JP7244726B2 - 金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステム及び方法 - Google Patents

金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、金属の塑性加工の分野に属し、詳しくは金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷
強化のシステム及び方法に関する。
今、自動車の製造では、より顕著な省エネ及び排出削減を図るように、重量をより一層低
減する傾向がある。軽量化は、従来型車の省エネ及び排出削減ができ、新エネ車の航続距
離不足という現状を解決する重要な手段の一つである。
超高強度鋼、高強度アルミニウム合金、高強度マグネシウム合金などの材料は、自動車の
車体を軽量化するための重要材料であり、このような材料は、成形過程において塑性が低
く、リバウンドが大きく、割れやすいという問題点があり、従来の方法では、高品質で精
密な成形という課題を解決することが困難である。車体構造エンジニアに対して、超高強
度鋼、高強度アルミニウム合金などの材料を加工する全く新しい手段が提供された金属管
材の熱間ガスバルジアンド急冷強化の方法(ＨＭＧＦ＆Ｑ、Ｈｏｔ Ｍｅｔａｌ Ｇａｓ Ｆ
ｏｒｍｉｎｇ＆Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ)は、ハイドロフォーミング、射出成形及びプレッシ
ャークエンチ強化成形(Ｐｒｅｓｓ Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ)などの方法の利点が十分に集結
され、急熱により材料が高温において成形されるつつ、同期して型内クエンチ強化が迅速
に完成されることで、成形性能が改善されると共に、成形品質及び効率を向上させ、特に
自動車のＡピラー、Ｂピラー、インパクトビーム、トーションビームなどの高剛性閉断面
スペースフレーム構造の製造に適用され、車体軽量化レベル及び構造強度を斬新なレベル
に向上させた。
従来の研究成果によれば、ＨＭＧＦ＆Ｑ成形方法では高強鋼管材の内圧成形品の強度を８
００ＭＰａから１５００ＭＰａ程度まで向上させることができ、プロセスルートが可能で
あり、応用の見込みが良好であることは明らかである。しかし、従来技術では、酸化防止
用ガス防護装置がほとんどないことで、以下のような、更に解決しようとする問題点が生
ずる。(1)連続炉では加熱コストが高く、Al-Siコーティング層などの防護コーティング層
を備える鋼板により管材を製造する必要があるので、コストが高く、成形された製品の品
質が溶接不純物により劣化する。連続炉において管材をガス保護雰囲気で加熱及び保温す
る手段のエネルギー消費が高いことで、システムのエネルギー消費も増加する。防食コー
ティング層付き板材による管材製造の困難さによっても、コストが向上する。
(2)コーティング層なし板材による管材製造、抵抗自己発熱方式による加熱とすれば、製
品は加熱された後、ロボットにより金型内に搬送されるので、搬送中において空気により
酸化され、タクトが長いという欠点がある。
(3)超高圧気圧、高温加熱機器の安全性の問題が確実に解決されていない。
(4)熱間バルジアンド焼き入れ成形ゾーンにおいて抵抗加熱してからバルジ成形アンド焼
き入れを実施する形態とすれば、ステップの直列化、加工時間の長時間化、製品表面の酸
化などの不具合がある。
これら問題点は、システムの危険、高エネルギー消費、高コストを招くと共に、仕事場の
作業環境をより高温、高騒音化する。その結果、当該技術は普及されることは困難である
。
本発明は、特に上記した従来技術の不足に対して提出されるものである。
発明の開示
本発明の目的の一つは、油圧プレスと、金型ブロックと、急熱モジュールと、急冷モジュ
ールと、制御システムとを備え、前記金型ブロック、急熱モジュール及び急冷モジュール
はいずれも油圧プレス又は油圧プレスの周囲に設置されており、前記金型ブロックは順送
金型，ワークの熱間ガスバルジアンド急冷が行われる順送金型を備える、金属管材熱間ガ
スバルジアンド急冷強化のシステムを提供することにある。
前記金型ブロックは、コア部材と、コア部材の両側に設置されており、コア部材に対して
ワークの搬入及び搬出作業を実行する自動的搬出入モジュールとを備え、前記コア部材は
、下型底板と、下型土台と、下型ピースと、上型天板と、上型土台と、上型ピースと、順
送金型と、側面押し密封油圧シリンダモジュールと、電極押圧気筒モジュールとを備え、
前記下型底板の上には、前記下型土台、下型ピース、順送金型、上型ピース、上型土台及
び上型天板が上下方向に沿って順に設置されており、前記順送金型は、加熱ゾーンと、熱
間ガスバルジアンド焼き入れゾーンとを備える。この金型ブロックによれば、熱間ガスバ
ルジゾーンと焼き入れゾーンとを組み合わせて、加工時間が極めて短縮されるとともに、
製品表面の酸化という不具合も回避される。
更に、前記順送金型は、送り底板と、送りモジュールと、送りパレットとを備え、前記送
りモジュールにより、前記送り底板が左右に並進移動するように駆動されるとともに、前
記送りパレットが上下に昇降するように駆動され、前記送りモジュールは、順送型ドライ
バーと、順送型駆動ガイドストリップと、昇降油圧シリンダと、回転押圧気筒と、回転可
能押え板とを備え、前記送りパレットには、ワークの端部を収納するキャビティが複数設
置されるとともに、回転押圧気筒を収納する孔状溝が複数設置されている。
部品の両端が加熱不要である場合、前記急熱モジュールは、直流電源と、導電把持材とを
備えてもよい。
部品の両端が加熱必要である場合、前記急熱モジュールは、直流電源と、導電押圧材と、
絶縁把持材と、電極押圧気筒とを備えてもよい。
更に、前記急冷モジュールは、上型通水通路と、上型周方向冷却水通路と、上型排水通路
とを備えるとともに、下型通水通路と、下型周方向冷却水通路と、下型排水通路とを備え
、前記上型周方向冷却水通路は、上型ピースと金型インサートとの間に形成されている隙
間により構成されており、前記下型周方向冷却水通路は、下型ピースと金型インサートと
の間に形成されている隙間により構成されている。
更に、安全防護アンド密封モジュールを更に備え、前記金型ブロックの作業領域は、安全
防護アンド密封モジュールにより形成されている陽圧の空間内に設置されている。
更に、前記安全防護アンド密封モジュールは、搬入移行密封気室と、安全防護アンド密封
キャビンと、搬出移行密封気室とを備え、搬入移行密封気室及び搬出移行密封気室は、安
全防護アンド密封キャビンの両側に設置されており、前記安全防護アンド密封キャビンは
、金型ブロックが内置されており、陽圧の密封環境が構成されている。
更に、前記安全防護アンド密封キャビンには、圧力逃がし穴が設置されている。
