JP2011255413A

JP2011255413A - 鋼板の加熱装置、プレス成形品の製造方法、およびプレス成形品

Info

Publication number: JP2011255413A
Application number: JP2010133947A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Ichikawa; 正信市川
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-22
Also published as: US20110303330A1; EP2395116A2; EP2395116A3; CN102284638A

Abstract

【課題】鋼板を部分的に異なる温度に加熱する際に、部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱できるようにする。
【解決手段】ブランク材に密着させられる平坦な加熱面（上面１２ｆ）を有するとともに、多数のシーズヒータ１８ａ〜１８ｍによってその加熱面が複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・に区分して異なる加熱温度に加熱されるホットプレート１２により、その加熱面の複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・の加熱温度に応じてブランク材を部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱することができる。これにより、例えばセンターピラー用の補強部材のように、ブランク材を部分的に焼き入れ硬化させるために部分的に異なる温度に加熱する場合に、その加熱処理を容易に且つ短時間で行うことができるとともに、一度に加熱するため温度管理が容易であり、高い精度で目的とする温度分布が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は鋼板の加熱装置、プレス成形品の製造方法、およびプレス成形品に係り、特に、単一の鋼板にて構成されているとともに部分的に引張強度が異なるプレス成形品を製造する技術に関するものである。

自動車の側面衝突における安全性確保の為、センターピラーアウタとセンターピラーインナとで閉じ断面とされるセンターピラーの内部に、補強部材（リインフォースメント）を嵌めて一体的に溶接固定することにより、センターピラーを補強することが行なわれている。このようなセンターピラーの補強部材としてはプレス成形品が広く用いられているが、衝突エネルギー吸収性能の向上や部分的な成形容易化、軽量化等を目的として部分的に異なる引張強度となるように構成することが考えられている。特許文献１に記載の補強部材はその一例で、板厚が異なる複数の鋼板を一体的に溶接接合した後、プレス加工により所定形状に成形している。また、特許文献２に記載のように、熱間プレス加工でプレス成形する際に、加熱温度を部分的に変化させることにより、部分的に焼き入れ硬化させて引張強度を部分的に異ならせることも可能である。

特開２０００−１７７６３０号公報特開２００９−９５８６９号公報

しかしながら、特許文献１では板厚が異なる複数の鋼板を一体的に溶接接合する必要があるため、製造工程が増えて製造コストが高くなるとともに、板厚が異なるためプレスによる成形性も損なわれる。特許文献２の場合は、高強度にする部分を第１加熱手段によって加熱した後に、第２加熱手段によって鋼板全体を加熱することにより、高強度にする部分のみを焼き入れ可能温度まで加熱するものであるため、加熱作業が面倒で時間が掛かり、製造コストが高くなるとともに、鋼板の温度管理も難しくなる。また、加熱温度を２段階でしか相違させることができないため、引張強度を３段階以上で変化させたり、部分的に必要強度を確保しつつ軽量化を図ったり、成形品全体の成形容易化を図ったりするなど、プレス成形品の各種の性能を向上させる上で、必ずしも十分に満足できるものが得られなかった。なお、このような課題はセンターピラー用の補強部材をプレス成形する場合だけでなく、部分的に異なる引張強度となるように構成される他のプレス成形品についても同様に生じることである。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、上記特許文献２のように鋼板を部分的に異なる温度に加熱する際に、部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱できるようにすることにある。また、別の目的は、所定のプレス成形品の引張強度を３段階以上で変化させて軽量化や成形容易化を図るなどプレス成形品の各種の性能を一層向上させながら、容易にプレス成形品を得ることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、平板状の鋼板を加熱する加熱装置であって、(a) 前記鋼板に密着させられる平坦な加熱面を有するホットプレートと、(b) そのホットプレートの前記加熱面を複数の加熱領域に区分して、その複数の加熱領域を互いに異なる加熱温度に同時に加熱できる複数の加熱手段と、を有し、(c) 前記加熱面の複数の加熱領域の加熱温度に応じて前記鋼板を部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱できることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の鋼板の加熱装置において、(a) 前記ホットプレートは単一のプレート部材にて構成されている一方、(b) 前記加熱手段は、(b-1) 前記加熱面と平行な一平面内に位置するように互いに一定の間隔を隔てて前記プレート部材に設けられている多数のヒータと、(b-2) その多数のヒータに対応して設けられてそのヒータの温度をそれぞれ独立に制御できる多数の温度制御回路とを備えており、(b-3) 前記加熱温度が異なる複数の加熱領域の数および範囲を任意に設定できることを特徴とする。

