JP6015639B2 - Hot press mold, hot press forming method - Google Patents

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Description

本発明は、被成形面の法線方向が金型の移動方向と交差する被成形面を有する成形品を、加熱した鋼板をプレス成形することで成形する熱間プレス用金型、該熱間プレス用金型を用いた熱間プレス成形方法、及び該熱間プレス成形方法で成形された熱間プレス成形品に関する。   The present invention relates to a hot pressing mold for forming a molded product having a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the moving direction of the mold by press-molding a heated steel plate, The present invention relates to a hot press molding method using a press die and a hot press molded product molded by the hot press molding method.

鋼板をオーステナイト域以上の温度に加熱し、上型及び下型からなる金型を取り付けたプレス成形装置により、該鋼板をオーステナイト域温度にある状態でプレス成形し、下死点で金型の間に成形された鋼板を保持して、成形された鋼板を金型に接触させることにより冷却し、マルテンサイト変態を起こさせる焼入れ処理を行う、熱間プレス成形が広く行われている。
焼入れを確実に行うため、特許文献１に開示されているような、金型内に冷却水が通過するチャンネルを設け、冷却水を循環させることによって、金型を冷却し、成形中の鋼板を良好に冷却する技術が知られている。 The steel plate is heated to a temperature above the austenite region, and the steel plate is press-formed in a state of being in the austenite region temperature by a press forming apparatus to which a die composed of an upper die and a lower die is attached. Hot press forming is widely performed in which a formed steel sheet is held, cooled by bringing the formed steel sheet into contact with a mold, and subjected to a quenching treatment that causes martensitic transformation.
In order to ensure quenching, a channel through which the cooling water passes is provided in the mold as disclosed in Patent Document 1, and the cooling water is circulated to cool the mold, and the steel sheet being formed Techniques for good cooling are known.

特開２０１３−９９７７４号公報JP 2013-99774 A

しかしながら、熱間プレス加工された成形品には、しわや板厚減少が発生し、プレス下死点において金型と接触しにくい状況が生じる。また、金型の製作精度、金型の撓み、プレス装置自体の撓みなどによって、下死点において金型と熱間プレス成形品との間に隙間を生じる場合もある。これらの状況が生じた場合、金型を冷却しても成形品の冷却速度が遅くなり、プレス成形品に十分に焼き入れが入らない部分が発生する。   However, in the hot-pressed molded product, wrinkles and plate thickness reduction occur, and a situation in which it is difficult to contact the mold at the press bottom dead center occurs. Further, a gap may be formed between the mold and the hot press-formed product at the bottom dead center due to the manufacturing accuracy of the mold, the bending of the mold, the bending of the press device itself, and the like. When these situations occur, even if the mold is cooled, the cooling rate of the molded product is slowed down, and there is a portion where the press-molded product is not sufficiently quenched.

例えば、図２に示すようなハット断面形状部材１７を熱間プレス成形する場合には、以下の２つの理由により縦壁部１７ｂに焼きが入りにくい。
一つの理由は、縦壁部１７ｂは熱間プレス成形中に板厚が減少しやすく、下死点において熱間プレス成形品が金型に接触しにくくなるためである。
もう一つの理由として、プレス荷重の方向と、熱間プレス成形品の被成形面の法線の方向の位置関係があげられる。被成形面のうち、縦壁部１７ｂは、その法線方向とプレス荷重方向のなす角度が90度に近く、プレス荷重を増しても、金型を縦壁部１７ｂに強く接触させることは難しい。
特許文献１のような、金型を冷却する従来技術では、少なくとも下死点において、金型と熱間プレス成形品が接触することが前提となっており、上記のように金型が熱間プレス成形品に接触しにくい場合には対応できないという課題がある。 For example, when the hat cross-sectional shape member 17 as shown in FIG. 2 is hot press-molded, the vertical wall portion 17b is not easily burned for the following two reasons.
One reason is that the thickness of the vertical wall portion 17b is likely to decrease during hot press molding, and the hot press molded product is less likely to contact the mold at the bottom dead center.
Another reason is the positional relationship between the direction of the press load and the direction of the normal of the molding surface of the hot press-formed product. Of the surface to be molded, the vertical wall portion 17b is close to 90 degrees between the normal direction and the press load direction, and it is difficult to make the mold strongly contact the vertical wall portion 17b even if the press load is increased. .
In the conventional technique for cooling the mold as in Patent Document 1, it is assumed that the mold and the hot press-molded product are in contact at least at the bottom dead center, and the mold is hot as described above. There is a problem that it is not possible to cope with the case where it is difficult to contact the press-formed product.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、従来技術では金型を接触させにくいために焼入れが難しかった部分にも十分に焼入れが可能な熱間プレス用金型、熱間プレス成形方法、及び該熱間プレス成形方法によって成形された熱間プレス成形品を得ることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a hot press mold capable of sufficiently quenching even a portion that has been difficult to quench because it is difficult to contact the mold in the prior art. An object is to obtain a hot press-molding method and a hot press-molded product molded by the hot press-molding method.

