JP2007021546A - プレス成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 浸漬型の電着塗装を行う際に、プレス成形品の素材であるテーラードブランクを構成する２枚の金属板の重ね合わせ部における電着塗料の付き回り性を大幅に改善し、良好な耐食性を確保する。
【解決手段】 鋼板１および鋼板２それぞれの端部を重ね合わせた領域内の離間した２箇所３、３でスポット溶接することによりテーラードブランク０’とした後に、凹部７に対向するとともに重ね合わせた領域を除く鋼板１の端部にプレス成形の際に当接する第１の凸部８を有するダイ５、および重ね合わせた領域を含む鋼板１の端部にプレス成形の際に当接する凹部７を有するパンチ４からなる金型を用いてプレス成形を行うプレス成形品０の製造方法である。プレス成形の際に、第１の凸部８によって、重ね合わせた領域を除く鋼板１の端部における２箇所３、３のスポット溶接部の間に存在する非溶接部を、凹部７へ向けて押圧する。
【選択図】 図２

Description

本技術は、プレス成形品の製造方法に関し、具体的には、第１の金属板および第２の金属板それぞれの端部を重ね合わせた領域内の離間した少なくとも２箇所で溶接されてなるテーラードブランクからなるプレス成形品の製造方法に関する。

例えばセンターピラーインナやフロントピラーインナといった自動車車体を構成する部品に対しては、高強度、軽量さらには低コストが強く要請される。このため、これらの部品は、鋼種や板厚等が異なる複数種の鋼板をスポット溶接して一体化したテーラードブランクを素材とし、このテーラードブランクをプレス成形してプレス成形品とすることにより、製造される。

例えば、特許文献１には、複数の鋼板を継ぎ合わせスポット溶接を行ってテーラードブランクとし、このテーラードブランクを圧搾成形加工することにより、自動車車体等の車体用板金部品を製造する発明が開示される。

また、特許文献２には、複数の鋼板をレーザ突き合わせ溶接とスポット溶接とにより接合することにより、環状部品等のテーラードブランクを製造する発明が開示されている。
また、特許文献３には、重ね合わせる一方の鋼板の端部に舌状部を形成し、鋼板を重ね合わせてその舌状部をスポット溶接により接合し、その後にプレス成形してプレス成形品とすることにより成形性を改善する発明が開示される。

さらに、特許文献４には、メーンパネル用鋼板と補強パネル用鋼板とを重ね合わせてスポット溶接により仮溶接してテーラードブランクとし、このテーラードブランクを製品形状にプレス成形した後にさらに部分的にスポット溶接することにより所望のプレス成形品を製造する発明が開示される。
特公昭４９−１２８３７号公報 特開平８−２４３７７０号公報 特開平３−２６８８７８号公報 特開２００２−１９２２７８号公報

自動車車体の通常の製造工程では、テーラードブランクを素材として製造されたプレス成形品は、スポット溶接により自動車車体の構成部品として車体に組み込まれてから、車体洗浄工程（前処理工程）およびリン酸亜鉛処理工程を経て、電着槽に収容された電着塗料中に浸漬されることによる電着塗装が行われる。

この際、テーラードブランクを素材として製造されたプレス成形品を構成する２枚の鋼板の重ね合わせ部の隙間は極めて小さいため、この隙間には電着塗料が進入し難く、その付き回り性が問題になることがある。電着塗料が進入しないと、重ね合わせ部の内部は無塗装になり、所望の防錆性能を確保できない。

また、テーラードブランクを素材として製造されたプレス成形品を構成する２枚の鋼板を接合するための隣接するスポット溶接点の間隔が大きいと、例えば車両の振動といった自動車車体に入力される外力によって重ね合わせ部の鋼板同士が擦れ合うことに起因して、車両走行中に異音（軋み音）が発生し、車両の品質感を損なう。

この課題を解決するには、第１の金属板および第２の金属板それぞれの端部を重ね合わせた領域内の離間した少なくとも２箇所で溶接されてなるテーラードブランクを素材とするプレス成形品において、この重ね合わせ部に十分な隙間を設けることが有効である。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

本発明は、第１の金属板および第２の金属板それぞれの端部を重ね合わせた領域内の離間した少なくとも２箇所で溶接することによりテーラードブランクとした後に、ダイおよびパンチからなる金型を用いてこのテーラードブランクにプレス成形を行うプレス成形品の製造方法であって、パンチが、重ね合わせた領域を含む第１の金属板の端部にプレス成形の際に当接する凹部を有するとともに、ダイが、凹部に対向するとともに重ね合わせた領域を除く第１の金属板の端部にプレス成形の際に当接する第１の凸部を有し、プレス成形の際には、第１の凸部によって、重ね合わせた領域を除く第１の金属板の端部における２箇所の間の非溶接部を、凹部へ向けて押圧することを特徴とするプレス成形品の製造方法である。

