JP4604364B2

JP4604364B2 - Method and apparatus for hot pressing metal plate

Info

Publication number: JP4604364B2
Application number: JP2001046948A
Authority: JP
Inventors: 幸一浜田; 匡浩中田; 良之綛田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002248525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の構造部材等に使用される高強度のプレス成形品の製造に好適な、金属板の熱間プレス方法およびその装置に関する。詳しくは、所定の形状に裁断された金属板（ブランク）を直接通電加熱により、所定の加工温度まで均一に昇温させて成形し、次いで高温の成形品を金型内で保持することにより、成形品に焼入れを施し、形状精度に優れた超高強度のプレス成形品を得る熱間プレス方法およびそれに好適な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属板を６００〜１１００℃近傍に加熱して熱間成形したのち、金型内部もしくは金型外で焼き入れして高強度成形品を得る熱間成形（ダイクエンチ）が行われてきた。素材の強度が増すとプレス成形が困難になる。素材を加熱して熱間成形すれば、素材が軟質になるうえ成形に要する動力も小さくなるため、高強度の金属板のプレス成形が比較的容易になる。
【０００３】
熱間成形直後に、成形品を金型内で保持した状態で焼き入れを施せば、通常の方法では得られない、形状精度が優れた超高強度のプレス製品を得ることができる。
【０００４】
これらの熱間成形に際して、ブランクを加熱する方法としては、従来、ハースローラ加熱炉や高周波誘導加熱炉を利用するのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ハースローラ加熱炉は、通常、プレス装置と離れて設置されている。従って加熱したブランクをプレス金型上に搬送する間に、ブランクの温度が低下し、温度むらが発生するうえ、表面酸化が進む、などの問題がある。搬送中の温度低下対策として加熱温度を高くする方法が考えられるが、ブランクが軟質になりすぎて取り扱いが困難になるうえ、加熱炉を高温に保つために必要以上の熱量が必要となり、生産性やコスト高などの問題があった。
【０００６】
誘導加熱方法では、長方形状のブランクを加熱する場合に、ブランクの端部が優先的に加熱されるために、温度むらが生じやすく、ブランク形状に応じた適切な加熱コイル形状を検討し、作製しなければならない。また、装置全体が大きくなるという問題もある。さらに、加工温度を金属板のキュリー点以上とする場合には加熱効率が低下する。このため、誘導加熱方法は９００℃以上の加工温度を要する超高強度部材の熱間プレス成形には適さない、という問題もあった。
【０００７】
特開平６−２７９８４０号公報には、鋼帯などの加熱方法として、１対の通電ロールを間隔をあけて鋼帯に接触させ、該ロール間に通電してその間の鋼板に電流を通じ、鋼帯に発生するジュール熱を利用して鋼帯を加熱するいわゆる通電加熱方法が開示されている。この加熱方法は装置がコンパクトであるうえ、鋼帯の場合には加熱効率もよいことが知られている。
【０００８】
しかしながら、上記通電ロールによる通電加熱方法を所定形状に裁断されたブランクに適用すると均一加熱が困難である。これは、ブランクの通電ロールの外側に位置する部分は加熱不十分となるからである。また通電ロール間では、ブランク幅が変化しない矩形ブランクの場合には均一加熱が可能であるが、幅が変動したり、途中に切欠き部などを有するブランク（矩形ブランクに対して「異形ブランク」とも記す）では、加熱が不均一となる。このため、従来の通電ロールを電極として用いる通電加熱方法は、熱間プレス用ブランクの加熱手段としては不適当であった。
【０００９】
以上述べたように、熱間プレスは、超高強度のプレス成形品を得る手段として期待されながら、ブランクを効率よく均一に高温加熱するのが困難であるために、形状精度が良好な超高強度部材の適用が進展せず、その解決が求められてきた。
【００１０】
本発明の目的は、これらの問題を解決し、ブランクを均一に高温域に加熱し、形状精度が良好な超高強度のプレス成形品を容易に得ることができる金属板の熱間プレス方法およびそれに好適な装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、加熱作業の容易さや加熱効率などで通電加熱方法が優れていることに着目し、それによる金属板ブランクの均一加熱方法について種々研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
【００１２】
ブランクの加熱を、その相対する両端部に複数個の電極を接触させ、これらの相対する電極間に電流を通じて通電加熱する方法とすることにより、ブランクの形状に係わらず、容易に通電加熱することができる。
【００１３】
異形ブランクを安定して均一に加熱するには、ブランクの各部分においてジュール熱を均一に発生させればよい。そのためには、それぞれの電極に供給する電力を、ブランクの形状に応じて電極毎に微調整してブランク内での場所によるジュール熱発生量を調整すればよい。
【００１４】
ジュール熱は、電極に供給される電流の強さの２乗に比例し、かつ、電極間の抵抗にも比例する。また、電極間の抵抗は電極間の距離に比例する。ブランク形状が矩形でない場合などでは、場所により、ブランクの両端部間で相対する電極間の距離、すなわち抵抗が変動し、電流の強さが変化する結果、ブランクに発生するジュール熱量が変動する。
【００１５】
これを防止するには、電極間距離に応じて電極毎に供給する電力を調整するのがよい。その方法は公知のものでよいが、電源と電極間に可変抵抗器を設け、電極間距離の変化を補うのに十分な量の抵抗を付加することにより、電流の強さを一定に保つ方法や、電源と電極間に通電時間調整装置、例えばタイマースイッチなどを設け、昇温量が一定になるように、通電時間を調整するなどの方法が簡便で好適である。
【００１６】
通電加熱に際し、熱膨張によりブランク中央部が垂れ下がり、成形作業に支障をきたす場合がある。これを避けるために、必須ではないが、電極にクランプ機能を持たせ、これにより加熱時にブランクに適度の張力を付与しておくのがよい。
【００１７】
通電加熱は、金型内部（すなわちパンチとダイの間）で施し、加熱後ブランクを搬送することなくプレス加工するのがよい。また、金型やプレス条件を最適化して、熱間成形後にそのまま金型内で焼き入れをおこなうことにより、焼き入れ効率を高め、超高強度で形状精度の良好なプレス成形部品を容易に得ることができる。
【００１８】
本発明はこれらの知見を基にして完成されたものであり、その要旨は以下のとうりである。
（１）金属板ブランクの相対する両端部の各々２カ所以上に電極を取り付け、相対する電極間に通電して発生するジュール熱により、該ブランクを所定の加工温度まで加熱し、これをパンチとダイを備えたプレス装置に供して熱間成形する金属板の熱間プレス方法であって、電極に供給する電力を電極毎に調整して、ブランクの温度分布の均一化を図ることを特徴とする金属板の熱間プレス方法。
【００１９】
（２）前記電力調整方法が、電力を供給する電源と電極間に抵抗を付加し、電極に供給する電流の強さを制御することによるものであることを特徴とする上記（１）に記載の金属板の熱間プレス方法。
【００２０】
（３）前記電力調整方法が、電極に供給する電流の通電時間を制御することによるものであることを特徴とする上記（１）に記載の金属板の熱間プレス方法。
（４）前記電極の先端形状が、半径２０mm以下の球面を呈したものであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属板の熱間プレス方法。
【００２１】
（５）前記ブランクに、金属板の加工温度での降伏応力の９０％以下の引張力を作用させつつ通電加熱を施すことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属板の熱間プレス方法。
【００２２】
（６）前記ブランクの加熱をプレス行程開始前のパンチとダイの間で施し、ブランクが加工温度に達すると共に通電を停止し、ブランクをダイ上に落下させ、電極をパンチとダイの作動範囲外に待避させ、熱間プレスを施すことを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の金属板の熱間プレス方法。
【００２３】
（７）前記プレス装置のパンチとダイ間のクリアランス（ｄ_c ）を板厚（ｔ）の０．８倍以上、２．０倍以下とし、パンチがプレス行程の下死点に達した後、成形品をパンチとダイ間で１秒以上、かつ、９｛（ｄ_c ／ｔ）−１｝秒以上保持することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の金属板の熱間プレス方法。
