JP4591020B2 - Tailored blank press forming method - Google Patents
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Description
本発明は、板厚及び材質の少なくとも何れかが異なる金属板(以下、単に異なる金属板とも記す)を接合したテーラードブランク材のプレス成形方法に関するものである。 The present invention relates to a press forming method of a tailored blank material in which metal plates having different plate thicknesses and materials (hereinafter also simply referred to as different metal plates) are joined.
近年、自動車の安全性確保と対環境性能に関する要望の高まりから、自動車の車体重量の軽量化が図られつつある。その手段の一つとして、従来、例えば特許文献1に登場する、焼付け塗装後に強度が上昇するBH(Bake Hardening)鋼板や、特許文献2に登場する、高張力鋼板等を各種自動車用部品の素材金属板として用いる方法が採られてきた。これらは何れも、素材金属板を高強度化した分、薄いものを用いるようにし、それにより、軽量化を図ろうとするものである。
2. Description of the Related Art In recent years, the weight of automobile bodies has been reduced due to increasing demands for ensuring safety and environmental performance of automobiles. As one of the means, conventionally, for example, BH (Bake Hardening) steel plate, which appears in Patent Document 1 and whose strength increases after baking coating, and high-tensile steel plate, etc., which appears in
一方で、一様な板厚と材質を持つ金属板を、例えば300℃を超える温度に加熱した上でプレス成形することで、金属板の冷却もあわせて行い、焼入れ効果により、プレス成形後の部品を高強度化する特許文献3や特許文献4のような方法も採られることがあった。
特許文献3では、更に、金属板をプレス成形するときの金属板の加熱温度を850℃以上の高温とすることを、特許文献4では、更に、同金属板の加熱温度を300℃を超える温度とし、プレス成形するときの付与歪量を0.1以上、付与歪速度を毎秒0.1以上、冷却速度を毎秒20℃以上とすることを規定している。
On the other hand, a metal plate having a uniform thickness and material is heated to a temperature exceeding, for example, 300 ° C. and then press-molded, so that the metal plate is also cooled. In some cases, methods such as
In
あるいは、別な例としては、成形後の部品をさらにプレス成形することで冷却も行い、焼入れ効果で高強度化するプレスクエンチ法と呼ばれる特許文献5のような方法が採られることもあった。
特許文献5では、更に、成形後の部品をプレス成形するときの部品の加熱温度を850℃以上とし、500〜450℃の温度範囲までの冷却速度を毎秒80〜150℃、それ以降、100℃以下までの冷却速度を毎秒20〜100℃とすることを規定している。
Alternatively, as another example, a method such as
In
これらも、素材金属板として、高強度化する分、薄いものを使うようにし、それにより、軽量化を図ろうとしている点は同じである。また、プレス成形を繰り返すうちに、プレス成形用の型の方が温度上昇してしまう問題は、例えば、特許文献6のように型の内部を水冷することで解決できる。
しかしながら、以上のような方法が登場してきたにもかかわらず、さらに一層の自動車の車体重量の軽量化が要望されている。このような要望に応えるため、部品のうち高い強度の必要な部分にだけ、局部的に、高強度の金属板をプレス成形用の素材として用い、そうでない部分には、比較的低強度の金属板をプレス成形用の素材として用いるようにしようとする動きがある。つまり、部品のうち高い強度の必要な部分にだけ、局部的に、板厚の厚いものを用いたり、高強度の材質のものを用いようというのである。
These are the same in that they are trying to reduce the weight by using a thin metal plate as much as possible to increase the strength. Further, the problem that the temperature of the press-molding mold rises as the press molding is repeated can be solved, for example, by cooling the inside of the mold with water as in
However, in spite of the appearance of the above method, there is a demand for further reduction in the weight of the vehicle body of an automobile. To meet these demands, high-strength metal plates are used locally as parts for press molding only in parts where high strength is required, and relatively low-strength metal is used in other parts. There is a movement to use a plate as a material for press molding. In other words, only parts that require high strength among parts are locally made of thicker materials or made of high-strength materials.
即ち、板厚及び材質の少なくとも何れかが異なる金属板を接合した、いわゆるテーラードブランク材を素材金属板として用い、それをプレス成形して所望形状に加工する、特許文献7のような方法を採るのであるが、このようなテーラードブランク材のプレス成形方法に関する技術が、今、注目を集めている。
特許文献7では、更に、プレス成形する際に、金属板の歪みの高くなりそうな部分に高強度のものを用い、比較的歪みの小さくなりそうな部分には比較的低強度のものを用いるとしている。
Further, in Patent Document 7, when press forming, a metal plate having high strength is used for a portion where distortion is likely to be high, and a portion having relatively low strength is used for a portion where distortion is likely to be small. It is said.
