CN109153060B - 压制成型品的制造方法和生产线 - Google Patents

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Abstract

压制成型品的制造方法包括钢板加热工序、热锻工序以及热冲压工序。在钢板加热工序中，将钢板加热到950℃以上。在热锻工序中，对加热后的钢板进行锻造，并成型差厚钢板。在热冲压工序中，利用模具对加热后的差厚钢板进行压制加工，成型压制成型品，在模具内对成型后的压制成型品进行冷却。由此，能够制造高强度而且可轻量化的压制成型品。

Description

压制成型品的制造方法和生产线
技术领域
本发明涉及由钢板构成的压制成型品的制造方法和生产线。
背景技术
近年来，出于保护地球环境的观点考虑，汽车要求改善燃料经济性，而且，还要求确保碰撞安全性。因此，汽车车身的高强度化和轻量化正在推进。由于这样的背景，存在由板厚较薄的高强度钢板构成的压制成型品被适用于构成车身的骨架零件、车身底部部件等(以下也称为“车身零件”)的倾向。用作压制成型品的原材料的钢板的强度正在越来越高。
钢板的强度越高，钢板的变形能(压制成型性)越降低。因此，难以通过冷压制加工获得高品质且高强度的压制成型品。作为其应对之策，存在采用例如日本特开2004-353026号公报(专利文献1)所公开那样的热冲压(也称为热压、模压淬火)的倾向。在热冲压中，在将作为原材料的钢板加热到例如950℃左右之后向压制装置供给。与利用模具对该钢板进行压制加工的同时进行淬火。
在车身零件中，为了确保零件性能、同时谋求进一步的轻量化，板厚的差厚化是有效的。在此所谓的差厚化是指使板厚在支配零件性能的部分与对零件性能的影响较少的部分变化。以往，为了实现车身零件的差厚化，使用拼焊板作为提供于压制加工的钢板。拼焊板是差厚钢板的一种，具有厚度较厚的部分(以下也称为“厚壁部分”)和厚度较薄的部分(以下也称为“薄壁部分”)。
拼焊板被大致区分成例如日本特开2005-206061号公报(专利文献2)所公开那样的激光拼焊板(以下也称为“TWB”)和例如日本特开2002-316229号公报(专利文献3)所公开那样的轧制差厚板(以下也称为“TRB”)。TWB是利用焊接将板厚等不同的多个钢板接合而成的。另一方面，TRB是通过在制造钢板之际对成对的轧辊之间的间隙进行调整而使板厚变化所得到的。
不过，在TWB和TRB中，厚壁部分与薄壁部分之间的板厚差并不那么大。也就是说，厚壁部分的板厚t1与薄壁部分的板厚t2之比“t1/t2”最大也不过1.8左右。而且，在TWB中，不可否认产生起因于焊接的局部的强度变化。在TRB中，厚壁部分和薄壁部分的各区域的大小不得不相应地变大。因此，车身零件的设计自由度较低。因而，使用了拼焊板的压制成型品的轻量化存在极限。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-353026号公报
专利文献2：日本特开2005-206061号公报
专利文献3：日本特开2002-316229号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述的实际情况而做成的。本发明的目的之一在于提供一种用于制造高强度而且可轻量化的压制成型品的制造方法和生产线。
用于解决问题的方案
本发明的实施方式的压制成型品的制造方法包括钢板加热工序、热锻工序以及热冲压工序。在钢板加热工序中，将钢板加热到950℃以上。在热锻工序中，使用压制装置，对钢板进行锻造，成型差厚钢板。在热冲压工序中，使用与上述的压制装置不同的压制装置，利用模具对差厚钢板进行压制加工而成型压制成型品，在模具内对成型后的压制成型品进行冷却。
本发明的实施方式的压制成型品的生产线具备锻造用压制装置、热冲压用压制装置、至少一个加热炉以及至少一个操纵器。
发明的效果
根据本发明的实施方式的压制成型品的制造方法和生产线，能够制造高强度而且可轻量化的压制成型品。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的压制成型品的制造方法的流程图。
