JP4828267B2 - 熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板材に対する形状付与と焼入れとを同時に行う熱間プレス成形に関し、特に、横断面がほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状をなす成形品（閉断面形状品）を熱間プレス成形によって製造可能とする熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法に関するものである。

従来、ドアインパクトビームやバンパーリインフォースメント等の車両用衝突補強材を熱間プレス成形によって製造することが提案されている（例えば特許文献１，２参照）。「熱間プレス成形」とは、所定の焼入れ可能温度に加熱されて高温状態にある金属板材を相対的に低温のプレス型を用いてプレス成形（及び必要に応じ型拘束）することにより、金属板材に対する形状付与と焼入れとを同時に行うプレス成形手法をいう。熱間プレス成形によれば、金属板材の成形性や成形後の形状精度を損なうことなく、軽量で高強度な成形品を比較的安価に製造することができる。

特開２００３−２３１９１５号公報（図４の製品は開放断面形状） 特開２００２−１０２９８０号公報

しかしながら、従来の熱間プレス成形法は、高温状態の金属板材を１回限りの型押し動作でごく普通にプレス成形するという単純な手順によるものであった。このため、従来の熱間プレス成形法は、成形後の横断面が一方に開口した開放断面形状（例えばハット型断面形状）を持つような製品にしか適用されておらず（例えば特許文献１の図４参照）、横断面が中空な閉断面形状をなす製品を熱間プレス成形法によって製造する事例は見当たらない。つまり従来の熱間プレス成形法では、プレス型での型押しの際に金属板材（又は成形された製品）の全体を一度に冷やし、全体を急速に硬化させてしまうため、二次的なプレス加工を施すことが困難な状況に陥ってしまう。それ故、従来の熱間プレス成形法の適用対象は、横断面が開放断面形状の製品に限られていた。

本発明の目的は、金属板材に対する形状付与と焼入れとを同時に行う熱間プレス成形の長所を生かしながら、横断面がほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状をなす成形品（閉断面形状品）を製造可能とする、熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法を提供することにある。

請求項１の発明は、平板状の第１成形部及びそれに連続する平板状の第２成形部を有する金属板材を準備する板材準備工程と、前記金属板材の全体を焼入れ可能な温度に加熱する加熱工程と、前記焼入れ可能な温度よりも低温の第１のプレス型機構を用いて、前記金属板材のうちの焼入れ可能な温度状態にある第１成形部にプレス成形を施すことにより、前記第１成形部に対し横断面が一方に開口した開放断面形状を付与された一次成形品を得ると共に、前記第１成形部に焼入れを行う第１の熱間プレス成形工程と、前記焼入れ可能な温度よりも低温の第２のプレス型機構を用いて、前記一次成形品のうちの焼入れ可能な温度状態にある第２成形部にプレス曲げ成形を施すことにより、前記一次成形品の第１成形部における開放断面形状を、曲げ成形された第２成形部によって横断面がほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状に変化させた二次成形品を得ると共に、前記第２成形部に焼入れを行う第２の熱間プレス成形工程とを備えることを特徴とする熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法である。

