JP2015166099A - ブランク材の製造方法、ホットスタンプ成形品の製造方法、ブランク材、及びホットスタンプ成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数枚の金属板の板面同士を接合したブランク材から製造されるホットスタンプ成形品の強度及び剛性を、ホットスタンプ工程に大幅な変更を加えることなく向上させる。
【解決手段】 ホットスタンプ用加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、金属板２１０、２２０の固相線温度を下回る固相線温度を有するろう材２３０で金属板２１０、２２０をろう付けしてブランク材２００を製造する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、板面同士が接合された複数枚の金属板をホットスタンプ工程により成形するために用いて好適なものである。

従来から、ホットスタンプ工程によりホットスタンプ成形品を製造することが行われている。この際、複数枚の鋼板の板面同士を接合することにより製造されたブランク材をホットスタンプ工程に供することにより、ホットスタンプ成形品の強度及び剛性を高めることも行われている。この場合、メインの鋼板の領域のうち、ホットスタンプ成形品となったときに他の領域に比べて強度及び剛性が小さくなる領域や、他の領域よりも大きな強度及び剛性が必要になる領域に対して、１枚又は複数枚の鋼板が接合される。このようなブランク材を用いたホットスタンプ成形品の用途として、例えば、モノコックボディ（ユニットコンストラクションボディ）の構成部品であるフロントサイドメンバーやセンターピラー等がある。

特許文献１には、メインの鋼板の領域のうち、少なくともホットスタンプ成形品の稜線部になる領域に対して板面同士が相互に向き合うように補強用の鋼板を配置し、当該稜線部になる領域にスポット溶接を行うことにより、メインの鋼板と補強用の鋼板との板面同士を接合する技術が開示されている。

特許文献２には、メインの鋼板と補強用の鋼板との板面間にろう材（硬質はんだ。以下同じである。）を配置して溶接により鋼板とろう材を仮止めした後、鋼板の成形温度よりも高い温度まで鋼板を加熱して熱間プレス成形を行い、その後、金型内で成形後の鋼板を冷却してろう材を凝固させる技術が開示されている。
特許文献３には、メインの鋼板と補強用の鋼板の板面との間に、固相線温度が１０５０℃以下で且つ液相線温度が７００℃以上のろう材を挟み込み、これを加熱炉に入れて、９００℃〜１０５０℃で加熱し、その後、焼入れとプレス成形（ホットスタンプ）を行う技術が開示されている。
特許文献４には、板面にろう材を塗布したメインの鋼板を焼入れのために加熱すると共に当該ろう材を溶融させ、この溶融したろう材を介してメインの鋼板の板面と補強用の鋼板の板面とを接合し、その後、焼入れとプレス成形（ホットスタンプ）を行う技術が開示されている。

国際公開第２０１２／３６２６１号 特開２００２−１７８０６９号公報 特開２００４−１４１９１３号公報 特開２０１１−８８４８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、メインの鋼板と補強用の鋼板とを溶接により接合する。このため、鋼板の間に隙間が残存する虞がある。また、特許文献２〜４に記載の技術でも、鋼板の間にろう材が充填されない箇所が生じる虞があり、鋼板の間に隙間が残存する虞がある。したがって、特許文献１〜４に記載の技術では、ホットスタンプ成形品の強度及び剛性を十分に向上させることが容易ではない。

そこで、本発明者らは、特願２０１３−０８２００３号において、ホットスタンプのための加熱工程の時、又は、加熱工程からホットスタンプ成形工程に移行するまでの間に、ろう材を間に挟んだ複数枚の金属板に対して板厚の方向に加圧する手法を提案した。この手法によれば、特許文献１〜４に記載の技術のように、鋼板の間に隙間が残存することを防止できる。

しかし、特願２０１３−０８２００３号に記載の手法では、焼入れのための加熱工程時等にろう材を溶融させるため、ホットスタンプ工程に対して大きな変更を行う必要がある。したがって、大掛かりな設備投資が必要になる虞があると共に工数の大幅な増加を招く虞がある。また、焼入れのための加熱と共にろう材を溶融させるため、ろう付けの管理が容易でなく、また、ホットスタンプ鋼板の加熱条件により、ろう付けの条件に制約が生じる虞がある。さらに、ろう材の液相線温度が、焼入れのための加熱温度よりも高い場合には、液体金属脆化割れが生じる虞がある。この場合には、プレス成形温度を管理する必要が生じる虞がある。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、複数枚の金属板の板面同士を接合したブランク材から製造されるホットスタンプ成形品の強度及び剛性を、ホットスタンプ工程に大幅な変更を加えることなく向上させることを目的とする。

