JPH08117879A

JPH08117879A - プレス加工方法

Info

Publication number: JPH08117879A
Application number: JP7115497A
Authority: JP
Inventors: Akihito Sato; 章仁佐藤; Shinichiro Nakamura; 真一郎中村; Takashi Hosoe; 隆史細江
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1996-05-14
Also published as: DE69523700T2; DE69523700D1; EP0700735A2; US5735163A; EP0700735A3; EP0700735B1

Abstract

(57)【要約】【目的】プレス素材としての板状パネルの所定部位に
機械的強度を高める強化処理を施し、プレス加工時の成
形性を向上させる。【構成】円筒絞りのポンチ肩部や側壁部、角筒絞りの
コーナー部など、プレス加工時に伸び変形させられると
ともに応力集中が生じて割れが発生し易い応力集中部位
に、プレス加工に先立って、高エネルギーを加えて加熱
するとともに急冷させることにより高強度のベイナイト
組織やマルテンサイト組織とする組織変態強化処理を施
し、線状の強化部１２ａ〜１２ｅを設けて割れ１４ａ〜
１４ｅの発生を抑制する。圧印加工で圧縮変形させて加
工硬化或いは歪時効等により強化するなど、他の強化処
理方法を用いることもできるし、張出成形部位や曲げ成
形部位、平面歪変形を生じる部位に同様な強化処理を施
して成形性を向上させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は板状パネルを塑性変形さ
せるプレス加工方法に係り、特に、プレス加工の内容に
応じて板状パネルの所定部位に機械的強度を向上させる
強化処理を施すことにより、その板状パネルの成形性を
向上させる技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】板状パネルを所定形状に塑性変形させる
曲げや絞り等のプレス加工が、例えば自動車各部のパネ
ルを成形する分野などで広く行われている。そして、こ
のようにプレス加工されたプレス成形品の機械的強度を
向上させるため、そのプレス成形品の所定部位にレーザ
などの高エネルギー密度ビームを照射し、加熱するとと
もに急冷させて高強度のベイナイト組織やマルテンサイ
ト組織とする組織変態強化処理を施すことが、例えば特
開平４−７２０１０号公報に記載されている。また、特
開平１−２５９１１８号公報には、プレス加工後の成形
品における張り剛性や耐デント性を向上させるため、プ
レス加工を行う前の板状パネルの段階で所定部位に高エ
ネルギー密度ビームを照射して部分的に強化することが
提案されている。プレス加工前の板状パネルに高エネル
ギー密度ビームを照射して強化処理を行うものとしては
更に、絞り加工を行う際のしわ押え部、すなわち板状パ
ネルの流入を拘束する部分に強化処理を施し、その変形
抵抗を調整することにより流入量を制御して皺の発生を
防止することが、特開平４−１０５７２１号公報に記載
されている。機械的強度を高めるための強化処理として
は、上記組織変態による強化以外にも、例えば圧印加工
で板状パネルを圧縮変形させることにより加工硬化或い
は歪時効等によって強化する方法が、特公昭６２−１３
０９２号公報に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これ等
の強化処理は、プレス加工後の成形品の強度や耐デント
性を向上させたり、絞り加工時に板状パネルに生じる張
力を調整したりするためのもので、板状パネルの成形性
を向上させるものではなく、成形性の低い安価な低グレ
ード材の採用を可能として材料コストを低減したり、成
形不能であった成形品のプレス加工を可能としたり、或
いはスプリングバックを抑制して成形品の寸法精度を向
上させたりする技術ではない。プレス加工に使用する板
状パネルの成形性、すなわちプレス加工時における割れ
などの成形不良の生じ難さは、一般に伸びや引張強度，
ｎ値，ｒ（ランクフォード）値など材質の機械的特性値
によって定まり、成形品の形状に応じて所定の成形性を
有することが要求されるが、成形不良が生じ難い成形性
の良い材料程一般に高価となり、材料コスト低減のため
には少しでも安価な低グレード材を使用できるようにす
ることが望まれる。また、成形不良が生じる場合には、
より成形性の良い高級材を使用するか、成形品の形状を
変更することになる。スプリングバックも板状パネルの
成形性の一要素であり、高い寸法精度を得る上でスプリ
ングバックは少しでも小さいことが望まれる。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、板状パネルの所定部
位に強化処理を施して成形性を向上させ、割れを生じ難
くしたりスプリングバックを抑制したりすることにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するために、第１発明は、板状パネルの縁部を拘束しつ
つ中央部分にポンチを押圧し、そのポンチの形状に倣っ
てその板状パネルを塑性変形させるプレス加工方法であ
って、プレス加工に先立って、前記板状パネルのうちプ
レス加工初期に伸び変形させられるとともにプレス加工
の進行に伴い応力集中が生じて割れが発生し易い応力集
中部位に、機械的強度を向上させる強化処理を施すこと
を特徴とする。

【０００６】

【作用および第１発明の効果】すなわち、この第１発明
は伸び変形させながら所定形状に塑性変形させる絞りや
曲げなどのプレス加工に関するもので、プレス加工時に
割れが発生し易い応力集中部位、具体的にはポンチの肩
近傍やポンチ先端部に接触させられる部位などに強化処
理を施して引張強度等の機械的強度を高め、耐破断強度
を向上させて割れを生じ難くするのである。板状パネル
として全体的に高強度の高強度鋼板などを使用すれば耐
破断強度が向上するが、プレス加工に必要な成形荷重も
高くなるため、割れ防止にはそれ程大きな効果は期待で
きないのであり、本発明のように応力集中部位だけを強
化すれば、プレス加工に必要な成形荷重は殆ど変化しな
いため、応力集中部位の割れが良好に抑制される。これ
により、従来よりも低グレード材を使用して材料コスト
を低減したり、成形不能であった成形品をプレス加工し
たりすることが可能となる。

【０００７】ここで、機械的強度を向上させる強化処理
としては、高エネルギーを加えて加熱するとともに急冷
させることにより高強度のベイナイト組織やマルテンサ
イト組織に変態させる組織変態強化処理や、圧印加工で
板状パネルを圧縮変形させて加工硬化或いは歪時効等に
よって強化する圧印強化処理が好適に用いられるが、板
状パネルの機械的強度を部分的に高めることができる他
の強化手法を採用することもできる。すなわち、本発明
は板状パネルのどの部分に強化処理を施すかに特徴が有
るのであり、どのような強化処理手法を用いても構わな
いのである。以下の第２発明〜第４発明についても同様
である。

【０００８】また、前記高エネルギー密度ビームを照射
して組織変態強化処理を施したり、圧印加工で強化した
りする場合など、線状の強化部を設けることができる強
化処理を採用すれば、引張強度に異方性を持たせること
が可能で、例えば応力集中で生じる割れと略直角に交差
する伸び変形方向、言い換えれば引張力が作用する方向
と略平行に１または複数の線状強化部を設ければ、その
伸び変形方向の変形抵抗が主として増大させられるた
め、他方向の変形を損なうことなく割れの発生を防止で
きる。板状パネルの材質やプレス成形品の形状によって
も異なるが、上記線状強化部の長さは４０ｍｍ程度あれ
ば十分であり、間隔は２０ｍｍ程度以下であることが望
ましい。

