JP2019122983A

JP2019122983A - ホットプレス用鋼板の加熱方法及びホットプレス品の製造方法

Info

Publication number: JP2019122983A
Application number: JP2018005098A
Authority: JP
Inventors: 弘義大山; Hiroyoshi Oyama; 真保細木; Masayasu Hosoki; 裕高田中; Hirotaka Tanaka
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-07-25

Abstract

【課題】焼入れ温度未満に保つ領域と焼入れ温度以上に加熱する領域との境界を明確化できるホットプレス用鋼板の加熱方法を提供し、焼入れ領域と非焼入れ領域との境界を明確化できるホットプレス品の製造方法を提供する。【解決手段】第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１に隣設される第２領域Ｂ１とを有するホットプレス用鋼板のブランク材１を通電加熱し、通電加熱中に、第１領域Ａ１の表面に対し、第１領域Ａ１と第２領域Ｂ１との境界に沿って広がる幕状に且つ表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ１側に倒れた傾斜方向に冷却媒体を吹き付けて、第１領域Ａ１をＡｃ１変態点未満に保ち且つ第２領域Ｂ１をＡｃ３変態点以上に加熱する。加熱されたブランク材１をプレス成形し、且つブランク材１をプレス型内で冷却することによって第２領域Ｂ１を焼入れする。【選択図】図３

Description

本発明は、ホットプレス用鋼板の加熱方法及びホットプレス品の製造方法に関する。

自動車等の車両において、強度の向上及び軽量化の観点から、所謂ホットプレス品が用いられている。ホットプレス品とは、鋼からなる板状のブランク材を熱間プレス加工し且つプレスした状態で金型ごと冷却することにより焼入れしたものである。そして、ブランク材の加熱方法としては、例えばブランク材に電流を流して通電加熱する加熱方法が用いられている。

また、部分的に非焼入れ領域が形成されたホットプレス品も知られている。非焼入れ領域には、例えばピアッシング、トリミング、溶接等の後加工が施される。特許文献１に記載された金属部品の製造方法では、ブランク材の通電加熱中に、ブランク材の選択領域に対して冷却気体が吹き付けられており、これにより選択領域は焼入れ温度未満に保持される。

米国特許第６９０３２９６号明細書

特許文献１に記載された金属部品の製造方法では、冷却気体が、ブランク材の選択領域の表面及び裏面に対して略垂直に且つ領域の中央部に吹き付けられている。この場合、選択領域に吹き付けられた冷却気体が表面及び裏面に沿って選択領域の周囲に散逸し、選択領域の周囲の昇温も抑制される。加熱後の急冷に伴い、焼入れ温度未満に保持された選択領域は焼入れされず、一方、選択領域の周囲で焼入れ温度以上に加熱された領域は焼入れされるが、選択領域の周囲の昇温が抑制されることに起因して非焼入れ領域と焼入れ領域との間の遷移領域が拡大し、所望の焼入れ硬さ分布が得られないことがある。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、焼入れ温度未満に保つ領域と焼入れ温度以上に加熱する領域との境界を明確化できるホットプレス用鋼板の加熱方法を提供し、焼入れ領域と非焼入れ領域との境界を明確化できるホットプレス品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のホットプレス用鋼板の加熱方法は、第１領域と、前記第１領域に隣設される第２領域とを有するホットプレス用鋼板のブランク材を通電加熱し、通電加熱中に、前記第１領域の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面に対し、前記第１領域と前記第２領域との境界に沿って広がる幕状に且つ前記面に垂直な方向に対して前記第２領域側に倒れた傾斜方向に冷却媒体を吹き付けて、前記第１領域を焼入れ温度未満に保ち且つ前記第２領域を焼入れ温度以上に加熱する。

本発明の一態様のホットプレス品の製造方法は、前記ホットプレス用鋼板の加熱方法によって前記ブランク材を加熱し、加熱された前記ブランク材をプレス成形し、且つ前記ブランク材をプレス型内で冷却することによって前記第２領域を焼入れする。

本発明によれば、焼入れ温度未満に保つ領域と焼入れ温度以上に加熱する領域との境界を明確化できるホットプレス用鋼板の加熱方法を提供でき、焼入れ領域と非焼入れ領域との境界を明確化できるホットプレス品の製造方法を提供できる。