【００２４】
（８）通電加熱装置を備え、金属板を熱間成形する熱間プレス装置であって、該通電加熱装置は、電源に接続される電極を少なくとも２対備えており、該電力供給源と電極との間には、個別に電力調整手段が備えられ、かつ電力調整手段が金属板の温度分布の均一化を図ることを特徴とする熱間プレス装置。
【００２５】
（９）前記電極が金属板を保持するクランプ機構を備え、該クランプ機構には張力伝達機構が連接されていることを特徴とする上記（８）に記載の熱間プレス成形装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図示例とともに説明する。
図１は、本発明の熱間プレス装置の概略説明図であり、図１（ａ）は成形前の加熱の時、図１（ｂ）は加熱後の成形時の様子をそれぞれ示す。
【００２７】
本発明に係る装置は、図１に例示する通り、パンチ１、ダイ２、板押さえ３、電極４_a 、４_b 、電源６、電力調整装置９_a 、９_b 、電力ケーブル１１、アーム７_a 、７_b 、温度センサ８などにより構成される。符号５は成形素材である所定形状に裁断されたブランク（金属板）であり、符号7_a、7_bのアームはブランクに張力を作用させるためのものである。
【００２８】
図示例は単動プレス機による成形の模式図であるが、複動プレスであっても本機構は実現可能である。
図２は、本発明により成形される製品の形状例を示す斜視図である。図２（ａ）はハット成形のような端部が開口した製品、図２（ｂ）は角筒絞りのような四周が閉じた製品である。これらは何れも矩形でないブランクから成形された場合の例を示す。ブランク形状や製品形状はこれらに限定する必要はなく、任意である。
【００２９】
図３は、ブランク５の加熱方法を示す概略断面図である。図３に示すように、ブランクはその端部16_a および16_b を電極４_a および４_b により構成されるクランプで挟持され、7_aおよび7_bで示すアームにより図中白抜き矢印の方向に張力Ｆを与えられながら通電加熱される。
【００３０】
図３に示すように、電極は先端が半径２０mm以下の球面をなし、１対の球頭電極により上下面からブランクをクランプするのが望ましい。このような球頭電極とすることにより、電極周りの抵抗が大きくなるために局部的に加熱され、電極間の外側にも加熱が生じ、結果としてブランク全体の温度むらを防止することができる。電極の先端半径が２０mmを超えると、上記局部加熱が不十分になるうえ、電極からの抜熱が増すために温度むらが大きくなることがあるので好ましくない。
【００３１】
電極の材質は耐熱特性に優れ、電気抵抗が小さく、かつ金型による抜熱を小さくするために熱伝達係数の小さいものがよく、例えば、銅合金やＦＣ材が好ましい。
【００３２】
電極に供給される電流は、ブランクを均一に加熱するために、図１に示す電力調整装置9_a、9_bを介して加熱用電源6 と接続され、それぞれへの投入電流を調整する。
【００３３】
図４は、台形のブランク５を例として、電極の配置例を示す概念図である。図４で、Ｗ₁ はブランクの短辺寸法、Ｗ₂ は長辺寸法、Ｌは長さを意味する。但し、本発明の方法および装置においてブランク形状は台形形状に限定する必要はなく、矩形、多角形、曲線を含む異形ブランク、内部に開口部を有するブランク、部分的に厚さが異なる領域を有する異厚ブランクなど、任意の形態のブランクについて適用することができる。
【００３４】
ブランク５の相対する端部16_a 、16_b は、電極で挟持される。これらの電極は電力ケーブル11を介して電源6 に接続されており、相対する電極間（例えば4_a1 と4_b1 との間）に電流を通じて、ブランク５にジュール熱を発生させる。
【００３５】
一つの端部に装着する電極の数は任意であるが、ブランクの大きさや形状に応じて定めればよい。
電源6 と各電極4 との間には電力調整装置（9_a1 、9_b1 、9_a2 、9_b2 など）を配設し、各電極間の電流の強さが同一になるように、各電極に対する電力供給量を調整する。かかる電力供給量調整は、少なくとも１の電極でおこなえばよい。要するに均一加熱がおこなえればよい。通電加熱装置全体の電力調整は電源側でおこない、上記電力調整装置9 は、電極間のバランスをとるために用いるものである。
【００３６】
電流調節装置9 は、全ての電極に設けるのが望ましいが、温度むらを防止するためには、必ずしも全ての電極に電流調節装置を備えさせる必要はない。例えば基準とする電極を設けて、これには微調整手段としての電流調節装置を備えさせなくても構わない。
【００３７】
電力調整方法は、可変抵抗器などを用いて電流の強さを調整するか、タイマースイッチなどを用いて通電時間を調整する方法が簡便であるので好ましい。
可変抵抗器を使用する場合は、電極間の抵抗の変化に応じて可変抵抗器の抵抗を調整し、電流の強さが電極間で均一になるように調整すればよい。この場合、ｎ番目の電極間のブランクの抵抗をＲ_sn、ブランクの固有抵抗値をρ、通電部分の断面積をＡ、電極間距離をｄ_snとすると、Ｒ_snは、Ｒ_sn＝ρ*ｄ_sn／Ａなる関係式から求めることができる。可変抵抗器により与えるべき抵抗値をＲ_n とすると、（Ｒ_sn＋２Ｒ_n ）が一定になるように、Ｒ_n を調整すればよい。
【００３８】
ここで、通電部分の断面積Ａは、板厚と電極幅の積に等しいと考えてよい。本発明では、球頭電極を用いるのが望ましく、その場合の電極幅は加熱時間に応じて熱伝導との関係から決めればよい。
【００３９】
通電時間を調整する場合は、例えば、タイマースイッチを介して、ジュール熱による昇温量が電極間で一定になるように、電極間距離に応じて通電時間を調整すればよい。
【００４０】
ブランクの中央部の垂れ下がりを防止するために、加熱に際しては電極間に、図３に示す白抜き矢印の方向の張力を付与するのが望ましい。この張力は、被加工材が張力により塑性変形を生じないように、加工温度時の降伏応力の９０％程度以下にしておくことが望ましい。
【００４１】
通電加熱は、プレス行程開始前のパンチとダイとの間で行うのが望ましい。パンチとダイの間で加熱すれば、ブランクが所定温度に達した後、クランプを外してブランクを金型上へと落下させ、電極を型外へと逃がすことにより、加熱終了後速やかにプレスすることができる。従って搬送作業や、それに伴うブランクの温度降下などを排除することができる。
【００４２】
通電加熱を上記場所ではなくて、プレス装置の近傍でおこなう場合は、ブランクが所定温度に達した後、クランプを外してブランクを金型に搬送してプレスする。
【００４３】
図５は、パンチ１とダイ２間のクリアランス（d_c）を説明する概念図である。パンチが下死点に達した状態で適度な時間成形品を金型内で保持する。この型内保持により、所望の形状精度を保った状態で成形品に焼き入れ処理を施すことができる。この際、焼き入れ効果を高めるために、図５に示すパンチ１とダイ２間のクリアランス（d_c）は、板厚（ｔ）の０．８〜２．０倍程度とすることが望ましい。
【００４４】
クリアランス（d_c）が板厚の０．８倍に満たない場合には、プレス行程においてしごき加工となり、ブランクが破断したり、金型が損傷するなどのおそれがある。クリアランスが板厚の２．０倍を超えると、金型と成形品との間の熱伝達が小さくなり、冷却効果が十分では無く、均一に焼きが入らない。
【００４５】
さらに、下死点での成形品のパンチとダイ間での保持時間を１秒以上、かつ、９｛（ｄ_c ／ｔ）−１｝秒以上とするのが望ましい。保持時間が１秒に満たず、かつ、９｛（ｄ_c ／ｔ）−１｝秒に満たない場合には、金型による成形品からの抜熱が不足するか不均一となり、得られる製品の強度が不足するか変動するのでよくない。
【００４６】
【実施例】
図１に記載した装置を用い、図２（ａ）に示す形状のハット成形品を成形した。パンチ肩半径およびダイ肩半径はそれぞれ１０mmとし、パンチとダイ間のクリアランス（ｄ_c ）は板厚と同じとした。潤滑剤としてグラファイト系潤滑剤を使用した。ブランク形状は図４に示すような台形であり、厚さ：１．２mm、長さ L：２００ｍｍ、短辺寸法W₁：５０mm、長辺寸法W₂：１００mmの４４０MPa 級の冷延高張力鋼板を用いた。上記ブランクを種々の方法で９５０℃に加熱した後、プレス成形し、鋼板の焼き入れ性に応じた時間、下死点保持をおこなった。
【００４７】
（実施例１）
図４に示すように、ブランクの長手方向に５対の電極を配設した。電極は半径１０ｍｍの球頭形状とし、上下面からブランクを挟持した。各電極と電源との間には、電力調整装置（9_a1、9_b1、9_a2、9_b2、・・・など）として可変抵抗器を用いた。本実施例の場合、ブランクの固有抵抗値ρと、通電部分の断面積Ａにより、電極間距離ｄ_snから、電極間のブランクの抵抗Ｒ_snは、Ｒ_sn＝ρ×ｄ_sn/Ａで求めることができる。
【００４８】
各電極位置でのブランクの抵抗値を上記式から求め、各電極間の電流の強さを同一にするのに必要な抵抗値を求め、それぞれの可変抵抗器の抵抗値をその値に調整した。それぞれの通電回路毎の合計抵抗値（例えば9_a1の抵抗値と9_b1の抵抗値の合計）を表１に示す。
【００４９】
【表１】

