WO2022215425A1 - プレス成形品の製造方法 - Google Patents

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WO2022215425A1
WO2022215425A1 PCT/JP2022/010423 JP2022010423W WO2022215425A1 WO 2022215425 A1 WO2022215425 A1 WO 2022215425A1 JP 2022010423 W JP2022010423 W JP 2022010423W WO 2022215425 A1 WO2022215425 A1 WO 2022215425A1
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WO
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steel
plating layer
plate
steel plate
steel plates
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PCT/JP2022/010423
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English (en)
French (fr)
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泰弘 伊藤
亮 田畑
Original Assignee
日本製鉄株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C22C18/04—Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent

Definitions

  • This disclosure relates to a method for manufacturing a press-molded product.
  • a press-formed product has been widely used as members that make up the body of automobiles.
  • a press-formed product is manufactured, for example, by subjecting a steel plate, which is a raw material, to hot press working (hot stamping).
  • steel sheets with different thicknesses are often used as materials for press-formed products.
  • a differential thickness steel plate is, for example, a patchwork blank configured by stacking a plurality of steel plates. In the patchwork blank, it is possible to freely design the position and range of the thick-walled region, the plate thickness difference between the thick-walled region and the thin-walled region, and the like.
  • Patent Document 1 discloses a technique of joining steel sheets using a plating layer between the steel sheets.
  • Patent Literature 1 when manufacturing a press-formed product, steel sheets having zinc or aluminum plating layers on both sides are stacked and brought into a heating furnace for heating. This heating melts the plating layer. Next, the steel sheets are removed from the heating furnace while being superimposed, and the steel sheets are molded into a predetermined shape using a mold and cooled.
  • Patent Literature 1 describes that the molten plating layer is solidified by cooling using a mold, and the steel sheets are welded together.
  • Patent Literature 1 the steel sheets that are simply superimposed are heated to melt the plating layer, and then the plating layer is solidified.
  • the steel plates are simply superimposed on each other, there will be microscopic gaps between the steel plates.
  • the temperature of the air entering the gap is increased by heating the steel sheets, the problem arises that the air expands and separates the superimposed steel sheets. Therefore, in the technique of Patent Literature 1, the superimposed steel sheets are less likely to adhere due to re-solidification of the plating layer, and the joining of the steel sheets becomes insufficient.
  • An object of the present disclosure is to easily and satisfactorily join superimposed steel plates together in a method of manufacturing a press-formed product using a plurality of steel plates.
  • a manufacturing method is a method for manufacturing a press-formed product.
  • This manufacturing method comprises the following (a) to (c). (a) superimposing a first steel plate having a plating layer on its surface with a second steel plate such that the plating layer is disposed between the first steel plate and the second steel plate; (b) superimposed first steel plate; and pressing the second steel plate in the plate thickness direction to adhere it (c) heating the adhered first steel plate and second steel plate to the melting point of the coating layer or higher
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing a press-formed product according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining preparatory steps included in the manufacturing method according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a pressurizing step included in the manufacturing method according to the embodiment.
  • FIG. 4 is another schematic diagram for explaining the pressurizing step included in the manufacturing method according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a molding step included in the manufacturing method according to the embodiment.
  • FIG. 6 is another schematic diagram for explaining the molding process included in the manufacturing method according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of a press-formed product manufactured by the manufacturing method according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a photograph showing the surface of the peeled steel sheet for each of the examples and the comparative examples.
  • FIG. 9 is an observation image of the surface of the steel plate shown in FIG.
  • a manufacturing method is a method for manufacturing a press-formed product.
  • This manufacturing method includes the following (a) to (c) (first configuration). (a) superimposing a first steel plate having a plating layer on its surface with a second steel plate such that the plating layer is disposed between the first steel plate and the second steel plate; (b) superimposed first steel plate; and pressing the second steel plate in the plate thickness direction to adhere it (c) heating the adhered first steel plate and second steel plate to the melting point of the coating layer or higher
  • the first steel plate and the second steel plate that are superimposed are pressurized in advance. Thereby, the first steel plate and the second steel plate are brought into close contact with each other, and a microscopic gap between the first steel plate and the second steel plate can be reduced or substantially eliminated. That is, since it is possible to prevent air from entering between the first steel plate and the second steel plate that are superimposed, when the first steel plate and the second steel plate that are in close contact with each other are heated to the melting point of the coating layer or higher, the second steel plate It is possible to suppress the expansion of air between the first steel plate and the second steel plate and push aside the melted coating layer.
  • the fixation due to resolidification of the plating layer generated between the first steel sheet and the second steel sheet is less likely to be inhibited. Therefore, it is possible to satisfactorily join the first steel sheet and the second steel sheet over a wide area by utilizing the fixation due to re-solidification of the plating layer.
  • the first steel plate and the second steel plate can be easily joined without performing a joining operation such as brazing by utilizing fixation due to re-solidification of the plating layer.
  • the close contact between the first steel plate and the second steel plate is preferably crimping (second configuration).
  • the plating layer may be a zinc-based plating layer or an aluminum-based plating layer (third configuration).
  • the second steel plate can have a plating layer on its surface.
  • the first steel sheet and the second steel sheet may be superimposed so that the plating layers face each other (fourth configuration).
  • the plating layer of the second steel sheet may be the same type of plating layer as the plating layer of the first steel sheet (fifth configuration).
  • the manufacturing method according to this embodiment is a method of manufacturing a press-formed product by hot press working (hot stamping).
  • Press-molded products are used, for example, as structural members that form part of the body of an automobile.
  • Structural members are, for example, A-pillar reinforcements, B-pillar reinforcements, bumper reinforcements, tunnel reinforcements, side sill reinforcements, roof reinforcements, floor cross members, and the like.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing a press-formed product according to this embodiment.
  • the manufacturing method according to this embodiment includes a preparation step S1, a pressurization step S2, a heating step S3, and a molding step S4. Each step will be specifically described below.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the preparation step S1.
  • a plurality of steel plates 10, 20, which are materials for press-formed products are prepared.
  • two steel plates 10 and 20 are prepared.
  • the area of the surface of the steel plate 20 (the surface substantially perpendicular to the plate thickness direction) is larger than the area of the surface of the steel plate 10 (the surface substantially perpendicular to the plate thickness direction). is also small.
  • the plate thickness of the steel plate 20 may be the same as the plate thickness of the steel plate 10, or may be different.
  • the steel plate 10 or the steel plate 20 has a plating layer on at least one surface.
  • each of steel plates 10 and 20 has a plating layer on at least one surface. That is, at least one of the steel sheets 10 and 20 is a plated steel sheet.
  • the steel sheet 10 is a plated steel sheet
  • the steel sheet 20 may be a plated steel sheet or a so-called bare material (steel sheet without a plating layer).
  • the steel sheet 20 is a plated steel sheet
  • the steel sheet 10 may be a plated steel sheet or a bare material.
  • the materials of the steel plates 10 and 20 as base materials may be the same or different.
  • the materials of the steel plates 10 and 20 are not particularly limited and can be selected as appropriate.
  • the plating layer may be a zinc-based plating layer or an aluminum-based plating layer.
  • the zinc-based plating layer is, for example, a zinc plating layer or a zinc alloy plating layer.
  • the galvanized layer is a plated layer containing zinc (Zn) as a main component.
  • the zinc alloy plating layer is a plating layer containing a zinc alloy as a main component. -Al--Mg-based plating layer and the like.
  • a zinc-based plating layer for example, hot-dip Zn plating, alloyed hot-dip Zn (eg, Zn-10% Fe) plating, hot-dip Zn-55% Al-1.6% Si plating, hot-dip Zn- 11% Al plating, Hot dip Zn-11% Al-3% Mg plating, Hot dip Zn-6% Al-3% Mg plating, Hot dip Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si plating, Electric Zn plating , electric Zn--Ni plating, and electric Zn--Co plating (% means % by mass).
  • the zinc-based plating layer may be composed of vapor deposition plating having the same components as any of these platings.
  • the aluminum-based plating layer is, for example, an aluminum plating layer or an aluminum alloy plating layer.