【０００９】

【課題を解決するための第２の手段】第２発明は、板状
パネルにポンチを押圧し、そのポンチの形状に倣ってそ
の板状パネルを塑性変形させるプレス加工方法であっ
て、プレス加工に先立って、前記板状パネルのうちプレ
ス加工時に周囲から材料が流入し難い張出成形部位に、
機械的強度を向上させる強化処理を施すことを特徴とす
る。

【００１０】

【作用および第２発明の効果】この第２発明は、プレス
加工時に周囲から材料が流入し難い張出成形部位に強化
処理を施して引張強度等の機械的強度を高め、耐破断強
度を向上させて割れを生じ難くするとともに、強化処理
の程度に応じて周囲からの材料の流入量を増大させるよ
うにしたのである。これにより、例えば絞り加工される
部分の中央に張出部を有する場合など、しわ押え荷重で
は材料の流入量を制御することが困難で且つ材料が流入
し難い部位にも、周囲から材料が流入させられるように
なって割れなどの成形不良が防止され、従来よりも低グ
レード材を使用して材料コストを低減したり、成形不能
であった成形品をプレス加工したりすることが可能とな
る。

【００１１】なお、線状の強化部を設けることができる
場合に、張出成形部位に生じる引張力と略平行になるよ
うに線状強化部を設ければ、その引張力の方向の変形抵
抗が主として増大させられるため、他方向の変形を損な
うことなく引張力に従って周囲から材料を良好に引き込
むことができる。

【００１２】

【課題を解決するための第３の手段】第３発明は、板状
パネルの縁部を拘束しつつ中央部分にポンチを押圧し、
そのポンチの形状に倣ってその板状パネルを塑性変形さ
せるプレス加工方法であって、プレス加工に先立って、
プレス加工時の前記板状パネルの変形形態を変化させて
その板状パネルの成形限界における歪量を増大させるよ
うに、その板状パネルの所定部位に機械的強度を向上さ
せる強化処理を施すことを特徴とする。

【００１３】

【作用および第３発明の効果】この第３発明は、伸び変
形させながら所定形状に塑性変形させる絞りや曲げなど
のプレス加工に関するもので、板状パネルの所定部位に
強化処理を施すことにより、プレス加工時の変形形態を
変化させて板状パネルの成形限界における歪量を増大さ
せるようにしたのであり、このように成形限界における
歪量が増大させられることにより割れが発生し難くな
り、従来よりも低グレード材を使用して材料コストを低
減したり、成形不能であった成形品をプレス加工したり
することが可能となる。

【００１４】ここで、上記プレス加工時の変形形態は、
板状パネルと平行な二次元座標におけるｘ軸方向すなわ
ち引張力が作用する方向の歪εx と、ｙ軸方向すなわち
引張力と直角な方向の歪εy との関係で、板状パネルの
材質によっても異なるが、一般的には図１３に示されて
いるように、引張力と直角なｙ軸方向歪εy が略０の平
面歪変形の場合の成形限界における歪量＝√（εx²＋ε
y²）が最も小さく、ｙ軸方向歪εy が正の２軸変形また
はｙ軸方向歪εy が負の１軸変形では、平面歪変形に比
較して成形限界における歪量が大きくなる。一方、所定
の形態で強化処理を施すと、特定の方向の引張強度だけ
を高めることができるため、その特定方向の伸びが小さ
くなって全体の変形形態が変化し、例えば平面歪変形を
２軸変形や１軸変形に変化させるなど、変形形態を変化
させて成形限界における歪量を大きくすることが可能な
のである。

【００１５】なお、線状の強化部を設ける場合には、主
としてその線方向の引張強度が高められるが、強度上昇
に伴って伸びが低下するため、例えば引張力が作用する
方向の引張強度を高めて変形形態を変化させる場合に
は、引張力の方向にもある程度の伸びを許容するよう
に、引張力と直角な方向の線状強化部を引張力の方向に
所定の間隔で多数並べて設けることが望ましい。この場
合の線状強化部の長さは数ｍｍ〜数十ｍｍ程度のごく短
いもので良い。

【００１６】

【課題を解決するための第４の手段】第４発明は、板状
パネルを所定形状に塑性変形させるプレス加工方法であ
って、プレス加工に先立って、前記板状パネルのうちプ
レス加工によって曲げられる曲げ成形部位の近傍に、機
械的強度を向上させる強化処理を曲げの外側となる面側
から施すことを特徴とする。

【００１７】

【作用および第４発明の効果】この第４発明は、曲げ変
形を含むプレス加工に関するもので、曲げの外側となる
面側から例えば高エネルギーを加えて組織変態させた
り、圧印加工によって圧縮変形させたりして機械的強度
を向上させる強化処理を施すのである。高エネルギーを
加えて加熱するとともに急冷させてマルテンサイト組織
やベイナイト組織とする組織変態強化処理では、その変
態に伴って体積が膨張するとともに、その変態領域はエ
ネルギーが加えられた面側の方が大きいため、そのエネ
ルギーが加えられた面側、すなわち曲げの外側となる面
側に大きな圧縮応力が生じる。また、圧印加工によって
曲げの外側となる面側を圧縮変形させれば、その変形部
分すなわち曲げの外側となる面側に大きな圧縮応力が生
じる。一方、曲げ変形では曲げの外側に引張応力が生じ
るとともに曲げの内側に圧縮応力が生じ、これ等の応力
に起因してスプリングバックが生じるが、その曲げの外
側には上記強化処理による圧縮残留応力が存在するた
め、曲げ変形に伴って生じる引張応力が圧縮残留応力に
よって相殺され、これによりスプリングバックが抑制さ
れて成形品の寸法精度が向上する。本発明は、スプリン
グバックを見込んだ曲げ加工が困難な場合など、寸法精
度を確保し難い部位に適用することにより優れた効果が
得られる。

【００１８】なお、高エネルギーを加えることによる組
織変態強化処理の場合、その強化処理は必ずしも板状パ
ネルを板厚方向に貫通して施される必要はなく、曲げの
外側となる面側だけが部分的に溶融する不完全溶融の場
合は、反対側まで溶融させる完全溶融に比較して両面間
の圧縮残留応力の差が大きく、スプリングバックをより
効果的に抑制できる。

【００１９】

【課題を解決するための第５の手段】第５発明は、上記
第１発明〜第４発明のプレス加工方法において、前記強
化処理が、高エネルギーを加えて加熱するとともに急冷
させることにより前記板状パネルを組織変態させて機械
的強度を向上させるものであることを特徴とする。

【００２０】

【作用および第５発明の効果】すなわち、この第５発明
は、前記第１発明〜第４発明における強化処理として、
高エネルギーを加えて加熱するとともに急冷させること
により板状パネルを組織変態させて機械的強度を向上さ
せる組織変態強化処理を用いるのであり、第１発明〜第
４発明の一実施態様に相当するもので、それ等の発明を
好適に実施できる。

