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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zum Warmformpressen.
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Stand der Technik
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Ein Warmformpressen zum Abkühlen eines Materials, das auf eine Anlasstemperatur erhitzt wurde, während das Material in einer Form pressgeformt wird, um das Material dabei abzuschrecken, wird weitläufig verwendet (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Schrifttum des Standes der Technik
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Patentliteratur
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- Patentdokument 1: JP 2008-284574 A
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Kurzfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Ein metallisches Material, beispielsweise Stahl, das Warmformgepresst werden soll, dehnt sich aus wenn es erhitzt wird, und zieht sich zusammen bzw. kontrahiert, wenn es abgekühlt wird. Aufgrund der Kontraktion des Materials in der Form können Defekte, wie beispielsweise ein Einschneiden des geformten Gegenstandes in die Form, sowie Fehler in der Abmessung der Form des geformten Gegenstandes verursacht werden.
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Daher wird eine Technologie zum Vermeiden der Defekte, die durch die thermische Kontraktion des Materials verursacht werden, wenn das Material in der Warmpressmaschine abgekühlt wird, benötigt.
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Technische Lösung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Warmformpressverfahren zum Formpressen eines erhitzten Materials und Abkühlen des Materials während das Material in einer Form gehalten wird geschaffen, wobei, während des Formpressens des Materials, Formveränderungen, die einen Abschnitt einschließen, der bezüglich einer Längsrichtung des Materials gebogen ist, an in Längsrichtung entgegengesetzten Endabschnitten des Materials ausgebildet werden, und ein Widerstand gegen eine durch Abkühlung erzeugte thermische Kontraktionskraft des Materials in Längsrichtung während des Abkühlens eingebracht wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind, bei dem Warmformpressverfahren, die Formveränderungen, die während des Formpressens im Material ausgebildet werden, eine Mehrzahl von winzigen Vorsprüngen, die an Oberflächen der in Längsrichtung entgegengesetzt liegenden Endabschnitte des Materials ausgebildet werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind, bei dem Warmformpressverfahren, die Formveränderungen, die im Material während des Formpressens ausgebildet werden, Flansche, die an in Längsrichtung entgegengesetzten Enden des Materials ausgebildet werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen durch Warmformpressen hergestellten Gegenstand, der durch ein Warmformpressverfahren nach einem der vorstehenden Aspekte hergestellt wird.
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Gemäß einem weiterem Aspekt der Erfindung wird eine Form zum Warmformpressen geschaffen, wobei die Form eine obere Form sowie eine untere Form aufweist, um ein erhitztes Material sandwichartig zwischen der oberen Form und der unteren Form aufzunehmen, um das Material Formzupressen, und um das Material in der Form zu halten, um das Material abzukühlen, wobei eine Mehrzahl von vorstehenden Abschnitten, die in Richtung zur oberen Form vorstehen, oder eine Mehrzahl von vertieften Abschnitten, die von der oberen Form in Richtung zur unteren Form vertieft ausgebildet sind, an einem Abschnitt der unteren Form vorgesehen sind, der einem in Längsrichtung liegenden Endabschnitt des Materials entspricht, eine Mehrzahl von vertieften Abschnitten oder eine Mehrzahl von vorstehenden Abschnitten, welche den vorstehenden Abschnitten oder vertieften Abschnitten entsprechen, die an der unteren Form ausgebildet sind, an der oberen Form ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von winzigen Vorsprüngen auf einer Oberfläche des in Längsrichtung liegenden Endabschnitts des Materials durch die vorstehenden Abschnitte oder vertieften Abschnitte, die an der unteren Form ausgebildet sind, und die vertieften Abschnitte oder vorstehenden Abschnitte, die an der oberen Form ausgebildet sind, während des Pressformens mit der oberen Form und der unteren Form ausgebildet werden.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Form zum Warmformpressen geschaffen, wobei die Form eine obere Form sowie eine untere Form aufweist, um ein erhitztes Material sandwichartig zwischen der oberen Form und der unteren Form aufzunehmen, um das Material Formzupressen, und um das Material in der Form zu halten, um das Material abzukühlen, wobei ein Flansch, der von der oberen Form in Richtung zur unteren Form gebogen ist, oder von der unteren Form in Richtung zur oberen Form gebogen ist, an einem in Längsrichtung liegenden Ende des Materials durch die obere Form und die untere Form während des Formpressens ausgebildet ist.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, die thermische Kontraktion eines Materials während des Abkühlens beim Warmformpressen zu unterdrücken, um dadurch die damit einhergehenden Schäden bzw. Defekte zu vermeiden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung einer Warmformpressmaschine;
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2 ist eine perspektivische Darstellung eines Warmformgepressten Gegenstands;
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3 ist eine Längsschnittansicht einer Form zum Warmformpressen;
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4 ist eine Längsschnittansicht einer anderen Ausführungsform der Form zum Warmformpressen; und
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5(a) und 5(b) sind Ansichten, die eine andere Ausführungsform des Warmformgepressten Gegenstands zeigen.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Warmformpressmaschine eine Form 1 zum Warmformpressen. Die Form 1 zum Warmformpressen hat eine obere Form 10 und eine untere Form 20 und formt ein Material 2 durch sandwichartiges Aufnehmen des Materials 2 zwischen der oberen Form 10 und der unteren Form 20 um. Die obere Form 10 wird durch eine Bewegungsvorrichtung gelagert und ist in vertikale Richtung beweglich. Die untere Form 20 ist unbeweglich angeordnet.
