JP5682701B2 - シートメタルの曲げ加工方法および製品 - Google Patents

シートメタルの曲げ加工方法および製品 Download PDF

Info

Publication number
JP5682701B2
JP5682701B2 JP2013502439A JP2013502439A JP5682701B2 JP 5682701 B2 JP5682701 B2 JP 5682701B2 JP 2013502439 A JP2013502439 A JP 2013502439A JP 2013502439 A JP2013502439 A JP 2013502439A JP 5682701 B2 JP5682701 B2 JP 5682701B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hardness
region
sheet metal
bending
blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013502439A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012118223A1 (ja
Inventor
水村 正昭
正昭 水村
佐藤 浩一
浩一 佐藤
聡 白神
聡 白神
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2013502439A priority Critical patent/JP5682701B2/ja
Publication of JPWO2012118223A1 publication Critical patent/JPWO2012118223A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5682701B2 publication Critical patent/JP5682701B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/005Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/008Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves combined with heating or cooling of the bends
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • C21D1/30Stress-relieving
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • C21D1/32Soft annealing, e.g. spheroidising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article
    • C21D2221/10Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

本発明は、しわや割れ、スプリングバック等の問題を生じることなく容易にシートメタルを曲げ加工できるシートメタルの曲げ加工方法および該曲げ加工方法によって製造された製品に関する。
従来から、鉄、アルミニウム、それらの合金などから成るシートメタルを所定の形状に曲げ加工することにより、自動車などの車両や部品、建材、家具などに用いられる様々な製品が製造されている。曲げ加工方法としては、例えば、連続的に変形を加えるロールフォーミング法や、プレスブレーキによるプレス加工法などがある。
特許文献1には、シートメタルの曲げ加工方法として、シート材料を移動させながらその曲げ部を局部的に加熱して軟化させ、その後ロール又は成形装置を通すことにより連続的に製造する方法を開示している。
特開昭63−1888426号公報
然しながら、特許文献1に記載の技術では、コイル状の板材を連続的に加工するので、生産する場合には1コイル全部を加工する必要があり、少数の生産には不向きであり、また、ライン上にレーザー等の装置を設置する必要があるためスペース上の問題もある。
また、近年、自動車に用いられる製品は、車両を軽量化するために、例えば、引張強さ980MPa以上の高強度鋼板などの高強度シートメタルが用いられている。然しながら、通常、鋼板の強度を高くすると加工性が悪くなり、変形部にしわや割れが発生したり、製品にスプリングバックが発生しやすくなる。従って、引張強さ980MPa以上の高強度のシートメタルであっても、変形部に割れを発生させることなく曲げ加工できる曲げ加工方法を提供することが要求されている。
更に、高強度のシートメタルから成る製品は、使用時に圧縮や曲げ荷重を受ける。より具体的には、例えば自動車のフロントサイドメンバーは正面衝突時の軸方向(車体の前後方向)の圧縮荷重を、自動車のサイドシルは側面衝突時に曲げ荷重を、バンパーは正面衝突時の曲げ荷重を受ける。製品の変形部は、曲げ加工時だけでなく、このような荷重を受けたときも割れが生じにくいことが要求されている。
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、変形部のしわや割れ、スプリングバックなどの問題を生じることなく、容易にシートメタルを曲げ加工できるシートメタルの曲げ加工方法およびその曲げ加工方法を用いて製造した製品を提供することを目的とする。
本発明によれば、引張り強さ980MPa以上の高強度鋼板全体を加熱する加熱工程と、高硬度領域となる領域のみを急冷する焼入れ工程とを備え、前記高強度鋼板の少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備える高強度鋼板の曲げ加工方法であって、前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの40〜80%となり、前記硬度調整工程は、前記高強度鋼板の少なくとも一部において、該高強度鋼板の一方の面を高硬度領域とし、他方の面を低硬度領域とすることを含んでおり、前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部に含まれる前記低硬度領域のビッカース硬さが、該変形部に含まれない前記高硬度領域のビッカース硬さの30〜80%となることを特徴とする、高強度鋼板の曲げ加工方法が提供される。
本発明のシートメタルの曲げ加工方法は、ブランクの低硬度領域で曲げ加工を行うことにより、製品の変形部にしわや割れが発生したり、製品にスプリングバックが発生したりせずに、良好に曲げ加工をすることができる。従って、本発明のシートメタルの曲げ加工方法によれば、容易に所定の形状を有する製品を製造できる。また、本発明のシートメタルの曲げ加工方法では、例えば、シートメタルとして、引張強さ980MPa以上の高強度のシートメタルを用いた場合であっても、曲げ加工工程において変形される部分が、硬度調整工程において低硬度領域とされるので、変形部に割れを発生させることなく曲げ加工できる。従って、本発明のシートメタルの曲げ加工方法は、高強度のシートメタルを用いて、例えば、フロントサイドメンバー、サイドシル、バンパーなどの自動車の部品や、建材、家具などを製造する際に好適に用いることができる。
また、本発明のシートメタルの曲げ加工方法は、シートメタルの硬度を変化させて、高硬度領域と前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程を備えているので、製品に必要な硬度範囲と異なるシートメタルを用いることができ、シートメタルの一部のみ軟化させる場合と比較して、製品に使用可能なシートメタルの硬度の範囲を広くすることができる。
また、本発明のシートメタルの曲げ加工方法では、硬度調整工程において予め準備されたブランクを変形させる曲げ加工を行うので、硬度調整工程と曲げ加工工程とを連続して行う必要はなく、少数の生産をする際にも有利であるし、ライン上にレーザー等の装置を設置する必要もなくスペース上も有利である。
また、本発明の製品は、曲げ加工によって変形された変形部が、変形されなかった部分と比較して低硬度であるので、製品に負荷する曲げ荷重を徐々に増加させていった場合に変形部で割れが生じることはない。それに対して、全体が変形されなかった部分と同じ硬度である製品の場合は、曲げ荷重を徐々に増加させていった際に変形部で割れが生じることがあり、最大荷重を経過してから急激に荷重が低下することが多い。然しながら、本発明品の場合は変形部で割れが生じないため、最大荷重を経過してからも荷重の低下は緩やかなものとなる。このため、本発明の製品は、全体が変形されなかった部分と同じ硬度である製品と比較して、曲げ荷重のエネルギー吸収量の合計が大きいものとなり、曲げ荷重のエネルギーを効果的に吸収できる。
本発明の第1の実施形態によるシートメタルの略示斜視図である。 図1のシートメタルから本発明の第1の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の一例を示す端面図である。 図1のシートメタルを製造する本発明の第1の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の一例を示す略図である。 図1のシートメタルを製造する本発明の第1の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる水冷装置の一例を示す略図である。 本発明の第1の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の他の例を示す端面図である。 図5Aの製品を製造するためのブランクの略示側面である。 本発明の第1の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の他の例を示す略図である。 図6の金型装置によって製造されたブランクの概略断面図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 図7のブランクを用い、図8A〜図8Dの工程を経て製造された製品の概略端面図である。 曲げ試験を行うテストピースの概略端面図である。 曲げ試験方法を説明するための略図である。 本発明の第2の実施形態によるシートメタルの略示斜視図である。 図11のシートメタルから本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の一例を示す端面図である。 図11のシートメタルを製造する本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の一例を示す略図である。 図11のシートメタルを製造する本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる水冷装置の一例を示す略図である。 図11のシートメタルを製造する本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いるブラスト機の一例を示す略図である。 本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の他の例を示す端面図である。 図16Aの製品を製造するためのブランクの略示側面である。 全体が加工対象領域となるようにしたシートメタルの一例を示す側面図である。 金型装置を用いて図17Aのシートメタルを雪蔵する本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程を説明する略図である。 水冷装置を用いて図17Aのシートメタルを雪蔵する本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程を説明する略図である。 レーザー装置を用いて図17Aのシートメタルを雪蔵する本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程を説明する略図である。 本発明の第2の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の他の例を示す略図である。 図18Aの金型装置によって製造されたブランクの概略断面図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。 図7のブランクを用い、図19A〜図19Dの工程を経て製造された製品の概略端面図である。 曲げ試験を行うテストピースの概略端面図である。 曲げ試験方法を説明するための略図である。 シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部に作用する応力を説明するための図であり、変形部の内側となる領域の硬度が変形部の外側となる領域と比較して低いシートメタルを変形してなる変形部の断面模式図である。 シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部に作用する応力を説明するための図であり、変形部の厚さ方向の硬度が均一なシートメタルBの変形部の断面模式図である。 シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部の形状を説明するための図であり、図22Aに示すシートメタルAを変形してなる変形部の断面模式図である。 シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部の形状を説明するための図であり、図22Aに示すシートメタルBを変形してなる変形部の断面模式図である。
以下、添付図面を参照して本発明の第1の実施形態について詳細に説明する。
図1に一例として示す、本発明のシートメタルの曲げ加工方法を適用するブランク10は、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、後述する硬度調整工程によって形成された1または複数の図1の例では2つの低硬度領域12と、複数の図1の例では3つの高硬度領域14とを有している。図1において、ブランク10は矩形のシート材料であるが、ブランク10の形状、寸法は製品20の用途等に応じて適宜決定することができる。また、図1の例では、ブランク10の低硬度領域12は平行に長手方向に延設されているが、低硬度領域12は、製品20の形状や用途等に応じて非平行に設けることができる。ブランク10は、例えばロールフォーミング法を用いる場合にはコイル状の供給源から引出される連続ウェブとすることもできよう。
