JP2014233757A - 板状ワークの加熱方法及び加熱装置並びにホットプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状を有する板状ワークの広い範囲を容易に所定の温度範囲内に加熱できる簡素な構成の板状ワークの加熱方法及び加熱装置を提供し、さらにそのような加熱方法を利用できるホットプレス成形方法を提供する。【解決手段】幅方向の断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域１１と、第１領域１１の一部に隣接して一体に設けられた第２領域１２と、を有する板状ワークＷを加熱する際、第２領域１２を加熱した後で、少なくとも第１領域１１を長手方向に通電加熱し、これにより第１領域１１及び第２領域１２を所定温度範囲内に加熱する。【選択図】図１

Description

本発明は、第１領域と第２領域を有する板状ワークを加熱するための板状ワークの加熱方法及び加熱装置と、これらを利用したホットプレス成形方法に関する。

従来、板状ワークに電極対を接触させ、電極間に電流を流して通電加熱する方法が知られている。この方法では、炉内に板状ワークを収容して行う、所謂炉加熱に比べて、加熱装置のコンパクト化を図れる。その反面、板状ワークの形状により加熱温度ムラが生じ易いことも知られている。そのため、このような通電加熱方法は、帯板、四角形等のシンプルな形状の板状ワークを加熱する際に利用されることが多かった。

近年ではシンプルな形状以外の板状ワークにも通電加熱を利用することが提案されている。例えば下記特許文献１では、自動車の構造部品のホットプレス成形において、複数の形状が組み合わされたような形状の板材を加熱する金属板の抵抗加熱方法が提案されている。
この特許文献１では、板状ワークに４個以上の電極を取り付け、２個の電極を選択して通電することで、複数の形状が組み合わされたような形状の板状ワークを均一な温度に加熱することができるとされている。

下記特許文献２には、板状ワークの一部の領域を焼入れしてプレス加工する方法が記載されている。この方法は、プレス加工する板状ワークの幅を長手方向で異ならせることで、一対の電極間に通電した際に電流密度が高い部位を設け、この部位を焼入れ温度以上に加熱している。ここでは、他の部位では電流密度が低いために焼入れ温度未満に維持されている。

特開２０１１−１８９４０２号公報 特許４５６３４６９号公報

しかしながら、特許文献１のように板状ワークに複数の電極対を取り付けて通電加熱を行う加熱装置では、板状ワークを均一に加熱するために電極対が多数必要となるため、加熱装置の構造が複雑であった。
一方、特許文献２のように、板状のワークの複雑な形状を利用して部分加熱するのであれば、加熱装置の構造を簡素化することは可能であるものの、板状のワークの広い範囲を均一に加熱するとすれば、予め板状ワークの形状を熱処理に合わせた形状にしなければならず、生産性が低下する。

このような複数の形状が組み合わされたような形状を有する板状ワークを通電加熱する際、装置構成を簡素化するために長手方向の全長に電流を流して通電加熱することも考えられる。
ところが、単に長手方向の両端側から通電するとすれば、長手方向と直交する断面積が長手方向の途中位置で増加したり減少したりするため、電流流路に括れ部分や張出部分等が生じ、長手方向の途中位置で幅方向の電流密度の分布が過度に不均一になる。その結果、長手方向の途中位置に過剰に加熱された部位や過剰に加熱不足の部位が生じてしまい、全体を均一に加熱することは不可能であった。

そこで本発明では、複雑な形状を有する板状ワークの広い範囲を容易に所定の温度範囲内に加熱できる、簡素な構成の板状ワークの加熱方法及び加熱装置を提供することを第１の目的とし、そのような加熱方法を利用できるホットプレス成形方法を提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成する本発明の板状ワークの加熱方法は、幅方向の断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域の一部に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、第２領域を加熱した後、少なくとも第１領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱する方法である。

この板状ワークの加熱方法は、幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域の一部に幅方向に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、第２領域を加熱した後、第１領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱することができる。

その場合、板状ワークが長軸に沿う狭幅部と広幅部と、を備え、第１領域は、狭幅部と、狭幅部の両側縁をそれぞれ長軸に沿って延長して得られる仮想区画線により広幅部内に区画された仮想延長部と、を有していてもよい。

この方法では、一対の電極を幅方向に配置して板状ワークの表面に接触させ、一方又は双方の電極を通電しつつ長手方向に移動させることで、第１領域を長手方向に通電加熱することができる。第２領域は、通電加熱、誘導加熱、炉加熱又はヒータ加熱の何れかにより加熱してもよい。第２領域を所定温度範囲より高い温度に加熱した後、第１領域を通電加熱するのが好適である。

