JP5807681B2 - Hot press mold - Google Patents
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Description
本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形に用いる金型構造に関する。 The present invention relates to a mold structure used for hot press molding in which a heated workpiece is cooled at the same time as being pressed.
従来、オーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱された鋼板等のワークに対して、上型及び下型からなる金型が取り付けられたプレス装置によってプレス加工を行うと同時に、金型とワークとの接触による冷却を利用した焼き入れ処理を施すホットプレス成形が広く知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a workpiece such as a steel plate heated to a temperature at which an austenite structure appears or higher is pressed by a press device to which a die composed of an upper die and a lower die is attached, and at the same time, the die contacts the workpiece. Hot press molding which performs a quenching process using cooling due to the above is widely known (for example, see Patent Document 1).
従来のホットプレス用金型では、成型品形状に起因するしわ、若しくは、金型の製作精度、金型の撓み、プレス装置の撓み等によって、型締め状態の金型とワークとの当たり方(当たりの強さ)に差が生じる。これにより、金型とワークの間に隙間が生じてしまい、ワークの均一な冷却ができないという問題がある。
そこで、本発明は、金型とワークの間に隙間が発生することを抑制し、金型とワークの均一な接触を実現できるホットプレス用金型を提供する。
In conventional hot press molds, how to contact the mold in a mold-clamped state with the workpiece due to wrinkles due to the shape of the molded product, mold fabrication accuracy, mold deflection, press machine deflection, etc. Difference in strength of hit). This creates a gap between the mold and the workpiece, and there is a problem that the workpiece cannot be uniformly cooled.
Therefore, the present invention provides a hot press die that can suppress the occurrence of a gap between the die and the workpiece and can realize uniform contact between the die and the workpiece.
本発明のホットプレス用金型は、互いの成形面が対向するように配置される固定型及び可動型を具備し、加熱されたワークを前記固定型及び可動型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記固定型及び可動型の成形面を接触させた状態で保持することで、前記ワークを冷却するホットプレス用金型であって、前記固定型の成形面のうち、少なくとも前記プレス加工時に、当該プレス加工におけるプレス方向と直交する部位であって、前記可動型の当たりが強くなる部位に形状記憶合金によって構成される層が形成される。 The hot press mold of the present invention comprises a fixed mold and a movable mold arranged so that their molding surfaces face each other, and when a heated work is sandwiched between the fixed mold and the movable mold and pressed. At the same time, a mold for hot pressing that cools the workpiece by holding the molding surface of the fixed mold and the movable mold in contact with the surface of the workpiece, and among the molding surfaces of the stationary mold, At least during the pressing process, a layer made of a shape memory alloy is formed in a part perpendicular to the pressing direction in the pressing process and where the movable mold hits strongly.
前記ワークの製品形状は、長手方向にハット型断面を有するものであり、前記固定型の成形面において、前記ワークの製品形状におけるハット型断面のフランジ面及び頂面に対応する部位に、前記形状記憶合金層が形成されることが好ましい。 The product shape of the workpiece has a hat-shaped cross section in the longitudinal direction, and the shape of the fixed mold on the surface corresponding to the flange surface and the top surface of the hat-shaped cross section of the product shape of the workpiece. A memory alloy layer is preferably formed.
前記固定型の成形面に形成される形状記憶合金層は、超弾性合金によって構成されることが好ましい。 The shape memory alloy layer formed on the molding surface of the fixed mold is preferably composed of a superelastic alloy.
本発明のホットプレス用金型によれば、金型とワークの間に隙間が発生することを抑制し、金型とワークの均一な接触を実現できる。 According to the hot press die of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of a gap between the die and the workpiece, and to realize uniform contact between the die and the workpiece.
