JP6146480B2 - 鋼板素材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体を構成する構造部材に適したプレス成形品に関し、特に、プレス成形品の製造に用いられる鋼板素材、その製造方法及び製造装置に関する。更に、本発明は、その鋼板素材を用いたプレス成形品の製造方法に関する。

自動車の車体は、各種の構造部材（例：フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー、センターピラーレインフォース等）を含む。構造部材にはプレス成形品が多用され、構造部材は、単独のプレス成形品から構成されたり、複数のプレス成形品が接合されて構成される。構造部材に用いられるプレス成形品は、屈曲部を含む開断面を有し、その断面形状はハット形又は溝形である。以下、ハット形又は溝形の断面形状を総称してハット形ともいう。ハット形のプレス成形品において、断面の屈曲部は外観上で稜線部を形成する。このようなプレス成形品は、平板状の鋼板を素材とし、この鋼板素材にプレス加工を施すことにより製造される。

近年、自動車には、地球温暖化問題への対策の一つとして省燃費化が推進される。そのため、自動車車体については、重量を軽減すると同時に衝突安全性を確保することが要請される。この要請に応えるために、構造部材の強度は、車体中の構造部材の設置箇所に応じて適切に設定される。更に、一つの構造部材の中でも、部位に応じて強度の適正化が図られる。

従来、構造部材中の強度の適正化を図るために、鋼板素材として、テーラードウェルドブランク（以下、「ＴＷＢ」という）、テーラードロールドブランク（以下、「ＴＲＢ」という）等が採用される。ＴＷＢは、複数種の鋼板がレーザー溶接等によって接合されたものであり、強度差、更には厚み差を有する。ＴＲＢは、鋼板の製造時に圧延ロールの軸間隔が調整されて圧延が施されたものであり、厚み差を有し、これに伴って実質的に強度差を有する。ＴＷＢ又はＴＲＢから製造された構造部材は、強度が適所で強化されつつ、重量が軽減されたものとなる。

また、ハット形のプレス成形品を用いた構造部材において、稜線部の厚み、すなわち屈曲部の厚みが他の部分よりも厚いと、構造部材の強度が向上し、衝撃吸収性能等が向上する。このような利点から、構造部材の稜線部に肉盛溶接が施されることがある。

鋼板素材にＴＷＢ若しくはＴＲＢを採用する技術、又はプレス成形品に肉盛溶接を施す技術は、構造部材の重量の軽減と衝突安全性の確保を図るために有用である。しかし、鋼板素材にＴＷＢを採用する技術、又はプレス成形品に肉盛溶接を施す技術では、大規模な溶接設備の追加が強いられ、煩雑な溶接工程の増加が必要となる。鋼板素材にＴＲＢを採用する技術では、大規模な圧延設備の追加が強いられる。したがって、いずれの従来技術でも製造コストの著しい上昇は避けられない。

大規模な溶接設備又は圧延設備の追加を必要とする上記の従来技術に対し、プレス設備によるプレス加工は汎用性に優れる。このため、プレス加工によって構造部材の厚みを部分的に増加し、これに伴って構造部材の強度を部分的に強化することが可能になれば、構造部材の製造コストを抑制できるであろう。プレス加工によって構造部材の厚みを部分的に増す技術は、下記の文献に示される。

特開２０１０−１２００６１号公報（特許文献１）は、プレス成形品及びその製造方法を開示する。この特許文献１に記載されたプレス成形品は、屈曲部を含む開断面を有し、その断面形状がハット形である。プレス成形品は、一対の縦壁部と、天板部と、を備え、平面視において緩やかなＬ字状に湾曲したものである。このプレス成形品において、各縦壁部と天板部とをそれぞれ繋ぐ稜線部が断面の屈曲部に相当する。更に、湾曲内側の縦壁部、及びこの湾曲内側の縦壁部に隣接する天板部の一部（稜線部を含む）の厚みは、それ以外の部分の厚みよりも増加している。

特許文献１に記載されたプレス成形品は、以下の工程を経て製造される。厚みが一定の鋼板素材にプレス加工による曲げ成形を施し、ハット形の予備成形体を成形する。この予備成形体は、全域にわたって厚みがほぼ一定であり、最終製品であるプレス成形品と比較して、天板部の湾曲内側が縦壁部と一体で湾曲内向きに拡幅している。そして、別の金型を用いたプレス加工により、天板部の湾曲内側の縦壁部を湾曲外向きに押し込む。その際、湾曲内側の縦壁部に隣接する天板部の一部が圧縮されて膨らみ、その厚みが増加する。その結果として、湾曲内側の稜線部で厚みが増加したプレス成形品が得られる。

特開２００８−２９６２５２号公報（特許文献２）は、ハット形のプレス成形品及びその製造方法を開示する。この特許文献２に記載されたプレス成形品は、一対の縦壁部と、天板部と、を備える。更に、長手方向の特定範囲において、縦壁部及び天板部（稜線部を含む）の厚みが増加している。

特許文献２に記載されたプレス成形品は、以下の工程を経て製造される。厚みが一定の鋼板素材にプレス加工による曲げ成形を施し、ハット形の予備成形体を成形する。この予備成形体は、全域にわたって厚みがほぼ一定であり、最終製品であるプレス成形品と比較して、長手方向の特定範囲で縦壁部が延長している。そして、別の金型を用いたプレス加工により、天板部を押し込む。その際、縦壁部が圧縮されて撓みながら膨らみ、これと同時に天板部が撓みながら押し潰されて膨らみ、それらの厚みが増加する。その結果として、長手方向の特定範囲で縦壁部及び天板部（稜線部を含む）の厚みが増加したプレス成形品が得られる。

特開２００７−１４９７８号公報（特許文献３）は、ハット形のプレス成形品及びその製造方法を開示する。この特許文献３に記載されたプレス成形品は、一対の縦壁部と、天板部と、を備える。更に、各縦壁部と天板部とをそれぞれ繋ぐ稜線部に限定して、その厚みが増加している。

特許文献３に記載されたプレス成形品は、以下の工程を経て製造される。厚みが一定の鋼板を上下に一対の鍛造型によって挟み込む。これらの各鍛造型の対向面には、プレス成形品の稜線部に対応する位置に、凹部が形成されている。更に、各鍛造型には、凹部の近傍にヒータが埋め込まれている。鍛造型によって鋼板を挟み込んだ状態で、ヒータによって鋼板を局部的に加熱する。加熱の後、上記鍛造型の左右に配備されたアップセット型を作動させ、鋼板を厚み方向とは直角な方向に圧縮する。その際、鋼板は、鍛造型の凹部近傍で座屈し、鍛造型凹部に流入する。これにより、鍛造型凹部に対応する領域で部分的に厚みが増加した平板状の鋼板素材が得られる。

続いて、このように部分的に厚みが増加した平板状の鋼板素材（以下、「部分増肉ブランク」ともいう）に、別の金型を用いて、プレス加工による曲げ成形を施す。その際、部分増肉ブランクの増肉領域がプレス成形品の稜線部（断面の屈曲部）を構成するように、プレス加工を施す。その結果として、稜線部に限定して厚みが増加したプレス成形品が得られる。

特開２０１０−１２００６１号公報 特開２００８−２９６２５２号公報 特開２００７−１４９７８号公報

特許文献１及び２に開示された技術では、最終製品であるプレス成形品のプレス加工を行う際、先ず、ハット形の予備成形体を成形しなければならないため、その予備成形体の形状に応じた特別な金型が不可欠である。更に、全域にわたって厚みがほぼ一定である予備成形体を、部分的に厚みが増加したハット形のプレス成形品に成形するため、場合によっては、格別な機構を有するプレス設備が必要となる。これらのことから、製造コストの上昇は否めない。

また、特許文献１及び２に開示された技術では、最終的なプレス加工時に、天板部、縦壁部等に座屈が発生するおそれがある。座屈が発生すると、所望する形状のプレス成形品を得ることができない。特に、自動車車体の構造部材のような高張力鋼板からなるプレス成形品の製造において、座屈は発生し易い。

したがって、最終製品であるプレス成形品のプレス加工に用いられる鋼板素材は、平板状であることが望ましい。

特許文献３に開示された技術では、最終製品であるプレス成形品のプレス加工に用いられる鋼板素材は、平板状の部分増肉ブランクである。しかし、この部分増肉ブランクを成形するには、鍛造型とアップセット型の組み合わせによる特殊な鍛造設備が不可欠である。このことから、製造コストの上昇は否めない。