この板状ワークの加熱方法では、幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域の長手方向に隣接して一体に設けられ第１領域より幅広の第２領域と、を有し、第２領域を加熱した後、第１領域及び第２領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱することもできる。

この方法では、第２領域は、通電加熱、誘導加熱、炉加熱又はヒータ加熱の何れかにより加熱してもよい。
さらに第２領域を所定温度範囲より低い温度に加熱した後、第１領域及び第２領域を通電加熱するのが好適である。

これらの方法では、一対の電極を幅方向に配置して板状ワークの表面に接触させ、一方又は双方の電極を通電しつつ長手方向に移動させることで、第１領域を長手方向に通電加熱するのが好適である。

上記第１の目的を達成する本発明の板状ワークの加熱装置は、幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域の一部に幅方向に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、第１領域を加熱する第１加熱部と、第２領域を加熱する第２加熱部と、を備え、第１加熱部は、幅方向に沿って配置されて板状ワークの表面に接触する一対の電極と、一方又は双方の電極を通電しつつ断面積の変化に対応するように長手方向に移動させる駆動機構と、を有する。

上記第１の目的を達成する本発明の他の板状ワークの加熱装置は、幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域と長手方向に隣接して一体に設けられて第１領域より幅広の第２領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、第２領域を加熱する部分加熱部と、第１領域及び第２領域を加熱する全体加熱部と、を備え、全体加熱部は幅方向に沿って配置されて板状ワークの表面に接触して通電する一対の電極を有する。

上記第２の目的を達成する本発明のホットプレス成形方法は、幅方向の断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークを、加熱してプレス成形するホットプレス成形方法であって、第２領域を加熱した後、少なくとも第１領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱して、プレス型により加圧する方法である。

本発明の上記ホットプレス成形方法では、板状ワークを加熱してプレス成形する際、一対の電極を幅方向に配置して板状ワークの表面に接触させ、一方又は双方の電極を通電しつつ長手方向に移動させることで、板状ワークの少なくとも一部の領域を通電加熱し、プレス型により加圧してもよい。

本発明の板状ワークの加熱方法及び加熱装置によれば、板状ワークを第１領域と第１領域の一部に隣接する第２領域との複数の領域に分けて加熱するので、各領域を簡素な形状にして加熱できる。このうち第１領域は、幅方向の断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少するかの形状を有するため、長手方向に通電する際、途中位置に電流の流路が括れる部分や張出す部分等がない。

そのため、第１領域に長手方向に通電加熱する際、幅方向の電流密度の分布が過度に不均一となる部分が生じない。従って、第１領域を断面積の長手方向に沿う変化に対応させて通電加熱することで、第１領域の広い範囲を容易に同程度に加熱でき、板状ワークを長手方向に効率良く加熱できる。

そして第１領域の一部に隣接して設けられた第２領域を適切に調整して加熱した後、第２領域が適切な加熱状態となった時点で第１領域を加熱することで、第１領域及び第２領域を合わせた広い範囲を所定温度範囲内に加熱することが可能である。

さらに各領域を同時に加熱する必要がなく、第１領域を長手方向に纏めて通電加熱できると共に、第２領域に適した方法で加熱できるため、第１領域及び第２領域を合わせた広い範囲を簡素な構成で加熱することが可能である。

この板状ワークの加熱方法を、第２領域が第１領域の一部に幅方向に隣接して一体に設けられている板状ワークに適用した場合、先に第２領域を加熱すると、第２領域の温度が高くなるため、第１領域に比べて第２領域の抵抗が増加する。よって、第１領域を通電加熱する際、第２領域に流れる電流を少なくでき、板状ワークに第１領域に対応した所謂通電路が形成を形成できる。従って、第２領域を適切な加熱状態にした後で、第１領域を長手方向に通電加熱して第１領域を広い範囲で同程度に加熱することで、容易に第１領域及び第２領域の広い範囲を所定温度範囲内に加熱することができる。

また、この板状ワークの加熱方法を、第２領域が第１領域の長手方向に隣接して一体に設けられ、この第２領域が第１領域より幅広の板状ワークに適用した場合、先に第２領域を加熱すると、第２領域を予熱することができる。そのため第２領域を適切な加熱状態にした後で、第１領域及び第２領域を長手方向に通電加熱すれば、容易に第１領域及び第２領域の広い範囲を所定温度範囲内に加熱することができる。

（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施形態に係る板状ワークの加熱工程を説明する図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第２実施形態に係る板状ワークの加熱工程を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第３実施形態に係る板状ワークの加熱工程を説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係るホットプレス成形法を説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係るホットプレス成形法の変形例を説明する図である。

