JP2006198666A - Method and apparatus for hot press forming metallic sheet - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for hot press forming by which the strength in each part of a press formed article are set correctly and optionally by controlling the temperature of a heated metallic sheet. <P>SOLUTION: In the hot press forming method by which the strength of the press formed article is adjusted by a hot forming and a cooling process of the heated metallic sheet by using a die, in the hot press forming method, the press forming is started after measuring the temperature in each part of the metallic sheet and setting the temperature in each part of the metallic sheet to the temperature in accordance with the strength in each part of the press forming article by either or both of a heating means and a cooling means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形方法およびその装置、特にプレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することができる金属板材の熱間プレス成形方法およびその装置に関する。   The present invention relates to a hot press molding method and apparatus for molding a heated metal plate material using a mold, and in particular, a hot press molding method for a metal plate material capable of accurately and arbitrarily setting the strength of each part of a press molded product. And to the device.

金属板材のプレス成形は、生産性が高く、寸法精度に優れ、また、プレス製品間の強度ばらつきが少なく品質が安定していることから、自動車、機械、電気機器、輸送用機器等の製造に広く用いられている最も一般的な加工方法である。
しかし、近年におけるプレス製品、特に自動車部品には軽量化等の観点から高強度化が求められており、これにより成形性の低下、特にスプリングバック等の発生による形状凍結性の低下を招来し、複雑な形状をしたプレス製品を製造することが困難となっている。
Metal sheet press molding is highly productive, excellent in dimensional accuracy, and stable in quality with little variation in strength between pressed products, making it suitable for manufacturing automobiles, machinery, electrical equipment, transportation equipment, etc. It is the most common processing method widely used.
However, press products in recent years, especially automobile parts, are required to have high strength from the viewpoint of weight reduction, etc., and this leads to a decrease in formability, particularly a decrease in shape freezing due to the occurrence of a springback, It has become difficult to manufacture a press product having a complicated shape.

このため、金属板材のプレス業界においては、加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形方法が注目されている。熱間プレス成形方法は、金属板材を高温に加熱した状態でプレス成形するため、材料強度の低下した金属板材は、金型の成形面に沿って素直に変形し、複雑な形状であっても優れた寸法精度で成形することができる。また、成形後は金型抜熱効果により急冷するためスプリングバックが発生せず、形状凍結性に優れ、プレス製品の寸法精度を向上させることができる。さらに、金属板材が鋼の場合、その鋼板をオーステナイト域にまで加熱し、所定の冷却プロセスにより、例えば金型内で保持して金型接触抜熱効果で急冷することによりマルテンサイト変態による高強度化を達成することができる。   For this reason, in the press industry of a metal plate material, the hot press molding method which shape | molds the heated metal plate material using a metal mold attracts attention. In the hot press forming method, since the metal plate material is press-formed while being heated to a high temperature, the metal plate material with reduced material strength is deformed straight along the molding surface of the mold, even if it has a complicated shape. It can be molded with excellent dimensional accuracy. In addition, since the mold is rapidly cooled by the heat removal effect of the mold, no springback is generated, the shape has a good freezing property, and the dimensional accuracy of the pressed product can be improved. Furthermore, when the metal plate material is steel, the steel plate is heated to an austenite region, and is held in a mold, for example, held in a mold and rapidly cooled by a mold contact heat removal effect, resulting in high strength due to martensitic transformation. Can be achieved.

しかし、このように成形上有利な熱間プレス成形方法ではあるが、従来の冷間プレス成形方法と比較するとプレス製品間の強度ばらつきが大きいという問題があった。これは、熱間プレスでは被成形材たる金属板材を加熱炉等の中で高温に加熱し、これをアーム等の支持部を有する搬送装置によってプレス成形装置まで搬送するのが一般的であるが、当該支持部との接触部位においては接触抜熱により温度が低下するので金属板材に温度むらが生じ、このように温度むらが生じたままの状態で金属板材をプレスすることに起因するものである。
このため、搬送に伴う金属板材の温度むら、ひいては当該温度むらに起因するプレス製品間の強度ばらつきを防ぐべく、加熱炉等の加熱装置で金属板材を加熱して、これを搬送するのではなく、金型内部において金属板材を加熱する方法が提案されている。例えば、パンチとダイスの間にセットした金属板材に複数の電極を取り付け、相対する電極間に電力を供給してジュール熱を発生させ、この方法により均一に加熱された金属板材を熱間プレスする方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、この方法によれば搬送時に金属板材に温度むらが発生する問題については解決することはできるが、金型にセットするたびに金属板材に複数の電極を取り付けなければならず、しかもジュール熱によって加熱するので、生産性が著しく低下するであろうことは想像するに難しくない。したがって、生産性が要求される金属板材のプレス成形に当該方法を適用するには実用上かなりの問題がある。
However, although it is a hot press molding method that is advantageous in terms of molding as described above, there is a problem that the strength variation between the pressed products is large compared to the conventional cold press molding method. This is because in a hot press, a metal plate material to be molded is heated to a high temperature in a heating furnace or the like, and this is conveyed to a press molding device by a conveying device having a support portion such as an arm. In the contact portion with the support portion, the temperature is lowered due to contact heat removal, resulting in uneven temperature of the metal plate, and this is caused by pressing the metal plate with the temperature unevenness occurring. is there.
For this reason, in order to prevent unevenness in temperature of the metal plate material due to conveyance, and in turn, variation in strength between the pressed products due to the temperature unevenness, the metal plate material is not heated and conveyed by a heating device such as a heating furnace. A method of heating a metal plate inside the mold has been proposed. For example, a plurality of electrodes are attached to a metal plate set between a punch and a die, electric power is supplied between the opposing electrodes to generate Joule heat, and the metal plate heated uniformly by this method is hot pressed A method is disclosed (for example, see Patent Document 1).
However, this method can solve the problem of uneven temperature in the metal plate during transportation, but each time it is set in the mold, multiple electrodes must be attached to the metal plate, and the Joule heat It is not difficult to imagine that productivity will be significantly reduced. Therefore, there is a considerable practical problem in applying the method to press forming of a metal plate material that requires productivity.

また、熱間プレス成形方法には、従来の冷間プレス成形方法と比較すると生産性が低下するという問題がある。これは、前記したようにプレス製品の高強度化に伴って形状凍結性が低下する問題を解消するために、下死点における金型内保持時間を長く設定しなければならないことに起因するものである。
このため、前記したような金型接触抜熱効果による冷却プロセスのみならず、新たな冷却プロセスとしてダイスとパンチの成形面の少なくとも一方に冷媒導入溝を設け、前記冷媒導入溝に冷媒を導入し、当該冷媒による冷却効果によって金型内保持時間を短縮し、生産性を向上させる方法も開示されている(例えば、特許文献2参照)。
Further, the hot press molding method has a problem that productivity is lowered as compared with the conventional cold press molding method. This is due to the fact that the holding time in the mold at the bottom dead center has to be set long in order to eliminate the problem that the shape freezing property decreases with the increase in strength of the pressed product as described above. It is.
For this reason, not only the cooling process by the mold contact heat removal effect as described above, but also a new cooling process is provided with a coolant introduction groove on at least one of the molding surfaces of the die and the punch, and the coolant is introduced into the coolant introduction groove. A method for shortening the holding time in the mold by the cooling effect of the refrigerant and improving the productivity is also disclosed (for example, see Patent Document 2).

さらには、熱間プレス成形方法に関わる別の課題として、金属板材をオーステナイト域にまで加熱し、これを金型内で保持して急冷することにより、マルテンサイト変態による高強度化を達成することができる熱間プレス成形方法ではあるが、焼入れ硬さが上昇しすぎて穴加工(ピアス)や切断加工(トリム)等の後加工が困難になるという問題がある。
このため、成形部位毎に金型成形面の接触面積や金型温度を異ならせて、後加工が必要な部位の焼入れ硬さを低下させるという新たな冷却プロセスを導入し、当該部位の加工を容易にする方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
Furthermore, as another issue related to the hot press forming method, a metal plate material is heated to an austenite region, and this is held in a mold and rapidly cooled to achieve high strength by martensitic transformation. However, there is a problem in that post-processing such as drilling (piercing) or cutting (trim) becomes difficult due to excessive increase in quenching hardness.
For this reason, by introducing a new cooling process that reduces the quenching hardness of the parts that require post-processing by changing the contact area of the mold forming surface and the mold temperature for each molding part, A method for facilitating the disclosure is disclosed (for example, see Patent Document 3).

以上説明してきたように金属板材を高温に加熱するという熱間プレスの特徴に起因する問題や、熱間プレスの優れた特徴である高強度化に起因する問題についても種々の改善が試みられ、熱間プレス成形方法は、従来の冷間プレス成形方法では実現できなかった高強度化と優れた寸法精度を両立できるプレス成形方法といえる。
しかし、上記説明した技術は、いずれもプレス成形品の局部的な強度、すなわち、高強度化が必要な部位や後加工が必要な部位等の特定部位の強度を所定の冷却プロセスにより局部的に変更するものに過ぎず、プレス成形品各部の強度を任意に設定できるものではなかった。また、その特定部位の強度についても精度の優れたものではなく、プレス成形品各部の強度を正確に設定あるいは調整できるものではなかった。
As described above, various improvements have been attempted for the problems caused by the hot press characteristics of heating the metal plate material to a high temperature and the problems caused by the high strength, which is an excellent feature of the hot press, The hot press forming method can be said to be a press forming method that can achieve both high strength and excellent dimensional accuracy that could not be realized by the conventional cold press forming method.
However, all of the above-described techniques can locally increase the strength of a press-molded product, that is, the strength of a specific portion such as a portion requiring high strength or a portion requiring post-processing by a predetermined cooling process. However, the strength of each part of the press-formed product could not be arbitrarily set. Also, the strength of the specific part is not excellent in accuracy, and the strength of each part of the press-formed product cannot be accurately set or adjusted.

一方、自動車部品等に要求される特性は、前記したような軽量化や高強度化のみではない。例えば、近年における自動車のボディには、商品力あるデザイン性や衝突安全性などがより厳しく要求されるようになっているため、ボディ各部においては当該性能を実現するために板厚や強度を詳細に設定する必要が生じ、ボディを構成する部品の数は数百にも及ぶようになっている。
このため、近年における自動車部品等には、板厚や強度の異なる複数の金属板材を溶接により結合して一体化したプレス素材、すなわち、テーラードブランクが広く用いられている。テーラードブランクは、1つの金属板材の特性を目的に合わせて部分的に変更することができるという優れた特徴を有し、例えば、強度が必要な部位にのみ高強度鋼板を適用することで成形品としての必要な強度を保ちつつ、強度が不要な部分の軽量化を図ることができる。また、目的に合う板厚や強度を有する金属板材を選択し、これを溶接結合して一体化するので、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて正確かつ任意に設定することが可能である。このため、商品力あるデザイン性を満足しつつも衝突安全性に優れるボディを製造することができるとともに、部品点数をも削減することができる。
しかし、自動車ボディの軽量化や高強度化のみならず、デザイン性や衝突安全性などの向上にも資するテーラードブランクではあるが、前記したように金属板材を溶接により結合して一体化するため、テーラードブランクの製造には高度な溶接技術が必要とされる。すなわち、高度な溶接技術を適用しないと、プレス成形したときに溶接部において破断が生じやすく、溶接部の強度が確保できないようでは、前記したようなテーラードブランクの有する優れた特性を発揮することもできない。しかも、自動車部品の高強度化が進展している現状においては、ますます高度な溶接技術が必要とされる。
On the other hand, the characteristics required for automobile parts and the like are not limited to lightening and increasing strength as described above. For example, in recent years, the body of automobiles has become more demanding of product design and collision safety, so the thickness and strength of each part of the body are detailed in order to achieve the performance. The number of parts constituting the body has reached several hundred.
For this reason, press materials, that is, tailored blanks in which a plurality of metal plate materials having different plate thicknesses and strengths are joined and integrated, are widely used in recent automobile parts and the like. Tailored blanks have an excellent feature that the characteristics of one metal plate can be partially changed according to the purpose. For example, a high-strength steel plate is applied only to parts where strength is required. While maintaining the necessary strength, it is possible to reduce the weight of the portion that does not require strength. In addition, since a metal plate material having a thickness and strength suitable for the purpose is selected and joined together by welding, it is possible to accurately and arbitrarily set the strength of each part of the press-formed product according to the purpose. . For this reason, it is possible to manufacture a body excellent in collision safety while satisfying a design with a strong product, and to reduce the number of parts.
However, although it is a tailored blank that contributes not only to reducing the weight and strength of the automobile body but also to improving design and collision safety, as described above, the metal plate materials are joined and integrated by welding, The production of tailored blanks requires advanced welding techniques. In other words, if advanced welding technology is not applied, the welded portion is likely to break when it is press-molded, and if the strength of the welded portion cannot be secured, the excellent characteristics of the tailored blank as described above may be exhibited. Can not. Moreover, in the current situation where the strength of automobile parts is increasing, an increasingly advanced welding technique is required.