本発明の方法によれば、第１の熱間プレス成形工程で、金属板材のうちの第１成形部に対してだけ開放断面形状の付与及び焼入れを行うことにより、開放断面形状に成形された第１成形部と未成形の第２成形部とを有する一次成形品が暫定的にできあがる。それに続く第２の熱間プレス成形工程で、前記一次成形品のうちの第２成形部に対してプレス曲げ成形及び焼入れを行うことにより、前記第１成形部における開放断面形状が、曲げ成形された第２成形部によってほぼ又は完全に閉じられ、その結果、横断面が中空な閉断面形状に変化した二次成形品（つまり閉断面形状品）が完成する。このように、焼入れ可能な温度に加熱された金属板材の第１成形部及び第２成形部に対し、各部が焼入れ可能な温度状態を保っている間に段階的にプレス成形及び焼入れを施すという一連の手順を採用したことで、個々の段階の成形品に対し部分的に同時焼入れを行いながら、開放断面形状の一次成形品を中空な閉断面形状の二次成形品に変化させることが可能となった。従ってこの方法によれば、金属板材に対する形状付与と焼入れとを同時に行う熱間プレス成形の長所を生かしながら、横断面がほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状をなす成形品（閉断面形状品）を円滑且つ確実に製造することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法において、前記板材準備工程で準備される金属板材は、両端に一対の突片部を含んでなる平板状の第１成形部と、前記一対の突片部のうちの少なくとも一方に連続する平板状の第２成形部とを有し、前記第１の熱間プレス成形工程では、前記金属板材の第１成形部に対し、長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ、各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジ、及び、各側部フランジに対してほぼ直角に曲げられた前記一対の突片部を付形することにより、横断面が中央フランジと反対側に開口した開放断面形状を付与された一次成形品を得ると共に、前記第２の熱間プレス成形工程では、前記一次成形品の第１成形部における開放断面形状を、前記中央フランジ、前記一対のウェブ、前記一対の側部フランジ、各側部フランジに対してほぼ直角に曲げられた前記一対の突片部、及び、曲げ成形された第２成形部によって区画されるところの、横断面が略凸字型のほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状に変化させた二次成形品を得ることを特徴とする。

請求項２によれば、金属板材に対する形状付与と焼入れとを同時に行う熱間プレス成形の長所を生かしながら、横断面が略凸字型のほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状の二次成形品に由来する閉断面形状品を円滑且つ確実に製造することができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法において、前記第１の熱間プレス成形工程で用いられる第１のプレス型機構は、固定台座、及び、その固定台座によってハット型断面成形位置と突片曲げ成形位置との間を切替え配置可能に支持された二段階切替え型から構成される一次成形用固定型と、前記一次成形用固定型に対して接近離間可能に設けられた一次成形用可動型とを備えており、前記二段階切替え型がハット型断面成形位置に配置された前記一次成形用固定型を前記一次成形用可動型で押圧することにより、前記金属板材の第１成形部に対し、前記中央フランジ、前記一対のウェブ及び前記一対の側部フランジによって区画されるところのハット型断面形状を付与し、次いで、前記二段階切替え型の位置がハット型断面成形位置から突片曲げ成形位置に切り替わるまで前記一次成形用固定型を前記一次成形用可動型で更に押圧することにより、前記金属板材の第１成形部の一対の突片部が前記各側部フランジに対してほぼ直角に曲げられてなる前記一次成形品を得ることを特徴とする。

請求項３によれば、固定台座及び二段階切替え型から構成される一次成形用固定型、並びに、一次成形用可動型を備えてなる第１のプレス型機構を用いることにより、二段階切替え型に対する一次成形用可動型の段階的な押圧操作に基づいて、中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び各側部フランジに対してほぼ直角に曲げられた一対の突片部によって区画されるところの、横断面が中央フランジと反対側に開口した開放断面形状を付与された一次成形品を、円滑且つ確実に得ることができる。

請求項４の発明は、請求項１，２又は３に記載の熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法において、前記第２の熱間プレス成形工程で用いられる第２のプレス型機構は、前記一次成形品のうちの開放断面形状が付与された第１成形部を保持するための二次成形用固定型と、前記二次成形用固定型によって保持された一次成形品のうちの第２成形部を曲げ倒すべく、前記二次成形用固定型を幅方向に横切るようにスライド可能に設けられた二次成形用可動型とを備えることを特徴とする。

請求項４によれば、二次成形用固定型及び二次成形用可動型を備えてなる第２のプレス型機構を用いることにより、二次成形用可動型が二次成形用固定型の幅方向へスライドすることに付随する、一次成形品の第２成形部の曲げ倒し押圧操作に基づいて、開放断面形状が付与された第１成形部を中空な閉断面形状の二次成形品に円滑且つ確実に変化させることができる。同時に、曲げ倒された第２成形部に対し焼入れを行うことができる。

本発明の熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法によれば、金属板材に対する形状付与と焼入れとを同時に行う熱間プレス成形の長所を生かしながら、横断面がほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状をなす成形品（閉断面形状品）を円滑且つ確実に製造することができる。

