WO2022065465A1 - 金型及びプレス成形品の製造方法 - Google Patents

金型及びプレス成形品の製造方法 Download PDF

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WO2022065465A1
WO2022065465A1 PCT/JP2021/035232 JP2021035232W WO2022065465A1 WO 2022065465 A1 WO2022065465 A1 WO 2022065465A1 JP 2021035232 W JP2021035232 W JP 2021035232W WO 2022065465 A1 WO2022065465 A1 WO 2022065465A1
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WO
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mold
refrigerant
relief
molding surface
main body
Prior art date
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PCT/JP2021/035232
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English (en)
French (fr)
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成彦 野村
利哉 鈴木
幸一 ▲浜▼田
雄二郎 巽
正則 泰山
Original Assignee
日本製鉄株式会社
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16Heating or cooling

Definitions

  • the present disclosure relates to a die, and more particularly to a die for pressing a material including a first metal plate and a second metal plate bonded to each other.
  • the present disclosure also relates to a method for manufacturing a press-molded product.
  • Hot pressing a heated plate-shaped material is pressed by a die, formed into a predetermined shape, and then the molded product is cooled in the die and quenched. Hot pressing is widely used as a method for easily obtaining high-strength members.
  • a tailored blank is a material composed of a plurality of metal plates having different thickness and strength (material) at least one of them.
  • Examples of the type of tailored blank include a tailored blank in which a plurality of metal plates are butt-bonded by laser welding or the like, and a tailored blank formed by changing the plate thickness for each part when rolling a metal plate. ..
  • the patchwork blank is a material whose part is thickened by superimposing and joining a plurality of metal plates.
  • a tailor-rolled blank or a tailor-welded blank composed of a plurality of metal plates having different plate thicknesses there is a step at the boundary between the metal plates.
  • tailor weld blanks even if the thickness of each metal plate is the same, underfilling of the welded part and overfilling of the welded part occur depending on the amount of melting of the material at the time of welding.
  • the plate thickness changes at the boundary between the two.
  • the patchwork blank since a small metal plate as a reinforcing material is superposed on the metal plate as the blank body, there is a step on the peripheral portion of the reinforcing material.
  • a relief portion may be formed at a position of the molding surface of the mold corresponding to the boundary portion between the metal plates so that the step or unevenness does not come into contact with the molding surface during molding.
  • the relief portion of the molded surface does not come into contact with the boundary portion between the metal plates even after the molding is completed.
  • the cooling rate becomes slow at the boundary portion between the metal plates, quenching tends to be insufficient, and there is a possibility that a portion having insufficient strength may occur in the finished press-molded product.
  • it is necessary to take measures such as increasing the cooling time in the mold after the molding is completed, and the measures may cause a decrease in the productivity of the press-molded product.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a refrigerant supply pipe is provided inside a mold and a ejection hole communicating with the supply pipe is provided on the molding surface of the mold.
  • a plurality of convex portions having a predetermined size are formed on the molding surface of the mold at a predetermined area ratio.
  • the molded product is forcibly cooled by ejecting the refrigerant from the supply pipe from the ejection hole while the mold is held at the bottom dead center.
  • the cooling efficiency of the molded product is enhanced by circulating the refrigerant in the gap between the convex portion on the molded surface and the molded product.
  • Patent Document 2 discloses a technique for providing a groove for a refrigerant on the molding surface of a mold.
  • a plurality of refrigerant introduction grooves extending in the width direction of the upper mold are provided over the entire area of the molding surface of the upper mold.
  • an introduction port communicating with each refrigerant introduction groove is formed in the central portion in the width direction of the upper die.
  • the refrigerant that has passed through the introduction port branches in the width direction of the upper die at the connection point between the introduction port and the refrigerant introduction groove, and flows through the refrigerant introduction groove.
  • the material in the mold is removed from heat by contact with the mold and is cooled by the refrigerant.
  • the cooling rate of the material is increased by cooling the material with heat from contact with the mold and a refrigerant while the clearance between the upper mold and the lower mold is maintained at a predetermined size. It is possible to obtain a press-molded product having uniform quenching hardness and good dimensional accuracy.
  • Patent Document 3 also discloses a technique for providing a groove for a refrigerant on the molding surface of a mold.
  • Patent Document 3 for example, in each of the upper mold and the lower mold, a plurality of refrigerant discharge ports that open in the molding surface are formed, and a plurality of refrigerant guide grooves extend from each refrigerant discharge port.
  • Refrigerant guide grooves are provided in each of the upper mold and the lower mold so as to cover the entire molding surface. The refrigerant is discharged from each refrigerant discharge port, branches into a plurality of refrigerant guide grooves, and flows through each refrigerant guide groove.
  • the cooling method in each patent document is used to uniformly cool a wide area of a press-molded product.
  • the cooling method of Patent Document 1 is called a direct water cooling method.
  • the direct water cooling method since the refrigerant is distributed between the molded surface of the mold and the molded product, a large number of fine protrusions are usually formed over a wide range of the molded surface.
  • a convex portion is adjusted to the step or unevenness of the boundary portion between the metal plates. It is difficult to form on the molded surface.
  • the convex portion of the molded surface and the step or unevenness of the molded product may interfere with each other during molding. Therefore, it is difficult to locally cool the boundary portion between the metal plates by the method as in Patent Document 1.
  • An object of the present disclosure is to prevent a decrease in the cooling rate at a boundary portion between metal plates when a press-molded product is manufactured from a material containing a plurality of metal plates by hot pressing.
  • the mold according to the present disclosure is a mold for pressing a material including a first metal plate and a second metal plate bonded to each other.
  • the mold includes a mold body and cooling means.
  • the mold body includes an upper mold and a lower mold.
  • the upper mold and the lower mold are each provided with a molding surface.
  • the molding surface of the lower mold has a shape corresponding to the molding surface of the upper mold, and the material is molded together with the molding surface of the upper mold.
  • Cooling means include a refrigerant supply conduit and a refrigerant discharge conduit. At least one of the molding surface of the upper mold and the molding surface of the lower mold has a concave or stepped relief portion.
  • the relief portion is provided at a position corresponding to the boundary portion between the first metal plate and the second metal plate of the material on the molded surface so that a gap is formed between the relief portion and the boundary portion when the mold body is closed. It is formed.
  • the cooling means is configured to supply the refrigerant to the gap through the supply conduit in a state where the mold body is closed, and to discharge the refrigerant from the gap through the discharge conduit to locally cool the boundary portion. ..
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a press device including a die according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the main body of the mold according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to the first embodiment.
  • FIG. 3C is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to the first embodiment.
  • FIG. 3D is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to the first embodiment.
  • FIG. 3E is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a high temperature region of the material.
  • FIG. 5 is a diagram plotting the results of numerical analysis carried out by the present inventors, and is the width W1 of the high temperature region of the material with respect to the width L1 of the gap between the mold body and the material at the position of the stepped relief portion. It is a figure which shows the relationship between the ratio of, and the plate thickness ratio Rt between metal plates.
  • FIG. 6 is a diagram plotting the results of numerical analysis carried out by the present inventors, showing the width W2 of the high temperature region of the material and the width L2 of the gap between the mold body and the material at the position of the concave relief portion. It is a figure which shows the relationship of.
  • FIG. 5 is a diagram plotting the results of numerical analysis carried out by the present inventors, and is the width W1 of the high temperature region of the material with respect to the width L1 of the gap between the mold body and the material at the position of the stepped relief portion. It is a figure which
  • FIG. 7 is a front view showing a schematic configuration of a press device including a die according to a second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to a second embodiment.
  • FIG. 9 is a partial perspective view of the mold according to the second embodiment.
  • FIG. 10A is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to a third embodiment.
  • FIG. 10B is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to a third embodiment.
  • FIG. 10C is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a press-molded product according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is a partial perspective view of the mold according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the main body of the mold according to the modified examples of the first to third embodiments.
  • FIG. 13 is a vertical cross-sectional view of the main body of the mold according to the modified examples of the first to third embodiments.
  • FIG. 14 is a vertical cross-sectional view of the main body of the mold according to the modified examples of the first to third embodiments.
  • FIG. 15 is a vertical cross-sectional view of the main body of the mold according to the modified examples of the first to third embodiments.
  • the die according to the embodiment is a die for pressing a material including a first metal plate and a second metal plate joined to each other.
  • the mold includes a mold body and cooling means.
  • the mold body includes an upper mold and a lower mold.
  • the upper mold and the lower mold are each provided with a molding surface.
  • the molding surface of the lower mold has a shape corresponding to the molding surface of the upper mold, and the material is molded together with the molding surface of the upper mold.
  • Cooling means include a refrigerant supply conduit and a refrigerant discharge conduit. At least one of the molding surface of the upper mold and the molding surface of the lower mold has a concave or stepped relief portion.
  • the relief portion is provided at a position corresponding to the boundary portion between the first metal plate and the second metal plate of the material on the molded surface so that a gap is formed between the relief portion and the boundary portion when the mold body is closed. It is formed.
  • the cooling means is configured to supply the refrigerant to the gap through the supply conduit in a state where the mold body is closed, and to discharge the refrigerant from the gap through the discharge conduit to locally cool the boundary portion. (First configuration).
  • the mold according to the first configuration on the molding surface of at least one of the upper mold and the lower mold included in the mold main body, at a position corresponding to the boundary portion between the first metal plate and the second metal plate. , A concave or stepped relief portion is provided.
  • the cooling means supplies the refrigerant to the gap between the relief portion of the mold body and the boundary portion between the metal plates via the supply conduit. This refrigerant flows through the gap and is discharged from the gap through the discharge conduit.
  • the boundary portion between the metal plates can be locally and directly cooled. Therefore, when a press-molded product is manufactured from a material containing a plurality of metal plates by hot pressing, the boundary portion between the metal plates is cooled as compared with the portion of the molded product in the die body that comes into contact with the molded surface. It is possible to prevent the speed from decreasing.
  • One of the molding surface of the upper mold and the molding surface of the lower mold can have a stepped relief portion (second configuration).
  • the other of the upper mold molding surface and the lower mold molding surface may have a concave relief portion (the other of the upper mold molding surface and the lower mold molding surface may have a concave relief portion ().
  • Third configuration When one of the upper mold molding surface and the lower mold molding surface has a stepped relief portion, the other of the upper mold molding surface and the lower mold molding surface may have a concave relief portion (the other of the upper mold molding surface and the lower mold molding surface may have a concave relief portion ().
  • the relief portion preferably has a cross-sectional shape along a circular, elliptical, or line-symmetrical convex polygon (fourth configuration).
  • the cross section of the relief portion has a distorted shape, the flow of the refrigerant supplied to the gap between the relief portion and the boundary portion between the metal plates is obstructed.
  • the cross-sectional shape of the relief portion is a circular shape, an oval shape, or a well-ordered shape along a line-symmetrical convex polygon as in the fourth configuration, a gap for supplying a refrigerant is provided on the inner surface of the relief portion. Since there is no protruding portion, the refrigerant can easily flow through the gap. Therefore, the boundary portion between the metal plates can be effectively cooled.
  • the relief portion can have a first end portion and a second end portion.
  • the first end is open to the outer surface of the mold body.
  • the second end is the opposite end of the first end and opens to the outer surface of the mold body (fifth configuration).
  • each end of the relief portion can serve as a refrigerant supply / discharge port. That is, the refrigerant can be directly supplied from one end (first end) of the relief portion to the gap between the boundary portion between the metal plates and the relief portion in the press-molded product, and the other end portion of the relief portion. The refrigerant can be directly discharged from the gap through the (second end).
  • the cooling means allows the refrigerant to flow into the gap from the first end side of the relief portion toward the second end side of the relief portion (sixth configuration).
  • the refrigerant flows from the first end side to the second end side of the relief portion and flows through the gap between the relief portion and the boundary portion between the metal plates.
  • the refrigerant when the refrigerant is supplied into the gap between the relief portion and the boundary between the metal plates, even if steam or air bubbles are generated, the steam or air bubbles are washed away by the refrigerant flowing in a predetermined direction and stay in the gap. do not do. Therefore, there is no place where the refrigerant does not reach the boundary portion between the metal plates, and the boundary portion between the metal plates can be uniformly cooled. Further, since the amount of the refrigerant flowing in the gap between the relief portion and the boundary portion between the metal plates is substantially constant, the entire boundary portion between the metal plates can be uniformly exhausted.
  • the supply conduit can have a tip.
  • the tip of the supply conduit may be configured to be accessible and separable to the mold body.
  • the tip of the supply conduit is connected to the first end of the relief portion when the mold body is closed to discharge the refrigerant (seventh configuration).
  • the tip of the refrigerant supply conduit can be approached and separated from the mold body. This tip is connected to the first end of the relief portion when the mold body is closed, and discharges the refrigerant. Therefore, when the mold main body is closed and the molding of the material is completed, the refrigerant can be quickly supplied to the gap between the relief portion and the boundary portion between the metal plates.
  • the discharge conduit can have a tip.
  • the tip of the discharge conduit may be configured to be accessible and separable to the mold body.
  • the tip of the discharge conduit is connected to the second end of the relief portion when the mold body is closed to recover the refrigerant (eighth configuration).
  • the tip of the refrigerant discharge conduit can be approached and separated from the mold body. This tip is connected to the second end of the relief portion when the mold body is closed. Therefore, it is possible to cool the boundary portion between the metal plates and recover the refrigerant whose temperature has risen.
  • At least one of the supply conduit and the discharge conduit may include a through hole formed in the upper mold or the lower mold as a tip portion (nineth configuration).
  • the method for manufacturing a press-molded product includes a step of preparing a material and a step of preparing the above-mentioned mold.
  • the material includes a first metal plate and a second metal plate joined to each other.
  • the method for manufacturing a press-molded product is a process in which the upper die and the lower die are brought closer to each other, the die body is closed, and the heated material is pressed by the upper die and the lower die. With the mold body closed, the boundary between the first metal plate and the second metal plate of the material, the molding surface of the upper mold and / or the molding surface of the lower mold by the cooling means via the supply conduit. It is provided with a step of supplying a refrigerant to a gap with the relief portion of the metal, discharging the refrigerant from the gap through the discharge conduit, and locally cooling the boundary portion of the material after press working.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a pressing device 100 for hot pressing.
  • the press device 100 has substantially the same configuration as a known press device except for the die 1 according to the present embodiment.
  • the press device 100 includes a frame 2, a slide 3, a bolster 4, and bases 5 and 6 in addition to the die 1.
  • a slide 3 is attached to the frame 2 so as to be able to move up and down.
  • the slide 3 is driven by a mechanical mechanism or a hydraulic mechanism provided on the frame 2.
  • the bolster 4 is arranged below the slide 3.
  • the base 5 is attached to the lower surface of the slide 3.
  • the base 6 is arranged on the bolster 4.
  • the mold 1 includes a mold main body 11 and a cooling means 12.
  • the material is formed by the die main body 11, and the portion of the molded product in contact with the die main body 11 is continuously removed by the die main body 11.
  • the portion of the molded product that does not come into contact with the mold body 11 is cooled by the cooling means 12.
  • the mold main body 11 includes an upper mold 111 and a lower mold 112.
  • the upper die 111 and the lower die 112 extend toward the back side of the paper surface of FIG.
  • the direction in which the upper die 111 and the lower die 112 extend is referred to as a longitudinal direction
  • the direction perpendicular to the longitudinal direction and the vertical direction is referred to as a width direction.
  • the upper mold 111 is attached to the slide 3 via the base 5 so as to move up and down together with the slide 3.