ブランク10は、ロールフォーミング法またはプレスブレーキを用いたプレス加工によって、低硬度領域12沿いに曲げられ、図2に示すように、C字形またはカップ形の断面を有したチャンネル形の製品20となる。図2において、製品20は、底壁22と、該底壁22の両側縁部に沿って延設され、底壁22に対して垂直に設けられた対向する側壁24とを有した、断面が略C字形のチャンネル形の部材であり、ブランク10の低硬度領域12より成り長手方向に延びる2つの変形部または縁部26を有している。変形部または縁部26は曲げ半径Rを有している。
低硬度領域12の幅Bは、製品20の変形部26の曲げ半径Rに応じて決定することができる。例えば、図2に示すように、製品20の変形部26が一定の曲げ半径Rで変形された帯状のものである場合、図1、2に示すように、低硬度領域12の幅Bは、好ましくは、0.5πR〜1.5πRとすることができる。この範囲の幅Bの低硬度領域12によって、製品20の十分な強度を確保しつつ、曲げ加工工程におけるブランク10の加工性が効果的に向上する。
また、ブランク10は、製品20の十分な強度を確保しつつ、優れた加工性を有するものとするために、好ましくは、低硬度領域12の硬度が高硬度領域14の硬度の30%〜70%となるように形成される。低硬度領域12の硬度が低過ぎると、高硬度領域14の強度を高くしても製品20の強度が不十分となり、反対に低硬度領域12の硬度が高過ぎると、高硬度領域14の強度が高いものである場合に、曲げ加工における加工性が不十分となることがある。
本発明の好ましい実施形態では、硬度調整工程において、(1)シートメタル全体の硬度を変化させるか、或いは、(2)シートメタルの一部の領域の硬度を変化させることによって、シートメタルに1または複数の低硬度領域12を形成するによって、ブランク10が形成される。
シートメタル全体の硬度を変化させてブランク10を形成する方法としては、例えば加熱炉(図示せず)その他の加熱装置によってシートメタル全体を加熱する加熱工程と、該加熱されたシートメタルの高硬度領域14となる領域のみを冷却する焼入れ工程とを備える。焼入れ工程は、例えば、高硬度領域14となる領域のみを金型を用いて冷却することによって実施することができよう。
図3を参照すると、本発明の焼入れ工程を実施する冷却装置の一例として金型装置30が図示されている。金型装置30は、工場等の床面に固定されるベッド32、ベッド32の上面に固定された下型34、ラムその他の適当な駆動装置38によって下型34に対して鉛直方向に接近、離反可能に設けられた上型36を含んでいる。シートメタル11は下型34と上型36との間に配置される。下型34および上型36は、互いに対向する作用面34a、36aに、シートメタル11において焼入れ工程後に低硬度領域12となる部分に対応させて配置された溝部34b、36bが形成されている。
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル11が、加熱炉その他の加熱装置から金型装置30へ移送され、下型34と上型36との間に配置される。次いで、該下型34および上型36の作用面34a、36がシートメタル11に接触するように、駆動装置38によって上型36が下型34に向け駆動される。シートメタル11は、下型34および上型36の作用面34a、36aに接触した部分だけが急激に冷却され硬化する。その際、シートメタル11において下型34および上型36の溝部34b、36bに対面する部分は、下型34および上型36によっては急激に冷却されない。こうして、シートメタル11は、シートメタル11において下型34および上型36の溝部34b、36bに対面する部分は緩慢に冷却され低硬度領域12となり、下型34および上型36の作用面34a、36aに接触した部分は急激に冷却されて高硬度領域14となり、ブランク10が形成される。
また、焼入れ工程は、例えば、図4に示すように、シートメタルの高硬度領域14となる領域のみ選択的に水冷する工程としてもよい。図4を参照すると、本発明の焼入れ工程を実施する冷却装置の他の例として水冷装置40が図示されている。水冷装置40は、シートメタル11の一方の側面、図4ではシートメタル11の下面に対面するように配置された複数の第1のノズルまたは下ノズル42と、下ノズル42の反対側の側面、図4ではシートメタル11の上面に対面するように配置された複数の第2のノズルまたは上ノズル44とを備え、シートメタル11の側面へ向けて冷却水CWを供給するようになっている。下ノズル42および上ノズル44は、シートメタル11において焼入れ工程後に高硬度領域14となる部分に対面するように配置されている。また、シートメタル11において焼入れ工程後に低硬度領域12となる部分が冷却水CWで濡れることを防止するために、水冷装置40は、シートメタル11において焼入れ工程後に低硬度領域12となる部分を覆うように配置された下マスキング部材46と、上マスキング部材48とを備えていてもよい。下マスキング部材46および上マスキング部材48は、該下マスキング部材46および上マスキング部材48をシートメタル11に対して接近、離反させるための油圧シリンダーのような駆動装置(図示せず)を備えることができる。下マスキング部材46および上マスキング部材48は、また、シートメタル11を下ノズル42および上ノズル44に対して正しい位置に位置決め保持するクランパーとして作用するようにしてもよい。或いは、水冷装置40は、シートメタル11を下ノズル42および上ノズル44に対して正しい位置に位置決め保持するクランパーを別途備えていてもよい。
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル11が、加熱炉その他の加熱装置から水冷装置40へ移送され、下ノズル42および上ノズル44の間に配置される。このとき、下マスキング部材46および上マスキング部材48を、シートメタル11を下ノズル42および上ノズル44に対して正しい位置に保持するクランパーとして用いることができる。或いは、上述のように、別途設けられたクランパー(図示せず)によって、シートメタル11を下ノズル42および上ノズル44に対して正しい位置に位置決め保持するようにしてもよい。次いで、下ノズル42および上ノズル44からシートメタル11において焼入れ工程後に高硬度領域14となる部分に冷却水CWが供給され、この部分が急激に冷却され硬化する。その際、下マスキング部材46および上マスキング部材48を用いることによって、シートメタル11において低硬度領域12となる部分に冷却水CWが直接かかり、該部分が急冷されてしまうことが防止される。こうして、シートメタル11は、シートメタル11において下マスキング部材46および上マスキング部材48に対面する部分は緩慢に冷却されて低硬度領域12となり、その余の部分は急激に冷却され高硬度領域14となり、ブランク10が形成される。
また、硬度調整工程において、シートメタルの一部の領域の硬度を変化させてブランク10を形成する方法としては、例えば、高硬度領域14または低硬度領域12となる領域に、シートメタルと硬度の異なる異硬度シートメタルを配置して溶接する溶接工程を備える方法が挙げられる。この方法により、高硬度領域14と低硬度領域12のいずれか一方がシートメタルと同じ材料からなり、他方が異硬度シートメタルから成るテーラードブランクであるブランク10が得られる。
また、硬度調整工程は、例えば、レーザを用いて低硬度領域12となる領域を加熱する工程を含んでいてもい。このことにより、金属板よりも硬度の低い低硬度領域12を有するブランク10が得られる。
次に、ブランク10の低硬度領域12を変形させる曲げ加工を行うことにより、図2に示す製品20が形成される(曲げ加工工程)。一例として、曲げ加工工程は、プレスブレーキを用いたプレス加工によって行うことができる。プレスブレーキは、例えば、図2に示す製品20の変形部26の外側形状に対応するV字状の溝を有する下型(ダイ)と、下型の溝に対応する先端形状を有する上型(パンチ)とを具えており、該下型と上型との間にブランク10の低硬度領域12を配置し、上型を下型へ向けて移動させ、ブランク10の低硬度領域12を下型へ押圧することによって変形させるようになっている。プレスブレーキを用いることにより、ブランク10から図2に示す断面C字形の柱状の製品20を容易に製造可能である。
なお、本発明において、製品20を形成するためにブランク10の低硬度領域12を変形させる方法は、プレスブレーキを用いたプレス加工に限定されるものではなく、製品20の形状やブランク10の材料などに応じて適宜選択できる。例えば、ロールフォーミング法によってブランク10の低硬度領域12を変形させるてもよい。
製品20の変形部26は低硬度領域12を曲げ加工しているが、この曲げ加工によって加工硬化して強度が高くなる。例えば、ブランク10として、低硬度領域12の硬度が高硬度領域14の硬度の30%〜70%であるものを用いた場合、製品20の変形部26の硬度は、変形部26以外の部分、つまり高硬度領域14の硬度の40%〜80%となることもある。
本実施形態は、シートメタル11の硬度を変化させて、高硬度領域14と低硬度領域12とを有するブランク10を形成する硬度調整工程と、ブランク10の低硬度領域12を曲げ加工して製品20を形成する曲げ加工工程とを含む。曲げ加工工程では、低硬度領域12が変形するので、製品20の変形部26(低硬度領域12)にしわや割れが発生したり、製品20にスプリングバックが発生したりすることが防止される。
望ましくは、前記シートメタルとして、引張り強さ980MPa(ビッカース硬さHv310に相当)以上の高強度鋼板を用いると良い。経済的で、所定の高硬度領域と、低強度領域を設けることが工業的に容易にできるためである。
引張り強さを980MPa以上と限定する理由は、引張り強さ980MPa未満の低強度の鋼板では、本発明を適用しなくても、加工できる場合があり、本発明適用のメリットが少ないためである。引張り強さの上限値は、事実上、工業的に生産できる鋼板の最高強度であり、特に規定しないが、引張り強さ1700MPaの鋼板にも本発明が適用可能である。
なお、既述の実施形態では、図2に示す製品20は、底壁22と、該底壁22の両側縁部に沿って延設され、底壁22に対して垂直に設けられた対向する側壁24とを有した、断面が略C字形のチャンネル形の部材であったが、本発明の製品は、図2に示す形状に限定されず、本発明の曲げ加工方法を用いて形成されたものであれば如何なる形状であってもよい。特に、製品20の変形部26の数や形状も図2の例に限定されず、例えば、図5Aに示すような製品50の形状であってもよい。
図5Aに示す製品50は、底壁または連結部54によって連結された一対の角柱部分52を有し、該角柱部分52の間に長手方向に延びる溝部50aが形成されている。該製品50を形成するためのブランク10′は、図1に示したブランク10と同様に、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、既述の硬度調整工程によって形成された1または複数の図5Bの例では8つの低硬度領域12′と、複数の図5Bの例では9つの高硬度領域14′とを有している。図5Bのブランク10′は図1のブランク10と同様に矩形のシート材料であるが、ブランク10′の形状、寸法は製品50の用途等に応じて適宜決定することができる。
図5Aに示す製品50は、図1に示す製品20と同様に、シートメタルの硬度を変化させて、高硬度領域14′と低硬度領域12′とを有するブランク10′を形成(硬度調整工程)した後、ブランク10′の低硬度領域12′を曲げ加工する(曲げ加工工程)ことにより製造できる。なお、図5Aに示すように、製品50には、所定の曲げ半径を有する8つの変形部56が形成されている。ブランク10′の低硬度領域12′は、製品50の変形部56となる領域を含むように、ブランク10′の長手方向(図5Bの紙面に対して垂直な方向)に延在する8つの帯状の形状となる。
(実施例)
以下、図6〜図10Bを参照して、本発明の実施例を説明する。
既述した方法により、図9に示す製品60を形成した。図9において数値で示された長さの単位はmmである。図9に示す製品60は、底壁62と、該底壁62の両側縁部に沿って延設され、底壁62に対して垂直に設けられた対向する側壁64と、該側壁64から内側に底壁62に平行に延設された一対のフランジ部66とを有し、一対のフランジ部66の間に開口部60aが形成されたチャンネル部材である。図9に示すように、製品60は、4つの変形部68を有しており、該4つの変形部68の曲げ半径R2は2mmとなっている。
図9に示す製品60を製造するために幅220mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmの矩形状のシートメタルSM1、SM2を準備した。シートメタルSM1、SM2は、表1に示す組成を有した高強度鋼板である。次いで、シートメタルSM1、SM2を加熱炉を用いて900℃に加熱(加熱工程)した後、ブランク80(図7)の高硬度領域84となる部分を、図6に略示する下型72と上型74とを有した金型装置70を用いて急冷し(焼入れ工程)、ブランク80を形成した。なお、図6、7に数値で示された長さの単位はmmである。なお、図7に示すように、ブランク80の低硬度領域82の幅Bは7mmであり、従って、金型装置70の下型72および上型74の各々の溝76、78の幅は7mmとなっている。
Figure 0005682701
このようにして得られた実施例1(シートメタルSM1)および実施例2(シートメタルSM2)によるブランク80の高硬度領域84の平均硬度(Hvh)と、低硬度領域82の平均硬度(Hvl)とを測定し、高硬度領域の硬度に対する低硬度領域の硬度の比率(Hvl)/(Hvh)×100(%)を算出した。その結果を表2に示す。
Figure 0005682701
また、実施例1、2と同様のシートメタルSM1、SM2を準備し、加熱炉を用いて900℃に加熱(加熱工程)した後、実施例1、2のブランク80の高硬度領域84の冷却条件と同じ条件となるように金型(図示せず)を用いてシートメタル全体を冷却(焼入れ工程)し、低硬度領域を備えず全体が高硬度領域から成るブランクを形成し、比較例1、2(シートメタルSM1、SM2)とした。表2には、比較例1、2の平均硬度(Hvh)が示されている。
