JP2014166645A - Method for manufacturing metallic structure material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や建築構造物などの構造材として用いられる断面ハット状、断面L字状、あるいはその他の形状の金属製構造材を好適に製造するための方法に関する。 The present invention relates to a method for suitably producing a metal structural material having a cross-sectional hat shape, a cross-sectional L-shape, or other shapes used as a structural material for automobiles and building structures.
自動車などの車両の車体構成部材として、断面ハット状の金属製構造材がよく用いられている。従来では、このような形態の金属製構造材を製造するための方法として、たとえば特許文献1に記載の方法がある。
同文献に記載の方法では、素材となる平板状の金属板を断面ハット状にプレス加工するが、その際には、部分的なプレス加工を繰り返すことにより、金属板の一部が偏平なZ字状に折り返された形状のコーナ部を形成している。このような構成によれば、コーナ部の剛性が高まり、金属製構造材全体の強度をも高めることが可能である。
A metal structural material having a hat-shaped cross section is often used as a vehicle body component of a vehicle such as an automobile. Conventionally, as a method for producing such a metal structure material, for example, there is a method described in
In the method described in this document, a flat metal plate as a raw material is pressed into a cross-sectional hat shape. In this case, a partial Z of the metal plate is flattened by repeating partial pressing. The corner part of the shape folded in the shape of a letter is formed. According to such a configuration, it is possible to increase the rigidity of the corner portion and to increase the strength of the entire metal structural material.
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるような不具合があった。 However, the prior art has the following problems.
第1に、金属製構造材を製造する場合には、全体の薄肉化や軽量化を図りつつ、強度のさらなる向上を図ることを目的として、応力が集中し易いコーナ部に焼入れを施したい場合がある。ところが、従来においては、コーナ部を形成した後に焼入れを施すべくコーナ部の加熱および冷却処理を行なうと、このコーナ部に歪みが生じ、金属製構造材全体が変形する虞がある。一方、コーナ部を形成する前に焼入れを施したのでは、コーナ部を形成する際の成形性が悪化し、コーナ部の形成作業が困難化する不具合がある。
第2に、前記従来技術においては、金属板の一部が偏平なZ字状に折り返されるように金属板に複数回のプレス加工を施す必要がある。このため、プレス作業工程数が多く、生産性はさほど良好ではないため、製造コストが高価となる不具合もある。
First, in the case of manufacturing a metal structural material, when it is desired to quench the corner portion where stress tends to concentrate for the purpose of further improving the strength while reducing the overall thickness and weight. There is. However, conventionally, if the corner portion is heated and cooled to be quenched after the corner portion is formed, the corner portion may be distorted and the entire metal structure may be deformed. On the other hand, if quenching is performed before the corner portion is formed, there is a problem that the formability at the time of forming the corner portion deteriorates and the corner portion forming operation becomes difficult.
Secondly, in the prior art, it is necessary to press the metal plate a plurality of times so that a part of the metal plate is folded back into a flat Z shape. For this reason, since there are many press work processes and productivity is not so favorable, there also exists a malfunction that manufacturing cost becomes expensive.
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、第1および第2の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもち、かつ前記コーナ部の補強が適切に図られた金属製構造材を、少ない作業工程数によって生産効率よく廉価に製造することが可能な金属製構造材の製造方法を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and has a structure in which the first and second plate-like portions are connected via the corner portion, and the corner portion is appropriately reinforced. It is an object of the present invention to provide a method for producing a metal structural material capable of producing the metal structural material shown in (1) with a low number of work steps with high production efficiency and at a low cost.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明により提供される金属製構造材の製造方法は、素材となる金属板に加工を施すことにより、第1および第2の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもつ金属製構造材を製造するための方法であって、前記金属板のうち、前記コーナ部として形成される部位を加熱する加熱工程と、型を用いて前記金属板にプレス加工を施すことにより、前記金属板のうち、前記加熱が施された部位を前記金属板の厚み方向に膨出した膨出部として形成するとともに、前記型を用いて前記膨出部を冷却することにより前記膨出部に焼入れを施すダイクエンチ工程と、前記金属板のうち、前記膨出部を前記コーナ部とし、かつ前記膨出部の両側に繋がっている部分を前記第1および第2の板状部とするように、前記膨出部
と前記第2の板状部との境界部分を屈曲させる曲げ加工工程と、を有していることを特徴としている。
The method for producing a metal structure material provided by the present invention is a metal structure having a structure in which the first and second plate-like portions are connected via a corner portion by processing a metal plate as a raw material. A method for manufacturing a material, comprising: a heating step of heating a portion of the metal plate that is formed as the corner portion; and pressing the metal plate using a mold. The heated portion is formed as a bulging portion bulging in the thickness direction of the metal plate, and the bulging portion is quenched by cooling the bulging portion using the mold. The die quenching step to be applied, and the metal plate, the bulging portion as the corner portion, and the portions connected to both sides of the bulging portion as the first and second plate-like portions, A boundary portion between the bulging portion and the second plate-like portion It is characterized in that it has a bending step of bending, the a.
