JP2017074597A - Hot press molding method of steel plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、亜鉛メッキ鋼板同士を重ね合わせて熱間プレス成形する鋼板の熱間プレス成形方法に関する。 The present invention relates to a hot press forming method of a steel plate in which galvanized steel plates are overlapped and hot press formed.
従来から、自動車の車体を構成する骨格部分である、たとえば、Ａピラー、Ｂピラー、またはサイドシルなどの部品は、熱間プレス成形により製造されている。自動車の軽量化および衝突安全性の向上の観点から、このような部品（成形品）は、高強度であることが必要とされており、レインフォース部品（補強部材）で補強されることが多い。レインフォース部品は、成形品にスポット溶接等により溶接されて、成形品と一体化される。 Conventionally, parts such as an A pillar, a B pillar, or a side sill, which are skeleton parts constituting a vehicle body, are manufactured by hot press molding. From the viewpoint of reducing the weight of automobiles and improving collision safety, such parts (molded products) are required to have high strength, and are often reinforced with reinforcement parts (reinforcing members). . The reinforcement component is welded to the molded product by spot welding or the like and integrated with the molded product.
レインフォース部品で成形品を補強する以外の方法として、例えば、熱間プレス成形される鋼板の補強すべき部分に、補強用の鋼板を重ね合わせて溶接し、これを補強用の鋼板と共に熱間プレス成形により成形する方法が利用されている。この方法によれば、成形品の補強すべき部分に、もう一枚の補強用の鋼板が一体化されているので、成形品の耐力を向上させることができる。 As a method other than reinforcing a molded product with reinforcement parts, for example, a reinforcing steel plate is overlapped and welded to a portion to be reinforced in a hot-pressed steel plate, and this is hot-bonded together with the reinforcing steel plate. A method of molding by press molding is used. According to this method, since another reinforcing steel plate is integrated with the portion of the molded product to be reinforced, the yield strength of the molded product can be improved.
ここで、熱間プレス成形を行う鋼板に、非めっき鋼板を用いることが多い。しかしながら、熱間プレス成形時に、加熱された非めっき鋼板の表面には、酸化スケールが形成されてしまう。このため、酸化スケールが形成された鋼板を、金型で成形した際には、酸化スケールが起因して金型が摩耗することがあった。さらに、成形された成形品の溶接性および塗装性を確保するために、成形品に形成された酸化スケールを、ショットブラスト等により、除去する作業することがあった。 Here, a non-plated steel sheet is often used as a steel sheet for hot press forming. However, during hot press forming, an oxide scale is formed on the surface of the heated non-plated steel sheet. For this reason, when the steel plate in which the oxide scale was formed was shape | molded with the metal mold | die, the metal mold | die sometimes abraded due to the oxide scale. Furthermore, in order to ensure the weldability and paintability of the molded product, there has been a case where the oxide scale formed on the molded product is removed by shot blasting or the like.
このような点を鑑みて、熱間プレス成形を行う鋼板に、亜鉛メッキ鋼板を用いた熱間プレス成形方法が提案されている（たとえば、引用文献１参照）。この熱間プレス成形方法では、熱間プレスにより１．５％以上の歪が付与される亜鉛メッキ鋼板の部分において、もう一枚の亜鉛メッキ鋼板と０．０３〜２．０ｍｍの隙間が形成されるように、亜鉛メッキ鋼板同士を重ね合わせて溶接し、これを熱間プレス成形している。 In view of such a point, a hot press forming method using a galvanized steel plate as a steel plate to be hot press formed has been proposed (see, for example, cited document 1). In this hot press forming method, a gap of 0.03 to 2.0 mm is formed with another galvanized steel sheet in a portion of the galvanized steel sheet to which a strain of 1.5% or more is applied by hot pressing. As shown, the galvanized steel sheets are overlapped and welded, and this is hot press formed.
