JP2020093291A - 鋼板部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】シンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れた鋼板部材及びその製造方法の提供。【解決手段】平板状の鋼板１１の両表面上に互いに対向する少なくとも一対の帯状溝１２を形成するステップと、帯状溝１２が形成された鋼板１１をオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に加熱するステップと、加熱された鋼板１１を、上型３１と下型３２とによって挟んでプレス成形しつつ冷却するステップと、を備える鋼板部材の製造方法。帯状溝１２を形成するステップにおいて、帯状溝１２は、鋼板１１の長手方向（ｙ軸方向）と交差する方向に延設され、プレス成形しつつ冷却するステップにおいて、上型３１及び下型３２のそれぞれと帯状溝１２の底部との間に間隙が形成される。【選択図】図５
Description
本発明は鋼板部材及びその製造方法に関する。
近年、例えばサイドメンバなどの自動車用構造部材には、高強度であると共に、優れた衝撃吸収特性を有することが望まれている。特許文献１には、衝撃吸収特性を高めるために、断面ハット型形状の鋼板部材の一部を蛇腹構造とする技術が開示されている。
発明者らは、鋼板部材及びその製造方法に関し、以下の問題点を見出した。
特許文献１に開示された鋼板部材は、蛇腹構造を有するため、複雑化・大型化してしまう問題があった。
特許文献１に開示された鋼板部材は、蛇腹構造を有するため、複雑化・大型化してしまう問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、シンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れた鋼板部材及びその製造方法を提供するものである。
本発明の一態様に係る鋼板部材の製造方法は、
平板状の鋼板の両表面上に、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を、前記鋼板の長手方向と交差する方向に延設するステップと、
前記帯状溝が形成された前記鋼板をオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に加熱するステップと、
加熱された前記鋼板を、上型と下型とによって挟んでプレス成形しつつ冷却するステップと、を備え、
プレス成形しつつ冷却するステップにおいて、
前記上型及び下型のそれぞれと前記帯状溝の底部との間に間隙が形成されるものである。
平板状の鋼板の両表面上に、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を、前記鋼板の長手方向と交差する方向に延設するステップと、
前記帯状溝が形成された前記鋼板をオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に加熱するステップと、
加熱された前記鋼板を、上型と下型とによって挟んでプレス成形しつつ冷却するステップと、を備え、
プレス成形しつつ冷却するステップにおいて、
前記上型及び下型のそれぞれと前記帯状溝の底部との間に間隙が形成されるものである。
本発明の一態様に係る鋼板部材の製造方法では、平板状の鋼板の両表面上に互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を、前記鋼板の長手方向と交差する方向に延設する。そのため、プレス成形しつつ冷却する際、上型及び下型のそれぞれと、帯状溝の底部との間に間隙が形成される。従って、製造された鋼板部材において対向する帯状溝同士に挟まれた部位は、他の部位に比べ、冷却速度が遅く、ミクロ組織におけるマルテンサイトの占める割合が少なくなり、硬度が低くなる。すなわち、対向する帯状溝同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易く、衝撃吸収特性に優れている。このように、蛇腹構造などに比べ、帯状溝を備えるだけのシンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れた鋼板部材を簡易に製造することができる。
前記帯状溝を形成するステップにおいて、複数対の前記帯状溝を前記鋼板の長手方向に沿って所定の間隔で並設してもよい。このような構成により、より衝撃吸収特性を向上させることができる。
前記帯状溝が、前記鋼板の長手方向と垂直な方向に延設されてもよい。このような構成により、鋼板部材の長手方向に軸圧縮荷重が加わった際、変形モードが軸圧潰モードになり易くなり、衝撃吸収特性が向上する。
プレス成形しつつ冷却するステップにおいて、前記鋼板の長手方向に垂直な断面がハット型形状になるように前記鋼板をプレス成形してもよい。このような構成の鋼板部材に好適である。
本発明の一態様に係る鋼板部材は、
両表面上に長手方向と交差する方向に延設され、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を備え、
