JP4982724B2 - ダイクエンチプレス用ブランク材 - Google Patents

Description

本発明は、焼入れ温度まで加熱され、低温の金型を用いてダイクエンチ加工しながら焼入れすることにより、互いに連結した複数のプレス製品をダイクエンチ加工するダイクエンチプレス加工に用い、前記各プレス製品同士の連結部を、切除加工部として切り離すことによって、各個別のプレス製品として構成するようにしたブランク材に関する。

この種ブランク材としては、例えば、自動車のセンタピラー材やフロアメンバー材等、車体の左右で勝手違いの形状を有するプレス製品を、一のダイクエンチ加工工程で互いに連結した状態で成形し、ダイクエンチ加工後切り離して各個別のプレス製品として構成するような場合に用いるものである。

従来から、鋼材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された鋼材を低温の金型によってダイクエンチ加工するとともに焼入れするダイクエンチ加工方法として、ダイクエンチプレス加工方法（或いはホットプレス加工方法）の名称で知られている。

このようなダイクエンチプレス加工方法は、たとえば、自動車のセンタピラー材やフロアメンバー材等のプレス製品を成形する場合に使用されており、この種ダイクエンチ加工品は、自動車のたとえば左右で勝手違いの形状を有していることから、一のブランク材をダイクエンチ加工することによって、互いに勝手違いの形状を有するプレス製品を互いに連結された状態で成形し、ダイクエンチ加工後に、互いの連結部である切除加工部を切り離すことによって、個別のプレス製品に構成するようにして、プレス加工における生産工数の効率化を図っている（類似する技術として、特許文献１参照）。
特開２００２−３６１３４８号公報。

そして、ダイクエンチ加工後のブランク材における切除加工部を切り離して、個別のプレス製品に構成する方法として、代表例として、金型の切刃を用いる場合と、レーザーカットを用いる場合が知られている。

図７に示すようにかかる従来におけるブランク材ａは、鋼材から構成しており、例えば矩形状の板材をダイクエンチ加工前に略中央部分に切除加工部ｂを形成しておく。

切除加工部ｂは、ブランク材ａの互いに対向する両側端側に切り溝ｃを形成することによって、連結細片形状に形成されている。

この結果、ブランク材ａは、切り溝ｃによって分断されるも、切除加工部ｂによって互いに連結された分割ブランク材ａ−１、ａ−２として構成され、不図示のダイクエンチプレスプレス機械を用いて、ダイクエンチ加工と同時に焼入れを施しながら、図８に示すような例えば断面ハット形状にダイクエンチ加工しておく。

そこで、金型の切刃を用いる場合は、図９に示すように、ダイクエンチ加工されたブランク材ａにおける切除加工部ｂを金型の切刃ｄにより切り離して、図１０に示す個別のプレス製品ｅ、ｅに構成している。

しかしながら、ブランク材ａは、既にダイクエンチプレス加工によって、焼入れ処理されていることから、金型の切刃ｄによって切除加工部ｂを切り離した場合、ブランク材ａに所謂遅れ破壊が発生して、切除後のプレス製品ｅ、ｅには、切断端面ｆ、ｆを起点として、亀裂部ｇが形成されてしまい、ＮＧ製品となってしまうことがあった。

かかる遅れ破壊が発生する原因は、次に記載のようなことから起こることが知られている。即ち、ダイクエンチプレスを用いて成形されるブランク材ａは、非常に硬い材料により構成されていることから、切刃ｄを用いて切り離す場合に、結果的に切除加工部ｂの周辺に塑性加工やせん断加工等による外部応力が加わることになり、このような外部応力によって、切除加工部ｂの周辺に残留応力が発生してしまう。この残留応力は、ブランク材ａの強度が高ければ高いほど、高くなってしまう。

このような残留応力が発生すると、残留応力発生周辺部に大気中の水素（Ｈ）やブランク材ａ中に含まれている水素等が互いに集まり、この部位の組織を非常に不安定な状態にしてしまう。この結果、例えば、残留応力発生周辺部に水等がかかった場合には、当該水等が起因となって、残留応力発生周辺部において、水素脆性破壊として割れ（応力腐食割れ）が発生してしまい、このような割れが遅れ破壊といわれているものである。