【００２１】かかる組織変態強化処理は、高エネルギー
を加えて加熱するとともに急冷させることにより、例え
ば引張強度が４５０ＭＰａ程度以上の高強度のマルテン
サイト組織やベイナイト組織とするもので、高エネルギ
ーを加えて加熱する手段としては、レーザビーム，プラ
ズマビーム，電子ビーム，イオンビーム等の高エネルギ
ー密度ビームを照射する高エネルギー密度ビーム照射手
段が好適に用いられ、極めて狭い領域を局部加熱するこ
とが可能であるが、高周波やマイクロ波などで熱エネル
ギーを加えるものなど他の加熱手段を採用することもで
きる。加熱温度は、マルテンサイト変態が生じる温度よ
り高い温度であれば良く、炭素鋼の場合は７２７℃程度
以上であるが、所定領域を確実に組織変態強化する上で
溶融温度以上まで加熱することが望ましい。また、加熱
領域が狭い場合、加熱を停止すれば周囲に熱が伝播する
自己冷却によって急冷されるが、必要に応じて冷却処理
を行うことも可能である。

【００２２】板状パネルの材質は、所定温度から急冷さ
れることによりマルテンサイト変態やベイナイト変態を
生じるもので、所定量の炭素を含んだ炭素鋼が好適に用
いられる。炭素鋼板に溶融亜鉛メッキを施した合金化溶
融亜鉛メッキ鋼板の場合、表面のＺｎ−Ｆｅ層によって
防錆作用が得られるが、上記高エネルギーの付加によっ
てＺｎ−Ｆｅ層が蒸発すると防錆性能が損なわれるた
め、その場合にはＺｎ−Ｆｅ層の蒸発温度以下で加熱，
冷却するか、高エネルギー密度ビームの照射によりＺｎ
−Ｆｅ層の蒸発範囲をできるだけ小さくすることが望ま
しい。溶融亜鉛メッキ以外の防錆被覆や他の被覆が設け
られている場合にも、その被覆を考慮して組織変態強化
処理の処理条件を定めることが望ましく、必要に応じて
被覆の蒸発温度や溶融温度以下で加熱処理を行うことも
可能である。

【００２３】

【課題を解決するための第６の手段】第６発明は、前記
第１発明〜第４発明のプレス加工方法において、前記強
化処理が、圧印加工で前記板状パネルを圧縮変形させて
機械的強度を向上させるものであることを特徴とする。

【００２４】

【作用および第５発明の効果】すなわち、この第６発明
は、前記第１発明〜第４発明における強化処理として、
圧印加工で前記板状パネルを圧縮変形させることにより
機械的強度を向上させる圧印強化処理を用いるのであ
り、第１発明〜第４発明の一実施態様に相当するもの
で、それ等の発明を好適に実施できる。

【００２５】上記圧印強化処理は、加工硬化或いは歪時
効等によるもので、強化量は前記高エネルギー密度ビー
ムの照射による組織変態強化処理の場合より一般に小さ
いが、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板など表面に被覆を有す
る板状パネルに対しても好適に適用できるとともに、加
工硬化や歪時効等によって機械的強度が高くなる種々の
材質の板状パネルに適用できる。また、圧印強化部は他
の部分に比較して板厚が薄くなるため、その圧印強化部
をしわ押えする場合にはしわ押え面圧が低くなり、これ
を利用して破断を一層効果的に回避することもできる。
更に、プレスなどで圧印加工を施せば良いため、金型な
どの設備に要するイニシャルコストや、メンテナンスな
どに要するランニングコストが比較的少ない。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、板状パネルの外周縁部を拘束しつ
つ中央部分にポンチを押圧し、そのポンチの形状に倣っ
てその板状パネルを塑性変形させたもの、具体的には円
筒絞りや角筒絞りを施したプレス成形品の一例で、何れ
のプレス成形品１０ａ〜１０ｅにも、プレス加工初期に
伸び変形させられるとともにプレス加工の進行に伴い応
力集中が生じて割れが発生し易い応力集中部位に、組織
変態強化処理による線状強化部１２ａ〜１２ｅが設けら
れている。組織変態強化処理は、高エネルギーを加えて
加熱するとともに急冷させてマルテンサイト組織やベイ
ナイト組織とすることにより引張強度などの機械的強度
を向上させる強化処理で、レーザビーム，プラズマビー
ム，電子ビーム，イオンビーム等の高エネルギー密度ビ
ームを照射し、局部加熱して溶融させながら照射位置を
線状に所定速度で移動させることにより、溶融および自
己冷却による焼入れが線状に進行して線状強化部１２ａ
〜１２ｅが設けられる。板状パネルの材質は、マルテン
サイト変態やベイナイト変態を生じるもので所定量の炭
素を含んだ炭素鋼などであり、表面に溶融亜鉛メッキを
施した溶融亜鉛メッキ鋼板の場合、組織変態強化処理の
加熱でＺｎ−Ｆｅ層が蒸発してしまうが、本実施例では
高エネルギー密度ビームで線状に加熱するため蒸発範囲
が小さく、パネル全体としての防錆性能には殆ど影響し
ない。

【００２７】上記線状強化部１２ａ〜１２ｅは、プレス
加工に先立って板状パネルに設けられたもので、このよ
うな線状強化部１２ａ〜１２ｅが設けられることによ
り、耐破断強度が向上してプレス加工時の割れ１４ａ〜
１４ｅの発生が抑制される。個々のプレス成形品１０ａ
〜１０ｅについて具体的に説明すると、先ず、プレス成
形品１０ａの割れ１４ａはポンチ肩破断と称するもの
で、ポンチの肩部に接触させられる部位に肩部と略平行
に生じる亀裂であり、その部分に発生する引張力と略平
行に、すなわちポンチ肩部と略直角に交差するように所
定の間隔を隔てて多数の線状強化部１２ａが設けられて
いる。プレス成形品１０ｂの割れ１４ｂは側壁割れと称
するもので、円筒の筒状部に周方向に生じる亀裂であ
り、その部分に発生する引張力と略平行に、すなわち筒
状部の軸心と略平行となるように所定の間隔を隔てて多
数の線状強化部１２ｂが設けられている。プレス成形品
１０ｃの割れ１４ｃはウォールブレークと称するもの
で、角筒の側壁コーナー部に周方向に生じる亀裂であ
り、その部分に発生する引張力と略平行に、すなわち角
筒の軸心と略平行となるように各コーナー部にそれぞれ
２本ずつの線状強化部１２ｃが設けられている。プレス
成形品１０ｄは、中央に円穴が設けられた板状パネルに
角筒絞りを施した場合で、割れ１４ｄは伸びフランジ
（外縁）割れと称するもので、円穴から角筒のコーナー
部に向かって生じる亀裂であり、その部分に発生する引
張力と略平行に、すなわち円穴と略同心の円弧を描くよ
うに４つのコーナー部に対応して線状強化部１２ｄが設
けられている。プレス成形品１０ｅは、中央に円穴が設
けられた板状パネルに角筒絞りを施した場合で、割れ１
４ｅは伸びフランジ（内縁）割れと称するもので、円穴
の周縁部分であって角筒のコーナー部の近傍に生じる亀
裂であり、その部分に発生する引張力と略平行に、すな
わち円穴と略同心の円弧を描くように４つのコーナー部
の近傍に線状強化部１２ｅが設けられている。