  • the lower mold 112 is arranged below the upper mold 111.
  • the lower mold 112 is attached to the upper surface of the base 6.
  • the cooling means 12 includes a refrigerant supply conduit 121 and a refrigerant discharge conduit 122.
  • the cooling means 12 further includes a tank 123 for storing the refrigerant, an on-off valve 124, a pressure pump 125, and a suction pump 126.
  • the supply conduit 121 is connected to the tank 123 via a pressure pump 125.
  • the supply conduit 121 has a tip portion 121a.
  • the tip portion 121a is arranged in the vicinity of the lower mold 112, for example.
  • the tip portion 121a functions as a nozzle for discharging the refrigerant sent from the tank 123.
  • the supply conduit 121 is provided with an on-off valve 124.
  • the discharge conduit 122 is connected to the tank 123 via a suction pump 126.
  • the discharge conduit 122 has a tip portion 122a.
  • the tip portion 122a is arranged in the vicinity of the lower mold 112, for example.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 is arranged on the opposite side of the tip portion 121a of the supply conduit 121 with the lower mold 112 interposed therebetween.
  • the tip portion 122a functions as a nozzle for collecting the refrigerant into the tank 123.
  • the discharge conduit 122 may be provided with a filter for filtering the recovered refrigerant and a chiller for cooling the refrigerant.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 is configured to be accessible and separate from the mold main body 11.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 is also configured to be accessible and separate from the mold main body 11.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are each driven by the driving means 127.
  • the drive means 127 brings the tip portions 121a and 122a closer to the mold main body 11 at the same timing and separates them from the mold main body 11 at the same timing.
  • the drive means 127 operates the tip portions 121a and 122a in conjunction with the pressing of the material by the upper mold 111 and the lower mold 112.
  • the drive means 127 is, for example, a known linear actuator.
  • the linear actuator typically has a table that supports the tip 121a of the supply conduit 121 or the tip 122a of the discharge conduit 122 and a guide rail that slides the table.
  • the drive means 127 is configured to move the table by, for example, a combination of a motor and a rack and pinion mechanism, or a fluid pressure cylinder such as an air cylinder.
  • the drive means 127 may be configured to move the table by a cam mechanism that operates according to the vertical position of the slide 3.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the mold main body 11.
  • a molding surface 113 is provided on the lower surface of the upper mold 111.
  • the molding surface 113 has an upward concave shape.
  • the molding surface 113 includes a bottom surface 113a, two side surfaces 113b, and two flange surfaces 113c.
  • the bottom surface 113a, each side surface 113b, and each flange surface 113c extend in the longitudinal direction of the upper die 111.
  • the bottom surface 113a is connected to the flange surfaces 113c on both sides by the side surfaces 113b.
  • Each side surface 113b is inclined in the vertical direction so as to spread outward in the width direction toward the flange surface 113c from the side edge of the bottom surface 113a, for example.
  • the molded surface 113 has a stepped relief portion 114.
  • the relief portion 114 extends in the width direction of the upper die 111 and crosses the upper die 111. Both ends 114a and 114b of the relief portion 114 are opened on the outer surface of the mold main body 11.
  • the outer surface of the mold main body 11 is a surface of the mold main body 11 in which the upper mold 111 and the lower mold 112 are exposed in a closed state.
  • the surfaces other than the molding surface 113 that is, both end faces in the longitudinal direction, both end faces in the width direction, and the upper surface (the surface opposite to the molding surface 113) of the upper mold 111 are outside the mold main body 11. Included on the surface.
  • one end 114a is open to one end surface of the upper die 111 in the width direction.
  • the other end 114b is open to the other end surface of the upper die 111 in the width direction.
  • the region R1 on one side is high and the region R2 on the other side is low on the molded surface 113 in the longitudinal direction.
  • Regions R1 and R2 are connected, for example, via a slope.
  • a molding surface 115 is provided on the upper surface of the lower mold 112.
  • the molding surface 115 has a shape corresponding to the molding surface 113 of the upper mold 111.
  • the molding surface 115 has an upwardly convex shape corresponding to the molding surface 113 of the upper mold 111.
  • the molded surface 115 includes a top surface 115a, two side surfaces 115b, and two flange surfaces 115c.
  • the top surface 115a, each side surface 115b, and each flange surface 115c are provided on the lower mold 112 so as to correspond to the bottom surface 113a, each side surface 113b, and each flange surface 113c of the upper mold 111, respectively.
  • the top surface 115a, each side surface 115b, and each flange surface 115c extend in the longitudinal direction of the lower mold 112.
  • the top surface 115a is connected to the flange surfaces 115c on both sides by the side surfaces 115b.
  • Each side surface 115b is inclined in the vertical direction so as to spread outward in the width direction toward the flange surface 115c from the side edge of the top surface 115a, for example.
  • the molded surface 115 has a concave relief portion 116.
  • the relief portion 116 extends in the width direction of the lower mold 112 and crosses the lower mold 112. Both ends 116a and 116b of the relief portion 116 are opened on the outer surface of the mold main body 11.
  • the surfaces other than the molding surface 115 that is, both end faces in the longitudinal direction, both end faces in the width direction, and the lower surface (the surface opposite to the molding surface 115) of the lower mold 112 are outside the mold body 11. Included on the surface.
  • one end portion 116a is open to one end surface of the lower mold 112 in the width direction.
  • the end portion 116b which is the opposite end portion of the end portion 116a, is open to the other end surface of the lower mold 112 in the width direction.
  • the press-molded product is used, for example, as a member for an automobile.
  • the method for manufacturing a press-molded product according to the present embodiment includes a preparation step, a press working step, and a cooling step.
  • a die 1 including a die main body 11 and a cooling means 12 is prepared. Further, the material 7 illustrated in FIG. 3A is prepared. As shown in FIG. 3A, the material 7 includes metal plates 71, 72 joined to each other. In the present embodiment, the end faces of the metal plates 71 and 72 are joined to each other. That is, the material 7 is a tailored blank.
  • the material 7 may be, for example, a tailor weld blank obtained by butt-welding separate metal plates 71 and 72, or the thickness of one metal plate may be changed for each part to obtain metal plates 71 and 72. It may be a tailor-rolled blank.
  • the metal plates 71 and 72 are typically steel plates.
  • the metal plates 71 and 72 may be, for example, steel plates (plated steel plates) that have been subjected to zinc plating treatment, aluminum plating treatment, or the like, or steel plates that have not been plated (so-called bare materials). good.
  • the plate thickness of the metal plate 71 is larger than the plate thickness of the metal plate 72. Therefore, on one surface of the material 7, a step is formed at the boundary portion 73 between the metal plate 71 and the metal plate 72.
  • the boundary portion 73 is a portion of the material 7 whose plate thickness changes, and is, for example, a joint portion between the end surface of the metal plate 71 and the end surface of the metal plate 72. On the opposite surface of the material 7, there is no step due to the difference in plate thickness between the metal plates 71 and 72.
  • the boundary portion of the metal plates 71 and 72 is formed due to welding defects such as underfill and overfill, or the misalignment of the metal plates 71 and 72. Steps or irregularities may occur on 73.
  • the material 7 is heated to a temperature suitable for hot pressing prior to the press working process.
  • the upper die 111 and the lower die 112 are relatively close to each other to close the mold main body 11, and the forming surface 113 of the upper die 111 and the forming surface 115 of the lower die 112 are used.
  • the heated material 7 is pressed. More specifically, the material 7 is placed on the lower mold 112 with the side of both sides of the material 7 having a step on the boundary portion 73 between the metal plate 71 and the metal plate 72 facing upward. ..
  • By lowering the slide 3 (FIG.
  • the upper mold 111 is lowered toward the lower mold 112 on which the material 7 is placed.
  • the cooling means 12 shown in FIG. 1 has already operated the pressure feed pump 125 and the suction pump 126.
  • the on-off valve 124 is closed, the refrigerant is not discharged from the tip portion 121a of the supply conduit 121.
  • the upper die 111 descends to the bottom dead center, the material 7 is pressed by the forming surface 113 of the upper die 111 and the forming surface 115 of the lower die 112.
  • FIG. 3C is a side view of the upper mold 111 reaching the bottom dead center, that is, the mold main body 11 in the closed state.
  • a stepped relief portion 114 is provided on the molding surface 113 of the upper die 111 at a position corresponding to the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 in the material 7. More specifically, in the molded surface 113, a relief portion 114 is provided in a portion directly above the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 and a portion in the vicinity thereof. Therefore, when the mold main body 11 is closed, a gap C1 is generated between the relief portion 114 and the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72.
  • the length of the gap C1 in the longitudinal direction of the upper die 111 is set in consideration of the movement of the boundary portion 73 during molding and the like.
  • the length of the gap C1 (double-headed arrow in FIG. 3C) is preferably 5.0 mm or more and 20.0 mm or less.
  • the upper region R1 comes into contact with the thick metal plate 71 and is on the lower side.
  • the region R2 comes into contact with the metal plate 72 having a small plate thickness.
  • the slope connecting the regions R1 and R2 of the molded surface 113 is non-contact with the material 7. Further, the portion of the upper region R1 adjacent to the slope does not come into contact with the material 7. For example, in the region R1, the range of 1.0 mm to 20.0 mm in the longitudinal direction of the upper die 111 from the slope does not come into contact with the material 7.
  • the difference in height (step) between the regions R1 and R2 is substantially the difference in thickness between the metal plates 71 and 72.
  • the ratio of the plate thickness of the metal plate 71 to the plate thickness of the metal plate 72 is, for example, 2.0 or less, and the maximum plate thickness of the material 7 is, for example, 5.0 mm or less.
  • the ratio of the plate thickness of the metal plate 71 to the plate thickness of the metal plate 72 is larger than 1.0.
  • the ratio of the plate thickness of the metal plate 71 to the plate thickness of the metal plate 72 may be 1.0. That is, the plate thicknesses of the metal plates 71 and 72 may be the same.
  • a concave relief portion 116 is provided at a position corresponding to the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 in the material 7. More specifically, in the molded surface 115, a relief portion 116 is formed in a portion directly below the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 and a portion in the vicinity thereof. Therefore, when the mold main body 11 is closed, a gap C2 is generated between the relief portion 116 and the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72. The length of the gap C2 in the longitudinal direction of the lower mold 112 (double arrow in FIG.
  • the length of the relief portion 116 is 5.0 mm or more and 20.0 mm or less in consideration of the movement of the boundary portion 73 during molding. Is preferable.
  • the depth of the relief portion 116 may be constant throughout or may vary along the direction in which the relief portion 116 extends.
  • the minimum depth (lower limit of the depth) of the relief portion 116 is, for example, 0.5 mm in consideration of stable flow of the refrigerant described later. There is no particular limitation on the maximum depth (upper limit of the depth) of the relief portion 116.
  • the depth of the relief portion 116 is, for example, the length of the relief portion 116 described above from the viewpoint of cooling efficiency. It can be less than or equal to.
  • the concave relief portion 116 on the lower mold 112 side is provided at a position substantially facing the stepped relief portion 114 on the upper mold 111 side.
  • the relief portions 114 and 116 are arranged so that at least a part of the gaps C1 and C2 overlap with the mold main body 11 closed.
  • the gap C1 between the relief portion 114 of the upper mold 111 and the material 7 and the gap C2 between the relief portion 116 of the lower mold 112 and the material 7 are cooled with the mold main body 11 closed.
  • the refrigerant is supplied by means 12 (FIG. 1).
  • the refrigerant cools the non-contact portion of the press-molded product 8 molded from the material 7, that is, the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72.
  • the refrigerant is typically water.
  • the refrigerant may be, for example, a solution containing a scale removing agent, a solution containing an antioxidant, or oil.
  • the portion in contact with the die main body 11 is heat-extracted by the die main body 11.
  • the mold main body 11 is shown as a cross section (cross section) cut perpendicular to the longitudinal direction at the position of the boundary portion 73.
  • the cross section of the mold main body 11 is partially shown.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are driven by the driving means 127 (FIG. 1) immediately before the mold body 11 closes, and approaches the mold body 11.
  • the tip portions 121a and 122a approach the mold body 11 from both sides in the width direction.
  • the tip portions 121a and 122a reach a predetermined position and stop when the mold main body 11 is closed.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 is connected to the end portions 114a, 116a of the relief portions 114, 116.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 is connected to the end portions 114a, 116a of the relief portions 114, 116 by being inserted between the upper mold 111 and the lower mold 112.
  • the cooling means 12 opens the on-off valve 124 when the upper mold 111 reaches the bottom dead center and the mold main body 11 closes.
  • the pressure pump 125 that pumps the refrigerant of the tank 123 Since the pressure pump 125 that pumps the refrigerant of the tank 123 is constantly operating, when the on-off valve 124 is opened, the refrigerant of the tank 123 flows to the tip portion 121a of the supply conduit 121 and is discharged from the tip portion 121a. The refrigerant is discharged from the tip portion 121a substantially at the same time as the upper die 111 reaches the bottom dead center. As a result, the refrigerant is supplied to the gaps C1 and C2 between the relief portions 114 and 116 and the press-molded product 8.
  • the refrigerant flows through the gaps C1 and C2 extending in the width direction of the mold main body 11 and cools the boundary portion 73 between the metal plates. It is preferable that a sealing material 121b is attached to the outer peripheral surface of the tip portion 121a in order to prevent leakage of the refrigerant from between the tip portion 121a and the upper die 111 or the lower die 112.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 is connected to the other end portions 114b, 116b of the relief portions 114, 116.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 is connected to the other end portions 114b, 116b of the relief portions 114, 116 by being inserted between the upper mold 111 and the lower mold 112.
  • the cooling means 12 sucks and recovers the refrigerant flowing through the gaps C1 and C2 from the tip portion 122a by the suction pump 126 that is constantly operating.
  • a sealing material 122b is attached to the outer peripheral surface of the tip portion 122a in order to prevent leakage of the refrigerant from between the tip portion 122a and the upper die 111 or the lower die 112.
  • the refrigerant sucked from the gaps C1 and C2 passes through the discharge conduit 122 and is returned to the tank 123.
  • the refrigerant is filtered and cooled before returning to the tank 123 by, for example, a filter and a chiller (not shown) provided in the discharge conduit 122.
  • the cooling means 12 closes the on-off valve 124 and stops the supply of the refrigerant to the gaps C1 and C2. Further, the cooling means 12 drives the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 by the driving means 127 (FIG. 1). As a result, the tip portions 121a and 122a are separated from the mold main body 11 and returned to the initial position. After that, the completed press-molded product 8 is removed from the die main body 11.
  • a stepped relief portion 114 is provided at a position corresponding to the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72.
  • a concave relief portion 116 is provided at a position corresponding to the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72. Therefore, the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 does not come into contact with the upper die 111 and the lower die 112 during the press working. Therefore, even if a step or unevenness is present at the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72, it is possible to prevent the upper die 111 and the lower die 112 from being damaged by the step or unevenness.
  • a gap C1 is generated between the relief portion 114 of the molding surface 113 of the upper mold 111 and the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 with the mold main body 11 closed.
  • a gap C2 is formed between the relief portion 116 of the molding surface 115 of the lower mold 112 and the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 with the mold main body 11 closed.
  • the refrigerant flowing through the gaps C1 and C2 can cool the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 even though the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 is not in contact with the mold body 11. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the cooling rate of the boundary portions 73 of the metal plates 71 and 72, and it is possible to obtain a uniformly hardened press-molded product 8.