ダイクエンチプレス加工において、このような遅れ破壊をできる限り起こさないようにする対策としては、ブランク材ａ内の水素分を如何に下げるか、或いは外部応力により発生する残留応力を低減させるかが、ダイクエンチプレスにおける大きな課題となっている。

しかしながら、上記したような自動車のセンタピラー材やフロアメンバー材等の製品は、比較的強度の高い材料を使用されることから、水素の含有量を下げて残留応力を低減させるという対策はある程度までであって、材料的対策だけでは自ずから限界がある。

そこで、このような遅れ破壊を発生させないために、レーザーカット方法が採用されたのである。

レーザーカット方式は、図１１に示すように、ブランク材ａの切除加工部ｂをレーザーヘッドｈによるレーザー光線により切り離して、図１２に示すようなプレス製品ｉ、ｉを形成するものである。

しかしながら、レーザーカット方式は、金型の切刃を用いて行う方式のように、切除後のプレス製品ｉ、ｉには、遅れ破壊により不良品等が発生せず、常時良品を製作することができる反面、レーザーカットに時間がかかり、プレス製品ｉ、ｉの製作工数が増加し、コスト高になってしまうことになる。

そこで、本発明は、かかる点に鑑み、金型の切刃によるカット方式を用いても、完成したプレス製品に亀裂等が発生しないようにし、プレス製品の製作工数延いてはコストダウンを図ったダイクエンチプレス用ブランク材を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のダイクエンチプレス用ブランク材は、焼入れ温度まで加熱され、低温の金型を用いてダイクエンチ加工しながら焼入れすることにより、互いに連結した複数のプレス製品をダイクエンチ加工するダイクエンチプレス加工に用い、前記各プレス製品を構成する一対の分割ブランク材同士の連結部を、切除加工部として切り離すことによって、各個別のプレス製品として構成するようにしたブランク材であって、前記ブランク材は、互いに対向する両側端側に切り溝を形成することによって、前記切除加工部が前記両分割ブランク材の略中央部に存する連結細片に構成されており、且つ、前記切除加工部を挟合対峙するように添設する貫通孔部を前記ダイクエンチ加工前に前記両分割ブランク材側にそれぞれ形成したことを特徴とするものである。

そして、前記貫通孔部は、前記切除加工部に沿って複数の孔を穿設することによって構成してもよく、また、前記切除加工部に沿って形成された溝状の孔部によって構成してもよい。

かかる構成を有するブランク材は、ダイクエンチプレス加工の後に、切除加工部を金型の切刃によってカットすることにより、個別のプレス製品に構成する場合に、たとえ、切除加工部に遅れ破壊による亀裂が形成されたとしても、当該亀裂は切除加工部を挟合対峙するように添設する貫通孔部によってヒューズの役割が果たして分断され、それ以上中側への進行を止めることができ、部品性能を満足したプレス製品を製作することができ、同時にレーザーカット方式のような製作工数が増大するような方法を採らないために、コストダウンをすることができる。

また、かかる構成により、金型の切刃による切除加工部の切り離し範囲を少なくすることによって、ブランク材を切り離すことにより個別のプレス製品に構成する場合のカット工数をさらに少なくすることができる。

上記のように構成する本発明におけるブランク材は、ダイクエンチプレス加工の後に、切除加工部を金型の切刃によってカットすることにより、個別のプレス製品に構成する場合に、たとえ、切除加工部に遅れ破壊による亀裂が形成されたとしても、当該亀裂は切除加工部を挟合対峙するように添設する貫通孔部によってヒューズの役割が果たして分断され、それ以上中側への進行を止めることができ、部品性能を満足したプレス製品を製作することができ、同時にレーザーカット方式のような製作工数が増大するような方法を採らないために、コストダウンをすることができる。