图2是示意性地表示本发明的实施方式的压制成型品的制造方法的过程的图。
图3是表示用于制造压制成型品的生产线的一个例子的示意图。
图4A是表示第1具体例的热冲压中的初期的状态的剖视图。
图4B是表示第1具体例的热冲压中的中期的状态的剖视图。
图4C是表示第1具体例的热冲压中的终期的状态的剖视图。
图5A是表示第2具体例的热冲压中的初期的状态的剖视图。
图5B是表示第2具体例的热冲压中的中期的状态的剖视图。
图5C是表示第2具体例的热冲压中的终期的状态的剖视图。
图6A是示意性地表示在实施例的弯曲试验中所使用的比较例的分析模型的剖视图。
图6B是示意性地表示在实施例的弯曲试验中所使用的本发明例的分析模型的剖视图。
图7是汇总实施例的试验结果的图。
具体实施方式
本发明的实施方式的压制成型品的制造方法包括钢板加热工序、热锻工序、热冲压(以下也称为“HS”)工序。在钢板加热工序中，将钢板加热到950℃以上。在热锻工序中，使用压制装置，对钢板进行锻造，成型成差厚钢板。在HS工序中，使用与上述的压制装置不同的压制装置，利用模具对差厚钢板进行压制加工而成型压制成型品，在该模具内对该压制成型品进行冷却。
在典型的例子中，本实施方式的制造方法还包括准备工序。在准备工序中，准备厚度恒定的钢板。另外，在典型的例子中，本实施方式的制造方法还包括差厚钢板加热工序。在差厚钢板加热工序中，在热锻工序之后且HS工序之前将差厚钢板加热到Ac3相变点以上且“Ac3相变点+150℃”以下的温度。另外，在典型的例子中，本实施方式的制造方法还包括冷却工序。在冷却工序中，在热锻工序之后且差厚钢板加热工序之前对差厚钢板进行冷却。此处的差厚钢板具有厚度较厚的部分和厚度较薄的部分。
根据这样的制造方法，能够利用热锻成型厚度较厚的部分(厚壁部分)与厚度较薄的部分(薄壁部分)之间的板厚差较大的差厚钢板。并且，利用HS对该差厚钢板实施压制加工和淬火，由此，能够获得各部的强度较高、重量较轻的压制成型品。因而，根据本实施方式的制造方法，能够制造高强度而且可较大程度地轻量化的压制成型品。
压制成型品可适用于例如汽车的车身零件。车身零件是骨架零件(例：支柱、纵梁、侧梁、横梁等)、车身底部部件(例：支臂控制连杆、悬架臂等)、其他加强零件(例：缓冲梁、车门防撞梁等)等。
在通过上述的制造方法制造的差厚钢板中，厚度较厚的部分的板厚t1与厚度较薄的部分的板厚t2之比“t1/t2”(以下也称为“板厚比”)可超过1.8。在该情况下，可更加减轻压制成型品的重量。板厚比“t1/t2”的上限没有特别限制。若考虑HS工序中的压制成型性和淬火的均匀性，板厚比“t1/t2”的上限是3.5。
根据上述的制造方法，可将压制成型品的抗拉强度设为1300MPa以上。在该情况下，在压制成型品的强度、重量(轻量化)这样的方面，零件性能提高。
在上述的制造方法中，优选钢板以质量％计含有C：0.15％～0.60％、Si：0.001％～2.0％、Mn：0.5％～3.0％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、sol.Al：0.001％～1.0％、N：0.01％以下以及B：0.01％以下，剩余部分由Fe和杂质构成。该钢板也可以以合计含有0.03％～1.0％的从由Ti、Nb、V、Cr、Mo、Cu以及Ni构成的组选择的1种或两种以上来替代Fe的一部分。在该情况下，能够将压制成型品的抗拉强度设为1300MPa以上。
本发明的实施方式的压制成型品的生产线具备锻造用压制装置、HS用压制装置、至少一个加热炉以及至少一个操纵器。根据本实施方式的生产线，能够制造上述的压制成型品。
以下，详细论述本发明的压制成型品的制造方法和生产线的实施方式。
[制造方法]
图1是表示本发明的实施方式的压制成型品的制造方法的流程图。图2是表示本发明的实施方式的压制成型品的制造方法的过程的示意图。如图1所示，本实施方式的制造方法包括准备工序(步骤#5)、第1加热工序(步骤#10)、热锻工序(步骤#15)、第2加热工序(步骤#20)以及热冲压工序(步骤#25)。第1加热工序是钢板加热工序。第2加热工序是差厚钢板加热工序。以下，一边参照图1和图2，一边详细论述各工序。
