JP5015356B2 - 亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法 - Google Patents
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Description
本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板などの亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法に関する。
ホットスタンプは、Ａｃ３点以上の高温に加熱された鋼板を金型でプレスするとともに金型の内部で急冷することにより焼入れする成形方法である。ホットスタンプによれば、強度を高めるとともに、形状安定性を確保することができる。ホットスタンプの前段における鋼板の加熱は、炉加熱、近赤外線加熱、遠赤外線加熱、誘導加熱、直接通電加熱などにより行われることが多い。
このホットスタンプの素材が亜鉛めっき鋼板である場合には、加熱工程において亜鉛めっき鋼板はＡｃ３点以上、かつ亜鉛の沸点未満の温度、実用上は９００℃以下の温度に加熱される。この温度域まで加熱を行うと亜鉛めっきは溶融状態となって、溶融亜鉛への鉄の液相拡散が進行する。このため、加熱の終了からプレスの開始までの中間冷却工程で、溶融亜鉛中の鉄濃度が１５％〜３０％となり、鋼板の温度が７８２℃を下回ると、亜鉛−鉄の合金化が進行する。この合金化により生成する相はΓ相である。
亜鉛めっき鋼板のホットスタンプを行う場合、以下のような理由により、プレスを行うタイミングが重要である。もし、合金化反応の開始前又は開始直後の状態で亜鉛めっき鋼板のプレスを行うと、未合金の溶融亜鉛に起因して鋼の粒界脆化割れが起こり製品とならない。また、鋼の粒界脆化割れが起きなくても、溶融亜鉛が金型の内面に凝着するため、金型の手入れを頻繁に行わねばならなくなる。更に、製品の表面の亜鉛めっき量が不足して耐食性の低下を招くこととなり、部品の性能上の問題を招く。このため、亜鉛めっき鋼板のホットスタンプにおいては、中間冷却工程において合金化反応を終了させた後にプレスを行うことが望ましい。
しかしながら、亜鉛めっき鋼板は多種多様にわたり、めっきの種類、目付量、板厚、及びサイズなどは様々であるから、加熱工程及び中間冷却工程を適切に管理して適切なタイミングでプレスを開始することは容易ではない。すなわち、従来は、経験的に、加熱時間、加熱温度、中間冷却時間、及びプレスを開始する温度に基づいた管理を行っているが、合金化反応の終了を正確に見極めることは困難である。
Ｘ線回折により亜鉛めっき鋼板の表面を観察し、その結果に基づいて合金化反応の終了を検出することも考えられるが、このためには、大掛かりな装置が必要となり、設備費が高くなる。また、プレスを実施する程の高温状態での検出は困難である。また、目視による観察では、特に高温状態であるために個人差が大きく、安定した管理が行えないという問題がある。
なお、特許文献１には、亜鉛めっき鋼板を加熱炉において８００℃〜９５０℃に加熱した後、急冷設備で５００℃〜７３０℃に急冷し、次いでプレスを行う方法が開示されている。しかし、この方法は耐食性と耐疲労特性の向上を狙った特殊な技術であるうえ、急冷設備を必要とすることもあり、一般的な亜鉛めっき鋼板のホットスタンプに適用することはできない。
また、合金Ｚｎめっき鋼板の製造の際のＦｅ−Ｚｎ系の合金反応の進行具合を分光放射率に基づいて観察する方法が特許文献２に記載されている。しかし、特許文献２に記載された方法で観察が行われる温度域は、ホットスタンプにおいてプレスが行われる温度と比較して著しく低い。このため、特許文献２に記載された方法で、ホットスタンプの中間冷却工程における亜鉛めっき鋼板の表面の状態を検出することはできない。
本発明は、確実に溶融亜鉛を消失させた上でプレス及び焼入れを行うことができる亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、加熱後の冷却の際に、所定の温度域内で所定の観察波長の放射率測定器により亜鉛めっき鋼板の表面の放射率の変化を測定し、放射率の変化に基づいて合金化反応の開始、終了、即ち溶融亜鉛の消失を検出することができることを見出した。そして、本発明者らは、以下に示す発明の諸態様に相当した。
（１）
亜鉛めっき鋼板を、亜鉛の沸点未満、かつオーステナイト変態温度以上の温度に加熱する工程と、
次いで、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程と、
次いで、前記亜鉛めっき鋼板のプレス及び焼入れを行う工程と、
を有し、
前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、亜鉛の沸点未満、かつフェライト変態温度以上の温度域内で、前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率の変化を、観察波長が１．４μｍ以上の放射率測定器により測定し、
