JPH01259118A - プレス成形用粗材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この光間は自動車のボデー外板などのプレス成形を施し
て用いられる用途の板状粗材に関づるものである。

従来の技術 一般に自動車のボテ−外板には、張り剛性が高いことが
要求されるとともに、耐テント性が優れていること、す
なわち指等で押圧した際に永久変形として残るような凹
みができるだけ発生しないような性質を有することが要
求される。また自動車のボテ−外板はプレス成形を施し
て用いられることから、プレス成形性が良好であって、
プレス成形時にシワや割れが生じないことも要求される
。

ところで従来自動車のボデー外板としては、５ＣＰ２８
材などの軟鋼系の冷延鋼板を使用することが多かったが
、５ＣＰ２８材などの軟鋼系の冷延鋼板では、プレス成
形性は良好であるが、材料の降伏点が低いから、張り剛
性や耐テント性を向上させるためには、肉厚を大きくし
た厚板を用いるか、あるいはインナー（補強材）を内側
に当てるかせざるを得ない。一方、張り剛性や耐テント
性を高めるために、冷延鋼板のうちでも特に高強度を有
する高張力鋼板を用いることも多くなっている。

発明が解決すべき問題点 前述のような５ＣＰ２８等の軟鋼系の冷延鋼板を用いて
その肉厚を大きくした場合、重量増加を招いてしまうか
ら、自動車の軽量化に逆行する問題がある。またインナ
ーを用いた場合も同様に重量増加を招いてしまう問題が
ある。

一方、高張力鋼板を用いた場合、材料コストが高くなる
だけではなく、伸びが少ないためプレス成形時に割れが
発生しやすく、そのため深絞りを行なうことは困難であ
り、また抜切刃の寿命も短かくなり、さらには高張力鋼
板のスクラップ材をリターン材どして用いる場合にＭｎ
、Ｐ＠の含有量が多いため鋳造性に悪影響を及はす問題
がある。

この光間は以上の事情を背景としてなされたもので、成
形性を損なったり重量増加を招いたりすることなく、張
り剛性や耐テント性が要求される部分やプレス成形にお
いて強度が要求される部分のみを局部的に強化して、前
述の問題を同時に解決したプレス成形用粗材を提供する
ことを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この光間のプレス成形用粗材においては、プレス成形後
の製品にあける裏面となるべき面の必要部位、すなわち
強化すべき部位に、急速再溶融−急速再凝固による結晶
微細化層が局部的に形成されていることを特徴とするも
のである。

作　　　用 急速再溶融−急速再凝固処理は、金属素材表面にレーザ
やＴＩＧアーク、プラズマアーク、電子ビーム等の高密
度■ネルギを印加して、その表面層を急速再溶融させ、
引続いてその高密度エネルギの印加の停止もしくは印り
日位置の移動によって急速に再凝固させるものであり、
この処理にあける再凝固は母材（未溶融部分）への急速
熱移動によってなされるため、その凝固速度は著しく高
い。

したがってこの処理が施された部分は、処理前と比較し
て著しく結晶粒が微細化された結晶微細化層どなる。こ
のように結晶粒が微細化した組織は、母材組織と比較し
て高硬度となり、強度も上昇覆る。

この光間のプレス成形用粗材においては、急速再溶融−
急速再凝固処理による結晶微細化層が局部的に形成され
てＪ＞す、その結晶微細化層が形成された部分付近では
上述のように強化されて、張り剛性や耐プント性が向上
している。一方その結晶微細化層は、プレス成形用粗材
にあける必要部位のみ局部的に形成されているから、粗
材の材料として伸ひのある５ＣＰ２８等の軟鋼系材料等
を用いることによって、粗材全体としても伸び等のプレ
ス成形に必要な成形性を充分に確保することができる。

すなわち、材料としては成形性の良好な材料を使用して
プレス成形性を確保し、プレス成形時の割れ発生を防止
しながら、必要部位に局部的に結晶微細化層を形成して
おくことによってその部位の張り剛性や耐テント性を向
上させることができるのである。

