JP2021020233A - 熱間プレス製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一つのワークの中に部位毎に強度差を付けつつ熱間プレス成形するにあたり、特別な加熱設備を必要とすることなく、加熱時のワークの部位毎の温度差を容易に設定できるようにする。【解決手段】ワーク１の一部位に対し、マスキング材３を重ね合わせて取り付けて重ね合わせ材１３を作製する重ね合わせ材作製工程と、重ね合わせ材１３を加熱する重ね合わせ材加熱工程と、加熱した重ね合わせ材１３を金型で焼き入れしながら成形する重ね合わせ材成形工程と、成形した重ね合わせ材１３のワーク１からマスキング材３を取り外すマスキング材取り外し工程と、を備える。【選択図】図１４

Description

本発明は、熱間プレス製品の製造方法に関する。

近年、自動車の燃費向上のために部品の更なる軽量化が望まれており、厚さの薄い高強度部材を用いることにより、経済性の向上のみならず安全性の確保も図っている。このような目的のために、あらかじめ加熱した鋼板を低温のプレス金型で冷却して焼入れしながら成形を行う熱間プレス工法が用いられている。熱間プレス工法では、鋼板をオーステナイト化温度以上に加熱し、プレス金型で成形と同時に急速冷却して焼入れを行うことにより、鋼の組織がオーステナイトからマルテンサイトに変態する。

しかしながら、自動車の車体部品は、部位によっては、強度が全て高ければよいという訳ではなく、例えばセンタピラーなどの車体部品は、一部位を他の部位よりも低強度として衝突時の変形を当該部位に集中させ、それによって乗員用の空間の変形を極力少なくして乗員を保護する場合がある。

このような要望に対応して、熱間プレス工法を行う際に、例えば特許文献１には、以下の方法が記載されている。（１）ワークの加熱工程において、炉室内に配置された仕切壁によりワークに部分的に温度差を設けた状態で熱間プレス成形する。（２）熱間プレス用金型の、ワークの強度を高めたい部位に接触する部分周辺にのみ冷却路を設けることで、ワークに冷却速度の差を部分的に発生させる。特許文献２には、ワークを加熱する際に、温度調節可能な近赤外線ランプを使用することで、ワークに部分的な温度差を発生させるとともに、ワークの温度境界範囲に遮熱プレートを配置して温度境界の位置精度を高めることが記載されている。

特開２００２−２４１８３５号公報 特開２０１０−４４８７５号公報

特許文献１記載の発明のように、炉室内に仕切壁を設けても、通常のガス炉あるいは電気炉による間接加熱では、実際の加熱領域はワーク全体に及び、任意の境界部分にはっきりとした強度差を設けることは困難である。また、金型に部分的に冷却路を設ける場合には、温度制御の条件出しが難しく、目標とした部位に想定した強度差を得ることが困難である。

特許文献２記載の発明は、ワークの細かな部位に強度差を設定可能であるが、使用できる加熱装置が限られ、非常に高価な専用加熱炉が必要となる。更に、個別の遮蔽プレートが必要となり、加熱炉内に遮蔽プレートの設置が難しく、特別な設備が必要となって実用的な工法とは言い難い。

そこで本発明は、一つのワークの中に部位毎に強度差を付けつつ熱間プレス成形するにあたり、特別な加熱設備を必要とすることなく、加熱時のワークの部位毎の温度差を容易に設定できるようにすることを目的としている。

本発明の一態様に係わる熱間プレス製品の製造方法は、ワークの一部位に対しマスキング材を重ね合わせて取り付けて、重ね合わせ材を作製する重ね合わせ材作製工程と、前記重ね合わせ材を加熱する重ね合わせ材加熱工程と、前記加熱した重ね合わせ材を金型で焼き入れしながら成形する重ね合わせ材成形工程と、前記成形した重ね合わせ材の前記ワークから前記マスキング材を取り外すマスキング材取り外し工程と、を備える。

