JP2007075834A - 熱間プレス成形用金型および熱間プレス成形装置並びに熱間プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するプレス製品を得ることのできる熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法を提供すること。
【解決手段】 加熱した金属板材１をプレス成形するとともに具備する冷却手段および断熱手段により成形品各部の強度を制御する熱間プレス成形用金型であって、前記冷却手段は、金型の成形面に形成する複数の冷媒吐出口１２と、当該冷媒吐出口１２に連通する管であり弁機構を備える金型の内部に形成する冷媒供給管１３とから構成され、前記断熱手段は、金型の成形面に形成する第１の凹部１９を有し、かつ、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するように、前記冷媒吐出口１２と第１の凹部１９とを近接して形成したことを特徴とする熱間プレス成形用金型２。
【選択図】 図４

Description

この発明は、加熱した金属板材をプレス成形するとともに所定の手段により成形品各部の強度を制御する熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法に関するものであり、特に、強度を制御する成形品各部の境界において、強度がステップ状に変化するプレス製品を得ることのできる熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法に関する。

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。

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技術が注目されている。熱間プレス成形は、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。

しかし、自動車部品等に要求される特性は、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。

すなわち、前記したように熱間プレス成形技術は、従来の冷間プレス成形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技術であるといえるが、自動車部品に代表されるプレス製品のさらなる高強度化や形状の複雑化、さらには製品各部の強度調整（改質）の要求が増大している今日においては、テーラードブランクのようにプレス製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。
このため、従来の熱間プレス成形においても、成形部位毎に冷却速度を異ならせて冷却することにより、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の焼入れ硬さを低下させ、当該部位における後加工を容易にする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。そして、当該文献においては、金型に窪みを設けて金型の成形品形状部位と加熱鋼板との単位面積当たりの接触面積を変化させたり、金型に加熱手段を設けて金型の成形品形状部位毎に金型温度を変化させたり、あるいは、金型の成形品形状部位毎に熱伝導率の異なる型材を使用することによって、成形部位毎の冷却速度を異ならせるとしている。
特開２００３−３２８０３１号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術は、ピアスやトリム等の後加工が必要な部位等の強度を局部的に変更できるものに過ぎず、テーラードブランクのように１つのプレス製品全体にわたって製品各部の強度調整（改質）を実現できるものではなかった。
特に、テーラードブランクの場合には、目的に合う板厚や強度を有する金属板材を選択し、これらを溶接により一体化して１つのプレス素材とするため、当該素材をプレス成形した場合には、図１（ｂ）に示すように溶接部を境界に強度がステップ状に変化する強度分布を造り込むことができるが、上記文献に記載の技術においては、図１（ａ）に示すような強度分布を有するプレス製品を得ようとしても、図１（ｃ）に示すように高強度領域と低強度領域との間には不可避的に中強度領域ができてしまい、メリハリのある強度分布、すなわち、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化する強度分布を造り込むことができなかった。
また、強度が必要な領域内に後加工が必要な領域、すなわち強度が不要な領域を造り込もうとする場合、高強度領域と低強度領域との間には不可避的に中強度領域ができることから、図１（ｃ）のＢ点に示すように、強度が必要な領域の強度を維持することができなかった。したがって、強度が必要なある一定の領域内に後加工が必要な領域を複数造り込もうとする場合、造り込める低強度領域の数には限界があった。すなわち、強度の造り込み精度には限界があった。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の解決すべき課題は、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するプレス製品を得ることのできる熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法を提供することである。

本発明者は、従来技術によってはステップ状に変化する強度分布を作り込むことができない原因について詳細に検討した結果、以下の技術的知見を得た。
（Ａ）まず検討の前提として、特許文献１に記載のように成形部位毎の冷却速度を異ならせることにより、プレス成形品各部の強度を任意に制御することは可能であるから、これについて説明する。
図２は、金属板材が鋼板である場合に、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。すなわち、特許文献１に記載されているように成形部位毎の冷却速度を異ならせることにより、プレス成形品各部の強度を任意に制御することは可能である。

