JP6884168B2

JP6884168B2 - プレス成形品の製造方法

Info

Publication number: JP6884168B2
Application number: JP2019077296A
Authority: JP
Inventors: 功早乙女; 淳介永井
Original assignee: 東亜工業株式会社
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: JP2020175400A

Description

本発明は、プレス成形品の製造方法に関し、特に本体鋼板に補強鋼板を重ね合わせてなるプレス成形品の製造方法に関する。

一般に、熱間プレスとは鋼板をオーステナイト変態温度以上の温度に加熱し、これを上下方向に対向して配置された２つの金型の間に挟んで押圧し、プレス成形すると同時に金型による急冷により鋼板の金属組織をオーステナイトからマルテンサイトに変態せしめることで、鋼板の焼入れ強化を行うものである。

特許文献１には、ピラーレインフォースメント等の自動車車体部品（自動車ボディを構成する部品）において、その機械的強度を局部的に高めるために、本体鋼板に補強鋼板を重ね合わせ、スポット溶接で両鋼板を接合することで重ね合わせブランクを形成し、この重ね合わせブランクを熱間プレスすることにより、プレス成形品を製造する方法が記載されている。

特開２０１４−１９３７１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、熱間プレスされた補強鋼板の機械的強度が高い場合に、補強鋼板にナット等の締結部材を抵抗溶接すると、当該溶接部に遅れ破壊が発生するという問題があった。

上述した課題に鑑み、本発明のプレス成形品の製造方法は、本体鋼板、開口領域を有する第１の補強鋼板、及びこの開口領域に嵌合する大きさを有する第２の補強鋼板を準備し、前記本体鋼板に前記第１の補強鋼板を重ね合わせ、前記第２の補強鋼板を前記開口領域内で前記本体鋼板に重ね合わせる工程と、前記第１及び第２の補強鋼板を前記本体鋼板にそれぞれ溶接することにより、重ね合わせブランクを形成する工程と、前記重ね合わせブランクを熱間プレスする工程と、前記熱間プレス工程後に前記第２の補強鋼板に締結部材を抵抗溶接により接合する工程と、を備え、前記熱間プレス工程後に前記第２の補強鋼板は前記第１の補強鋼板より低い強度を有し、かつ前記第２の補強鋼板の強度は１．５ＭＰａ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、補強鋼板を構成する第２の補強鋼板の強度を第１の補強鋼板の強度より低くし、第２の補強鋼板にナット等の締結部材を抵抗溶接する際に、遅れ破壊を防止することができる。また、補強鋼板の全体としては本体鋼板を十分に補強することができる。

本発明の実施形態におけるプレス成形品の製造工程を示す図である。締結部材の抵抗溶接工程を示す断面図である。重ね合わせブランクを示す平面図である。

本発明の実施形態におけるプレス成形品及びその製造方法を図１乃至図３に基づいて説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、本体鋼板１、開口領域を有する第１の補強鋼板２、及び第２の補強鋼板３を準備する。第２の補強鋼板３は第１の補強鋼板２の開口領域に嵌合する大きさを有している。

図１（ｂ）に示すように、第１の補強鋼板２の開口領域は、第１の補強鋼板２の内部矩形領域をくり抜いて形成される。この場合、第１の補強鋼板２はリング形になっている。あるいは、図１（ｃ）に示すように、第１の補強鋼板２の開口領域は第１の補強鋼板２がコの字形になるように切り欠いて形成し、この開口領域に第２の補強鋼板３を嵌合してもよい。第２の補強鋼板３は、この開口領域から第１の補強鋼板２の外縁の外に突出してもよい。

そして、本体鋼板１に第１の補強鋼板２を重ね合わせ、第２の補強鋼板３を前記開口領域内で本体鋼板１に重ね合わせる。第１及び第２の補強鋼板２，３は本体鋼板１の主面領域に完全に含まれている。

第１及び第２の補強鋼板２，３は本体鋼板１にそれぞれスポット溶接により、スポット溶接部４において接合され、重ね合わせブランク１０が形成される。この場合、第２の補強鋼板３は、熱間プレス後に例えば引張強度１．５Ｇｐａ（１５００Ｍｐａ）を持つように、炭素含有率が約０．２質量％の鋼板材料で形成される。一方、第１の補強鋼板２は熱間プレス後に比較的高い引張強度例えば１．８ＧＰａ（１８００Ｍｐａ）を持つように、炭素含有率が約０．３５質量％の鋼板材料で形成される。ここで、引張強度とは鋼板の強度の一般的な指標である。