【００５０】
試験は次の手順でおこなった。まず、ブランクをパンチとダイ間で上記電極によりクランプする。先端が電極により構成されるクランプ機構は、ロボットアーム7_a、7_bなどにより、金型外から支持されている。加熱中のブランクの垂れ下がりを防止するために、９５０℃でのブランクの降伏応力の５０％に相当する３MPa の張力をブランクに作用させた。
【００５１】
各電極に通電し、ブランク短辺中央部の温度（図４のＤ点）が９５０℃に到達するまで加熱した後、クランプを外して、ブランクを金型上に落としこみ、電極を型外に逃がし、次いでプレス成形をおこない、パンチが下死点に達した後、１０秒間成形品を金型間で保持した。
【００５２】
（実施例２）
実施例１において、電力調整装置（9_a、9_b）として、各電極と電源との間にタイマースイッチを設置し、表２に示すような時間配分により各電極の加熱時間を制御した。それ以外は実施例１と同一条件とした。すなわち、加熱中のブランクの垂れ下がりを防止するために、９５０℃でのブランクの降伏応力の５０％に相当する３MPa の張力をブランクに作用させ、次いでプレス成形をおこない、パンチが下死点に達した後、１０秒間成形品を金型間で保持した。
【００５３】
（実施例３）
実施例１において、ブランクに張力を作用させないで加熱した以外は実施例１と同じ条件で加熱し、次いで同じ条件でプレス成形し、パンチが下死点に達した後、１０秒間成形品を金型間で保持した。
【００５４】
（比較例１）
実施例１において、全ての可変抵抗器の抵抗値を「０」とした以外は実施例１と同じ条件で加熱し、次いで同じ条件でプレス成形し、パンチが下死点に達した後、１０秒間成形品を金型間で保持した。
【００５５】
（比較例２）
ブランクをプレス装置から１m 離れた場所にあるハースロール加熱炉に装入し、９５０℃に加熱した後、プレス装置まで搬送し、実施例１に記載したのと同一の金型を使用し、実施例１と同一の形状にプレス成形し、パンチが下死点に達した後、１０秒間成形品を金型間で保持した。
【００５６】
（比較例３）
図６は従来の通電ロールによる通電加熱方法を説明する概念図であり、符号14、14' は通電ロールである。比較例３として、図６に示すように、ブランクの短辺側と長辺側にそれぞれ円筒ロールを電極として配し、これらのロール間に電流を通じてブランクを通電加熱した。通電加熱による印可電流の上限は３００００Ａとした。次いでプレス成形をおこない、パンチが下死点に達した後、１０秒間成形品を金型間で保持した。
【００５７】
各例において、ブランクの均一加熱性は、それぞれのブランクが金型上にセットされた段階で、ブランクの短辺側から長辺側に向かって幅方向中央部の温度分布を測定した。製品の形状精度は、焼き入れした製品の反りやスプリングバック有無により判断した。製品の強度は、焼き入れした製品の断面より採取した試験片よりビッカース硬度を測定し、評価した。これらの結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】