本発明のブランク材の製造方法は、ホットスタンプ工程により成形と焼入れとが行われるブランク材であって、複数枚の金属板とろう材とを用いて構成されるブランク材の製造方法であって、板面が相互に対向する前記複数枚の金属板のうち、相互に隣り合う２枚の金属板の板面の間の所定の領域に前記ろう材が配置された板組を構成するろう材配置工程と、前記ろう材配置工程により構成された前記板組を加熱するろう材加熱工程と、前記ろう材加熱工程により加熱された前記板組を冷却するろう材冷却工程と、を有し、前記ろう材の固相線温度は、前記ホットスタンプ工程における焼入れのための加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、前記金属板の固相線温度を下回り、前記ろう材加熱工程は、前記ろう材の液相線温度を上回り、且つ、前記金属板の固相線温度を下回る温度で、前記板組を加熱し、前記ろう材冷却工程は、前記ろう材の温度が、前記ろう材の固相線温度を下回るまで、前記板組を冷却することを特徴とする。
本発明のホットスタンプ成形品の製造方法は、前記ブランク材の製造方法によりブランク材を製造するブランク材製造工程と、前記ブランク材製造工程により製造された前記ブランク材を、焼入れのために加熱するホットスタンプ用加熱工程と、前記ホットスタンプ用加熱工程により加熱された前記ブランク材に対し成形と焼入れとを行うホットスタンプ成形工程と、を有することを特徴とする。

本発明のブランク材は、ホットスタンプ工程により成形と焼入れとが行われるブランク材であって、板面が相互に対向するように重ね合わせられた複数枚の金属板と、前記複数枚の金属板のうち、相互に隣り合う２枚の金属板の板面の間において、当該２枚の金属板を接合するろう材と、を有し、前記ろう材の固相線温度は、前記ホットスタンプ工程における焼入れのための加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、前記金属板の固相線温度を下回ることを特徴とする。
本発明のホットスタンプ成形品は、前記ブランク材に対してホットスタンプ工程により成形と焼入れとが行われることにより形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ホットスタンプ工程における焼入れのための加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、金属板の固相線温度を下回る固相線温度を有するろう材により複数枚の金属板のろう付けを行った後にホットスタンプ工程を実施する。したがって、ホットスタンプ工程に大幅な変更を加えることなく、当該ホットスタンプ工程により製造されるホットスタンプ成形品の強度及び剛性を向上させることができる。

成形部品の外観構成の一例を示す図である。 ブランク材の構成の一例を示す図である。 板組に対する加圧方法の一例を説明する図である。 実施例のブランク材の構成を示す図である。 成形部品の構成を示す図である。 比較例のブランク材の構成を示す図である。 三点曲げ試験を説明する図である。 三点曲げ試験の結果を示す図である。 接合部の横断面を示す図（写真）である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態では、自動車のフロントサイドメンバーやセンターピラー等に利用される成形部品を製造する場合を例に挙げて説明する。ただし、成形部品は、このようなものに限定されない。

（成形部品の概形）
まず、本実施形態の成形部品の一例について説明する。図１は、成形部品１００の外観構成の一例を示す図である。尚、各図に示しているＸ−Ｙ−Ｚ座標は、各図における方向の関係を示すものであり、座標の原点は、各図において共通である。
図１において、成形部品１００は、ハット型部材１１０と、クロージングプレート１２０と、を有する。

ハット型部材１１０は、ホットスタンプ成形品の一例であり、メイン部材１１１と補強用部材１１２とを有する。メイン部材１１１と補強用部材１１２は、それぞれ１枚の金属板からなるものである。
メイン部材１１１の横断面の形状は、ハット形である。補強用部材１１２の横断面の形状は、メイン部材１１１の凸部の内側の面の形状・大きさに合わせたコの字形である。補強用部材１１２の外側の面と、メイン部材１１１の凸部の内側の面とがろう付けにより接合される。これにより、メイン部材１１１の凸部の内側の面の稜線を含む領域が、補強用部材１１２により覆われる。尚、ろう付けの詳細については後述する。

クロージングプレート１２０は、１枚の金属板（平板）からなるものである。メイン部材１１１のフランジ部の下面とクロージングプレート１２０の上面は、スポット溶接等の溶接を行うことにより接合される。
メイン部材１１１、補強用部材１１２、及びクロージングプレート１２０の厚みは、同じであっても異なっていてもよい。

（製造工程）
次に、成形部品の製造工程の一例を説明する。成形部品の製造工程は、ブランク材製造工程と、ホットスタンプ工程とを含む。工程順は、ブランク材製造工程、ホットスタンプ工程の順である。
［ブランク材製造工程］
ブランク材製造工程は、ブランク材を製造する工程である。本実施形態では、ブランク材製造工程において、ハット型部材１１０を形成するためのブランク材が製造される。
＜ブランク材２００の構成＞
図２は、ブランク材２００の構成の一例を示す図である。具体的に図２（ａ）は、ブランク材の横断面を示す図である。図２（ｂ）は、ろう材２３０が配置される領域を示す図であり、金属板２２０の上方からブランク材２００を見た図である。図２（ｂ）では、ろう材２３０が配置される領域を一点鎖線で（透視して）示す。