本発明によれば、ワークの一部位にマスキング材を取り付けた重ね合わせ材を加熱することで、ワークは、マスキング材を備える部位と、マスキング材を備えていない部位との間で温度差が発生する。その際、ガス炉や電気炉など一般的な加熱炉を使用でき、特別な加熱設備を必要とすることなく、加熱時のワークの部位毎の温度差を容易に設定することができる。温度差を出したワークを含む重ね合わせ材に対し焼き入れしながら熱間プレス成形した後に、ワークからマスキング材を取り外すことで、強度の異なる部位を備える熱間プレス成形品が得られる。

図１は、ワークの平面図である。 図２は、マスキング材の平面図である。 図３は、ワークの一部位にマスキング材を取り付けた重ね合わせ材の平面図である。 図４は、図３の左側面図である。 図５は、重ね合わせ材を加熱する加熱炉を簡略化して示す断面図である。 図６は、重ね合わせ材を加熱したときの、ワークのマスキング材を取り付けた部位と、取り付けていない部位との温度変化を比較して示すグラフである。 図７は、重ね合わせ材を金型で熱間プレス加工する前の状態を示す断面図である。 図８は、重ね合わせ材を金型で熱間プレス加工した後の状態を示す断面図である。 図９は、図８のIＸ-IＸ断面図である。 図１０は、熱間プレス加工後の重ね合わせ材の平面図である。 図１１は、図１０のＸI-ＸI断面図である。 図１２は、図１０及び図１１の製品外部位を除去してワークとマスキング材とを分離した状態を示す、図１１と同一位置での断面図である。 図１３は、マスキング材を取り外したワークの平面図である。 図１４は、熱間プレス製品の製造方法を示す製造工程図である。 図１５は、ワークとマスキング材との接合部をマスキング材の中央付近とした場合の重ね合わせ材の平面図である。 図１６は、ワークに対して一方の面の異なる位置に二つのマスキング材を取り付けた重ね合わせ材の側面図である。 図１７は、ワークに対して一方の面の同一位置に二つのマスキング材を取り付けた重ね合わせ材の側面図である。 図１８は、ワークに対して表裏両方の面にそれぞれマスキング材を取り付けた重ね合わせ材の側面図である。 図１９は、重ね合わせ材を加熱する前に冷間プレス加工した中間加工材を示す平面図である。 図２０は、図１９のＸＸ-ＸＸ断面図である。

以下、本実施形態に係わる熱間プレス製品の製造方法について詳細に説明する。

図１は、ワーク１の一例として自動車のセンタピラーとなるブランク材を示し、図２は、ワーク１の一部位に重ね合わせて取り付けるマスキング材３を示している。ワーク１は、アルミニウムめっき鋼板や亜鉛めっき鋼板などの熱間プレス用超高張力鋼板である。熱間プレス用超高張力鋼板は、焼き入れ性を高めるマンガンやボロンなどを含んだ高炭素鋼板である。ワーク１の表面に「アルミニウムめっき」あるいは「亜鉛めっき」を施すのは、加熱による鋼板表面の酸化スケールの発生を抑制し、熱間プレス加工後の防錆効果を高めるためである。

ワーク１は、センタピラーにおける上部５と下部７とを有し、上下方向に長く形成されている。上部５は、上端縁５ａと上部前側縁５ｂと上部後側縁５ｃとを備え、下部７と反対側の端部から下部７側の端部に向けて図１中で左右方向の幅が徐々に広くなっている。下部７は、下端縁７ａと下部前側縁７ｂと下部後側縁７ｃとを備え、上部５の下端部に対し、左右方向に突出する突出部７Ａ，７Ｂが形成されている。上部前側縁５ｂと下部前側縁７ｂとの境界部分は、凹形状に湾曲する前湾曲縁９となっている。上部後側縁５ｃと下部後側縁７ｃとの境界部分は、凹形状に湾曲する後湾曲縁１１となっている。

