JP2020168648A - プレス装置及び熱間プレス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型開放時に冷却水が金型の溝流路から漏れ出るのを防止したプレス装置を提供する。【解決手段】プレス装置１００は、下金型１０、上金型２０、下金型１０のプレス成形面に形成された複数の溝流路１２、複数の溝流路１２の一端に連通した流入路１３、複数の溝流路１２の他端に連通した流出路１４、及び流入路１３に冷却水、圧縮空気を切り換えて供給する切り換え部３０を備える。切り換え部３０は、プレス成形時に流入路１３を通して、下金型１０に形成された複数の溝流路１２に冷却水を供給することによりワークＷを直冷し、金型を開放する前に流入路に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより、複数の溝流路１２に残留した冷却水を空気圧で押し出して流出路１４を通して外部に排出する。【選択図】図３

Description

本発明は、鋼板を熱間プレスするためのプレス装置及び熱間プレスに関する。

一般に、熱間プレスとは鋼板をオーステナイト変態温度以上の温度に加熱し、これを上下方向に対向して配置された２つの金型の間に挟んで押圧し、プレス成形すると同時に金型による急冷により鋼板の金属組織をオーステナイトからマルテンサイトに変態せしめることで、鋼板の焼入れ強化を行うものである。

特許文献１には、ピラーレインフォースメント等の自動車車体部品（自動車ボディを構成する部品）において、その機械的強度を局部的に高めるために、本体鋼板に補強鋼板を重ね合わせ、スポット溶接で両鋼板を接合することで重ね合わせブランクを形成し、この重ね合わせブランクを熱間プレスする方法が記載されている。

特許文献２には、上記重ね合わせブランクの焼き入れ不足や、冷却むら等を防止し、併せて冷却時間を短縮するために、金型のプレス成形面に重ね合わせブランクの重ね合わせ部に対応して複数の溝を設け、プレス成形時にこれらの溝に冷却水を供給することにより、重ね合わせ部を直冷し、その後、冷却水の供給を停止してから金型を開放することが記載されている。

特開２０１４−１９３７１２号公報 特開２０１８−１２１１３号公報

しかしながら、特許文献２に記載された発明では、冷却水の供給を停止しても溝に冷却水が残留した状態で金型が開放されるため、冷却水が溝から漏れ出てしまうことになる。そうすると、漏れ出た水を回収する設備が必要となるし、漏れ出た冷却水によって鋼板からなるワークが錆びるという問題があった。

上述した課題に鑑み、本発明のプレス装置は、ワークをプレス成形面に挟んでプレス成形を行う一対の金型と、一方の金型のプレス成形面に形成された複数の溝流路と、 前記複数の溝流路の一端に連通した流入路と、前記複数の溝流路の他端に連通した流出路と、前記流入路に冷却水、圧縮空気を切り換えて供給する切り換え部と、を備え、
前記切り換え部は、プレス成形時に前記流入路を通して前記複数の溝流路に冷却水を供給することによりワークを直冷し、前記金型を開放する前に前記流入路に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより前記複数の溝流路に残留した冷却水を空気圧で押し出して前記流出路を通して外部に排出することを特徴とする。

また、本発明の熱間プレス方法は、予め加熱された鋼板からなるワークをプレス成形すると同時に急冷して焼き入れを行う熱間プレス方法において、ワークをプレス成形面に挟んでプレス成形を行う一対の金型と、一方の金型のプレス成形面に形成された複数の溝流路と、前記複数の溝流路の一端に連通した流入路と、前記複数の溝流路の他端に連通した流出路と、を備えたプレス装置を準備し、
プレス成形時に前記流入路を通して前記複数の溝流路に冷却水を供給することによりワークを直冷し、その後前記流入路に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより前記複数の溝流路に残留した冷却水を空気圧で押し出して前記流出路を通して外部に排出した後に、前記金型を開放し前記ワークを前記プレス装置から取り出すことを特徴とする。

本発明によれば、プレス成形時には溝流路に冷却水を供給することによりワークを直冷し、金型を開放する前に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより溝流路に残留した冷却水を空気圧で押し出して外部に排出しているので、金型開放時に冷却水が溝流路から漏れ出ることはないことから、漏れ出た冷却水を回収する設備が不要となり、ワークの錆びも防止することができる。

本発明の実施形態におけるプレス装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の実施形態におけるプレス装置の側面図である。 本発明の実施形態における熱間プレス方法を説明する第１断面図である。 本発明の実施形態における熱間プレス方法を説明する第２断面図である。 本発明の実施形態における熱間プレス方法を説明する第３断面図である。 本発明の実施形態における熱間プレス方法を説明する第４断面図である。 重ね合わせブランクの斜視図である。