（Ｂ）しかし、単に金型に窪みを設けて金型の成形品形状部位と加熱鋼板との単位面積当たりの接触面積を変化させたり、金型に加熱手段を設けて金型の成形品形状部位毎の型温度を変化させたり、あるいは、金型の成形品形状部位毎に熱伝導率の異なる型材を用いて成形部位毎の冷却速度を異ならせる方法によっては、成形品形状部位の境界において強度がステップ状に変化する強度分布を作り込むことはできない。
これは、当該方法によっては高強度とすべき領域の冷却速度を十分に確保することができず、低強度とすべき領域の冷却速度と高強度とすべき領域の冷却速度に差を生じさせることが困難であり、どうしてもその間には中強度領域ができてしまうためであり、これは図２に示した炭素鋼のＣＣＴ曲線からも説明できるところである。

（Ｃ）すなわち、ステップ状に変化する強度分布を造り込むには、如何に低強度とすべき領域の鋼板温度を断熱して高温のまま保持することができるか、また、高強度とすべき領域の鋼板温度を如何に急速に冷却することができるか、そしてこれによって如何に低強度とすべき領域の冷却速度と高強度とすべき領域の冷却速度に差を生じさせることができるかにかかっているところ、特許文献１に記載の方法では高強度とすべき領域の冷却速度が遅く、換言すると熱伝達係数が低いので、ステップ状に変化する強度分布を作り込むことができないのである。

そこで、本発明者は、高強度とすべき領域の鋼板温度を急速に冷却する手段（以降、冷却手段と称する）、ならびに低強度とすべき領域の鋼板温度を断熱して高温のまま保持する手段（以降、断熱手段と称する）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）前記したように高強度とすべき領域の鋼板温度を急速に冷却することができる冷却手段が必要とされるところ、得られる熱伝達係数の大きさおよび制御性の観点から検討すると、金型の成形面に複数の冷媒吐出口を形成し、金型の内部に当該冷媒吐出口に連通する管であり所定の弁機構を備える冷媒供給管を形成し、当該複数の冷媒吐出口からプレス成形される金属板材に対し冷媒吐出を行って冷却することが望ましいこと。
（Ｅ）また、低強度とすべき領域の鋼板温度を断熱して高温のまま保持することができる断熱手段が必要とされるところ、同じく得られる熱伝達係数の大きさおよび制御性の観点から検討すると、プレス製品の低強度領域に対応するように、金型の成形面に１または２以上の第１の凹部を形成し、これを断熱手段とすることが望ましいこと。
（Ｆ）そして、低強度とすべき領域の冷却速度と高強度とすべき領域の冷却速度に差を生じさせることが必要とされるところ、前記冷媒吐出口と第１の凹部とを近接して形成することにより、高強度とすべき領域と低強度とすべき領域との温度勾配が急峻となり、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するプレス製品を得ることができること。

上記の知見に基づき、本発明者は、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するプレス製品を得ることのできる熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法に想到した。その要旨とするところは以下の通りである。

（１）加熱した金属板材をプレス成形するとともに具備する冷却手段および断熱手段により成形品各部の強度を制御する熱間プレス成形用金型であって、前記冷却手段は、金型の成形面に形成する複数の冷媒吐出口と、当該冷媒吐出口に連通する管であり弁機構を備える金型の内部に形成する冷媒供給管とから構成され、前記断熱手段は、金型の成形面に形成する第１の凹部を有し、かつ、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するように、前記冷媒吐出口と第１の凹部とを近接して形成したことを特徴とする熱間プレス成形用金型。

（２）前記第１の凹部に断熱材を配置したことを特徴とする前記（１）に記載の熱間プレス成形用金型。

（３）前記第１の凹部に熱源を配置したことを特徴とする前記（１）に記載の熱間プレス成形用金型。
（４）前記熱源が、電気ヒータ、誘導加熱コイル、バーナーのいずれかであることを特徴とする前記（３）に記載の熱間プレス成形用金型。

（５）金型の成形面に複数の冷媒回収口を備え、金型内部に各冷媒回収口と連通する冷媒回収管を配したことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。

（６）金型の成形面に第２の凹部を強度がステップ状に変化するように第１の凹部に隣接させて形成し、各第２の凹部の底面に冷媒吐出口を形成した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用金型。
（７）金型の成形面に第２の凹部を形成し、各第２の凹部の底面に冷媒回収口を形成したことを特徴とする前記（６）に記載の熱間プレス成形用金型。