  • the concave relief portion 116 is provided on the molding surface 115 of the lower mold 112 and the refrigerant is not supplied to the gap C2 between the relief portion 116 and the material 7, the high temperature region of the material 7 extends to the outside of the relief portion 116. Expanding.
  • the present inventors set the width (length in the longitudinal direction of the die body) of the gap C1 between the stepped relief portion 114 and the material 7 (press molded product 8) to L1 and the relief portion.
  • the width of the high temperature region in 114 (the length in the longitudinal direction of the mold body) is W1
  • the plate thickness ratio of the metal plates 71 and 72 thickness of the thicker metal plate 71 / plate of the thinner metal plate 72.
  • the present inventors have set the width of the gap C2 between the concave relief portion 116 and the material 7 (the length in the longitudinal direction of the mold main body) to L2, and the width of the high temperature region protruding from the relief portion 116 (the mold main body).
  • the change in the width W2 in the high temperature region when the width L2 of the gap C2 and the plate thickness ratio Rt are changed is confirmed by numerical analysis.
  • the plate thickness of the thicker metal plate 71 was set to 3.2 mm. 5 and 6 are diagrams in which the analysis results are plotted.
  • the cooling means 12 of the mold 1 is a material generated by providing relief portions 114 and 116 in the mold main body 11 and creating gaps C1 and C2 between the mold main body 11 and the mold 1 main body 11. Cool the high temperature region of 7. That is, the cooling means 12 can cool the high temperature region generated in the relief portions 114 and 116 and the high temperature region generated adjacent to the concave relief portion 116 in the material 7. As expressed by the above relational expression, these high temperature regions have an upper limit in width, and are locally generated in the material 7 when the mold main body 11 is provided with relief portions 114 and 116.
  • the coefficients or constants of the relational expressions (1) and (2) may vary slightly depending on the conditions such as the thickness of the metal plate. However, the fluctuation range of the coefficient or constant is ⁇ 10% at the most, and the relationship expressed by each equation does not substantially change.
  • the widths L1 and L2 of the gaps C1 and C2 between the relief portions 114 and 116 and the material 7 (press molded product 8) are small, the contact area of the refrigerant with the metal plates 71 and 72 and the boundary portion 73 becomes small, so that the refrigerant It is necessary to make up for the lack of cooling performance with the flow velocity of.
  • the flow velocity of the refrigerant passing through the gaps C1 and C2 is increased, the pressure loss increases due to the small cross section of the flow path of the gaps C1 and C2.
  • the widths L1 and L2 of the gaps C1 and C2 are preferably set to 5.0 mm or more and 20.0 mm or less in consideration of this point in addition to the movement of the boundary portion 73 during molding.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 for discharging the refrigerant and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 for collecting the refrigerant are separate from the mold main body 11. In the present embodiment, it is not necessary to process the mold main body 11 in order to supply and discharge the refrigerant into the mold main body 11. Further, the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 start approaching the mold body 11 immediately before the mold body 11 closes, and are in predetermined positions when the mold body 11 closes. To reach. The tip portion 121a of the supply conduit 121 discharges the refrigerant substantially at the same time as the upper die 111 reaches the bottom dead center.
  • the refrigerant can be quickly supplied to the gaps C1 and C2. Further, the refrigerant flowing through the gaps C1 and C2 from the tip portion 122a of the discharge conduit 122 and cooling the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 can be quickly recovered.
  • one end 114a, 116a of the relief portions 114, 116 is open to the outer surface of the mold main body 11.
  • the other ends 114b and 116b of the relief portions 114 and 116 are also open to the outer surface of the mold body 11.
  • the cooling means 12 has a gap between the relief portions 114, 116 and the boundary portion 73 of the metal plates 71, 72 from one end 114a, 116a side of the relief portions 114, 116 toward the other end 114b, 116b side.
  • a refrigerant is passed through C1 and C2.
  • the refrigerant evaporates in the gaps C1 and C2 to generate steam or bubbles are generated in the refrigerant, the steam and bubbles are swept away by the refrigerant and do not stay in the gaps C1 and C2. Therefore, there is no portion where the refrigerant does not reach the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72, and the boundary portion 73 can be cooled uniformly. Further, since the flow rate of the refrigerant is substantially constant over the entire length of the gaps C1 and C2, the entire boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 can be uniformly exhausted.
  • the cooling means 12 causes the refrigerant to flow in a predetermined direction from the end portions 114a, 116a side of the relief portions 114, 116 to the end portions 114b, 116b side. Therefore, the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 can be uniformly cooled without the retention of the refrigerant, steam, or air bubbles.
  • the cross-sectional shape of the relief portions 114, 116 in the mold main body 11 perpendicular to the extending direction of the relief portions 114, 116 is constant. Therefore, although the shape of the boundary portion 73 may change due to changes in welding conditions or the boundary portion 73 may move due to molding, the cross-sectional area of the gaps C1 and C2 (flow path cross-sectional area) covers the entire length of the gaps C1 and C2. It is substantially constant. As a result, the flow velocity of the refrigerant flowing in the gaps C1 and C2 in the predetermined direction becomes substantially constant over the entire length of the gaps C1 and C2.
  • the heat transfer coefficient between the refrigerant and the relief portions 114 and 116 of the die main body 11 becomes uniform over the entire length of the gaps C1 and C2, and the temperature of the press-molded product 8 after cooling can be stabilized.
  • the temperature of the refrigerant is considerably lower than the temperature of the press-molded product 8 immediately after molding. Therefore, the influence of the temperature change of the refrigerant flowing in the gaps C1 and C2 can be ignored. That is, the difference between the heat transfer coefficient in the vicinity of one end 114a, 116a of the relief portions 114, 116 and the heat transfer coefficient in the vicinity of the other ends 114b, 116b is negligibly small.
  • the gaps C1 and C2 between the relief portions 114 and 116 and the boundary portions 73 of the metal plates 71 and 72 are linear without any bent or curved portion in the vertical view of the mold main body 11. That is, in the vertical view of the mold main body 11, the relief portions 114 and 116 are linear with respect to the extending direction of the relief portions 114 and 116. Therefore, the gaps C1 and C2 are substantially or substantially linear. Therefore, the change in the direction of the refrigerant flowing through the gaps C1 and C2 is minimized. As a result, an increase in the pressure at which the refrigerant tends to leak from the gaps C1 and C2 is suppressed. As a result, it is possible to suppress the leakage of the refrigerant to the outside of the gaps C1 and C2.
  • the refrigerant circulation system can be miniaturized.
  • FIG. 7 is a front view showing a schematic configuration of a pressing device 100A for hot pressing.
  • the press device 100A includes a die 1A according to the second embodiment.
  • the mold 1A is different from the mold 1 according to the first embodiment mainly in the configuration of the cooling means 12A.
  • the cooling means 12A includes the refrigerant supply conduit 121 and the discharge conduit 122 as in the first embodiment. However, unlike the first embodiment, the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are not movable. In the present embodiment, the tip portions 121a and 122a are through holes formed in the lower mold 112.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 opens at one end surface of the lower mold 112 in the width direction and the molding surface 115 of the lower mold 112.
  • the tip portion 121a is open to the relief portion 116 (FIG. 2) of the molding surface 115. More specifically, the tip portion 121a is open at or near one end portion 116a of the relief portion 116.
  • the main body portion 121c of the supply conduit 121 is fixed to one end surface of the lower mold 112 in the width direction so as to communicate with the tip portion 121a.
  • the main body portion 121c is connected to the tank 123 via a pressure pump 125.
  • the main body portion 121c is provided with an on-off valve 124.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 opens to the other end surface of the lower mold 112 in the width direction and the molding surface 115 of the lower mold 112.
  • the tip portion 122a is open to the relief portion 116 (FIG. 2) of the molding surface 115. More specifically, the tip portion 122a is open at or near the other end portion 116b of the relief portion 116.
  • the main body portion 122c of the discharge conduit 122 is fixed to the other end surface of the lower mold 112 in the width direction so as to communicate with the tip portion 122a.
  • the main body portion 122c is connected to the tank 123 via a suction pump 126.
  • a sealing material 128 is provided on the molding surface 115 of the lower mold 112.
  • the sealing material 128 is arranged at both ends of the molding surface 115 in the width direction.
  • one of the sealing materials 128 is arranged outside the opening of the tip portion 121a of the supply conduit 121 in the width direction.
  • the other sealing material 128 is arranged outside the opening of the tip portion 122a of the discharge conduit 122 in the width direction.
  • Each sealing material 128 is preferably made of a heat resistant material.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a press-molded product using the press device 100A.
  • the cooling of the boundary portion 73 between the metal plates in the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.
  • the mold main body 11 is shown as a cross section (cross section) cut perpendicular to the longitudinal direction at the position of the boundary portion 73.
  • FIG. 8 partially shows a cross section of the mold main body 11.
  • the cooling means 12A supplies the refrigerant to the gaps C1 and C2 through the supply conduit 121 in a state where the mold main body 11 is closed, and the refrigerant is supplied to the gaps C1 and C2 through the discharge conduit 122. Refrigerant is discharged from C1 and C2.
  • the cooling means 12A opens the on-off valve 124 when the upper mold 111 reaches the bottom dead center and the mold main body 11 closes, and discharges the refrigerant of the tank 123 from the tip portion 121a of the supply conduit 121. As a result, the refrigerant is supplied to the gaps C1 and C2 between the relief portions 114 and 116 and the press-molded product 8.
  • the cooling means 12A sucks and recovers the refrigerant flowing through the gaps C1 and C2 from the tip portion 122a of the discharge conduit 122 by the suction pump 126.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing the sealing material 128 that seals the one ends 114a and 116a of the relief portions 114 and 116.
  • the upper die 111 is omitted in FIG.
  • the sealing material 128 preferably has a shape that surrounds the opening of the tip portion 121a of the supply conduit 121 together with the end face of the press-molded product 8.
  • the upper surface of the sealing material 128 preferably has a shape corresponding to the stepped relief portion 114 (FIG. 2) of the upper die 111.
  • the lower surface of the sealing material 128 preferably has a shape corresponding to the concave relief portion 116 of the lower mold 112.
  • the sealing material 128 that seals the other ends 114b, 116b of the relief portions 114, 116 also has a shape that surrounds the opening of the tip portion 122a of the discharge conduit 122 together with the end surface of the press-molded product 8.
  • the upper surface of the sealing material 128 preferably has a shape corresponding to the stepped relief portion 114 of the upper die 111.
  • the lower surface of the sealing material 128 preferably has a shape corresponding to the concave relief portion 116 of the lower mold 112. That is, the sealing materials 128 provided at both ends of the molding surface 115 of the lower mold 112 are substantially plane-symmetrical with respect to the sealed end faces of the press-molded product 8.
  • the gap C1 between the relief portions 114, 116 of the mold main body 11 and the boundary portion 73 between the metal plates Refrigerant is supplied to C2. Therefore, even though the boundary portion 73 between the metal plates is not in contact with the mold main body 11, the boundary portion 73 can be cooled. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the cooling rate of the boundary portion 73 between the metal plates, and it is possible to obtain a uniformly hardened press-molded product 8.
  • a through hole is formed in the lower mold 112 as the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122.
  • the cooling means 12A causes the refrigerant to flow from one end 114a, 116a side of the relief portions 114, 116 to the other end 114b, 116b side. Therefore, it is not necessary to provide a hole for discharging the refrigerant in the middle of the relief portions 114 and 116. That is, it is not necessary to provide a large number of through holes in the mold body 11. Therefore, even in the case of this embodiment, maintenance of the mold main body 11 is easy.
  • the method for manufacturing the press-molded product 8 according to the present embodiment includes a trim step performed between the press working step and the cooling step.
  • 10A to 10C are schematic views for explaining the manufacturing method of the press-molded product 8 according to the present embodiment.
  • 10A to 10C show the mold main body 11 in a cross section (cross section) cut perpendicular to the longitudinal direction at the position of the boundary portion 73 between the metal plates.
  • trim mechanisms 9 are provided on both sides of the mold main body 11 in the width direction.
  • the trim mechanism 9 is included in the mold including the mold main body 11 and the cooling means 12.
  • the trim mechanism 9 is a known trim mechanism used in a general pressing device.
  • Each of the trim mechanisms 9 includes, for example, a cutting tool 91 and a lower mold guard 92 configured to be able to move up and down.
  • the lower end of the blade 91 is located above the flange surface 113c included in the molding surface 113 of the upper die 111 before the upper die 111 reaches the bottom dead center.
  • the upper surface of the lower mold guard 92 is arranged at substantially the same position as the flange surface 115c included in the molding surface 115 of the lower mold 112 in the vertical direction.
  • the blade 91 rises after each end of the press-molded product 8 in the width direction is cut.
  • the lower guard 92 also rises, and the blade 91 and the lower guard 92 return to their initial positions.
  • Each cut piece 81 of the press-molded product 8 is removed by, for example, a removing means before the lower mold guard 92 returns to the initial position.
  • the removing means is a discharge hole 93 provided in each lower mold guard 92.
  • Each cut piece 81 of the press-molded product 8 falls into the discharge hole 93 of the lower mold guard 92 and is discharged from the lower end of the discharge hole 93.
  • the cooling means 12 configured in the same manner as in the first embodiment has the tip portion 121a of the supply conduit 121 attached to the mold main body 11 by the driving means 127 (FIG. 1). They are brought close to each other and connected to the one ends 114a and 116a of the relief portions 114 and 116. Further, in the cooling means 12, the tip portion 122a of the discharge conduit 122 is brought close to the mold main body 11 by the driving means 127, and is connected to the other ends 114b, 116b of the relief portions 114, 116.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 can be approached and separated from the mold main body 11 as in the first embodiment.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 is in the width direction of the die body 11. It is crimped to one end surface of.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 is crimped to the other end surface of the mold body 11 in the width direction.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are connected to the one end portions 114a, 116a and the other end portions 114b, 116b of the relief portions 114, 116, respectively.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are also crimped to the lower guard 92, respectively.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 has a shield 121d.
  • the shield 121d covers the one end portions 114a, 116a of the relief portions 114, 116 from the one end surface side in the width direction of the mold main body 11.
  • the shield 121d comes into contact with one end surface of the mold main body 11 in the width direction and the lower mold guard 92 to cover one ends 114a and 116a of the relief portions 114 and 116.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating the tip portion 121a of the supply conduit 121.
  • the shield 121d includes the sealing material 121e at one end surface of the mold main body 11 in the width direction and at the end edge in contact with the lower mold guard 92.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 has a shield 122d similar to the tip portion 121a of the supply conduit 121.
  • the shield 122d covers the other end portions 114b, 116b of the relief portions 114, 116 from the other end surface side in the width direction of the mold main body 11.
  • the shield 122d contacts the other end surface of the mold main body 11 in the width direction and the lower mold guard 92, and covers the other end portions 114b, 116b of the relief portions 114, 116.
  • the shield 122d preferably contains a sealing material at the other end surface of the mold main body 11 in the width direction and at the end edge in contact with the lower mold guard 92.
  • the cooling means 12 opens the on-off valve 124 (FIG. 1) and the tank 123 (FIG. 1). ) Is discharged from the tip portion 121a of the supply conduit 121.
  • the refrigerant is supplied to the gaps C1 and C2 between the relief portions 114 and 116 and the press-molded product 8.
  • the cooling means 12 sucks and recovers the refrigerant flowing through the gaps C1 and C2 from the tip portion 122a of the discharge conduit 122.
  • the boundary portion 73 between the metal plates can be cooled. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the cooling rate of the boundary portion 73 between the metal plates, and it is possible to obtain a uniformly hardened press-molded product 8.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are crimped to the mold main body 11 and the lower mold guard 92.