また、特許文献３の部分増肉ブランクは、増肉領域が鋼板の表面及び裏面の両面に突出する。このため、厚みの段差が増肉領域の両側に沿って現れ、更にそれらの厚み段差が鋼板の表面及び裏面の両面に現れる。そうすると、この部分増肉ブランクから製造されたプレス成形品の表側及び裏側に、厚み段差の痕跡が二筋ずつ残り、プレス成形品の外観品質を著しく低下させる。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、自動車車体の構造部材に適したハット形のプレス成形品に関し、下記の特性を有する、プレス成形品の製造に用いられる鋼板素材、その製造方法及び製造装置、並びにその鋼板素材を用いたプレス成形品の製造方法を提供することである：
・プレス成形品の強度の適正化が可能であること；
・製造コストの抑制が可能であること。

本発明の一実施形態による鋼板素材は、屈曲部を含む開断面を有するプレス成形品の製造に用いられる平板状の鋼板素材である。
当該鋼板素材は、
全域にわたって単一であり、
厚みが増した帯状の厚肉領域と、前記厚肉領域の両側にそれぞれ隣接し前記厚肉領域よりも厚みが薄い薄肉領域と、を備える。
表面及び裏面のうちの一方の面に、前記厚肉領域の両側部のうちの一方の側部に沿って厚みの段差が形成され、
表面及び裏面のうちの他方の面に、前記厚肉領域の両側部のうちの他方の側部に沿って厚みの段差が形成されている。

上記の鋼板素材において、前記厚肉領域の厚み中心での硬度が前記薄肉領域の厚み中心での硬度よりも高いことが好ましい。

上記の鋼板素材において、前記薄肉領域の厚みに対する前記厚肉領域の厚みの増加率が２０％倍以上であることが好ましい。

本発明の一実施形態による鋼板素材の製造方法は、上記した鋼板素材を製造するための方法である。
当該鋼板素材の製造方法は、
出発素材として厚みが一定で前記薄肉領域と同じ厚みの鋼板を準備する準備工程と、
前記出発素材をプレス加工によって前記鋼板素材に成形する成形工程と、を含む。
前記成形工程は、第１ステップと、第２ステップと、を含む。
第１ステップは、前記出発素材を、前記厚肉領域よりも幅が広い帯状の第１領域と、前記第１領域の両側部にそれぞれ隣接する第２領域とに区分し、前記第２領域同士を互いに平行で異なる平面上に変位させるとともに、前記各第２領域に対し前記第１領域を傾斜させる。
第２ステップは、前記各第２領域の幅方向の移動を拘束しつつ前記第２領域同士を同一平面上まで変位させて、前記第１領域の幅を前記厚肉領域の幅まで圧縮し、前記第１領域の厚みを前記厚肉領域の厚みまで増加させる。

上記の鋼板素材の製造方法において、以下の構成を採用することが好ましい。
前記成形工程では、パンチと、前記パンチに隣接して配置されたブランクホルダと、前記ブランクホルダに対向するとともに前記パンチの一部に対向して配置されたダイと、前記ダイに隣接するとともに前記パンチに対向して配置されたパッドと、を備えたプレス装置を用いる。
前記第１ステップでは、前記出発素材の前記第２領域のうちの一方の第２領域を前記パンチと前記パッドによって挟み込んだ状態で、前記出発素材を前記ブランクホルダによって押し込む。この押し込みを継続して、前記出発素材の前記第２領域のうちの他方の第２領域を前記ブランクホルダと前記ダイとによって挟み込む。これにより、前記各第２領域に対して傾斜した前記第１領域を形成する。
前記第２ステップでは、前記パンチと前記パッドによって前記一方の第２領域を前記他方の第２領域と同一平面上に到達するまで押し込み、前記パンチと前記ダイによって前記第１領域を圧縮する。これにより、前記出発素材の厚みよりも厚みが増加した前記厚肉領域を形成する。

上記の鋼板素材の製造方法において、
前記第１ステップでは、傾斜した前記第１領域の幅Ｌ［ｍｍ］、前記出発素材の厚みｔ［ｍｍ］、前記第２領域に対する前記第１領域の傾斜角θ［°］及び前記出発素材の降伏強度ＹＳ［ＭＰａ］が下記（１）式の条件を満足することが好ましい。
（Ｌ／ｔ）×（１／ｃｏｓθ）≦−５．１×１０^-6×（ＹＳ）²＋１１．５ …（１）

本発明の一実施形態による鋼板素材の製造装置は、上記した鋼板素材を製造するための装置である。
当該鋼板素材の製造装置は、
厚みが一定で前記薄肉領域と同じ厚みの鋼板を出発素材とし、前記出発素材をプレス加工によって前記鋼板素材に成形するものであり、
パンチと、前記パンチに隣接して配置されたブランクホルダと、前記ブランクホルダに対向するとともに前記パンチの一部に対向して配置されたダイと、前記ダイに隣接するとともに前記パンチに対向して配置されたパッドと、を備え、
前記ブランクホルダと前記パッドとの間隔が前記鋼板素材の前記厚肉領域の幅と同じである。

上記の鋼板素材の製造装置において、前記ダイの前記ブランクホルダとの対向面に、前記出発素材の厚みと同じ高さ又はその厚みよりも低い高さを有する凸部が設けられることが好ましい。

本発明の一実施形態によるプレス成形品の製造方法は、屈曲部を含む開断面を有するプレス成形品の製造方法である。
当該プレス成形品の製造方法は、
上記した鋼板素材を用い、前記鋼板素材の前記厚肉領域が前記屈曲部を構成するように前記鋼板素材にプレス加工を施す。

上記のプレス成形品の製造方法において、
前記プレス成形品の形状が造形された型彫刻部を有するとともに前記屈曲部に対応する肩部を有するパンチと、互いに隣接し前記パンチに対向して配置されたパッド及びダイと、を備えたプレス装置を用い、
前記パンチの前記肩部の位置に前記鋼板素材の前記厚肉領域を一致させた状態でプレス加工を行うことが好ましい。

上記のプレス成形品の製造方法において、前記プレス加工は冷間又は温間で行われることが好ましい。

上記のプレス成形品の製造方法において、前記屈曲部の厚み中心での硬度が前記屈曲部に隣接する平板部の厚み中心での硬度よりも高いことが好ましい。この場合、前記屈曲部の前記硬度がビッカース硬度で前記平板部の前記硬度の１．２倍以上であることが好ましい。

上記のプレス成形品の製造方法において、前記屈曲部の厚みが前記屈曲部に隣接する平板部の厚みの１．２倍以上であることが好ましい。

上記のプレス成形品の製造方法において、前記鋼板素材の引張強度が４４０ＭＰａ以上であることが好ましい。

上記のプレス成形品の製造方法において、前記プレス成形品の開断面の形状がハット形又は溝形であることが好ましい。

上記のプレス成形品の製造方法において、前記プレス成形品が自動車の車体の構造部材であることが好ましい。例えば、前記構造部材は、バンパーレインフォースメント、ドアーインパクトビーム、フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー、センターピラーアウターレインフォース、フロアクロスメンバー、バルクヘッド、又はロッカーレインフォースメントである。

本発明の鋼板素材、その製造方法及び製造装置、並びにその鋼板素材を用いたプレス成形品の製造方法は、下記の顕著な効果を有する：
・プレス成形品の強度の適正化が可能であること；
・製造コストの抑制が可能であること。

図１Ａは、本実施形態による第１例のプレス成形品の斜視図である。 図１Ｂは、本実施形態による第２例のプレス成形品の斜視図である。 図１Ｃは、本実施形態による第３例のプレス成形品の側面図である。 図１Ｄは、本実施形態による第４例のプレス成形品の側面図である。 図１Ｅは、図１Ｃ及び図１Ｄに示すプレス成形品のＡ−Ａ断面図である。 図２Ａは、本実施形態によるプレス成形品の稜線部付近の一例を示す断面図である。 図２Ｂは、本実施形態によるプレス成形品の稜線部付近の別例を示す断面図である。 図３Ａは、本実施形態による鋼板素材の一例を模式的に示す図であり、全体を示す斜視図である。 図３Ｂは、本実施形態による鋼板素材の一例を模式的に示す図であり、厚肉領域の近傍を拡大して示す断面図である。 図４Ａは、本実施形態による鋼板素材の成形工程の一例を模式的に示す断面図であり、成形開始時の状態を示す。 図４Ｂは、本実施形態による鋼板素材の成形工程の一例を模式的に示す断面図であり、成形初期の状態を示す。 図４Ｃは、本実施形態による鋼板素材の成形工程の一例を模式的に示す断面図であり、成形中期の状態を示す。 図４Ｄは、本実施形態による鋼板素材の成形工程の一例を模式的に示す断面図であり、成形完了時の状態を示す。 図５は、部分増肉ブランクの製造工程での増肉可能範囲を示す図である。 図６Ａは、本実施形態によるプレス成形品の成形工程の一例を模式的に示す断面図であり、成形開始時の状態を示す。 図６Ｂは、本実施形態によるプレス成形品の成形工程の一例を模式的に示す断面図であり、成形完了時の状態を示す。 図７は、実施例１の３点曲げ圧壊試験に用いた構造部材の断面形状を示す模式図である。 図８は、３点曲げ圧壊試験の概略を示す模式図である。 図９は、実施例２の軸圧壊試験に用いた構造部材の断面形状を示す模式図である。

