JP2006326620A

JP2006326620A - プレス成形装置及びプレス成形方法

Info

Publication number: JP2006326620A
Application number: JP2005151902A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Oku; 好博奥
Original assignee: Toa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】本発明は部分的にワークの強度に強弱を付けたい場合において、同じ厚みを有した１枚のワークに強度分布を持たせることを可能にする。
【解決手段】本発明のプレス成形装置及びプレス成形方法は、上型２と、下型３とから成る金型を備え、上型２と下型３との間に挟んだワークＷをプレス成形するものであって、前記上型２及び下型３のそれぞれに冷却部４と加熱部５を設け、当該冷却部４と加熱部５による金型内の温度差を利用して前記ワークＷに強度分布を持たせてプレス成形することを特徴とする。そして、冷却部４に配置されたワークＷはマルテンサイト化され、加熱部５に配置されたワークＷはマルテンサイト化が抑制されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、上型と、下型とから成る金型を備え、上型と下型との間に挟んだワークをプレス成形するプレス成形装置及びプレス成形方法に関し、特に熱間成形方法においてプレス成形したワークに強度分布を持たせるものである。

一般に、鋼板等のワークの強度を加熱することで上げる方法として、高周波焼き入れ法、熱間成型法等がある。特に、部分的にワークの強度に強弱を付けたい場合、テーラードブランク材による熱間成型法がある。図６は、熱間成型法によりプレス成型されたワークの斜視図である。以下、熱間成型法について説明する。

先ず、ワーク５１を不図示の炉を用いて所定温度に加熱した後、ワーク５１を炉から取り出し、そのワーク５１を不図示の金型を用いてプレス成形する。このとき、前記ワーク５１は、図６に示すように厚い板５１ａと薄い板５１ｂとが溶接接合されている。そのため、厚い板５１ａ側は薄い板５１ｂ側よりも強度が高くなっている。５２は溶接部である。

このように、部分的にワークの強度に強弱を付けたい場合、厚い板５１ａと薄い板５１ｂとを溶接接合したテーラードブランク材を用いた熱間成型法が一般的であった。

尚、このような技術は以下の特許文献に開示されている。
特開２００４−５８０８２号公報

しかし、前述したテーラードブランク材による熱間成型法では、厚い板５１ａと薄い板５１ｂとを溶接接合するために作業工数が増大すると共に、コスト高になるという問題があった。

そこで、本発明は部分的にワークの強度に強弱を付けたい場合において、同じ厚みを有した１枚のワークに強度分布を持たせることを可能にするプレス成形装置及びプレス成形方法を提供するものである。

本発明のプレス成形装置は、上型と下型との間に鋼板から成るワークを挟んで、ワークをプレス成形するものであって、前記上型及び下型のそれぞれに冷却部と加熱部を備え、当該冷却部と加熱部による金型内の温度差を利用して前記ワークに強度分布を持たせてプレス成形することを特徴とするものである。

また、本発明のプレス成形は、冷却部と加熱部がそれぞれに設けられた上型及び下型を備えたプレス成形装置を準備し、鋼板から成るワークを所定の温度に加熱した後、前記ワークを前記下型上に設置し、前記上型を前記下型に向かって下降させて前記ワークをプレス成形することを特徴とするものである。

本発明のプレス成形装置及びプレス成形方法によれば、冷却部と加熱部とが設けられた金型を用いてワークをプレス成形することで、前記冷却部に位置したワークは急冷によりマルテンサイト化され、前記加熱部に位置したワークは徐冷によりマルテンサイト化が抑制される。これによって、マルテンサイト化されたワークの部位は第１の強度を有し、マルテンサイト化が抑制されたワークの部位は第１の強度より弱い第２の強度を有するようにプレス成形される。

以下、本発明のプレス成形装置及びプレス成型方法について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明のプレス成形装置を正面方向から見た断面図、図２は同じくプレス成形装置を示す上面図、そして図３は同じくプレス成形装置を示す側面図である。図１に示すようにプレス成形装置１は、上下方向へ移動する上型２（図１（ａ））と、固定された下型３（図１（ｂ））とから成る金型を備え、上型２の下死点への下降により上型２と下型３との間に挟んだ平板状の鋼板から成るワークＷをプレス成形するものである。

図１乃至図３に示すように、前記上型２の底部には凹部２ａが穿設され、また、前記下型３の上部には、プレス成形時に前記上型２の凹部２ａ内に入り込み、ワークＷをプレス成形するための凸部３ａが構成されている。

また、前記上型２及び下型３のそれぞれに冷却部４と加熱部５とが設けられ、当該冷却部４と加熱部５による金型内の温度差を利用して前記ワークＷに強度分布を持たせてプレス成形する。

ここで、前記冷却部４はプレス成形するワーク内で強度（第１の強度）を必要とする部位に配置され、前記加熱部５は前記ワーク内でそれほど強度を必要としない（第１の強度より弱い第２の強度を必要とする）部位に配設されている。

なお、部分的にワークＷの強度に強弱を付ける実施形態としては、例えば車の車体を衝突から守るためのセンターピラー等がある。このセンターピラーは、車体の前扉と後扉との間に位置する柱で、上半身、特に頭部側に位置する部位は強度を持たせ、下半身側である座席側に位置する部位は強度を下げておくことで、側面からの衝突時に座席側がいち早く変形し、頭部側を保護するものである。