対向する前記帯状溝同士に挟まれた第１の部位は、前記帯状溝が形成されていない第２の部位よりも厚さが薄く、硬度が低いものである。
両表面上に長手方向と交差する方向に延設され、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を備え、
対向する前記帯状溝同士に挟まれた第１の部位は、前記帯状溝が形成されていない第２の部位よりも厚さが薄く、硬度が低いものである。
本発明の一態様に係る鋼板部材は、両表面上に長手方向と交差する方向に延設され、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を備え、対向する帯状溝同士に挟まれた第１の部位は、帯状溝が形成されていない第２の部位よりも厚さが薄く、硬度が低い。そのため、第１の部位は、第２の部位に比べて、変形し易く、衝撃吸収特性に優れている。このように、本発明の一態様に係る鋼板部材は、蛇腹構造などを備える鋼板部材に比べ、帯状溝を備えるだけのシンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れている。
前記第１の部位は、前記第２の部位よりもミクロ組織においてマルテンサイトの占める割合が小さくてもよい。このような構成により、簡易に第１の部位の硬さを低くすることができる。
複数対の前記帯状溝が前記長手方向に沿って所定の間隔で並設されていてもよい。このような構成により、より衝撃吸収特性を向上させることができる。
前記帯状溝が、前記長手方向と垂直な方向に延設されていてもよい。このような構成により、鋼板部材の長手方向に軸圧縮荷重が加わった際、変形モードが軸圧潰モードになり易くなり、衝撃吸収特性が向上する。
前記長手方向に垂直な断面がハット型形状を有する車両用部材であってもよい。このような構成の鋼板部材に好適である。
本発明により、シンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れた鋼板部材及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
（第１の実施形態）
＜鋼板部材の製造方法＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法について説明する。第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法は、高強度と優れた衝撃吸収特性との両立が求められる自動車用の鋼板部材の製造方法として好適である。鋼板部材の一例として、サイドメンバ（例えば、フロントサイドメンバ、リヤフロアサイドメンバ）やピラーなどの長手方向に垂直な断面がハット型形状を有する車両用部材を挙げることができる。
＜鋼板部材の製造方法＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法について説明する。第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法は、高強度と優れた衝撃吸収特性との両立が求められる自動車用の鋼板部材の製造方法として好適である。鋼板部材の一例として、サイドメンバ（例えば、フロントサイドメンバ、リヤフロアサイドメンバ）やピラーなどの長手方向に垂直な断面がハット型形状を有する車両用部材を挙げることができる。
図１は、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を示すフローチャートである。図１に示すように、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法は、差厚加工工程（ステップＳＴ１）、加熱工程（ステップＳＴ２）、及びプレス成形工程（ステップＳＴ３）を備えている。
まず、図１に示した差厚加工工程（ステップＳＴ１）について説明する。ここで、図２は、差厚加工工程の一例を示す斜視図である。図２に示すように、差厚加工工程（ステップＳＴ１）では、平板状の鋼板１１の両表面を押圧し、両表面上に互いに対向する少なくとも一対の帯状溝１２を形成することによって、鋼板１１の厚さに差を設ける。例えば、図２に示すように、上ロール２１、下ロール２２によって平板状の鋼板１１を圧延（例えば冷間圧延）することによって、帯状溝１２を形成する。
より詳細には、上ロール２１の外周面には、帯状溝１２を形成するための帯状の凸部２１ａが軸方向（ｘ軸方向）に延設されている。同様に、下ロール２２の外周面には、帯状溝１２を形成するための帯状の凸部２２ａが軸方向（ｘ軸方向）に延設されている。上ロール２１の凸部２１ａと下ロール２２の凸部２２ａとが鋼板１１を介して対向するように、上ロール２１と下ロール２２とが回転する。そのため、鋼板１１の上下面に互いに対向する少なくとも一対の帯状溝１２が形成される。
帯状溝１２は、鋼板１１の長手方向（ｙ軸方向）と交差する方向に延設されており、図２の例では、鋼板１１の長手方向と垂直な方向（ｘ軸方向）に延設されている。また、図２の例では、鋼板１１の上下面に対向する帯状溝１２が、３対形成されている。すなわち、複数対の帯状溝１２が鋼板１１の長手方向に沿って所定の間隔で並設されている。帯状溝１２の数は、特に限定されない。