第３発明は、第２発明の鋼板の加熱装置において、前記複数の加熱領域の境界に位置するヒータは、隣接する加熱領域の加熱温度の影響を軽減するために同一加熱領域の他のヒータに比較して加熱温度が増減補正されることを特徴とする。

第４発明は、第１発明の鋼板の加熱装置において、前記ホットプレートは、前記複数の加熱領域に従って配置された加熱温度が異なる複数のプレート部材を備えていることを特徴とする。

第５発明は、第４発明の鋼板の加熱装置において、前記複数のプレート部材の境界には断熱材が配置されていることを特徴とする。

第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかの鋼板の加熱装置において、前記鋼板に密着させられる平坦な加熱面を有するとともに、前記複数の加熱手段によってその加熱面が複数の加熱領域に区分して加熱される前記ホットプレートは、その鋼板を両側から挟んで加熱するように一対設けられていることを特徴とする。

第７発明は、第１発明〜第６発明の何れかの鋼板の加熱装置において、(a) 前記鋼板は熱間プレス用鋼板で、(b) 前記複数の加熱領域の少なくとも一部をＡｃ３点以上に加熱することにより、前記熱間プレス用鋼板の少なくとも一部をそのＡｃ３点以上に加熱することを特徴とする。
なお、熱間プレスとは、鋼板をＡｃ３点以上まで加熱した状態でプレス加工した後、金型内で保持して急冷によりマルテンサイト変態を生じさせて焼き入れ硬化させるもので、上記熱間プレス用鋼板とは、そのようなプレス加工に供される焼入れ用鋼板を指す。Ａｃ３点は、プレス加工の際の冷却でマルテンサイト変態により焼き入れ硬化させるために必要な加熱温度で、熱間プレス用鋼板をオーステナイト組織に変化させる温度であり、炭素含有量等によって相違する。

第８発明は、熱間プレス用鋼板にプレス加工を施すことにより引張強度が部分的に異なる所定のプレス成形品を製造する方法であって、(a) 前記熱間プレス用鋼板の少なくとも一部がＡｃ３点以上となるように部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱する加熱工程と、(b) その加熱工程で部分的に異なる温度に加熱された前記熱間プレス用鋼板にプレス加工を行って、所定形状に成形すると同時に急冷により加熱温度に応じて焼き入れ硬化させて引張強度を部分的に異ならせるプレス成形工程と、を有することを特徴とする。

第９発明は、単一の熱間プレス用鋼板を、少なくとも一部がＡｃ３点以上となるように部分的に異なる温度に加熱した後、プレス加工で所定形状に成形すると同時に急冷することにより、前記Ａｃ３点以上に加熱された部分が焼き入れ硬化させられ、該焼き入れ硬化によって部分的に引張強度が相違させられたプレス成形品であって、３つ以上の区域に分けられてそれぞれ異なる温度まで加熱されるとともに、その中の２つ以上の区域は前記Ａｃ３点以上であって互いに異なる温度に加熱され、その状態で前記プレス加工が行われることにより、その加熱温度の相違により引張強度が３段階以上で相違している３つ以上の区域を備えていることを特徴とする。

第１発明の鋼板の加熱装置によれば、鋼板に密着させられる平坦な加熱面を有するとともに、複数の加熱手段によってその加熱面が複数の加熱領域に区分して異なる加熱温度に加熱されるホットプレートにより、その加熱面の複数の加熱領域の加熱温度に応じて鋼板を部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱することができる。これにより、例えば前記センターピラー用の補強部材のように、鋼板を部分的に焼き入れ硬化させるために部分的に異なる温度に加熱する場合に、その加熱処理を容易に且つ短時間で行うことができるとともに、一度に加熱するため温度管理が容易であり、高い精度で目的とする温度分布が得られる。また、その加熱温度を３段階以上の多段階で相違させることが容易に可能で、その加熱温度の相違に応じてプレス成形品の引張強度を部分的に３段階以上で変化させることができ、例えば部分的に必要強度を確保しつつ軽量化を図ったり、成形品全体の成形容易化を図ったりすることができるなど、プレス成形品の各種の性能を向上させながら、容易にプレス成形品が得られるようになる。

第２発明では、ホットプレートが単一のプレート部材にて構成されている一方、そのプレート部材には一定の間隔を隔てて多数のヒータが設けられるとともに、それ等のヒータの温度はそれぞれ温度制御回路によって独立に制御できるため、加熱温度が異なる複数の加熱領域の数および範囲を任意に設定することができる。このため、加熱領域の数や範囲、加熱温度が相違する複数種類の鋼板に対応でき、高い汎用性が得られるようになり、相対的に設備コストが低減される。