金型1は、ワーク2に対してホットプレス成形を施し、製品を作製するホットプレス用金型である。図1に示すように、金型1は、下型10と上型20を具備し、それらの間でワーク2を挟み込んでプレスすることで、ワーク2を所定の製品形状に成形する。
ワーク2は、鋼板であり、オーステナイト組織が現れる温度以上に加熱された状態で金型1に投入される。ワーク2は、金型1内で製品形状に成形されるとともに、下型10と上型20で挟み込まれた状態で一定時間保持されることにより、急冷されて焼き入れされる。
The mold 1 is a hot press mold for producing a product by subjecting the
The
ワーク2は、長手方向にハット型断面を有する製品形状に成形される。つまり、ワーク2の製品形状は、金型1におけるプレス方向と直交する面として形成されるフランジ面及び頂面を有し、これらフランジ面と頂面を繋ぐ壁面を有する。この製品形状における壁面は、金型1のプレス方向に略平行な面として形成される。
なお、フランジ面及び頂面はプレス方向に対して厳密に直交するものに限らず、ある程度の傾きを有するもの(例えば、プレス方向に対する傾きが30度以下の面)でも良く、そのようなフランジ面及び頂面を有する製品が一般的にハット型断面を有するものとして用いられる範囲であれば良い。
The
The flange surface and the top surface are not limited to those that are strictly perpendicular to the pressing direction, and may have a certain degree of inclination (for example, a surface having an inclination with respect to the pressing direction of 30 degrees or less). And the product which has a top surface should just be a range generally used as what has a hat-shaped cross section.
下型10は、固定型として構成され、床面等に固定される。下型10には、上型20に対して突出する凸部が形成されており、下型10は、上方に向けた凸型として構成される。
上型20は、可動型として構成される。上型20は、適宜のプレス装置に支持され、下型10に対して移動可能である。上型20には、下型10の凸部に対応した凹部が形成されており、上型20は凹型として構成される。
下型10及び上型20の互いに対向する表面は、成形面として形成され、その成形面の形状に応じてワーク2が成形される。言い換えれば、下型10及び上型20は、ワーク2の製品形状に応じた成形面を有し、互いの成形面が対向するように配置される。
The
The
The mutually opposing surfaces of the
図2に示すように、下型10の成形面の全域には、形状記憶合金層30が形成されている。
形状記憶合金層30は、形状記憶合金を下型10の表面にレーザ溶接等によって溶接することによって、下型10と一体的に形成される合金層である。形状記憶合金層30は、金型1の成形性に影響を及ぼさない範囲の厚みで形成される。
As shown in FIG. 2, a shape
The shape
形状記憶合金層30を構成する形状記憶合金としては、Ni−Ti合金、鉄系形状記憶合金等、一般的に用いられる合金を利用できる。ただし、形状記憶合金層30を構成する形状記憶合金は、少なくとも金型1によるワーク2のホットプレス時に、変態点に達して超弾性の特性を発揮することが必要である。
ここで、形状記憶合金層30を構成する形状記憶合金の性質として、金型1を型締めした状態でワーク2からの熱伝達によって容易に(例えば数秒後に)形状回復温度に到達し得る組成を有することが好ましく、さらには、常温(20℃程度)以下が形状回復温度として設定される超弾性合金であることが好ましい。
As the shape memory alloy constituting the shape
Here, as a property of the shape memory alloy constituting the shape
図3を用いて、金型1を用いてワーク2をホットプレスする際の形状記憶合金層30の働きについて説明する。
The function of the shape
図3に示すように、ワーク2をセットした状態で、上型20を下型10に対して移動させることによって、ワーク2のプレス加工が開始される。そして、上型20をさらに移動させ、下死点に到達した状態で所定時間保持する。
このとき、下型10の成形面に形成されている形状記憶合金層30は、ワーク2からの熱伝達により、又は、その形状回復温度の設定により、超弾性変形可能となる。このため、上型20の当たりが強い部位(製品におけるフランジ面、頂面等、プレス方向に直交する面に対応する部位)では、上型20及びワーク2から受けるプレス力に応じて超弾性変形する。当たりが強い部位では形状記憶合金層30が超弾性変形してストロークし、さらに当たりが強い部位から弱い部位に向かって流動することによって、当たりが弱い部位の厚みを増やしてプレス荷重を掛けることができる。
As shown in FIG. 3, press work of the
At this time, the shape
以上のように、形状記憶合金層30の超弾性変形によって、ワーク2と下型10の隙間を吸収できる。さらに、下型10の成形面が形状記憶合金層30によって変形することにより、下型10とワーク2との当たり方が変わり、ワーク2と上型20の間の当たりも改善される。これにより、ワーク2と上型20との間にも隙間が生じ難くなる。すなわち、下型10の成形面に形状記憶合金層30を設けることにより、金型1とワーク2の間に隙間が発生することを抑制できる。