一方、軟鋼系材料の如く降伏点の低い粗材の場合、プレ
ス成形時においては粗材の流入量が過大でシワが光生ず
ることがあるが、その引張り込みの多い部位にのみ、前
述のような急速再溶融−急速再凝固処理による結晶微細
化層を形成しておくことによって、その部位の降伏点を
向上させれば、シワの発生を防止することができる。

実施例 第１図に、この発明のプレス成形用粗材の製造において
適用される急速再溶融−急速再凝固処理を実施している
状況の一例を示す。

第１図において、基台１の内部に予め冷却水２を循環さ
せておき、基台１上にプレス成形用粗材となるべき板材
３を載置し、レーザトーチ４によってレーザビーム６を
板材３の表面に照射フるとともに、レーザトーチ４もし
くは基台１を矢印５の方向へ移動させて、レーザビーム
照射位置を連続移動させる。レーザビームの照射によっ
て板材３の表面層が急速溶融され、しかもその溶融層は
レーザビーム照射位置の移動により急速再凝固され、再
溶融−再凝固ビード７が形成される。この再溶融−再凝
固ビード７の部分がこの発明にあける結晶微細化−に相
当する。なお第１図において８はシールドガスを表わす
。

この発明のプレス成形用粗材において、再溶融−再凝固
ビード７、すなわち急速再溶融−急速再凝固処理による
結晶微細化層７を形成する部位は、要は必要に応じて選
択された局部的な部位であれば良く、またその結晶微細
化層７のその平面形状は必要に応じて定めれば良いが、
通常は第２図に示すように直線ビード状の結晶微細化層
としたり、あるいは第３図に示すようにスポットビード
状の結晶微細化層とずれば良い。なａ５第２図、第３図
において符号１０はプレス成形用粗材を示す。

５ＣＰ３５からなる厚さ０．８市の冷延鋼板について、
前述のようなレーザビームを用いた急速再溶融−急速再
凝固処理により直線状のビード（結晶ｍ細化層）を形成
した場合のビード形成部分付近の粗材断面を第４図に示
す。またその結晶微細化層の断面組織写真を第５図に、
未処理の母材部分の断面組織写真を第６図に示す。なお
この処理にお（プるレーサ出力は１．５韻、トーチ送り
速度は８００ｍｔｎｌ市とした。

第５図、第６図の比較から明らかなように、急速再溶融
−急速再凝固処理による結晶微細化層（第５図）は、未
処理の母材部分（第６図）と比へて結晶粒径が１／４〜
１１５程度と著しく微細化されており、またそのマイク
ロビッカース硬さ（ｍＨｖ）を調べたところ、第６図の
母材部分がｍＨｖｌｌｏ程度であったのに対し、第５図
の結晶微細化層はｍＨｖ１５０程度で、ＦＨＶて４０程
度向上していることが判明した。なおこの硬度上昇は、
第５図の組織写真からも明らかなように、炭化物の析出
やマルテンサイト変態等により生じたものではなく、飽
くまでも結晶粒の微細化によるものである。

さらに、５ＣＰ２ＳＤＹ材からなる厚さ０．８鮎の冷延
鋼板に対して、前記同様にレーザビームを用いて急速再
溶融−急速再凝固処理を施して結晶微細化層を形成した
粗材につき引張試験を行なった結果を第１表に示す。比
較のため、未処理の５ＣＰ２ａＤＹ材、およびより高強
度の５ＣＰ３５８Ｈオオ（未処理）についても引張り試
験を行なったので、その結果も併せて第１表中に示す。

なお処理条件はレーサ出力ｉ、ｓｋｗ、トーチ送り速度
６００１Ｎ＃Ｉ／ｍｉとし、また試験片形状は、第７図
に示すように平行部の幅ｗ１＝２５４１．平行部の長さ
ｆ＋＝１５０市、急速再溶融−急速再凝固処理によるビ
ード（結晶微細化層）７の幅ｗ２　＝　２．５市、ビー
ド７の長さ！！　２　＝　　１７０１ｍとし、２本の直
線状ビード７を平行に形成したものである。