しかしながら、テーラードブランク材をプレス成形すると、図7(a)に示すように、テーラードブランク材5の接合部にしわRが発生してしまう問題があった。ちなみに、図7(a)は、しわの様子を金属板の板厚方向の断面で見た様子である。このようなしわが発生する原因としては、図7(b)に示すように、パンチ1とダイ2の間で、テーラードブランク材5が摺動しても、接合部の板厚段差のある部分が引っ掛かって破断してしまうことのないよう、逃げ部分と呼ばれる隙間6を設けてあるため、テーラードブランク材5が摺動した際、この隙間6に入り込みやすいから、という点が挙げられる。
However, when the tailored blank material is press-molded, there is a problem that wrinkles R are generated at the joint portion of the tailored
しかし、この問題を解決しようと、この隙間6をなくすことは、接合部に板厚段差がある場合、パンチ1あるいはダイ2として、その板厚差に相当する段差を設けたものを使用することになり、そうすると、パンチ1とダイ2の間で、テーラードブランク材5が摺動した際、図7(c)に示すように、先述の通り、接合部の板厚段差のある部分が引っ掛かって破断してしまうため、実際上不可能に近い。しかも、板厚差が全くなくて材質だけが異なるものを接合したテーラードブランク材を用いた場合でも、このしわは発生する場合があった。
However, in order to solve this problem, this
即ち、後出図4に示すように、接合部に突き合わせ溶接のビード部が存在するような場合にも同様に逃げ部分が設けられ、強度の弱い側にしわが発生するほか、更に、ビード部も逃げ部分も全く設けられない場合であっても、しわが発生する場合があった。
それについて説明すると、テーラードブランク材5を構成する異なる金属板に作用する摩擦力や押付力が同等であっても、両者で降伏点、加工硬化指数、強度係数等が異なる場合、原初的にそれらの値の小さい側にしわが発生し易く、接合部においては、更に、しわが発生し易い傾向があるが、更に、図7(d)に示すように、パンチ1の厚さ寸法方向の断面で見た場合、テーラードブランク材5のプレス成形に伴う加工は、パンチ1の厚さ寸法方向の両側で行われるものであるところ、片側のテーラードブランク材5の展伸過多となって薄くなり、もう片側では、パンチ1とダイ2の間隔Cが拡大してしまって、そこにテーラードブランク材5がしわRを発生しながら入り込んできてしまうという場合があったのである。
That is, as shown in FIG. 4 later, when a butt weld bead portion is present in the joint portion, a relief portion is similarly provided, wrinkles are generated on the weak side, and the bead portion is also provided. Even when no escape portion is provided, wrinkles may occur.
To explain it, even if the frictional force and pressing force acting on different metal plates constituting the tailored
このような問題を解決しようと、テーラードブランク材5の接合部をまたぐようにビード部を形成する特許文献8のような方法が採られる場合もあったが、例えば、自動車のドアのようなものを想像してみても分かる通り、プレス成形後の部品に、そのようなビード部の形跡が残存していると、非常に見苦しく、販売できない、という大きな問題がある。かといって、プレス成形によりこのビード部を何の跡形もなく消滅させることは容易ではない。
In order to solve such a problem, a method such as Patent Document 8 in which a bead portion is formed so as to straddle a joint portion of the tailored
一方、話は変わるが、テーラードブランク材を素材金属板として用い、特許文献3や特許文献4あるいは特許文献5のような300℃を超える温度に加熱した上でプレス成形するという方法を組合せる、特許文献9(加熱温度例930℃)のような手立ても別途想定し得るわけで、そのようにすることで、さらなる高強度化を図ろうとする動きもある。
On the other hand, although the story changes, using a tailored blank material as a raw metal plate, combined with a method of press molding after heating to a temperature exceeding 300 ° C. as in
しかし、そのようにした場合、このしわが発生する傾向が、却って助長されるという問題があった。更に、特許文献1や特許文献2のようなBH鋼板や高張力鋼板は、300℃を超える温度に加熱すると変質してしまい、それをテーラードブランク材の一部として用いると、プレス成形後の部品には、必要な部分に所望の強度が得られない場合がある、という問題もあり、この点からも改善が求められていた。
本発明は上記諸問題を解決するためになされたものであり、異なる金属板の接合部にしわが発生しにくいテーラードブランク材のプレス成形方法を提供することを目的とするものである。
However, in such a case, there is a problem that the tendency of this wrinkle is promoted. Furthermore, BH steel sheets and high-tensile steel sheets such as Patent Document 1 and
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a press forming method for a tailored blank material in which wrinkles are unlikely to occur at the joint portions of different metal plates.