【００２８】なお、線状強化部１２ａ〜１２ｅの各々の
本数や長さ、間隔などは適宜定められる。また、図１７
に示されているようなハット形状の曲げプレス加工を行
う場合など、他の種々のプレス加工にも適用可能で、図
１７の場合には、例えば上側の曲げ成形部やそれに連な
る側壁部に引張力と略平行になるように複数の線状強化
部を設ければ良い。

【００２９】このように、本実施例ではプレス加工時に
割れ１４ａ〜１４ｅが発生し易い応力集中部位に組織変
態強化処理による線状強化部１２ａ〜１２ｅが設けられ
ているため、耐破断強度が向上して割れ１４ａ〜１４ｅ
が生じ難くなり、従来よりも低グレード材を使用して材
料コストを低減したり、成形不能であった成形品をプレ
ス加工したりすることが可能となる。特に、本実施例で
は引張力と平行となるように、言い換えれば応力集中で
生じる割れ１４ａ〜１４ｅと略直角に交差する方向に線
状強化部１２ａ〜１２ｅが設けられているため、その引
張方向の変形抵抗が主として増大させられ、他方向の変
形を損なうことなく割れ１４ａ〜１４ｅの発生が良好に
防止される。

【００３０】ここで、板状パネルとしてより高強度の鋼
板を使用すれば耐破断強度が向上するが、プレス加工に
必要な成形荷重も高くなるため、割れ防止にはそれ程大
きな効果は期待できず、本実施例のように応力集中部位
だけを強化すれば、プレス加工に必要な成形荷重は殆ど
変化しないため、応力集中部位の割れ１４ａ〜１４ｅが
良好に抑制される。例えば、図２に示すようにダイス２
０およびしわ押え２２によって板状パネル２４の周縁部
を拘束しながらポンチ２６を相対的に上方へ移動させて
円筒絞りを行う場合、成形荷重Ｆはベルトの式に従って
次式（１）で表される。かかる（１）式において、Ｐ₀
はフランジ部の半径方向絞りに必要な力（縮み力）、Δ
Ｐ_Hはしわ押え力によりフランジ部に加わる摩擦力、Δ
Ｐ_b1，ΔＰ_b2は曲げ，曲げ戻し力、μはしわ押え部分の
摩擦係数、φはダイス２０の角部のまきつき角である。
そして、板状パネルを単純に高強度とした場合、割れが
生じ易い側壁部２８の耐破断強度が向上するが、（１）
式のＰ₀ やΔＰ_b1，ΔＰ_b2も増大して成形荷重Ｆが大き
くなるため、割れ防止効果を期待できないばかりでなく
寧ろ悪化する場合があるのに対し、本実施例のように側
壁部２８などの応力集中部位だけに強化処理を施す場合
には、成形荷重Ｆを殆ど変化させることなく割れが生じ
易い側壁部２８等の耐破断強度を向上させることがで
き、割れの発生を抑制して成形性を向上させることがで
きるのである。なお、耐破断強度は、引張強度ＴＳ、ｎ
値，ｒ値をパラメータとする関数ｆ（ｎ，ｒ）を用いて
次式（２）のＰcrで表され、強化処理によって引張強度
ＴＳが上昇すると耐破断強度Ｐcrも大きくなる。Ｆ＝ exp（μ・φ）・（Ｐ₀ ＋ΔＰ_H＋ΔＰ_b1）＋ΔＰ_b2 ・・・（１）Ｐcr＝ＴＳ・ｆ（ｎ，ｒ）・・・（２）

【００３１】次に、表１に示す４種類の炭素鋼板を用い
て円筒深絞り試験を行い、成形性について調べた結果を
説明する。表１において、ＴＳは引張強度（ＭＰａ）、
ＹＰは降伏強度（ＭＰａ）、Ｅｌは破断までの伸び
（％）、ｎ値は加工硬化指数、ｒ値はランクフォード値
であり、軟鋼板ＳＧＡＣＦ，ＳＧＡＣＤの板厚は０．７
ｍｍ、高強度鋼板ＳＧＡＣ３４０ＨＲ，ＳＧＡＣ３４０
の板厚は０．８ｍｍである。また、４種類の炭素鋼板は
何れも自動車各部のプレス成形品に使用されるプレス素
材、すなわち板状パネルがあるが、軟鋼板のＳＧＡＣ
Ｆ，高強度鋼板のＳＧＡＣ３４０ＨＲは比較的割れが生
じ難い高級材で、軟鋼板のＳＧＡＣＤ，高強度鋼板のＳ
ＧＡＣ３４０は割れが生じ易い低グレード材である。深
絞り条件は、ポンチ径が１００ｍｍで、ブランク径（板
状パネルの外径）が２００ｍｍである。組織変態強化処
理はレーザビームを照射して行い、照射位置の移動速度
は３ｍ／ｍｉｎ、焦点位置は板表面から−１ｍｍすなわ
ちレーザ照射側の表面から１ｍｍ入り込んだ位置で、板
厚が０．７または０．８ｍｍであるから板の裏側へ０．
３または０．２ｍｍ突き出した位置であり、出力は３ｋ
Ｗである。照射パターン、すなわち線状強化部のパター
ンは図３に示す４種類で、（Ｉ）は線状強化部無し、す
なわち直径２００ｍｍの板状パネル３０にそのまま深絞
り加工を行う場合で、（II）は線状強化部３２が４本、
(III) は線状強化部３２が８本、（IV）は線状強化部３
２が１６本の場合である。各線状強化部３２は何れも等
角度間隔で設けられるとともに、その長さ寸法は４０ｍ
ｍで、点線で示す直径１００ｍｍの円、言い換えればポ
ンチの肩によって曲げられる部位を挟んで内外周側へ２
０ｍｍずつの長さを有して放射状に設けられる。

【表１】

【００３２】図４の（ａ）および（ｂ）は、何れも上記
深絞り加工の試験結果を説明する図で、この図４の
（Ｉ）〜（IV）はそれぞれ図３の照射パターン（Ｉ）〜
（IV）を表している。図４の（ａ）は軟鋼板の試験結果
で、しわ押え荷重条件である１．８ｔｏｎは、強化処理
を施していない高級材ＳＧＡＣＦ（Ｉ）について完全に
絞り抜くことができる最大の荷重値であり、低グレード
材ＳＧＡＣＤの場合、強化処理無しのパターン（Ｉ）、
線状強化部３２が８本のパターン(III) では何れも成形
高さＨ（図２参照）が４０ｍｍに達しない段階でポンチ
肩破断を生じているが、線状強化部３２が１６本のパタ
ーン（IV）によれば割れを生じることなく絞り抜くこと
が可能で、高級材ＳＧＡＣＦと同程度の成形性が得られ
る。線状強化部３２を１６本設けたパターン（IV）の場
合、線状強化部３２相互の間隔は約２０ｍｍである。図
４の（ｂ）は高強度鋼板の試験結果で、この場合には、
低グレード材ＳＧＡＣ３４０でも線状強化部３２が４本
のパターン（II）で高級材ＳＧＡＣ３４０ＨＲと同程度
の成形性が得られるようになる。なお、図２においてダ
イス２０としわ押え２２との間で挟圧されるフランジ部
が無くなり、板状パネル２４が外周縁まで円筒形状に絞
り加工された状態が絞り抜けである。