本発明の実施形態を説明するための、ブランク材と、その加熱パターンの一例の平面図である。図１の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図２及び図３の加熱方法によって加熱されるブランク材の第１領域及び第２領域の温度変化の一例を示すグラフである。図２及び図３の加熱方法の変形例を模式的に示す側面図である。図１のブランク材の加熱パターンの他の例の平面図である。図６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。本発明の実施形態を説明するための、ホットプレス品の製造方法の一例の模式図である。本発明の実施形態を説明するための、ブランク材と、その加熱パターンの他の例の平面図である。図１０の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１０の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１０の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１０の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１０の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１０の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１１Ａ〜図１１Ｃ及び図１２Ａ〜図１２Ｃの加熱方法において、ブランク材を所定の温度範囲に加熱する場合の電極部の移動及び電流量の制御のコンセプトを示す模式図である。図１１Ａ〜図１１Ｃ及び図１２Ａ〜図１２Ｃの加熱方法において、電極部の移動及び電流量の制御の一例を示すグラフである。図１１Ａ〜図１１Ｃ及び図１２Ａ〜図１２Ｃの加熱方法において、電極部の移動及び電流量の制御の他の例を示すグラフである。図１０のブランク材の加熱パターンの他の例の平面図である。図１６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。図１６の加熱パターンにブランク材を加熱する加熱方法の模式図である。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、ブランク材と、その加熱パターンの一例を示す。

図１に示すブランク材１は、鋼板であり、断面積が長手方向に一定な矩形状に形成されている。ブランク材１はホットプレス品の製造に用いられ、ブランク材１には焼入れが施される。

図１に示すブランク材１の加熱パターンは、ブランク材１の長手方向両側の端部を除いて長手方向に延びる幅方向両側の縁部領域を第１領域Ａ１とし、二つの第１領域Ａ１の間に挟まれる中央領域を第２領域Ｂ１として、第１領域Ａ１をＡｃ１変態点未満に保ち、第２領域Ｂ１をＡｃ３変態点以上に加熱するものである。

Ａｃ１変態点とは、ブランク材１を形成している鋼のフェライト及びパーライトがオーステナイトへの変態を開始する温度であり、Ａｃ３変態点とは、ブランク材１を形成している鋼のフェライト及びパーライトがオーステナイトへの変態を完了する温度である。

図２及び図３は、図１の加熱パターンにブランク材１を加熱する加熱方法を模式的に示す。

ブランク材１の長手方向両側の端部に電極部２がそれぞれ固定され、ブランク材１は一対の電極部２を介して長手方向に通電されて加熱される。そして、通電加熱中に、第１領域Ａ１の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面に対して冷却媒体が吹き付けられる。これにより、第１領域Ａ１はＡｃ１変態点未満に保たれ、第２領域Ｂ１はＡｃ３変態点以上に加熱される。

図２及び図３に示す例では、冷却媒体を噴射する噴射部３がブランク材１の表面側に配置されており、第１領域Ａ１の表面のみに冷却媒体が吹き付けられるが、噴射部３がブランク材１の裏面側に配置され、第１領域Ａ１の裏面のみに冷却媒体が吹き付けられてもよいし、噴射部３がブランク材１の表面側及び裏面側の両側に配置され、第１領域Ａ１の表面及び裏面に冷却媒体が吹き付けられてもよい。冷却媒体は、特に限定されないが、例えば空気である。

噴射部３は、ブランク材１の縁に沿って延びている。噴射部３は、その延在方向に適宜な間隔をあけて配置された複数のノズル４を有し、ノズル４の中心軸は、第１領域Ａ１の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ１側に倒れている。複数のノズル４から噴射された冷却媒体は、第１領域Ａ１と第２領域Ｂ１との境界に沿って幕状に広がって第１領域Ａ１の表面に吹き付けられ、且つ第１領域Ａ１の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ１側に倒れた傾斜方向に吹き付けられる。なお、複数のノズル４は、噴射部３の延在方向に延びるスリットでもよく、複数のノズル４又はスリットが複数列設けられてもよい。

第１領域Ａ１の表面に吹き付けられた冷却媒体は、第１領域Ａ１の表面に沿って流れるが、第１領域Ａ１の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ１側に倒れた傾斜方向に吹き付けられていることにより、ブランク材１の幅方向の縁を超えてブランク材１の外方に流れる。換言すれば、第１領域Ａ１から第２領域Ｂ１への冷却媒体の回り込みが抑制される。これにより、第１領域Ａ１の周囲であって第２領域Ｂ１に含まれる領域Ｃ１が冷却媒体によって冷却されることを抑制でき、領域Ｃ１を含む第２領域Ｂ１の全体をＡｃ３変態点以上に加熱できる。すなわち、Ａｃ１変態点未満に保つ第１領域Ａ１と、Ａｃ３変態点以上に加熱する第２領域Ｂ１との境界を明確化できる。