更に、前記安全防護アンド密封キャビンにおいて圧力逃がし穴が開設されているところの
内側壁に圧力逃がし膜が貼り付けられて締結部材により固定されている。
更に、前記油圧プレス、金型ブロック、急熱モジュール及び急冷モジュールの作動をそれ
ぞれ制御する制御システムを更に備える。
更に、窒素ガスタンク群と、第一の複動式過給機と、高圧ガスタンクと、チャージバルブ
と、ガス冷却器と、急速増圧油圧シリンダと、低圧ガスタンクと、第二の複動式過給機と
を有する超高圧ガス循環制御モジュールを更に備え、前記第一の複動式過給機は、窒素ガ
スタンク群、高圧ガスタンク及び第二の複動式過給機にそれぞれ接続されており、前記高
圧ガスタンクは、チャージバルブに接続され、前記ガス冷却器は、急速増圧油圧シリンダ
に接続され、前記急速増圧油圧シリンダは、低圧ガスタンクに接続され、前記低圧ガスタ
ンクは、第二の複動式過給機に接続されている。
本発明の目的の一つは、
１)金属管であるワークを自動的搬出入モジュールにより熱間ガスバルジ成形機内の金型
ブロックの金型内に搬入して、加熱ゾーンにおいて急熱モジュールの直流電源により急熱
するステップと、
２)加熱されたワークを熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーンに進行させ、熱間ガスバル
ジ作業を実施してから、焼き入れ作業を実施するステップと、
３)ワークを、自動的搬出入モジュールにより金型から取り出すステップとを含む、密閉
式の金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化の方法を提供することにある。
金属がチタンである場合、前記ステップ２)のうちの焼き入れ作業を省略してもよい。
加熱中のワークを酸化から保護するように、前記金型ブロックの金型内に窒素ガス、二酸
化炭素ガス又は希ガスを通入してもよい。
更に、前記金型ブロックの金型は、順送金型である。
更に、前記金型ブロック(２００)は、安全防護アンド密封モジュール(５００)による密封
環境に設置されている、
前記ステップ２)とステップ３)との間に、焼き入れが実施された後のワーク(Ｗ)を搬出保
温ゾーンに進行させて、所定時間保温する保温ステップを更に含んでもよい。
熱間ガスバルジの代わりに、ワークの内部に高圧液体を充填してワークのバルジを実施す
る液体バルジとしてもよい。
更に、前記金型ブロックにおいて、ワークの加熱、ガスバルジ、急冷強化及び保温作業を
実施する。
発明の効果
本発明によれば、１、コーティング層なし板材による管材製造とすることで、コーティン
グ層、めっき層付き鋼板による管材製造と比較して、コストが低下し、且つ組織の欠陥が
少ないという効果と、２、順送金型によれば、抵抗加熱工程と熱間ガスバルジアンド焼き
入れ工程とは並行して実施され、連続送りができるので、タクトが短く、効率が大きく向
上するという効果と、３、加熱状態の部品は、工程全体において酸化から保護されるので
、コーティング層が不要となり、ワークが成形後にショットされることなく車体に直接溶
接されることができ、コストが大きく節約されるという効果と、４、指向破裂の安全防護
手段が採用されることで、安全性が向上するという効果とが発揮される。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例を示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における油圧プレスを示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における金型ブロックを示す、素材の流れ方向が右から左へ向う断面構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における金型ブロックを示す平面構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における金型ブロックを示す側面構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における金型ブロックを示す正面断面構造模式図である。
図６の一部を拡大して示す模式図である。
図６の一部を示す平面模式図及び側面模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における金型ブロックの往復台車を示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における金型ブロックの反転マニピュレータを示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における急熱モジュールを示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例のもう一つの一例における急熱モジュールを示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における、使用中の急冷モジュールを示す断面構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における急冷モジュールの周方向冷却水通路を示す構造模式図であり、図１４(ａ)は横断面模式図であり、図１４(ｂ)は縦断面模式図である。
図１４(ｂ)の上型ピースを示す断面模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における、使用中の安全防護アンド密封モジュールを示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における安全防護アンド密封モジュールの移行密封気室の構造及び作動を示す模式図であり、左から右へ見ると、搬出移行密封気室の搬出過程である一方、右から左へ見ると、搬入移行密封気室の搬入過程である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における安全防護アンド密封モジュールの圧力逃がし穴を示す構造模式図である。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムの実施例の一例における超高圧ガス循環制御モジュールを示す構造模式図である。符号の説明
１００…油圧プレス、１１０…下部ビーム、１２０…移動テーブル、１３０…ダイロッド
、１４０…コラム、１５０…上部ビーム、１６０…メイン油圧シリンダ、１６１…ピスト
ンロッド、１７０…金型フランジ、１８０…フランジガイドロッド、１９０…スラィダー
、１９１…アダプタロッド、２Ａ…搬入ゾーン、２Ｂ…加熱ゾーン、２Ｃ…熱間ガスバル
ジアンド焼き入れゾーン、２Ｄ…搬出保温ゾーン、２００…金型ブロック、２０１…往復
搬入台車、２０２…往復搬出台車、２０２１…リニアドライバー、２０２２…ジャッキア