以下、本発明を車両用衝突補強材の一種であるドアインパクトビームの本体部の製造に適用した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図９に示すような金属板材としてのスチール鋼板Ｍから、図１０及び図１１に示すような閉断面形状品としてのドアインパクトビームの本体部１０を製造する。

先ず、出発材となる金属板材としてのスチール鋼板を準備する。図９に示すように、スチール鋼板Ｍは、均一な板厚（例えば０．５〜２ｍｍ）の平らな板材として形成され、平板状の第１成形部Ｍ１及び平板状の第２成形部Ｍ２の二つの部分から構成されている。スチール鋼板の第１成形部Ｍ１は、大きな矩形状の本体部と、その本体部の幅方向両端において各々小さな矩形状をなす左右一対の突片部１４とから構成されている。スチール鋼板の第２成形部Ｍ２（図９において斜線を付した部分）は、左の突片部１４に連続した矩形状の延出部として構成されている。なお、この鋼板Ｍを構成するスチール鋼は添加元素として、Ｃ：０．１８〜０．２５質量％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％、Ｍｎ：１．１５〜１．４０質量％、Ｃｒ：０．１５〜０．２５質量％、Ｂ：０．０００５〜０．００２０質量％を含有し、その余がＦｅ及び不純物元素からなるものである。

次に、金属板材Ｍを例えば電気加熱炉で約９００℃に加熱する。この加熱温度は、上記スチール鋼をオーステナイト化して焼入れ可能な状態とするに十分な温度である。金属板材Ｍが約９００℃に加熱されたら、加熱炉から取り出して第１のプレス型機構に素早くセットし（図２参照）、第１の熱間プレス成形を施す。なお、本実施形態では、金属板材Ｍを加熱炉から取り出して第１のプレス型機構にセットし、第１のプレス型機構による付形及び焼入れ操作を開始するまでの時間を約３秒とした（図１３参照）。

［第１の熱間プレス成形工程について］
図１に示すように、第１の熱間プレス成形工程で用いられる第１のプレス型機構は、一次成形用固定型としての下型２０及び一次成形用可動型としての上型３０を備えている。下型２０は、固定台座２１と、その固定台座２１によって上下位置切替え可能に支持された二段階切替え型２５とから構成されている。

固定台座２１は左右一対の支持壁２２を有し、両支持壁２２の間に二段階切替え型２５を保持している。また、固定台座２１は、各支持壁２２の上面にあたる水平な基準面２２ａから上方に突出した左右一対の付形突部２３を有している。各付形突部２３は略直方体形状をなし、それぞれが水平な頂面２３ａ及び垂直な内壁面２３ｂを有している。

二段階切替え型２５は、付形面として機能する水平な上面２６と、当該切替え型の中央部において長手方向に延び且つ前記上面２６に開口した付形溝２７とを有している。この二段階切替え型２５は、図１〜図３に示す上段位置（ハット型断面成形位置）と、図４に示す下段位置（突片曲げ成形位置）との間を切替え配置可能なように固定台座２１によって支持されている。二段階切替え型２５の上段位置への配置時には、二段階切替え型２５の上面２６が、固定台座２１の各付形突部の頂面２３ａと面一になることで、これらの面（２３ａ，２６）上に金属板材Ｍを水平載置することが可能になる。二段階切替え型２５の下段位置への配置時には、二段階切替え型２５の上面２６が、固定台座２１の基準面２２ａとほぼ面一となる。

なお、二段階切替え型２５の下側には、例えば強力なバネ等からなるダイクッション機構（図示略）が配設されている。このダイクッション機構により、通常時、二段階切替え型２５は上段位置に配置される。他方、上から下に向かう強力な押圧力を受けたときには二段階切替え型２５はダイクッションの作用に抗して下段位置に切替え配置される。

一次成形用可動型としての上型３０は、前記下型２０の上方において垂直移動可能（即ち下型２０に対し接近離間可能）に配設されている。上型３０の長さ及び幅は下型２０の二段階切替え型２５の長さ及び幅にほぼ一致し、上型３０と下型の二段階切替え型２５とは互いに対向配置されている。そして、上型３０はその下面側において、二段階切替え型２５の付形溝２７に嵌合可能な付形突条部３１を有している。