上記のとおり、最終製品であるプレス成形品のプレス加工に用いられる鋼板素材は、平板状であることが望ましい。更に、プレス成形品の強度の適正化を可能にするためには、鋼板素材として部分増肉ブランクを用いることが望ましい。更に、製造コストの抑制を可能にするためには、溶接、圧延、鍛造等によらずに、簡易なプレス加工によって、単一の鋼板から部分増肉ブランクを製造することが望ましい。

また、開断面を有するハット形のプレス成形品を用いた構造部材において、稜線部の厚み、すなわち屈曲部の厚みが他の平板部（例：天板部、縦壁部）よりも厚いと、構造部材の強度が向上し、衝撃吸収性能等が向上する。このようなプレス成形品の製造には、部分増肉ブランクが好適である。とりわけ、部分増肉ブランクにおいて、厚みが増加した領域の硬度を他の領域の硬度よりも高くすることができれば、より一層、構造部材（プレス成形品）の強度の向上が期待できる。プレス成形品の硬度は部分増肉ブランクの硬度に依存するからである。部分増肉ブランクの硬度の増加は、プレス加工によって部分増肉ブランクを成形する際に加工硬化を活用すれば実現できる。

本発明者らは、以上のことを踏まえて鋭意検討を重ね、本発明を完成した。以下に、本発明の鋼板素材（部分増肉ブランク）、その製造方法及び製造装置、並びにその鋼板素材を用いたプレス成形品の製造方法について、その実施形態を詳述する。

［プレス成形品］
図１Ａ〜図１Ｅは、本実施形態によるプレス成形品の代表例を示す図である。これらの図のうち、図１Ａは第１例のプレス成形品の斜視図である。図１Ｂは第２例のプレス成形品の斜視図である。図１Ｃは第３例のプレス成形品の側面図である。図１Ｄは第４例のプレス成形品の側面図である。図１Ｅは図１Ｃ及び図１Ｄに示すプレス成形品のＡ−Ａ断面図である。

図１Ａ〜図１Ｅに例示するプレス成形品１は、いずれもハット形であり、屈曲部５、６を含む開断面を有する。すなわち、これらのプレス成形品１は、天板部２と、左右に一対の縦壁部３と、左右に一対のフランジ部４と、を備える。各縦壁部３は、天板部２の両側部それぞれに屈曲部５を介して繋がる。各フランジ部４は、各縦壁部３の端部に屈曲部６を介して繋がる。

縦壁部３と天板部２とを繋ぐ屈曲部５は、プレス成形品１の外観上で稜線部７を形成する。縦壁部３とフランジ部４とを繋ぐ屈曲部６も、稜線部８を形成する。天板部２、縦壁部３及びフランジ部４は、多少の湾曲、凹凸等を許容する平板部である。プレス成形品１は、単一の鋼板からなる。

図１Ａに示す第１例のプレス成形品１では、天板部２及び縦壁部３が平らに形成される。これにより、第１例のプレス成形品１は、側面視及び平面視において直線状に延びた外形を有する。

図１Ｂに示す第２例のプレス成形品１では、天板部２が平らに形成され、縦壁部３が縦壁部３の厚み方向へ緩やかに湾曲して形成される。これにより、第２例のプレス成形品１は、側面視において直線状に延びつつ、平面視において緩やかに湾曲した外形を有する。

図１Ｃ及び図１Ｅに示す第３例のプレス成形品１では、天板部２及び縦壁部３が天板部２の厚み方向へ緩やかに湾曲して形成される。これにより、第３例のプレス成形品１は、側面視において緩やかに湾曲した外形を有する。

図１Ｄ及び図１Ｅに示す第４例のプレス成形品１では、天板部２及び縦壁部３が天板部２の厚み方向へ２箇所で湾曲して形成される。これにより、第４例のプレス成形品１は、側面視において２箇所で湾曲した外形を有する。

図１Ａ〜図１Ｅに例示するプレス成形品１は、いずれも、厳密に言うところのハット形である。ただし、本実施形態によるプレス成形品は、屈曲部を含む開断面を有する限り、例えば溝形であってもよい。溝形のプレス成形品の場合、図１Ａ〜図１Ｅに示すフランジ部４、及びこれらのフランジ部４に繋がる稜線部８（屈曲部６）が存在しない。すなわち、溝形のプレス成形品は、図１Ａ〜図１Ｅに示す天板部２、縦壁部３、及びこれらを繋ぐ稜線部７（屈曲部５）から構成される。

更に、本実施形態では、縦壁部３と天板部２とを繋ぐ稜線部７（屈曲部５）、及び縦壁部３とフランジ部４とを繋ぐ稜線部８（屈曲部６）のうち、図１Ａ〜図１Ｄに太線で示す部分の厚みが、その部分以外の稜線部、及び平板部（天板部２、縦壁部３及びフランジ部４）の厚みよりも増加している。このような増肉部分は、稜線部の一部に形成されてもよいし、稜線部の全域にわたって形成されてもよい。また、増肉部分は、プレス成形品が備える全ての稜線部に形成されてもよいし、一部の稜線部に形成されてもよい。増肉部分の設置領域は、設計上で適宜定められる。

本実施形態によるプレス成形品１は、後述する部分増肉ブランクを用いて製造される。本実施形態による部分増肉ブランクの製造は、従来のＴＷＢ、ＴＲＢ、前記特許文献３に記載の部分増肉ブランク等のように大規模で特殊な設備を用いるわけではなく、簡易なプレス設備を用いる。したがって、製造コストの抑制が可能である。

図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態によるプレス成形品の稜線部付近の一例を示す断面図である。いずれの図も、前記図１Ａ〜図１Ｅに示すプレス成形品１における縦壁部３と天板部２とを繋ぐ稜線部７（屈曲部５）付近を例示している。屈曲部５は、その両端の２つのＲ止まりの間の範囲である。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、屈曲部５内の太線は、前記図１Ａ〜図１Ｄと同様に、増肉部分を示す。図２Ａは、増肉部分が屈曲部５の全範囲に存在する状態を示す。図２Ｂは、増肉部分が屈曲部５の範囲の一部に存在する場合を示す。

また、稜線部７の厚み中心での硬度は、稜線部７に隣接する平板部（天板部２及び縦壁部３）の厚み中心での硬度よりも高いことが好ましい。より具体的には、稜線部７の増肉部分の厚み中心での最大硬度は、天板部２及び縦壁部３の厚み中心での最小硬度よりも高いことが好ましく、その最小硬度の１．２倍以上であることがより好ましい。本明細書で言う硬度は、全てビッカース硬度（Ｈｖ）である。

稜線部７の厚みは、稜線部７に隣接する平板部（天板部２及び縦壁部３）の厚みの１．２倍以上であることが好ましい。より具体的には、稜線部７の増肉部分において厚み中心での硬度が最大となる位置における厚みは、天板部２及び縦壁部３において厚み中心での硬度が最小となる位置における厚みの１．２倍以上であることが好ましい。この条件を満たせば、プレス成形品１の強度が有効に向上し、衝撃吸収性能が有効に向上する。この理由を以下に示す。

稜線部７の増肉部分において厚み中心での硬度が最大となる位置とは、後述する部分増肉ブランクの厚肉領域、すなわちプレス加工によって部分増肉ブランクを成形する際に加工を受けて厚みが最も増加した領域に相当する。これに対し、平板部（天板部２及び縦壁部３）において厚み中心での硬度が最小となる位置とは、後述する部分増肉ブランクの薄肉領域、すなわちプレス加工によって部分増肉ブランクを成形する際に加工を受けずに出発素材（鋼板）のままである領域に相当する。ここで、厚み中心での硬度を定義する理由は、次のとおりである。厚みが最も増加した領域は、加工硬化により硬度が最大となる。一方、厚みが出発素材のままである領域は、硬度に変化が無く硬度が最小となる。厚みが一定の鋼板素材の硬度を基準（１．０）とした各部の硬度の比率を下記の表１に示す。