上記諸問題を解決するため、本発明の請求項1に係るテーラードブランク材のプレス成形方法は、板厚及び材質の少なくとも何れかが異なる鋼板を接合した接合部を有するテーラードブランク材のプレス成形方法において、プレス成形中、前記テーラードブランク材を50℃〜300℃の温度とすると共に、前記テーラードブランク材の温度をプレス成形用の型の温度に対して10℃〜200℃高い温度として前記接合部を含む部位をプレス成形することを特徴とするものである。
To solve the above problems, the press molding method of tailored blank according to 請 Motomeko 1 of the present invention, press forming of tailored blank having a joint portion at least one has joined the different steel sheet thicknesses and material in the method, during the press molding, the joining the tailored blank with a temperature of 50 ° C. to 300 ° C., the temperature of the tailored blank as a
而して、本発明のテーラードブランク材のプレス成形方法によれば、テーラードブランク材を50℃〜300℃の温度としてプレス成形するか、又はテーラードブランク材の温度をプレス成形用の型の温度に対して10℃〜200℃高い温度としてプレス成形することにより、異なる金属板の接合部にしわが発生しにくくなる。 Thus, according to the press molding method of the tailored blank material of the present invention, the tailored blank material is press molded at a temperature of 50 ° C. to 300 ° C., or the temperature of the tailored blank material is set to the temperature of the mold for press molding. On the other hand, by press forming at a temperature higher by 10 ° C. to 200 ° C., wrinkles are unlikely to occur at the joints of different metal plates.
発明者は、異なる金属板の接合部に発生するしわの低減方法として、予め熱による膨張を金属板に与えておき、プレス成形後の冷却により発生する熱収縮によりしわを相殺するのが有効ではないかと考え、本発明に想到した。この点、素材金属板を300℃を超える温度に加熱した上でプレス成形する特許文献3や特許文献4あるいは特許文献5のような方法を、テーラードブランク材のプレス成形に組合せて用いた場合、プレス成形時の素材金属板の温度が高過ぎて、素材金属板に導入される歪みが応力緩和して消滅してしまい、軟質な分、却ってしわの発生が助長されるものと推定している。
本発明によれば、特許文献1や特許文献2のようなBH鋼板や高張力鋼板が変質するほど高い温度には加熱することを要しないため、こちらの方の問題も合わせて解決できる。
It is effective for the inventor to apply a thermal expansion to the metal plate in advance as a method of reducing wrinkles generated at the joints of different metal plates, and to cancel the wrinkles by the thermal shrinkage generated by cooling after press forming. The present invention has been conceived. In this regard, when a method such as
According to the present invention, it is not necessary to heat the BH steel sheet or the high-tensile steel sheet as in Patent Document 1 or
次に、本発明のテーラードブランク材のプレス成形方法の一実施形態について図面を用いて説明する。
図1は、本実施形態のテーラードブランク材のプレス成形装置であり、図1(a)は上死点状態、図1(b)は下死点状態を示す。また、図中の符号1はパンチ、符号2はダイ、符号3,4はホルダ、符号5はテーラードブランク材である。このプレス成形装置でシングルアクションと呼ばれるプレス成形を行う場合には、ダイ2と共に上側ホルダ4を下降して下側ホルダ3との間にテーラードブランク材5を挟持し、然る後、ダイ2、ホルダ3,4、テーラードブランク材5を下降してパンチ1に当接し、更にダイ2、ホルダ3,4、テーラードブランク材5を下降して、テーラードブランク材5を所望の形状にプレス成形する。同装置によれば、上側ホルダ4を下降して下側ホルダ3との間にテーラードブランク材5を挟持し、然る後、ダイ2を下降するダブルアクションと呼ばれるプレス成形を行うこともできる。なお、本実施形態のプレス成形装置では、パンチ1、ダイ2、ホルダ3,4のテーラードブランク材5に接する側に冷媒(冷却用媒体)通路10を形成し、各冷媒通路10に供給する冷媒の温度を制御することにより、パンチ1、ダイ2、ホルダ3,4を冷却できるようにした。冷媒には、空気をはじめとする気体、水などの液体を使用することができる。また、気体を冷媒とする場合には、断熱膨張の原理を用いて所望の箇所だけを局部的に冷却することも可能である。