第　　　１　　　表 第１表から明らかなように、急速再溶融−急速再凝固処
理を局部的に流して結晶微細化層を形成した本光明月（
母材は５ＣＰ２ａＤＹ材）においては、前処理の母材と
比較して引張り強さて約１０％、降伏点て約３０％向上
し、伸びは約１５％程度低玉している。この強度は、１
クラス上の５ＣＰ３５もしくは５ＣＰ３５ＢＨ材に匹敵
し、伸びについても５ＣＰ３５クラスよりも高い値が確
保されている。

なあ第１表中に示した本光明材の絶対値は飽くまで一例
に過ぎず、母材の種類や急速再溶融−急速再凝固処理条
件、さらには母材に対す’ｌｌ！！哩部体積等によって
材料特性は異なる。換言すれば、母材や処理条件の組合
せによって材料特性をある程度選定できる。

第８図（Ａ）には、プレス成形性向上、特にプレス成形
時にあけるシワや歪の光生防止のためにこの光間を適用
したプレス成形用粗材の一例を示し、また第８図（Ｂ）
にはその粗材のプレス成形時の状況を示づ。

第８図＜Ａ）に示されるプレス成形用用材１０は、第８
図（Ｂ）に示すようにプレス成形時にシワ押え而どなる
べき部位１１の付近およびプレス成形時の引張り応力が
大きりｈ目わる部位１２の付近に、予め急速再溶融−急
速再凝固処理による複数本の直線ビード状の結晶微細化
層７がプレス成形時の材料の流れ方向（引張り方向）に
泊って形成されている。このようなプレス成形用粗材に
おいては、プレス成形時にあける矢印１３．１４万向の
材料の引張りが高強度の結晶微細化層７によって拘束さ
れ、プレス成形後の製品１５の張りが向上し、シワや歪
の光生が防止される。なお第８図（Ｂ）に６いて１６は
プレス下型を示す。

第９図（Ａ＞には、プレス製品にあける張り剛性や耐テ
ント性向上のためにこの発明を適用したプレス成形用粗
材の例を示し、また第９図（Ｂ）にはその粗材のプレス
成形後の状況を示す。

第９図（Ｂ）に示されるプレス製品１５においては、例
えば符号１７の部位に張り剛性もしくは耐テント性の向
上が要求されており、そこで第９図（Ａ）のプレス成形
用粗材ても前記部位１７に相当する箇所に、急速再溶融
−急速再凝固処理による複数本の直線ビード状の結晶微
細化層７が形成されている。

第１０図は自動車の外観形状を示すものであって、その
ボデー外板部品（プレス成形部品）２１〜２７にあける
耐テント性、張り剛性が必要とされる部位２１Ａ〜２７
Ａについてクロスハツチングを施して示す。ここで２１
はフード、２２はツー　１１　＝ エンター、２３はルーフ、２４はフロントドア、２５は
リヤドア、２６はラッゲージ、２７はクォータを表わし
、これらの各プレス成形部品２１〜２７にあけるプレス
成形前の粗材に、ｌ１５いて各部位２１Ａ〜２７Ａに対
応する部分の裏面側に急速再溶融−急速再凝固処理によ
る線状もしくは点状の結晶微細化層を形成しておくこと
によって、各部位２１Ａ〜２７Ａにあける張り剛性、耐
プント性を著しく向上さゼることがてぎる。

なお前述の例では、冷延鋼板を母材どづるプレス成形用
粗材について説明したが、鋼板のみならずアルミニウム
合金板等を母材とする場合にも適用できることは勿論で
ある。また前述の例では急速再溶融−急速再凝固処理を
レーザビームによって行なうものとしたが、ＴＩＧアー
クやプラズマアーク、電子ビームなど、他の高密度■ネ
ルギを用いることもできる。