在本实施方式中，如图2所示，例示对截面形状呈帽形的压制成型品1进行制造的情况。压制成型品1具备顶板部2、两个纵壁部3、两个凸缘部4、两个上侧棱线部5以及两个下侧棱线部6。上侧棱线部5将顶板部2和纵壁部3相连。下侧棱线部6将纵壁部3和凸缘部4相连。
具有这样的帽形截面的压制成型品1可适用于例如车身零件的缓冲梁。通常，缓冲梁以顶板部2朝向车身的内侧或外侧的方式配置。在任一情况下，由碰撞带来的载荷都在纵壁部3中传播。缓冲梁所要求的零件性能如下所述：施加了碰撞载荷时能经得住的最大载荷较高，吸收能量较大。由此，在缓冲梁中，支配零件性能的部分是纵壁部3、上侧棱线部5以及下侧棱线部6，对零件性能的影响较少的部分是顶板部2和凸缘部4。因此，与纵壁部3、上侧棱线部5和下侧棱线部6的板厚相比较，顶板部2和凸缘部4的板厚即使较薄，也没有问题。若缓冲梁的各部的强度较高，特别减薄顶板部2的板厚，则缓冲梁为高强度而且变轻。在图2所示的压制成型品1中，顶板部2的板厚比其他部分的板厚明显变薄。
在准备工序(步骤#5)中，作为压制成型品1的原材料，准备钢板10。钢板10是从厚度恒定的热轧钢板、冷轧钢板等切出来的。厚度恒定的热轧钢板、冷轧钢板是指通常的热轧钢板、冷轧钢板，在轧制后的成卷的状态下，钢带的宽度方向中央与距端部25mm的部位之间的板厚差是0.2mm以下。从热轧钢板、冷轧钢板切出来的钢板10(坯料)内的板厚变动当然是0.2mm以下。钢板10的厚度是2.0mm～6.0mm程度。在图2中例示以与具有帽形截面的压制成型品1的形状相对应的方式呈矩形形状切出来的钢板10。
在第1加热工序(步骤#10)中，将钢板10放入第1加热炉20，加热到950℃以上。其原因在于，在下一工序中对钢板10进行热锻。优选的是，钢板10的加热温度是1000℃以上。加热温度的上限只要是钢板10的钢材料的熔点以下，就没有特别限定。优选的是，钢板10的加热温度是1350℃以下。
在热锻工序(步骤#15)中，将加热后的钢板10从第1加热炉20取出，将该钢板10向锻造用压制装置21供给，实施锻造。在锻造中，使用上下成对的模具21a、21b。利用模具21a、21b将钢板10的一部分区域沿着厚度方向反复压下。即使该压下区域是钢板10的整个区域，也没有问题。锻造既可以是模锻，也可以是自由锻造。
利用热锻将钢板10成型成差厚钢板11。差厚钢板11具有厚壁部分12和薄壁部分13。利用施加反复压下的热锻，成型厚壁部分12和薄壁部分13，因此，能够增大厚壁部分12与薄壁部分13之间的板厚差。也就是说，厚壁部分12的板厚t1与薄壁部分13的板厚t2之间的板厚比“t1/t2”也可超过1.8。在TWB、TRB等拼焊板中，难以实现这样的大的板厚比。在图2中例示厚壁部分12与薄壁部分13之间的板厚比“t1/t2”是1.8以上、薄壁部分13沿着长度方向形成于宽度方向的中央部的差厚钢板11。
另外，基于能够自由地设计的模具21a、21b的形状，成型厚壁部分12和薄壁部分13，因此，厚壁部分12和薄壁部分13的各区域的大小未受限制。在TRB中，所述各区域的大小被限制于大到某一程度的大小。而且，锻造流线在厚壁部分12和薄壁部分13的整个区域中连续，因此，在厚壁部分12与薄壁部分13的边界不产生强度的降低。这在TWB中不可能。另外，利用热锻成型差厚钢板11，因此，差厚钢板11的内部组织、特别是压下量较大的薄壁部分13的内部组织致密且均匀。
此外，在锻造中，在获得所期望的差厚钢板11的形状尺寸之前，在钢板10的温度低于预定温度(例：950℃)的情况下，返回第1加热工序而将钢板10加热到预定温度以上即可。然后，再次转向热锻工序即可。
期望的是，在热锻后将差厚钢板11冷却到比Ac3相变点低的温度。其原因在于具有如下优点：在实施了冷却的情况下，与不实施冷却的情况相比，最终产品(压制成型品)的韧性优异。在该情况下，也可以将差厚钢板11冷却到室温。该冷却既可以是空气冷却，也可以是水冷等骤冷。