  • the tip of the supply conduit 121 The portion 121a and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 can be crimped only to the mold main body 11.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 may be crimped only to one end surface of the mold main body 11 in the width direction, and the tip portions 121a alone may cover the end portions 114a and 116a of the relief portions 114 and 116.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 may be crimped only to the other end surface of the mold body 11 in the width direction, and the tip portion 122a alone may cover the other ends 114b, 116b of the relief portions 114, 116.
  • the shields 121d and 122d are, for example, hollow hemispheres (semicircular when viewed in a cross section cut perpendicular to the longitudinal direction).
  • a stepped relief portion 114 is provided on the molding surface 113 of the upper mold 111, and a concave relief portion 116 is provided on the molding surface 115 of the lower mold 112.
  • the cross-sectional shape of the relief portions 114 and 116 can be a shape along an elliptical shape (dashed-dotted line).
  • the relief portions 114 and 116 may have a cross-sectional shape along a perfect circle, a square, a rectangle, or the like.
  • the cross-sectional shape of the relief portions 114 and 116 may be a shape along a convex polygon having a pentagon or more that is axisymmetric in the longitudinal direction or the vertical direction.
  • the relief portions 114 and 116 can have a substantially circular shape, an oval shape, or a cross-sectional shape along a line-symmetrical convex polygon.
  • the inner surfaces of the relief portions 114 and 116 can be shaped so that there is no protruding portion in the gaps C1 and C2 which are the flow paths of the refrigerant.
  • the elliptical shape referred to here is a concept that includes not only an ellipse according to a geometric definition but also a shape similar to an ellipse such as an oval track shape or an oval shape.
  • the specific surface area (cross-sectional circumference / cross-sectional area) of the relief portions 114, 116 becomes small. Since the refrigerant easily flows through the gaps C1 and C2 between the relief portions 114 and 116 and the press-molded product 8, the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 can be effectively cooled.
  • the cross-sectional shape of the relief portion represents the shape of the cross section perpendicular to the extending direction of the relief portion.
  • the cross-sectional shape of the relief portions 114 and 116 is the cross section of the tip portions 121a and 122a. It is preferable that it substantially matches the shape. As a result, the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 can be more reliably connected to the relief portions 114 and 116.
  • this relief portion is referred to as a stepped relief portion.
  • the relief portion 114 is formed so as to have a cross-sectional shape along an elliptical shape, a part of the relief portion 114 is formed from the region R1 on the upper stage side on the molding surface 113 of the upper mold 111. Is also dented upward.
  • the relief portion 114 exemplified in FIG. 12 is also referred to as a stepped relief portion 114. ..
  • a stepped relief portion 114 is provided on the molding surface 113 of the upper mold 111, and a concave relief portion 116 is provided on the molding surface 115 of the lower mold 112. That is, although relief portions are provided for both the molding surface 113 of the upper mold 111 and the molding surface 115 of the lower mold 112, either the molding surface 113 of the upper mold 111 or the molding surface 115 of the lower mold 112 is provided.
  • a relief portion may be provided only on the surface. In this case, it is preferable that the relief portion is a stepped relief portion. For example, when the stepped relief portion 114 is provided only on the molding surface 113 of the upper mold 111, as shown in FIG.
  • the relief portion 114 is substantially along a circular, elliptical, or line-symmetrical convex polygon. It is preferable to have an elliptical cross-sectional shape. Similarly, if a stepped relief is provided only on the molding surface 115 of the lower mold 112, the relief may have a cross-sectional shape that is substantially circular, elliptical, or along a line-symmetrical convex polygon. preferable.
  • both the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are configured to be accessible and separate from the mold main body 11.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 are through holes provided in the lower mold 112, respectively.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 may be configured by various combinations of the first to third embodiments.
  • one of the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 can be approached and separated from the mold main body 11 as in the first or third embodiment, and the other is the second embodiment. It can be a through hole provided in the mold main body 11 as in the form. Further, for example, of the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122, one is inserted between the upper mold 111 and the lower mold 112 as in the first embodiment, and the other is the third embodiment. It can also be crimped to the end face of the mold body 11 as in the form.
  • the tip portions 121a and 122a that can approach and separate from the mold main body 11 and the tip portion that is a through hole provided in the mold main body 11 Both 121a and 122a may be provided.
  • the through holes do not necessarily have to be formed in the lower mold 112.
  • the tip portion 121a or the tip portion 122a may be a through hole formed in the upper mold 111 and opened in the molding surface 113.
  • the refrigerant is supplied from the tip portion 121a of the supply conduit 121 to both the relief portion 114 of the upper mold 111 and the relief portion 116 of the lower mold 112, and the gap between the relief portions 114 and 116 and the press-molded product 8 is provided.
  • Refrigerants are flowing in the same direction in C1 and C2.
  • the flow direction of the refrigerant can be reversed between the gap C1 and the gap C2.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 may be provided corresponding to the relief portions 114 and 116, respectively.
  • the tip portion 121a of the supply conduit 121 corresponding to the relief portion 114 and the tip portion 122a of the discharge conduit 122 corresponding to the relief portion 116 are provided on one end side of the mold main body 11 in the width direction, and the mold main body 11 is provided.
  • the tip portion 122a of the discharge conduit 122 corresponding to the relief portion 114 and the tip portion 121a of the supply conduit 121 corresponding to the relief portion 116 are provided.
  • the refrigerant flowing through the gap C1 on the upper die 111 side and the refrigerant flowing through the gap C2 on the lower die 112 side become countercurrent, and the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 can be cooled more uniformly.
  • the cooling means 12 has one tip portion 121a of the supply conduit 121.
  • a plurality of tip portions 121a of the supply conduit 121 as the refrigerant supply nozzles may be provided.
  • a plurality of tip portions 121a of the supply conduit 121 are provided, it is preferable that a plurality of tip portions 122a of the discharge conduit 122 as a refrigerant recovery nozzle are also provided correspondingly.
  • the number and shape of the tip portions 121a and 122a can be changed as appropriate.
  • the press-molded product 8 is manufactured using the material 7 including two metal plates 71 and 72 having different plate thicknesses.
  • a material containing three or more metal plates can also be used in the production of the press-molded product 8.
  • a plurality of relief portions may be provided in the mold main body 11 according to the boundary portion 73 of each metal plate, and cooling means 12 or 12A may be provided for each relief portion.
  • the tank 123, the pressure pump 125, the suction pump 126, and the like may be shared among a plurality of cooling means.
  • the material of the press-molded product 8 it is also possible to use a material containing a plurality of metal plates having the same plate thickness but different strengths (materials).
  • the material 7A shown in FIGS. 14 and 15 is a tailor weld blank obtained by butt-welding metal plates 71A and 72A. As shown in FIG. 14, even if the metal plates 71A and 72A have the same plate thickness, if underfill occurs during welding, a recess is formed at the boundary portion 73A of the metal plates 71A and 72A, and the plate of the material 7A is formed. The thickness varies partially at the boundary portion 73A. Further, as shown in FIG. 15, even if the metal plates 71A and 72A have the same plate thickness, if overfill occurs during welding, a convex portion is formed at the boundary portion 73A of the metal plates 71A and 72A, and the material is used.
  • each relief portion 116 of the upper die 111 and the lower die 112 has a cross-sectional shape along a rectangle shown by a two-dot chain line.
  • the material used for manufacturing the press-molded product 8 may be a patchwork blank.
  • the patchwork blank is formed by stacking a metal plate as a reinforcing material on a metal plate as a blank body, so that there is a step on the peripheral portion of the reinforcing material.
  • the molding surface 113 or the lower mold of the upper mold 111 is formed along the peripheral portion of the reinforcing material so that the peripheral portion of the reinforcing material does not interfere with the mold main body 11.
  • a stepped relief portion may be provided on the molding surface 115. As a result, a gap is formed between the peripheral edge portion of the reinforcing material and the molding surface 113 of the upper mold 111 or the molding surface 115 of the lower mold, so that the refrigerant can be supplied to this gap.
  • the press-molded product 8 molded from the patchwork blank is visually reinforced by forming a recess corresponding to the plate thickness of the reinforcing material on the molding surface 115 of the lower mold 112 at a position corresponding to the reinforcing material.
  • the material may be flush with the blank body.
  • a relief portion can be provided at a position corresponding to the peripheral edge portion of the reinforcing material on the molding surface 113 of the upper die 111. That is, when the material of the press-molded product 8 includes two or more metal plates and there is a boundary portion between the metal plates, one of the molded surfaces 113 and 115 or one of the molded surfaces 113 and 115 regardless of the plate thickness and shape of each metal plate. In both cases, a concave or stepped relief portion can be provided at a position corresponding to the boundary portion.
  • the one end portions 114a and 116a of the relief portions 114 and 116 are opened to one end surface in the width direction of the mold main body 11, and the other end portions 114b and 116b of the relief portions 114 and 116 are the mold main body. It opens to the other end surface in the width direction of 11.
  • the mold body 11 opens so that one of both ends of the relief portions 114 and 116 opens to one end surface of the mold body 11 in the longitudinal direction and the other opens to the other end surface of the mold body 11 in the longitudinal direction. Can also be configured.
  • both ends of the relief portions 114 and 116 may be opened to the end face in the width direction of the mold main body 11, and the other may be opened to the end face in the longitudinal direction of the mold main body 11. Further, both ends of the relief portions 114 and 116 may be opened to the same end face in the width direction or the longitudinal direction of the mold main body 11.
  • the relief portions 114 and 116 may be appropriately formed in a shape corresponding to the boundary portions 73 and 73A between the metal plates so that the boundary portions 73 and 73A between the metal plates do not interfere with the mold main body 11.
  • the relief portions 114 and 116 having a constant cross-sectional shape perpendicular to the extending direction are exemplified, but the cross-sectional shapes of the relief portions 114 and 116 may be different with respect to the flow direction of the refrigerant. Further, the relief portions 114 and 116 do not have to be linear with respect to the extending direction of the relief portions 114 and 116.
  • the relief portion 114 or 116 is formed along the peripheral edge portion of the reinforcing material, and therefore has an end portion that opens to the outer surface of the die main body 11. Often not. In such a case, by forming a through hole in the mold main body 11 for communicating the relief portions 114 and 116 with the outside, the refrigerant is supplied to the relief portions 114 and 116, and the refrigerant is discharged from the relief portions 114 and 116. It becomes possible.
  • a through hole can be treated as the tip portions 121a, 122a of the supply conduit 121 and the discharge conduit 122 as in the second embodiment.
  • the movable tip portions 121a, 122a can be connected to such a through hole at a desired timing.
  • the boundary portion 73 of the metal plates 71 and 72 is cooled by the refrigerant supplied by the cooling means 12 and 12A, and the region other than the boundary portion 73 is gold. Heat is removed only by contact with the mold body 11.
  • the region other than the boundary portion 73 can be cooled with a refrigerant by using a cooling means separate from the cooling means 12 and 12A.
  • a cooling means separate from the cooling means 12 and 12A.