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第1に、前記方法によって製造される金属製構造材は、コーナ部に膨出部が形成されて剛性が高められ、しかもこの膨出部には焼入れが施されたものとなる。このため、コーナ部の高強度化が効率良く図られたものとなり、全体の厚肉化や重量の増大化を抑制しつつ、高強度の金属製構造材を適切に得ることが可能となる。
第2に、コーナ部に位置する膨出部の形成および焼入れは同時に行なわれる。また、前記従来技術とは異なり、金属板に対するプレス加工を多数回にわたって行なう必要も無くなり、加工工程数を少なくすることができる。したがって、金属製構造材の生産性の向上を図り、製造コストの低減化を好適に図ることができる。
According to such a configuration, the following effects can be obtained.
First, the metal structural material manufactured by the above method has a bulged portion formed in the corner portion to increase the rigidity, and the bulged portion is quenched. For this reason, the strength of the corner portion is increased efficiently, and it is possible to appropriately obtain a high-strength metal structural member while suppressing the increase in the overall thickness and weight.
Second, the formation and quenching of the bulges located at the corners are performed simultaneously. Unlike the prior art, it is not necessary to press the metal plate many times, and the number of processing steps can be reduced. Therefore, the productivity of the metal structural material can be improved, and the manufacturing cost can be suitably reduced.
本発明において、好ましくは、前記ダイクエンチ工程においては、前記金属板を幅方向に圧縮し、前記膨出部の増肉化を図る。 In the present invention, preferably, in the die quench step, the metal plate is compressed in the width direction to increase the thickness of the bulging portion.
このような構成によれば、コーナ部の剛性を一層高めることができる。 According to such a structure, the rigidity of a corner part can be improved further.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
まず、本発明の製造方法によって製造される図1の金属製構造材1を説明する。
この金属製構造材1は、断面ハット状の部材であり、たとえば自動車の車体構成部品(補強部材を含む)として用いられるものである。この金属製構造材1は、上板部としての第1の板状部11と、左右一対の側板部としての第2の板状部12と、これら第1および第2の板状部11,12との中間に位置してこれらを一体的に繋ぐ一対のコーナ部Cとを有している。第2の板状部12の下部には、第3の板状部13が屈曲した状態で連設されている。コーナ部Cは、後述する製造方法から理解されるように、増肉が図られているとともに、焼入れ処理も施された部分である。
First, the metal
This metal
次に、金属製構造材1の製造方法の一例を、図2を参照して説明する。
Next, an example of the manufacturing method of the metal
まず、金属製構造材1の原材料として、図2(a)に示すような矩形平板状の金属板1A(鋼板)を準備し、この金属板1Aのうち、後の工程においてコーナ部Cとして形成される2箇所の部位14(2条の帯状領域)を局所的に加熱する。この加熱は、たとえば通電による加熱や、高周波加熱などにより行なうことができるが、その具体的な加熱方法は問わない。加熱温度は、後述する焼入れが可能な温度であり、たとえば850〜900℃である。
First, a rectangular plate-
