JPWO2013005318A1 - ホットプレス装置 - Google Patents
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Abstract
ワークを充分な冷却速度で焼入れ可能なホットプレス成形方法、及びホットプレス装置を提供する。ホットプレス成形工程Ｓ１は、ホットプレス装置１を用いて、ワークＷに対してプレス加工を行うと同時に冷却を行う工程である。ホットプレス装置１は、互いの成形面が対向するように設けられた下型１０及び上型２０を具備し、ワークＷにおける、下型１０の成形面及び下死点に位置する上型２０の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・が設けられる。
Description
本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形方法、及びホットプレス装置に関する。
従来、オーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱された鋼板等のワークに対して、上型及び下型からなる金型が取り付けられたプレス装置によってプレス加工を行うと同時に、金型とワークとの接触による冷却を利用した焼入れ処理を施すホットプレス成形が広く知られている。
ホットプレス成形においては、冷却水が流動する水路を金型の内部に形成することで金型を冷却し、焼入れの際にワークを良好に冷却させる技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、プレス加工によるワークの板厚の増減、金型の作製時における成形面の精度誤差、及びプレス加工時における金型の撓み等の影響により、焼入れの際にワークと金型との間にクリアランスが生じる。これに伴い、ワークにおける金型との間のクリアランスが所定値以上となる部分においては、焼入れの際に金型の成形面との接触面積が減少し、充分な冷却速度を担保できず、硬度が所望の値よりも小さくなるという問題が生じるのである。
例えば、図８に示すように、平板状のワークＷを所謂、ハット型形状に成形する場合においては、プレス加工が施されたワークＷの最上部に位置する天板部Ｗｔと、金型との間に比較的大きなクリアランスが生じ易いため、天板部Ｗｔの硬度が所望の値よりも小さくなる可能性が高い。
本発明は、ワークを充分な冷却速度で焼入れ可能なホットプレス成形方法、及びホットプレス装置を提供することを課題とする。
本発明のホットプレス成形方法は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を用いて、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形方法であって、前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、前記ワークのプレス加工を行う。
本発明のホットプレス装置は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、前記下型及び前記上型の少なくとも一方の成形面が凹凸面として形成される。
本発明のホットプレス装置において、前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記頂面が凹凸面として形成されることが好ましい。
本発明によれば、ワークを充分な冷却速度で焼入れすることができ、ワークの硬度が部分的に所望の値よりも小さくなることを抑制することができる。
以下では、図１〜図２を参照して、本発明に係るホットプレス装置の一実施形態であるホットプレス装置１について説明する。
ホットプレス装置１は、ワークＷに対してホットプレス成形を施す装置である。
ワークＷは、ホットプレス装置１の加工対象となる鋼板であり、通電加熱等によりオーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱されている。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向をホットプレス装置１の上下方向と規定し、図１における左右方向をホットプレス装置１の左右方向と規定する。更に、図１における紙面手前側をホットプレス装置１の前方、同じく紙面奥側をホットプレス装置１の後方と規定する。
ホットプレス装置１は、ワークＷに対してホットプレス成形を施す装置である。
ワークＷは、ホットプレス装置１の加工対象となる鋼板であり、通電加熱等によりオーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱されている。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向をホットプレス装置１の上下方向と規定し、図１における左右方向をホットプレス装置１の左右方向と規定する。更に、図１における紙面手前側をホットプレス装置１の前方、同じく紙面奥側をホットプレス装置１の後方と規定する。
図１に示すように、ホットプレス装置１は、互いの成形面が対向するように設けられた下型１０及び上型２０を具備する。