図２において、ブランク材２００は、金属板２１０、２２０と、ろう材２３０とを有する。金属板２１０は、メイン部材１１１になるものであり、金属板２２０は、補強用部材１１２になるものである。ろう材２３０は、金属板２１０、２２０の板面の間に配置される。図２（ｂ）に示すように、ろう材２３０は、金属板２２０の板面の領域のうち、当該板面の縁の部分を除く所定の領域に配置される。尚、ろう材２３０を金属板２２０の板面の全面に配置してもよい。

＜金属板２１０、２２０の構成＞
金属板２１０、２２０の材質及び板厚は特に限定されない。本実施形態で製造される成形部品１００では、高強度・高剛性が要求される。したがって、金属板２１０、２２０は、例えば、高強度鋼板であり、成形部品に要求される強度・剛性が得られるよう化学組成及びその他の設計がなされる方が好ましい。ホットスタンプ成形工程では、成形中に（金型内で）焼入れが実施される。したがって、金属板２１０、２２０の焼入れ性は高い方が好ましい。つまり、金属板２１０、２２０には、強度・剛性及び焼入れ性を高める元素が含有されている方が好ましい。また、金属板２１０、２２０は、めっき鋼板であってもよい。めっき鋼板は、例えば、公知の亜鉛系めっき鋼板や、アルミニウム系めっき鋼板である。尚、以上のことは、クロージングプレート１２０を構成する金属板についても同様である。

＜ろう材２３０の構成＞
ろう材２３０としては、後述するホットスタンプ用加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、金属板２１０、２２０の固相線温度を下回る固相線温度を有するものを用いる。ホットスタンプ用加熱工程において、ろう材２３０が液相状態又は固液共存状態（固相と液相とが共存する状態）にならないようにするとともに、以下に説明するろう付けの際に金属板２１０、２２０が液相状態又は固液共存状態にならないようにするためである。

一般に、ホットスタンプを行う場合には、加熱炉によりブランク材が加熱される。この場合には、加熱炉の炉内温度（炉内の雰囲気温度）を上回る固相線温度を有するろう材２３０を用いることになる。このような加熱炉の炉内温度は、通常、Ａｃ３点以上（鋼板をオーステナイト化する温度）であるので、このような加熱炉を想定した場合、少なくともＡｃ３点よりも高い温度の固相線温度を有するろう材２３０を用いなければならない。このような条件を満足するろう材２３０としては、例えば、銅系のろう材（Cu、Cu-Zn、Cu-Sn等）、ニッケル系のろう材（Ni、Ni-Cr-B-Si系、Ni-B-Si等）、金系のろう材（Au、Au-Cu、Au-Cu-Ni、Au-Pd-Ni等）、パラジウムろう材（Pd-Ag、Pd-Cu、Pd-Ag-Cu等）がある。

ブランク材製造工程は、ろう材配置工程と、ろう材加熱工程と、ろう材冷却工程とを含む。工程順は、ろう材配置工程、ろう材加熱工程、ろう材冷却工程の順である。以下に、各工程の内容を説明する。
＜ろう材配置工程＞
ブランク材２００を製造する際には、まず、金属板２２０の板面の領域のうち、当該板面の縁の部分を除く所定の領域にろう材２３０が配置されるように、ろう材２３０を介して金属板２１０、２２０の板面同士を重ね合わせる。このとき、メイン部材１１１と補強用部材１１２との所望の位置関係が得られ、且つ、ろう付けに適した位置になるように、金属板２１０、２２０の位置合わせが行われる。

ろう材２３０は、粉状、ペースト状のものであっても、固体のものであってもよい。
ペースト状のろう材２３０を用いる場合には、例えば、金属板２２０の板面の前述した領域（縁を除く領域）にろう材２３０を塗布した後、金属板２２０の板面（ろう材２３０が塗布されている面）と金属板２１０の板面とを、前述した位置合わせを行って、重ね合わせる。
一方、粉状、固体のろう材２３０を用いる場合には、例えば、金属板２１０、２２０の板面の間の前述した領域（縁を除く領域）にろう材２３０が配置されるように、前述した位置合わせを行って、金属板２１０、２２０の板面をろう材２３０を挟んで重ね合わせる。