（１）本発明に係る熱間プレス用金型は、被成形面の法線方向が金型の移動方向と交差する被成形面である縦壁部を有する成形品を、加熱した鋼板をプレス成形することで成形する熱間プレス用金型であって、
前記被成形面である縦壁部を成形する縦壁成形面を有するパンチとダイを備えてなり、前記パンチと前記ダイの少なくとも一方における前記縦壁成形面のみに設けられた凹陥部と、該凹陥部に前記縦壁成形面の法線方向に移動可能に取り付けられた可動部と、プレス成形開始から下死点までの間は前記可動部を前記縦壁成形面よりも出っ張らないようにし、下死点において前記可動部を前記鋼板側に移動させて前記鋼板の前記被成形面である縦壁部に当接させる可動部移動手段を備えてなることを特徴とするものである。
(1) hot pressing die according to the present invention, a molded article, the heated steel sheet press with vertical wall portion which is the molded surface normal direction of the molded surface intersects the movement direction of the mold A mold for hot pressing that is molded by molding,
Wherein a recess will be provided with a punch and a die having a vertical wall molding surface for molding the vertical wall portion, provided on only the longitudinal wall forming surface in at least one of the before and Symbol punch die is the molded surface, The movable part attached to the recessed part so as to be movable in the normal direction of the vertical wall molding surface and the movable part so as not to protrude from the vertical wall molding surface between the start of press molding and the bottom dead center. The movable part moving means for moving the movable part to the steel plate side at the bottom dead center and bringing it into contact with the vertical wall part which is the molding surface of the steel sheet is provided.

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記可動部が強磁性体または強磁性体を含む材料または強磁性体を内蔵する構造からなり、前記可動部移動手段は電磁石からなることを特徴とするものである。 (2) Further, in the device described in (1) above, the movable part is made of a ferromagnetic body, a material containing a ferromagnetic body, or a structure incorporating a ferromagnetic body, and the movable part moving means is made of an electromagnet. It is characterized by.

（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記可動部を前記凹陥部の内部側に引っ張る弾性手段を備えたことを特徴とするものである。 (3) Further, in the above (2), an elastic means for pulling the movable portion toward the inside of the recessed portion is provided.

（４）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記可動部移動手段はアクチュエータであることを特徴とするものである。 (4) Further, in the above (1), the movable part moving means is an actuator.

（５）本発明に係る熱間プレス成形方法は、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の熱間プレス用金型を用いて鋼板を熱間でプレス成形する熱間プレス成形方法であって、オーステナイト域まで加熱した前記鋼板を金型に保持して下死点までプレス成形する成形工程と、下死点で前記鋼板を保持したまま前記鋼板に前記金型を当接させて冷却する冷却工程を有し、
該冷却工程において、前記可動部移動手段によって前記可動部を前記鋼板の被成形面である縦壁部に当接させることを特徴とするものである。 (5) A hot press forming method according to the present invention is a hot press forming method for hot press forming a steel sheet using the hot press mold according to any one of (1) to (4). A molding step of holding the steel plate heated to the austenite region in a mold and press-molding to the bottom dead center, and contacting the mold to the steel plate while holding the steel plate at the bottom dead center A cooling step for cooling;
In the cooling step, the movable portion is brought into contact with a vertical wall portion which is a surface to be formed of the steel plate by the movable portion moving means.

（６）本発明に係る熱間プレス成形品は、上記（５）に記載の熱間プレス成形方法によって成形されたことを特徴とするものである。 (6) The hot press-formed product according to the present invention is characterized by being formed by the hot press-forming method described in (5) above.

本発明においては、被成形面（被成形面の法線方向が金型の移動方向と交差する被成形面）を成形する成形面を有するパンチとダイを備えてなり、前記成形面におけるパンチとダイの少なくとも一方に設けられた凹陥部と、該凹陥部に前記成形面の法線方向に移動可能に取り付けられた可動部と、プレス成形開始から下死点までの間は可動部を前記成形面よりも出っ張らないようにし、下死点において可動部を鋼板側に移動させて鋼板に当接させる可動部移動手段を備えたことにより、従来技術では金型を接触させにくい前記被成形面にも金型を確実に接触させることができ、焼入れが難しかった前記被成形面に十分に焼入れをすることが可能となる。   In the present invention, a punch having a molding surface for forming a molding surface (a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the moving direction of the mold) and a die, A concave portion provided in at least one of the dies, a movable portion attached to the concave portion so as to be movable in the normal direction of the molding surface, and the movable portion from the start of press molding to the bottom dead center. By providing a movable part moving means for moving the movable part to the steel plate side at the bottom dead center so that it does not protrude from the surface and abutting against the steel sheet, the mold surface is less likely to contact the mold in the prior art. Also, the mold can be reliably brought into contact, and the surface to be molded, which has been difficult to quench, can be sufficiently quenched.

本発明の一実施の形態に係る熱間プレス用金型の下死点状態における立断面図である。It is a sectional elevation in the bottom dead center state of the hot press die according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る熱間プレス用金型によって成形される成形品（ハット断面形状部材）の斜視図である。It is a perspective view of the molded product (hat cross-sectional shape member) shape | molded with the metal mold | die for hot press which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る熱間プレス用金型の他の態様の下死点状態における立断面図である。It is an elevation sectional view in the bottom dead center state of other modes of the die for hot press concerning the 1 embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る熱間プレス用金型のさらに他の態様の下死点状態における立断面図である。It is an elevation sectional view in the bottom dead center state of other modes of the die for hot press concerning one embodiment of the present invention. 本発明の実施例における実験結果の評価方法の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation method of the experimental result in the Example of this invention. 本発明の実施例における実験結果を表すグラフである（その１）。It is a graph showing the experimental result in the Example of this invention (the 1). 本発明の実施例における実験結果を表すグラフである（その２）。It is a graph showing the experimental result in the Example of this invention (the 2).