特許文献１に係る熱間プレス成形方法によれば、亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせた状態で、これらの鋼板の間に隙間が形成されるので、熱間プレス成形時に、亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキ層の液化した溶融亜鉛が鋼板の母材(鉄組織）の粒界に侵入することはない。これにより、熱間プレス成形時に、鋼板の溶融亜鉛脆化割れ（表面割れ）を抑えることができる。 According to the hot press forming method according to Patent Document 1, since a gap is formed between these steel plates in a state where the galvanized steel plates are overlapped, a galvanized layer of the galvanized steel plate is formed during hot press forming. The liquefied molten zinc does not enter the grain boundary of the base material (iron structure) of the steel sheet. Thereby, the hot zinc embrittlement crack (surface crack) of a steel plate can be suppressed at the time of hot press forming.
しかしながら、この熱間プレス成形方法により成形された成形品には、上述した隙間が形成されている。このため、この隙間が形成された亜鉛メッキ鋼板製の成形品は、隙間が形成されていない非メッキ鋼板製の成形品よりも、強度が低くなるおそれがある。 However, the gap described above is formed in a molded product molded by this hot press molding method. For this reason, there exists a possibility that the intensity | strength of the molded product made from a galvanized steel plate in which this clearance gap was formed may become lower than the molded product made from the non-plated steel plate in which the clearance gap is not formed.
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、亜鉛メッキ鋼板同士の溶融亜鉛脆化割れを抑えつつ、熱間プレスにより成形された成形品の強度を確保することができる鋼板の熱間プレス成形方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and the object of the present invention is to reduce the strength of a molded product formed by hot pressing while suppressing hot-dip zinc embrittlement cracks between galvanized steel sheets. An object of the present invention is to provide a hot press forming method for a steel sheet that can be secured.
前記課題を鑑みて、本発明に係る鋼板の熱間プレス成形方法は、亜鉛メッキ鋼板同士を重ね合わせた状態で、熱間プレス成形する鋼板の熱間プレス成形方法であって、一方の亜鉛メッキ鋼板の表面に最大粒径１００μｍ以下の鉄粉を散布し、前記一方の亜鉛メッキ鋼板の前記鉄粉が散布された表面に、他方の亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせて、前記亜鉛メッキ鋼板同士を部分的に溶接し、溶接された亜鉛メッキ鋼板に対して熱間プレス成形を行うことを特徴とする。 In view of the above problems, a hot press forming method of a steel sheet according to the present invention is a hot press forming method of a steel sheet that is hot press formed in a state in which galvanized steel sheets are overlapped, and one of the galvanized steel sheets. Sprinkle iron powder having a maximum particle size of 100 μm or less on the surface of the steel sheet, and overlap the other galvanized steel sheet on the surface of the one galvanized steel sheet on which the iron powder has been dispersed. And hot press forming is performed on the welded galvanized steel sheet.
本発明によれば、熱間プレス成形を行う前に、重ね合わせて部分的に溶接された亜鉛メッキ鋼板同士の間には、最大粒径１００μｍ以下の鉄粉が介在する。これにより、熱間プレス成形の際に、亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキ層の亜鉛を鉄粉に拡散させ、鉄粉の鉄を亜鉛メッキ鋼板の亜鉛メッキ層に拡散させることができる。このようにして、亜鉛メッキ層の亜鉛と、鉄粉の鉄とが相互拡散し、亜鉛メッキ層の亜鉛の液化を低減することができる。 According to the present invention, iron powder having a maximum particle size of 100 μm or less is interposed between galvanized steel sheets that are overlapped and partially welded before hot press forming. Thus, during hot press forming, zinc in the galvanized layer of the galvanized steel sheet can be diffused into the iron powder, and iron in the iron powder can be diffused into the galvanized layer of the galvanized steel sheet. In this manner, zinc in the galvanized layer and iron in the iron powder can be diffused to reduce liquefaction of zinc in the galvanized layer.