次いで、図2(b)に示すように、プレス用の金型である上型20,21、および下型22を用いて、金属板1Aに2条の膨出部15を形成するとともに、この膨出部15に焼入れを施すダイクエンチを行なう。このことにより、同図(c)に示すような形態の金属板1Aが得られる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), two bulging
この点をより具体的に説明すると、まず、図2(b)に示す下型22は、その上面部が平面状であり、金属板1Aの下面全体を受けるためのものである。これに対し、上型20は、金属板1Aの幅方向略中央寄り領域を押さえるためのものであるが、その下面部には、下向き開口の左右一対の凹溝部20aを有している。この凹溝部20aは、金属板1Aの前記した2条の加熱部位14の直上に位置合わせする。一対の上型21は、金属板1Aの左右両端面19に当接させて、それら両端面19を金属板1Aの中央寄り方向に押圧するためのものである。一対の上型21によって金属板1Aを左右幅方向に圧縮すると、2条の加熱部位14は、圧縮変形を生じて凹溝部20a内に進入するように膨出(隆起)し、2条の膨出部15が形成される。各膨出部15は、左右幅方向圧縮変形によって形成されたものであるために、増肉が図られた部位となっている(金属板1Aの他の部分よりも厚みが大きい)。
This point will be described in more detail. First, the
一方、上型20および下型22は、たとえば内部に冷却用の通水路(図示略)を備えており、金属板1Aに対する冷却機能を有している。このことにより、金属板1Aに膨出部15を形成すると同時に、この膨出部15を冷却し、焼入れを施すことが可能である。なお、図2(b)においては、凹溝部20aが断面矩形状とされ、この凹溝部20aの内壁と膨出部15の外面との間に隙間が形成されているが、好ましくは、凹溝部20aは、膨出部15の外面に対応した断面形状(たとえば、半円状)とされて、凹溝部20aの内壁が膨出部15の外面に接触し、膨出部15の冷却が効率よく行なわれるように構成される(後述の図3も同様)。
On the other hand, the upper mold |
その後、図2(c)の金属板1Aについては、同図(d),(e)に示すように、曲げ加工を施す。この曲げ加工は、第1の板状部11を上下の型30,31によって挟んだ状態において、一対の型32を利用して第2の板状部12を下方に押し下げることにより行なう。膨出部15は、焼入れが施され、他の部分よりも高硬度の部位となっているために、前記の曲げ加工によれば、膨出部15と第2の板状部12との境界部分が屈曲し、第2の板状部12が膨出部15の一端から下向きに延びるように加工することができる。この曲げ加工では、第3の板状部13をも形成することが可能であるが、この第3の板状部13については、別工程で形成してもよい。
Thereafter, the
前記したような一連の工程により、図1に示した金属製構造材1を適切に製造することが可能であり、次のような作用が得られる。
Through the series of steps as described above, the metal
すなわち、金属製構造材1は、各コーナ部Cに焼入れが施されており、しかもこのコーナ部Cは、膨出部15を有しているために、強度が高められたものとなる。とくに、本実施形態では、図2(b)を参照して説明したように、膨出部15は、増肉が図られた部分であるために、コーナ部Cの強度は一層高いものとなる。このため、金属製構造材1の全体の厚肉化や重量増大を適切に抑制しつつ、高強度化を効率よく図ることが可能であり、軽量かつ高強度の性能が要求される車体構成部材などとして用いるのに好適なものとなる。
That is, in the metal
前記した製造方法では、コーナ部Cに位置する膨出部15の形成および焼入れは同時に行なわれている。また、膨出部15の形成に際し、金属板1Aに対するプレス加工を多数回にわたって繰り返し行なうような必要はない。図2(a)に示す金属板1Aの加熱工程から同図(e)に示す金属板1Aの曲げ工程までの作業工程総数は少ない。したがって、
金属製構造材1の生産性がよく、その製造コストも廉価にすることができる。
In the manufacturing method described above, the formation and quenching of the bulging
The productivity of the metal
図3および図4は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。 3 and 4 show another embodiment of the present invention. In these drawings, elements that are the same as or similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment.