図１に示すように、待機時には、下型の二段階切替え型２５は上段位置に配置されると共に、上型３０はその上方の待機位置に配置される。そこへ加熱炉で加熱された金属板材Ｍを搬送し、図２に示すように、金属板材Ｍを二段階切替え型２５の上面２６及び左右の付形突部の頂面２３ａの上にセット（載置）する。セット完了後直ちに上型３０を図２の待機位置から垂直下向きに下動させ、上型３０で金属板材の第１成形部Ｍ１を押圧しながら、上型の付形突条部３１を二段階切替え型の付形溝２７内に嵌入させる。すると、図３に示すように、上型３０（破線で示す）と二段階切替え型２５との嵌合関係に合致するように、金属板材の第１成形部Ｍ１が横断面ハット型に成形される。より具体的には、金属板材の第１成形部Ｍ１に、中央フランジ１１、左右一対のウェブ１２及び左右一対の側部フランジ１３が付形され（図１０，１１参照）、これらによって横断面ハット型の開放断面形状が成形される。

図３の状態から更に上型３０で二段階切替え型２５を押圧することにより、上型３０と二段階切替え型２５とが見掛け上一体となって更に下動し、二段階切替え型２５が図３の上段位置から図４の下段位置に切り替わる。二段階切替え型２５の配置切替えに伴い、図３の状態では左右の付形突部の頂面２３ａ上に載置されているに過ぎなかった金属板材第１成形部Ｍ１の左右の突片部１４が、左右の付形突部２３による相対突上げを受けて、図４に示すように側部フランジ部１３に対してほぼ直角に折り曲げられ、各付形突部の内壁面２３ｂに沿って垂直に起立した状態に成形される。

このように図２から図４にいたる一連の型押し操作により、金属板材の第１成形部Ｍ１には、中央フランジ１１、左右一対のウェブ１２、左右一対の側部フランジ１３及び各側部フランジ部１３に対してほぼ直角に曲げられた左右一対の突片部１４が付形され、これらによって、横断面が中央フランジ１１と反対側に開口した開放断面形状を付与された一次成形品が成形される。

なお、図４に示す型押し終了時には、左右の突片部１４は、付形突部の内壁面２３ｂに接触するので伝導伝熱によって急速に冷却されるが、左の突片部１４に連続する第２成形部Ｍ２は、下型２０及び上型３０のいずれの部位にも接しておらず、従って伝導伝熱による冷却を受けない。

図１３のグラフは、金属板材Ｍを加熱炉から取り出した後の第１成形部Ｍ１及び第２成形部Ｍ２の温度の経時変化を示す。図１３のグラフ中、３〜５秒の範囲が第１の熱間プレス成形工程に対応し、５〜６秒の範囲が工程切替えのための一次成形品の型外し・搬送時間に対応する。加熱炉からの取り出し時点（０秒時）では金属板材Ｍは約９００℃に加熱されていたが、金属板材Ｍの下型２０へのセット完了と同時に上型３０による型押しを開始した時点（３秒時）では、金属板材の第１成形部Ｍ１及び第２成形部Ｍ２ともに約８００℃であった。型押し開始（３秒時）から２秒後の型押し終了時（５秒時）には、下型２０及び上型３０による挟圧を受けた第１成形部Ｍ１は約４００℃にまで低下した。これに対し、この間、下型２０及び上型３０による直接接触を受けていない第２成形部Ｍ２の温度低下は自然放冷程度にとどめられた。第１の熱間プレス成形工程で得られた一次成形品を下型２０から取り外し、第２のプレス型機構にセットした時点（６秒時）では、第１成形部Ｍ１が約４００℃であったのに対し、第２成形部Ｍ２は約７００℃の高温状態を保っていた。

［第２の熱間プレス成形工程について］
図５に示すように、第２の熱間プレス成形工程で用いられる第２のプレス型機構は、二次成形用固定型としての保持型４０及び二次成形用可動型としての横スライド型５０を備えている。

