JPH1121633A - パネルの成形方法 - Google Patents

パネルの成形方法

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JPH1121633A
JPH1121633A JP9196495A JP19649597A JPH1121633A JP H1121633 A JPH1121633 A JP H1121633A JP 9196495 A JP9196495 A JP 9196495A JP 19649597 A JP19649597 A JP 19649597A JP H1121633 A JPH1121633 A JP H1121633A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin plate
quenching
laser beam
panel
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP9196495A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Yamaguchi
信幸 山口
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】板厚が異なる鋼板をレーザ接合したブランク材
を用いて成形する際に割れが防止できるパネルの成形方
法を提供する。 【解決手段】板厚が異なる鋼板11,12がレーザ溶接
13により接合されてなるブランク材1を所定の形状2
に絞り成形するパネルの成形方法であり、絞り成形を行
う前に、レーザ溶接線13を跨いで鋼板11,12に線
状の焼き入れ14を行う。この線状の焼き入れ14は、
レーザ溶接線13に対して略直角の方向に施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、厚板と薄板とをレ
ーザ接合したブランク材(以下、レーザブランク材とも
いう)を用いたパネルの成形方法に関し、特にレーザブ
ランク材を絞り成形したときの割れが防止できるパネル
の成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、自動車ドアアッシを構成する
ドアインナパネルは、ヒンジ部に高強度が必要とされる
ので、従来よりヒンジ部に補強用パネルをスポット溶接
することが行われてきたが、重量軽減および材料歩留ま
りの向上を目的として、厚板と薄板とをレーザ接合し、
これをブランク材としてドアインナパネルをプレス成形
することが試みられている。
【0003】すなわち、図8(A)および(B)に示す
ように、この種のレーザブランク材1は、比較的厚い鋼
板11とこれより薄い鋼板12とを突き合わせ、ここを
レーザ溶接13により接合することにより得られる。そ
して、このレーザブランク材1をプレス成形すること
で、図9(A)および(B)に示す如き深絞りされたド
アインナパネル2が得られる。このようにして得られた
ドアインナパネル2は、高強度が必要とされるヒンジ部
が厚板11で構成され、さほど強度を必要としないその
他の部分は薄板12で構成されているので、重量軽減お
よび材料歩留まりが向上することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、厚板11と
薄板12とをレーザ接合13したレーザブランク材1を
自動車用ドアインナパネル2のように深絞り成形する
と、厚板11に比べて薄板12の方が引っ張り強度が小
さいので、図9(A)および(B)に示すようにレーザ
接合部13近傍においては、深絞り時の材料流入量が多
くなる。このため、レーザ接合部13を中心にして材料
の引っ張り合いが生じ、薄板側12がこれに負けてレー
ザ溶接部13が厚板側11にずれることになる。このと
きのずれ量は、レーザ接合部近傍の薄板12の塑性変形
に依存することから、当該ずれ量が大きくなるような成
形条件では、レーザ溶接部13近傍の薄板12に図示す
るような割れCが生じることがある。
【0005】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、板厚が異なる鋼板をレーザ
接合したブランク材を用いて成形する際に割れが防止で
きるパネルの成形方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載のパネルの成形方法は、板厚が異なる
鋼板がレーザ溶接により接合されてなるブランク材を所
定の形状に絞り成形するパネルの成形方法において、前
記絞り成形を行う前に、前記レーザ溶接線を跨いで前記
鋼板に線状の焼き入れを行うことを特徴とする。
【0007】鋼板に線状の焼き入れを行うと、その焼き
入れ延在方向に沿う引っ張り強度が向上するので、本発
明ではこれを利用してレーザ溶接線を跨いで鋼板に線状
の焼き入れを行う。これにより、レーザ溶接線を中心に
厚板と薄板との間で材料の引っ張り合いが生じても、焼
き入れによる引っ張り強度の向上により薄板側に生じ易
い割れを防止することができる。
【0008】請求項2記載のパネルの成形方法は、前記
線状の焼き入れは、前記レーザ溶接線に対して略直角の
方向に施されていることを特徴とする。特にレーザ溶接
線に作用する引っ張り力の方向と線状焼き入れの方向と
を略同一とすることで、補強効果をより高めることがで
きる。
【0009】特に限定されないが、請求項3記載のパネ
