状的槽92a的下模(阴模)92；以及具有与下模92的槽92a对应的前端形状的上模(冲头)94。从坯料80的四个低硬度区域82中选择一个低硬度区域，将所选择的低硬度区域配置在下模92和上模94之间，将上模94朝向下模92下压，利用下模92和上模94对低硬度区域82进行按压来进行弯曲加工，对其他的低硬度区域82依次实施该弯曲加工。
此外，通过使用具备21级辊的辊轧成形机对实施例1、2的坯料80的低硬度区域82进行弯曲加工，依次形成通道形的产品60的四个变形部68a、68b、68c、68d(图9)，作为产品P2以及P4(弯曲加工工序)。
此外，使用比较例1、2的坯料，使用与制造上述的产品P1以及P3的工序同样的折弯机进行弯曲加工，制造通道形的产品P5以及P7。进而，使用上述的具备21级辊的辊轧成形机由比较例1、2的坯料制造产品P6以及P8。
对像这样得到的产品P1-P8进行以下所示的弯曲试验。在表3中示出该结果。
[表3]
表3
图10A所示的试件100由具备产品60以及通过电弧焊接与该产品60的开口部60a接合的钢板102的中空部件构成。作为产品60使用产品P1-P8进行弯曲试验。此外，作为钢板102，使用由与为了制造产品P1-P7而使用的薄板相同材料构成的宽度60mm、长度1200mm、厚度1.2mm的薄板，对该薄板进行上述的加热工序以及淬火工序，赋予与高硬度区域84同等的硬度。
接着，将像这样得到的筒状的试件100配置为使钢板102处于下侧，如图10B所示，在具有半径12.5mm的半球形状的前端的支点53、53之间形成由试件100构成的径间1000mm的梁，在梁的中央配置具有半径150mm的半球形状的前端的夹具54，实施3点弯曲试验，对试件100的弯曲载荷和弯曲变位进行测定，并且求出弯曲载荷的峰值载荷(最大载荷)以及到弯曲变位50mm为止的吸收能量。
此外，对于产品P1-P8，通过目视来调查弯曲加工时以及弯曲试验时的变形部68a、68b、68c、68d的裂纹(角部裂纹)的有无。在表3中示出该结果。
如表3所示，在使用了实施例1以及实施例2的坯料80的产品P1-P4中，没有弯曲加工时以及弯曲试验时的角部裂纹。
此外，产品P1-P3各自的峰值载荷分别与使用相同组成的薄板且使用相同方法来制造的产品P5-P7相比较稍低，但吸收能量大幅度提高。
此外，在使用了比较例1以及比较例2的坯料的产品P5-P7中，虽然在弯曲加工时没有产生角部裂纹，但在弯曲试验时产生了角部裂纹。
此外，使用了抗拉强度在1500MPa以上的比较例2的坯料的产品P8，在弯曲加工时产生角部裂纹，无法进行弯曲试验。
进而，为了制造图9所示的产品60，准备屈服点(YP)742MPa、抗拉强度(TS)MPa、总伸长(EL)2.7％的宽度220mm、长度1200mm、厚度1.2mm的俯视呈大致矩形状的薄板。
接着，通过使用激光对薄板的成为低硬度区域82的区域进行加热，使薄板的硬度变化，如图7所示，形成具有高硬度区域84以及硬度低于高硬度区域84的硬度的低硬度区域82的实施例3的坯料80(硬度调整工序)。
使用5kW的YAG激光器实施激光焊接。当使用5kW的YAG激光器以焊接速度15m/min照射激光时，约2mm的宽度被加热，因此，以2mm间距分4列进行照射而形成7～8mm宽度的低硬度区域82。
与实施例1的坯料80的平均硬度(Hv)同样地对像这样得到的实施例3的坯料的平均硬度(Hv)进行测定。在表4中示出该结果。
[表4]
表4
此外，使用实施例3的坯料，与制造产品P1的工序同样地使用折弯机进行制造，制造成具有与图9所示的产品60同样形状的通道形的部件亦即产品P9。
此外，使用实施例3的坯料，与制造产品P2的工序同样地使用辊轧成形进行加工，制造成具有与图9所示的产品60同样形状的通道形的部件亦即产品P10。
进而，将与形成实施例3的坯料时使用的薄板相同的薄板作为比较例3的坯料，与实施例1的坯料的平均硬度(Hv)同样地对平均硬度(Hv)进行测定。在表4中示出该结果。
此外，使用比较例3的坯料，与制造产品P1的工序同样地使用折弯机，制造成具有与图9所示的产品60同样形状的通道形的部件亦即产品P11。
此外，使用比较例3的坯料，与制造产品P2的工序同样地使用辊轧成形加工进行成形，制造成具有与图9所示的产品60同样形状的通道形的部件亦即产品P12。
对像这样得到的产品P9-P12进行与产品P1同样的弯曲试验。在表5中示出该结果。此外，对于产品P9-P12，通过目视来调查与产品P1同样的弯曲加工时以及弯曲试验时的变形部26的裂纹(角部裂纹)的有无。在表5中示出该结果。