ップ気筒、２０２３…パレット、２０２４…ワークチャック、２０３…往復搬入反転マニ
ピュレータ、２０４…往復搬出反転マニピュレータ、２０４１…リニアドライバー、２０
４２…回転ドライバー、２０４３…回転ロボットアーム、２０４４…グリッパー、２１０
…下型底板、２１１…レール、２２０…下型土台、２３０…下型ピース、２４０…上型天
板、２５０…上型土台、２６０…上型ピース、２６１…深い溝、２７０…順送金型、２７
１…送り底板、２７２…送りモジュール、２７２１…順送型ドライバー、２７２１１…駆
動モータ、２７２１２…減速機、２７２１３…ギヤ、２７２１４…ラック、２７２２…順
送型駆動ガイドストリップ、２７２３…昇降油圧シリンダ、２７２４…回転押圧気筒、２
７２５…回転可能押え板、２７３…送りパレット、２７３１…キャビティ、２７３２…孔
状溝、２７３３…ガイドピン、２８０…側面押し密封油圧シリンダモジュール、２８１…
側面押し密封油圧シリンダ、２８２…側面押し密封エンドキャップ、２９０…電極押圧気
筒モジュール、３００…急熱モジュール、３１０…直流電源、３２０…導電把持材、３３
０…導電押圧材、３４０…絶縁把持材、３５０…電極押圧気筒、４００…急冷モジュール
、４１０…上型通水通路、４２０…上型周方向冷却水通路、４３０…上型排水通路、４４
０…下型通水通路、４５０…下型周方向冷却水通路、４６０…下型排水通路、４７０…金
型インサート、５００…安全防護アンド密封モジュール、５１０…搬入移行密封気室、５
２０…安全防護アンド密封キャビン、５２１…圧力逃がし穴、５２２…圧力逃がし膜、５
２３…密封キャビン側壁、５２４…第三のシールリング、５２５…締結部材、５３０…搬
出移行密封気室、５３１…上蓋、５３１１…垂れ部、５３２…第一のシールリング、５３
３…第二のシールリング、５４０…密封穴、６００…総括制御システム、７００…超高圧
ガス循環制御モジュール、７０１…逆止弁、７１０…窒素ガスタンク群、７２０…第一の
複動式過給機、７３０…高圧ガスタンク、７４０…チャージバルブ、７５０…ガス冷却器
、７６０…急速増圧油圧シリンダ、７７０…低圧ガスタンク、７８０…第二の複動式過給
機、７９０…低圧ガスリサーバー、Ｄ…距離、Ｗ…ワーク。
以下、本発明について、図面を参照しながらより詳しく説明する。
図１に示すように、金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムは、油圧プレス
１００と、金型ブロック２００と、急熱モジュール３００と、急冷モジュール４００とを
備える。金型ブロック２００、急熱モジュール３００及び急冷モジュール４００は、いず
れも油圧プレス１００又は油圧プレス１００の周囲に設置されている。金型ブロック２０
０は、ワークＷの熱間ガスバルジ及び急冷が行われる順送金型２７０を備える。当該シス
テムは、安全防護アンド密封モジュール５００と、制御システム６００と、超高圧ガス循
環制御モジュールとを更に備える。金型ブロック２００の作業領域は、安全防護アンド密
封モジュール５００により形成されている陽圧の空間内に設置されている。制御システム
６００は、油圧プレス１００、金型ブロック２００、急熱モジュール３００及び急冷モジ
ュール４００の作動をそれぞれ制御する。超高圧ガス循環制御モジュール７００は、金型
ブロック２００に対してワークＷのガスバルジ用の高圧ガスを提供する。
油圧プレス１００として、スラィダーを備える油圧プレス(図１参照)を選択してよい。こ
のような油圧プレスは、下部ビーム１１０と、移動テーブル１２０と、ダイロッド１３０
と、コラム１４０と、上部ビーム１５０と、メイン油圧シリンダ１６０と、金型フランジ
１７０と、スラィダー１９０とを備える。下部ビーム１１０及び上部ビーム１５０は、移
動テーブル１２０、金型フランジ１７０及びスラィダー１９０を収納する空間がコラム１
４０を介して画成されている。下部ビーム１１０、コラム１４０及び上部ビーム１５０は
、ダイロッド１３０により締結されている。移動テーブル１２０は下部ビーム１１０に設
置され、メイン油圧シリンダ１６０は上部ビーム１５０に設置されている。メイン油圧シ
リンダ１６０のピストンロッド１６１の下端はスラィダー１９０に接続され、スラィダー
１９０の下端はコネクティングロッド１９１を介して金型フランジ１７０に接続されてい
る。
金型フランジ１７０の下面には、金型の上型天板２４０に接続されるためのＴ溝構造が設
置されている。フランジガイドロッド１８０は、ガイドの剛性及び精度が確保されるよう
に、金型フランジ１７０の上部の四隅に埋められて固定されている。フランジガイドロッ
ド１８０のガイドスリーブは、油圧プレスの上部ビーム１５０内に装着されている。
油圧プレス１００として、図２に示すように、スラィダーを備えない油圧プレスを選択し
てもよい。このような油圧プレスは、下部ビーム１１０と、移動テーブル１２０と、ダイ
ロッド１３０と、コラム１４０と、上部ビーム１５０と、メイン油圧シリンダ１６０と、
金型フランジ１７０と、フランジガイドロッド１８０とを備える。下部ビーム１１０及び
上部ビーム１５０は、移動テーブル１２０及び金型フランジ１７０を収納する空間がコラ
ム１４０を介して画成されている。下部ビーム１１０、コラム１４０及び上部ビーム１５
０は、ダイロッド１３０により締結されている。移動テーブル１２０は下部ビーム１１０
に設置され、メイン油圧シリンダ１６０及びフランジガイドロッド１８０は、いずれも上
部ビーム１５０に設置されている。メイン油圧シリンダ１６０のピストンロッド１６１の
下端及びフランジガイドロッド１８０の下端は、いずれも金型フランジ１７０に接続され
ている。
図３～１０に示すように、金型ブロック２００は、コア部材と、コア部材の両側に設置さ
れ、コア部材に対してワークＷの搬入及び搬出作業を実行する自動的搬出入モジュールと
を備える。コア部材は、下型底板２１０と、下型土台２２０と、下型ピース２３０と、上
型天板２４０と、上型土台２５０と、上型ピース２６０と、順送金型２７０と、側面押し
密封油圧シリンダモジュール２８０と、電極押圧気筒モジュール２９０とを備える。下型
底板２１０には、下型土台２２０、下型ピース２３０、順送金型２７０、上型ピース２６
０、上型土台２５０及び上型天板２４０が上下方向に沿って順に設置されている。順送金
型２７０は、加熱ゾーン２Ｂと、熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーン２Ｃとを備える。
この金型ブロック２００によれば、熱間ガスバルジ及び焼き入れ成形の二つの作業が組み
合わせられて、加工時間が極めて短縮され、製品表面の酸化という不具合も回避される。
電極押圧気筒モジュール２９０は、電極押圧気筒を備え、側面押し密封油圧シリンダモジ
ュール２８０は、側面押し密封油圧シリンダ２８１及び側面押し密封エンドキャップ２８
２を備える。
図４～５、８に示すように、順送金型２７０は、送り底板２７１と、送りモジュール２７