なお、表2の比較例1のブランク(シートメタルSM1)および比較例2のブランク(シートメタルSM2)の引張り強さは、夫々1360MPaと1690MPaであった。このことから、それそれ同じ化学組成を有し、かつ、平均硬度が略同じである実施例1のブランク(シートメタルSM1)および実施例2のブランク(シートメタルSM2)の高強度領域は、それぞれ、1360MPa、1690MPaと同等の引張り強さを有していると推定できる。
表2に示すように、実施例1、2のブランク80には、比較例1、2のブランクと同等の平均硬度(Hvh)を有する高硬度領域84と、高硬度領域84よりも低い硬度(Hvl)の低硬度領域82とを有している。
また、表2に示すように、硬度比(Hvl)/(Hvh)×100(%)は、実施例1、2ともに67%であった。また、比較例1、2のブランクの引張強度を測定した結果、比較例1のブランクの引張強度は1200MPa以上であり、比較例2のブランクの引張強度は1500MPa以上であった。
その後、図8A〜図8Dに示すように、実施例1、2のブランク80の各低硬度領域82をプレスブレーキを用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品60の4つの変形部68a、68b、68c、68d(図9)を順次形成し、製品P1、P3とした(曲げ加工工程)。
図8A〜図8Dにおいて、プレスブレーキ90は、製品60の各変形部68a、68b、68c、68dの外側形状に対応するV字状の溝92aを有する下型(ダイ)92と、下型92の溝92aに対応する先端形状を有する上型(パンチ)94と具備している。ブランク80の4つの低硬度領域82から1つの低硬度領域を選択し、これを下型92と上型94との間に配置し、上型94を下型92に向かって押し下げて、下型92と上型94とによって低硬度領域82を押圧、曲げ加工し、これを他の低硬度領域82について順次に実施した。
また、実施例1、2のブランク80の低硬度領域82を、21段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品60の4つの変形部68a、68b、68c、68d(図9)を順次形成し、製品P2およびP4とした(曲げ加工工程)。
また、比較例1、2のブランクを用い、上述した製品P1およびP3を製造した工程と同様のプレスブレーキを用いて曲げ加工し、チャンネル形の製品P5およびP7を製造した。更に、上述した21段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて、比較例1、2のブランクから製品P6およびP8を製造した。
このようにして得られた製品P1-P8に対し以下に示す曲げ試験を行った。その結果を表3に示す。
Figure 0005682701
図10Aに示すテストピース100は、製品60と、該製品60の開口部60aにアーク溶接により接合された鋼板102とを具備した中空部材から成る。曲げ試験は、製品60として製品P1-P8を用いて行った。また、鋼板102としては、製品P1-P7を製造するために用いたシートメタルと同じ材料から成る幅60mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmのシートメタルを用い、該シートメタルに上述した加熱工程および焼入れ工程を行い、高硬度領域84と同等の硬度を与えた。
次いで、このようにして得られた筒状のテストピース100を、鋼板102を下側に配置し、図10Bに示すように、半径12.5mmの半球形状の先端を有する支点53、53間に、テストピース100から成るスパン間1000mmの梁を形成し、梁の中央に半径150mmの半球形状の先端を有する治具54を配置して、3点曲げ試験を実施し、テストピース100の曲げ荷重と曲げ変位とを測定するとともに、曲げ荷重のピーク荷重(最大荷重)と、曲げ変位50mmまでの吸収エネルギーとを求めた。
また、製品P1-P8について、曲げ加工時および曲げ試験時における変形部68a、68b、68c、68dの割れ(コーナー割れ)の有無を目視により調べた。その結果を表3に示す。
表3に示すように、実施例1および実施例2のブランク80を用いた製品P1-P4では、曲げ加工時および曲げ試験時におけるコーナー割れはなかった。
また、製品P1-P3各々のピーク荷重は、それぞれ同じ組成のシートメタルを用い、かつ同じ方法を用いて製造した製品P5-P7と比較してわずかに低くなったものの、吸収エネルギーは大幅に高かった。
また、比較例1および比較例2のブランクを用いた製品P5-P7では、曲げ加工時にコーナー割れは発生しなかったものの、曲げ試験時にコーナー割れが発生した。
また、引張強度が1500MPa以上である比較例2のブランクを用いた製品P8は、曲げ加工時にコーナー割れが発生し、曲げ試験を行うことができなかった。
更に、図9に示す製品60を製造するために、降伏点(YP) 742MPa、引張強さ(TS) MPa、全伸び(EL)2.7%の幅220mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmの平面視略矩形状のシートメタルを準備した。
次いで、シートメタルの低硬度領域82となる領域をレーザを用いて加熱することにより、シートメタルの硬度を変化させて、図7に示すように、高硬度領域84と高硬度領域84よりも硬度の低い低硬度領域82とを有する実施例3のブランク80を形成した(硬度調整工程)。
レーザー溶接は、5kWのYAGレーザーを用いて実施した。5kWのYAGレーザーを用いて溶接速度15m/minでレーザーを照射すると約2mmの幅が加熱されるため、2mmピッチで4列照射して7〜8mm幅の低硬度領域82を形成した。
このようにして得られた実施例3のブランクの平均硬度(Hv)を、実施例1のブランク80の平均硬度(Hv)と同様にして測定した。その結果を表4に示す。
Figure 0005682701
また、実施例3のブランクを用いて、製品P1を製造する工程と同様に、プレスブレーキを用いて製造し、図9に示す製品60と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品P9を製造した。
また、実施例3のブランクを用いて、製品P2を製造する工程と同様に、ロールフォーミングによって加工し、図9に示す製品60と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品P10を製造した。
更に、実施例3のブランクを形成する際に用いたシートメタルと同じシートメタルを比較例3のブランクとし、実施例1のブランクの平均硬度(Hv)と同様にして平均硬度(Hv)を測定した。その結果を表4に示す。
また、比較例3のブランクを用いて、製品P1を製造した工程と同様にプレスブレーキを用い、図9に示す製品60と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品P11を製造した。
また、比較例2のブランクを用いて、製品P2を製造した工程と同様にロールフォーミング加工を用いて成形し、図9に示す製品60と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品P12を製造した。
このようにして得られた製品P9-P12に対し、製品P1と同様の曲げ試験を行った。その結果を表5に示す。また、製品P9-P12について、製品P1と同様の曲げ加工時および曲げ試験時における変形部26の割れ(コーナー割れ)の有無を目視により調べた。その結果を表5に示す。
Figure 0005682701
表5に示すように、実施例3のブランクを用いた製品P9およびP10では、曲げ加工時および曲げ試験時におけるコーナー割れはなかった。また、製品P9のピーク荷重は、同じ組成のシートメタルを用い、かつ同じ成形方法を用いた製品P11と比較してわずかに低くなったものの、吸収エネルギーは大幅に高かった。
また、製品P10は、吸収エネルギーが700J以上であり、同じ組成のシートメタルを用いた製品P11と比較して非常に高かった。
また、比較例3のブランクを用い、プレスブレーキを用いて製造した製品P11では、曲げ加工時におけるコーナー割れはなかったものの、曲げ試験時にコーナー割れが発生した。また、比較例3のブランクを用い、ロールフォーミングによって製造した製品P12は、曲げ加工時にコーナー割れが発生し、曲げ試験を行うことができなかった。
以下、添付図面を参照して本発明の第2の実施形態を説明する。
図11に一例として示す、本発明のシートメタルの曲げ加工方法を適用するブランク110は、第1の実施形態と同様に、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、後述する硬度調整工程によって形成された1または複数の、図11の例では2つの低硬度領域112と、高硬度領域114とを有している。低硬度領域112は、第1の実施形態のブランク10の低硬度領域12とは異なり、ブランク110の一方の側面からブランク110の厚さ方向に概ね中心まで延びており、反対側の側面には到達していない。こうして、シートメタルの一部に低硬度領域112と、高硬度領域114とを含み表面と裏面とで硬度の異なる加工対象領域116が形成される。また、ブランク110の高硬度領域114は、低硬度領域112が存在する側面では複数の図11の例では3つの領域から成るが、反対側の側面では1つの領域を形成している。
加工対象領域116における低硬度領域112のシートメタルの厚さ方向の寸法は、シートメタルの硬度や厚み、製品120の形状、加工方法などに応じて適宜決定することができるが、表面と裏面との硬度の異なる加工対象領域116を形成することによって十分な効果が得られるように、シートメタルの厚みの35%〜65%の範囲であることが好ましい。また、図11の例では、ブランク110の低硬度領域112は平行に長手方向に延設されているが、低硬度領域112は、製品120の形状や用途等に応じて非平行に設けることができる。
図11において、ブランク110は矩形のシート材料であるが、ブランク110の形状、寸法は製品120の用途等に応じて適宜決定することができる。更に、ブランク110は、例えばロールフォーミング機を用いる場合にはコイル状の供給源から引出される連続ウェブとすることもできよう。
なお、本実施形態では、加工対象領域116の裏面の高硬度領域144が、加工対象領域116を除く全域と同じ硬度である場合を例に挙げて説明するが、加工対象領域116の裏面の高硬度領域144は、低硬度領域112よりも硬度が高ければ、加工対象領域116を除く他の領域と同じ硬度でなくてもよい。また、加工対象領域116を除く領域の硬度は、加工対象領域116の表面または裏面と同じであってもよいし、加工対象領域116の両方の面と異なっていてもよく、特に限定されない。
ブランク110は、第1の実施形態と同様に、ロールフォーミング機またはプレスブレーキを用いたプレス加工によって、加工対象領域116沿いに曲げられ、図12に示すように、C字形またはカップ形の断面を有したチャンネル形の製品120となる。図12において、製品120は、底壁122と、該底壁122の両側縁部に沿って延設され、底壁122に対して垂直に設けられた対向する側壁124とを有した、断面が略C字形のチャンネル形の部材であり、ブランク110の加工対象領域116より成り長手方向に延びる2つの変形部または縁部126を有している。変形部または縁部126は曲げ半径Rを有している。また、製品120では、ブランク110の両縁部126が、ブランク110の一方の面に対して同じ側(図11、12における上側)に曲げられており、図12に示す製品120の変形部126の内側となる領域が、全て図11に示す加工対象領域116の表面となっている。
低硬度領域112の幅Bは、製品120の変形部126の曲げ半径Rに応じて決定することができる。例えば、図12に示すように、製品120の変形部126が一定の曲げ半径Rで変形された帯状のものである場合、図11、12に示すように、低硬度領域112の幅Bは、好ましくは、0.5πR〜1.5πRとすることができる。この範囲の幅Bの低硬度領域112によって、製品120の十分な強度を確保しつつ、曲げ加工工程におけるブランク110の加工性が効果的に向上する。
また、ブランク110は、製品120の十分な強度を確保しつつ、優れた加工性を有するものとするために、好ましくは、低硬度領域112の硬度が高硬度領域114の硬度の30%〜80%となるように形成される。低硬度領域112の硬度が低過ぎると、高硬度領域114の強度を高くしても製品120の強度が不十分となり、反対に低硬度領域112の硬度が高過ぎると、高硬度領域114の強度が高いものである場合に、曲げ加工における加工性が不十分となることがある。
本発明の好ましい実施形態では、硬度調整工程において、(1)シートメタル全体の硬度を変化させて加工対象領域116を形成することによって、或いは、(2)シートメタルの一部の領域において厚さ方向の硬度を変化させることによって、シートメタルに1または複数の低硬度領域112を形成するによって、ブランク110が形成される。
シートメタル全体の硬度を変化させてブランク110を形成する方法としては、例えば加熱炉(図示せず)その他の加熱装置によってシートメタル全体を加熱する加熱工程と、該加熱されたシートメタルの高硬度領域114となる領域のみを冷却する焼入れ工程とを備える。焼入れ工程は、例えば、高硬度領域114となる領域のみを金型を用いて冷却することによって実施することができよう。
図13を参照すると、第2の実施形態による焼入れ工程を実施する冷却装置の一例として金型装置130が図示されている。金型装置130は、工場等の床面に固定されるベッド132、ベッド132の上面に固定された下型134、ラムその他の適当な駆動装置138によって下型134に対して鉛直方向に接近、離反可能に設けられた上型136を含んでいる。シートメタル111は下型134と上型136との間に配置される。下型134および上型136は、互いに対向する作用面134a、136aを有している。下型134の作用面134aには、シートメタル111において焼入れ工程後に低硬度領域112となる部分に対応させて配置された溝部134bが形成されている。
