JPH0840158A - バンパービームの製造方法 - Google Patents

バンパービームの製造方法

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JPH0840158A
JPH0840158A JP6175391A JP17539194A JPH0840158A JP H0840158 A JPH0840158 A JP H0840158A JP 6175391 A JP6175391 A JP 6175391A JP 17539194 A JP17539194 A JP 17539194A JP H0840158 A JPH0840158 A JP H0840158A
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JP
Japan
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cross
section
bumper beam
bumper
tensile steel
Prior art date
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Pending
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JP6175391A
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English (en)
Inventor
Takao Mori
孝男 森
Koji Suzuki
孝司 鈴木
Makoto Kabasawa
真事 樺沢
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車用バンパーを軽量化するために難加工
性の高張力鋼板を用い、精度良く曲げ加工成型又はロー
ル成型して、自動車用のバンパービームを製造する方法
を提供することを目的とする。 【構成】 難加工性の高張力鋼板の鋼帯3がデフレクタ
ーロール4を経てデフレクターロール6に移動して行く
間にレーザートーチ7によりレーザービームを照射され
て熱影響軟化部11を生じる。この熱影響軟化部11は
降伏点が低く形状凍結性良く高張力鋼板でも成型が可能
である。 【効果】 難加工性の高張力鋼板のバンパービームを製
造するることが可能となり軽量の自動車用バンパーが得
られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などのバンパー
を製造する方法に関するものであり、例えば難加工性の
高張力鋼板を用いて、精度良く曲げ加工成型又はロール
成型する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車などの車体においては衝突時など
の安全性を確保するためのバンパーを用いることが一般
的である。このようなバンパービームの構造(断面図)
を、図15、図16、図17、図18、図19及び図2
0図に示した。図15、図16、図17及び図18に示
されるものは閉断面を有するバンパービームであり、図
19及び図20図に示されるものは開断面を有するバン
パービームである。開断面バンパービームの断面形状は
コ字型断面形状であり、その成型はプレス成型又はロー
ル成型によってなされる。閉断面バンパービームの断面
形状は箱型断面であり、その成型はプレス成型又はロー
ル成型によりコ字型断面を形成し、二つの部材を溶接等
により接合する。図15及び図16はこの方法によって
製造された箱型閉断面ビーム15の断面を示すものであ
る。図において符号16は接合部である。更に他の方法
としてロール成型により、一枚の鋼帯から箱型閉断面ビ
ーム15を成型する場合があり、これを図17及び図1
8に示す。図において符号16は同じく接合部である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した様な
バンパービームを成型する場合には、いずれの形式にお
いてもコーナー部の曲げ成型を行わなくてはならない。
バンパービームの材料として、難加工性の材料、例えば
ウルトラハイテン鋼板等を使用する場合には、コーナー
部の曲げ成型に関して以下のような問題点がある。
【0004】(1) 材料の強度レベルの増加とともに、最
小曲げ半径が大きくなり、バンパービームの強度特性上
好ましい小さな曲げ半径に成型しようとすると、最小曲
げ半径以下となり割れが発生してしまい成型できない。
【0005】(2) 材料の強度レベルの増加とともに、成
型後のスプリングバック量が大きくなり、適正な断面形
状をうることが困難となる。
【0006】(3) スプリングバックを抑制するには、降
伏点の低い材料を用いることが有効であるが、バンパー
ビームの強度は必然的に低下し、強度を維持するには、
材料の板厚を増加させることが必要で、重量が増加して
しまう。
【0007】(4) スプリングバックを抑制するには、曲
げ半径を小さくすることも有効であるが、(1) に述べた
通り最小曲げ半径以下では割れが発生してしまい成型で
きない。 本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るバンパービ
ームの製造方法は、金属板に曲げ成型を行うに際し、小
さな曲げ半径の断面を形成する部分を、予め高密度エネ
ルギービーム又はアークで局部的に軟化させることを特
徴とするものである。
【0009】
【作用】曲げ部となる狭い幅のみを高密度エネルギービ
ーム又はアークで局部的に加熱軟化処理を行った後に当