接着，在第2加热工序(步骤#20)中，将差厚钢板11放入第2加热炉22，加热到Ac3相变点以上且“Ac3相变点+150℃”以下的温度。其原因在于，在下一工序对差厚钢板11实施HS(压制加工和淬火)。通过经由第2加热工序，差厚钢板11的内部组织成为奥氏体。第2加热炉22既可以专用于第2加热工序，也可以共用在第1加热工序中所使用的第1加热炉20。不过，未必需要第2加热工序。例如，当在热锻后不实施冷却，差厚钢板11的温度被确保为Ac3相变点以上且“Ac3相变点+150℃”以下的情况下，能够省略第2加热工序。当然，当在热锻后实施了冷却的情况下，需要第2加热工序。即使是在热锻后不实施冷却的情况下，也优选经由第2加热工序。其原因在于，大多情况是热锻后的差厚钢板11的温度不均匀，或降低到小于Ac3相变点。若向下一HS工序供给的差厚钢板11的温度不均匀，或小于Ac3相变点，则有可能产生淬火不良、或在最终产品产生无法获得所期望的强度的部位。
在HS工序(步骤#25)中，将Ac3相变点以上且“Ac3相变点+150℃”以下的差厚钢板11向热冲压用压制装置23输送，实施HS。为了将差厚钢板11设为Ac3相变点以上且“Ac3相变点+150℃”以下，例如利用第2加热炉22对差厚钢板11进行加热即可。热冲压用压制装置23与锻造用压制装置21不同。在HS中，使用上下成对的模具(例：冲模和冲头)23a、23b。利用模具23a、23b对差厚钢板11进行压制加工，成型压制成型品1，在模具23a、23b内对成型后的压制成型品1进行冷却。模具23a、23b内的压制成型品1的冷却是骤冷。骤冷是指相变成马氏体或者贝氏体的冷却速度的冷却。当在该HS工序之后实施进一步的另一HS工序的情况下，容许贝氏体主体的组织。该冷却通过使冷却水在模具23a、23b的内部循环、利用该模具23a、23b与压制成型品1之间的换热来进行。此外，在由模具23a、23b进行的压制完成时，也可以通过从模具23a、23b向压制成型品1直接喷射冷却水来进行冷却。
通过HS工序中的压制加工，成型所期望的尺寸形状的压制成型品1。此时，在图2所示的例子中，差厚钢板11的薄壁部分13被成型成压制成型品1的顶板部2。差厚钢板11的厚壁部分12被成型成压制成型品1的上侧棱线部5、纵壁部3、下侧棱线部6以及凸缘部4。而且，通过HS工序中的冷却，压制成型品1被淬火。利用淬火，压制成型品1的内部组织从奥氏体相变成马氏体等硬质相，成为马氏体组织(包含贝氏体组织)。严格来说，在压制成型品1的内部组织中，马氏体组织的体积分数是80％以上。由此，如图2所示，获得顶板部2的板厚比其他部分的板厚薄的压制成型品1。
如此成型后的压制成型品1在整个区域中具有马氏体组织，因此，各部的强度较高。例如，若对用作原材料的钢板10的化学组成进行调整，则压制成型品1的抗拉强度成为1300MPa以上。另外，通过热锻，成型具有致密的内部组织的差厚钢板11。压制成型品1是从该差厚钢板11成型而成的，因此，压制成型品1的韧性较高。其原因在于，通过锻造，作为马氏体来源的奥氏体的粒径(γ粒径)的粗大化被抑制。另外，通过热锻，成型板厚比较大的差厚钢板11。压制成型品1是从该差厚钢板11成型而成的，因此，压制成型品1的重量变轻。因而，根据本实施方式的制造方法，能够制造高强度而且可轻量化的压制成型品1。
以下，表示在本实施方式的制造方法中设为原材料的钢板的化学组成的一个例子。在此所示的本实施方式的钢板的淬火后的抗拉强度成为1300MPa以上。该钢板的化学组成含有如下元素。关于元素的“％”只要没有特别声明，是指质量％。
C：0.15％～0.60％
淬火后的强度主要由支配马氏体相的硬度的碳(C)的含量决定。因此，C含量根据所要求的强度而决定。为了确保1300MPa以上的抗拉强度，C含量是0.15％以上。更优选C含量超过0.20％。另一方面，若C含量过高，则淬火后的韧性劣化，产生脆性破坏的危险性提高。因而，C含量的上限是0.60％。C含量的优选的上限是0.50％。
Si：0.001％～2.0％