第３発明では、複数の加熱領域の境界に位置するヒータは、隣接する加熱領域の加熱温度の影響を軽減するために同一加熱領域の他のヒータに比較して加熱温度が増減補正されるため、境界部分で加熱温度が急峻に変化させられるようになり、複数の加熱領域毎に所定の加熱温度となるように高い精度で加熱することができる。これにより、例えば熱間プレス加工を行って部分的に焼き入れ硬化させる場合、その焼き入れ硬化範囲や硬化の程度等を高い精度で管理することができる。

第４発明では、複数の加熱領域に従って配置された加熱温度が異なる複数のプレート部材を備えてホットプレートが構成されているため、その複数のプレート部材によって部分的に異なる温度に同時に加熱することができる。また、第５発明では、複数のプレート部材の境界に断熱材が配置されているため、その境界部分で加熱温度が急峻に変化させられ、複数の加熱領域毎に所定の加熱温度となるように高い精度で加熱することができる。これにより、例えば熱間プレス加工を行って部分的に焼き入れ硬化させる場合、その焼き入れ硬化範囲や硬化の程度等を高い精度で管理することができる。

第６発明では、一対のホットプレートにより鋼板を両側から挟んで加熱するため、加熱処理を短時間で行うことができるとともに一層高い精度で目的とする温度分布が得られる。

第７発明は、熱間プレス用鋼板を部分的に異なる温度に加熱する場合で、少なくとも一部をＡｃ３点以上に加熱するため、加熱後にプレス加工されて急冷されることにより、加熱温度に応じて部分的に焼き入れ硬化されて引張強度が部分的に異なるプレス成形品が得られる。その場合に、熱間プレス用鋼板を一度に加熱するため、その熱間プレス用鋼板の各部の温度管理が容易で高い精度で目的とする温度分布が得られ、その後のプレス加工で得られるプレス成形品の引張強度の大きさや強度分布の精度が向上する。

第８発明は、熱間プレス用鋼板にプレス加工を施すことにより引張強度が部分的に異なる所定のプレス成形品を製造する製造方法に関するもので、先ず加熱工程では、例えば上記第７発明の加熱装置を用いて加熱処理が行われることにより、少なくとも一部がＡｃ３点以上となるように熱間プレス用鋼板が部分的に異なる温度に同時に加熱される。その後、プレス成形工程でプレス加工が行われることにより、所定形状に成形されると同時に急冷により加熱温度に応じて焼き入れ硬化されて引張強度が部分的に異なるプレス成形品が得られる。その場合に、加熱工程では、熱間プレス用鋼板が部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱されるため、その加熱処理を容易に且つ短時間で行うことができるとともに、一度に加熱するため熱間プレス用鋼板の各部の温度管理が容易で高い精度で目的とする温度分布が得られ、その後のプレス加工で得られるプレス成形品の引張強度の大きさや強度分布の精度が向上する。

第９発明のプレス形成品は、単一の熱間プレス用鋼板が３つ以上の区域に分けられ、上記加熱装置や加熱方法などによりそれぞれ異なる温度まで加熱されるとともに、その中の２つ以上の区域がＡｃ３点以上であって互いに異なる温度に加熱され、その状態でプレス加工が行われることにより、その加熱温度の相違により引張強度が３段階以上で相違している３つ以上の区域を備えている。このように、プレス成形品の引張強度が部分的に３段階以上で変化させられているため、例えば成形品内の強度分布を最適化して衝撃吸収性能を高めつつ軽量化を図ったり、成形品全体の成形容易化を図ったりすることができるなど、プレス成形品の各種の性能を向上させることができる。

本発明の一実施例である加熱装置を用いて熱間プレス用鋼板を部分的に異なる温度に加熱する加熱工程を説明する図である。図１の加熱装置の概略構成を説明する図で、(a) は下側のホットプレートを示す平面図、(b) は(a) におけるIIB −IIB 断面図である。図２の加熱装置において、加熱温度が異なる複数の加熱領域が図２と異なる場合を説明する図である。ブランク材の加熱温度とプレス加工による焼き入れ硬化後のビッカース硬さＨｖとの関係を調べた結果の一例を示す図である。本発明の製造方法に従って車両のセンターピラー用の補強部材を製造した場合の各部の加熱温度とプレス加工後の引張強度との関係の一例を示す図である。本発明の加熱装置の他の実施例を説明する図で、ホットプレートが複数のプレート部材によって構成されている場合である。