下型１０は、上型２０と対応する金型であり、所定の金属塊に対してＮＣ加工を行うことによって作製される。下型１０は、その内部を冷却水が流動するように構成されている。
下型１０の成形面（上面）には、上方に突出する凸部１１が形成されている。
凸部１１は、下型１０の成形面が上方に突出するように形成された部位であり、下型１０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。
下型１０の成形面（上面）には、上方に突出する凸部１１が形成されている。
凸部１１は、下型１０の成形面が上方に突出するように形成された部位であり、下型１０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。
下型１０においては、凸部１１の突出端部（最上部）にて左右方向に沿って延在する頂面１０ａと、頂面１０ａの左右方向における両端部から凸部１１の突出方向とは逆方向（下方）に延出する側面１０ｂ・１０ｂと、側面１０ｂ・１０ｂの延出端部（下端部）から左右方向に沿って外方に延出する基端面１０ｃ・１０ｃとが所謂、ハット型形状の成形面として形成されている。
下型１０の頂面１０ａには、複数のビード１２・１２・・・が設けられている。
下型１０の頂面１０ａには、複数のビード１２・１２・・・が設けられている。
図２に示すように、ビード１２は、頂面１０ａから上方に突出し、凸部１１の前端部近傍から後端部近傍にかけて、円弧が上側に位置する半円状の断面が前後方向に沿って連続するように形成されている。換言すれば、ビード１２は、前後方向に平行となる軸心を有する円柱を当該軸心に沿って二等分した形状を有しており、その平面（前記円柱を二等分した際の切断面）が頂面１０ａに接触するように配置されている。
ビード１２は、左右方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて複数（本実施形態においては、三つ）設けられている。
ビード１２は、下型１０と同種の金属、又は下型１０よりも高い硬度を有する金属から成る。ビード１２は、頂面１０ａに肉盛溶接を行った後、当該肉盛部分が所定の形状となるようにＮＣ加工を行うこと、又は下型１０を所定の金属塊から作製する段階で、頂面１０ａが所定の形状となるようにＮＣ加工を行うこと等により形成される。
このように、ビード１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
ビード１２は、左右方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて複数（本実施形態においては、三つ）設けられている。
ビード１２は、下型１０と同種の金属、又は下型１０よりも高い硬度を有する金属から成る。ビード１２は、頂面１０ａに肉盛溶接を行った後、当該肉盛部分が所定の形状となるようにＮＣ加工を行うこと、又は下型１０を所定の金属塊から作製する段階で、頂面１０ａが所定の形状となるようにＮＣ加工を行うこと等により形成される。
このように、ビード１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
図１に示すように、上型２０は、下型１０と対応する金型であり、所定の金属塊に対してＮＣ加工を行うことによって作製される。上型２０は、その内部を冷却水が流動するように構成されている。
上型２０の成形面（下面）には、凹部２１が凸部１１の形状に合わせて上方に窪むように形成されている。
凹部２１は、上型２０の成形面が上方に窪むように形成された部位であり、上型２０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。
上型２０の成形面（下面）には、凹部２１が凸部１１の形状に合わせて上方に窪むように形成されている。
凹部２１は、上型２０の成形面が上方に窪むように形成された部位であり、上型２０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。
上型２０においては、凹部２１の最深部（最上部）にて左右方向に沿って延在する底面２０ａと、底面２０ａの左右方向における両端部から凹部２１の窪み方向とは逆方向（下方）に延出する側面２０ｂ・２０ｂと、側面２０ｂ・２０ｂの延出端部（下端部）から左右方向に沿って外方に延出する基端面２０ｃ・２０ｃとが所謂、ハット型形状の成形面として形成されている。
以上のように構成されたホットプレス装置１においては、上型２０を下型１０に接近させるように下死点まで下降させることで、加熱された板状のワークＷを下型１０及び上型２０の成形面間に挟み込んでプレス加工を行い、ワークＷを所謂、ハット型形状に成形すると同時に、ワークＷの表面に下型１０の成形面及び上型２０の成形面を接触させた状態で保持することで、ワークＷの冷却を行い、製品としてのワークＷを作製する。
以下では、図３〜図７を参照して、本発明に係るホットプレス成形方法の一実施形態であるホットプレス成形工程Ｓ１について説明する。
ホットプレス成形工程Ｓ１は、ホットプレス装置１を用いて、ワークＷに対してホットプレス成形を施す工程である。
ホットプレス成形工程Ｓ１は、ホットプレス装置１を用いて、ワークＷに対してホットプレス成形を施す工程である。