すなわち、前記したように熱間プレス成形方法は、従来の冷間プレス成形方法では実現できなかった高強度化と優れた寸法精度を両立できるプレス成形方法であるといえるが、プレス製品の高強度化が進展している今日においては、上記特性を満足するのみでは足らず、テーラードブランクに代わる新しい技術として、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて正確かつ任意に設定することのできる熱間プレス成形技術の開発が、産業界において強く望まれているのである。   That is, as described above, the hot press forming method can be said to be a press forming method that can achieve both high strength and excellent dimensional accuracy that could not be realized by the conventional cold press forming method. In today's environment, it is not only satisfying the above characteristics, but as a new technology that replaces tailored blanks, the hot press that can set the strength of each part of the press-formed product accurately and arbitrarily according to the purpose. The development of molding technology is highly desired in the industry.

さらに、近年においては、ドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形をすることのできる熱間プレス成形技術が新たに望まれている。これは、冷間プレスにおいては、伸びが生じた部分の変形抵抗は加工硬化により向上するが、熱間プレスでは金属板材を高温に加熱するため、金属板材の変形抵抗が低いことに起因するものである。
すなわち、近年におけるプレス製品の高強度化に伴い、従来の冷間プレス成型技術では形状凍結性が低下するという問題が発生し、これに対応すべく注目されている熱間プレス成形方法ではあるが、金属板材を高温に加熱する熱間プレス成形技術においては、一旦成形に伴う伸びを生じると当該部分の断面積が小さくなるため、伸びにより板厚が減少する部分の強度はますます低くなり、深絞り成形に代表される成形加工に伴う材料流動の激しいプレス成形を行った場合には、伸びが生じた部分において局所的な減肉や破断が生じて、いわゆるドロー成形ができないという問題があった。また、深絞り成形と比較すると加工に伴う材料流動の激しくないフォーム成形においても、曲率が厳しい場合には破断が生じるという問題があった。
特開2002−248525号公報 特開2002−282951号公報 特開2003−328031号公報
Furthermore, in recent years, a hot press molding technique that can perform draw molding or foam molding with a severe curvature is newly desired. This is because, in cold press, the deformation resistance of the stretched part is improved by work hardening, but in hot press, the metal plate material is heated to a high temperature, so the deformation resistance of the metal plate material is low. It is.
That is, with the recent increase in strength of press products, the conventional cold press forming technique has a problem that shape freezeability is reduced, and it is a hot press forming method that has been attracting attention to deal with this. In the hot press forming technology that heats a metal sheet to a high temperature, once the elongation associated with forming occurs, the cross-sectional area of the part decreases, so the strength of the part where the sheet thickness decreases due to the elongation becomes lower and lower. When press molding with a strong material flow accompanying the molding process represented by deep drawing is performed, there is a problem that local thinning or breakage occurs in the stretched part, and so-called draw molding cannot be performed. It was. Further, even in the foam molding in which the material flow accompanying the processing is not severe as compared with the deep drawing molding, there is a problem that the fracture occurs when the curvature is severe.
JP 2002-248525 A JP 2002-282951 A JP 2003-328031 A

本発明の解決すべき課題は、板厚や強度の異なる複数の金属板材を溶接により結合してプレス成形品各部の強度を設定するのではなく、金属板材の温度分布や冷却速度を制御することにより、プレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することのできる熱間プレス成形方法およびその装置を提供することである。
また、本発明の解決すべきもう一つの課題は、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかったドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を可能とする熱間プレス成形方法およびその装置を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is not to set the strength of each part of the press-formed product by joining a plurality of metal plate materials having different thicknesses and strengths by welding, but to control the temperature distribution and cooling rate of the metal plate material. Thus, it is to provide a hot press molding method and apparatus capable of accurately and arbitrarily setting the strength of each part of the press molded product.
Further, another problem to be solved by the present invention is to provide a hot press molding method and apparatus capable of draw molding and form molding with severe curvature, which could not be realized by conventional hot press molding technology. It is.

本発明者は、まず、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて正確かつ任意に設定するという課題を解決すべく、数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
(A)被成形材である金属板材の温度分布や冷却速度を所定の手段により制御しながらプレス成形を行うと、プレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することができること。具体的には、プレス開始前において金属板材各部、例えば、プレス成形品各部に対応する部位の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始すると、プレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することができること。さらには、上記方法によるプレス開始前における温度設定のみならず、成形開始後においては金属板材各部の冷却速度を制御することにより、プレス成形品各部の強度をより正確かつ任意に設定することができること。
As a result of numerous theoretical and experimental studies, the present inventor first obtained the following knowledge in order to solve the problem of accurately and arbitrarily setting the strength of each part of the press-formed product according to the purpose.
(A) When press forming is performed while controlling the temperature distribution and cooling rate of a metal plate material to be formed by a predetermined means, the strength of each part of the press-formed product can be set accurately and arbitrarily. Specifically, before starting the press, the temperature of each part of the metal plate material, for example, the part corresponding to each part of the press-formed product is measured, and the temperature of each part of the metal plate material is press-formed by one or both of the heating means and the cooling means. When press molding is started after setting the temperature according to the strength of each part of the product, the strength of each part of the press-molded product can be set accurately and arbitrarily. Furthermore, the strength of each part of the press-formed product can be set more accurately and arbitrarily by controlling the cooling rate of each part of the metal plate material after the start of forming as well as the temperature setting before the start of pressing by the above method. .

これを当該発明の原理を模式的に示す図1を用いて説明すると、以下のようになる。図1は、金属板材が鋼板である場合、鋼板の冷却開始温度と冷却速度を制御することにより鋼板の組織を制御できることを示す炭素鋼のCCT曲線の一例である。例えば、冷却開始温度T1から鋼板を冷却する場合、冷却カーブ1に従って冷却するとノーズ(変態の境界線)の外側を通るため、鋼材中のほとんどがマルテンサイトになり高強度の組織が得られる。一方、冷却カーブ2に従って冷却するとノーズの内側を通るためにフェライトとセメンタイトを析出するため、冷却後に得られる鋼材中のマルテンサイトの割合が減少し、比較的低強度の組織が得られる。また、冷却開始温度をT1より低いT2として、冷却カーブ2と同じ冷却速度である冷却カーブ3に従って冷却すると、冷却カーブ2の場合よりも少ない割合でフェライトとセメンタイトを析出するため、冷却後に得られる鋼材中のマルテンサイトの割合が冷却カーブ2の場合よりは多く冷却カーブ1の場合よりは少なくなって中程度の強度の組織が得られる。   This will be described below with reference to FIG. 1 schematically showing the principle of the present invention. FIG. 1 is an example of a CCT curve of carbon steel indicating that when the metal plate is a steel plate, the structure of the steel plate can be controlled by controlling the cooling start temperature and the cooling rate of the steel plate. For example, when the steel sheet is cooled from the cooling start temperature T1, if it is cooled according to the cooling curve 1, it passes through the outside of the nose (borderline of transformation), so that most of the steel material becomes martensite and a high strength structure is obtained. On the other hand, when cooled according to the cooling curve 2, ferrite and cementite are precipitated to pass through the inside of the nose, so that the martensite ratio in the steel material obtained after cooling is reduced, and a relatively low strength structure is obtained. Further, when cooling is performed in accordance with the cooling curve 3 having the same cooling rate as the cooling curve 2 with the cooling start temperature T2 lower than T1, ferrite and cementite are precipitated at a lower rate than in the cooling curve 2, and thus obtained after cooling. The ratio of martensite in the steel material is larger than that in the case of the cooling curve 2 and smaller than that in the case of the cooling curve 1, and a medium strength structure is obtained.

すなわち、本発明ないし本発明の特徴のひとつである冷却プロセスは、鋼板の冷却開始温度と冷却速度を制御することにより鋼板の組織を制御できることを示す炭素鋼のCCT曲線に即したものであり、プレス開始前においては所定の手段、例えば、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方により金属板材各部の冷却開始温度をプレス成形品各部の強度に応じて設定し、プレス開始後においては所定の手段により金属板材各部の冷却速度を制御することにより、プレス成形品各部の強度を制御することを本質とするものである。そして、金属板材の任意の部分について前記冷却開始温度の制御と冷却速度の制御を独立に行うことにより、任意の部分でそれぞれ異なった機械的特性を有するプレス成形品を得ること、すなわち、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて自在に制御することを本質とするものである。なお、冷媒を使用するほど急冷を必要とせず、加工が厳しくなく、金型との接触による抜熱で充分な冷却速度が取れる場合、冷媒吐出をせずにプレス成形加工を行っても良いことは言うまでもない。   That is, the cooling process which is one of the features of the present invention or the present invention is in line with the CCT curve of carbon steel indicating that the structure of the steel sheet can be controlled by controlling the cooling start temperature and cooling rate of the steel sheet, Before starting the press, the cooling start temperature of each part of the metal plate material is set according to the strength of each part of the press-formed product by a predetermined means, for example, one or both of the heating means and the cooling means. The essence is to control the strength of each part of the press-formed product by controlling the cooling rate of each part of the metal sheet by means. Then, by independently controlling the cooling start temperature and the cooling rate for any part of the metal plate material, it is possible to obtain press-formed products having different mechanical properties in any part, that is, press molding. The essence is to freely control the strength of each part according to the purpose. Note that rapid cooling is not required as the refrigerant is used, the processing is not severe, and if sufficient cooling speed can be obtained by heat removal by contact with the mold, press molding processing may be performed without discharging the refrigerant. Needless to say.

(B)そして、成形開始前における金属板材各部の温度を冷却する手段、あるいは成形中と成形後のいずれか一方又は両方における金属板材各部の冷却速度を制御する手段としては、生産性および制御性の観点から金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出による冷却が望ましいこと。また、金型表面に設けた複数の冷媒回収口から冷媒を順次回収することにより、当該冷媒吐出による冷却効率や制御性がさらに向上すること。
(C)また、前記冷媒吐出を、冷媒の吐出量、吐出流速、吐出圧力、吐出時間、吐出タイミングから選択される1又は2以上のパラメータを制御し、かつ、各冷媒吐出口毎にまたは複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出をグループ化してグループ毎に制御すれば、冷媒吐出による冷却の熱伝達係数を自在に可変することが可能であり、これによって成形品各部の強度を自在に制御することが可能であること。
(B) And, as means for cooling the temperature of each part of the metal plate material before the start of molding, or means for controlling the cooling rate of each part of the metal plate material during or after molding, productivity and controllability From the viewpoint of cooling, cooling by refrigerant discharge from a plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface is desirable. In addition, by sequentially collecting the refrigerant from a plurality of refrigerant collection ports provided on the mold surface, the cooling efficiency and controllability by the refrigerant discharge are further improved.
(C) Further, the refrigerant discharge is controlled by controlling one or more parameters selected from the refrigerant discharge amount, the discharge flow rate, the discharge pressure, the discharge time, and the discharge timing, and for each refrigerant discharge port or a plurality thereof. If the refrigerant discharge from the refrigerant discharge ports is grouped and controlled for each group, it is possible to freely change the heat transfer coefficient of cooling by refrigerant discharge, thereby freely controlling the strength of each part of the molded product Be possible.

次に、本発明者は、被成形材たる金属板材の局所的な減肉や破断を防止すべく、ドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形に伴う破断や減肉の発生要因およびこれを解決する方法について、数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
(D)冷間プレスにおいては、伸びが生じた部分の変形抵抗は加工硬化により向上するが、熱間プレスでは金属板材を高温に加熱した状態でプレス成形するため、金属板材の変形抵抗が低く、一旦成形に伴う伸びを生じると、図9(c)に示すように、伸びが生じた部分の断面積が小さくなるため、伸びにより板厚が減少する部分の強度はますます低くなり、最終的には破断が生じること。なお、図9(a)は均一に加熱した被成形材たる金属板材を、図9(b)は前記金属板材を用いて円筒絞り成形をしたときのプレス成形品を模式的に示している。
Next, in order to prevent local thinning and breakage of a metal plate material as a molding material, the present inventor is responsible for the cause of breakage and thinning due to draw molding and severe form forming, and a method for solving this. As a result of many theoretical and experimental studies, the following findings were obtained.
(D) In the cold press, the deformation resistance of the stretched part is improved by work hardening, but in the hot press, the metal plate material is press-formed in a heated state, so the deformation resistance of the metal plate material is low. Once the elongation due to molding occurs, as shown in Fig. 9 (c), the cross-sectional area of the stretched portion becomes smaller, so the strength of the portion where the plate thickness decreases due to the elongation becomes even lower. In fact, breakage occurs. FIG. 9A schematically shows a metal plate material that is a uniformly heated material, and FIG. 9B schematically shows a press-formed product when cylindrical drawing is performed using the metal plate material.