特に、本発明では、最大粒径１００μｍ以下の微細な鉄粉を用いたので、亜鉛メッキ層の亜鉛が鉄粉に接触する面積が増加する。これにより、亜鉛メッキ層の亜鉛と、鉄粉の鉄との相互拡散が促進され、短時間でこれらが固溶体化するので、亜鉛メッキ層の亜鉛の液化を低減することができる。 In particular, in the present invention, since fine iron powder having a maximum particle size of 100 μm or less is used, the area in which the zinc of the galvanized layer contacts the iron powder increases. Thereby, mutual diffusion of zinc in the galvanized layer and iron in the iron powder is promoted, and these are solid solution in a short time, so that liquefaction of zinc in the galvanized layer can be reduced.
このようにして、熱間プレス成形の際に、液化した溶融亜鉛が鋼板の鉄母材の粒界に侵入することを抑えることができる。これにより、亜鉛メッキ鋼板同士の溶融亜鉛脆化割れ（表面割れ）を抑えることができる。 In this way, it is possible to prevent the liquefied molten zinc from entering the grain boundaries of the iron base material of the steel plate during hot press forming. Thereby, the hot-dip zinc embrittlement crack (surface crack) of galvanized steel plates can be suppressed.
これに加え、熱間プレスにより成形された成形品には、従来のように表面割れのための隙間を形成する必要がないので、熱間プレス成形により成形された成形品の強度を確保することができる。 In addition to this, it is not necessary to form gaps for surface cracking in molded products molded by hot pressing as in the past, so ensure the strength of molded products molded by hot pressing. Can do.
以下に本発明の実施形態に係る鋼板の熱間プレス成形方法を説明する。
図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係る鋼板の熱間プレス成形方法を説明するための模式図である。
Hereinafter, a hot press forming method for a steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described.
Fig.1 (a)-(e) is a schematic diagram for demonstrating the hot press forming method of the steel plate which concerns on embodiment of this invention.
本実施形態に係る鋼板の熱間プレス成形方法は、亜鉛メッキ鋼板同士を重ね合わせて熱間プレス成形する方法である。図１（ａ）に示すように、まず、２枚の亜鉛メッキ鋼板１１，１２を準備する。ここで、本実施形態では、一方の亜鉛メッキ鋼板１１が、成形品の骨格部分となり、他方の亜鉛メッキ鋼板１２が、成形品の補強部分となる。
The hot press forming method of a steel sheet according to the present embodiment is a method of hot press forming by superimposing galvanized steel sheets. As shown in FIG. 1A, first, two galvanized
次に、図１（ｂ）に示すように、一方の亜鉛メッキ鋼板１１の表面に、最大粒径１００μｍ以下の鉄粉１４を散布する。ここで、鉄粉１４の最大粒径は、ＪＩＳ−Ｚ８８０１に規定する試験用篩いを用いて、鉄粉を測定した粒径であり、本明細書でいう「最大粒径」とは、この方法で測定した値をいう。このような最大粒径を有する鉄粉１４は、その比表面積が大きいので、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂ（図２参照）の亜鉛との接触面積を大きくすることができる。
Next, as shown in FIG. 1 (b),
さらに、鉄粉１４は、純鉄粉であることが好ましく、鉄粉１４に含有する炭素量は、０．０１質量％以下であることが好ましい。鉄粉１４に含有する炭素量を制限することにより、後述する亜鉛メッキ鋼板１１，１２の熱間プレス成形時に、鉄粉１４が変形し易い。
Furthermore, the
次に、一方の亜鉛メッキ鋼板１１の鉄粉１４が散布された表面に、他方の亜鉛メッキ鋼板１２を重ね合わせる。本実施形態では、一方の亜鉛メッキ鋼板１１のうち、他方の亜鉛メッキ鋼板１２が重なった部分が、熱間プレス成形後に得られた成形品１５Ａの補強される部分となる。
Next, the other galvanized