一般に、厚みが一定の鋼板からプレス成形品を成形する単純な曲げ成形の場合、稜線部の厚み方向の外側及び内側では、硬度が僅かに増大する。また、上記表１に示すように、稜線部の厚み中心は中立軸近傍に位置するため、ここでの硬度はほとんど変化しない。これに対し、本実施形態のように、部分的に硬度が増した部分増肉ブランクを成形し、この部分増肉ブランクからプレス成形品を成形する曲げ成形の場合、稜線部の厚み中心での硬度が大幅に上昇する。

本実施形態によるハット形のプレス成形品１は、稜線部７、８（屈曲部５、６）の厚みが他の平板部（天板部２及び縦壁部３）よりも厚く、強度の適正化が図られたものである。したがって、このようなプレス成形品１は、自動車車体の構造部材に適する。プレス成形品１の外形形状は、直線状のみならず、多くの自動車車体の構造部材にみられる程度に湾曲した形状を含む。例えば、左右方向へ湾曲した形状、上下方向へ湾曲した形状、及びこれらを組み合わせた湾曲形状が例示される。

本実施形態によるプレス成形品１が用いられる構造部材としては、バンパーレインフォースメント、ドアーインパクトビーム、フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー、センターピラーアウターレインフォース、フロアクロスメンバー、バルクヘッド、ロッカーレインフォースメント等が挙げられる。プレス成形品１の全長は、バンパーレインフォースメント、フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー等のような１０００ｍｍ程度から、立方体状のバルクヘッドのような１００ｍｍ程度までである。

バンパーレインフォースメント、ドアーインパクトビーム及びセンターピラーアウターレインフォースは、車体の側面からの衝突による３点曲げの圧壊（以下、「３点曲げ圧壊」という）を想定された構造部材である。この構造部材に、例えば図１Ａ及び図１Ｃに示すプレス成形品１、すなわち車体の外側に配置される稜線部が増肉されたプレス成形品１を適用すれば、３点曲げ圧壊に対する性能を向上することができる。

フロントサイドメンバー及びリアサイドメンバーは、車体の前後からの衝突による軸方向（長手方向）の圧壊（以下、「軸圧壊」という）を想定された構造部材である。この構造部材に、例えば図１Ｄに示すプレス成形品１、すなわち１箇所又は２箇所以上で湾曲した稜線部のうちの湾曲内側に位置する稜線部が増肉されたプレス成形品１を適用すれば、軸圧壊に対する性能を向上することができる。

本実施形態によるプレス成形品１は、後述する部分増肉ブランクを用いて製造される。部分増肉ブランクをプレス加工によって成形する際、出発素材として引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板を用いることができる。したがって、本実施形態による部分増肉ブランクを用いて製造されたプレス成形品１は、高い強度を有する。

本実施形態による部分増肉ブランクは、単一の鋼板からなり、ＴＷＢのような溶接部を有しない。したがって、本実施形態による部分増肉ブランクを用いて製造されたプレス成形品１には、溶接部が存在しないため、衝突時に溶接部での破断のおそれがない。

本実施形態によるプレス成形品１において、稜線部の増肉部分（図１Ａ〜図１Ｄ、並びに図２Ａ及び図２Ｂ中の太線参照）の組織は、プレス加工による加工硬化組織となっている。これは以下の理由による。稜線部の増肉部分は、後述する部分増肉ブランクの厚肉領域に相当する。この厚肉領域は、部分増肉ブランクを成形する際にプレス加工によって大きなひずみが導入され、加工硬化する。このため、稜線部の増肉部分の組織は、部分増肉ブランクの厚肉領域の加工硬化組織を引継ぎ、加工硬化組織となる。

なお、鋼板素材にＴＷＢ、ＴＲＢ等を採用する技術の場合、ＴＷＢ及びＴＲＢの増肉領域は加工硬化しないため、ＴＷＢ及びＴＲＢを用いて成形されたプレス成形品の増肉部分は加工硬化組織とならない。プレス成形品の稜線部に肉盛溶接を施す技術の場合でも、肉盛溶接された増肉部分は加工硬化組織とならない。

後述するように、本実施形態による部分増肉ブランクを用い、冷間又は温間でのプレス加工によってプレス成形品１を製造した場合、部分増肉ブランクの厚肉領域の加工硬化組織は、プレス成形品１の稜線部の増肉部分に有効に引き継がれる。このため、プレス成形品１は、稜線部における増肉及び加工硬化の相乗効果により、曲げ剛性、ねじり剛性、３点曲げ圧壊に対する性能、軸圧壊に対する性能等がより優れたものとなる。

［鋼板素材（部分増肉ブランク）］
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態による鋼板素材の一例を模式的に示す図である。これらの図のうち、図３Ａは全体を示す斜視図である。図３Ｂは厚肉領域の近傍を拡大して示す断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示す鋼板素材である部分増肉ブランク１１は、前記図１Ａに示す第１例のプレス成形品１の製造に用いられる部分増肉ブランクを例示している。前記第１例のプレス成形品１はハット形であって、天板部２を間に挟んで縦壁部３及びフランジ部４が対称的に配置されたものである。なお、図３Ｂでは、部分増肉ブランクの幅方向の中心から一方の端部までの状況を示している。他方の端部までの状況は対称的に同じであるので省略する。

本実施形態による部分増肉ブランク１１は、厚みが増した帯状の厚肉領域１２と、厚肉領域１２の両側にそれぞれ隣接し厚肉領域よりも厚みが薄い薄肉領域１３Ａ、１３Ｂと、を備える。図３Ｂに示すように、厚肉領域１２は、プレス成形品１の増肉部分（図１Ａの太線参照）である稜線部７に対応する位置に設けられる。薄肉領域１３Ａ、１３Ｂは、プレス成形品１の天板部２、縦壁部３及びフランジ部４に対応する位置に設けられる。

部分増肉ブランク１１において、表面１１ａ及び裏面１１ｂのうちの一方の面（図３Ｂでは表面１１ａ）に、厚肉領域１２の両側部のうちの一方の側部に沿って厚みの段差１２ａが形成される。また、表面１１ａ及び裏面１１ｂのうちの他方の面（図３Ｂでは裏面１１ｂ）に、厚肉領域１２の両側部のうちの他方の側部に沿って厚みの段差１２ｂが形成される。

このような部分増肉ブランク１１は、後述する簡易なプレス装置を用いたプレス加工によって製造される。この製造に用いられる出発素材は、単一の鋼板である。したがって、部分増肉ブランク１１は、ＴＷＢのような溶接部を有さず、全域にわたって単一である。

部分増肉ブランク１１において、厚肉領域１２の厚み中心での硬度は、薄肉領域１３Ａ、１３Ｂの厚み中心での硬度よりも高い。後述するように、厚肉領域１２は、部分増肉ブランクを成形する際にプレス加工によって大きなひずみが導入され、加工硬化するからである。

また、薄肉領域１３Ａ、１３Ｂの厚みに対する厚肉領域１２の厚みの増加率は２０％以上である。

［鋼板素材（部分増肉ブランク）の製造］
図４Ａ〜図４Ｄは、本実施形態による鋼板素材の成形工程の一例を模式的に示す断面図である。これらの図のうち、図４Ａは成形開始時の状態を示す。図４Ｂは成形初期の状態を示す。図４Ｃは成形中期の状態を示す。図４Ｄは成形完了時の状態を示す。図４Ａ〜図４Ｄに示す成形工程は、前記図３Ａ及び図３Ｂに示す部分増肉ブランク１１（前記図１Ａに示す第１例のプレス成形品１の製造に用いられるもの）を成形する場合を例示している。なお、図４Ａ〜図４Ｄでは、鋼板の幅方向の中心から一方の端部までの状況を示している。他方の端部までの状況は対称的に同じであるので省略する。

部分増肉ブランク１１を成形するための製造装置（以下、「ブランク製造装置」ともいう）は、厚みが一定の鋼板を出発素材１５とし、この出発素材１５にプレス加工を施すプレス装置である。出発素材１５の厚みは、部分増肉ブランク１１の薄肉領域１３Ａ、１３Ｂと同じ厚みである。

図４Ａ〜図４Ｄに示すように、ブランク製造装置は、上型としてパンチ２１とブランクホルダ２２とを備え、下型としてダイ２３とパッド２４とを備える。ブランクホルダ２２は、パンチ２１に隣接して配置される。ダイ２３は、ブランクホルダ２２に対向するとともにパンチ２１の一部に対向して配置される。パッド２４は、ダイ２３に隣接するとともにパンチ２１に対向して配置される。