保持型４０は、側部フランジ１３の支持面として機能する水平な上面４１と、当該保持型４０の中央部において長手方向に延び且つ前記上面４１に開口した保持溝４２とを有している。また、保持型４０は、前記水平な上面４１から上方に突出した左右一対の保持突部４３を有している。各保持突部４３は略直方体形状をなし、それぞれが水平なガイド頂面４３ａ及び垂直な内壁面４３ｂを有している。本実施形態では、保持型４０の保持溝４２、水平な上面４１及び各保持突部４３の垂直な内壁面４３ｂが協働して、一次成形品のうちの開放断面形状が付与された第１成形部Ｍ１を、保持型４０の幅方向に対し移動不能に保持するための保持手段を構築する。

横スライド型５０は、保持型４０の左右の保持突部４３の上に橋架け可能な大きさの略直方体形状をなしている（図７参照）。この横スライド型５０は保持型４０の上方にあって、前記左右の保持突部４３の水平なガイド頂面４３ａを含む仮想水平面に沿い、保持型４０をその幅方向に横切るようにスライド可能（即ち水平に往復移動可能）に配設されている。なお、図５〜図８に横スライド型５０の支持・駆動機構は図示されていない。

図５に示すように、第２のプレス型機構の待機時には、横スライド型５０は保持型４０の左側の待機位置に配置されている。そこへ、上記第１の熱間プレス成形工程で成形された一次成形品を搬送し、図６に示すように保持型４０に素早くセットする。セット完了時には、一次成形品の中央フランジ１１及び一対のウェブ１２が保持溝４２内に配置され、左右の側部フランジ１３が水平な上面４１上に載置され、左右の突片部１４が左右の保持突部の内壁面４３ｂに沿って配置される。これにより、一次成形品のうちの開放断面形状が付与された第１成形部Ｍ１が、保持型４０によって移動不能に保持される。このとき、左の突片部１４に連続する第２成形部Ｍ２は、左の保持突部４３のガイド頂面４３ａよりも上方に突出すると共に、ほぼ垂直に起立した姿勢をとる。

一次成形品のセット完了後直ちに、横スライド型５０を図６の待機位置から水平方向右向きに移動させる。そして、横スライド型５０の前端部５１で第２成形部Ｍ２を右方向に押圧し、横スライド型５０の水平移動に伴って第２成形部Ｍ２を押し倒すようにして折り曲げる。この時点では、前述のように第２成形部Ｍ２は約７００℃程度の温度を保ち一定の柔軟性を有しているため、左の突片部１４と第２成形部Ｍ２との境界線位置で、第２成形部Ｍ２は左の突片部１４に対しほぼ直角に折れ曲がる。図７に示すように、横スライド型５０の前端部５１が右の保持突部４３のガイド頂面４３ａに達した段階で、第２成形部Ｍ２はほぼ完全な水平状態に折り曲げられ、左右の突片部１４を架橋する水平な背板部１５（図１０，１１参照）として付形される。その後、図８に示すように、横スライド型５０を左方向に水平移動させて元の待機位置に復帰させることで、保持型４０から二次成形品を型外し可能となる。図１０及び図１１は型外し後の製品を示す。

図１３のグラフ中、６〜８秒の範囲が第２の熱間プレス成形工程に対応し、８〜９秒の範囲が保持型４０からの二次成形品の型外し及び放冷場所への搬送時間に対応する。一次成形品の保持型４０へのセット完了と同時に横スライド型５０による型押しを開始した時点（６秒時）では、一次成形品の第２成形部Ｍ２は約７００℃の温度を保っていたが、型押し開始（６秒時）から２秒後の型押し終了時（８秒時）には、第２成形部Ｍ２は約３００℃にまで低下した。この間、第１成形部Ｍ１は、型押し開始時（６秒時）の約４００℃から、その１秒後の７秒時には約２２０℃なり、型押し開始から２秒後の８秒時には約１８０度にまで低下した。なお、一次成形品の第２成形部Ｍ２は、放冷場所に移された直後（９秒時）は約３００℃であったが、それから約４秒後の１３秒時には約２００度にまで低下した。