本発明の一実施の形態に係る熱間プレス用金型１は、図１に示すように、被成形面の法線方向が金型の移動方向と交差する被成形面を有する成形品であるハット断面形状部材１７（図２参照）を、加熱した鋼板３をプレス成形することで成形する熱間プレス用金型１であって、前記被成形面を成形する成形面を有するパンチ５とダイ７を備えている。
ここで、被成形面とはプレス成形時において金型によって成形される鋼板の面であり、成形面とは該被成形面を成形する金型の面である。
なお、本実施の形態では熱間プレス用金型１とハット断面形状部材１７はともに左右対称であるため、図１においては右半分のみを図示している。また、図１において、ハット断面形状部材１７とパンチ５及びダイ７の区別が容易なように、便宜上、これらの間隔をあけて図示している。
図１の鋼板３において、図２に示したハット断面形状部材１７と同様の部位には同一の符号を付している。図１中のＬWは縦壁部１７ｂの法線を示している。 As shown in FIG. 1, a hot press mold 1 according to an embodiment of the present invention is a molded product having a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the moving direction of the mold. A hot pressing die 1 for forming a hat cross-sectional shape member 17 (see FIG. 2) by press-forming a heated steel plate 3, and a punch 5 and a die having a forming surface for forming the surface to be formed 7 is provided.
Here, the surface to be molded is a surface of a steel plate formed by a mold at the time of press molding, and the molding surface is a surface of a mold for molding the surface to be molded.
In this embodiment, since the hot press mold 1 and the hat cross-sectional shape member 17 are both symmetrical, only the right half is shown in FIG. Further, in FIG. 1, for the sake of convenience, the hat cross-sectional shape member 17, the punch 5, and the die 7 are illustrated with a space therebetween for convenience.
In the steel plate 3 of FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part similar to the hat cross-section member 17 shown in FIG. L W in Figure 1 illustrates the normal line of the vertical wall portion 17b.

本実施の形態では、下死点で金型を成形面に接触させにくい成形品、すなわち被成形面の法線方向が金型の移動方向と交差する被成形面を有する成形品の例としてハット断面形状部材１７を例に挙げている。
そこで、まずハット断面形状部材１７の形状を概説し、ハット断面形状部材１７が下死点で金型を成形面に接触させにくい理由について説明する。 In the present embodiment, a hat is an example of a molded product that makes it difficult to bring the mold into contact with the molding surface at the bottom dead center, that is, a molded product having a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the moving direction of the mold. The cross-sectional member 17 is taken as an example.
Therefore, first, the shape of the hat cross-sectional shape member 17 is outlined, and the reason why the hat cross-sectional shape member 17 is difficult to bring the mold into contact with the molding surface at the bottom dead center will be described.

＜ハット断面形状部材＞
ハット断面形状部材１７は、図２に示すように、天板部１７ａと、天板部１７ａの両側に連続するように形成された縦壁部１７ｂと、両側の縦壁部１７ｂの端部に形成されたフランジ部１７ｃとを有している。
ハット断面形状部材１７のプレス成形は、図１中に太矢印で示すように、例えばダイ７をパンチ５に近づく方向に移動させることで行われる。ダイ７の移動方向はハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂにおける法線ＬWと交差する方向であり、縦壁部１７ｂが本発明の被成形面（被成形面の法線方向が金型の移動方向と交差する被成形面）に相当する。
その後、ハット断面形状部材１７は、下死点において熱間プレス用金型１に接触した状態で保持されて急冷されることで焼入れが行われる。 <Hat cross-sectional shape member>
As shown in FIG. 2, the hat cross-sectional shape member 17 has a top plate portion 17a, a vertical wall portion 17b formed so as to be continuous on both sides of the top plate portion 17a, and end portions of the vertical wall portions 17b on both sides. And a formed flange portion 17c.
The press forming of the hat cross-sectional shape member 17 is performed, for example, by moving the die 7 in a direction approaching the punch 5 as indicated by a thick arrow in FIG. The moving direction of the die 7 is a direction intersecting with the normal line L W in the vertical wall portion 17b of the hat cross-sectional shape member 17, and the vertical wall portion 17b is a molding surface of the present invention (the normal direction of the molding surface is a mold). This corresponds to a molding surface that intersects the moving direction.
Thereafter, the hat cross-sectional shape member 17 is quenched by being held and rapidly cooled at the bottom dead center in contact with the hot press die 1.

焼入れを行うためには、鋼板３に金型を十分に接触させることが必要である。
しかし、縦壁部１７ｂにおいては、熱間プレス成形中に板厚が減少しやすく、下死点において金型に接触しにくい。
また上記に加えて、プレス成形は図１中に太矢印で示すように、ダイ７がパンチ５に近づく方向に移動することで行われ、ダイ７の移動方向はハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂにおける法線ＬWと交差する方向であるために、プレス荷重を増加させても、金型を縦壁部１７ｂに強く接触させることは難しい。 In order to perform quenching, it is necessary to sufficiently bring the mold into contact with the steel plate 3.
However, in the vertical wall portion 17b, the plate thickness tends to decrease during hot press molding, and it is difficult to contact the mold at the bottom dead center.
In addition to the above, press molding is performed by moving the die 7 in a direction approaching the punch 5 as indicated by a thick arrow in FIG. 1, and the moving direction of the die 7 is the vertical wall of the hat cross-sectional shape member 17. Since the direction intersects the normal line L W in the portion 17b, it is difficult to make the mold strongly contact the vertical wall portion 17b even if the press load is increased.

このように、ハット断面形状部材１７を熱間プレス成形する場合、従来のプレス成形金型では、下死点において縦壁部１７ｂに金型を接触させにくく急冷させることができない。
以上のことを踏まえた上で、本発明に係る熱間プレス用金型１についてより詳細に説明する。 Thus, when hot-press-molding the hat cross-sectional shape member 17, in the conventional press-molding die, the die cannot be brought into contact with the vertical wall portion 17b at the bottom dead center and cannot be rapidly cooled.
Based on the above, the hot press die 1 according to the present invention will be described in more detail.