硅(Si)在从奥氏体相到向低温相变相相变为止的冷却过程中抑制碳化物的生成。也就是说，Si能使淬火后的强度提高，而不会使延展性劣化，根据情况能使延展性提高。若Si含量过低，则无法获得该效果。因而，Si含量是0.001％以上。更优选Si含量是0.05％以上。另一方面，若Si含量过高，则上述的效果饱和而在经济上变得不利，并且钢的表面性状的劣化变得明显。因而，Si含量是2.0％以下。更优选Si含量是1.5％以下。
Mn：0.5％～3.0％
锰(Mn)使钢的淬透性提高，使淬火后的强度稳定。不过，若Mn含量过低，则难以确保1300MPa以上的抗拉强度。因而，Mn含量是0.5％以上。更优选Mn含量是1.0％以上。若Mn含量是1.0％以上，则可确保1350MPa以上的抗拉强度。另一方面，若Mn含量过高，则带状的马氏体组织变得不均匀，冲击特性的劣化变得显著。因而，Mn含量是3.0％以下。若考虑合金成本等，则Mn含量的上限是2.5％。
P：0.05％以下
一般而言，磷(P)是钢所不可避免地含有的杂质，但由于固溶强化，使强度提高。另一方面，若P含量过高，焊接性的劣化变得明显。另外，在以2500MPa以上的抗拉强度为目标的情况下，脆性破坏的危险性提高。因而，P含量是0.05％以下。更优选P含量是0.02％以下。P含量的下限没有特别限制。为了更可靠地获得上述的效果，P含量的下限是0.003％。
S：0.01％以下
硫(S)是钢所不可避免地含有的杂质，与Mn、Ti结合而生成硫化物并析出。若该析出物的量过于增加，则该析出物与主相的界面有时成为破坏的起点。因此，优选的是，S含量较低。因而，S含量是0.01％以下。更优选S含量是0.008％以下。S含量的下限没有特别限制。若考虑制造成本，则S含量的下限是0.0015％，更优选是0.003％。
sol.Al：0.001％～1.0％
铝(Al)使钢脱氧而使钢材健全化，另外，使Ti等碳氮化物形成元素的利用率提高。若Al含量过低，则难以获得上述的效果。因而，Al含量是0.001％以上。更优选Al含量是0.015％以上。另一方面，若Al含量过高，则焊接性的降低变得明显，氧化物系夹杂物增加而使钢的表面性状的劣化变得明显。因而，Al含量是1.0％以下。更优选Al含量是0.080％以下。在本说明书中，Al含量是指sol.Al(酸溶Al)。
N：0.01％以下
氮(N)是钢所不可避免地含有的杂质。考虑焊接性，优选的是，N含量较低。另一方面，若N含量过高，则焊接性的降低变得明显。因而，N含量是0.01％以下。更优选N含量是0.006％以下。N含量的下限没有特别限制。若考虑制造成本，则N含量的下限是0.0015％。
B：0.01％以下
硼(B)使低温韧性提高。不过，若B含量过高，则热作加工性劣化而使热轧变得困难。因而，B含量是0.01％以下。更优选B含量是0.0050％以下。B含量的下限没有特别限制。为了更可靠地获得上述的效果，B含量是0.0003％以上。
本实施方式的钢板的化学组成的剩余部分由Fe和杂质构成。在此，杂质是指，在工业制造钢板之际，从作为原料的矿石、废料、或制造环境等混入的杂质，且是在不给本实施方式的钢板带来不良影响的范围被容许的杂质。
也可以是，上述的钢板以合计含有0.03％～1.0％的从由Ti、Nb、V、Cr、Mo、Cu和Ni构成的组选择的1种或两种以上来替代Fe的一部分。这些元素均是任意元素，提高钢的淬透性，使淬火后的钢的韧性或强度稳定。在含有这些任意元素的情况下，若任意元素的含量过低，则没有有效地显现上述的效果。因而，任意元素的合计含量的下限是0.03％。另一方面，即使任意元素的含量过高，上述的效果也饱和。因而，任意元素的合计含量的上限是1.0％。
本实施方式的钢板的Ac3相变点由例如下述的式(1)算出。
Figure BDA0001868844810000111
其中，相对应的元素的含量(质量％)被代入式(1)中的各元素记号。Al是指sol.Al。
[生产线]
图3是表示用于制造压制成型品的生产线的一个例子的示意图。参照图3，用于制造上述的压制成型品的生产线具备锻造用压制装置21、HS用压制装置23、至少一个加热炉20以及至少一个操纵器50。实际上，生产线具备对所述全部的装置21、23、20和50进行控制的控制装置51。
[锻造用压制装置]