Next, an embodiment of the press molding method of the tailored blank material of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a press forming apparatus for a tailored blank material according to the present embodiment. FIG. 1 (a) shows a top dead center state, and FIG. 1 (b) shows a bottom dead center state. In the figure, reference numeral 1 is a punch,
図2は、例えば自動車の部品としてプレス成形されたテーラードブランク材5である。図中の線Aが、異なる金属板の接合部であり、例えば同材質で厚さの異なる冷延鋼板同士を接合したり、一方が他方より高強度で厚さの異なる冷延鋼板同士を接合したり、材質も厚さも異なる冷延鋼板同士を接合したりしたものをプレス成形することで作成することができる。冷延鋼板に替えて熱延鋼板を使用してもよいし、ステンレス鋼やその他の種類の金属板を使用してももちろんよく、金属板の種類は問わない。ここで、図3は、同材質で厚さの異なる金属板同士を接合したテーラードブランク材5である。同図からも分かるように、厚さの異なる金属板同士を接合する場合、互いの厚さ方向の中心を合わせるのではなく、互いの一方の面(図では下面)が所謂面一になるようにして接合する場合が多い。そして、この場合には、ダイ2側に、接合部の段差を吸収するための隙間6が形成されている。この隙間は、プレス成形時にパンチ1とダイ2の間で、テーラードブランク材5が摺動しても、接合部の板厚段差のある部分が引っ掛かって破断してしまうことのないようにするためのものである。例えば、異なる材質で厚さが同じ金属板同士を接合し、その接合部に溶接盛り(ビード)がある場合には、図4に示すような隙間6をダイ2に形成する場合が多い。
FIG. 2 shows a tailored
しかしながら、これら隙間6があると、プレス成形後、テーラードブランク材5の異なる金属板の接合部にしわが発生し易い。この問題を回避するため、本実施形態では、テーラードブランク材を50〜300℃の温度とした上でプレス成形する。そのようにすることで、結果的にプレス成形用の型、つまりパンチ1やダイ2あるいはホルダ3,4よりもテーラードブランク材5を10℃〜200℃高い温度にした上でプレス成形することになる。プレス成形を何度か繰り返すとパンチ1やダイ2あるいはホルダ3,4の温度が常温乃至最高で100℃内外まで温度上昇することを勘案すると、テーラードブランク材5の温度を50℃〜300℃とすることが妥当となる。発明者は、以下に述べるようにして、上記知見を得た。
However, if these
はじめに、テーラードブランク材をプレス成形すると、異なる金属板の接合部に、プレス成形後、しわの発生が観察された。しわが観察されたテーラードブランク材は、材質の異なる所謂異種材を接合したものであったため、当初、発明者は、そのしわは、異種材を接合した際に発生した歪みが残存していて、それがプレス成形に伴って変形として顕在化するものと考え、異種材を接合したテーラードブランク材特有の問題と考えた。しかしながら、このしわは、同じ材質で、板厚の異なる金属板を接合したテーラードブランク材にも同様に発生することにその後気付き、それ以降、接合した際に発生した熱歪みが残存していて、それがプレス成形に伴って変形として顕在化するものと考えるようになった。 First, when the tailored blank material was press-molded, the occurrence of wrinkles was observed after the press molding at the joint portion of different metal plates. Since the tailored blank material in which wrinkles were observed was a so-called dissimilar material with different materials joined, initially, the inventor left the distortion generated when the dissimilar materials were joined, It was thought that this was manifested as deformation along with press molding, and was considered to be a problem peculiar to tailored blank materials joined with dissimilar materials. However, this wrinkle is the same material, and then noticed that it also occurs in the tailored blank material in which the metal plates with different thicknesses are joined, and thereafter, the thermal strain generated when joining remains. It came to be thought that it became manifest as deformation with press molding.