これにより、一方の亜鉛メッキ鋼板１１と、他方の亜鉛メッキ鋼板１２との間に、鉄粉１４が介在される。より具体的には、図２（ｂ）に示すように、一方の亜鉛メッキ鋼板１１には、鋼からなる母材１１ａの表面に、亜鉛メッキ層１１ｂが形成されており、他方の亜鉛メッキ鋼板１２にも、鋼からなる母材１２ａの表面に、亜鉛メッキ層１２ｂが形成されている。そして、亜鉛メッキ層同士１１ｂ，１２ｂの間に、鉄粉１４が配置（挿入）される。
Thereby, the
次に、図１（ｃ）に示すように、一方の亜鉛メッキ鋼板１１と、他方の亜鉛メッキ鋼板１２とを重ね合わせた状態で、載置台３１に載置し、溶接機３２を用いて、亜鉛メッキ鋼板同士１１，１２を部分的に溶接する（スポット溶接する）。これにより、鉄粉１４を挟んで、亜鉛メッキ鋼板同士１１，１２が、溶接により部分的に接合された接合体１５を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 1 (c), one galvanized
次に、図１（ｄ）に示すように、亜鉛メッキ鋼板１１，１２が溶接された接合体１５を、一対のヒータ４１，４２を有した加熱装置４０で加熱する。ここで、接合体１５の加熱温度は、８５０〜９０５℃の範囲にあることが好ましく、本実施形態では、接合体１５を９００℃で加熱する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the joined
最後に、図１（ｅ）に示すように、加熱された接合体１５をプレス機５０内に配置し、接合体１５を、プレス機５０の上型５１と下型５２の間に挟み込んで、接合体１５を熱間プレス成形する。
Finally, as shown in FIG. 1 (e), the heated joined
ここで、本実施形態では、図３に示すように、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂには、９０質量％程度の亜鉛が含有しているため、図１（ｄ）に示す加熱装置４０の加熱により一定時間加熱すると、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂの亜鉛の一部は、液化する。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 3, since the
図２（ａ）に示すように、亜鉛メッキ鋼板１１，１２の間に、鉄粉を配置（挿入）していない場合、加熱装置４０の加熱により、鉄と亜鉛との固溶体化が完了する前に、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂの亜鉛が液化する。これにより、液化した溶融亜鉛が、熱間プレス成形時に、母材１１ａ，１２ａに侵入し、鋼板の溶融亜鉛脆化割れが発生することがある。
As shown to Fig.2 (a), when the iron powder is not arrange | positioned (inserted) between the galvanized
しかしながら、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、亜鉛メッキ鋼板１１，１２の間に、鉄粉１４が挿入されているので、加熱装置４０の加熱により、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂの亜鉛は、鉄粉１４に拡散する。一方、鉄粉１４の鉄も、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂに拡散する。このようにして、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂの亜鉛と鉄粉１４の鉄とが相互拡散する。これにより、鉄と亜鉛が短時間で固溶体化するので、加熱による亜鉛メッキ層の亜鉛の液化を低減することができる。
However, in this embodiment, as shown in FIG. 2B, since the
特に、本実施形態では、最大粒径１００μｍ以下の微細な鉄粉１４を用いたので、鉄粉１４と、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂの亜鉛との接触面積が増加する。これにより、亜鉛と鉄の相互拡散が促進され、短時間で、これらの固溶体化が可能となる。
In particular, in the present embodiment, since the
このような結果、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂの亜鉛−鉄合金の亜鉛の含有量は低減され（図３の合金化経路参照）、熱間プレス成形時に、亜鉛メッキ層１１ｂ，１２ｂに由来する液化した溶融亜鉛が母材１１ａ，１２ａの粒界に侵入することを抑制することができる。これにより、熱間プレス時に、鋼板の溶融亜鉛脆化割れを抑えることができる。
As a result, the zinc content of the zinc-iron alloy in the
また、本実施形態では、亜鉛メッキ鋼板１１，１２同士に隙間を形成することなく、熱間プレス成形で成形品１５Ａを成形したので、成形品１５Ａの高強度化を図ることができる。
Moreover, in this embodiment, since the molded
＜確認試験＞
以下に本発明の一部を実施した確認試験を行った。
<Confirmation test>
The confirmation test which implemented a part of this invention below was done.