（８）さらに、前記第１の凹部の底面に冷媒吐出口を、金型内部に当該冷媒吐出口と連通する管であり、弁機構を備える冷媒供給管を形成したことを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。
（９）さらに、前記第１の凹部の底面に冷媒回収口を、金型内部に当該冷媒回収口と連通する冷媒回収管を形成したことを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。

（１０）前記第１の凹部の底面に、面積率が１〜９０％、直径又は外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍ、高さが前記第１の凹部の深さと同一である板面支持突起を１または２以上形成したことを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。
（１１）前記第２の凹部の底面に、面積率が１〜９０％、直径又は外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍ、高さが前記第２の凹部の深さと同一である板面支持突起を１または２以上形成したことを特徴とする前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。

（１２）加熱した金属板材をプレス成形するとともに具備する冷却手段および断熱手段により成形品各部の強度を制御する熱間プレス成形装置であって、前記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型と、前記熱間プレス成形用金型が備える冷媒供給管の弁機構を制御して各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する制御装置を有することを特徴とする熱間プレス成形装置。

（１３） 金型の成形面に第１の凹部と第２の凹部を強度がステップ状に変化するように隣接させて形成し、各第１及び２の凹部の底面に冷媒供給管と連通した冷媒吐出口を形成した金型と、それぞれの凹部の冷媒吐出を制御する弁機構とを用いて、断熱手段としてから冷却手段としておよび／または冷却手段としてから断熱手段として機能を切り替えることを特徴とする熱間プレス成形方法。

（１４）前記金型が前記第１の凹部および／または前記第２の凹部に冷媒回収口を設けていることを特徴とする前記（１３）に記載の熱間プレス成形方法。
（１５）前記金型の前記第１の凹部および／または前記第２の凹部に面積率が１〜９０％、
直径又は外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍ、高さが凹部の深さと同一である板面支持突起を１または２以上形成したことを特徴とする前記（１３）または（１４）に記載の熱間プレス成形方法。

（Ａ）本発明に係る熱間プレス成形用金型によれば、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するプレス成形品を得ることができる。具体的には、従来の熱間プレス成形用金型を用いて高強度領域と低強度領域とが近接する強度分布を作り込もうとする場合、高強度領域と低強度領域の間には不可避的に中強度領域ができて、その境界において強度がステップ状に変化するプレス製品を得ることができないが、本発明に係る熱間プレス成形用金型は、金型の成形面には複数の冷媒吐出口を、金型内部には当該冷媒吐出口と連通する管であり所定の弁機構を備える冷媒供給管を具備するとともに、同じく成形面には断熱手段である第１の凹部を形成しているので、低強度とすべき鋼板領域については、当該領域の鋼板温度を断熱して高温のまま保持することができるとともに、高強度とすべき鋼板領域については、冷媒吐出によって急速に冷却することができ、しかも冷媒吐出口と第１の凹部とを近接させて形成しているので、低強度とすべき鋼板領域と高強度とすべき鋼板領域との境界において強度がステップ状に変化する非常にメリハリのあるプレス製品を得ることができる。

（Ｂ）また、従来の熱間プレス成形用金型を用いて強度が必要なある一定の領域内に低強度領域を複数造り込もうとする場合、高強度領域と低強度領域の間には不可避的に中強度領域ができることから、強度が必要な領域の強度を維持できなくなり、作り込める低強度領域が制限されるという問題があったが、本発明に係る熱間プレス成形用金型によれば、中強度領域の発生を抑制できるので面積の小さな低強度領域を作成でき、その結果として高強度領域と低強度領域とが複雑に入り込んだプレス製品を得ることができる。

（Ｃ）さらには、本発明に係る熱間プレス成形用金型は、金型の成形面に形成した冷媒吐出口からの冷媒吐出によって十分な冷却速度を確保することができるので、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）すなわち、本発明に係る熱間プレス成形用金型によれば、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、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。