図４は、図２及び図３の加熱方法によって加熱されるブランク材１の第１領域Ａ１及び第２領域Ｂ１の温度変化の一例を示す。

図４に示す例は、時間ｔ_０にてブランク材１に対する通電を開始し、時間ｔ_０から適宜な時間間隔をあけた時間ｔ_１にてブランク材１の第１領域Ａ１に対する冷却媒体の吹き付けを開始し、時間ｔ_２にてブランク材１に対する通電を終了したものである。

通電開始時（時間ｔ_０）から冷却媒体の吹き付け開始時（時間ｔ_１）までの期間、第１領域Ａ１及び第２領域Ｂ１は略等しく昇温する。冷却媒体の吹き付け開始時の第１領域Ａ１及び第２領域Ｂ１の温度Ｔ_１は、常温より高く且つＡｃ１変態点未満である。

冷却媒体の吹き付け開始時（時間ｔ_１）から通電終了時（時間ｔ_２）までの期間、第１領域Ａ１は冷却媒体によって冷却され、第１領域Ａ１の温度は、冷却媒体の吹き付け開始時の温度Ｔ_１以上に上昇せず、Ａｃ１変態点未満に保たれている。一方、第２領域Ｂ１は引き続き昇温し、通電終了時（時間ｔ_２）においてＡｃ３変態点以上に加熱されている。

通電開始と同時に冷却媒体の吹き付けが開始されてもよいが、通電開始時から適宜な時間間隔をあけて冷却媒体の吹き付けが開始されることにより、冷却媒体の吹き付け開始時から通電終了時までの期間の第１領域Ａ１と第２領域Ｂ１との温度差を縮小できる。これにより、第２領域Ｂ１から第１領域Ａ１への抜熱を抑制でき、第１領域Ａ１と第２領域Ｂ１との境界を一層明確化できる。

また、電気抵抗率は温度に関連しており、相対的に低温な第１領域Ａ１の電気抵抗率は、相対的に高温な第２領域Ｂ１の電気抵抗率よりも小さい。このため、ブランク材１の長手方向に第１領域Ａ１を縦断する通電経路には相対的に大きな電流が流れる傾向にあるが、第１領域Ａ１と第２領域Ｂ１との温度差が縮小されれば、電流の偏りも抑制される。これにより、第２領域Ｂ１において第１領域Ａ１と通電方向に隣り合う領域Ｄ１（図２参照）の過加熱を抑制することもできる。

第１領域Ａ１による第２領域Ｂ１の抜熱及び第１領域Ａ１と通電方向に隣り合う領域Ｄ１の過加熱を抑制する観点から、冷却媒体の吹き付け開始時から通電終了時までの期間に亘って第１領域Ａ１を３００℃以上７００℃以下に保つことが好ましい。第１領域Ａ１の温度は、冷却媒体の温度、流量、吹き付け方式（連続又は間欠）等によって適宜調節できる。

図５は、図２及び図３に示した加熱方法の変形例を示す。

図２及び図３に示した加熱方法では、ブランク材１の長手方向両側の端部が一対の電極部２に保持されることによってブランク材１は支持されている。この場合、通電加熱に伴うブランク材１の長手方向の線膨張、冷却媒体の吹き付けに伴う押圧等に起因して、ブランク材１に撓みが生じる場合がある。ブランク材１に撓みが生じると、噴射部３とブランク材１の第１領域Ａ１との相対位置が変化し、冷却媒体が効果的に第１領域Ａ１に当り難くなる。

そこで、図５に示す例では、第１領域Ａ１の表面及び裏面のうち冷却媒体が吹き付けられる表面とは反対側の裏面が支持部材５によって支持された状態で、冷却媒体が吹き付けられている。これにより、ブランク材１の撓みを抑制でき、第１領域Ａ１に対して冷却媒体を所期のとおりに吹き付け、第１領域Ａ１と第２領域Ｂ１との境界をさらに明確化できる。

なお、ブランク材１は、冷却媒体が吹き付けられる面の表裏の別なく、ブランク材１の撓みを抑制する目的が達成されるように、任意に表面、裏面、又は表裏両面を支持部材５によって支持され得る。

支持部材５は、例えばピン等であって、第１領域Ａ１を点状に支持するものが好ましい。これにより、第１領域Ａ１から支持部材５への抜熱を抑制でき、さらには、冷却媒体が吹き付けられる面を支持する場合に冷却媒体の流れを阻害しない。第１領域Ａ１を点状に支持する支持部材５は、第１領域Ａ１の大きさに応じて、第１領域Ａ１の一箇所又は複数箇所に設けられる。