锻造用压制装置21被使用于上述的热锻工序。锻造用压制装置21利用模具21a和21b对高温的钢板(坯料)进行反复锻打，锻造成差厚钢板。期望的是锻造用压制装置21具备对锻造成的差厚钢板进行冷却的水冷装置。这是为了获得韧性优异的最终产品(压制成型品)。
[热冲压用压制装置]
HS用压制装置23被使用于上述的HS工序。HS用压制装置23利用模具23a和23b对高温的差厚钢板进行压制加工，成型压制成型品。而且，HS用压制装置23利用冷却后的模具23a和23b、或从模具23a和23b喷射的冷却水对模具23a和23b内的压制成型品进行冷却，进行淬火。
在此，为了利用HS从包括厚壁部分和薄壁部分的差厚钢板获得具有所期望的强度的压制成型品，期望的是恰当地控制以Ac3相变点以上成型后的压制成型品的冷却速度和冷却终点温度。在压制成型品中，厚壁部分比薄壁部分难以冷却。其原因在于，厚壁部分的热容量比薄壁部分的热容量大。因此，期望的是与薄壁部分相比对厚壁部分实施强冷却。
在厚壁部分，若不赋予目标的冷却速度，则所期望的硬质的金属组织的生成变得不充分。在该情况下，在压制成型品中，金相组织变得不均匀，强度也变得不均匀。而且，由于从金相组织之差产生的热收缩的差和相变应变的差，难以获得目标形状尺寸精度。另外，若厚壁部分与薄壁部分之间的边界部以比厚壁部分和薄壁部分快的速度被冷却，则边界部的强度比其他部分高。在该情况下，在对压制成型品施加了碰撞载荷时，边界部有可能由于2次变形而断裂。
期望的是，如此在HS之际使厚壁部分的冷却强化。可应对这样的状况的HS用压制装置的例子如以下所示。
图4A～图4C是表示HS用压制装置的第1具体例的剖视图。图4A表示加工初期的状态，图4B表示加工中期的状态，图4C表示加工终期的状态。该HS用压制装置30具备上模31和下模32。上模31包括与厚壁部分12相对应的第1面31a和与薄壁部分13相对应的第2面31b。上模31中的第1面31a与第2面31b之间的台阶的高度h2比差厚钢板11中的厚壁部分12与薄壁部分13之间的台阶的高度h1小。上模31被上模保持件(省略图示)支承。冷却水在上模31的内部循环。
参照图4A，包括厚壁部分12和薄壁部分13的高温的差厚钢板11被置于下模32之上。参照图4B，若上模保持件下降，则首先上模31中的第1面31a与差厚钢板11的厚壁部分12接触。若上模保持件进一步下降，则利用第1面31a加工厚壁部分12。
若上模保持件进一步下降，则如图4C所示，上模31中的第2面31b与差厚钢板11的薄壁部分13接触。若上模保持件进一步下降到下止点，则利用第2面31b加工薄壁部分13。
图5A～图5C是表示HS用压制装置的第2具体例的剖视图。图5A表示加工初期的状态，图5B表示加工中期的状态，图5C表示加工终期的状态。该HS用压制装置40具备第1上模41、第2上模42以及下模43。第1上模41配置于与厚壁部分12相对应的位置。第2上模42配置于与薄壁部分13相对应的位置。第1上模41隔着第1加压构件45被上模保持件44支承。第2上模42隔着第2加压构件46被上模保持件44支承。第1加压构件45和第2加压构件46是液压缸、弹簧等。冷却水在第1上模41和第2上模42的内部循环。
参照图5A，包括厚壁部分12和薄壁部分13的高温的差厚钢板11被置于下模43之上。参照图5B，若上模保持件44下降，则首先第1上模41与差厚钢板11的厚壁部分12接触。若上模保持件44进一步下降，则第1加压构件45一边对第1上模41施加压力，一边压缩，利用第1上模41加工厚壁部分12。
若上模保持件44进一步下降，则如图5C所示，第2上模42与差厚钢板11的薄壁部分13接触。若上模保持件44进一步下降到下止点，则第2加压构件46一边对第2上模42施加压力，一边收缩，利用第2上模42加工薄壁部分13。
对于第1具体例和第2具体例中任一个，在HS之际，厚壁部分12的加工都先于薄壁部分13的加工。因此，厚壁部分12的冷却先于薄壁部分13的冷却。其结果，可使厚壁部分12的冷却强化。
[加热炉]