（Ｅ）また、本発明に係る熱間プレス成形装置は、前記熱間プレス成形用金型が備える冷媒供給管の弁機構を制御して各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する制御装置を有するので、各冷媒吐出口からの冷媒吐出による熱伝達係数を任意に制御することが可能であり、成形部位毎の冷却速度を自在に異ならせることができる。その結果として、低強度とすべき鋼板領域と高強度とすべき鋼板領域との境界において強度がステップ状に変化する非常にメリハリのあるプレス製品や高強度領域と低強度領域とが複雑に入り込んだプレス製品を得ることができるのみならず、プレス製品各部の強度についても詳細に設定することができる。
（Ｆ）さらに、弁機構を用いて第１の凹部と第２の凹部とを切り替えることによって、すなわち、所望するプレス製品の強度分布に応じて、熱間プレス成形用金型が備える冷却手段と断熱手段とを当該プレス製品ごとに切り替えることによって、同一組の金型で複数通りの強度分布のプレス製品を目的に合わせて製造することができる。

以下、図３〜図１８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。
まず、本発明で用いる被成形材および熱間プレス成形用金型２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。
なお、ピアスやトリム等の後加工が必要な部位については、あらかじめ加熱炉等の中でマスキングを施して冷却開始温度を下げておいてもよい。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冷却開始温度を下げておいてもよい。

次に、本発明に係る熱間プレス成形用金型２について説明する。本発明に係る熱間プレス成形用金型２は、図３（ａ）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。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３（ｂ）は、本発明に係る熱間プレス成形用金型２の構成を明確にするために、ダイスホルダー９とパンチホルダー１０を省略して記載した図である。

本発明に係る熱間プレス成形用金型２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を金型の成形面に備え、金型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。
また、同じく金型の成形面には前記冷媒吐出口１２と近接するように、断熱手段である第１の凹部１９を形成している。金型の成形面に１または２以上の第１の凹部１９を形成することにより、金属板材１が金型表面と接触して抜熱されるのを回避でき、これにより低強度とすべき領域の鋼板温度を断熱して高温のまま保持する手段、すなわち断熱手段として機能する。したがって、第１の凹部１９は、プレス製品の低強度領域に対応するように形成することが望ましい。
なお、図４はパンチ４の頂部に冷媒吐出口１２を、そして冷媒吐出口と近接して第１の凹部１９を形成した例であるが、これらは側壁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および第１の凹部１９を形成す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および第１の凹部１９を形成する場合には、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。また、図４はパンチ４に冷却手段および断熱手段を具備した場合の断面図であるが、ダイス３、パッド５、パンチ４、板押さえ６の少なくとも１つに当該冷却手段および断熱手段を持たせることが望ましい。ただし、このとき、冷媒吐出口１２から吐出された冷媒が第１の凹部１９に流れ込まないよう何らかの対策をとることが望ましい。
すなわち、本発明に係る熱間プレス成形用金型２は、金型の成形面には複数の冷媒吐出口１２を、金型内部には各冷媒吐出口と連通する管であり所定の弁機構を備える冷媒供給管１３を具備するとともに、同じく金型の成形面には断熱手段である第１の凹部１９を形成しているので、低強度とすべき鋼板領域については、当該領域の鋼板温度を断熱して高温のまま保持することができるとともに、高強度とすべき鋼板領域については、冷媒吐出によって急速に冷却することができ、しかも冷却手段である冷媒吐出口１２と断熱手段である第１の凹部１９とを近接させて形成しているので、高強度とすべき領域と低強度とすべき領域との温度勾配が急峻となり、低強度とすべき鋼板領域と高強度とすべき鋼板領域との境界において、強度がステップ状に変化する非常にメリハリのあるプレス製品を得ることができる。加えて、本発明に係る熱間プレス成形用金型２によれば、中強度領域の発生を抑制できるので面積の小さな低強度領域を作成でき、その結果として高強度領域と低強度領域とが複雑に入り込んだプレス製品を得ることができる。

冷媒吐出口１２およびこれに連通する冷媒供給管１３ならびに第１の凹部１９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、この場合の熱間プレス成形用金型２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。また、第１の凹部１９にあたる部分は冷媒が吐出されないように気孔の目を詰めておくことが望ましい。例えば、図５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。
なお、このような熱間プレス成形用金型２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２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。すなわち、本発明に係る熱間プレス成形用金型２によれば、冷媒吐出制御によって、低強度とすべき鋼板領域と高強度とすべき鋼板領域との境界において強度がステップ状に変化する非常にメリハリのあるプレス製品を得ることができるし、そうでないプレス製品を得ることもできる。