［実施形態の総括］
スチール鋼に対する焼入れとは、約８００乃至９００℃以上の高温度でオーステナイト域にある金属組織を急冷却によりマルテンサイト変態させることをいい、一般的には、約９００℃の高温状態から、２０℃／秒の以上の冷却速度で２２０℃以下にまで冷却することが焼入れの必要条件とされている。この点、本実施形態の焼入れ処理を振り返ると、前記第１成形部Ｍ１は炉出し直後の約９００℃から確実に２２０℃を下回った約１８０℃に達するまでに約８秒を要しており、この間の第１成形部Ｍ１の平均冷却速度Ｖ１は（９００−１８０）／８＝９０℃／秒であり、上記焼入れの必要条件を満たしている。また、前記第２成形部Ｍ２は炉出し直後の約９００℃から確実に２２０℃を下回った約２００℃に達するまでに約１３秒を要しており、この間の第２成形部Ｍ２の平均冷却速度Ｖ２は（９００−２００）／１３＝約５４℃／秒であり、上記焼入れの必要条件を満たしている。従って本実施形態によれば、第１成形部Ｍ１と第２成形部Ｍ２とで焼入れ条件が異なっているものの、いずれの部位も第１及び第２の熱間プレス成形工程を経て確実に焼入れがなされており、焼入れに基づく強度向上（金属組織の硬化）が十分に図られている。

このように本実施形態によれば、焼入れ可能な温度に加熱された金属板材Ｍの第１成形部Ｍ１及び第２成形部Ｍ２に対し、各部が焼入れ可能な高温状態を保っている間に段階的にプレス成形及び焼入れを施すという一連の手順を採用したことで、個々の段階の一次成形品又は二次成形品に対し部分的に同時焼入れを行いながら、開放断面形状の一次成形品（図４参照）を中空な閉断面形状の二次成形品（図８参照）に変化させることができる。従って、本実施形態の段階的熱間プレス成形方法によれば、金属板材Ｍに対する形状付与と焼入れとを同時に行う熱間プレス成形の長所を生かしながら、横断面がほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状を持つ成形品としてのドアインパクトビームの本体部（図１０，１１参照）を円滑且つ確実に製造することができる。

ちなみに、図１から図８にいたる一連の工程を経て製造されるドアインパクトビームの本体部１０は、図１０及び図１１に示すように、その長手方向のほぼ全体にわたって延びる中央フランジ１１、左右一対のウェブ１２及び左右一対の側部フランジ１３を備えている。中央フランジ１１は、その前面（図１０，１１では下面）を当該ビームでの主たる衝突面として提供するものであって、その幅方向両側辺に位置する左右のウェブ１２の前端部（図１０，１１では下端部）同士を連結している。各ウェブ１２は中央フランジ１１に対してほぼ直角に設けられ、二つのウェブ１２は略平行な対面関係にある。各ウェブ１２の後端部（図１０，１１では上端部）には、側部フランジ１３が幅方向外側に延出するように設けられ、両側部フランジ１３とも中央フランジ１１と略平行な関係にある。なお、中央フランジ１１、ウェブ１２及び側部フランジ１３は、金属板材の第１成形部Ｍ１の本体部分を横断面ハット型に成形したものである。

更に、各側部フランジ１３の中程には左右一対の突片部１４が設けられている。これら突片部１４は、側部フランジ１３の外端部に連結され且つ当該側部フランジ１３に対してほぼ直角に立設されている。そして、左の突片部１４の上端部には、当該左の突片部１４に対し直角に折り曲げられた第２成形部Ｍ２により構成されるところの背板部１５が設けられている。この背板部１５は左右の突片部１４間を橋架けするように設けられ、中央フランジ１１及び側部フランジ１３に対して略平行な関係にある。このように図１０及び図１１の成形品では、中央フランジ１１、左右のウェブ１２、左右の側部フランジ１３、左右の突片部１４及び背板部１５（第２成形部Ｍ２）により、横断面が略凸字型のほぼ閉じた閉断面形状が区画形成されている。

なお、図１０及び図１１に示すドアインパクトビームの本体部１０は、熱間プレス成形により製造された中空なスチール製品なので、比較的軽量であるにもかかわらず、機械的強度等に優れている。また、ドアインパクトビーム中央部分の横断面形状が略凸字型の閉断面形状であるので、従来の開放断面形状のドアインパクトビームに比べ、前後方向への耐荷重性及び衝突時の衝撃吸収性能が大幅に向上する。