(E)しかし、図9(d)に示すように、加工度の大きな部分、すなわち、成形に伴う伸びにより板厚が減少する部分の温度をあらかじめ下げて、当該部分の強度を上げておけば、図9(f)に示すように、当該部分よりも強度の低い他の部分が伸びるので、加工度の大きな部分の負荷が軽減し、破断を防ぐことができること。
(F)また、図9(d)に示すような形態の温度分布のみならず、図9(e)に示すような形態の温度分布、すなわち、加工度の大きな部分において強度の高い部分と強度の低い部分とが交互に出現するような温度分布を形成しておくことによっても、上記効果を得られること。
(G)また、伸びにより板厚が減少する部分の位置、すなわち、加工度に応じた温度設定をすべき金属板材の位置については、あらかじめ行う実験によって特定することが可能であること。
(H)したがって、プレス成形開始前にあらかじめ金属板材各部の温度を計測しておき、加熱手段と冷却手段のいずれか一方または両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始すれば、被成形材たる金属板材の局所的な減肉や破断を生ずることなく、熱間プレスによるドロー成形、曲率の厳しいフォーム成形等の成形加工が可能となること。
(E) However, as shown in FIG. 9 (d), if the temperature of the part having a high degree of processing, that is, the part where the plate thickness decreases due to the elongation accompanying the molding, is lowered in advance, and the strength of the part is increased. As shown in FIG. 9 (f), the other portion having a lower strength than the portion is extended, so that the load on the portion with a high degree of processing can be reduced and the breakage can be prevented.
(F) Further, not only the temperature distribution in the form as shown in FIG. 9D, but also the temperature distribution in the form as shown in FIG. The above effect can also be obtained by forming a temperature distribution in which low-temperature parts appear alternately.
(G) Further, the position of the portion where the plate thickness decreases due to elongation, that is, the position of the metal plate material to be temperature-set according to the degree of processing can be specified by an experiment conducted in advance.
(H) Therefore, the temperature of each part of the metal plate material is measured in advance before the start of press molding, and the temperature of each part of the metal plate material is determined according to the degree of processing of each part of the press-formed product by one or both of the heating means and the cooling means. If you start press forming after setting the temperature to the desired temperature, it will be possible to perform hot stamping and form forming with severe curvature without causing local thinning and breakage of the metal plate material. To be possible.

(I)さらには、上記方法によるプレス開始前における温度設定のみならず、成形開始後においては金属板材各部の冷却速度を制御することにより、成形性がさらに向上すること。すなわち、プレス成形開始前にあらかじめ金属板材各部の温度を計測しておき、加熱手段と冷却手段のいずれか一方または両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては、所定の冷却手段により金属板材各部の冷却速度を制御することにより、熱間プレスによるドロー成形性やフォーム成形性がさらに向上すること。
(G)そして、成形開始後における金属板材各部の冷却速度を制御するための所定の冷却手段としては、前記した金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出による冷却が望ましいこと。また、金型表面に設けた複数の冷媒回収口から冷媒を順次回収することにより、当該冷媒吐出による冷却効率や制御性がさらに向上すること。
(I) Furthermore, not only the temperature setting before the press start by the above method but also the moldability is further improved by controlling the cooling rate of each part of the metal plate material after the start of forming. That is, the temperature of each part of the metal plate material is measured in advance before the start of press molding, and the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature corresponding to the degree of processing of each part of the press-formed product by one or both of the heating means and the cooling means. After the setting, press molding is started, and after the molding is started, the cooling rate of each part of the metal plate material is controlled by a predetermined cooling means to further improve the draw moldability and form moldability by hot pressing.
(G) And as a predetermined cooling means for controlling the cooling rate of each part of the metal plate material after the start of molding, it is desirable to cool by discharging refrigerant from a plurality of refrigerant discharge ports provided on the surface of the mold. In addition, by sequentially collecting the refrigerant from a plurality of refrigerant collection ports provided on the mold surface, the cooling efficiency and controllability by the refrigerant discharge are further improved.

上記の知見に基づき、本発明者は、従来技術では実現不可能であったプレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することのできる熱間プレス成形方法およびその装置、ならびにドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を可能とする熱間プレス成形方法およびその装置に想到した。その要旨とするところは以下の通りである。   Based on the above knowledge, the present inventor has established a hot press molding method and apparatus capable of accurately and arbitrarily setting the strength of each part of the press molded product, which could not be realized by the prior art, and draw molding and curvature. The present inventors have conceived a hot press molding method and apparatus capable of forming a severe form. The gist is as follows.

(1)加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してから、プレス成形を開始することを特徴とする熱間プレス成形方法。
(2)加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してから、プレス成形を開始することを特徴とする熱間プレス成形方法。
(1) In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold with a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and the heating means and the cooling means A hot press forming method characterized in that the press forming is started after the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature corresponding to the strength of each part of the press molded product by either one or both.
(2) In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold for a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and the heating means and the cooling means A hot press forming method characterized in that press forming is started after setting the temperature of each part of the metal plate material to a temperature corresponding to the degree of processing of each part of the press molded product by either one or both.

(3)加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては成形中と成形後のいずれか一方又は両方において、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出、または、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出と冷媒回収口からの冷媒回収によって、金属板材各部の冷却速度を制御することを特徴とする熱間プレス成形方法。
(4)加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては成形中と成形後のいずれか一方又は両方において、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出、または、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出と冷媒回収口からの冷媒回収によって、金属板材各部の冷却速度を制御することを特徴とする熱間プレス成形方法。
(3) In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold for a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and the heating means and the cooling means Either one or both sets the temperature of each part of the metal plate material to a temperature corresponding to the strength of each part of the press-molded product, and then starts press molding. After molding starts, either or both during molding and after molding Cooling of each part of the metal plate material by discharging refrigerant from a plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface, or discharging refrigerant from a plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface and collecting refrigerant from the refrigerant recovery port A hot press molding method characterized by controlling the speed.
(4) In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold with a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and the heating means and the cooling means Either or both, the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature corresponding to the degree of processing of each part of the press-molded product, and then press molding is started, and after molding starts, either during molding or after molding or In both cases, by discharging refrigerant from a plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface, or by discharging refrigerant from a plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface and collecting refrigerant from the refrigerant recovery port, A hot press forming method characterized by controlling a cooling rate.

(5)前記冷媒吐出を、冷媒の吐出量、吐出流速、吐出圧力、吐出時間、吐出タイミングから選択される1又は2以上のパラメータを制御し、かつ、各冷媒吐出口毎にまたは複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出をグループ化してグループ毎に制御することを特徴とする前記(3)または(4)に記載の熱間プレス成形方法。
(6)前記金属板材が、鋼板であることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。
(7)前記鋼板が、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板であることを特徴とする前記(6)に記載の熱間プレス成形方法。
(5) The refrigerant discharge is controlled by one or more parameters selected from a refrigerant discharge amount, a discharge flow rate, a discharge pressure, a discharge time, and a discharge timing, and each refrigerant discharge port or a plurality of refrigerants The hot press molding method according to (3) or (4), wherein the refrigerant discharge from the discharge ports is grouped and controlled for each group.
(6) The hot press forming method according to any one of (1) to (5), wherein the metal plate material is a steel plate.
(7) The hot press forming method according to (6), wherein the steel sheet is a steel sheet that undergoes martensitic transformation or bainite transformation.

(8)加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形装置において、金属板材各部の温度を計測する手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで昇温する加熱手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで冷却する冷却手段と、金属板材を成形する金型とから構成されることを特徴とする熱間プレス成形装置。
(9)加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形装置において、金属板材各部の温度を計測する手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで昇温する加熱手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで冷却する冷却手段と、表面に複数の冷媒吐出口を備え、内部に各冷媒吐出口と連通し、かつ、開閉弁、流量調整弁および圧力調整弁の少なくとも1つを備えた冷媒供給管を配した金型と、前記冷媒供給管に備えた開閉弁、流量調整弁および圧力調整弁の少なくとも1つを制御することにより各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する装置とから構成されることを特徴とする熱間プレス成形装置。
(8) In a hot press forming apparatus for forming a heated metal plate material using a mold, a means for measuring the temperature of each part of the metal plate material, and the temperature of each part of the metal plate material according to the strength or degree of processing of each part of the press molded product Heating means for raising the temperature to a predetermined temperature, cooling means for cooling the temperature of each part of the metal plate material to a temperature according to the strength or degree of processing of each part of the press-formed product, and a mold for forming the metal plate material A hot press molding device.
(9) In a hot press forming apparatus for forming a heated metal plate material using a mold, means for measuring the temperature of each part of the metal plate material, and the temperature of each part of the metal plate material according to the strength or degree of processing of each part of the press molded product Heating means for raising the temperature to a predetermined temperature, cooling means for cooling the temperature of each part of the metal plate material to a temperature according to the strength or degree of processing of each part of the press-formed product, and a plurality of refrigerant discharge ports on the surface, A mold communicating with the discharge port and provided with a refrigerant supply pipe provided with at least one of an on-off valve, a flow rate adjustment valve and a pressure adjustment valve; an on-off valve, a flow rate adjustment valve and a pressure provided on the refrigerant supply pipe A hot press molding apparatus comprising: an apparatus for controlling refrigerant discharge from each refrigerant discharge port by controlling at least one of the regulating valves.

(10)前記冷媒供給管の開閉弁、流量調整弁および圧力調整弁をダイセットに設置したことを特徴とする前記(9)に記載の熱間プレス成形装置。
(11)前記金型が、表面に複数の冷媒回収口を備え、内部に各冷媒回収口と連通する冷媒回収管を配した金型であることを特徴とする前記(9)または(10)に記載の熱間プレス成形装置。
(12)前記金型が、表面に面積率が1〜90%、直径又は外接円の直径が10μm〜5mm、高さが5μm〜1mmの突起部を複数有することを特徴とする前記(8)〜(11)のいずれか1項に記載の熱間プレス成形装置。
(10) The hot press molding apparatus according to (9) above, wherein an opening / closing valve, a flow rate adjustment valve, and a pressure adjustment valve of the refrigerant supply pipe are installed in a die set.
(11) The mold according to (9) or (10), wherein the mold is a mold having a plurality of refrigerant recovery ports on a surface thereof, and a refrigerant recovery pipe communicating with each of the refrigerant recovery ports. The hot press molding apparatus described in 1.
(12) The mold (8), wherein the mold has a plurality of protrusions having an area ratio of 1 to 90%, a diameter or a circumscribed circle diameter of 10 μm to 5 mm, and a height of 5 μm to 1 mm. The hot press molding apparatus according to any one of to (11).

(A)本発明によれば、プレス開始前における金属板材の温度管理を正確に行うことができるので、プレス製品間の強度ばらつきを低減することができる。
(B)また、プレス開始前において被成形材たる金属板材の各部、具体的には、プレス成形品各部に対応する部位の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始するので、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて正確かつ任意に設定することができる。
(C)さらには、上記方法によるプレス開始前における金属板材各部の温度設定のみならず、プレス成形開始後においては、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出により金属板材各部の冷却速度を自在に可変することができるので、プレス成形品各部の強度をより正確かつ任意に設定することができる。すなわち、本発明によれば、テーラードブランクのように板厚や強度の異なる複数の金属板材を溶接により結合することなく、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて正確かつ任意に設定することができる。なお、プレス成形品の強度を均一にできることは言うまでもない。具体的には、強度が必要な部位に対しては、冷却開始温度や冷却速度を上昇させることによりマルテンサイト変態またはベイナイト変態による高強度化を図ることができる一方、穴加工(ピアス)や切断加工(トリム)等の後加工が必要な部位、すなわち強度が不要な部位に対しては、プレス開始前に冷却開始温度を下げておくか、成形中と成形後のいずれか一方又は両方における冷却速度を弱めることにより、強度を低下させることができる。また、金属板材の温度を成形品部位毎に異ならせてからプレス成形を開始すれば、成形品部位毎の強度が異なるプレス成形品を得ることができ、また、成形中と成形後のいずれか一方又は両方における金属板材の冷却速度を成形品部位毎に異ならせれば、成形品部位毎の強度が異なるプレス成形品を得ることもできる。
(A) According to the present invention, the temperature management of the metal plate material before the start of pressing can be performed accurately, so that the strength variation between the pressed products can be reduced.
(B) Also, before starting the press, each part of the metal plate material to be molded, specifically, the temperature of the part corresponding to each part of the press-formed product is measured, and by either one or both of the heating means and the cooling means, Since press molding is started after the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature corresponding to the strength of each part of the press-formed product, the strength of each part of the press-formed product can be set accurately and arbitrarily according to the purpose.
(C) Furthermore, not only the temperature setting of each part of the metal plate material before the start of pressing by the above method, but also after the start of press molding, each part of the metal plate material is discharged by refrigerant discharge from a plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface. Since the cooling rate can be freely changed, the strength of each part of the press-formed product can be set more accurately and arbitrarily. That is, according to the present invention, the strength of each part of the press-formed product can be set accurately and arbitrarily according to the purpose without joining a plurality of metal plate materials having different thicknesses and strengths as in the tailored blank by welding. it can. Needless to say, the strength of the press-formed product can be made uniform. Specifically, for parts that require strength, increasing the cooling start temperature and cooling rate can increase the strength by martensitic transformation or bainite transformation, while drilling (piercing) or cutting. For parts that require post-processing such as processing (trim), that is, parts that do not require strength, the cooling start temperature is lowered before the start of pressing, or cooling is performed during or after molding. By reducing the speed, the strength can be reduced. In addition, if press molding is started after changing the temperature of the metal plate material for each part of the molded product, it is possible to obtain a press molded product having a different strength for each part of the molded product, and either during molding or after molding. If the cooling rate of the metal plate material in one or both is made different for each part of the molded product, press molded products having different strengths for each part of the molded product can be obtained.