この本発明に係るプレス成形品の製造方法では、第２の金属板の重ね合わせた領域には貫通穴が穿設されるとともに、ダイが、さらに、凹部に対向するとともに重ね合わせた領域における第１の金属板の端部にプレス成形の際に貫通穴を通過して当接する第２の凸部を有し、プレス成形の際には、上述したように第１の凸部によって重ね合わせた領域を除く第１の金属板の端部における２箇所の間の非溶接部を、凹部へ向けて押圧するだけではなく、第２の凸部によっても重ね合わせた領域における第１の金属板の端部における２箇所の間の非溶接部を凹部へ向けて押圧することが、望ましい。

さらに、これらの本発明に係るプレス成形品の製造方法では溶接がスポット溶接であることが望ましい。

本発明に係るプレス成形品の製造方法により、浸漬型の電着塗装を行う際に、プレス成形品の素材であるテーラードブランクを構成する２枚の金属板の重ね合わせ部における電着塗料の付き回り性を大幅に改善でき、良好な耐食性を確保できる。

また、本発明により、これら２枚の金属板同士が重ね合わせ部の非溶接部において擦れ合うことに起因する軋み音の発生を、抑制または解消できる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、テーラードブランクを構成する２枚の金属板が鋼板であるとともにこれら２枚の鋼板をスポット溶接により点溶接する場合を例にとるが、これは本発明の例示であり、このスポット溶接以外に、抵抗シーム溶接、レーザ溶接さらにはアーク溶接等も適用できる。また、本発明における金属板も鋼板に限定されるものではなく、例えば亜鉛めっき等に代表される表面処理鋼板や、アルミニウム板さらにはアルミニウム合金板等も、同様に適用できる。

図１は、本実施の形態により提供されるプレス成形品０の構造を示す説明図である。図２は、図１におけるＡ〜Ｅ断面におけるプレス成形中の被成形材と金型とを示す説明図である。

図１に示すように、本実施の形態で用いるテーラードブランク０’は、第１の金属板である平板状の鋼板１、および第２の金属板である平板状の鋼板２それぞれの端部を重ね合わせ、重ね合わせた領域内の離間した少なくとも２箇所３、３（本例ではテーラードブランク０’の幅方向の両側の２箇所を含めた合計４箇所）でスポット溶接することにより一体化されて、構成される。

本例で示すスポット溶接の位置や打点数、さらには打点間隔は、例えば、プレス成形品０に求める強度、プレス成形性さらには後述する隙間１０を設けたい場所等を勘案して、適宜決定すればよく、特定の形態に限定する必要はない。

また、重ね合わせた領域の形状も特に限定を要するものではなく、重ね合わせた状態でスポット溶接を行い得る重ね代を確保できる形状であればよい。溶接する箇所の重ね代は、溶接としてスポット溶接、抵抗シーム溶接を行う場合には１０ｍｍ以上であることが望ましく、さらにはアーク溶接やレーザ溶接の場合には５ｍｍ以上とすることが望ましい。また、アーク溶接やレーザ溶接では重ね溶接ではなく、重ねすみ肉溶接でも良い。

プレス成形品０は、図２に示すように、このテーラードブランク０’に、パンチ４、ブランクホルダ６およびダイ５からなる金型を用いてプレス成形を行うことによって製造される。プレス成形品０としては、例えば、センターピラーインナやフロントピラーインナ等の自動車用部品に用いることができる。

パンチ４の上面には凹部７が設けられる。この凹部７は、重ね合わせた領域を含む鋼板１の端部にプレス成形の際に当接する。一方、ダイ５の下面には第１の凸部８が設けられる。第１の凸部８は、パンチ４に設けられた凹部７に対向するとともに重ね合わせた領域を除く鋼板１の端部にプレス成形の際に当接する。

さらに、ブランクホルダ６は、ダイ５に材料を押さえつけ、テーラードブランク０’をプレス成形する。これにより、プレス成形品０はハット型の横断面形状を有する。このように本例のプレス成形品０はハット型の横断面形状を有するが、本発明はこのような形状に限定されるものではなく、例えば溝型や山型等の種々の横断面形状を有するものであってもよい。

つまり、本実施の形態においてプレス成形に用いる金型は、重ね合わせた領域を含む鋼板１の端部にプレス成形の際に当接する凹部７を有するとともにテーラードブランク０’をダイ５とともにクランク状にプレス成形するパンチ４とブランクホルダ６と、凹部７に対向するとともに重ね合わせた領域を除く鋼板１の端部にプレス成形の際に当接する第１の凸部８を有するダイ５とを備えるものである。

