JP4316842B2

JP4316842B2 - テーラードブランクプレス成形品の製造方法

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Publication number: JP4316842B2
Application number: JP2002217451A
Authority: JP
Inventors: 正史小澤
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP2004058082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テーラードブランクプレス成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用部品の分野では、いわゆるテーラードブランク材によるプレス成形品が種々製造されている。一般に、テーラードブランク材によるプレス成形品は、二以上の素板（材質や板厚が異なる場合を含む）の各端部を突き合わせ、その突き合わせ部位に連続溶接を施して両素板を一体連結した後、その連結基板に対して冷間プレス加工を施して所望形状を付与するという一連の工程を経て製造されている（例えば特開平１１−１０４７５０号公報および特開２００１−１０６２号公報参照）。
【０００３】
しかしながら、従来のテーラードブランクプレス成形品には、様々な欠点が存在する。例えば、冷間プレスによって連結基板は加工硬化を受けるが、同じ連結基板であっても加工硬化の程度が安定せず品質が不均一化する傾向にあり、しかもその加工硬化の程度も極めて中途半端であるという欠点がある。このため、冷間プレスによる加工硬化を計算に入れた引張強度の管理が難しく、品質の均一なプレス成形品を安定的に製造することが難しい状況にあった。また特に、素板に高張力鋼（低炭素鋼に少量の合金元素を添加して高い引張強度を付与した鋼材、ハイテンション材ともいう）を採用した場合には、冷間プレスにより素板がダメージを受けて製品内に内部応力が残留する傾向にある。このため、冷間プレス直後に製品をプレス型（成形用金型）から取り外したときに、意図した通りの形状が製品に付与されず部分的に形戻りする現象（スプリングバック）を生じたり、時間の経過とともに製品が自己崩壊する現象（遅れ破壊）を生じたりして、製品の品質確保が難しかった。
【０００４】
更には、連結基板の溶接部位には材質や板厚の変化が集中していることから、冷間プレスによって当該溶接部位又はその近傍に歪みが集中し、プレス後の製品の一部に割れやしわが発生するという成形不良が起きやすいという重大な欠点があった。
【０００５】
他方、自動車用テーラードブランク材の分野では新しい試みもなされている。例えば、局部的な高強度化が要求される車輌用衝突補強材（例：センターピラーリインフォース）を製造する際に、焼入れ用鋼板部分と普通鋼板部分とを有するテーラードブランク材を準備し、そのテーラードブランク材の焼入れ用鋼板部分に対して部分高周波焼入れを施して当該部分だけを選択的に高強度化するという加工手法が試みられている。尚、部分高周波焼入れとは、焼入れ対象部位に高周波誘導コイルを近づけて誘導電流による発熱を生じさせ、その熱せられた部位に水をかけて急冷することにより焼入れを達成するという焼入れ手法をいう。
【０００６】
しかしながら、テーラードブランク材に部分高周波焼入れを施した場合でも、局部加熱に起因する「ひねり」がテーラードブランク材に発生し、寸法精度が低下するという欠点がある。また、部分高周波焼入れの対象とならない普通鋼板部分には、最初から必要な引張強度を備えた鋼板を使用せねばならず、その部分の要求強度が高い場合には、その要求強度に相応した高グレードで高価な鋼板を採用せざるを得ない。このように、テーラードブランク材に対する部分高周波焼入れ技術も、技術の完成度及び材料コストの両面で多くの課題を残している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、プレス成形品の成形性やプレス加工による加工硬化の制御性に優れていて成形不良が生じにくく、従来よりも品質管理が容易であり、しかも比較的安価に品質向上を図ることが可能なテーラードブランクプレス成形品の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明（テーラードブランクプレス成形品の製造方法）は、以下に述べるような製造方法として表現することができる。