(D)また、本発明に係る熱間プレス成形方法によれば、従来の熱間プレス成形方法では実現できなかったドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を行うことができる。具体的には、従来の熱間プレス成形技術を用いて深絞り成形等に代表されるドロー成形を行うと、伸びが生じた部分において局所的な減肉や破断が生じるという問題があったが、本発明に係る熱間プレス成形方法においては、プレス成形開始前にあらかじめ金属板材各部の温度を計測しておき、加熱手段と冷却手段のいずれか一方または両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始するので、伸びが生じて破断が発生する部位の強度をあらかじめ上げておくことが可能であり、その結果として、伸びが生じる部分の負荷分散を図ることができ、破断を防ぐことができる。さらには、上記方法によるプレス開始前における温度設定のみならず、成形開始後において金属板材各部の冷却速度を制御することにより、成形性をさらに向上させることができる。具体的には、プレス成形開始前にあらかじめ金属板材各部の温度を計測しておき、加熱手段と冷却手段のいずれか一方または両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては、所定の冷却手段により金属板材各部の冷却速度を制御することにより、伸びが生じる部分の負荷分散をより精度よく制御することができ、その結果として熱間プレスによるドロー成形性やフォーム成形性をさらに向上させることができる。
(E)さらには、冷媒吐出による冷却を行うので、形状凍結性に優れ、良好な寸法精度を有するプレス製品を製造できることはいうまでもない。また、金型内保持時間の短縮による生産性の向上をも図ることができる。
(D) Moreover, according to the hot press molding method according to the present invention, it is possible to perform draw molding or form molding with severe curvature, which cannot be realized by the conventional hot press molding method. Specifically, when the conventional hot press molding technique is used to perform the draw molding represented by deep drawing, etc., there is a problem that local thinning or breakage occurs in the stretched portion. In the hot press forming method according to the present invention, the temperature of each part of the metal plate material is measured in advance before the start of press forming, and the temperature of each part of the metal plate material is pressed by one or both of the heating means and the cooling means. Since the press molding is started after setting the temperature according to the processing degree of each part of the molded product, it is possible to increase the strength of the part where the elongation occurs and the fracture occurs, and as a result, the elongation is increased. It is possible to achieve load distribution in the generated portion and prevent breakage. Furthermore, not only the temperature setting before the press start by the said method but the formability can be further improved by controlling the cooling rate of each part of the metal plate material after the start of forming. Specifically, the temperature of each part of the metal plate material is measured in advance before the start of press molding, and the temperature of each part of the metal plate material is determined according to the degree of processing of each part of the press-formed product by one or both of the heating means and the cooling means. Press forming is started after the temperature has been set, and after the start of forming, by controlling the cooling rate of each part of the metal plate by a predetermined cooling means, the load distribution in the part where elongation occurs can be controlled more accurately As a result, it is possible to further improve draw moldability and foam moldability by hot pressing.
(E) Furthermore, since cooling by refrigerant discharge is performed, it goes without saying that a press product having excellent shape freezing property and good dimensional accuracy can be manufactured. In addition, productivity can be improved by shortening the holding time in the mold.

以下、図2〜図7を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図2は本発明に係る熱間プレス成形装置の概略説明図であり、(a)はダイスホルダーとパンチホルダーを記載した図、(b)は装置の構成を明確にするためにダイスホルダーとパンチホルダーを省略して記載した図である。図3は本発明の原理を模式的に示す概略説明図である。図4は本発明に係る冷媒吐出機能を有する金型を示す説明図であり、パンチに当該機能を具備した場合の断面図である。図5は本発明に係る金型の一例を示す説明図であり、冷媒吐出口、冷媒回収口および突起部を形成した金型の表面を示す図である。図6は本発明に係る金型の一例を示す断面図であり、冷媒吐出口、冷媒回収口および突起部を形成した金型の断面を示す図である。図7は本発明に係る金型の他の一例を示す断面図であり、冷媒吐出口、冷媒回収口および突起部を形成した金型の断面を示す図である。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 2A and 2B are schematic explanatory views of a hot press forming apparatus according to the present invention, in which FIG. 2A shows a die holder and a punch holder, and FIG. 2B shows a die holder and a punch for clarifying the structure of the apparatus. It is the figure which abbreviate | omitted and showed the holder. FIG. 3 is a schematic explanatory view schematically showing the principle of the present invention. FIG. 4 is an explanatory view showing a mold having a refrigerant discharge function according to the present invention, and is a cross-sectional view when the punch has the function. FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a mold according to the present invention, and is a view showing a surface of the mold on which a refrigerant discharge port, a refrigerant recovery port, and a protrusion are formed. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a mold according to the present invention, and is a view showing a cross section of a mold in which a refrigerant discharge port, a refrigerant recovery port, and a protrusion are formed. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another example of the mold according to the present invention, and is a view illustrating a cross-section of the mold in which the refrigerant discharge port, the refrigerant recovery port, and the protrusion are formed.

本発明の解決すべき課題の一つは、加熱した金属板材1を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品30の強度を調整する熱間プレス成形方法において、従来技術では実現不可能であったプレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することである。すなわち、本発明は、A1変態点以上に加熱した金属板材1を金型を用いて成形するものであり、その最大の特徴は、プレス開始前において金属板材各部の温度を計測し、金属板材各部の温度を加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によってプレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては成形中と成形後のいずれか一方又は両方において冷媒吐出機能を有する金型を用いて金属板材各部の冷却速度を制御することにより、従来技術では実現不可能であったプレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することを可能とするものである。
なお、冷媒吐出機能を有する金型は、成形中と成形後のいずれか一方又は両方において金属板材各部の冷却速度を制御するのみならず、成形開始前においても図3に示すように金属板材各部の温度を制御することができることを付言しておく。なお、図3は本発明の原理を模式的に示す概略説明図であり、本図においては黒丸で示した位置にある冷媒吐出口12から冷媒を吐出していることを模式的に示している。
以下、(1)本発明で用いる被成形材およびその加熱方法、(2)金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度に設定するための計測手段、冷却手段および加熱手段、(3)冷媒吐出機能を有する金型、(4)冷媒吐出のための制御方法・装置について順を追って説明する。
One of the problems to be solved by the present invention is a hot press forming method in which the strength of the press-formed product 30 is adjusted by a hot forming and cooling process for a heated metal sheet 1 using a mold, which is realized in the prior art. It is to accurately and arbitrarily set the strength of each part of the press-formed product, which has been impossible. That is, the present invention forms the metal plate 1 heated to the A1 transformation point or higher using a mold, and the greatest feature thereof is to measure the temperature of each part of the metal plate before starting the press, The temperature of is set to a temperature corresponding to the strength of each part of the press-formed product by one or both of the heating means and the cooling means, and then press molding is started, and after molding starts, either during molding or after molding Or, by controlling the cooling rate of each part of the metal plate using a mold that has a refrigerant discharge function in both, it is possible to set the strength of each part of the press-formed product that was impossible to achieve with the prior art accurately and arbitrarily. It is what.
Note that the mold having the refrigerant discharge function not only controls the cooling rate of each part of the metal plate material during or after molding, but also before the start of molding, as shown in FIG. Note that the temperature of the can be controlled. FIG. 3 is a schematic explanatory view schematically showing the principle of the present invention. In this figure, it schematically shows that the refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port 12 at the position indicated by the black circle. .
Hereinafter, (1) a molding material used in the present invention and a heating method thereof, (2) measuring means for setting the temperature of each part of the metal plate material to a temperature according to the strength or degree of processing of each part of the press-molded product, A heating means, (3) a mold having a refrigerant discharge function, and (4) a control method and apparatus for refrigerant discharge will be described in order.

(1)まず、本発明で用いる被成形材および金型にセットする前の被成形材の加熱方法と加熱温度について説明する。
本発明で用いる被成形材は金属板材1であり、Alめっき鋼板、Znめっき鋼板、高強度鋼板、普通鋼等のいずれの鋼板にも適用することができる。
また、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板であれば、冷媒吐出による焼入れにより高強度化を図ることができるので、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板が望ましい。なお、冷媒吐出時に必ずしも変態する必要はなく、成形後に変態してもかまわない。
金属板材1を加熱する方法としては、特に限定されるものではなく、金属板材1をA1変態点以上に加熱できる方法であれば、電気炉、ガス炉での加熱や火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱等のいずれの方法でもよい。
(1) First, the heating method and heating temperature of the molding material used in the present invention and the molding material before being set in the mold will be described.
The molding material used in the present invention is a metal plate 1 and can be applied to any steel plate such as an Al-plated steel plate, a Zn-plated steel plate, a high-strength steel plate, and ordinary steel.
Further, a steel sheet that undergoes martensitic transformation or bainite transformation can be increased in strength by quenching by refrigerant discharge, and therefore, a steel plate that undergoes martensitic transformation or bainite transformation is desirable. It is not always necessary to transform the refrigerant when it is discharged, and it may be transformed after molding.
The method of heating the metal plate 1 is not particularly limited, and any method that can heat the metal plate 1 to the A1 transformation point or higher, heating in an electric furnace, gas furnace, flame heating, current heating, high frequency Any method such as heating or induction heating may be used.

(2)本発明においては、上記方法によりA1変態点以上に加熱した金属板材1を金型にセットし、加熱した金属板材1の各部の温度を温度計測手段24によって計測する。なお、温度計測手段24としては、被成形材たる金属板材1の各部温度を計測できるものであれば特に限定されるものではないが、放射温度計が望ましい。
そして、プレス成形品各部の強度に応じた温度に満たない場合は加熱手段25によって当該温度まで昇温し、プレス成形品各部の強度に応じた温度を超える場合は冷却手段26によって当該温度まで冷却し、金属板材各部の温度が前記温度に設定されたところで、押込みを開始する。すなわち、当該プレス成形品各部の強度に応じた温度が図1に示すところの冷却開始温度であり、例えば、金属板材各部の冷却開始温度を一定にし、プレス開始後の金属板材各部の冷却速度が一定になるように制御すると、強度が均一なプレス成形品30を得ることができる。また、金属板材各部の冷却開始温度を一定にしても、プレス開始後の金属板材各部の冷却速度が異なるように制御すると、任意の部分でそれぞれ異なった機械的特性を有するプレス成形品30を得ることができる。
加熱手段25としては、通電加熱、赤外線ヒートビーム、レーザービーム、誘導加熱等があるが電熱ヒータが望ましい。また、冷却手段26としては、前記したように本発明に係る冷媒吐出機能を有する金型を用いて冷却してもよいし、あらかじめ加熱炉等の中でマスキングを施して、所定の温度分布を形成しておいてもよい。あるいは、加熱炉等の加熱装置から金型に加熱した金属板材1を搬送する段階において、搬送装置との接触抜熱によって所定の温度分布を形成してもよい。
(2) In the present invention, the metal plate 1 heated to the A1 transformation point or higher by the above method is set in a mold, and the temperature of each part of the heated metal plate 1 is measured by the temperature measuring means 24. The temperature measuring means 24 is not particularly limited as long as it can measure the temperature of each part of the metal plate 1 as a molding material, but a radiation thermometer is desirable.
If the temperature does not reach the temperature corresponding to the strength of each part of the press-formed product, the temperature is raised to the temperature by the heating means 25. If the temperature exceeds the temperature corresponding to the strength of each part of the press-formed product, the temperature is cooled to the temperature by the cooling means 26. Then, when the temperature of each part of the metal plate material is set to the above temperature, pushing is started. That is, the temperature corresponding to the strength of each part of the press-formed product is the cooling start temperature shown in FIG. 1, for example, the cooling start temperature of each part of the metal plate material is made constant, and the cooling rate of each part of the metal plate material after the start of pressing is When controlled to be constant, a press-formed product 30 having a uniform strength can be obtained. Further, even if the cooling start temperature of each part of the metal plate material is kept constant, if the cooling rate of each part of the metal plate material after the start of press is controlled to be different, the press-formed product 30 having different mechanical characteristics in any part is obtained. be able to.
As the heating means 25, there are energization heating, infrared heat beam, laser beam, induction heating and the like, but an electric heater is desirable. The cooling means 26 may be cooled using the mold having the refrigerant discharge function according to the present invention as described above, or may be masked in advance in a heating furnace or the like to obtain a predetermined temperature distribution. You may form. Or in the step which conveys the metal plate 1 heated to the metal mold | die from heating apparatuses, such as a heating furnace, you may form predetermined temperature distribution by contact heat removal with a conveying apparatus.