＜熱間プレス用金型＞
熱間プレス用金型１は、図１に示すように、パンチ５及びダイ７と、ダイ７の縦壁部１７ｂを成形する成形面（縦壁成形面８）に設けられた凹陥部１１と、凹陥部１１に縦壁成形面８の法線ＬW方向に移動可能に取り付けられた可動部９と、プレス成形開始から下死点までの間は可動部９を縦壁成形面８よりも出っ張らないようにし、下死点において可動部９を鋼板３側に移動させて鋼板３に当接させる可動部移動手段としての電磁石１３と、電磁石１３の稼働を制御する制御部１５を備えている。
以下、熱間プレス用金型１の各構成を図１に基づいて詳細に説明する。 <Hot press mold>
As shown in FIG. 1, the hot press mold 1 includes a punch 5 and a die 7, and a recessed portion 11 provided on a molding surface (vertical wall molding surface 8) for molding the vertical wall portion 17 b of the die 7. The movable part 9 attached to the recessed part 11 so as to be movable in the normal L W direction of the vertical wall molding surface 8 and the movable part 9 between the start of press molding and the bottom dead center than the vertical wall molding surface 8. An electromagnet 13 is provided as a movable part moving means for moving the movable part 9 toward the steel plate 3 at the bottom dead center so as not to protrude, and a control unit 15 for controlling the operation of the electromagnet 13. .
Hereinafter, each structure of the hot press die 1 will be described in detail with reference to FIG.

≪パンチ及びダイ≫
パンチ５は、電磁石１３からの磁束が可動部９に届くために必要な部分を非磁性体材料で構成する必要があるが、それ以外の部分については、従来から金型材料として用いられている鋳鉄や工具鋼などの強磁性体材料で構成しても構わない。 ≪Punch and die≫
The punch 5 needs to be formed of a non-magnetic material for a portion necessary for the magnetic flux from the electromagnet 13 to reach the movable portion 9, but the other portions are conventionally used as a mold material. You may comprise with ferromagnetic materials, such as cast iron and tool steel.

ダイ７には、パンチ５の上部が挿入可能な溝が形成されており、該溝の底面から立ち上がるパンチ５と協働して縦壁部１７ｂを成形する部分が縦壁成形面８である。
縦壁成形面８には、ダイ７の長手方向（紙面に垂直な方向）に沿う溝形が形成されており、該溝形が凹陥部１１である。
凹陥部１１は溝形の底部から開口側に向かって拡がるテーパ形になっており、凹陥部１１に保持された可動部９が下死点において、鋼板３側に移動可能になっている。 The die 7 is formed with a groove into which the upper portion of the punch 5 can be inserted, and a portion that forms the vertical wall portion 17 b in cooperation with the punch 5 rising from the bottom surface of the groove is the vertical wall forming surface 8.
A groove shape along the longitudinal direction of the die 7 (direction perpendicular to the paper surface) is formed on the vertical wall forming surface 8, and the groove shape is the recessed portion 11.
The recessed portion 11 has a tapered shape that expands from the bottom of the groove shape toward the opening side, and the movable portion 9 held by the recessed portion 11 can move toward the steel plate 3 at the bottom dead center.

上述したように、プレス成形は、図１中に太矢印で示すように、ダイ７がパンチ５に近づく方向に移動することで行われ、ダイ７の移動方向は、ハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂの法線ＬWと交差する方向（ダイ７の移動方向と法線ＬWのなす角度は90度に近い）である。
そのため、ダイ７の移動方向に直交する天板部１７ａやフランジ部１７ｃでは下死点においてダイ７の押圧力を十分に作用させることができるが、縦壁部１７ｂではプレス荷重を増しても、金型を縦壁部１７ｂに強く接触させることは難しい。
そこで、本発明では、可動部９を設けて縦壁部１７ｂを十分に冷却可能にした。以下に、可動部９について詳細に説明する。 As described above, the press molding is performed by moving the die 7 in a direction approaching the punch 5 as indicated by a thick arrow in FIG. 1, and the moving direction of the die 7 is the vertical direction of the hat cross-sectional shape member 17. The direction intersects the normal line L W of the wall portion 17b (the angle between the moving direction of the die 7 and the normal line L W is close to 90 degrees).
Therefore, although the top plate portion 17a and the flange portion 17c orthogonal to the moving direction of the die 7 can sufficiently exert the pressing force of the die 7 at the bottom dead center, even if the press load is increased in the vertical wall portion 17b, It is difficult to bring the mold into strong contact with the vertical wall portion 17b.
Therefore, in the present invention, the movable portion 9 is provided so that the vertical wall portion 17b can be sufficiently cooled. Below, the movable part 9 is demonstrated in detail.

≪可動部≫
可動部９は、ダイ７の凹陥部１１の形状に対応したブロック体からなり、凹陥部１１に挿入可能になっている。凹陥部１１に可動部９が挿入されると、図１に示すように、可動部９がダイ７の縦壁成形面８よりも出っ張ることなく保持される。
図１に示すように、可動部９が凹陥部１１に保持された状態における可動部９の外面は、冷却工程においてハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂに当接させる当接面９ａになっている。
可動部９は、ダイ７に対して相対移動可能に設けられており、その移動方向はハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂにおける法線ＬW方向である。 ≪Moving part≫
The movable portion 9 is formed of a block body corresponding to the shape of the recessed portion 11 of the die 7 and can be inserted into the recessed portion 11. When the movable part 9 is inserted into the recessed part 11, the movable part 9 is held without protruding from the vertical wall molding surface 8 of the die 7 as shown in FIG. 1.
As shown in FIG. 1, the outer surface of the movable portion 9 in a state where the movable portion 9 is held by the recessed portion 11 is a contact surface 9 a that is brought into contact with the vertical wall portion 17 b of the hat cross-sectional shape member 17 in the cooling process. ing.
The movable portion 9 is provided so as to be relatively movable with respect to the die 7, and the moving direction thereof is the normal L W direction in the vertical wall portion 17 b of the hat cross-sectional shape member 17.