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル111が、加熱炉その他の加熱装置から金型装置130へ移送され、下型134と上型136との間に配置される。次いで、該下型134および上型136の作用面134a、136bがシートメタル111に接触するように、駆動装置138によって上型136が下型134に向け駆動される。シートメタル111は、下型134および上型136の作用面134a、136aに接触した部分だけが急激に冷却され硬化する。その際、シートメタル111において下型134の溝部134bに対面する部分は、下型134によっては急激に冷却されない。こうして、シートメタル111は、シートメタル111において下型134の溝部134bに対面する部分は緩慢に冷却され低硬度領域112となり、下型134および上型136の作用面134a、136aに接触した部分は急激に冷却されて高硬度領域114となり、ブランク110が形成される。
また、焼入れ工程は、例えば、図14に示すように、シートメタルの高硬度領域114となる領域のみ選択的に水冷する工程としてもよい。図14を参照すると、本発明の焼入れ工程を実施する冷却装置の他の例として水冷装置140が図示されている。水冷装置140は、シートメタル111の一方の側面、図4ではシートメタル111の下面に対面するように配置された複数の第1のノズルまたは下ノズル142と、下ノズル142の反対側の側面、図4ではシートメタル111の上面に対面するように配置された複数の第2のノズルまたは上ノズル144とを備え、シートメタル111の側面へ向けて冷却水CWを供給するようになっている。下ノズル142および上ノズル144は、シートメタル111において焼入れ工程後に高硬度領域114となる部分に対面するように配置されている。特に、本実施形態では、上ノズル114は、シートメタル111の前面に冷却水CWを供給できるように配置されている。シートメタル111において焼入れ工程後に低硬度領域112となる部分が冷却水CWで濡れることを防止するために、水冷装置140は、シートメタル111において焼入れ工程後に低硬度領域112となる部分を覆うように配置された下マスキング部材146を備えていてもよい。下マスキング部材146は、該下マスキング部材146をシートメタル111に対して接近、離反させるための油圧シリンダーのような駆動装置(図示せず)を備えることができる。下マスキング部材146は、また、シートメタル111を下ノズル142および上ノズル144に対して正しい位置に位置決め保持するリテーナとして作用するようにしてもよい。或いは、水冷装置140は、シートメタル111を下ノズル142および上ノズル144に対して正しい位置に位置決め保持するクランパーを別途備えていてもよい。
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル111が、加熱炉その他の加熱装置から水冷装置140へ移送され、下ノズル142および上ノズル144の間に配置される。このとき、シートメタル111を下ノズル142および上ノズル144に対して正しい位置に保持するリテーナとして下マスキング部材146を用いることができる。或いは、上述のように、別途設けられたクランパー(図示せず)によって、シートメタル111を下ノズル142および上ノズル144に対して正しい位置に位置決め保持するようにしてもよい。次いで、下ノズル142および上ノズル144からシートメタル111において焼入れ工程後に高硬度領域114となる部分に冷却水CWが供給され、この部分が急激に冷却され硬化する。その際、下マスキング部材146および上マスキング部材148を用いることによって、シートメタル111において低硬度領域112となる部分に冷却水CWが直接かかり、該部分が急冷されてしまうことが防止される。こうして、シートメタル111は、シートメタル111において下マスキング部材146に対面する部分は緩慢に冷却されて低硬度領域112となり、その余の部分は急激に冷却され高硬度領域114となり、ブランク110が形成される。
また、本実施形態の硬度調整工程は、シートメタル111において、少なくとも加工対象領域116の低硬度領域112の反対側の側面にショットを衝当させるショットピーニング工程を含むことができる。図15を参照すると、ショットピーニングを行うブラスト機150が図示されている。ブラスト機150は、シートメタル111の一方の側面、図15ではシートメタル111の下面に対面するように配置された複数の第1のノズルまたは下ノズル152と、下ノズル152の反対側の側面、図15ではシートメタル111の上面に対面するように配置された複数の第2のノズルまたは上ノズル154とを備え、シートメタル111の側面へ向けてショット(鋼、ガラス、セラミックまたはプラスチック製粒子)を投射するするようになっている。好ましくは、ブラスト機150は、シートメタル111においてショットピーニング工程後に低硬度領域12となる部分を覆うように配置されたマスキング部材154を備えていてもよい。これによって、シートメタル111において高硬度領域114となる領域(低硬度領域12となる領域を除く領域)のみ選択的にショットを投射可能となる。これにより、ショットを投射した領域からなる加工対象領域116の硬度の高い側の面(高硬度領域114)が形成され、図15に示すように、加工対象領域116の高硬度領域114がシートメタルと同じ硬度であるブランク110が得られる。
ここで、170〜280メッシュの鋳鉄ショット(F-S170~280/JIS G5903)を、インペラー式ブラスト機を用いてシートメタル111に投射することによって、該シートメタルに十分な塑性変形を与えることができ、目的の硬度を得ることが可能となる。シートメタル111の表面にき裂を発生させることなく、かつ、シートメタル111の深さ方向に十分な加工硬化を生じさせるためには、ビッカース硬さHv650以上の球状の鋳鉄ショットを用いるのが望ましい。170メッシュ未満の鋳鉄ショットを用いた場合、その曲率が小さいためにシートメタルの表面に数〜数十μmの長さの微細割れを生じさせることがあり、逆に280メッシュより大きい鋳鉄ショットでは、曲率が大きいため、シートメタルを充分な塑性変形を与えることができない。従って、170〜280メッシュの鋳鉄ショットを用い、確実にショットに運動エネルギーを与えることができる機械インペラー式ブラスト機を用いて投射することが望ましい。
また、硬度調整工程は、シートメタル111において低硬度領域112が存在する側面からレーザを用いて加熱することにより、低硬度領域12となる領域のみ加熱する工程を含んでいてもい。この場合、レーザを用いて加熱された領域が低硬度領域112となり、その余の部分が高硬度領域114となる。
また、硬度調整工程は、シートメタル111の一部を炭化または窒化することにより、高硬度領域114を形成する工程を含んでいてもい。
次に、ブランク110の加工対象領域116において低硬度領域112が内側となるように、ブランク110を曲げ加工を行うことにより、図12に示す製品120が形成される(曲げ加工工程)。一例として、曲げ加工工程は、プレスブレーキを用いたプレス加工によって行うことができる。プレスブレーキは、例えば、図12に示す製品120の変形部126の外側形状に対応するV字状の溝を有する下型(ダイ)と、下型の溝に対応する先端形状を有する上型(パンチ)とを具えており、該下型と上型との間にブランク110の低硬度領域112を配置し、上型を下型へ向けて移動させ、ブランク110の低硬度領域112を下型へ押圧することによって変形させるようになっている。プレスブレーキを用いることにより、ブランク110から図2に示す断面C字形の柱状の製品120を容易に製造可能である。
なお、本発明において、製品120を形成するためにブランク110の低硬度領域112を変形させる方法は、プレスブレーキを用いたプレス加工に限定されるものではなく、製品120の形状やブランク110の材料などに応じて適宜選択できる。例えば、ロールフォーミング機によってブランク110の低硬度領域112を変形させるてもよい。
製品120の変形部126は低硬度領域112を含んでいるが、この曲げ加工によって低硬度領域112が加工硬化して強度が高くなる。例えば、ブランク110として、低硬度領域112の硬度が高硬度領域114の硬度の30%〜70%であるものを用いた場合、製品120の変形部126における低硬度領域112の硬度は、変形部126以外の高硬度領域114の硬度の40%〜85%となることもある。
本実施形態は、シートメタル111の厚さ方向の硬度を変化させて、該シートメタル111の一部に表面と裏面との硬度の異なる加工対象領域116を有するブランク110を形成する硬度調整工程と、加工対象領域116の硬度の低い側の面(低硬度領域112)が内側となるように、ブランク110を曲げ加工することにより製品120を形成する曲げ加工工程とを備える。従って、曲げ加工工程では、低硬度領域112を含む加工対象領域116を変形させるので、変形部126が変形するので、製品20の変形部26(低硬度領域12)にしわや割れが発生したり、製品20にスプリングバックが発生したりすることが防止される。また、製品120は、負荷を受けたときに変形部126に割れが生じにくく、高い強度を有している。
望ましくは、前記シートメタルとして、引張り強さ980MPa(ビッカース硬さHv310に相当)以上の高強度鋼板を用いると良い。経済的で、所定の高硬度領域と、低強度領域を設けることが工業的に容易にできるためである。
引張り強さを980MPa以上と限定する理由は、引張り強さ980MPa未満の低強度の鋼板では、本発明を適用しなくても、加工できる場合があり、本発明適用のメリットが少ないためである。引張り強さの上限値は、事実上、工業的に生産できる鋼板の最高強度であり、特に規定しないが、引張り強さ1700MPaの鋼板にも本発明が適用可能である。
なお、既述の実施形態では、図12に示す製品120は、底壁122と、該底壁122の両側縁部に沿って延設され、底壁122に対して垂直に設けられた対向する側壁124とを有した、断面が略C字形のチャンネル形の部材であったが、本発明の製品は、図12に示す形状に限定されず、本発明の曲げ加工方法を用いて形成されたものであれば如何なる形状であってもよい。特に、製品120の変形部126の数や形状も図12の例に限定されず、例えば、図16Aに示すような製品160の形状であってもよい。
図16Aに示す製品160は、底壁または連結部54によって連結された一対の角柱部分162を有し、該角柱部分162の間に長手方向に延びる溝部160aが形成されている。該製品160を形成するためのブランク110′は、図11に示したブランク110と同様に、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、既述の硬度調整工程によって形成された1または複数の図16Bの例では8つの低硬度領域112′と、該低硬度領域112′を除く部分である高硬度領域114′とを有している。図16Bのブランク110′は図11のブランク10と同様に矩形のシート材料であるが、ブランク110′の形状、寸法は製品160の用途等に応じて適宜決定することができる。また、図16Bに示すブランク110′では、低硬度領域112′は、ブランク110′の一方の側面(図5Bでは上面)のみならず反対側の側面(図5Bでは下面)にも配置されている。
図16Aに示す製品160は、図11に示す製品120と同様に、シートメタルの硬度を変化させて、高硬度領域114′と低硬度領域112′とを有するブランク110′を形成(硬度調整工程)した後、ブランク110′の低硬度領域112′と高硬度領域114′を含む加工対象領域116′を曲げ加工する(曲げ加工工程)ことにより製造できる。なお、図16Aに示すように、製品160には、所定の曲げ半径を有する8つの変形部166が形成されている。ブランク110′の低硬度領域112′は、製品160の変形部166となる領域を含むように、ブランク110′の長手方向(図16Bの紙面に対して垂直な方向)に延在する8つの帯状の形状となる。
図11、16Aにおいて、ブランク110、110′は、シートメタル111、111′の硬度を厚さ方向に変化させて、シートメタルの一部に低硬度領域112、112′を形成した、表面と裏面とで硬度の異なる加工対象領域116、116′を有している。然しながら、本発明はこれに限定されず、例えば図17Aに示すように、ブランク110″の全体に亘って加工対象領域116″を形成してもよい。
全体に亘って広がる加工対象領域116″であるブランク110″を形成するために、焼入れ工程は、例えば、シートメタルの一方の側面の全面を、金型を用いて冷却する工程とすることができる。具体的には、例えば、図17Bに示すように、シートメタル111″の平面形状に対応する平面形状を有する上型172からなる金型装置170を準備し、加熱炉等によって所定温度に加熱されたシートメタル111″の高硬度領域114″となる領域である一方の側面の全面に、金型装置170の上型172に接触させて冷却することにより、該上型金172に接触する側面が型高硬度領域114″となり、反対側の側面が低硬度領域112″となる。
また、焼入れ工程は、例えば、図17Cに示すように、シートメタル111″の一方の側面、図17Cでは上面の全面を水冷する工程とすることができる。
更に、図17Dに示すように、シートメタル111″において、低硬度領域112″となる側面の全体のみをレーザを用いて加熱する工程とすることができる。図17Dに示す方法を用いることにより、シートメタル111″よりも硬度の低い低硬度領域112″が形成され、高硬度領域114がシートメタル111″と同じ硬度を有したブランク110″が得られる。
更に、また、ブランク110″の全面に亘って広がる加工対象領域116″を形成する他の方法は、例えば、シートメタル111″の一方の側面にショットピーニングを行う工程、或いは、シートメタル111″の一方の側面を炭化または窒化する工程、或いは、高硬度のシートメタルと低硬度のシートメタルとを重ねて圧延することにより複層板(図示せず)を形成する工程を含むことができる。
(実施例)
以下、図18A〜図21Bを参照して、本発明の実施例を説明する。
既述した方法により、図20に示す製品180を形成した。図20において数値で示された長さの単位はmmである。図20に示す製品180は、底壁182と、該底壁182の両側縁部に沿って延設され、底壁182に対して垂直に設けられた対向する側壁184と、該側壁184から内側に底壁182に平行に延設された一対のフランジ部66とを有し、一対のフランジ部66の間に開口部60aが形成されたチャンネル部材である。図20に示すように、製品180は、4つの変形部188を有しており、該4つの変形部188の曲げ半径R3は2mmとなっている。