ここで、ろう材２３０の厚みは特に限定されない。例えば、金属板２１０、２２０を接合することが担保できるという観点から、ろう材２３０の厚みを、３０μｍ〜２００μｍにすることができる。
尚、以下の説明では、以上のようにしてろう材２３０を間に挟んで重ね合わせられた金属板２１０、２２０を、必要に応じて「板組」と称する。

＜ろう材加熱工程＞
次に、板組を、その位置を、ろう付けに適した位置に維持するための治具にセットする。
次に、ろう材２３０の温度が、ろう材２３０の液相線温度を上回り、且つ、金属板２１０、２２０の固相線温度を下回る温度になるように、治具にセットされた板組を加熱する。ここでの加熱は、ろう付けを行うための加熱であり、後述する加熱工程における焼入れのための加熱とは、目的が異なる。

加熱のための手段としては、例えば、炉内加熱、通電加熱、又は高周波加熱（誘導加熱）、その他、ろう材２３０を溶融させうる加熱手段（アーク・レーザ・ガス等）であれば如何なる方法でも用いることができる。
炉内加熱とは、治具にセットされた板組を加熱炉の内部に装入してろう材２３０を加熱することをいう。金属板２１０、２２０がめっきされていない場合には、加熱炉内の雰囲気を、金属板２１０、２２０及びろう材２３０にとっての還元性雰囲気や、真空雰囲気とするのが好ましい。金属板２１０、２２０がめっきされている場合には、加熱炉内の雰囲気を、ろう材２３０にとっての還元性雰囲気とするのが好ましい。炉内加熱を行う場合には、後述する焼入れのための加熱炉とは別の加熱炉を用いる。

前述したように、ろう材２３０の固相線温度は、後述する加熱工程におけるブランク材２００の加熱温度を上回る。したがって、焼入れのための加熱炉の雰囲気が、ろう材にとっての非還元性雰囲気であっても、当該ろう材を使用することができる。すなわち、後述するホットスタンプ用加熱工程において、ろう材が非還元性雰囲気に晒されても、ろう材が液相状態又は固液共存状態になることはないので、ろう材が酸化することで、ろう付けそのものが不可能となることを防止できる。

通電加熱とは、治具にセットされた板組を構成する金属板２１０、２２０に電極を取り付けて、金属板２１０、２２０間を通電してろう材２３０を加熱することをいう。
高周波加熱とは、高周波電流を流したコイルの中に、治具にセットされた板組を通すことにより、電磁誘導の作用により、金属板２１０、２２０に電流を流してろう材２３０を加熱することをいう。
これら通電加熱や高周波加熱は、真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。

また、加熱中の板組に対して、金属板２１０、２２０の板厚方向に加圧を行ってもよい。このように加圧を行うことにより、金属板２１０、２２０とろう材２３０との間に隙間が形成されることを抑制することができ、金属板２１０、２２０とろう材２３０とを可及的に密着させることができる。

板組に対する加圧方法としては種々の方法がある。図３は、板組に対する加圧方法の一例を説明する図である。
図３に示すように、金属板２１０の下面の全体に、支持板３１０を配置する。金属板２２０の上面の全体に、押さえ板３２０を配置する。そして、押さえ板３２０及び支持板３１０に挟まれた板組を前述したようにして加熱する。このとき、押さえ板３２０の自重により、板組が圧力Ｐで加圧される。この加圧により、板組内の金属板２１０、２２０の変形は拘束される。そのため、加熱後の板組において、金属板２１０、２２０とろう材２３０との間に隙間が形成されることを抑制することができ、金属板２１０、２２０とろう材２３０とを可及的に密着させることができる。

支持板３１０及び押さえ板３２０は、加熱中の金属板２１０、２２０の変形を抑制するのに十分な強度及び／又は厚さを有していれば、材質等は特に限定されない。加圧時の金属板２１０、２２０に対する好ましい平均荷重は１．０×１０^-3〜１．０ＭＰａである。したがって、押さえ板３２０は、この平均荷重を板組（金属板２１０、２２０）に付与できる程度の重量を有する方が好ましい。

支持板３１０及び押さえ板３２０を利用して板組を加熱する場合、支持板３１０及び押さえ板３２０が熱を遮蔽するため、板組の温度が上がりにくくなる場合がある。したがって、支持板３１０及び押さえ板３２０は、加熱中に金属板２１０、２２０が変形しない程度の強度を確保できる範囲で、板厚を薄くしたり、格子状又は網状の構造としたりすることができる。