ブランク材１の加熱パターンは、図１に示した加熱パターンに限定されない。図６に示す加熱パターンでは、第１領域Ａ２は、ブランク材１の中央部に設けられており、第２領域Ｂ２に包囲された閉領域とされている。なお、図６に示す例では、第１領域Ａ２は円形状であるが、円形状に限定されず、矩形状等であってもよい。また、第１領域Ａ２は、ブランク材１に複数設けられてもよい。

図７及び図８は、図６の加熱パターンにブランク材１を加熱する加熱方法を模式的に示す。

ブランク材１の長手方向両側の端部に電極部２がそれぞれ固定され、ブランク材１は一対の電極部２を介して長手方向に通電されて加熱される。そして、通電加熱中に、好ましくは通電開始時から適宜な時間間隔をあけて、第１領域Ａ２の表面に対して冷却媒体が吹き付けられる。これにより、第１領域Ａ２はＡｃ１変態点未満に保たれ、第２領域Ｂ２はＡｃ３変態点以上に加熱される。

冷却媒体を噴射する噴射部１３は、円環状に形成されている。噴射された冷却媒体は、第１領域Ａ２と第２領域Ｂ２との境界に沿って幕状に広がって第１領域Ａ２の表面に吹き付けられ、且つ第１領域Ａ２の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ２側に倒れた傾斜方向に吹き付けられる。

第１領域Ａ２の表面に吹き付けられた冷却媒体は、第１領域Ａ２の表面に沿って流れるが、第１領域Ａ２の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ２側に倒れた傾斜方向に吹き付けられていることにより、第１領域Ａ２の外周から中央に向けて流れる。換言すれば、第１領域Ａ２から第２領域Ｂ２への冷却媒体の回り込みが抑制される。これにより、第１領域Ａ２の周囲であって第２領域Ｂ２に含まれる領域Ｃ２が冷却媒体によって冷却されることを抑制でき、領域Ｃ２を含む第２領域Ｂ２の全体をＡｃ３変態点以上に加熱できる。すなわち、Ａｃ１変態点未満に保つ第１領域Ａ２と、Ａｃ３変態点以上に加熱する第２領域Ｂ２との境界を明確化できる。

なお、図７及び図８に示す加熱方法では、ブランク材１の表面のみに冷却媒体が吹き付けられているが、冷却媒体の吹き付けは表面のみ、裏面のみ、表裏両面のいずれでもよい。また、ブランク材１の支持も、同様に、表面のみ、裏面のみ、表裏両面を任意に選択できる。

また、図１に示した第１領域Ａ１と、図６に示した第１領域Ａ２とが、一つにブランク材１に併設されてもよい。この場合、図２及び図３に示した加熱方法と、図７及び図８に示した加熱方法とが、並行して行われる。

以上のようにして、第１領域Ａ１，Ａ２がＡｃ１変態点未満に保たれ且つ第２領域Ｂ１，Ｂ２がＡｃ３変態点以上に加熱されたブランク材１は、図９に示すように、プレス型２０によってプレス成形され、プレス型２０内で冷却される。これにより、第２領域Ｂ１，Ｂ２が焼入れされる。ブランク材１において、Ａｃ１変態点未満に保たれた第１領域Ａ１，Ａ２と、Ａｃ３変態点以上に加熱された第２領域Ｂ１，Ｂ２との境界が明確化されているので、非焼入れ領域（第１領域）と焼入れ領域（第２領域）との境界が明確となる。

ここまで、断面積が長手方向に一定な矩形状に形成されているブランク材１を例にしてホットプレス用鋼板の加熱方法及びホットプレス品の製造方法を説明したが、ブランク材は、断面積が長手方向に一定な矩形状に形成されているものに限定されない。図１０は、本発明の実施形態を説明するための、ブランク材と、その加熱パターンの他の例を示す。

図１０に示すブランク材１０１は、鋼板であり、厚みが一定で且つ幅が長手方向の一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に小さくなる非矩形状に形成されている。すなわち、ブランク材１０１では、長手方向に垂直な断面の断面積が、相対的に幅広な端部Ｒから相対的に幅狭な端部Ｌに向けて単調に減少しており、長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が、端部Ｒから端部Ｌに向けて単調に増加している。ブランク材１０１はホットプレス品の製造に用いられ、ブランク材１０１には焼入れが施される。

なお、断面積が長手方向に単調に増加又は減少するとは、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、単調に増加又は単調に減少しているとみなすことができる。