そこで、テーラードブランク材にアニーリング(焼鈍)を施し、歪みを除去することによりしわの発生を低減しようと試みた。しかしながら、焼鈍ではしわの発生を低減することができなかった。そこで、異なる金属板の接合部のしわは、材料ではなく、プレス成形用の型の方に起因すると考えるに至り、プレス成形用の型、つまりダイ・パンチ・ホルダを詳細に観察してみた。その結果、例えば前記ダイ2に形成された隙間6に薄い金属板が入り込んでたるむことに気付き、それがプレス成形後にも残存してしわが発生することに気付いた。
Therefore, an attempt was made to reduce the generation of wrinkles by annealing the tailored blank material and removing the distortion. However, the generation of wrinkles could not be reduced by annealing. Therefore, it was considered that the wrinkles at the joints of different metal plates were caused not by the material but by the press-molding die, and the press-molding die, that is, the die punch holder, was observed in detail. As a result, for example, it was noticed that a thin metal plate entered and slackened into the
次に、テーラードブランク材が隙間6に流入するのを抑えるために、同部にドロービードを設けて張力をかけてみようと試みた。ドロービードとは、先述の図2のような例でいえば、接合部以外の箇所にビード部Dを形成しようとするもので、金属板の厚み方向の断面で見た図5からも分かるように、そのビード部Dをホルダ3,4で挟みながらプレス成形し、パンチ1とダイ2の間で、テーラードブランク材5が摺動するのを抑制することで、テーラードブランク材5に張力を付与しようというものである。しかしながら、ドロービードを設けると、今度は、割れの発生率が高くなり、型の設計そのものを見直す必要に迫られた。従って、ドロービードでは、テーラードブランク材をプレス成形した際、異なる金属板の接合部にしわが発生するのを抑制できない。
Next, in order to suppress the tailored blank material from flowing into the
よって、その次に、例えばダイ2に形成する隙間6の形状の最適化を試みた。具体的には、隙間を極力小さくし且つテーラードブランク材をプレス成形する際に、異なる金属板の接合部及びその付近の締付けを極力強くするようにした。しかし、計算上はしわの発生を抑制できるはずであったが、実際にはやはりしわが発生してしまい、しかもテーラードブランク材とパンチ・ダイ・ホルダ等のプレス成形用の型との間でかじりが発生してしまい、製品にならなかった。
Therefore, next, for example, optimization of the shape of the
結局、しわは、薄い金属板、換言すれば強度の低い金属板の側の予測できない変形によるものと結論せざるを得なかった。そこで、最後の手段として、発明者は、テーラードブランク材をダイ・パンチ・ホルダ等のプレス成形用の型よりも高い温度に加熱し、その状態でプレス成形を行おうと試みた。その結果、しわの発生の抑制に効果があることが分かったのである。発明者は、その理由を以下のように推定している。即ち、加熱により、テーラードブランク材には熱膨張による伸びが発生する。伸びたテーラードブランク材をそのままプレス成形すると、常温まで冷却される過程で熱収縮する。この熱収縮によって、テーラードブランク材をプレス成形した際の異なる金属板の接合部に伸び、つまりしわが発生していても延ばされ、結果的にしわが発生するのを抑制することができる。しかも、厚さの異なる金属板同士の接合部には、型との間に隙間があるため、プレス成形中のテーラードブランク材の温度降下が小さい分、型から取り出し後の熱収縮が大きく、十分な効果が得られるとも推定している。 In the end, we had to conclude that the wrinkles were due to unpredictable deformation on the side of the thin metal plate, in other words, the low strength metal plate. Therefore, as a last measure, the inventor attempted to heat the tailored blank material to a temperature higher than that of a press-molding die such as a die, punch, or holder, and perform press molding in that state. As a result, it has been found that there is an effect in suppressing the generation of wrinkles. The inventor presumes the reason as follows. That is, due to heating, the tailored blank material is stretched due to thermal expansion. When the stretched tailored blank material is press-molded as it is, it heat shrinks in the process of cooling to room temperature. By this heat shrinkage, the tailored blank material is extended to the joint portion of different metal plates when press-molded, that is, even if wrinkles are generated, it can be extended, and as a result, generation of wrinkles can be suppressed. Moreover, since there is a gap between the metal plates of different thicknesses between the molds, the temperature drop of the tailored blank material during press molding is small, so the thermal shrinkage after removal from the mold is large and sufficient. It is estimated that a good effect can be obtained.
