JP2021142559A

JP2021142559A - 成形品の製造方法及び成形品

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Publication number: JP2021142559A
Application number: JP2020044250A
Authority: JP
Inventors: 祥太武藤; Shota Muto; 圭吾安田; Keigo Yasuda; 晃司山口; Koji Yamaguchi
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: CN113385572B; DE102021101617A1; JP7063930B2; US20210283715A1; US11786992B2; CN113385572A

Abstract

【課題】プレス時の補強板における不具合を抑制できる成形品の製造方法を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、第１金属板に第２金属板を重ね合わせて溶接する工程と、第１金属板を第２金属板と共にプレスする工程と、を備える成形品の製造方法である。プレスする工程では、基面と、基面と交差する壁面とを第１金属板に形成する。溶接する工程では、第２金属板のうち、第１金属板の壁面が形成される領域に重ね合わせられた部分に、第１溶接を行った後、第１溶接の方向と交差する方向に第２溶接を行う。【選択図】図３

Description

本開示は、成形品の製造方法及び成形品に関する。

基材となる金属板に補強板を重ね合わせて溶接し、補強板を重ね合わせた部分をプレスによって絞り加工することで成形品を得る方法が公知である（特許文献１参照）。

特開２０１６−１２４０２９号公報

上記方法において、プレス時に補強板の基材に対する位置がずれると、この不具合によって成形品の品質が低下する。このような位置ずれは、補強板の溶接長を大きくすることで抑制できる。

しかし、補強板の溶接を行った部分は、溶接時の焼き入れによって硬度が増加し、延性が低下する。そのため、補強板の溶接長を大きくすると、プレス時に溶接部分に割れ等の不具合が発生するおそれがある。

本開示の一局面は、プレス時の補強板における不具合を抑制できる成形品の製造方法を提供することを目的としている。

本開示の一態様は、第１金属板に第２金属板を重ね合わせて溶接する工程と、第１金属板を第２金属板と共にプレスする工程と、を備える成形品の製造方法である。プレスする工程では、基面と、基面と交差する壁面とを第１金属板に形成する。溶接する工程では、第２金属板のうち、第１金属板の壁面が形成される領域に重ね合わせられた部分に、第１溶接を行った後、第１溶接の方向と交差する方向に第２溶接を行う。

このような構成によれば、溶接する工程において溶接方向が互いに交差する２つの溶接ビードが形成されることで、少なくともプレス方向（つまり絞り方向）と交差する方向の溶接ビードが、プレスによって壁面となる領域に形成される。そのため、溶接長を大きくすることなく第２金属板の重ね合わせ部分における引張強度を高めて、第２金属板の第１金属板に対する位置ずれを抑制できる。つまり、補強板である第２金属板において、プレス時の位置ずれ、割れ等の不具合を抑制できる。

本開示の一態様では、第１溶接の方向及び第２溶接の方向は、それぞれ、直線であってもよい。このような構成によれば、溶接長の増大を抑制しつつ、第２金属板の位置ずれを抑制できる。

本開示の一態様では、プレスする工程では、第１金属板に、壁面を挟んで基面とは反対側に配置されると共に壁面と交差する底面と、壁面と底面とを連結する曲げ部と、をさらに形成してもよい。第１溶接の方向は、曲げ部の稜線と平行であってもよい。第２溶接の方向は、第１溶接の方向と直交してもよい。このような構成によれば、第１溶接で形成される溶接ビードが絞り方向と直交することで第２金属板の重ね合わせ部分の引張強度を高めることができる。そのため、第２金属板の位置ずれの抑制効果が促進される。

本開示の一態様では、溶接する工程では、レーザー溶接又はプラズマ溶接によって第１溶接及び前記第２溶接を行ってもよい。このような構成によれば、溶接によるひずみを低減できるとともに、溶接時間を短縮できる。

