TW201334886A - 沖壓成形方法及沖壓構件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

對於將2種類以上的焊板材組合的焊板材的沖壓成形，要不會產生成形不良，並可抑制成本的增大和生產性的下降。將複數焊板材部分地重疊地配置，將這些在非接合的狀態下直接進行沖壓加工。重疊部之中，至少對於伴隨沖壓成形而發生變形的變形領域可維持在非接合的狀態較佳。在沖壓加工之後，在將焊板材重疊的重疊部進行接合較佳。

Description

沖壓成形方法及沖壓構件的製造方法
本發明，是有關於將複數焊板材組合地進行沖壓成形的沖壓成形方法及沖壓構件的製造方法(Press forming method and Producing method of pressed part)。
例如在汽車領域中，對於以適用材料最適化為目的之構件的輕量化或高強度化、沖壓構件的製造過程簡化、模具數量的削減等，已具有將2種類以上的板材重疊的拼焊板材沖壓成形的技術。拼焊板材，是在沖壓成形之前，進行雷射熔接等的對焊或點焊等(例如專利文獻1~3參照)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-001062號公報
[專利文獻2]日本特開2007-075881號公報
[專利文獻3]日本特開2007-029966號公報
在雷射熔接中，因為連續地被熔接的接合部的強度較高，斷裂等的成形不良就不易發生，但是設備費用較高， 且獲得焊板材用的週期因為較長，所以具有成本及生產性方面的問題。且，為了獲得良好的熔接品質，也要求接合部具有較高的對接精度。
另一方面，在點焊中，雖對於成本及生產性方面有利，但是接合部的強度並不充分，具有會因為沖壓成形時的應力集中而在接合部的附近產生斷裂的可能性。
本發明的課題，是對於將複數焊板材組合的焊板材的沖壓成形，使不會產生成形不良，並可抑制成本的增大和生產性的下降。
為了解決上述的課題，本發明，是提供一種沖壓成形方法，將複數焊板材部分地重疊地配置，將前述複數焊板材在非接合的狀態下直接對於該複數焊板材進行沖壓成形。
對於上述的沖壓成形方法，對於至少一個板厚或材質是與其他不同的前述複數焊板材進行沖壓成形較佳。
且在將前述複數焊板材重疊的重疊部之中，至少對於伴隨沖壓成形而發生變形的變形領域，是維持在非接合的狀態較佳。
且在進行了前述沖壓成形之後，將重疊了前述複數焊板材的重疊部接合較佳。
且前述沖壓成形後的前述重疊部，是使成為可進行接合用的需要最小寬度以上的方式，設定前述沖壓成形前的 前述重疊部較佳。
且本發明，是提供一種沖壓構件的製造方法，藉由使用上述的沖壓成形方法進行沖壓成形來製造構件。
依據本發明的話，因為不將複數焊板材接合就直接進行沖壓成形，所以可防止如習知技術的成形不良產生。 且，因為不需要新的設備和過程，所以可以抑制成本的增大和生產性的下降。
以下，依據圖面說明本發明的實施例。
《沖壓成形方法》
第1圖，是顯示沖壓成形方法的圖。圖中(a)是顯示習知的工法，(b)是顯示本實施例的工法。
在習知技術中，將板厚和材質的不同的複數焊板材，藉由雷射熔接(連續熔接)和點焊預先接合好，從其進行沖壓加工。
另一方面，在本實施例中，是將板厚和材質的不同的複數焊板材，部分地重疊配置(重疊)，將這些在非接合的狀態下直接進行沖壓加工。又，非接合的狀態，是指在重疊部之中，至少可伴隨沖壓成形而發生變形(壓縮、抗拉)的變形領域。因此，變形領域以外，即在藉由模具及 防皺壓板被拘束的領域、或由其外方之後藉由裝潢加工等除去的捨去部等中，進行預先接合(暫時固定)也可以。