該部分を曲げ成型することによって、金属板を小さな曲
げ半径で、形状凍結性良く形成することが可能となる。
高密度エネルギービームとは、電子ビーム、レーザービ
ーム等をいい、アークとはガスアーク、TIGアーク等
をいう。
【0010】
【実施例】以下に添付した図面及び表に基づいて本発明
を説明する。図1は後に塑性加工される部分を鋼帯の状
態でレーザービームによって加熱して軟化処理している
状況を示す斜視図である。図2は鋼帯を所定の寸法に切
断しながら塑性加工される部分をレーザービームによっ
て加熱している状況を示す斜視図である。図3は所定の
寸法に切断された鋼板の塑性加工される部分をレーザー
ビームによって加熱している状況を示す斜視図である。
【0011】これらの図において符号1は鋼帯3のコイ
ル2を保持し捲き戻すペイオフリールである。鋼帯3は
コイル2の状態から捲き戻されてデフレクターロール4
に捲き掛かかり、進行方向を水平方向に変えてローラー
コンベヤー5の上を移動する。ここでレーザートーチ7
がレーザービームを鋼帯3又は切板9に照射する。図1
の場合においてはレーザービームによって加熱して軟化
処理された後鋼帯3はデフレクターロール6に捲き掛か
かり、テンションリール8に保持された鋼帯コイル2に
捲き取られる。図2の場合においてはレーザービームに
よって加熱して軟化処理された後鋼帯3は剪断機10に
よって所定の寸法に切断され切板9とされてローラーコ
ンベヤー5によって搬出される。図3の場合においては
予め所定の寸法に切断された切板9がローラーコンベヤ
ー5上を搬送されて来て移動しながらレーザートーチ7
によってレーザービームを照射され、熱影響軟化部11
が生じる。
【0012】本実施例においてはレーザートーチ7の出
力は3KWであり、表面ビーム直径は5mmであり、切板9
の搬送速度又は鋼帯3の走行速度は100cm/分であった。
ここにおいて鋼帯3又は切板9の組成は C;0.15% 、S
i;0.45%、Mn;1.5% 、Nb;0.015% 、S;0.001%(以上重量
%)であり、機械試験値はYs;1009MPa、Ts;1235MPa、E
l;9.6% 、限界曲げ半径;4mmであった。
【0013】図4、図5及び図6は、図3の方法によっ
て加工された切板9をプレス成型した場合の状況を示し
たものである。図4は、切板9の平面図である。切板9
の長辺は1000mmであり、短辺は 250mmである。熱影響軟
化部11はそれぞれの長辺から75mmの箇所に長辺に平行
に存在する。図5はプレス成型して開断面ビーム12と
したものの斜視図である。図6は該開断面ビーム12の
端面を示した図である。
【0014】図5及び図6において熱影響軟化部11は
プレス成型によって直角曲げをされている。図7は該開
断面ビーム12のプレス成型時におけるスプリングバッ
ク量を熱影響軟化部11のある切板9と熱影響軟化部の
無い切板を用いてプレス成型試験をした場合を比較して
示した図である。本プレス成型試験はスプリングバック
量の比較を行うため板抑え圧力を零として行った。120K
g/mm2 ハイテンを本発明の方法によって加工して得た切
板9をプレス成型した場合と、通常の120Kg/mm 2 ハイテ
ンの切板をプレス成型した場合とを比較した結果、本発
明の方法によるものはスプリングバック量は4.7 °であ
り、通常の素材によるものはスプリングバック量は8.2
°であった。即ち本発明の方法によるものはスプリング
バック量は通常の素材によるものの約1/2 と大幅に減少
して、形状凍結性等の成型性が顕著に改善されたことが
判明した。本実施例においては加熱軟化処理をレーザー
トーチによってレーザービームを照射して行ったが、T
IGアークで局部的に加熱軟化処理を行っても同様の効
果がえられる。
【0015】次に図8にプレス成型時におけるダイスの
コーナ部の半径を変化させて開断面ビーム12のプレス
成型して、次いで曲げ試験を行った結果を示す。図9に
該曲げ試験の方法の概要を示す。ここにおいて通常の12
0Kg/mm2 ハイテンの切板をプレス成型した場合コーナ部
の半径は4mm が最小であり、これを下回るものは割れて
プレス成型できなかったので、通常の素材によるものは
コーナ部の半径が4mmのものを用いて、本発明の方法に
よる素材によるものでコーナ部の半径が1.5mm、3mm 及
び4mm のものとを比較して、その結果を図8に示した
が、コーナ部の半径が小さい程耐荷重Pmaxが大きくなり
通常の素材によるものの耐荷重Pmax0 との比が大きく
なり耐荷重が大きくなることが判る。
【0016】次に図10に示す断面構造を有する閉断面
補強構造バンパービーム13を製造した。図10に示す
断面構造はS字型にロール成型し、端部を接合して二段
箱型にしたものである。本実施例では、板厚は1.2mm で
あり、閉断面補強構造バンパービーム13の断面の一辺
の幅は100mm でコーナ部の半径が1mm であった。図11
に本発明の方法により鋼帯を加熱して軟化処理された後
ロール成型する工程を示した。図11最上部にロール成
型前の素材鋼帯の断面を示す。図においてA、B、C、
D、E及びFは加熱して軟化処理された部分であって、
6列の軟化部を有する。第1段及び第2段のロール成型
によって矢印に示す下方のものに変形する。第3段のロ
ール成型によって更に矢印に示す下方のものに変形す
る。以下順次矢印に示す下方のものに変形しながら第6
段のロール成型によってS字型に成型され、二段箱型と
なる。本発明の方法による軟化処理されない通常の120K
g/mm 2 ハイテンの鋼帯を用いてロール成型を試みたが、
曲げ部に割れが入り成型不可能であった。