マスキング材３は、ワーク１と接合固定が可能であって、耐熱性があり、熱伝導率が低いものがよく、酸化スケールの発生のないめっき鋼板が望ましい。何れにしても、最終的にスクラップとなり、全て廃却されるため、より廉価な鋼板がよい。マスキング材３の厚さは特に限定されない。マスキング材３は、マスキング上端縁３ａとマスキング下端縁３ｂとマスキング前側縁３ｃとマスキング後側縁３ｄとを備えている。マスキング上端縁３ａとマスキング前側縁３ｃとの境界部分は、凹形状に湾曲するマスキング前湾曲縁３ｅとなっている。マスキング上端縁３ａとマスキング後側縁３ｄとの境界部分は、凹形状に湾曲するマスキング後湾曲縁３ｆとなっている。なお、図２のマスキング材３の外形は、ワーク１の前湾曲縁９及び後湾曲縁１１を含む下部７の外形とほぼ同等としてあるが、ワーク１の後述する「低強度要求部」を覆う形状であればよい。すなわち、マスキング材３は、例えばマスキング前湾曲縁３ｅ及びマスキング後湾曲縁３ｆを形成する必要はなく、全体として左右方向に長い長方形状とするなど「低強度要求部」の外形より大きなものとしてもよい。

図３、図４は、図１のワーク１に対し、図２のマスキング材３を重ね合わせて取り付けた重ね合わせ材１３を示している。マスキング材３は、ワーク１の前湾曲縁９及び後湾曲縁１１を含む下部７に重ね合わせている。すなわち、マスキング材３をワーク１の一部位に重ね合わせた状態で、マスキング材３とワーク１とは、下端縁７ａとマスキング下端縁３ｂとがほぼ整合し、下部前側縁７ｂとマスキング前側縁３ｃとがほぼ整合し、下部後側縁７ｃとマスキング後側縁３ｄとがほぼ整合する。さらに、前湾曲縁９とマスキング前湾曲縁３ｅとがほぼ整合し、後湾曲縁１１とマスキング後湾曲縁３ｆとがほぼ整合する。

重ね合わせ材１３は、マスキング前側縁３ｃ近傍及びマスキング後側縁３ｄ近傍を、ワーク１の下部前側縁７ｂ近傍及び下部後側縁７ｃ近傍に対し、接合部１５，１７として、スポット溶接により接合固定する。接合部１５，１７は、図１に示す突出部７Ａ及び７Ｂに対応する位置に形成されている。ワーク１とマスキング材３との接合は、ワーク１とマスキング材３との間に極力隙間が発生せず、かつ、後工程の熱間プレス時に材料同士のずれが抑えられればよく、特に強度は要求されない。

重ね合わせ材１３は、図５に示す加熱炉１９内で加熱される。加熱炉１９は、重ね合わせ材１３を図５中で左側から右側へ搬送する搬送ローラ２１を備えている。加熱炉１９は、搬送ローラ２１の上下両側に、加熱器２３を備えている。加熱器２３は、円筒管が図５中で紙面に直交する方向に延在しており、円筒管内にガスバーナを配置して円筒管内に火炎が送り込まれる。火炎により加熱された円筒管を介して重ね合わせ材１３が、搬送ローラ２１で搬送されながら、上下両側から間接的に加熱される。なお、加熱炉１９は、上記したガス炉に限らず電気炉でもよい。

加熱炉１９内での重ね合わせ材１３のワーク１は、マスキング材３で覆われた一部位（以下、「低強度要求部」ともいう。）が、マスキング材３で覆われていない他の部位（以下、「高強度要求部」ともいう。）よりも温度上昇速度が遅くなる。低強度要求部は、マスキング材３との接合により、実質的に板厚増加と同様な効果により、高強度要求部よりも温度上昇速度が遅くなる。

図６は、破線がワーク１の高強度要求部の温度変化を示し、実線がワーク１の低強度要求部の温度変化を示す。具体的には、図６に示すように、加熱炉１９の炉内温度を約９００℃とし、高強度要求部は、鋼の組織がフェライトからオーステナイトに変態する温度（Ａ３変態点）、例えば約８３０℃以上となるまで加熱する。低強度要求部は、当該変態温度未満となるよう加熱する。加熱炉１９での加熱によって、高強度要求部の組織は、オーステナイトに変態し、低強度要求部の組織は、オーステナイト＋フェライトに変態、あるいはフェライトのままである。高強度要求部及び低強度要求部に対する温度管理は、マスキング材３の板厚及び／又は、重ね合わせ材１３の加熱炉１９内での搬送速度により実施される。

