CN110475628B - 热冲压成形品、使用该热冲压成形品的汽车用的构造构件及热冲压成形品的制造方法 - Google Patents

Abstract

所公开的压制成形品(100)是由一张钢板(101)形成的压制成形品。压制成形品(100)包括：两个纵壁部(111)；顶板部(112)，其连结两个纵壁部(111)；以及突出部(115)，其从连结纵壁部(111)和顶板部(112)的两个分界部中的至少一个分界部突出。在突出部(115)中，从纵壁部(111)延伸的钢板(101a)和从顶板部(112)延伸的钢板(101b)以在处于突出部(115)的至少顶端的叠合部(115d)处叠合的方式从分界部突出。突出部(115)存在于压制成形品(100)的长度方向的至少局部。顶板部(112)和叠合部(115d)所成的角度(X)大于180°。

Description

热冲压成形品、使用该热冲压成形品的汽车用的构造构件及 热冲压成形品的制造方法

技术领域

本发明涉及一种压制成形品、使用该压制成形品的汽车用的构造构件以及压制成形品的制造方法。

背景技术

在汽车的构造构件(特别是纵长构件)中，为了提高碰撞安全性能，要求三点弯曲试验中的特性较高。因此，一直以来提出了各种方案。

在专利文献1(日本特开2008-265609号公报)和专利文献2(日本特开2008-155749号公报)的图中公开了包括钢板被折叠成3层而成的部分的冲击吸收构件。

专利文献3(日本特开2010-242168号公报)公开了在截面大致帽形状的构件的壁部形成凹部的方法。在该方法中，利用供电辊按压壁部，从而形成凹部。因此，在该方法中，未形成从形成凹部之前的壁部突出的部分。

专利文献4(日本特开2011-67841号公报)、专利文献5(日本特开2011-83807号公报)以及专利文献6(日本特开2013-27894号公报)描述了如下内容：为了提高汽车的安全性，对高强度钢材的应用进行了研究，但高强度钢材在加工性方面存在问题(各文献的段落[0002])。因此，专利文献4和5列举了截面中的棱线的数量多的截面帽状零部件，来作为即使不使用高强度钢材碰撞安全性也较高的零部件的例子(专利文献4和5的段落[0003])。另外，专利文献4～6列举了沿着长度方向形成有凹部(加强筋部)的零部件，来作为即使不使用高强度钢材碰撞安全性也较高的零部件的例子(专利文献4和5的段落[0003]、专利文献6的段落[0004])。

专利文献4公开了纵壁部与顶壁部之间的连结区域向外方伸出的空心柱状零部件，来作为即使不使用高强度钢材安全性也较高的零部件。由于截面中的棱线的数量增多，因此其伸出的部分未被折叠。

专利文献5公开了一种在纵壁部沿着长度方向形成有槽状的加强筋部的截面帽状零部件的制造方法，来作为即使不使用高强度钢材安全性也较高的零部件的制造方法。

专利文献6公开了一种具有在顶壁部与纵壁部之间的连结部形成的加强部的框架零部件，来作为即使不使用高强度钢材安全性也较高的零部件。该加强部由卷成筒状的叠合部构成(专利文献6的[0015])。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-265609号公报

专利文献2：日本特开2008-155749号公报

专利文献3：日本特开2010-242168号公报

专利文献4：日本特开2011-67841号公报

专利文献5：日本特开2011-83807号公报

专利文献6：日本特开2013-27894号公报

发明内容

发明要解决的问题

当前寻求能够更加提高碰撞安全性能的构造构件。换言之，寻求三点弯曲试验中的特性更高的压制成形品。在这样的状况下，本发明的目的之一在于提供一种三点弯曲试验中的特性更高的压制成形品、使用该压制成形品的汽车用的构造构件以及用于制造该压制成形品的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明的一实施方式的压制成形品是由一张钢板形成的压制成形品。该压制成形品包括：两个纵壁部；顶板部，其连结所述两个纵壁部；以及至少一个突出部，其从连结所述纵壁部和所述顶板部的两个分界部中的至少一个分界部突出。在所述突出部中，所述钢板的从所述纵壁部延伸的部分和所述钢板的从所述顶板部延伸的部分以在处于所述突出部的至少顶端的叠合部处叠合的方式从所述分界部突出。所述突出部存在于所述压制成形品的长度方向的至少局部。所述顶板部与所述叠合部所成的角度大于180°。

本发明的一实施方式的构造构件是包括本实施方式的压制成形品和另一构件的汽车用的构造构件。以所述压制成形品和所述另一构件构成闭合截面的方式，将所述另一构件固定于所述压制成形品。

本发明的一实施方式的制造方法是本实施方式的压制成形品的制造方法。该制造方法包括以下工序：第1工序，在该第1工序中，通过使钢板坯料变形来形成预成形品，该预成形品包括成为所述两个纵壁部的两个第1部分和成为所述顶板部的第2部分；以及第2工序，在该第2工序中，通过对所述预成形品进行压制成形，来形成所述压制成形品。所述预成形品包括用于形成所述突出部的剩余部。在所述第2工序中，通过使所述钢板坯料的构成所述剩余部的部分的至少局部叠合，来形成所述叠合部。

