JP2014147963A - 鋼板の赤外線加熱方法、加熱成形方法、赤外炉および車両用部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
鋼板の赤外線加熱方法は、鋼板をA3点以上まで一様に赤外線加熱する全体加熱工程と、全体加熱工程後、鋼板に照射されている赤外線の強度を部分的に低下させ、鋼板に、A3点以上の温度を持った第1の領域と、A1点未満の温度を持った第2の領域と、を形成する温度分布制御工程と、を含む。
【選択図】図1
Description
鋼板をA3点以上の温度まで一様に赤外線加熱する全体加熱工程;
全体加熱工程後、鋼板に照射されている赤外線の強度を部分的に低下させ、鋼板に、A3点以上の温度を持った第1の領域と、A1点未満の温度を持った第2の領域と、を形成する温度分布制御工程。
鋼板をA3点以上まで一様に赤外線加熱する全体加熱工程;
全体加熱工程後、鋼板に照射されている赤外線の強度を部分的に低下させ、鋼板に、A3点以上の温度を持った第1の領域と、A1点未満の温度を持った第2の領域と、を形成する温度分布制御工程;
温度分布制御工程後、第1の領域は、臨界速度以上で急冷および成形されて焼入れされ、第2の領域は、前記臨界速度未満で冷却および成形される、成形工程。
第1の視点に基づく第2の視点に係る鋼板の加熱成形方法によってプレス成形され、一つの部品内に強度の異なる第1および第2の領域を有する車両用部品。
ワークの一面に対向する出力調整自在な複数の赤外線ランプ;
ワークの他面に対向し、赤外線を反射する反射面;
複数の赤外線ランプの出力を、これら複数の赤外線ランプとワークとの位置関係に応じて設定する一又は複数のコントローラ;
鋼板をA3点以上まで一様に赤外線加熱した後、複数の赤外線のランプの出力を制御して、鋼板に照射されている赤外線の強度を部分的に低下させ、鋼板に、A3点以上の温度を持った第1の領域と、A1点未満の温度を持った第2の領域と、を形成する。
(1)第1の領域ないし一様加熱時の目標温度範囲:Ac3〜1000℃、Ac3〜980℃、Ac3〜950℃、Ac3〜925℃、Ac3〜900℃。
(2)第2の領域の最終目標温度範囲:500℃〜Ac1、600〜780℃、650〜750℃、700〜725℃。
図1は、実施形態1に係る加熱工程と成形工程を説明するための工程図であって、加熱工程および成形工程における鋼板の温度履歴を図示している。
本実施形態2では、上記工程を好適に実施できる赤外炉およびそれによる加熱工程の一例を説明する。図2は、実施形態2に係る赤外炉の基本構造を説明するブロック図である。
図2を参照して、実施形態2に係る赤外炉10の基本構造を説明する。赤外炉10は、鋼板Wの一面に対向する複数の赤外線ランプ1と、鋼板Wの他面に対向し、赤外線を反射する反射面3と、複数の赤外線ランプ1の出力を個別に設定可能なコントローラ4と、を備えている。コントローラ4は、複数の赤外線ランプ1のオンオフ制御および出力制御を行う。赤外炉10において、鋼板Wの一面に入射する赤外線の強度は、鋼板Wの位置に応じて可変できる。
図3(A)および図3(B)を参照すると、全体加熱工程では、複数の赤外線ランプ1のうち、鋼板Wの第1の領域R1に対向する複数の赤外線ランプ1aと、鋼板Wの第2の領域R2に対向する複数の赤外線ランプ1bは、いずれも高強度の赤外光2aを放射する。したがって、第1および第2の領域R1,R2の一面には高強度の赤外光2aが入射し、同時に、鋼板Wの他面には、反射面3からの反射光2cが入射する。これによって、図3(C)に示すように、鋼板Wは一様に加熱される。
図4(A)および図4(B)を参照すると、上記全体加熱工程に引き続く温度分布制御工程では、複数の赤外線ランプ1のうち、鋼板Wの第1の領域R1に対向する複数の赤外線ランプ1aは引き続き高強度の赤外光2aを放射する一方、鋼板Wの第2の領域R2に対向する複数の赤外線ランプ1bは低強度の赤外光2bを放射する。したがって、第1の領域R1の一面には高強度の赤外光2aが入射し、第2の領域R2の一面には低強度の赤外光2bが入射し、同時に、鋼板Wの他面には、反射面3からの反射光2cが入射する。
本実施形態3では、実施形態2の赤外炉10によって赤外線加熱され、続いて、実施形態1で説明したようにダイクエンチされる鋼板の温度履歴を説明する。図5は、実施形態3の加熱工程および成形工程における鋼板の温度履歴を示すグラフである。図6は、鋼のCCT図(連続冷却変態線図)である。