引張強度が部分的に異なる所定のプレス成形品は、例えばセンターピラー用の補強部材やバンパー用補強部材等の車両用補強部材、ドアビームやロッカー等の車両用の他のプレス成形品、或いは車両用以外の補強部材その他のプレス成形品が対象である。何れも、熱間プレス用鋼板が部分的に異なる温度に加熱されるとともに、プレス加工によって所定形状に成形されると同時に急冷により加熱温度に応じて部分的に焼き入れ硬化され、引張強度が部分的に異なるプレス成形品が得られる。第１発明〜第７発明の加熱装置は、このようなプレス成形品の加熱工程に好適に用いられるが、平板状の鋼板を部分的に異なる温度に加熱する他の用途にも同様に用いることができる。

第１発明の加熱装置によって加熱される鋼板は、必ずしも熱間プレス用鋼板である必要はない。複数の加熱領域を互いに異なる加熱温度に同時に加熱できる複数の加熱手段としては、例えばシーズヒータが好適に用いられるが、ハロゲンヒータ等の近赤外線ヒータ、或いはその他のヒータを採用することもできる。異なる加熱温度に加熱する方法としては、ヒータそのものの温度を調節できる場合は、その温度を調節しても良いが、ヒータの数（密度）を変更したり加熱面とヒータとの間の距離を変更したりして加熱面の加熱温度を相違させることもできる。

第２発明では、多数のヒータが加熱面と平行な一平面内に位置するように互いに一定の間隔を隔ててホットプレートに設けられ、例えば円板形状やサイコロ形状等のヒータを碁盤目状に配置したり、長手状のヒータを互いに平行に一定の間隔で並列配置したりして構成される。この第２発明は、個々のヒータの温度を独立に制御できる場合で、加熱温度が異なる複数の加熱領域の数や範囲を、ヒータの配置形態により可能な範囲で任意に設定できる。例えばヒータが碁盤目状に配置されている場合は、加熱領域の形状についても任意に設定できる。

第３発明は、例えば隣接する加熱領域の加熱温度が高い場合は、境界に位置するヒータを目的とする加熱温度よりも低温とし、隣接する加熱領域の加熱温度が低い場合は、境界に位置するヒータを目的とする加熱温度よりも高温とすることにより、境界付近での温度変化を急峻にして加熱領域毎に目的とする加熱温度となるように高い精度で調整できる。

第４発明は、加熱温度が異なる複数のプレート部材によってホットプレートが構成されている場合で、この場合も、各プレート部材に設けられるヒータの温度を制御して加熱温度を任意に設定できることが望ましいが、各プレート部材の加熱温度に応じてヒータの数（密度）を変更したり加熱面とヒータとの間の距離を変更したりして加熱温度を異ならせることもできる。第５発明では、複数のプレート部材の境界に断熱材が配置されるが、第４発明の実施に際しては単に隙間を設けるだけでも良いし、複数のプレート部材を互いに密着させて配置することも可能である。互いに密着させる場合、可能であれば第３発明のように境界に位置するヒータの温度を補正することが望ましい。

第６発明では、一対のホットプレートにより鋼板を両側から挟んで加熱するが、他の発明の実施に際しては、例えば単一のホットプレート上に鋼板を載置するなどして、鋼板を片側から加熱するだけでも良い。

第７発明〜第９発明では、熱間プレス用鋼板の少なくとも一部をＡｃ３点以上に加熱するが、Ａｃ３点以上であっても温度によって焼き入れ硬さや引張強度は異なるため、熱間プレス用鋼板の全部をＡｃ３点以上で且つ部分的に異なる温度に加熱するようにしても良い。

第９発明のプレス成形品は、第１発明〜第８発明の加熱装置或いは加熱方法により、温度が異なる３つ以上の区域を同時に加熱するようにしても良いが、例えば特許文献２に記載のように複数工程で加熱しても差し支えない。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である加熱装置１０を用いて、所定形状に切断された平板状のブランク材１６を部分的に異なる温度に加熱する加熱工程を説明する図で、(a) は加熱前、(b) は加熱中、(c) は加熱後のブランク材１６を示す図である。加熱装置１０は、略水平に配置される下ホットプレート１２および上ホットプレート１４を備えており、例えば下ホットプレート１２上にブランク材１６を載置して上ホットプレート１４を図示しない昇降装置によって下降させることにより、それ等のホットプレート１２と１４との間でブランク材１６を挟んで加熱する。下ホットプレート１２の上面１２ｆおよび上ホットプレート１４の下面１４ｆは、ブランク材１６の両面に密着させられる平坦な加熱面に相当する。なお、下ホットプレート１２および上ホットプレート１４は、上下方向において対称的に構成されている点を除いて実質的に同様に構成されている。