发明的效果

根据本发明，可获得三点弯曲试验中的特性更高的压制成形品、使用该压制成形品的汽车用的构造构件。而且，根据本实施方式的制造方法，能够容易地制造该压制成形品。

附图说明

图1是示意性地表示本实施方式的压制成形品的一例的立体图。

图2是示意性地表示图1所示的压制成形品的剖视图。

图3A是图2所示的截面的局部放大图。

图3B是图3A的放大图。

图4A是示意性地表示本实施方式的构造构件的一例的剖视图。

图4B是示意性地表示本实施方式的构造构件的另一例的剖视图。

图4C是示意性地表示具有图4B所示的截面的构造构件的一例的立体图。

图4D是示意性地表示具有图4B所示的截面的构造构件的另一例的立体图。

图4E是示意性地表示本实施方式的构造构件的另一例的剖视图。

图4F是示意性地表示本实施方式的构造构件的又一例的剖视图。

图4G是示意性地表示本实施方式的构造构件的再一例的剖视图。

图4H是示意性地表示本实施方式的构造构件的另外一例的剖视图。

图5是示意性地表示在本实施方式的制造方法中形成的预成形品的一例的剖视图。

图6A是示意性地表示本实施方式的制造方法的一例中的第2工序中的一工序的剖视图。

图6B是示意性地表示接着图6A的一工序的一工序的剖视图。

图6C是示意性地表示接着图6B的一工序的一工序的剖视图。

图6D是示意性地表示接着图6C的一工序的一工序的剖视图。

图6E是示意性地表示接着图6D的一工序的一工序的剖视图。

图7A是示意性地表示凸缘部的形成方法的一例的一工序的剖视图。

图7B是示意性地表示接着图7A的一工序的一工序的剖视图。

图8A是示意性地表示在实施例中所使用的样品1(比较例)的形状的剖视图。

图8B是示意性地表示在实施例中所使用的样品2(参考例1)的形状的剖视图。

图8C是示意性地表示在实施例中所使用的本实施方式的样品的局部的剖视图。

图8D是示意性地表示在实施例中所使用的本实施方式的另一样品的局部的剖视图。

图8E是示意性地表示在实施例中所使用的本实施方式的又一样品的局部的剖视图。

图8F是示意性地表示在实施例中所使用的本实施方式的再一样品的局部的剖视图。

图8G是示意性地表示在实施例中所使用的样品3(参考例2)的形状的剖视图。

图9是示意性地表示在实施例中模拟的三点弯曲试验的图。

图10是表示通过实施例的模拟获得的位移量与载荷之间的关系的一例的图表。

图11是表示通过实施例的模拟获得的位移量与载荷之间的关系的另一例的图表。

图12表示通过实施例的模拟获得的各样品的能量吸收量的图表。

图13是表示通过实施例的模拟获得的各样品的最大载荷的图表。

具体实施方式

本申请发明人进行了认真研究，结果新发现了通过特定的构造来提高针对碰撞的特性。本发明基于该新的见解。

以下对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中举例来对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于以下说明的例子。在以下的说明中，存在例示具体的数值、材料的情况，但只要能获得本发明的效果，就也可以应用其他数值、材料。

(压制成形品)

本实施方式的压制成形品是由一张钢板形成的压制成形品。在下文中，有时将该压制成形品称为“压制成形品(P)”。压制成形品(P)包括：两个纵壁部；顶板部，其连结两个纵壁部；以及至少一个突出部，其从连结纵壁部和顶板部的两个分界部中的至少一个分界部突出。在突出部中，钢板的从纵壁部延伸的部分(钢板的与纵壁部连续的部分)和钢板的从顶板部延伸的部分(钢板的与顶板部连续的部分)以在处于突出部的至少顶端的叠合部处叠合的方式从分界部突出。突出部存在于压制成形品(P)的长度方向的至少局部。顶板部与叠合部所成的角度大于180°。在下文中有时将顶板部与叠合部所成的角度称为“角度X”。在第1实施方式中说明角度X的详细情况。此外，在微小的凹凸形成于顶板部等顶板部的局部不是平板状的情况下，将顶板部作为整体被视为平板时的角度设为顶板部的角度。

也可以是，本实施方式的压制成形品(P)包括从两个纵壁部的端部(与顶板部侧相反的一侧的端部)延伸的两个凸缘部。

在突出部的至少顶端部，钢板的从顶板部延伸的部分和钢板的从纵壁部延伸的部分叠合而成为两层。在本说明书中，有时将突出部中的钢板叠合成两层而成的部分称为“叠合部”。钢板在突出部的顶端部处弯曲。

本实施方式的压制成形品(P)能够通过使一张钢板(钢板坯料)变形来形成。具体而言，通过本实施方式的制造方法对一张钢板坯料进行压制成形，从而能够制造本实施方式的压制成形品(P)。对于作为材料的钢板坯料在后面进行说明。

本实施方式的压制成形品(P)作为整体具有细长的形状。纵壁部、顶板部、凸缘部以及突出部均沿着压制成形品(P)的长度方向延伸。突出部既可以在压制成形品(P)的长度方向的整体形成，也可以仅在压制成形品(P)的长度方向的局部形成。

在下文中，有时将由两个纵壁部、连结两个纵壁部的端部的假想的面以及顶板部围成的区域称为“压制成形品(P)的内侧”。进而，有时将隔着纵壁部和顶板部处于与该内侧相反的一侧的区域称为“压制成形品(P)的外侧”。

顶板部连结两个纵壁部。更详细而言，顶板部借助突出部连结两个纵壁部。在其它观点中，顶板部是连结两个纵壁部的横壁部。因此，在本说明书中，可将顶板部改称为横壁部。在将横壁部(顶板部)朝向下方地配置了压制成形品(P)的情况下，也可将横壁部称为底板部。然而，在本说明书中，以将横壁部配置在上方的情况作为基准，将横壁部称为顶板部。