図６は金型の成形面に形成した第１の凹部１９に断熱材２３を配置した金型２の一例を示す模式図である。前記したように金型の成形面に１または２以上の第１の凹部１９を形成することにより、加熱した金属板材１が金型表面と接触して抜熱されるのを回避でき、これにより低強度とすべき領域の鋼板温度を断熱して高温のまま保持することができるが、当該第１の凹部１９に断熱材２３を配置することにより、当該断熱効果をより発揮することができる。すなわち、これにより高強度とすべき領域と低強度とすべき領域との温度勾配がより急峻となり、低強度とすべき鋼板領域と高強度とすべき鋼板領域との境界において、強度がよりステップ状に変化する非常にメリハリのあるプレス製品を得ることができる。なお、断熱材２３としては、定型耐火物、不定形耐火物、繊維状高温材料若しくはセラミックスのうちのいずれか１種またはこれらを組み合わせたものを用いることができる。

また、図示しないが金型２の成形面に形成した第１の凹部１９に熱源を配置することによっても、断熱効果をより発揮することができる。熱源としては、電気ヒータ、誘導加熱コイル、バーナーのいずれかを用いることができ、この場合には、熱間プレス成形用金型２と熱源との絶縁を図るべく、第１の凹部１９と熱源との間には絶縁材を配置することが望ましい。

また、図７および図８に示すように、金型２の成形面に複数の冷媒回収口１７を形成し、かつ、金型内部に当該冷媒回収口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、冷却効率および熱伝達係数αの制御を向上させることができる。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、後述する小突起２６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。

以上説明した熱間プレス成形用金型２は、金型２の成形面に冷媒吐出口１２を形成した金型であるが、図９および図１０に示すように、金型２の成形面に１または２以上の第２の凹部２７を形成し、各第２の凹部２７の底面に１または２以上の冷媒吐出口１２を形成してもよい。これにより第１の凹部１９と第２の凹部２７の間には、いわゆる堰が形成されることから、第２の凹部２７の底面から吐出された冷媒が断熱手段である第１の凹部１９側に侵入することを回避でき、冷媒侵入による断熱作用の低減を阻止することができる。これについては、第１の凹部１９に断熱材２３を配置する場合についても同様の効果がある。また、第１の凹部１９に熱源を配置する場合には、断熱作用の低減阻止効果のみならず、冷媒侵入による熱源の破壊を防止することができる。
また、上記のように金型２の成形面に１または２以上の第２の凹部２７を形成し、各第２の凹部２７の底面に１または２以上の冷媒吐出口１２を形成する場合には、図９および図１０に示すように、各第２の凹部２７の底面に１または２以上の冷媒回収口１７を形成するのが望ましい。これにより、第２の凹部２７の底面から吐出された冷媒を効率よく回収することができる。

以上説明した熱間プレス成形用金型２は、金型２の成形面あるいは当該成形面に形成した第２の凹部２７の底面に、冷却手段である冷媒吐出口１２を形成した金型であるが、図１１および図１２に示すように、さらに、断熱手段である第１の凹部１９の底面に冷媒吐出口１２を、金型内部に冷媒供給管１３を形成してもよい。
同様に、断熱手段である第１の凹部１９の底面に冷媒回収口１７を、金型内部に冷媒回収管１８を形成してもよい。

すなわち、当該金型２は、図１１および図１２に示すように、金型２の成形面あるいは当該成形面に形成した第２の凹部２７の底面のみならず、断熱手段である第１の凹部１９の底面にも冷却手段である冷媒吐出口１２や冷媒回収口１７を形成した金型であるが、このような構成にすることにより、様々な強度分布を有するプレス製品を得ることができる。すなわち、ある特定の強度分布を有するプレス成形品を得るためには、当該強度分布に適合する断熱領域および冷却領域を備える必要があるため、例えば、断熱手段である第１の凹部１９については、プレス製品の低強度領域に対応するような金型位置に形成する必要が生じ、また、冷却手段である冷媒吐出口１２についても、プレス製品の高強度領域に対応するような金型位置に形成する必要が生じる。しかし、断熱手段である第１の凹部１９の底面にも冷却手段である冷媒吐出口１２や冷媒回収口１７を形成しておくことにより、図１３および図１４に示すように、断熱手段である第１の凹部１９を冷却手段として、また、冷却手段である第２の凹部２７を断熱手段として切り替えて機能させることができる。