前記プレス及び焼入れを、前記放射率の変化に基づいて合金化反応の終了を検出した後に開始することを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
亜鉛めっき鋼板を、亜鉛の沸点未満、かつオーステナイト変態温度以上の温度に加熱する工程と、
次いで、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程と、
次いで、前記亜鉛めっき鋼板のプレス及び焼入れを行う工程と、
を有し、
前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、亜鉛の沸点未満、かつフェライト変態温度以上の温度域内で、前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率の変化を、観察波長が１．４μｍ以上の放射率測定器により測定し、
前記プレス及び焼入れを、前記放射率の変化に基づいて合金化反応の終了を検出した後に開始することを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
（２）
前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率を、連続して測定することを特徴とする（１）に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率を、連続して測定することを特徴とする（１）に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
（３）
前記放射率測定器として、測定素子がＩｎＧａＡｓ素子又はサーモパイルのものを用いることを特徴とする（１）又は（２）に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
前記放射率測定器として、測定素子がＩｎＧａＡｓ素子又はサーモパイルのものを用いることを特徴とする（１）又は（２）に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
（４）
前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率の変化を測定する際に、
前記放射率測定器により測定された放射率を移動平均処理で平滑化し、
次いで、微分処理して放射率の変化速度を取得し、
次いで、前記放射率の変化速度が負値から正値に変わる点を前記合金化反応の開始点と判定し、その後に正値から負値に変わる点を前記合金化反応の終了点と判定することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率の変化を測定する際に、
前記放射率測定器により測定された放射率を移動平均処理で平滑化し、
次いで、微分処理して放射率の変化速度を取得し、
次いで、前記放射率の変化速度が負値から正値に変わる点を前記合金化反応の開始点と判定し、その後に正値から負値に変わる点を前記合金化反応の終了点と判定することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
（５）
前記放射率測定器として、観察波長が８μｍ〜４０μｍのものを用いることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
前記放射率測定器として、観察波長が８μｍ〜４０μｍのものを用いることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
（６）
（１）〜（５）のいずれかに記載のホットプレス方法における、前記亜鉛めっき鋼板を加熱する工程と、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程とを有するホットスタンプのオフライン試験装置に、（１）〜（５）のいずれかに記載の放射率測定器を設置して前記放射率測定器による測定を実行し、前記放射率の変化に基づいて冷却開始から合金化反応の終了を検出するまでの合金化反応終了時間を調査しておき、実際のホットスタンプを実施する設備において、制御手段に前記合金化反応終了時間を記憶させ、これに従って前記合金化反応終了時間に達したことを前記制御手段が検出した後に、前記プレス及び焼入れを開始するホットスタンプを行うことを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
（１）〜（５）のいずれかに記載のホットプレス方法における、前記亜鉛めっき鋼板を加熱する工程と、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程とを有するホットスタンプのオフライン試験装置に、（１）〜（５）のいずれかに記載の放射率測定器を設置して前記放射率測定器による測定を実行し、前記放射率の変化に基づいて冷却開始から合金化反応の終了を検出するまでの合金化反応終了時間を調査しておき、実際のホットスタンプを実施する設備において、制御手段に前記合金化反応終了時間を記憶させ、これに従って前記合金化反応終了時間に達したことを前記制御手段が検出した後に、前記プレス及び焼入れを開始するホットスタンプを行うことを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