以下、本発明の幾つかの実施形態について図を用いて詳細に説明する。
［第１実施形態］
本実施形態では、板状ワークＷを加熱して冷却することで焼入処理を行う例を用いて説明する。この実施形態で加熱対象の板状ワークＷは、鋼材からなる異形板であり、成形することで所望の製品形状、具体的には車体のＢピラーが得られる外形となっている。

この板状ワークＷは、図１（ａ）に示すように、幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少する第１領域１１と、この第１領域１１の一部、具体的には長手方向両端の幅方向両側に隣接して一体に設けられた複数の第２領域１２と、を有している。板状ワークＷの全体は略一定の厚みに形成され、第１領域１１では幅が長手方向に沿って一方向に単調増加又は単調減少している。

幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少するとは、断面積の長手方向に沿う変化、即ち、長手方向の各位置における断面積が変曲点なく一方向側になる程増加するか、一方向側になる程減少することである。断面積の長手方向における急激な変化により、通電加熱時の電流密度が幅方向で過剰に不均一になることで、実用上問題となるような部分的な低温部位や高温部位が生じなければ、単調増加又は単調減少しているとみなすことができる。なお、幅方向の断面積が長手方向に略一定に連続していてもよい。

この実施形態の板状ワークＷの場合、 長軸Ｌに沿って延びる狭幅部１６と、狭幅部１６の両端に一体に設けられた広幅部１７と、を備えている。第１領域１１は、狭幅部１６と、狭幅部１６の両側縁をそれぞれ長軸Ｌに沿って延長した仮想区画線１６ｘにより広幅部１７内に区画された仮想延長部１１ｘと、で形成されている。なお、長軸Ｌは長手方向に沿う直線であれば適宜設定することが可能である。

このような板状ワークＷを加熱するための加熱装置は、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、第１領域１１を加熱するための第１加熱部２１と、図１（ｂ）に示すように、第２領域１２を加熱するための第２加熱部２２と、を備えている。

第１加熱部２１は、幅方向に沿って配置されて板状ワークＷの表面に接触する一対の電極２３，２４と、一方の電極２３を通電しつつ断面積の変化に対応するように長手方向に移動させる駆動機構２５と、を備えている。
この実施形態の第１加熱部２１では、一対の電極２３，２４が板状ワークＷの幅全体を横断可能な長さに形成されている。この一対の電極２３，２４は、長手方向と直交して互いに平行に板状ワークＷの第１領域１１を横断するように表面に当接される。そして、一対の電極２３，２４のうち、一方の電極２４が、給電部から一定の電流を流しつつ駆動機構２５により板状ワークＷの長手方向に沿って移動可能となっている。各電極２３，２４は転動可能なローラにより構成されていてもよい。

駆動機構２５では、板状ワークＷの第１領域１１の幅方向の断面積が大きい側から小さい側へ向けて移動速度を制御しつつ電極２４を移動させることができる。ここでは板状ワークＷの断面積の長手方向に沿う変化に対応するように、一対の電極２３，２４間の相対距離を広げることが可能となっている。
移動速度を制御することで、長手方向の各位置における通電時間を調整し、断面積の大きな部位の通電時間を長くすると共に、断面積の小さな部位の通電時間を短く制御し得る。これにより、第１領域１１全体を所定温度範囲内、即ち、目標温度に対して許容される温度範囲に加熱制御し得る。この移動速度は、例えば板状ワークＷの材質、形状、電流量、目標温度等、種々の条件に基づき、板状ワークＷの長手方向の各位置における単位長さ当たりの発熱量が出来るだけ均等になるように制御するのがよい。

第２加熱部２２は、図１（ｂ）に示すように、第１領域１１の加熱を抑えて第２領域１２を加熱できるものがよい。例えば、第２領域１２に電極対を接触させて通電加熱により加熱してもよく、第２領域１２にコイルを近接させて誘導加熱により加熱してもよく、第２領域１２を部分的に加熱炉に収容して炉加熱により加熱してもよい。さらには所定温度に昇温されるヒータを接触させ、ヒータ加熱により加熱することも可能である。
なお、第２領域１２に電極対を接触させて通電加熱する場合には、高周波電流を通電すると、表皮効果により第２領域１２の外側縁側が強く加熱されるため、第２領域１２だけを加熱し易くできる。