本開示の別の態様は、基面と、基面と交差する壁面とを有する第１金属板と、第１金属板の少なくとも壁面に重ね合わせて溶接された第２金属板と、第２金属板のうち、第１金属板の壁面に重ね合わせられた補強部分に設けられた第１溶接ビード及び第２溶接ビードと、を備える成形品である。第１溶接ビードの溶接方向と、第２溶接ビードの溶接方向とは交差する。

このような構成によれば、補強板である第２金属板において、プレス時の位置ずれ、割れ等の不具合が抑制される。

本開示の一態様では、第１溶接ビード及び第２溶接ビードは、それぞれ、直線状であってもよい。このような構成によれば、溶接長の増大を抑制しつつ、第２金属板の位置ずれを抑制できる。

本開示の一態様では、第１金属板は、壁面を挟んで基面とは反対側に配置されると共に壁面と交差する底面と、壁面と底面とを連結する曲げ部と、をさらに有してもよい。第１溶接ビードの溶接方向は、曲げ部の稜線と平行であってもよい。第２溶接ビードの溶接方向は、第１溶接ビードの溶接方向と直交してもよい。このような構成によれば、容易かつ的確に、第２金属板の位置ずれを抑制する溶接を行える。

図１は、実施形態における成形品の模式的な斜視図である。図２Ａは、図１のＩＩＡ−ＩＩＡ線での模式的な断面図であり、図２Ｂは、図１のＩＩＢ−ＩＩＢ線での模式的な断面図である。図３は、溶接工程後のブランク材の模式的な平面図である。図４は、実施形態における成形品の製造方法のフロー図である。図５は、図４とは異なる実施形態における溶接ビードの形状のパターンを示す模式図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す成形品１は、第１金属板２と第２金属板３とを重ね合わせたブランク材をプレス加工することにより形成されている。

第１金属板２及び第２金属板３の材質は特に限定されないが、鉄製の板にアルミメッキを施したものが例示される。また、第１金属板２及び第２金属板３の厚みも特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下の厚みの金属板が好適に使用できる。なお、第１金属板２の厚みと第２金属板３の厚みとは異なっていてもよい。

成形品１は、例えば、リインフォースメント、メンバー、ピラー、パネル等の自動車のボディの構成部品として使用される。
成形品１は、凸条１０を有する。凸条１０は、ブランク材を厚み方向にプレスして絞ることによって形成されている。

図２Ａ，２Ｂに示すように、第１金属板２は、第１端部２１と、第２端部２２と、第１側壁２３と、第２側壁２４と、底壁２５と、第１曲げ部２６と、第２曲げ部２７とを有する。

第１端部２１と第２端部２２とは、凸条１０を挟むように配置されている。第１側壁２３と第２側壁２４と底壁２５とは、凸条１０を構成している。第１側壁２３と第２側壁２４とは、互いに対向し、底壁２５によって連結されている。

第１端部２１の板面である第１基面２１Ａは、第２端部２２の板面である第２基面２２Ａと平行である。第１側壁２３の板面である第１壁面２３Ａは、第１基面２１Ａ及び底壁２５の板面である底面２５Ａと交差（本実施形態では直交）している。第２側壁２４の板面である第２壁面２４Ａは、第２基面２２Ａ及び底面２５Ａと交差（本実施形態では直交）している。

底面２５Ａは、第１壁面２３Ａを挟んで第１基面２１Ａとは反対側に配置されている。第１曲げ部２６は、第１壁面２３Ａと底面２５Ａとを連結している。第２曲げ部２７は、第２壁面２４Ａと底面２５Ａとを連結している。

第２金属板３は、第１金属板２に重ね合わせて溶接されている。第２金属板３は、凸条１０の内面の一部を構成している。図２Ａ，２Ｂに示すように、第２金属板３は、凸条１０の内部において、第１金属板２の第１側壁２３、底壁２５及び第２側壁２４に沿って曲げられている。

成形品１は、図３に示すように、第２金属板３を第１金属板２に接合する第１溶接ビード５１、第２溶接ビード５２、第３溶接ビード５３、第４溶接ビード５４、第５溶接ビード５５、第６溶接ビード５６、及び第７溶接ビード５７を備える。なお、図３は、成形品１にプレス加工される前のブランク材を示している。