図２は、下ホットプレート１２および制御系統を説明する図で、(a) は平面図、(b) は(a) におけるIIB −IIB 断面を示す図である。下ホットプレート１２は、単一の平板状のプレート部材にて構成されているとともに、多数の直線長手形状のシーズヒータ１８ａ〜１８ｍ（図１では単にシーズヒータ１８と記載）が、上面１２ｆと平行な一平面内に位置するように互いに平行に一定の間隔を隔てて並列配置されている。下ホットプレート１２には、上面１２ｆから所定の深さ位置に一定の間隔で多数の直線穴が上面１２ｆと平行で且つ互いに平行に設けられており、シーズヒータ１８ａ〜１８ｍはその穴内に埋設されている。また、この多数のシーズヒータ１８ａ〜１８ｍには、それぞれ温度センサ等を有する温度制御回路３２ａ〜３２ｍが接続されており、それ等の温度制御回路３２ａ〜３２ｍが制御装置３０によって個別に制御されることにより、シーズヒータ１８ａ〜１８ｍの温度がそれぞれ独立に制御される。

このような下ホットプレート１２においては、下ホットプレート１２を複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・に区分して、その加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・毎に上面１２ｆの温度（加熱温度）を互いに異なる任意の温度に同時に制御できる。加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・の数や範囲についても任意に設定することが可能で、図１、図２は、３本のシーズヒータ１８ａ〜１８ｃを含む加熱領域２０ａ、７本のシーズヒータ１８ｄ〜１８ｊを含む加熱領域２０ｂ、および３本のシーズヒータ１８ｋ〜１８ｍを含む加熱領域２０ｃの３つに区分した場合である。図３は別の区分の例で、(a) は、２本のシーズヒータ１８ａ、１８ｂを含む加熱領域２０ａ、６本のシーズヒータ１８ｃ〜１８ｈを含む加熱領域２０ｂ、および５本のシーズヒータ１８ｉ〜１８ｍを含む加熱領域２０ｃの３つに区分した場合で、(b) は、２本のシーズヒータ１８ａ、１８ｂを含む加熱領域２０ａ、３本のシーズヒータ１８ｃ〜１８ｅを含む加熱領域２０ｂ、３本のシーズヒータ１８ｆ〜１８ｈを含む加熱領域２０ｃ、および５本のシーズヒータ１８ｉ〜１８ｍを含む加熱領域２０ｄの４つに区分した場合であり、この他にも種々の態様が可能である。

上ホットプレート１４も下ホットプレート１２と同様に複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・に区分して、その加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・毎に下面１４ｆの温度（加熱温度）を互いに異なる任意の温度に同時に制御できる。そして、これ等のホットプレート１２、１４は、図１に示すようにそれぞれ同じ加熱領域２０ａ〜２０ｃに区分され、各加熱領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃの加熱温度がそれぞれ略同じ温度になるように温度調整され、その状態で図１(b) に示すようにブランク材１６を上下から挟むように上下両面に密着させられることにより、図１(c) に示すようにブランク材１６を加熱領域２０ａ〜２０ｃに対応する３つの部分１６ａ〜１６ｃに分けて互いに異なる温度となるように同時に加熱することができる。

その場合に、複数の加熱領域２０ａ〜２０ｃの境界に位置するヒータ、すなわちシーズヒータ１８ｃ、１８ｄ、１８ｊ、１８ｋ（図２参照）は、隣接する加熱領域の加熱温度の影響を軽減するために同一加熱領域の他のヒータに比較して加熱温度が増減補正される。具体的には、例えば中央の加熱領域２０ｂの加熱温度が最も高い場合、加熱領域２０ａ、２０ｃの加熱領域２０ｂ側端部に位置するシーズヒータ１８ｃ、１８ｋの温度を、目標温度差等に応じて低減補正する一方、加熱領域２０ｂの両端部に位置するシーズヒータ１８ｄ、１８ｊの温度を、目標温度差等に応じて増大補正する。これにより、境界部分で加熱温度が急峻に変化させられるようになり、複数の加熱領域２０ａ〜２０ｃ毎に目標加熱温度となるように高い精度で加熱することができ、ブランク材１６を部分１６ａ〜１６ｃ毎に高い精度でその目標加熱温度に加熱することができる。

