JP2004160489A

JP2004160489A - パネル部品のプレス成形方法

Info

Publication number: JP2004160489A
Application number: JP2002329003A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Yoshida; 智行吉田; Takashi Sugiyama; 隆司杉山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】予備成形とリストライク成形（整形）とに分けて行う熱間プレス成形法として、単一の絞り成形型の使用を前提とした方法を提供する。
【解決手段】加熱炉１にて予め加熱したブランク材Ｂを絞り成形型２に投入し、予備成形として不完全絞り成形を行う。予備成形後のパネルＢ２をオーステナイト化温度まで加熱炉３にて再度加熱した上で、絞り成形型２に投入してプレス焼入れ法によるリストライク成形を行うことにより成形品の形状を整える。予備成形を開始するときのブランク材Ｂ１の加熱温度およびプレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルＢ３の加熱温度として、予備成形を開始するときのブランク材Ｂ１の熱膨張量とプレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルＢ３の熱膨張量とが共に等しくなる温度に設定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パネル部品のプレス成形方法に関し、特に鋼板等に代表されるブランク材を予め加熱した上で成形を行うようにしたいわゆる熱間プレス成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱間プレス成形方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、加熱手段にて所定の温度まで加熱したブランク材を絞りプレス型に投入してしわ押さえ力を付与しないいわゆる非拘束状態で絞り成形を行い、その後に、絞り成形品が焼戻し温度まで降温するのを待って別の整形型に投入して絞り成形品の形状を整える整形を行うようにした方法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０２９７９号公報（第２頁、図１及び図１０）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に代表されるような従来の技術では、絞り成形と整形とをそれぞれに独立した金型を用いて行うようしているため、少なくとも二種類の金型を用意する必要があり、設備費の高騰が余儀なくされる。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、とりわけ予備成形と整形とを共通の金型を用いて行えるようにした熱間プレス成形方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、予め加熱したブランク材をプレス型に投入して予備成形を行う予備成形工程と、予備成形されたパネルを材料のオーステナイト化温度まで再度加熱した上で、予備成形時と同じプレス型に投入してプレス焼入れ法による成形すなわちリストライク成形を行うことにより成形品の形状を整える整形工程（リストライク工程）とを含むことを特徴とする。
【０００７】
なお、オーステナイト化温度とは、鋼板の場合にはＡ_１変態点（７２６℃）以上の温度をいう。また、プレス焼入れ法は金型焼入れもしくはダイクエンチ法とも称され、材料を金型等の固体で加圧拘束することにより急冷して硬化させる焼入れ法をいう。そして、金型内部に冷却水を通して型の温度上昇を防ぐこともある。
【０００８】
この場合、予備成形を開始するときのブランク材の加熱温度およびプレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルの加熱温度として、予備成形を開始するときのブランク材の熱膨張量とプレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルの熱膨張量とが共に等しくなる温度にそれぞれ設定するものとする。例えば、予備成形を開始するときのブランク材の加熱温度は４００〜７００℃、プレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルの加熱温度は６５０〜８５０℃とする。
【０００９】
また、予備成形は例えば最終絞り深さよりも絞り深さを制限した不完全絞り成形として成形を行う一方、整形はプレス焼入れ法により最終絞り深さまで絞り成形するものとする。