各溶接ビードは、第１金属板２及び第２金属板３を貫通している。つまり、各溶接ビードにおいて、第２金属板３の一部が第１金属板２の第２金属板３とは反対側の表面まで溶け込んでいる。

第１溶接ビード５１、第２溶接ビード５２及び第３溶接ビード５３は、第２金属板３のうち、第１金属板２の第１壁面２３Ａに重ね合わせられた第１補強部分４１に設けられている。

第１溶接ビード５１の溶接方向（つまり第１溶接ビード５１を形成する第１溶接の方向）と、第２溶接ビード５２の溶接方向（つまり第２溶接ビード５２を形成する第２溶接の方向）とは交差している。また、第１溶接ビード５１の溶接方向と、第３溶接ビード５３の溶接方向（つまり第３溶接ビード５３を形成する第３溶接の方向）とも交差している。

第１溶接ビード５１、第２溶接ビード５２及び第３溶接ビード５３は、それぞれ、直線状である。つまり、第１溶接の方向、第２溶接の方向、及び第３溶接の方向は、それぞれ、直線である。

第１溶接ビード５１の溶接方向は、第１曲げ部２６の稜線２６Ａと平行である。第１溶接ビード５１は、第２金属板３の底面２５Ａとは反対側の端部に近い位置に配置されている。

第２溶接ビード５２及び第３溶接ビード５３の溶接方向は、それぞれ、第１溶接ビード５１の溶接方向と直交している。第２溶接ビード５２は、第１溶接ビード５１の一方の端部から底面２５Ａに向かって延伸している。第３溶接ビード５３は、第１溶接ビード５１の他方の端部から底面２５Ａに向かって延伸している。

第２溶接ビード５２及び第３溶接ビード５３は、第１曲げ部２６の稜線２６Ａとは重なっていない。つまり、第２溶接ビード５２及び第３溶接ビード５３は、第１補強部分４１内のみに配置されている。

第４溶接ビード５４、第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６は、第２金属板３のうち、第１金属板２の第２壁面２４Ａに重ね合わせられた第２補強部分４２に設けられている。

第４溶接ビード５４の溶接方向と、第５溶接ビード５５の溶接方向とは交差している。また、第４溶接ビード５４の溶接方向と、第６溶接ビード５６の溶接方向とも交差している。また、第４溶接ビード５４、第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６は、それぞれ、直線状である。

第４溶接ビード５４の溶接方向は、第２曲げ部２７の稜線２７Ａと平行である。第４溶接ビード５４は、第２金属板３の底面２５Ａとは反対側の端部に近い位置に配置されている。

第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６の溶接方向は、それぞれ、第４溶接ビード５４の溶接方向と直交している。第５溶接ビード５５は、第４溶接ビード５４の一方の端部から底面２５Ａに向かって延伸している。第６溶接ビード５６は、第４溶接ビード５４の他方の端部から底面２５Ａに向かって延伸している。

第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６は、第２曲げ部２７の稜線２７Ａとは重なっていない。つまり、第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６は、第２補強部分４２内のみに配置されている。

第７溶接ビード５７は、第２金属板３のうち、第１金属板２の底面２５Ａに重ね合わされた第３補強部分４３に設けられている。第７溶接ビード５７は、直線状である。第７溶接ビード５７の溶接方向は、第１曲げ部２６の稜線２６Ａ及び第２曲げ部２７の稜線２７Ａと平行である。第７溶接ビード５７は、第１曲げ部２６と第２曲げ部２７との間に配置されている。

［１−２．製造方法］
図４に示す成形品の製造方法は、図１の成形品１を製造するための方法である。本実施形態の成形品の製造方法は、溶接工程Ｓ１０と、プレス工程Ｓ２０とを備える。