＜ろう材冷却工程＞
次に、以上のようにして加熱された板組を、ろう材２３０の温度が、ろう材２３０の固相線温度を下回るまで冷却する。この際、金属板２１０、２２０の結晶粒の粗大化（成長）を抑制するため、金属板２１０、２２０の温度が、金属板２１０、２２０のＡｃ１点を下回る温度になるまで、板組を冷却することが好ましく、板組のハンドリングを容易にするため、板組の温度が室温になるまで冷却するのがより一層好ましい。
板組の冷却方法としては種々の方法がある。例えば、金属板２１０の下面と金属板２２０の上面（金属板２１０、２２０のろう材２３０と接していない方の面）に対して、冷却された金属材を接触させることができる。例えば、内部水冷式の金属材（例えば、内部に水冷パイプが形成された金属材）を用いることができる。その他、放冷を行ってもよい。

前述したろう材加熱工程において、板組に対して加圧を行った場合には、ろう材２３０の温度が、ろう材２３０の固相線温度を下回るまで、支持板３１０及び押さえ板３２０を板組に取り付けた状態にするのが好ましい。このようにすれば、金属板２１０、２２０とろう材２３０との間に隙間が形成されることを確実に抑制することができる。

一方、前述したろう材加熱工程において、板組に対して加圧を行わない場合には、ろう材冷却工程において、板組に対して、金属板２１０、２２０の板厚方向に加圧を行うのが好ましい。この場合、例えば、ろう材２３０の温度が、その液相線温度を下回る前に、金属板２１０、２２０の厚み方向に板組を加圧しながら、板組の冷却を行う。例えば、板組を構成する金属板２１０、２２０を、内部水冷式の平板プレス機にて上下から挟み込み冷却することができる。

また、結晶粒の粗大化を抑制するために、金属板２１０、２２０の内部に、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ等の析出物形成元素を添加しておけば、このろう材冷却工程においては、ろう材２３０の温度が、ろう材２３０の固相線温度を下回るまで板組を冷却していればよく、それよりも低い温度まで冷却しなくても、金属板２１０、２２０の結晶粒の粗大化を抑制することができる。さらに、結晶粒の粗大化があっても、品質に影響がない場合にも同様に、ろう材冷却工程においては、ろう材２３０の温度が、ろう材２３０の固相線温度を下回るまで板組を冷却していればよい。

［ホットスタンプ工程］
ホットスタンプ工程は、ブランク材製造工程で製造されたブランク材に対して成形と焼入れを行う工程である。ホットスタンプ工程は、ホットスタンプ用加熱工程と、ホットスタンプ成形工程と、ショットブラスト工程とを含む。工程順は、ホットスタンプ用加熱工程、ホットスタンプ成形工程、ショットブラスト工程の順である。以下に、各工程の内容を説明する。
＜ホットスタンプ用加熱工程＞
以上のようにして製造されたブランク材２００を、ホットスタンプ成形をするために必要な温度に加熱する。好ましい加熱温度の下限は、金属板２１０、２２０のＡｃ３点であり、好ましい加熱温度の上限は、１０００℃である。前述したように、ろう材２３０の固相線温度が、このホットスタンプ用加熱温度を上回る温度になるようにしている。また、ろう材冷却工程において、ろう材２３０を固相にしている。したがって、ホットスタンプ用加熱工程において、ろう材２３０が液相化されることを抑制することができる。
ホットスタンプ用加熱工程における加熱方法としては種々の方法がある。一般的には、ウォーキングビーム式又はバッチ式の加熱炉が用いられる。加熱炉の種類は特に限定されず、電気炉であってもよいし、ガス炉であってもよい。また、加熱炉の他に、通電加熱や高周波加熱を用いることができる。

＜ホットスタンプ成形工程＞
ホットスタンプ用加熱工程で加熱されたブランク材２００を、ホットスタンプ成形装置内の金型に配置する。そして、ブランク材２００に対してホットスタンプ成形を実施して、ハット型部材１１０（ホットスタンプ成形品）を製造する。ホットスタンプ成形を開始するときのブランク材２００の温度は、金属板２１０、２２０のＭｓ点以上、ろう材２３０の固相線温度未満である。このホットスタンプ成形工程により、成形と焼入れとが行われる。

＜ショットブラスト工程＞
ホットスタンプ用加熱工程で製造されたハット型部材１１０（ホットスタンプ成形品）に対してショットプラスと処理を行い、ハット型部材１１０（金属板２１０、２２０）の表面に形成されたスケールを除去する。
以上のようにして、ハット型部材１１０が製造される。そして、ハット型部材１１０のフランジ部とクロージングプレート１２０とを、例えば、スポット溶接により接合することにより、成形部品１００が製造される。
尚、ホットスタンプ用加熱工程、ホットスタンプ成形工程、ショットブラスト工程は、一般的なホットスタンプ工程で実現することができる。