(3)次に、前記冷却手段を構成する金型、すなわち、プレス開始前における金属板材の冷却開始温度およびプレス開始後における冷却速度を制御する直接的な冷却手段である金型について、図4を用いて詳細に説明する。なお、直接的とは、冷媒吐出機能を有する当該金型が後述する制御装置23によって制御されることによって冷媒吐出機能を実現するためである。
本発明に係る熱間プレス成形装置2を構成する金型は、図2に示すように、ダイス3、パッド5、ダイスホルダー9およびダイベース7を備えた上型と、パンチ4、板押さえ6、パンチホルダー10およびダイベース8を備えた下型とから構成される。なお、ダイスホルダー9はパッドホルダーを、パンチホルダー10は板押さえホルダーをそれぞれ兼ねており、以降は、これら一式をダイセット11と称する。なお、図2(b)は、装置の構成を明確にするためにダイスホルダーとパンチホルダーを省略して記載した図である。
(3) Next, a mold constituting the cooling means, that is, a mold that is a direct cooling means for controlling the cooling start temperature of the metal plate before the start of pressing and the cooling rate after the start of pressing is shown in FIG. Will be described in detail. The term “directly” is intended to realize the refrigerant discharge function by controlling the mold having the refrigerant discharge function by a control device 23 described later.
As shown in FIG. 2, the mold constituting the hot press molding apparatus 2 according to the present invention includes an upper die including a die 3, a pad 5, a die holder 9 and a die base 7, a punch 4, a plate presser 6, It is comprised from the lower mold | type provided with the punch holder 10 and the die base 8. FIG. The die holder 9 also serves as a pad holder, and the punch holder 10 serves as a plate holding holder. Hereinafter, these sets are referred to as a die set 11. FIG. 2B is a diagram in which the die holder and the punch holder are omitted in order to clarify the configuration of the apparatus.

図4は本発明に係る冷媒吐出機能を有する金型を示す説明図であり、パンチ4に当該機能を具備した場合の断面図であるが、当該冷媒吐出機能はダイス3、パッド5、パンチ4、板押さえ6の少なくとも1つに冷媒吐出機能を持たせることが望ましい。以下、パンチ4に冷媒吐出機能を持たせた場合について説明する。
本発明に係る冷媒吐出機能を有する金型は、図4に示すように被成形材たる金属板材1に冷媒を吐出するための複数の冷媒吐出口12を表面に備え、内部には前記冷媒吐出口12と連通し、かつ、開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の少なくとも1つを備えた冷媒供給管13を配している。
なお、図4はパンチ4の縦壁部に冷媒吐出口12を設けた例であるが、頂部に設けてもよいし、縦壁部と頂部の両方に設けてもよい。これは、板押さえ6に冷媒吐出口12を設ける場合についても同様である。一方、上型であるダイス3やパッド5に冷媒吐出口12を設ける場合には、底部に設けてもよいし、縦壁部と底部の両方に設けてもよい。
FIG. 4 is an explanatory view showing a mold having a refrigerant discharge function according to the present invention, and is a cross-sectional view when the punch 4 has the function. The refrigerant discharge function includes the die 3, the pad 5, and the punch 4. It is desirable that at least one of the plate holders 6 has a refrigerant discharge function. Hereinafter, the case where the punch 4 has a refrigerant discharge function will be described.
As shown in FIG. 4, a mold having a refrigerant discharge function according to the present invention has a plurality of refrigerant discharge ports 12 for discharging a refrigerant to a metal plate 1 as a molding material on the surface, and the refrigerant discharge port is provided inside. A refrigerant supply pipe 13 that communicates with the outlet 12 and includes at least one of an on-off valve 14, a flow rate adjustment valve 15, and a pressure adjustment valve 16 is disposed.
4 shows an example in which the coolant discharge port 12 is provided in the vertical wall portion of the punch 4, but it may be provided in the top portion or in both the vertical wall portion and the top portion. The same applies to the case where the refrigerant outlet 12 is provided in the plate holder 6. On the other hand, when the coolant discharge port 12 is provided in the upper die 3 or the pad 5, it may be provided at the bottom or at both the vertical wall and the bottom.

冷媒吐出口12およびこれに連通する冷媒供給管13は、ドリルによる機械的な穿孔や放電加工による穿孔によって形成することができる。なお、この場合の金型の材質としては、熱間強度の観点から熱間加工用のダイス鋼が望ましい。
また、冷媒供給管13は冷媒吐出口12と連通していれば冷媒吐出機能を果たすため、冷媒吐出口12や冷媒供給管13を金型に穿孔する代わりに、金型内部から外表面に貫通する気孔を有する多孔質金属に冷媒供給管13を接続してもよい。なお、この場合には、肉厚方向に貫通する直径100μm〜1mm、ピッチ100μm〜10mmの孔を複数有する多孔質金属を使用することが望ましい。例えば、図3に示す構成のパンチにおいて、中子20をダイス鋼とし、パンチ4を多孔質金属とすれば、微細でピッチの小さな冷媒吐出口12および冷媒供給管13を形成することができる。なお、このような多孔質金属は、粉末を成形後に焼結するか、金属を溶融させた後、温度制御により凝固組織の方向を一定にする一方向凝固によって製造することができる。
このような金型で冷媒吐出をさせてプレス成形加工を行うが、冷媒を使用するほど急冷を必要とせず、加工が厳しくなく、金型との接触による抜熱で充分な冷却速度が取れる場合、冷媒吐出をせずにプレス成形加工を行っても良い。
The refrigerant discharge port 12 and the refrigerant supply pipe 13 communicating with the refrigerant discharge port 12 can be formed by mechanical drilling by a drill or drilling by electric discharge machining. In this case, the die material is preferably hot working die steel from the viewpoint of hot strength.
In addition, since the refrigerant supply pipe 13 fulfills the refrigerant discharge function as long as it communicates with the refrigerant discharge port 12, it penetrates from the inside of the mold to the outer surface instead of drilling the refrigerant discharge port 12 and the refrigerant supply pipe 13 in the mold. The refrigerant supply pipe 13 may be connected to a porous metal having pores. In this case, it is desirable to use a porous metal having a plurality of holes having a diameter of 100 μm to 1 mm and a pitch of 100 μm to 10 mm penetrating in the thickness direction. For example, in the punch having the configuration shown in FIG. 3, if the core 20 is made of die steel and the punch 4 is made of a porous metal, the coolant discharge ports 12 and the coolant supply pipes 13 that are fine and have a small pitch can be formed. Such a porous metal can be produced by unidirectional solidification in which the direction of the solidified structure is made constant by temperature control after sintering the powder after molding or by melting the metal.
When press molding is performed by discharging the coolant with such a mold, but rapid cooling is not required as the coolant is used, processing is not severe, and sufficient cooling rate can be obtained by heat removal by contact with the mold Alternatively, press molding may be performed without discharging the refrigerant.

次に、冷媒供給管13の開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の各機能について説明する。
一般に冷媒による冷却能力については熱伝達係数αを用いて表すことができ、当該熱伝達係数α、冷媒の吐出量Q、吐出流速U、吐出圧力Pおよび吐出時間Tとの関係は以下の式により表すことができる。なお、f、g、hは、それぞれ関数を表し、例えば、熱伝達係数αは冷媒の吐出量Qの関数として成立することを示す。
熱伝達係数α =f(冷媒の吐出量Q) ・・・ (1)
冷媒の吐出量Q =g(吐出流速U、吐出時間T) ・・・ (2)
吐出流速U =h(吐出圧力P) ・・・ (3)
Next, functions of the on-off valve 14, the flow rate adjustment valve 15 and the pressure adjustment valve 16 of the refrigerant supply pipe 13 will be described.
In general, the cooling capacity by the refrigerant can be expressed using a heat transfer coefficient α, and the relationship between the heat transfer coefficient α, the refrigerant discharge amount Q, the discharge flow rate U, the discharge pressure P, and the discharge time T is expressed by the following equation. Can be represented. Note that f, g, and h represent functions, for example, that the heat transfer coefficient α is established as a function of the refrigerant discharge amount Q.
Heat transfer coefficient α = f (refrigerant discharge amount Q) (1)
Refrigerant discharge amount Q = g (discharge flow velocity U, discharge time T) (2)
Discharge flow rate U = h (discharge pressure P) (3)

すなわち、本発明は、冷媒供給管13の開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の少なくとも1つの弁によって、冷媒の吐出量Q、吐出流速U、吐出圧力P、吐出時間T、および吐出タイミングから選択される1又は2以上のパラメータを制御し、これにより前記熱伝達係数を制御するものである。すなわち、本発明においては、必ずしも開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の3種類の弁を設ける必要がなく、1つの弁によって当該機能を達成することができる。ただし、開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の3種類の弁を設けることにより、前記パラメータの制御が容易となるので、開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の3種類の弁を設けることが望ましい。
なお、前記弁は応答性を良好に保つために冷媒吐出口12に近い金型内部に内蔵してもよいが、弁の調整を行うたびに金型を分解する手間を要するため、ダイセット11に設置することが望ましい。
That is, according to the present invention, the refrigerant discharge amount Q, the discharge flow velocity U, the discharge pressure P, the discharge time T, and the at least one of the on-off valve 14, the flow rate adjusting valve 15 and the pressure adjusting valve 16 of the refrigerant supply pipe 13 are One or more parameters selected from the discharge timing are controlled, thereby controlling the heat transfer coefficient. That is, in the present invention, it is not always necessary to provide three types of valves, that is, the on-off valve 14, the flow rate adjusting valve 15, and the pressure adjusting valve 16, and the function can be achieved by one valve. However, by providing three types of valves, that is, the on-off valve 14, the flow rate adjusting valve 15, and the pressure adjusting valve 16, the parameters can be easily controlled. It is desirable to provide a type of valve.
The valve may be built in the mold close to the refrigerant discharge port 12 in order to keep the responsiveness good. However, it takes time to disassemble the mold every time the valve is adjusted. It is desirable to install in.

また、前記したように本発明は、少なくとも1つの弁によって、冷媒の吐出量Q、吐出流速U、吐出圧力P、吐出時間T、および吐出タイミングから選択される1又は2以上のパラメータを制御することにより、冷媒吐出による熱伝達係数αを制御するものであるが、当該制御を各冷媒吐出口毎に行えば、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出による冷却の熱伝達係数αを自在に可変することが可能となり、被成形材各部の強度を任意に制御することができるので、金属板材1の局所的な減肉や破断を生ずることなく、次々と強度の低い部分を伸ばしていくことができ、これによって金属板材各部の伸びや板厚を自在に制御することが可能となる。
さらには、柱状のプレス製品を成形する場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出をグループ化してグループ毎に制御すれば、成形性を向上させることが可能である。
Further, as described above, the present invention controls one or more parameters selected from the refrigerant discharge amount Q, the discharge flow rate U, the discharge pressure P, the discharge time T, and the discharge timing by at least one valve. Thus, the heat transfer coefficient α by the refrigerant discharge is controlled. If this control is performed for each refrigerant discharge port, the heat transfer of the cooling by the refrigerant discharge from the plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface is performed. The coefficient α can be freely changed, and the strength of each part of the material to be molded can be arbitrarily controlled. Therefore, the metal plate material 1 is successively reduced in strength without causing local thinning or breaking. Thus, the elongation and thickness of each part of the metal plate material can be freely controlled.
Furthermore, when forming a columnar press product, moldability can be improved by grouping and controlling the refrigerant discharge from a plurality of refrigerant discharge ports in a positional relationship where the punch push-in amount is the same. It is possible.