顶板部与纵壁部所成的角度Y通常是90°或其附近。在第1实施方式中说明角度Y。角度Y可以小于90°，但通常是90°以上，可以处于90°～150°的范围。两个角度Y也可以不同，但优选大致相同(两者之差处于10°以内)，也可以相同。

优选的是，本实施方式的压制成形品(P)包括从两个分界部分别突出的两个突出部。在该情况下，突出部一一对应地从两个分界部分别突出。优选的是，两个突出部处的角度X大致相同(两者之差处于10°以内)，也可以相同。优选的是，两个突出部以它们在与长度方向垂直的截面中的形状成为轴对称的方式形成。然而，两个突出部也可以不以成为轴对称的方式形成。

也可以是，顶板部与叠合部所成的角度X大于180°且是270°以下。

在本实施方式的压制成形品(P)中，与长度方向垂直的截面中的突出部的长度可以是3mm以上(例如5mm以上、10mm以上或15mm以上)。对该长度的上限没有特别限定，但也可以是例如25mm以下。

在本实施方式的压制成形品(P)中，也可以是，在突出部中，钢板的从纵壁部延伸的部分和钢板的从顶板部延伸的部分被焊接在一起。例如，在叠合部处成为两层的钢板可以通过点焊、激光焊接进行焊接。另外，也可以是，在突出部的根部(顶板部和纵壁部与突出部之间的分界)处，钢板的从纵壁部延伸的部分和钢板的从顶板部延伸的部分进行电弧焊(角焊)。两个突出部的长度既可以相同，也可以不同。

在本实施方式的压制成形品(P)中，构成压制成形品的钢板的抗拉强度可以是340MPa以上(例如490MPa以上、590MPa以上、780MPa以上、980MPa以上或1200MPa以上)。在通过热冲压进行在后面进行说明的制造方法的第2工序的情况下，能够使压制成形品的抗拉强度比作为材料的钢板(坯料)的抗拉强度高。

本实施方式的压制成形品(P)能够用于各种用途。例如能够用于各种移动工具(汽车、二轮车、铁道车辆、船舶、航空器)的构造构件、各种机械的构造构件。在汽车的构造构件的例子中包括下边梁、立柱(前立柱、前立柱下部、中立柱等)、上边梁、顶拱、保险杠横梁、腰线加强件以及车门防撞梁，也可以是除了这些以外的构造构件。

(汽车用的构造构件)

本实施方式的压制成形品(P)可直接用作各种构造构件。即，本实施方式的汽车用的构造构件包括本实施方式的压制成形品(P)。在下文中，有时将本实施方式的汽车用的构造构件称为“构造构件(S)”。此外，以下说明的构造构件可用作汽车以外的产品的构造构件。

本实施方式的构造构件(S)可以包括压制成形品(P)和另一构件。在下文中，有时将该另一构件称为“另一构件(M)”或“构件(M)”。也可以以压制成形品(P)和另一构件(M)构成闭合截面的方式，将另一构件(M)固定于压制成形品(P)。在压制成形品(P)包括上述两个凸缘部的情况下，也可以以压制成形品(P)和另一构件(M)构成闭合截面的方式，将另一构件(M)固定于两个凸缘部。

构件(M)例如是由钢板制成的构件(钢板构件)。构成构件(M)的钢板可以使用与构成压制成形品(P)的钢板相同种类的钢板。构件(M)的一例是本实施方式的压制成形品(P)。在该情况下，两个压制成形品(P)被相互固定。

对压制成形品(P)与另一构件(M)的固定方法没有限定，既可以是焊接，也可以是其他固定方法。在焊接的例子中包含上述的例子。

(压制成形品(P)的制造方法)

本实施方式的制造方法是用于制造本实施方式的压制成形品(P)的方法。由于对于本实施方式的压制成形品(P)进行了说明的事项能够应用于本实施方式的制造方法，因此，有时省略重复的说明。另外，对于本实施方式的制造方法进行了说明的事项能够应用于本实施方式的压制成形品(P)。

本实施方式的制造方法包括第1工序和第2工序。在第1工序中，通过使钢板坯料变形来形成预成形品，该预成形品包括成为两个纵壁部的两个第1部分和成为顶板部的第2部分。在第2工序中，通过对预成形品进行压制成形，来形成压制成形品(P)。

预成形品包括用于形成突出部的剩余部。在第2工序中，通过使钢板坯料(变形后的钢板坯料)的构成剩余部的部分的至少局部叠合来形成叠合部。典型而言，在预成形品中，在剩余部与除剩余部之外的部分之间没有明确的分界，但也可以在它们之间存在某个分界。

预成形品可以包括与长度方向垂直的截面为字母U字状的字母U字状部。该字母U字状部成为两个纵壁部、顶板部以及突出部。在以下的说明中，“截面”这一用语原则上意味着与长度方向垂直的方向的截面。

对第1工序没有特别限定，可以通过公知的压制成形进行。在后面说明第2工序。通过第2工序获得的压制成形品也可以进一步进行后处理。通过第2工序获得的(或通过之后的后处理获得的)压制成形品既可以直接使用，也可以与另一构件组合使用。

在下文中，有时将作为原始材料的钢板(钢板坯料)称为“坯料”。坯料通常是平板状的钢板，具有与要制造的压制成形品(P)的形状相应的俯视形状。坯料的厚度和物性根据对压制成形品(P)要求的特性来选择。在例如压制成形品(P)是汽车用的构造构件的情况下，选择与之相应的坯料。坯料的厚度例如既可以处于0.4mm～4.0mm的范围，也可以处于0.8mm～2.0mm的范围。本实施方式的压制成形品(P)的壁厚由坯料的厚度和加工工序决定，也可以处于在此例示的坯料的厚度范围。