  • the aluminum plating layer is a plating layer containing aluminum (Al) as a main component
  • the aluminum alloy plating layer is a plating layer containing an aluminum alloy as a main component.
  • the aluminum-based plating layer can have the following chemical composition. That is, the aluminum-based plating layer is, for example, in mass %, Si: 0.05 to 15.00%, Zn: 0 to 30.00%, Mg: 0 to 5.00%, Fe: 0 to 10.00 %, and Ca: 0 to 3.00%, the balance being Al and impurities of 1% or less. In this chemical composition, the content of Mg is preferably 3.00% or less, and the content of Si is preferably 5.00% or more.
  • the aluminum-based plating layer having the above basic chemical composition further optionally contains, in mass %, Sb: 0 to 0.50%, Pb: 0 to 0.50%, Cu: 0 to 1.00%, Sn: 0-1.00%, Ti: 0-1.00%, Sr: 0-0.50%, Cr: 0-1.00%, Ni: 0-1.00%, and Mn: 0- You may contain 1 type(s) or 2 or more types in 1.00%.
  • the total content of these optionally added elements is preferably 5.00% or less, more preferably 2.00% or less.
  • each of Sb and Pb is preferably 0.20% or less.
  • Each content of Cu, Sn, and Ti is preferably 0.80% or less, more preferably 0.50% or less.
  • the contents of Sb, Pb, Cu, Sn, and Ti may each be 0.01% or more.
  • the Sr content is preferably 0.30% or less, more preferably 0.10% or less.
  • the content of Sr can be 0.01% or more.
  • the respective contents of Cr, Ni and Mn are preferably 0.50% or less, more preferably 0.10% or less.
  • the contents of Cr, Ni, and Mn are each preferably 0.01% or more.
  • the chemical composition (average composition) of the plating layer is determined, for example, by dissolving the plating layer in an acid solution containing an inhibitor that suppresses corrosion of the steel base material, and analyzing the resulting solution by ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy. It can be obtained by measuring.
  • FIG.3 and FIG.4 is a schematic diagram for demonstrating pressurization process S2.
  • the pressurizing step S2 the superimposed steel plates 10 and 20 are pressurized in the plate thickness direction to be brought into close contact with each other. Pressurization of the board assembly 30 can be performed using a known press machine 40, for example.
  • the steel plates 10 and 20 are first overlapped.
  • the steel plates 10 and 20 are superimposed such that the entire surface 21 of the steel plate 20 is in contact with the surface 11 of the steel plate 10 .
  • the steel plates 10 and 20 in a superimposed state may be referred to as a set of plates 30 .
  • the steel sheets 10 and 20 are superimposed so that the plating layer is arranged between the steel sheets 10 and 20.
  • the surface 11 of the steel sheet 10 facing the steel sheet 20 is preferably covered with the plating layer.
  • the surface 12 of the steel sheet 10 located on the side opposite to the steel sheet 20 may or may not be coated with a plating layer.
  • the steel sheets 10 and 20 are preferably superimposed so that the plating layers face each other. That is, when the surface 11 of the steel sheet 10 is covered with a plating layer, it is preferable that the surface 21 of the steel sheet 20 facing the steel sheet 10 is also covered with a plating layer.
  • the plating layer of steel sheet 20 may be the same type of plating layer as the plating layer of steel sheet 10 .
  • a plated layer of the same kind means that the main metal in one plated layer and the main metal in another plated layer are the same.
  • the plating layer of the steel sheet 10 when the plating layer of the steel sheet 10 is a zinc-based plating layer, the plating layer of the steel sheet 20 can also be a zinc-based plating layer. Further, for example, when the plating layer of the steel sheet 10 is an aluminum-based plating layer, the plating layer of the steel sheet 20 can also be an aluminum-based plating layer. However, the plating layer of the steel sheet 20 may be a plating layer different from the plating layer of the steel sheet 10 .
  • the steel plate 20 does not have to have a plating layer. That is, when the surface 11 of the steel sheet 10 is covered with the plating layer, the surface 21 of the steel sheet 20 does not necessarily need to be covered with the plating layer. On the other hand, when the surface 11 of the steel sheet 10 is not covered with the plating layer, the surface 21 of the steel sheet 20 is covered with the plating layer.
  • a surface 22 of the steel sheet 20 that is located on the side opposite to the steel sheet 10 may or may not be coated with a plating layer.
  • the total basis weight of the plating layers between the steel sheet 10 and the steel sheet 20 can be determined as appropriate, and may be, for example, 30 g/m 2 or more.
  • the sum of the basis weight of the plating layer on the surface 11 of the steel sheet 10 and the basis weight of the plating layer on the surface 21 of the steel sheet 20 can be 30 g/m 2 or more.
  • the basis weight of the plating layer on the surface 11 or the surface 21 can be 30 g/m 2 or more.
  • a mold 41 including an upper mold 411 and a lower mold 412 is installed in the press 40 for performing the pressurizing step S2.
  • the upper die 411 is fixed to a slide 42 configured to be able to move up and down with respect to a body frame (not shown) of the press 40 .
  • the lower mold 412 is arranged below the upper mold 411 .
  • Each of the upper mold 411 and the lower mold 412 has, for example, a solid rectangular parallelepiped shape.
  • the plate assembly 30 is placed on the lower mold 412 when performing the pressing step S2.
  • the steel plates 10 and 20 in a state of being superimposed to form the plate set 30 may be conveyed to the press machine 40, or the steel plates 10 and 20 may be individually conveyed to the press machine 40.
  • the steel plates 10 and 20 are individually conveyed to the press machine 40 , the steel plates 10 and 20 are overlapped on the lower mold 412 to form the plate set 30 .
  • the steel plate 10 is arranged on the lower die 412 side, and the steel plate 20 is superimposed on the steel plate 10 .
  • the steel plate 20 may be arranged on the side of the lower die 412 and the steel plate 10 may be stacked on the steel plate 20 .
  • the upper die 411 descends and contacts the plate set 30 on the lower die 412 .
  • the plate set 30 is pressed in the thickness direction of the steel plates 10 and 20 between the upper die 411 and the lower die 412 as the upper die 411 descends.
  • the plate assembly 30 is preferably pressed as a whole by the upper mold 411 and the lower mold 412 .
  • the average pressure applied to the plate assembly 30 is, for example, 20 MPa or more and 200 MPa or less.
  • the time for pressing the board assembly 30 can be, for example, 1 second or more and 60 seconds or less.
  • Such a pressurizing step S2 can be performed cold. That is, the steel plates 10, 20 or the set of plates 30 do not have to be actively heated to a high temperature before or during the pressing step S2.
  • pressure can be applied to the sheet assembly 30 at room temperature from both sides in the sheet thickness direction. By pressing the plate set 30 in the plate thickness direction, a minute gap between the steel plates 10 and 20 is reduced or eliminated, and the steel plates 10 and 20 are brought into close contact with each other.
  • this pressurization is terminated. That is, by lifting the upper die 411 together with the slide 42, the pressurization of the plate assembly 30 is released.
  • the plate set 30 with the steel plates 10 and 20 in close contact with each other is taken out from between the upper mold 411 and the lower mold 412 and subjected to the subsequent heating step S3.
  • the pressurizing step S2 in order to prevent the separation of the steel plates 10 and 20 due to vibration, inclination, etc. when transporting the set 30 for the heating step S3, the place where the heating step S3 is performed is It is preferably in the vicinity of the location where the pressurizing step S2 is performed.
  • the adhesion of the steel plates 10 and 20 includes adsorption of the steel plates 10 and 20 and crimping of the steel plates 10 and 20 .
  • the steel plates 10 and 20 are adhered by stacking the steel plates 10 and 20 and applying pressure so as to remove the air between the steel plates 10 and 20 .
  • the adsorbed steel plates 10 and 20 may be subjected to hot stamping.
  • the steel plates 10 and 20 are adsorbed, if at least one of the steel plates 10 and 20 is deformed, air may enter between the steel plates 10 and 20 and the steel plates 10 and 20 may come off.
  • the steel plates 10 and 20 may not stick well.