パンチ２１とブランクホルダ２２は、互いに独立して昇降動が可能である。パッド２４は、パンチ２１に向けて付勢されており、パッド２４の下降に伴う押圧に追従して下降し、パッド２４の上昇に伴う押圧の解放に追従して上昇する。ダイ２３は固定である。

ブランクホルダ２２とパッド２４との水平方向の間隔は、部分増肉ブランク１１の厚肉領域１２の幅と同じに設定される。ここで言う厚肉領域１２の幅とは、前記図３Ｂに示すように、厚肉領域１２の一方の側部に形成された段差１２ａから他方の側部に形成された段差１２ｂまでの幅のことである。

また、ダイ２３の上面、すなわちブランクホルダ２２と対向する面には、凸部２３ａが設けられる。凸部２３ａは、出発素材１５の端部よりも水平方向の中央寄りに配置される。

このような構成のブランク製造装置を用い、部分増肉ブランク１１は以下の工程を経て製造される。先ず、出発素材１５を準備する。出発素材１５である鋼板の種別は特に限定しないが、引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板を用いることができる。

成形前の状態では、上型のパンチ２１及びブランクホルダ２２は上死点にあり、下型のパッド２４及びダイ２３から上方に退避している。この状態のとき、パッド２４の上面は、ダイ２３の上面よりも高い位置に配置される。そして、パッド２４上に出発素材１５が載置される。

この状態からプレス加工による成形が開始される。最初に、パンチ２１及びブランクホルダ２２が一体的に下降し、パンチ２１及びブランクホルダ２２それぞれの下面が出発素材１５に接触する。これにより、図４Ａに示すように、出発素材１５の一部の領域１７Ａがパンチ２１とパッド２４とによって挟み込まれ、拘束された状態になる。この出発素材１５の幅方向中央の領域１７Ａは、前記図１Ａに示すプレス成形品１の天板部２の領域、すなわち前記図３Ａに示す部分増肉ブランク１１の幅方向中央の薄肉領域１３Ａに対応する。

続いて、パンチ２１の下降が停止され、ブランクホルダ２２の下降のみが継続される。すると、出発素材１５の端部がブランクホルダ２２によって押し込まれる。これにより、図４Ｂに示すように、出発素材１５は、パンチ２１とパッド２４とによって拘束された領域１７Ａの側部から折れ曲がる。

更にブランクホルダ２２の下降による出発素材１５の押し込みが継続される。すると、図４Ｃに示すように、出発素材１５の端部の領域１７Ｂがブランクホルダ２２とダイ２３とによって挟み込まれ、拘束された状態になる。ブランクホルダ２２はこの状態で下死点に達する。この出発素材１５の端部の領域１７Ｂは、前記図１Ａに示すプレス成形品１の縦壁部３及びフランジ部４の領域、すなわち前記図３Ａに示す部分増肉ブランク１１の端部の薄肉領域１３Ｂに対応する。

ここまでの過程（以下、「第１ステップ」ともいう）を経ると、図４Ｃに示すように、出発素材１５において、パンチ２１及びパッド２４によって挟み込まれた領域１７Ａと、ブランクホルダ２２及びダイ２３によって挟み込まれた領域１７Ｂとは、互いに平行で異なる平面上に変位した状態になる。ブランクホルダ２２とパッド２４との間の空間には、領域１７Ａと領域１７Ｂとにつながり、両者に対して傾斜した帯状の領域１６が形成される。この出発素材１５の傾斜した領域１６は、前記図１Ａに示すプレス成形品１の増肉部分（図１Ａの太線参照）である稜線部７の領域、すなわち前記図３Ａに示す部分増肉ブランク１１の厚肉領域１２に対応する。

また、ブランクホルダ２２とダイ２３とによって挟み込まれた領域１７Ｂの端面は、ダイ２３上の凸部２３ａの側面に対し、接触しているか、又は僅かに隙間を空けた状態にある。図４Ｃでは、僅かに隙間を空けた状態を示す。

出発素材１５は、第１ステップを経ることにより、傾斜した領域１６（以下、「第１領域」ともいう）と、この第１領域１６の両側部にそれぞれ隣接する互いに平行な領域１７Ａ、１７Ｂ（以下、「第２領域」ともいう）に区分される。傾斜した第１領域１６の幅Ｌは、前記図３Ａに示す部分増肉ブランク１１の厚肉領域１２の幅よりも広い。傾斜した第１領域１６は、ブランクホルダ２２とパッド２４との間の空間に傾斜して存在し、その空間の水平方向の間隔が厚肉領域１２の幅と同じに設定されているからである。

続いて、第２ステップに移行する。第２ステップでは、パンチ２１の下降が再開される。すると、出発素材１５の幅方向中央部の領域１７Ａ（第２領域）は、パンチ２１とパッド２４との挟み込みによって幅方向の移動を拘束されながら押し込まれる。その際、出発素材１５の端部の領域１７Ｂ（第２領域）もブランクホルダ２２とダイ２３との挟み込みによって幅方向の移動を拘束されている。このため、ブランクホルダ２２とパッド２４との間の空間に存在する出発素材１５の傾斜した第１領域１６は、圧縮されて膨らみつつ、傾斜角度が次第に緩くなる。これにより、第１領域１６の厚みも次第に増加する。

また、その際、第２領域１７Ｂの端面がダイ２３上の凸部２３ａの側面に接触することにより、第２領域１７Ｂの幅方向の移動は確実に制限される。このため、ブランクホルダ２２とダイ２３との挟み込みによる第２領域１７Ｂの拘束が不十分であったとしても、支障はない。

引き続き、パンチ２１の下降による出発素材１５の押し込みが継続され、終にはパンチ２１が下死点に達する。すなわち、図４Ｄに示すように、出発素材１５において、パンチ２１とパッド２４とによって挟み込まれた領域１７Ａ（第２領域）が、ブランクホルダ２２とダイ２３とによって挟み込まれた領域１７Ｂ（第２領域）と同一平面上に到達する。要するに、第２領域１７Ａ、１７Ｂ同士が同一平面上まで変位する。この状態のとき、パッド２４の上面は、ダイ２３の上面よりも僅かに高い位置に配置される。パンチ２１の下面は、ブランクホルダ２２の下面より僅かに高い位置に配置される。

これにより、第１領域１６の幅は、ブランクホルダ２２とパッド２４との水平方向の間隔、すなわち前記図３Ａに示す部分増肉ブランク１１の厚肉領域１２の幅まで圧縮された状態になる。更に、第１領域１６は、圧縮によって膨らむと同時に、互いに対向するパンチ２１とダイ２３とによって平坦面に押し潰される。その結果、第１領域１６の厚みは増加し、出発素材１５そのものの厚み、すなわち第２領域１７Ａ、１７Ｂよりも厚くなる。第１領域１６の厚みは、パンチ２１の下面とダイ２３の上面との間隔、すなわちパンチ２１の下死点の位置によって定まる。

図４Ｄに示すように、このようなプレス加工によって、出発素材１５から、前記図３Ａ及び図３Ｂに示す部分増肉ブランク１１が成形される。厚みが増した帯状の第１領域１６は、厚肉領域１２となる。この第１領域１６（厚肉領域１２）の両側にそれぞれ隣接する第２領域１７Ａ、１７Ｂは、厚肉領域１２よりも厚みが薄い薄肉領域１３Ａ、１３Ｂとなる。

ここで、上記した部分増肉ブランクの製造工程のうちの第１ステップにおいて、傾斜した第１領域１６を形成する際の好適な条件は、以下のとおりである。

図５は、部分増肉ブランクの製造工程での増肉可能範囲を示す図である。前記図４Ｃに示すように、傾斜した第１領域１６が形成された時点において、第１領域１６の幅をＬ［ｍｍ］とし、出発素材１５（第１領域１６）の厚みをｔ［ｍｍ］とし、水平な第２領域１７Ａ、１７Ｂに対する第１領域１６の傾斜角をθ［°］とし、出発素材１５の降伏強度をＹＳ［ＭＰａ］とした場合、これらと増肉可能範囲との間には相関がある。

図５に示すように、下記（１）式の条件を満足すれば、傾斜した第１領域１６を圧縮して厚肉領域１２に成形する過程で座屈が発生しない。
（Ｌ／ｔ）×（１／ｃｏｓθ）≦−５．１×１０^-6×（ＹＳ）²＋１１．５ …（１）

この（１）式の条件は、出発素材１５として、引張強度が４４０ＭＰａ以上の鋼板が使用される場合に、有効である。

本発明者らは、引張強度が４４０〜９８０ＭＰａの各種の鋼板を用い、上記（１）中の幅Ｌ［ｍｍ］、厚みｔ［ｍｍ］及び傾斜角θ［°］を種々変更して部分増肉ブランクを成形する試験を行った。この試験に基づき、部分増肉の可否に及ぼす鋼板強度の影響を検討した。