本発明の実施形態におけるプレス装置１００を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１はプレス装置１００の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図、図３はプレス装置１００の側面図である。なお、図１では、上金型２０の図示を省略している。

図示のように、プレス装置１００は、下金型１０と、下金型１０上に配置された上金型２０と、を備えている。下金型１０は基台（不図示）上に固定され、上金型２０は下金型１０上に対向して配置され、駆動装置（不図示）により上下方向に可動に構成されている。

プレス装置１００は、予め加熱された鋼板からなるワークＷを下金型１０と上金型２０の間に挟んでプレス成形すると同時に急冷して焼き入れを行う。この例では、下金型１０のプレス成形面の凹部１１が形成され、上金型２０のプレス成形面に凸部２１が形成され、上金型２０の凸部２１が下金型１０の凹部１１に嵌合されるようになっている。両金型１０，２０のプレス成形面の形状は製品仕様に応じて変更することができる。

下金型１０のプレス成形面（この例では凹部１１の底部）には、一方向に互いに平行に延びた複数の溝流路１２（溝状の流路）が形成されている。溝流路１２の断面形状はこの例では半円形状であるが、楕円形状、四角形状、三角形状など任意である。溝流路１２にはワークＷを直冷する冷却水または冷却水を押し出すための圧縮空気が流れるが、これとは別に下金型１０及び上金型２０の内部にはそれぞれの金型を冷却するための冷却水を流す内部流路が設けられてもよい。

下金型１０の内部には、複数の溝流路１２の長手方向の一端に連通した流入路１３と、複数の溝流路１２の長手方向の他端に連通した流出路１４が設けられている。流入路１３及び流出路１４は管体で形成することができる。

流入路１３は、主流入路１３ａと、主流入路１３ａから分岐して各溝流路１２に繋がる複数の分岐流入路１３ａとから構成されている。また、流出路１４についても、主流出路１４ａと、主流出路１４ａから分岐して各溝流路１２に繋がる複数の分岐流出路１４ａとから構成されている。主流入路１３ａは流入口１３ｃ、主流出路１４ａは流出口１４ｃを有している。

これにより、流入口１３ｃから主流入路１３ａに供給される冷却水または圧縮空気は、主流入路１３ａから複数の分岐流入路１３ａに分流し、複数の溝流路１２の一端から他端に向かって流れ、複数の分岐流出路１４ａを通って主流出路１４ａに合流し、流出口１４ｃから排出されるようになっている。

切り換え部３０は、流入口１３ｃから流入路１３に冷却水、圧縮空気を切り換えて供給する。この切り換え部３０は、流入路１３と冷却水管３１の間に介在された第１のバルブ３２と、流入路１３と圧縮空気管３３の間に介在された第２のバルブ３４と、を備えている。第１及び第２のバルブ３２，３４は、金型の開閉に連動して、電磁式に開閉制御が可能に構成することができる。

切り換え部３０は、プレス成形時に流入路１３を通して溝流路１２に冷却水を供給することによりワークＷを直冷し、その後金型を開放する前に流入路１３に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより複数の溝流路１２に残留した冷却水を空気圧で押し出し、流出路１４を通して流出口１４ｃから外部に排出する。

次に、プレス装置１００を用いた熱間プレス方法図４乃至図７に基づいて説明する。先ず、図４に示すように、下金型１０及び上金型２０を開放している状態で、下金型１０の上にオーステナイト変態温度以上の温度に加熱されたワークＷをセットする。オーステナイト変態温度はワークＷの炭素含有量によっても異なるが、例えば８７０℃である。

次に、図５に示すように、上金型２０を下死点まで下動させ、ワークＷを上金型２０と下金型１０の間に挟んでプレス成形を行うと共に、切り換え部３０を介して複数の溝流路１２に冷却水を供給することにより、ワークＷに冷却水を直冷、すなわち冷却をワークＷに直接接触させて冷却する。この時、切り換え部３０の第１のバルブ３２は開かれ、第２のバルブ３４は閉じられる。

また、この時、複数の溝流路１２はワークＷによって蓋をされて閉空間になっているので、冷却水が漏れ出ることはない。複数の溝流路１２に流れる冷却水は、流出路１４を通して流出口１４ｃから外部に排出される。

そして、図６に示すように、ワークＷの温度がマルテンサイト変態終了温度（Ｍｆ）以下まで低下した時に、切り換え部３０を介して流入路１３に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより、複数の溝流路１２に残留している冷却水を空気圧で押し出し、流出路１４を通して外部に排出する。この時、切り換え部３０の第１のバルブ３２は閉じられ、第２のバルブ３４は開かれる。また、この時、ワークＷに付着した冷却水も圧縮空気により吹き飛ばされて除去される。