ルの成形方法では、前記線状の焼き入れは、17mm〜
40mmのピッチで施されていることを特徴とする。ピ
ッチが小さすぎると焼き入れ効果によって材料が脆性化
し、レーザ溶接線を起点として割れが生じ易くなる。ま
た、ピッチが大きすぎると焼き入れ効果が充分に発揮さ
れず、薄板の材料流入による割れが生じ易くなる。
【0010】特に限定されないが、請求項4記載のパネ
ルの成形方法では、前記線状の焼き入れは、前記レーザ
溶接線から少なくとも薄板側へ10mm〜25mmの長
さで施されていることを特徴とする。薄板側に生じる割
れを観察すると、レーザ溶接線の近傍、すなわち突き合
わせ溶接による熱影響部と非熱影響部との境界面で発生
する。したがって、レーザ溶接作業のばらつき等を考慮
すれば最低5mmは必要であるが、さらにレーザ溶接線
近傍の薄板の局部伸びを防止するために10mm以上と
することが効果的である。逆に、25mmの長さの焼き
入れを行うと引っ張り強度が平衡するので、これを上限
とすることが望ましい。
【0011】
【発明の効果】本発明のパネルの成形方法によれば、厚
板と薄板とをレーザ溶接したブランク材を絞り成形する
際に、焼き入れによる引っ張り強度の向上によって薄板
側に生じ易い割れを防止することができる。
【0012】また、レーザ溶接線に作用する引っ張り力
の方向と線状焼き入れの方向とを略同一とすることで、
補強効果をより高めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1(A)は本発明のパネルの成形
方法で用いられるレーザブランク材の実施形態を示す平
面図、図1(B)は本発明のパネルの成形方法で成形さ
れたドアインナパネルを示す平面図、図4は本発明に係
るレーザブランク材のレーザ溶接線近傍を示す斜視図で
ある。図5は焼き入れ有/無の鋼板の引っ張り荷重と歪
みとの関係を示すグラフ、図6は焼き入れ長さと歪みと
の関係を示すグラフ、図7は焼き入れ本数と引っ張り強
度および伸びとの関係を示すグラフである。
【0014】まず、本実施形態のパネルの成形方法に用
いられるブランク材1は、図1(A)および(B)に示
されるように、たとえば厚さ1.4mmのSPCC鋼板
(厚板)11と、たとえば厚さ0.7mmのSPCC鋼
板(薄板)12とを図4に示されるように突き合わせ、
この突き合わせ面をレーザ溶接法により接合されてい
る。
【0015】これら厚板11と薄板12のそれぞれの形
状や大きさは、目的とする成形品およびそれに要求され
る強度、重量等の諸条件に応じて適宜決められる。たと
えば、目的とする成形品2がドアインナパネルの場合に
は、ドアヒンジ部に強度が要求され、それ以外の部分は
軽量であることが望ましいとされるので、ドアヒンジ部
に相当する部分を厚板11で構成し、それ以外の部分は
薄板12で構成する。
【0016】以下の説明では、目的とする成形品2がド
アインナパネルであるときの具体例を挙げるが、本発明
のパネルの成形方法は、ドアインナパネルの他にもたと
えば側突対策用としてのセンターピラーや、正突対策用
としてのフロントサイドメンバ等々に適用することがで
きる。
【0017】特に本実施形態のレーザブランク材1は、
上述したレーザ溶接線13を跨いで厚板11および薄板
12に線状の焼き入れ14が施されている。この焼き入
れには、たとえばCO2 レーザを用い、その焼き入れ幅
は照射されるレーザビームの幅と同程度の1mm〜1.
5mm程度である。焼き入れ時のCO2 レーザの出力
は、鋼板11,12(特に薄板12)に孔が生じない程
度の出力とする。ビッカース硬度が約100Hvの鋼板
11,12にこの焼き入れ14を行うと、それぞれの鋼
板11,12の焼き入れ部14の硬度は約210Hvと
なる。
【0018】焼き入れを施す効果を検証するために、図
4に示すような焼き入れ部14を有するレーザブランク
材1をテストピースとして、図示する矢印方向に当該レ
ーザブランク材1を引っ張り、そのときの引っ張り強度
と歪みとの関係を調べた。ここで、比較例として焼き入
れを施さない同じ材質、形状のテストピースを用いて同
様の引っ張り試験を実施した。
【0019】この結果を図5に示すが、焼き入れを施し
ていないものに対して、焼き入れを施したものの引っ張
り強度は、最大約1.5倍向上した。
【0020】本実施形態の焼き入れ部14は、図1に示
されるように、レーザ溶接線13に対して略直角に施さ
れており、また図4に示されるようにレーザ溶接線13
を起点として薄板側12へa=10mm〜25mm、厚
板側11へb=5mm〜10mmの長さで施されてい
る。
【0021】このように焼き入れ長さを設定したのは以
下の理由による。まず、薄板側12の焼き入れ長さaの
下限値を10mmとしたのは、突き合わせによるレーザ
溶接法では、熱影響部がレーザ溶接線13を中心に2〜
3mmであり、これにレーザ溶接作業のばらつきを考慮
すると、下限値を10mmとすることが望ましい。これ
より短いと割れが生じ易い熱影響部と非熱影響部との境
界面に焼き入れが施されないおそれがある。
【0022】一方、上限値を25mmとしたのは、焼き
入れ長さと鋼板の歪みとの関係を調べると、図6に示す
ように焼き入れ長さが長くなると歪み、換言すれば引っ
張り強度がそれ以上増加せず、平衡状態となるからであ
る。
【0023】これに対して、厚板側11の焼き入れにつ
いては、材料強度が高いので省略することも可能である
が、レーザ溶接による熱影響部と非熱影響部との境界面
に施すことが望ましい。その意味で長さbの下限値を5