（参考例１〜８）
板厚１．４ｍｍの２枚の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板（亜鉛メッキ付着量４５〜５０ｇ／ｃｍ２）を準備した。鋼板の母材の組成は、Ｃ：０．２１質量％、Ｓｉ：０．０３質量％、Ｍｎ：１．３質量％、Ｐ：０．０１質量％、Ｓ：０．０７質量％、Ｃｒ：０．２質量％、Ｔｉ：０．０２質量％、残部はＦｅおよび不可避不純物である。
(Reference Examples 1-8)
Two alloyed hot-dip galvanized steel sheets with a thickness of 1.4 mm (zinc-plating amount of 45 to 50 g / cm 2 ) were prepared. The composition of the base material of the steel plate is as follows: C: 0.21% by mass, Si: 0.03% by mass, Mn: 1.3% by mass, P: 0.01% by mass, S: 0.07% by mass, Cr: 0.2% by mass, Ti: 0.02% by mass, the balance being Fe and inevitable impurities.
次に、一方の亜鉛メッキ鋼板の表面に、表１に示す、最大粒径の還元鉄粉（炭素含有量０．０１質量％以下）を散布した。例えば、参考例１は、最大粒径１８０μｍ以下の鉄粉を、亜鉛メッキ鋼板の表面に１５９ｇ／ｍ２散布した例である。 Next, reduced iron powder having a maximum particle size (carbon content of 0.01% by mass or less) shown in Table 1 was sprayed on the surface of one galvanized steel sheet. For example, Reference Example 1 is an example in which iron powder having a maximum particle size of 180 μm or less is applied to the surface of a galvanized steel sheet at 159 g / m 2 .
次に、鉄粉が散布された表面に、他方の亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせ、亜鉛メッキ鋼板同時の間に散布した鉄粉を挟み込んだ。この状態の鋼板を、９００℃に加熱した電気炉で、加熱時間４分間の条件で加熱した後、電気炉内から取り出して、室温で放冷した。 Next, the other galvanized steel sheet was superposed on the surface on which the iron powder was dispersed, and the dispersed iron powder was sandwiched between the galvanized steel sheets at the same time. The steel plate in this state was heated in an electric furnace heated to 900 ° C. under the condition of a heating time of 4 minutes, then taken out from the electric furnace and allowed to cool at room temperature.
得られた亜鉛メッキ鋼板の断面を、走査型電子顕微鏡で観察し、亜鉛と鉄の固溶体化の完了の有無を確認した。この結果を表１に示す。 The cross section of the obtained galvanized steel sheet was observed with a scanning electron microscope, and it was confirmed whether or not solid solution of zinc and iron was completed. The results are shown in Table 1.
（参考例９，１０）
参考例１〜８と同様に、重ね合わせた２枚の亜鉛メッキ鋼板を、電気炉で加熱後、亜鉛メッキ鋼材の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した。参考例９が、参考例１〜８と相違する点は、表１に示すように、亜鉛メッキ鋼板の間に鉄粉を挟み込まなかった点である。一方、参考例１０が、参考例１〜８と相違する点は、表１に示すように、亜鉛メッキ鋼板の間に鉄粉を挟み込まなかった点と、電気炉の加熱時間を、１０分間にした点である。得られた亜鉛メッキ鋼材の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を、表１に示す。
(Reference Examples 9 and 10)
In the same manner as in Reference Examples 1 to 8, the two galvanized steel sheets that were overlapped were heated with an electric furnace, and then the cross section of the galvanized steel material was observed with a scanning electron microscope. Reference Example 9 is different from Reference Examples 1 to 8 in that iron powder is not sandwiched between galvanized steel sheets as shown in Table 1. On the other hand, Reference Example 10 differs from Reference Examples 1 to 8 in that, as shown in Table 1, the iron powder was not sandwiched between galvanized steel sheets, and the heating time of the electric furnace was 10 minutes. This is the point. Table 1 shows the results of observation of the cross section of the obtained galvanized steel with a scanning electron microscope.