（７）
ホットスタンプのオフライン試験装置にて、（１）〜（５）のいずれかに記載のホットプレス方法における、前記亜鉛めっき鋼板を加熱する工程と、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程と、を実行し、更に、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、前記放射率測定器による測定を実行し、前記放射率の変化に基づいて冷却開始から合金化反応の終了を検出するまでの合金化反応終了時間を調査しておき、
実際のホットスタンプを実施する設備の制御手段に前記合金化反応終了時間を記憶させ、
前記設備において、
前記亜鉛めっき鋼板と同じ組成の第２の亜鉛めっき鋼板を、前記亜鉛めっき鋼板の加熱時と実質的に同一の温度まで加熱する工程と、
次いで、前記第２の亜鉛めっき鋼板を、前記亜鉛めっき鋼板の冷却時と実質的に同一の速度で冷却する工程と、
次いで、前記第２の亜鉛めっき鋼板のプレス及び焼入れを行う工程と、
を有し、
前記第２の亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、冷却開始からの経過時間を測定し、
前記経過時間が前記合金化反応終了時間に達したことを前記制御手段が検出した後に、前記プレス及び焼入れを開始することを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
ホットスタンプのオフライン試験装置にて、（１）〜（５）のいずれかに記載のホットプレス方法における、前記亜鉛めっき鋼板を加熱する工程と、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程と、を実行し、更に、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、前記放射率測定器による測定を実行し、前記放射率の変化に基づいて冷却開始から合金化反応の終了を検出するまでの合金化反応終了時間を調査しておき、
実際のホットスタンプを実施する設備の制御手段に前記合金化反応終了時間を記憶させ、
前記設備において、
前記亜鉛めっき鋼板と同じ組成の第２の亜鉛めっき鋼板を、前記亜鉛めっき鋼板の加熱時と実質的に同一の温度まで加熱する工程と、
次いで、前記第２の亜鉛めっき鋼板を、前記亜鉛めっき鋼板の冷却時と実質的に同一の速度で冷却する工程と、
次いで、前記第２の亜鉛めっき鋼板のプレス及び焼入れを行う工程と、
を有し、
前記第２の亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、冷却開始からの経過時間を測定し、
前記経過時間が前記合金化反応終了時間に達したことを前記制御手段が検出した後に、前記プレス及び焼入れを開始することを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
本発明によれば、亜鉛めっき鋼板のめっきの種類、目付量、板厚、サイズなどに関係なく、合金化反応の終了を確実に把握することができる。従って、確実に溶融亜鉛を消失させた上でプレス及び焼入れを行うことができる。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法の実施に好適な設備を示すブロック図である。
この設備には、亜鉛めっき鋼板Ｗを所定の温度に加熱する加熱装置１、加熱装置１から取り出された亜鉛めっき鋼板Ｗを放冷等により冷却する中間冷却部３、及び、中間冷却部３において冷却された亜鉛めっき鋼板Ｗのプレス及び焼入れを行うプレス焼入れ装置２が設けられている。更に、中間冷却部３にある亜鉛めっき鋼板Ｗの表面の放射率を測定する放射率測定器４が設けられている。
亜鉛めっき鋼板Ｗは、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板のいずれであってもよい。なお、目付量が４５ｇ／ｍ２の冷間プレス用の合金化溶融亜鉛めっき鋼板と同等以上の耐食性をホットスタンプ部品で得るには、溶融亜鉛めっき鋼板では目付量を５０ｇ／ｍ２以上、合金化溶融亜鉛めっき鋼板では６０ｇ／ｍ２以上、電気亜鉛めっき鋼板では５０ｇ／ｍ２以上、合金化電気亜鉛めっき鋼板では６０ｇ／ｍ２以上が必要である。
ホットスタンプの前段の加熱装置１としては、通電加熱、加熱炉、近赤外線加熱、遠赤外線加熱、及び誘導加熱などの各種の装置を採用することができる。自動車用部品をホットスタンプするような場合には、通電加熱装置を用いることが好ましい。これは、通電加熱装置はコンパクトであり、また、通電加熱によれば、速い加熱速度が得られるために生産性を向上することができ、加熱温度を制御しやすく、亜鉛めっき鋼板を均一に加熱することができるからである。また、加熱装置１における加熱最高温度はＡｃ３点以上、亜鉛の沸点未満であり、実用上は８００℃〜９００℃の範囲である。亜鉛めっき鋼板Ｗの加熱速度は１０℃／秒以上、２００℃／秒以下が実用的であり、生産性を高める観点からは２０℃／秒〜２００℃／秒の範囲が好ましい。