  • the steel plates 10 and 20 are crimped in the pressing step S2.
  • the crimping of the steel plates 10 and 20 means that the steel plates 10 and 20 are fixed as a result of receiving pressure.
  • the plating layer does not melt or re-solidify just by crimping.
  • the heating step S3 is a step of heating the plate assembly 30 after the pressing of the plate assembly 30 is completed.
  • the plate set 30 can be heated using a heating device (not shown).
  • the heating device is, for example, a heating furnace such as a walking beam type or a batch type.
  • the heating method of the heating furnace may be a combustion type or an electric type.
  • the heating device used in the heating step S3 is not limited to the heating furnace.
  • An electric heating device, a high-frequency heating device, or the like can be used instead of the heating furnace.
  • the pressing step S2 is completed, and the plate assembly 30 in a state in which the pressure is released is carried into the heating furnace.
  • the steel sheets 10 and 20 adhered to each other by pressure are heated to the melting point of the plating layer between the steel sheets 10 and 20 or higher in a heating furnace.
  • the sheet set 30 may be heated by a furnace to a temperature suitable for hot stamping.
  • the plate assembly 30 is heated to, for example, 750° C. or higher. It is preferable that the heating temperature of the plate assembly 30 is equal to or higher than the Ac3 point of the steel plates 10 and 20 .
  • the heating temperature of the plate assembly 30 is, for example, the Ac3 point of the steel plates 10 and 20+200° C. or less.
  • the holding time of the plate set 30 in the heating furnace can be 60 seconds or more and 360 seconds or less.
  • Such heating of the plate assembly 30 is preferably performed in a reducing atmosphere. That is, when using a heating furnace in the heating step S3, it is preferable to heat the plate assembly 30 in a heating furnace that is in a reducing atmosphere using, for example, hydrogen gas.
  • the melting point of the plated layer is lower than the heating temperature of the board assembly 30.
  • the plating layer can have a melting point that is 50° C. or more lower than the heating temperature of the board assembly 30, for example. Therefore, the plating layer between steel plate 10 and steel plate 20 is melted by heating in heating step S3.
  • the plate assembly 30 After being heated at a predetermined heating temperature and holding time, the plate assembly 30 is removed from the heating furnace. After that, the board set 30 is subjected to the forming step S4.
  • FIGS. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining the forming step S4.
  • hot stamping is applied to the plate assembly 30 heated to the melting point or higher of the plating layer in the heating step S3. Hot stamping can be performed using a known press 50, for example.
  • the heated plate set 30 is transported from the heating furnace to the pressing machine 50 by, for example, a conveyor.
  • a mold 51 is installed in the press machine 50 .
  • Mold 51 includes an upper mold 511 and a lower mold 512 .
  • the upper mold 511 and the lower mold 512 are formed with molding surfaces having the desired shape of the press-molded product.
  • the upper mold 511 is a die and has a concave molding surface.
  • the lower mold 512 is a punch paired with a die and has a convex molding surface corresponding to the concave molding surface of the upper mold 511 .
  • the upper die 511 is fixed to a slide 52 configured to be able to move up and down with respect to a body frame (not shown) of the press machine 50 .
  • the lower mold 512 is arranged below the upper mold 511 .
  • holders 513 configured to move up and down may be arranged on both sides of the lower die 512 .
  • the plate assembly 30 is placed on the lower mold 512 when performing the forming step S4.
  • the plate set 30 is placed on the lower mold 512 so that the steel plate 20 faces the lower mold 512 .
  • the upper die 511 is lowered together with the slide 52 toward the plate assembly 30 .
  • the plate assembly 30 is formed into the press-formed product 60 by the concave molding surface of the upper die 511 and the convex molding surface of the lower die 512 .
  • the heated plate set 30 is molded into a press-molded product 60 by a die 51 and is cooled (quenched) by contact with the die 51 .
  • the molten plating layer between the steel plate 10 and the steel plate 20 is solidified by cooling the plate assembly 30 by the mold 51 . Thereby, the steel plates 10 and 20 are surface-joined.
  • the press-molded product 60 is removed from the press machine 50 after being sufficiently cooled by the mold 51 .
  • FIG. 7 is a perspective view of a press-formed product 60 manufactured by the manufacturing method according to this embodiment.
  • the steel plate 10 constitutes the main body of the press-formed product 60 .
  • the steel plate 10 is generally shaped like a hat when viewed from the longitudinal direction of the press-formed product 60 .
  • the steel plate 20 constitutes a reinforcing member that partially reinforces the body of the press-formed product 60 .
  • the steel plate 20 is generally U-shaped when viewed from the longitudinal direction of the press-formed product 60 .
  • the steel plate 20 is arranged inside the hat-shaped steel plate 10 .
  • the steel plate 20 is joined to the steel plate 10 by fixation due to resolidification of the plating layer.
  • the press-formed product 60 is partially thickened by the steel plate 20 .
  • the plate assembly 30, which is the material of the press-formed product 60 is pressurized in advance to bring the steel plates 10 and 20 included in the plate assembly 30 into close contact with each other. Therefore, the microscopic gap between the steel plate 10 and the steel plate 20 can be reduced or substantially eliminated.
  • the fixation due to resolidification of the plating layers between the steel plates 10 and 20 is less likely to be hindered. .
  • the steel plates 10 and 20 can be satisfactorily joined over a wide area by utilizing the fixation due to re-solidification of the plating layer.
  • the steel plates 10 and 20 can be easily joined together without performing joining work such as brazing.
  • the steel plates 10 and 20 are welded together, the periphery of the welded portion is deformed, so a gap is likely to occur between the steel plates 10 and 20 around the welded portion, and the steel plates 10 and 20 do not adhere to each other.
  • the steel plates 10 and 20 are brought into close contact (by adsorption or pressure contact) by applying pressure in the plate thickness direction so that air does not enter between the steel plates 10 and 20. 20 is heated to melt the plating layer between the steel sheets 10 and 20 . Therefore, it is possible to prevent the air between the steel plates 10 and 20 from expanding at a high temperature and pushing away the plating layer between the steel plates 10 and 20 . Therefore, the plated layer between the steel plates 10 and 20 is easily re-solidified and fixed to the steel plates 10 and 20, and the steel plates 10 and 20 can be joined satisfactorily.
  • the plate assembly 30 is pressed so as to reduce or eliminate the microscopic gap between the steel plates 10 and 20, thereby effectively regenerating the coating layer on the steel plates 10 and 20. It solidifies and sticks. Therefore, the steel plates 10 and 20 can be satisfactorily surface-bonded, and the effect of integrating the steel plates 10 and 20 in the press-formed product 60 can be improved. As a result, the steel plates 10 and 20 can be made to behave substantially as a single plate material, and the rigidity of the overlapping surfaces of the steel plates 10 and 20 in the press-formed product 60 can be increased. Also, the effective width of the press-formed product 60 can be increased.
  • the effective width is, for example, the width of a portion that can receive the load and compressively deform when a load is applied to the press-formed product 60 in the longitudinal direction. It is expressed as a ratio to any width (for example, the width of the top plate or the width (height) of one vertical wall).
  • the heating step S3 is performed after the pressing step S2 is completed. Therefore, only the plate assembly 30 can be carried into the heating device (heating furnace) in a state in which the pressurization by the mold 41 is released, and only the plate assembly 30 can be carried out from the heating device. That is, there is no need to move the metal mold 41 and the like together with the plate assembly 30 . Therefore, it is possible to simplify the equipment for manufacturing the press-formed product 60 and the work accompanying the manufacture of the press-formed product 60 .
  • the steel plates 10 and 20 are pressurized prior to the heating step S3, and the steel plates 10 and 20 are brought into close contact with each other.
  • the steel plates 10 and 20 may be adsorbed by pressurization, but are preferably crimped. By crimping the steel plates 10 and 20, it is possible to make the steel plates 10 and 20 less likely to come off compared to suction.