【００３３】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
５のプレス成形品４０ａ，４０ｂは複数段の絞り加工
部、この実施例では第１絞り加工部４２ａ，４２ｂおよ
び第２絞り加工部４４ａ，４４ｂを有するもので、第１
絞り加工部４２ａ，４２ｂに設けられる第２絞り加工部
４４ａ，４４ｂは、フランジ部（しわ押え部）４６ａ，
４６ｂのしわ押え荷重制御では材料の流入量を制御する
ことが困難であるとともに材料が流入し難く、ポンチ肩
部の近傍に割れ４８ａ，４８ｂが発生し易い。すなわ
ち、第２絞り加工部４４ａ，４４ｂは張出成形部位に相
当し、本実施例ではその第２絞り加工部４４ａ，４４ｂ
に、前記実施例と同様な組織変態強化処理による線状強
化部５０ａ，５０ｂがプレス加工に先立って設けられて
いる。線状強化部５０ａ，５０ｂは、第２絞り加工部４
４ａ，４４ｂに生じる引張力と略平行になるように設け
られており、段付き角筒絞りのプレス成形品４０ａにつ
いては、第１絞り加工部４２ａ側の２つのコーナー部に
角筒の軸心と略平行となるように２本ずつ設けられてい
る一方、２段円筒絞りのプレス成形品４０ｂについて
は、円筒の軸心と略平行となるように等角度間隔で４本
設けられている。

【００３４】このように、プレス加工時に周囲から材料
が流入し難い張出成形部位、具体的には第２絞り加工部
４４ａ，４４ｂに組織変態強化処理を施して強度を高め
ると、耐破断強度が向上して割れが生じ難くなるととも
に、強化処理の程度に応じて周囲からの材料の流入量が
増大し、成形性が向上する。これにより、従来よりも低
グレード材を使用して材料コストを低減したり、成形不
能であった成形品をプレス加工したりすることが可能と
なる。また、本実施例では引張力と略平行となるように
線状強化部５０ａ，５０ｂが設けられているため、その
引張方向の変形抵抗が主として増大させられ、他方向の
変形を損なうことなく引張力に従って周囲から材料を良
好に引き込むことができる。

【００３５】図６は、ダイス５２およびしわ押え５４に
よって板状パネル５６の周縁部を拘束しながら、球状頭
部を備えたポンチ５８を相対的に上方へ移動させて張出
成形する場合で、ダイス５２およびしわ押え５４には凹
所６０および突起６２が設けられ、材料の流入を阻止す
るようになっている。このような張出成形は材料の伸び
で成形高さＨが決定されるが、材料を積極的に流入させ
た方が成形高さＨは高くなり、図６のプレス装置におい
てはしわ押え荷重を低くしたり突起６２を小さくしたり
して流入量Ｓを増大させることにより、成形高さＨを高
くすることができる。しかし、前記プレス成形品４０
ａ，４０ｂのように複数段の絞り加工部を有する場合に
は、上記のようなしわ押え荷重や突起によるフランジ部
４６ａ，４６ｂの流入制御で第２絞り加工部４４ａ，４
４ｂの成形高さを変えることは困難で、そのような場合
に前記線状強化部５０ａ，５０ｂによる材料の流入制御
が効果的である。但し、図６の場合にも、組織変態強化
処理で材料の流入制御を行うことが可能である。

【００３６】一方、前記線状強化部５０ａ，５０ｂを設
けたことによる引張強度ＴＳの向上効果を説明すると、
図７に示すように引張方向（図面の表裏方向）と直角な
幅寸法がＷ１で板厚がｔ１、引張強度がＴＳ１の板状パ
ネル６４に、幅寸法がＷ２で引張強度がＴＳ２の３本の
線状強化部６６を設けた場合、全体の引張強度ＴＳ_Tは
次式（３）で表され、例えばＴＳ１＝２８ｋｇｆ／ｍｍ
² 、ＴＳ２＝１２０ｋｇｆ／ｍｍ² 、Ｗ１＝２５ｍｍ、
Ｗ２＝２ｍｍとするとＴＳ_T≒５０ｋｇｆ／ｍｍ² とな
り、この引張強度の上昇に対応して材料の流入量が増大
する。なお、１ｋｇｆ／ｍｍ² ≒９．８ＭＰａである。ＴＳ_T＝｛ＴＳ１・（Ｗ１−３Ｗ２）＋３・ＴＳ２・Ｗ２｝／Ｗ１・・・（３）

【００３７】また、前記表１の軟鋼板ＳＧＡＣＦを用い
て図６のような球頭張出プレス加工を行い、その流入量
Ｓおよび成形高さＨについて調べた結果を説明する。ポ
ンチ球頭の直径は１００ｍｍで、ブランク径（板状パネ
ルの外径）は２００ｍｍである。線状強化部を設けるた
めのレーザ照射の移動速度は３ｍ／ｍｉｎ、焦点位置は
板表面から−１ｍｍ、出力は３ｋＷである。照射パター
ンは図８に示す２種類で、（Ｉ）は線状強化部無し、す
なわち直径２００ｍｍの板状パネル６８にそのまま張出
プレス加工を行う場合で、（II）は等角度間隔で４本の
線状強化部７０を設けた場合である。図９の（ａ）およ
び（ｂ）は、割れが生じるまでの流入量Ｓおよび成形高
さＨの測定結果で、強化処理を施すことによって流入量
Ｓおよび成形高さＨが共に増大することが判る。なお、
板状パネル６８の周縁部が完全にロックされ、流入量Ｓ
が零の場合を張出成形と定義すれば、上記のように周縁
部が流入する場合は厳密には張出成形ではないが、前記
図５のプレス成形品４０ａ，４０ｂの第２絞り加工部４
４ａ，４４ｂに強化処理を施せば、上記と同様に耐破断
強度が向上して流入量が多くなり、張出成形から絞り成
形にプレス形態が変化して割れが生じ難くなることが理
解できる。

【００３８】図１０のプレス成形品７４ａは外周縁部を
拘束しつつ中央部分に断面が円形のポンチを押圧して円
筒絞りを行ったもので、プレス成形品７４ｂは外周縁部
を拘束しつつ中央部分に断面が四角形のポンチを押圧し
て角筒絞りを行ったもので、プレス成形品７４ｃは四角
形の板状パネルの一対の端部を拘束しつつ中央部分に断
面が四角形のポンチを押圧してハット形状の曲げプレス
加工を行ったものであり、何れも側壁部７６ａ〜７６ｃ
の一部に前記第１実施例と同様な組織変態強化処理によ
る線状強化部７８ａ〜７８ｃがプレス加工に先立って設
けられている。側壁部７６ａ〜７６ｃは、プレス加工時
に伸び変形させられる部位であるが、線状強化部７８ａ
〜７８ｃが設けられた部分は引張強度が高く、他の部分
に比較して伸び変形量が少ないとともに外側からの流入
量が多くなる。例えばプレス成形品７４ａは、図１１の
（ａ）に示す円形の板状パネルに円筒絞りを施したもの
であるが、線状強化部７８ａが設けられた部分は伸び変
形量が小さくて外側からの流入量が多いため、（ｂ）の
平面図から明らかなようにフランジ部８０ａが楕円形に
なる。但し、このような流入量の相違を考慮してフラン
ジ部８０ａが円形となるように元の板状パネルの形状を
設定しても良いことは勿論である。