２と、送りパレット２７３とを備える。送りモジュール２７２は、複数の駆動機能を具備
し、送り底板２７１を左右に並進移動させるように駆動するとともに、送りパレット２７
３を上下に昇降させるように駆動することができ、また、ワークＷを押圧することもでき
る。具体的には、送りモジュール２７２は、順送型ドライバー２７２１と、順送型駆動ガ
イドストリップ２７２２と、昇降油圧シリンダ２７２３と、回転押圧気筒２７２４と、回
転可能押え板２７２５とを備える。送りパレット２７３には、ワークＷの端部を収納する
キャビティ２７３１が複数設置されるとともに、回転押圧気筒２７２４を収納する孔状溝
２７３２が複数設置されている。各キャビティ２７３１は、例えば搬入ゾーン２Ａ、加熱
ゾーン２Ｂ、熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーン２Ｃ、搬出保温ゾーン２Ｄという加工
ゾーンに個別に対応されている。送りパレット２７３には、位置決め用のガイドピン２７
３３が更に設置されている。昇降油圧シリンダ２７２３により、送りパレット２７３は、
例えば最低位置である下側限界位置、中央にある型締め位置及びワークを持ち上げて順送
する上側限界位置という複数の高さ位置に停止されるように駆動される。
図６に示すように、順送型ドライバー２７２１は、駆動モータ２７２１１と、減速機２７
２１２と、ギヤ２７２１３と、ラック２７２１４とを備える。駆動モータ２７２１１は、
下型底板２１０に固定されて設置されている。ギヤ２７２１３は、減速機２７２１２を介
して駆動モータ２７２１１に接続されるとともに、送り底板２７１に設置されているラッ
ク２７２１４と噛み合って、ギヤ・ラック伝動系が構成されている。
図７に示すように、順送型駆動ガイドストリップ２７２２は、下型底板２１０に固定され
て設置されているとともに、送り底板２７１の並進移動を下型土台２２０と協同してガイ
ドする。順送型駆動ガイドストリップ２７２２と下型土台２２０との協同制約において、
送り底板２７１は、ギヤ２７２１３及びラック２７２１４によるギヤ・ラック伝動系によ
り駆動されて、下型底板２１０の上を左右に並進移動する。
図３に示すように、自動的搬出入モジュールは、往復搬入台車２０１と、往復搬出台車２
０２と、往復搬入反転マニピュレータ２０３と、往復搬出反転マニピュレータ２０４とを
備える。往復搬入台車２０１、往復搬入反転マニピュレータ２０３、コア部材、往復搬出
反転マニピュレータ２０４及び往復搬出台車２０２は、下型底板２１０に左右方向に沿っ
て順に設置されている。
図９に示すように、往復搬入台車２０１及び往復搬出台車２０２は、構造が同じであり、
いずれもリニアドライバー２０２１と、ジャッキアップ気筒２０２２と、台車パレット２
０２３と、ワークチャック２０２４とを備える。リニアドライバー２０２１は、台車を下
型底板２１０の上をレール２１１に沿って左右に移動させるように駆動し、ジャッキアッ
プ気筒２０２２は、台車パレット２０２３を昇降させるように駆動する。ワークチャック
２０２４は、台車パレット２０２３に設置されており、ワークＷをチャッキングする。
図１０に示すように、往復搬入反転マニピュレータ２０３及び往復搬出反転マニピュレー
タ２０４は、構造が同じであり、いずれもリニアドライバー２０４１と、回転ドライバー
２０４２と、回転ロボットアーム２０４３と、グリッパー２０４４とを備える。リニアド
ライバー２０４１は、台車を下型底板２１０の上をレール２１１に沿って左右に移動させ
るように駆動する。回転ドライバー２０４２は、ワークＷが下から上へ９０度又は１８０
度反転されるように、回転ロボットアーム２０４３を反転させる。グリッパー２０４４は
ワークＷをグリップする。
図１１に示すように、ワークＷの両端が加熱不要である場合、急熱モジュール３００は、
直流電源３１０と導電把持材３２０とを備える。二つの導電把持材３２０は、ワークＷの
両端をそれぞれ把持する。回路が導通されると、直流電源３１０は、抵抗加熱によりワー
クにおける両端以外の中央部分を急熱する。
図１２は、ワークＷの両端が加熱必要である場合を示す。ワークＷの両端が加熱必要であ
る場合、急熱モジュール３００は、直流電源３１０と、導電押圧材３３０と、絶縁把持材
３４０と、電極押圧気筒３５０とを備える。二つの導電押圧材３３０は、対向するように
ワークＷの両端をそれぞれ押圧する。そして、導電押圧材３３０のそれぞれは、電極がワ
ークＷの端部に密着されるように、電極押圧気筒３５０のそれぞれにより個別に押されて
いる。ワークＷの両端は、絶縁把持材３４０により支持されている。
図１３に示すように、急冷モジュール４００は、上型通水通路４１０と、上型周方向冷却
水通路４２０と、上型排水通路４３０とを備えるとともに、下型通水通路４４０、下型周
方向冷却水通路４５０と、下型排水通路４６０とを備える。これら通路は、ワークＷとの
間に上型ピース２６０又は下型ピース２３０が介在されている。
図１４に示すように、上型周方向冷却水通路４２０は、上型ピース２６０と金型インサー
ト４７０との間に形成されている隙間により構成され、下型周方向冷却水通路４５０は、
下型ピース２３０と金型インサート４７０との間に形成されている隙間により構成されて
いる。
図１４及び１５に示すように、上型周方向冷却水通路４２０及び下型周方向冷却水通路４
５０は、いずれも複数ある。上型ピース２６０の下面からの各上型周方向冷却水通路４２
０の距離Ｄは等しく、下型ピース２３０の上面からの各下型周方向冷却水通路４５０の距
離は等しい。冷却の均一性に寄与するように、ワークＷのキャビティ面からの、上型周方
向冷却水通路４２０の距離と下型周方向冷却水通路４５０の距離とは大きさが同一である
ことが好ましい。
図１５に示すように、上型ピース２６０には、フライス加工により、深い溝２６１が平行
に複数形成されている。深い溝２６１のそれぞれには、金型インサート４７０が充填され
ている。金型インサート４７０と上型ピース２６０との間の各隙間により、上型周方向冷
却水通路４２０のそれぞれが個別に構成されている。
同じように、下型ピース２３０には、フライス加工により、深い溝が平行に複数形成され
ている。深い溝のそれぞれには、金型インサート４７０が充填されている。金型インサー
ト４７０と下型ピース２３０との間の各隙間により、下型周方向冷却水通路４５０のそれ
ぞれが個別に構成されている。
図１６に示すように、安全防護アンド密封モジュール５００は、搬入移行密封気室５１０
と、安全防護アンド密封キャビン５２０と、搬出移行密封気室５３０とを備える。搬入移
行密封気室５１０及び搬出移行密封気室５３０は、安全防護アンド密封キャビン５２０の
両側に設置されている。安全防護アンド密封モジュール５００は、金型ブロック２００が
内置され、陽圧の密封環境が形成されている。安全防護アンド密封モジュール５００は、