  • the plate assembly 30 in the heating step S3, can be heated in a reducing atmosphere. As a result, oxides are less likely to form on the surface of the plating layer when the plate assembly 30 is heated. As a result, sticking due to re-solidification of the coating layer between the steel sheets 10 and 20 is less likely to be hindered. Therefore, the steel plates 10 and 20 can be better joined together.
  • the heating step S3 is performed immediately after the pressing step S2.
  • a step of performing simple joining to the steel plates 10 and 20 can also be implemented. That is, the steel plates 10 and 20 may be joined by spot welding or the like, for example, after the pressing step S2 is finished and before the heating step S3 is started.
  • the simple joining step of the steel plates 10, 20 can also be performed before the pressing step S2.
  • the steel sheets 10 and 20 are face-joined by fixing due to re-solidification of the plating layers generated through the heating step S3 and the forming step S4. Therefore, when the simple joining step is performed between the pressurizing step S2 and the heating step S3 or before the pressurizing step S2, the steel plates 10 and 20 are joined in a small area so as not to increase the burden of the joining work.
  • the pressing machine 40 is used to pressurize the board assembly 30 in the pressing step S2.
  • the press machine 40 it is not always necessary to use the press machine 40 in the pressurizing step S2.
  • Other machines such as rolling mills or jigs can be used in place of the press machine 40 as long as the plate assembly 30 can be pressurized.
  • the steel plate 20 as the reinforcing member is arranged inside the steel plate 10 as the main body. Conversely, however, the steel plate 20 may be arranged outside the steel plate 10 .
  • the position and range of the steel plate 20 with respect to the steel plate 10 are not limited to those in the above embodiment, and can be changed as appropriate.
  • the overall shape of the press-formed product 60 is not limited to the example of the above embodiment, and can be changed as appropriate.
  • the steel plate 20 that is the reinforcing member is superimposed on the steel plate 10 that is the main body so that the entire surface 21 of the steel plate 21 is in contact with the surface 11 of the steel plate 10 .
  • the method of stacking the steel plates 10 and 20 is not limited to this.
  • the steel plate 20 can partially overlap the steel plate 10 .
  • the steel plate 10 forming the main body of the press-formed product 60 may be a steel plate having a uniform thickness and material throughout.
  • the steel plate 10 may be a steel plate in which at least one of the plate thickness and the material is different for each part. That is, the steel plate 10 may be a tailor rolled blank (TRB) in which the plate thickness is changed for each part by rolling, or a tailor welded blank (TWB) formed by butt-welding a plurality of steel plates. good.
  • the steel plate 20 may be arranged straddling the weld line of the TWB.
  • the plate set 30 that is the material for the press-formed product 60 is composed of two steel plates 10 and 20 .
  • the plate set 30 may include three or more steel plates.
  • three or more steel plates may be stacked in order, or a plurality of steel plates may be arranged on one steel plate with their positions shifted. Even in such a case, if the plated layer is arranged between the steel plates adjacent in the plate thickness direction, and the pressure step S2 is performed before the heating step S3 to adhere the steel plates to each other, the re-solidification of the plated layer Steel plates can be surface-joined using adhesion.
  • the steel plates 10 and 20 that are pressed and adhered together are formed into a press-formed product 60 by hot pressing (hot stamping).
  • the method of forming the steel plates 10 and 20 is not limited to this.
  • the steel sheets 10 and 20 may be heated to the melting point of the plating layer or higher and then cooled while they are in close contact with each other.
  • the steel plates 10 and 20 are joined by fixation due to resolidification of the plating layer, as in the above-described embodiment.