そして、後述するように、強度が低い第２の補強鋼板３にナット等の締結部材が接合される。本体鋼板１の鋼板材料については限定されることはないが、以下では熱間プレス後に引張強度１．５Ｇｐａ（１５００Ｍｐａ）を持つように炭素含有率が約０．２質量％の鋼板材料で形成されているものとして説明する。

次に、図１（ｄ）に示すように、重ね合わせブランク１０を加熱炉５でオーステナイト変態温度（Ａｃ３）以上の温度に加熱する。オーステナイト変態温度（Ａｃ３）は鋼板の炭素含有量によっても異なるが、例えば８７０℃である。これにより、重ね合わせブランク１０を構成する鋼板の金属組織は、オーステナイトになる。

次に、図１（ｅ）に示すように、重ね合わせブランク１０をプレス装置６の下金型と上金型の間に挟んでプレス成形すると同時に、フェライト変態開始温度（Ａｒ３）より高い温度からマルテンサイト変態終了温度（Ｍｆ）以下の温度まで急冷する。
この熱間プレスにより、本体鋼板１、第１の補強鋼板２及び第２の補強鋼板３にはマルテンサイト変態が生じ、高い強度を持つことになる。この場合、本体鋼板１、第１の補強鋼板２及び第２の補強鋼板３の引張強度は、例えばそれぞれ１．５ＧＰa、１．８ＧＰａ、１．５ＧＰaとなる。

その後、図１（ｆ）に示すように、金型を開放して、重ね合わせブランク１０を取り出し、ナット等の締結部材７を第２の補強鋼板３に抵抗溶接する。締結部材７は、例えば、重ね合わせブランク１０が自動車のピラーレインフォースメントである場合には、ドアのヒンジを取り付けるための部材であり、重ね合わせブランク１０が自動車の屋根部である場合には室内ランプを取り付けるための部材である。

次に、図２に基づいて、抵抗溶接工程を詳しく説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、プレス成形後において、第１及び第２の補強鋼板２，３は本体鋼板１にスポット溶接部４において接合されている。

次に、図２（ｂ）に示すように、レーザー加工等により、本体鋼板１及び第２の補強鋼板３に貫通孔８を形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように、締結部材７の底面側に設けられた溶接突起部７ａを第２の補強鋼板３に接触させ、その接触状態で抵抗溶接を行う。この抵抗溶接は、溶接突起部７を介して抵抗溶接部に大電流を流し、大電流による抵抗熱によって抵抗溶接部を加熱しながら、これに圧力を加えて溶接を行うものである。

一般に材料強度が１．５ＧＰaより大きく、かつ残留応力や鋼板内部へ侵入した水素の量が大きい場合、遅れ破壊が発生するが、上述の製造方法によれば、第２の補強鋼板３は例えば１．５Ｇｐａであり、締結部材７の抵抗溶接部において、遅れ破壊を防止することができる。一方、第１の補強鋼板２は高い強度を持っているので、補強鋼板全体としては本体鋼板１を十分に補強することができる。

上述の製造方法は、例えば、自動車の車体側部の上下方向に設けられるセンターピラーに好適に適用することができる。センターピラーというのは、ピラーアウターパネルとピラーインナーパネルの間にピラーレインフォースメントを備えて構成される自動車部品である。ピラーレインフォースメントは乗員の胸部に対応する高さに対応する領域の強度を局部的に高くしている。

図８に示すように、このピラーレインフォースメントを形成するための重ね合わせブランク２０においては、本体鋼板１１の当該領域に第１及び第２の補強鋼板１２，１３がそれぞれスポット溶接されている。この重ね合わせブランク２０に対する熱間プレス工程、抵抗溶接工程については、上述の通りである。

１，１１本体鋼板
２，１２第１の補強鋼板
３，１３第２の補強鋼板
４スポット溶接部
５加熱炉
６プレス装置
７締結部材
７ａ溶接突起部
８貫通孔
１０，２０重ね合わせブランク

Claims

本体鋼板、開口領域を有する第１の補強鋼板、及びこの開口領域に嵌合する大きさを有する第２の補強鋼板を準備し、
前記本体鋼板に前記第１の補強鋼板を重ね合わせ、前記第２の補強鋼板を前記開口領域内で前記本体鋼板に重ね合わせる工程と、
前記第１及び第２の補強鋼板を前記本体鋼板にそれぞれ溶接することにより、重ね合わせブランクを形成する工程と、
前記重ね合わせブランクを熱間プレスする工程と、
前記熱間プレス工程後に前記第２の補強鋼板に締結部材を抵抗溶接により接合する工程と、を備え、
前記熱間プレス工程後に前記第２の補強鋼板は前記第１の補強鋼板より低い強度を有し、かつ前記第２の補強鋼板の強度は１．５ＭＰａ以下であることを特徴とするプレス成形品の製造方法。