（実施例）
次に、本発明の実施例を説明する。
＜試験部材＞
まず、メイン部材及び補強用部材を形成する金属板として、同種の冷間圧延鋼板を１枚ずつ使用した。メイン部材を形成する金属板（以下、メイン鋼板と称する）のサイズは、長さ６００ｍｍ×幅２２５ｍｍ×厚さ１．２ｍｍである。
一方、補強用部材を形成する金属板（以下、補強用鋼板と称する）のサイズは、長さ６００ｍｍ×幅１７０ｍｍ×厚さ１．４ｍｍである。

メイン鋼板及び補強用鋼板として、ホットスタンプ成形を実施する前の引張強度が６００ＭＰａ〜７００ＭＰａ程度であり、ホットスタンプ成形を実施した後の引張強度が１５００ＭＰａ級となるものを使用した。
ろう材は、Ｃｕが６４質量％〜６８質量％であり、残部がＺｎである（固体の）黄銅ろうを使用した。この黄銅ろうの固相線温度は９０３℃であり、液相線温度は９３０℃である。
図４は、本実施例のブランク材４００の構成を示す図である。具体的に図４（ａ）は、メイン鋼板４１０を上側、補強用鋼板４２０（図４（ｂ）を参照）を下側にして、ブランク材４００をその上側からみた図であり、ろう材４３０が配置される箇所を一点鎖線で透視して示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すブランク材４００の横断面図（Ｉ−Ｉ´断面図）である。尚、図４（ａ）及び図４（ｂ）において寸法線の傍らに示す数字は、寸法を示し、単位はｍｍである。

このようなブランク材４００が形成されるよう、メイン鋼板４１０と補強用鋼板４２０との間にろう材４３０を挟んで板組を形成し、これらの位置がろう付けに適した位置で維持されるように板組を治具にセットした後、板組に対して、炉内加熱を実施した。炉内温度を９５０℃、炉内滞在時間（接合時間）を５ｍｉｎ、炉内雰囲気を還元性雰囲気とした。また、本実施例では、炉内加熱の際には板組の加圧を行わなかった。
以上の条件でろう材加熱工程を実施した後、内部水冷の平板プレス機にて、板組を構成するメイン鋼板４１０及び補強用鋼板４２０を上下から挟み込み、メイン鋼板４１０及び補強用鋼板４２０の温度が、メイン鋼板４１０及び補強用鋼板４２０のＡｃ１点を下回り、ハンドリングが容易となる温度（５０℃）板組を冷却した。

以上のようにして製造したブランク材に対して、ホットスタンプ用加熱工程を実施した。このとき、炉内温度を８９０℃。炉内滞在時間を５ｍｉｎ、炉内雰囲気を還元性雰囲気とした。その後、内部水冷のプレス機にて、ブランク材４００に対しホットスタンプ成形を実施して、図５に示すように、ハット型部材５１０を製造した。そして、図５に示すように、ハット型部材５１０（のフランジ部）と、クロージングプレート５２０とをスポット溶接により接合して成形部品５００を製造した。クロージングプレート５２０は、長さ６００ｍｍ×幅１５０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍの一枚の７８０ＭＰａ級の冷間圧延鋼板である。

ここで、ホットスタンプ成形を開始するときのブランク材４００の温度を、メイン鋼板４１０及び補強用鋼板４２０のＭｓ点以上、ろう材４３０の固相線温度未満である７５０℃とした。また、加圧力を４００ｋｇｆ、溶接電流を８．３ｋＡ、通電サイクルを１６ｃｙｃｌｅ、保持時間１０ｃｙｃｌｅ、溶接間隔を４０ｍｍとして、ハット型部材５１０（のフランジ部）と、クロージングプレート５２０とのスポット溶接を行った。
図５は、成形部品５００の構成の一例を示す図（正面図）である。図５において寸法線の傍らに示す数字は、寸法を示し、単位はｍｍである。尚、成形部品５００の長手方向（Ｙ軸方向）の長さは６００ｍｍである（図４（ａ）のＹ軸方向の長さを参照）。
尚、ここでは、曲げ荷重の結果に影響を与えないショットブラスト工程を省略した。

以上のような成形部品５００として、ろう材４３０の厚みを５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍとした３種の成形部品５００を本発明例として製造した（ろう材４３０の厚みを５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍとしたものを、それぞれ本発明例１、２、３と称する）。

また、ろう材４３０の代わりにスポット溶接によりメイン鋼板と補強用鋼板とを接合した他は、前述した成形部品５００と同じ条件で製造した成形部品を比較例として製造した。
図６は、比較例のブランク材６００の構成を示す図である。図６は、図４（ａ）に対応する図である。尚、図６において寸法線の傍らに示す数字は、寸法を示し、単位はｍｍである。図６の破線の丸は、スポット溶接される箇所を示す。
ここでは、加圧力を４００ｋｇｆ、溶接電流を７．９ｋＡ、通電サイクルを２４ｃｙｃｌｅ、保持時間１０ｃｙｃｌｅ、として、メイン鋼板と補強用鋼板とのスポット溶接を行った。