具体的には、金型２の成形面、第１の凹部１９の底面および第２の凹部２７の底面に形成した冷媒吐出口１２のいずれの冷媒吐出口１２からの冷媒吐出を行うかを選択することにより、また、第１の凹部１９と第２の凹部２７のいずれかを断熱手段として機能させるかを選択することにより、あるいは、第１の凹部１９と第２の凹部２７のいずれかに断熱材２３または熱源を配置するかを選択することにより、様々な強度分布を有するプレス製品を得ることができる。

例えば、（１）前記冷却手段を、熱間プレス成形用金型２の成形面に形成した冷媒吐出口１２からの冷媒吐出、または、熱間プレス成形用金型２の成形面に形成した冷媒吐出口１２からの冷媒吐出と冷媒回収口１７からの冷媒回収とし、前記断熱手段を、熱間プレス成形用金型２の成形面に形成した第１の凹部１９、または、前記第１の凹部に配置した断熱材３６若しくは熱源とすることができる。
また、（２）前記冷却手段を、熱間プレス成形用金型２の成形面に形成した第２の凹部２７の底面に形成した冷媒吐出口１２からの冷媒吐出、または、熱間プレス成形用金型の成形面に形成した第２の凹部２７の底面に形成した冷媒吐出口１２からの冷媒吐出と冷媒回収口１７からの冷媒回収とし、前記断熱手段を、前記第１の凹部１９、または、前記第１の凹部１９に配置した断熱材２３若しくは熱源とすることができる。
あるいは、（３）前記冷却手段を、熱間プレス成形用金型２の成形面に形成した第１の凹部１９の底面に形成した冷媒吐出口１２からの冷媒吐出、または、熱間プレス成形用金型２の成形面に形成した第１の凹部１９の底面に形成した冷媒吐出口１２からの冷媒吐出と冷媒回収口１７からの冷媒回収とし、前記断熱手段を、前記第２の凹部２７、または、前記第２の凹部２７に配置した断熱材２３若しくは熱源とすることもできる。
したがって、第２の凹部２７は、強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するように第１の凹部１９と近接させて形成することが望ましい。これにより、弁機構を用いて第１の凹部１９と第２の凹部２７の機能を切り替えることによって、すなわち、所望するプレス製品の強度分布に応じて、熱間プレス成形用金型が備える冷却手段と断熱手段とを当該プレス製品ごとに切り替えることによって、同一組の金型で複数通りの強度分布を、特に強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するプレス製品を目的に合わせて製造することができる。

さらに、図１５に示すように、熱間プレス成形用金型２の成形面に複数の小突起２６を形成することにより、断熱部として、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１の過冷却を抑制することができる。逆に冷却部として、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、小突起２６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２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１５に例示した小突起２６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。

前記小突起２６は、金型２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２の成形面の一部に設けても全面に設けてもよい。
なお、小突起２６は、その形状がプレス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、小突起周囲の金型部分を除去して窪みを形成するか、図１５に示すように小突起形成位置における金型部分に小突起２６の高さと一致する深さの窪みを形成し、当該窪みに小突起２６を形成することが望ましい。

小突起２６の面積率としては、金型２の成形面の１〜９０％であることが望ましく、連続していないことが望ましい。１％未満では被成形材に突起部形状が転写し易く、９０％を超える場合は小突起２６の間隙が狭く、断熱部としては成形面方向の熱伝達を妨げることができず、冷却部としては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。
小突起２６の水平断面形状が円状である場合には小突起２６の直径、多角形状又は星型形状である場合には小突起２６の外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍであることが望ましい。直径又は外接円の直径が１０μｍ未満では突起の摩耗が大きく、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。
小突起２６の高さは、５μｍ〜１ｍｍであることが望ましい。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２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い。いずれの場合であっても、小突起の高さは、周囲に窪みを形成していない場合、クリアランスから板厚を差し引いた分より大きくはできない。