[表5]
表5
如表5所示，在使用了实施例3的坯料的产品P9以及P10中，没有弯曲加工时以及弯曲试验时的角部裂纹。此外，产品P9的峰值载荷与使用相同组成的薄板且使用相同成形方法的产品P11相比较稍低，但吸收能量大幅度提高。
此外，产品P10的吸收能量在700J以上，与使用了相同组成的薄板的产品P11相比较非常高。
此外，在使用比较例3的坯料并使用折弯机制造而成的产品P11中，没有弯曲加工时的角部裂纹，但在弯曲试验时产生了角部裂纹。此外，使用比较例3的坯料并利用辊轧成形制造而成的产品P12，在弯曲加工时产生角部裂纹，无法进行弯曲试验。
以下，参照附图对本发明的第二实施方式进行说明。
在图11中作为一例而示出的应用本发明的薄板的弯曲加工方法的坯料110，与第一实施方式同样地，具有由铁、铁合金、铝、铝合金的薄板通过后述的硬度调整工序形成的一个或者多个在图11的例子中为两个低硬度区域112、以及高硬度区域114。低硬度区域112与第一实施方式的坯料10的低硬度区域12不同，从坯料110的一方的侧面沿坯料110的厚度方向延伸至大致中心，并未到达相反侧的侧面。这样，在薄板的一部分上形成有包含低硬度区域112以及高硬度区域114且在表面和背面处硬度不同的加工对象区域116。此外，坯料110的高硬度区域114在低硬度区域112所存在的侧面由多个在图11的例子中为三个区域构成，但在相反侧的侧面形成一个区域。
加工对象区域116中的低硬度区域112的薄板的厚度方向的尺寸能够根据薄板的硬度、厚度、产品120的形状、加工方法等适当决定，但为了通过形成表面和背面的硬度不同的加工对象区域116而得到充分的效果，优选在薄板的厚度的35％～65％的范围。此外，在图11的例子中，坯料110的低硬度区域112沿长度方向平行地延伸设置，但低硬度区域112能够根据产品120的形状、用途等而非平行地设置。
在图11中，坯料110是矩形的片状材料，但坯料110的形状、尺寸能够根据产品120的用途等适当决定。进而，坯料110例如在使用辊轧成形机的情况下也能够设为从卷材状的供给源引出的连续板。
另外，在本实施方式中，以加工对象区域116的背面的高硬度区域114为与除加工对象区域116之外的整个区域相同的硬度的情况为例进行说明，但如果加工对象区域116的背面的高硬度区域114的硬度高于低硬度区域112的硬度，则也可以不是与除加工对象区域116之外的其他区域相同的硬度。此外，除加工对象区域116之外的区域的硬度可以与加工对象区域116的表面或者背面的硬度相同，也可以与加工对象区域116的两方的面不同，并无特别限定。
坯料110与第一实施方式同样地，通过使用了辊轧成形机或者折弯机的冲压加工沿着加工对象区域116弯曲，如图12所示，成为具有C字形或者杯形的截面的通道形的产品120。在图12中，产品120是具有底壁122以及沿着该底壁122的两侧缘部延伸设置且相对于底壁122垂直设置的对置的侧壁124的、截面呈大致C字形的通道形的部件，具有由坯料110的加工对象区域116构成且沿长度方向延伸的两个变形部或者缘部126。变形部或者缘部126具有弯曲半径R。此外，在产品120中，坯料110的两缘部126相对于坯料110的一方的面朝相同侧(图11、12中的上侧)弯曲，图12所示的产品120的处于变形部126的内侧的区域全部为图11所示的加工对象区域116的表面。
能够根据产品120的变形部126的弯曲半径R决定低硬度区域112的宽度B。例如，如图12所示，在产品120的变形部126是以一定的弯曲半径R变形的带状的变形部的情况下，如图11、12所示，优选能够将低硬度区域112的宽度B设为0.5πR～1.5πR。借助该范围的宽度B的低硬度区域112，确保产品120的充分的强度，并且有效地提高弯曲加工工序中的坯料110的加工性。
此外，为了形成确保产品120的充分的强度并且具有优异的加工性的产品，优选坯料110的低硬度区域112的硬度形成为高硬度区域114的硬度的30％～80％。如果低硬度区域112的硬度过低，则即使增大高硬度区域114的强度，产品120的强度也不充分，相反地，如果低硬度区域112的硬度过高，则在高硬度区域114的强度高的情况下，存在弯曲加工的加工性不充分的情况。
在本发明的优选的实施方式中，在硬度调整工序中，通过(1)使薄板 整体的硬度变化而形成加工对象区域116，或者通过(2)使薄板的一部分的区域中的厚度方向的硬度变化，在薄板上形成一个或者多个低硬度区域112，由此形成坯料110。