  • the joined steel plates 10, 20 may be subjected to cold press forming.
  • the plate set after the pressurization was completed was heated to 950°C in a heating furnace and held for 240 seconds (heating step). After that, the heated plate assembly was formed into a press-formed product by a predetermined mold (forming step).
  • FIG. 8 is a photograph showing the surfaces (superimposed surfaces) of the separated steel sheets for each of the examples and the comparative examples.
  • FIG. 9 is an observation image (scanning electron microscope image) of the surface of the peeled steel sheet.
  • the surface of the steel sheet had a glossy portion.
  • the glossy part existed so as to spread over the surface of the steel sheet.
  • this glossy part is a flat brittle fracture surface that breaks when two steel plates are separated, and after the plating layer is crimped, it melts and re-solidifies and adheres. This is the place where

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Abstract

プレス成形品の製造方法は、少なくとも一方が表面にめっき層を有する鋼板（１０，２０）を、めっき層が鋼板（１０，２０）の間に配置されるように重ね合わせること、重ね合わされた鋼板（１０，２０）を板厚方向に加圧して密着させること、及び、密着した鋼板（１０，２０）をめっき層の融点以上に加熱することを含む。

Description

プレス成形品の製造方法
　本開示は、プレス成形品の製造方法に関する。
　従来、自動車の車体を構成する部材としてプレス成形品が広く使用されている。プレス成形品は、例えば、素材である鋼板に熱間プレス加工（ホットスタンピング）を施すことによって製造される。近年、車体の軽量化及び衝突安全性の向上を図るため、プレス成形品の素材として差厚鋼板が採用されることがある。差厚鋼板は、例えば、複数の鋼板を重ね合わせて構成されるパッチワークブランクである。パッチワークブランクでは、厚肉領域の位置及び範囲や、厚肉領域と薄肉領域との板厚差等を自由に設計することができる。
　パッチワークブランクにおいて、重ね合わされた鋼板同士は、例えばスポット溶接によって接合される。この場合、鋼板同士の一体化効果が不十分になりやすく、重ね合わされた鋼板を１枚の厚肉材として振る舞わせることは難しい。そのため、このようなパッチワークブランクから製造されるプレス成形品において、鋼板同士の重ね面の剛性を顕著に向上させることは困難である。鋼板同士の一体化効果を高めるためには、例えばレーザ溶接やろう付け等を採用することにより、鋼板同士の接合面積を拡大することが考えられる。しかしながら、接合面積が大きくなるほど、鋼板同士の接合作業に手間を要することになる。
　これに対して、特許文献１は、鋼板間のめっき層を利用して鋼板同士を接合する技術を開示する。特許文献１では、プレス成形品を製造するに際し、亜鉛又はアルミニウムのめっき層を両面に有する鋼板同士を重ね合わせた状態で加熱炉内に搬入して加熱する。この加熱により、めっき層が溶融する。次に、重ね合わせたままの鋼板を加熱炉から取り出し、これらの鋼板を金型によって所定形状に成形するとともに冷却する。特許文献１には、金型を利用した冷却によって溶融していためっき層が凝固し、鋼板同士が溶着されると記載されている。
特開２０１４－１２４６７３号公報
　特許文献１では、単純に重ね合わせた状態の鋼板を加熱してめっき層を溶融させ、その後めっき層を凝固させる。しかしながら、鋼板同士を単純に重ね合わせただけでは、鋼板間に微視的な隙間が存在する。この隙間に入り込んだ空気が鋼板の加熱によって高温となると、当該空気が膨張して重ね合わされた鋼板を剥離させるという問題が生じる。そのため、特許文献１の技術では、重ね合わされた鋼板がめっき層の再凝固によって固着しにくく、鋼板同士の接合は不十分となる。
　本開示は、複数の鋼板を用いてプレス成形品を製造する方法において、重ね合わされた鋼板同士を簡易且つ良好に接合することを課題とする。
　本開示に係る製造方法は、プレス成形品の製造方法である。この製造方法は、以下の（ａ）～（ｃ）を備える。
（ａ）表面にめっき層を有する第１鋼板を、めっき層が第１鋼板と第２鋼板との間に配置されるように、第２鋼板と重ね合わせること
（ｂ）重ね合わされた第１鋼板及び第２鋼板を板厚方向に加圧して密着させること
（ｃ）密着した第１鋼板及び第２鋼板をめっき層の融点以上に加熱すること
　本開示によれば、複数の鋼板を用いてプレス成形品を製造する方法において、重ね合わされた鋼板同士を簡易且つ良好に接合することができる。
図１は、実施形態に係るプレス成形品の製造方法のフローチャートである。 図２は、実施形態に係る製造方法に含まれる準備工程を説明するための模式図である。 図３は、実施形態に係る製造方法に含まれる加圧工程を説明するための模式図である。 図４は、実施形態に係る製造方法に含まれる加圧工程を説明するための別の模式図である。 図５は、実施形態に係る製造方法に含まれる成形工程を説明するための模式図である。 図６は、実施形態に係る製造方法に含まれる成形工程を説明するための別の模式図である。 図７は、実施形態に係る製造方法によって製造されたプレス成形品の斜視図である。 図８は、実施例及び比較例の各々について、剥離させた鋼板の表面を示す写真である。 図９は、図８に示す鋼板の表面の観察画像である。
　実施形態に係る製造方法は、プレス成形品の製造方法である。この製造方法は、以下の（ａ）～（ｃ）を備える（第１の構成）。
（ａ）表面にめっき層を有する第１鋼板を、めっき層が第１鋼板と第２鋼板との間に配置されるように、第２鋼板と重ね合わせること
（ｂ）重ね合わされた第１鋼板及び第２鋼板を板厚方向に加圧して密着させること
（ｃ）密着した第１鋼板及び第２鋼板をめっき層の融点以上に加熱すること
　第１の構成の製造方法では、重ね合わされた第１鋼板及び第２鋼板を予め加圧する。これにより、第１鋼板と第２鋼板とが密着し、第１鋼板と第２鋼板との間の微視的な隙間を減少、あるいは実質的に消滅させることができる。すなわち、重ね合わされた第１鋼板と第２鋼板との間に空気が入らないようにすることができるため、密着した第１鋼板及び第２鋼板がめっき層の融点以上に加熱されたとき、第１鋼板と第２鋼板との間で空気が膨張して溶融しためっき層を押し退けるのを抑制することができる。その結果、第１鋼板と第２鋼板との間で生じるめっき層の再凝固による固着が阻害されにくくなる。よって、めっき層の再凝固による固着を利用して第１鋼板と第２鋼板とを広い面積で良好に接合することができる。また、めっき層の再凝固による固着を利用することにより、ろう付け等の接合作業を行うことなく、第１鋼板と第２鋼板とを簡易に接合することができる。
　上記（ｂ）において、第１鋼板と第２鋼板との密着は、圧着であることが好ましい（第２の構成）。これにより、加圧後の第１鋼板及び第２鋼板を剥がれにくくすることができる。
　めっき層は、亜鉛系めっき層又はアルミニウム系めっき層であってもよい（第３の構成）。
　第２鋼板は、表面にめっき層を有することができる。この場合、めっき層同士が対向するように第１鋼板と第２鋼板とが重ね合わされてもよい（第４の構成）。
　第２鋼板のめっき層は、第１鋼板のめっき層と同種のめっき層であってもよい（第５の構成）。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。
　［プレス成形品の製造方法］
　本実施形態に係る製造方法は、熱間プレス加工（ホットスタンピング）によってプレス成形品を製造する方法である。プレス成形品は、例えば、自動車の車体の一部を構成する構造部材として利用される。構造部材は、例えば、Ａピラーレインフォース、Ｂピラーレインフォース、バンパーレインフォース、トンネルリンフォース、サイドシルレインフォース、ルーフレインフォース、及びフロアークロスメンバー等である。
　図１は、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法のフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係る製造方法は、準備工程Ｓ１と、加圧工程Ｓ２と、加熱工程Ｓ３と、成形工程Ｓ４とを備える。以下、各工程について具体的に説明する。
　（準備工程）