【００１６】
本発明のテーラードブランクプレス成形品の製造方法は、板厚が異なる第１の金属素板と第２の金属素板とを溶接することにより、両金属素板が一体化した連結基板を得る溶接工程と、前記連結基板を、前記第１の金属素板又は第２の金属素板にとって焼入れ可能な温度領域にまで加熱する加熱工程と、前記焼入れ可能な温度状態にある連結基板に対し、相対的に低温のプレス型を用い、前記第１及び第２の金属素板のうち板厚が大きい方の金属素板の両面が当該プレス型の成形面にそれぞれ接触したときに、板厚が小さい方の金属素板の少なくとも一方の面とその面に対向するプレス型の成形面との間に所定のクリアランスが確保され得るような態様にてプレス加工を施すことにより、所望形状の付与及び焼入れを一度に行うプレス工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この製造方法によれば、テーラードブランク材の元となる連結基板は、板厚が異なる第１の金属素板と第２の金属素板とを溶接して得られる。プレス前の段階でその連結基板が、第１の金属素板又は第２の金属素板にとって焼入れ可能な温度領域にまで加熱されることで、その連結基板の全部又は一部が塑性変形し易くなる。そして、その焼入れ可能な温度状態を保持した連結基板に対しプレス型を用いてプレス加工を施すことにより、連結基板には優れた成形精度にて所望形状が付与されると共に、相対的に低温のプレス型に直接接触又は間接接触（接近を含む）することで連結基板が急冷され、その接触又は急冷の程度に応じた焼入れが行われる。即ち、相対的に低温のプレス型を用いてのプレス加工は、前記第１及び第２の金属素板のうち板厚が大きい方の金属素板の両面が当該プレス型の成形面にそれぞれ接触したときに、板厚が小さい方の金属素板の少なくとも一方の面とその面に対向するプレス型の成形面との間に所定のクリアランスが確保され得るような態様にて行われる。それ故、板厚が大きい方の金属素板は、その両面がプレス型の成形面に直接接触して急激な熱除去を受けて焼入れ効果も大きいのに対し、板厚が小さい方の金属素板は、その少なくとも一方の面は上記所定のクリアランスを介してプレス型の成形面に接近又は間接接触するために、相対的に程度の低い熱除去を受けて焼入れ効果も相対的に小さい。つまり、プレス加工を受ける連結基板の一部にクリアランスを意図的に確保することで焼入れ効果が調節され、プレス成形品の品質（主に強度）が局部的にコントロールされる。
【００１８】
このように、所定の温度領域に加熱された連結基板を熱間プレスして所望形状の付与（成形）と焼入れ（急冷強化）とを一度に達成するという手法を採用することにより、テーラードブランクプレス成形品における内部応力の残留が回避又は緩和され、プレス成形品の成形性が向上する。また、熱間プレスとしたことでプレスによる加工硬化の制御性が大幅に改善され、品質が安定して従来よりも品質管理が容易になる。更に、成形と同時に焼入れが行われることで、従来よりも安価に且つ確実にテーラードブランクプレス成形品の品質向上を図ることが可能となる。そして、この方法では特に、熱間プレス時において連結基板の一部とプレス型の成形面との間にクリアランスを意図的に確保することにより、熱除去の程度に応じた焼入性の制御が可能となり、テーラードブランクプレス成形品の品質設計や品質管理の幅が広がる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、上記「課題を解決するための手段」の欄で述べた技術内容を更に補充すると共に、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
（溶接工程及び金属素板の条件）
テーラードブランク材の元となる連結基板は、二以上の金属素板（そのうちの２枚を第１の金属素板及び第２の金属素板とする）を溶接して一体化したものである。例えば、隣り合う金属素板の各端部を突き合わせ、その突き合わせ部位に連続溶接を施すことにより複数素板の一体化が達成される。その際に使用可能な溶接手法としては、レーザー溶接、マッシュルーム溶接、電子ビーム溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、プラズマ溶接、シーム溶接、スポット溶接、アーク溶接、電気溶接等を例示することができる。