【００５９】
図７は上述の実施例および比較例におけるブランクの温度分布をまとめて示すグラフである。図７からわかるように、実施例１、２および３では、全面に均一加熱されていた。また得られた製品の形状精度は表２に示すように、実施例１および２では極めて良好であり、実施例３でも良好であった。ただ、実施例３では、加熱途中でブランクが金型に接触しないように、加熱位置の金型からの高さ（距離）を調整する必要があった。さらにこれらの製品の強度は１５００MPa 前後有り、極めて強度の高いものであった。
【００６０】
一方、図７からわかるように、比較例１および比較例３ではブランクの短辺側での昇温量が大きく、長辺側では昇温量が不足する不均一な温度分布となった。
比較例３ではブランクの短辺側での昇温量が大きく、長辺側では昇温量が不足する不均一な温度分布となった。この後、プレス成形を行ったが、ダイ肩部で割れが観察された。また、昇温量が不足した部位では焼きが入らなかった。比較例２では、プレス機までの搬送時に約６００℃まで温度低下していたが、そのままプレス成形を実施した。
【００６１】
得られた製品の形状精度は表２の結果から判るように、形状凍結性が良くなく、次工程として形状修正工程が必要であった。また得られた製品の強度は、長手方向にバラツキやムラが大きく、昇温量に影響された。また、ロール外側においては焼きが入らなかった。
【００６２】
（実施例４）
パンチとダイ間のクリアランスを１．０mm（板厚の０．８倍）〜３．６mm（板厚の３．０倍）の範囲で種々変更した金型を使用し、実施例１に記載したのと同一条件でブランクに張力を作用させつつ同一条件でブランクを加熱し、同一形状の成形品にプレス成形した。次いで、プレス行程下死点での保持時間（Ｔ、単位は秒）を０．５秒〜１２．５秒の間で種々変更して焼入れをおこない、プレス後の下死点での保持条件が、得られる製品の強度に及ぼす影響を確認した。製品強度は、製品の断面より採取した試験片のマイクロビッカース硬度を測定し、平均硬さを求めて評価した。
【００６３】
図８は、得られた製品硬度に及ぼすクリアランス（d_c）と保持時間（Ｔ）の影響を示すグラフである。図の○印は焼き入れ硬度（Ｈv ）が４２０以上、４６０以下、△印はＨv が４２０未満、３９０以上、×印はＨv が３９０未満を意味する。○印は目標値に対して十分な硬度を有し、△印はやや未達であり、×印は目標未達であった。また、図８で、直線ａは保持時間Ｔ＝９｛（d_c／ｔ）−１｝の関係を示す線である。
【００６４】
得られた製品の形状精度はいずれも良好であった。しかしながらその強度は、図８からわかるように、クリアランスと保持時間により大きく変動し、クリアランスが大きくなるにつれて、また、保持時間が短くなるにつれて、平均焼き入れ硬さが低下した。クリアランスが板厚の２．０倍以下の場合で、成形品の保持時間が１秒以上、かつ、９｛（ｄ_c ／ｔ）−１｝秒以上の場合に４２０以上のＨv を有していた。
【００６５】
以上の例ではいずれもダイとパンチ間（型内）で加熱する場合を示したが、型外の加熱によっても、型内への若干の搬送時間を必要とするだけで、上述の実施例と同様にしておこなうことができる。この場合、型内への搬送時間に伴う温度変化、例えば上記台形形状のブランクであれば、短辺側の温度を若干高めに加熱しておくことでプレス加工時の温度分布をより良好に保つことができる。本発明の方法によれば、任意の場所の昇熱量を調節することが容易であるので、このような対応は極めて容易におこなうことができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、電極はブランクの端部に沿って配設するから、誘導加熱の場合のようにブランク形状毎に装置構成を変更する必要がない。また、個々の電極に供給する電力を微調整する方法であるので、ブランクの形状が多様に変化しても、全面を均一に加熱することができる。利用する熱源はジュール熱であるので、キュリー点以上の高温領域にも容易に加熱することができる。
【００６７】
さらに、加熱に要する設備がコンパクトであるので、金型内部（すなわちパンチとダイの間）または金型近傍においてブランクを加熱することができる。従って、従来のハースロール加熱炉によるようなブランクの搬送や、それに伴う温度変動がなく、高温均一加熱が容易に実現できるため、加工が容易なうえ、得られる製品の品質も優れている。
【００６８】
また、加熱後の温度低下が少ないために入熱量（電流）も少なく、ブランク加熱時のみ間欠的に通電すれば良いために、熱効率に優れる。
さらに加えて、プレス行程の下死点において成形品を適度な条件で保持し、成形品の形状精度を維持した状態で金型への抜熱効果を高めて焼き入れすることで、従来以上の焼き入れ硬度の上昇と焼き入れのバラツキ抑制が可能となる。
【００６９】
また、本装置は昇温装置自体がコンパクトに済むために、装置自体が比較的安価であり、設置面積も小さくてよいので、容易に実施できる。
以上述べたように本発明の方法及び装置に依れば、超高強度で、かつ、形状精度のよいプレス成形部品を改良されたプレス成形品を容易に得ることができる。従って例えば、自動車部品などの超高強度化が可能となり、ひいては自動車の安全性向上、車体軽量化効果による燃費低減に貢献できるのでその実用上の意義は大きい
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱間プレス装置の概略説明図である。
【図２】本発明により成形される製品の形状例を示す斜視図である。図２（ａ）はハット成形のような端部が開口した製品、図２（ｂ）は角筒絞りのような四周が閉じた製品を示す。
【図３】本発明におけるブランクの加熱方法を示す概略断面図である。
【図４】台形のブランクを例として、電極の配置例を示す概念図である。
【図５】パンチ１とダイ２間のクリアランス（d_c）を説明する概念図である。
【図６】従来の通電ロールによる通電加熱方法を説明する概念図である。
【図７】実施例および比較例におけるブランクの温度分布を示すグラフである。
【図８】熱間プレス後の焼き入れ強度に及ぼすダイとパンチ間のクリアランス（d_c）と保持時間との関係を示すグラフである。
【符号の簡単な説明】
1：パンチ、2：ダイ、3：板押さえ、4_a、4_b：電極、
5：ブランク、6：電源、7_a、７_b：アーム、8：温度計、
9_a、9_b：電力調整装置、10：通電加熱装置、
11：電力ケーブル、12：カウンタパンチ、
14、14'：ロール電極、16：ブランク端部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for hot pressing a metal plate and an apparatus thereof suitable for manufacturing a high-strength press-formed product used for a structural member for automobiles and the like. Specifically, by directly energizing and heating a metal plate (blank) cut into a predetermined shape, the temperature is uniformly raised to a predetermined processing temperature, and then holding a high-temperature molded product in the mold, The present invention relates to a hot press method for quenching a molded product to obtain an ultra-high-strength press-molded product with excellent shape accuracy and an apparatus suitable for the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, hot forming (die quench) has been performed in which a metal plate is heated to around 600 to 1100 ° C. and hot formed, and then quenched inside or outside the mold to obtain a high strength molded product. As the strength of the material increases, press molding becomes difficult. If the material is heated and hot-formed, the material becomes soft and the power required for forming becomes small, so press forming of a high-strength metal plate becomes relatively easy.
[0003]
Immediately after hot forming, if the molded product is quenched in a state where it is held in a mold, an ultra-high strength press product with excellent shape accuracy, which cannot be obtained by a normal method, can be obtained.
[0004]
In the hot forming, as a method for heating the blank, conventionally, a hearth roller heating furnace or a high frequency induction heating furnace is generally used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The hearth roller heating furnace is usually installed apart from the press device. Accordingly, there are problems that the temperature of the blank is lowered while the heated blank is conveyed onto the press die, temperature unevenness occurs, and surface oxidation proceeds. Although a method of increasing the heating temperature can be considered as a measure to reduce the temperature during conveyance, the blank becomes too soft and difficult to handle, and more heat is required to maintain the heating furnace at a high temperature, which increases productivity. There were problems such as high costs.
[0006]
In the induction heating method, when heating a rectangular blank, the end of the blank is preferentially heated, so temperature unevenness is likely to occur, and an appropriate heating coil shape according to the blank shape is studied and manufactured. Must. There is also a problem that the entire apparatus becomes large. Furthermore, heating efficiency falls when processing temperature shall be more than the Curie point of a metal plate. For this reason, there also existed a problem that the induction heating method was not suitable for the hot press molding of the ultra high strength member which requires the processing temperature of 900 degreeC or more.
[0007]
In JP-A-6-279840, as a heating method for a steel strip or the like, a pair of energizing rolls are brought into contact with the steel strip at intervals, and a current is passed through the steel plate between the rolls by energizing between the rolls. A so-called energization heating method is disclosed in which the steel strip is heated by using Joule heat generated in the heat treatment. This heating method is known to have a compact apparatus and good heating efficiency in the case of a steel strip.
[0008]
However, uniform heating is difficult when the energizing heating method using the energizing roll is applied to a blank cut into a predetermined shape. This is because the portion located outside the blank energizing roll is insufficiently heated. In addition, between the energizing rolls, uniform heating is possible in the case of a rectangular blank in which the blank width does not change, but the width varies, or a blank having a notch or the like in the middle (a “blank blank” compared to a rectangular blank) In this case, the heating is not uniform. For this reason, the energization heating method using the conventional energization roll as an electrode was unsuitable as a heating means of the hot press blank.
[0009]
As described above, the hot press is expected as a means of obtaining an ultra-high-strength press-molded product, but it is difficult to heat the blank efficiently and uniformly at a high temperature. The application of the strength member has not progressed, and the solution has been demanded.
[0010]
The object of the present invention is to solve these problems, to heat a blank uniformly to a high temperature range, and to easily obtain an ultra-high strength press-formed product with good shape accuracy and a hot pressing method of a metal plate An object is to provide a device suitable for this.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors paid attention to the fact that the current heating method is superior in terms of easiness of heating work and heating efficiency, and obtained the following knowledge as a result of various researches on the uniform heating method of the metal plate blank thereby. .
[0012]
Easily energize and heat a blank regardless of the shape of the blank by using a method in which a plurality of electrodes are brought into contact with the opposite ends of the blank and a current is applied between the electrodes. Can do.
[0013]
In order to heat the irregular blank stably and uniformly, Joule heat may be generated uniformly in each part of the blank. For this purpose, the power supplied to each electrode may be finely adjusted for each electrode in accordance with the shape of the blank to adjust the amount of Joule heat generated depending on the location in the blank.
[0014]
Joule heat is proportional to the square of the intensity of the current supplied to the electrodes, and is also proportional to the resistance between the electrodes. The resistance between the electrodes is proportional to the distance between the electrodes. In the case where the blank shape is not rectangular, the distance between the electrodes facing each other between both ends of the blank, that is, the resistance varies depending on the location, and as a result, the amount of Joule heat generated in the blank varies.
[0015]
In order to prevent this, it is preferable to adjust the power supplied to each electrode according to the distance between the electrodes. A known method may be used, but a method of maintaining a constant current intensity by providing a variable resistor between the power source and the electrode and adding a sufficient amount of resistance to compensate for the change in the distance between the electrodes. Alternatively, a method of adjusting the energization time so that the energization time adjustment device such as a timer switch is provided between the power source and the electrode and the temperature rise amount is constant is convenient and suitable.
[0016]
During energization heating, the center of the blank hangs down due to thermal expansion, which may hinder the molding operation. In order to avoid this, it is not essential, but it is preferable to give the electrode a clamping function and thereby apply an appropriate tension to the blank during heating.
[0017]
The electric heating is preferably performed inside the mold (that is, between the punch and the die) and is pressed without conveying the blank after heating. In addition, by optimizing the mold and press conditions and performing quenching in the mold as it is after hot forming, it is possible to easily obtain a press-molded part with high quenching efficiency, ultra-high strength and good shape accuracy. be able to.
[0018]
The present invention has been completed based on these findings, and the gist thereof is as follows.
(1) An electrode is attached to each of two or more opposite ends of the metal plate blank, and the blank is heated to a predetermined processing temperature by Joule heat generated by energization between the opposing electrodes. It is a hot pressing method of a metal plate that is hot-formed by using a pressing device equipped with a die, and the temperature distribution of the blank is adjusted by adjusting the power supplied to the electrode for each electrode. Uniformization A method of hot pressing a metal plate.
[0019]
(2) In the above (1), the power adjustment method is by adding a resistance between a power supply for supplying power and an electrode and controlling the strength of the current supplied to the electrode. Hot pressing method for metal plates.
[0020]
(3) The hot pressing method for a metal plate according to the above (1), wherein the power adjustment method is based on controlling an energization time of a current supplied to the electrode.
(4) The hot pressing method for a metal plate according to any one of (1) to (3) above, wherein the tip shape of the electrode has a spherical surface with a radius of 20 mm or less.
[0021]
(5) The blank is subjected to energization heating while applying a tensile force of 90% or less of the yield stress at the processing temperature of the metal plate to any one of the above (1) to (4), Hot pressing method for metal plates.