ホットプレス成形工程Ｓ１においては、上型２０を下型１０に接近させるように下死点まで下降させることで、加熱された板状のワークＷを下型１０及び上型２０の成形面間に挟み込んでプレス加工を行うと同時に、下型１０及び上型２０とワークＷとの接触による冷却を利用した焼入れ処理をワークＷに施す。
図３に示すように、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷのプレス加工時には、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・が設けられているため、ワークＷの最上部に位置する天板部Ｗｔ（頂面１０ａに対応する部分）が複数のビード１２・１２・・・の形状に沿って、段形状に成形されることとなる。つまり、複数のビード１２・１２・・・は、頂面１０ａを凹凸面とし、ワークＷに段形状を付与するための手段である。
ここで、ワークＷの「段形状」とは、ワークＷが下型１０の成形面、及び上型２０の成形面に向けて突出するように湾曲した形状である。本実施形態におけるワークＷは、下型１０の成形面（頂面１０ａ）に向けて突出する部分が二箇所形成され、上型２０の成形面（底面２０ａ）に向けて突出する部分が三箇所形成された波型の段形状となっている。
ここで、ワークＷの「段形状」とは、ワークＷが下型１０の成形面、及び上型２０の成形面に向けて突出するように湾曲した形状である。本実施形態におけるワークＷは、下型１０の成形面（頂面１０ａ）に向けて突出する部分が二箇所形成され、上型２０の成形面（底面２０ａ）に向けて突出する部分が三箇所形成された波型の段形状となっている。
このように、ワークＷの天板部Ｗｔが下型１０の成形面、及び上型２０の成形面に向けて突出するように成形されるため、天板部Ｗｔが段形状に成形されてない場合と比較して、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷの焼入れ時に、下型１０の成形面におけるビード１２が設けられていない部分、及び上型２０の成形面に対する天板部Ｗｔの接触面積が大きくなる。
更に、ワークＷの天板部Ｗｔが下型１０の頂面１０ａに設けられた複数のビード１２・１２・・・の形状に沿うように成形されるため、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷの焼入れ時に、天板部Ｗｔが下型１０の成形面の一部を成す複数のビード１２・１２・・・に沿うように接触し、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・が設けられてない場合と比較して、下型１０の成形面に対する天板部Ｗｔの接触面積が大きくなる。
これにより、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷの焼入れ時に、ワークＷの天板部Ｗｔにおいて充分な冷却速度を担保でき、天板部Ｗｔの硬度が所望の値よりも小さくなることを抑制することができる。
更に、ワークＷの天板部Ｗｔが下型１０の頂面１０ａに設けられた複数のビード１２・１２・・・の形状に沿うように成形されるため、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷの焼入れ時に、天板部Ｗｔが下型１０の成形面の一部を成す複数のビード１２・１２・・・に沿うように接触し、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・が設けられてない場合と比較して、下型１０の成形面に対する天板部Ｗｔの接触面積が大きくなる。
これにより、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷの焼入れ時に、ワークＷの天板部Ｗｔにおいて充分な冷却速度を担保でき、天板部Ｗｔの硬度が所望の値よりも小さくなることを抑制することができる。
なお、本実施形態においては、ワークＷの天板部Ｗｔが段形状に成形されるように、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・を設けている。
これは、ハット型形状に成形されたワークＷの焼入れ時に、ワークＷの天板部Ｗｔと、下型及び上型との間に比較的大きなクリアランスが生じ易く（図８参照）、天板部Ｗｔの硬度が所望の値よりも小さくなる可能性が高いためである。
つまり、ワークＷにおける、下型１０の成形面及び下死点に位置する上型２０の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・を設けるのである。
ここで、ワークＷにおける、下型１０の成形面及び下死点に位置する上型２０の成形面に対して「接触し難い部分」とは、ワークＷの焼入れ時に、複数のビード１２・１２・・・が設けられていない従来の下型及び上型と、ワークＷとの間のクリアランス量（距離）が所定値以上となる部分であり、延いてはホットプレス成形後の硬度が所定値以下となる（不充分となる）部分である。当該部分は、予めシミュレーション等によって特定することが可能である。
これは、ハット型形状に成形されたワークＷの焼入れ時に、ワークＷの天板部Ｗｔと、下型及び上型との間に比較的大きなクリアランスが生じ易く（図８参照）、天板部Ｗｔの硬度が所望の値よりも小さくなる可能性が高いためである。