  • Mold 11 Mold body 111: Upper mold 112: Lower mold 113, 115: Molding surface 114, 116: Relief part 114a, 114b, 116a, 116b: End part 12, 12A: Cooling means 121: Supply Conduit 122: Discharge conduit 121a, 122a: Tip 7,7A: Material 8: Press-molded product

Landscapes

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Abstract

金型(1)は、上型(111)及び下型(112)を含む金型本体(11)と、冷却手段(12)とを備える。上型(111)の成形面(113)及び下型(112)の成形面(115)の少なくとも一方は、凹状又は段状の逃がし部(114,116)を有する。逃がし部(114,116)は、成形面(113,115)のうち、素材(7)の金属板(71,72)の境界部分(73)に対応する位置に、金型本体(11)が閉じた状態で境界部分(73)との間に隙間(C1,C2)が生じるように形成されている。冷却手段(12)は、金型本体(11)が閉じた状態で供給導管(121)を介して隙間(C1,C2)に冷媒を供給し、排出導管(122)を介して隙間(C1,C2)から冷媒を排出して境界部分(73)を局所的に冷却する。

Description

金型及びプレス成形品の製造方法
 本開示は、金型に関し、より詳細には、互いに接合された第1金属板及び第2金属板を含む素材にプレス加工を施すための金型に関する。また、本開示は、プレス成形品の製造方法に関する。
 自動車の車体等に用いられる部材は、例えば、熱間プレスによって製造される。熱間プレスでは、加熱された板状の素材を金型によってプレス加工し、所定の形状に成形した後、成形品を金型内で冷却して焼入れする。熱間プレスは、高強度部材を容易に得られる工法として広く普及している。
 従来、部材の高機能化を図るため、例えばテーラードブランクやパッチワークブランク等といった、複数の金属板を含む素材が利用されている。テーラードブランクは、板厚及び強度(材質)の少なくとも一方が異なる複数の金属板から構成される素材である。テーラードブランクの種類として、複数の金属板がレーザ溶接等で突き合わせ接合されてなるテーラーウェルドブランクや、金属板の圧延時に部位ごとに板厚を変更して形成されるテーラーロールドブランク等が挙げられる。パッチワークブランクは、複数の金属板を重ね合わせて接合することにより、その一部分が厚肉化された素材である。
 例えば、テーラーロールドブランクや、板厚が異なる複数の金属板からなるテーラーウェルドブランクでは、金属板同士の境界部分に段差が存在する。テーラーウェルドブランクの場合、各金属板の板厚が同じであっても、溶接時の材料の溶融量次第で、溶接部が凹むアンダーフィルや、溶接部が盛り上がるオーバーフィルが発生するため、金属板同士の境界部分で板厚が変化する。パッチワークブランクでは、ブランク本体としての金属板に補強材としての小さな金属板が重ね合わされているため、補強材の周縁部分に段差が存在する。
 このように、板厚及び強度の少なくとも一方が異なる複数の金属板を含む素材では、金属板同士の境界部分に段差又は凹凸が存在する。この素材に対して熱間プレスを行う場合、段差又は凹凸が成形中に金型の成形面に対して摺動し、金型を損傷させる可能性がある。そのため、金型の成形面のうち金属板同士の境界部分に対応する位置には、段差又は凹凸が成形中に成形面に接触しないよう、逃がし部が形成されることがある。しかしながら、成形面の逃がし部は、成形が完了しても金属板同士の境界部分に接触しない。そのため、金属板同士の境界部分では冷却速度が遅くなり、焼入れが不十分となりやすく、完成したプレス成形品において強度不足の部位が発生してしまう可能性がある。このとき、成形完了後の金型内での冷却時間を増加させる等の対策が必要となり、当該対策がプレス成形品の生産性の低下を招く要因にもなる場合がある。
 金型内での成形品の冷却を促進するため、冷媒を使用することが考えられる。例えば、特許文献1には、冷媒の供給配管を金型の内部に設けるとともに、供給配管と連通する噴出孔を金型の成形面に設ける技術が開示されている。特許文献1では、金型の成形面に、所定の大きさを有する凸部が所定の面積率で複数形成されている。特許文献1によれば、金型を下死点で保持した状態で、供給配管からの冷媒を噴出孔から噴出することにより、成形品が強制冷却される。また、特許文献1によれば、成形面上の凸部と成形品との間隙において冷媒を循環させることにより、成形品の冷却効率が高められる。
 特許文献2には、金型の成形面に冷媒用の溝を設ける技術が開示されている。特許文献2では、例えば、上型の成形面の全域にわたり、上型の幅方向に延びる複数の冷媒導入溝が設けられる。また、上型の幅方向の中央部に、各冷媒導入溝に連通する導入口が形成される。導入口を通過した冷媒は、導入口と冷媒導入溝との接続点で上型の幅方向に分岐して、冷媒導入溝を流れる。金型内の素材は、金型との接触によって抜熱されるとともに、冷媒によって冷却される。特許文献2によれば、上型と下型とのクリアランスが所定の大きさに保たれた状態で、金型との接触抜熱及び冷媒によって素材を冷却することにより、素材の冷却速度が高められ、均一な焼入れ硬度及び良好な寸法精度を有するプレス成形品を得ることができる。
 特許文献3にも、金型の成形面に冷媒用の溝を設ける技術が開示されている。特許文献3では、例えば、上型及び下型の各々において、成形面に開口する複数の冷媒吐出口が形成され、各冷媒吐出口から複数の冷媒案内溝が延びている。冷媒案内溝は、上型及び下型の各々において成形面の全体を網羅するように設けられている。冷媒は、各冷媒吐出口から吐出され、複数の冷媒案内溝に分岐して各冷媒案内溝を流れる。特許文献3によれば、上型及び下型の各々において、成形面の長手方向に間隔を空けて冷媒吐出口が設けられ、各冷媒吐出口から延びる冷媒案内溝が成形面の全体を網羅しているため、成形面の長手方向において、冷媒による素材の冷却性に大きな差が生じない。
特許第3863874号公報 特開2002-282951号公報 特開2020-116610号公報
 各特許文献における冷却方法は、プレス成形品の広域を均一に冷却するときに利用される。例えば、特許文献1の冷却方法は、直水冷工法と称される。直水冷工法では、金型の成形面と成形品との間に冷媒を行き渡らせるため、通常、成形面の広範囲にわたって微細な凸部が多数形成される。しかしながら、複数の金属板を含む素材から成形された成形品において、金属板同士の境界部分を局所的に冷却したい場合、このような凸部を金属板同士の境界部分の段差又は凹凸に合わせて成形面に形成することは困難である。また、成形面の凸部と成形品の段差又は凹凸とが成形中に干渉する可能性もある。よって、特許文献1のような方法では、金属板同士の境界部分を局所的に冷却することは難しい。
 本開示は、複数の金属板を含む素材から熱間プレスによってプレス成形品を製造する際、金属板同士の境界部分における冷却速度の低下を防止することを課題とする。
 本開示に係る金型は、互いに接合された第1金属板及び第2金属板を含む素材にプレス加工を施すための金型である。金型は、金型本体と、冷却手段と、を備える。金型本体は、上型と、下型と、を含む。上型及び下型には、それぞれ成形面が設けられている。下型の成形面は、上型の成形面に対応する形状を有し、上型の成形面とともに素材を成形する。冷却手段は、冷媒の供給導管と、冷媒の排出導管と、を含む。上型の成形面及び下型の成形面の少なくとも一方は、凹状又は段状の逃がし部を有する。逃がし部は、成形面のうち、素材の第1金属板と第2金属板との境界部分に対応する位置に、金型本体が閉じた状態で当該境界部分との間に隙間が生じるように形成されている。冷却手段は、金型本体が閉じた状態で供給導管を介して隙間に冷媒を供給し、排出導管を介して隙間から冷媒を排出して境界部分を局所的に冷却するように構成されている。
 本開示によれば、複数の金属板を含む素材から熱間プレスによってプレス成形品を製造する際、金属板同士の境界部分における冷却速度の低下を防止することができる。
図1は、第1実施形態に係る金型を含むプレス装置の概略構成を示す正面図である。 図2は、第1実施形態に係る金型の本体の斜視図である。 図3Aは、第1実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図3Bは、第1実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図3Cは、第1実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図3Dは、第1実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図3Eは、第1実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図4は、素材の高温化領域を説明するための模式図である。 図5は、本発明者等が実施した数値解析結果をプロットした図であり、段状の逃がし部の位置での金型本体と素材との隙間の幅L1に対する、素材の高温領域の幅W1の比率と、金属板間の板厚比Rtとの関係を示す図である。 図6は、本発明者等が実施した数値解析結果をプロットした図であり、素材の高温領域の幅W2と、凹状の逃がし部の位置での金型本体と素材との隙間の幅L2との関係を示す図である。 図7は、第2実施形態に係る金型を含むプレス装置の概略構成を示す正面図である。 図8は、第2実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図9は、第2実施形態に係る金型の部分斜視図である。 図10Aは、第3実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図10Bは、第3実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図10Cは、第3実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。 図11は、第3実施形態に係る金型の部分斜視図である。 図12は、第1~第3実施形態の変形例に係る金型の本体の縦断面図である。 図13は、第1~第3実施形態の変形例に係る金型の本体の縦断面図である。 図14は、第1~第3実施形態の変形例に係る金型の本体の縦断面図である。 図15は、第1~第3実施形態の変形例に係る金型の本体の縦断面図である。
 実施形態に係る金型は、互いに接合された第1金属板及び第2金属板を含む素材にプレス加工を施すための金型である。金型は、金型本体と、冷却手段と、を備える。金型本体は、上型と、下型と、を含む。上型及び下型には、それぞれ成形面が設けられている。下型の成形面は、上型の成形面に対応する形状を有し、上型の成形面とともに素材を成形する。冷却手段は、冷媒の供給導管と、冷媒の排出導管と、を含む。上型の成形面及び下型の成形面の少なくとも一方は、凹状又は段状の逃がし部を有する。逃がし部は、成形面のうち、素材の第1金属板と第2金属板との境界部分に対応する位置に、金型本体が閉じた状態で当該境界部分との間に隙間が生じるように形成されている。冷却手段は、金型本体が閉じた状態で供給導管を介して隙間に冷媒を供給し、排出導管を介して隙間から冷媒を排出して境界部分を局所的に冷却するように構成されている(第1の構成)。
 第1の構成に係る金型によれば、金型本体に含まれる上型及び下型のうち少なくとも一方の成形面において、第1金属板と第2金属板との境界部分に対応する位置に、凹状又は段状の逃がし部が設けられている。金型本体が閉じた状態では、逃がし部と、第1金属板と第2金属板との境界部分との間に隙間が生じる。すなわち、金型本体の逃がし部は、金属板同士の境界部分に非接触である。金型本体が閉じて素材が成形されたとき、金型本体の逃がし部と金属板同士の境界部分との隙間に対し、冷却手段が供給導管を介して冷媒を供給する。この冷媒は、上記隙間内を流れ、排出導管を介してこの隙間から排出される。これにより、金属板同士の境界部分を局所的に、且つ直接冷却することができる。よって、複数の金属板を含む素材から熱間プレスによってプレス成形品を製造する際、金型本体内の成形品のうち成形面に接触する部分と比較して、金属板同士の境界部分の冷却速度が低下するのを防止することができる。
 上型の成形面及び下型の成形面の一方は、段状の逃がし部を有することができる(第2の構成)。
 上型の成形面及び下型の成形面の一方が段状の逃がし部を有する場合、上型の成形面及び下型の成形面の他方は、凹状の逃がし部を有していてもよい(第3の構成)。
 上記金型において、逃がし部は、円形、楕円形、又は線対称の凸多角形に沿った断面形状を有することが好ましい(第4の構成)。
 逃がし部の断面がいびつな形状を有する場合、逃がし部と金属板同士の境界部分との隙間に供給される冷媒の流れが阻害される。一方、第4の構成のように、逃がし部の断面形状を円形、楕円形、又は線対称の凸多角形に沿う、整った形状とした場合、逃がし部の内面には冷媒が供給される隙間に突出する部分がなくなるため、当該隙間を冷媒が流れやすくなる。そのため、金属板同士の境界部分を効果的に冷却することができる。
 上記金型において、逃がし部は、第1端部と、第2端部と、を有することができる。第1端部は、金型本体の外表面に開口する。第2端部は、第1端部の反対側の端部であって、金型本体の外表面に開口する(第5の構成)。
 第5の構成によれば、逃がし部の両端部が金型本体の外表面に開口する。そのため、逃がし部の各端部が冷媒の給排口になり得る。すなわち、プレス成形品における金属板同士の境界部分と逃がし部との隙間に対し、逃がし部の一端部(第1端部)から直接的に冷媒を供給することができ、逃がし部の他端部(第2端部)を介して当該隙間から冷媒を直接的に排出することができる。
 上記金型において、冷却手段は、逃がし部の第1端部側から逃がし部の第2端部側に向かって隙間内に冷媒を流すことが好ましい(第6の構成)。
 第6の構成によれば、冷媒は、逃がし部の第1端部側から第2端部側に向かい、逃がし部と金属板同士の境界部分との隙間を流れる。この場合、逃がし部と金属板同士の境界部分との隙間内に冷媒が供給されたとき、蒸気や気泡が発生したとしても、所定方向に流れる冷媒によって蒸気や気泡が押し流され、隙間内に滞留しない。よって、金属板同士の境界部分において冷媒が未達となる箇所がなく、金属板同士の境界部分を均一に冷却することができる。また、逃がし部と金属板同士の境界部分との隙間内を流れる冷媒の量は実質的に一定となるため、金属板同士の境界部分の全体を一様に抜熱することができる。
 上記金型において、供給導管は、先端部を有することができる。供給導管の先端部は、金型本体に対して接近及び離隔可能に構成されていてもよい。この場合、供給導管の先端部は、金型本体が閉じたとき、逃がし部の第1端部に接続されて冷媒を吐出する(第7の構成)。
 第7の構成において、冷媒の供給導管の先端部は、金型本体に対して接近及び離隔可能となっている。この先端部は、金型本体が閉じたときに逃がし部の第1端部に接続され、冷媒を吐出する。よって、金型本体が閉じて素材の成形が終了したとき、逃がし部と金属板同士の境界部分との隙間に速やかに冷媒を供給することができる。
 上記金型において、排出導管は、先端部を有することができる。排出導管の先端部は、金型本体に対して接近及び離隔可能に構成されていてもよい。この場合、排出導管の先端部は、金型本体が閉じたとき、逃がし部の第2端部に接続されて冷媒を回収する(第8の構成)。
 第8の構成において、冷媒の排出導管の先端部は、金型本体に対して接近及び離隔可能となっている。この先端部は、金型本体が閉じたときに逃がし部の第2端部に接続される。よって、金属板同士の境界部分を冷却し、温度が上昇した冷媒を回収することができる。
 上記金型において、供給導管及び排出導管の少なくとも一方は、先端部として、上型又は下型に形成された貫通孔を含んでいてもよい(第9の構成)。
 実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、素材を準備する工程と、上記金型を準備する工程と、を備える。素材は、互いに接合された第1金属板及び第2金属板を含む。プレス成形品の製造方法は、さらに、上型と下型とを接近させて金型本体を閉じ、上型の成形面及び下型の成形面により、加熱された素材にプレス加工を施す工程と、金型本体が閉じた状態で、冷却手段により、供給導管を介して、素材の第1金属板と第2金属板との境界部分と、上型の成形面及び/又は下型の成形面の逃がし部との隙間に冷媒を供給し、排出導管を介して当該隙間から冷媒を排出してプレス加工後の素材の境界部分を局所的に冷却する工程と、を備えている。
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。
 <第1実施形態>
 [プレス装置の構成]
 図1は、熱間プレス用のプレス装置100の概略構成を示す正面図である。プレス装置100は、本実施形態に係る金型1を除き、公知のプレス装置と概ね同様の構成を有する。プレス装置100は、金型1に加え、フレーム2と、スライド3と、ボルスタ4と、ベース5,6とを備えている。
 図1を参照して、フレーム2には、スライド3が昇降可能に取り付けられている。スライド3は、フレーム2に設けられた機械式機構又は液圧式機構によって駆動される。ボルスタ4は、スライド3の下方に配置される。ベース5は、スライド3の下面に取り付けられている。ベース6は、ボルスタ4上に配置されている。
 金型1は、金型本体11と、冷却手段12とを備えている。プレス装置100による熱間プレスでは、金型本体11によって素材の成形が行われ、継続して、成形品のうち金型本体11と接触する部分が金型本体11によって抜熱される。一方、成形品のうち金型本体11と接触しない部分は、冷却手段12によって冷却される。
 金型本体11は、上型111と、下型112とを含む。上型111及び下型112は、図1の紙面奥側に向かって延びている。以下、プレス装置100及び金型1に関して、上型111及び下型112が延びる方向を長手方向といい、長手方向及び上下方向に垂直な方向を幅方向という。