[0022]
(6) The blank is heated between the punch and the die before the start of the pressing process, the blank reaches the processing temperature, the energization is stopped, the blank is dropped on the die, and the electrode is out of the punch and die operating range. The method for hot pressing a metal plate according to any one of the above (1) to (5), wherein the hot pressing is performed.
[0023]
(7) Clearance between punch and die of the press device (d _c ) Is 0.8 times or more and 2.0 times or less of the plate thickness (t), and after the punch reaches the bottom dead center of the press stroke, the molded product is placed between the punch and the die for 1 second or more and 9 { (D _c / T) -1} seconds or more, The hot pressing method of the metal plate according to any one of the above (1) to (6).
[0024]
(8) A hot press apparatus that includes an electric heating device and hot forms a metal plate, the electric heating device including at least two pairs of electrodes connected to a power source, the power supply source and the electrode Power adjustment means are provided separately between In addition, the power adjustment means makes the temperature distribution of the metal plate uniform. The hot press apparatus characterized by the above-mentioned.
[0025]
(9) The hot press forming apparatus according to (8), wherein the electrode includes a clamp mechanism for holding a metal plate, and a tension transmission mechanism is connected to the clamp mechanism.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described together with illustrated examples.
1A and 1B are schematic explanatory views of a hot press apparatus according to the present invention. FIG. 1A shows the state before heating, and FIG. 1B shows the state after forming after heating.
[0027]
As illustrated in FIG. 1, the apparatus according to the present invention includes a punch 1, a die 2, a plate presser 3, and an electrode 4. _a 4 _b , Power supply 6, power adjustment device 9 _a , 9 _b , Power cable 11, arm 7 _a , 7 _b And the temperature sensor 8 and the like. Reference numeral 5 denotes a blank (metal plate) cut into a predetermined shape as a molding material. _a , 7 _b The arm is for applying tension to the blank.
[0028]
The illustrated example is a schematic diagram of molding by a single-acting press, but this mechanism can be realized even with a double-acting press.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the shape of a product molded according to the present invention. FIG. 2 (a) shows a product with an open end such as a hat molding, and FIG. 2 (b) shows a product with a closed four circumference such as a rectangular tube stop. These are examples in the case of being formed from a non-rectangular blank. The blank shape and the product shape are not limited to these, and are arbitrary.
[0029]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method for heating the blank 5. As shown in FIG. 3, the blank has its end 16 _a And 16 _b The electrode 4 _a And 4 _b 7 clamped by a clamp composed of _a And 7 _b The arm shown in FIG. 5 is energized and heated while being given a tension F in the direction of the white arrow in the figure.
[0030]
As shown in FIG. 3, it is desirable that the electrode has a spherical surface with a radius of 20 mm or less, and the blank is clamped from above and below by a pair of spherical head electrodes. By adopting such a spherical head electrode, the resistance around the electrode is increased, so that it is locally heated, and heating is also generated on the outside between the electrodes. As a result, uneven temperature of the entire blank can be prevented. If the radius of the tip of the electrode exceeds 20 mm, the above-mentioned local heating becomes insufficient, and the heat removal from the electrode increases, resulting in an increase in temperature unevenness.
[0031]
The electrode material should have excellent heat resistance, low electrical resistance, and low heat transfer coefficient in order to reduce heat removal by the mold. For example, copper alloy and FC material are preferable.
[0032]
The current supplied to the electrodes is used to power the blank uniformly, as shown in FIG. _a , 9 _b Is connected to the heating power source 6 via the, and the input current to each is adjusted.
[0033]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of electrode arrangement, using a trapezoidal blank 5 as an example. In FIG. 4, W ₁ Is the short side dimension of the blank, W ₂ Means the long side dimension, and L means the length. However, in the method and apparatus of the present invention, the blank shape does not need to be limited to a trapezoidal shape, but has a rectangular shape, a polygonal shape, a deformed blank shape including a curve, a blank having an opening inside, and a region having a partially different thickness. It can be applied to blanks of any form such as different thickness blanks.
[0034]
The opposite end 16 of the blank 5 _a , 16 _b Is sandwiched between electrodes. These electrodes are connected to a power source 6 via a power cable 11 and are connected between opposing electrodes (for example, 4 _a1 And 4 _b1 The Joule heat is generated in the blank 5 through an electric current.
[0035]
The number of electrodes attached to one end is arbitrary, but may be determined according to the size and shape of the blank.
Between the power supply 6 and each electrode 4, a power adjustment device (9 _a1 , 9 _b1 , 9 _a2 , 9 _b2 Etc.) and the amount of power supplied to each electrode is adjusted so that the current intensity between the electrodes is the same. Such power supply adjustment may be performed with at least one electrode. In short, uniform heating may be performed. The power adjustment of the entire energization heating apparatus is performed on the power supply side, and the power adjustment apparatus 9 is used for balancing the electrodes.
[0036]
Although it is desirable to provide the current adjusting device 9 on all the electrodes, it is not always necessary to provide the current adjusting device on all the electrodes in order to prevent uneven temperature. For example, a reference electrode may be provided, and this may not be provided with a current adjustment device as fine adjustment means.
[0037]
As the power adjustment method, a method of adjusting the current intensity using a variable resistor or the like or adjusting the energization time using a timer switch or the like is preferable because it is simple.
In the case of using a variable resistor, the resistance of the variable resistor may be adjusted in accordance with the change in resistance between the electrodes so that the current intensity is uniform between the electrodes. In this case, the resistance of the blank between the nth electrode is R _sn , The specific resistance of the blank is ρ, the cross-sectional area of the energized part is A, and the distance between the electrodes is d _sn Then R _sn Is R _sn = Ρ * d _sn / A can be obtained from the following relational expression. The resistance value to be given by the variable resistor is R _n Then (R _sn + 2R _n ) To be constant, R _n Can be adjusted.
[0038]
Here, it may be considered that the cross-sectional area A of the energized portion is equal to the product of the plate thickness and the electrode width. In the present invention, it is desirable to use a spherical head electrode, and the electrode width in that case may be determined from the relationship with heat conduction according to the heating time.
[0039]
When adjusting the energization time, for example, the energization time may be adjusted according to the distance between the electrodes via a timer switch so that the amount of temperature rise due to Joule heat is constant between the electrodes.
[0040]
In order to prevent sagging of the central part of the blank, it is desirable to apply tension in the direction of the white arrow shown in FIG. This tension is desirably about 90% or less of the yield stress at the processing temperature so that the workpiece does not undergo plastic deformation due to the tension.
[0041]
It is desirable that the electric heating is performed between the punch and the die before the start of the press process. If heating is performed between the punch and the die, after the blank has reached a predetermined temperature, the clamp is removed, the blank is dropped onto the mold, and the electrode is released out of the mold, thereby pressing immediately after the heating is completed. be able to. Accordingly, it is possible to eliminate the conveyance work and the accompanying blank temperature drop.
[0042]
When the electric heating is performed in the vicinity of the press device instead of the above place, after the blank reaches a predetermined temperature, the clamp is removed and the blank is conveyed to a mold and pressed.
[0043]
FIG. 5 shows the clearance between the punch 1 and the die 2 (d _c FIG. The molded product is held in the mold for an appropriate period of time with the punch reaching the bottom dead center. By this in-mold holding, the molded product can be quenched while maintaining a desired shape accuracy. At this time, in order to enhance the quenching effect, the clearance (d between the punch 1 and the die 2 shown in FIG. _c ) Is preferably about 0.8 to 2.0 times the plate thickness (t).
[0044]
Clearance (d _c ) Is less than 0.8 times the plate thickness, ironing may occur during the press process, and the blank may break or the mold may be damaged. When the clearance exceeds 2.0 times the plate thickness, the heat transfer between the mold and the molded product becomes small, the cooling effect is not sufficient, and uniform baking does not occur.
[0045]
Further, the holding time between the punch and the die of the molded product at the bottom dead center is 1 second or more, and 9 {(d _c / T) -1} seconds or more. The retention time is less than 1 second and 9 {(d _c / T) -1} seconds, it is not good because the heat removal from the molded product by the mold is insufficient or non-uniform, and the strength of the resulting product is insufficient or fluctuates.
[0046]
【Example】
A hat molded product having the shape shown in FIG. 2A was molded using the apparatus shown in FIG. The punch shoulder radius and die shoulder radius are each 10 mm, and the clearance between the punch and die (d _c ) Is the same as the plate thickness. A graphite-based lubricant was used as the lubricant. The blank shape is a trapezoid as shown in FIG. 4, thickness: 1.2 mm, length L: 200 mm, short side dimension W ₁ : 50mm, long side dimension W ₂ : A 440 MPa class cold-rolled high-tensile steel plate of 100 mm was used. The blank was heated to 950 ° C. by various methods, then press-formed, and the bottom dead center was maintained for a time corresponding to the hardenability of the steel sheet.
[0047]
Example 1
As shown in FIG. 4, five pairs of electrodes were disposed in the longitudinal direction of the blank. The electrode had a spherical head shape with a radius of 10 mm, and a blank was sandwiched from the upper and lower surfaces. Between each electrode and the power supply, there is a power conditioner (9 _a1 , 9 _b1 , 9 _a2 , 9 _b2 ,... Etc.) were used as variable resistors. In the case of this example, the distance d between the electrodes is determined by the specific resistance value ρ of the blank and the cross-sectional area A of the energized portion. _sn From the resistance R of the blank between the electrodes _sn Is R _sn = Ρ × d _sn / A can be obtained.
[0048]
The blank resistance value at each electrode position was obtained from the above formula, the resistance value required to make the current intensity between the electrodes the same was obtained, and the resistance value of each variable resistor was adjusted to that value. . Total resistance value for each energization circuit (for example, 9 _a1 Resistance value of 9 _b1 Table 1 shows the sum of the resistance values.
[0049]
[Table 1]