前記冷却部４は、図２等に示すように前記上型２及び下型３にそれぞれＵ字形の冷却水管４ａが埋設されている。この冷却部４の温度は、後述するように前記ワークＷが急冷されることでその組織がマルテンサイト化されながらプレス成形されるように例えば、２０℃程度に設定される。即ち、このとき冷却曲線は、図５にハッチングで示されたＡ領域（マルテンサイト領域）内に入るように設定されている。

また、前記加熱部５は、図２等に示すように前記上型２及び下型３にそれぞれＵ字形のヒータ５ａが埋設され、およそ２００℃程度に設定されている。６は前記冷却部４と加熱部５との間の金型に配置され、冷却部４と加熱部５とを仕切るための断熱部であり、熱伝導を防止するものである。なお、本実施形態では前記断熱部６として、セラミック材を金型に設置している。また、前記断熱部６は、その設置を省略するものであっても構わない。

以下、本発明のプレス成形方法について説明する。

先ず、ワークＷを不図示の炉を用いて所定温度（例えば、９００℃以上）に加熱した後、ワークＷを炉から取り出し、そのワークＷをプレス成形装置１の下型３上に設置する。このとき、前記ワークＷを前記上型２及び下型３の金型内に配置された冷却部４及び加熱部５に位置合わせした状態で設置する。

そして、上型２を下型３に向かって下降させてワークＷをプレス成形する。図４は、プレス成形されたワークの斜視図である。図５は本発明のプレス成形装置におけるワークの温度分布を示す特性図である。

ここで、炉により９００℃以上に加熱されたワークＷは、前記炉から取り出されて金型に入るまでに１００℃程度下り、その状態で金型によりプレス成形される。このとき、前記金型に配置された冷却部４に位置合わせされたワークＷの部位は急冷されるため、ワークＷは焼き入れ状態となりマルテンサイト化（図５に示すＡ領域参照）されながらプレス成形されるため、およそ１５００Ｍｐａ以上の強度を確保するように成型される。なお、本実施形態では、図５に太い実線で示した３０℃／ｓ（秒）の冷速で、およそ４５０ＨＶの硬さを確保している。即ち、１秒間に３０℃冷却する場合、図５の焼き入れ曲線（太い実線）に示すように８００℃付近から１５秒かけて４５０℃下げることで３５０℃程度となり、マルテンサイト化されていることがわかる。

また、前記加熱部５に位置合わせされたワークＷの部位は徐冷されるため、ワークＷに焼きが入らず、当該ワークＷは焼き鈍し状態となりマルテンサイト化が抑制されながらプレス成形されるため、およそ６００Ｍｐａ程度の強度を確保するように成型される。従って、プレス成形されたワークＷは、マルテンサイト化された部位Ｗ１とマルテンサイト化が抑制された部位Ｗ２とを併せ持った状態でプレス成型される。

このように本発明によれば、金型内に冷却部４と加熱部５をそれぞれ配置し、前記冷却部４と加熱部５の配置位置、並びに設定温度を任意に調整することで、プレス成型するワークＷに対して強度の分布を任意に持たせることができる。

従って、従来のようなテーラードブランク材による熱間成型法のように厚い板と薄い板とを溶接接合するために作業工数が増大したり、コスト高になるという問題を解消できる。

本発明のプレス成形装置を正面方向から見た断面図である。本発明のプレス成形装置を示す上面図である。本発明のプレス成形装置を示す側面図である。本発明のプレス成形装置によりプレス成形されたワークを示す斜視図である。本発明のプレス成形装置におけるワークの温度分布を示す特性図である。従来のテーラードブランク材を用いたプレス成形品を示す斜視図である。

符号の説明

１プレス成形装置、２上型、２ａ凹部、３下型、３ａ凸部
４冷却部、４ａ冷却水管、５加熱部、５ａヒータ、６断熱部、Ｗワーク

Claims

上型と下型との間に鋼板から成るワークを挟んで、ワークをプレス成形するプレス成形装置であって、
前記上型及び下型のそれぞれに冷却部と加熱部を備え、当該冷却部と加熱部による金型内の温度差を利用して前記ワークに強度分布を持たせてプレス成形することを特徴とするプレス成形装置。
前記冷却部はプレス成形されるワーク内で第１の強度を必要とする部位に対応して配設され、前記加熱部は前記ワーク内で第１の強度より弱い第２の強度を必要とする部位に対応して配設されていることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形装置。
前記冷却部に位置したワークは急冷によりマルテンサイト化され、前記加熱部に位置したワークは徐冷によりマルテンサイト化が抑制されるように、前記冷却部及び前記加熱部の温度設定がされていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のプレス成形装置。
前記冷却部は、前記金型内に冷却水管が埋設されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプレス成形装置。
前記加熱部は、前記金型内にヒータが埋設されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプレス成形装置。
前記冷却部及び前記加熱部との間に断熱部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のプレス成形装置。
冷却部と加熱部がそれぞれに設けられた上型及び下型を備えたプレス成形装置を準備し、
鋼板から成るワークを所定の温度に加熱した後、前記ワークを前記下型上に設置し、
前記上型を前記下型に向かって下降させて前記ワークをプレス成形することを特徴とするプレス成形方法。
前記冷却部に位置したワークは急冷によりマルテンサイト化され、前記加熱部に位置したワークは徐冷によりマルテンサイト化が抑制された状態にプレス成形することを特徴とする請求項７に記載のプレス成形方法。