つまり、ワークＷにおける、下型１０の成形面及び下死点に位置する上型２０の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・を設けるのである。
ここで、ワークＷにおける、下型１０の成形面及び下死点に位置する上型２０の成形面に対して「接触し難い部分」とは、ワークＷの焼入れ時に、複数のビード１２・１２・・・が設けられていない従来の下型及び上型と、ワークＷとの間のクリアランス量（距離）が所定値以上となる部分であり、延いてはホットプレス成形後の硬度が所定値以下となる（不充分となる）部分である。当該部分は、予めシミュレーション等によって特定することが可能である。
こうして、下型１０の頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・を設けることにより、下型１０の成形面及び下死点に位置する上型２０の成形面に対して接触し難い天板部Ｗｔを段形状に成形することが可能となる。
したがって、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷの焼入れ時に、ワークＷの天板部Ｗｔと、下型１０及び上型２０の成形面との接触面積を大きくして、天板部Ｗｔの硬度の低下を抑制し、ワークＷ全体として良好な硬度を担保することができるのである。
また、これに伴い、ワークＷと良好に接触するように金型を作製し直す作業等を行う必要がなくなり、金型を作製する際の人工的工数を削減することができる。更に、金型の成形面とワークＷとの接触面積の増加により、ワークＷの焼入れに要する時間を短縮することができ、延いては製品の生産速度を向上させることができる。
したがって、ホットプレス成形工程Ｓ１におけるワークＷの焼入れ時に、ワークＷの天板部Ｗｔと、下型１０及び上型２０の成形面との接触面積を大きくして、天板部Ｗｔの硬度の低下を抑制し、ワークＷ全体として良好な硬度を担保することができるのである。
また、これに伴い、ワークＷと良好に接触するように金型を作製し直す作業等を行う必要がなくなり、金型を作製する際の人工的工数を削減することができる。更に、金型の成形面とワークＷとの接触面積の増加により、ワークＷの焼入れに要する時間を短縮することができ、延いては製品の生産速度を向上させることができる。
なお、本実施形態においては、下型１０の頂面１０ａのみに複数のビード１２・１２・・・を設けたが、これに限定するものではなく、天板部Ｗｔが段形状に成形されればよい。
例えば、下型１０の頂面１０ａに設けられた複数のビード１２・１２・・・に加えて、上型２０の底面２０ａにビード１２と同様のビードを複数設けること、又は上型２０の底面２０ａのみにビード１２と同様のビードを複数設けること等も可能である。
例えば、下型１０の頂面１０ａに設けられた複数のビード１２・１２・・・に加えて、上型２０の底面２０ａにビード１２と同様のビードを複数設けること、又は上型２０の底面２０ａのみにビード１２と同様のビードを複数設けること等も可能である。
また、図４に示すように、ビード１２の如く金型の成形面から突出するのではなく、金型の成形面を窪ませるように形成されたビード１１２、及びビード１２２をそれぞれ下型１０及び上型２０に設けることも可能である。
ビード１１２は、円弧が下側に位置する半円状の断面が前後方向に沿って連続するように下型１０の頂面１０ａに形成され、左右方向に沿って互いに所定の間隔を空けて二つ設けられている。ビード１１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
ビード１２２は、円弧が上側に位置する半円状の断面が前後方向に沿って連続するように上型２０の底面２０ａに形成され、左右方向に沿って互いに所定の間隔を空けて三つ設けられている。ビード１１２は、上型２０の底面２０ａを凹凸面とするために設けられる。
ビード１１２及びビード１２２は、左右方向に沿って、互いの位置をずらすように交互に配置されている。
なお、ビード１１２及びビード１２２のようなビードを形成する場合には、金型の成形面を切削するようにＮＣ加工を行えばよい。
ビード１１２は、円弧が下側に位置する半円状の断面が前後方向に沿って連続するように下型１０の頂面１０ａに形成され、左右方向に沿って互いに所定の間隔を空けて二つ設けられている。ビード１１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
ビード１２２は、円弧が上側に位置する半円状の断面が前後方向に沿って連続するように上型２０の底面２０ａに形成され、左右方向に沿って互いに所定の間隔を空けて三つ設けられている。ビード１１２は、上型２０の底面２０ａを凹凸面とするために設けられる。
ビード１１２及びビード１２２は、左右方向に沿って、互いの位置をずらすように交互に配置されている。
なお、ビード１１２及びビード１２２のようなビードを形成する場合には、金型の成形面を切削するようにＮＣ加工を行えばよい。