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Das Material 2 ist ein metallisches Material wie beispielsweise Stahl, der abgeschreckt werden kann. Das Material 2 wird in die Form 1 zum Warmformpressen 1 eingebracht, nachdem es durch elektrisches Heizen oder dergleichen auf eine Anlasstemperatur oder eine höhere Temperatur aufgeheizt wurde. Das Material 2 wird durch das Pressformen mit der Form 1 zum Warmformpressen in eine vorgegebene Produktform (siehe 2) gebracht und für eine vorgegebene Zeit in der Form gehalten, um dadurch abgekühlt und abgeschreckt (Warmformgepresst) zu werden.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird das Material 2 durch den Warmformpressvorgang aus einer rechteckigen Form mit einer Richtung in Längsrichtung in einen geformten Artikel bzw. Gegenstand 3 umgeformt, der durchgängig einen Hutförmigen Querschnitt entlang der Längsrichtung hat. In anderen Worten wird, durch Biegeformen des Materials 2 entlang der Richtung der kurzen Seite mit der Form 1 zum Warmformpressen das Material 2 in den geformten Gegenstand 3 mit dem Hutförmigen Querschnitt umgeformt.
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Als der geformte Gegenstand 3, der durch Verwendung der Form 1 zum Warmformpressen gemäß dieser Ausführungsform hergestellt wird, kann ein Außenträger und dergleichen zusätzlich zu der in 2 gezeigten Außensäule hergestellt werden.
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Wie in 2 gezeigt ist, sind Vorsprünge 30, 30, ... an einer oberen Fläche an in Längsrichtung gegenüberliegenden Endabschnitten des geformten Gegenstandes 3 ausgebildet. Die Vorsprünge 30 werden durch Biegeformen von Abschnitten des Materials 2 ausgebildet. In anderen Worten, die Vorsprünge 30 sind Formveränderungen, die einen gebogenen Abschnitt umfassen, der bezüglich der Längsrichtung des Materials 2 geneigt ist. Die Mehrzahl von Vorsprüngen wird als kleine Vorsprünge, die in Richtung nach oben (oder unten) in halbkugelartigen Formen von der flachen Oberfläche des Materials 2 hervorragen, ausgebildet.
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Die Vorsprünge 30, 30, ... werden an der Oberfläche des geformten Gegenstandes 3 ausgebildet und in vorgegebenen Abständen in Längsrichtung und Richtung der kurzen Seite verteilt. Die Größe, Form und Zahl der Vorsprünge 30, 30, ... ist so eingestellt, dass sie ein Befestigen, Zusammenbauen oder dergleichen in späteren Schritten beispielsweise nicht behindern, d. h. die Funktion des geformten Gegenstandes 3 als Produkt nicht beeinträchtigen.
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Wie vorstehend beschrieben ist, sind die kleinen Vorsprünge 30 Vorsprünge mit dreidimensionaler Form wie beispielsweise Halbkugeln, ovalen Halbkugeln, Würfeln, rechteckigen Parallelepipedons und Kegelstümpfen, die in einer solchen Größe ausgebildet sind, dass sie die Funktion des geformten Gegenstandes 3 als Produkt nicht beeinträchtigen, und ragen von einer Vorderseite oder einer Rückseite vom flachen Oberflächenabschnitt (insbesondere der flachen Fläche die in Längsrichtung verläuft) des geformten Gegenstandes 3 vor. Die Anzahl der Vorsprünge 30, die vorgesehen werden sollen, ist derart eingestellt, dass sie einen ausreichenden Widerstand gegen die thermische Kontraktionskraft in Längsrichtung des Materials 2 in Bezug auf Form und Größe verleiht.
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Beispielsweise ist die vorstehende Länge der Vorsprünge 30 von der Oberfläche gleich oder kürzer als die Dicke des Materials 2. Wenn die Dicke des Materials 2 1,4 Millimeter ist, ist der Durchmesser der Vorsprünge 30, die halbkugelartig ausgebildet sind, vorzugsweise 3 Millimeter oder weniger.