本実施形態4では、下記の表1に、鋼板の第1および第2の領域の温度履歴設定の一例を示す。
本実施形態5では、以上説明した加熱工程を好適に実施できる赤外炉の一例を説明する。図7(A)〜(C)は、実施形態5に係る赤外炉の構造およびこの赤外炉によって加熱されたワークの特性分布を図示する模式図である。
ここで、領域の設定温度(例えば、約400〜900℃)に応じた赤外線ランプの出力調整方法の一例を実験結果に基づいて説明する。赤外線加熱される鋼板としては、厚み1.6mm、長さ100mm、幅80mmのボロン鋼板を用い、その中央に熱電対を取り付け、複数の赤外線ランプから出力される赤外線の強度を約50〜100%の間で変えて赤外線加熱をそれぞれ行い、ボロン鋼板の温度変化をそれぞれ測定した。
1a 第1の領域に対向する一又は複数の赤外線ランプ
1b 第2の領域に対向する一又は複数の赤外線ランプ
2a 第1の領域に対向する赤外線ランプから放射される赤外光、高強度の赤外光
2b 第2の領域に対向する赤外線ランプから放射される赤外光、低強度の赤外光
2c 反射光
3 反射面
4 コントローラ
5 物体
7 冷却材
10 赤外炉、赤外線加熱装置
W 鋼板、ワーク
R1 第1の領域、高強度部、焼入れ強化部
R2 第2の領域、低強度部、低硬度部、
T 徐変部、遷移部
20 加熱工程
20a 全体加熱工程,一様加熱工程
20b 温度分布制御工程
21 成形工程
25a 第1の領域R1の温度推移線
25b 第2の領域R2の温度推移線
Claims (9)
- 鋼板をA3点以上の温度まで一様に赤外線加熱する全体加熱工程と、
前記全体加熱工程後、前記鋼板に照射されている赤外線の強度を部分的に低下させ、前記鋼板に、A3点以上の温度を持った第1の領域と、A1点未満の温度を持った第2の領域と、を形成する温度分布制御工程と、
を含む、ことを特徴とする赤外線加熱方法。 - 前記温度分布制御工程では、前記第1の領域に対向する一又は複数の赤外線ランプの出力に対して、前記第2の領域に対向する一又は複数の赤外線ランプの出力を相対的に低下させる、ことを特徴とする請求項1記載の赤外線加熱方法。
- 前記温度分布制御工程後の成形工程において、前記第1の領域は急冷されて焼入れされ、前記第2の領域は焼入れされない、ことを特徴とする請求項1記載の赤外線加熱方法。
- 前記成形工程において、前記第1および第2の領域の冷却目標温度は共通であることを特徴とする請求項3記載の赤外線加熱方法。
- 前記全体加熱工程および前記温度分布制御工程において、
前記鋼板の一面に向かって赤外線が照射されると共に、
前記鋼板の他面には、前記一面に向かって照射された赤外線の反射光が照射される、
ことを特徴とする請求項1記載の赤外線加熱方法。 - 前記温度分布制御工程において、
前記第1の領域は、A3点以上からA3点プラス10%の範囲に加熱され、
前記第2の領域は、A1点未満からA1点マイナス10%の範囲に加熱される、
ことを特徴とする請求項1記載の赤外線加熱方法。 - 鋼板をA3点以上の温度まで一様に赤外線加熱する全体加熱工程と、
前記全体加熱工程後、前記鋼板に照射されている赤外線の強度を部分的に低下させ、前記鋼板に、A3点以上の温度を持った第1の領域と、A1点未満の温度を持った第2の領域と、を形成する温度分布制御工程と、
前記温度分布制御工程後、前記第1の領域は、臨界速度以上で急冷および成形されて焼入れされ、前記第2の領域は、前記臨界速度未満で冷却および成形される、成形工程と、
を含む、ことを特徴とする鋼板の加熱成形方法。 - 請求項7記載の鋼板の加熱成形方法によってプレス成形され、一つの部品内に強度の異なる前記第1および第2の領域を有することを特徴とする車両用部品。
- ワークの一面に対向する出力調整自在な複数の赤外線ランプと、
前記ワークの他面に対向し、赤外線を反射する反射面と、
前記複数の赤外線ランプの出力を、前記複数の赤外線ランプと前記ワークとの位置関係に応じて設定する一又は複数のコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記鋼板をA3点以上まで一様に赤外線加熱した後、前記複数の赤外線のランプの出力を制御して、前記鋼板に照射されている赤外線の強度を部分的に低下させ、前記鋼板に、A3点以上の温度を持った第1の領域と、A1点未満の温度を持った第2の領域と、を形成する、
ことを特徴とする赤外炉。
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