発明の効果 この光間のプレス成形用粗材は、プレス製品にＪ５ける
裏面となるべき而の強度向上が要求される部位のみに局
部的に急速再溶融−急速再凝固処理による結晶微細化層
を形成して、その部位のみ局部的に強度向上を図ったも
のであり、したがって母材として伸びのある材料を用い
て良好なプレス成形性を確保し、プレス成形時の割れや
歪の発生を防１覆ると同時に、張り剛性や耐テント性が
要求される部位の強度を局部的に向上さゼてこれらの張
り剛性や耐テント性を向上させることができる。また伸
びの大きい材料を用いた場合プレス成形時にシワが光生
することがあるが、この発明のプレス成形用粗材ではシ
ワの光生が予惣される箇所に前述のような急速再溶融−
急速再凝固による結晶微細化層を形成してその部位の降
伏点を高めておくことにより、シワの発生も防止てぎる
。そしてまたこの光間のプレス成形用粗材は、母材とし
て前述のように伸びのある成形性の一良好な材料を用い
ても良好な張り剛性や耐テント性を得ることができるか
ら、母材として安価な５ＣＰ２８材等の軟鋼系材料を用
いることかでき、そのため高張力鋼板等を用いる場合と
比較してコスト低減を＝　１３− 図ることができ、また軟鋼系材料を用いてもその肉厚を
大ぎくぜずに良好な張り剛性や耐テント性を得ることが
できるから、軽量化を図ることもてきる。さらに、母材
としては割れの発生づるおそれの少ないプレス成形性の
良好な材料を用いることができ、また前述のようにシワ
の発生も防止できるところから、プレス型に６ける割れ
やシワ対策が容易となり、型修理や型設計の工数を低減
することができ、また母材として低硬度のものを用いる
ことができるから、型切刃の寿命の延長も図ることがで
きる。なおまた、この光間のプレス成形用粗材では、母
材としてＭｎやＰの含有量の多い高張力鋼板を用いなく
ても前述のように良好な張り剛性、耐テント性を得るこ
とができるから、Ｍｎ、Ｐ等の含有量の少ない母材を用
いることにより、そのスクラップ材をリターン材として
再利用する場合の鋳造性を低下させることも防止できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のプレス成形用粗材の製造に適用され
る急速再溶融−急速再凝固処理を実施している状況の一
例を示ダ略解図、第２図および第３図はこの弁明のプレ
ス成形用粗材に６【ブる結晶微細化層の平面形状を示す
ための略解的な平面図、第４図はこの弁明のプレス成形
用粗材の一例にお（ブるピード断面（ｑ近く結晶微細化
層付近）の断面′２Ｊ″真（倍率１５＠）、第５図は結
晶微細化層の断面組織写真（倍率４００倍）、第６図は
ｆＦＪ祠部弁部分面組織写真（倍率４００倍）、第７図
は引張り試験に供した試験片の形状を示す平面図、第８
図（Ａ）はこの弁明のプレス成形用粗イオの一例を示す
斜視図、第８図（Ｂンは第８図（Ａ）の粗（オのプレス
成形時の状況を示す斜視図、第９図（Ａ）はこの弁明の
プレス成形用粗材の他の例を示覆−斜視図、第９図（Ｂ
）は第９図（Ａ）の粗材のプレス成形後の状況を示す斜
視図、第１０図はこの弁明の粗材が適用される自動車の
外観形状を示す側面図である。 ３・・・プレス成形用粗材となる板材、６・高密度エネ
ルギどしてのレーザビーム、７・・・再溶融−再凝固ビ
ード（結晶微細化層）、１０・・プレス成形用粗材。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　勢　１）武　入 口Ｊか１名） 区 味 ト　　　　　　　　　　　の 味　　　　　　　　　　味

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プレス成形後の製品にあける裏面となるべき面の必要部
   位に、急速再溶融−急速再凝固処理による結晶微細化層
   が局部的に形成されていることを特徴とするプレス成形
   用粗材。