【００２１】
連結基板を構成する二以上の金属素板は、材質、引張強度及び板厚のうちの少なくとも一つ（一項目）が異なる。特に、二以上の金属素板間で材質が異なる場合及び／又は板厚が異なる場合には、本発明の有用性が際立つ。
【００２２】
連結基板を構成する各金属素板の材質としては、例えば、鉄系（高張力鋼やステンレス鋼などを含む）、チタン系、アルミニウム系または銅系を採用することができる。但し、金属素板が鉄系材料（即ち鋼材）である場合に、本発明の特徴が最も発揮される。
【００２３】
金属素板用の鉄系材料としては、鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材（いわゆる焼入れ加工用の特殊鋼板、焼入れ専用材ともいう）や、焼入性を高め得る量の合金元素を添加していない鉄系材料（いわゆる普通鋼板、一般材ともいう）があげられる。鉄系材料に適用可能な焼入性を高めるための合金元素（焼入倍数が高い合金元素）としては、炭素、珪素、マンガン、ニッケル、クロム、チタン、モリブデン、ホウ素等を例示できる。通常、かかる合金元素は、母材たる鉄系材料中に複数種組み合わせて添加されることで金属の変態点を調節し、引張強度その他の物性を調節する。なお、鉄系材料においては、上記のような合金元素の添加の有無のみが問題ではなく、合金元素の添加量に応じて焼入性がコントロールされることは言うまでもない。
【００２４】
「鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材」の典型例としては、高張力鋼をあげることができる。高張力鋼としては、鉄系材料の一種である低炭素鋼に少量の合金元素を添加して４００〜１０００ＭＰａ程度の引張強度（好ましくは５００〜６００ＭＰａの引張強度）を付与したものが好ましい。更に好ましくは、「鉄を母材として、０．１８〜０．２５ｗｔ％の炭素、０．１５〜０．３５ｗｔ％の珪素、１．１５〜１．４０ｗｔ％のマンガン、０．１５〜０．２５ｗｔ％のクロムおよび０．０１〜０．０３ｗｔ％のチタンを少なくとも含有してなる高張力鋼」である。一般に、高張力鋼は引張強度が高いものの塑性変形性が必ずしも十分ではないため、プレス加工に先立って加熱を行う本発明によれば、高張力鋼からなる金属素板の塑性変形性をプレス加工前に高めることができる。
【００２５】
「焼入性を高め得る量の合金元素を添加していない鉄系材料」としては、ＪＩＳ（日本工業規格）ＳＨＰ２７０の熱延鋼板（引張強度２７０ＭＰａ）等の、引張強度が４００ＭＰａ未満の熱延鋼板や冷延鋼板を例示することができる。ちなみにＳＨＰ２７０材は、日本では一般材（普通鋼板）として汎用されている。
【００２６】
このように二以上の金属素板を溶接して得た連結基板は、加熱工程を経てプレス加工が施される（図１参照）。
【００２７】
（加熱工程）
加熱工程において、連結基板は、当該連結基板を構成する二以上の金属素板のうちのいずれかにとって焼入れ可能な温度領域にまで加熱される。また、連結基板を構成する二以上の金属素板のうちのいずれかが、前記鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材からなる場合には特に、当該鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材にとって焼入れ可能な温度領域にまで加熱される。
【００２８】
金属素板が鉄系材料である場合、「焼入れ可能な温度領域」とは概念的には、Ａ１変態点（焼入可能温度）以上の温度領域をいう。Ａ１変態点以上の温度領域とは、オーステナイト生成温度よりも高い温度領域を意味する。加熱温度の上限としては、金属素板の母材の液相生成温度とすることが好ましい。尚、プレス時に相対的に低温のプレス型に接触又は接近することにより、当該金属相はマルテンサイト化が促進されて焼入れがなされる。
【００２９】
加熱工程での加熱における「焼入れ可能な温度領域」の好ましい範囲は、具体的には、摂氏８５０度以上であって、連結基板を構成する金属素板の融点の中で最も低い融点未満の温度である。特に連結基板を構成する金属素板が鉄系材料からなる場合、「焼入れ可能な温度領域」の更に好ましい範囲は、摂氏８５０度以上、摂氏１０５０度以下である。加熱温度が摂氏８５０度を下回ると、熱間プレスによる焼入れ効果が十分に現われず、プレス成形品における引張強度の向上が不十分となる。特に金属素板が高張力鋼の場合、加熱温度が摂氏８５０度を下回ると引張強度の向上が不十分となるばかりか、成形性の改善（スプリングバックや遅れ破壊の回避等）も不十分となる。他方、加熱温度が摂氏１０５０度を超えて加熱すると、引張強度の向上が頭打ち又はむしろ低下傾向となり、摂氏１０５０度を超えてまで温度を高める実益に乏しい。なお、摂氏１０５０度を超える温度に加熱しても良好な結果が得られない理由として、高温化に伴う金属結晶の粗大化によって結晶組織の結び付きが却って粗くなることが考えられる。