参照图3，加热炉20被使用于上述的第1加热工序和第2加热工序。加热炉20对热锻前的钢板(坯料)进行加热。另外，加热炉20对由热锻获得的差厚钢板进行加热。钢板被加热到950℃以上。差厚钢板被加热到Ac3相变点以上且“Ac3相变点+150℃”以下的温度。生产线也可以具备一个加热炉20，将该加热炉20共用于第1加热工序和第2加热工序。不过，在第1加热工序中作为目标的加热温度与在第2加热工序中作为目标的加热温度有时也不一致。因此，在共用一个加热炉20的情况下，期望的是将加热炉20的内部分成目标加热温度不同的两个以上的分区。当然，生产线也可以具备两个以上的加热炉20，将各加热炉20专用于各加热工序。为了使生产线紧凑，期望的是加热炉20的内部被多层搁板分隔开，钢板或差厚钢板被收纳于各搁板。
[操纵器]
钢板(坯料)和差厚钢板(以下，也将它们统称为“钢板类”)被加热到900℃以上，因此，人无法直接处理钢板类。因而，钢板类的输送由机械进行。钢板类被装入到锻造用压制装置21的模具间，或被从锻造用压制装置21的模具间取出来。而且，钢板类被装入到HS用压制装置23的模具间，或被从HS用压制装置23的模具间取出来。因此，钢板类的输送由能够抬起钢板类的操纵器50(输送机器人)进行。
操纵器50所进行的输送如下所述。
·从加热炉20到锻造用压制装置21的输送
·需要再加热的情况下的从锻造用压制装置21到加热炉20的输送
·热锻完成了之后的从锻造用压制装置21到加热炉20的输送
·从加热炉20到HS用压制装置23的输送
·压制成型品从HS用压制装置23的取出
生产线也可以具备一个操纵器50，使该操纵器50负担全部的输送。另外，生产线也可以具备多个操纵器50，向各操纵器50分配输送。操纵器50的可动范围被设定成使各装置21、23以及20的输送目的地和输送源处于该操纵器50的可动范围。
[控制装置]
从加热炉20取出来的坯料的温度逐渐降低。因此，需要管理操纵器50的输送时间和加热炉20的加热温度。另外，操纵器50的取出动作和装入动作需要与加热炉20和压制装置21、23联动。由于这样的理由，构成生产线的各装置21、23以及20由控制装置51控制。
控制装置51输出用于对加热炉20的门的开闭和操纵器50的动作进行控制的信号。在加热炉20的内部收纳有多个钢板(坯料)或差厚钢板。加热炉20中的各钢板类的收纳状况被记录于控制装置51的存储器。利用控制装置51基于加热炉20的炉内温度和各钢板类的在炉时间对钢板类可否从加热炉20取出进行判定。控制装置51例如具备如下功能。
·判定可否从加热炉20取出钢板
·操纵器50的从加热炉20到锻造用压制装置21的动作控制
·加热炉20内的空闲区域的管理
·需要再加热的情况下的操纵器50的从锻造用压制装置21到加热炉20的动作控制
·热锻完成了之后的操纵器50的从锻造用压制装置21到加热炉20的动作控制
·判定可否从加热炉20取出差厚钢板
·操纵器50的从加热炉20到HS用压制装置23的动作控制
·操纵器50的从HS用压制装置23取出压制成型品的动作控制
为了执行这些功能，加工准备完成和加工完成等信号从锻造用压制装置21和HS用压制装置23输入控制装置51。操纵器50的动作控制也可以时时刻刻控制操纵器50的位置。另外，操纵器50的动作控制也可以是利用来自控制装置51的信号输出，使操纵器50进行预定的动作。另外，控制装置51也可以具备根据气温改变坯料自加热炉20取出的取出温度的功能。控制装置51也可以具备根据气温改变从加热炉20向锻造用压制装置21和HS用压制装置23的输送时间的功能。
实施例
为了确认本实施方式的压制成型品的制造方法的效果，实施了下述的数值分析试验。具体而言，制作了设想成缓冲梁的具有帽形截面的两种分析模型。然后，针对各模型，实施了对3点弯曲压坏试验进行了模拟的数值分析。一般而言，3点弯曲压坏试验使用于缓冲梁的性能评价。
[试验条件]
图6A和图6B是示意性地表示在实施例的弯曲试验中所使用的分析模型的剖视图。图6A表示比较例的分析模型，图6B表示本发明例的分析模型。如图6A所示，比较例的模型A在整个区域内将板厚设为恒定的2.0mm。如图6B所示，本发明例的模型B将顶板部2的板厚设为其他部分的板厚的一半的1.0mm。