ちなみに、鋼の熱膨張係数を約12×10-6(/K)、しわの高さが20μm、しわの数が5カ所であるとすると、テーラードブランク材がプレス成形用の型よりも10℃温度が高ければ、常温まで冷却される過程で熱収縮によってしわが延ばされ、しわは消滅する。しかし、テーラードブランク材とプレス成形用の型との温度差が大きければよいというものでもない。つまり、実際の操業ではプレス成形用の型も昇温するため、単純にプレス成形用の型とテーラードブランク材との温度差が200℃以上、若しくはテーラードブランク材単体の温度が300℃を超えるようにすると、テーラードブランク材が弾性変形域から外れ、塑性変形域でプレス成形が行われることになると共に、テーラードブランク材側は高温ゆえ、プレス成形により導入される歪みが応力緩和して消滅してしまい、発生したしわは常温まで冷却される過程での熱収縮によっては十分に延ばされず、常温まで冷却した後もしわが残存してしまう。それどころか、高温に加熱されるほど、軟質なため、最初のしわが発生し易いことから、結果的に、却ってしわの発生を助長してしまう。従って、テーラードブランク材単体の温度を50℃〜300℃とするか、若しくはテーラードブランク材の温度をプレス成形用の型、つまりダイ・パンチ・ホルダ等の温度に対して10℃〜200℃高い温度としてプレス成形すれば、テーラードブランク材の弾性変形域でプレス成形を行うことができると共に、応力緩和を抑制でき、プレス成形時にしわが発生しても常温まで冷却される過程で熱収縮によって十分に延ばされ、常温まで冷却された後にはしわは残存せず、結果的にしわは発生しない。 By the way, if the thermal expansion coefficient of steel is about 12 × 10 −6 (/ K), the wrinkle height is 20 μm, and the number of wrinkles is five, the tailored blank material is 10 ° C. than the press mold. If the temperature is high, the wrinkle is extended by heat shrinkage in the process of cooling to room temperature, and the wrinkle disappears. However, this does not mean that the temperature difference between the tailored blank material and the press mold is large. In other words, in actual operation, the temperature of the press molding die also rises, so that the temperature difference between the press molding die and the tailored blank material is simply 200 ° C or higher, or the temperature of the tailored blank material alone exceeds 300 ° C. If this is done, the tailored blank material will deviate from the elastic deformation region, and press forming will be performed in the plastic deformation region. Thus, the generated wrinkles are not sufficiently extended by heat shrinkage in the process of cooling to room temperature, and wrinkles remain even after cooling to room temperature. On the contrary, the higher the temperature is, the softer it is, and the first wrinkles are likely to occur. As a result, the generation of wrinkles is promoted. Therefore, the temperature of the tailored blank material itself is 50 ° C to 300 ° C, or the temperature of the tailored blank material is 10 ° C to 200 ° C higher than the temperature of the die for press molding, that is, the die punch holder, etc. Can be pressed in the elastic deformation region of the tailored blank material, and stress relaxation can be suppressed, and even if wrinkles occur during press forming, it is sufficiently cooled by heat shrinkage in the process of cooling to room temperature. After being stretched and cooled to room temperature, no wrinkles remain and as a result no wrinkles are generated.
なお、前記温度差の条件、即ちプレス成形用の型とテーラードブランク材との温度差の条件を満足するために、ダイ・パンチ・ホルダ等のプレス成形用の型の方を積極的に冷却するのも好ましい。プレス成形用の型の冷却に際しては、適切な箇所の温度を温度計で検出して、所望の温度範囲内になるようにフィードバック制御する等するのが好ましい。また、プレス成形用の型の冷却の程度を局所的に変更可能として、プレス成形する際のテーラードブランク材の加工発熱が局部的に大きい、即ち温度上昇が局部的に大きい部位を選択的に強く冷却する等してもよい。また、プレス成形中にプレス成形用の型の昇温プロファイルとテーラードブランク材の昇温プロファイルの両方を温度計で検出し、両昇温プロファイルの温度差が最大となる箇所について、プレス成形用の型とテーラードブランク材との温度差が10℃〜200℃の範囲に入るように、プレス成形用の型の冷却を行うようにしてもよい。 In order to satisfy the temperature difference condition, that is, the temperature difference condition between the press-molding die and the tailored blank material, the die for punch-molding such as a die, punch, and holder is actively cooled. It is also preferable. When the press molding die is cooled, it is preferable to detect the temperature at an appropriate location with a thermometer and perform feedback control so that the temperature falls within a desired temperature range. In addition, the degree of cooling of the press molding die can be locally changed, and the processing heat generation of the tailored blank material during press molding is locally large, that is, a region where the temperature rise is locally large is selectively strong. It may be cooled. In addition, during press molding, both the temperature rise profile of the press mold and the temperature rise profile of the tailored blank material are detected by a thermometer, and the part where the temperature difference between the two temperature rise profiles is maximum is detected. You may make it cool the die | dye for press molding so that the temperature difference of a type | mold and tailored blank material may enter into the range of 10 to 200 degreeC.