また、図5および6に示すように、金型の成形面に複数の冷媒回収口17を形成し、かつ、金型内部に前記冷媒回収口17と連通する冷媒回収管18を配することにより、金属板材1に吐出した冷媒を効率よく回収することができる。さらには、冷媒回収管18から真空発生装置等の吸引手段により冷媒を回収することにより冷却効率を向上させることができる。これは、気化しきれなかった冷媒は、金型の成形面に沿って、例えば、後述する突起部19の底部に付着するか溜まって当該付着部等における冷却に寄与するが、付着したあるいは溜まったままの状態であると、新たに冷媒を吐出したときに当該付着部等における熱伝達係数αが冷媒が残存していないときと比較すると低下してしまうことに起因するものである。このため、冷媒吐出後においては、真空発生装置等の吸引手段により気化しきれなかった冷媒を回収することが望ましく、これにより冷却効率および熱伝達係数αの制御を向上させることができる。
なお、冷媒回収口17および冷媒回収管18は、前記した冷媒吐出口12や冷媒供給管13の形成方法と同様の方法により形成することができる。また、冷媒回収口17はパンチ4の頂部に設けてもよいし、縦壁部と頂部の両方に設けてもよい。これは、板押さえ6に冷媒回収口17を設ける場合についても同様である。一方、上型であるダイス3やパッド5に冷媒回収口17を設ける場合には、底部に設けてもよいし、縦壁部と底部の両方に設けてもよいが、縦壁部に設けた方が被成形材に吐出した冷媒を効率よく回収することができる。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, by forming a plurality of refrigerant recovery ports 17 on the molding surface of the mold and disposing a refrigerant recovery pipe 18 communicating with the refrigerant recovery port 17 inside the mold. The refrigerant discharged to the metal plate 1 can be efficiently recovered. Furthermore, the cooling efficiency can be improved by recovering the refrigerant from the refrigerant recovery pipe 18 by suction means such as a vacuum generator. This is because the refrigerant that has not been vaporized adheres to or accumulates along the molding surface of the mold, for example, on the bottom of the protrusion 19 described later, and contributes to cooling in the adhering part. This is because, when the refrigerant is newly discharged, the heat transfer coefficient α at the adhering portion or the like is lowered as compared with the case where the refrigerant does not remain. For this reason, after the refrigerant is discharged, it is desirable to collect the refrigerant that has not been vaporized by a suction means such as a vacuum generator, thereby improving the control of the cooling efficiency and the heat transfer coefficient α.
The refrigerant recovery port 17 and the refrigerant recovery tube 18 can be formed by a method similar to the method of forming the refrigerant discharge port 12 and the refrigerant supply tube 13 described above. Moreover, the refrigerant | coolant collection | recovery port 17 may be provided in the top part of the punch 4, and may be provided in both a vertical wall part and a top part. The same applies to the case where the refrigerant recovery port 17 is provided in the plate holder 6. On the other hand, when the coolant recovery port 17 is provided in the upper die 3 or the pad 5, it may be provided at the bottom or at both the vertical wall and the bottom, but is provided at the vertical wall. Thus, the refrigerant discharged to the molding material can be efficiently recovered.

さらに、図5および6に示すように、金型の成形面に複数の突起部19を形成すれば、金型と金属板材1との接触面積が減少し、プレス成形中の金型抜熱による被成形材たる金属板材の過冷却を抑制することができる。逆に被成形材と冷媒との接触面積を増やすことにより、急冷させたい部分に多くの冷媒を接触させ、冷却速度を要求される通りに上げることができる。さらには、成形完了後、下死点で冷媒を吐出した際には、突起部19と金属板材1との間隙に冷媒を循環させることが容易になり、金型と金属板材1との冷却効率を高めることができる。また、これだけでなく、金型の熱歪を減少させ、加工精度を上げることができる。
なお、図5および6に例示した突起部19は、金型の成形面に所定の間隔で設けた円柱状の形状であるが、水平断面の形状は、円状、多角形状、星型形状のいずれかであることが望ましく、垂直断面の形状は、長方形又は台形であることが望ましく、半球状でもよい。
Furthermore, as shown in FIGS. 5 and 6, if a plurality of protrusions 19 are formed on the molding surface of the mold, the contact area between the mold and the metal plate 1 is reduced, and due to heat removal from the mold during press molding. It is possible to suppress overcooling of the metal plate material that is the molding material. Conversely, by increasing the contact area between the material to be molded and the refrigerant, a large amount of refrigerant can be brought into contact with the portion to be rapidly cooled, and the cooling rate can be increased as required. Furthermore, when the refrigerant is discharged at the bottom dead center after the completion of molding, it becomes easy to circulate the refrigerant in the gap between the protrusion 19 and the metal plate 1, and the cooling efficiency between the mold and the metal plate 1 is improved. Can be increased. In addition to this, the thermal distortion of the mold can be reduced and the processing accuracy can be increased.
5 and 6 is a cylindrical shape provided at a predetermined interval on the molding surface of the mold, but the horizontal cross section has a circular shape, a polygonal shape, or a star shape. It is desirable that the shape of the vertical cross section is either rectangular or trapezoidal, and may be hemispherical.

前記突起部19は、金型の成形面の少なくとも一面に形成すれば前記効果を発揮することができるが、双方の成形面に形成してもよい。また、金型の成形面の一部に設けても全面に設けてもよい。
なお、前記突起部19は、成形面の表面にそのまま形成してもよいが、成形条件によっては、突起部の形状が成形品に転写されて成形品の表面性状を害することがあるので、突起部周囲の金型部分を除去して窪みを形成するか、図7に示すように突起部形成位置における金型部分に突起部の高さと一致する深さの窪みを形成し、当該窪みに突起部19を形成することが望ましい。
The protrusion 19 can exert the above-described effect if it is formed on at least one of the molding surfaces of the mold, but may be formed on both molding surfaces. Further, it may be provided on a part of the molding surface of the mold or on the entire surface.
The protrusion 19 may be formed as it is on the surface of the molding surface. However, depending on the molding conditions, the shape of the protrusion may be transferred to the molded product, which may impair the surface properties of the molded product. The mold part around the part is removed to form a dent, or as shown in FIG. 7, a dent having a depth matching the height of the projection part is formed in the mold part at the projecting part forming position, and the dent is projected into the dent. It is desirable to form the portion 19.

突起部19の面積率は、金型の成形面の1〜90%であることが望ましい。1%未満では被成形材に突起部形状が転写し易く、90%を超える場合は突起部19の間隙が狭く、圧力損失が大きくなり冷媒が充填又は流動できないため、冷却効率が低下する。
突起部の水平断面形状が円状である場合には突起部19の直径、多角形状又は星型形状である場合には突起部の外接円の直径が10μm〜5mmであることが望ましい。突起部の直径又は外接円の直径が10μm未満では突起部の摩耗が大きく、長期間にわたり効果を発揮することができず、5mmを超える場合は均一に冷却することができない。
突起部19の高さは、5μm〜1mmであることが望ましい。突起部の高さが5μm未満では被成形材との隙間が小さすぎるため、金型と被成形材の間に冷媒を循環させることが困難であり、1mmを越す場合は隙間が過大となるため、加工量が増え経済的でなくなる。
The area ratio of the protrusions 19 is preferably 1 to 90% of the molding surface of the mold. If it is less than 1%, the shape of the protrusions can be easily transferred to the material to be molded, and if it exceeds 90%, the gap between the protrusions 19 is narrow, the pressure loss increases, and the refrigerant cannot be charged or flown.
When the horizontal cross-sectional shape of the protrusion is circular, the diameter of the protrusion 19 is preferable. When the protrusion is a polygonal shape or a star shape, the diameter of the circumscribed circle of the protrusion is preferably 10 μm to 5 mm. When the diameter of the protrusion or the circumscribed circle is less than 10 μm, the wear of the protrusion is great, and the effect cannot be exhibited over a long period of time, and when it exceeds 5 mm, cooling cannot be performed uniformly.
As for the height of the projection part 19, it is desirable that they are 5 micrometers-1 mm. If the height of the protrusion is less than 5 μm, the gap between the molding material and the molding material is too small, so that it is difficult to circulate the refrigerant between the mold and the molding material, and if it exceeds 1 mm, the gap becomes excessive. The amount of processing increases and is not economical.

突起部19は、電解加工、化学エッチング、放電加工、めっき法等によって形成することができる。
化学エッチングは、可視光硬化型感光性樹脂を金型表面に塗布、乾燥した後、可視光を遮断するマスクで被覆して可視光を照射し、照射部を硬化させ、硬化部以外の樹脂を有機溶剤により除去する方法である。例えば、塩化ナトリウム水溶液等のエッチング液に金型表面を1〜30分程度浸漬し、エッチングすればよい。突起部の直径又はピッチは可視光を遮断するマスクの形状によって適宜選択することが可能であり、突起部の高さはエッチング時間によって適宜調整することができる。
放電加工は、目的とする突起部形状を反転させた凹部を表面パターンとして有する銅電極を金型に対向して設置し、電流ピーク値、パルス幅を変え、直流パルス電流を流す加工方法である。好ましい電流値は2〜100A、パルス幅は2〜1000μsecであり、金型材質、及び所望の突起部形状に応じて、適宜調整すればよい。
めっき法の場合、半球状突起部の直径を10μm以上とするため、めっきの厚みを10μm以上とすることが好ましく、上限は剥離を防止するため80μm以下とすることが望ましい。めっき層は、アルカリ脱脂し、めっき液中で金型を陽極として電解処理する電解エッチングを行った後、所定の浴温、電流密度で形成することができる。なお、クロムめっきの場合はクロムめっき液中で、電流密度1〜200A/dm程度、浴温30〜60℃程度、NiWめっきの場合は、NiWめっき液中、電流密度1〜100A/dm程度、浴温30〜80℃程度の条件にすれば、10〜80μmの厚みのめっき層を設けることができる。なお、半球状突起部形状を有するめっき層を形成するには、例えば、電流密度を段階的に増加させた後、一定電流密度でめっきすればよい。
The protrusion 19 can be formed by electrolytic processing, chemical etching, electric discharge processing, plating, or the like.
In chemical etching, a visible light curable photosensitive resin is applied to the mold surface, dried, then covered with a mask that blocks visible light, irradiated with visible light, the irradiated part is cured, and a resin other than the cured part is applied. This is a method of removing with an organic solvent. For example, the mold surface may be immersed in an etching solution such as a sodium chloride aqueous solution for about 1 to 30 minutes and etched. The diameter or pitch of the protrusions can be appropriately selected depending on the shape of the mask that blocks visible light, and the height of the protrusions can be appropriately adjusted depending on the etching time.
Electric discharge machining is a machining method in which a copper electrode having a concave portion in which a target protrusion shape is inverted as a surface pattern is placed facing a mold, a current peak value and a pulse width are changed, and a DC pulse current is passed. . A preferable current value is 2 to 100 A, a pulse width is 2 to 1000 μsec, and the current value may be appropriately adjusted according to the mold material and the desired protrusion shape.
In the case of the plating method, in order to make the diameter of the hemispherical protrusion 10 μm or more, the thickness of the plating is preferably 10 μm or more, and the upper limit is preferably 80 μm or less in order to prevent peeling. The plating layer can be formed at a predetermined bath temperature and current density after alkaline degreasing and electrolytic etching in which a mold is used as an anode in a plating solution. In the case of chromium plating, the current density is about 1 to 200 A / dm 2 in the chromium plating solution, and the bath temperature is about 30 to 60 ° C. In the case of NiW plating, the current density is 1 to 100 A / dm 2 in the NiW plating solution. When the bath temperature is about 30 to 80 ° C., a plating layer having a thickness of 10 to 80 μm can be provided. In order to form a plating layer having a hemispherical projection shape, for example, after increasing the current density stepwise, plating may be performed at a constant current density.

(4)次に、冷媒供給管13に備えた開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の少なくとも1つを制御する制御装置23について説明する。
当該制御装置23としては、特に限定されるものではなく、前記冷媒供給管13に備えた開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の開閉を制御できるものであれば、機械的、電子的手段を問わず、あるいはこれらを複合させた手段であってもよい。例えば、これらの弁機構にリレースイッチを採用し、当該リレースイッチの開閉(オン・オフ)を計算機(コンピュータ)により制御することにより、前記冷媒供給管13と連通する冷媒吐出口12からの冷媒吐出、具体的には当該冷媒吐出口12における熱伝達係数αを調整することができる。
(4) Next, the control device 23 that controls at least one of the on-off valve 14, the flow rate adjustment valve 15 and the pressure adjustment valve 16 provided in the refrigerant supply pipe 13 will be described.
The control device 23 is not particularly limited as long as it can control the opening / closing of the on / off valve 14, the flow rate adjusting valve 15 and the pressure adjusting valve 16 provided in the refrigerant supply pipe 13, and can be mechanical or electronic. Regardless of the target means, or a means in which these are combined. For example, by employing a relay switch for these valve mechanisms and controlling the opening and closing (on / off) of the relay switch by a computer (computer), the refrigerant discharge from the refrigerant discharge port 12 communicating with the refrigerant supply pipe 13 Specifically, the heat transfer coefficient α at the refrigerant discharge port 12 can be adjusted.

また、冷媒吐出口12からの冷媒吐出タイミングは、パンチ押し込み量(ストローク位置とも言う)と同期させることが望ましいため、パンチ押し込み量を示す計測データあるいはこれに相当する信号を、制御装置23に入力することが望ましい。これにより、前記冷媒供給管13に備えた開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の各弁をパンチ押し込み量と同期させて制御することが可能となり、前記冷媒供給管13と連通する冷媒吐出口12からの冷媒吐出をパンチ押し込み量と同期させることが可能となる。
また、柱状のプレス製品を成形する場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の冷媒吐出口12における冷媒吐出を同一にすることにより成形性が向上するので、この場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の冷媒吐出口12と連通する冷媒供給管13の開閉弁等の制御を同一にすることが望ましい。
Further, since it is desirable to synchronize the refrigerant discharge timing from the refrigerant discharge port 12 with the punch push-in amount (also referred to as stroke position), measurement data indicating the punch push-in amount or a signal corresponding thereto is input to the control device 23. It is desirable to do. Thereby, it is possible to control the on-off valve 14, the flow rate adjustment valve 15, and the pressure adjustment valve 16 provided in the refrigerant supply pipe 13 in synchronization with the punch push-in amount, and communicate with the refrigerant supply pipe 13. The refrigerant discharge from the refrigerant discharge port 12 can be synchronized with the punch push-in amount.
In the case of forming a columnar press product, the formability is improved by making the refrigerant discharge at the plurality of refrigerant discharge ports 12 in the positional relationship where the punch push-in amount is the same, in this case, It is desirable to make the control of the on-off valves and the like of the refrigerant supply pipe 13 communicating with the plurality of refrigerant discharge ports 12 in the positional relationship where the punch push-in amount is the same.