[0050]
The test was conducted according to the following procedure. First, the blank is clamped between the punch and the die by the electrode. The clamp mechanism, whose tip is composed of electrodes, is a robot arm 7 _a , 7 _b For example, it is supported from outside the mold. To prevent the blank from sagging during heating, a tension of 3 MPa corresponding to 50% of the blank yield stress at 950 ° C. was applied to the blank.
[0051]
Each electrode is energized and heated until the temperature at the center of the short side of the blank (point D in FIG. 4) reaches 950 ° C., then the clamp is removed, the blank is dropped onto the mold, and the electrode is removed from the mold. Then, press molding was performed, and after the punch reached the bottom dead center, the molded product was held between the molds for 10 seconds.
[0052]
(Example 2)
In Example 1, the power adjustment device (9 _a , 9 _b ), A timer switch was installed between each electrode and the power source, and the heating time of each electrode was controlled by time distribution as shown in Table 2. The other conditions were the same as in Example 1. That is, in order to prevent the blank from sagging during heating, a tension of 3 MPa corresponding to 50% of the blank yield stress at 950 ° C. was applied to the blank, followed by press forming, and the punch reached bottom dead center. After that, the molded product was held between the molds for 10 seconds.
[0053]
(Example 3)
In Example 1, except that heating was performed without applying tension to the blank, heating was performed under the same conditions as in Example 1, then press molding was performed under the same conditions, and after the punch reached bottom dead center, the molded product was placed in gold for 10 seconds. Held between molds.
[0054]
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that the resistance values of all variable resistors were set to “0”, heating was performed under the same conditions as in Example 1, then press-molded under the same conditions, and after the punch reached bottom dead center, 10 The molded product was held between molds for a second.
[0055]
(Comparative Example 2)
The blank was placed in a hearth roll heating furnace at a distance of 1 m from the press device, heated to 950 ° C, then transported to the press device, and the same mold as described in Example 1 was used. After press forming into the same shape as in Example 1 and the punch reached bottom dead center, the molded product was held between molds for 10 seconds.
[0056]
(Comparative Example 3)
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an energization heating method using a conventional energization roll, and reference numerals 14 and 14 'denote energization rolls. As Comparative Example 3, as shown in FIG. 6, a cylindrical roll was arranged as an electrode on each of the short side and the long side of the blank, and the blank was energized and heated through current between these rolls. The upper limit of the applied current by energization heating was 30000A. Next, press molding was performed, and after the punch reached bottom dead center, the molded product was held between molds for 10 seconds.
[0057]
In each example, the uniform heatability of the blank was measured at the stage where each blank was set on the mold, and the temperature distribution in the center in the width direction was measured from the short side to the long side of the blank. The shape accuracy of the product was judged by the warpage of the quenched product and the presence or absence of springback. The strength of the product was evaluated by measuring the Vickers hardness from a test piece taken from the cross section of the quenched product. These results are shown in Table 2.
[0058]
[Table 2]