図9に示す製品180を製造するために、幅220mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmの矩形状のシートメタルSM2(表1参照)を準備した。次いで、シートメタルSM2を加熱炉を用いて900℃に加熱(加熱工程)した後、ブランク190(図18B)の高硬度領域194となる部分を、図18Aに略示する下型202と上型204とを有した金型装置200を用いて急冷し(焼入れ工程)、ブランク190を形成した。金型装置200によってシートメタルSM2は、上型204の溝部206に面した部分は上型204によって冷却されず緩慢に冷却されて低硬度領域192となり、その余の部分は下型202および上型204によって急冷され高硬度領域114となる。
なお、シートメタルと下型202および上型204との接触時間が短過ぎると焼入れされず、逆に長過ぎるとシートメタルにおいて上型204の溝部206に面した非接触領域も焼入れされてしまう。実施例4では、シートメタルの厚みや低硬度領域192となる領域の平面形状、低硬度領域192のシートメタルの厚さ方向の寸法などを考慮して、シートメタルと下型202および上型204との接触時間を5秒とした。
図18A、18Bに数値で示された長さの単位はmmである。なお、図18Bに示すように、ブランク190の低硬度領域192の幅Bは7mmであり、従って、金型装置200の上型204の各々の溝206の幅は7mmとなっている。
このようにして得られた実施例4によるブランク190の高硬度領域194の平均硬度(Hvh)と、低硬度領域192の平均硬度(Hvl)とを測定し、高硬度領域の硬度に対する低硬度領域の硬度の比率(Hvl)/(Hvh)×100(%)を算出した。その結果を表6に示す。
Figure 0005682701
また、実施例4と同様のシートメタルSM2を準備し、加熱炉を用いて900℃に加熱(加熱工程)した後、実施例4のブランク190の高硬度領域194の冷却条件と同じ条件となるように図18Aに示す金型装置200の下型202と同様の金型(図示せず)を用いてシートメタルの一方の側面のみを冷却(焼入れ工程)し、一方の側面の全体が高硬度領域で、反対側の側面の全体が低硬度領域となり、全体が加工対象領域から成るブランクを形成し実施例5とした。なお、実施例5では、シートメタルと金型31との接触時間を8秒とした。表6には、実施例5によるブランクの高硬度領域の平均硬度(Hvh)と、低硬度領域の平均硬度(Hvl)とが示されている。
また、実施例4と同様のシートメタルSM2を準備し、加熱炉を用いて900℃に加熱(加熱工程)した後、実施例4のブランク190の高硬度領域194の冷却条件と同じ条件となるように金型(図示せず)を用いてシートメタル全体を冷却(焼入れ工程)し、低硬度領域を備えず全体が高硬度領域から成るブランクを形成し比較例4とした。表6には、比較例4の平均硬度(Hvh)が示されている。
なお、表6の比較例4のブランクの引張り強さは1690MPaであった。このことから、それそれ同じ化学組成を有し、かつ、平均硬度が略同じである実施例4、4のブランク(シートメタルSM1)および実施例2のブランク(シートメタルSM2)の高強度領域は、1690MPaと同等の引張り強さを有していると推定できる。
また、表6に示すように、硬度比(Hvl)/(Hvh)×100(%)は、実施例4、4ともに67%であった。更に、比較例3のブランクの引張強度は1200MPa以上であった。
その後、図19A〜図19Dに示すように、実施例4のブランク190の低硬度領域192が内側となるように、該ブランク190の各加工対象領域196を、プレスブレーキを用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品180の4つの変形部188a、188b、188c、188d(図20)を順次形成し、製品PP1とした(曲げ加工工程)。
図8A〜図8Dにおいて、プレスブレーキ210は、製品180の各変形部188a、188b、188c、188dの外側形状に対応するV字状の溝212aを有する下型(ダイ)212と、下型212の溝212aに対応する先端形状を有する上型(パンチ)214と具備している。ブランク190の4つの加工対象領域196から1つの加工対象領域を選択し、これを下型212と上型214との間に配置し、上型214を下型212に向かって押し下げて、下型212と上型214とによって加工対象領域196を押圧、曲げ加工し、これを他の加工対象領域196について順次に実施した。
また、実施例4のブランク190の低硬度領域192が内側となるように、該ブランク190の加工対象領域196を、21段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品180の4つの変形部188a、188b、188c、188d(図20)を順次形成し、製品PP2とした(曲げ加工工程)。
また、実施例5のブランクを用い、上述した製品PP1を製造した工程と同様のプレスブレーキを用いて曲げ加工し、図20に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品PP3とした。
更に、実施例5のブランクを用い、上述した製品PP2を製造した工程と同様の21段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、図20に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品PP4とした。
また、比較例3のブランクを用い、上述した製品PP1を製造した工程と同様のプレスブレーキを用いて曲げ加工し、図20に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品PP5とした。
更に、比較例3のブランクを用い、上述した製品PP2を製造した工程と同様の21段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、図20に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品PP6とした。
このようにして得られた製品PP1-PP6に対し以下に示す曲げ試験を行った。その結果を表7に示す。
Figure 0005682701
図21Aに示すテストピース220は、製品180と、該製品180の開口部180aにアーク溶接により接合された鋼板222とを具備した中空部材から成る。曲げ試験は、製品180として製品PP1-PP6を用いて行った。また、鋼板222としては、製品PP1-PP6を製造するために用いたシートメタルと同じ材料から成る幅60mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmのシートメタルを用い、該シートメタルに上述した加熱工程および焼入れ工程を行い、高硬度領域194と同等の硬度を与えた。
次いで、このようにして得られた筒状のテストピース220を、鋼板222を下側に配置し、図21Bに示すように、半径12.5mmの半球形状の先端を有する支点230、230間に、テストピース220から成るスパン間1000mmの梁を形成し、梁の中央に半径150mmの半球形状の先端を有する治具232を配置して、3点曲げ試験を実施し、テストピース220の曲げ荷重と曲げ変位とを測定するとともに、曲げ荷重のピーク荷重(最大荷重)と、曲げ変位50mmまでの吸収エネルギーとを求めた。
また、製品PP1-PP6について、曲げ加工時および曲げ試験時における変形部188a、188b、188c、188dの割れ(コーナー割れ)の有無を目視により調べた。その結果を表7に示す。
表7に示すように、実施例4または実施例5のブランクを用いた製品PP1-PP4では、成形時および曲げ試験時におけるコーナー割れはなかった。
また、製品PP1のピーク荷重は、同じ組成のシートメタルを用い、かつ同じ成形方法を用いた製品PP5と比較してわずかに低くなったものの、吸収エネルギーは大幅に高かった。
また、製品PP2-PP4は、吸収エネルギーが1200J以上であり、同じ組成のシートメタルを用いた製品PP5と比較して、非常に高かった。
また、比較例3のブランクを用い、プレスブレーキを用いて曲げ加工した製品PP5では、成形時におけるコーナー割れはなかったものの、曲げ試験時にコーナー割れが発生した。
また、比較例3のブランクを用い、ロールフォーミング機によ曲げ加工した製品PP6は、成形時にコーナー割れが発生し、曲げ試験を行うことができなかった。
ここで、図22A〜図23Bを参照して、変形部の内側となる領域の硬度が変形部の外側となる領域と比較して低いシートメタルAと、変形部の厚さ方向の硬度が均一なシートメタルBにおいて、曲げ加工することにより変形部に作用する応力および曲げ加工された変形部の形状について説明する。図22Aに示すように、変形部の内側273となる領域の硬度が変形部の外側274となる領域と比較して低いシートメタルAでは、シートメタルAを変形させるために応力を付与していくと、変形部の内側273となる領域には圧縮応力が作用し、変形部の外側274となる領域には引張応力が作用する。シートメタルAでは、変形部の内側273となる領域と変形部の外側274となる領域との硬度が異なるため、変形させるための応力を付与していった時に塑性変形の開始される応力の大きさも異なる。
具体的には、シートメタルAの変形部の内側273となる領域は、変形部の外側274となる領域と比較して硬度が低いため、小さい応力で容易に塑性変形が開始される。従って、シートメタルAでは、シートメタルAを変形させるための応力によって、変形部の内側273となる領域が、変形部の外側274となる領域に先行して容易に塑性変形する。その後、変形部の内側273となる領域とともに変形部の外側274となる領域が塑性変形し、最終的に図23Bに示す所定の形状の変形部とされる。
このようにして変形されたシートメタルAの変形部では、図22Aに示すように、内側273の圧縮歪271aが外側274の引張歪271bと比較して大きくなる。このため、シートメタルAの変形部では、図22Aに示すように、内側273の圧縮応力と外側274の引張応力とが釣り合う中立軸Oが、シートメタルAの厚さ方向中心よりも外側となる。
また、図22Bに示すように、変形部の厚さ方向の硬度が均一なシートメタルBにおいても、シートメタルBを変形させるために応力を付与していくと、変形部の内側となる領域には圧縮応力が作用し、変形部の外側となる領域には引張応力が作用する。しかし、シートメタルBでは、シートメタルAと異なり、変形部の内側となる領域と変形部の外側となる領域との硬度が同じであるため、変形させるための応力を付与していった時に塑性変形が開始される応力の大きさは等しくなる。
従って、シートメタルBでは、シートメタルBを変形させるための応力によって、変形部の内側となる領域と変形部の外側となる領域とが同時に塑性変形を開始し、最終的に図23Bに示す所定の形状の変形部とされる。このようにして変形されたシートメタルBの変形部では、図22Bに示すように、内側の圧縮歪272aと外側の引張歪272bとが等しくなる。また、シートメタルBの変形部では、図22Bに示すように、内側の圧縮応力と外側の引張応力とが釣り合う中立軸Oが、シートメタルBの厚さ方向中心となる。
このようにシートメタルAとシートメタルBとでは、曲げ加工によって付与された応力に対する圧縮歪271a、272aと引張歪271b、272bとの割合が異なっている。そして、シートメタルAの変形部では、シートメタルBと異なり、曲げ加工によって付与された応力に対する内側273における圧縮歪271aが、外側274における引張歪271bと比較して相対的に大きくなる。しかし、変形部の内側273は、シートメタルAの硬度の低い領域からなるものであるため、曲げ加工によるしわや割れが生じにくく、図23Aに示すように、変形部の内方に向かって膨らむように変形される。
また、シートメタルAの変形部では、シートメタルBと異なり、曲げ加工によって付与された応力に対する外側274における引張歪271bが内側273における圧縮歪271aと比較して相対的に小さくなり、外側274に対する曲げ加工による負荷が軽減される。このため、変形部の外側274は、曲げ加工によってしわや割れが生じやすいシートメタルAの硬度の高い領域からなるものであるが、ため、曲げ加工による不都合が防止される。従って、シートメタルAは、曲げ加工による不都合が生じにくく、容易に曲げ加工できるものである。
さらに、シートメタルAの変形部は、図23Aに示すように、変形させるための応力によって付与される圧縮歪271aと引張歪271bとの差によって、内方に向かって膨らむように変形される。このため、例えば、シートメタルAとシートメタルBとが同じ厚みであって、曲げ加工によって外側が同じ形状となるように変形された場合、シートメタルAの変形部の最大厚み寸法d1は、シートメタルBの変形部の最大厚み寸法d2よりも厚くなる。
従って、シートメタルAを曲げ加工してなる曲げ加工品は、変形部の厚い最大厚み寸法d1によって補強される。このことにより、シートメタルAを曲げ加工してなる曲げ加工品は、変形部の内側273の硬度が外側274と比較して低いにもかかわらず、優れた強度を有するものとなる。しかも、シートメタルAを曲げ加工してなる曲げ加工品では、使用時の負荷によって生じる歪が、曲げ加工時と同様に、内側273と比較して硬度の高い外側274で小さくなり、割れの生じやすい外側274に対する使用時の負荷が軽減される。従って、シートメタルAを成形加工してなる曲げ加工品は、例えば、全体が変形部の外側274の硬度であるシートメタルBを成形加工してなる曲げ加工品と比較して、使用時の負荷によって変形部に割れが生じにくい優れたものとなる。
10 ブランク
12 低硬度領域
14 高硬度領域
20 製品
22 底壁
24 側壁
26 変形部
30 金型装置
32 ベッド
34 下型
36 上型
38 駆動装置
40 水冷装置
42 下ノズル
44 上ノズル
46 下マスキング部材
48 上マスキング部材
50 製品
52 角柱部分
54 底壁または連結部
60 製品
60a 開口部
62 底壁
64 側壁
66 一対のフランジ部
68 変形部
70 金型装置
72 下型
74 上型
76 溝
78 溝
80 ブランク
82 低硬度領域
84 高硬度領域
90 プレスブレーキ
92 下型
92a 字状の溝
94 上型