　図２は、準備工程Ｓ１を説明するための模式図である。図２を参照して、準備工程Ｓ１では、プレス成形品の素材となる複数の鋼板１０，２０を準備する。本実施形態では、２枚の鋼板１０，２０が準備される。図２に示す例において、鋼板２０の表面（板厚方向に対して実質的に垂直な面）の面積は、鋼板１０の表面（板厚方向に対して実質的に垂直な面）の面積よりも小さい。鋼板２０の板厚は、鋼板１０の板厚と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　鋼板１０又は鋼板２０は、少なくとも一方の表面にめっき層を有する。あるいは、鋼板１０，２０の各々が少なくとも一方の表面にめっき層を有する。すなわち、鋼板１０，２０のうち少なくとも一方がめっき鋼板である。鋼板１０がめっき鋼板である場合、鋼板２０は、めっき鋼板であってもよいし、いわゆる裸材（めっき層を有しない鋼板）であってもよい。同様に、鋼板２０がめっき鋼板である場合、鋼板１０は、めっき鋼板であってもよいし、裸材であってもよい。
　母材としての鋼板１０，２０の材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。鋼板１０，２０の材質は、特に限定されるものではなく、適宜選択することができる。めっき層は、亜鉛系めっき層又はアルミニウム系めっき層であってもよい。
　亜鉛系めっき層は、例えば、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層である。亜鉛めっき層は、亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするめっき層である。亜鉛合金めっき層は、亜鉛合金を主成分とするめっき層であり、例えば、Ｚｎ－Ｆｅ系めっき層、Ｚｎ－Ａｌ系めっき層、Ｚｎ－Ｍｇ系めっき層、Ｚｎ－Ｎｉ系めっき層、及びＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき層等である。より具体的には、亜鉛系めっき層として、例えば、溶融Ｚｎめっき、合金化溶融Ｚｎ（例えば、Ｚｎ－１０％Ｆｅ）めっき、溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ－１．６％Ｓｉめっき、溶融Ｚｎ－１１％Ａｌめっき、溶融Ｚｎ－１１％Ａｌ－３％Ｍｇめっき、溶融Ｚｎ－６％Ａｌ－３％Ｍｇめっき、溶融Ｚｎ－１１％Ａｌ－３％Ｍｇ－０．２％Ｓｉめっき、電気Ｚｎめっき、電気Ｚｎ－Ｎｉめっき、及び電気Ｚｎ－Ｃｏめっき等を挙げることができる（％は、質量％を意味する）。亜鉛系めっき層は、これらのめっきのいずれかと同じ成分を有する蒸着めっきで構成されていてもよい。
　アルミニウム系めっき層は、例えば、アルミニウムめっき層又はアルミニウム合金めっき層である。アルミニウムめっき層は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とするめっき層であり、アルミニウム合金めっき層は、アルミニウム合金を主成分とするめっき層である。アルミニウム系めっき層は、次の化学組成を有することができる。すなわち、アルミニウム系めっき層は、例えば、質量％で、Ｓｉ：０．０５～１５．００％、Ｚｎ：０～３０．００％、Ｍｇ：０～５．００％、Ｆｅ：０～１０．００％、及びＣａ：０～３．００％を含有し、残部がＡｌ及び１％以下の不純物からなる。この化学組成において、Ｍｇの含有量は３．００％以下であることが好ましく、Ｓｉの含有量は５．００％以上であることが好ましい。
　上記の基本化学組成を有するアルミニウム系めっき層は、さらに、任意選択により、質量％で、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｐｂ：０～０．５０％、Ｃｕ：０～１．００％、Ｓｎ：０～１．００％、Ｔｉ：０～１．００％、Ｓｒ：０～０．５０％、Ｃｒ：０～１．００％、Ｎｉ：０～１．００％、及びＭｎ：０～１．００％のうち、１種又は２種以上を含有してもよい。これらの任意添加元素の合計含有量は、５．００％以下であることが好ましく、２．００％以下であることがより好ましい。
　上記の任意添加元素のうち、Ｓｂ及びＰｂのそれぞれの含有量は、好ましくは０．２０％以下である。Ｃｕ、Ｓｎ、及びＴｉのそれぞれの含有量は、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．５０％以下である。Ｓｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＴｉの含有量は、それぞれ０．０１％以上であってもよい。Ｓｒの含有量は、好ましくは０．３０％以下、より好ましくは０．１０％以下である。Ｓｒの含有量は、０．０１％以上とすることができる。Ｃｒ、Ｎｉ、及びＭｎのそれぞれの含有量は、好ましくは０．５０％以下、より好ましくは０．１０％以下である。Ｃｒ、Ｎｉ、及びＭｎの含有量は、それぞれ０．０１％以上であることが好ましい。
　めっき層の化学組成（平均組成）は、例えば、鋼母材の腐食を抑制するインヒビターを加えた酸溶液にめっき層を溶解し、得られた溶液をＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光法によって測定することによって得ることができる。
　（加圧工程）
　図３及び図４は、加圧工程Ｓ２を説明するための模式図である。加圧工程Ｓ２では、重ね合わされた鋼板１０，２０をその板厚方向に加圧して密着させる。板組３０の加圧は、例えば公知のプレス機４０を使用して行うことができる。
　図３を参照して、加圧工程Ｓ２を行う際、まず、鋼板１０，２０が重ね合わされる。例えば、鋼板２０の表面２１の全体が鋼板１０の表面１１に接触するように、鋼板１０，２０が重ね合わされる。以下の説明では、重ね合わされた状態の鋼板１０，２０を板組３０と称することがある。
　鋼板１０，２０は、鋼板１０，２０の間にめっき層が配置されるように重ね合わされる。鋼板１０がめっき層を有する場合、鋼板１０のうち鋼板２０に対向する表面１１は、好ましくはめっき層によって被覆される。一方、鋼板１０のうち鋼板２０と反対側に配置される表面１２は、めっき層で被覆されていてもよいし、めっき層で被覆されていなくてもよい。
　鋼板１０に加えて鋼板２０がめっき層を有する場合、鋼板１０，２０は、めっき層同士が対向するように重ね合わされることが好ましい。すなわち、鋼板１０の表面１１がめっき層で被覆されている場合、鋼板２０のうち鋼板１０に対向する表面２１もめっき層で被覆されていることが好ましい。この場合において、鋼板２０のめっき層は、鋼板１０のめっき層と同種のめっき層であってもよい。同種のめっき層とは、あるめっき層における主たる金属と、他のめっき層における主たる金属が同一であることを意味する。例えば、鋼板１０のめっき層が亜鉛系めっき層である場合、鋼板２０のめっき層も亜鉛系めっき層とすることができる。また、例えば、鋼板１０のめっき層がアルミニウム系めっき層である場合、鋼板２０のめっき層もアルミニウム系めっき層とすることができる。ただし、鋼板２０のめっき層は、鋼板１０のめっき層と異種のめっき層であってもよい。
　鋼板１０がめっき層を有する場合、鋼板２０はめっき層を有していなくてもよい。すなわち、鋼板１０の表面１１がめっき層で被覆されている場合は、必ずしも鋼板２０の表面２１がめっき層で被覆されている必要はない。一方、鋼板１０の表面１１がめっき層で被覆されていない場合、鋼板２０の表面２１がめっき層で被覆される。鋼板２０のうち鋼板１０と反対側に配置される表面２２は、めっき層で被覆されていてもよいし、めっき層で被覆されていなくてもよい。
　鋼板１０と鋼板２０との間のめっき層の総目付量は、適宜決定することができるが、例えば３０ｇ／ｍ２以上であってもよい。鋼板１０の表面１１及び鋼板２０の表面２１の双方にめっき層が形成されている場合、鋼板１０の表面１１におけるめっき層の目付量と、鋼板２０の表面２１におけるめっき層の目付量との合計を３０ｇ／ｍ２以上とすることができる。鋼板１０の表面１１及び鋼板２０の表面２１の一方のみにめっき層が形成されている場合、表面１１又は表面２１におけるめっき層の目付量を３０ｇ／ｍ２以上とすることができる。
　図３に示すように、加圧工程Ｓ２を行うためのプレス機４０には、上型４１１及び下型４１２を含む金型４１が設置される。上型４１１は、プレス機４０の本体フレーム（図示略）に対して昇降可能に構成されたスライド４２に固定されている。下型４１２は、上型４１１の下方に配置されている。上型４１１及び下型４１２の各々は、例えば、中実且つ直方体状を有する。板組３０は、加圧工程Ｓ２を行うに際し、下型４１２上に載置される。
　加圧工程Ｓ２を行う際には、重ね合わされて板組３０となった状態の鋼板１０，２０をプレス機４０に搬送してもよいし、鋼板１０，２０を個別にプレス機４０に搬送してもよい。鋼板１０，２０が個別にプレス機４０に搬送される場合、鋼板１０，２０は、下型４１２上で重ね合わされ、板組３０となる。図３に示す例では、下型４１２側に鋼板１０が配置され、鋼板１０上に鋼板２０が重ねられている。しかしながら、下型４１２側に鋼板２０を配置し、鋼板２０上に鋼板１０を重ねてもよい。
　図４に示すように、プレス機４０のスライド４２を下降させることにより、上型４１１が下降して下型４１２上の板組３０に接触する。板組３０は、上型４１１が下降するに伴い、上型４１１と下型４１２との間で鋼板１０，２０の板厚方向に加圧される。板組３０は、上型４１１及び下型４１２によって、その全体が加圧されることが好ましい。このとき、板組３０に負荷される平均圧力は、例えば、２０ＭＰａ以上、２００ＭＰａ以下である。板組３０を加圧する時間は、例えば、１秒以上、６０秒以下とすることができる。
　このような加圧工程Ｓ２は、冷間で実施することができる。すなわち、鋼板１０，２０又は板組３０は、加圧工程Ｓ２の前又は加圧工程Ｓ２中に積極的に高温加熱されなくてもよい。加圧工程Ｓ２では、例えば常温の板組３０に対し、板厚方向の両側から圧力を加えることができる。板組３０を板厚方向に加圧することにより、鋼板１０，２０間の微小な隙間が減少又は消滅し、鋼板１０，２０が密着する。