図１０に示すブランク材１０１の加熱パターンは、図１に示したブランク材１の加熱パターンと同様であり、ブランク材１０１の長手方向両側の端部を除いて長手方向に延びる幅方向両側の縁部領域を第１領域Ａ３とし、二つの第１領域Ａ３の間に挟まれる中央領域を第２領域Ｂ３として、第１領域Ａ３をＡｃ１変態点未満に保ち、第２領域Ｂ３をＡｃ３変態点以上に加熱するものである。

図１１Ａ〜図１１Ｃ及び図１２Ａ〜図１２Ｃは、図１０の加熱パターンにブランク材１０１を加熱する加熱方法を模式的に示す。

まず、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、第１電極部１０２ａ及び第２電極部１０２ｂが、ブランク材１０１の相対的に幅広な端部Ｒに配置される。

次に、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、第１電極部１０２ａと第２電極部１０２ｂとを介してブランク材１０１に通電されている状態で、第１電極部１０２ａがブランク材１０１の端部Ｌに向けて移動され、第１電極部１０２ａと第２電極部１０２ｂとの間隔が次第に拡大される。ブランク材１０１において第１電極部１０２ａと第２電極部１０２ｂとの間に位置する領域に電流が流れ、その領域が通電加熱される。第１電極部１０２ａが端部Ｌに達した後、ブランク材１０１に対する通電が終了される。

冷却媒体を噴射する噴射部１０３は、ブランク材１０１の表面側に配置されており、図１１Ｂに示すように、通電開始時には、ブランク材１０１の表面と噴射部１０３との間に、第１電極部１０２ａが通過可能な間隔があけられている。そして、図１２Ｂに示すように、第１電極部１０２ａがブランク材１０１の第１領域Ａ３を通過した後、噴射部１０３がブランク材１０１の表面に向けて移動されることによってブランク材１０１の表面と噴射部１０３との間隔が狭められ、第１領域Ａ３の表面に対する冷却媒体の吹き付けが開始される。これにより、第１領域Ａ３はＡｃ１変態点未満に保たれ、第２領域Ｂ３はＡｃ３変態点以上に加熱される。

ここで、第１領域Ａ３に対する冷却媒体の吹き付けがないものとして、ブランク材１０１の全体を実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲に加熱する方法について説明する。図１１Ａに示すように、ブランク材１０１を長さΔｌでｎ個の区分領域（ｗ_１，ｗ_２，・・・ｗ_ｎ）に仮想的に分割して考える。第１電極部１０２ａが第ｉ区分領域を通過する時の電流量をＩ_ｉ（Ａ）、第１電極部１０２ａが第ｉ区分領域を通過する時間をｔ_ｉ（ｓｅｃ）とすると、第ｉ区分領域の温度上昇量は、第１電極部１０２ａが第ｉ区分領域を通過以後加熱されるので、次式で与えられる。

ただし、ρ_ｅは抵抗率（Ω・ｍ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｃは比熱（Ｊ／ｋｇ・℃）、Ａ_ｉは第ｉ区分領域の断面積（ｍ^２）である。

ブランク材１０１に対する通電が開始されてから終了されるまでの間、第１電極部１０２ａの移動速度と、ブランク材１０１に流れる電流量との何れか一方又は双方が図示しない制御部によって制御される。これにより、ブランク材１０１を長手方向に並ぶ短冊状の複数の区分領域（ｗ_１，ｗ_２，・・・ｗ_ｎ）に仮想的に分割した場合の各区分領域に生じる熱量を制御することが可能となる。

特に、第１電極部１０２ａがブランク材１０１の長手方向に移動され、断面積が第１電極部１０２ａの移動方向に単調に減少しているブランク材１０１では、ブランク材１０１の全体を実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲に加熱することが可能である。図１３は、ブランク材１０１を所定の温度範囲に加熱する場合の、第１電極部１０２ａの移動速度の制御と、ブランク材１０１に流す電流量の制御とのコンセプトを示す。

ブランク材１０１を、単位長さΔｌでｎ個の区分領域に仮想的に分割した場合の第ｉ区分領域の温度上昇量は、上記式（１）で与えられ、各区分領域の温度上昇量がθ_１＝θ_２＝・・・＝θ_ｎで一定になるためには、次式が満たされるように電流量Ｉ_ｉ及び時間ｔ_ｉ（電極移動速度Ｖ_ｉ）を制御すればよい。