【００３０】
連結基板の具体的な加熱手法としては、加熱炉内に連結基板を保持する方法、連結基板を誘導加熱する方法、連結基板に通電して抵抗加熱する方法のうちの少なくとも一つを採用することができる。もちろん、二つ以上の方法を併用してもよい。
【００３１】
加熱炉内に連結基板を保持する方法は、加熱炉の炉室を非酸化性雰囲気とした状態で実行することができる。非酸化性雰囲気としては、真空雰囲気、還元性ガス雰囲気及び不活性ガス雰囲気を例示することがてきる。還元性ガス雰囲気としては、ＣＯガス雰囲気、ＣＯを含むガス雰囲気を例示することができる。また、不活性ガス雰囲気としては、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス等の希ガス雰囲気を例示することができる。
【００３２】
連結基板を誘導加熱する方法とは、連結基板に誘導加熱用の導電部材（例えば高周波誘導コイル）を接近させた状態でその導電部材に交流電流を供給して当該連結基板に誘導電流による発熱を生じさせて加熱する方法をいう。誘導加熱法によれば、連結基板のうち導電部材に近接している表層を効率的に加熱する近接効果と、連結基板の表層を電流が流れる表皮効果とを期待でき、これらの効果によって連結基板の表層を効率的に加熱することができる。
【００３３】
連結基板に通電して抵抗加熱する方法とは、連結基板に通電端子を接続した状態でその通電端子から連結基板に通電し、ジュール熱を生じさせて加熱する方法をいう。通電する電流は直流でも交流でもよい。なお、電流が交流の場合には、連結基板の表層を電流が流れる表皮効果を期待でき、連結基板の表層を効率的に加熱することができる。
【００３４】
なお、本発明では、プレス加工時の成形性を良好に保つために、プレス前の加熱工程において連結基板の全体をムラなく均一に加熱すること、特に、各金属素板とそれらの溶接部位との間で加熱の程度に差異が生じないようにすることが望ましい。この点で、上記の加熱手法のうち、加熱炉内に連結基板を保持する方法が最も好ましい。
【００３５】
（プレス工程）
加熱工程に続くプレス工程では、焼入れ可能な温度状態にある連結基板に対して、相対的に低温のプレス型を用いてプレス加工を施すことにより、所望形状の付与及び焼入れが一度に行われる。
【００３６】
この方法の本質は、プレスされる直前の連結基板の温度を焼入れ可能な温度にする点にあり、予め連結基板を融点直近まで加熱したとしてもプレス直前に焼入れ可能な温度を下回ってしまっては所期の効果を得ることができない。それ故、前記加熱工程からプレス工程に移行する際に連結基板の温度低下があり得る場合には、その温度低下分を見込んだ上で、尚かつプレス時には連結基板の温度が焼入れ可能な温度を保持し得るように、加熱工程での目標加熱温度を設定する必要がある。
【００３７】
「相対的に低温のプレス型」とは、焼入れ可能な温度状態（即ち高温状態）にある連結基板に比べてプレス型の温度が相対的に低いとの意味であり、その低い温度とは、好ましくは２００℃以下の温度であり、更に好ましくは常温又は室温付近の温度である。なお、プレス型を確実に相対的に低温状態とするために、プレス型が自身を強制冷却する冷却手段を具備してもよい。冷却手段の構成例としては、プレス型の内部に冷却通路を形成し、その冷却通路に冷却媒体（冷却水や冷媒ガス等）を供給する方式を例示できる。
【００３８】
連結基板を構成する二以上の金属素板の板厚が異なる場合には、焼入れ可能な温度状態にある連結基板に対し、相対的に低温のプレス型を用い、板厚が大きい方の金属素板の両面が当該プレス型の成形面にそれぞれ接触したときに、板厚が小さい方の金属素板の少なくとも一方の面とその面に対向するプレス型の成形面との間に所定のクリアランス（隙間）が確保され得るような態様にてプレス加工を施すことが好ましい。
【００３９】