鋼板１１は、特に限定されないが、例えば厚さ１〜４ｍｍ程度のマンガン・ボロン鋼からなるホットスタンプ用鋼板である。差厚加工工程前の平板状の鋼板１１は、例えば、フェライト及びパーライトからなるミクロ組織を有した軟質材である。帯状溝１２の深さは、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度である。
なお、当然のことながら、図２及び他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。
また、帯状溝１２の形成方法は何ら限定されず、圧延以外にも例えばプレス成形や機械加工などによって帯状溝１２を形成してもよい。
また、帯状溝１２の形成方法は何ら限定されず、圧延以外にも例えばプレス成形や機械加工などによって帯状溝１２を形成してもよい。
次に、図１に示した加熱工程（ステップＳＴ２）について説明する。ここで、図３は、加熱工程（ステップＳＴ２）及びプレス成形工程（ステップＳＴ３）を示す温度チャートの模式図である。図３の横軸は時間（ｓ）、縦軸は温度（℃）である。図３に示すように、加熱工程（ステップＳＴ２）では、帯状溝１２が形成された鋼板１１全体をオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に加熱する。
例えば、汎用の加熱炉を用いて鋼板１１を加熱する。加熱工程（ステップＳＴ２）において、鋼板１１全体のミクロ組織は、フェライト及びパーライトからオーステナイト単相に変化する。
なお、図３には、オーステナイト変態開始温度Ａ１も記載されている。
なお、図３には、オーステナイト変態開始温度Ａ１も記載されている。
最後に、図１に示したプレス成形工程（ステップＳＴ３）について説明する。ここで、図４は、プレス成形工程の一例を示す斜視図である。図４に示すように、プレス成形工程（ステップＳＴ３）では、加熱された鋼板１１を、上型３１と下型３２とによって挟んでプレス成形しつつ冷却する。
熱間プレス成形であるため、冷間プレス成形において発生するスプリングバックを回避しつつ、金型（上型３１及び下型３２）による焼入れによって高強度な鋼板部材を得ることができる。なお、このような熱間プレスは、一般的にホットスタンプと呼ばれる。プレス成形工程（ステップＳＴ３）によって、第１の実施形態に係る鋼板部材１０が製造される。
図４に示した鋼板部材１０は、ｙ軸方向に延設された天板１１ａ、側壁１１ｂ、及びフランジ部１１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、ｙ軸方向に延設された天板１１ａの幅方向（ｘ軸方向）の端部から一対の側壁１１ｂが下向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁１１ｂの下側（ｚ軸負方向側）の端部からフランジ部１１ｃが外側に張り出している。
そのため、図４に示すように、上型３１の下面には、断面台形状に窪んだ凹部３１ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。同様に、下型３２の上面には、断面台形状に突出した凸部３２ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。図４は、鋼板部材１０をプレス成形後、上型３１と下型３２とが離れた状態を示している。
ここで、図５は、上型３１と下型３２とによって鋼板１１を挟んでプレス成形しつつ冷却している様子を示す断面図である。図５に示すように、プレス成形の際、上型３１及び下型３２のそれぞれと帯状溝１２の底部との間には間隙が形成される。すなわち、帯状溝１２は、上型３１及び下型３２と接触しない。
そのため、図３の温度チャートに示すように、プレス成形の際、上型３１及び下型３２と接触して直接冷却される部位（図３の「帯状溝１２以外」）の冷却速度に比べ、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位（図３の「帯状溝１２」）の冷却速度は遅くなる。
ここで、図３には、ＣＣＴ（Continuous Cooling Transformation）図におけるマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ、マルテンサイト変態終了温度Ｍｆ、ベイナイトノーズ、フェライト／パーライトのノーズが模式的に示されている。図３に実線で示すように、上型３１及び下型３２と接触して直接冷却される部位（図３の「帯状溝１２以外」）は、上部臨界冷却速度よりも速い冷却速度で冷却される。そのため、マルテンサイト変態し、その部位のミクロ組織は全体が硬質なマルテンサイトに変化する。