その後、図７に示すように、上金型２０を上動させることにより、下金型１０及び上金型２０を開放しワークＷをプレス装置１００から取り出す。
このように、本実施形態のプレス装置１００及び熱間プレス方法によれば、プレス成形時には溝流路に冷却水を供給することによりワークＷを直冷しているので、冷却速度を向上させ、生産性を向上させることができる。

また、金型を開放する前に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより溝流路１２に残留した冷却水を空気圧で押し出して外部に排出しているので、金型開放時に冷却水が溝流路１２から漏れ出ることはないことから、漏れ出た水を回収する設備が不要となり、ワークＷに付着した冷却水も除去されるので、ワークＷの錆びを防止することができる。

図８に示すように、ワークＷが重ね合わせブランク４０である場合は、複数の溝流路１２は重ね合わせブランク４０の重ね合わせ部に対応して形成される。これにより、熱容量が大きい重ね合わせ部の冷却速度を非重ね合わせ部の冷却速度と同等にして、重ね合わせブランクの焼き入れ不足や、冷却むら等を防止することができる。重ね合わせブランク４０は、本体鋼板４１の機械的強度を高めたい領域に補強鋼板４２を重ね合わせ、両鋼板４１，４２の重ね合わせ部をスポット溶接等により接合してなるものである。

なお、複数の溝流路１２及びこれに付随する流入路１３、流出路１４等は、下金型１０と上金型２０のどちらか、あるいは両方に形成されてもよい。

１０ 下金型
１１ 凹部
１２ 溝流路
１３ 流入路
１４ 流出路
２０ 上金型
２１ 凸部
３０ 切り換え部
４０ 重ね合わせブランク
４１ 本体鋼板
４２ 補強鋼板
１００ プレス装置
Ｗ ワーク

流入路１３は、主流入路１３ａと、主流入路１３ａから分岐して各溝流路１２に繋がる複数の分岐流入路１３ｂとから構成されている。また、流出路１４についても、主流出路１４ａと、主流出路１４ａから分岐して各溝流路１２に繋がる複数の分岐流出路１４ｂとから構成されている。主流入路１３ａは流入口１３ｃ、主流出路１４ａは流出口１４ｃを有している。

これにより、流入口１３ｃから主流入路１３ａに供給される冷却水または圧縮空気は、
主流入路１３ａから複数の分岐流入路１３ｂに分流し、複数の溝流路１２の一端から他端に向かって流れ、複数の分岐流出路１４ｂを通って主流出路１４ａに合流し、流出口１４ｃから排出されるようになっている。

Claims (4)

1. ワークをプレス成形面に挟んでプレス成形を行う一対の金型と、
   一方の金型のプレス成形面に形成された複数の溝流路と、
   前記複数の溝流路の一端に連通した流入路と、
   前記複数の溝流路の他端に連通した流出路と、
   前記流入路に冷却水、圧縮空気を切り換えて供給する切り換え部と、を備え、
   前記切り換え部は、プレス成形時に前記流入路を通して前記複数の溝流路に冷却水を供給することによりワークを直冷し、前記金型を開放する前に前記流入路に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより前記複数の溝流路に残留した冷却水を空気圧で押し出して 前記流出路を通して外部に排出することを特徴とするプレス装置。
2. 前記ワークは２枚の鋼板を重ね合わせてなる重ね合わせブランクであり、前記複数の溝流路は前記重ね合わせブランクの重ね合わせ部に対応して形成されたことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
3. 予め加熱された鋼板からなるワークをプレス成形すると同時に急冷して焼き入れを行う熱間プレス方法において、
   ワークをプレス成形面に挟んでプレス成形を行う一対の金型と、一方の金型のプレス成形面に形成された複数の溝流路と、前記複数の溝流路の一端に連通した流入路と、前記複数の溝流路の他端に連通した流出路と、を備えたプレス装置を準備し、
   プレス成形時に前記流入路を通して前記複数の溝流路に冷却水を供給することによりワークを直冷し、その後前記流入路に冷却水に換えて圧縮空気を供給することにより前記複数の溝流路に残留した冷却水を空気圧で押し出して前記流出路を通して外部に排出した後に、前記金型を開放し前記ワークを前記プレス装置から取り出すことを特徴とする熱間プレス方法。
4. 前記ワークは２枚の鋼板を重ね合わせてなる重ね合わせブランクであり、前記複数の溝流路は前記重ね合わせブランクの重ね合わせ部に対応して形成されたことを特徴とする請求項３に記載のプレス装置。

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