 上型111は、スライド3とともに昇降するよう、ベース5を介してスライド3に取り付けられている。下型112は、上型111の下方に配置されている。下型112は、ベース6の上面に取り付けられる。
 冷却手段12は、冷媒の供給導管121と、冷媒の排出導管122とを含む。冷却手段12は、冷媒を貯留するタンク123と、開閉弁124と、圧送ポンプ125と、吸引ポンプ126とをさらに含んでいる。
 供給導管121は、圧送ポンプ125を介してタンク123に接続されている。供給導管121は、先端部121aを有する。先端部121aは、例えば、下型112の近傍に配置されている。先端部121aは、タンク123から送られる冷媒を吐出するノズルとして機能する。供給導管121には、開閉弁124が設けられている。
 排出導管122は、吸引ポンプ126を介してタンク123に接続されている。排出導管122は、先端部122aを有する。先端部122aは、例えば、下型112の近傍に配置される。本実施形態では、排出導管122の先端部122aは、下型112を挟んで供給導管121の先端部121aの反対側に配置されている。先端部122aは、冷媒をタンク123へと回収するノズルとして機能する。排出導管122には、回収した冷媒をろ過するためのフィルタや、冷媒を冷却するためのチラーが設けられていてもよい。
 供給導管121の先端部121aは、金型本体11に対し、接近及び離隔可能に構成されている。排出導管122の先端部122aも、金型本体11に対し、接近及び離隔可能に構成されている。供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは、それぞれ駆動手段127によって駆動される。駆動手段127は、先端部121a,122aを同じタイミングで金型本体11に接近させ、また、同じタイミングで金型本体11から離隔させる。駆動手段127は、上型111及び下型112による素材のプレスと連動して、先端部121a,122aを動作させる。
 特に限定されるものではないが、駆動手段127は、例えば、公知の直動式アクチュエータである。直動式アクチュエータは、典型的には、供給導管121の先端部121a又は排出導管122の先端部122aを支持するテーブルと、このテーブルを摺動させるガイドレールとを有する。駆動手段127は、例えば、モータ及びラックピニオン機構の組み合わせや、エアシリンダ等の流体圧シリンダによってテーブルを移動させるように構成される。駆動手段127は、スライド3の上下方向の位置に応じて作動するカム機構によってテーブルを移動させるように構成されていてもよい。
 [金型本体の構成]
 以下、図2を参照して金型本体11の構成について具体的に説明する。図2は、金型本体11の概略構成を示す斜視図である。
 図2に示すように、上型111の下面には、成形面113が設けられている。本実施形態において、成形面113は、上方に凹の形状を有する。成形面113は、底面113aと、2つの側面113bと、2つのフランジ面113cとを含んでいる。底面113a、各側面113b、及び各フランジ面113cは、上型111の長手方向に延びている。底面113aは、両側面113bによって両側のフランジ面113cと連結されている。各側面113bは、例えば、底面113aの側縁からフランジ面113cに向かうにつれて幅方向の外側に広がるように上下方向に対して傾斜している。
 成形面113は、段状の逃がし部114を有している。逃がし部114は、上型111の幅方向に延び、上型111を横断する。逃がし部114の両端部114a,114bは、金型本体11の外表面に開口する。金型本体11の外表面とは、金型本体11のうち、上型111と下型112とが閉じた状態で露出している表面である。上型111のうち成形面113以外の表面、すなわち、上型111の長手方向の両端面、幅方向の両端面、及び上面(成形面113と反対側の面)は、金型本体11の外表面に含まれる。本実施形態の例において、一方の端部114aは、上型111の幅方向の一端面に開口している。他方の端部114bは、上型111の幅方向の他端面に開口している。
 逃がし部114が形成されていることにより、成形面113では、長手方向において一方側の領域R1が高く、他方側の領域R2が低くなっている。領域R1及び領域R2は、例えば、斜面を介して接続される。
 下型112の上面には、成形面115が設けられている。成形面115は、上型111の成形面113に対応する形状を有する。本実施形態において、成形面115は、上型111の成形面113に対応して、上方に凸の形状を有する。
 成形面115は、頂面115aと、2つの側面115bと、2つのフランジ面115cとを含んでいる。頂面115a、各側面115b、及び各フランジ面115cは、それぞれ上型111の底面113a、各側面113b、及び各フランジ面113cに対応するように下型112に設けられる。頂面115a、各側面115b、及び各フランジ面115cは、下型112の長手方向に延びている。頂面115aは、両側面115bによって両側のフランジ面115cと連結されている。各側面115bは、例えば、頂面115aの側縁からフランジ面115cに向かうにつれて幅方向の外側に広がるように上下方向に対して傾斜している。
 成形面115は、凹状の逃がし部116を有している。逃がし部116は、下型112の幅方向に延び、下型112を横断する。逃がし部116の両端部116a,116bは、金型本体11の外表面に開口する。下型112のうち成形面115以外の表面、すなわち、下型112の長手方向の両端面、幅方向の両端面、及び下面(成形面115と反対側の面)は、金型本体11の外表面に含まれる。本実施形態の例において、一方の端部116aは、下型112の幅方向の一端面に開口している。端部116aの反対側の端部である端部116bは、下型112の幅方向の他端面に開口している。
 [プレス成形品の製造方法]
 次に、プレス装置100を用い、熱間プレスによってプレス成形品を製造する方法について説明する。プレス成形品は、例えば自動車用の部材として利用される。本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、準備工程と、プレス加工工程と、冷却工程とを備えている。
 (準備工程)
 プレス成形品を製造するに際し、金型本体11及び冷却手段12を含む金型1を準備する。また、図3Aに例示する素材7を準備する。図3Aに示すように、素材7は、互いに接合された金属板71,72を含んでいる。本実施形態において、金属板71,72は、その端面同士が接合されている。すなわち、素材7は、テーラードブランクである。素材7は、例えば、別体の金属板71,72を突き合わせ溶接したテーラーウェルドブランクであってもよいし、一枚の金属板の板厚を部位ごとに変更して金属板71,72としたテーラーロールドブランクであってもよい。金属板71,72は、典型的には鋼板である。金属板71,72は、例えば、亜鉛めっき処理やアルミニウムめっき処理等が施された鋼板(めっき鋼板)であってもよいし、めっき処理が施されていない鋼板(いわゆる裸材)であってもよい。
 本実施形態の例では、金属板71の板厚が金属板72の板厚よりも大きい。そのため、素材7の一方面において、金属板71と金属板72との境界部分73に段差が生じている。境界部分73とは、素材7において板厚が変化する部分であり、例えば、金属板71の端面と金属板72の端面との接合部である。素材7の反対面では、金属板71,72の板厚差に起因する段差は生じない。しかしながら、例えば素材7がテーラーウェルドブランクである場合、素材7の反対面では、アンダーフィルやオーバーフィル等の溶接欠陥、あるいは金属板71,72の位置ずれ等により、金属板71,72の境界部分73に段差又は凹凸が生じることがある。
 (プレス加工工程)
 素材7は、プレス加工工程の前に、熱間プレスに適した温度に加熱される。図3Bを参照して、プレス加工工程では、上型111及び下型112を相対的に接近させて金型本体11を閉じ、上型111の成形面113及び下型112の成形面115により、加熱された素材7にプレス加工を施す。より具体的には、素材7の両面のうち、金属板71と金属板72との境界部分73に段差が生じている側の面を上に向け、下型112上に素材7を載置する。この状態でプレス装置100のスライド3(図1)を下降させることにより、素材7が載置された下型112に向かって上型111を下降させる。このとき、図1に示す冷却手段12は、圧送ポンプ125及び吸引ポンプ126を既に作動させている。ただし、開閉弁124が閉じているため、供給導管121の先端部121aから冷媒は吐出されない。上型111が下死点まで下降すると、上型111の成形面113及び下型112の成形面115により、素材7がプレスされる。
 図3Cは、上型111が下死点に到達した状態、つまり金型本体11の閉じた状態での側面図である。図3Cを参照して、上型111の成形面113において、素材7のうち金属板71,72の境界部分73に対応する位置には、段状の逃がし部114が設けられている。より具体的には、成形面113のうち、金属板71,72の境界部分73の直上の部分、及びその近傍部分に逃がし部114が設けられている。そのため、金型本体11が閉じた状態では、逃がし部114と、金属板71,72の境界部分73との間に隙間C1が生じる。上型111の長手方向における隙間C1の長さは、成形中における境界部分73の移動等を考慮して設定される。隙間C1の長さ(図3Cの両矢印)は、5.0mm以上20.0mm以下であることが好ましい。
 金型本体11が閉じたとき、逃がし部114を境界に区分された成形面113の領域R1,R2のうち、上段側の領域R1は、板厚が大きい金属板71に接触し、下段側の領域R2は、板厚が小さい金属板72に接触する。成形面113のうち領域R1,R2を接続する斜面は、素材7に非接触である。また、上段側の領域R1のうち斜面に隣接する部分も、素材7に接触しない。例えば、領域R1のうち、斜面から上型111の長手方向に1.0mm~20.0mmの範囲は、素材7に接触しない。領域R1,R2の高さの差(段差)は、実質的に金属板71,72の板厚差となっている。金属板72の板厚に対する金属板71の板厚の比は、例えば2.0以下であり、素材7の最大板厚は、例えば5.0mm以下である。本実施形態の例では、金属板71の板厚が金属板72の板厚よりも大きいため、金属板72の板厚に対する金属板71の板厚の比は1.0よりも大きい。ただし、金属板72の板厚に対する金属板71の板厚の比は1.0であってもよい。すなわち、金属板71,72の板厚は等しくてもよい。
 下型112の成形面115において、素材7のうち金属板71,72の境界部分73に対応する位置には、凹状の逃がし部116が設けられている。より具体的には、成形面115のうち、金属板71,72の境界部分73の直下の部分、及びその近傍部分に逃がし部116が形成されている。そのため、金型本体11が閉じた状態では、逃がし部116と、金属板71,72の境界部分73との間に隙間C2が生じる。下型112の長手方向における隙間C2の長さ(図3Cの両矢印)、つまり逃がし部116の長さは、成形中における境界部分73の移動等を考慮し、5.0mm以上20.0mm以下であることが好ましい。逃がし部116の深さは、全体にわたって一定であってもよいし、逃がし部116が延びる方向に沿って変化してもよい。逃がし部116の最小深さ(深さの下限)は、後述する冷媒を安定して流すことを考慮し、例えば0.5mmである。逃がし部116の最大深さ(深さの上限)については、特に制限はない。ただし、金属板71,72及び境界部分73から離れた位置を流れる冷媒の冷却への寄与は小さいため、冷却効率の点から、逃がし部116の深さは、例えば、上述した逃がし部116の長さ以下とすることができる。下型112側の凹状の逃がし部116は、上型111側の段状の逃がし部114に概ね対向する位置に設けられている。例えば、金型本体11が閉じた状態で隙間C1,C2の少なくとも一部が重複するように、逃がし部114,116が配置される。
 (冷却工程)
 図3Dを参照して、上型111の逃がし部114と素材7との隙間C1、及び下型112の逃がし部116と素材7との隙間C2には、金型本体11が閉じた状態で冷却手段12(図1)によって冷媒が供給される。この冷媒により、素材7から成形されたプレス成形品8のうち金型本体11に非接触の部分、すなわち金属板71,72の境界部分73が冷却される。冷媒は、典型的には水である。ただし、冷媒は、例えば、スケール除去剤を含む溶液や、酸化防止剤を含む溶液であってもよいし、油であってもよい。一方、素材7から成形されたプレス成形品8のうち、金型本体11に接触する部分は、金型本体11によって抜熱される。
 金属板71,72の境界部分73の冷却について、図3Eを参照してより具体的に説明する。図3Eにおいて、金型本体11は、境界部分73の位置で長手方向に対して垂直に切断した断面(横断面)で示されている。図3Eでは、金型本体11の横断面を部分的に示す。
 図3Eを参照して、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは、金型本体11が閉じる直前に駆動手段127(図1)によって駆動され、金型本体11への接近を開始する。先端部121a,122aは、幅方向の両側から金型本体11に接近する。先端部121a,122aは、金型本体11が閉じた時点で所定位置に到達して停止する。
 金型本体11が閉じたとき、供給導管121の先端部121aは、逃がし部114,116の一端部114a,116aに接続される。本実施形態の例では、供給導管121の先端部121aは、上型111と下型112との間に挿入されることにより、逃がし部114,116の一端部114a,116aに接続される。冷却手段12は、上型111が下死点に到達し、金型本体11が閉じた時点で開閉弁124を開く。タンク123の冷媒を圧送する圧送ポンプ125は常時作動しているため、開閉弁124が開かれると、タンク123の冷媒が供給導管121の先端部121aへと流れ、先端部121aから吐出される。冷媒は、上型111が下死点に到達するのと実質同時に、先端部121aから吐出される。これにより、逃がし部114,116とプレス成形品8との隙間C1,C2に冷媒が供給される。
 冷媒は、金型本体11の幅方向に延びる隙間C1,C2を流れ、金属板同士の境界部分73を冷却する。先端部121aの外周面には、先端部121aと上型111又は下型112との間からの冷媒の漏出を防止するため、シール材121bが装着されていることが好ましい。
 金型本体11が閉じたとき、排出導管122の先端部122aは、逃がし部114,116の他端部114b,116bに接続される。本実施形態の例では、排出導管122の先端部122aは、上型111と下型112との間に挿入されることにより、逃がし部114,116の他端部114b,116bに接続される。冷却手段12は、常時作動している吸引ポンプ126により、隙間C1,C2を流れてきた冷媒を先端部122aから吸引して回収する。先端部122aの外周面には、先端部122aと上型111又は下型112との間からの冷媒の漏出を防止するため、シール材122bが装着されていることが好ましい。隙間C1,C2から吸引された冷媒は、排出導管122を通り、タンク123へと戻される。冷媒は、例えば、排出導管122に設けられたフィルタ及びチラー(図示略)により、タンク123に戻る前にろ過及び冷却される。
 冷却手段12は、所定時間が経過した後、開閉弁124を閉じて隙間C1,C2への冷媒の供給を停止する。また、冷却手段12は、駆動手段127(図1)によって供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aを駆動する。これにより、先端部121a,122aが金型本体11から離隔し、初期位置へと戻る。その後、完成したプレス成形品8が金型本体11から取り外される。
 [効果]
 本実施形態では、上型111の成形面113において、金属板71,72の境界部分73に対応する位置に段状の逃がし部114が設けられている。また、下型112の成形面115において、金属板71,72の境界部分73に対応する位置に凹状の逃がし部116が設けられている。そのため、金属板71,72の境界部分73は、プレス加工中、上型111及び下型112に接触しない。よって、金属板71,72の境界部分73に段差又は凹凸が存在していたとしても、当該段差又は凹凸によって上型111及び下型112が損傷するのを防止することができる。
 本実施形態において、上型111の成形面113の逃がし部114と金属板71,72の境界部分73との間には、金型本体11が閉じた状態で隙間C1が生じる。同様に、下型112の成形面115の逃がし部116と金属板71,72の境界部分73との間には、金型本体11が閉じた状態で隙間C2が生じる。冷却手段12は、上型111が下死点に到達して金型本体11が閉じた時点で、供給導管121を介してこれらの隙間C1,C2に冷媒を供給する。また、冷却手段12は、排出導管122を介し、隙間C1,C2から冷媒を回収する。隙間C1,C2を流れる冷媒により、金属板71,72の境界部分73が金型本体11と非接触であるにもかかわらず、金属板71,72の境界部分73を冷却することができる。よって、金属板71,72の境界部分73の冷却速度の低下を防止することができ、均一に焼入れされたプレス成形品8を得ることができる。
 隙間C1,C2に冷媒が供給されない場合、金属板71,72の境界部分73の冷却速度が低下し、境界部分73が素材7(プレス成形品8)の他の部分と比較して高温化する。本発明者等が数値解析を行った結果、上型111の成形面113に段状の逃がし部114が設けられ、逃がし部114と素材7との隙間C1に冷媒が供給されない場合、素材7のうち、逃がし部114内にある領域が高温化する。さらに、下型112の成形面115に凹状の逃がし部116が設けられ、逃がし部116と素材7との隙間C2に冷媒が供給されない場合、素材7の高温領域は、逃がし部116の外側にまで拡大する。
 図4を参照して、本発明者等は、段状の逃がし部114と素材7(プレス成形品8)との隙間C1の幅(金型本体の長手方向の長さ)をL1、逃がし部114内の高温領域の幅(金型本体の長手方向の長さ)をW1とし、金属板71,72の板厚比(厚い方の金属板71の板厚/薄い方の金属板72の板厚)をRtとして、隙間C1の幅L1及び板厚比Rtを変更したときの高温領域の幅W1の変化を数値解析によって確認した。また、本発明者等は、凹状の逃がし部116と素材7との隙間C2の幅(金型本体の長手方向の長さ)をL2、逃がし部116からはみ出した高温領域の幅(金型本体の長手方向の長さ)をW2として、隙間C2の幅L2及び板厚比Rtを変更したときの高温領域の幅W2の変化を数値解析によって確認した。これらの解析では、厚い方の金属板71の板厚を3.2mmとした。図5及び図6は、各解析結果をプロットした図である。