ここで、増肉加工が出来ない条件とは、傾斜した第１領域１６が、圧縮過程で座屈し、これにより重なって折れ曲がる現象（以下、「重なり座屈」という）が発生する条件とした。重なり座屈は最終的にプレス成形品に残る。このため、プレス成形品は、見栄えが悪化し、不良品と見なされる。また、プレス成形品の疲労特性等が低下するおそれがある。

４４０ＭＰａ級鋼板を用いた場合、傾斜した第１領域１６の幾何形状因子をまとめたパラメータ『（Ｌ／ｔ）×（１／ｃｏｓθ）』（以下、「パラメータＱ」ともいう）が約１０．８７以上になると、重なり座屈が生じた。パラメータＱが約１０．８７になる条件は、例えば、ｔ＝１．６ｍｍ、Ｌ＝１０ｍｍ、及びθ＝５５°の場合である。この条件と比較して、厚みｔが薄く、幅Ｌが広く、傾斜角θが大きい場合は、重なり座屈がより発生し易くなる。

同様の試験を他の鋼種についても実施したところ、以下の条件のときに重なり座屈が発生した。
・５９０ＭＰａ級鋼板：パラメータＱが約１０．５８になる条件（例えば、ｔ＝１．６ｍｍ、Ｌ＝１０ｍｍ、及びθ＝５４°）
・９８０ＭＰａ級鋼板：パラメータＱが約９．１７になる条件（例えば、ｔ＝１．６ｍｍ、Ｌ＝１０ｍｍ、及びθ＝４７°）

そこで、パラメータＱと、座屈の発生に相関が高い材料特性値である降伏強度ＹＳとの関係について調査した。ここで、各種の鋼板の降伏強度ＹＳは以下のとおりである。
・４４０ＭＰａ級鋼板：降伏強度ＹＳは３５２ＭＰａ
・５９０ＭＰａ級鋼板：降伏強度ＹＳは４２４ＭＰａ
・９８０ＭＰａ級鋼板：降伏強度ＹＳは６７６ＭＰａ
その結果、パラメータＱと降伏強度ＹＳが上記（１）式の条件を満足すれば、重なり座屈を抑制できることを見出した。

第２領域１７Ａ、１７Ｂの厚みに対する第１領域１６の厚みの増加率（以下、「増肉率」ともいう）は、概ね『（（１／ｃｏｓθ）−１）×１００』％となる。部分増肉ブランクにおいては、その増肉率は、薄肉領域１３Ａ、１３Ｂの厚みに対する厚肉領域１２の厚みの増加率である。増肉率は２０％以上であることが好ましい。

上記（１）式の条件を満足する限り、増肉加工が可能である。仮に、１回の増肉加工で所望の増肉率、硬度等が得られない場合は、同じ第１領域１６に複数回の増肉加工を繰り返しても構わない。

ダイ２３の上面に設けられた凸部２３ａは、上記のとおり、出発素材１５の第２領域１７Ｂと接触することにより、第２領域１７Ｂの幅方向の移動を制限する役割を担う（図４Ｄ参照）。凸部２３ａの高さは、出発素材１５の厚み（部分増肉ブランク１１の薄肉領域１３Ａ、１３Ｂの厚み）と同じであるか、又はその厚みよりも低い。凸部２３ａの高さが出発素材１５の厚みよりも高いと、ブランクホルダ２２が下死点に到達したときに、凸部２３ａがブランクホルダ２２に接触する。これにより、ブランクホルダ２２とダイ２３とによる第２領域１７Ｂの挟み込みが不十分となり、第２領域１７Ｂにしわが発生する。例えば、出発素材１５の厚みが１．６ｍｍである場合、凸部２３ａの高さは１．３ｍｍに設定すればよい。

なお、上記した図４Ａ〜図４Ｄに示すブランク製造装置は、上型として、パンチ２１とブランクホルダ２２とを配置し、下型として、ダイ２３とパッド２４とを配置した構成であるが、上下の金型の配置が上下で反転した構成であっても構わない。また、上下の各金型の呼び名については、符号２１の金型がパンチに代えてパッドと呼ばれ、符号２２の金型がブランクホルダに代えてダイと呼ばれ、符号２４の金型がパッドに代えてパンチと呼ばれ、符号２３の金型がダイに代えてブランクホルダと呼ばれることもある。

上記のブランク製造装置を用いたプレス加工により、上記した部分増肉ブランク１１を製造することができる。そのブランク製造装置は、格別な金型及び構造を要することなく簡易なものである。したがって、部分増肉ブランク１１を製造するにあたり、製造コストの抑制が可能である。また、この部分増肉ブランク１１は、平板状であり、厚肉領域を有するものである。このため、部分増肉ブランク１１にプレス加工を行えば、強度の適正化が可能なプレス成形品が得られる。

［プレス成形品の製造］
図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態によるプレス成形品の成形工程の一例を模式的に示す断面図である。これらの図のうち、図６Ａは成形開始時の状態を示す。図６Ｂは成形完了時の状態を示す。図６Ａ及び図６Ｂに示す成形工程は、前記図３Ａ及び図３Ｂに示す部分増肉ブランク１１を用いて、前記図１Ａに示す第１例のプレス成形品１を成形する場合を例示している。なお、図６Ａ及び図６Ｂでは、鋼板の幅方向の中心から一方の端部までの状況を示している。他方の端部までの状況は対称的に同じであるので省略する。

プレス成形品１を成形するための製造装置（以下、「プレス品製造装置」ともいう）は、部分増肉ブランク１１を用い、この部分増肉ブランク１１の厚肉領域１２がプレス成形品１の稜線部７（屈曲部５）を構成するようにプレス加工を施すプレス装置である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、プレス品製造装置は、上型としてパンチ３１を備え、下型としてダイ３２とパッド３３とを備える。

パンチ３１は、プレス成形品１の形状が造形された型彫刻部を有し、この型彫刻部の一部として、プレス成形品１の稜線部７（屈曲部５）に対応する肩部３１ａを有する。ダイ３２とパッド３３は、互いに隣接し、いずれもパンチ３１に対向して配置される。パッド３３は、プレス成形品１の天板部２を成形するための金型であり、パンチ３１の肩部３１ａから水平方向の中央側に配置される。ダイ３２は、プレス成形品１の縦壁部３及びフランジ部４を成形するための金型である。

パンチ３１は、昇降動が可能である。パッド３３は、パンチ３１に向けて付勢されており、パッド３３の下降に伴う押圧に追従して下降し、パッド３３の上昇に伴う押圧の解放に追従して上昇する。ダイ３２は固定である。

このような構成のプレス品製造装置を用い、プレス成形品１は以下の工程を経て製造される。成形前の状態では、上型のパンチ３１は上死点にあり、下型のパッド３３及びダイ３２から上方に退避している。この状態のとき、パッド３３の上面とダイ３２の上面の高さは一致している。そして、パッド３３及びダイ３２の上に上記の部分増肉ブランク１１が載置される。この状態で、部分増肉ブランク１１の薄肉領域１３Ａ、１３Ｂのうち、幅方向中央の薄肉領域１３Ａがパッド３３の上に配置され、端部の薄肉領域１３Ｂがダイ３２の上に配置される。パンチ３１の肩部３１ａの直下の位置に、部分増肉ブランク１１の厚肉領域１２が一致している。

この状態からプレス加工による成形が開始される。最初に、パンチ３１が下降し、部分増肉ブランク１１に接触する。これにより、図６Ａに示すように、部分増肉ブランク１１の幅方向中央の薄肉領域１３Ａがパンチ３１とパッド３３とによって挟み込まれ、拘束された状態になる。

続いて、パンチ３１の下降が継続される。すると、部分増肉ブランク１１の端部の薄肉領域１３Ｂがダイ３２によって押し込まれる。これにより、部分増肉ブランク１１は、厚肉領域１２から折れ曲がる。その結果、厚肉領域１２に屈曲部５（稜線部７）が形成され、この屈曲部５の形成に伴い、パンチ３１とパッド３３とによって挟み込まれた薄肉領域１３Ａが天板部２となる。

更にパンチ３１の下降による部分増肉ブランク１１の押し込みが継続され、終にはパンチ３１が下死点に達する。これにより、図６Ｂに示すように、部分増肉ブランク１１の端部の薄肉領域１３Ｂに屈曲部６（稜線部８）が形成され、この屈曲部５の形成に伴い、縦壁部３及びフランジ部４が形成される。