一方、図３に破線で示すように、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位（図３の「帯状溝１２」）は、上部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で冷却される。そのため、その部位のミクロ組織の少なくとも一部は、マルテンサイトではなくベイナイトもしくはフェライト／パーライトに変化する。すなわち、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位は、帯状溝１２が形成されていない他の部位（以下、単に「他の部位」という）に比べ、ミクロ組織におけるマルテンサイトの占める割合が少なくなり、硬度や引張強度が低くなる。
なお、図３に破線で示した冷却速度は、上部臨界冷却速度よりも遅く、冷却後のミクロ組織がマルテンサイトを含まず、フェライト／パーライト及びベイナイトに変化する。しかしながら、これに限定されず、冷却後のミクロ組織がマルテンサイトを含んでもよい。また、鋼板部材１０における硬度と引張強度とは略比例関係にあるため、以下では硬度のみについて述べる。
以上に説明した通り、本実施形態に係る鋼板部材の製造方法では、平板状の鋼板１１の両表面上に、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝１２を、鋼板１１の長手方向と交差する方向に延設する。そのため、プレス成形しつつ冷却する際、上型３１及び下型３２のそれぞれと、帯状溝１２の底部との間に間隙が形成される。
従って、製造された鋼板部材１０において対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べ、冷却速度が遅く、ミクロ組織におけるマルテンサイトの占める割合が少なくなり、硬度が低くなる。すなわち、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易く、衝撃吸収特性に優れている。このように、蛇腹構造などに比べ、帯状溝１２を備えるだけのシンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れた鋼板部材を簡易に製造することができる。
＜鋼板部材の構成＞
次に、図６を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の一例について説明する。図６は、第１の実施形態に係る鋼板部材の一例の模式平面図及び軸圧縮によって変形した様子を示す模式斜視図である。第１の実施形態に係る鋼板部材は、図１に示した第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造された鋼板部材である。図４に示した鋼板部材１０は、長手方向に垂直な断面がハット型形状を有しているのに対し、図６に示した鋼板部材１０は、よりシンプルな平板形状を有している。図６に示した鋼板部材１０は、例えば車両用フロア部材である。
次に、図６を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の一例について説明する。図６は、第１の実施形態に係る鋼板部材の一例の模式平面図及び軸圧縮によって変形した様子を示す模式斜視図である。第１の実施形態に係る鋼板部材は、図１に示した第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造された鋼板部材である。図４に示した鋼板部材１０は、長手方向に垂直な断面がハット型形状を有しているのに対し、図６に示した鋼板部材１０は、よりシンプルな平板形状を有している。図６に示した鋼板部材１０は、例えば車両用フロア部材である。
図６の上側に示すように、第１の実施形態に係る鋼板部材１０の上下面には、長手方向（ｙ軸方向）と交差する方向に延設された少なくとも一対の帯状溝１２が対向して設けられている。図６の例では、帯状溝１２は、鋼板部材１０の長手方向と垂直な方向（ｘ軸方向）に延設されている。
なお、図６の例では、鋼板部材１０の上下面に対向する帯状溝１２が３対形成されているが、帯状溝１２の数は特に限定されない。
なお、図６の例では、鋼板部材１０の上下面に対向する帯状溝１２が３対形成されているが、帯状溝１２の数は特に限定されない。
上述の通り、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位（第１の部位）のミクロ組織は、ベイナイトもしくはフェライト／パーライトを含む。他の部位（第２の部位）のミクロ組織は、全体がマルテンサイトからなる。すなわち、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べ、ミクロ組織におけるマルテンサイトの占める割合が少なくなり、硬度が低くなる。さらに、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位の厚さは、他の部位よりも薄い。
このように、鋼板部材１０において、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易い。例えば、図６の下側に示すように、鋼板部材１０に長手方向（ｙ軸方向）の軸圧縮荷重が加わると、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位（図６の例では３箇所）が優先的に座屈する。