 図5に示す解析結果のプロットより、段状の逃がし部114内の高温領域の幅W1、隙間C1の幅L1、及び板厚比Rtの関係は、以下の式で表される。
  W1/L1≦0.93          (1≦Rt≦1.38)
  W1/L1≦-1.22×Rt+2.62 (2≧Rt>1.38)
 図6に示す解析結果のプロットより、凹状の逃がし部116の外側の高温領域の幅W2と、隙間C2の幅L2との関係は、以下の式で表される。
  W2≦4.5mm            (L2>5.0mm)
  W2≦0.32×L2(mm)+2.9  (L2≦5.0mm)
 本実施形態に係る金型1の冷却手段12は、金型本体11に逃がし部114,116が設けられ、金型本体11との間に隙間C1,C2が生じていることによって発生する、素材7の高温領域を冷却する。すなわち、冷却手段12は、素材7のうち、逃がし部114,116内に発生する高温領域、及び凹状の逃がし部116に隣接して発生する高温領域を冷却することができる。これらの高温領域は、上記関係式によって表される通りその幅に上限があり、金型本体11に逃がし部114,116が設けられている場合に素材7において局所的に発生するものである。なお、関係式(1)及び(2)の係数又は定数は、金属板の板厚等の条件によってわずかに変動することがある。ただし、係数又は定数の変動範囲はせいぜい±10%であり、各式によって表される関係が実質的に変わるわけではない。
 逃がし部114,116と素材7(プレス成形品8)との隙間C1,C2の幅L1,L2が小さい場合、金属板71,72及び境界部分73への冷媒の接触面積が小さくなるため、冷媒の流速で冷却性能の不足を補う必要がある。しかしながら、隙間C1,C2を通る冷媒の流速を大きくすると、隙間C1,C2の流路断面の小ささから圧力損失が増大する。隙間C1,C2の幅L1,L2は、成形中における境界部分73の移動に加え、この点も考慮して、5.0mm以上20.0mm以下に設定されることが好ましい。
 本実施形態では、冷媒を吐出する供給導管121の先端部121a、及び冷媒を回収する排出導管122の先端部122aが金型本体11と別体となっている。本実施形態では、金型本体11内に冷媒の供給及び排出を行うために、金型本体11を加工する必要はない。また、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは、金型本体11が閉じる直前に金型本体11への接近を開始し、金型本体11が閉じた時点で所定位置に到達する。供給導管121の先端部121aは、上型111が下死点に到達するのと実質同時に冷媒を吐出する。そのため、金型本体11が閉じて素材7の成形が終了したとき、隙間C1,C2に対して速やかに冷媒を供給することができる。また、排出導管122の先端部122aより、隙間C1,C2を流れ、金属板71,72の境界部分73を冷却した後の冷媒を速やかに回収することができる。
 本実施形態において、逃がし部114,116の一方の端部114a,116aは、金型本体11の外表面に開口している。逃がし部114,116の他方の端部114b,116bも、金型本体11の外表面に開口している。冷却手段12は、逃がし部114,116の一方の端部114a,116a側から他方の端部114b,116b側に向かって、逃がし部114,116と金属板71,72の境界部分73との隙間C1,C2内に冷媒を流す。そのため、隙間C1,C2内で冷媒が蒸発して蒸気が発生し、あるいは冷媒に気泡が発生したとしても、蒸気や気泡は、冷媒によって押し流され、隙間C1,C2内に滞留しない。よって、金属板71,72の境界部分73において冷媒が未達となる箇所がなく、境界部分73を均一に冷却することができる。また、冷媒の流量は、隙間C1,C2の全長にわたって実質的に一定となるため、金属板71,72の境界部分73の全体を一様に抜熱することができる。
 例えば、金型本体11に多数の吐出孔を設け、これらの吐出孔から逃がし部114,116と金属板71,72の境界部分73との隙間C1,C2に冷媒を吐出させた場合、各吐出孔から吐出された冷媒が干渉する。そのため、隙間C1,C2内において、冷媒の流れが滞ったり、蒸気又は気泡が滞留したりする箇所が発生し、金属板71,72の境界部分73の冷却が不均一になる。一方、本実施形態において、冷却手段12は、逃がし部114,116の端部114a,116a側から端部114b,116b側へと向かう所定方向の流れを冷媒に発生させる。そのため、冷媒や蒸気又は気泡の滞留が生じず、金属板71,72の境界部分73を均一に冷却することができる。
 金型本体11に多数の冷媒の吐出孔を設けた場合、これらの吐出孔内には錆等が残留しやすく、金型本体11のメンテナンスに手間がかかる。これに対して、本実施形態では、金型本体11に冷媒の吐出孔は存在しないため、金型本体11のメンテナンスが容易である。
 本実施形態では、金型本体11における逃がし部114,116の、逃がし部114,116の延在方向に垂直な断面形状は一定である。そのため、例えば溶接条件の変動等による境界部分73の形状の変動や成形による境界部分73の移動があるものの、隙間C1,C2の断面積(流路断面積)は、隙間C1,C2の全長にわたって実質的に一定である。これにより、隙間C1,C2内を所定方向に流れる冷媒の流速は、隙間C1,C2の全長にわたって実質的に一定となる。よって、冷媒と金型本体11の逃がし部114,116との熱伝達率が隙間C1,C2の全長にわたって一様になり、冷却後のプレス成形品8の温度を安定させることができる。冷媒の温度は、成形直後のプレス成形品8の温度と比べて相当低い。そのため、隙間C1,C2内を流れる冷媒の温度変化の影響は、無視することができる。すなわち、逃がし部114,116の一方の端部114a,116a近傍の熱伝達率と、他方の端部114b,116b近傍の熱伝達率との差は、無視できるほどに小さい。
 隙間C1,C2の全長にわたって冷媒の流速及び熱伝達率が一定であることにより、隙間C1,C2に流す冷媒の流量と、金属板71,72の境界部分73の温度との対応が把握しやすくなる。そのため、プレス成形品8の温度管理を容易に行うことができる。
 本実施形態において、逃がし部114,116と金属板71,72の境界部分73との隙間C1,C2は、金型本体11の上下方向視で屈曲又は湾曲する部分を有しない直線状である。つまり、金型本体11の上下方向視では、逃がし部114,116は、逃がし部114,116の延在方向に対して直線状である。そのため、隙間C1,C2が実質的に又は概ね直線状である。よって、隙間C1,C2を流れる冷媒の方向変化が最小限となる。これにより、隙間C1,C2から冷媒が漏れ出ようとする圧力の増加が抑制される。その結果、隙間C1,C2の外側への冷媒の漏洩を抑制することができる。
 本実施形態において、供給導管121から金型本体11の隙間C1,C2に供給され、排出導管122を介して隙間C1,C2から排出される冷媒の流路には、分岐が存在しない。冷媒は、逃がし部114,116の一方の端部114a,116a側から他方の端部114b,116b側に向かい、隙間C1,C2内を一方向に流れる。そのため、冷媒の圧力損失が生じにくく、冷媒の流速を確保することができる。また、冷媒の流路、つまり、素材7とともに隙間C1,C2を画定する逃がし部114,116が分岐しないことにより、金型本体11の加工を容易に行うことができる。さらに、冷媒の循環系を小型化することもできる。
 <第2実施形態>
 図7は、熱間プレス用のプレス装置100Aの概略構成を示す正面図である。プレス装置100Aは、第2実施形態に係る金型1Aを備えている。金型1Aは、主に冷却手段12Aの構成において、第1実施形態に係る金型1と異なる。
 冷却手段12Aは、第1実施形態と同様、冷媒の供給導管121及び排出導管122を含んでいる。ただし、第1実施形態と異なり、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは移動可能となっていない。本実施形態において、先端部121a,122aは、下型112に形成された貫通孔となっている。
 供給導管121の先端部121aは、下型112の幅方向の一端面及び下型112の成形面115に開口する。先端部121aは、成形面115の逃がし部116(図2)に開口している。より詳細には、先端部121aは、逃がし部116の一端部116a又はその近傍に開口している。下型112の幅方向の一端面には、先端部121aと連通するように供給導管121の本体部121cが固定されている。本体部121cは、圧送ポンプ125を介してタンク123に接続されている。本体部121cには、開閉弁124が設けられている。
 排出導管122の先端部122aは、下型112の幅方向の他端面及び下型112の成形面115に開口する。先端部122aは、成形面115の逃がし部116(図2)に開口している。より詳細には、先端部122aは、逃がし部116の他端部116b又はその近傍に開口している。下型112の幅方向の他端面には、先端部122aと連通するように排出導管122の本体部122cが固定されている。本体部122cは、吸引ポンプ126を介してタンク123に接続されている。
 下型112の成形面115上には、シール材128が設けられている。シール材128は、成形面115の幅方向の両端部に配置されている。成形面115において、一方のシール材128は、供給導管121の先端部121aの開口よりも幅方向において外側に配置される。成形面115において、他方のシール材128は、排出導管122の先端部122aの開口よりも幅方向において外側に配置される。各シール材128は、好ましくは耐熱性を有する材料で構成される。
 図8は、プレス装置100Aを用いてプレス成形品を製造する方法を説明するための模式図である。以下、本実施形態における金属板同士の境界部分73の冷却について、図8を参照して具体的に説明する。図8において、金型本体11は、境界部分73の位置で長手方向に対して垂直に切断した断面(横断面)で示されている。図8では、金型本体11の横断面を部分的に示す。
 図8に示すように、本実施形態においても、冷却手段12Aにより、金型本体11が閉じた状態で供給導管121を介して隙間C1,C2に冷媒が供給され、排出導管122を介して隙間C1,C2から冷媒が排出される。
 より詳細に説明すると、上型111が下降して下死点に到達すると、一方のシール材128により、逃がし部114,116の一端部114a,116aが閉じられる。また、他方のシール材128により、逃がし部114,116の他端部114b,116bが閉じられる。冷却手段12Aは、上型111が下死点に到達し、金型本体11が閉じた時点で開閉弁124を開き、タンク123の冷媒を供給導管121の先端部121aから吐出させる。これにより、逃がし部114,116とプレス成形品8との隙間C1,C2に冷媒が供給される。冷却手段12Aは、吸引ポンプ126により、隙間C1,C2を流れる冷媒を排出導管122の先端部122aから吸引して回収する。
 図9は、逃がし部114,116の一端部114a,116aを封鎖するシール材128を拡大して示す斜視図である。図が煩雑になるのを回避するため、図9では上型111を省略している。図9に示すように、シール材128は、プレス成形品8の端面とともに供給導管121の先端部121aの開口を囲む形状を有することが好ましい。シール材128の上面は、好ましくは、上型111の段状の逃がし部114(図2)に対応する形状を有する。シール材128の下面は、好ましくは、下型112の凹状の逃がし部116に対応する形状を有する。
 図示を省略するが、同様に、逃がし部114,116の他端部114b,116bを封鎖するシール材128も、プレス成形品8の端面とともに排出導管122の先端部122aの開口を囲む形状を有することが好ましい。シール材128の上面は、好ましくは、上型111の段状の逃がし部114に対応する形状を有する。シール材128の下面は、好ましくは、下型112の凹状の逃がし部116に対応する形状を有する。すなわち、下型112の成形面115の両端部に設けられたシール材128は、プレス成形品8のシールされる端面に対し、実質的に面対称となっている。
 本実施形態においても、上型111が下死点に到達して金型本体11が閉じた時点で、金型本体11の逃がし部114,116と金属板同士の境界部分73との隙間C1,C2に冷媒が供給される。そのため、金属板同士の境界部分73が金型本体11と非接触であるにもかかわらず、当該境界部分73を冷却することができる。よって、金属板同士の境界部分73の冷却速度の低下を防止することができ、均一に焼入れされたプレス成形品8を得ることができる。
 本実施形態では、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aとして、貫通孔が下型112に形成されている。ただし、冷却手段12Aは、第1実施形態と同様、逃がし部114,116の一方の端部114a,116a側から他方の端部114b,116b側に向かう流れを冷媒に生じさせる。そのため、逃がし部114,116の途中に冷媒吐出用の孔を設ける必要はない。すなわち、金型本体11に多数の貫通孔を設ける必要はない。よって、本実施形態の場合も、金型本体11のメンテナンスが容易である。
 <第3実施形態>
 第1及び第2実施形態では、プレス成形品8の成形終了とほぼ同時に、冷却手段12,12Aによる金属板71,72の境界部分73の冷却を開始する例について説明した。本実施形態では、プレス成形品8の成形が終了した後、境界部分73の冷却を開始する前に、プレス成形品8の端部のトリムを行う例について説明する。すなわち、本実施形態に係るプレス成形品8の製造方法は、プレス加工工程と冷却工程との間に行われるトリム工程を含んでいる。
 図10A~図10Cは、本実施形態に係るプレス成形品8の製造方法を説明するための模式図である。図10A~図10Cでは、金属板同士の境界部分73の位置で長手方向に対して垂直に切断した断面(横断面)で金型本体11を示す。
 図10Aに示すように、本実施形態では、金型本体11の幅方向の両側にトリム機構9が設けられている。トリム機構9は、金型本体11及び冷却手段12を備える金型に含まれる。トリム機構9は、一般的なプレス装置で使用される公知のトリム機構である。トリム機構9の各々は、例えば、昇降可能に構成された刃物91及び下型ガード92を含んでいる。刃物91の下端は、上型111が下死点に到達する前は、上型111の成形面113に含まれるフランジ面113cよりも上方に位置している。一方、下型ガード92の上面は、上下方向において、下型112の成形面115に含まれるフランジ面115cとほぼ同じ位置に配置されている。
 図10Bに示すように、上型111が下死点に到達してプレス成形品8の成形が終了すると、刃物91が下型ガード92に向かって下降し、プレス成形品8の幅方向の各端部が刃物91及び下型ガード92によって挟持される。この状態で刃物91がさらに下降し、下型ガード92を押し下げることにより、プレス成形品8の幅方向の各端部が刃物91で切断される。
 図10Cに示すように、プレス成形品8の幅方向の各端部が切断された後、刃物91が上昇する。刃物91の上昇に伴って下型ガード92も上昇し、刃物91及び下型ガード92が初期位置に戻る。プレス成形品8の各切断片81は、例えば、下型ガード92が初期位置に戻る前に除去手段によって除去される。本実施形態において、除去手段は、各下型ガード92に設けられた排出孔93である。プレス成形品8の各切断片81は、下型ガード92の排出孔93内に落下し、排出孔93の下端から排出される。刃物91及び下型ガード92が初期位置に戻った後、第1実施形態と同様に構成された冷却手段12が駆動手段127(図1)によって供給導管121の先端部121aを金型本体11に接近させ、逃がし部114,116の一端部114a,116aに接続する。また、冷却手段12は、駆動手段127によって排出導管122の先端部122aを金型本体11に接近させ、逃がし部114,116の他端部114b,116bに接続する。
 本実施形態において、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは、第1実施形態と同様に、金型本体11に対して接近及び離隔可能となっている。ただし、本実施形態では、トリム工程後のプレス成形品8の両端が金型本体11の幅方向の両端面と揃っているため、供給導管121の先端部121aは、金型本体11の幅方向の一端面に圧着される。排出導管122の先端部122aは、金型本体11の幅方向の他端面に圧着される。これにより、逃がし部114,116の一端部114a,116a及び他端部114b,116bに対し、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aがそれぞれ接続される。本実施形態の例において、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは、それぞれ下型ガード92にも圧着される。
 供給導管121の先端部121aは、シールド121dを有している。このシールド121dにより、金型本体11の幅方向の一端面側から逃がし部114,116の一端部114a,116aが覆われる。シールド121dは、金型本体11の幅方向の一端面、及び下型ガード92に接触して、逃がし部114,116の一端部114a,116aを覆う。図11は、供給導管121の先端部121aを例示する斜視図である。図11に示すように、シールド121dは、金型本体11の幅方向の一端面及び下型ガード92に接触する端縁に、シール材121eを含むことが好ましい。
 図10Cに戻り、排出導管122の先端部122aは、供給導管121の先端部121aと同様のシールド122dを有している。このシールド122dにより、金型本体11の幅方向の他端面側から逃がし部114,116の他端部114b,116bが覆われる。シールド122dは、金型本体11の幅方向の他端面、及び下型ガード92に接触して、逃がし部114,116の他端部114b,116bを覆う。シールド122dは、図11に示すシールド121dと同様、金型本体11の幅方向の他端面及び下型ガード92に接触する端縁に、シール材を含むことが好ましい。