可動部９は、強磁性体材料または強磁性体を含む材料または強磁性体を内蔵する構造で構成されており、下死点において電磁石１３に通電されて磁力が発生すると鋼板３側に引き寄せられて当接面９ａが縦壁部１７ｂに当接することで、縦壁部１７ｂを急冷する。   The movable part 9 is composed of a ferromagnetic material, a material containing a ferromagnetic material, or a structure containing a ferromagnetic material. When the electromagnet 13 is energized at the bottom dead center to generate a magnetic force, the movable part 9 is attracted to the steel plate 3 side. Thus, the vertical wall portion 17b is rapidly cooled by the contact surface 9a coming into contact with the vertical wall portion 17b.

≪電磁石≫
電磁石１３は、鉄芯１３ａとソレノイド１３ｂからなり、パンチ５に内蔵されている。電磁石１３は、通電時に発生する磁束が可動部９に届くように、その向きが設定されている。 ≪Electromagnet≫
The electromagnet 13 includes an iron core 13 a and a solenoid 13 b and is built in the punch 5. The direction of the electromagnet 13 is set so that the magnetic flux generated during energization reaches the movable portion 9.

≪制御部≫
制御部１５は、電磁石１３を制御可能になっており、電磁石１３のソレノイド１３ｂに通電させることで電磁石１３に磁力を発生させることができる。 ≪Control part≫
The control unit 15 can control the electromagnet 13, and can generate a magnetic force in the electromagnet 13 by energizing the solenoid 13 b of the electromagnet 13.

＜熱間プレス成形方法＞
次に、以上のように構成された熱間プレス用金型１を用いた熱間プレス成形方法の一例を、熱間プレス用金型１の動作と共に説明する。
本発明の一実施の形態にかかる熱間プレス成形方法は、オーステナイト域まで加熱した鋼板３を金型に保持して下死点までプレス成形する成形工程と、下死点で鋼板３を保持したまま鋼板３に金型を当接させて冷却する冷却工程を有している。
以下、各工程について説明する。 <Hot press molding method>
Next, an example of the hot press molding method using the hot press die 1 configured as described above will be described together with the operation of the hot press die 1.
In the hot press forming method according to an embodiment of the present invention, a steel plate 3 heated to the austenite region is held in a mold and press formed to the bottom dead center, and the steel plate 3 is held at the bottom dead center. A cooling process is performed in which the mold is brought into contact with the steel plate 3 to cool it.
Hereinafter, each step will be described.

≪成形工程≫
成形工程は、熱間で鋼板３をハット断面形状部材１７にプレス成形する工程である。
鋼板３は、所定の形状にブランキングしたものを用い、予め、加熱炉や通電加熱装置などの加熱手段によってオーステナイト域温度まで加熱しておく。
加熱後の鋼板３は、プレス成形装置に搬送されてパンチ５の上面に載置され、オーステナイト温度域でプレス成形が開始するようにプレス成形される。
プレス成形中（プレス成形開始時から下死点に到達するまでの間）、可動部９は凹陥部１１によって、ダイ７の縦壁成形面８よりも出っ張ることがなく保持されている。 ≪Molding process≫
The forming step is a step in which the steel plate 3 is press-formed into the hat cross-sectional shape member 17 in the hot state.
The steel plate 3 is blanked into a predetermined shape and is heated in advance to the austenite temperature by heating means such as a heating furnace or an electric heating device.
The heated steel plate 3 is conveyed to a press forming apparatus and placed on the upper surface of the punch 5 and is press formed so that press forming starts in the austenite temperature range.
During press molding (from the start of press molding until reaching the bottom dead center), the movable portion 9 is held by the recessed portion 11 without protruding beyond the vertical wall molding surface 8 of the die 7.

≪冷却工程≫
冷却工程は、下死点で鋼板３を保持することで鋼板３を金型に当接させて冷却する工程である。
本工程では、電磁石１３に通電して可動部９を鋼板３側に引き寄せて当接面９ａを縦壁部１７ｂに当接させることで、縦壁部１７ｂを急冷して焼入れをする。
そして、この状態で成形品全体においてマルテンサイト変態が完了するまでの所定時間、下死点で鋼板３を保持する。このようにして、天板部１７ａやフランジ部１７ｃはもとより、縦壁部１７ｂのような従来方法では焼入れしにくい部分にも十分に焼入れをすることができる。
冷却後は離型して成形品を取り出す。 ≪Cooling process≫
The cooling process is a process in which the steel sheet 3 is held at the bottom dead center to cool the steel sheet 3 against the mold.
In this step, the electromagnet 13 is energized to draw the movable portion 9 toward the steel plate 3 and bring the abutment surface 9a into contact with the vertical wall portion 17b, thereby quenching the vertical wall portion 17b by quenching.
In this state, the steel sheet 3 is held at the bottom dead center for a predetermined time until the martensitic transformation is completed in the entire molded product. In this way, not only the top plate portion 17a and the flange portion 17c but also the portion that is hard to be hardened by the conventional method such as the vertical wall portion 17b can be sufficiently quenched.
After cooling, release the mold and take out the molded product.

以上のように、本実施の形態においてはダイ７の縦壁成形面８に設けられた凹陥部１１と、凹陥部１１に縦壁成形面８の法線ＬW方向に移動可能に取り付けられた可動部９と、プレス成形開始から下死点までの間は可動部９を縦壁成形面８よりも出っ張らないようにし、下死点において可動部９を鋼板３側に移動させて鋼板３に当接させる電磁石１３を備えていることにより、下死点において可動部９の当接面９ａを縦壁部１７ｂに当接させて急冷することが可能となり、縦壁部１７ｂにおいて十分に焼入れをすることができる。 As described above, in the present embodiment, the recessed portion 11 provided on the vertical wall molding surface 8 of the die 7 is attached to the concave portion 11 so as to be movable in the normal line L W direction of the vertical wall molding surface 8. Between the movable part 9 and the press forming start to the bottom dead center, the movable part 9 is made not to protrude from the vertical wall molding surface 8, and the movable part 9 is moved to the steel plate 3 side at the bottom dead center to move the steel plate 3. By providing the abutting electromagnet 13, the abutting surface 9 a of the movable portion 9 can be abutted against the vertical wall portion 17 b at the bottom dead center, so that the vertical wall portion 17 b can be sufficiently quenched. can do.