且在沖壓加工之後，在將焊板材重疊的重疊部進行接合。此接合，是例如從生產性和成本的觀點的話，雖藉由點焊進行較佳，但是電弧熔接、釬焊、夾箍、鉚釘接合、螺栓接合、接合劑等也可以適用。又，此接合過程，是在沖壓過程內，例如行程最下點(下死點)實施也可以。
《作用》
在習知技術中，在進行沖壓成形之前，藉由雷射熔接或點焊將複數焊板材接合。首先，在藉由雷射熔接將複數焊板材接合的情況時，其設備費用會變高。且，因為週期也長，所以也導致生產性的下降。另一方面，藉由點焊將複數焊板材接合的情況時，與雷射熔接相比，接合部的強度並不充分，也會因為沖壓成形時的應力集中而在接合部的附近產生斷裂。
對於此，在本實施例中，將複數焊板材在未接合的非接合的狀態下直接進行沖壓成形。即，因為將焊板材彼此的重疊部維持在非拘束狀態，所以可防止如在沖壓成形之前進行點焊時就發生斷裂等的成形不良。這是因為，承受由沖壓成形所產生的外力時，焊板材彼此的相對變位可被容許。
且在沖壓成形之後，在焊板材彼此的重疊部由點焊等進行接合。如此，適用點焊的情況，因為不需要雷射熔接 用的設備，所以可以活用既有設備，可以抑制設備導入成本的增大。且，因為只有在沖壓成形之前進行接合、或在沖壓成形之後進行接合的不同，所以不需追加新的過程，且即使採用週期短的點焊的情況時，仍可以抑制生產性的下降。
沖壓成形後，重疊部因為是比沖壓成形前更縮小，所以有需要預期該縮小分來設定沖壓成形前的重疊部。即因為，為了進行點焊，具有成為最低限需要的需要最小寬度，所以沖壓成形後的重疊部，是使成為其需要最小寬度以上的方式，設定沖壓成形前的重疊部。
《實施例1》
實施例1-1，是由成為軟鋼彼此的組合的二個焊板材將圓筒形狀沖壓成形。在成形模擬中，使用泛用的動態陽解法軟體LS-DYNA ver.971(Livermore Software Technology Corporation製)。
第2圖，是顯示實施例1-1的解析結果的圖。第2圖(a)是在沖壓成形前將二個焊板材連續熔接(雷射熔接)的情況時的破裂判別結果及板厚減少率，第2圖(b)是在沖壓成形前將二個的焊板材點焊的情況時的破裂判別結果及板厚減少率，第2圖(c)是在沖壓成形前未接合的情況時的破裂判別結果及板厚減少率。板厚減少率，是將0~20%的板厚減少率由白黑的濃淡顯示。
在此，使用板厚相異、材質相同的軟鋼A及B。焊板 材A，是板厚0.7mm、抗拉強度270MPa，焊板材B，是板厚1.2mm、抗拉強度270MPa。雙方重疊的焊板材的尺寸，是200mm×200mm。沖壓成形條件，是150mm 的圓筒成形，橫跨全周將焊板材的外周拘束。
如第2圖(a)所示，對於已預先進行了連續熔接的焊板材進行沖壓加工的話，在圓筒高度到達15.7mm的時點，在圓筒上面中的周緣的一部分會發生破裂。破裂發生的原因，是與軟鋼B相比，板厚較薄的軟鋼A整體的板厚減少率變高。
如第2圖(b)所示，對於已預先進行了點焊的焊板材進行沖壓加工的話，在圓筒高度到達8.9mm的時點，在位於圓筒上面的中心的點焊部會發生破裂。點焊的熔核徑是4√t(t：板厚)，重疊部是12mm，點焊部的間隔是40mm，在合計5處進行點焊。破裂發生的部分，是在板厚較薄的軟鋼A，而板厚減少率高的部分，是集中在點焊部。
如第2圖(c)所示，將焊板材在非接合下直接進行沖壓加工的話，即使圓筒高度到達18.7mm破裂還不會發生，可以防止如(a)或(b)的成形不良。沖壓成形前的重疊部是40mm。又，在重疊部中，因為在沖壓成形之後進行點焊，所以在沖壓成形後的重疊部，使只有殘留供進行點焊的寬度的方式，設定沖壓成形前的重疊部。
實施例1-2，是由成為軟鋼彼此的組合的二個焊板材將帽子形狀沖壓成形。在成形模擬中，使用泛用的動態陽 解法軟體LS-DYNA ver.971。