 供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aが金型本体11及び下型ガード92に圧着されると、冷却手段12が開閉弁124(図1)を開き、タンク123(図1)の冷媒を供給導管121の先端部121aから吐出させる。これにより、逃がし部114,116とプレス成形品8との隙間C1,C2に冷媒が供給される。冷却手段12は、隙間C1,C2を流れる冷媒を排出導管122の先端部122aから吸引して回収する。これにより、金属板同士の境界部分73を冷却することができる。よって、金属板同士の境界部分73の冷却速度の低下を防止することができ、均一に焼入れされたプレス成形品8を得ることができる。
 本実施形態の例では、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aが金型本体11及び下型ガード92に圧着される。しかしながら、例えば、各下型ガード92の上面が下型112の成形面115(フランジ面115c)よりも下方に配置されている場合、あるいは下型ガード92が存在しない場合は、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aを金型本体11にのみ圧着させることができる。すなわち、供給導管121の先端部121aを金型本体11の幅方向の一端面にのみ圧着させ、この先端部121aだけで逃がし部114,116の一端部114a,116aを覆ってもよい。同様に、排出導管122の先端部122aを金型本体11の幅方向の他端面にのみ圧着させ、この先端部122aだけで逃がし部114,116の他端部114b,116bを覆ってもよい。この場合、シールド121d,122dは、例えば、中空半球状(長手方向に対して垂直に切断した断面で見て半円状)である。
 以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
 上記各実施形態では、上型111の成形面113に段状の逃がし部114が設けられ、下型112の成形面115に凹状の逃がし部116が設けられている。例えば、図12に示すように、逃がし部114,116の断面形状は、楕円形(二点鎖線)に沿った形状とすることができる。あるいは、逃がし部114,116は、正円や、正方形、又は長方形等に沿う断面形状を有していてもよい。逃がし部114,116の断面形状は、長手方向又は上下方向に関して線対称な五角形以上の凸多角形に沿う形状とすることもできる。すなわち、逃がし部114,116は、実質的に円形、長円形、又は線対称の凸多角形に沿う断面形状を有することができる。この場合、逃がし部114,116の内面を、冷媒の流路となる隙間C1,C2内に突出する部分がない形状とすることができる。なお、ここでいう楕円形とは、幾何学的な定義による楕円だけでなく、例えばオーバルトラック状や卵形等、楕円に類似する形状を含む概念である。逃がし部114,116が実質的に円形、楕円形、又は線対称の凸多角形に沿った断面形状を有する場合、逃がし部114,116の比表面積(断面周長/断面積)が小さくなり、逃がし部114,116とプレス成形品8との隙間C1,C2を冷媒が流れやすくなるため、金属板71,72の境界部分73を効果的に冷却することができる。逃がし部の断面形状とは、逃がし部の延在方向に垂直な断面の形状を表す。
 供給導管121の先端部121a及び供給導管121の先端部121aが金型本体11に対して接近及び離隔可能なノズルである場合、逃がし部114,116の断面形状は、先端部121a,122aの断面形状と実質的に一致していることが好ましい。これにより、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aの逃がし部114,116への接続をより確実に行うことができる。
 なお、金型本体11の成形面113又は115において、逃がし部を境界に高さの差が生じる場合、この逃がし部を段状の逃がし部という。図12に示す例では、逃がし部114が楕円形に沿う断面形状となるように形成されていることにより、上型111の成形面113において、逃がし部114の一部が上段側の領域R1よりも上方に窪んでいる。しかしながら、成形面113では、逃がし部114を境界として領域R1,R2に高さの差が生じることに変わりはないため、図12に例示される逃がし部114も、段状の逃がし部114と呼ぶ。
 上記各実施形態では、上型111の成形面113に段状の逃がし部114が設けられ、下型112の成形面115に凹状の逃がし部116が設けられている。つまり、上型111の成形面113と下型112の成形面115の双方に対して逃がし部が設けられているが、上型111の成形面113及び下型112の成形面115のいずれか一方にのみ、逃がし部が設けられていてもよい。この場合、逃がし部は段状の逃がし部とすることが好ましい。例えば、上型111の成形面113にのみ段状の逃がし部114を設ける場合、図13に示すように、逃がし部114は、実質的に円形、楕円形、又は線対称の凸多角形に沿った断面形状を有することが好ましい。同様に、下型112の成形面115にのみ段状の逃がし部を設ける場合、この逃がし部は、実質的に円形、楕円形、又は線対称の凸多角形に沿った断面形状を有することが好ましい。
 上記第1及び第3実施形態では、冷却手段12において、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aの双方が金型本体11に対して接近及び離隔可能に構成されている。一方、上記第2実施形態では、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは、それぞれ、下型112に設けられた貫通孔である。しかしながら、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aは、第1~第3実施形態を種々組み合わせて構成することもできる。
 例えば、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aのうち、一方を第1又は第3実施形態のように金型本体11に対して接近及び離隔可能とし、他方を第2実施形態のように金型本体11に設けられた貫通孔とすることができる。また、例えば、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aのうち、一方を第1実施形態のように上型111と下型112との間に挿入し、他方を第3実施形態のように金型本体11の端面に圧着することもできる。さらに、例えば、供給導管121及び排出導管122のうち少なくとも一方において、金型本体11に対して接近及び離隔可能な先端部121a,122aと、金型本体11に設けられた貫通孔である先端部121a,122aとの双方が設けられていてもよい。供給導管121及び排出導管122の一方又は両方が先端部121a,122aとして貫通孔を有する場合、当該貫通孔は、必ずしも下型112に形成される必要はない。先端部121a又は先端部122aは、上型111に形成され、成形面113に開口する貫通孔であってもよい。
 上記各実施形態では、供給導管121の先端部121aから上型111の逃がし部114及び下型112の逃がし部116の双方に冷媒を供給し、逃がし部114,116とプレス成形品8との隙間C1,C2において同一方向に冷媒を流している。しかしながら、隙間C1と隙間C2とで冷媒の流れる方向を逆向きにすることもできる。この場合、逃がし部114,116のそれぞれに対応して、供給導管121の先端部121a及び排出導管122の先端部122aを設ければよい。例えば、金型本体11の幅方向の一端部側に、逃がし部114に対応する供給導管121の先端部121a、及び逃がし部116に対応する排出導管122の先端部122aを設け、金型本体11の幅方向の他端部側に、逃がし部114に対応する排出導管122の先端部122a、及び逃がし部116に対応する供給導管121の先端部121aを設ける。これにより、上型111側の隙間C1を流れる冷媒と下型112側の隙間C2を流れる冷媒とが対向流となり、金属板71,72の境界部分73をより均一に冷却することができる。
 上記第1及び第3実施形態では、冷却手段12は、供給導管121の先端部121aを1つ有している。しかしながら、冷却手段12において、冷媒の供給ノズルとしての供給導管121の先端部121aは、複数設けられていてもよい。供給導管121の先端部121aが複数設けられている場合、冷媒の回収ノズルとしての排出導管122の先端部122aも、これに対応して複数設けられることが好ましい。先端部121a,122aの数及び形状は、適宜変更することができる。
 上記各実施形態では、板厚が異なる2枚の金属板71,72を含む素材7を使用してプレス成形品8が製造されている。しかしながら、プレス成形品8の製造には、3枚以上の金属板を含む素材を使用することもできる。この場合、それぞれの金属板の境界部分73に応じて、金型本体11に複数の逃がし部を設けて、逃がし部ごとに冷却手段12又は12Aを設けてもよい。また、例えば、タンク123、圧送ポンプ125、及び吸引ポンプ126等については、複数の冷却手段の間で兼用してもよい。また、プレス成形品8の素材として、同板厚で強度(材質)が異なる複数の金属板を含むものを使用することもできる。
 図14及び図15に示す素材7Aは、金属板71A,72Aを突き合わせ溶接したテーラーウェルドブランクである。図14に示すように、金属板71A,72Aの板厚が同じであっても、溶接時にアンダーフィルが生じた場合、金属板71A,72Aの境界部分73Aに凹部が形成され、素材7Aの板厚が境界部分73Aで部分的に変化する。また、図15に示すように、金属板71A,72Aの板厚が同じであっても、溶接時にオーバーフィルが生じた場合、金属板71A,72Aの境界部分73Aに凸部が形成され、素材7Aの板厚が境界部分73Aで変化する。そのため、図14及び図15に示す例では、上型111の成形面113及び下型112の成形面115に、それぞれ凹状の逃がし部116が形成されている。これにより、上型111の成形面113と境界部分73Aとの間、及び下型112の成形面115と境界部分73Aとの間にそれぞれ隙間が生じる。この隙間に対し、第1若しくは第3実施形態の冷却手段12又は第2実施形態の冷却手段12Aによって冷媒を供給することにより、金属板71A,72Aの境界部分73Aを冷却することができる。図14及び図15の例において、上型111及び下型112の各逃がし部116は、二点鎖線で示す長方形に沿った断面形状を有する。
 プレス成形品8の製造に用いられる素材は、パッチワークブランクであってもよい。図示を省略するが、パッチワークブランクは、ブランク本体としての金属板に補強材としての金属板が重ねられたものであるため、補強材の周縁部分に段差が存在する。プレス成形品8の素材としてパッチワークブランクを使用する場合、補強材の周縁部分が金型本体11に干渉しないように、補強材の周縁部分に沿って上型111の成形面113又は下型の成形面115に段状の逃がし部を設ければよい。これにより、補強材の周縁部分と上型111の成形面113又は下型の成形面115との間に隙間が形成されるため、この隙間に冷媒を供給することができる。
 例えば、下型112の成形面115において補強材に対応する位置に補強材の板厚分の凹部が形成されていることにより、パッチワークブランクから成形されたプレス成形品8では、見た目上、補強材がブランク本体と面一となる場合がある。しかしながら、この場合も、上型111の成形面113のうち、補強材の周縁部分に対応する位置に逃がし部を設けることができる。すなわち、プレス成形品8の素材が2枚以上の金属板を含み、金属板同士の境界部分が存在する場合は、各金属板の板厚及び形状にかかわらず、成形面113,115の一方又は両方において当該境界部分に対応する位置に凹状又は段状の逃がし部を設けることができる。
 上記各実施形態では、逃がし部114,116の一端部114a,116aは、金型本体11の幅方向の一端面に開口し、逃がし部114,116の他端部114b,116bは、金型本体11の幅方向の他端面に開口する。しかしながら、逃がし部114,116の両端部のうち一方が金型本体11の長手方向の一端面に開口し、他方が金型本体11の長手方向の他端面に開口するように、金型本体11を構成することもできる。あるいは、逃がし部114,116の両端部のうち一方が金型本体11の幅方向の端面に開口し、他方が金型本体11の長手方向の端面に開口してもよい。また、逃がし部114,116は、その両端部が金型本体11の幅方向又は長手方向の同一端面に開口する場合もある。逃がし部114,116は、金属板同士の境界部分73,73Aが金型本体11に干渉しないよう、金属板同士の境界部分73,73Aに応じた形状に適宜形成されればよい。
 上記各実施形態では、その延在方向に垂直な断面形状が一定の逃がし部114,116を例示したが、冷媒の通流方向に関して逃がし部114,116の断面形状は異なっていてもよい。また、逃がし部114,116は、逃がし部114,116の延在方向に対して直線状でなくともよい。
 プレス成形品8の素材としてパッチワークブランクが使用される場合、逃がし部114又は116は、補強材の周縁部分に沿って形成されるため、金型本体11の外表面に開口する端部を有しないことが多い。このような場合、逃がし部114,116を外部と連通させる貫通孔を金型本体11に形成することにより、逃がし部114,116に冷媒を供給し、且つ逃がし部114,116から冷媒を排出することが可能となる。このような貫通孔は、第2実施形態のように、供給導管121及び排出導管122の先端部121a,122aとして取り扱うことができる。あるいは、第1又は第3実施形態のように、移動可能な先端部121a,122aを所望のタイミングでこのような貫通孔に接続することもできる。
 上記各実施形態では、金型本体11内のプレス成形品8のうち、金属板71,72の境界部分73を冷却手段12,12Aが供給する冷媒によって冷却し、境界部分73以外の領域を金型本体11との接触のみによって抜熱する。しかしながら、金型本体11内のプレス成形品8のうち、境界部分73以外の領域を冷却手段12,12Aと別個の冷却手段を用いて冷媒で冷却することもできる。例えば、プレス成形品8のうち、上型111の側面113b及び下型112の側面115bで成形される領域の一部又は全部を従来の直水冷工法で冷却することができる。
 1,1A:金型
 11:金型本体
 111:上型
 112:下型
 113,115:成形面
 114,116:逃がし部
 114a,114b,116a,116b:端部
 12,12A:冷却手段
 121:供給導管
 122:排出導管
 121a,122a:先端部
 7,7A:素材
 8:プレス成形品
 

Claims (10)

  1.  互いに接合された第1金属板及び第2金属板を含む素材にプレス加工を施すための金型であって、
     成形面が設けられた上型と、前記上型の前記成形面に対応する形状を有し、前記上型の前記成形面とともに前記素材を成形する成形面が設けられた下型と、を含む金型本体と、
     冷媒の供給導管と、前記冷媒の排出導管と、を含む冷却手段と、
    を備え、
     前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面の少なくとも一方は、前記素材の前記第1金属板と前記第2金属板との境界部分に対応する位置に、前記金型本体が閉じた状態で前記境界部分との間に隙間が生じるように形成された凹状又は段状の逃がし部を有し、
     前記冷却手段は、前記金型本体が閉じた状態で前記供給導管を介して前記隙間に前記冷媒を供給し、前記排出導管を介して前記隙間から前記冷媒を排出して前記境界部分を局所的に冷却するように構成されている、金型。
  2.  請求項1に記載の金型であって、
     前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面の一方は、段状の前記逃がし部を有する、金型。
  3.  請求項2に記載の金型であって、
     前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面の他方は、凹状の前記逃がし部を有する、金型。
  4.  請求項1から3のいずれか1項に記載の金型であって、
     前記逃がし部は、円形、楕円形、又は線対称の凸多角形に沿った断面形状を有する、金型。
  5.  請求項1から4のいずれか1項に記載の金型であって、
     前記逃がし部は、
     前記金型本体の外表面に開口する第1端部と、
     前記第1端部の反対側の端部であって、前記外表面に開口する第2端部と、
    を有する、金型。
  6.  請求項5に記載の金型であって、
     前記冷却手段は、前記第1端部側から前記第2端部側に向かって前記隙間内に前記冷媒を流す、金型。
  7.  請求項5又は6に記載の金型であって、
     前記供給導管は、前記金型本体に対して接近及び離隔可能に構成され、前記金型本体が閉じたとき、前記第1端部に接続されて前記冷媒を吐出する先端部を有する、金型。
  8.  請求項5から7のいずれか1項に記載の金型であって、
     前記排出導管は、前記金型本体に対して接近及び離隔可能に構成され、前記金型本体が閉じたとき、前記第2端部に接続されて前記冷媒を回収する先端部を有する、金型。
  9.  請求項1から8のいずれか1項に記載の金型であって、
     前記供給導管及び前記排出導管の少なくとも一方は、先端部として、前記上型又は前記下型に形成された貫通孔を含む、金型。
  10.  プレス成形品の製造方法であって、
     互いに接合された第1金属板及び第2金属板を含む素材を準備する工程と、
     請求項1から9のいずれか1項に記載の金型を準備する工程と、
     前記上型と前記下型とを接近させて前記金型本体を閉じ、前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面により、加熱された前記素材にプレス加工を施す工程と、
     前記金型本体が閉じた状態で、前記冷却手段により、前記供給導管を介して前記隙間に冷媒を供給し、前記排出導管を介して前記隙間から前記冷媒を排出してプレス加工後の前記素材の前記境界部分を局所的に冷却する工程と、
    を備える、製造方法。
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