＜三転曲げ試験＞
以上のようにして製造した本発明例１〜３と比較例の成形部品に対し三点曲げ試験を行った。図７は、三点曲げ試験を説明する図である。尚、図７において寸法線の傍らに示す数字は、寸法を示し、単位はｍｍである。
図７において、インパクタ７１０と一対の支持部材（支持点）７２０との間に、成形部品を配置した。このとき、ハット型部材５１０の凸部がインパクタ７１０と接触し、フランジ部と接合されたクロージングプレート５２０が一対の支持部材７２０、７３０と接触するようにした。

圧壊速度０．２５ｍｍ／ｓｅｃでインパクタ７１０を下降して、ハット型部材５１０に掛かる荷重（ｋＮ）を測定した。インパクタ７１０の最大ストローク量を５０ｍｍとした。
図８は、このような三点曲げ試験により得られた本発明例１〜３及び比較例の成形部品におけるインパクタ７１０のストローク量（ｍｍ）と、ハット型部材５１０に掛かる荷重（ｋＮ）との関係を示す図である。
図８において、曲線８１０は本発明例１の三点曲げ試験の結果、曲線８２０は本発明例２の三点曲げ試験の結果、曲線８３０は本発明例３の三点曲げ試験の結果、曲線８４０は比較例の三点曲げ試験の結果をそれぞれ示す。

図８に示すように、本発明例１〜３では、最大荷重が８０ｋＮを上回った。これに対し、比較例では、最大荷重が６０ｋＮ程度であった。
また、三点曲げ試験のストローク量が０〜５ｍｍの範囲（つまり弾性変形時）における荷重の増加（この領域における曲線８１０、８２０、８３０、８４０の傾き）は、各ハット型部材５１０の曲げ剛性を指標する。図８に示すように、本発明例１〜３のこの領域での傾きは、比較例の傾きよりも大きい。したがって、本発明例のハット型部材５１０は、比較例のハット型部材５１０に比べて優れた剛性を有することが分かる。
本発明者らは、黄銅ろう以外の前述したろう材においても、図８に示すものと同様の結果が得られたことを確認した。

＜横断面観察試験＞
また、ろう材４３０（固相線温度：９０３℃、液相線温度：９３０℃）の厚みを３０μｍにして、前述したメイン鋼板４１０、補強用鋼板４２０、及びろう材４３０を用いて、同一の条件で３つの板組を形成した。それぞれの板組を、炉内温度を１０００℃、炉内滞在時間を５ｍｉｎとして加熱した後、曲げ部の曲率半径を３ｍｍとして曲げプレスと冷却とを行った。３つの板組のうち１つについては、その温度が８８０℃のときに曲げプレスを行い、他の１つについては、その温度が９２０℃の温度のときに曲げプレスを行い、残りの１つについては、その温度が９５０℃の温度のときに曲げプレスを行った。尚、温度の測定は、Ｒ型熱電対を用いて行った。

図９は、接合部の横断面を示す図（写真）である。図９（ａ）は、温度が８８０℃のときに曲げプレスを行った結果を示し、図９（ｂ）は、温度が９２０℃のときに曲げプレスを行った結果を示し、図９（ｃ）は、温度が９５０℃のときに曲げプレスを行った結果を示す。
前述したように、ろう材４３０の固相線温度は９０３℃であり、液相線温度は９３０℃である。したがって、図９（ａ）は、ろう材４３０が固相の状態で曲げプレスをした結果を示し、図９（ｂ）は、ろう材４３０が固相と液相とが共存した状態（固液共存状態）で曲げプレスをした結果を示し、図９（ｃ）は、ろう材４３０が液相の状態で曲げプレスをした結果を示すことになる。
図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、ろう材４３０が、固液共存状態又は液相の状態で曲げプレス（すなわちホットスタンプ成形工程）を実施すると、液体金属脆化割れが発生する。これに対し、図９（ａ）に示すように、ろう材４３０が、固相の状態で曲げプレス（すなわちホットスタンプ成形工程）を実施すると、液体金属脆化割れが発生しないことが分かる。