第3圖，是顯示實施例1-2的解析結果的圖。第3圖(a)是在沖壓成形前將二個焊板材連續熔接(雷射熔接)的情況時的破裂判別結果及板厚減少率，第3圖(b)是在沖壓成形前將二個焊板材點焊的情況時的破裂判別結果及板厚減少率，第3圖(c)是在沖壓成形前未接合的情況時的破裂判別結果及板厚減少率。板厚減少率，是將0~20%的板厚減少率由白黑的濃淡顯示。
在此，使用板厚相異、材質相同的軟鋼A及B。焊板材A，是板厚0.7mm、抗拉強度270MPa，焊板材B，是板厚1.2mm、抗拉強度270MPa。將雙方重疊的焊板材的尺寸，是100mm×200mm。沖壓成形條件，是帽形鑄模成形，將焊板材的兩端拘束。
如第3圖(a)所示，對於已預先進行了連續熔接的焊板材進行沖壓加工的話，在帽子高度到達15.8mm的時點，在上面角的一部分會發生破裂。破裂發生的原因，是與軟鋼B相比，板厚較薄的軟鋼A整體的板厚減少率變高。
如第3圖(b)所示，對於已預先進行了點焊的焊板材進行沖壓加工的話，在帽子高度到達9.0mm的時點，在點焊部會發生破裂。點焊的熔核徑是4√t(t：板厚)，重疊部是12mm，點焊部的間隔是40mm，在合計3處進行點焊。破裂發生的部分，是在板厚較薄的軟鋼A，而板厚減少率高的部分，是集中在點焊部。
如第3圖(c)所示，將焊板材在非接合下直接進行沖壓加工的話，帽子高度即使到達26.6mm破裂還不會發生，可以防止如(a)或(b)的成形不良。沖壓成形前的重疊部是60mm。又，在重疊部中，因為在沖壓成形之後進行點焊，所以在沖壓成形後的重疊部，使只有殘留供進行點焊的寬度的方式，設定沖壓成形前的重疊部。
《實施例2》
實施例2-1，是由軟鋼及高張力鋼(高抗張力)的組合的二個焊板材將圓筒形狀沖壓成形。在成形模擬中，使用泛用的動態陽解法軟體LS-DYNA ver.971。
第4圖，是顯示實施例2-1的解析結果的圖。第4圖(a)是在沖壓成形前將焊板材連續熔接(雷射熔接)的情況的破裂判別結果及板厚減少率，第4圖(b)是在沖壓成形前將焊板材點焊的情況的破裂判別結果及板厚減少率，第4圖(c)是在沖壓成形前未接合的情況時的破裂判別結果及板厚減少率。板厚減少率，是將0~20%的板厚減少率由白黑的濃淡顯示。
在此，也使用板厚及材質皆不同的軟鋼A及高張力鋼C。焊板材A，是板厚0.7mm、抗拉強度270MPa，焊板材C，是板厚1.2mm、抗拉強度440MPa。將雙方重疊的焊板材的尺寸，是200mm×200mm。沖壓成形條件，是150mm 的圓筒成形，橫跨全周將焊板材的外周拘束。
如第4圖(a)所示，對於已預先進行了連續熔接的 焊板材進行沖壓加工的話，在圓筒高度到達15.7mm的時點，在圓筒上面中的周緣的一部分會發生破裂。破裂發生的部分，是在板厚較薄且抗拉強度較低的軟鋼A，與高張力鋼C相比整體的板厚減少率變高。
如第4圖(b)所示，對於已預先進行了點焊的焊板材進行沖壓加工的話，在圓筒高度到達8.9mm的時點，在位於圓筒上面的中心的點焊部會發生破裂。點焊的熔核徑是4√t(t：板厚)，重疊部是12mm，點焊部的間隔是40mm，在合計5處進行點焊。破裂發生的部分，是在板厚較薄且抗拉強度較低的軟鋼A，板厚減少率高的部分，是集中在點焊部。
如第4圖(c)所示，將焊板材在非接合下直接進行沖壓加工的話，圓筒高度即使到達20.8mm破裂還不會發生，可以防止如(a)或(b)的成形不良。沖壓成形前的重疊部是40mm。又，在重疊部中，因為在沖壓成形之後進行點焊，所以在沖壓成形後的重疊部，使只有殘留供進行點焊的寬度的方式，設定沖壓成形前的重疊部。