特に、本実施形態のようにワーク2の製品形状がハット型断面を有する場合は、曲げ量が大きい部位(コーナー部等)、縮みフランジ等にしわが発生し易いことが知られている。このようにしわが発生した場合でも形状記憶合金層30が超弾性変形することにより、下型10の成形面の一部がしわの内部に入り込むことによって、ワーク2と金型1との均一な接触を実現できる。また、ワーク2の製品形状に含まれる壁面部分への当たりを強くできるため、ワーク2の冷却に要する時間を短縮できる。従って、金型1を用いてワーク2をホットプレス加工する際に、品質を確保しつつ、サイクルタイムを短くできる。
As described above, the gap between the
In particular, when the product shape of the
金型1によるホットプレス終了後、上型20によるプレス荷重が開放される。そして、形状記憶合金層30は、超弾性特性により元の形状に戻る。
After the hot pressing by the mold 1 is completed, the pressing load by the
図4に示すように、下型10に設けられる形状記憶合金層30は、下型10の成形面全域に配置する代わりに、部分的に配置しても良い。具体的には、下型10の成形面における上型20の当たりが強い部位である、ワーク2の製品形状のフランジ面及び頂面に対応する部位に、形状記憶合金層30を配置する。これにより、上型20の当たりが強い部位において形状記憶合金層30が超弾性変形し、上型20がストロークし、当たりの弱い部位となる壁面部分への当たりが強くなる。すなわち、金型1におけるワーク2への当たりを均一にできる。
このように、下型10の成形面において、少なくとも当たりが強い部位(プレス方向と直交する部位)に形状記憶合金層30を配置することによって、金型1とワーク2との接触を改善できる。
As shown in FIG. 4, the shape
As described above, by disposing the shape
図5に示すように、形状記憶合金層30は、下型10の成形面に加えて、上型20の成形面に形成しても良い。上型20の成形面に形状記憶合金層30を設けることによって、金型1とワーク2との接触をさらに改善できる。
As shown in FIG. 5, the shape
本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形に用いる金型に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the metal mold | die used for the hot press molding which cools simultaneously with performing a press work with respect to the heated workpiece | work.
1:金型(ホットプレス用金型)、2:ワーク、10:下型、20:上型、30:形状記憶合金層
1: mold (hot press mold), 2: workpiece, 10: lower mold, 20: upper mold, 30: shape memory alloy layer
Claims (3)
前記固定型の成形面のうち、少なくとも前記プレス加工時に、当該プレス加工におけるプレス方向と直交する部位であって、前記可動型の当たりが強くなる部位に形状記憶合金によって構成される層が形成されるホットプレス用金型。 The fixed mold and the movable mold are arranged so that their molding surfaces face each other, and the heated workpiece is sandwiched between the fixed mold and the movable mold and pressed, and at the same time, the fixed mold is placed on the surface of the workpiece. And a mold for hot pressing that cools the workpiece by holding the movable mold in contact with the molding surface,
Of the molding surface of the fixed mold, a layer made of a shape memory alloy is formed in a part that is orthogonal to the press direction in the press process at least during the press process and that is strongly hit by the movable mold. Hot press mold.
前記固定型の成形面において、前記ワークの製品形状におけるハット型断面のフランジ面及び頂面に対応する部位に、前記形状記憶合金層が形成される請求項1に記載のホットプレス用金型。 The product shape of the workpiece has a hat-shaped cross section in the longitudinal direction,
2. The hot press mold according to claim 1, wherein the shape memory alloy layer is formed in a portion corresponding to a flange surface and a top surface of a hat-shaped cross section in the product shape of the workpiece on the molding surface of the fixed mold.
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