金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化の方法に対して陽圧かつ密封の環境を提供する
ことができ、製品表面の酸化という不具合が回避される。
安全防護アンド密封モジュール５００は、厚い鋼板により金型ブロック２００の四周及び
上下側が覆われてなる。安全防護アンド密封モジュール５００の下面は油圧プレスの移動
テーブル１２０の上の中央位置に装着されている。金型の下型底板２１０は、安全防護ア
ンド密封モジュール５００の下面の鋼板の上に装着されている。
安全防護アンド密封モジュール５００は、厚い鋼板に密封穴５４０が開設されている。密
封穴５４０と油圧プレス１００のメインシリンダピストンロッド１６１、金型フランジガ
イドロッド１８０又はアダプタロッド１９１とは、ガスダイナミックシールされるように
嵌め合う。また、密封穴５４０内にガスダイナミックシールリング(図示せず)が装着され
ている。
図１７には、ワークＷが安全防護アンド密封モジュール５００への出入りの様子の模式図
を示している。左から右へ見れば、搬出移行密封気室５３０からの搬出過程である一方、
右から左へ見れば、搬入移行密封気室５１０への搬入過程である。ここで、左から右へ見
る場合を例として説明する。ワークＷは、保温ゾーン２Ｄにおいて往復搬出反転マニピュ
レータ２０４により往復搬出台車２０２の台車パレット２０２３にピックアップされる。
往復搬出台車２０２は、搬出移行密封気室５３０の直下に進行すると、パレット２０２３
が搬出移行密封気室５３０の下部に密着に当接されてガス漏れが防止されるように、上昇
する。そして、搬出移行密封気室５３０の上蓋５３１が持ち上げられると、ワークＷは、
搬出移行密封気室５３０から離れて、マニピュレータ又は操作員により取り出されるよう
になる。ワークＷの安全防護アンド密封モジュール５００への出入り時のガス漏れが防止
されるために、搬出移行密封気室５３０と台車パレット２０２３との接触部にシールリン
グ(５３２,５３３)が数個附設されている。
搬入移行密封気室５１０及び搬出移行密封気室５３０は、構造が同じである。搬入移行密
封気室５１０は、安全防護アンド密封キャビン５２０の上部に設置されている素材入口と
、上蓋５３１とにより構成されている。搬出移行密封気室５３０は、安全防護アンド密封
キャビン５２０の上部に設置されている素材出口５３４と、上蓋５３１とにより構成され
ている。素材入口及び素材出口５３４は、安全防護アンド密封キャビン５２０の両側にそ
れぞれ設置されている。上蓋５３１は、素材入口及び素材出口５３４を完全にカバーする
ことができる。
上蓋５３１の下部には、垂れ部５３１１が平行に二つ設置されている。二つの垂れ部５３
１１の間の距離は、素材入口及び素材出口５３４の開口幅と同一である。
素材入口又は素材出口５３４の側壁には、ワークＷを搬送するワークチャックとの間がシ
ールされるように第一のシールリング５３２が設置されている。素材入口又は素材出口５
３４の上面には、上蓋５３１の垂れ部５３１１との間がシールされるように第二のシール
リング５３３が設置されている。
図１８に示すように、安全防護アンド密封キャビン５２０には、圧力逃がし穴５２１が設
置されている。圧力逃がし穴５２１は複数あり、安全防護アンド密封キャビン５２０内の
圧力が高すぎると自動的に破裂して、安全防護アンド密封キャビン５２０内の圧力を逃が
すことができる。
安全防護アンド密封キャビン５２０において、圧力逃がし穴５２１が開設されたところの
内側壁には、圧力逃がし膜５２２が貼り付けられて、ねじなどの締結部材５２５により固
定されている。圧力逃がし膜５２２と安全防護アンド密封キャビン５２０の内側壁との間
には、ガス漏れが防止されるように、第三のシールリング５２４が設置されている。なお
、安全防護アンド密封キャビン５２０内には、他の形態の安全装置が設置されてもよいこ
とは自明である。他の形態の安全装置として、例えば、弁体が持ち上げられると圧力を逃
がす、圧力鍋の圧力弁のようなもの、又は、スプリングが設置され、圧力が所定値を超え
るとスプリングが持ち上げられて圧力を逃がす圧力弁が挙げられる。
図１９に示すように、超高圧ガス循環制御モジュール７００は、窒素ガスタンク群７１０
と、第一の複動式過給機７２０と、高圧ガスタンク７３０と、チャージバルブ７４０と、
ガス冷却器７５０と、急速増圧油圧シリンダ７６０と、低圧ガスタンク７７０と、第二の
複動式過給機７８０とを備える。第一の複動式過給機７２０は、窒素ガスタンク群７１０
、高圧ガスタンク７３０及び第二の複動式過給機７８０にそれぞれ接続され、高圧ガスタ
ンク７３０はチャージバルブ７４０に接続され、ガス冷却器７５０は急速増圧油圧シリン
ダ７６０に接続され、急速増圧油圧シリンダ７６０は低圧ガスタンク７７０に接続され、
低圧ガスタンク７７０は第二の複動式過給機７８０に接続されている。
急速増圧油圧シリンダ７６０は、低圧ガスリサーバー７９０を備える。この低圧ガスリサ
ーバー７９０は、吸気端が前記ガス冷却器７５０に接続され、排気端が第二の複動式過給
機７８０に逆止弁７０１を介して接続されている。
チャージバルブ７４０及びガス冷却器７５０のそれぞれの先端には、ワークＷのキャビテ
ィの端口に密着に接続されることにより、超高圧ガスがワークＷのキャビティ内に充填さ
れて高温バルジが実施されるために、高温電磁弁が設置されている。
一般的には、低圧ガスリサーバー７９０の容積は、成形後の高圧ガスが十分に吸収されて
管材のワークＷ内における余剰のガス圧力を下げるように、目的ワークＷのキャビティ容
積よりも１０～１００倍大きい。スペースが余裕の場合では、低圧ガスリサーバー７９０
の容積をより大きくしてもよい。
金属管材のガスバルジアンド急冷強化の方法では、保護ガスとして希ガス又は二酸化炭素
ガスを使用する場合、窒素ガスタンク群７１０の代わりに、希ガスタンク群又はＣＯ２タ
ンク群を使用することができる。
第一の複動式過給機７２０は、ガスタンク群７１０内の低圧窒素ガスを高圧ガスタンク７
３０内に増圧して輸送し、チャージバルブ７４０を介して、加熱された管材のワークＷ内
にガスを充填する。ワークＷに対してバルジ、焼き入れが実施された後、管材のキャビテ
ィ内のガスは、加熱された。この加熱された高圧のガスは、ガス冷却器７５０により冷却
されてから、急速増圧油圧シリンダ７６０の低圧ガスリサーバー７９０内(初期状態はほ
ぼ真空)に放出される。低圧ガスリサーバー７９０内のガス圧力が管材内部のガス圧力に
近づくと、ガスの回収は終わる。型開き後、管材のワークＷ内に残留されたガスは、安全
防護アンド密封キャビン５２０の中に放出されて、保護ガスの雰囲気圧力を補充する機能
を発揮することができる。そして、急速増圧油圧シリンダ７６０は、低圧ガスリサーバー
７９０に吸収された低圧の窒素ガスを低圧ガスタンク７７０内に急速に圧縮する。急速増
圧油圧シリンダ７６０は、最伸側に伸長した後、最圧側(この時、低圧ガスリサーバー７
９０内の圧力はほぼ真空の状態に再び戻る)に戻る。この過程において、逆止弁７０１に