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Wie in 3 gezeigt ist, sind vertiefte Abschnitte 11, 11, ..., die nach oben vertieft sind, in der oberen Form 10 ausgebildet, und vorstehende Abschnitte 21, 21, ..., die nach oben vorragen, sind in der unteren Form 20 ausgebildet. Diese vertieften Abschnitte 11, 11, ... und vorstehenden Abschnitte 21, 21, ... sind vorgesehen, um die Vorsprünge 30, 30, ... im Material 2 auszubilden und haben die Form, welche den Vorsprüngen 30, 30, ... entspricht. Die jeweiligen Vorsprünge 30 werden durch sandwichartiges Aufnehmen von Abschnitten der in Längsrichtung gegenüberliegenden Endabschnitte des Materials 2 zwischen den jeweiligen vertieften Abschnitten 11 und vorstehenden Abschnitten 21 beim Pressformen ausgebildet.
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Durch sandwichartiges Aufnehmen des Materials 2 zwischen der oberen Form 10 und der unteren Form 20, um die Vorsprünge 30, 30, ... auf diese Weise auszubilden, und anschließendes Halten des Materials 2 in der Form für eine vorgegebene Zeit, um dadurch das Material 2 abzukühlen, wird der Warmformgepresste Gegenstand 3 erhalten.
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Wie vorstehend beschrieben ist, werden, bei der Ausführungsform, die Vorsprünge 30, 30, ... durch sandwichartiges Aufnehmen des Materials 2 zwischen den vertieften Abschnitten 11, 11, ... der oberen Form 10 und den vorstehenden Abschnitten 21, 21, ... der unteren Form 20 während des Pressformens mit der Form 1 zum Warmformpressen ausgebildet, d. h. bevor das Abkühlen in der Form voranschreitet, und das Material 2 in den geformten Gegenstand 3 Warmformgepresst wird.
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Wenn das erhitzte Material hierbei abgekühlt wird, kontrahiert das Material von den in Längsrichtung entgegengesetzten Endabschnitten in Richtung zu einem Mittelabschnitt und ein Kontraktionsbetrag in Längsrichtung ist allgemein größer als der in Richtung der kurzen Seite. Um hiermit fertig zu werden ist es, wenn die Vorsprünge 30, 30, ... an den in Längsrichtung entgegengesetzten Endabschnitten ausgebildet sind und die Formen der in Längsrichtung gegenüberliegenden Endabschnitte verändert werden, so dass sie bezüglich einer Richtung der flachen Fläche des Materials 2 geneigt sind, möglich, einen Widerstand gegen die Kontraktionskraft auf die Kontraktionsstartpunkte aufzubringen. Daher ist es möglich, die Kontraktion in Längsrichtung während des Abkühlens ausreichend zu vermeiden, wodurch die Verformung und das Einschneiden in die Form verhindert werden kann.
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Da die Vorsprünge 30, 30, ... als kleine Vorsprünge ausgebildet sind, haben sie keinen Einfluss auf die Produktfestigkeit, die Art der Verformung und dergleichen. Anders ausgedrückt, die Vorsprünge 30, 30, ... erhöhen das Querschnittmoment der Form des Produkts nicht wesentlich und dienen nicht als Punkte, an welchen ein Verbiegen beginnt. Auf diese Weise verursachen die Vorsprünge 30, 30, ... keine große Einschränkung hinsichtlich der Form des Produkts und es ist leicht, den geformten Gegenstand 3 mit den Vorsprüngen 30, 30, ... auszubilden.
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Ausgehend von dem Ziel der Vermeidung der Kontraktion sind die Vorsprünge 30, 30, ... vorzugsweise nahe an den Längsenden soweit die Vorsprünge 30, 30, ... an Positionen ausgebildet werden, um die Funktion des geformten Gegenstandes 3 nicht zu beeinträchtigen. Hierbei „sind die Positionen welche die Funktion des geformten Gegenstandes 3 nicht beeinträchtigen” Positionen, an welchen der geformte Gegenstand 3 die Produktfestigkeit oder die Art der Verformung des geformten Gegenstandes 3 nicht beeinflusst.
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Wenn die Produktform des geformten Gegenstandes 3 ein Loch, eine Kerbe oder dergleichen an der oberen Endfläche oder einem Seitenwandabschnitt umfasst, sind die Vorsprünge 30, 30, ... an Stellen ausgebildet, die näher an den Endabschnitten liegen als die Stellen, an welchen das Loch oder die Kerbe ausgebildet ist.