作为使薄板整体的硬度变化而形成坯料110的方法，例如具备利用加热炉(未图示)或其他加热装置对薄板整体进行加热的加热工序；以及仅对该加热后的薄板的成为高硬度区域114的区域进行冷却的淬火工序。例如能够使用模具仅对成为高硬度区域114的区域进行冷却，由此实施淬火工序。
参照图13，作为第二实施方式的实施淬火工序的冷却装置的一例图示出模具装置130。模具装置130包括：固定于工厂等的地面的底座132；固定于底座132的上表面的下模134；以及设置成能够借助滑块或其他适当的驱动装置138相对于下模134沿铅垂方向接近或分离的上模136。薄板111配置在下模134和上模136之间。下模134以及上模136具有相互对置的作用面134a、136a。在下模134的作用面134a上形成有与薄板111中的淬火工序后成为低硬度区域112的部分对应地配置的槽部134b。
首先，将在上述加热工序中被加热的薄板111从加热炉或其他加热装置移送至模具装置130，并配置在下模134和上模136之间。接着，以该下模134以及上模136的作用面134a、136a与薄板111接触的方式利用驱动装置138将上模136朝向下模134驱动。对于薄板111，仅与下模134以及上模136的作用面134a、136a接触的部分被急剧地冷却而硬化。此时，薄板111中的与下模134的槽部134b面对的部分未被下模134急剧地冷却。这样，对于薄板111，薄板111中的与下模134的槽部134b面对的部分被缓慢地冷却而成为低硬度区域112，与下模134以及上模136的作用面134a、136a接触的部分被急剧地冷却而成为高硬度区域114，由此形成坯料110。
此外，如图14所示，淬火工序例如也可以是仅选择性地对薄板的成为高硬度区域114的区域进行水冷的工序。参照图14，作为实施本发明的淬火工序的冷却装置的其他例子图示出水冷装置140。水冷装置140具备：配置成与薄板111的一方的侧面、在图14中为薄板111的下表面面对的多个第一喷嘴或者下喷嘴142；以及配置成与下喷嘴142的相反侧的侧面、在图14中为薄板111的上表面面对的多个第二喷嘴或者上喷嘴144，朝向薄板 111的侧面供给冷却水CW。下喷嘴142以及上喷嘴144配置成与薄板111中的淬火工序后成为高硬度区域114的部分面对。尤其地，在本实施方式中，上喷嘴144配置成能够朝薄板111的前面供给冷却水CW。为了防止薄板111中的淬火工序后成为低硬度区域112的部分被冷却水CW沾湿，水冷装置140也可以具备配置成覆盖薄板111中的淬火工序后成为低硬度区域112的部分的下掩蔽部件146。下掩蔽部件146能够具备用于使该下掩蔽部件146相对于薄板111接近或分离的液压缸那样的驱动装置(未图示)。下掩蔽部件146还可以作为将薄板111相对于下喷嘴142以及上喷嘴144定位保持在正确的位置的定位器发挥作用。或者，水冷装置140也可以另行具备将薄板111相对于下喷嘴142以及上喷嘴144定位保持在正确的位置的夹持件。
首先，将在上述加热工序中被加热的薄板111从加热炉或其他加热装置移送至水冷装置140，并配置在下喷嘴142以及上喷嘴144之间。此时，作为将薄板111相对于下喷嘴142以及上喷嘴144保持在正确的位置的定位器，能够使用下掩蔽部件146。或者，如上所述，也可以利用另行设置的夹持件(未图示)将薄板111相对于下喷嘴142以及上喷嘴144定位保持在正确的位置。接着，从下喷嘴142以及上喷嘴144朝薄板111中的淬火工序后成为高硬度区域114的部分供给冷却水CW，该部分被急剧地冷却而硬化。此时，通过使用下掩蔽部件146以及上掩蔽部件148，能够防止对薄板111中的成为低硬度区域112的部分直接供给冷却水CW而导致该部分被急冷。这样，对于薄板111，薄板111中的与下掩蔽部件146面对的部分被缓慢地冷却而成为低硬度区域112，其余的部分被急剧地冷却而成为高硬度区域114，由此形成坯料110。
此外，本实施方式的硬度调整工序能够包含喷丸硬化工序，在该喷丸硬化工序中，使弹丸与薄板111中的至少加工对象区域116的低硬度区域112的相反侧的侧面碰撞。参照图15，图示出进行喷丸硬化的喷射器150。喷射器150具备：配置成与薄板111的一方的侧面、在图15中为薄板111的下表面面对的多个第一喷嘴或者下喷嘴152；以及配置成与下喷嘴152的相反侧的侧面、在图15中为薄板111的上表面面对的多个第二喷嘴或者上喷嘴154，朝向薄板111的侧面投射弹丸(钢、玻璃、陶瓷或者塑料制粒 子)。优选喷射器150也可以具备配置成覆盖薄板111中的喷丸硬化工序后成为低硬度区域112的部分的掩蔽部件156。由此，能够选择性地仅对薄板111中的成为高硬度区域114的区域(除成为低硬度区域112的区域之外的区域)投射弹丸。由此，形成由投射弹丸的区域构成的加工对象区域116的硬度高的一侧的面(高硬度区域114)，如图15所示，能够得到加工对象区域116的高硬度区域114的硬度与薄板的硬度相同的坯料110。