优选的是，坯料是抗拉强度为340MPa以上(例如490MPa以上、590MPa以上、780MPa以上、980MPa以上或1200MPa以上)的高强度钢板(高强度钢材)。为了谋求构造构件的轻量化，优选坯料的抗拉强度较高，更优选是590MPa以上(例如980MPa以上或1180MPa以上)。对坯料的抗拉强度的上限没有限定，在一例中是2000MPa以下。本实施方式的压制成形品(P)的抗拉强度通常与坯料的抗拉强度相等或比坯料的抗拉强度高，也可以处于在此例示的范围。

在钢板坯料(坯料)的抗拉强度是590MPa以上的情况下，第2工序可以通过热冲压(热压)进行。在坯料的抗拉强度较高的情况下，在冷压时容易在突出部的顶端部处产生裂纹。因此，在使用抗拉强度是590MPa以上(例如780MPa以上)的坯料的情况下，优选通过热冲压进行第2工序。当然，在使用抗拉强度小于590MPa的坯料的情况下，也可以通过热冲压进行第2工序。在进行热冲压的情况下，可以使用具有适于热冲压的公知的组成的坯料。

在坯料的抗拉强度是590MPa以上且壁厚是1.4mm以上的情况下，为了抑制在突出部处产生裂纹，特别优选以热冲压进行第2工序。出于同样的理由，在坯料的抗拉强度是780MPa以上且壁厚是0.8mm以上的情况下，特别优选以热冲压进行第2工序。由于加热后的钢板的延展性变高，因此在以热冲压进行第2工序的情况下，即使坯料的壁厚是3.2mm，产生裂纹的情况也较少。

在专利文献4、5和6未公开使用热冲压的制造方法。然而，如上所述，在使用高强度钢材的情况下，优选通过热冲压进行第2工序。

第1工序中的变形通常并没有那么大。因此，与坯料的抗拉强度无关，第1工序通常能够以冷加工(例如冷压)进行。不过，也可以根据需要以热加工(例如热压)进行第1工序。在优选的一例中，以冷加工进行第1工序，以热冲压进行第2工序。

以下对热冲压的一例进行说明。在进行热冲压的情况下，首先将被加工物(坯料或预成形品)加热至预定的淬火温度。淬火温度是比使被加工物奥氏体化的A3相变点(更具体而言是Ac3相变点)高的温度，例如可以是910℃以上。接着，利用压制装置对加热后的被加工物进行压制。被加工物由于被加热，因此，即使大幅度地变形，也不易产生裂纹。在对被加工物进行压制时，使被加工物骤冷。通过该骤冷，使得在压制加工时将被加工物淬火。被加工物的骤冷能够通过冷却模具或从模具朝向被加工物喷水来实施。对热冲压的步骤(加热和压制等)及其所使用的装置没有特别限定，可以使用公知的步骤和装置。

第2工序可以使用压制模具来进行，该压制模具包括下模、上模以及能够朝向下模沿着水平方向移动的滑动模具。在该情况下，第2工序可以包括以下的工序(i)和工序(ii)。工序(i)是利用下模和滑动模具约束两个第1部分(成为纵壁部的部分)的工序。工序(ii)是以下工序：在保持约束着两个第1部分的状态下，利用下模和上模对第2部分(成为顶板部的部分)进行压制，并且利用上模和滑动模具对剩余部进行压制，从而形成压制成形品。

下模可以包括下模主体和经由伸缩机构与下模主体连接的垫板。在该情况下，本实施方式的制造方法也可以包括工序(iii)和工序(iv)。工序(iii)在工序(ii)之后，是以下工序：解除由下模和滑动模具进行的约束(纵壁部的约束)，并且使上模和垫板上升，从而使压制成形品上升。工序(iv)是在工序(iii)之后使滑动模具与下模分离的工序。

在压制成形品(P)包括从两个纵壁部的端部延伸的两个凸缘部的情况下，本实施方式的制造方法也可以包括在第2工序之后形成凸缘部的第3工序。在第3实施方式中说明凸缘部的形成方法的一例。

在下文中，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下说明的实施方式是例示，能够应用上述的各种变化。在以下的说明中，有时对同样的部分标注相同的附图标记而省略重复的说明。进而，在以下的附图中，为了容易理解，有时在叠合部处叠合的钢板之间图示间隙，但通常在叠合部处叠合的钢板彼此紧密接触。

(第1实施方式)

在第1实施方式中，对本实施方式的压制成形品(P)的例子进行说明。在图1中示意性地表示第1实施方式的压制成形品100的立体图。另外，在图2中示意性地表示压制成形品100的与长度方向垂直的剖视图。而且，在图3A和图3B中示意性地表示突出部115附近的剖视图。此外，在下文中有时将图2中的上方(顶板部112侧)称为本实施方式的压制成形品(P)100的上方，将图2中的下方(凸缘部113侧)称为本实施方式的压制成形品(P)的下方。

压制成形品100由一张钢板101形成。参照图1和图2，压制成形品100包括两个纵壁部111、顶板部112、两个凸缘部113、两个突出部115。纵壁部111、顶板部112以及凸缘部113分别是平板状。顶板部112隔着两个突出部115将两个纵壁部111连结在一起。在图2所示的一例中，两个凸缘部113从两个纵壁部111的下端部朝向外侧大致水平地延伸。即，凸缘部113与顶板部112大致平行。