模型A和B的抗拉强度均设为1300MPa。对于模型A和B中任一个，都将通用的封板(省略图示)与凸缘部4接合，利用封板使凸缘部4彼此之间封闭。
从封板侧对各模型A和B进行了2点支承。各模型A和B的支承点间隔设为800mm。使冲击器从顶板部2侧与各模型A和B的支承点的中央碰撞，将各模型A和B压坏。冲击器的顶端部的曲率半径是150mm。冲击器的碰撞速度是9km/h。
[试验结果]
图7是汇总实施例的试验结果的图。根据图7所示的结果得出以下的内容。
与冲击器的行程相应的载荷的分布在比较例的模型A和本发明例的模型B中几乎不变。也就是说，施加有碰撞载荷时的最大载荷和吸收能量在比较例的模型A和本发明例的模型B中是相同程度。尽管如此，本发明例的模型B的重量较轻。由此可知：顶板部2的板厚对零件性能的影响较少，通过减薄顶板部2的板厚，在保持确保了零件性能的状态下，能够减轻重量。
此外，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变更自不待言。
产业上的可利用性
本发明的压制成型品的制造方法能够有效地利用于要求高强度化的汽车用的压制成型品的制造。
附图标记说明
1、压制成型品；2、顶板部；3、纵壁部；4、凸缘部；5、上侧棱线部；6、下侧棱线部；10、钢板；20、第1加热炉；21、锻造用压制装置；21a、21b、模具；11、差厚钢板；12、厚壁部分；13、薄壁部分；t1、厚壁部分的板厚；t2、薄壁部分的板厚；22、第2加热炉；23、30、40、热冲压用压制装置；23a、23b、模具；50、操纵器；51、控制装置。

Claims (6)

1.一种压制成型品的制造方法，其中，
该压制成型品的制造方法包括：
钢板加热工序，在该钢板加热工序中，将钢板加热到950℃以上；
热锻工序，在该热锻工序中，使用压制装置，对所述钢板进行锻造，反复压下钢板，成型差厚钢板；
冷却工序，在该冷却工序中，对所述差厚钢板进行水冷；
差厚钢板加热工序，在该差厚钢板加热工序中，将所述差厚钢板加热到Ac3相变点以上且“Ac3相变点+150℃”以下的温度；以及
热冲压工序，在该热冲压工序中，使用与所述压制装置不同的压制装置，利用模具对所述差厚钢板进行压制加工而成型成压制成型品，在所述模具内对所述压制成型品进行冷却，
所述钢板具有6.0mm以下的厚度，
所述差厚钢板具有厚度较厚的部分和厚度较薄的部分，所述厚度较厚的部分的板厚t1与所述厚度较薄的部分的板厚t2之比“t1/t2”超过1.8。
2.根据权利要求1所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述压制成型品的抗拉强度是1300MPa以上。
3.根据权利要求1所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述钢板以质量%计含有C：0.15%~0.60%、Si：0.001%~2.0%、Mn：0.5%~3.0%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、sol.Al：0.001%~1.0%、N：0.01%以下以及B：0.01%以下，剩余部分由Fe和杂质构成。
4.根据权利要求3所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述钢板以合计含有0.03%~1.0%的从由Ti、Nb、V、Cr、Mo、Cu以及Ni构成的组选择的1种或两种以上来替代Fe的一部分。
5.一种压制成型品的生产线，其使用权利要求1~4中任一项所述的压制成型品的制造方法制造压制成型品，该压制成型品的生产线具备：
锻造用压制装置，其反复压下钢板，并且具备水冷装置，该水冷装置用于对锻造后的差厚钢板进行冷却；
热冲压用压制装置；
至少一个加热炉；以及
至少一个操纵器。
6.根据权利要求5所述的压制成型品的生产线，其中，
该压制成型品的生产线具备对所述锻造用压制装置、所述热冲压用压制装置、所述加热炉以及所述操纵器进行控制的控制装置。
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