ここで、図７は、第１の実施形態に係る実施例及び比較例の荷重変位曲線を模式的に示すグラフである。図７の横軸は圧縮変位（ｍｍ）、縦軸は荷重（Ｎ）である。図７において、実施例の荷重変位曲線は実線で示されており、比較例の荷重変位曲線は破線で示されている。荷重変位曲線によって囲われた領域の面積はエネルギー吸収量を示している。図７には、実施例及び比較例のピーク荷重及びエネルギー吸収量が等しい場合が示されている。
ここで、比較例は、帯状溝１２を備えず、全体の厚さ及び硬さが一定の鋼板部材１０である。比較例に係る鋼板部材では、長手方向に軸圧縮荷重を加えても、変形モードが軸圧潰モードとならず、長手方向に垂直な方向から荷重を加えた場合と同様に、曲げ圧潰モードとなる。そのため、図７に示すように、一旦座屈が発生すると、急激に荷重が低下し、所定のエネルギーを吸収するまでの変位量が大きくなる。
これに対し、実施例に係る鋼板部材１０は、図６に示すように、長手方向（ｙ軸方向）と垂直な方向（ｘ軸方向）に延設された帯状溝１２を備えている。上述の通り、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位が変形し易く、軸圧縮荷重を加えると、図６に示したように、変形モードが軸圧潰モードとなる。
そのため、図７に示すように、一旦座屈が発生しても、急激に荷重が低下せずに、座屈を繰り返す。その結果、所定のエネルギーを吸収するまでの変位量が、比較例に比べ小さくなる。例えば、車両用の鋼板部材１０であれば、衝突時の変形量が抑制され、安全な空間を広げることができる。
また、図４、図６に示した本実施形態に係る鋼板部材１０は、衝撃吸収特性を高めるために、少なくとも一対の帯状溝１２を備えるだけである。そのため、特許文献１に記載の蛇腹構造などに比べ、シンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れている。
なお、帯状溝１２の延設方向と鋼板部材１０の長手方向とは、交差すればよいが（平行でなければよいが）、変形モードを軸圧潰モードとするには、両者のなす角が例えば４５°〜９０°であることが好ましい。
また、帯状溝１２の本数が多い程、衝撃吸収特性を向上させることができる。
また、帯状溝１２の本数が多い程、衝撃吸収特性を向上させることができる。
＜鋼板部材の具体例＞
次に、図８〜図１０を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の具体例の構成について説明する。図８〜図１０は、第１の実施形態に係る鋼板部材の具体例の斜視図である。具体例に係る鋼板部材は、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造された鋼板部材である。図８〜図１０に示した鋼板部材４０は、いずれも車両用部材であるサイドメンバの一例である。図８〜図１０に示した矢印は、車両における各方向を示している。
なお、図８〜図１０に示した鋼板部材４０の用途や形状はあくまでも一例であって、本実施形態に係る鋼板部材の用途や形状は何ら限定されることはない。
次に、図８〜図１０を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の具体例の構成について説明する。図８〜図１０は、第１の実施形態に係る鋼板部材の具体例の斜視図である。具体例に係る鋼板部材は、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造された鋼板部材である。図８〜図１０に示した鋼板部材４０は、いずれも車両用部材であるサイドメンバの一例である。図８〜図１０に示した矢印は、車両における各方向を示している。
なお、図８〜図１０に示した鋼板部材４０の用途や形状はあくまでも一例であって、本実施形態に係る鋼板部材の用途や形状は何ら限定されることはない。
図８に示した鋼板部材４０は、フロントサイドメンバインナである。
図８に示した鋼板部材４０は、前後方向に延設された天板４１ａ、側壁４１ｂ、及びフランジ部４１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、前後方向に延設された天板４１ａの幅方向の端部から一対の側壁４１ｂが外向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁４１ｂの端部からフランジ部４１ｃが外側（すなわち図８における上側もしくは下側）に張り出している。
図８に示した鋼板部材４０は、前後方向に延設された天板４１ａ、側壁４１ｂ、及びフランジ部４１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、前後方向に延設された天板４１ａの幅方向の端部から一対の側壁４１ｂが外向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁４１ｂの端部からフランジ部４１ｃが外側（すなわち図８における上側もしくは下側）に張り出している。