参照图2和图3B，突出部115从连结纵壁部111和顶板部112的分界部(参照图2中的虚线部分)向外侧突出。在本实施方式中，将从纵壁部111的上端侧朝向突出部115弯曲的部分设为角部114。即，从纵壁部111开始朝向突出部115弯曲的部位到突出部115的叠合部115d的上方端部为止的部分成为角部114。

突出部115包括从顶板部112延伸的钢板101a和从纵壁部111延伸的钢板101b。将从顶板部112的端部的弯曲的部位向外侧延伸的部分设为钢板101a，将从纵壁部111延伸而在角部114处弯曲并向外侧延伸的部分设为钢板101b。钢板101a在突出部115的顶端部115t处弯曲，并与钢板101b相连。钢板101a的下方的面和钢板101b的上方的面在从角部114到突出部115之间相互叠合并紧密接触。钢板101a和钢板101b分别是钢板101的一部分。压制成形品100的除了突出部115之外的截面(与长度方向垂直的截面)形状是大致帽状。

如图3A和图3B所示，将在截面中顶板部112与叠合部115d所成的角度设为角度X。更详细而言，角度X是顶板部112的表面中的上方侧的表面112s与叠合部115d的表面中的上方侧的表面115us所成的角度。在此，在截面中，在突出部115的叠合部115d包含直线形状的情况(例如：参照图8C、图8D以及图8E)下，将叠合部115d的直线形状部分中的表面115us与顶板部112的表面112s所成的角度设为角度X。另外，如图8F所示，在叠合部115d的截面形状不包含直线形状的情况下，将钢板101a的上方侧的表面中的靠叠合部115d的顶端部115t侧的端部设为端101at。将该端101at处的假想切线(沿着图8F的纵向延伸的虚线)与顶板部112的表面112s所成的角度设为角度X。

在角度X大于90°的情况下，当从顶板部112的上方观察压制成形品100时，构成突出部115的钢板101b由于钢板101a而看不到。这样的部分有时称为负角部。在其它观点中，负角部是在要仅利用上模和下模进行压制成形时成为反斜度的部分。

优选顶板部112与叠合部115d所成的角度X大于180°且是270°以下。只要角度X处于该范围内，则突出部115的叠合部115d(内侧的钢板101b)就不会与纵壁部111紧密接触，而是在突出部115与纵壁部111之间确保间隙。由此，在对顶板部112施加了碰撞载荷时，施加到顶板部112的应力在角部114和突出部115处被分散，以保持角部114的形状的方式施加于纵壁部111。因此，利用纵壁部111整体承受应力，碰撞特性提高。另外，防止了角部114局部地变形的情况、纵壁部111以角部114为支点向外侧倾倒的情况等，因此，即使是纵壁部111发生变形的情况下，也是以向内侧倾倒的方式发生变形。

另一方面，若突出部115的叠合部115d与纵壁部111紧密接触，则在对顶板部112施加了碰撞载荷时，其应力经由叠合部115d集中地施加于纵壁部111的紧密接触部分。因此，纵壁部111以从与叠合部115d紧密接触的紧密接触部分局部地向内侧倾倒的方式变形。在该情况下，碰撞特性降低。

在图2中示出了纵壁部111与顶板部112所成的角度Y是90°的情况的一例。在此，角度Y是图2所示的角度，即，角度Y是纵壁部111与顶板部112在压制成形品100的内侧所成的角度。

如图2所示，优选的是，将纵壁部111和凸缘部113连结的角部116的截面形状是被倒圆的形状。通过角部116具有被倒圆的形状，能够抑制在角部116处发生压曲。

如图2和图3B所示，优选的是，构成突出部115的钢板101b与纵壁部111之间的分界的角部114(与图8B中的Ra相对应。)是曲面。通过将该角部114设为曲面，从而将从上方施加到顶板部112的应力在角部114处分散，因此能够抑制该角部114发生压曲。在压制成形品100的与长度方向垂直的截面中，该角部114的曲率半径r也可以处于3mm～15mm的范围(例如3mm～10mm的范围)。不过，该曲率半径r比截面中的突出部115的长度短。

在其它观点中，角部114的曲率半径r的下限可以是钢板101的板厚的一半和1mm中任一个较大的值。角部114的曲率半径r的上限可以是板厚的10倍。若曲率半径r过小，则未充分地进行角部114处的应力的分散，在碰撞时有可能以角部114为起点断裂。另外，由于曲率半径r过小，使得突出部115的叠合部115d与纵壁部111紧密接触，碰撞时的应力有可能集中于紧密接触部位而使纵壁部111断裂。另一方面，若曲率半径r过大，则施加于顶板部111的应力难以经由角部114向突出部115传递，由设置突出部115带来的碰撞特性的提高效果减弱。为了提高碰撞特性，期望的是，突出部115与纵壁部111之间的间隙最低也是板厚的一半和1mm中任一个较大的值。

此外，更详细而言，角部114的曲率半径r在压制成形品100的与长度方向垂直的截面中意味着角部114的外侧的表面114s处的曲率半径。角部114的外侧的表面114s是位于纵壁部111的外侧的表面111s的上端111sp和构成突出部115的钢板101b的表面101bs的上端101bsp之间的面。

(第2实施方式)