このような加熱装置を用いて板状ワークＷを加熱するには、次のように行う。
まず図１（ａ）に示すように、板状ワークＷの第１領域１１及び第２領域１２を特定する。第１領域１１及び第２領域１２は任意に設定できるため、できるだけ均一に加熱し易い形状にすることが望ましい。ここでは、狭幅部１６の両側縁をそれぞれ長軸Ｌに沿って延長させることで、板状ワークＷの長手方向両端側に仮想区画線１６ｘを設定し、この仮想区画線１６ｘにより広幅部１７内に仮想延長部１１ｘを設定する。そして、狭幅部１６とその両端側の仮想延長部１１ｘを合わせて第１領域１１とし、仮想区画線１６ｘと広幅部１７の側縁との間をそれぞれ第２領域１２とする。

次いで、図１（ｂ）に示すように、第２領域１２を第２加熱部２２に配置し、第２領域１２を加熱する。このとき、第１領域１１を加熱せずに第２領域１２を加熱すると、第２領域１２が高温状態に加熱されると共に、第１領域１１が低温状態で保たれる。そのため第２領域１２の抵抗が第１領域１１の抵抗よりも大きくなり、次の第１領域１１を通電加熱する際の通電路が形成されることになる。

この第２領域１２の加熱が終了する段階では、第２領域１２を加熱処理の目標温度範囲よりも高い温度に加熱することが望ましい。これにより、次の第１領域１１の通電加熱までの間に放熱により温度が低下しても、第２領域１２を所定温度範囲内に加熱することが可能となる。

次いで、第２領域１２の加熱後、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、一対の電極２３，２４を板状ワークＷに接触させて給電部から電極２３，２４間に電流を流しつつ、電極２４を長手方向に移動させることで、第１領域１１を長手方向に通電加熱する。電極２４の移動により、加熱初期には第１領域１１の長手方向の一部の範囲に通電し、電極２４を移動させることで通電範囲を広げ、終期では第１領域１１の略全長に通電する。

このとき第２領域１２が高温に加熱されているため、第２領域１２の抵抗が大きくなることで、温度が低い第１領域１１の範囲に電流が多く流れ、第１領域１１が加熱される。これにより第１領域１１が目標温度付近の所定温度範囲内に加熱される。

第２領域１２の加熱温度と第１領域の加熱タイミングとを調整することで、第１領域１１及び第２領域１２が所定温度範囲内に加熱される。なお、第２領域１２の加熱と第１領域１１の通電加熱との間の時間や熱伝達の程度によっては、第２領域１２が放熱により温度が低下することがある。しかし、第２領域１２の加熱時に過剰に昇温させていれば、昇温した第１領域１１と放熱した第２領域１２との温度が同等となり、第１領域１１及び第２領域１２を所定温度範囲内に加熱することができる。
この実施形態では、その後、急冷することで焼入処理を施している。

以上ように板状ワークＷを加熱すれば、板状ワークＷを第１領域１１と第２領域１２との領域に分けて加熱するので、各領域を簡素な形状にして加熱できる。このうち第１領域１１は、幅方向の断面積が長手方向に沿って単調増加若しくは減少する形状を有するため、長手方向に通電する際、途中位置に電流の流路が括れる部分がなく、電流が流れ難い張出部分等がない。

そのため第１領域１１に長手方向に通電して抵抗加熱する際、幅方向の電流密度の分布が過度に不均一となる部分が生じることを防止できる。従って、第１領域１１を断面積の長手方向に沿う変化に対応させて通電加熱することで、第１領域１１の広い範囲を容易に同程度に加熱でき、板状ワークＷを長手方向に効率良く加熱できる。

そして、第２領域１２が適切な加熱状態となった後で第１領域１１を加熱することで、第１領域１１及び第２領域１２を合わせた広い範囲を所定温度範囲内に加熱することが可能である。
さらに各領域を同時に加熱する必要がなく、第１領域１１を長手方向に纏めて通電加熱できると共に、第２領域１２に適した方法で加熱できるため、第１領域１１及び第２領域１２を合わせた広い範囲を簡素な構成で加熱することが可能である。

また第２領域１２が第１領域１１の一部に幅方向に隣接して一体に設けられている板状ワークＷであるため、先に第２領域１２を加熱すると板状ワークＷに第１領域１１に対応した通電路を形成できる。そのため第２領域１２を適切な加熱状態にした後で、第１領域１１を長手方向に通電加熱して第１領域１１を広い範囲で同程度に加熱することで、容易に第１領域１１及び第２領域１２の広い範囲を所定温度範囲内に加熱することができる。