【００３９】上記のように線状強化部７８ａ〜７８ｃが
設けられた側壁部７６ａ〜７６ｃは、部分的に伸び変形
量が異なるため全体としてゆがみながら絞られることに
なり、線状強化部７８ａ〜７８ｃを設けない場合に比較
してプレス加工時の変形形態が変化する。プレス加工時
の変形形態は、板状パネルと平行な二次元座標における
ｘ軸方向すなわち引張力が作用する方向の歪εx と、ｙ
軸方向すなわち引張力と直角な方向の歪εy との関係
で、図１２に示すようにｙ軸方向歪εy がｘ軸方向歪ε
x と略等しい等２軸変形、ｙ軸方向歪εy が略０の平面
歪変形、およびｙ軸方向歪εy が負の１軸変形がある
が、割れが生じる成形限界における歪量は一般に図１３
に示すようになり、ｙ軸方向歪εy が略０の平面歪変形
の場合の歪量＝√（εx²＋εy²）が最も小さい。したが
って、上記線状強化部７８ａ〜７８ｃを所定の態様で設
けて特定の方向の引張強度を高め、例えば平面歪変形が
２軸変形や１軸変形となるように変形形態を変化させる
など、成形限界における歪量が大きくなるようにすれ
ば、割れが発生し難くなる。これにより、従来よりも低
グレード材を使用して材料コストを低減したり、成形不
能であった成形品をプレス加工したりすることが可能と
なる。

【００４０】また、本実施例の線状強化部７８ａ〜７８
ｃは数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の短いもので、プレス加工時
に発生する引張力と略直角な方向へ設けられているとと
もに、その引張力の方向に所定の間隔で多数並べて設け
られている。このため、その引張力の方向にもある程度
の伸びが許容され、引張力と平行に線状強化部を設ける
場合に比較して伸びの低下が少なく、割れが抑制され
る。

【００４１】前記表１の軟鋼板ＳＧＡＣＦを用いて引張
試験を行い、スクライブドサークルテストによって変形
形態の変化を調べた結果を説明する。試験片の大きさは
２５０ｍｍ×２５０ｍｍであり、線状強化部を設けるた
めのレーザ照射の移動速度は３ｍ／ｍｉｎ、焦点位置は
板表面から−１ｍｍ、出力は３ｋＷである。照射パター
ンは図１４に示す３種類で、（Ｉ）は線状強化部無し、
すなわち１辺が２５０ｍｍの正四角形の試験片８２をそ
のまま引張試験する場合で、（II）は４つのコーナーに
対応して４本の線状強化部８４を設けた場合で、(III）
は試験片８２の中央部分に斜めに３本の線状強化部８４
を設けた場合である。そして、図１５に示すように幅広
の一対のチャック８６で試験片８２の上辺および下辺を
把持し、一定の引張応力で上下に引っ張って塑性変形さ
せ、各試験片８２の中央部におけるｘ軸方向歪εx およ
びｙ軸方向歪εy を測定した。結果は、図１３に（Ｉ）
（II）(III）で示す通りで、強化処理を施すことによっ
て変形形態が変化することが判る。

【００４２】図１６のプレス成形品９０ａは四角形の板
状パネルをハット形状に曲げプレス加工したもので、プ
レス成形品９０ｂは円筒絞りの一部が解放されているも
のであり、その上面９２ａ，９２ｂおよび側壁部９４
ａ，９４ｂには、略９０°曲げられた曲げ成形部位９６
ａ，９６ｂと略平行に線状強化部９８ａ，９８ｂが設け
られている。プレス成形品９０ａは、例えば図１７に示
すように一対のダイス１００およびしわ押え１０２によ
ってプレス素材としての板状パネルの両端部を拘束しな
がらポンチ１０４を相対的に上方へ移動させて曲げ加工
することによって得られる。上記線状強化部９８ａ，９
８ｂは、前記第１実施例と同様な組織変態強化処理によ
りプレス加工に先立って設けられたもので、曲げの外側
となる面側からレーザビーム等の高エネルギー密度ビー
ムを照射したものである。このように曲げ成形部位９６
ａ，９６ｂに沿って組織変態強化処理が施されると、そ
の変態に伴う体積膨張に起因して高エネルギー密度ビー
ムの照射側、すなわち曲げの外側となる面側に圧縮応力
が生じる。図１８の（ａ）〜（ｃ）は、上記線状強化部
９８ａ，９８ｂの拡大断面図で、何れも上方から高エネ
ルギー密度ビームが照射された場合であり、（ａ）およ
び（ｂ）は溶融部が裏面まで貫通した完全焼入れ（完全
溶融）、（ｃ）は溶融部が裏面に達していない不完全焼
入れ（不完全溶融）の場合であるが、何れの場合も高エ
ネルギー密度ビームが照射された上面側の変態領域が大
きく、体積膨張に起因して上面側すなわち曲げの外側と
なる面側に大きな圧縮応力が生じるのである。一方、曲
げ変形では曲げの外側に引張応力が生じるとともに曲げ
の内側に圧縮応力が生じ、これ等の応力に起因してスプ
リングバックが生じるが、その曲げの近傍に上記のよう
な組織変態強化処理による圧縮残留応力が存在すると、
曲げ変形に伴って生じる引張応力が圧縮残留応力によっ
て相殺され、スプリングバックが抑制されて成形品の寸
法精度が向上する。図１９は、プレス加工後の曲げ成形
部位９６ａ，９６ｂ付近の拡大断面図で、線状強化部９
８ａ，９８ｂは、曲げ成形部位９６ａ，９６ｂのＲの終
了部分に位置するように設けられる。なお、上記プレス
成形品９０ａ，９０ｂは、引張力を付与した状態で曲げ
を含むプレス加工が行われたものであるが、単純な曲げ
加工を行う場合にも同様な効果が得られる。