この金型を用いてテーラードブランク０’のプレス成形を行うと、第１の凸部８は、重ね合わせた領域を除く鋼板１の端部におけるスポット溶接部３、３の間に存在する非溶接部を、凹部７へ向けて押圧する。このため、ダイ５の第１の凸部８とパンチ４の凹部７とによって、重ね合わせた領域を除く鋼板１の端部におけるスポット溶接部３、３の間が、鋼板２から離れる方向へ向けて張出し成形される。これにより、重ね合わせた領域における鋼板１の端部におけるスポット溶接部３、３の間も、パンチ４の凹部７には金型間に隙間が存在するために、同様に張り出し成形される。このようにして、重ね合わせた領域における鋼板１の端部におけるスポット溶接部３、３の間にも、鋼板１と鋼板２との間に隙間１０が形成される。

このようにして、ダイ５およびパンチ４からなる金型を用いてプレス成形を行う際、パンチ４に設けた凹部７とダイ５に設けた凸部８とによって、テーラードブランク０’を構成する鋼板１および鋼板２それぞれの端部を重ね合わせた領域内の離間した少なくとも２箇所の溶接部３、３の間に形成される非溶接部に、隙間１０が形成される。

隙間１０の量は１ｍｍ以上であることが望ましい。これにより、塗料のつきまわり性向上や異音発生防止を図ることができる。
テーラードブランク０’からなるプレス成形品１の重ね合わせ部には隙間１０が存在するため、浸漬型の電着塗装を行う際の重ね合わせ部における塗料の付き回り性が改善される。また、この重ね合わせ部の非溶接部の隙間１０が大きくなって、鋼板１および鋼板２同士の接触領域が小さくなるため、車両の振動により発生する軋み音も減少する。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を説明する。なお、以降の説明では、上述した第１の実施の形態と相違する部分を説明し、共通する部分については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

図３は、本実施の形態により提供されるプレス成形品０−１の構造を示す説明図である。図４は、図３におけるＡ〜Ｅ断面におけるプレス成形中の被成形材と金型とを示す説明図である。

図３に示すように、本実施の形態で用いるテーラードブランク０−１’は、第１の金属板である平板状の鋼板１、および第２の金属板である平板状の鋼板２−１それぞれの端部を重ね合わせ、重ね合わせた領域内の離間した少なくとも２箇所３、３（本例ではテーラードブランク０−１’の幅方向の両側の２箇所を含めた合計４箇所）でスポット溶接することにより一体化されて、構成される。本例で用いる鋼板２−１における鋼板１との重ね合わせ領域には、後述する第２の凸部１１を挿通させるための貫通穴９が穿設されている。

プレス成形品０−１は、このテーラードブランク０−１’を、金型のダイ５−１およびパンチ４によりプレス成形することにより、鋼板１、２−１の重ね合わせ部に隙間１０が形成されて、製造される。

このダイ５−１の下面には、上述した第１の凸部８とともに、第２の凸部１１が設けられる。この第２の凸部１１は、鋼板２−１における鋼板１との重ね合わせ領域に穿設された貫通穴９を通過して、パンチ４の上面に形成された凹部７に対向するとともに重ね合わせた領域における鋼板１の端部にプレス成形の際に当接する。つまり、本実施の形態において用いる金型が、上述した第１の実施の形態で用いる金型と相違するのは、ダイ５−１が貫通穴９に挿入されて鋼板１の端部を押圧する第２の凸部１１をさらに備える点である。

そして、プレス成形の際には、第１の凸部８によって重ね合わせた領域を除く鋼板１の端部における２箇所の溶接部３、３の間に形成された非溶接部を、凹部７へ向けて押圧するだけではなく、第２の凸部１１によっても、重ね合わせた領域における鋼板１の端部における２箇所の溶接部３、３の間に形成された非溶接部を、凹部７へ向けて押圧する。

これにより、ダイ５−１の下面に形成された第１の凸部８および第２の凸部１１と、パンチ４の上面に形成された凹部７とによって、鋼板１は張り出し成形される。重ね合わせ部におけるパンチ４の凹部７では、金型間に隙間が存在するため、重ね合わせ部の鋼板１のみが張り出し成形を受け、その変形によって、重ね合わせ部の鋼板１と鋼板２−１の間に隙間が形成される。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と比較すると、重ね合わせ部の長手方向（テーラードブランク０−１’の長手方向）の寸法が大きい場合にも、確実に隙間１０を形成することができ、望ましい。