なお、上記第１実施形態では、仮想区画線１６ｘを設定する際、狭幅部１６の両側縁を延長して第１領域１１を設定した例について説明したが、第１領域１１の長手方向の各端部の幅を一定に維持するように仮想区画線１６ｘを設定してもよい。その場合、第１領域１１に一対の電極２３，２４を接触させて加熱するときに仮想延長部１１ｘを他の部位より速く短時間で移動させることで、全体を均一に加熱できる。
さらに第１領域１１の他の一部に、幅方向の断面積が長手方向に一定に保たれる範囲が存在する場合であっても、同様に電極２３，２４を他の部位よりも速い移動速度で短時間で移動させることで、第１領域１１を均一に加熱することができる。

［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。この第２実施形態で処理する板状ワークＷは第１実施形態と同様である。
即ち、板状ワークＷは、長軸Ｌに沿って延びる狭幅部１６と、狭幅部１６の一方側の端部に設けられた広幅部１７ａと、挟幅部１６の他方側の端部に設けられて広幅部１７ａよりさらに幅広の広幅部１７ｂと、を一体に備えている。このワークＷは、長手方向全長に設けられて幅方向の断面積が長手方向の一方側から他方側に向けて単調増加する第１領域１１と、広幅部１７ａに設けられて第１領域１１の一方側における幅方向両側に隣接する第２領域１２ａと、広幅部１７ｂに設けられて第１領域１１の他方側における幅方向両側に隣接する第２領域１２ｂと、を有している。

この実施形態では、板状ワークＷを部分的に異なる温度範囲に加熱して冷却することで、異なる性状の部位を形成する。具体的には、広幅部１７ｂを第１温度範囲に加熱し、広幅部１７ｂを除く残部を第１温度範囲よりも高い第２温度範囲に加熱し、冷却することで、広幅部１７ｂと広幅部１７ｂを除く残部とで性状を異ならせる。

使用する加熱装置は、第１加熱部２１が異なる他は第１実施形態と同様である。この装置の第１加熱部２１は、図２（ｃ）（ｄ）に示すように、電極２４が広幅部１７ｂの幅より短く第１領域１１の最大幅に相当する長さを有し、一対の電極２３，２４の両方がそれぞれ駆動機構２５ａ，２５ｂにより板状ワークＷの長手方向に移動可能に構成されている。その他は第１実施形態と同様である。

この加熱装置を用いて板状ワークＷを加熱するには、第１実施形態と同様に、予め図２（ａ）に示すように、板状ワークＷの第１領域１１及び第２領域１２ａ，１２ｂを設定する。
次いで図２（ｂ）に示すように、第２領域１２ａ，１２ｂを第２加熱部２２ａ，２２ｂにそれぞれ配置して加熱する。この加熱時には、一方側の一対の第２領域１２ａを第２温度範囲よりも高い温度に加熱し、第２領域１２ｂを第１温度範囲よりも高い温度に加熱するのがよい。
このように第１領域１１を低温状態に維持して第２領域１２ａ，１２ｂが高温となるようにすることで、第２領域１２ａ，１２ｂの抵抗が第１領域１１の抵抗よりも大きくなり、次の第１領域１１を通電加熱する際の通電路を形成することができる。

次いで、図２（ｃ）（ｄ）に実線で示すように、一対の電極２３，２４を第１領域１１の中間部分、具体的には板状ワークＷの狭幅部１６と広幅部１７ｂとの境界近傍に接触させる。ここでは一対の電極２３，２４を長手方向に対してそれぞれ略直交方向に、互いに略平行となるように第１領域１１を横断させて配置する。
そして給電部から略一定の電流を電極２３，２４に流しつつ、各電極２３，２４を移動させて第１領域１１の全長を長手方向に通電加熱する。電極２４は駆動機構２５ａにより一方側に移動させ、他方の電極２３は駆動機構２５ｂにより他方側に移動させる。これにより、通電加熱の初期には第１領域１１の長手方向の一部の範囲に通電し、電極２３，２４を離間させて通電範囲を広げ、終期には第１領域１１の略全長に通電する。

このとき各電極２３，２４の移動順序や移動速度等は、第１領域１１の形状、目標温度範囲等の各種の加熱条件に応じて制御するのがよい。
移動順序は、例えば電極２３，２４を同時に移動させてもよく、長い通電時間を要する側の電極２４を先に移動させた後で電極２３を移動させてもよい。移動速度は、例えば電極２３と電極２４とを異なる速度で移動させてもよく、電極２３を第１領域１１の幅方向の断面積の長手方向に沿う変化に対応させてもよい。