【００４３】次に、炭素鋼板ＳＧＡＣ４４０（引張強度
ＴＳ＝４６２ＭＰａ、降伏強度ＹＰ＝３１１ＭＰａ、伸
びＥｌ＝３２．０％）を用いて、前記図１７のような曲
げプレス加工を行い、スプリングバックを調べた結果を
説明する。試験片の大きさは３００ｍｍ×３００ｍｍ
で、板厚は１．４ｍｍ、ポンチ肩Ｒは５ｍｍ、ダイス肩
Ｒは８ｍｍ、プレス加工後の形状は図２０に示すような
形状で、高さＨ＝７０ｍｍ、幅Ｗ＝８０ｍｍである。幅
Ｗは開口部（下端部）の幅寸法であるが、スプリングバ
ックが無くて一対の側壁部が平行な場合の値である。そ
して、曲げ成形部位１０６のＲの終了部分に位置すると
ともにその曲げ成形部位１０６と平行となるように、各
曲げ成形部位１０６の両側にレーザビーム照射による線
状強化部１０８を設けた４種類の試験片（II）〜（Ｖ）
と、そのような線状強化部１０８を設けていない試験片
（Ｉ）との、計５種類の試験片を用いて曲げプレス加工
を行った。線状強化部１０８を設けた４種類の試験片
（II）〜（Ｖ）は、表２に示すように完全焼入れか不完
全焼入れか、曲げの外側となる面側からのレーザ照射か
曲げの内側となる面側からのレーザ照射かが異なるもの
であり、完全焼入れの場合のレーザビームの焦点位置は
板表面から−１ｍｍで、不完全焼入れの場合のレーザビ
ームの焦点位置は板表面から＋４ｍｍである。レーザ照
射の移動速度は３ｍ／ｍｉｎ、出力は３ｋＷである。図
２１は、各試験片（Ｉ）〜（Ｖ）にプレス加工を行った
後、幅Ｗの寸法を測定した結果で、曲げの外側となる面
側からレーザを照射した試験片（II）および（IV）でス
プリングバックが小さくなっており、特に不完全焼入れ
の試験片（IV）で優れた効果が得られることが判る。

【表２】

【００４４】以上、組織変態強化処理による幾つかの実
施例を詳細に説明したが、本発明は他の強化処理を用い
て実施することも可能で、前記各実施例における高エネ
ルギー密度ビームの照射による強化処理に替えて、圧印
加工による強化処理を用いることができる。すなわち、
図２２に示すように例えば上型１１０および下型１１２
にそれぞれ凸条１１０ａ，１１２ａを設けて板状パネル
１１４の所定部位に圧印加工を施し、両面１１４ａ，１
１４ｂを圧縮変形させて一点鎖線で示すように圧痕１１
６ａ，１１６ｂを設けることにより、加工硬化で引張強
度などの機械的強度を向上させるのであり、例えば板状
パネル１１４を所定形状に打ち抜くブランキング工程な
どで同時に行うこともできる。図２２では上下の金型１
１０，１１２にそれぞれ凸条１１０ａ，１１２ａが設け
られ、板状パネル１１４の両面１１４ａ，１１４ｂにそ
れぞれ圧痕１１６ａ，１１６ｂが形成されるようになっ
ているが、何れか一方の凸条１１０ａまたは１１２ａを
省略し、一方の面１１４ｂまたは１１４ａ側に圧痕１１
６ｂまたは１１６ａを形成するだけでも良い。また、図
１６の実施例など、スプリングバックを抑制する第４発
明の実施に際しては、曲げの外側となる面側だけに圧痕
が形成されるようにする必要がある。

【００４５】ここで、耐破断強度は硬さや単位断面積当
たりの引張強度（応力）に比例するが断面積に反比例す
るため、圧印加工で硬さや引張強度（応力）が上昇して
も、そのまま全体の引張強度ＴＳが上昇するわけではな
い。この点について、前記表１の軟鋼板ＳＧＡＣＤを用
いて検討する。圧印荷重を変更しながら軟鋼板ＳＧＡＣ
Ｄの両面に図２２のようにして幅４ｍｍ×長さ４０ｍｍ
の圧痕を形成し、板厚減少率（％）および硬さ（Ｈｖ）
を測定した結果が図２３および図２４である。板厚減少
率は、元の板厚（この場合は約０．７ｍｍ）をｔ、圧印
加工による板厚の減少量をΔｔとした場合、（ｔ−Δ
ｔ）／ｔで表され、圧印荷重が大きくなるに従って小さ
くなる一方、引張強度（応力）に対応する硬さ（Ｈｖ）
は圧印荷重が大きくなるに従って大きくなる。そして、
それ等の硬さ（Ｈｖ）と板厚減少率とを掛算したものが
図２５であり、これが実質的な引張強度ＴＳ、更には耐
破断強度に対応する。この硬さ（Ｈｖ）×板厚減少率の
グラフは上に凸となり、その極大値が得られる付近の圧
印荷重で圧印加工を行えば、耐破断強度の向上効果が好
適に得られる。

【００４６】次に、表１の軟鋼板ＳＧＡＣＦおよびＳＧ
ＡＣＤを用いて、前記図３，図４の場合と同様にして円
筒深絞り試験を行い、成形性について調べた結果を説明
する。深絞り条件は、ポンチ径が１００ｍｍで、ブラン
ク径（板状パネルの外径）が２００ｍｍである。圧印加
工による強化部のパターンは図２６に示す３種類で、
（Ｉ）は強化部無し、すなわち直径２００ｍｍの板状パ
ネル１２０にそのまま深絞り加工を行う場合で、（II）
は斜線で示すようにポンチの肩が押圧される付近に幅４
０ｍｍのリング状強化部１２２を設けた場合で、(III)
は同じくポンチの肩が押圧される付近に幅４ｍｍ×長さ
４０ｍｍの線状強化部１２４を１６本設けた場合であ
る。リング状強化部１２２および線状強化部１２４は、
何れも約５０ｋｇｆ／ｍｍ²の圧力で圧印加工を行って
板状パネル１２０の両面に圧痕を設けたもので、線状強
化部１２４は等角度間隔で放射状に設けられている。ま
た、（II）および(III) の点線は直径１００ｍｍの円、
言い換えればポンチの肩によって曲げられる部位を表し
ており、上記リング状強化部１２２および線状強化部１
２４は、何れもその直径１００ｍｍの円を挟んで内外周
側へ２０ｍｍずつの範囲に設けられている。

【００４７】図２７は上記深絞り加工の試験結果を説明
する図で、この図２７の（Ｉ）〜（III)はそれぞれ図２
６の圧印強化部のパターン（Ｉ）〜（III)を表してい
る。しわ押え荷重条件である１．８ｔｏｎは、強化処理
を施していない高級材ＳＧＡＣＦ（Ｉ）について完全に
絞り抜くことができる最大の荷重値であり、低グレード
材ＳＧＡＣＤの場合、強化処理無しのパターン（Ｉ）で
は成形高さＨ（図２参照）が３０ｍｍ程度、リング状強
化部１２２を設けたパターン(II)では成形高さＨが６０
ｍｍ程度で、それぞれポンチ肩破断を生じているが、線
状強化部１２４を１６本設けたパターン（III)によれば
割れを生じることなく絞り抜くことが可能で、高級材Ｓ
ＧＡＣＦと同程度の成形性が得られる。

【００４８】また、図２８の板状パネル１３０は、プレ
ス加工によって曲げられる曲げ成形部位の近傍に、前記
図１６の場合と同様に曲げ成形部位と平行に線状の圧痕
１３２が設けられた場合で、圧痕１３２は曲げの外側と
なる面１３０ａに圧印加工によって設けられる。図２８
は圧痕１３２の長手方向と略直角な断面で、その両側面
１３４は開口側程幅が広くなるように傾斜させられてお
り、網目で示す領域が圧縮変形領域である。この圧縮変
形領域は、圧痕１３２が設けられた面１３０ａ側の方が
広いとともに、圧縮変形領域には圧縮応力が残るため、
この圧縮残留応力によって曲げ加工時のスプリングバッ
クが抑制される。