第２電極部１０２ｂがブランク材１０１の端部Ｒに固定され、第１電極部１０２ａがブランク材１０１の端部Ｒから端部Ｌに向けて移動される場合に、各区分領域の通電時間は異なり、端部Ｒ側の区分領域ほど通電時間が長くなる。また、端部Ｒ側の区分領域及び端部Ｌ側の区分領域に同じ電流を同じ時間流した場合に、単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい端部Ｒ側の区分領域ほど生じる熱量は小さくなる。そこで、単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、第１電極部１０２ａの移動速度とブランク材１０１に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することによって各区分領域に生じる熱量を調整するようにすれば、ブランク材１０１を所定の温度範囲に加熱できる。

図１４及び図１５は、通電開始からの経過時間と第１電極部１０２ａの位置との関係、第１電極部１０２ａの移動とブランク材１０１に流す電流量との関係、並びに通電終了時におけるブランク材１０１の長手方向の温度分布の一例をそれぞれ示す。なお、図１４及び図１５において、第１電極部１０２ａの位置は、通電開始時における第１電極部１０２ａの初期位置（ブランク材１０１の端部Ｒ）を原点とし、原点からの距離で示されている。

図１４に示す例では、ブランク材１０１の端部Ｒから端部Ｌに向けて第１電極部１０２ａが一定速度で移動され、ブランク材１０１に流される電流が次第に小さくなるように調整されている。なお、第１電極部１０２ａが端部Ｌに達した後の一定時間、第１電極部１０２ａは端部Ｌに保持され、その期間も第１電極部１０２ａが端部Ｌに達した時点での電流がブランク材１０１に流されている。かかる電流調整により、ブランク材１０１を所定の温度範囲に加熱できる。

図１５に示す例では、ブランク材１０１に一定電流が流され、第１電極部１０２ａがブランク材１０１の端部Ｒから端部Ｌに向けて移動され、且つ移動速度が次第に大きくなるように調整されている。なお、第１電極部１０２ａが端部Ｌに達した後の一定時間、第１電極部１０２ａは端部Ｌに保持され、その期間もブランク材１０１に一定電流が流されている。かかる速度調整によっても、ブランク材１０１を所定の温度範囲に加熱できる。

再び図１２Ａ〜図１２Ｃを参照し、ブランク材１０１の全体をＡｃ３変態点以上の所定の温度範囲に加熱できるところ、第１領域Ａ３の表面に冷却媒体が吹き付けられることによって第１領域Ａ３はＡｃ１変態点未満に保たれる。冷却媒体を噴射する噴射部１０３は、ブランク材１０１の縁に沿って延びている。噴射部１０３は、その延在方向に適宜な間隔をあけて配置された複数のノズル１０４を有し、ノズル１０４の中心軸は、第１領域Ａ３の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ３側に倒れている。複数のノズル１０４から噴射された冷却媒体は、第１領域Ａ３と第２領域Ｂ３との境界に沿って幕状に広がって第１領域Ａ３の表面に吹き付けられ、且つ第１領域Ａ３の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ３側に倒れた傾斜方向に吹き付けられる。

第１領域Ａ３の表面に吹き付けられた冷却媒体は、第１領域Ａ３の表面に沿って流れるが、第１領域Ａ３の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ３側に倒れた傾斜方向に吹き付けられていることにより、ブランク材１０１の幅方向の縁を超えてブランク材１０１の外方に流れる。換言すれば、第１領域Ａ３から第２領域Ｂ３への冷却媒体の回り込みが抑制される。これにより、第１領域Ａ３の周囲であって第２領域Ｂ３に含まれる領域Ｃ３が冷却媒体によって冷却されることを抑制でき、領域Ｃ３を含む第２領域Ｂ３の全体をＡｃ３変態点以上に加熱できる。すなわち、Ａｃ１変態点未満に保つ第１領域Ａ３と、Ａｃ３変態点以上に加熱する第２領域Ｂ３との境界を明確化できる。

図１６は、ブランク材１０１の他の加熱パターンを示す。

図１６に示す加熱パターンは、図６に示したブランク材１の加熱パターンと同様であり、Ａｃ１変態点未満に保たれる第１領域Ａ４は、ブランク材１０１の中央部に設けられており、Ａｃ３変態点以上に加熱される第２領域Ｂ４に包囲された閉領域とされている。

図１７Ａ〜図１７Ｃ及び図１８Ａ〜図１８Ｃは、図１６の加熱パターンにブランク材１０１を加熱する加熱方法を模式的に示す。

まず、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように、第１電極部１０２ａ及び第２電極部１０２ｂが、ブランク材１０１の相対的に幅広な端部Ｒに配置される。