電極２３，２４の移動順序や移動速度等を制御することで、長手方向の各位置における通電時間を調整し、断面積の大きな部位の通電時間を長くすると共に、断面積の小さな部位の通電時間を短くして、第１領域１１の各位置を目標温度範囲に加熱する。ここでは広幅部１７ｂの第１領域１１を第１温度範囲に加熱し、残部の第１領域１１を第２温度範囲に加熱する。

このように第１領域１１の各位置を加熱すると、第２領域１２ａ，１２ｂが予め加熱されているため、第２領域１２ａ，１２ｂの加熱温度や第１領域１１の加熱タイミング等を適宜調整することで、図２（ｅ）に破線で示すように、広幅部１７ｂ全体を第１温度範囲内に加熱でき、残部全体を第２温度範囲内に加熱でき、板状ワークＷに複数の温度領域を形成することができる。
この実施形態では、その後、急冷することで焼入処理を完了する。

以上ように板状ワークＷを加熱しても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。特にこの第２実施形態では、第１領域１１の加熱温度及び第２領域１２ａ、１２ｂの加熱温度を部位毎に異ならせて本発明を適用したので、各部位をそれぞれ異なる温度範囲内に加熱することができる。

なお、第２実施形態では、板状ワークＷとして厚みが全体で一定のものを用いたが、異なる厚みの領域が設けられたテーラードブランクを用いることも可能であり、例えば広幅部１７ｂと残部とで異なる厚みを有する板状ワークＷを同様にして加熱してもよい。その場合、広幅部１７ｂと残部とを同じ温度範囲に加熱することも容易である。さらに均一な厚みであっても同様にして全体を同じ温度範囲に加熱してもよい。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。
本実施形態で加熱対象の板状ワークＷは、図３（ａ）に示すように、全体が略一定の厚みで略台形に形成され、幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少する第１領域１１と、第１領域１１より幅広の第２領域１２と、を有している。

このような板状ワークＷを加熱するための加熱装置は図３（ｂ）（ｃ）に示すように、第２領域１２を加熱する第２加熱部２２と、第１領域１１及び第２領域１２を加熱する第１加熱部２１と、を備えている。

第２加熱部２２は、図３（ｂ）に示すように、第１領域１１の加熱を抑えて第２領域１２を加熱できるものである。例えば、第２領域１２に電極対を接触させて通電加熱により加熱してもよく、第２領域１２にコイルを近接させて誘導加熱により加熱してもよく、第２領域１２を部分的に加熱炉に収容して炉加熱により加熱してもよい。さらには所定温度に昇温されたヒータを接触させてヒータ加熱により加熱することも可能である。この例は第２領域１２だけを加熱炉に収容して加熱している。

第１加熱部２１は、図３（ｃ）に示すように、幅方向に沿って互いに略平行に配置されて板状ワークＷの表面に接触する一対の電極２３，２４を備え、給電部から一定の電流を供給して板状ワークＷの長手方向に沿って一定の電流を流すことが可能となっている。

このような加熱装置を用いて板状ワークＷを加熱するには、次のように行う。
まず図３（ａ）に示すように、出来るだけ均一に加熱できるように板状ワークＷの第１領域１１及び第２領域１２を設定する。ここでは幅方向の断面積が大きくて、一対の電極２３，２４により通電加熱する場合に十分な電流密度を得難い部分を第２領域とし、幅方向の断面積が第２領域より小さい部分を第１領域とする。

次いで、図３（ｂ）に示すように、第２領域１２を第２加熱部２２に配置し、第２領域１２を加熱する。第２加熱部２２として加熱炉を用いており、第２領域を部分的に収容して加熱する。加熱処理の目標温度範囲よりも低い適度な温度までの予熱を行うのがよい。

第２領域１２の加熱後、図３（ｃ）に示すように、一対の電極２３，２４を板状ワークＷの両端の表面に接触させる。そして給電部から一定電流を供給して電極２３，２４間に電流を流して長手方向に通電加熱する。このとき第１領域１１が所定温度範囲内となる条件で通電すると、第２領域１２は幅広いため第１領域１１に比べて単位面積当たりの発熱量が少なくなる。ところが第２領域１２が適度に予熱されているため、この通電加熱により第１領域と第２領域との全体を所定温度範囲内に加熱することができる。
この実施形態では、その後急冷することで焼入処理を施している。

以上のような加熱方法及び加熱装置によれば、板状ワークＷを第１領域１１と第１領域１１の一部に隣接する第２領域１２との複数の領域に分けて加熱するので、各領域を簡素な形状にして加熱できる。ワークＷは、第１領域１１及び第２領域１２の幅方向の断面積が長手方向に沿って単調増加若しくは減少する形状を有するため、長手方向に通電する際、途中位置に電流の流路が括れる部分がなく、電流が流れ難い張出部分等がない。そのため第１領域１１を断面積の長手方向に沿う変化に対応させて通電加熱することで、第１領域１１の広い範囲を容易に同程度に加熱でき、板状ワークＷを長手方向に効率良く加熱できる。