より、低圧ガスタンク７７０内のガスは低圧ガスリサーバー７９０内に戻ることが防止さ
れる。低圧ガスタンク７７０に回収されたガスは、第二の複動式過給機７８０により続け
て増圧され、第一の複動式過給機７２０を介して再び高圧ガスタンク７３０内に充填され
、次のワークのバルジに用いられる。このように、繰り返す。
この超高圧ガス循環制御モジュール７００によれば、従来技術における超高圧気圧、高温
加熱装置にある安全面の問題点が解決される。
本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化の方法は、以下のステップを含む
。
１)金属管であるワークＷを、自動搬出入モジュールにより、熱間ガスバルジ成形機にお
ける金型ブロック２００の金型内に搬送して、加熱ゾーン２Ｂにおいて急熱モジュール３
００の直流電源により急熱する。
２)加熱後のワークＷを、熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーン２Ｃに進行させて、熱間
ガスバルジ作業を実施してから、焼き入れ作業を実施する；
３)ワークＷを、自動的搬出入モジュールにより金型内から取り出す。
チタンは、機械的特性が優れており、熱間ガスバルジが実施される時に焼き入れ作業が必
要ではないので、本発明に係る金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化の方法により取
り扱われるときに、上記したステップ２)、３)のうち、焼き入れ及び保温作業が省略され
ることができる。
ワークＷの加熱による酸化を回避するために、前記金型ブロック２００の金型内に窒素ガ
ス、二酸化炭素ガス又は希ガスを通入して、加熱中のワークＷを酸化から保護することが
できる。
金型ブロック２００の金型は、順送金型２７０であることが好ましい。
密封及び酸化防止の効果をより発揮するために、金型ブロック２００全体を、安全防護ア
ンド密封モジュール５００による密封環境に設置する。
焼き入れが実施された後に保温が必要である部品に対して、ステップ２)とステップ３)と
の間に、焼き入れが実施されたワークＷを保温ゾーン２Ｄに進行させて中、低温において
所定時間保温することにより部品の強度及び靭性を調節する保温ステップを更に含んでも
よい。
金型ブロック２００において、ワークＷの加熱、ガスバルジ、急冷強化及び保温作業を実
施することが好ましい。
焼き入れ作業は、急冷モジュール４００により実行される。
密封環境は、安全防護アンド密封モジュール５００により提供される。
超高圧ガス循環制御モジュール７００は、前記金型ブロック２００に高圧ガスを提供する
。
なお、本発明に係る方法において、熱間ガスバルジの代わりに、ワークＷの内部に高圧液
体を充填してワークＷのバルジを実施する熱間液体バルジとしてもよい。
本開示において、密閉式の金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化の方法について、以
下のような典型的なプロセスを提供する。
１)加工すべきワークＷの目的部品は車体のＡピラーである。素管規格：素材２２ＭｎＢ
５(高強度鋼又は高強度アルミニウム合金などの、焼き入れ強化が可能な素材)、外径５０
ｍｍ、肉厚２ｍｍ(又は差厚管)、長さ１８００ｍｍ。
２)コーティング層なしの２２ＭｎＢ５板材を、溶接、押出、引抜又は圧延などにより、
所要規格のコーティング層なし板材による鋼管素管又は形鋼に製造する。コーティング層
なし板材による鋼管は、切断、バリ取り、洗浄などの予備工程を経由して生産ラインに搬
送される。
３)目的部品は軸線が湾曲する部品である場合、先ず、鋼管に曲げ加工を実施して湾曲管
である中間工程部材を獲得する。曲げ加工として、ＣＮＣ曲げ、押し曲げ、ロール曲げ、
プレス曲げなどがある。前のステップにおいて圧延により管材を製造すれば、管材の製造
工程において異型断面の湾曲形鋼の圧延成形方法を採用して、溶接により異型断面かつ湾
曲軸線の中間工程部材を形成することもできる。
４)中間工程部材がバルジ工程のキャビティ内に円滑にセットされるとともに、材料の良
好な初期分布状態が得られるように、必要に応じて湾曲する中間工程部材又は直管に対し
て仮成形加工を実施する。
５)安全防護アンド密封キャビン５２０の初期状態を、純粋に酸化防止できる陽圧のガス
雰囲気(窒素ガス、希ガス又はＣＯ２など)とする。陽圧の圧力は、１.５～２.０大気圧で
あることが望ましい。
６)キャビンへの移行。先ず、搬入移行密封気室５１０の上蓋５３１を開く。この時、上
蓋５３１及び往復搬入台車２０１の台車パレット２０２３はそれぞれ上側限界位置に位置
している。コーティング層なし板材による鋼管、形鋼又は仮成形後のコーティング層なし
板材による鋼管であるワークＷを、往復搬入台車２０１の台車パレット２０２３のキャビ
ティ面ブラケットにセットする。上蓋５３１を下側限界位置に下降させて搬入移行密封気
室５１０を閉鎖する。ガス循環システムは、搬入移行密封気室５１０の一端から低圧の窒
素ガスを搬入移行密封気室５１０内に通入し、他端から空気を吸出して、ガスの置換を実
施する。往復搬入台車２０１の台車パレット２０２３は、上側限界位置から下側限界位置
に下降する。新入ワーク(各加工ゾーンにあるワークに対して新しく搬入されたワークで
あり、新入ワークと略称)Ｗは、自動的搬出入モジュールにより搬送され、搬入移行密封
気室５１０から、熱間ガスバルジ成形機(油圧プレス１００)内における、密封環境及び安
全用圧力逃がし構造を備える安全防護アンド密封キャビン５２０内に搬入される。ここま
で、キャビンへの移行が終わる。
７)往復搬入。搬入時に、往復搬入台車２０１は外側限界位置に位置しており、搬入が終
わると、往復搬入台車２０１は、そのリニアドライバー２０２１により外側限界位置から
順送金型２７０の方へ、レール２１１に沿って内側限界位置(この時、新進ワークＷの上
方には、干渉する搬入移行密封気室５１０がない)に並進移動する。往復搬入反転マニピ
ュレータ２０３がその内側限界位置からレール２１１に沿って外側限界位置に移動した後
、マニピュレータ２０３の回転ドライバー２０４２は、回転ロボットアーム２０４３をデ
フォルトの直立位置から外側に反転させるように駆動する。グリッパー２０４４がこの新
進ワークＷをクリップした後、回転ロボットアーム２０４３は、直立位置に回転する。こ
こまで、型開き前段搬入作動が終わる。
油圧プレスが型開きしたら、上型は上側限界位置に上昇する。この時、搬入ゾーン２Ａに
ある回転押圧気筒２７２４を除いて、あらゆるゾーンにある他の回転押圧気筒２７２４は
、急速に押圧状態とする(そうではないと、昇降油圧シリンダ２７２３が上昇すると、こ
れらゾーンにあるワークは位置ずれる)。次に、送りモジュール２７２の昇降油圧シリン
ダ２７２３は、型締め位置から上側限界位置に上昇する(この時、送りパレット２７３は