高強度要求部の組織がオーステナイトとなった状態で、重ね合わせ材１３を加熱炉１９から取り出し、図７、図８に示すように、下型２５と上型２７とを有する金型により熱間プレス加工を実施する。図７、図８は、ワーク１にマスキング材３を重ね合わせた部位に対応しており、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。

下型２５には、上型２７に向けて突出する凸部２５ａが形成されている。上型２７には、凸部２５ａに対応する凹部２７ａが形成されている。下型２５及び上型２７の互いに対向する表面付近には、冷却水等の冷却媒体が流れる冷却路２５ｂ，２７ｂが形成されている。図９に示すように、上型２７は、マスキング材３に対応する位置に対応して段部２７ｃを形成することで、マスキング材３の逃げ部としている。

重ね合わせ材１３を熱間プレス加工することによって、高強度要求部の組織がオーステナイトからマルテンサイトに変態して高強度部となる。低強度要求部の組織は、「オーステナイト＋フェライト」から「マルテンサイト＋フェライト」に変態し、高強度部よりもマルテンサイトの生成量が少なく、強度が低い低強度部となる。

図１０は、熱間プレス加工後の重ね合わせ材１３の平面図であり、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。重ね合わせ材１３の裏面には、図１０中で上下方向の全長にわたり凹所１３ａが形成されている。重ね合わせ材１３は、凹所１３ａに対応して表面側が膨出部１３ｂとなっている。膨出部１３ｂは、左右のフランジ部１３ｃ，１３ｄに対して突出している。

次に、図１０及び図１１に示す、熱間プレス加工後の重ね合わせ材１３に対し、接合部１５，１７近傍の二点鎖線Ｌ，Ｍで示す位置で切断加工を実施する。切断加工は、例えばレーザ加工、プレス加工などを用いる。レーザ加工で切断加工を行う際には、ワーク１の他の部位の外形や孔あけ加工工程の中で行える。

ここで、二点鎖線Ｌ，Ｍの位置で切断した、ワーク１の接合部１５，１７を含む部位は、ワーク１の製品となる製品部位Ｐに対し、製品となる部位以外の不要となる製品外部位Ｑである。ワーク１の製品外部位Ｑを、製品外部位Ｑに重なるマスキング材３の部位３Ｑと共に切断除去することで、図１２に示すように、ワーク１の製品部位Ｐとマスキング材３とを分離することができる。ワーク１の製品外部位Ｑ及びマスキング材３は、スクラップとして廃棄処理する。

図１３は、ワーク１の製品部位Ｐを示す。製品部位Ｐの図１３中で点ハッチ部は、マスキング材３が重ね合わされていた部分であり、低強度部Ｐａとなる。低強度部Ｐａより上側は、マスキング材３が重ね合わされていない部分であり、高強度部Ｐｂとなる。これにより、一つの製品部位Ｐにおいて、低強度部Ｐａと高強度部Ｐｂとが混在することになる。したがって、例えばセンタピラーなどの車体部品は、一部位を他の部位よりも低強度として衝突時の変形を当該部位に集中させ、それによって乗員用の空間の変形を極力少なくして乗員を保護する場合に対応することができる。

図１４は、上記した熱間プレス製品の製造方法の製造工程図である。まず、ワーク１及びマスキング材３を準備し、ワーク１とマスキング材３とを接合部１５，１７にて接合固定して重ね合わせ材１３を作製する（重ね合わせ材作製工程）。作製した重ね合わせ材１３は、加熱炉１９内で加熱して昇温させる。このとき、ワーク１のマスキング材３を重ね合わせていない高強度要求部の温度が、Ａ３変態点以上となるまで加熱し、ワーク１のマスキング材３を重ね合わせている低強度要求部の温度が、Ａ３変態点未満となるよう加熱する（重ね合わせ材加熱工程）。