＜溶接工程＞
本工程では、第１金属板２に第２金属板３を重ね合わせて溶接する。具体的には、プレス加工前の第１金属板２のうち、第１壁面２３Ａとなる部分と、底面２５Ａとなる部分と、第２壁面２４Ａとなる部分とに跨るように、第２金属板３を重ね合わせる。

第２金属板３を重ね合わせた後、図３に示すように、第１補強部分４１に第１溶接を行って第１溶接ビード５１を形成した後に、第２溶接によって第２溶接ビード５２を形成し、さらに第３溶接によって第３溶接ビード５３を形成する。また、第２補強部分４２に第４溶接ビード５４、第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６を形成する。さらに、第３補強部分４３に第７溶接ビード５７を形成する。

各溶接ビードは、レーザー溶接、プラズマ溶接、アーク溶接、シーム溶接、ハイブリッド溶接、接着溶接等によって形成できる。これらの中でも、溶接によるひずみを低減できるとともに、溶接時間を短縮できるレーザー溶接又はプラズマ溶接が好ましい。

レーザー溶接では、例えばファイバレーザー、ＣＯ_２レーザー、ブルーレーザー、グリーンレーザー等の種々の波長のレーザーを用いることができる。プラズマ溶接では、例えば電子ビームを用いることができる。

＜プレス工程＞
本工程では、第１金属板２を第２金属板３と共にプレスすることで、凸条１０を有する成形品１を得る。

具体的には、溶接工程Ｓ１０で得られたブランク材に対し、ホットプレス（つまりホットスタンプ）により凸条１０を形成する。なお、第１金属板２及び第２金属板３の材質によっては、冷間プレスによって凸条１０を形成してもよい。

これにより、第１金属板２が絞り加工され、第１壁面２３Ａ、第２壁面２４Ａ、底面２５Ａ、第１曲げ部２６、及び第２曲げ部２７が形成される。また、第２金属板３が第１壁面２３Ａ及び第２壁面２４Ａに沿って曲げられる。

［１−３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）溶接工程Ｓ１０において溶接方向が互いに交差する２つの溶接ビードが形成されることで、少なくともプレス方向（つまり絞り方向）と交差する方向の溶接ビードが、プレスによって第１壁面２３Ａとなる領域に形成される。そのため、溶接長を大きくすることなく補強部分４１，４２における引張強度を高めて、第２金属板３の第１金属板２に対する位置ずれを抑制できる。つまり、補強板である第２金属板３において、プレス時の位置ずれ、割れ等の不具合を抑制できる。

また、本実施形態では、第３溶接ビード５３の存在によって、第１壁面２３Ａにおける第２金属板３の位置ずれが効果的に抑制される。さらに、第４溶接ビード５４、第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６によって、第２壁面２４Ａにおける第２金属板３の位置ずれも抑制される。

（１ｂ）第１溶接ビード５１、第２溶接ビード５２、第３溶接ビード５３、第４溶接ビード５４、第５溶接ビード５５及び第６溶接ビード５６がそれぞれ直線状であるため、溶接長の増大を抑制しつつ、第２金属板３の位置ずれを抑制できる。

（１ｃ）第１溶接ビード５１の溶接方向が第１曲げ部２６の稜線２６Ａと平行であり、第２溶接ビード５２の溶接方向が第１溶接ビード５１の溶接方向と直交することで、絞り方向と直交する第１溶接ビード５１によって補強部分４１，４２の引張強度を高めることができる。そのため、第２金属板３の位置ずれの抑制効果が促進される。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（２ａ）上記実施形態の成形品の製造方法において、第１溶接ビード５１の溶接方向は必ずしも第１曲げ部２６の稜線２６Ａと平行でなくてもよい。また、第２溶接ビード５２の溶接方向は必ずしも第１溶接ビード５１の溶接方向と直交しなくてもよい。