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Allgemein gesprochen wird, wenn das vorstehend genannte Loch oder die Kerbe am geformten Gegenstand 3 vorgesehen ist, selbiges oft simultan beim Warmformpressen ausgebildet, und eine Bearbeitungsklinge, beispielsweise ein Schneidstempel, ist zu diesem Zweck in vielen Fällen in der Form angeordnet. Durch Vorsehen der Vorsprünge 30, 30, ... an den Außenseiten (an den Endabschnittsseiten gesehen von der Mittelposition) der Formänderung wie in dieser Ausführungsform ist es möglich, eine thermische Kontraktion in einem Bereich an einer Innenseite der Vorsprünge 30, 30, ... zu vermeiden. Daher beeinflussen die Vorsprünge 30, 30, ... die Positionen oder Abmessungen des Lochs oder der Kerbe nicht und es ist möglich, die Verarbeitungsqualität zu verbessern.
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Wenn die Produktform des geformten Gegenstandes ein Außenträger ist, ist es, wenn die Vorsprünge 30, 30, ... entsprechend der gleichen technischen Idee ausgebildet werden, möglich, die Kontraktion in Längsrichtung während des Abkühlens ausreichend zu vermeiden, um dadurch eine Verformung und ein Einschneiden in die Form zu vermeiden.
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Obgleich die Vorsprünge 30, 30, ... als von der unteren Form 20 in Richtung zur oberen Form 10 (nach oben) vorstehend in Zusammenhang mit der vorstehenden Ausführungsform beschrieben wurden, können sie von der oberen Form 10 in Richtung zur unteren Form 20 (nach unten) vorstehen, wobei die Richtung der Auskragung nicht beschränkt ist.
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Die Richtung der Auskragung der jeweiligen Vorsprünge 30 kann entsprechend der Funktion des geformten Gegenstandes 3 gewählt werden. Anders gesprochen kann die Richtung der Auskragung der Vorsprünge 30 nach oben und unten miteinander gemischt werden.
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Wie in 4 gezeigt ist, können anstelle der Vorsprünge 30, 30, ... Flansche 40, 40 an den in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden des geformten Gegenstandes 3 angeordnet sein. Bei der Ausführungsform werden, in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform, bei welcher die Vorsprünge 30, 30, ... ausgebildet werden, Abschnitte, die bezüglich einer Längsrichtung (Richtung der flachen Seite) eines Materials 2 gebogen sind, beim Pressformen an in Längsrichtung liegenden Endabschnitten des Materials 2 ausgebildet, und ein Widerstand gegen die Kontraktionskraft in Längsrichtung wird aufgebracht.
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Die Flansche 40, 40 werden durch Biegen der in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden des Materials 2 nach unten (oder oben) ausgebildet. Die jeweiligen Flansche 40 sind an gegenüberliegenden Enden des geformten Gegenstandes 3 als geneigte Flächen in Winkeln ausgebildet, die größer als 45° sind und die derart sind, dass die Flansche 40 durch Pressformen bezüglich der flachen Fläche des Materials 2 ausgebildet werden können. Die Flansche 40 werden vorzugsweise als geneigte Flächen mit Winkeln von 60° bis 80° ausgebildet.
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Die Flansche 40, 40 können von der oberen Form 10 in Richtung zur unteren Form 20 gebogen werden, wie in 4 gezeigt, oder in eine entgegengesetzt Richtung von der unteren Form 20 in Richtung zur oberen Form 10.
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Durch Biegen und Formen der in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden des Materials 2 auf diese Weise wird die Länge des geformten Gegenstands 3 in Längsrichtung als eine Länge zwischen den Flanschen 40, 40 gehalten, und ein Widerstand gegen die Kontraktionskraft in Längsrichtung kann aufgebracht werden. Es ist daher möglich, die Kontraktion in Längsrichtung während des Abkühlens zu vermeiden, um dadurch eine Verformung und ein Einschneiden in die Form zu vermeiden.
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Die in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden, an welchen die Flansche 40, 40 ausgebildet sind, werden in einem späteren Schritt beschnitten, um als ein Endprodukt oder Teile der Produktform genutzt zu werden.
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Als Produktform des geformten Gegenstandes können Formen mit in Längsrichtung offenen Endflächen verwendet werden. Wie beispielsweise in den 5(a) und 5(b) gezeigt ist, kann eine in Längsrichtung durchgängige Form mit einem einfachen hutförmigen Querschnitt (5(a)) und eine in Längsrichtung durchgängige Form mit einem im Wesentlichen hutförmigen Querschnitt mit einer geneigten Wandfläche (5(b)) verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Form zum Warmformpressen
- 2
- Material
- 3
- geformter Gegenstand
- 10
- obere Form
- 11
- vertiefter Abschnitt
- 20
- untere Form
- 21
- vorstehender Abschnitt
- 30
- Vorsprung
- 40
- Flansch