前述したように、この温度域（Ａｃ３点以上、亜鉛の沸点未満）においては溶融亜鉛への鉄の液相拡散によって鉄及び亜鉛の合金化反応が進行する。ここで、加熱装置１において加熱を行い、その後に中間冷却部３において冷却を行う場合の溶融亜鉛めっき鋼板の温度変化について説明する。溶融亜鉛めっき鋼板の温度は、熱電対により測定され、また、放射率測定器によって測定された放射率の温度換算により算出されるものとする。以下、熱電対により測定された温度を「熱電対による温度測定値」といい、放射率測定器によって測定された放射率の温度換算により算出された値を「放射率の温度換算表示値」ということがある。放射率の温度換算表示値は、実質的に放射率の値及びその変化と同等である。図２に、熱電対による温度測定値及び放射率の温度換算表示値を示す。図２中の実線は加熱開始からの熱電対による温度測定値の変化を示し、一点鎖線は加熱開始からの観察波長が１．４μｍ〜１．８μｍの放射率測定器を用いた場合の放射率の温度換算表示値の変化を示す。この例では、亜鉛めっき鋼板の温度が最高温度（約８８０℃、加熱開始から約１０秒時点）に到達した後から１７秒間程度経過した時点で合金化反応が開始し、最高温度に到達した後から２５秒間程度経過した時点で合金化反応が終了している。そして、図２に示すように、放射率の温度換算表示値には、合金化の開始点及び終了点に明確な変化が現れており、放射率測定器の観察波長の変化と合金化の開始点及び終了点との間には相関があるといえる。一方、熱電対による温度測定値には、合金化反応の影響は全く現れず、この温度変化から合金化反応の終了を把握することは不可能である。
また、上述のように、加熱装置１における加熱速度は、生産性を高める観点から比較的高速な２０℃／秒〜２００℃／秒の範囲が好ましい。そして、合金化反応の終了を把握する温度域は、めっき層の亜鉛の沸点未満、鋼板のフェライト変態温度以上とする。合金化反応の終了を把握する温度域をめっき層の亜鉛の沸点未満とするのは、沸点以上に加熱を行うと、鋼板表面から亜鉛が蒸発して亜鉛が消失し亜鉛めっき鋼板ではなくなるからである。この温度域を鋼板のフェライト変態温度以上とするのは、プレス焼入れ装置２での焼入れによって安定してマルテンサイト組織を得るためである。焼入れによって安定してマルテンサイト組織を得るためには、焼入れをフェライト変態温度以上で行う必要があり、フェライト変態温度未満で合金化反応の終了を把握しても、焼入れによって安定してマルテンサイト組織を得ることはできない。図２の例では、亜鉛の沸点未満の温度である約８８０℃まで加熱し、その後の中間冷却工程での合金化反応の終了温度は約７００℃となっていて、一方、フェライト変態は約６５０℃で起きている。
亜鉛の沸点は、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、合金化電気亜鉛めっき鋼板では、めっき層に含まれる他の金属元素の量によって多少変化するものの、９０８℃程度である。また、フェライト変態温度は、鋼板のＣ量がホットスタンプに適する場合の０．１８質量％〜０．２５質量％の範囲では、鋼板の他の化学成分並びに加熱装置１における加熱速度及び加熱温度等によって多少変化するものの、６５０℃程度である。
亜鉛めっき鋼板の温度測定は、一般的に熱電対又は放射温度計を用いて行われるが、放射温度計を用いた温度測定では、熱電対を用いた場合として比較して約２０℃程度の差を生じることがある。
そこで、本願発明者は、放射率測定器の観察波長、及びその波長における放射率の温度換算表示値の変化に着目した。そして、本実施形態では、加熱装置１において、例えば８００℃〜９００℃まで加熱した亜鉛めっき鋼板Ｗを中間冷却部３に取り出し、加熱装置１において加熱された亜鉛めっき鋼板Ｗの表面の放射率を、観察波長が１．４μｍ以上の長波長の放射率測定器４、より好ましくは観察波長が８μｍ〜４０μｍの放射率測定器４により測定する。合金化反応の進行に伴って、亜鉛めっき鋼板Ｗの表面状態が液体から固体へと変化し、物性が変化する。そして、これらの変化に付随して赤外線量が変化する。本実施形態は、このような赤外線量の変化を、放射率又は放射率の温度換算表示値の変化として前述の長波長の観察波長で連続的に検出することにより、合金化反応の開始、終了及び溶融亜鉛の消失を把握しようとするものである。
本実施形態で用いる放射率測定器４には、測定素子がＩｎＧａＡｓ素子又はサーモパイルであるものが適していて、特に放射率の変化を大きく捉えることができるサーモパイルが好ましい。また、測定素子がサーモパイルである場合、観察波長の上限は実用上４０μｍとなる。サーモパイルは複数の熱電対を直列又は並列に接続したもので、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有する変換器であり、熱電推ともよばれる。多数の小型の熱電対の温接点を集中させることにより、熱放射を精度よく測定することができる。