Claims (9)

  1. 引張り強さ980MPa以上の高強度鋼板全体を加熱する加熱工程と、高硬度領域となる領域のみを急冷する焼入れ工程とを備え、前記高強度鋼板の少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、
    前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備える高強度鋼板の曲げ加工方法であって、
    前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの40〜80%となり、
    前記硬度調整工程は、前記高強度鋼板の少なくとも一部において、該高強度鋼板の一方の面を高硬度領域とし、他方の面を低硬度領域とすることを含んでおり、
    前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部に含まれる前記低硬度領域のビッカース硬さが、該変形部に含まれない前記高硬度領域のビッカース硬さの30〜80%となることを特徴とする、高強度鋼板の曲げ加工方法。
  2. 前記硬度調整工程が、少なくとも前記変形部となる前記高強度鋼板の厚さ方向全体を加熱する加熱工程と、前記変形部の硬度の高い側となる面を冷却する焼入れ工程とを備える請求項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
  3. 前記焼入れ工程が、金型を用いて前記変形部の硬度の高い側となる面を冷却する工程である請求項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
  4. 前記焼入れ工程が、前記変形部の硬度の高い側となる面を水冷する工程である請求項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
  5. 前記硬度調整工程が、少なくとも前記変形部となる前記高強度鋼板を一方の面側からショットを投射する工程である請求項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
  6. 前記曲げ加工工程において、前記ブランクをロールフォーミング加工により変形させる請求項1〜5の何れか1項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
  7. 請求項1〜6の何れか1項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法を用いて製造された製品。
  8. 曲げ加工を行うことによりブランクとされるブランクの製造方法であって、
    引張り強さ980MPa以上の高強度鋼板の厚さ方向の硬度を変化させて、前記高強度鋼板の少なくとも一部に表面と裏面との硬度の異なる変形部を有するブランクを形成する工程を有し、前記変形部の内側となる領域に、前記変形部の硬度の低い側の面を形成するブランクの製造方法。
  9. 曲げ加工を行うことにより変形された変形部以外の領域の硬度がビッカース硬さで310以上であって、かつ、前記変形部の内側のビッカース硬さが、前記変形部以外の領域のビッカース硬さの40%〜85%である請求項に記載のブランクの製造方法。
JP2013502439A 2011-03-03 2012-03-05 シートメタルの曲げ加工方法および製品 Active JP5682701B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013502439A JP5682701B2 (ja) 2011-03-03 2012-03-05 シートメタルの曲げ加工方法および製品