加熱後の重ね合わせ材１３を加熱炉１９から取り出し、上型２７及び下型２５により急冷しながら熱間プレス加工を実施する。熱間プレス加工により、ワーク１の製品部位Ｐの、マスキング材３が重ね合わされていた部分が低強度部Ｐａとなり、マスキング材３が重ね合わされていない部分が高強度部Ｐｂとなる（重ね合わせ材成形工程）。重ね合わせ材１３を熱間プレス加工後、ワーク１の製品部位Ｐに対し、製品外部位Ｑを、マスキング材３の製品外部位Ｑに重なる部位３Ｑと共に切断除去する（マスキング材取り外し工程）。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態は、ワーク１の一部位に対し、マスキング材３を重ね合わせて取り付けて重ね合わせ材１３を作製する重ね合わせ材作製工程と、重ね合わせ材１３を加熱する重ね合わせ材加熱工程と、加熱した重ね合わせ材１３を金型で焼き入れしながら成形する重ね合わせ材成形工程と、成形した重ね合わせ材１３のワーク１からマスキング材３を取り外すマスキング材取り外し工程と、を備える。

この場合、ワーク１のマスキング材３を重ね合わせた一部位は、マスキング材３を重ね合わせていない他の部位よりも、加熱時の温度上昇量が少ない。温度上昇量が少ない一部位は、例えばＡ３変態温度以上に加熱した他の部位に対し、Ａ３変態温度未満の温度とすることができる。このため、加熱後の金型で焼き入れしながらプレス成形する際に、他の部位よりも低温の一部位の強度を、他の部位よりも低くすることができる。

これにより、一つの製品部位Ｐにおいて、低強度部Ｐａと高強度部Ｐｂとを形成することができ、製品の多様化に対応できる。マスキング材３を使用することによって、ワーク１の任意の境界部分にはっきりとした強度差を設けることができる。重ね合わせ材加熱工程では、ガス炉や電気炉など一般的な加熱炉を使用でき、特別な加熱設備を必要とすることなく、単にマスキング材３をワーク１の一部に取り付けるだけなので、加熱時のワーク１の部位毎の温度差を容易に設定することができる。

本実施形態の重ね合わせ材作製工程は、ワーク１の製品部位Ｐ以外の製品外部位Ｑに、ワーク１とマスキング材３との接合部１５，１７を形成し、マスキング材取り外し工程は、製品外部位Ｑを接合部１５，１７を含んで除去することで、マスキング材３をワーク１の一部位から取り外す。この場合、接合部１５，１７を形成することで、その後のプレス加工でのワーク１とマスキング材３とのずれを抑制できる。マスキング材３を、ワーク１の製品外部位Ｑに接合固定する接合部１５，１７を含んで除去することで、マスキング材３をワーク１の一部位から容易に取り外すことができる。

本実施形態のマスキング材取り外し工程は、ワーク１とマスキング材３との接合部１５，１７を、レーザ加工により除去することで、マスキング材３をワーク１の一部位から取り外す。レーザ加工を用いる場合には、ワーク１の他の部位の外形や孔あけ加工工程の中で行えるため、生産効率が高まる。

本実施形態の重ね合わせ材加熱工程は、ワーク１のマスキング材３が重ね合わされていない部位（高強度要求部）の温度がオーステナイト変態温度以上となるよう加熱し、ワーク１のマスキング材３が重ね合わされた一部位（低強度要求部）の温度がオーステナイト変態温度未満となるよう加熱する。これにより、高強度要求部は、その後の冷却しながら焼き入れを行う熱間プレス成形によって、鋼の組織がマルテンサイトに変態して高強度部となる。低強度要求部は、熱間プレス成形によって、「マルテンサイト＋フェライト」に変態し、高強度部よりも強度が低い低強度部となる。

本実施形態の重ね合わせ材作製工程は、マスキング材３をワーク１の表裏両面のうち一方の面に重ね合わせる。この場合、マスキング材３を、ワーク１の表裏両面のうち一方の面に重ね合わせて取り付けるだけで、加熱時のワーク１の部位毎の温度を変化させることができる。

本実施形態の重ね合わせ材作製工程は、マスキング材３をワーク１の一部位に対しスポット溶接により取り付ける。スポット溶接を用いることによって、ワーク１に対しマスキング材３をより簡便な方法で容易に取り付けることができる。