図3に示す実施形態においては、金属板1Aにダイクエンチを施すための手段として、下型22に一対の凸状部22aを形成し、これら凸状部22aによって金属板1Aの加熱部位14を押圧している。このような手段によれば、同図(b)に示すように、凸状部22aによる押圧作用により、加熱部位14を上型20の凹状部20a側に突出させ、膨出部15Aを形成することができる。もちろん、この膨出部15Aを冷却し、焼入れすることもできる。 本実施形態によれば、膨出部15Aの増肉化を図ることは難しいものの、やはり膨出部15Aの形成、およびその焼入れにより、この部分の高強度化を適切に図ることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 3, as means for performing die quenching on the
図4に示す金属製構造材1’は、断面略L字状であり、その全体構成は、1つずつの第1および第2の板状部11,12が1つのコーナ部Cを介して繋がった構成である。本発明は、このような構成の金属製構造材1’を製造する場合にも適用可能である。なお、金属製構造材1’の製造工程は、図2を参照して説明した工程と比較すると、膨出部15を1つのみ設けるなどの点で相違する点はあるものの、その基本的な構成は同様であるため省略する。
The metal
本発明の適用対象となる金属製構造材は、第1および第2の板状部がコーナ部を介して繋がった構造をもつ金属製構造材であり、金属製構造材の全体が前記したような構造であってもよいし、金属製構造材の一部が前記したような構造であってもよい。第1および第2の板状部やコーナ部の具体的な数は限定されない。板状部としては、第1および第2の板状部とは別に、第3あるいは第4の板状部などがさらに設けられていてもよい。金属製構造材に複数のコーナ部を形成する場合、それら全てのコーナ部に膨出部を形成し、また焼入れを施す必要もない。 The metal structural material to which the present invention is applied is a metal structural material having a structure in which the first and second plate-like portions are connected via a corner portion, and the entire metal structural material is as described above. The structure may be such that a part of the metal structural material is as described above. The specific number of the first and second plate-like parts and corner parts is not limited. As the plate-like portion, in addition to the first and second plate-like portions, a third or fourth plate-like portion may be further provided. In the case where a plurality of corner portions are formed in a metal structural material, it is not necessary to form bulge portions in all the corner portions and to perform quenching.
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る金属製構造材の製造方法の各工程の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each step of the method for manufacturing a metal structural material according to the present invention can be variously changed within the intended scope of the present invention.
C コーナ部
1,1’ 金属製構造材
1A 金属板
11,12 第1および第2の板状部
14 加熱部位
15,15A 膨出部
20〜22 型
30〜32 型
Claims (2)
前記金属板のうち、前記コーナ部として形成される部位を加熱する加熱工程と、
型を用いて前記金属板にプレス加工を施すことにより、前記金属板のうち、前記加熱が施された部位を前記金属板の厚み方向に膨出した膨出部として形成するとともに、前記型を用いて前記膨出部を冷却することにより前記膨出部に焼入れを施すダイクエンチ工程と、
前記金属板のうち、前記膨出部を前記コーナ部とし、かつ前記膨出部の両側に繋がっている部分を前記第1および第2の板状部とするように、前記膨出部と前記第2の板状部との境界部分を屈曲させる曲げ加工工程と、
を有していることを特徴とする、金属製構造材の製造方法。 A method for producing a metal structural material having a structure in which the first and second plate-like portions are connected via a corner portion by processing a metal plate as a material,
Of the metal plate, a heating step of heating a portion formed as the corner portion;
By pressing the metal plate using a mold, the heated portion of the metal plate is formed as a bulging portion that bulges in the thickness direction of the metal plate, and the mold is A die quench step of quenching the bulging portion by cooling the bulging portion using,
Of the metal plate, the bulging part and the bulging part are used as the corner part and the parts connected to both sides of the bulging part are the first and second plate-like parts. A bending step of bending a boundary portion with the second plate-shaped portion;
A method for producing a metal structural material, comprising:
前記ダイクエンチ工程においては、前記金属板を幅方向に圧縮し、前記膨出部の増肉化を図る、金属製構造材の製造方法。 It is a manufacturing method of the metal structure material according to claim 1,
In the die quench step, the metal plate is compressed in the width direction to increase the thickness of the bulged portion, and the method for manufacturing a metal structural material.
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