また、本実施形態においては、ワークＷの天板部Ｗｔを段形状に成形するような金型形状となっているが、ワークＷにおける天板部Ｗｔ以外の部分が下型１０の成形面、及び下死点に位置する上型２０の成形面に対して接触し難いと判断された場合には、下型１０の基端面１０ｃ・１０ｃにビードを設ける等、ワークＷにおける天板部Ｗｔ以外の部分が段形状に成形されるような金型形状にすればよい。
また、本実施形態においては、下型１０の最上部に位置する成形面である頂面１０ａに複数のビード１２・１２・・・を設けている。
図５に示すように、上型２０を下死点まで下降させるように構成されたホットプレス装置１においては、ワークＷのプレス加工時に、下型１０の最上部に位置する成形面である頂面１０ａにワークＷが比較的早期に接触する。換言すれば、最終的に天板部Ｗｔとなる部分が比較的早期に加工される。
そのため、上型２０が下死点近傍（例えば、下死点より１ｍｍ上方）まで到達した時点で、ワークＷの天板部Ｗｔが段形状に成形されることとなる。つまり、複数のビード１２・１２・・・は、上型２０が下死点近傍まで到達した時点で、ワークＷの天板部Ｗｔに段形状が成形されるような位置に配置されている。
これにより、ワークＷのプレス加工途中の段階から、ワークＷの天板部Ｗｔと、下型１０の成形面との接触面積を大きくして、天板部Ｗｔの硬度の低下を更に抑制することができる。
図５に示すように、上型２０を下死点まで下降させるように構成されたホットプレス装置１においては、ワークＷのプレス加工時に、下型１０の最上部に位置する成形面である頂面１０ａにワークＷが比較的早期に接触する。換言すれば、最終的に天板部Ｗｔとなる部分が比較的早期に加工される。
そのため、上型２０が下死点近傍（例えば、下死点より１ｍｍ上方）まで到達した時点で、ワークＷの天板部Ｗｔが段形状に成形されることとなる。つまり、複数のビード１２・１２・・・は、上型２０が下死点近傍まで到達した時点で、ワークＷの天板部Ｗｔに段形状が成形されるような位置に配置されている。
これにより、ワークＷのプレス加工途中の段階から、ワークＷの天板部Ｗｔと、下型１０の成形面との接触面積を大きくして、天板部Ｗｔの硬度の低下を更に抑制することができる。
また、本実施形態においては、円柱を二等分した形状のビード１２を、左右方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて三つ設けたが（図２参照）、ワークＷに段形状を付与することができれば、ビードの構成は限定しない。
例えば、図６に示すように、扁平形状のビード２１２を前後方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて二つ設けることも可能である。
ビード２１２は、上方から見て、矩形状を成すように、頂面１０ａから上方に突出し、平坦な上面を有している。ビード２１２は、下型１０の頂面１０ａの左端部近傍から右端部近傍にかけて連続的に形成され、かつ、下型１０の頂面１０ａの前後方向における一端部近傍から中央部近傍にかけて連続的に形成されている。ビード２１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
例えば、図６に示すように、扁平形状のビード２１２を前後方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて二つ設けることも可能である。
ビード２１２は、上方から見て、矩形状を成すように、頂面１０ａから上方に突出し、平坦な上面を有している。ビード２１２は、下型１０の頂面１０ａの左端部近傍から右端部近傍にかけて連続的に形成され、かつ、下型１０の頂面１０ａの前後方向における一端部近傍から中央部近傍にかけて連続的に形成されている。ビード２１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
また、図７に示すように、半球状のビード３１２を互いに所定の間隔を空けて複数設けることも可能である。
ビード３１２は、球体を二等分した形状を有しており、その平面（球体を二等分した際の切断面）が頂面１０ａに接触するように配置されている。ビード３１２は、左右方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて三つ設けられ、更に当該三つのビード３１２が前後方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて多数設けられている。ビード３１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
ビード３１２は、球体を二等分した形状を有しており、その平面（球体を二等分した際の切断面）が頂面１０ａに接触するように配置されている。ビード３１２は、左右方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて三つ設けられ、更に当該三つのビード３１２が前後方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて多数設けられている。ビード３１２は、下型１０の頂面１０ａを凹凸面とするために設けられる。
なお、本実施形態においては、凸部１１が形成された下型１０、及び凹部２１が形成された上型２０を用いたが、凹部が形成された下型、及び凸部が形成された上型を用いることも可能である。