以下、図を用いて、本発明を実施するための最良の実施の形態について、説明する。

図１は本発明に係る一実施例を採用したダイクエンチ加工前のブランク材の斜視図、図２−１は図１に示すブランク材をダイクエンチ加工すべくセットした状態を描画したダイクエンチ加工型の型開き状態を示す縦断面図、図２−２は同じく型締め状態を示す縦断面図、図２−３はダイクエンチ加工後に再び型開きした状態を示す縦断面図、図３は同じくダイクエンチ加工後のブランク材の斜視図、図４はダイクエンチ加工後のブランク材の切除加工部をカットする工程の説明図、図５は図４において切除加工部を切り離して完成した２つのプレス製品の斜視図である。

先ず、図１において、本発明の一実施例にかかるブランク材１は、鋼材から構成しており、例えば矩形状の板材をダイクエンチ加工前に略中央部分に切除加工部２及び切除加工部２を挟合対峙するように添設して、それぞれ孔形状の貫通孔部３が複数個穿設されて構成している。

切除加工部３は、ブランク材１の互いに対向する両側端側に切り溝１ａを形成することによって、連結細片形状に形成されている。

この結果、ブランク材１は、切り溝１ａによって分断されるも、切除加工部３によって互いに連結された分割ブランク材１−１、１−２として構成されている。

このように構成するブランク材１は、図２−１乃至図２−３に示すようなダイクエンチプレス加工用の金型装置４によって成形される。

すなわち、金型装置４は、上型５と下型６とを有して構成しており、上型５はプレス機のスライドテーブル５ａの下面に装着され、下型６はプレス機のボルスタテーブル６ａ上に固定配置されており、例えば油圧式のシリンダのピストンロッド７によって、上型５を下型６方向に下降させて、上型５と下型６とを型締めし、互いの成形面５ｂ、６ｂにより、ブランク材１を所定の形状に成形するように構成されている。

上型５の成形面５ｂは、その中央部を抉ることによって挿入したダイ５ｃとともに構成しており、ダイ５ｃはスプリング５ｄによって下方に付勢されて、下面が成形面５ｂと面一にて連続するように構成されている。

下型６は、ダイ５ｃに対応して、中央部が突出した突出成形部６ｃを有して構成している。

かかる構成を有するプレス加工用の金型装置４によって、図３に示すブランク材１を成形するには、先ず、図１に示すブランク材１を、所謂オーステナイト状態を達成する温度になるまで予め加熱しておく。

このように加熱されたブランク材１は、図２−１に示すように、型開きされた上型５と下型６との間に導入し、下型６の突出成形部６ｃ上に載置してセットする。

次に、図２−２に示すように、ピストンロッド７にシリンダ装置から油圧をかけることによって、上型５を下型６方向に下降させる。

この結果、ダイ５ｃがブランク材１を下型６の突出成形部６ｃに押し付けながら、スプリング５ｄを徐々に縮めて行き、ダイ５ｃが上死点に到達した段階で、更に、上型５を下降させ、上型５の成形面５ｂがブランク材１の両端部を加圧しながら、ブランク材１を図２−２に示すように型締めすることによって例えば断面ハット形状に成形していく。

この間、ブランク材１は、ダイ５ｃを含む上型５の成形面５ｂと下型６の突出成形部６ｃを含む成形面６ｂに接触することにより、急冷されて焼入れされることになり、図３に示すような形状を有するものに成形されることになる。

このように成形されたブランク材１は、図４に示すように、切除加工部２を金型の切刃８によって切断し、図５に示す、２つのダイクエンチ加工品１０，１０に構成されることになる。

ブランク材１を急冷して焼入れするために、上型５および下型６には、図示しないが、それぞれ冷却液が循環して冷却する冷却装置を通常備えている。

上記のように成形されたブランク材１を切除加工部２を金型の切刃８によって切断する際に、ブランク材１は高硬度に焼入れされた状態となっているために、ダイクエンチ加工品１０、１０は、その切断端面１０ａ、１０ａから中側に向かって遅れ破壊による亀裂部９が形成されてしまうが、ブランク材１には予め切除加工部２を挟合対峙するように添設して複数個の貫通孔部３が並設されるように穿設されていることから、遅れ破壊による亀裂部９は、貫通孔部３がヒューズの役割を果たして分断され、貫通孔部３よりダイクエンチ加工品の中側まで進行せず、部品性能を満足したプレス製品として完成することになり、同時にレーザーカット方式のような製作工数の増大によるコストアップを抑えることができる。