このように、本実施形態では、合金化反応の開始及び終了を検知するために、観察波長が１．４μｍ以上の長波長の放射率測定器４を用いる。図３に、熱電対による温度測定値及び各種観察波長を用いた放射率測定器による放射率の温度換算表示値を示す。図３中の破線は観察波長が０．８μｍ〜１．１μｍの短波長の放射率測定器を用いた場合の加熱開始からの放射率の温度換算表示値の変化を示し、一点鎖線は観察波長が１．４μｍ〜１．８μｍの放射率測定器を用いた場合の加熱開始からの放射率の温度換算表示値の変化を示し、二点鎖線は観察波長が８μｍ〜１４μｍの放射率測定器を用いた場合の加熱開始からの放射率の温度換算表示値の変化を示す。図３に示すように、観察波長が０．８μｍ〜１．１μｍの短波長の放射率測定器を用いた場合（破線）の変化は小さく、合金化反応の開始点及び終了点を明確に捉えることができない。これに対して、観察波長が１．４μｍ〜１．８μｍの放射率測定器を用いた場合（一点鎖線）には、合金化反応の開始点及び終了点における変化が大きく、これらを明確に捉えることができる。また、観察波長が８μｍ〜１４μｍの放射率測定器を用いた場合（二点鎖線）には、合金化反応の開始点及び終了点における変化が更に大きく、これらをより明確に捉えることができる。
また、図４に、図３のグラフ中の観察波長が８μｍ〜１４μｍの場合について、縦軸を放射率の変化速度に置き換えたグラフを示す。図４に示すように、放射率の変化速度（実線）は、合金化反応の開始点まではほぼ一定であり、合金化反応の開始点において増加し、その後に減少し、合金化反応の終了点からは再びほぼ一定となる。つまり、放射率の変化速度も合金化反応の開始点及び終了点において大きく変化する。従って、放射率の変化速度が一定値から増加に転ずる点を合金化反応の開始点、その後に一定値に転ずる点を合金化反応の終了点と判定するようにすれば、より明確に合金化反応の終了点を見極めることができる。この判定は、放射率の測定値を移動平均処理などで平滑化した値を微分処理すればより明確に把握できる。特に中間冷却部３での中間冷却工程で、負値から正値に変化する点を合金化開始点、その後に正値から負値に変化する点を合金化終了点とすれば、より明確に合金化反応の終了点を見極めることができる。
なお、移動平均処理は、時系列データを平滑化する手法であり、例えば、単純移動平均処理を行えばよい。単純移動平均処理とは、最新のデータから直近のｎ個のデータの重みを付けない単純な平均値を求める処理である。時間が進んで最新のデータを計測すると、最新のデータを加えると共に最も古いデータを除いて改めてｎ個の平均値を求める。単純移動平均処理では、以後、これを繰り返していく。図４のグラフの作成でも単純移動平均処理を行っており、この際には、０．１秒毎に放射率測定器からのデータを採取し、移動平均処理のデータ数は１０個とした。なお、移動平均処理として、単純移動平均処理以外の移動平均処理を用いても構わない。
本実施形態では、このようにして合金化反応の終了を検出した後に亜鉛めっき鋼板Ｗをプレス焼入れ装置２に送り込み、フェライト変態温度以上の温度となっている間にプレス及び焼入れを開始する。つまり、合金化反応の終了を把握し、確実に溶融亜鉛を消失させた上でプレス及び焼入れを開始する。
このため、本実施形態によれば、亜鉛めっき鋼板Ｗのめっき種類、目付量、板厚、サイズなどに関係なく、合金化反応が終了した後にプレス及び焼入れを開始することができる。従って、未合金の溶融亜鉛に起因する鋼の粒界脆化割れを防止することができる。また、溶融亜鉛のプレス焼入れ装置２の金型の内面への凝着、及び亜鉛めっき量の不足による耐食性の低下を防止することもできる。特に、放射率変化速度が負値から正値に変わる点を合金化反応の開始点、その後に正値から負値に変わる点を合金化反応の終了点と判定するようにすれば、より的確な判断が可能となる。
なお、図１に示すように、放射率測定器４の測定値を演算制御装置５に入力し、演算制御装置５がプレス焼入れ装置２の動作を制御してもよい。
また本発明では、設備的、スペース的あるいはコスト的に、ホットスタンプを実施する設備に放射率測定器４を設置できない場合、例えばオフライン試験装置に放射率測定器４を取り付け、このオフライン試験装置にて前述と同様の方法で合金化反応終了時間を調査しておき、図５に示すように実際のホットスタンプを実施する設備の演算制御装置５にこの合金化反応終了時間を記憶させ、冷却時に冷却開始からの経過時間を測定し、経過時間が合金化反応終了時間に達したことを演算制御装置５が検出した後に、プレス及び焼入れを開始してもよい。この方法によれば、放射率測定器４による実測定なしでも、確実に溶融亜鉛を消失させた上でホットスタンプを行うことができる。なお、この方法を行う場合、オフライン試験装置での加熱温度及び加熱後の冷却速度は、実際のホットスタンプを実施する設備におけるものと同一とする。但し、実際の設備での加熱温度及び冷却速度を、オフライン試験装置でのものと厳密に同一に制御せずとも、実質的に同一のものに制御すれば、多少のばらつきがあっても所望の効果が得られる。例えば、実際の設備での加熱温度をオフライン試験装置での加熱温度の±１０℃の範囲内に収め、実際の設備での冷却速度をオフライン試験装置での冷却速度の±２℃／秒の範囲内に収めれば、所望の効果を得ることができる。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、例えば、車体等に用いられる亜鉛めっき鋼板の関連産業において利用することができる。