さらには、図１６および図１７に示すように、第１の凹部１９の底面に１または２以上の板面支持突起２８を形成することが望ましい。これにより、金属板材１が第１の凹部１９へ流入することを、ひいては、プレス製品の成形不良を防止することができる。
板面支持突起２８の面積率としては、第１の凹部１９の底面面積の１〜９０％であることが望ましい。１％未満では金属板材１が第１の凹部１９内に流入し易く、９０％を超えると当該板面支持突起２８と金属板材１との接触により金属板材の抜熱が発生し、断熱手段である第１の凹部１９の断熱作用が低下する。
板面支持突起２８の水平断面形状が円状である場合には板面支持突起２８の直径、多角形状又は星型形状である場合には板面支持突起２８の外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍであることが望ましい。直径又は外接円の直径が１０μｍ未満では金属板材１の第１の凹部１９への流入を防ぐための強度を確保できず、５ｍｍを超える場合は板材から抜熱が大きくなるため断熱の効果が確保できない。
また、板面支持突起２８の高さについては、第１の凹部の深さと同一であることが望ましい。板面支持突起２８の高さが第１の凹部の深さよりも低いと金属板材１が第１の凹部１９に流入し、第１の凹部の深さよりも高いと金属板材１が当該板面支持突起２８に引っかかるので、いずれもプレス製品の成形不良を招来してしまう。
なお、同様の理由により、第２の凹部２７の底面に１または２以上の板面支持突起２８を形成することが望ましい。この場合、板面支持突起２８の面積率を第２の凹部２７の底面面積の１〜９０％とする理由、および板面支持突起２８の高さを第２の凹部２７の深さと同一とする理由についても、第１の凹部１９の底面に板面支持突起２８を形成する場合と同様である。
なお、板面支持突起は第１の凹部の場合、成形面方向に伝熱が生じないように、第２の凹部の場合、冷媒が凹部にくまなく流れるように不連続であることが望ましい。

板面支持突起２８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。板面支持突起２８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、板面支持突起２８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^２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^２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。

次に、冷媒供給管１３が備える弁機構、すなわち、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）

すなわち、本発明は、冷媒供給管１３が備える開閉弁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。

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、金型の成形面、第１の凹部１９の底面または第２の凹部２７の底面のいずれかに形成した冷媒吐出口１２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、様々な強度分布を有するプレス製品を得ることができる。
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１２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。

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３０について説明する。なお、当該制御装置３０は、図１８に示すように、前記した熱間プレス成形用金型２とともに、本発明に係る熱間プレス成形装置３１を構成する要素の１つである。
当該制御装置３０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。

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３２（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、図１８に示すように、パンチ押し込み量３２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３０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３２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。

最後に冷媒吐出口１２から吐出される冷媒について説明する。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_２、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用金型２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。

プレス成形品の強度分布を示す模式図であり、（ａ）はプレス成形品の一例、（ｂ）はテーラードブランクによるプレス成形品の強度分布、（ｃ）は従来技術によるプレス成形品の強度分布を示す模式図である。 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。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の構成を示す模式図であり、（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。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、成形面に形成した冷媒吐出口１２、冷媒供給管１３および第１の凹部１９を模式的に示した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、第１の凹部１９に断熱材２３を配置した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、成形面に形成した冷媒回収口１７および冷媒回収管１８を模式的に示した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、第１の凹部１９に断熱材２３を配置した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、第２の凹部２７の底面に形成した冷媒吐出口１２および冷媒回収口１７を模式的に示した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、第１の凹部１９に断熱材２３を配置した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、第２の凹部２７の底面に形成した冷媒吐出口１２および冷媒回収口１７を模式的に示した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、第１の凹部１９に断熱材２３を配置した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、断熱手段である第１の凹部１９を冷却手段として、冷却手段である第２の凹部２７を断熱手段として切り替えて機能させることを模式的に示した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、第２の凹部２７に断熱材２３を配置した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、板面支持突起２８または小突起２６の形成方法の一例を模式的に示した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、断熱手段から冷却手段に切り替えた第１の凹部１９の底面に形成した板面支持突起２８を模式的に示した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形用金型の一例を示す断面図であり、冷却手段から断熱手段に切り替えた第２の凹部２７の部位に断熱材２３を配置した断面図である。 本発明に係る熱間プレス成形装置３１の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 金属板材 ２ 熱間プレス成形用金型
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 第１の凹部 ２０ 中子
２１ シール ２２ 金型全体冷却部
２３ 断熱材 ２６ 小突起
２７ 第２の凹部 ２８ 板面支持突起
３０ 制御装置 ３１ 熱間プレス成形装置
３２ パンチ押し込み量