さらに、本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
図５に示すように、板厚が１．２ｍｍの４４０ＭＰａ級の冷延鋼板２１と、板厚が０．７ｍｍの２７０ＭＰａ級の冷延鋼板２２とを用い、図５に示すように冷延鋼板２１、２２の端部同士を重ね合わせてスポット溶接し、幅１００ｍｍ、長さ４００ｍｍのテーラードブランク２０’を製造した。図５に示すように、重ね合わせ部の幅は２０ｍｍとするとともに溶接ピッチは４０ｍｍとし、加圧力２５０ｋｇｆ、電流８ｋＡおよび通電時間１０サイクルの溶接条件で３点のスポット溶接を行った。

次いで、このテーラードブランク２０’に、図６に示す深さ５ｍｍの凹部２３、２３を有するパンチ２４と、図７に示す高さ５ｍｍの凸部２５、２５を有するダイ２６とを備える金型を用いて、角筒絞りプレス成形を行って、図８に示す形状の隙間２４を設けられたプレス成形品（センターピラーインナ）２０を製造した。成形条件はクッション圧２０トンである。

なお、プレス成形品２０の長手方向の両端部分でのフランジの材料流入を抑え、一方、側面部の材料流入を大きくなるようにしており、長手方向に引張りの荷重が強くかかるように設定した。

図９に、このプレス成形品２０の正面図と、この正面図におけるＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面を示す。
図９に示すように、このプレス成形品２０の重ね合わせ部２７には隙間２４が存在する。隙間２４の深さはＤ−Ｄ断面で３ｍｍであった。

このプレス成形品２０に洗浄およびリン酸亜鉛皮膜生成を行った後に浸漬型の電着塗装を行った。電着塗装終了後にプレス成形品２０を解体して重ね合わせ部２７に未塗装部分が存在するか確認したところ、未塗装部分は発生しておらず、重ね合わせ部２７における塗料の付き回り性が顕著に改善された。

また、同様に製造した他のプレス成形品２０をセンターピラーインナとして用いて、自動車を製造し、走行時におけるセンターピラー付近からの軋み音の有無を評価する感応試験を行った。その結果、重ね合わせ部２７の非溶接部の隙間２４が大きくなったことに伴って鋼板２１および鋼板２２同士の接触領域が小さくなるため、走行時におけるセンターピラー付近からの軋み音は発生しなかった。

第１の実施の形態により提供されるプレス成形品の構造を示す説明図である。 図１におけるＡ〜Ｅ断面におけるプレス成形中の被成形材と金型とを示す説明図である。 第２の実施の形態により提供されるプレス成形品の構造を示す説明図である。 図３におけるＡ〜Ｅ断面におけるプレス成形中の被成形材と金型とを示す説明図である。 実施例における二枚の鋼板の重ね合わせ部を示す平面図である。 実施例で用いた金型のパンチの形状を示す説明図である。 実施例で用いた金型のダイの形状を示す説明図である。 実施例で製造したプレス成形品の形状を示す説明図である。 実施例で製造したプレス成形品の正面図と、この正面図におけるＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面を示す断面図である。

符号の説明

０、０−１、２０ プレス成形品
０’、０−１’、２０’ テーラードブランク
１、２、２−１、２１、２２ 鋼板
３ 溶接箇所
４、２４ パンチ
５、５−１、２６ ダイ
６ ブランクホルダ
７、２３ 凹部
８、２５ 第１の凸部
９ 貫通穴
１０、２４ 隙間
１１ 第２の凸部
２７ 重ね合わせ部

Claims (3)

1. 第１の金属板および第２の金属板それぞれの端部を重ね合わせた領域内の離間した少なくとも２箇所で溶接することによりテーラードブランクとした後に、ダイおよびパンチからなる金型を用いて該テーラードブランクにプレス成形を行うプレス成形品の製造方法であって、
   前記パンチは、前記重ね合わせた領域を含む前記第１の金属板の端部に前記プレス成形の際に当接する凹部を有するとともに、前記ダイは、該凹部に対向するとともに前記重ね合わせた領域を除く前記第１の金属板の端部に前記プレス成形の際に当接する第１の凸部を有し、
   前記プレス成形の際には、該第１の凸部によって、前記重ね合わせた領域を除く前記第１の金属板の端部における前記２箇所の間の非溶接部を、前記凹部へ向けて押圧することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
2. 前記第２の金属板の重ね合わせた領域には貫通穴が穿設されるとともに、前記ダイは、さらに、前記凹部に対向するとともに前記重ね合わせた領域における前記第１の金属板の端部に前記プレス成形の際に前記貫通穴を通過して当接する第２の凸部を有し、
   前記プレス成形の際には、該第２の凸部によって、前記重ね合わせた領域における前記第１の金属板の端部における前記２箇所の間の非溶接部を、前記凹部へ向けて押圧すること
   を特徴とする請求項１に記載されたプレス成形品の製造方法。
3. 前記溶接はスポット溶接である請求項１または請求項２に記載されたプレス成形品の製造方法。

Images