また、以上述べた実施形態では、テーラードブランク材をプレス成形する際、異なる金属板の接合部に相当するプレス成形用の型の側に隙間が形成されている場合について説明したが、隙間が形成されていない場合でも、しわは発生する可能性がある。即ち、同板厚で材質の異なる金属板を接合したテーラードブランク材において、溶接盛り(ビード)を除去した場合には、隙間は必要ない。しかしながら、例えば図6(a)のような所謂ハット型の部材をテーラードブランク材を素材としてプレス成形するような場合、例えば図6(b)の矢印方向に僅かにプレス成形用の型がずれると、Z−Z断面では、図6(c)のように、ハット型部材の立壁のうち、右側の立壁と型との間には、隙間が生じる。矢印と逆側にプレス成形用の型がずれ、左側の立壁と型との間に隙間が生じた場合もある。このようにして、テーラードブランク材とプレス成形用の型との間に隙間が生じた場合にも、例えば図6(d)に示すようなしわが発生する場合がある。本実施形態のテーラードブランク材のプレス成形方法によれば、このような場合でもしわの発生を抑制防止できる。 Further, in the embodiment described above, when the tailored blank material is press-formed, the case where a gap is formed on the side of the press-molding die corresponding to the joint portion of different metal plates has been described. Even if not, wrinkles can occur. That is, in the tailored blank material in which metal plates of the same thickness and different materials are joined, no gap is required when the weld pile (bead) is removed. However, for example, when a so-called hat-shaped member as shown in FIG. 6 (a) is press-molded using a tailored blank material, the press-molding die is slightly displaced in the direction of the arrow in FIG. 6 (b), for example. In the ZZ cross section, as shown in FIG. 6C, a gap is generated between the right side standing wall and the die among the standing walls of the hat-shaped member. In some cases, the press-molding die is displaced in the direction opposite to the arrow, and a gap is formed between the left wall and the die. In this way, even when a gap is generated between the tailored blank material and the press molding die, for example, wrinkles as shown in FIG. 6D may occur. According to the press forming method of the tailored blank material of the present embodiment, the occurrence of wrinkles can be suppressed even in such a case.
以下、本実施形態のテーラードブランク材のプレス成形方法を実際に用いた場合の実施例について説明する。表1に、本実施例で用いた冷延鋼板及び高強度冷延鋼板の性質を示す。これらの金属板をレーザーで突合せ溶接して300mm×600mmのテーラードブランク材を作成し、図6のようなハット型部材をプレス成形して作成し、異なる金属板の接合部においてしわの発生の有無を判定した。トリム(余肉除去成形)、リストライク(再プレス)は行わなかった。また、プレス成形は、前述したシングルアクションとし、ホルダでの押さえ力は400kNとした。しわの発生の有無の判定は目視にて行い、しわが発生していれば×、発生していなければ○とした。 Hereinafter, examples when the press forming method of the tailored blank material of the present embodiment is actually used will be described. Table 1 shows the properties of the cold-rolled steel sheet and the high-strength cold-rolled steel sheet used in this example. These metal plates are butt welded with a laser to create a 300 mm x 600 mm tailored blank, and a hat-shaped member as shown in Fig. 6 is formed by press forming. Whether or not wrinkles occur at the joints of different metal plates Was judged. Trimming (removal removal molding) and re-striking (re-pressing) were not performed. Further, the press molding was the single action described above, and the pressing force at the holder was 400 kN. The determination of the presence or absence of wrinkles was made by visual inspection.