【００１０】
したがって、請求項１に記載の発明では、予備成形時にはブランク材が高温となっていて材料強度も低下しているために成形性が良好なものとなり、予備成形後のパネルは自然冷却による熱収縮が生じ、正規形状よりも小さめとなる。
【００１１】
一方、整形（リストライク成形）前のパネルの温度は焼入れ開始温度よりも高い温度であるため、最終形状まで成形することにより確実に焼入れが施される。その際に、パネルは整形前の再加熱に伴う熱膨張によってその寸法が増加しているものの、焼入れ開始直前までには温度低下によって予備成形直後のパネルと同等寸法のものとなる。したがって、予備成形および整形（リストライク成形）ともに同一の金型にて成形することが可能となる。
【００１２】
すなわち、鋼板をオーステナイト化温度から急冷するとマルテンサイト組織に変化するが、そのマルテンサイト変態に移行する過程での温度と熱膨張（寸法変化）との関係から、予備成形時と整形（リストライク成形）時とでたとえ材料温度が異なってもパネル寸法が同一となる領域があるためで、故に予備成形と整形（リストライク成形）とを共通の金型で成形することが可能となる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、予備成形とプレス焼入れ法による整形とを同一の金型にて行うことができるため、従来のように熱間プレス成形に際して二種類の金型を用意する必要がなく、設備費の低減が図れるほか、最終製品形状をもって確実に焼入れ処理を施すことができる効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１，２は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、特に図１は自動車のボディサイドアウタパネルを熱間プレス成形法にて成形する場合の例を示している。
【００１５】
図１に示すように、予めブランキングプレス工程にて打ち抜き成形されたブランク材（例えば一般的な自動車用鋼板）Ｂを加熱炉１に入れて所定温度まで加熱する。
【００１６】
加熱されたブランク材Ｂ１を所定の搬送手段にて搬送してプレス型としての絞り成形型２に投入し、予備成形として公知の方法により絞り成形を施す。なお、搬送過程での温度降下を予め考慮して加熱時の温度を設定するものとする。上記の絞り成形型２は後述するリストライク成形型（整形型）を兼ねており、予備成形としての絞り成形は最終絞り深さよりも絞り深さを制限した不完全絞り成形としてその成形を行うものとする。ただし、ブランク材Ｂが予め加熱されているために成形性はきわめて良好となる。予備成形としての絞り成形を開始する時のブランク材Ｂ１の温度は、後述するようにその予備成形を開始するときのブランク材Ｂ１の熱膨張量とプレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルＢ３の熱膨張量とが共に等しくなるような温度に設定する必要があり、例えば４００〜７００℃の範囲内、より望ましくは図２に示すように予備成形時温度Ｔ_１としてＴ_１＝５７０℃程度に設定する。
【００１７】
予備成形後のパネルＢ２を絞り成形型２から取り出し、加熱炉３へと搬送する。その搬送過程で予備成形後のパネルＢ２は空冷にて冷却される。予備成形後のパネルＢ２を再度加熱炉３へ投入し、材料のオーステナイト化温度（本実施の形態では鋼板の使用を前提としていることから、鋼板のＡ_１変態点（７２６℃）以上の温度）まで加熱し、所定の時間加熱保持したところで加熱後のパネルＢ３を絞り成形型２に再度投入して、プレス焼入れ法による成形すなわちリストライク成形を行うことにより成形品の形状を整える整形を行う。その後、型開きして成形品たるパネル部品すなわちボディサイドパネルＷを取り出す。
【００１８】
この整形としてのリストライク成形開始時のパネルＢ３の温度は、先の予備成形を開始するときのブランク材Ｂ１の熱膨張量とリストライク成形を開始するときのパネルＢ３の熱膨張量とが共に等しくなるような温度に設定する必要があり、例えば６５０〜８５０℃の範囲内、より望ましくは図２に示すようにリストライク時温度Ｔ_２としてＴ_２＝７４０℃程度に設定する。なお、再加熱後のパネルＢ３を加熱炉３から絞り成形型２へ搬送する際の温度降下を予め考慮して上記の加熱温度を設定するものとする。
【００１９】
また、この整形としてのリストライク成形は、絞り成形型２にてパネルＢ３を加圧拘束したまま急冷硬化させることにより焼入れを施すことを目的とするものであるため、最終絞り深さまで絞り成形した上でその成形下死点位置にて例えば１５秒間以上保持するものとする。これに対して、先の予備成形の際にはブランク材Ｂ１を急冷させる必要がないために成形下死点位置にて保持する必要はない。なお、上記のプレス焼入れ法は金型焼入れもしくはダイクエンチ法とも称され、金型を冷却水等にて強制冷却することもある。