一方、ブランク材１６は、Ａｃ３点以上からの急冷によりマルテンサイト変態を生じさせて焼き入れ硬化させることができる熱間プレス用鋼板にて構成されており、前記ホットプレート１２、１４の複数の加熱領域２０ａ〜２０ｃの少なくとも一部はＡｃ３点以上に加熱され、ブランク材１６も３つの部分１６ａ〜１６ｃの少なくとも一部がＡｃ３点以上に加熱される。したがって、その後のプレス成形工程でブランク材１６にプレス加工が施され、所定形状に成形されると同時に急冷されることにより、加熱温度に応じて部分的に焼き入れ硬化され、引張強度が部分的に異なるプレス成形品が得られる。図４は、ブランク材１６の加熱温度を種々変更しつつ、プレス加工による焼き入れ硬化後のビッカース硬さＨｖをＪＩＳ−Ｚ２２４４に規定の「ビッカース硬さ試験方法」に従って調べた結果の一例で、この場合のＡｃ３点は約７３０℃程度であり、そのＡｃ３点を超えるまで加熱すると焼き入れ硬化によってビッカース硬さＨｖが高くなる。また、Ａｃ３点以上であっても加熱温度に応じてビッカース硬さＨｖは相違し、加熱温度が８００℃程度になるビッカース硬さＨｖが３００程度となり、加熱温度が８５０℃〜９００℃程度になるとビッカース硬さＨｖは４００を超える。

図５は、本実施例の加熱工程およびプレス成形工程を経て製造されるプレス成形品の一例を説明する図で、プレス成形品として車両のセンターピラー用の補強部材６２を製造した場合である。図５の(a) は、熱間プレス用鋼板にて構成されている所定形状のブランク材６０を、前記図１〜図３に示す加熱装置１０を用いて４つの部分６０ａ〜６０ｄに区分して異なる温度に同時に加熱したもので、この例では上端Ｔ字部６０ａおよび下端Ｔ字部６０ｄは何れも７００℃、ピラー上部６０ｂは９００℃、ピラー下部６０ｃは８３０℃を目標温度として加熱した。図５の(b) は、(a) のように加熱されたブランク材６０にプレス加工を施して所定形状に成形した補強部材６２で、プレス成形の際の焼き入れ硬化により、ピラー上部６２ｂの引張強度は約１５００ＭＰａ、ビッカース硬さＨｖは約４５０となり、ピラー下部６２ｃの引張強度は約９８０ＭＰａ、ビッカース硬さＨｖは約３００となった。残りの上端Ｔ字部６２ａおよび下端Ｔ字部６２ｄは、何れも素材が元々有する強度で、引張強度は約５９０ＭＰａ、ビッカース硬さＨｖは約１８０であった。

このように、焼き入れ硬化によってピラー部６２ｂ、６２ｃの引張強度が高められることにより、側面衝突時等の所定の衝撃エネルギー吸収性能を適切に確保しつつ、薄肉化によって軽量化を図ることができる。特にピラー上部６２ｂの引張強度がピラー下部６２ｃの引張強度よりも高くされているため、乗員の頭部等を適切に保護しつつ所定の衝撃エネルギー吸収性能が得られるようになる。また、形状が複雑な上下のＴ字部６２ａ、６２ｄについては、非焼き入れ硬化部とされているものの、ブランク材６０の軟化温度以上の温度で加熱されて必要プレス圧が下げられるため、結果として１回の加熱処理によってブランク材６０全体を容易にプレス成形することができる。

ここで、本実施例の加熱装置１０は、ブランク材１６或いは６０に密着させられる平坦な加熱面（上面１２ｆ、下面１４ｆ）を有するとともに、多数のシーズヒータ１８ａ〜１８ｍによってその加熱面が複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・に区分して異なる加熱温度に加熱されるホットプレート１２、１４により、その加熱面の複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・の加熱温度に応じてブランク材１６、６０を部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱することができる。これにより、例えば図５に示すセンターピラー用の補強部材６２のように、ブランク材６０を部分的に焼き入れ硬化させるために部分的に異なる温度に加熱する場合に、その加熱処理を容易に且つ短時間で行うことができるとともに、一度に加熱するため温度管理が容易であり、高い精度で目的とする温度分布が得られる。

また、本実施例では、ホットプレート１２、１４がそれぞれ単一のプレート部材にて構成されている一方、そのプレート部材には一定の間隔を隔てて多数のシーズヒータ１８ａ〜１８ｍが設けられるとともに、それ等のシーズヒータ１８ａ〜１８ｍの温度はそれぞれ温度制御回路３２ａ〜３２ｍによって独立に制御できるため、加熱温度が異なる複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・の数および範囲を任意に設定することができる。このため、加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・の数や範囲、加熱温度が相違する複数種類のブランク材１６、６０等に対応でき、高い汎用性が得られるようになり、相対的に設備コストが低減される。