図１５は、図３の二箇所の接合部１５，１７に代えて、マスキング材３のほぼ中央部に接合部２９が位置している例を示す。接合部２９によって、ワーク１とマスキング材３とが接合固定され、図３と同様に重ね合わせ材１３が作製される。重ね合わせ材１３の作製後は、図３の重ね合わせ材１３と同様に、熱間プレス加工を実施する。

熱間プレス加工後は、接合部２９の周囲の円形の一点鎖線に沿って、ワーク１の製品外部位Ｑ及び、製品外部位Ｑに対応するマスキング材３の部位３Ｑを、レーザ加工により切断除去する。接合部２９を含めて製品外部位Ｑ及び部位３Ｑを切断除去することで、ワーク１とマスキング材３とを分離することができる。したがって、この例においても、マスキング材３を重ね合わせていない高強度部と、マスキング材３を重ね合わせた低強度部とが混在する熱間プレス製品を製造することができる。ワーク１の製品外部位Ｑを除去した後の円形の孔は、例えばねじ孔などに利用できる。

なお、図１５の例において、接合部２９に加え、図３と同様な接合部１５，１７を形成してもよい。マスキング材３の中央及び左右両側に接合部２９及び接合部１５，１７を形成することで、ワーク１とマスキング材３との固定がより強固となる。これにより、その後の熱間プレス加工時でのワーク１とマスキング材３との位置ずれをより確実に抑えることができ、より高精度なプレス加工が行える。熱間プレス加工後は、図１０と同様に製品外部位Ｑ及び部位３Ｑを切断除去すると共に、図１５と同様に製品外部位Ｑ及び部位３Ｑを切断除去する。これにより、ワーク１とマスキング材３とを分離することができる。

図１６は、ワーク１に対し、図１６中で上側の面に二つのマスキング材３Ａ，３Ｂをそれぞれスポット溶接により接合固定して、重ね合わせ材１３を作製したものである。マスキング材３Ａはワーク１の左側の端部に位置し、マスキング材３Ｂはワーク１の右側の端部に位置している。この例では、ワーク１の図１６中に左右の二箇所が低強度要求部（低強度部）となり、左右の二箇所の低強度部要求部（低強度部）相互間が高強度要求部（高強度部）となる熱間プレス製品が得られる。

図１６の例では、一つのプレス成形品に対し、低強度部を複数箇所（ここでは二箇所）形成することができ、汎用性が高まる。なお、図１６の例では、マスキング材を、ワーク１の表裏両面のうち一方の面の互いに異なる位置に二つ取り付けているが、ワーク１の一方の面の互いに異なる位置に三つ以上取り付けてもよく、ワーク１の表裏両面の両方の面に、互いに対向しない位置で取り付けてもよい。

図１７は、ワーク１に対し、図１７中で上側の面に二つのマスキング材３Ｃ，３Ｄをスポット溶接により接合固定して、重ね合わせ材１３を作製したものである。マスキング材３Ｃ，３Ｄは、ワーク１の図１７中で右側の端部に位置している。ワーク１の上にマスキング材３Ｄを配置し、マスキング材３Ｄの上にマスキング材３Ｃを積層配置して三層構造としている。

ここで、マスキング材３Ｄは、マスキング材３Ｃよりも左右方向の長さが長く、図１７中で左側が、マスキング材３Ｃよりも、ワーク１の面に沿って突出する延出部３Ｄａを備えている。ワーク１は、延出部３Ｄａによって一つのマスキング材３Ｄのみで重ね合わされる部分を備えている。すなわち、二つのマスキング材３Ｃ，３Ｄは、一方（３Ｄ）が他方（３Ｃ）に対して対向していない部位（Ｄａ）を備えている。ワーク１は、マスキング材３Ｃと、マスキング材３Ｄの延出部３Ｄａ以外の部分とにより、二つのマスキング材３Ｃ，３Ｄが同じ位置で重ね合わされている。

したがって、この場合、重ね合わせ材１３を加熱炉１９にて加熱すると、ワーク１は、マスキング材３Ｃ，３Ｄが重ね合わされていない高強度要求部（高強度部）１３１が最も温度上昇速度が速い。これに対し、マスキング材３Ｃと、マスキング材３Ｄの延出部３Ｄａ以外の部分とによって、重ね合わされている低強度要求部（低強度部）１３２が、最も温度上昇速度が遅くなる。延出部３Ｄａのみが重ね合わされた中強度要求部（中強度部）１３３は、温度上昇速度が高強度要求部（高強度部）１３１と低強度要求部（低強度部）１３２との中間となる。