型クリアランスを確保したプレス加工の態様としては、具体的には図２及び図３に示すような態様を例示することができる。図２のプレス態様では、板厚な金属素板の上下両面が上側及び下側のプレス型１０，２０の各成形面１１，２１にそれぞれ接触したときに、板薄な金属素板の上面とその面に対向する上側プレス型の成形面１１との間に所定のクリアランスＣ１が確保される。図３のプレス態様では、板厚な金属素板の上下両面が上側及び下側のプレス型１０，２０の各成形面１１，２１にそれぞれ接触したときに、板薄な金属素板の上面とその面に対向する上側プレス型の成形面１１との間に所定のクリアランスＣ２が確保されると共に、板薄な金属素板の下面とその面に対向する下側プレス型の成形面２１との間に所定のクリアランスＣ３が確保される。
【００４０】
図２及び図３に示すように、上下両面が共にプレス型の成型面１１，２１に直接接触する板厚な金属素板は、上側及び下側のプレス型１０，２０により急激な熱除去を受けて焼入れ効果も大きなものとなる。これに対し、上下両面が同時にプレス型の成形面１１，２１に直接接触し得ない板薄な金属素板は、上側及び下側のプレス型１０，２０への接近又は間接接触により相対的に程度の低い熱除去を受ける結果、焼入れ効果も相対的に小さくなる。即ち、連結基板を構成する二つの金属素板間に板厚差があることで、熱間プレス時において各金属素板がプレス型の成形面と接触する際の接触具合に差が生じ、そのことが熱除去性能の差を生みだし、その結果、一つのプレス成形品にあって焼入性の局部調節が可能となる。こうして、部位により強度の異なるテーラードブランクプレス成形品をねらい通りに製造することが可能となる。
【００４１】
このように本発明のテーラードブランクプレス成形品の製造方法によれば、所定の温度領域に加熱された連結基板を熱間プレスして所望形状の付与（成形）と焼入れ（急冷強化）とを一度に達成するという手法を採用することにより、テーラードブランクプレス成形品における内部応力の残留が回避又は緩和され、プレス成形品の成形性が向上する。特に溶接部位及びその近傍における成形性が従来よりも大幅に改善され、割れやしわといった成形不良の発生率が低減されると共に、溶接部位に対しても深い曲げ加工を施すことが可能となる。また、熱間プレスとしたことでプレスによる加工硬化の制御性が大幅に改善され、品質が安定して従来よりも品質管理が容易になる。成形と同時に焼入れが行われることで、従来よりも安価に且つ確実にテーラードブランクプレス成形品の品質向上を図ることが可能となる。更に、連結基板を構成する二以上の金属素板の一部に高張力鋼を採用した場合でも、優れた成形性が担保され、スプリングバックや遅れ破壊が効果的に防止される。
【００４２】
テーラードブランクプレス成形品の適用分野は、自動車用部品の分野に限定されるものではないが、自動車用部品の製造に本発明を適用することは好ましく、中でも車輌用衝突補強材の製造に適用することは好ましい。本発明を車輌用衝突補強材の製造に適用した場合、薄い板厚でも高い引張強度を持った製品を製造することができ、衝突補強材のいっそうの軽量化を図ることが可能となる。また、世界中のどこからでも入手容易で安価な材料を効果的に強度アップできるため、衝突補強材の製造コスト低減に貢献できる。なお、「車輌用衝突補強材」とは、車輌の衝突時その他の事故時に車内の乗員を保護するために車輌の各部に取り付けられる部材を指し、それ単独で保護機能を発揮するものであるか他部材と協働して保護機能を発揮するものであるかを問わない。
【００４３】
【実施例】
次に、本発明を自動車用部品の製造に具体化した実施例１及び２について説明する。尚、実施例１及び２における各金属素板の形状、プレス成形品の最終形状および製造手順は、図１（斜視図及び断面図を含む）に示した通りである。
【００４４】
（実施例１）
第１の金属素板Ｘとして、板厚ｔ１＝１．８ｍｍの特殊鋼材Ａを採用すると共に、第２の金属素板Ｙとして、板厚ｔ２＝１．２ｍｍのＳＨＰ２７０鋼板を採用した。特殊鋼材Ａは、高張力鋼に分類される鉄系材料であって、後記表１に掲載するような成分組成を持つ。特殊鋼材Ａの融点は摂氏１３００〜１４００度であり、その引張強度は約６００ＭＰａである。ＳＨＰ２７０鋼板はいわゆる一般材であり、その引張強度は約２７０ＭＰａである。図１に示すように、これら両金属素板Ｘ，Ｙの端部を突き合わせ、その突き合わせ部位にレーザー溶接を施して両者を一体化することにより、一枚の平らな連結基板を得た。
【００４５】