[0059]
FIG. 7 is a graph collectively showing the temperature distribution of the blank in the above-described examples and comparative examples. As can be seen from FIG. 7, in Examples 1, 2, and 3, the entire surface was uniformly heated. Further, as shown in Table 2, the shape accuracy of the obtained product was extremely good in Examples 1 and 2, and was also good in Example 3. However, in Example 3, it was necessary to adjust the height (distance) from the mold at the heating position so that the blank did not contact the mold during heating. Furthermore, the strength of these products was around 1500 MPa, and the strength was extremely high.
[0060]
On the other hand, as can be seen from FIG. 7, in Comparative Examples 1 and 3, the temperature increase amount on the short side of the blank was large, and the temperature increase amount was insufficient on the long side.
In Comparative Example 3, the temperature increase amount on the short side of the blank was large, and the temperature increase amount was insufficient on the long side. Thereafter, press molding was performed, but cracks were observed at the die shoulder. In addition, no baking occurred at the portion where the temperature elevation amount was insufficient. In Comparative Example 2, the temperature dropped to about 600 ° C. during conveyance to the press, but press molding was performed as it was.
[0061]
As can be seen from the results in Table 2, the shape accuracy of the obtained product was not good in shape freezing property, and a shape correction step was necessary as the next step. Further, the strength of the obtained product was greatly varied and uneven in the longitudinal direction, and was influenced by the temperature rise. Further, no baking occurred on the outside of the roll.
[0062]
Example 4
The clearance between the punch and the die was described in Example 1 by using various molds in the range of 1.0 mm (0.8 times the plate thickness) to 3.6 mm (3.0 times the plate thickness). The blank was heated under the same conditions while applying a tension to the blank under the same conditions as above, and press-molded into a molded product having the same shape. Next, quenching is performed by changing the holding time at the bottom dead center of the press stroke (T, unit: second) between 0.5 seconds and 12.5 seconds, and the holding conditions at the bottom dead center after pressing are as follows. The effect on the strength of the obtained product was confirmed. The product strength was evaluated by measuring the micro Vickers hardness of a test piece taken from the cross section of the product and determining the average hardness.
[0063]
FIG. 8 shows the clearance (d _c ) And the influence of holding time (T). In the figure, ◯ indicates that the quenching hardness (Hv) is 420 or more and 460 or less, Δ indicates that the Hv is less than 420, 390 or more, and X indicates that the Hv is less than 390. The mark “◯” had a sufficient hardness with respect to the target value, the mark “Δ” was not achieved, and the mark “×” was not achieved. Further, in FIG. 8, the straight line a represents the holding time T = 9 {(d _c / T) -1}.
[0064]
The shape accuracy of the obtained products was good. However, as can be seen from FIG. 8, the strength fluctuated greatly depending on the clearance and holding time, and the average quenching hardness decreased as the clearance increased and the holding time decreased. When the clearance is 2.0 times or less of the plate thickness, the holding time of the molded product is 1 second or more and 9 {(d _c / T) -1} and had a Hv of 420 or more.
[0065]
In the above examples, the case where heating is performed between the die and the punch (inside the mold) is shown. However, even when heating outside the mold requires only a slight conveyance time into the mold, It can be done in the same way. In this case, if the temperature changes with the conveyance time into the mold, for example, the above-mentioned trapezoidal blank, the temperature distribution during press processing is kept better by heating the temperature on the short side slightly higher. be able to. According to the method of the present invention, since it is easy to adjust the amount of heat increase at an arbitrary place, such correspondence can be performed very easily.
[0066]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, since the electrodes are arranged along the end of the blank, it is not necessary to change the apparatus configuration for each blank shape as in the case of induction heating. In addition, since the power supplied to the individual electrodes is finely adjusted, the entire surface can be uniformly heated even if the shape of the blank changes variously. Since the heat source to be used is Joule heat, it can be easily heated to a high temperature region above the Curie point.
[0067]
Furthermore, since the equipment required for heating is compact, the blank can be heated inside the mold (that is, between the punch and the die) or in the vicinity of the mold. Therefore, there is no blank conveyance like a conventional hearth roll heating furnace and temperature fluctuations associated therewith, and high temperature uniform heating can be easily realized. Therefore, processing is easy and the quality of the obtained product is excellent.
[0068]
Moreover, since the temperature drop after heating is small, the amount of heat input (current) is also small, and it is only necessary to energize intermittently only during blank heating, so that the thermal efficiency is excellent.
In addition, by holding the molded product at an appropriate condition at the bottom dead center of the press stroke and maintaining the shape accuracy of the molded product to enhance the heat removal effect on the mold and quenching, It is possible to increase quenching hardness and suppress quenching variation.
[0069]
In addition, since the temperature raising device itself is compact, the device itself is relatively inexpensive and can be easily implemented because the installation area may be small.
As described above, according to the method and apparatus of the present invention, it is possible to easily obtain a press-molded product with an improved high-strength press-molded part having good shape accuracy. Therefore, for example, it is possible to increase the strength of automobile parts and the like, and as a result, it can contribute to the improvement of automobile safety and the reduction of fuel consumption due to the effect of reducing the weight of the vehicle body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a hot press apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the shape of a product molded according to the present invention. FIG. 2 (a) shows a product with an open end such as hat molding, and FIG. 2 (b) shows a product with closed four rounds such as a rectangular tube stop.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a blank heating method in the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an arrangement example of electrodes by taking a trapezoidal blank as an example.
[Fig. 5] Clearance between punch 1 and die 2 (d _c FIG.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a conventional energization heating method using energizing rolls.
FIG. 7 is a graph showing temperature distribution of blanks in Examples and Comparative Examples.
FIG. 8 shows the effect of the clearance between die and punch on the quenching strength after hot pressing (d _c ) And the retention time.
[Brief description of symbols]
1: Punch, 2: Die, 3: Board presser, 4 _a ,Four _b :electrode,
5: Blank, 6: Power supply, 7 _a , 7 _b : Arm, 8: Thermometer,
9 _a , 9 _b : Power adjustment device, 10: Electric heating device,
11: Power cable, 12: Counter punch,
14, 14 ': Roll electrode, 16: Blank end.