このようなプレス加工によって、上記の部分増肉ブランク１１から、前記図１Ａに示すプレス成形品１が成形される。

このように、上記のプレス品製造装置を用い、上記の部分増肉ブランク１１にプレス加工を行えば、部分的に厚みが厚く、強度の適正化が可能なプレス成形品１を製造することができる。そのプレス品製造装置も、上記のブランク製造装置と同様に、格別な金型及び構造を要することなく簡易なものである。したがって、部分増肉ブランク１１のみならず、プレス成形品１を製造するにあたり、製造コストの抑制が可能である。

上記のプレス品製造装置によるプレス加工は、冷間で行われてもよいし、温間で行われてもよい。温間プレス加工とは、成形開始時の部分増肉ブランク１１の温度が２００℃〜Ａｃ₃点未満である状態でプレス加工を施すことを意味する。一方、冷間プレス加工とは、成形開始時の部分増肉ブランク１１の温度が約２００℃未満である状態でプレス加工を施すことを意味する。冷間又は温間でのプレス加工により、部分増肉ブランク１１の厚肉領域１２の加工硬化組織は、プレス成形品１の稜線部の増肉部分に有効に引き継がれる。

また、上記の部分増肉ブランク１１において、厚肉領域１２と各薄肉領域１３Ａ、１３Ｂの厚みの段差１２ａ、１２ｂは、表面１１ａ及び裏面１１ｂに一筋ずつ現れる。そうすると、この部分増肉ブランク１１から製造されたプレス成形品１の稜線部７には、表側及び裏側に、厚み段差の痕跡が一筋ずつしか残らない。したがって、特許文献３の部分増肉ブランクから製造されたプレス成形品よりも、外観品質に優れる。

なお、上記した図６Ａ及び図６Ｂに示すプレス品製造装置は、上型として、パンチ３１を配置し、下型として、ダイ３２とパッド３３とを配置した構成であるが、上下の金型の配置が上下で反転した構成であっても構わない。

本発明の効果を確認するため、下記実施例１及び２の試験を実施した。

［実施例１］
実施例１では、比較例、従来例、及び本発明例の３種類の構造部材を製作し、各構造部材について、３点曲げ圧壊試験を実施した。

（１）構造部材
図７は、実施例１の３点曲げ圧壊試験に用いた構造部材の断面形状を示す模式図である。図７に示すように、実施例１で用いた構造部材４０は、ハット形のプレス成形品１とクロージングプレート９とを組み合わせ、スポット溶接で接合したものとした。プレス成形品１は、天板部２と、一対の縦壁部３と、一対のフランジ部４と、を備え、天板部２と縦壁部３を繋ぐ屈曲部５（稜線部７）と、縦壁部３とフランジ部４を繋ぐ屈曲部６（稜線部８）とを含むものとした。そのプレス成形品１の製造条件を３種類選定し、それぞれを比較例、従来例、及び本発明例とした。

スポット溶接は、プレス成形品１のフランジ部４で行った。スポット溶接の間隔は、構造部材４０の長手方向に沿って３０ｍｍとした。クロージングプレート９には、厚みが１．８ｍｍの４４０ＭＰａ級鋼板を用いた。

比較例では、通常の鋼板素材をプレス加工によってハット形のプレス成形品１に成形した。この鋼板素材には、厚みが１．６ｍｍで一定の４４０ＭＰａ級鋼板を用いた。比較例のプレス成形品１の厚みは、稜線部７を含めた全域にわたり、ほぼ鋼板素材の厚みのままであった。稜線部７の厚み中心における最大硬度（Ｈｖ）は、鋼板素材の硬度とほぼ同等であった。なお、比較例の稜線部７における屈曲外側の硬度（Ｈｖ）は、プレス加工時の加工硬化に起因して鋼板素材の硬度の約１．２３倍であった。

従来例では、ＴＲＢをプレス加工によってハット形のプレス成形品１に成形した。このＴＲＢは、厚みが２．０ｍｍで一定の鋼板を部分的に圧延して減肉領域を形成し、この減肉領域の形成により相対的に増肉領域を形成したものであった。この減肉領域の厚みは約１．６ｍｍであった。増肉領域の厚みは２．０ｍｍであった。ＴＲＢにはプレス加工前に熱処理を施し、増肉領域の強度を４４０ＭＰａ級鋼板と同等にした。プレス加工は、その増肉領域が稜線部７を構成するようにした。

従来例のプレス成形品１の厚みは、ＴＲＢの厚みがほぼ引き継がれ、稜線部７で最大２．０ｍｍとなり、稜線部７以外の部分で概ね１．６ｍｍとなった。すなわち、稜線部７の厚みは、稜線部７以外の部分の厚みの１．２５倍であった。稜線部７の厚み中心における最大硬度（Ｈｖ）は、ＴＲＢの硬度とほぼ同等であった。なお、従来例の稜線部７における屈曲外側の硬度（Ｈｖ）は、プレス加工時の加工硬化に起因してＴＲＢの硬度の約１．２６倍であった。

本発明例では、上記した本実施形態の部分増肉ブランクをプレス加工によってハット形のプレス成形品１に成形した。この部分増肉ブランクは、厚みが１．６ｍｍで一定の４４０ＭＰａ級鋼板を出発素材とし、上記した本実施形態による部分増肉加工を施したものであった。この部分増肉した厚肉領域の厚みは最大２．０ｍｍであった。プレス加工は、その厚肉領域が稜線部７を構成するようにした。

本発明例のプレス成形品１の厚みは、部分増肉ブランクの厚みがほぼ引き継がれ、稜線部７で最大２．０ｍｍとなり、稜線部７以外の部分で概ね１．６ｍｍとなった。すなわち、稜線部７の厚みは、稜線部７以外の部分の厚みの１．２５倍であった。稜線部７の厚み中心における最大硬度（Ｈｖ）は、部分増肉加工前の出発素材の硬度の約１．４０倍であった。なお、本発明例の稜線部７における屈曲外側の硬度（Ｈｖ）も同様であった。

（２）３点曲げ圧壊試験の条件
図８は、３点曲げ圧壊試験の概略を示す模式図である。構造部材４０をクロージングプレート９側から２点支持した。構造部材４０の支持点間隔は１０００ｍｍとした。この構造部材４０の支持点の中央に、プレス成形品１の天板部２側からインパクター４５を衝突させ、構造部材４０を圧壊した。インパクター４５の先端部の曲率半径は１５０ｍｍであった。インパクター４５の衝突速度は６４ｋｍ／ｈであった。

（３）試験の評価及び結果
比較例、従来例、及び本発明例の各構造部材について、３点曲げ圧壊試験での最大荷重を測定した。評価は、比較例の最大荷重を基準（１．００）とし、この比較例の最大荷重に対する比率で行った。結果を表２に示す。

表２に示すように、従来例における最大荷重比は約１．０５であった。これに対し、本発明例における最大荷重比は１．１２であった。このことから、本実施形態の技術を採用した本発明例の構造部材は、部分増肉及び大幅な加工硬化の影響により、３点曲げ圧壊に対し高い性能を有することが実証された。

［実施例２］
実施例２では、比較例、従来例、及び本発明例の３種類の構造部材を製作し、各構造部材について、軸圧壊試験を実施した。

（１）構造部材
図９は、実施例２の軸圧壊試験に用いた構造部材の断面形状を示す模式図である。図９に示すように、実施例２で用いた構造部材４０は、一対の溝形のプレス成形品１を組み合わせ、レーザー溶接で接合したものとした。各プレス成形品１は、それぞれ、天板部２と、一対の縦壁部３と、を備え、天板部２と縦壁部３を繋ぐ屈曲部５（稜線部７）を含むものとした。そのプレス成形品１の製造条件を３種類選定し、それぞれを比較例、従来例、及び本発明例とした。プレス成形品１の全長は１５０ｍｍとした。レーザー溶接は、一対のプレス成形品１の各縦壁部３同士で行った。

比較例では、通常の鋼板素材をプレス加工によって溝形のプレス成形品１に成形した。この鋼板素材には、厚みが１．６ｍｍで一定の４４０ＭＰａ級鋼板を用いた。比較例のプレス成形品１の厚みは、稜線部７を含めた全域にわたり、ほぼ鋼板素材の厚みのままであった。稜線部７の厚み中心における最大硬度（Ｈｖ）は、鋼板素材の硬度とほぼ同等であった。なお、比較例の稜線部７における屈曲外側の硬度（Ｈｖ）は、鋼板素材の硬度の約１．２３倍であった。