次に、図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、第１電極部１０２ａと第２電極部１０２ｂとを介してブランク材１０１に通電されている状態で、第１電極部１０２ａがブランク材１０１の端部Ｌに向けて移動され、第１電極部１０２ａと第２電極部１０２ｂとの間隔が次第に拡大される。ブランク材１０１において第１電極部１０２ａと第２電極部１０２ｂとの間に位置する領域に電流が流れ、その領域が通電加熱される。第１電極部１０２ａが端部Ｌに達した後、ブランク材１０１に対する通電が終了される。

冷却媒体を噴射する噴射部１１３は、円環状に形成されている。噴射された冷却媒体は、第１領域Ａ４と第２領域Ｂ４との境界に沿って幕状に広がって第１領域Ａ４の表面に吹き付けられ、且つ第１領域Ａ４の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ４側に倒れた傾斜方向に吹き付けられる。

第１領域Ａ４の表面に吹き付けられた冷却媒体は、第１領域Ａ４の表面に沿って流れるが、第１領域Ａ４の表面に垂直な方向に対して第２領域Ｂ４側に倒れた傾斜方向に吹き付けられていることにより、第１領域Ａ４の外周から中央に向けて流れる。換言すれば、第１領域Ａ４から第２領域Ｂ４への冷却媒体の回り込みが抑制される。これにより、第１領域Ａ４の周囲であって第２領域Ｂ４に含まれる領域Ｃ４が冷却媒体によって冷却されることを抑制でき、領域Ｃ４を含む第２領域Ｂ４の全体をＡｃ３変態点以上に加熱できる。すなわち、Ａｃ１変態点未満に保つ第１領域Ａ４と、Ａｃ３変態点以上に加熱する第２領域Ｂ４との境界を明確化できる。

なお、図１１Ａ〜図１１Ｃ及び図１２Ａ〜図１２Ｃに示した加熱方法、図１７Ａ〜図１７Ｃ及び図１８Ａ〜図１８Ｃに示した加熱方法において、冷却媒体の吹き付けは、ブランク材１０１の表面のみ、裏面のみ、表裏両面のいずれでもよい。また、ブランク材１０１の支持も、同様に、表面のみ、裏面のみ、表裏両面を任意に選択できる。

また、図１０に示した第１領域Ａ３と、図１６に示した第１領域Ａ４とが、一つにブランク材１０１に併設されてもよい。この場合、図１１Ａ〜図１１Ｃ及び図１２Ａ〜図１２Ｃに示した加熱方法と、図１７Ａ〜図１７Ｃ及び図１８Ａ〜図１８Ｃに示した加熱方法とが、並行して行われる。

また、ブランク材１０１は、厚みが一定で且つ幅が長手方向の一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に小さくなる非矩形状に形成されているものとして説明したが、幅が一定で厚みが長手方向の一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に小さくなる非矩形状に形成されてもよいし、厚み及び幅が一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に小さくなる非矩形状に形成されてもよい。

以上のようにして、第１領域Ａ３，Ａ４がＡｃ１変態点未満に保たれ且つ第２領域Ｂ３，Ｂ４がＡｃ３変態点以上に加熱されたブランク材１０１は、プレス型によってプレス成形され、プレス型内で冷却される。これにより、第２領域Ｂ３，Ｂ４が焼入れされる。ブランク材１０１において、Ａｃ１変態点未満に保たれた第１領域Ａ３，Ａ４と、Ａｃ３変態点以上に加熱された第２領域Ｂ３，Ｂ４との境界が明確化されているので、非焼入れ領域（第１領域）と焼入れ領域（第２領域）との境界が明確となる。

以上、説明したとおり、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、第１領域と、前記第１領域に隣設される第２領域とを有するホットプレス用鋼板のブランク材を通電加熱し、通電加熱中に、前記第１領域の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面に対し、前記第１領域と前記第２領域との境界に沿って広がる幕状に且つ前記面に垂直な方向に対して前記第２領域側に倒れた傾斜方向に冷却媒体を吹き付けて、前記第１領域を焼入れ温度未満に保ち且つ前記第２領域を焼入れ温度以上に加熱する。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記第１領域は縁部領域であり、前記第１領域に対して吹き付けられる前記冷却媒体を、前記ブランク材の縁を超えて前記ブランク材の外方に流す。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記第１領域は前記第２領域に包囲された閉領域であり、前記第１領域に対して吹き付けられる前記冷却媒体を前記第１領域の外周から中央に向けて流す。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記第１領域の表面及び／又は裏面を支持し、前記ブランク材の撓みを抑制した状態で、前記冷却媒体を吹き付ける。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記第１領域の表面及び／又は裏面の一つ以上の箇所を点状に支持する。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記ブランク材は、断面積が長手方向に一定な矩形状であり、前記ブランク材の前記長手方向の両側の端部に固定した一対の電極部を介して前記ブランク材に通電し、前記ブランク材を通電加熱する。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記ブランク材は、断面積が長手方向に単調に変化する非矩形状であり、前記ブランク材の前記長手方向の両側の第１端部及び第２端部のうち断面積が相対的に大きい第１端部に一対の電極部を配置し、前記一対の電極部を介して前記一対の電極部間に配置される前記ブランク材の通電領域に通電しながら、一方の電極部を前記第２端部に向けて前記長手方向に移動させ、前記ブランク材を通電加熱する。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記一方の電極部が前記第１領域を通過した後に、前記第１領域に対する前記冷却媒体の吹き付けを開始する。