なお、上記では、可動部９が凹陥部１１で保持されると説明したが、金型の形状によっては、成形工程の途中で可動部９が動いてダイ７の縦壁成形面８よりも出っ張ってしまい、正常にプレス成形ができない虞れがある。
そこで、例えば図３に示す熱間プレス用金型２１のように、凹陥部１１における可動部９の奥に設けられて、可動部９を凹陥部１１の内部側に引っ張る弾性手段としてのバネ２３を設けてもよい。こうすることで、成形工程中に可動部９が動くことを防止できる。なお、図３において、図１と同様のものには同一の符号を付している。
バネ２３の強さは、冷却工程において、電磁石１３による磁力が打ち勝つように設定することで、可動部９を鋼板３側に引き寄せる上でも問題ない。 In the above description, the movable part 9 is held by the recessed part 11. However, depending on the shape of the mold, the movable part 9 moves during the molding process and protrudes from the vertical wall molding surface 8 of the die 7. Therefore, there is a possibility that press molding cannot be performed normally.
Therefore, for example, like a hot press die 21 shown in FIG. 3, a spring 23 is provided as an elastic means provided behind the movable portion 9 in the recessed portion 11 and pulls the movable portion 9 to the inside of the recessed portion 11. May be provided. By carrying out like this, it can prevent that the movable part 9 moves during a shaping | molding process. In FIG. 3, the same components as those in FIG.
The strength of the spring 23 is set so that the magnetic force of the electromagnet 13 can be overcome in the cooling process, and there is no problem in pulling the movable portion 9 toward the steel plate 3 side.

なお上記では、可動部移動手段として電磁石１３を例に挙げたが、可動部移動手段の構成はこれに限られない。例えば、以下に説明するようにアクチュエータを用いて可動部９を鋼板３に当接させるようにしてもよい。このようなものの一例として、熱間プレス用金型２５を図４に示す。なお、図４において、図１及び図３と同様のものには同一の符号を付している。   In the above description, the electromagnet 13 is taken as an example of the movable part moving means, but the configuration of the movable part moving means is not limited to this. For example, as described below, the movable portion 9 may be brought into contact with the steel plate 3 using an actuator. As an example of such a configuration, a hot press die 25 is shown in FIG. In FIG. 4, the same components as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals.

熱間プレス用金型２５は、図４に示す通り、ダイ７にアクチュエータ２７が内蔵されており、制御部１５によってアクチュエータ２７の稼働が制御可能になっている。アクチュエータ２７が稼働すると可動部９を鋼板３側に当接可能になっている。
アクチュエータ２７としては、油圧シリンダーや空圧シリンダー、サーボモーターなどの一般的な形式のものを用いることができる。
この場合、可動部９の磁性の有無は問わないため、可動部９に使用できる材質の幅が広い。また、パンチ５についても同様である。
さらに、このようなアクチュエータ２７を用いることにより、成形工程中に可動部９が動くことを防止できる。 As shown in FIG. 4, the hot pressing die 25 has an actuator 27 built in the die 7, and the operation of the actuator 27 can be controlled by the control unit 15. When the actuator 27 is operated, the movable part 9 can be brought into contact with the steel plate 3 side.
As the actuator 27, a general type such as a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, and a servo motor can be used.
In this case, since the presence or absence of magnetism of the movable part 9 does not matter, the width of the material that can be used for the movable part 9 is wide. The same applies to the punch 5.
Furthermore, by using such an actuator 27, it is possible to prevent the movable portion 9 from moving during the molding process.

なお、上記の説明では、凹陥部１１がダイ７に設けられた例を示したが、可動部９はパンチ５に設けられていてもよい。あるいは、金型形状が複雑な場合には、パンチ５とダイ７の両方に凹陥部１１を適当数設け、各凹陥部１１に可動部９を取り付けてもよい。   In the above description, the example in which the recessed portion 11 is provided in the die 7 is shown, but the movable portion 9 may be provided in the punch 5. Alternatively, when the mold shape is complicated, an appropriate number of concave portions 11 may be provided on both the punch 5 and the die 7, and the movable portion 9 may be attached to each concave portion 11.

なお、上記ではダイ７がパンチ５に近づく方向に移動する例を挙げて説明したが、パンチ５がダイ７に近づくように移動させてもよい。   In the above description, the example in which the die 7 moves in the direction approaching the punch 5 has been described. However, the punch 5 may be moved so as to approach the die 7.

本発明の熱間プレス用金型１を用いた熱間プレス成形方法の効果を確認する実験を行ったので、その結果について以下に説明する。
本実施例においては、本発明例１として図１に示す熱間プレス用金型１を用い、本発明例２として図４に示す熱間プレス用金型２５を用いた。
鋼板は板厚1.6mmとした。プレス成形の対象は図２に示すハット断面形状部材１７とした。ハット断面形状部材１７の長さは400mm、天板部１７ａの幅は80mm、縦壁部１７ｂの高さは60mm、フランジ部１７ｃの幅は片側15mmとし、パンチ肩Ｒ、ダイ肩Ｒともに5mmとした。 An experiment for confirming the effect of the hot press molding method using the hot press die 1 of the present invention was conducted, and the result will be described below.
In this example, the hot pressing die 1 shown in FIG. 1 was used as the inventive example 1, and the hot pressing die 25 shown in FIG.
The steel plate had a thickness of 1.6 mm. The object of press molding was the hat cross-sectional shape member 17 shown in FIG. The length of the hat cross-sectional shape member 17 is 400 mm, the width of the top plate portion 17 a is 80 mm, the height of the vertical wall portion 17 b is 60 mm, the width of the flange portion 17 c is 15 mm on one side, and both the punch shoulder R and die shoulder R are 5 mm. did.