鋼板部材４０の長手方向中央部に、鋼板部材４０の長手方向と垂直にすなわち幅方向（上下方向）に帯状溝４２が延設されている。帯状溝４２は鋼板部材４０の内外面（製造時の上下面）に対向するように設けられている。図８の例では、鋼板部材１０の上下面に対向する帯状溝４２が３対形成されている。
上述の通り、対向する帯状溝４２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易い。例えば、鋼板部材４０の長手方向に軸圧縮荷重が加わると、対向する帯状溝４２同士に挟まれた部位が優先的に内側に座屈ことによって、軸圧潰モードで衝撃を吸収する。なお、帯状溝４２の本数は任意であり、形成位置は前後方向に適宜変更可能である。
図９に示した鋼板部材４０は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車用のリヤサイドメンバである。
図９に示した鋼板部材４０は、前後方向に延設された天板４１ａ、側壁４１ｂ、及びフランジ部４１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、前後方向に延設された天板４１ａの幅方向の端部から一対の側壁４１ｂが外向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁４１ｂの端部からフランジ部４１ｃが外側（すなわち車両の上側もしくは下側）に張り出している。
図９に示した鋼板部材４０は、前後方向に延設された天板４１ａ、側壁４１ｂ、及びフランジ部４１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、前後方向に延設された天板４１ａの幅方向の端部から一対の側壁４１ｂが外向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁４１ｂの端部からフランジ部４１ｃが外側（すなわち車両の上側もしくは下側）に張り出している。
鋼板部材４０の後部に、鋼板部材４０の長手方向と垂直にすなわち幅方向（上下方向）に帯状溝４２が延設されている。帯状溝４２は鋼板部材４０の内外面（製造時の上下面）に対向するように設けられている。図９の例では、鋼板部材１０の上下面に対向する帯状溝４２が３対形成されている。
上述の通り、対向する帯状溝４２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易い。例えば、鋼板部材４０の長手方向に軸圧縮荷重が加わると、対向する帯状溝４２同士に挟まれた部位が優先的に内側に座屈ことによって、軸圧潰モードで衝撃を吸収する。なお、帯状溝４２の本数は任意であり、形成位置は前後方向に適宜変更可能である。
図１０に示した鋼板部材４０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車用のリヤサイドメンバである。
図１０に示した鋼板部材４０は、前後方向に延設された天板４１ａ、側壁４１ｂ、及びフランジ部４１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、前後方向に延設された天板４１ａの幅方向の端部から一対の側壁４１ｂが上向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁４１ｂの端部からフランジ部４１ｃが外側（すなわち車両の内側もしくは外側）に張り出している。
図１０に示した鋼板部材４０は、前後方向に延設された天板４１ａ、側壁４１ｂ、及びフランジ部４１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、前後方向に延設された天板４１ａの幅方向の端部から一対の側壁４１ｂが上向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁４１ｂの端部からフランジ部４１ｃが外側（すなわち車両の内側もしくは外側）に張り出している。
鋼板部材４０の後部に、鋼板部材４０の長手方向と垂直にすなわち幅方向（上下方向）に帯状溝４２が延設されている。帯状溝４２は鋼板部材４０の内外面（製造時の上下面）に対向するように設けられている。図１０の例では、鋼板部材１０の上下面に対向する帯状溝４２が３対形成されている。
上述の通り、対向する帯状溝４２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易い。例えば、鋼板部材４０の長手方向に軸圧縮荷重が加わると、対向する帯状溝４２同士に挟まれた部位が優先的に内側に座屈ことによって、軸圧潰モードで衝撃を吸収する。なお、帯状溝４２の本数は任意であり、形成位置は前後方向に適宜変更可能である。
＜鋼板部材の他の具体例＞
次に、図１１を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の他の具体例の構成について説明する。図１１は、第１の実施形態に係る鋼板部材の他の具体例の斜視図である。他の具体例に係る鋼板部材は、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造された鋼板部材である。図１１に示した鋼板部材５０は、車両用部材であるピラー用鋼板部材であって、より詳細にはセンターピラーリインフォースメントである。図１１に示した矢印は、車両における各方向を示している。