搬入側限界位置にあり、送りパレット２７３も高さ位置について上側限界位置にある）。
「型開き後段搬入作動」が始まる。往復搬入反転マニピュレータ２０３は、レール２１１
に沿って内側限界位置に移動し、回転ロボットアーム２０４３は、内側限界位置に反転し
て、新進ワークＷは送りパレット２７３の搬入ゾーン２Ａにセットされる。搬入ゾーン２
Ａにおける回転押圧気筒２７２４及び回転可能押え板２７２５は、圧下しながら押え位置
に回転して、ワークＷを押圧する。マニピュレータ２０３のグリッパー２０４４はワーク
Ｗを釈放し、回転ロボットアーム２０４３は、直立位置に回転して回復する。ここまで、
往復搬入作動が終わる。
複数ゾーンにおける順送。往復搬入作動が終わった後、送りパレット２７３は上側限界位
置にあり、送り底板２７１は順送型ドライバー２７２１の駆動により送りパレット２７３
を連れて搬入側限界位置から搬出側限界位置に並進移動する。あらゆるゾーンにあるワー
クは、いずれも送りパレット２７３に載せられて搬出側限界位置に並進移動される。この
時、電極押圧気筒及び側面押し密封油圧シリンダ２８１のピストンロッドは、最圧側にあ
り、側面押し密封エンドキャップ２８２は、鉛直方向においても水平方向においても送り
パレット２７３と干渉しない。送り底板２７１が搬出側限界位置に移動したら、新進ワー
クは搬入ゾーン２Ａから加熱ゾーン２Ｂの直上に送られた。同時に、同じ作動により、加
熱ゾーン２Ｂにあるワークは、熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーン２Ｃの直上に送られ
、熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーン２Ｃにあるワークは、搬出保温ゾーン２Ｄの直上
に送られ、搬出保温ゾーン２Ｄにあるワークは、往復搬出反転マニピュレータ２０４の回
転ロボットアーム２０４３のグリッパー２０４４(この時、グリッパーは開く状態である)
の直上に送られた。次に、昇降油圧シリンダ２７２３は上側限界位置から型締め位置に下
降し、グリッパー２０４４はワークＷをグリップし、また、あらゆるゾーンにある回転押
圧気筒２７２４は下側限界位置から上側限界位置に上昇する。回転可能押え板２７２５は
、ワークＷを釈放するとともに、ワークの両端から退避するよう、９０°回転する。そし
て、往復搬出反転マニピュレータ２０４の回転ロボットアーム２０４３は、油圧プレスの
圧下後において上型構造から退避するとともに、後の「キャビンからの搬出」のために準
備するように、直立位置(この時、グリッパー２０４４には搬出すべきワークＷがグリッ
プされている)に回転するとともに、そのレール２１１に沿って外側限界位置に並進移動
する。昇降油圧シリンダ２７２３は型締め位置から下側限界位置に下降するとともに、送
りパレット２７３を下側限界位置に下降させる。そして、送り底板２７１は、順送型ドラ
イバー２７２１の反方向駆動により、送りパレット２７３を連れて搬出側限界位置から搬
入側限界位置に並進移動する。この並進移動中において、加熱ゾーン２Ｂ、熱間ガスバル
ジアンド焼き入れゾーン２Ｃ及び搬出保温ゾーン２ＤにあるワークＷは、下型に載せられ
て移動せず、且つワークが釈放された回転可能押え板２７２５と干渉しない。送り底板２
７１が搬入側限界位置に並進移動した後、昇降油圧シリンダ２７２３は、下側限界位置か
ら型締め位置に上昇し、送りパレット２７３は同期して型締め位置に上昇する。ここまで
、複数ゾーンにおける順送作動が終わり、あらゆる位置にあるワークＷは搬入サイクルが
一回行われる。
９)型締めロード。送りモジュール２７２により複数ゾーンにおける順送が終わった後、
油圧プレスは、上側限界位置から下側限界位置に圧下して、型締め作動を行う。そして、
電極押圧気筒及び側面押し密封油圧シリンダ２８１のピストンロッドは、ワークの端口へ
密封位置位置に移動して、密封及び把持を行う。昇降油圧シリンダ２７２３は、上方へロ
ード(変位が小さい)して、送りパレット２７３を上型土台に密着させる(ただし、上型土
台はワークが釈放された回転可能押え板２７２５と干渉しない)とともに、各工程のワー
クＷを十分にクランプする。この段階のクランプ力は、ガスバルジ力が最大となる時に送
りパレット２７３は上型土台及びワーク端口とずっと密着されるような密封効果が十分に
確保されるべきである。
型締め後、急熱、熱間ガスバルジアンド急冷、保温、搬出及び搬入準備工程が同時に行わ
れる。以下、各工程のプロセスをそれぞれ説明する。
１０)急熱。油圧プレスでは型締めした後、急熱モジュール３００が起動される。加熱ゾ
ーン２ＢにあるワークＷは、把持されて急熱される。
１１)熱間ガスバルジアンド急冷。油圧プレスでは型締めした後、熱間ガスバルジアンド
焼き入れゾーン２ＣにあるワークＷは、両端が側面押し密封エンドキャップ２８２により
密封される。高圧ガスは、密封エンドキャップ２８２の通気通路を介して高温のワークＷ
内に充填されて、ワークＷを金型にフィットするようにバルジさせる。そして、高温のワ
ークＷの熱は、冷却水通路を有する金型内の上下型ピース(２３０,２６０)により奪われ
る。ワークＷは、７００～９００℃から２７Ｋ/ｓを超えるスピードで２００～３００℃
に冷却されて、焼き入れにより強化されるとともに、型開きのために残留温度が保持され
る。
１２)保温。油圧プレスでは型締めした後、ワークＷは、搬出保温ゾーン２Ｄにおいて保
温されて、強度及び靭性が調節される。
１３)キャビンからの搬出。往復搬出反転マニピュレータ２０４は、ワークＷを往復搬出
台車２０２に渡し、往復搬出台車２０２は、ワークＷを搬出移行密封気室５３０に渡す。
そして、「キャビンへの移行」、「往復搬入」と対称する作動により、キャビンからの搬
出を実施する。成形後のワークＷは、ロボット又は操作員により、次の切断加工ゾーンに
移送される。
１４)搬入準備。同時に、キャビンへの移行及び往復搬入作動である型開き前段作動をも
う一回行う。
型開き。前記急熱、熱間ガスバルジアンド急冷、保温、搬出及び搬入準備作動が終わった
後、油圧プレスでは型開きして、側面押し密封油圧シリンダ２８１及び電極押圧気筒は収
縮する。順送金型２７０の昇降油圧シリンダ２７２３は上側限界位置に上昇して、送りパ
レット２７３を上側限界位置に上昇させ、回転押圧気筒２７２４は下降してワークを押圧
する「型開き後段搬入側作」は繰り返して始まる。そして、次回の「複数ゾーンにおける
順送」が始まる。このように、繰り返す。
１６)熱間ガスバルジ成形機(油圧プレス１００)内の順送金型２７０では、加熱ゾーン２
Ｂにおいて急熱モジュール３００は抵抗加熱により急熱する。
１７)加熱されたワークＷは、熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーン２Ｃに進行して、熱
間ガスバルジ作業が実施されてから、焼き入れ作業が実施される。