【００４９】このように、圧印加工による強化処理で
も、前記組織変態強化処理の場合と同様の効果が得られ
る。加えて、圧印強化部は他の部分に比較して板厚が薄
くなるため、しわ押え面圧が低くなり、これを利用して
破断を効果的に回避することもできる。例えば、前記図
１の（ｃ）に示す角筒絞りによるプレス成形品１０ｃの
場合、角筒の側壁コーナー部分に割れ１４ｃを生じ易い
が、図２９に示すように、板状パネル１４０のうち点線
で示すポンチプロファイルの４箇所のコーナー部分１４
２に、しわ押え部分を含めて圧印加工を施すようにすれ
ば、機械的強度の向上およびしわ押え面圧の低下により
割れの発生が一層効果的に防止される。

【００５０】また、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板など表面
に被覆を有する板状パネルについては、高エネルギー密
度ビームの照射のように被覆を蒸発させる恐れがないた
め、そのような被覆を有する板状パネルにも好適に適用
できるし、加工硬化や歪時効等によって機械的強度が高
くなる種々の材質の板状パネルに適用できる。また、プ
レスなどで圧印加工を施せば良いため、金型などの設備
に要するイニシャルコストや、メンテナンスなどに要す
るランニングコストが比較的少ない。

【００５１】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これ等はあくまでも一具体例であり、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加
えた態様で実施することができる。なお、各プレス成形
品にはレーザ照射による溶融凝固痕や圧痕が残るため、
例えば自動車部品に関してはドアインナやリヤフロア、
ホイールハウスインナなどの内板部品のプレス加工に好
適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス加工方法に従って製造されたプ
レス成形品の一例を示す斜視図である。

【図２】円筒絞りを説明する断面図である。

【図３】組織変態強化処理による成形性向上効果を調べ
るために板状パネルに設けた線状強化部のパターンを示
す図である。

【図４】図３の板状パネルを用いて絞り加工を行い、成
形高さＨを調べた結果を示す図である。

【図５】本発明のプレス加工方法に従って製造されたプ
レス成形品の一例を示す斜視図である。

【図６】張出成形を説明する断面図である。

【図７】組織変態強化処理による引張強度の向上効果を
説明する図である。

【図８】組織変態強化処理による成形性向上効果を調べ
るために板状パネルに設けた線状強化部のパターンを示
す図である。

【図９】図８の板状パネルを用いて張出成形を行い、流
入量Ｓおよび成形高さＨを調べた結果を示す図である。

【図１０】本発明のプレス加工方法に従って製造された
プレス成形品の一例を示す斜視図である。

【図１１】図１０の（ａ）に示すプレス成形品のプレス
加工前後の平面視形状を示す図である。

【図１２】変形形態と変形前後の形状を説明する図であ
る。

【図１３】変形形態と成形限界までの歪量との関係を示
す図である。

【図１４】組織変態強化処理による成形性向上効果を調
べるために板状パネルに設けた線状強化部のパターンを
示す図である。

【図１５】図１４の板状パネルを引張試験する際のチャ
ック部分を示す図である。

【図１６】本発明のプレス加工方法に従って製造された
プレス成形品の一例を示す斜視図である。

【図１７】図１６の（ａ）に示すプレス成形品をプレス
加工する装置を説明する図である。

【図１８】図１６のプレス成形品に予め設けられた高エ
ネルギー密度ビームの照射による線状強化部の断面図で
ある。

【図１９】図１６のプレス成形品における曲げ成形部位
と線状強化部との位置関係を説明する図である。

【図２０】組織変態強化処理による成形性向上効果を調
べる際のプレス成形品の形状を説明する図である。

【図２１】組織変態強化処理の態様が異なる複数種類の
試験片を用いて図２０に示すプレス加工を行い、幅Ｗを
測定した結果を示す図である。

【図２２】圧印加工によって強化処理を行う場合の一例
を示す断面図である。

【図２３】圧印荷重と板厚減少率との関係の一例を示す
図である。

【図２４】圧印荷重と硬さとの関係の一例を示す図であ
る。

【図２５】耐破断強度に対応する（硬さ×板厚減少率）
と圧印荷重との関係の一例を示す図である。

【図２６】圧印加工での強化処理による成形性向上効果
を調べるために板状パネルに設けた強化部のパターンを
示す図である。

【図２７】図２６の板状パネルを用いて絞り加工を行
い、成形高さＨを調べた結果を示す図である。

【図２８】スプリングバックを抑制するために曲げ成形
部位の近傍に圧印加工によって設けられた圧痕の断面図
である。

【図２９】角筒絞りが行われる板状パネルに施される圧
印加工部の一例を示す図である。

【符号の説明】

１２ａ〜１２ｅ、３２、５０ａ、５０ｂ、６６、７０、
７８ａ〜７８ｃ、８４、９８ａ、９８ｂ、１０８、１２
４：線状強化部３０、５６、６４、６８、１１４、１２０、１３０、１
４０：板状パネル４４ａ、４４ｂ：第２絞り加工部（張出成形部位）９６ａ、９６ｂ、１０６：曲げ成形部位１１６ａ、１１６ｂ、１３２：圧痕１２２：リング状強化部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２１Ｄ 9/00 Ａ 9352−4Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状パネルの縁部を拘束しつつ中央部分
にポンチを押圧し、該ポンチの形状に倣って該板状パネ
ルを塑性変形させるプレス加工方法であって、プレス加工に先立って、前記板状パネルのうちプレス加
工初期に伸び変形させられるとともにプレス加工の進行
に伴い応力集中が生じて割れが発生し易い応力集中部位
に、機械的強度を向上させる強化処理を施すことを特徴
とするプレス加工方法。
【請求項２】板状パネルにポンチを押圧し、該ポンチ
の形状に倣って該板状パネルを塑性変形させるプレス加
工方法であって、プレス加工に先立って、前記板状パネルのうちプレス加
工時に周囲から材料が流入し難い張出成形部位に、機械
的強度を向上させる強化処理を施すことを特徴とするプ
レス加工方法。
【請求項３】板状パネルの縁部を拘束しつつ中央部分
にポンチを押圧し、該ポンチの形状に倣って該板状パネ
ルを塑性変形させるプレス加工方法であって、プレス加工に先立って、プレス加工時の前記板状パネル
の変形形態を変化させて該板状パネルの成形限界におけ
る歪量を増大させるように、該パネルの所定部位に機械
的強度を向上させる強化処理を施すことを特徴とするプ
レス加工方法。
【請求項４】板状パネルを所定形状に塑性変形させる
プレス加工方法であって、プレス加工に先立って、前記板状パネルのうちプレス加
工によって曲げられる曲げ成形部位の近傍に、機械的強
度を向上させる強化処理を曲げの外側となる面側から施
すことを特徴とするプレス加工方法。
【請求項５】前記強化処理は、高エネルギーを加えて
加熱するとともに急冷させることにより前記板状パネル
を組織変態させて機械的強度を向上させるものである請
求項１乃至４の何れか１項に記載のプレス加工方法。
【請求項６】前記強化処理は、圧印加工で前記板状パ
ネルを圧縮変形させて機械的強度を向上させるものであ
る請求項１乃至４の何れか１項に記載のプレス加工方
法。