本発明で用いる冷媒としては、難燃性、腐食性から、水、多価アルコール類、多価アルコール類水溶液、ポリグリコール、引火点120℃以上の鉱物油、合成エステル、シリコンオイル、フッ素オイル、滴点120℃以上のグリース、鉱物油、合成エステルに界面活性剤を配合した水エマルションのいずれでもよく、これらの混合物を用いてもよい。
なお、冷媒は、液体でも気体でもよい。冷媒として気体を用いる場合、熱伝達係数が低いので、比較的加工の厳しくない場合や、マルテンサイト変態、ベイナイト変態させない場合に限られる。また、表面の酸化を避けるために活性の低い窒素、CO、不活性ガスを用いることが望ましい。さらに、冷媒が気体である場合は、成形品や熱間プレス成形装置に付着して残ることがないので、不必要な汚れやさびなどを生じさせることが少ないという効果がある。
As the refrigerant used in the present invention, water, polyhydric alcohols, polyhydric alcohol aqueous solution, polyglycol, mineral oil having a flash point of 120 ° C. or higher, synthetic ester, silicon oil, fluorine oil, from flame retardancy and corrosiveness, Either a grease having a dropping point of 120 ° C. or higher, mineral oil, or a water emulsion in which a surfactant is blended with a synthetic ester may be used, or a mixture thereof may be used.
The refrigerant may be liquid or gas. When a gas is used as the refrigerant, the heat transfer coefficient is low, so that it is limited to a case where the processing is not relatively severe, or a case where the martensite transformation or the bainite transformation is not performed. Also, it is desirable to use nitrogen, CO 2 , or inert gas with low activity in order to avoid surface oxidation. Further, when the refrigerant is a gas, it does not remain attached to the molded product or the hot press molding apparatus, so that there is an effect that unnecessary dirt and rust are hardly generated.

上記説明のように、本発明によれば、プレス開始前において金属板材各部の温度を温度計測手段24により計測し、金属板材各部の温度を加熱手段25と冷却手段26のいずれか一方又は両方によって、プレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始するので、従来技術では実現不可能であったプレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することができる。
また、さらには、成形開始後において成形中と成形後のいずれか一方又は両方において、冷媒吐出機能を有する金型を用いて金属板材各部の冷却速度を制御するので、より正確にプレス成形品各部の強度を正確かつ任意に設定することができる。
As described above, according to the present invention, the temperature of each part of the metal plate material is measured by the temperature measuring means 24 before the press starts, and the temperature of each part of the metal plate material is measured by one or both of the heating means 25 and the cooling means 26. Since the press molding is started after the temperature is set in accordance with the strength of each part of the press-formed product, the strength of each part of the press-formed product that cannot be realized by the prior art can be set accurately and arbitrarily.
Furthermore, since the cooling rate of each part of the metal plate material is controlled by using a mold having a refrigerant discharge function during molding or after molding, or after molding, each part of the press molded product is more accurately Can be set accurately and arbitrarily.

また、本発明の解決すべき課題の別の一つは、加熱した金属板材1を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品30の強度を調整する熱間プレス成形方法において、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかったドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を可能にすることであるが、本発明に係る熱間プレス成形方法においては、プレス成形開始前にあらかじめ金属板材各部の温度を温度計測手段24により計測しておき、加熱手段25と冷却手段26のいずれか一方または両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始するので、伸びが生じて破断が発生する部位の強度をあらかじめ上げておくことができ、その結果として、伸びが生じる部分の負荷分散を図ることができ、破断を防ぐことができる。   In addition, another one of the problems to be solved of the present invention is a hot press molding method for adjusting the strength of the press-formed product 30 by a hot molding and cooling process using a mold for the heated metal plate 1, In the hot press forming method according to the present invention, each part of the metal plate material is previously prepared before the start of press forming. Is measured by the temperature measuring means 24, and the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature corresponding to the degree of processing of each part of the press-formed product by one or both of the heating means 25 and the cooling means 26. Since press molding is started, the strength of the portion where elongation occurs and breakage can be increased in advance, and as a result, load distribution in the portion where elongation occurs Rukoto can, it is possible to prevent the break.

伸びにより板厚が減少する部分の位置、すなわち、加工度に応じた温度設定をすべき金属板材の位置については、あらかじめ行う実験によって特定しておくことが可能である。したがって、あらかじめ行う実験によって特定しておいた加工度の高い部位に、例えば、図9(d)に示すような形態の温度分布を形成し、加工度の高い部位の温度を他の部位の温度よりも下げて強度を上げておくことにより、プレス成形を開始したときに図9(f)に示すように、当該強度を上げた部位よりも他の強度の低い部分が伸びるので、破断を防ぐことができる。
なお、図9(d)および図9(e)に示す温度調整領域34は、温度計測手段24による金属板材各部の温度計測後、加熱手段25と冷却手段26のいずれか一方または両方によって当該領域の温度を調整したことを示すものであり、例えば、当該温度調整領域34の温度をその周辺領域よりも低く設定すれば、当該温度調整領域34における強度がその他の部分よりも上昇するので、プレス成形を開始したときに図9(f)に示すように、当該強度を上げた部位よりも他の強度の低い部分が伸びるので、破断を防ぐことができる。
The position of the portion where the plate thickness decreases due to elongation, that is, the position of the metal plate material that should be temperature-set according to the degree of processing, can be specified by experiments conducted in advance. Therefore, for example, a temperature distribution having a form as shown in FIG. 9D is formed in a part with a high degree of processing specified by an experiment performed in advance, and the temperature of the part with a high degree of processing is set to the temperature of another part. By lowering the strength further and lowering the strength, as shown in FIG. 9 (f), when the press molding is started, a portion having a lower strength than the portion where the strength is increased is elongated, thereby preventing breakage. be able to.
9D and FIG. 9E, the temperature adjustment region 34 is measured by one or both of the heating unit 25 and the cooling unit 26 after the temperature measurement unit 24 measures the temperature of each part of the metal plate material. For example, if the temperature of the temperature adjustment region 34 is set lower than the surrounding region, the strength in the temperature adjustment region 34 is higher than that of the other portions. When molding is started, as shown in FIG. 9 (f), a portion having a lower strength than the portion where the strength has been increased extends, so that breakage can be prevented.

また、プレス開始前に金属板材1に付与すべき温度分布の形態は図9(d)に示す形態に限定されるものではなく、プレス成形品30の加工度に応じた温度分布を形成することが望ましい。例えば、図9(b)に示すプレス成形品30においては、縦壁部32が最も加工度の大きな部位であるが、これに相当する金属板材の部位に、図9(e)に示すような形態の温度分布、すなわち、強度の高い部分と強度の低い部分とが交互に出現するような温度分布を形成しておけば、加工度の大きな部位、換言すれば伸びが生じる部位への負荷集中を防ぐことができ、破断を防ぐことができる。   Further, the form of the temperature distribution to be applied to the metal plate 1 before the start of pressing is not limited to the form shown in FIG. 9 (d), and a temperature distribution corresponding to the degree of processing of the press-formed product 30 is formed. Is desirable. For example, in the press-formed product 30 shown in FIG. 9B, the vertical wall portion 32 is a portion having the greatest degree of processing, but the metal plate material corresponding to this is shown in FIG. 9E. If the temperature distribution of the form, that is, the temperature distribution in which the high-strength and low-strength portions appear alternately, load concentration on the part with a high degree of processing, in other words, the part where elongation occurs Can be prevented, and breakage can be prevented.

さらには、上記方法によるプレス開始前における温度設定のみならず、成形開始後において金属板材各部の冷却速度を制御することにより、成形性をさらに向上させることができる。具体的には、プレス成形開始前にあらかじめ金属板材各部の温度を温度計測手段24により計測しておき、加熱手段25と冷却手段26のいずれか一方または両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては、所定の冷却手段、例えば、冷媒吐出機能を有する金型からの冷媒吐出により金属板材各部の冷却速度を制御することにより、伸びが生じる部分の負荷分散をより精度よく制御することができ、その結果として熱間プレスによるドロー成形性やフォーム成形性をさらに向上させることができる。   Furthermore, not only the temperature setting before the press start by the said method but the formability can be further improved by controlling the cooling rate of each part of the metal plate material after the start of forming. Specifically, the temperature of each part of the metal plate material is measured in advance by the temperature measuring unit 24 before the press molding is started, and the temperature of each part of the metal plate material is press-molded by one or both of the heating unit 25 and the cooling unit 26. Press molding is started after setting the temperature according to the processing degree of each part of the product, and after the molding starts, cooling of each part of the metal plate material is performed by coolant discharge from a predetermined cooling means, for example, a mold having a coolant discharge function. By controlling the speed, it is possible to more accurately control the load distribution in the portion where the elongation occurs, and as a result, it is possible to further improve the draw moldability and foam moldability by hot pressing.

次に、本発明の実施例について説明するが、本実施例の条件は、本発明の実施可能性および顕著な効果を立証するために採用した一条件であり、本発明は、この一条件に限定されるものではない。
実施例の条件を表1に、結果を表2に示す。本実施例は、図2に記載した熱間プレス成形装置2を用いて、図8(b)に示す円筒絞り成形品を成形した例を示すものであり、被成形材には加熱炉の中で900℃(保定時間5分)に加熱した図8(a)に示す板厚1.6mm、半径140mmの0.2%C鋼板(初期破断強度500MPa相当)を用いた。なお、プレス成形品30は頂部31、縦壁部32およびフランジ部33とから構成され、縦壁部32の高さは20mmである。
Next, an embodiment of the present invention will be described. The conditions of the present embodiment are one condition adopted for demonstrating the feasibility and remarkable effects of the present invention, and the present invention satisfies this one condition. It is not limited.
Table 1 shows the conditions of the examples, and Table 2 shows the results. This example shows an example in which the cylindrical drawn product shown in FIG. 8 (b) is formed using the hot press forming apparatus 2 shown in FIG. A 0.2% C steel plate (equivalent to an initial breaking strength of 500 MPa) having a thickness of 1.6 mm and a radius of 140 mm shown in FIG. 8A heated to 900 ° C. (retention time 5 minutes) was used. The press-formed product 30 includes a top portion 31, a vertical wall portion 32, and a flange portion 33, and the height of the vertical wall portion 32 is 20 mm.

金型は、ダイス3と板押さえ4に冷媒吐出機能を持たせたものを使用し、ダイス3については縦壁部と底部、板押さえ4については頂部に、それぞれ孔径2mm、ピッチ5mmで均等に配置した冷媒吐出口12を形成している。
また、発明例2〜5の金型成形面には、面積率が50%、高さが1mm、直径が2mm、水平断面形状が円状で垂直断面形状が長方形の突起部19を形成している。また、パンチ4は直径70mmを使用し、成形速度は10mm/secとした。
The die uses a die 3 and a plate retainer 4 with a refrigerant discharge function. The die 3 has a vertical wall portion and a bottom portion, and the plate retainer 4 has a hole diameter of 2 mm and a pitch of 5 mm evenly at the top. The arranged refrigerant discharge port 12 is formed.
Further, the mold forming surfaces of Invention Examples 2 to 5 are provided with protrusions 19 having an area ratio of 50%, a height of 1 mm, a diameter of 2 mm, a horizontal cross-sectional shape that is circular, and a vertical cross-sectional shape that is rectangular. Yes. The punch 4 had a diameter of 70 mm and the molding speed was 10 mm / sec.

冷媒吐出能力については、熱伝達係数αが1000と3000kcal/mhr℃のいずれかになるように弁を調整している。なお、冷媒吐出を行わない場合の熱伝達係数αについては、金型成形面に突起部19を形成しない場合は1000kcal/mhr℃、形成した場合は200kcal/mhr℃である。
鋼板各部の温度測定には放射温度計を使用し、図8(a)の各部(A〜C)の代表点(a〜c)を測定し、各点の温度が指定温度の±10℃になった時点で押込みを開始した。
Regarding the refrigerant discharge capacity, the valve is adjusted so that the heat transfer coefficient α is either 1000 or 3000 kcal / m 2 hr ° C. Note that the α heat transfer coefficient of the case without refrigerant discharge, if the mold surface does not form a protrusion 19 1000kcal / m 2 hr ℃, when formed is 200kcal / m 2 hr ℃.
A radiation thermometer is used to measure the temperature of each part of the steel sheet, the representative points (ac) of each part (A to C) in FIG. 8 (a) are measured, and the temperature at each point is ± 10 ° C. of the specified temperature. At that point, the indentation started.