また、本実施例では、複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・の境界に位置するシーズヒータ、すなわち図２の例ではシーズヒータ１８ｃ、１８ｄ、１８ｊ、１８ｋは、隣接する加熱領域の加熱温度の影響を軽減するために同一加熱領域の他のシーズヒータに比較して加熱温度が増減補正されるため、境界部分で加熱温度が急峻に変化させられるようになり、複数の加熱領域２０ａ、２０ｂ、・・・毎に所定の加熱温度となるように高い精度で加熱することができる。これにより、例えばブランク材１６、６０に熱間プレス加工を行って部分的に焼き入れ硬化させる場合、その焼き入れ硬化範囲や硬化の程度、引張強度等を高い精度で管理することができる。

また、本実施例では、一対のホットプレート１２、１４によりブランク材１６、６０を両側から挟んで加熱するため、加熱処理を短時間で行うことができるとともに一層高い精度で目的とする温度分布が得られる。

また、本実施例は、熱間プレス用鋼板から成るブランク材１６、６０にプレス加工を施すことにより引張強度が部分的に異なる所定のプレス成形品を製造する場合で、先ず加熱工程では、図１〜図３に示す加熱装置１０を用いて加熱処理が行われることにより、少なくとも一部がＡｃ３点以上となるようにブランク材１６が部分的に異なる温度に同時に加熱される。その後、プレス成形工程でプレス加工が行われることにより、所定形状に成形されると同時に急冷により加熱温度に応じて焼き入れ硬化されることにより、例えば図５に示すセンターピラー用の補強部材６２のように引張強度が部分的に異なるプレス成形品が得られる。その場合に、加熱工程では、加熱装置１０によりブランク材１６、６０が部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱されるため、その加熱処理を容易に且つ短時間で行うことができるとともに、一度に加熱するためブランク材１６の各部分１６ａ〜１６ｃ、或いはブランク材６０の各部分６０ａ〜６０ｄの温度管理が容易で、高い精度で目的とする温度分布が得られ、その後のプレス加工で得られる補強部材６２等のプレス成形品の引張強度の大きさや強度分布の精度が向上する。

また、補強部材６２は、熱間プレス用鋼板の単一のブランク材６０が４つの区域６０ａ〜６０ｄに分けられ、加熱装置１０によりそれぞれ異なる温度まで加熱されるとともに、その中の２つの区域６０ｂ、６０ｃがＡｃ３点以上であって互いに異なる温度に加熱され、その状態でプレス加工が行われることにより、その加熱温度の相違により引張強度が３段階で相違している４つの区域６２ａ〜６４ｄを備えている。このように、引張強度が部分的に３段階で変化させられているため、焼き入れ硬化させられた高引張強度のピラー部６２ｂ、６２ｃにより側面衝突時等の所定の衝撃エネルギー吸収性能を適切に確保しつつ軽量化を図ることができるとともに、形状が複雑な上下のＴ字部６２ａ、６２ｄについてはＡｃ３点未満であってブランク材６０の軟化温度以上の温度にて加熱して成形容易化を図ることができ、ブランク材６０の１回の加熱処理によって補強部材６２の性能を向上させながら、容易に補強部材６２を得ることができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例１と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図６の(a) に示すホットプレート４０は、複数の加熱領域に従って配置された加熱温度が異なる複数のプレート部材４２、４４、４６を備えている場合で、それ等のプレート部材４２、４４、４６の境界にはそれぞれ断熱材４８が配置されているとともに、共通の単一の基台５０上に取り付けて使用される。図６の(b) は、加熱温度が異なる３種類のプレート部材４２、４４、４６を分離して示したもので、これ等のプレート部材４２、４４、４６は互いに同じ大きさであるが、埋設されているシーズヒータ５２の数が相違し、これにより加熱温度が互いに相違させられている。すなわち、この場合のシーズヒータ５２は互いに等しい発熱量で発熱するように構成されており、シーズヒータ５２の数が多いものほど加熱面４２ｆ、４４ｆ、４６ｆの加熱温度は高くなり、プレート部材４２、４４、４６の順番で高温になる。本実施例のホットプレート４０も、前記実施例１と同様に一対用意され、ブランク材１６を両側から挟んで加熱するように用いられる。

本実施例のホットプレート４０においても、複数の加熱領域に従って配置された加熱温度が異なる複数のプレート部材４２、４４、４６を備えており、それ等の加熱面４２ｆ、４４ｆ、４６ｆの加熱温度に応じてブランク材１６、６０等を部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱することができるため、前記実施例１と同様に加熱処理を容易に且つ短時間で行うことができるとともに、一度に加熱するため温度管理が容易である。また、複数のプレート部材４２、４４、４６の境界に断熱材４８が配置されているため、その境界部分で加熱温度が急峻に変化させられ、複数の加熱領域毎に所定の加熱温度となるように高い精度で加熱することができる。これにより、例えば図５に示す補強部材６２のように熱間プレス加工を行って部分的に焼き入れ硬化させる場合、その焼き入れ硬化範囲や硬化の程度等を高い精度で管理することができる。