１８)焼き入れが実施されたワークＷは、搬出保温ゾーンに進行して所定時間保温される
。
１９)保温されたワークＷは、自動的搬出入モジュールにより密封環境から取り出される
。
以上、好ましい具体的な形態を参照しながら本発明について説明したが、本発明はこれら
具体的な形態に限定されると理解すべきではない。当業者にとって、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で、簡単な変更及び置換にいろいろ想到し得る。それらについても当然に本出
願の請求の範囲に示される範囲に属するものと理解される。

Claims (6)

  1. 油圧プレス(１００)と、金型ブロック(２００)と、急熱モジュール(３００)と、急冷モジ
    ュール(４００)とを備える金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステムにおいて
    、
    前記金型ブロック(２００)、急熱モジュール(３００)及び急冷モジュール(４００)は、い
    ずれも油圧プレス(１００)又は油圧プレス(１００)の周囲に設置されており、
    前記金型ブロック(２００)は、ワーク(Ｗ)の熱間ガスバルジアンド急冷が行われる順送金
    型(２７０)を備え、
    前記金型ブロック(２００)は、コア部材と、コア部材の両側に設置されており、コア部材
    に対してワーク(Ｗ)の搬入及び搬出作業を実行する自動的搬出入モジュールとを備え、
    前記コア部材は、下型底板(２１０)と、下型土台(２２０)と、下型ピース(２３０)と、上
    型天板(２４０)と、上型土台(２５０)と、上型ピース(２６０)と、順送金型(２７０)と、
    側面押し密封油圧シリンダモジュール(２８０)と、電極押圧気筒モジュール(２９０)とを
    備え、
    前記下型底板(２１０)の上には、前記下型土台(２２０)、下型ピース(２３０)、順送金型
    (２７０)、上型ピース(２６０)、上型土台(２５０)及び上型天板(２４０)が上下方向に沿
    って順に設置されており、
    前記順送金型(２７０)は、加熱ゾーン(２Ｂ)と、熱間ガスバルジアンド焼き入れゾーン(
    ２Ｃ)とを備え、
    前記順送金型(２７０)は、送り底板(２７１)と、送りモジュール(２７２)と、送りパレッ
    ト(２７３)とを備え、前記送りモジュール(２７２)により、前記送り底板(２７１)が左右
    に並進移動するように駆動されるとともに、前記送りパレット(２７３)が上下に昇降する
    ように駆動され、
    前記送りモジュール(２７２)は、順送型ドライバー(２７２１)と、順送型駆動ガイドスト
    リップ(２７２２)と、昇降油圧シリンダ(２７２３)と、回転押圧気筒(２７２４)と、回転
    可能押え板(２７２５)とを備え、
    前記送りパレット(２７３)には、ワーク(Ｗ)の端部を収納するキャビティ(２７３１)が複
    数設置されるとともに、回転押圧気筒(２７２４)を収納する孔状溝(２７３２)が複数設置
    されている、
    ことを特徴とする金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステム。
  2. 前記急冷モジュール(４００)は、上型通水通路(４１０)と、上型周方向冷却水通路(４２
    ０)と、上型排水通路(４３０)とを備えるとともに、下型通水通路(４４０)と、下型周方
    向冷却水通路(４５０)と、下型排水通路(４６０)とを備え、
    前記上型周方向冷却水通路(４２０)は、上型ピース(２６０)と金型インサート(４７０)と
    の間に形成されている隙間により構成されており、前記下型周方向冷却水通路(４５０)は
    、下型ピース(２３０)と金型インサート(４７０)との間に形成されている隙間により構成
    されている、ことを特徴とする請求項１に記載の金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強
    化のシステム。
  3. 安全防護アンド密封モジュール(５００)を更に備え、
    前記金型ブロック(２００)の作業領域は、安全防護アンド密封モジュール(５００)により
    形成されている陽圧の空間内に設置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の金属
    管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステム。
  4. 前記安全防護アンド密封モジュール(５００)は、搬入移行密封気室(５１０)と、安全防護
    アンド密封キャビン(５２０)と、搬出移行密封気室(５３０)とを備え、
    搬入移行密封気室(５１０)及び搬出移行密封気室(５３０)は、安全防護アンド密封キャビ
    ン(５２０)の両側に設置されており、
    前記安全防護アンド密封キャビン(５２０)は、金型ブロック(２００)が内置されており、
    陽圧の密封環境が構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の金属管材の熱間ガ
    スバルジアンド急冷強化のシステム。
  5. 前記油圧プレス(１００)、金型ブロック(２００)、急熱モジュール(３００)及び急冷モジ
    ュール(４００)の作動をそれぞれ制御する制御システム(６００)を更に備える、ことを特
    徴とする請求項１に記載の金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステム。
  6. 窒素ガスタンク群(７１０)と、第一の複動式過給機(７２０)と、高圧ガスタンク(７３０)
    と、チャージバルブ(７４０)と、ガス冷却器(７５０)と、急速増圧油圧シリンダ(７６０)
    と、低圧ガスタンク(７７０)と、第二の複動式過給機(７８０)とを有する超高圧ガス循環
    制御モジュール(７００)を更に備え、
    前記第一の複動式過給機(７２０)は、窒素ガスタンク群(７１０)、高圧ガスタンク(７３
    ０)及び第二の複動式過給機(７８０)にそれぞれ接続されており、
    前記高圧ガスタンク(７３０)は、チャージバルブ(７４０)に接続され、前記ガス冷却器(
    ７５０)は、急速増圧油圧シリンダ(７６０)に接続され、前記急速増圧油圧シリンダ(７６
    ０)は、低圧ガスタンク(７７０)に接続され、前記低圧ガスタンク(７７０)は、第二の複
    動式過給機(７８０)に接続されている、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に
    記載の金属管材の熱間ガスバルジアンド急冷強化のシステム。
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