（まとめ）
以上のように本実施形態では、ホットスタンプ用加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、金属板２１０、２２０の固相線温度を下回る固相線温度を有するろう材２３０で金属板２１０、２２０をろう付けしてブランク材２００を製造した。したがって、ホットスタンプ工程の変更を可及的に抑制しながら、高い曲げ荷重を有するブランク材２００を製造することができる。また、ホットプレス用の加熱とは別の工程でろう付けを行うため、ろう付けの管理が容易となり、また、ろう付けの条件に制約が生じることを抑制することができる。さらに、金属板２１０、２２０の固相線温度を下回る固相線温度を有するろう材２３０を用いるので、液体金属脆化割れが生じることを抑制することができる。したがって、ホットスタンプ工程（ホットスタンプ用加熱工程、ホットスタンプ成形工程、ショットブラスト工程）に大幅な変更を加えることなく、当該ホットスタンプ工程により製造される成形部品１００の強度及び剛性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、面接合する金属板の枚数が２枚である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、面接合する金属板の枚数は３枚以上であってもよい。この場合、相互に対向する２枚の金属板の間のそれぞれに、ろう材が配置されるようにする。また、本実施形態では、面接合する金属板が全て鋼板である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、鋼板と、鉄のＡｃ３点よりも固相線温度が高い金属板とを、少なくとも１枚ずつ用いて、これらを面接合してもよい。鉄のＡｃ３点よりも固相線温度が高い金属板を２以上用いる場合、当該金属板は、異なる種類の金属板であってもよいし、同じ種類の金属板であってもよい。
また、本実施形態では、ブランク材製造工程（ろう材配置工程、ろう材加熱工程、及びろう材冷却工程）を行う工場と、ホットスタンプ工程（ホットスタンプ用加熱工程、ホットスタンプ成形工程、ショットブラスト工程）を行う工場が、同一の敷地内にある工場である場合を想定して説明を行った。しかしながら、ブランク材は、ろう付けされた状態であり、長距離の搬送を行うことができる。したがって、これらの工場は、同一の敷地内にない独立した工場であってもよい。例えば、ブランク材を製造するメーカが、ホットスタンプを行うメーカにブランク材を販売する形態であってもよい。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００：成形部品、１１０：ハット型部材、１１１：メイン部材、１１２：補強用部材、１２０：クロージングプレート、２００：ブランク材、２１０：金属板、２２０：金属板、２３０：ろう材、３１０：支持板、３２０：押さえ板、４００：ブランク、４１０：メイン鋼板、４２０：補強用鋼板、４３０：ろう材、５００：成形部品、５１０：ハット型部材、５２０：クロージングプレート

Claims (7)

1. ホットスタンプ工程により成形と焼入れとが行われるブランク材であって、複数枚の金属板とろう材とを用いて構成されるブランク材の製造方法であって、
   板面が相互に対向する前記複数枚の金属板のうち、相互に隣り合う２枚の金属板の板面の間の所定の領域に前記ろう材が配置された板組を構成するろう材配置工程と、
   前記ろう材配置工程により構成された前記板組を加熱するろう材加熱工程と、
   前記ろう材加熱工程により加熱された前記板組を冷却するろう材冷却工程と、
   を有し、
   前記ろう材の固相線温度は、前記ホットスタンプ工程における焼入れのための加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、前記金属板の固相線温度を下回り、
   前記ろう材加熱工程は、前記ろう材の液相線温度を上回り、且つ、前記金属板の固相線温度を下回る温度で、前記板組を加熱し、
   前記ろう材冷却工程は、前記ろう材の温度が、前記ろう材の固相線温度を下回るまで、前記板組を冷却することを特徴とするブランク材の製造方法。
2. 前記ろう材冷却工程は、前記金属板の温度が、前記金属板のＡｃ１点を下回る温度になるまで、前記板組を冷却することを特徴とする請求項１に記載のブランク材の製造方法。
3. 前記加熱工程は、前記板組を前記金属板の板厚方向に加圧しながら、前記板組を加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載のブランク材の製造方法。
4. 前記ろう材冷却工程は、前記板組を前記金属板の板厚方向に加圧しながら、前記板組を冷却することを特徴とする請求項１又は２に記載のブランク材の製造方法。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のブランク材の製造方法によりブランク材を製造するブランク材製造工程と、
   前記ブランク材製造工程により製造された前記ブランク材を、焼入れのために加熱するホットスタンプ用加熱工程と、
   前記ホットスタンプ用加熱工程により加熱された前記ブランク材に対し成形と焼入れとを行うホットスタンプ成形工程と、
   を有することを特徴とするホットスタンプ成形品の製造方法。
6. ホットスタンプ工程により成形と焼入れとが行われるブランク材であって、
   板面が相互に対向するように重ね合わせられた複数枚の金属板と、
   前記複数枚の金属板のうち、相互に隣り合う２枚の金属板の板面の間において、当該２枚の金属板を接合するろう材と、を有し、
   前記ろう材の固相線温度は、前記ホットスタンプ工程における焼入れのための加熱工程における加熱温度を上回り、且つ、前記金属板の固相線温度を下回ることを特徴とするブランク材。
7. 請求項６に記載のブランク材に対してホットスタンプ工程により成形と焼入れとが行われることにより形成されることを特徴とするホットスタンプ成形品。