また、本実施形態における下型１０及び上型２０は、ワークＷをハット型形状に成形するための形状としたが、当該形状に限定するものではなく、他の金型形状とすることも可能である。
また、本実施形態における下型１０及び上型２０は、ワークＷをハット型形状に成形するための形状としたが、当該形状に限定するものではなく、他の金型形状とすることも可能である。
本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形、及びホットプレス装置に利用できる。
１ ホットプレス装置
１０ 下型
１０ａ 頂面
１０ｂ 側面
１０ｃ 基端面
１１ 凸部
１２ ビード
２０ 上型
２０ａ 底面
２０ｂ 側面
２０ｃ 基端面
２１ 凹部
１０ 下型
１０ａ 頂面
１０ｂ 側面
１０ｃ 基端面
１１ 凸部
１２ ビード
２０ 上型
２０ａ 底面
２０ｂ 側面
２０ｃ 基端面
２１ 凹部
【０００２】
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００７］
本発明は、ワークを充分な冷却速度で焼入れ可能なホットプレス成形方法、及びホットプレス装置を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明ホットプレスの成形方法は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を用いて、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形方法であって、前記上型が下死点近傍まで到達した時点で、前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されように、前記ワークのプレス加工を行う。
［０００９］
本発明のホットプレス装置は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、前記下型及び前記上型の少なくとも一方の成形面の一部が凹凸面として形成され、前記凹凸面は、前記上型が下死点近傍まで到達した時点で、前記ワークに前記段形状が成形されるような位置に配置される。
［００１０］
本発明のホットプレス装置において、前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記頂面が前記凹凸面として形成されることが好ましい。
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００７］
本発明は、ワークを充分な冷却速度で焼入れ可能なホットプレス成形方法、及びホットプレス装置を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明ホットプレスの成形方法は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を用いて、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形方法であって、前記上型が下死点近傍まで到達した時点で、前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されように、前記ワークのプレス加工を行う。
［０００９］
本発明のホットプレス装置は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、前記下型及び前記上型の少なくとも一方の成形面の一部が凹凸面として形成され、前記凹凸面は、前記上型が下死点近傍まで到達した時点で、前記ワークに前記段形状が成形されるような位置に配置される。
［００１０］
本発明のホットプレス装置において、前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記頂面が前記凹凸面として形成されることが好ましい。
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス装置に関する。
背景技術
［０００２］
従来、オーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱された鋼板等のワークに対して、上型及び下型からなる金型が取り付けられたプレス装置によってプレス加工を行うと同時に、金型とワークとの接触による冷却を利用した焼入れ処理を施すホットプレス成形が広く知られている。
［０００３］
ホットプレス成形においては、冷却水が流動する水路を金型の内部に形成することで金型を冷却し、焼入れの際にワークを良好に冷却させる技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
［０００４］
しかしながら、プレス加工によるワークの板厚の増減、金型の作製時における成形面の精度誤差、及びプレス加工時における金型の撓み等の影響により、焼入れの際にワークと金型との間にクリアランスが生じる。これに伴い、ワークにおける金型との間のクリアランスが所定値以上となる部分においては、焼入れの際に金型の成形面との接触面積が減少し、充分な冷却速度を担保できず、硬度が所望の値よりも小さくなるという問題が生じるのである。