なお、図１１に示した鋼板部材５０の用途や形状はあくまでも一例であって、本実施形態に係る鋼板部材の用途や形状は何ら限定されることはない。
次に、図１１を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の他の具体例の構成について説明する。図１１は、第１の実施形態に係る鋼板部材の他の具体例の斜視図である。他の具体例に係る鋼板部材は、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造された鋼板部材である。図１１に示した鋼板部材５０は、車両用部材であるピラー用鋼板部材であって、より詳細にはセンターピラーリインフォースメントである。図１１に示した矢印は、車両における各方向を示している。
なお、図１１に示した鋼板部材５０の用途や形状はあくまでも一例であって、本実施形態に係る鋼板部材の用途や形状は何ら限定されることはない。
図１１に示すように、第２の実施形態に係る鋼板部材５０は、本体部５１、上部フランジ部５３、下部フランジ部５４を備えている。
図１１に示すように、本体部５１は、上下方向に延設された天板５１ａ、側壁５１ｂ、及びフランジ部５１ｃを備えた断面ハット型形状の部位である。より詳細には、上下方向に延設された天板５１ａの幅方向の端部から一対の側壁５１ｂが内向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁５１ｂの端部からフランジ部５１ｃが外側に張り出している。
図１１に示すように、本体部５１は、上下方向に延設された天板５１ａ、側壁５１ｂ、及びフランジ部５１ｃを備えた断面ハット型形状の部位である。より詳細には、上下方向に延設された天板５１ａの幅方向の端部から一対の側壁５１ｂが内向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁５１ｂの端部からフランジ部５１ｃが外側に張り出している。
また、本体部５１は、全体的に外側に張り出すようにやや湾曲している。さらに、本体部５１の上端部及び下端部は、幅方向（前後方向）に拡がって平面視Ｔ字状に形成されている。ここで、上端部よりも下端部の方が幅方向（前後方向）に拡がっている。
上部フランジ部５３は、本体部５１の上端部から外側に立ち上がった板面と、その面の外側の端部から上側（本体部５１の長手方向外側）に張り出した板面とを備えている。すなわち、上部フランジ部５３は、幅方向（前後方向）に延設された断面Ｌ字状の部位である。
下部フランジ部５４は、天板５１ａの下端部から下側（長手方向外側）に延長して張り出すと共に、幅方向（前後方向）に延設された平板状の部位である。
下部フランジ部５４は、天板５１ａの下端部から下側（長手方向外側）に延長して張り出すと共に、幅方向（前後方向）に延設された平板状の部位である。
本体部５１の下側に、本体部５１の長手方向と垂直にすなわち幅方向（前後方向）に帯状溝５２が延設されている。帯状溝５２は本体部５１の内外面（製造時の上下面）に対向するように設けられている。図１１の例では、鋼板部材１０の上下面に対向する帯状溝５２が２対形成されている。
上述の通り、対向する帯状溝５２同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易い。例えば、鋼板部材５０の外側から内側に向かって曲げ荷重が加わると、対向する帯状溝５２同士に挟まれた部位が優先的に内側に曲がることによって、曲げ圧潰モードで衝撃を吸収する。なお、帯状溝５２の本数は任意であり、形成位置は上下方向に適宜変更可能である。
＜実施例＞
以下に、第１の実施形態に係る鋼板部材の実施例について説明する。実施例に係る鋼板部材は、図６に示したような平板形状の鋼板部材である。
まず、厚さ２．０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１６５ｍｍのマンガン・ボロン鋼（２２ＭｎＢ５鋼）からなるホットスタンプ用鋼板に帯状溝１２を形成した。そして、当該鋼板を９００℃において１分間保持して鋼板全体をオーステナイト化した後、当該鋼板を金型（上型及び下型）で挟んで焼き入れた。
以下に、第１の実施形態に係る鋼板部材の実施例について説明する。実施例に係る鋼板部材は、図６に示したような平板形状の鋼板部材である。
まず、厚さ２．０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１６５ｍｍのマンガン・ボロン鋼（２２ＭｎＢ５鋼）からなるホットスタンプ用鋼板に帯状溝１２を形成した。そして、当該鋼板を９００℃において１分間保持して鋼板全体をオーステナイト化した後、当該鋼板を金型（上型及び下型）で挟んで焼き入れた。
図１２は、実施例に係る鋼板部材の縦断面図及びミクロ組織写真である。図１２に示すように、断面等脚台形状の帯状溝１２を上下面に対向させて２対設けた。帯状溝１２の底面の幅を１５ｍｍ、上面もしくは下面における幅を４５ｍｍとした。すなわち、底面から上面もしくは下面に向かって徐々に広がった帯状溝１２を形成した。各帯状溝１２の深さは０．３ｍｍとした。すなわち、上下面に対向して形成された帯状溝１２の底面同士に挟まれた部位の厚さを１．４ｍｍとした。