鋼板は電気加熱炉で750℃まで加熱した後、プレス成形装置に搬送し、オーステナイト域で熱間プレス成形を開始して（プレス成形工程）、下死点において20秒間保持して冷却した（冷却工程）。冷却工程においては、本発明例１では、上記実施の形態で説明したように、下死点において電磁石１３を稼働させることによって可動部９で縦壁部１７ｂを急冷した。同様に、本発明例２では冷却工程でアクチュエータ２７を稼働させることによって可動部９で縦壁部１７ｂを急冷した。
冷却工程後は離型して成形品を取り出した。
また、比較例１として図１に示す熱間プレス用金型１を用いて下死点において電磁石１３を稼働させずにプレス成形を行い、比較例２として図４に示す熱間プレス用金型２５を用いて下死点においてアクチュエータ２７を稼働させずにプレス成形を行った。 The steel sheet is heated to 750 ° C in an electric heating furnace, then conveyed to a press forming device, hot press forming is started in the austenite region (press forming process), and the steel plate is held and cooled for 20 seconds at the bottom dead center (cooling). Process). In the cooling process, in Example 1 of the present invention, as described in the above embodiment, the vertical wall portion 17b was rapidly cooled by the movable portion 9 by operating the electromagnet 13 at the bottom dead center. Similarly, in Example 2 of the present invention, the vertical wall portion 17b was rapidly cooled by the movable portion 9 by operating the actuator 27 in the cooling process.
After the cooling step, the mold was released and the molded product was taken out.
Further, as a comparative example 1, a hot press mold 1 shown in FIG. 1 was used to perform press molding without operating the electromagnet 13 at the bottom dead center, and as a comparative example 2, a hot press mold shown in FIG. 25, press molding was performed without operating the actuator 27 at the bottom dead center.

焼入れが十分かどうかは、長手方向の中央でハット断面形状部材１７を切断し、断面のビッカース硬度（荷重50g）を複数箇所で測定して、該各測定値に基づいて判断した。
測定は図５に示す位置(a)〜位置(n)の１４箇所で行った。なお、図５はハット断面形状部材１７の断面の半分のみを図示している。
天板部１７ａにおいて、位置(a)は天板部１７ａの中央、位置(e)はパンチ肩Ｒが平坦になる位置、位置(b)〜位置(d)は、位置(a)と位置(e)の間を４等分する位置である。
位置(f)はパンチ肩Ｒの中央である。
縦壁部１７ｂにおいて、位置(g)はパンチ肩Ｒが平坦になる位置、位置(k)はダイ肩Ｒが平坦になる位置、位置(h)〜位置(j)は、位置(g)と位置(k)の間を４等分する位置である。
位置(l)はダイ肩Ｒ中央である。
フランジ部１７ｃにおいて、位置(m)はダイ肩Ｒが平坦になる位置、位置(n)は位置(m)とフランジ端の中央である。 Whether or not quenching is sufficient was determined by cutting the hat cross-sectional shape member 17 at the center in the longitudinal direction and measuring the Vickers hardness (load 50 g) of the cross section at a plurality of locations, based on the measured values.
The measurement was performed at 14 positions (a) to (n) shown in FIG. FIG. 5 shows only half of the cross section of the hat cross-sectional shape member 17.
In the top plate portion 17a, the position (a) is the center of the top plate portion 17a, the position (e) is the position where the punch shoulder R is flat, and the positions (b) to (d) are the positions (a) and ( It is a position that divides e) into four equal parts.
The position (f) is the center of the punch shoulder R.
In the vertical wall portion 17b, the position (g) is a position where the punch shoulder R is flat, the position (k) is a position where the die shoulder R is flat, and the positions (h) to (j) are positions (g). This is a position that divides the position (k) into four equal parts.
Position (l) is the center of the die shoulder R.
In the flange portion 17c, the position (m) is a position where the die shoulder R becomes flat, and the position (n) is the position (m) and the center of the flange end.

本発明例１と比較例１についての測定結果を図６に、本発明例２と比較例２についての測定結果を図７にそれぞれ示す。図６及び図７において、縦軸がビッカース硬度を表し、横軸が測定位置を表している。
図６において、黒丸のプロットが本発明例１、白丸のプロットが比較例１をそれぞれ表しており、図７において、黒丸のプロットが本発明例２、白丸のプロットが比較例２をそれぞれ表している。
本実験では、ビッカース硬度440を合格基準値とした。 The measurement results for Invention Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG. 6, and the measurement results for Invention Example 2 and Comparative Example 2 are shown in FIG. 6 and 7, the vertical axis represents the Vickers hardness, and the horizontal axis represents the measurement position.
In FIG. 6, the black circle plot represents Invention Example 1 and the white circle plot represents Comparative Example 1, and in FIG. 7, the black circle plot represents Invention Example 2 and the white circle plot represents Comparative Example 2 respectively. Yes.
In this experiment, a Vickers hardness of 440 was used as an acceptable standard value.