Figure 2006198666
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Figure 2006198666
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まず、比較例については、金型成形面に突起部を形成せず、プレス開始温度の制御および冷媒吐出を行わない比較例1については、500個製作時の合格率が80%に留まり、成形性を満足することができなかった。また、プレス開始温度の制御をした比較例2については、成形性を満足することはできたが、下死点保持時間が長く、生産性を満足することができなった。
一方、発明例1は、プレス開始温度およびプレス開始後の冷却速度を成形品各部で一定に制御したものであるが、成形性、生産性および強度ともに満足することのできる強度が均一な成形品を得ることができた。
また、発明例2と3は、鋼板各部のプレス開始温度を異ならせて、冷却速度を同じように制御したものであるが、これにより成形品各部で強度の異なるプレス成形品30を得ることを確認することができた。また、発明例4は、発明例2と3とは反対に、鋼板各部のプレス開始温度を一定にして、冷却速度を異なるように制御したものであるが、この方法によっても成形品各部で強度の異なるプレス成形品30を得ることを確認することができた。
以上から、金属板材1の温度を成形品部位毎に異ならせてからプレス成形を開始すれば、成形品部位毎の強度が異なるプレス成形品30を得ることができ、また、成形中と成形後のいずれか一方又は両方における金属板材1の冷却速度を成形品部位毎に異ならせれば、成形品部位毎の強度が異なるプレス成形品30を得ることもできることを確認することができた。
First, for the comparative example, for the comparative example 1 in which no protrusion is formed on the mold forming surface and the press start temperature is not controlled and the refrigerant is not discharged, the pass rate at the time of manufacturing 500 pieces remains at 80%. I could not satisfy the sex. Further, in Comparative Example 2 in which the press start temperature was controlled, the moldability could be satisfied, but the bottom dead center retention time was long and the productivity could not be satisfied.
On the other hand, Inventive Example 1 is a product in which the press start temperature and the cooling rate after the press start are controlled to be constant in each part of the molded product, but the molded product has a uniform strength that can satisfy the moldability, productivity and strength. Could get.
Inventive examples 2 and 3 are the ones in which the start temperature of each part of the steel sheet is varied and the cooling rate is controlled in the same manner. I was able to confirm. Inventive Example 4, contrary to Inventive Examples 2 and 3, the press start temperature of each part of the steel sheet is kept constant and the cooling rate is controlled to be different. It was confirmed that press-formed products 30 having different sizes were obtained.
From the above, if the press molding is started after changing the temperature of the metal plate 1 for each part of the molded product, it is possible to obtain the press-formed product 30 having different strengths for each part of the molded product, and during and after the molding. It was confirmed that if the cooling rate of the metal plate material 1 in either one or both of them is made different for each part of the molded product, it is possible to obtain press-formed products 30 having different strengths for each part of the molded product.

鋼板の冷却開始温度と冷却速度を制御することにより鋼板の組織を制御できることを示す炭素鋼のCCT曲線の一例である。It is an example of the CCT curve of carbon steel which shows that the structure of a steel plate can be controlled by controlling the cooling start temperature and cooling rate of a steel plate. 本発明に係る熱間プレス成形装置の概略説明図であり、(a)はダイスホルダーとパンチホルダーを記載した図、(b)は装置の構成を明確にするためにダイスホルダーとパンチホルダーを省略して記載した図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic explanatory drawing of the hot press molding apparatus which concerns on this invention, (a) is the figure which described the die holder and the punch holder, (b) abbreviate | omitted the die holder and the punch holder in order to clarify the structure of an apparatus. FIG. 本発明の原理を模式的に示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the principle of this invention typically. 本発明に係る冷媒吐出機能を有する金型を示す説明図であり、パンチに当該機能を具備した場合の断面図である。It is explanatory drawing which shows the metal mold | die which has the refrigerant | coolant discharge function which concerns on this invention, and is sectional drawing at the time of providing the said function in the punch. 本発明に係る金型の一例を示す説明図であり、冷媒吐出口、冷媒回収口および突起部を形成した金型の表面を示す図である。It is explanatory drawing which shows an example of the metal mold | die which concerns on this invention, and is a figure which shows the surface of the metal mold | die which formed the refrigerant | coolant discharge port, the refrigerant | coolant collection port, and the projection part. 本発明に係る金型の一例を示す断面図であり、冷媒吐出口、冷媒回収口および突起部を形成した金型の断面を示す図である。It is sectional drawing which shows an example of the metal mold | die which concerns on this invention, and is a figure which shows the cross section of the metal mold | die which formed the refrigerant | coolant discharge port, the refrigerant | coolant collection port, and the projection part. 本発明に係る金型の他の一例を示す断面図であり、冷媒吐出口、冷媒回収口および突起部を形成した金型の断面を示す図である。It is sectional drawing which shows another example of the metal mold | die which concerns on this invention, and is a figure which shows the cross section of the metal mold | die which formed the refrigerant | coolant discharge port, the refrigerant | coolant collection port, and the projection part. プレス成形品の一例を示す説明図であり、(a)は被成形材を示す説明図であり、(b)は円筒絞りによる成形品を示す。It is explanatory drawing which shows an example of a press molded product, (a) is explanatory drawing which shows a to-be-molded material, (b) shows the molded product by a cylindrical aperture drawing. 本発明に係る1実施形態を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing one embodiment concerning the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属板材 2 熱間プレス成形装置
3 ダイス 4 パンチ
5 パッド 6 板押さえ
7 ダイベース(上型) 8 ダイベース(下型)
9 ダイスホルダー 10 パンチホルダー
11 ダイセット 12 冷媒吐出口
13 冷媒供給管 14 開閉弁
15 流量調整弁 16 圧力調整弁
17 冷媒回収口 18 冷媒回収管
19 突起部 20 中子
21 シール 22 金型全体冷却部
23 制御装置 24 温度計測手段
25 加熱手段 26 冷却手段
30 プレス成形品 31 頂部
32 縦壁部 33 フランジ部
34 温度調整領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal plate material 2 Hot press molding apparatus 3 Dies 4 Punch 5 Pad 6 Board presser 7 Die base (upper mold) 8 Die base (lower mold)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Die holder 10 Punch holder 11 Die set 12 Refrigerant discharge port 13 Refrigerant supply pipe 14 On-off valve 15 Flow rate adjustment valve 16 Pressure adjustment valve 17 Refrigerant recovery port 18 Refrigerant recovery pipe 19 Protrusion part 20 Core 21 Seal 22 Mold whole cooling part 23 Control Device 24 Temperature Measuring Unit 25 Heating Unit 26 Cooling Unit 30 Press Molded Product 31 Top 32 Vertical Wall 33 Flange 34 Temperature Control Region

Claims (12)

加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してから、プレス成形を開始することを特徴とする熱間プレス成形方法。
In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold for a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and either the heating means or the cooling means Alternatively, the hot press forming method is characterized in that the press forming is started after the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature corresponding to the strength of each part of the press molded product.
加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してから、プレス成形を開始することを特徴とする熱間プレス成形方法。
In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold for a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and either the heating means or the cooling means Alternatively, a hot press forming method characterized in that the press forming is started after the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature corresponding to the degree of processing of each part of the press molded product.
加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては成形中と成形後のいずれか一方又は両方において、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出、または、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出と冷媒回収口からの冷媒回収によって、金属板材各部の冷却速度を制御することを特徴とする熱間プレス成形方法。
In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold for a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and either the heating means or the cooling means Or, by both, the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature according to the strength of each part of the press-molded product, and then press molding is started, and after the start of molding, either or both during molding and after molding, Control the cooling rate of each part of the metal plate by discharging refrigerant from multiple refrigerant outlets on the mold surface, or discharging refrigerant from multiple refrigerant outlets on the mold surface and collecting refrigerant from the refrigerant recovery port A hot press molding method characterized in that:
加熱した金属板材を金型を用いて熱間成形及び冷却プロセスによりプレス成形品の強度を調整する熱間プレス成形方法において、金属板材各部の温度を計測し、加熱手段と冷却手段のいずれか一方又は両方によって、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の加工度に応じた温度に設定してからプレス成形を開始し、成形開始後においては成形中と成形後のいずれか一方又は両方において、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出、または、金型表面に設けた複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出と冷媒回収口からの冷媒回収によって、金属板材各部の冷却速度を制御することを特徴とする熱間プレス成形方法。
In a hot press forming method in which the strength of a press-formed product is adjusted by a hot forming and cooling process using a mold for a heated metal plate material, the temperature of each part of the metal plate material is measured, and either the heating means or the cooling means Or, by both, the temperature of each part of the metal plate material is set to a temperature according to the degree of processing of each part of the press-molded product, and then press molding is started.After molding, either or both during molding and after molding, The cooling rate of each part of the metal plate material can be adjusted by discharging the refrigerant from the plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface, or discharging the refrigerant from the plurality of refrigerant discharge ports provided on the mold surface and collecting the refrigerant from the refrigerant recovery port. A hot press molding method characterized by controlling.
前記冷媒吐出を、冷媒の吐出量、吐出流速、吐出圧力、吐出時間、吐出タイミングから選択される1又は2以上のパラメータを制御し、かつ、各冷媒吐出口毎にまたは複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出をグループ化してグループ毎に制御することを特徴とする請求項3または4に記載の熱間プレス成形方法。
The refrigerant discharge is controlled by one or more parameters selected from the refrigerant discharge amount, discharge flow velocity, discharge pressure, discharge time, and discharge timing, and for each refrigerant discharge port or from a plurality of refrigerant discharge ports The hot press molding method according to claim 3 or 4, wherein the refrigerant discharge is grouped and controlled for each group.
前記金属板材が、鋼板であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。
The hot press forming method according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal plate is a steel plate.
前記鋼板が、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板であることを特徴とする請求項6に記載の熱間プレス成形方法。
The hot press forming method according to claim 6, wherein the steel sheet is a steel sheet that undergoes martensitic transformation or bainite transformation.
加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形装置において、金属板材各部の温度を計測する手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで昇温する加熱手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで冷却する冷却手段と、金属板材を成形する金型とから構成されることを特徴とする熱間プレス成形装置。
In a hot press forming device that forms a heated metal sheet using a mold, the temperature of each part of the metal sheet is measured, and the temperature of each part of the metal sheet is increased to the temperature corresponding to the strength or degree of processing of each part of the press molded product. It comprises heating means for raising the temperature, cooling means for cooling the temperature of each part of the metal plate material to a temperature corresponding to the strength or degree of processing of each part of the press-molded product, and a mold for forming the metal plate material Hot press forming equipment.
加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形装置において、金属板材各部の温度を計測する手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで昇温する加熱手段と、金属板材各部の温度をプレス成形品各部の強度または加工度に応じた温度まで冷却する冷却手段と、表面に複数の冷媒吐出口を備え、内部に各冷媒吐出口と連通し、かつ、開閉弁、流量調整弁および圧力調整弁の少なくとも1つを備えた冷媒供給管を配した金型と、前記冷媒供給管に備えた開閉弁、流量調整弁および圧力調整弁の少なくとも1つを制御することにより各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する装置とから構成されることを特徴とする熱間プレス成形装置。
In a hot press forming device that forms a heated metal sheet using a mold, the temperature of each part of the metal sheet is measured, and the temperature of each part of the metal sheet is increased to the temperature corresponding to the strength or degree of processing of each part of the press molded product. Heating means for raising the temperature, cooling means for cooling the temperature of each part of the metal plate material to a temperature corresponding to the strength or degree of processing of each part of the press-formed product, a plurality of refrigerant discharge ports on the surface, and each refrigerant discharge port inside A mold having a refrigerant supply pipe in communication and provided with at least one of an on-off valve, a flow rate adjustment valve and a pressure adjustment valve; and an on-off valve, a flow rate adjustment valve and a pressure adjustment valve provided on the refrigerant supply pipe. A hot press molding apparatus comprising: an apparatus for controlling refrigerant discharge from each refrigerant discharge port by controlling at least one.
前記冷媒供給管の開閉弁、流量調整弁および圧力調整弁をダイセットに設置したことを特徴とする請求項9に記載の熱間プレス成形装置。
The hot press molding apparatus according to claim 9, wherein an opening / closing valve, a flow rate adjustment valve, and a pressure adjustment valve of the refrigerant supply pipe are installed in a die set.
前記金型が、表面に複数の冷媒回収口を備え、内部に各冷媒回収口と連通する冷媒回収管を配した金型であることを特徴とする請求項9または10に記載の熱間プレス成形装置。
The hot press according to claim 9 or 10, wherein the mold is a mold having a plurality of refrigerant recovery ports on a surface thereof, and a refrigerant recovery pipe communicating with each of the refrigerant recovery ports arranged therein. Molding equipment.
前記金型が、表面に面積率が1〜90%、直径又は外接円の直径が10μm〜5mm、高さが5μm〜1mmの突起部を複数有することを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の熱間プレス成形装置。
The mold according to any one of claims 8 to 11, wherein the mold has a plurality of protrusions having an area ratio of 1 to 90%, a diameter or a circumscribed circle diameter of 10 µm to 5 mm, and a height of 5 µm to 1 mm on the surface. The hot press molding apparatus according to claim 1.
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