此处，使用叶轮式喷射器对薄板111投射170～280筛号的铸铁弹丸(F-S170～280/JIS G5903)，由此能够对该薄板赋予充分的塑性变形，并能够得到目的硬度。为了使薄板111的表面不产生龟裂且在薄板111的深度方向产生充分的加工硬化，优选使用维氏硬度Hv650以上的球状的铸铁弹丸。在使用不足170筛号的铸铁弹丸的情况下，由于该铸铁弹丸的曲率小，所以存在在薄板的表面产生几～几十μm的长度的微细裂纹的情况，相反地，在大于280筛号的铸铁弹丸时，由于曲率大，所以无法对薄板赋予充分的塑性变形。因而，优选使用170～280筛号的铸铁弹丸，并使用能够可靠地对弹丸赋予动能的机械叶轮式喷射器进行投射。
此外，硬度调整工序也可以包含通过使用激光从薄板111中的存在低硬度区域112的侧面进行加热、由此仅对成为低硬度区域112的区域进行加热的工序。在该情况下，使用激光加热后的区域成为低硬度区域112，其余的部分成为高硬度区域114。
此外，硬度调整工序也可以包含通过使薄板111的一部分碳化或者氮化而形成高硬度区域114的工序。
接着，以在坯料110的加工对象区域116中低硬度区域112处于内侧的方式对坯料110进行弯曲加工，由此形成图12所示的产品120(弯曲加工工序)。作为一例，能够利用使用了折弯机的冲压加工进行弯曲加工工序。折弯机例如具备具有与图12所示的产品120的变形部126的外侧形状对应的V字状槽的下模(阴模)、以及具有与下模的槽对应的前端形状的上模(冲头)，在该下模和上模之间配置坯料110的低硬度区域112，使上模朝向下模移动，将坯料110的低硬度区域112朝下模按压，由此使该坯料110的低硬度区域112变形。通过使用折弯机，能够容易地由坯料110制造图12所示的截面C字形的柱状的产品120。
另外，在本发明中，为了形成产品120而使坯料110的低硬度区域112变形的方法并不限定于使用了折弯机的冲压加工，能够根据产品120的形状、坯料110的材料等适当选择。例如，也可以利用辊轧成形机使坯料110的低硬度区域112变形。
产品120的变形部126包含低硬度区域112，但借助该弯曲加工，低硬度区域112加工硬化而强度变高。例如，在作为坯料110使用低硬度区域112的硬度是高硬度区域114的硬度的30％～70％的坯料的情况下，存在产品120的变形部126的低硬度区域112的硬度成为变形部126以外的高硬度区域114的硬度的40％～85％的情况。
本实施方式具备：使薄板111的厚度方向的硬度变化，形成在该薄板111的一部分具有表面和背面的硬度不同的加工对象区域116的坯料110的硬度调整工序；以及以加工对象区域116的硬度低的一侧的面(低硬度区域112)成为内侧的方式对坯料110进行弯曲加工，由此形成产品120的弯曲加工工序。因而，在弯曲加工工序中，由于使包含低硬度区域112在内的加工对象区域116变形，所以变形部126变形，因此能够防止在产品120的变形部126(低硬度区域112)上产生褶皱、裂纹，或者在产品120上产生回弹。此外，产品120具有当受到载荷时在变形部126上难以产生裂纹的高强度。
作为上述薄板，优选使用抗拉强度980MPa(相当于维氏硬度Hv310)以上的高强度钢板。这是因为在经济方面，设置规定的高硬度区域和低强度区域在工业上容易实现的缘故。
将抗拉强度限定在980MPa以上的理由是在抗拉强度不足980MPa的低强度的钢板中，存在即使不应用本发明也能够进行加工的情况，应用本发明的优点少。抗拉强度的上限值是实际上在工业上能够生产的钢板的最高强度，并没有特别限定，但也能够将本发明应用于抗拉强度1700MPa的钢板。
另外，在已述的实施方式中，图12所示的产品120是具有底壁122以及沿着该底壁122的两侧缘部延伸设置且相对于底壁122垂直设置的对置的侧壁124的、截面呈大致C字形的通道形的部件，但本发明的产品并不限定于图12所示的形状，只要是使用本发明的弯曲加工方法形成的产生， 则可以是任意形状。尤其是产品120的变形部126的个数、形状也不限定于图12的例子，例如，也可以是图16A所示的产品160的形状。