實施例2-2，是由成為軟鋼及高張力鋼(高抗張力)的組合的二個的焊板材將帽子形狀沖壓成形。在成形模擬中，使用泛用的動態陽解法軟體LS-DYNA ver.971。
第5圖，是顯示實施例2-2的解析結果的圖。第5圖(a)是在沖壓成形前將二個焊板材連續熔接(雷射熔接)的情況的破裂判別結果及板厚減少率，第5圖(b)是在沖壓成形前將二個焊板材點焊了的情況的破裂判別結 果及板厚減少率，第5圖(c)是在沖壓成形前未接合的情況時的破裂判別結果及板厚減少率。板厚減少率，是將0~20%的板厚減少率由白黑的濃淡顯示。
在此，也使用板厚及材質皆不同的軟鋼A及高張力鋼C。焊板材A，是板厚0.7mm、抗拉強度270MPa，焊板材C，是板厚1.2mm、抗拉強度440MPa。將雙方重疊的焊板材的尺寸，是100mm×200mm。沖壓成形條件，是帽形鑄模成形，將焊板材的兩端拘束。
如第5圖(a)所示，對於已預先進行了連續熔接的焊板材進行沖壓加工的話，在帽子高度到達14.3mm的時點，在上面角會發生破裂。破裂發生的部分，是在板厚較薄的軟鋼A，與高張力鋼C相比整體的板厚減少率變高。
如第5圖(b)所示，對於已預先進行了點焊的焊板材進行沖壓加工的話，在帽子高度到達8.9mm的時點，在點焊部發生破裂。點焊的熔核徑是4√t(t：板厚)，重疊部是12mm，點焊部的間隔是40mm，在合計3處進行點焊。破裂發生的部分，是在板厚較薄的軟鋼A，而板厚減少率高的部分，是集中在點焊部。
如第5圖(c)所示，將焊板材在非接合下直接進行沖壓加工的話，帽子高度即使到達26.6mm破裂還不會發生，可以防止如(a)或(b)的成形不良。沖壓成形前的重疊部是60mm。又，在重疊部中，因為在沖壓成形之後進行點焊，所以在沖壓成形後的重疊部，使只有殘留供進行點焊的寬度的方式，設定沖壓成形前的重疊部。
如上述可以確認，藉由不將複數焊板材接合就直接進行沖壓成形，就可防止如在沖壓成形之前進行點焊時發生斷裂等的成形不良。
且從如第2圖~第5圖所示的板厚減少率的圖也明顯可知，在板厚減少的分布因為不易附著斑，所以對於保持剛性(強度)方面也有利。
[第1圖]顯示沖壓成形方法的圖。
[第2圖]顯示實施例1-1的解析結果的圖。
[第3圖]顯示實施例1-2的解析結果的圖。
[第4圖]顯示實施例2-1的解析結果的圖。
[第5圖]顯示實施例2-2的解析結果的圖。

Claims (6)

  1. 一種沖壓成形方法，將複數焊板材部分地重疊地配置，將前述複數焊板材在非接合的狀態下直接對於該複數焊板材進行沖壓成形。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之沖壓成形方法，其中，對於至少一個板厚或材質是與其他不同的前述複數焊板材進行沖壓成形。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之沖壓成形方法，其中，在將前述複數焊板材重疊的重疊部之中，至少對於伴隨沖壓成形而發生變形的變形領域，是維持在非接合的狀態。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的沖壓成形方法，其中，在進行前述沖壓成形之後，在已將前述複數焊板材重疊的重疊部進行接合。
  5. 如申請專利範圍第4項的沖壓成形方法，其中，前述沖壓成形後的前述重疊部，是使成為可進行接合用的需要最小寬度以上的方式，設定前述沖壓成形前的前述重疊部。
  6. 一種沖壓構件的製造方法，藉由使用如申請專利範圍第1至5項中任一項的方法進行沖壓成形來製造構件。
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