mmとしたのは、上述した薄板12と同様に、突き合わ
せによるレーザ溶接法では、熱影響部がレーザ溶接線1
3を中心に2〜3mmであり、これにレーザ溶接作業の
ばらつきを考慮したものである。また、長さbの上限値
を10mmとしたのは、既述したようにもともと材料強
度が高いのでこの値で充分だからである。
【0024】本実施形態の焼き入れ部14の焼き入れピ
ッチは、1本/17mm〜1本/40mmとすることが
好ましい。図7に焼き入れ本数と引っ張り強度および伸
びとの関係を示すが、焼き入れ本数が密であると、この
焼き入れ効果によって鋼板が脆性化してしまい、この焼
き入れ部が起点となって割れが生じるおそれがある。し
たがって、鋼板が脆性化しすぎない、つまりある程度の
伸びが生じる1本/17mmを密の最大限とする。
【0025】一方、焼き入れピッチを疎にすると、充分
な焼き入れ効果が得らずに割れが生じるので、鋼板の引
っ張り強度が低下しすぎない1本/40mmを疎の最大
限とする。
【0026】このようにして焼き入れ14が施されたレ
ーザブランク材1を用いて絞り成形を行うと、図1
(B)に示されるように厚板11の引っ張り強度が薄板
12のそれより大きいので、レーザ溶接線13を境に厚
板11と薄板12との引っ張り合いが生じ、薄板12が
厚板11側へ引っ張られようとするが、焼き入れ14が
施されて当該引っ張り方向に対する強度が高くなってい
るので、薄板12はこれに対向することができ、図9に
示すような割れCが防止される。
【0027】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
【0028】図2および図3は本発明のパネルの成形方
法で用いられるレーザブランク材の他の実施形態を示す
平面図であり、本発明の焼き入れ14は、図1に示され
るような直線状以外にも、図2に示す連続したジグザグ
状、あるいは図3に示す交差状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明のパネルの成形方法で用いられ
るレーザブランク材の実施形態を示す平面図、(B)は
本発明のパネルの成形方法で成形されたドアインナパネ
ルを示す平面図である。
【図2】本発明のパネルの成形方法で用いられるレーザ
ブランク材の他の実施形態を示す平面図である。
【図3】本発明のパネルの成形方法で用いられるレーザ
ブランク材の他の実施形態を示す平面図である。
【図4】本発明に係るレーザブランク材のレーザ溶接線
近傍を示す斜視図である。
【図5】焼き入れ有/無の鋼板の引っ張り荷重と歪みと
の関係を示すグラフである。
【図6】焼き入れ長さと歪みとの関係を示すグラフであ
る。
【図7】焼き入れ本数と引っ張り強度および伸びとの関
係を示すグラフである。
【図8】(A)は従来のレーザブランク材を示す平面
図、(B)は同じくレーザ溶接線近傍を示す斜視図であ
る。
【図9】(A)は従来のパネルの成形方法で成形された
ドアインナパネルを示す斜視図、(B)は同じく平面図
である。
【符号の説明】
1…レーザブランク材 11…厚板 12…薄板 13…レーザ溶接部(レーザ溶接線) 14…焼き入れ部 2…ドアインナパネル(絞り成形品) C…割れ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C21D 1/09 C21D 1/09 A 1/18 1/18 Q

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板厚が異なる鋼板がレーザ溶接により接合
    されてなるブランク材を所定の形状に絞り成形するパネ
    ルの成形方法において、 前記絞り成形を行う前に、前記レーザ溶接線を跨いで前
    記鋼板に線状の焼き入れを行うことを特徴とするパネル
    の成形方法。
  2. 【請求項2】前記線状の焼き入れは、前記レーザ溶接線
    に対して略直角の方向に施されていることを特徴とする
    請求項1記載のパネルの成形方法。
  3. 【請求項3】前記線状の焼き入れは、17mm〜40m
    mのピッチで施されていることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のパネルの成形方法。
  4. 【請求項4】前記線状の焼き入れは、前記レーザ溶接線
    から少なくとも薄板側へ10mm〜25mmの長さで施
    されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記
    載のパネルの成形方法。
JP9196495A 1997-07-07 1997-07-07 パネルの成形方法 Pending JPH1121633A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6866942B1 (en) * 1999-04-23 2005-03-15 Nippon Steel Corporation Press-forming tailored blank material excellent in formability and production method therefor
JP2007126151A (ja) * 2001-03-13 2007-05-24 Kikuchi Co Ltd 車両用ドア
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