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011046581 2011-03-03
JP2011046581 2011-03-03
JP2011046254 2011-03-03
JP2011046254 2011-03-03
PCT/JP2012/055590 WO2012118223A1 (ja) 2011-03-03 2012-03-05 シートメタルの曲げ加工方法および製品
JP2013502439A JP5682701B2 (ja) 2011-03-03 2012-03-05 シートメタルの曲げ加工方法および製品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012118223A1 JPWO2012118223A1 (ja) 2014-07-07
JP5682701B2 true JP5682701B2 (ja) 2015-03-11

Family

ID=46758143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013502439A Active JP5682701B2 (ja) 2011-03-03 2012-03-05 シートメタルの曲げ加工方法および製品

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9539630B2 (ja)
EP (1) EP2682199B1 (ja)
JP (1) JP5682701B2 (ja)
KR (1) KR101532856B1 (ja)
CN (1) CN103402665B (ja)
BR (1) BR112013022359A2 (ja)
ES (1) ES2692895T3 (ja)
MX (1) MX348408B (ja)
MY (1) MY158031A (ja)
TR (1) TR201815190T4 (ja)
WO (1) WO2012118223A1 (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IN2014CN03324A (ja) 2011-11-11 2015-07-03 Giuseppe Cipriani
AT513467B1 (de) * 2012-09-26 2014-07-15 Trumpf Maschinen Austria Gmbh Verfahren zum Biegen eines Werkstücks
ITVR20130058A1 (it) 2013-03-08 2014-09-09 Giuseppe Cipriani Profilato di una struttura di supporto di un controsoffitto e procedimento di lavorazione per lavorare il profilato.
US20140293421A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Zumar Industries, Inc. Three-sided reflector for use on sign post
US20140361558A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-11 Shape Corp. Variable thickness roll formed beam
KR101572318B1 (ko) 2013-10-30 2015-11-26 현대제철 주식회사 강 제품 제조 방법
GB2527486A (en) 2014-03-14 2015-12-30 Imp Innovations Ltd A method of forming complex parts from sheet metal alloy
US9783865B2 (en) 2014-04-18 2017-10-10 GM Global Technology Operations LLC Thermal-assisted roll forming of high strength material
FR3020772B1 (fr) * 2014-05-07 2017-01-06 Gaztransport Et Technigaz Systeme de pliage et de deroulage d'une plaque metallique pour la realisation d'une virure
FR3020773B1 (fr) * 2014-05-07 2016-06-03 Gaztransport Et Technigaz Systeme de pliage et de deroulage d'une plaque metallique pour la realisation d'une virure
DE102014215676B4 (de) * 2014-06-23 2022-12-29 Keiper Seating Mechanisms Co., Ltd. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere einer Profilschiene
BR112015028091B1 (pt) * 2014-11-03 2022-11-16 Kasgro Rail Corp Método para fabricar um vagão ferroviário que possui uma extensão de reforço e método de fabricação de uma extensão de reforço que possui uma inclinação
CN106148861A (zh) * 2015-04-16 2016-11-23 南京理工大学 一种采用激光局部处理提高t5状态6n01铝合金弯曲性能的方法
WO2017006144A1 (en) 2015-07-09 2017-01-12 Arcelormittal Steel for press hardening and press hardened part manufactured from such steel
KR20180070935A (ko) * 2016-12-19 2018-06-27 현대자동차주식회사 고강도 알루미늄 합금의 롤포밍 방법 및 그에 따른 롤포밍 성형물
JP6846273B2 (ja) * 2017-04-20 2021-03-24 株式会社アマダ レーザ加工機、曲げ加工方法、及び打ち抜き加工方法
US10197219B1 (en) * 2017-08-04 2019-02-05 Jason Boyer Secondary light curtain for detecting crush zone intrusion in a secondary process and associated method for use
DE102018107846B4 (de) 2018-04-03 2023-02-23 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Profilbauteils sowie Fahrzeugquerträger oder Fahrzeuglängsträger
US11801897B2 (en) 2018-10-12 2023-10-31 Nippon Steel Corporation Frame member
CN109513776B (zh) * 2018-11-23 2020-05-01 安徽太平洋重型机器股份有限公司 一种可连续性钢板折弯机
KR20200064661A (ko) * 2018-11-29 2020-06-08 주식회사 포스코 국부 열처리 시스템 및 이를 이용한 냉간 성형 방법
KR102524796B1 (ko) 2019-03-06 2023-04-24 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 차체 구조
WO2020187419A1 (de) * 2019-03-21 2020-09-24 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zur herstellung eines warmgewalzten stahlflachproduktes mit unterschiedlichen eigenschaften, ein entsprechend warmgewalztes stahlflachprodukt sowie eine entsprechende verwendung
JP7152119B2 (ja) * 2019-04-03 2022-10-12 株式会社不二越 摩擦撹拌接合工具
JP2020172680A (ja) * 2019-04-10 2020-10-22 日本製鉄株式会社 鋼板
CN110576292B (zh) * 2019-09-16 2022-05-06 哈尔滨工业大学 一种汽车保险杠的制造方法
US20220389535A1 (en) * 2019-11-28 2022-12-08 Hitachi Metals, Ltd. Method for producing nickel-based alloy product or titanium-based alloy product
WO2021106999A1 (ja) * 2019-11-28 2021-06-03 日立金属株式会社 ニッケル基合金製品またはチタン基合金製品の製造方法
KR102346892B1 (ko) * 2020-09-23 2022-01-04 현대제철 주식회사 차량용 부품 제조 방법
CN114309268B (zh) * 2021-12-27 2023-09-26 贵州航天南海科技有限责任公司 一种钣金零件折弯成形方法

Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4830525B1 (ja) * 1969-12-29 1973-09-21
JPS63502733A (ja) * 1986-03-12 1988-10-13 ドン インコ−ポレイテッド 常温圧延金属成形物及びその成形方法並びにその成形装置
JPH01233019A (ja) * 1988-03-11 1989-09-18 Kobe Steel Ltd 金属板のプレス成形方法
JPH026019A (ja) * 1988-06-27 1990-01-10 Masami Kobayashi アモルフアス合金箔と金属板の積層材の製造法
JPH0472010A (ja) * 1990-07-09 1992-03-06 Toyota Motor Corp 高強度プレス成形品
JPH05215U (ja) * 1991-03-26 1993-01-08 マツダ株式会社 パネル部材のプレス成形型具
JPH05177366A (ja) * 1991-12-26 1993-07-20 Okuma Mach Works Ltd 板金加工方法
JPH0840158A (ja) * 1994-07-27 1996-02-13 Nkk Corp バンパービームの製造方法
JPH10273790A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Nisshin Steel Co Ltd 曲げ性の良好な高b含有オーステナイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法
JPH11140537A (ja) * 1997-11-14 1999-05-25 High Frequency Heattreat Co Ltd 鋼板の部分焼入方法
JPH11152541A (ja) * 1997-11-18 1999-06-08 Kobe Steel Ltd 耐衝撃圧壊特性に優れた高強度鋼板部材
JP2000158046A (ja) * 1998-12-01 2000-06-13 Sekisui Chem Co Ltd プレスブレーキ用板材保持具
JP2003019516A (ja) * 2001-05-02 2003-01-21 Nippon Steel Corp 自動車フロア部材用テーラードブランク材、その製造方法及びプレス成形方法
JP2003311331A (ja) * 2002-04-22 2003-11-05 Amada Eng Center Co Ltd 板材曲げ加工方法および装置
JP2003328031A (ja) * 2002-05-13 2003-11-19 Nissan Motor Co Ltd プレス部品の焼入れ方法および焼入れ装置およびプレス部品
JP2004034074A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Amada Eng Center Co Ltd 曲げ加工方法、曲げ加工機、及び温間金型装置
JP2004276078A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Toyota Motor Corp 金属材料の部分強化方法およびその装置
JP2005161366A (ja) * 2003-12-03 2005-06-23 Nippon Steel Corp 鋼板のプレス成形方法及び装置
JP2005169394A (ja) * 2003-10-02 2005-06-30 Nippon Steel Corp 金属板材の熱間プレス成形装置及び熱間プレス成形方法
JP2006300140A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Nissan Motor Co Ltd 高圧ガス貯蔵容器の製造方法及び高圧ガス貯蔵容器
JP2007268554A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Nippon Chuzo Kk 大径鋼管oプレス成形用鋳鉄金型
JP2010036208A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属板の熱間プレス成形方法
JP2010075935A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Topre Corp ダイクエンチ加工製品とその製造方法及び製造装置
JP2010179317A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Toyota Motor Corp 熱間プレス成形方法及び装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1160815B (de) * 1959-07-21 1964-01-09 Hoesch Ag Verfahren zur Herstellung von Profilen aus kaltgewalzten oder vergueteten Stahl- undNichteisenmetallbaendern
US4770018A (en) 1986-03-12 1988-09-13 Donn Incorporated Method for producing cold roll-formed structures
JPS63188426A (ja) 1987-01-29 1988-08-04 Sekisui Chem Co Ltd 板状材料の連続成形方法
DE4228528A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-04 Okuma Machinery Works Ltd Verfahren und vorrichtung zur metallblechverarbeitung
JP3305952B2 (ja) * 1996-06-28 2002-07-24 トヨタ自動車株式会社 センターピラーリーンフォースの高周波焼入れ強化方法
DE102005025026B3 (de) * 2005-05-30 2006-10-19 Thyssenkrupp Steel Ag Verfahren zum Herstellen eines Metallbauteils mit aneinander angrenzenden Abschnitten unterschiedlicher Materialeigenschaften
US9067260B2 (en) * 2006-09-06 2015-06-30 Arcelormittal France Steel plate for producing light structures and method for producing said plate
US10174390B2 (en) * 2006-10-03 2019-01-08 Gary M. Cola, JR. Microtreatment of iron-based alloy, apparatus and method therefor, and articles resulting therefrom
JP5185558B2 (ja) * 2007-03-30 2013-04-17 株式会社神戸製鋼所 プレス成形用ブランクおよびプレス成形方法
JP2008284599A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Toyota Motor Corp 高強度鋼材の製造方法
DE102007043154B4 (de) * 2007-09-11 2017-01-26 Voestalpine Krems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Profilen
US20090242086A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Honda Motor Co., Ltd. Microstructural optimization of automotive structures
CN101717850B (zh) * 2009-12-14 2011-03-16 山东大学 一种超高强度钢板冲压前的热处理拼接工艺及装置

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4830525B1 (ja) * 1969-12-29 1973-09-21
JPS63502733A (ja) * 1986-03-12 1988-10-13 ドン インコ−ポレイテッド 常温圧延金属成形物及びその成形方法並びにその成形装置
JPH01233019A (ja) * 1988-03-11 1989-09-18 Kobe Steel Ltd 金属板のプレス成形方法
JPH026019A (ja) * 1988-06-27 1990-01-10 Masami Kobayashi アモルフアス合金箔と金属板の積層材の製造法
JPH0472010A (ja) * 1990-07-09 1992-03-06 Toyota Motor Corp 高強度プレス成形品
JPH05215U (ja) * 1991-03-26 1993-01-08 マツダ株式会社 パネル部材のプレス成形型具
JPH05177366A (ja) * 1991-12-26 1993-07-20 Okuma Mach Works Ltd 板金加工方法
JPH0840158A (ja) * 1994-07-27 1996-02-13 Nkk Corp バンパービームの製造方法
JPH10273790A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Nisshin Steel Co Ltd 曲げ性の良好な高b含有オーステナイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法
JPH11140537A (ja) * 1997-11-14 1999-05-25 High Frequency Heattreat Co Ltd 鋼板の部分焼入方法
JPH11152541A (ja) * 1997-11-18 1999-06-08 Kobe Steel Ltd 耐衝撃圧壊特性に優れた高強度鋼板部材
JP2000158046A (ja) * 1998-12-01 2000-06-13 Sekisui Chem Co Ltd プレスブレーキ用板材保持具
JP2003019516A (ja) * 2001-05-02 2003-01-21 Nippon Steel Corp 自動車フロア部材用テーラードブランク材、その製造方法及びプレス成形方法
JP2003311331A (ja) * 2002-04-22 2003-11-05 Amada Eng Center Co Ltd 板材曲げ加工方法および装置
JP2003328031A (ja) * 2002-05-13 2003-11-19 Nissan Motor Co Ltd プレス部品の焼入れ方法および焼入れ装置およびプレス部品
JP2004034074A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Amada Eng Center Co Ltd 曲げ加工方法、曲げ加工機、及び温間金型装置
JP2004276078A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Toyota Motor Corp 金属材料の部分強化方法およびその装置
JP2005169394A (ja) * 2003-10-02 2005-06-30 Nippon Steel Corp 金属板材の熱間プレス成形装置及び熱間プレス成形方法
JP2005161366A (ja) * 2003-12-03 2005-06-23 Nippon Steel Corp 鋼板のプレス成形方法及び装置
JP2006300140A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Nissan Motor Co Ltd 高圧ガス貯蔵容器の製造方法及び高圧ガス貯蔵容器
JP2007268554A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Nippon Chuzo Kk 大径鋼管oプレス成形用鋳鉄金型
JP2010036208A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属板の熱間プレス成形方法
JP2010075935A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Topre Corp ダイクエンチ加工製品とその製造方法及び製造装置
JP2010179317A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Toyota Motor Corp 熱間プレス成形方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2682199A4 (en) 2014-11-19
MY158031A (en) 2016-08-30
BR112013022359A2 (pt) 2016-12-06
KR20130122788A (ko) 2013-11-08
EP2682199B1 (en) 2018-07-25
CN103402665B (zh) 2016-08-10
MX348408B (es) 2017-06-12
EP2682199A1 (en) 2014-01-08
ES2692895T3 (es) 2018-12-05
MX2013010062A (es) 2013-10-01
TR201815190T4 (tr) 2018-11-21
KR101532856B1 (ko) 2015-06-30
WO2012118223A1 (ja) 2012-09-07
US20130333190A1 (en) 2013-12-19
CN103402665A (zh) 2013-11-20
JPWO2012118223A1 (ja) 2014-07-07
US9539630B2 (en) 2017-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5682701B2 (ja) シートメタルの曲げ加工方法および製品
JP5610073B2 (ja) プレス成形方法
CA2752855C (en) Method for producing a press-hardened metal component
JP6069223B2 (ja) プレス成形品
US10239105B2 (en) Blank steel plate, production method and production device therefor, and production method for press-formed product using blank steel plate
WO2016103682A1 (ja) パネル状成形品及びパネル状成形品の製造方法
JP6638806B2 (ja) パネル状成形品の製造方法
EP3485996B1 (en) Hot-stamping formed article, structural member using the same, and manufacturing method of hot-stamping formed article
JP5728334B2 (ja) 衝突性能に優れた車体用のプレス成形品およびその製造方法
WO2017047601A1 (ja) パネル状成形品及びその製造方法
JP3864899B2 (ja) 形状凍結性に優れたプレス加工方法およびそれに用いる加工工具
JP6288378B2 (ja) パネル状成形品、車両用ドア、及び、パネル状成形品の製造方法
WO2013153681A1 (ja) 閉断面構造部品の製造方法及び装置
JP2010149184A (ja) 熱間プレス成形品、その製造装置および製造方法
US11534815B2 (en) Press formed product, automobile structural member with the press formed product, and method for producing press formed product
JP5864414B2 (ja) 鋼板ブランクを成形し、硬化する方法
JP7043496B2 (ja) 少なくとも部分的に硬化された異形構成部材を製造するための方法および半製品
JP7155923B2 (ja) 成形品の製造方法
JP7181506B2 (ja) プレス成形金型
JP2023180687A (ja) 熱間プレス用ブランク材の製造方法及び熱間プレス用ブランク材
JP2020025964A (ja) 成形品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140508

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140805

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141024

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20141031

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141216

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141229

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5682701

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350