図６に示す通り、比較例１の場合、縦壁部１７ｂの位置(h)〜位置(j)でビッカース硬度が基準値を下回っており、縦壁部１７ｂの下死点保持中の冷却速度が遅く焼入れが不十分であった（徐冷された）ことを意味している。
一方、本発明例１の場合、図６に示す通り、位置(a)〜位置(n)の全てにおいて、ビッカース硬度が基準値の440を上回っており、縦壁部１７ｂの焼入れが十分であったことを意味している。 As shown in FIG. 6, in the case of the comparative example 1, the Vickers hardness is lower than the reference value at the position (h) to the position (j) of the vertical wall portion 17b, and the cooling rate while maintaining the bottom dead center of the vertical wall portion 17b. However, it means that quenching was slow and slow (cooled slowly).
On the other hand, in the case of the present invention example 1, as shown in FIG. 6, the Vickers hardness exceeded the reference value of 440 in all the positions (a) to (n), and the vertical wall portion 17b was sufficiently hardened. It means that.

同様に、図７から分かる通り、比較例２の場合、縦壁部１７ｂの位置(h)〜位置(j)で焼入れが不十分であったが、本発明例２では全ての範囲でビッカース硬度が基準値の440を上回っており、縦壁部１７ｂの焼入れが十分であった。   Similarly, as can be seen from FIG. 7, in the case of the comparative example 2, the quenching was insufficient at the position (h) to the position (j) of the vertical wall portion 17b. Exceeded the reference value of 440, and the vertical wall portion 17b was sufficiently quenched.

以上のように、本発明を適用することで縦壁部１７ｂを急冷可能となり十分に焼入れをすることができ、好適であった。   As described above, the application of the present invention is suitable because the vertical wall portion 17b can be rapidly cooled and can be sufficiently quenched.

１ 熱間プレス用金型
３ 鋼板
５ パンチ
７ ダイ
８ 縦壁成形面
９ 可動部
９ａ 当接面
１１ 凹陥部
１３ 電磁石
１３ａ 鉄芯
１３ｂ ソレノイド
１５ 制御部
１７ ハット断面形状部材
１７ａ 天板部
１７ｂ 縦壁部
１７ｃ フランジ部
２１ 熱間プレス用金型（他の態様）
２３ バネ
２５ 熱間プレス用金型（さらに他の態様）
２７ アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot press die 3 Steel plate 5 Punch 7 Die 8 Vertical wall molding surface 9 Movable part 9a Contact surface 11 Recessed part 13 Electromagnet 13a Iron core 13b Solenoid 15 Control part 17 Hat cross-section member 17a Top plate part 17b Vertical wall Part 17c Flange part 21 Hot press mold (other aspects)
23 Spring 25 Hot press mold (further aspects)
27 Actuator

Claims (5)

被成形面の法線方向が金型の移動方向と交差する被成形面である縦壁部を有する成形品を、加熱した鋼板をプレス成形することで成形する熱間プレス用金型であって、
前記被成形面である縦壁部を成形する縦壁成形面を有するパンチとダイを備えてなり、前記パンチと前記ダイの少なくとも一方における前記縦壁成形面のみに設けられた凹陥部と、該凹陥部に前記縦壁成形面の法線方向に移動可能に取り付けられた可動部と、プレス成形開始から下死点までの間は前記可動部を前記縦壁成形面よりも出っ張らないようにし、下死点において前記可動部を前記鋼板側に移動させて前記鋼板の前記被成形面である縦壁部に当接させる可動部移動手段を備えてなることを特徴とする熱間プレス用金型。 A hot press mold for molding a molded product having a vertical wall portion , which is a molding surface whose normal direction of the molding surface intersects the moving direction of the mold, by press-molding a heated steel plate. ,
Wherein a recess will comprise a punch and a die having a vertical wall molding surface for molding the vertical wall portion, provided on only the longitudinal wall forming surface in at least one of the before and Symbol punch die is the molded surface, The movable part attached to the recessed part so as to be movable in the normal direction of the vertical wall molding surface and the movable part so as not to protrude from the vertical wall molding surface between the start of press molding and the bottom dead center. And a hot pressing metal, characterized by comprising a moving part moving means for moving the moving part to the steel plate side at the bottom dead center and abutting against the vertical wall part which is the molding surface of the steel sheet. Type. 前記可動部が強磁性体または強磁性体を含む材料または強磁性体を内蔵する構造からなり、前記可動部移動手段は電磁石からなることを特徴とする請求項１記載の熱間プレス用金型。   2. The hot press die according to claim 1, wherein the movable part is made of a ferromagnetic body, a material containing a ferromagnetic body, or a structure containing a ferromagnetic body, and the movable part moving means is made of an electromagnet. . 前記可動部を前記凹陥部の内部側に引っ張る弾性手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の熱間プレス用金型。   The hot pressing die according to claim 2, further comprising elastic means for pulling the movable portion toward the inside of the recessed portion. 前記可動部移動手段はアクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の熱間プレス用金型。   The hot pressing die according to claim 1, wherein the movable part moving means is an actuator. 請求項１乃至４のいずれかに記載の熱間プレス用金型を用いて鋼板を熱間でプレス成形する熱間プレス成形方法であって、
オーステナイト域まで加熱した前記鋼板を金型に保持して下死点までプレス成形する成形工程と、下死点で前記鋼板を保持したまま前記鋼板に前記金型を当接させて冷却する冷却工程を有し、
該冷却工程において、前記可動部移動手段によって前記可動部を前記鋼板の被成形面である縦壁部に当接させることを特徴とする熱間プレス成形方法。

A hot press forming method for hot press forming a steel sheet using the hot press mold according to any one of claims 1 to 4,
A forming step in which the steel sheet heated to the austenite region is held in a mold and press-formed to the bottom dead center, and a cooling step in which the mold is brought into contact with the steel sheet while being held at the bottom dead center and cooled. Have
In the cooling step, a hot press forming method, wherein the movable part is brought into contact with a vertical wall part which is a forming surface of the steel plate by the movable part moving means.

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