続いてこの連結基板を、内部を窒素ガス雰囲気とした電気加熱炉内に封入し、所定の目標温度（本例では９３０℃）にまで加熱した。目標温度に加熱した連結基板を電気炉から成形用プレス型１０，２０間に高速搬送し、直ちにプレス加工を施した。連結基板を電気炉からプレス型にセットし押圧を開始するまでの時間を５秒以内として、プレス直前の連結基板の温度が摂氏８５０度を下回らないように注意した。他方、プレス型１０，２０の温度は常温（室温付近）のままとした。プレス圧は約５千ＭＰａとした。板厚の異なる金属素板Ｘ，Ｙからなる連結基板のプレスは、図２に示すように、板薄な第２の金属素板Ｙとプレス型の成形面１１との間にクリアランスＣ１（＝０．６ｍｍ）が確保されるような態様にて行った。プレス直後にプレス型から取り出したプレス成形品の温度は１００〜２００℃であった。
【００４６】
実施例１のプレス成形品をプレス型１０，２０から取り外したとき、当該成形品にスプリングバックは生じず、ほぼプレス型通りの形状が付与された。また、当該成形品に割れやしわといった成形不良は発見されず、その後に遅れ破壊の兆候も見られなかった。このテーラードブランクプレス成形品について各部の引張強度を測定したところ、第１の金属素板Ｘ（ｔ１＝１．８ｍｍ）からなる部分の引張強度の平均値は１５００ＭＰａに飛躍的に向上し、第２の金属素板Ｙ（ｔ２＝１．２ｍｍ）からなる部分の引張強度の平均値も４４０ＭＰａに向上した。両部分で１０００ＭＰａを超える引張強度差が生じたことは、両金属素板Ｘ，Ｙの材質が特殊鋼材と一般材で全く異なるという事情と、クリアランスＣ１（＝０．６ｍｍ）を確保する態様でのプレス加工を行ったという事情とが相乗的に影響したものと推測される。尚、各金属素板部分における複数の測定点間でも引張強度のばらつきは少なく、強度分布もほぼ均一化していた。また、この実施例１のプレス成形品を複数ロット製造したが、ロット間での品質のばらつきはほとんどみられず、ほぼ同じ品質のテーラードブランクプレス成形品を安定的に製造することができた。
【００４７】
（実施例２）
第１の金属素板Ｘとして、板厚ｔ１＝１．８ｍｍの特殊鋼材Ａを採用すると共に、第２の金属素板Ｙとして、板厚ｔ２＝１．２ｍｍの特殊鋼材Ａを採用した。この特殊鋼材Ａは上記実施例１で用いたものと同じ鋼材である。そして、図１に示すように、これら両金属素板Ｘ，Ｙの端部を突き合わせ、その突き合わせ部位にレーザー溶接を施して両者を一体化することにより、一枚の平らな連結基板を得た。その後、上記実施例１と全く同じ加熱工程及びプレス工程を経て、テーラードブランクプレス成形品を得た。
【００４８】
実施例２のプレス成形品をプレス型１０，２０から取り外したとき、当該成形品にスプリングバックは生じず、ほぼプレス型通りの形状が付与された。また、当該成形品に割れやしわといった成形不良は発見されず、その後に遅れ破壊の兆候も見られなかった。このテーラードブランクプレス成形品について各部の引張強度を測定したところ、第１の金属素板Ｘ（ｔ１＝１．８ｍｍ）からなる部分の引張強度の平均値は１５００ＭＰａに飛躍的に向上し、第２の金属素板Ｙ（ｔ２＝１．２ｍｍ）からなる部分の引張強度の平均値も１２００ＭＰａに飛躍的に向上した。両部分で３００ＭＰａの引張強度差が生じたことは、両金属素板Ｘ，Ｙの材質が同じであることを考慮すると、クリアランスＣ１（＝０．６ｍｍ）を確保する態様でのプレス加工の影響と理解できる。なお、各金属素板部分における複数の測定点間でも引張強度のばらつきは少なく、強度分布もほぼ均一化していた。また、この実施例２のプレス成形品を複数ロット製造したが、ロット間での品質のばらつきはほとんどみられず、ほぼ同じ品質のテーラードブランクプレス成形品を安定的に製造することができた。
【００４９】
【表１】

【００５０】
（比較実験１及び２）
比較実験１として、実施例１の連結基板を加熱せずに常温のまま実施例１と同じ条件で冷間プレス加工を施す実験を行った。また、比較実験２として、実施例２の連結基板を加熱せずに常温のまま実施例２と同じ条件で冷間プレス加工を施す実験を行った。比較実験１及び２では、プレス型からプレス成形品を取り外す際に、特に特殊鋼材Ａを用いた部分において激しいスプリングバックが生じ、プレス型通りの付形を行うことができなかった。又、プレス成形品の溶接部位であって曲率の大きい曲げ箇所において小さなひび割れ（成形不良）が観察された。更に、比較実験１及び２において特殊鋼材Ａを用いた部分は加工硬化したものの実施例１及び２のように１２００〜１５００ＭＰａ級という高レベルの引張強度の向上は見られず、引張強度の向上はせいぜい７００ＭＰａにとどまった。尚、比較実験１において、ＳＨＰ２７０鋼板を用いた第２の金属素板Ｙの部分は、プレス加工によってもほとんど引張強度の向上は見られなかった。