Claims (7)
- 亜鉛めっき鋼板を、亜鉛の沸点未満、かつオーステナイト変態温度以上の温度に加熱する工程と、
次いで、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程と、
次いで、前記亜鉛めっき鋼板のプレス及び焼入れを行う工程と、
を有し、
前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、亜鉛の沸点未満、かつフェライト変態温度以上の温度域内で、前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率の変化を、観察波長が１．４μｍ以上の放射率測定器により測定し、
前記プレス及び焼入れを、前記放射率の変化に基づいて合金化反応の終了を検出した後に開始することを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。 - 前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率を、連続して測定することを特徴とする請求項１に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
- 前記放射率測定器として、測定素子がＩｎＧａＡｓ素子又はサーモパイルのものを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
- 前記亜鉛めっき鋼板の表面の放射率の変化を測定する際に、
前記放射率測定器により測定された放射率を移動平均処理で平滑化し、
次いで、微分処理して放射率の変化速度を取得し、
次いで、前記放射率の変化速度が負値から正値に変わる点を前記合金化反応の開始点と判定し、その後に正値から負値に変わる点を前記合金化反応の終了点と判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。 - 前記放射率測定器として、観察波長が８μｍ〜４０μｍのものを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
- 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホットプレス方法における、前記亜鉛めっき鋼板を加熱する工程と、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程とを有するホットスタンプのオフライン試験装置に、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射率測定器を設置して前記放射率測定器による測定を実行し、前記放射率の変化に基づいて冷却開始から合金化反応の終了を検出するまでの合金化反応終了時間を調査しておき、実際のホットスタンプを実施する設備において、制御手段に前記合金化反応終了時間を記憶させ、これに従って前記合金化反応終了時間に達したことを前記制御手段が検出した後に、前記プレス及び焼入れを開始するホットスタンプを行うことを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
- ホットスタンプのオフライン試験装置にて、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホットプレス方法における、前記亜鉛めっき鋼板を加熱する工程と、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程と、を実行し、更に、前記亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、前記放射率測定器による測定を実行し、前記放射率の変化に基づいて冷却開始から合金化反応の終了を検出するまでの合金化反応終了時間を調査しておき、
実際のホットスタンプを実施する設備の制御手段に前記合金化反応終了時間を記憶させ、
前記設備において、
前記亜鉛めっき鋼板と同じ組成の第２の亜鉛めっき鋼板を、前記亜鉛めっき鋼板の加熱時と実質的に同一の温度まで加熱する工程と、
次いで、前記第２の亜鉛めっき鋼板を、前記亜鉛めっき鋼板の冷却時と実質的に同一の速度で冷却する工程と、
次いで、前記第２の亜鉛めっき鋼板のプレス及び焼入れを行う工程と、
を有し、
前記第２の亜鉛めっき鋼板を冷却する工程において、冷却開始からの経過時間を測定し、
前記経過時間が前記合金化反応終了時間に達したことを前記制御手段が検出した後に、前記プレス及び焼入れを開始することを特徴とする亜鉛めっき鋼板のホットスタンプ方法。
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