在第2实施方式中，对使用了本实施方式的压制成形品(P)的构造构件(S)的例子进行说明。在图4A～图4H中表示构造构件(S)的例子。图4A、图4B、图4E～图4H是示意性地表示构造构件(S)的与长度方向垂直的截面的图。图4C和图4D是示意性地表示构造构件(S)的立体图。图4A～图4H所示的构造构件(S)均具有闭合截面。

图4A所示的构造构件200包括平板状的构件210(另一构件(M))和具备突出部115的压制成形品100。以压制成形品100和构件210构成闭合截面的方式，将构件210固定于压制成形品100的两个凸缘部113。

图4B所示的构造构件200包括另一构件210和具备突出部115的压制成形品100。构件210是截面呈大致帽状的构件，具有两个凸缘部213。以压制成形品100的内侧与构件210的内侧相对的方式，将压制成形品100的两个凸缘部113固定于构件210的两个凸缘部213。

在图4C中表示具有图4B的截面的构造构件的一例的立体图，在图4D中表示另一例的立体图。在图4C的构造构件200中，突出部115在构造构件200的长度方向的整体形成。在图4D的构造构件200中，突出部115仅在构造构件200的长度方向的局部形成。

图4E所示的构造构件200包括具备突出部115的两个压制成形品100。以两个压制成形品100的内侧彼此相对的方式，将凸缘部113彼此固定。可将两个压制成形品100中的任一个压制成形品100视作另一构件(M)。

图4F所示的构造构件200包括构件210和具备突出部115的压制成形品100。压制成形品100包括两个纵壁部111和连结两个纵壁部111的顶板部112。构件210包括两个纵壁部211和连结两个纵壁部211的顶板部212。在图4F所示的构造构件200中，压制成形品100和构件210均不包括凸缘部。在图4F所示的一例中，以顶板部相对于纵壁部的方向成为相同的方向的方式，将压制成形品100的纵壁部111和构件210的纵壁部211固定。

图4G所示的构造构件200与图4F所示的构造构件200的不同点仅在于固定构件210的朝向。在图4G所示的一例中，以各自的内侧彼此相对的方式，将压制成形品100的纵壁部111和构件210的纵壁部211固定。

图4H所示的构造构件200包括具备突出部115的两个压制成形品100。两个压制成形品100均不包括凸缘部。以两个压制成形品100的内侧彼此相对的方式，将压制成形品100的纵壁部111彼此固定。

(第3实施方式)

在第3实施方式中，对用于制造压制成形品(P)的本发明的方法进行说明。根据该制造方法，在第1工序中成形预成形品，在第2工序中对该预成形品进行压制。由此，能够制造本实施方式的压制成形品(P)100。在第3实施方式中，对通过热冲压进行第2工序的一例进行说明。

首先，在第1工序中，通过使钢板坯料变形来形成预成形品301，该预成形品301包括成为两个纵壁部111的两个部分(第1部分)和成为顶板部112的部分(第2部分)。第1工序能够通过上述的方法(例如压制加工)来进行。在图5中示意性地表示在第1工序中形成的预成形品301的一例的截面(与长度方向垂直的截面)。

预成形品301的截面是大致字母U字状(在图5中上下颠倒)。预成形品301包括成为两个纵壁部111的两个第1部分301a和成为顶板部112的第2部分301b。预成形品301还包括成为突出部115的部分(剩余部301c)。在图5中表示预成形品301包括成为凸缘部113的第3部分301d的情况。在制造不具有凸缘部的压制成形品(P)的情况下，预成形品301不包括第3部分301d。

第2工序通过热冲压进行。首先，将预成形品301加热至Ac3相变点以上的温度(例如比Ac3相变点高80℃以上的温度)。该加热例如通过在加热装置内对预成形品301进行加热来进行。

接着，利用压制装置对加热后的预成形品301进行压制加工。在图6A中表示压制加工所使用的压制模具的结构的一例。压制装置包括一对压制模具10、板13以及两个滑动模具14。

一对压制模具10包括上模11(冲模)和下模12(冲头)。下模12包括下模主体12a和垫板12b。垫板12b经由可伸缩的伸缩机构12c与下模主体12a连接。伸缩机构能够使用弹簧和液压缸等公知的伸缩机构。

滑动模具14在板13上沿着水平方向滑动。滑动模具14可以使用与压制模具10的移动联动的凸轮机构而滑动。或者，滑动模具10也可以使用液压缸等驱动器而滑动。

说明使用图6A的装置来进行压制成形的工序的一例。首先，如图6A所示，将预成形品301配置在上模11与下模12之间。接着，如图6B所示，使滑动模具14朝向下模12滑动，利用下模12(下模主体12a)和滑动模具14约束两个第1部分301a(工序(i))。由此将第1部分301a成形为纵壁部111。在该状态下，第2部分301b和剩余部301c能自由地变形。

接着，在保持约束着第1部分301a的状态下，如图6C所示，使上模11下降，利用下模12和上模11对第2部分301b进行压制，并且利用上模11和滑动模具14对剩余部301c进行压制。由此形成压制成形品100(工序(ii))。此时，第2部分301b被夹在垫板12b与上模11之间，保持该状态下降并到达下模主体12a的上表面。由此形成顶板部112。剩余部301c随着上模11的下降而与上模11和滑动模具14接触并逐渐弯曲，成为两层。由此，形成具有叠合部并向斜下方突出的突出部115。这样获得具备突出部115的压制成形品100。