参考例１，２、および９では、鉄と亜鉛の固溶体化が未完了であったが、参考例３〜８、および１０では、鉄と亜鉛の固溶体化が完了していた。参考例３〜８で、固溶体化が完了したのは、最大粒径が小さい鉄粉を用いたからであると考えられる。 In Reference Examples 1, 2, and 9, solid solution formation of iron and zinc was incomplete, but in Reference Examples 3-8, and 10, solid solution formation of iron and zinc was completed. In Reference Examples 3 to 8, it is considered that the solid solution was completed because iron powder having a small maximum particle size was used.
このように、参考例３〜８の条件で鉄粉を散布すれば、加熱時に、鉄と亜鉛が短時間で相互に拡散するため、亜鉛の液化を抑制でき、熱間プレス成形時に、鋼板の溶融亜鉛脆化割れを回避することができると考えられる。一方、参考例１または２の条件で鉄粉を散布すれば、鉄と亜鉛の固溶体化が遅いため、亜鉛が液化し、溶融亜鉛が母材の粒界に侵入するおそれがあると考えられる。 Thus, if iron powder is sprinkled under the conditions of Reference Examples 3 to 8, since iron and zinc diffuse each other in a short time during heating, liquefaction of zinc can be suppressed, and during hot press forming, It is thought that molten zinc embrittlement cracking can be avoided. On the other hand, if the iron powder is dispersed under the conditions of Reference Example 1 or 2, it is considered that the solid solution of iron and zinc is slow, so that zinc is liquefied and molten zinc may enter the grain boundaries of the base material.
さらに、参考例９では、鉄粉を用いてないため、鉄と亜鉛の固溶体化は完了していなかったと考えられるが、参考例１０の如く、加熱時間１０分間にすることにより、固溶体化が完了したと考えられる。しかしながら、参考例１０の加熱条件では、鉄と亜鉛の固溶体化が完了するまでの時間が長いため、亜鉛が液化し、熱間成形時には、溶融亜鉛が母材の粒界に侵入するおそれがあると考えられる。 Furthermore, in Reference Example 9, it is considered that the solid solution of iron and zinc was not completed because no iron powder was used. However, as in Reference Example 10, the solid solution was completed by setting the heating time to 10 minutes. It is thought that. However, in the heating conditions of Reference Example 10, since it takes a long time to complete the solid solution of iron and zinc, zinc is liquefied, and during hot forming, molten zinc may enter the grain boundaries of the base material. it is conceivable that.
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the specific configuration is not limited to this embodiment, and even if there is a design change within a scope not departing from the gist of the present invention, they are not limited to this embodiment. It is included in the invention.
１１：一方の亜鉛メッキ鋼板、１１ａ：母材、１１ｂ：亜鉛メッキ層、１２：他方の亜鉛メッキ鋼板、１２ａ：母材、１２ｂ：亜鉛メッキ層、１４：鉄粉、１５：接合体、１５Ａ：成形品。 11: one galvanized steel sheet, 11a: base material, 11b: galvanized layer, 12: other galvanized steel sheet, 12a: base material, 12b: galvanized layer, 14: iron powder, 15: joined body, 15A: Molding.
Claims (1)
一方の亜鉛メッキ鋼板の表面に最大粒径１００μｍ以下の鉄粉を散布し、
前記一方の亜鉛メッキ鋼板の前記鉄粉が散布された表面に、他方の亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせて、前記亜鉛メッキ鋼板同士を部分的に溶接し、
溶接された亜鉛メッキ鋼板に対して熱間プレス成形を行うことを特徴とする鋼板の熱間プレス成形方法。 In a state where galvanized steel sheets are overlapped with each other, a hot press forming method of a steel sheet to be hot press formed,
Sprinkle iron powder with a maximum particle size of 100 μm or less on the surface of one galvanized steel sheet,
The surface of the one galvanized steel sheet on which the iron powder is dispersed is overlapped with the other galvanized steel sheet, and the galvanized steel sheets are partially welded to each other,
A hot press forming method for a steel sheet, characterized by performing hot press forming on a welded galvanized steel sheet.
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