なお、上記実施例の多数のシーズヒータ５２についても、前記実施例１と同様に個別に独立に温度調整できるように構成し、各プレート部材４２、４４、４６の加熱面４２ｆ、４４ｆ、４６ｆの加熱温度を任意に設定できるようにすることも可能である。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：加熱装置１２：下ホットプレート（ホットプレート）１２ｆ：上面（加熱面）１４：上ホットプレート（ホットプレート）１４ｆ：下面（加熱面）１６、６０：ブランク材（鋼板、熱間プレス用鋼板）１８、１８ａ〜１８ｍ、５２：シーズヒータ（加熱手段）２０ａ〜２０ｄ：加熱領域３２ａ〜３２ｍ：温度制御回路４０：ホットプレート４２、４４、４６：プレート部材４２ｆ、４４ｆ、４６ｆ：加熱面４８：断熱材６２：センターピラー用補強部材（プレス成形品）

Claims

平板状の鋼板を加熱する加熱装置であって、
前記鋼板に密着させられる平坦な加熱面を有するホットプレートと、
該ホットプレートの前記加熱面を複数の加熱領域に区分して、該複数の加熱領域を互いに異なる加熱温度に同時に加熱できる複数の加熱手段と、
を有し、前記加熱面の複数の加熱領域の加熱温度に応じて前記鋼板を部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱できる
ことを特徴とする鋼板の加熱装置。
前記ホットプレートは単一のプレート部材にて構成されている一方、
前記加熱手段は、前記加熱面と平行な一平面内に位置するように互いに一定の間隔を隔てて前記プレート部材に設けられている多数のヒータと、該多数のヒータに対応して設けられて該ヒータの温度をそれぞれ独立に制御できる多数の温度制御回路とを備えており、前記加熱温度が異なる複数の加熱領域の数および範囲を任意に設定できる
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板の加熱装置。
前記複数の加熱領域の境界に位置するヒータは、隣接する加熱領域の加熱温度の影響を軽減するために同一加熱領域の他のヒータに比較して加熱温度が増減補正される
ことを特徴とする請求項２に記載の鋼板の加熱装置。
前記ホットプレートは、前記複数の加熱領域に従って配置された加熱温度が異なる複数のプレート部材を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板の加熱装置。
前記複数のプレート部材の境界には断熱材が配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の鋼板の加熱装置。
前記鋼板に密着させられる平坦な加熱面を有するとともに、前記複数の加熱手段によって該加熱面が複数の加熱領域に区分して加熱される前記ホットプレートは、該鋼板を両側から挟んで加熱するように一対設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の鋼板の加熱装置。
前記鋼板は熱間プレス用鋼板で、
前記複数の加熱領域の少なくとも一部をＡｃ３点以上に加熱することにより、前記熱間プレス用鋼板の少なくとも一部を該Ａｃ３点以上に加熱する
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の鋼板の加熱装置。
熱間プレス用鋼板にプレス加工を施すことにより引張強度が部分的に異なる所定のプレス成形品を製造する方法であって、
前記熱間プレス用鋼板の少なくとも一部がＡｃ３点以上となるように部分的に異なる温度に１回の加熱処理で同時に加熱する加熱工程と、
該加熱工程で部分的に異なる温度に加熱された前記熱間プレス用鋼板にプレス加工を行って、所定形状に成形すると同時に急冷により加熱温度に応じて焼き入れ硬化させて引張強度を部分的に異ならせるプレス成形工程と、
を有することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
単一の熱間プレス用鋼板を、少なくとも一部がＡｃ３点以上となるように部分的に異なる温度に加熱した後、プレス加工で所定形状に成形すると同時に急冷することにより、前記Ａｃ３点以上に加熱された部分が焼き入れ硬化させられ、該焼き入れ硬化によって部分的に引張強度が相違させられたプレス成形品であって、
３つ以上の区域に分けられてそれぞれ異なる温度まで加熱されるとともに、その中の２つ以上の区域は前記Ａｃ３点以上であって互いに異なる温度に加熱され、その状態で前記プレス加工が行われることにより、該加熱温度の相違により引張強度が３段階以上で相違している３つ以上の区域を備えている
ことを特徴とするプレス成形品。