　鋼板１０，２０を密着させることができる程度に板組３０を加圧した後、この加圧を終了する。すなわち、上型４１１をスライド４２とともに上昇させることにより、板組３０の加圧を解除する。鋼板１０，２０が密着状態となった板組３０は、上型４１１と下型４１２との間から取り出され、続く加熱工程Ｓ３に供される。加圧工程Ｓ２の後、加熱工程Ｓ３を行うために板組３０を搬送する際、振動や傾き等によって鋼板１０，２０が分離するのを防止するため、加熱工程Ｓ３が実施される場所は、加圧工程Ｓ２が実施される場所の近傍にあることが好ましい。
　ここで、鋼板１０，２０の密着には、鋼板１０，２０の吸着と、鋼板１０，２０の圧着とが含まれる。鋼板１０，２０は、鋼板１０，２０を重ね合わせて鋼板１０，２０の間の空気を抜くように加圧されることで吸着する。本実施形態に係る製造方法では、吸着した鋼板１０，２０がホットスタンピングに供されてもよい。ただし、鋼板１０，２０が吸着している場合、鋼板１０，２０の少なくとも一方が変形すると鋼板１０，２０の間に空気が侵入して鋼板１０，２０が剥がれてしまう可能性がある。また、鋼板１０，２０の形状や表面の粗さを適切に管理しないと鋼板１０，２０がうまく吸着しない可能性がある。そのため、加圧工程Ｓ２において、鋼板１０，２０は圧着されることが好ましい。鋼板１０，２０の圧着とは、鋼板１０，２０が圧力を受けた結果、固着することである。圧着しただけではめっき層は溶融も再凝固もしない。
　（加熱工程）
　加熱工程Ｓ３は、板組３０の加圧を終了した後、この板組３０を加熱する工程である。加熱工程Ｓ３では、加熱装置（図示略）を使用して板組３０を加熱することができる。加熱装置は、例えば、ウォーキングビーム式やバッチ式等の加熱炉である。加熱炉の加熱方式は、燃焼式であってもよいし、電気式であってもよい。ただし、加熱工程Ｓ３で使用される加熱装置は、加熱炉に限定されるものではない。加熱炉に代えて、通電加熱装置や高周波加熱装置等を用いることもできる。
　加熱炉によって板組３０を加熱する際には、加圧工程Ｓ２が終了し、加圧が解除された状態の板組３０を加熱炉内に搬入する。加圧によって密着した鋼板１０，２０は、加熱炉により、鋼板１０，２０の間のめっき層の融点以上に加熱される。板組３０は、加熱炉により、ホットスタンピングに適した温度に加熱されてもよい。板組３０は、例えば７５０℃以上に加熱される。板組３０の加熱温度は、鋼板１０，２０のＡｃ３点以上であることが好ましい。板組３０の加熱温度は、例えば、鋼板１０，２０のＡｃ３点＋２００℃以下である。加熱炉における板組３０の保持時間は、６０秒以上、３６０秒以下とすることができる。このような板組３０の加熱は、還元雰囲気中で行われることが好ましい。すなわち、加熱工程Ｓ３において加熱炉を使用する際には、例えば水素ガス等を用いて還元雰囲気とした加熱炉内で、板組３０を加熱することが好ましい。
　めっき層の融点は、板組３０の加熱温度以下である。めっき層は、例えば、板組３０の加熱温度よりも５０℃以上低い融点を有することができる。そのため、鋼板１０と鋼板２０との間のめっき層は、加熱工程Ｓ３における加熱によって融解する。
　板組３０は、所定の加熱温度及び保持時間で加熱された後、加熱炉から取り出される。その後、板組３０は、成形工程Ｓ４に供される。
　（成形工程）
　図５及び図６は、成形工程Ｓ４を説明するための模式図である。成形工程Ｓ４では、加熱工程Ｓ３においてめっき層の融点以上に加熱された板組３０にホットスタンピングを施す。ホットスタンピングは、例えば公知のプレス機５０を使用して行うことができる。加熱された板組３０は、例えばコンベヤ等により、加熱炉からプレス機５０へと搬送される。
　プレス機５０には、金型５１が設置される。金型５１は、上型５１１と、下型５１２とを含む。上型５１１及び下型５１２には、目的とするプレス成形品の形状を有する成形面が形成されている。本実施形態の例において、上型５１１は、ダイであり、凹状の成形面を有する。本実施形態の例において、下型５１２は、ダイと対をなすパンチであり、上型５１１の凹状の成形面に対応して凸状の成形面を有する。上型５１１は、プレス機５０の本体フレーム（図示略）に対して昇降可能に構成されたスライド５２に固定されている。下型５１２は、上型５１１の下方に配置されている。図５に示す例のように、下型５１２の両隣には、昇降可能に構成されたホルダ５１３が配置されていてもよい。
　成形工程Ｓ４を行うに際し、板組３０は、下型５１２上に載置される。図５に示す例では、板組３０は、鋼板２０が下型５１２に対向するように下型５１２上に載置されている。図６に示すように、プレス機５０のスライド５２を下降させることにより、上型５１１がスライド５２とともに板組３０に向かって下降する。上型５１１を下死点まで到達させると、上型５１１の凹状の成形面及び下型５１２の凸状の成形面により、板組３０がプレス成形品６０に成形される。
　加熱された板組３０は、金型５１によってプレス成形品６０に成形される一方、金型５１と接触することで冷却（焼入れ）される。鋼板１０と鋼板２０との間で融解していためっき層は、金型５１による板組３０の冷却によって凝固する。これにより、鋼板１０，２０が面接合される。プレス成形品６０は、金型５１によって十分に冷却された後、プレス機５０から取り出される。
　（プレス成形品）
　図７は、本実施形態に係る製造方法によって製造されたプレス成形品６０の斜視図である。図７に示すように、鋼板１０は、プレス成形品６０の本体を構成する。鋼板１０は、プレス成形品６０の長手方向から見て概ねハット形状に成形されている。一方、鋼板２０は、プレス成形品６０の本体を部分的に補強する補強部材を構成する。鋼板２０は、プレス成形品６０の長手方向から見て概ねＵ字状に成形されている。鋼板２０は、ハット形状の鋼板１０の内側に配置されている。鋼板２０は、めっき層の再凝固による固着により、鋼板１０に接合されている。プレス成形品６０は、この鋼板２０によって部分的に厚肉化されている。
　［効果］
　本実施形態に係る製造方法では、加圧工程Ｓ２において、プレス成形品６０の素材となる板組３０を予め加圧し、板組３０に含まれる鋼板１０，２０を密着させている。そのため、鋼板１０と鋼板２０との間の微視的な隙間を減少、あるいは実質的に消滅させることができる。これにより、その後の加熱工程Ｓ３において板組３０が加熱され、続く成形工程Ｓ４において板組３０が成形及び冷却されたとき、鋼板１０，２０間におけるめっき層の再凝固による固着が阻害されにくくなる。よって、めっき層の再凝固による固着を利用して鋼板１０，２０同士を広い面積で良好に接合することができる。また、めっき層の再凝固による固着を利用することにより、ろう付け等の接合作業を行うことなく、鋼板１０，２０同士を簡易に接合することができる。
　例えば、重ね合わされた鋼板１０，２０を溶接した場合、溶接部の周囲が変形するため、溶接部の周囲において鋼板１０，２０間に隙間が生じやすく、鋼板１０，２０は密着しない。しかしながら、本実施形態では、板厚方向の加圧により、鋼板１０，２０間に空気が入らないように鋼板１０，２０を密着（吸着又は圧着）させ、密着状態を維持したままで鋼板１０，２０を加熱して鋼板１０，２０間のめっき層を溶融させている。そのため、鋼板１０，２０間の空気が高温で膨張して鋼板１０，２０間のめっき層を押し退けるのを防止することができる。よって、鋼板１０，２０間のめっき層が鋼板１０，２０に再凝固して固着しやすくなり、鋼板１０，２０を良好に接合することができる。
　本実施形態に係る製造方法では、鋼板１０，２０間の微視的な隙間を減少又は消滅させるように板組３０を加圧することで、鋼板１０，２０に対してめっき層を効果的に再凝固させて固着させている。よって、鋼板１０，２０同士を良好に面接合させることができ、プレス成形品６０における鋼板１０と鋼板２０との一体化効果を向上させることができる。これにより、鋼板１０，２０を実質的に１枚の板材として振る舞わせることができ、プレス成形品６０において鋼板１０，２０同士の重ね面の剛性を高めることができる。また、プレス成形品６０の有効幅を拡大することができる。有効幅とは、例えば、プレス成形品６０に長手方向の荷重が入力されたとき、その荷重を受け止めて圧縮変形することができる部分の幅であり、通常、プレス成形品６０に含まれる面のいずれかの幅（例えば、天板の幅や、１つの縦壁の幅（高さ））に対する割合で表される。
　本実施形態に係る製造方法では、加圧工程Ｓ２を終了させた後で加熱工程Ｓ３が実施される。そのため、金型４１による加圧を解除した状態で板組３０のみを加熱装置（加熱炉）に搬入することができ、また、板組３０のみを加熱装置から搬出することができる。すなわち、板組３０とともに金型４１等を移動させる必要はない。よって、プレス成形品６０の製造設備や、プレス成形品６０の製造に伴う作業等を簡素化することができる。
　本実施形態に係る製造方法では、加熱工程Ｓ３に先立って鋼板１０，２０が加圧され、鋼板１０，２０が密着する。鋼板１０，２０は、加圧によって吸着してもよいが、圧着することが好ましい。鋼板１０，２０を圧着させることにより、吸着と比較して、鋼板１０，２０を剥がれにくくすることができる。
　本実施形態に係る製造方法において、加熱工程Ｓ３では、板組３０を還元雰囲気中で加熱することができる。これにより、板組３０が加熱されたとき、めっき層の表面に酸化物が生じにくくなる。そのため、鋼板１０，２０間で生じるめっき層の再凝固による固着がさらに阻害されにくくなる。よって、鋼板１０，２０同士をより良好に接合することができる。
　以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