图16A所示的产品160具有通过底壁或者连结部164连结的一对棱柱部分162，在该棱柱部分162之间形成有沿长度方向延伸的槽部160a。用于形成该产品160的坯料110’，与图11所示的坯料110同样地，具有由铁、铁合金、铝、铝合金的薄板通过已述的硬度调整工序形成的一个或者多个在图16B的例子中为八个低硬度区域112’、以及除该低硬度区域112’之外的部分亦即高硬度区域114’。图16B的坯料110’与图11的坯料110同样地是矩形的片状材料，但坯料110’的形状、尺寸能够根据产品160的用途等适当决定。此外，在图16B所示的坯料110’中，低硬度区域112’不仅配置在坯料110’的一方的侧面(在图16B中为上表面)，而且也配置在相反侧的侧面(在图16B中为下表面)。
图16A所示的产品160与图12所示的产品120同样地，能够通过在使薄板的硬度变化而形成具有高硬度区域114’和低硬度区域112’的坯料110’(硬度调整工序)后、对坯料110’的包含低硬度区域112’和高硬度区域114’在内的加工对象区域116’进行弯曲加工(弯曲加工工序)来进行制造。另外，如图16A所示，在产品160上形成有具有规定的弯曲半径的八个变形部166。坯料110’的低硬度区域112’以包含成为产品160的变形部166的区域的方式形成为沿着坯料110’的长度方向(与图16B的纸面垂直的方向)延伸的八个带状的形状。
在图11、16B中，坯料110、110’具有使薄板111的硬度沿厚度方向变化而在薄板的一部分上形成低硬度区域112、112’的在表面和背面处硬度不同的加工对象区域116、116’。但是，本发明并不限定于此，例如如图17A所示，也可以遍及坯料110’的整体形成加工对象区域116″。
为了形成遍及整体扩展的加工对象区域116″亦即坯料110’，例如能够将淬火工序设为使用模具对薄板的一方的侧面的整个面进行冷却的工序。具体而言，例如，如图17B所示，准备由具有与薄板111″的平面形状对应的平面形状的上模172构成的模具装置170，使模具装置170的上模172与被加热炉等加热至规定温度的薄板111″的成为高硬度区域114″的区域亦即一方的侧面的整个面接触来对该整个面进行冷却，由此，与该上 模172接触的侧面成为高硬度区域114″，相反侧的侧面成为低硬度区域112″。
此外，如图17C所示，例如能够将淬火工序设为对薄板111″的一方的侧面、在图17C中为上表面的整个面进行水冷的工序。
进而，如图17D所示，能够设为利用激光仅对薄板111″中的成为低硬度区域112″的侧面的整体进行加热的工序。通过使用图17D所示的方法，能够得到形成硬度低于薄板111″的硬度的低硬度区域112″、且高硬度区域114″具有与薄板111″相同硬度的坯料110’。
进而，此外，作为形成遍及坯料110’的整个面扩展的加工对象区域116″的其他方法，例如能够包含：对薄板111″的一方的侧面进行喷丸硬化的工序、或者使薄板111″的一方的侧面碳化或氮化的工序、或者将高硬度的薄板和低硬度的薄板重叠来进行轧制而形成多层板(未图示)的工序。
(实施例)
以下，参照图18A～图21B对本发明的实施例进行说明。
利用已述的方法形成图20所示的产品180。在图20中用数值表示的长度的单位是mm。图20所示的产品180是通道部件，具有底壁182、沿着该底壁182的两侧缘部延伸设置且相对于底壁182垂直设置的对置的侧壁184、以及从该侧壁184朝内侧与底壁182平行地延伸设置的一对凸缘部186，在一对凸缘部186之间形成有开口部180a。如图20所示，产品180具有四个变形部188，该四个变形部188的弯曲半径R3是2mm。
为了制造图20所示的产品180，准备宽度220mm、长度1200mm、厚度1.2mm的矩形状的薄板SM2(参照表1)。接着，在使用加热炉将薄板SM2加热至900℃(加热工序)后，使用在图18A中简要示出的具有下模202和上模204的模具装置200对坯料190(图18B)的成为高硬度区域194的部分进行急冷(淬火工序)，形成坯料190。对薄板SM2的与上模204的槽部206面对的部分不通过模具装置200的上模204冷却而缓慢地冷却从而成为低硬度区域192，其余的部分被下模202以及上模204急冷而成为高硬度区域194。