帯状溝１２が形成された部位では、冷却時に金型に鋼板が接触しないため、冷却速度が遅い。図１２に示すように、対向する帯状溝１２の底面同士に挟まれた部位では、冷却速度が特に遅いため、マルテンサイトを含むベイナイト主体のミクロ組織を有していた。一方、帯状溝１２が形成されていない他の部位では、冷却時に金型に鋼板が接触するため、冷却速度が速い。そのため、図１２に示すように、マルテンサイトのみからなるミクロ組織を有していた。
図１３は、実施例に係る鋼板部材の硬さ分布を示すグラフである。図１３には、実施例に係る鋼板部材の縦断面図も併せて示されている。横軸が鋼板部材の長手方向における位置（ｍｍ）、縦軸がビッカース硬さ（ＨＶ）を示している。
上述の通り、対向する帯状溝１２の底面同士に挟まれた部位では、ベイナイト主体のミクロ組織となったため、図１３に示すように、ビッカース硬さ（ＨＶ）が４００ＨＶ程度であった。一方、帯状溝１２が形成されていない他の部位では、マルテンサイトのみからなるミクロ組織となったため、図１３に示すように、ビッカース硬さ（ＨＶ）が４５０ＨＶ程度であった。
このように、実施例に係る鋼板部材では、対向する帯状溝１２の底面同士に挟まれた部位は、他の部位に比べて、硬度が低い上に厚さが薄いため、変形し易い。例えば、鋼板部材の長手方向に軸圧縮荷重が加わると、対向する帯状溝１２同士に挟まれた部位が優先的に内側に座屈ことによって、軸圧潰モードで衝撃を吸収する。
以上の実施例に示した通り、蛇腹構造などに比べ、帯状溝１２を備えるだけのシンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れた鋼板部材を簡易に製造することができた。
以上の実施例に示した通り、蛇腹構造などに比べ、帯状溝１２を備えるだけのシンプルかつコンパクトな構成でありながら衝撃吸収特性に優れた鋼板部材を簡易に製造することができた。
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
１０、４０、５０ 鋼板部材
１１ 鋼板
１１ａ、４１ａ、５１ａ 天板
１１ｂ、４１ｂ、５１ｂ 側壁
１１ｃ、４１ｃ、５１ｃ フランジ部
１２、４２、５２ 帯状溝
２１ 上ロール
２１ａ 凸部
２２ 下ロール
２２ａ 凸部
３１ 上型
３１ａ 凹部
３２ 下型
３２ａ 凸部
５１ 本体部
５３ 上部フランジ部
５４ 下部フランジ部
１１ 鋼板
１１ａ、４１ａ、５１ａ 天板
１１ｂ、４１ｂ、５１ｂ 側壁
１１ｃ、４１ｃ、５１ｃ フランジ部
１２、４２、５２ 帯状溝
２１ 上ロール
２１ａ 凸部
２２ 下ロール
２２ａ 凸部
３１ 上型
３１ａ 凹部
３２ 下型
３２ａ 凸部
５１ 本体部
５３ 上部フランジ部
５４ 下部フランジ部
Claims (9)
- 平板状の鋼板の両表面上に、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を、前記鋼板の長手方向と交差する方向に延設するステップと、
前記帯状溝が形成された前記鋼板をオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に加熱するステップと、
加熱された前記鋼板を、上型と下型とによって挟んでプレス成形しつつ冷却するステップと、を備え、
プレス成形しつつ冷却するステップにおいて、
前記上型及び下型のそれぞれと前記帯状溝の底部との間に間隙が形成される、
鋼板部材の製造方法。 - 前記帯状溝を形成するステップにおいて、複数対の前記帯状溝を前記鋼板の長手方向に沿って所定の間隔で並設する、
請求項１に記載の鋼板部材の製造方法。 - 前記帯状溝が、前記鋼板の長手方向と垂直な方向に延設されている、
請求項１又は２に記載の鋼板部材の製造方法。 - プレス成形しつつ冷却するステップにおいて、前記鋼板の長手方向に垂直な断面がハット型形状になるように前記鋼板をプレス成形する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼板部材の製造方法。 - 両表面上に長手方向と交差する方向に延設され、互いに対向する少なくとも一対の帯状溝を備え、
対向する前記帯状溝同士に挟まれた第１の部位は、前記帯状溝が形成されていない第２の部位よりも厚さが薄く、硬度が低い、
鋼板部材。 - 前記第１の部位は、前記第２の部位よりもミクロ組織においてマルテンサイトの占める割合が小さい、
請求項５に記載の鋼板部材。 - 複数対の前記帯状溝が前記長手方向に沿って所定の間隔で並設されている、
請求項５又は６に記載の鋼板部材。 - 前記帯状溝が、前記長手方向と垂直な方向に延設されている、
請求項５〜７のいずれか一項に記載の鋼板部材。 - 前記長手方向に垂直な断面がハット型形状を有する車両用部材である、
請求項５〜８のいずれか一項に記載の鋼板部材。
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