　例えば、上記実施形態では、加圧工程Ｓ２の直後に加熱工程Ｓ３が実施されている。しかしながら、加圧工程Ｓ２と加熱工程Ｓ３との間に、鋼板１０，２０に簡易接合を施す工程を実施することもできる。すなわち、加圧工程Ｓ２を終了した後、加熱工程Ｓ３を開始する前に、例えばスポット溶接等によって鋼板１０，２０を接合してもよい。鋼板１０，２０の簡易接合工程は、加圧工程Ｓ２の前に実施することもできる。
　ただし、上記実施形態において説明したように、鋼板１０，２０は、加熱工程Ｓ３及び成形工程Ｓ４を経て生じためっき層の再凝固による固着により面接合される。そのため、加圧工程Ｓ２と加熱工程Ｓ３との間、あるいは加圧工程Ｓ２の前に簡易接合工程を行う場合、鋼板１０，２０は、接合作業による負担が大きくならないよう、わずかな面積で接合されるだけでよい。
　上記実施形態では、加圧工程Ｓ２において、板組３０を加圧するためにプレス機４０が使用される。しかしながら、加圧工程Ｓ２では、必ずしもプレス機４０を使用する必要はない。板組３０を加圧することができれば、プレス機４０に代えて圧延機等の他の機械又は治具等を使用することもできる。
　上記実施形態では、プレス成形品６０において、補強部材である鋼板２０が本体である鋼板１０の内側に配置されている。しかしながら、これとは逆に、鋼板２０が鋼板１０の外側に配置されていてもよい。鋼板１０に対する鋼板２０の位置及び範囲は、上記実施形態におけるものに限定されず、適宜変更することができる。また、プレス成形品６０の全体の形状も、上記実施形態の例に限定されることなく、適宜変更することができる。
　上記実施形態の例において、補強部材である鋼板２０は、その表面２１の全体が鋼板１０の表面１１に接触するように、本体である鋼板１０に重ね合わされている。ただし、鋼板１０，２０の重ね方はこれに限定されるものではない。例えば、鋼板２０を部分的に鋼板１０に重ねることもできる。
　上記実施形態の例において、プレス成形品６０の本体を構成する鋼板１０は、板厚及び材質が全体にわたり均一な鋼板であってもよい。また、鋼板１０は、板厚及び材質の少なくとも一方が部位ごとに異なる鋼板であってもよい。すなわち、鋼板１０は、圧延によって部位ごとに板厚を変化させたテーラーロールドブランク（ＴＲＢ）であってもよいし、複数の鋼板を突き合わせ溶接してなるテーラーウェルドブランク（ＴＷＢ）であってもよい。鋼板１０がＴＷＢである場合、鋼板２０は、ＴＷＢの溶接線を跨いで配置されてもよい。
　上記実施形態において、プレス成形品６０の素材となる板組３０は、２枚の鋼板１０，２０で構成されている。しかしながら、板組３０は、３枚以上の鋼板を含んでいてもよい。例えば、板組３０において、３枚以上の鋼板が順に積層されていてもよいし、１枚の鋼板上に複数枚の鋼板が位置をずらして配置されていてもよい。このような場合も、板厚方向に隣接する鋼板間にめっき層を配置し、加熱工程Ｓ３の前に加圧工程Ｓ２を実施して鋼板同士を密着させておけば、めっき層の再凝固による固着を利用して鋼板同士を面接合することができる。
　上記実施形態において、加圧されて密着した鋼板１０，２０は、熱間プレス（ホットスタンピング）によってプレス成形品６０に成形されている。しかしながら、鋼板１０，２０の成形方法は、これに限定されるものではない。鋼板１０，２０は、めっき層の融点以上に加熱された後、密着した状態のまま冷却されてもよい。この鋼板１０，２０は、上記実施形態と同様、めっき層の再凝固による固着によって接合される。接合された鋼板１０，２０には、冷間プレス成形が施されてもよい。
　以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。
　（実施例）
　本開示による効果を確認するため、上記実施形態に係る方法と同様の方法でプレス成形品を製造する実験を実施した。本実験では、ホットスタンピングの前に、両面にアルミニウム系めっき層（Ａｌめっき）を有する２枚の鋼板を重ね合わせて板組とし、公知のプレス機によってこの板組を板厚方向に加圧して密着（圧着）させた（加圧工程）。各鋼板におけるＡｌめっきの目付量は、８０ｇ／ｍ２とした。板組の加圧は、負荷荷重（圧力）を約４０ｔｏｎ（約８０ＭＰａ）、加圧時間を１秒として、冷間（常温）で行った。
　続いて、加圧を終了した後の板組を加熱炉内で９５０℃に加熱し、２４０秒間保持した（加熱工程）。その後、加熱された板組を所定の金型によってプレス成形品に成形した（成形工程）。
　（比較例）
　比較のため、ホットスタンピングの前に加圧工程を行わなかったこと以外は上記実施例と同様の条件で、プレス成形品を製造する実験を実施した。
　（評価）
　加圧工程を行った実施例では、人力では簡単に剥離しない程度にまで強固に２枚の鋼板が接合されていた。実施例では、工具を使用することによって２枚の鋼板がようやく剥離した。一方、加圧工程を行わなかった比較例では、工具を使用せずとも人力のみで２枚の鋼板が簡単に剥離した。
　図８は、実施例及び比較例の各々について、剥離させた鋼板の表面（重ね合わせ面）を示す写真である。図９は、剥離させた鋼板の表面の観察画像（走査電子顕微鏡画像）である。
　図８に示すように、加圧工程を行った実施例では、鋼板の表面に光沢部が生じていた。光沢部は、鋼板の表面に広がるように存在していた。この光沢部は、図９に示すように、２枚の鋼板を剥離させた際に破断して平坦となった脆性破面であり、めっき層が圧着された後に溶融し再凝固して固着していた箇所である。
　一方、加圧工程を行わなかった比較例では、図８に示すように、鋼板の表面に光沢部は存在せず、灰色部のみが存在した。この灰色部は、図９に示すように、鋼板とめっき層との境界におけるＦｅ－Ａｌ合金化に伴って生じた凹凸表面であり、めっきが圧着されることなく溶融し再凝固した結果、固着しなかった箇所である。
　これらの実験により、ホットスタンピングの前に加圧工程を実施することで、鋼板同士が密着し、重ね合わされた鋼板に対してめっき層の再凝固による固着が面状に発生することが確認された。また、その結果、鋼板同士が良好に接合されることが確認された。
　１０，２０：鋼板
　１１，１２，２１，２２：表面
　５１：金型
　６０：プレス成形品

Claims (5)

  1. 　表面にめっき層を有する第１鋼板を、前記めっき層が前記第１鋼板と第２鋼板との間に配置されるように、前記第２鋼板と重ね合わせること、
    　重ね合わされた前記第１鋼板及び前記第２鋼板を板厚方向に加圧して密着させること、及び、
    　密着した前記第１鋼板及び前記第２鋼板を前記めっき層の融点以上に加熱すること、
    を備える、プレス成形品の製造方法。
  2. 　前記密着は圧着である、請求項１に記載のプレス成形品の製造方法。
  3. 　前記めっき層は、亜鉛系めっき層又はアルミニウム系めっき層である、請求項１又は２に記載のプレス成形品の製造方法。
  4. 　前記第２鋼板は、表面にめっき層を有し、
    　前記めっき層同士が対向するように前記第１鋼板と前記第２鋼板とが重ね合わされる、請求項１から３のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法。
  5. 　前記第２鋼板の前記めっき層は、前記第１鋼板の前記めっき層と同種のめっき層である、請求項４に記載のプレス成形品の製造方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014124673A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Daihatsu Motor Co Ltd ダイクエンチ加工品の製造方法
JP2014200840A (ja) * 2013-04-10 2014-10-27 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ成形品の製造方法及びブランク材の製造方法
JP2017074597A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 トヨタ自動車株式会社 鋼板の熱間プレス成形方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6209991B2 (ja) 2014-03-03 2017-10-11 新日鐵住金株式会社 ブランク材の製造方法、ホットスタンプ成形品の製造方法、ブランク材、及びホットスタンプ成形品
CA2963361C (en) 2014-10-03 2019-04-02 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method of production of brazed joint and such a brazed joint

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014124673A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Daihatsu Motor Co Ltd ダイクエンチ加工品の製造方法
JP2014200840A (ja) * 2013-04-10 2014-10-27 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ成形品の製造方法及びブランク材の製造方法
JP2017074597A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 トヨタ自動車株式会社 鋼板の熱間プレス成形方法

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