また、本明細書に開示されたホットプレス用鋼板の加熱方法は、前記第１領域を前記ブランク材のＡｃ１変態点未満に保ち且つ前記第２領域を前記ブランク材のＡｃ３変態点以上に加熱する。

また、本明細書に開示されたホットプレス品の製造方法は、前記ホットプレス用鋼板の加熱方法によって前記ブランク材を加熱し、加熱された前記ブランク材をプレス成形し、且つ前記ブランク材をプレス型内で冷却することによって前記第２領域を焼入れする。

１ブランク材
２電極部
３噴射部
４ノズル
５支持部材
１３噴射部
１４ノズル
２０プレス型
１０１ブランク材
１０２ａ第１電極部
１０２ｂ第２電極部
１０３噴射部
１０４ノズル
１１３噴射部
１１４ノズル
Ａ１〜Ａ４第１領域
Ｂ１〜Ｂ４第２領域
Ｒブランク材の第１端部
Ｌブランク材の第２端部

Claims

第１領域と、前記第１領域に隣設される第２領域とを有するホットプレス用鋼板のブランク材を通電加熱し、
通電加熱中に、前記第１領域の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面に対し、前記第１領域と前記第２領域との境界に沿って広がる幕状に且つ前記面に垂直な方向に対して前記第２領域側に倒れた傾斜方向に冷却媒体を吹き付けて、前記第１領域を焼入れ温度未満に保ち且つ前記第２領域を焼入れ温度以上に加熱するホットプレス用鋼板の加熱方法。
請求項１記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記第１領域は縁部領域であり、
前記第１領域に対して吹き付けられる前記冷却媒体を、前記ブランク材の縁を超えて前記ブランク材の外方に流す加熱方法。
請求項１記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記第１領域は前記第２領域に包囲された閉領域であり、
前記第１領域に対して吹き付けられる前記冷却媒体を前記第１領域の外周から中央に向けて流す加熱方法。
請求項１から３のいずれか一項記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記第１領域の表面及び／又は裏面を支持し、前記ブランク材の撓みを抑制した状態で、前記冷却媒体を吹き付ける加熱方法。
請求項４記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記第１領域の表面及び／又は裏面の一つ以上の箇所を点状に支持する加熱方法。
請求項１から５のいずれか一項記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記ブランク材は、断面積が長手方向に一定な矩形状であり、
前記ブランク材の前記長手方向の両側の端部に固定した一対の電極部を介して前記ブランク材に通電し、前記ブランク材を通電加熱する加熱方法。
請求項１から５のいずれか一項記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記ブランク材は、断面積が長手方向に単調に変化する非矩形状であり、
前記ブランク材の前記長手方向の両側の第１端部及び第２端部のうち断面積が相対的に大きい第１端部に一対の電極部を配置し、前記一対の電極部を介して前記一対の電極部間に配置される前記ブランク材の通電領域に通電しながら、一方の電極部を前記第２端部に向けて前記長手方向に移動させ、前記ブランク材を通電加熱する加熱方法。
請求項７記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記一方の電極部が前記第１領域を通過した後に、前記第１領域に対する前記冷却媒体の吹き付けを開始する加熱方法。
請求項１から８のいずれか一項記載のホットプレス用鋼板の加熱方法であって、
前記第１領域を前記ブランク材のＡｃ１変態点未満に保ち且つ前記第２領域を前記ブランク材のＡｃ３変態点以上に加熱する加熱方法。
請求項１から９のいずれか一項記載のホットプレス用鋼板の加熱方法によって前記ブランク材を加熱し、
加熱された前記ブランク材をプレス成形し、且つ前記ブランク材をプレス型内で冷却することによって前記第２領域を焼入れするホットプレス品の製造方法。