従来例では、ＴＲＢをプレス加工によって溝形のプレス成形品１に成形した。このＴＲＢは、厚みが２．０ｍｍで一定の鋼板を部分的に圧延して減肉領域を形成し、この減肉領域の形成により相対的に増肉領域を形成したものであった。この減肉領域の厚みは約１．６ｍｍであった。増肉領域の厚みは２．０ｍｍであった。ＴＲＢにはプレス加工前に熱処理を施し、増肉領域の強度を４４０ＭＰａ級鋼板と同等にした。プレス加工は、その増肉領域が稜線部７を構成するようにした。

従来例のプレス成形品１の厚みは、ＴＲＢの厚みがほぼ引き継がれ、稜線部７で最大２．０ｍｍとなり、稜線部７以外の部分で概ね１．６ｍｍとなった。すなわち、稜線部７の厚みは、稜線部７以外の部分の厚みの１．２５倍であった。稜線部７の厚み中心における最大硬度（Ｈｖ）は、ＴＲＢの硬度とほぼ同等であった。なお、従来例の稜線部７における屈曲外側の硬度（Ｈｖ）は、ＴＲＢの硬度の約１．２６倍であった。

本発明例では、上記した本実施形態の部分増肉ブランクをプレス加工によって溝形のプレス成形品１に成形した。この部分増肉ブランクは、厚みが１．６ｍｍで一定の４４０ＭＰａ級鋼板を出発素材とし、上記した本実施形態による部分増肉加工を施したものであった。この部分増肉した厚肉領域の厚みは最大２．０ｍｍであった。プレス加工は、その厚肉領域が稜線部７を構成するようにした。

本発明例のプレス成形品１の厚みは、部分増肉ブランクの厚みがほぼ引き継がれ、稜線部７で最大２．０ｍｍとなり、稜線部７以外の部分で概ね１．６ｍｍとなった。すなわち、稜線部７の厚みは、稜線部７以外の部分の厚みの１．２５倍であった。稜線部７の厚み中心における最大硬度（Ｈｖ）は、部分増肉加工前の出発素材の硬度の約１．４０倍であった。なお、本発明例の稜線部７における屈曲外側の硬度（Ｈｖ）も同様であった。

（２）軸圧壊試験の条件
構造部材４０の長手方向の両端部のうち、一方の端部を固定した。この構造部材４０の両端部のうち、他方の端部からインパクターを衝突させ、構造部材４０を軸方向に圧壊した。インパクターの衝突速度は１０ｋｍ／ｈであった。

（３）試験の評価及び結果
比較例、従来例、及び本発明例の各構造部材について、軸圧壊試験でインパクターのストロークが１００ｍｍに到達した際の吸収エネルギＥＡを測定した。評価は、比較例の吸収エネルギＥＡを基準（１．００）とし、この比較例の吸収エネルギＥＡに対する比率で行った。結果を表３に示す。

表３に示すように、従来例におけるＥＡ比は約１．１０であった。これに対し、本発明例におけるＥＡ比は１．３１であった。このことから、本実施形態の技術を採用した本発明例の構造部材は、部分増肉及び大幅な加工硬化の影響により、高いＥＡ性能を有することが実証された。

１：プレス成形品、 ２：天板部、 ３：縦壁部、 ４：フランジ部、
５、６：屈曲部、 ７、８：稜線部、 ９：クロージングプレート、
１１：部分増肉ブランク（鋼板素材）、
１１ａ：表面、 １１ｂ：裏面、
１２：厚肉領域、 １２ａ、１２ｂ：段差、
１３Ａ、１３Ｂ：薄肉領域、
１５：出発素材、 １６：第１領域、 １７Ａ、１７Ｂ：第２領域、
２１：パンチ、 ２２：ブランクホルダ、
２３：ダイ、 ２３ａ：凸部、 ２４：パッド、
３１：パンチ、 ３１ａ：肩部、 ３２：ダイ、 ３３：パッド、
４０：構造部材、 ４５：インパクター

Claims (7)

1. 平板状の鋼板素材を製造するための製造方法であって、
   当該鋼板素材は、全域にわたって単一であり、厚みが増した帯状の厚肉領域と、前記厚肉領域の両側にそれぞれ隣接し前記厚肉領域よりも厚みが薄い薄肉領域と、を備え、表面及び裏面のうちの一方の面に、前記厚肉領域の両側部のうちの一方の側部に沿って厚みの段差が形成され、表面及び裏面のうちの他方の面に、前記厚肉領域の両側部のうちの他方の側部に沿って厚みの段差が形成された、鋼板素材であり、
   当該鋼板素材を製造するための前記製造方法は、
   出発素材として厚みが一定で前記薄肉領域と同じ厚みの鋼板を準備する準備工程と、
   前記出発素材をプレス加工によって前記鋼板素材に成形する成形工程と、を含み、
   前記成形工程は、
   前記出発素材を、前記厚肉領域よりも幅が広い帯状の第１領域と、前記第１領域の両側部にそれぞれ隣接する第２領域とに区分し、前記第２領域同士を互いに平行で異なる平面上に変位させるとともに、前記各第２領域に対し前記第１領域を傾斜させる第１ステップと、
   前記各第２領域の幅方向の移動を拘束しつつ前記第２領域同士を同一平面上まで変位させて、前記第１領域の幅を前記厚肉領域の幅まで圧縮し、前記第１領域の厚みを前記厚肉領域の厚みまで増加させる第２ステップと、を含む、鋼板素材の製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記鋼板素材は、前記厚肉領域の厚み中心での硬度が前記薄肉領域の厚み中心での硬度よりも高い、鋼板素材の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の製造方法であって、
   前記鋼板素材は、前記薄肉領域の厚みに対する前記厚肉領域の厚みの増加率が２０％倍以上である、鋼板素材の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法であって、
   前記成形工程では、パンチと、前記パンチに隣接して配置されたブランクホルダと、前記ブランクホルダに対向するとともに前記パンチの一部に対向して配置されたダイと、前記ダイに隣接するとともに前記パンチに対向して配置されたパッドと、を備えたプレス装置を用い、
   前記第１ステップでは、前記出発素材の前記第２領域のうちの一方の第２領域を前記パンチと前記パッドによって挟み込んだ状態で、前記出発素材を前記ブランクホルダによって押し込み、この押し込みを継続して、前記出発素材の前記第２領域のうちの他方の第２領域を前記ブランクホルダと前記ダイとによって挟み込むことにより、前記各第２領域に対して傾斜した前記第１領域を形成し、
   前記第２ステップでは、前記パンチと前記パッドによって前記一方の第２領域を前記他方の第２領域と同一平面上に到達するまで押し込み、前記パンチと前記ダイによって前記第１領域を圧縮することにより、前記出発素材の厚みよりも厚みが増加した前記厚肉領域を形成する、鋼板素材の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法であって、
   前記第１ステップでは、傾斜した前記第１領域の幅Ｌ［ｍｍ］、前記出発素材の厚みｔ［ｍｍ］、前記第２領域に対する前記第１領域の傾斜角θ［°］及び前記出発素材の降伏強度ＹＳ［ＭＰａ］が下記（１）式の条件を満足する、鋼板素材の製造方法。
   （Ｌ／ｔ）×（１／ｃｏｓθ）≦−５．１×１０^-6×（ＹＳ）²＋１１．５ …（１）
6. 平板状の鋼板素材を製造するための製造装置であって、
   当該鋼板素材は、全域にわたって単一であり、厚みが増した帯状の厚肉領域と、前記厚肉領域の両側にそれぞれ隣接し前記厚肉領域よりも厚みが薄い薄肉領域と、を備え、表面及び裏面のうちの一方の面に、前記厚肉領域の両側部のうちの一方の側部に沿って厚みの段差が形成され、表面及び裏面のうちの他方の面に、前記厚肉領域の両側部のうちの他方の側部に沿って厚みの段差が形成された、鋼板素材であり、
   当該鋼板素材を製造するための前記製造装置は、
   厚みが一定で前記薄肉領域と同じ厚みの鋼板を出発素材とし、前記出発素材をプレス加工によって前記鋼板素材に成形するものであり、
   パンチと、前記パンチに隣接して配置されたブランクホルダと、前記ブランクホルダに対向するとともに前記パンチの一部に対向して配置されたダイと、前記ダイに隣接するとともに前記パンチに対向して配置されたパッドと、を備え、
   前記ブランクホルダと前記パッドとの間隔が前記鋼板素材の前記厚肉領域の幅と同じである、鋼板素材の製造装置。
7. 請求項６に記載の製造装置であって、
   前記ダイの前記ブランクホルダとの対向面に、前記出発素材の厚みと同じ高さ又はその厚みよりも低い高さを有する凸部が設けられる、鋼板素材の製造装置。
   

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