［変更例］上記実施形態では、図９に示すように、第１成形部Ｍ１の一方の突片部１４のみに第２成形部Ｍ２が連続した金属板材Ｍを使用したが、第１成形部Ｍ１の二つの突片部１４のそれぞれに第２成形部Ｍ２’が連続した金属板材を出発材として用いてもよい。その場合には図１２に示すように、第２の熱間プレス成形工程において、左右一対の横スライド型５０を用い、一次成形品の左右の突片部１４にそれぞれ連続する左右の第２成形部Ｍ２’を垂直起立状態から水平状態に曲げ倒して、二つの背板部１５’を熱間成形することが好ましい。

［変更例］上記実施形態では、金属板材Ｍとして上述のようなスチール鋼板を使用したが、亜鉛めっきが施された防錆タイプのスチール鋼板を使用してもよい。使用可能な亜鉛めっきスチール鋼板としては、添加元素として、Ｃ：０．１５〜０．２５質量％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．５〜２．０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．２５質量％、Ｂ：０．０００５〜０．００２０質量％を含有し、その余をＦｅ及び不純物元素が占める鋼板を例示することができる。なお、ここに例示した亜鉛めっきスチール鋼板を使用する場合には、亜鉛めっき層における粒界割れを回避すべく、第１の熱間プレス成形の開始温度を上記実施形態の場合よりも若干低く設定することが好ましい。

［変更例］上記第１及び第２のプレス型機構において、各型の内部に、冷却水循環通路などの型冷却構造を設けてもよい。その場合には、型押し操作の連続によって各型の温度が徐々に高まる事態を未然に防止して、焼入れの確実性を維持することができる。

［変更例］上記実施形態では、第２の熱間プレス成形工程において、図５に示す保持型４０を用いて一次成形品を移動不能に保持したが、第１の熱間プレス成形工程で用いられた下型２０を、そのまま第２の熱間プレス成形工程における保持型４０の代わりとして利用してもよい。具体的には、一次成形品のプレス成形が完了した図４の状態から上型３０を上方に離間させた後、一次成形品を保持した状態にある下型２０（＝固定台座２１＋二段階切替え型２５）の上方左横に横スライド型５０を待機させる。そして、上記実施形態における図６、図７及び図８の一連のプロセスと同様にして、下型２０により保持された一次成形品の第２成形部Ｍ２に対し、横スライド型５０による第２の熱間プレス成形を施す。この変更例によれば、下型２０とは別に保持型４０を準備する必要がなくなり、プレス成形のための設備をより簡素化することができる。また、第１の熱間プレス成形を完了した後の下型２０を保持型として機能させることで、第１の熱間プレス成形工程と第２の熱間プレス成形工程との連続性を高め、一連の工程の簡素化を図ることができる。なお、この変更例における下型２０は、第１のプレス型機構を構成する一次成形用固定型としての役割と、第２のプレス型機構を構成する二次成形用固定型としての役割とを兼ねることになる。

第１のプレス型機構の斜視図。 第１の熱間プレス成形工程（ワークのセット時）の斜視図。 第１の熱間プレス成形工程（浅い型押し時）の斜視図。 第１の熱間プレス成形工程（深い型押し時）の斜視図。 第２のプレス型機構の斜視図。 第２の熱間プレス成形工程（ワークのセット時）の斜視図。 第２の熱間プレス成形工程（型押し時）の斜視図。 第２の熱間プレス成形工程（型戻し時）の斜視図。 金属板材の平面図。 閉断面形状品の一例を示す斜視図。 図１０の閉断面形状品の閉断面部分の概略断面図。 変更例の閉断面形状品の閉断面部分の概略断面図。 熱間プレス成形過程における各部の温度の経時変化を示すグラフ。