また、この板状ワークＷは、第１領域１１より幅広の第２領域１２が第１領域１１の長手方向に隣接して一体に設けられているため、先に第２領域１２を加熱することで予熱し、その後全長を通電加熱すれば、板状ワークＷ全体を予熱する必要がなく、また長手方向の通電加熱も容易になる。その結果、第２加熱部２２を小型化でき、装置全体もコンパクト化できる。

なお、第３実施形態では、第１領域１１及び第２領域１２の幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少する略台形形状の板状ワークＷについて説明したが、特に限定されるものではない。例えば第１領域１１及び第２領域１２の幅方向の断面積が互いに異なると共に、各領域で長手方向に略一定であっても本発明を同様に適用することは当然に可能である。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。この実施形態はホットプレス成形を行う例である。
本実施形態では、各種の板状ワークＷを、例えば第１実施形態乃至第３実施形態の方法及び装置を用いて加熱し、その後急冷する代わりに、高温状態で成形型により加圧してホットプレス成形を行う。

図４に示すように、まず所定形状に切断された板状ワークＷに加熱装置２０で通電加熱を行い、電極対２３，２４を板状ワークＷを横断するように幅方向に配置して板状ワークＷの表面に接触させる。そして、電極を通電しつつ、断面積の長手方向の変化に対応させて一方又は双方の長手方向に移動させるなどにより、加熱された板状ワークＷを得る。その後、高温状態の板状ワークＷを直ちにプレス装置のプレス型２８により加圧し、所定形状に成形する。第１領域１１及び第２領域１２が加熱されている場合、両領域１１，１２にわたりプレス型２８で加圧して成形すると好ましい。

このホットプレス成形方法によれば、通電加熱した後でプレス型２８で加圧するので、加熱のための設備が電極対２３，２４などの簡素な構成でよく、プレス装置に近接配置したり、一体に組み込むことができる。そのため、板状ワークＷを加熱後に短時間でプレス型２８により加圧して成形を行うことができ、加熱された板状ワークＷの温度の低下を少なく抑えることができ、エネルギーのロスを防止できる。また加熱後に移動させる時間を短縮でき、顕著な場合には無くすことも可能であり、板状ワークＷ表面の酸化も防止でき、より高品質の成形品Ｐを得ることが可能である。

また上述のように第１領域１１と第２領域１２とを合わせた広い範囲を所定温度範囲内に加熱できるため、プレス型２８により加圧する際、変形させる領域内の温度のバラツキを少なくして板状ワークＷの強度のバラツキを少なくできる。その結果、成形を容易にでき成形品Ｐの品質のバラツキを少なくすることが可能である。

特に、この実施形態では、幅方向に配置した一対の電極２３，２４を板状ワークＷの表面に接触させて通電しつつ長手方向に移動させることで、少なくとも一部の領域を通電加熱してからプレス型２８により加圧している。よって、板状ワークＷが長手方向に沿って断面積が増減していても、コンパクトな装置により加熱温度のバラツキを抑えて成形品Ｐの品質のバラツキを少なくすることができる。

第４実施形態のようなホットプレス成形方法は、例えば図５に示すように中空に形成されたワークＷｐにも適用することが可能である。この場合、所定形状に形成された中空のワークＷｐに電極対を接触させ、通電しつつ各壁の断面積の長手方向の変化に対応させて電極を移動させることで通電加熱を行い、その後、高温状態のワークＷｐを直ちにプレス装置のプレス型２８により加圧して、所定形状の成形品Ｐを成形することも可能である。このようなホットプレス成形方法であっても、上記と同様の作用効果を得ることが可能である。

なお以上の各実施形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば、厚みが各部で異なる板状ワークＷであっても本発明を適用することも可能である。その場合、各実施形態において、第１領域１１及び第２領域１２の幅の代わりに、それぞれにおける幅方向の断面積を基準にして加熱すればよい。
また上記各実施形態は、幅方向の断面積が長手方向に略一定であって厚み及び幅が長手方向で略一定の領域の加熱や成形に利用することは当然に可能である。