【0017】次に通常の120Kg/mm2 ハイテンによると図
10に示す断面構造を有する閉断面補強構造バンパービ
ーム13を製造できないので 通常の120Kg/mm2 ハイテ
ンによる図12に示すハット型断面部材と補強板とを接
合した断面構造を有する閉断面補強構造バンパービーム
14を製造した。この閉断面補強構造バンパービーム1
4と本発明の軟化処理された図10に示す断面構造を有
する閉断面補強構造バンパービーム13とを図9に示す
曲げ試験を行った結果以下の通りであった。
【0018】 本発明のバンパービーム13は比較材によるバンパービ
ーム14とほぼ同等の耐荷重を有し、接合縁が無い分だ
け軽量化されている。
【0019】次にレーザービームの照射又はTIGアー
クで局部的に加熱軟化処理を行った場合における熱サイ
クルを図13に示した。本実施例ではγ変態点の直下に
加熱し焼きなましにより軟化させることにより、降伏点
(Yp)を低くしたものである。参考例としてγ変態点の以
上に加熱し焼き戻しにより、一部分硬化と大部分軟化さ
せた場合についても図13に記載した。この様な硬度分
布のものが望まれる成型にはγ変態点の以上に加熱し焼
き戻しも考えられる。
【0020】更に図14に上記の組成は C;0.15% 、S
i;0.45%、Mn;1.5% 、Nb;0.015% 、S;0.001%(以上重量
%)であり、機械試験値はYs;1009MPa、Ts;1235MPa、E
l;9.6%である鋼板を素材としてレーザービームの照射又
はTIGアーク放電で局部的に加熱軟化処理を行った場
合における硬度分布及び限界曲げ半径(最小曲げ半径)
を示した。この際の照射条件又は放電条件はそれぞれ図
中に示した。
【0021】これは、曲げ部の降伏点が低くなることに
より限界曲げ半径(最小曲げ半径)を小さくできて、シ
ャープなコーナー部を形成できる。曲げ部の降伏点が低
くなることと、限界曲げ半径(最小曲げ半径)を小さく
できることにより、スプリングバックを小さくできる。
【0022】バンパービームの耐荷重は、ビーム断面側
壁の素材強度、板厚及び高さで定まるが、側壁部の素材
強度は素材鋼板のままとなるので、耐荷重は素材のまま
と同等であり、更にコーナー部の半径を小さくできるこ
とにより、断面形状保持性能が高まり耐荷重が増加す
る。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法によれば、難加工性の材料
を使用してバンパービームを成型する場合でも、小さな
曲げ半径で形状凍結性良く成型することができる。よっ
て、本発明の方法によって製造されるバンパービームは
軽量で耐荷重が高いので、自動車に取り付けて使用する
と強度が高く衝撃や損傷に耐えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によってレーザービームによって
鋼帯を加熱し軟化処理している状況の例を示す斜視図で
ある。
【図2】本発明の方法によってレーザービームによって
加熱している状況の例を示す斜視図である。
【図3】所定の寸法に切断された鋼板をレーザービーム
によって加熱している状況を示す斜視図である。
【図4】本発明の方法によって加工された切板の例を示
す平面図である。
【図5】本発明の方法によって加工された後、プレス成
型して開断面ビームとしたものの例の斜視図である。
【図6】本発明の方法によって加工された後、プレス成
型して開断面ビームとしたものの例の端面を示した図で
ある。
【図7】プレス成型時におけるスプリングバック量を、
本発明の実施例と従来の技術とを比較して示した図であ
る。
【図8】耐荷重を、本発明の実施例と従来の技術とを比
較してグラフで示した図である。
【図9】耐荷重試験を示した概略図である。
【図10】本発明の方法により製造された閉断面補強構
造バンパービームの例の断面図である。
【図11】本発明の方法による鋼帯のロール成型する工
程の例を示す説明図である。
【図12】従来の閉断面補強構造バンパービームの断面
図である。
【図13】本発明の方法における加熱軟化処理の熱サイ
クルの例を示す説明図である。
【図14】本発明の方法における加熱軟化処理を行った
後の硬度分布等を示す説明図である。
【図15】従来の閉断面補強構造バンパービームの断面
図である。
【図16】従来の閉断面補強構造バンパービームの断面
図である。
【図17】従来の閉断面補強構造バンパービームの断面
図である。
【図18】従来の閉断面補強構造バンパービームの断面
図である。
【図19】従来の開断面補強構造バンパービームの断面
図である。
【図20】従来の開断面補強構造バンパービームの断面
図である。
【符号の説明】
1 ペイオフリール 2 コイル 3 鋼帯 4 デフレクターロール 5 ローラーコンベヤー 6 デフレクターロール 7 レーザートーチ 8 テンションリール 9 切板 10 剪断機 11 熱影響軟化部 12 開断面ビーム 13 開断面補強構造バンパービーム 14 開断面補強構造バンパービーム 15 開断面バンパービーム 16 接合部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板に曲げ成型を行うに際し、小さな
    曲げ半径の断面を形成する部分を、予め高密度エネルギ
    ービーム又はアークで局部的に軟化させることを特徴と
    するバンパービームの製造方法。
JP6175391A 1994-07-27 1994-07-27 バンパービームの製造方法 Pending JPH0840158A (ja)

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