表1のA1材とA2材、A1材とB1材、A1材とB2材とを接合したテーラードブランク材を夫々用意し、夫々のテーラードブランク材を恒温炉で所定温度まで加熱し、必要に応じてダイ・パンチ・ホルダ等からなるプレス成形用の型を冷却し、テーラードブランク材の温度、プレス成形用の型の温度、両者の温度差を温度計により検出した後、プレス成形を行い、しわの発生の有無の判定を行った。テーラードブランク材の加熱温度、プレス成形用の型の温度、両者の温度差、しわの発生の有無の判定結果、そして、プレス成形用の型の冷却の有無を表2に示す。同表から明らかなように、何れのテーラードブランク材においても、テーラードブランク材の温度をダイ・パンチ・ホルダ等のプレス成形用の型の温度に対して10℃〜200℃高い温度としてプレス成形した場合、テーラードブランク材単体の温度を50℃〜300℃としてプレス成形した場合には、しわが発生していない。 Prepare the tailored blank material that joins A1 material and A2 material, A1 material and B1 material, and A1 material and B2 material in Table 1, respectively, and heat each tailored blank material to a predetermined temperature in a constant temperature furnace. The mold for press molding consisting of dies, punches, holders, etc. is cooled, the temperature of the tailored blank material, the temperature of the mold for press molding, and the temperature difference between them are detected by a thermometer, and then press molding is performed, The presence or absence of the occurrence of was determined. Table 2 shows the heating temperature of the tailored blank material, the temperature of the press molding die, the temperature difference between the two, the determination result of the presence or absence of wrinkle generation, and the presence or absence of cooling of the press molding die. As apparent from the table, in any tailored blank material, the temperature of the tailored blank material was press-molded at a temperature higher by 10 ° C. to 200 ° C. than the temperature of a die for press molding such as a die, punch, or holder. In this case, when the temperature of the tailored blank material is 50 ° C. to 300 ° C. and press-molded, wrinkles are not generated.
このように、本実施形態のテーラードブランク材のプレス成形方法によれば、テーラードブランク材を50℃〜300℃の温度としてプレス成形するか、又はテーラードブランク材の温度をプレス成形用の型の温度に対して10℃〜200℃高い温度としてプレス成形することにより、異なる金属板の接合部にしわが発生するのを効果的に抑制することができる。 Thus, according to the press molding method of the tailored blank material of the present embodiment, the tailored blank material is press molded at a temperature of 50 ° C. to 300 ° C., or the temperature of the tailored blank material is the temperature of the mold for press molding. On the other hand, it can suppress effectively that a wrinkle generate | occur | produces in the junction part of a different metal plate by press-molding as 10 to 200 degreeC high temperature.
なお、前記実施形態では、冷延鋼板と高強度冷延鋼板とを接合したテーラードブランク材のプレス成形方法についてのみ説明したが、本発明に用いるテーラードブランク材は、これらに限られるものではなく、如何様な材質、如何様な厚さの組合せからなるテーラードブランク材も用いることができる。また、同様に、金属板の種類は二種類に限られるものではなく、三種類又はそれ以上の金属板を接合したテーラードブランク材も勿論用いることができる。 In the above embodiment, only the press forming method of the tailored blank material obtained by joining the cold-rolled steel plate and the high-strength cold-rolled steel plate has been described, but the tailored blank material used in the present invention is not limited to these, A tailored blank made of any material and any combination of thicknesses can be used. Similarly, the types of metal plates are not limited to two types, and tailored blank materials obtained by joining three or more types of metal plates can of course be used.
また、本発明により異なる金属板の接合部にしわが発生するのを抑制できる作用は、プレス成形に用いる型の形状には何ら依存するものではなく、如何様な形状の部材をプレス成形する際にも本発明は適用可能である。
また、プレス成形の方法も、前述のシングルアクションに限られるものではなく、所謂ダブルアクションをはじめとする如何様なプレス成形方法にも本発明は適用可能である。
また、プレス成形用の型の冷却方法についても、前記冷媒法に限られるものではなく、いかなる冷却方法も本発明には適用可能である。
In addition, the action that can suppress the occurrence of wrinkles at the joints of different metal plates according to the present invention does not depend on the shape of the mold used for press molding, and when a member of any shape is press molded. The present invention is also applicable.
Also, the press molding method is not limited to the single action described above, and the present invention can be applied to any press molding method including so-called double action.
Further, the cooling method of the press molding die is not limited to the refrigerant method, and any cooling method can be applied to the present invention.
1はパンチ(プレス成形用の型)
2はダイ
3,4はホルダ
5はテーラードブランク材
6は隙間
Rはしわ
Cは間隔
Dはビード部(ドロービード)
1 is a punch (die for press molding)
2 is a
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