また上記各実施形態では、第１領域１１を通電加熱する際、一対の電極２３，２４のうちの一方を移動させた例について説明したが、第１領域１１の形状に応じて一対の電極２３，２４の双方を互いに離間する方向に移動させることも可能である。
さらに上記各実施形態において使用した各電極２３，２４の長さは特に限定されるものではなく、板状ワークＷや各領域の形状、加熱温度など、種々の条件に応じて適宜調整することができる。特に第２領域１２を加熱する際に電極対を接触させて行う場合には、第２領域１２の形状や位置に応じて各電極の長さや形状を適宜調整するのが好ましい。

また上記第１乃至第３実施形態では、板状ワークＷを加熱して冷却することで焼入処理を行う例について説明したが、加熱する目的は特に限定されない。例えば加熱のみを行ってもよく、焼戻しや焼鈍し等の他の熱処理を行ってもよく、さらに塗膜の乾燥や熱硬化等の他の目的であってもよい。その場合、各目的に応じた最適な温度に加熱することが好ましい。
さらに上記各実施形態では、第２領域１２を板状ワークＷの長手方向の端部に設けた例について説明したが、例えば長手方向の中間位置に第２領域１２が設けられていても本発明を同様に適用することは可能である。

Ｗ 板状ワーク
Ｗｐ ワーク
Ｌ 長軸
１１ 第１領域
１１ｘ 仮想延長部
１２ 第２領域
１６ 狭幅部
１６ｘ 仮想区画線
１７ 広幅部
２１ 第１加熱部
２２ 第２加熱部
２３，２４ 電極
２５ 駆動機構
２８ プレス型

Claims (13)

1. 幅方向の断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域の一部に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、
   第２領域を加熱した後、少なくとも第１領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱する、板状ワークの加熱方法。
2. 幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域の一部に幅方向に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、
   第２領域を加熱した後、第１領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱する、板状ワークの加熱方法。
3. 板状ワークは長軸に沿う狭幅部と広幅部とを備え、第１領域は、狭幅部と、狭幅部の両側縁をそれぞれ長軸に沿って延長して得られる仮想区画線により広幅部内に区画された仮想延長部と、を有する、請求項２に記載の板状ワークの加熱方法。
4. 一対の電極を幅方向に配置して前記板状ワークの表面に接触させ、一方又は双方の上記電極を通電しつつ長手方向に移動させることで、前記第１領域を長手方向に通電加熱する、請求項２又は３に記載の板状ワークの加熱方法。
5. 前記第２領域を通電加熱、誘導加熱、炉加熱及びヒータ加熱の何れかにより加熱する、請求項２乃至４の何れかに記載の板状ワークの加熱方法。
6. 第２領域を所定温度範囲より高い温度に加熱した後、第１領域を通電加熱する、請求項１乃至５の何れかに記載の板状ワークの加熱方法。
7. 幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、
   第１領域の長手方向に隣接して一体に設けられ第１領域より幅広の第２領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、
   第２領域を加熱した後、第１領域及び第２領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱する、板状ワークの加熱方法。
8. 第２領域を所定温度範囲より低い温度に加熱した後、第１領域及び第２領域を通電加熱する、請求項７に記載の板状ワークの加熱方法。
9. 前記第２領域を通電加熱、誘導加熱、炉加熱及びヒータ加熱の何れかにより加熱する、請求項７又は８に記載の板状ワークの加熱方法。
10. 幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域の一部に幅方向に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、
    第１領域を加熱する第１加熱部と、第２領域を加熱する第２加熱部と、を備え、
    第１加熱部は、幅方向に沿って配置されて板状ワークの表面に接触する一対の電極と、一方又は双方の電極を通電しつつ断面積の変化に対応するように長手方向に移動させる駆動機構と、を有する板状ワークの加熱装置。
11. 幅が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域と長手方向に隣接して一体に設けられて第１領域より幅広の第２領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、
    第２領域を加熱する部分加熱部と、第１領域及び第２領域を加熱する全体加熱部と、を備え、
    上記全体加熱部は、幅方向に沿って配置されて板状ワークの表面に接触して通電する一対の電極を有する板状ワークの加熱装置。
12. 幅方向の断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１領域と、第１領域に隣接して一体に設けられた第２領域と、を有する板状ワークを、加熱してプレス成形するホットプレス成形方法であって、
    第２領域を加熱した後、少なくとも第１領域を長手方向に通電加熱することで、第１領域及び第２領域を所定温度範囲内に加熱して、プレス型により加圧するホットプレス成形方法。
13. 板状ワークを加熱してプレス成形するホットプレス成形方法であって、
    一対の電極を幅方向に配置して板状ワークの表面に接触させ、一方又は双方の電極を通電しつつ長手方向に移動させることで、該板状ワークの少なくとも一部の領域を通電加熱し、プレス型により加圧するホットプレス成形方法。

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