符号の説明

１０…ドアインパクトビームの本体部（閉断面形状品）、１１…中央フランジ、１２…ウェブ、１３…側部フランジ、１４…金属板材及び閉断面形状品における突片部、１５，１５’…背板部（第２成形部Ｍ２又はＭ２’による）、２０…下型（第１のプレス型機構を構成する一次成形用固定型）、２１…固定台座、２５…二段階切替え型、３０…上型（第１のプレス型機構を構成する一次成形用可動型）、４０…保持型（第２のプレス型機構を構成する二次成形用固定型）、５０…横スライド型（第２のプレス型機構を構成する二次成形用可動型）、Ｍ…金属板材、Ｍ１…第１成形部、Ｍ２，Ｍ２’…第２成形部。

Claims (4)

1. 平板状の第１成形部及びそれに連続する平板状の第２成形部を有する金属板材を準備する板材準備工程と、
   前記金属板材の全体を焼入れ可能な温度に加熱する加熱工程と、
   前記焼入れ可能な温度よりも低温の第１のプレス型機構を用いて、前記金属板材のうちの焼入れ可能な温度状態にある第１成形部にプレス成形を施すことにより、前記第１成形部に対し横断面が一方に開口した開放断面形状を付与された一次成形品を得ると共に、前記第１成形部に焼入れを行う第１の熱間プレス成形工程と、
   前記焼入れ可能な温度よりも低温の第２のプレス型機構を用いて、前記一次成形品のうちの焼入れ可能な温度状態にある第２成形部にプレス曲げ成形を施すことにより、前記一次成形品の第１成形部における開放断面形状を、曲げ成形された第２成形部によって横断面がほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状に変化させた二次成形品を得ると共に、前記第２成形部に焼入れを行う第２の熱間プレス成形工程と
   を備えることを特徴とする熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法。
2. 前記板材準備工程で準備される金属板材は、両端に一対の突片部を含んでなる平板状の第１成形部と、前記一対の突片部のうちの少なくとも一方に連続する平板状の第２成形部とを有し、
   前記第１の熱間プレス成形工程では、前記金属板材の第１成形部に対し、長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ、各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジ、及び、各側部フランジに対してほぼ直角に曲げられた前記一対の突片部を付形することにより、横断面が中央フランジと反対側に開口した開放断面形状を付与された一次成形品を得ると共に、
   前記第２の熱間プレス成形工程では、前記一次成形品の第１成形部における開放断面形状を、前記中央フランジ、前記一対のウェブ、前記一対の側部フランジ、各側部フランジに対してほぼ直角に曲げられた前記一対の突片部、及び、曲げ成形された第２成形部によって区画されるところの、横断面が略凸字型のほぼ又は完全に閉じた中空な閉断面形状に変化させた二次成形品を得る
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法。
3. 前記第１の熱間プレス成形工程で用いられる第１のプレス型機構は、
   固定台座、及び、その固定台座によってハット型断面成形位置と突片曲げ成形位置との間を切替え配置可能に支持された二段階切替え型から構成される一次成形用固定型と、
   前記一次成形用固定型に対して接近離間可能に設けられた一次成形用可動型とを備えており、
   前記二段階切替え型がハット型断面成形位置に配置された前記一次成形用固定型を前記一次成形用可動型で押圧することにより、前記金属板材の第１成形部に対し、前記中央フランジ、前記一対のウェブ及び前記一対の側部フランジによって区画されるところのハット型断面形状を付与し、
   次いで、前記二段階切替え型の位置がハット型断面成形位置から突片曲げ成形位置に切り替わるまで前記一次成形用固定型を前記一次成形用可動型で更に押圧することにより、前記金属板材の第１成形部の一対の突片部が前記各側部フランジに対してほぼ直角に曲げられてなる前記一次成形品を得る
   ことを特徴とする請求項２に記載の熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法。
4. 前記第２の熱間プレス成形工程で用いられる第２のプレス型機構は、
   前記一次成形品のうちの開放断面形状が付与された第１成形部を保持するための二次成形用固定型と、
   前記二次成形用固定型によって保持された一次成形品のうちの第２成形部を曲げ倒すべく、前記二次成形用固定型を幅方向に横切るようにスライド可能に設けられた二次成形用可動型とを備えることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の熱間プレスによる閉断面形状品の製造方法。

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