【００２０】
ここで、先の予備成形と整形としてのリストライク成形とを同一の絞り成形型２にて行うために、鋼板の加熱または冷却速度の違いによる熱膨張すなわち寸法変化を利用する。すなわち、図２は鋼板の加熱冷却特性と熱膨張（体積変化＝寸法変化）との関係を示したもので、先に述べたように予備成形に先立つブランク材Ｂ１の加熱の際にはその温度はＡ_１変態点（７２６℃）を下回っており、しかも先に述べたように５７０℃程度の温度のもとで予備成形されたパネルＢ２は成形後は空冷に近い冷却速度で冷却されるために、そのパネルＢ２は絞り成形型２の形状を転写したものでもあるにもかかわらず絞り成形型２の形状よりも収縮する傾向にある。その収縮したパネルＢ２を整形たるリストライク成形に先立ってＡ_１変態点（７２６℃）以上の温度まで再加熱すると体積（寸法）は熱膨張を生じるものの、パネルＢ３を加熱炉３から取り出して絞り成形型２にセットするまでに温度降下のためにわずかに熱収縮することになる。
【００２１】
そこで、本実施の形態では、再加熱後であって且つリストライク成形前のパネルＢ３が熱収縮する過程でその熱膨張による体積（寸法）が予備成形時のそれと同一になる時もしくは領域があること、すなわち再加熱後であって且つリストライク成形前のパネルＢ３が予備成形時のブランク材Ｂ１と同一寸法（＝絞り成形型２の形状寸法）になる時があることに着目し、そのタイミングで整形処理としてプレス焼入れに基づくリストライク成形を行うものとする。より詳しくは、図２に示すように、パネル（ブランク材）温度が５７０℃のもとで予備成形を行った場合と７４０℃のもとでプレス焼入れに基づくリストライク成形を行った場合とでは、パネルの体積（寸法）は共に同一となる。それ故に、予備成形としての不完全絞り成形とプレス焼入れに基づくリストライク成形とを同一の絞りプレス型２にて行うことが可能となる。
【００２２】
加熱炉としては、図１のように予備成形用とリストライク成形用とでそれぞれの加熱温度に設定したものを別々に用意してもよいが、高い方の加熱温度に設定した一つの加熱炉のみを共通して使用し、その加熱炉からのパネル取り出しタイミングを調整することで（加熱時間とパネル温度との相関を予め把握しておくものとする）対処することも可能である。ただし、予備成形後のパネルＢ２を再加熱する際、熱歪みによって形状が歪むおそれがあるので、炉内温度は均一に制御することが望ましい。
【００２３】
また、製品に穴の加工を施す必要がある場合には、予備成形前およびリストライク成形前の加熱により寸法変化が生じるおそれがあるので、穴の加工は焼入れ完了後に行うことが望ましい。外周部のトリミングを行う必要がある場合にも同様とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す工程説明図。
【図２】鋼板の加熱冷却特性と熱膨張（体積変化＝寸法変化）との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…加熱炉
２…絞り成形型
３…加熱炉
Ｂ…ブランク材
Ｂ１…加熱後のブランク材
Ｂ２…予備成形後のパネル
Ｂ３…再加熱後のパネル
Ｗ…成形品としてのパネル部品（ボディサイドパネル）

Claims

予め加熱したブランク材をプレス型に投入して予備成形を行う予備成形工程と、
予備成形されたパネルを材料のオーステナイト化温度まで再度加熱した上で、予備成形時と同じプレス型に投入してプレス焼入れ法による成形を行うことにより成形品の形状を整える整形工程と、
を含むことを特徴とするパネル部品のプレス成形方法。
予備成形を開始するときのブランク材の加熱温度およびプレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルの加熱温度として、予備成形を開始するときのブランク材の熱膨張量とプレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルの熱膨張量とが共に等しくなる温度に設定することを特徴とする請求項１に記載のパネル部品のプレス成形方法。
予備成形を開始するときのブランク材の加熱温度は４００〜７００℃、プレス焼入れ法による成形を開始するときのパネルの加熱温度は６５０〜８５０℃とすることを特徴とする請求項２に記載のパネル部品のプレス成形方法。
予備成形は最終絞り深さよりも絞り深さを制限した不完全絞り成形として成形を行う一方、整形はプレス焼入れ法により最終絞り深さまで絞り成形するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパネル部品のプレス成形方法。