Claims (15)

1. 加熱した金属板材をプレス成形するとともに具備する冷却手段および断熱手段により成形品各部の強度を制御する熱間プレス成形用金型であって、
   前記冷却手段は、金型の成形面に形成する複数の冷媒吐出口と、当該冷媒吐出口に連通する管であり弁機構を備える金型の内部に形成する冷媒供給管とから構成され、
   前記断熱手段は、金型の成形面に形成する第１の凹部を有し、かつ、
   強度を制御する成形品各部の境界において強度がステップ状に変化するように、前記冷媒吐出口と第１の凹部とを近接して形成したことを特徴とする熱間プレス成形用金型。
   
2. 前記第１の凹部に断熱材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の熱間プレス成形用金型。
   
3. 前記第１の凹部に熱源を配置したことを特徴とする請求項１に記載の熱間プレス成形用金型。
   
4. 前記熱源が、電気ヒータ、誘導加熱コイル、バーナーのいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の熱間プレス成形用金型。
   
5. 金型の成形面に複数の冷媒回収口を備え、
   金型内部に各冷媒回収口と連通する冷媒回収管を配したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。
   
6. 金型の成形面に第２の凹部を強度がステップ状に変化するように第１の凹部に隣接させて形成し、
   各第２の凹部の底面に冷媒吐出口を形成した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用金型。
   
7. 金型の成形面に第２の凹部を形成し、
   各第２の凹部の底面に冷媒回収口を形成したことを特徴とする請求項６に記載の熱間プレス成形用金型。
   
8. さらに、前記第１の凹部の底面に冷媒吐出口を、
   金型内部に当該冷媒吐出口と連通する管であり、弁機構を備える冷媒供給管を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。
   
9. さらに、前記第１の凹部の底面に冷媒回収口を、
   金型内部に当該冷媒回収口と連通する冷媒回収管を形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。
   
10. 前記第１の凹部の底面に、
    面積率が１〜９０％、
    直径又は外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍ、
    高さが前記第１の凹部の深さと同一である板面支持突起を１または２以上形成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。
    
11. 前記第２の凹部の底面に、
    面積率が１〜９０％、
    直径又は外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍ、
    高さが前記第２の凹部の深さと同一である板面支持突起を１または２以上形成したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型。
    
12. 加熱した金属板材をプレス成形するとともに具備する冷却手段および断熱手段により成形品各部の強度を制御する熱間プレス成形装置であって、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱間プレス成形用金型と、
    前記熱間プレス成形用金型が備える冷媒供給管の弁機構を制御して各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する制御装置を有することを特徴とする熱間プレス成形装置。
    
13. 金型の成形面に第１の凹部と第２の凹部を強度がステップ状に変化するように隣接させて形成し、各第１および２の凹部の底面に冷媒供給管と連通した冷媒吐出口を形成した金型と、
    それぞれの凹部の冷媒吐出を制御する弁機構とを用いて、
    断熱手段としてから冷却手段としておよび／または冷却手段としてから断熱手段として機能を切り替えることを特徴とする熱間プレス成形方法。
    
14. 前記金型が前記第１の凹部および／または前記第２の凹部に冷媒回収口を設けていることを特徴とする請求項１３に記載の熱間プレス成形方法。
    
15. 前記金型の前記第１の凹部および／または前記第２の凹部に面積率が１〜９０％、
    直径又は外接円の直径が１０μｍ〜５ｍｍ、
    高さが凹部の深さと同一である板面支持突起を１または２以上形成したことを特徴とする請求項１３または１４に記載の熱間プレス成形方法。
    

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