Claims

An electrode is attached to each of two or more opposite ends of the metal plate blank, and the blank is heated to a predetermined processing temperature by Joule heat generated by energization between the opposite electrodes, and this is provided with a punch and a die. A method of hot pressing a metal plate to be hot-formed by using a pressing device, wherein the electric power supplied to the electrode is adjusted for each electrode to make the temperature distribution of the blank uniform Hot pressing method.

2. The metal plate according to claim 1, wherein the power adjustment method is by adding a resistance between a power source that supplies power and an electrode, and controlling a strength of a current supplied to the electrode. Hot pressing method.

The method for hot pressing a metal plate according to claim 1, wherein the power adjustment method is based on controlling a current application time of the current supplied to the electrode.

The method for hot pressing a metal plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the tip shape of the electrode has a spherical surface with a radius of 20 mm or less.

The hot pressing of a metal plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the blank is subjected to energization heating while applying a tensile force of 90% or less of the yield stress at the processing temperature of the metal plate. Method.

The blank is heated between the punch and the die before the start of the press stroke, and when the blank reaches the processing temperature, the energization is stopped, the blank is dropped on the die, and the electrode is retracted outside the working range of the punch and the die. A hot pressing method for a metal plate according to any one of claims 1 to 5, wherein hot pressing is performed.

The clearance (dc) between the punch and die of the press device is 0.8 times or more and 2.0 times or less of the plate thickness (t), and after the punch reaches the bottom dead center of the press stroke, the molded product is punched. The method of hot pressing a metal plate according to any one of claims 1 to 6, wherein the holding is performed for 1 second or more and 9 {(dc / t) -1} seconds or more between the dies.

A hot press apparatus that includes an electric heating device and hot-forms a metal plate, the electric heating device including at least two pairs of electrodes connected to a power source, and between the power supply source and the electrode The hot press apparatus is characterized in that an electric power adjusting means is individually provided , and the electric power adjusting means equalizes the temperature distribution of the metal plate .

The hot press forming apparatus according to claim 8, wherein the electrode includes a clamp mechanism for holding a metal plate, and a tension transmission mechanism is connected to the clamp mechanism.