另外，如果薄板与下模202以及上模204的接触时间过短则未被淬火，相反地如果过长则薄板中的与上模204的槽部206面对的非接触区域也被 淬火。在实施例4中，考虑到薄板的厚度、成为低硬度区域192的区域的平面形状、低硬度区域192的薄板的厚度方向的尺寸等，将薄板与下模202以及上模204的接触时间设为5秒。
在图18A、18B中用数值表示的长度的单位是mm。另外，如图18B所示，坯料190的低硬度区域192的宽度B是7mm，因而，模具装置200的上模204的各个槽206的宽度成为7mm。
对像这样得到的实施例4的坯料190的高硬度区域194的平均硬度(Hvh)以及低硬度区域192的平均硬度(Hvl)进行测定，算出低硬度区域的硬度相对于高硬度区域的硬度的比率(Hvl)/(Hvh)×100(％)。在表6中示出该结果。
[表6]
表6
此外，准备与实施例4同样的薄板SM2，在使用加热炉加热至900℃(加热工序)后，以成为与实施例4的坯料190的高硬度区域194的冷却条件相同条件的方式使用与图18A所示的模具装置200的下模202同样的模具(未图示)仅对薄板的一方的侧面进行冷却(淬火工序)，一方的侧面的整体成为高硬度区域，相反侧的侧面的整体成为低硬度区域，形成整体由加工对象区域构成的坯料，将此设为实施例5。另外，在实施例5中，将薄板与模具装置200的接触时间设为8秒。在表6中示出实施例5的坯料的高硬度区域的平均硬度(Hvh)以及低硬度区域的平均硬度(Hvl)。
此外，准备与实施例4同样的薄板SM2，在使用加热炉加热至900℃(加热工序)后，以成为与实施例4的坯料190的高硬度区域194的冷却 条件相同条件的方式使用模具(未图示)对薄板整体进行冷却(淬火工序)，形成不具备低硬度区域而整体由高硬度区域构成的坯料，将此设为比较例4。在表6中示出比较例4的平均硬度(Hvh)。
另外，表6的比较例4的坯料的抗拉强度是1690MPa。由此能够推定为，分别具有相同化学组成且平均硬度大致相同的实施例4、5的坯料(薄板SM1)以及实施例2的坯料(薄板SM2)的高硬度区域，具有与1690Mpa同等的抗拉强度。
此外，如表6所示，在实施例4、5中，硬度比(Hvl)/(Hvh)×100(％)均为67％。进而，比较例4的坯料的抗拉强度在1200MPa以上。
之后，如图19A～图19D所示，以实施例4的坯料190的低硬度区域192处于内侧的方式使用折弯机对该坯料190的各加工对象区域196进行弯曲加工，由此依次形成通道形的产品180的四个变形部188a、188b、188c、188d(图20)，作为产品PP1(弯曲加工工序)。
在图19A～图19D中，折弯机210具备：具有与产品180的各变形部188a、188b、188c、188d的外侧形状对应的V字状槽212a的下模(阴模)212；以及具有与下模212的槽212a对应的前端形状的上模(冲头)214。从坯料190的四个加工对象区域196选择一个加工对象区域，将所选择的一个加工对象区域配置在下模212和上模214之间，将上模214朝向下模212下压，利用下模212和上模214对加工对象区域196按压来对其进行弯曲加工，对其他的加工对象区域196依次实施该弯曲加工。
此外，以实施例4的坯料190的低硬度区域192处于内侧的方式使用具备21级辊的辊轧成形机对该坯料190的加工对象区域196进行弯曲加工，由此依次形成通道形的产品180的四个变形部188a、188b、188c、188d(图20)，作为产品PP2(弯曲加工工序)。
此外，使用实施例5的坯料，并使用与制造上述的产品PP1的工序同样的折弯机进行弯曲加工，制造图20所示的通道形的产品，作为产品PP3。
进而，使用实施例5的坯料，并使用与制造上述的产品PP2的工序同样的具备21级辊的辊轧成形机进行弯曲加工，由此制造图20所示的通道形的产品，作为产品PP4。
此外，使用比较例4的坯料，并使用与制造上述的产品PP1的工序同 样的折弯机进行弯曲加工，由此制造图20所示的通道形的产品，作为产品PP5。
进而，使用比较例4的坯料，并使用与制造上述的产品PP2的工序同样的具备21级辊的辊轧成形机进行弯曲加工，由此制造图20所示的通道形的产品，作为产品PP6。
对像这样得到的产品PP1-PP6进行以下所示的弯曲试验。在表7中示出该结果。
[表7]
表7
图21A所示的试件220由具备产品180、以及通过电弧焊接与该产品180的开口部180a接合的钢板222的中空部件构成。作为产品180而使用产品PP1-PP6进行弯曲试验。此外，作为钢板222，使用由与为了制造产品PP1-PP6而使用的薄板相同材料构成的宽度60mm、长度1200mm、厚度1.2mm的薄板，对该薄板进行上述的加热工序以及淬火工序，赋予与高硬度区域194同等的硬度。