図１７の例では、延出部３Ｄａによって、ワーク１に対し一つのマスキング材３Ｄによってのみ重ね合わされる中強度要求部（中高強度部）１３３を形成できる。この場合、熱間プレス加工後のマルテンサイトの生成量に関しては、高強度要求部（高強度部）１３１が最も多く、低強度要求部（低高強度部）１３２が最も少なく、中強度要求部（中高強度部）１３３が中間の量となる。したがって、ワーク１の三箇所を互いに異なる強度とすることができる。

図１８は、ワーク１に対し、図１８中で上側の面に一つのマスキング材３Ｃをスポット溶接により接合固定し、図１８中で下側の面に一つのマスキング材３Ｄをスポット溶接により接合固定して、重ね合わせ材１３を作製したものである。マスキング材３Ｃ，３Ｄは、ワーク１の図１８中で右側の端部に位置している。

ここで、マスキング材３Ｄは、マスキング材３Ｃよりも左右方向の長さが長く、図１８中で左側が、マスキング材３Ｃよりも、ワーク１の面に沿って突出する延出部３Ｄａを備えている。ワーク１は、延出部３Ｄａにより、表裏両面のうち一方の面のみに重ね合わされている。ワーク１は、マスキング材３Ｃと、マスキング材３Ｄの延出部３Ｄａ以外の部分とにより、表裏両面に重ね合わされている。すなわち、図１８の例は、ワーク１の表裏両面の両方の面に、互いに対向するようにして重ね合わせた一対のマスキング材３Ｃ，３Ｄは、一方（マスキング材３Ｄ）が他方（マスキング材３Ｃ）に対し対向していない部位（延出部３Ｄａ）を備えている。

したがって、この場合、重ね合わせ材１３を加熱炉１９にて加熱すると、ワーク１は、マスキング材３Ｃ，３Ｄが重ね合わされていない高強度要求部（高強度部）１３１が最も温度上昇速度が速い。これに対し、マスキング材３Ｃと、マスキング材３Ｄの延出部３Ｄａ以外の部分とによって、表裏両面が重ね合わされている低強度要求部（低強度部）１３２が、最も温度上昇速度が遅い。延出部３Ｄａによって、表裏両面のうち一方の面のみが重ね合わされた中強度要求部（中強度部）１３３は、温度上昇速度が高強度要求部（高強度部）１３１と低強度要求部（低強度部）１３２との中間となる。

図１８の例では、延出部３Ｄａによって、ワーク１の表裏両面のうち一方の面のみが重ね合わされる中強度要求部（中高強度部）１３３を形成できる。この場合、熱間プレス加工後のマルテンサイトの生成量に関しては、高強度要求部（高強度部）１３１が最も多く、低強度要求部（低高強度部）１３２が最も少なく、中強度要求部（中高強度部）１３３が中間の量となる。したがって、ワーク１の三箇所を互いに異なる強度とすることができる。

上記した実施形態は、図３及び図４に示す重ね合わせ材１３を加熱した後に、熱間プレス加工を行う「ダイレクト工法」について説明した。「ダイレクト工法」のほか、図３及び図４に示す重ね合わせ材１３を冷間プレス加工した後に、加熱して熱間プレス加工を行う「インダイレクト工法」を用いてもよい。「インダイレクト工法」では、図１４に示す重ね合わせ材作製工程と重ね合わせ材加熱工程との間に、重ね合わせ材１３を冷間プレス加工により中間プレス加工を行う中間プレス工程を備えている。

図１９及び図２０は、「インダイレクト工法」において、重ね合わせ材１３を冷間プレス加工した中間加工材１３Ｍを示している。冷間プレス加工を行うほかは、図１４に示した熱間プレス製品の製造工程と同等である。冷間プレス加工によって、重ね合わせ材１３は、図１９及び図２０に示す中間加工材１３Ｍに加工される。中間加工材１３Ｍは、図１１及び図１２に示す熱間プレス加工後の重ね合わせ材１３に比較して、図２０に示すように、凹所１３ａの深さが浅い。冷間加工後は、図１４で示す加工工程と同様に、加熱炉１９での加熱、熱間プレス加工、接合部の除去を順次行う。