図６は本発明に係るブランク材１の他の実施例を示しており、図６に示すブランク材１の貫通孔部３は、上記実施例のように複数個の孔形状により構成するのではなく、一の溝形状に穿設することによって構成したものであり、上記実施例と同様な作用効果を発揮するものである。

以上説明したように、本発明におけるブランク材は、ダイクエンチプレス加工の後に、切除加工部を金型の切刃によってカットすることにより、個別のプレス製品に構成する場合に、たとえ、切除加工部に遅れ破壊による亀裂が形成されたとしても、当該亀裂は切除加工部を挟合対峙するように添設する貫通孔部によってヒューズの役割が果たして分断され、それ以上中側への進行を止めることができ、部品性能を満足したプレス製品を製作することができ、同時にレーザーカット方式のような製作工数が増大するような方法を採らないために、コストダウンをすることができるために、焼入れ温度まで加熱され、低温の金型を用いてダイクエンチ加工しながら焼入れすることにより、互いに連結した複数のプレス製品をダイクエンチ加工するダイクエンチプレス加工に用い、前記各プレス製品同士の連結部を、切除加工部として切り離すことによって、各個別のプレス製品として構成するようにしたブランク材等に好適である。

本発明に係る一実施例を採用したダイクエンチ加工前のブランク材の斜視図である。 図１に示すブランク材をダイクエンチ加工すべくセットした状態を描画したダイクエンチ加工型の型開き状態を示す縦断面図である。 同じく型締め状態を示す縦断面図である。 ダイクエンチ加工後に再び型開きした状態を示す縦断面図である。 同じくダイクエンチ加工後のブランク材の斜視図である。 同じく、ダイクエンチ加工後のブランク材の切除加工部をカットする工程の説明図である。 同じく、図４において切除加工部を切り離して完成した２つのプレス製品の斜視図である。 本発明に係る他の実施例を採用したブランク材のダイクエンチ加工後の状態を描画した斜視図である。 従来におけるダイクエンチ加工前のブランク材の斜視図である。 同じく、ダイクエンチ加工後のブランク材の斜視図である。 同じく、ダイクエンチ加工後のブランク材の切除加工部を金型の切刃によりカットする工程の説明図である。 同じく、金型の切刃でブランク材の切除加工部をカットして形成した一対のダイクエンチ加工品の斜視図である。 従来におけるレーザー加工により切除加工部を切り離す場合のダイクエンチ加工後のブランク材の斜視図である。 同じく、同じく、レーザー加工によりブランク材の切除加工部をカットして形成した一対のダイクエンチ加工品の斜視図である。

符号の説明

１ ブランク材
１ａ 切り溝
２ 切除加工部
３ 貫通孔部
１０ ダイクエンチ加工品

Claims (3)

1. 焼入れ温度まで加熱され、低温の金型を用いてダイクエンチ加工しながら焼入れすることにより、互いに連結した複数のプレス製品をダイクエンチ加工するダイクエンチプレス加工に用い、前記各プレス製品を構成する一対の分割ブランク材同士の連結部を、切除加工部として切り離すことによって、各個別のプレス製品として構成するようにしたブランク材であって、前記ブランク材は、互いに対向する両側端側に切り溝を形成することによって、前記切除加工部が前記両分割ブランク材の略中央部に存する連結細片に構成されており、且つ、前記切除加工部を挟合対峙するように添設する貫通孔部を前記ダイクエンチ加工前に前記両分割ブランク材側にそれぞれ形成したことを特徴とするダイクエンチプレス用ブランク材。
2. 前記貫通孔部は、前記切除加工部に沿って複数の孔を穿設することによって構成したことを特徴とする請求項１に記載のダイクエンチプレス用ブランク材。
3. 前記貫通孔部は、前記切除加工部に沿って形成された溝状の孔部によって構成したことを特徴とする請求項１に記載のダイクエンチプレス用ブランク材。

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