【００５１】
この比較実験１の事実から、実施例１において、一般材であるＳＨＰ２７０鋼板を用いた第２の金属素板Ｙの部分が熱間プレスによりその引張強度が２７０ＭＰａから４４０ＭＰａに向上した点は、技術的に注目に値する。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のテーラードブランクプレス成形品の製造方法によれば、プレス成形品の成形性やプレス加工による加工硬化の制御性に優れていて成形不良が生じにくく、従来よりも品質管理が容易であり、しかも比較的安価に品質向上を図ることが可能となる。特にプレス加工を熱間プレスとしたことで、特に連結基板の溶接部位及びその近傍での成形性が従来よりも大幅に改善され、その結果、割れやしわといった成形不良の発生率が低減されると共に、溶接部位に対しても深い曲げ加工を施すことが可能となる。
【００５３】
また本発明によれば、連結基板を構成するための金属素板として、日本国内でしか入手困難な引張強度１０００ＭＰａ以上の高価な材料からなる金属素板を用いなくとも、世界中のどこからでも比較的入手容易な安価な材料からなる金属素板を用いることができ、そのような安価な金属素板から高品質のテーラードブランクプレス成形品を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレス成形品の一連の製造手順を概念的に示した説明図。
【図２】クリアランスを確保したプレス加工の一態様を示す断面図。
【図３】クリアランスを確保したプレス加工の一態様を示す断面図。
【符号の説明】
１０，２０…プレス型、１１，２１…プレス型の成形面、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…クリアランス。

Claims

板厚が異なる第１の金属素板と第２の金属素板とを溶接することにより、両金属素板が一体化した連結基板を得る溶接工程と、
前記連結基板を、前記第１の金属素板又は第２の金属素板にとって焼入れ可能な温度領域にまで加熱する加熱工程と、
前記焼入れ可能な温度状態にある連結基板に対し、相対的に低温のプレス型を用い、前記第１及び第２の金属素板のうち板厚が大きい方の金属素板の両面が当該プレス型の成形面にそれぞれ接触したときに、板厚が小さい方の金属素板の少なくとも一方の面とその面に対向するプレス型の成形面との間に所定のクリアランスが確保され得るような態様にてプレス加工を施すことにより、所望形状の付与及び焼入れを一度に行うプレス工程と
を備えることを特徴とするテーラードブランクプレス成形品の製造方法。
前記第１の金属素板の板厚は、前記第２の金属素板の板厚よりも大きく設定され、且つ、前記第１の金属素板は、鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材からなる一方、前記第２の金属素板は、焼入性を高め得る量の合金元素を添加していない鉄系材料からなり、前記加熱工程では、前記連結基板を、前記鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材にとって焼入れ可能な温度領域にまで加熱することを特徴とする請求項１に記載のテーラードブランクプレス成形品の製造方法。
前記第１の金属素板の板厚は、前記第２の金属素板の板厚よりも大きく設定され、且つ、前記第１及び第２の金属素板はともに、鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材からなり、前記加熱工程では、前記連結基板を、前記鉄系材料に焼入性を高め得る量の合金元素を添加した鋼材にとって焼入れ可能な温度領域にまで加熱することを特徴とする請求項１に記載のテーラードブランクプレス成形品の製造方法。
前記加熱工程における前記焼入れ可能な温度領域は、摂氏８５０度以上であって、前記連結基板を構成する金属素板の融点の中で最も低い融点未満であることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のテーラードブランクプレス成形品の製造方法。