接着，将像这样得到的筒状的试件220的钢板222配置在下侧，如图21B所示，在具有半径12.5mm的半球形状的前端的支点230、230之间形 成由试件220构成的径间1000mm的梁，在梁的中央配置具有半径150mm的半球形状的前端的夹具232，实施3点弯曲试验，对试件220的弯曲载荷和弯曲变位进行测定，并且求出弯曲载荷的峰值载荷(最大载荷)、以及到弯曲变位50mm为止的吸收能量。
此外，对于产品PP1-PP6，通过目视来调查弯曲加工时以及弯曲试验时的变形部188a、188b、188c、188d的裂纹(角部裂纹)的有无。在表7中示出该结果。
如表7所示，在使用了实施例4或者实施例5的坯料的产品PP1-PP4中，没有成形时以及弯曲试验时的角部裂纹。
此外，产品PP1的峰值载荷与使用相同组成的薄板且使用相同成形方法的产品PP5相比较稍低，但吸收能量大幅提高。
此外，产品PP2-PP4的吸收能量在1200J以上，与使用相同组成的薄板的产品PP5相比较非常高。
此外，在使用比较例3的坯料并使用折弯机进行弯曲加工而成的产品PP5中，没有成形时的角部裂纹，但在弯曲试验时产生了角部裂纹。
此外，使用比较例3的坯料并利用辊轧成形机进行弯曲加工而成的产品PP6，在成形时产生角部裂纹，无法进行弯曲试验。
此处，参照图22A～图23B，对在变形部的处于内侧的区域的硬度低于变形部的处于外侧的区域的硬度的薄板A、以及变形部的厚度方向的硬度相同的薄板B中、通过弯曲加工而作用于变形部的应力以及弯曲加工而成的变形部的形状进行说明。如图22A所示，在变形部的处于内侧273的区域的硬度低于变形部的处于外侧274的区域的硬度的薄板A中，如果为了使薄板A变形而赋予应力，则对变形部的处于内侧273的区域作用压缩应力，并对变形部的处于外侧274的区域作用拉伸应力。在薄板A中，由于变形部的处于内侧273的区域和变形部的处于外侧274的区域的硬度不同，当赋予用于使该薄板A变形的应力时，开始塑性变形的应力的大小也不同。
具体而言，由于薄板A的变形部的处于内侧273的区域的硬度低于变形部的处于外侧274的区域的硬度，所以以较小的应力容易地开始塑性变形。因而，在薄板A中，借助用于使薄板A变形的应力，变形部的处于内侧273的区域先于变形部的处于外侧274的区域而容易进行塑性变形。之 后，与变形部的处于内侧273的区域一起变形部的处于外侧274的区域塑性变形，最终形成为图23B所示的规定形状的变形部。
在像这样变形的薄板A的变形部中，如图22A所示，内侧273的压缩应变271a与外侧274的拉伸应变271b相比较变大。因此，在薄板A的变形部中，如图22A所示，内侧273的压缩应力和外侧274的拉伸应力平衡的中立轴7a相比薄板A的厚度方向中心靠外侧。
此外，如图22B所示，在变形部的厚度方向的硬度相同的薄板B中，如果为了使薄板B变形而赋予应力，则对变形部的处于内侧的区域作用压缩应力，对变形部的处于外侧的区域作用拉伸应力。但是，在薄板B中，与薄板A不同，变形部的处于内侧的区域的硬度与变形部的处于外侧的区域的硬度相同，因此，当赋予用于使薄板B变形的应力时，开始塑性变形的应力的大小相等。
因而，在薄板B中，借助用于使薄板B变形的应力，变形部的处于内侧的区域和变形部的处于外侧的区域同时开始塑性变形，最终形成为图23B所示的规定形状的变形部。在像这样变形的薄板B的变形部中，如图22B所示，内侧的压缩应变272a和外侧的拉伸应变272b相等。此外，在薄板B的变形部中，如图22B所示，内侧的压缩应力和外侧的拉伸应力平衡的中立轴27b处于薄板B的厚度方向中心。
这样，在薄板A和薄板B中，压缩应变271a、272a和拉伸应变271b、272b相对于通过弯曲加工而赋予的应力的比例不同。并且，在薄板A的变形部中，与薄板B不同，相对于通过弯曲加工而赋予的应力的内侧273的压缩应变271a与外侧274的拉伸应变271b相比较相对地变大。但是，变形部的内侧273由硬度低于薄板A的硬度的区域构成，所以难以产生由弯曲加工而引起的褶皱、裂纹，如图23A所示，以朝向变形部的内侧突起的方式变形。
此外，在薄板A的变形部中，与薄板B不同，相对于通过弯曲加工而赋予的应力的外侧274的拉伸应变271b与内侧273的压缩应变271a相比较相对地变小，减轻因弯曲加工而对外侧274施加的载荷。因此，变形部的外侧274由因弯曲加工而容易产生褶皱、裂纹的薄板A的硬度高的区域构成，从而防止因弯曲加工而引起的不良情况。因而，薄板A是难以产生 因弯曲加工而引起的不良情况且能够容易地进行弯曲加工的薄板。