在通过热冲压进行第2工序的情况下，在压制成形时对加热后的预成形品301进行冷却，并进行压制成形和淬火。

压制成形品100的突出部115朝向斜下方突出。因此，优选的是，在使滑动模具14返回原来的位置之前，使压制成形品100向上方移动。具体而言，首先，如图6D所示，在工序(ii)之后，解除下模12和滑动模具14对纵壁部111的约束，并且使上模11和垫板12b上升，从而使压制成形品100上升(工序(iii))。此时，使压制成形品100上升，以使突出部115的下端(顶端部115t)位于比滑动模具14的上端靠上方的位置。对纵壁部111的约束的解除能够通过使滑动模具14稍微与下模12分离来实施。

接着，如图6E所示，在工序(iii)之后使滑动模具14与下模12分离(工序(iv))。例如，如图6E所示，使滑动模具14滑动，以使滑动模具14位于比突出部115的顶端部115t靠外侧的位置。之后，从压制装置将压制成形品100取出。

在形成具有凸缘部的压制成形品的情况下，只要对通过上述的工序获得的压制成形品100进一步进行压制加工而形成凸缘部即可(第3工序)。在图7A和图7B中表示凸缘部的形成方法的一例。

图7A所示的压制装置包括上模21、下模22以及姿势保持模具23。上模21包括凸部21a、凹部21b、垫板21c以及伸缩机构21d。垫板21c借助可伸缩的伸缩机构21d与凹部21b连接。

首先，如图7A所示，将压制成形品100配置于压制装置。姿势保持模具23用于防止压制成形品100倾斜，不约束压制成形品100。接着使上模21下降。随着上模21的下降，首先，利用垫板21c和下模22将纵壁部111的部分固定。若使上模21进一步下降，则伸缩机构21d收缩，并且与纵壁部111连续的第3部分301d弯曲。这样形成一个凸缘部113。另一个凸缘部也同样地形成，从而获得具有两个凸缘部的压制成形品(P)。

在制造本实施方式的构造构件(S)的情况下，只要在通过上述的工序获得的压制成形品(P)以任意的方法固定另一构件(M)即可。

实施例

利用实施例更详细地说明本发明。

在实施例中，对使用了本实施方式的压制成形品(P)的构造构件(S)，进行了三点弯曲试验的模拟。在模拟中使用了通用的FEM(有限元素法)软件(利弗莫尔软件技术(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION)公司制、商品名LS-DYNA)。

在图8A中示意性地表示作为比较例而用于模拟的样品1的剖视图。图8A所示的样品1由两个字母U字状构件31和32构成。字母U字状构件31和32分别包括两个纵壁部和连结该两个纵壁部的顶板部。如图8A所示，假设字母U字状构件3和字母U字状构件32在纵壁部的固定部33处进行了点焊。在图8A中表示样品1的各部的尺寸。此外，样品1的长度方向的长度设为800mm。

在图8B中示意性地表示作为参考例1而用于模拟的样品2的剖视图。图8B所示的样品2包括压制成形品100a和截面呈字母U字状的构件210。此外，在图8B所示的压制成形品100a中，角度X是180°。因此，图8B所示的压制成形品100a不是本实施方式的压制成形品(P)。压制成形品100a包括突出部115。假设压制成形品100a和构件210在纵壁部111的固定部211处进行了点焊。样品2的形状如下所述。

·角度X：180°

·角度Y(参照图2)：90°

·纵壁部的高度Hb1：60mm

·突出部的长度D：15mm

·两个纵壁部间的距离(顶板部的宽度)Wb1：50mm

·构件210的高度Hb2：15mm

·角部Ra和Rb处的曲率半径：5mm

·长度方向的长度：800mm

用于模拟的本实施方式的样品是将图8B所示的参考例1的样品2的突出部115的角度X改变为202°、225°、247°以及270°而成的样品。在图8C、图8D、图8E以及图8F中分别表示角度X是202°、225°、247°以及270°的样品的突出部附近的剖视图。

在图8G中示意性地表示作为参考例2而用于模拟的样品3的剖视图。在图8G所示的样品3中，钢板在纵壁部111的上端部处被折叠成3层，相当于突出部115的部分与纵壁部111紧密接触。也就是说，相当于突出部115的部分实质上不从连结纵壁部111与顶板部112的分界部突出。在样品3中，除此之外的形状与上述样品2的形状相同。

假设全部的样品是由厚度为1.4mm且抗拉强度为1500MPa的钢板制成的样品。假设压制成形品和另一构件以40mm的节距进行点焊而进行了固定。

在图9中示意性地表示在模拟中所使用的三点弯曲试验的方法。通过将样品载置于两个支点1，并利用冲击器2从上方按压样品，从而进行了三点弯曲试验。两个支点1之间的距离S设为400mm或700mm。支点1的曲率半径设为50mm。冲击器2的曲率半径设为150mm。冲击器2的碰撞速度设为7.2km/h。此外，将点焊和材料断裂考虑在内而进行了模拟。

在三点弯曲试验中，使冲击器2从各样品的上方(顶板部侧)进行了碰撞。以图8A和图8B中的箭头表示冲击器2的碰撞方向。

在图10～图13中表示三点弯曲试验的模拟结果。图10和图11表示关于比较例(样品1)和本发明例的样品(角度X＝270°)的模拟结果。图10表示距离S是700mm的情况的结果，图11表示距离S是400mm的情况的结果。图10和图11的横轴表示冲击器2与样品碰撞后冲击器2的移动量(位移量)。图10和图11的纵轴表示在冲击器2产生的载荷。