［０００５］
例えば、図８に示すように、平板状のワークＷを所謂、ハット型形状に成形する場合においては、プレス加工が施されたワークＷの最上部に位置する天板部Ｗｔと、金型との間に比較的大きなクリアランスが生じ易いため、天板部Ｗｔの硬度が所望の値よりも小さくなる可能性が高い。
先行技術文献
特許文献
［０００６］
特許文献１：特開２００５−７４４２号公報
技術分野
［０００１］
本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス装置に関する。
背景技術
［０００２］
従来、オーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱された鋼板等のワークに対して、上型及び下型からなる金型が取り付けられたプレス装置によってプレス加工を行うと同時に、金型とワークとの接触による冷却を利用した焼入れ処理を施すホットプレス成形が広く知られている。
［０００３］
ホットプレス成形においては、冷却水が流動する水路を金型の内部に形成することで金型を冷却し、焼入れの際にワークを良好に冷却させる技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
［０００４］
しかしながら、プレス加工によるワークの板厚の増減、金型の作製時における成形面の精度誤差、及びプレス加工時における金型の撓み等の影響により、焼入れの際にワークと金型との間にクリアランスが生じる。これに伴い、ワークにおける金型との間のクリアランスが所定値以上となる部分においては、焼入れの際に金型の成形面との接触面積が減少し、充分な冷却速度を担保できず、硬度が所望の値よりも小さくなるという問題が生じるのである。
［０００５］
例えば、図８に示すように、平板状のワークＷを所謂、ハット型形状に成形する場合においては、プレス加工が施されたワークＷの最上部に位置する天板部Ｗｔと、金型との間に比較的大きなクリアランスが生じ易いため、天板部Ｗｔの硬度が所望の値よりも小さくなる可能性が高い。
先行技術文献
特許文献
［０００６］
特許文献１：特開２００５−７４４２号公報
【０００２】
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００７］
本発明は、ワークを充分な冷却速度で焼入れ可能なホットプレス装置を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
［０００９］
本発明のホットプレス装置は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記頂面は、前記上型が下死点近傍まで到達した時点で、前記ワークにおける、当該頂面に対応する部分が段形状に成形されるような凹凸面として形成される。
［００１０］
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００７］
本発明は、ワークを充分な冷却速度で焼入れ可能なホットプレス装置を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
［０００９］
本発明のホットプレス装置は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記頂面は、前記上型が下死点近傍まで到達した時点で、前記ワークにおける、当該頂面に対応する部分が段形状に成形されるような凹凸面として形成される。
［００１０］
Claims (3)
- 互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を用いて、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形方法であって、
前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、前記ワークのプレス加工を行う、
ことを特徴とするホットプレス成形方法。 - 互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、
加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、
前記ワークにおける、前記下型の成形面及び下死点に位置する前記上型の成形面に対して接触し難い部分が段形状に成形されるように、前記下型及び前記上型の少なくとも一方の成形面が凹凸面として形成される、
ことを特徴とするホットプレス装置。 - 前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、
前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、
前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、
前記頂面が凹凸面として形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のホットプレス装置。
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