进而，如图23A所示，薄板A的变形部借助通过用于使该薄板A变形的应力而赋予的压缩应变271a和拉伸应变271b之差，以朝向内侧突起的方式变形。因此，例如，在薄板A和薄板B为相同厚度且通过弯曲加工以外侧成为相同形状的方式变形的情况下，薄板A的变形部的最大厚度尺寸d1比薄板B的变形部的最大厚度尺寸d2厚。
因而，利用变形部厚的最大厚度尺寸d1加强通过对薄板A进行弯曲加工而形成的弯曲加工品。由此，通过对薄板A进行弯曲加工而形成的弯曲加工品，虽然变形部的内侧273的硬度比外侧274的硬度低，但仍具有优异的强度。而且，在通过对薄板A进行弯曲加工而形成的弯曲加工品中，因使用时的载荷而产生的应变与弯曲加工时同样地，与内侧273相比较在硬度高的外侧274小，能够减轻使用时的对容易产生裂纹的外侧274的载荷。因而，通过对薄板A进行成形加工而形成的弯曲加工品，例如与对整体为变形部的外侧274的硬度的薄板B进行成形加工而形成的弯曲加工品相比较，成为难以因使用时的载荷而在变形部产生裂纹的优异的弯曲加工品。
标号说明
10 坯料
12 低硬度区域
14 高硬度区域
20 产品
22 底壁
24 侧壁
26 变形部
30 模具装置
32 底座
34 下模
36 上模
38 驱动装置
40 水冷装置
42 下喷嘴
44 上喷嘴
46 下掩蔽部件
48 上掩蔽部件
50 产品
52 棱柱部分
54 底壁或者连结部
60 产品
60a 开口部
62 底壁
64 侧壁
66 一对凸缘部
68 变形部
70 模具装置
72 下模
74 上模
76 槽
78 槽
80 坯料
82 低硬度区域
84 高硬度区域
90 折弯机
92 下模
92a V字状的槽
94 上模

Claims (9)

1.一种高强度钢板的弯曲加工方法，具备：
硬度调整工序，具备对抗拉强度980MPa以上的高强度钢板整体进行加热的加热工序和仅对成为高硬度区域的区域进行急冷的淬火工序，使所述高强度钢板的至少一部分的硬度变化而形成具有高硬度区域和硬度低于所述高硬度区域的硬度的低硬度区域的坯料；以及
弯曲加工工序，通过对所述坯料的所述低硬度区域进行弯曲加工而形成产品，
该高强度钢板的弯曲加工方法的特征在于，
通过进行所述产品的所述弯曲加工而变形形成的变形部的维氏硬度，是所述变形部以外的区域的维氏硬度的40％～80％，
所述硬度调整工序包含在所述高强度钢板的至少一部分形成以该高强度钢板的一方的侧面为高硬度区域且以另一方的侧面为低硬度区域的加工对象区域，
所述加工对象区域中的硬度低的一侧的硬度是硬度高的一侧的硬度的30％～80％。
2.如权利要求1所述的高强度钢板的弯曲加工方法，其中，
所述硬度调整工序具备：加热工序，至少对成为所述加工对象区域的所述高强度钢板的厚度方向整体进行加热；以及淬火工序，对所述加工对象区域的成为硬度高的一侧的面进行冷却。
3.如权利要求2所述的高强度钢板的弯曲加工方法，其中，
所述淬火工序是使用模具对所述加工对象区域的成为硬度高的一侧的面进行冷却的工序。
4.如权利要求2所述的高强度钢板的弯曲加工方法，其中，
所述淬火工序是对所述加工对象区域的成为硬度高的一侧的面进行水冷的工序。
5.如权利要求1所述的高强度钢板的弯曲加工方法，其中，
所述硬度调整工序是从一个面侧至少对成为所述加工对象区域的所述高强度钢板投射弹丸的工序。
6.如权利要求1～5中任一项所述的高强度钢板的弯曲加工方法，其中，
在所述弯曲加工工序中，利用辊轧成形加工使所述坯料变形。
7.一种使用权利要求1～6中任一项所述的高强度钢板的弯曲加工方法制造而成的产品。
8.一种坯料的制造方法，是通过进行弯曲加工而成为坯料的、坯料的制造方法，其中，
该坯料的制造方法具有使抗拉强度980MPa以上的高强度钢板的厚度方向的硬度变化而形成在所述高强度钢板的至少一部分具有表面和背面的硬度不同的加工对象区域的坯料的工序，在通过所述弯曲加工而变形形成的变形部的处于内侧的区域形成所述加工对象区域的硬度低的一侧的面。
9.如权利要求8所述的坯料的制造方法，其中，
通过进行弯曲加工而变形形成的变形部以外的区域的硬度按照维氏硬度在310以上，并且，所述变形部的内侧的硬度是所述变形部以外的区域的硬度的40％～85％。
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