在图12和图13中表示关于比较例(样品1)、参考例1(样品2)、本发明例(角度X＝202°、225°、247°以及270°)和参考例2(样品3)的模拟结果。图12的纵轴表示直到位移量达到60mm为止的能量吸收量。图13表示在冲击器2产生的最大载荷。图12和图13均表示距离S是700mm的情况的结果。

如图12和图13所示，在距离S是700mm的情况下，与比较例(样品1)、参考例1(样品2)以及参考例2(样品3)相比，本发明例的样品的特性较高。

尤其是比较例(样品1)和参考例2(样品3)的特性明显较低。距离S是700mm且位移量是30mm时的样品1(比较例)的纵壁部向外侧倾倒。同样，样品3(参考例2)的纵壁部也向外侧倾倒。另一方面，距离S是700mm且位移量是30mm时的本发明例的样品(角度X＝270°)的纵壁部向内侧倾倒。在当前并未明确，但本发明例的样品的特性较高可能是由于纵壁部向内侧倾倒而引起的。

如以上的实施例所示，根据本实施方式，获得三点弯曲试验中的特性较高的构造构件。通过使用本实施方式的构造构件，能够使汽车的碰撞安全性提高，或使汽车轻量化。

产业上的可利用性

本发明能够用于压制成形品、使用该压制成形品的汽车用的构造构件以及压制成形品的制造方法。

附图标记说明

10、压制模具；11、上模(压制模具)；12、下模(压制模具)；100、压制成形品；101、101a、101b、钢板；111、纵壁部；112、顶板部；113、凸缘部；114、角部；115、突出部；115d、叠合部；200、构造构件；210、另一构件；301、预成形品；301c、剩余部；X、顶板部与叠合部所成的角度。

Claims (11)

1.一种热冲压成形品，其是由一张钢板形成的热冲压成形品，其中，

该热冲压成形品包括：

两个纵壁部；

顶板部，其连结所述两个纵壁部；以及

至少一个突出部，其从连结所述纵壁部和所述顶板部的两个分界部中的至少一个分界部向外侧突出；

角部，该角部是从所述纵壁部的上端侧朝向所述突出部弯曲的部分，

在所述突出部中，所述钢板的从所述纵壁部延伸的部分和所述钢板的从所述顶板部延伸的部分在处于所述突出部的至少顶端的叠合部处弯曲并叠合而从所述分界部突出，

所述突出部存在于所述热冲压成形品的长度方向的至少局部，

在与所述长度方向垂直的方向的截面中，所述顶板部的表面中的上方侧的表面与所述叠合部的表面中的上方侧的表面所成的角度大于180°。

2.根据权利要求1所述的热冲压成形品，其中，

该热冲压成形品包括从所述两个分界部分别突出的两个所述突出部。

3.根据权利要求1或2所述的热冲压成形品，其中，

所述角度大于180°且是270°以下。

4.根据权利要求1或2所述的热冲压成形品，其中，

所述钢板的抗拉强度是340MPa以上。

5.根据权利要求1或2所述的热冲压成形品，其中，

该热冲压成形品包括从所述两个纵壁部的端部延伸的两个凸缘部。

6.一种汽车用的构造构件，其是包括权利要求1～5中任一项所述的热冲压成形品和另一构件的汽车用的构造构件，其中，

以所述热冲压成形品和所述另一构件构成闭合截面的方式，将所述另一构件固定于所述热冲压成形品。

7.一种热冲压成形品的制造方法，其是权利要求1～4中任一项所述的热冲压成形品的制造方法，其中，

该热冲压成形品的制造方法包括以下工序：

第1工序，在该第1工序中，通过使钢板坯料变形来形成预成形品，该预成形品包括成为所述两个纵壁部的两个第1部分和成为所述顶板部的第2部分；以及

第2工序，在该第2工序中，通过在将所述预成形品加热至淬火温度之后对所述预成形品进行热冲压成形，来形成所述热冲压成形品，

所述预成形品包括用于形成所述突出部的剩余部，

所述预成形品的截面是大致字母U字状，

在所述第2工序中，通过使所述钢板坯料的构成所述剩余部的部分的至少局部叠合，来形成所述叠合部。

8.根据权利要求7所述的热冲压成形品的制造方法，其中，

所述钢板坯料的抗拉强度是590MPa以上。

9.根据权利要求7或8所述的热冲压成形品的制造方法，其中，

所述第2工序使用热冲压模具来进行，该热冲压模具包括下模、上模以及能够朝向所述下模沿水平方向移动的滑动模具，

所述第2工序包括以下工序：

工序i，在该工序i中，利用所述下模和所述滑动模具约束所述两个第1部分；以及

工序ii，在该工序ii中，在保持约束着所述两个第1部分的状态下，利用所述下模和上模对所述第2部分进行热冲压，并且利用所述上模和所述滑动模具对所述剩余部进行热冲压，从而形成所述热冲压成形品。

10.根据权利要求9所述的热冲压成形品的制造方法，其中，

所述下模包括下模主体和经由伸缩机构与所述下模主体连接的垫板，

该热冲压成形品的制造方法包括：

工序iii，其在所述工序ii之后，在该工序iii中，通过解除由所述下模和所述滑动模具进行的约束，并且使所述上模和所述垫板上升，从而使所述热冲压成形品上升；以及

工序iv，其在所述工序iii之后，在该工序iv中，使所述滑动模具与所述下模分离。

11.根据权利要求9所述的热冲压成形品的制造方法，其中，

所述热冲压成形品包括从所述两个纵壁部的端部延伸的两个凸缘部，

该热冲压成形品的制造方法在所述第2工序之后包括形成所述凸缘部的第3工序。

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