したがって、「インダイレクト工法」を適用した場合でも、一つの熱間プレス製品の中に高強度部と低強度部とを形成することができる。その際、重ね合わせ材加熱工程では、ガス炉や電気炉など一般的な加熱炉を使用でき、特別な加熱設備を必要とすることなく、加熱時のワーク１の部位毎の温度差を容易に設定することができる。「インダイレクト工法」を実施することによって、「ダイレクト工法」よりも、深しぼり部品の加工が容易となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。

例えば、ワーク１とマスキング材３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄとの接合固定は、スポット溶接に限らず、アーク溶接、ガス溶接、シーム溶接などの各種「溶接」を用いた冶金的接合でもよいし、「かしめ」あるいは「折りこみ」等の機械的接合でもよい。ワーク１としては、自動車のセンタピラーを例にとって説明したが、自動車の他の部品でもよく、自動車以外に用いられる部品であってもよい。

１ ワーク
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ マスキング材
１３ 重ね合わせ材
１５，１７，２９ 接合部
２５ 下型（金型）
２７ 上型（金型）
Ｑ 製品外部位

Claims (10)

1. ワークの一部位に対しマスキング材を重ね合わせて取り付けて、重ね合わせ材を作製する重ね合わせ材作製工程と、
   前記重ね合わせ材を加熱する重ね合わせ材加熱工程と、
   前記加熱した重ね合わせ材を金型で焼き入れしながら成形する重ね合わせ材成形工程と、
   前記成形した重ね合わせ材の前記ワークから前記マスキング材を取り外すマスキング材取り外し工程と、を備えることを特徴とする熱間プレス製品の製造方法。
2. 前記重ね合わせ材作製工程は、前記ワークの製品となる部位以外の製品外部位に、前記ワークと前記マスキング材との接合部を形成し、
   前記マスキング材取り外し工程は、前記製品外部位を前記接合部を含んで除去することで、前記マスキング材を前記ワークの一部位から取り外すことを特徴とする請求項１に記載の熱間プレス製品の製造方法。
3. 前記マスキング材取り外し工程は、前記ワークと前記マスキング材との前記接合部を、レーザ加工により除去することで、前記マスキング材を前記ワークの一部位から取り外すことを特徴とする請求項２に記載の熱間プレス製品の製造方法。
4. 前記重ね合わせ材加熱工程は、前記ワークの前記マスキング材が重ね合わされていない他の部位の温度がオーステナイト変態温度以上となるよう加熱し、前記ワークの前記マスキング材が重ね合わされた前記一部位の温度がオーステナイト変態温度未満となるよう加熱することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱間プレス製品の製造方法。
5. 前記重ね合わせ材作製工程は、前記マスキング材を前記ワークの表裏両面のうち一方の面に重ね合わせることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱間プレス製品の製造方法。
6. 前記重ね合わせ材作製工程は、前記マスキング材を前記ワークの表裏両面のうち一方の面に互いに積層した状態で二つ重ね合わせることを特徴とする請求項５に記載の熱間プレス製品の製造方法。
7. 前記重ね合わせ材作製工程は、前記マスキング材を前記ワークの表裏両面の両方の面に互いに対向するようにして二つ重ね合わせることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱間プレス製品の製造方法。
8. 前記二つのマスキング材は、一方が他方に対して対向していない部位を備えていることを特徴とする請求項６または７に記載の熱間プレス製品の製造方法。
9. 前記重ね合わせ材作製工程は、前記マスキング材を前記ワークの一部位に対しスポット溶接により取り付けることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の熱間プレス製品の製造方法。
10. 前記重ね合わせ材作製工程と前記重ね合わせ材加熱工程との間に、前記重ね合わせ材を冷間プレス加工により中間プレス加工を行う中間プレス工程を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の熱間プレス製品の製造方法。

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