（２ｂ）上記実施形態の成形品の製造方法における溶接ビードの形状は一例である。例えば、図５に示す溶接ビードの形状が本開示では適用できる。図５のそれぞれの枠内には、それぞれ、補強部分４１，４２に形成される溶接ビードの形状のパターンが図示されている。図５に示されるように、溶接工程において、２つの溶接ビードを形成してもよいし、４つ以上の溶接ビードを形成してもよい。また、他の溶接ビードと連結されない（つまり離れて配置された）溶接ビードを形成してもよい。

（２ｃ）上記実施形態の成形品の製造方法において、各溶接ビードは必ずしも直線状でなくてもよい。例えば、第１溶接ビード５１及び第２溶接ビード５２のうち少なくとも一方が曲線状であってもよい。

（２ｄ）上記実施形態の製造方法において、各溶接ビードは、必ずしも第１金属板２及び第２金属板３を貫通していなくてもよい。

（２ｅ）上記実施形態の製造方法において、第２金属板３は、凸条１０の外面の一部を構成してもよい。つまり、第２金属板３は、凸条１０において、第１金属板２の外面に重ね合わせられてもよい。

（２ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…成形品、２…第１金属板、３…第２金属板、１０…凸条、２１…第１端部、
２１Ａ…第１基面、２２…第２端部、２２Ａ…第２基面、２３…第１側壁、
２３Ａ…第１壁面、２４…第２側壁、２４Ａ…第２壁面、２５…底壁、２５Ａ…底面、
２６…第１曲げ部、２６Ａ…稜線、２７…第２曲げ部、２７Ａ…稜線、
５１…第１溶接ビード、５２…第２溶接ビード、５３…第３溶接ビード、
５４…第４溶接ビード、５５…第５溶接ビード、５６…第６溶接ビード、
５７…第７溶接ビード。

Claims

第１金属板に第２金属板を重ね合わせて溶接する工程と、
前記第１金属板を前記第２金属板と共にプレスする工程と、
を備え、
前記プレスする工程では、基面と、前記基面と交差する壁面とを前記第１金属板に形成し、
前記溶接する工程では、前記第２金属板のうち、前記第１金属板の前記壁面が形成される領域に重ね合わせられた部分に、第１溶接を行った後、前記第１溶接の方向と交差する方向に第２溶接を行う、成形品の製造方法。
請求項１に記載の成形品の製造方法であって、
前記第１溶接の方向及び前記第２溶接の方向は、それぞれ、直線である、成形品の製造方法。
請求項２に記載の成形品の製造方法であって、
前記プレスする工程では、前記第１金属板に、前記壁面を挟んで前記基面とは反対側に配置されると共に前記壁面と交差する底面と、前記壁面と前記底面とを連結する曲げ部と、をさらに形成し、
前記第１溶接の方向は、前記曲げ部の稜線と平行であり、
前記第２溶接の方向は、前記第１溶接の方向と直交する、成形品の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の成形品の製造方法であって、
前記溶接する工程では、レーザー溶接又はプラズマ溶接によって前記第１溶接及び前記第２溶接を行う、成形品の製造方法。
基面と、前記基面と交差する壁面とを有する第１金属板と、
前記第１金属板の少なくとも前記壁面に重ね合わせて溶接された第２金属板と、
前記第２金属板のうち、前記第１金属板の前記壁面に重ね合わせられた補強部分に設けられた第１溶接ビード及び第２溶接ビードと、
を備え、
前記第１溶接ビードの溶接方向と、前記第２溶接ビードの溶接方向とは交差する、成形品。
請求項５に記載の成形品であって、
前記第１溶接ビード及び前記第２溶接ビードは、それぞれ、直線状である、成形品。
請求項６に記載の成形品であって、
前記第１金属板は、
前記壁面を挟んで前記基面とは反対側に配置されると共に前記壁面と交差する底面と、
前記壁面と前記底面とを連結する曲げ部と、
をさらに有し、
前記第１溶接ビードの溶接方向は、前記曲げ部の稜線と平行であり、
前記第２溶接ビードの溶接方向は、前記第１溶接ビードの溶接方向と直交する、成形品。