(57)【要約】  シートメタルの加工方法が、シートメタルの少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域（１１）と、高硬度領域（１１）よりも硬度の低い低硬度領域（１２）とを有するブランク（１０）を形成する硬度調整工程と、ブランク（１０）の低硬度領域（１２）を曲げて製品（２０）を形成する曲げ加工工程とを備える。
2012118223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートメタルの少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、
前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備えるシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２】
前記硬度調整工程が、前記シートメタル全体を加熱する加熱工程と、前記高硬度領域となる領域のみを急冷する焼入れ工程とを備える請求項１に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項３】
前記焼入れ工程が、前記高硬度領域となる領域のみ金型を用いて冷却する工程である請求項２に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項４】
前記焼入れ工程が、前記高硬度領域となる領域のみ水冷する工程である請求項２に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項５】
前記硬度調整工程が、前記高硬度領域または前記低硬度領域となる領域に、前記シートメタルと硬度の異なる異硬度シートメタルを配置して溶接する溶接工程を備える請求項１に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項６】
前記硬度調整工程が、前記シートメタルの前記低硬度領域となる領域を、レーザを用いて加熱する工程である請求項１に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項７】
前記低硬度領域の硬度が、前記高硬度領域の硬度の３０％〜７０％である請求項１〜６の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項８】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクの前記低硬度領域をプレスブレーキを用いて変形させる請求項１〜７の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項９】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクの前記低硬度領域をロールフォーミングにより変形させる請求項１〜７の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法を用いて製造された製品。
【請求項１１】
曲げ加工を行うことにより製品とされるブランクの製造方法であって、
シートメタルの少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する工程を有し、
前記曲げ加工により変形される領域を含む領域に前記低硬度領域を形成するブランクの製造方法。
【請求項１２】
前記シートメタルが、引張り強さ980MPa以上の高強度鋼板である請求項１〜９の何れか１項に記載の曲げ加工方法。
【請求項１３】
前記シートメタルが、引張り強さ980MPa以上の高強度鋼板である請求項１０に記載の製品。
【請求項１４】
前記シートメタルが、引張り強さ980MPa以上の高強度鋼板である請求項１１に記載のブランクの製造方法。
【請求項１５】
曲げ加工を行うことにより変形された変形部以外の領域の硬度がビッカース硬さで３１０以上であって、かつ、前記変形部の硬度が、前記変形部以外の領域の硬度の４０％〜８０％である請求項１３に記載のシートメタルの製品。
【請求項１６】
前記硬度調整工程は、前記シートメタルの少なくとも一部において、該シートメタルの一方の側面を低硬度領域とし、他方の側面を高硬度領域とする加工対象領域を形成することを含んでいる請求項１に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項１７】
前記硬度調整工程が、少なくとも前記加工対象領域となる前記シートメタルの厚さ方向全体を加熱する加熱工程と、前記加工対象領域の硬度の高い側となる面を冷却する焼入れ工程とを備える請求項１６に記載のシートメタルの加工方法。
【請求項１８】
前記焼入れ工程が、金型を用いて前記加工対象領域の硬度の高い側となる面を冷却する工程である請求項１７に記載のシートメタルの加工方法。
【請求項１９】
前記焼入れ工程が、前記加工対象領域の硬度の高い側となる面を水冷する工程である請求項１７に記載のシートメタルの加工方法。
【請求項２０】
前記硬度調整工程が、少なくとも前記加工対象領域となる前記シートメタルを一方の面側からショットを投射する工程である請求項１６に記載のシートメタルの加工方法。
【請求項２１】
前記加工対象領域における硬度の低い側の硬度が、硬度の高い側の硬度の３０％〜８０％である請求項１６〜２０の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２２】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクをロールフォーミング加工により変形させる請求項１６〜２１の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２３】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項１６〜２２の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２４】
請求項１６〜２３の何れか１項に記載のシートメタルの加工方法を用いて製造された製品。
【請求項２５】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項２４に記載のブランク。
【請求項２６】
曲げ加工を行うことによりブランクとされるブランクの製造方法であって、
シートメタルの厚さ方向の硬度を変化させて、前記シートメタルの少なくとも一部に表面と裏面との硬度の異なる加工対象領域を有するブランクを形成する工程を有し、前記曲げ加工により変形される変形部の内側となる領域に、前記加工対象領域の硬度の低い側の面を形成するブランクの製造方法。
【請求項２７】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項２６に記載のブランクの製造方法。
【請求項２８】
曲げ加工を行うことにより変形された変形部以外の領域の硬度がビッカース硬さで３１０以上であって、かつ、前記変形部の内側の硬度が、前記変形部以外の領域の硬度の４０％〜８５％である請求項２６に記載のブランク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、しわや割れ、スプリングバック等の問題を生じることなく容易にシートメタルを曲げ加工できるシートメタルの曲げ加工方法および該曲げ加工方法によって製造された製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄、アルミニウム、それらの合金などから成るシートメタルを所定の形状に曲げ加工することにより、自動車などの車両や部品、建材、家具などに用いられる様々な製品が製造されている。曲げ加工方法としては、例えば、連続的に変形を加えるロールフォーミング法や、プレスブレーキによるプレス加工法などがある。【０００３】
特許文献１には、シートメタルの曲げ加工方法として、シート材料を移動させながらその曲げ部を局部的に加熱して軟化させ、その後ロール又は成形装置を通すことにより連続的に製造する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１８８８４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然しながら、特許文献１に記載の技術では、コイル状の板材を連続的に加工するので、生産する場合には１コイル全部を加工する必要があり、少数の生産には不向きであり、また、ライン上にレーザー等の装置を設置する必要があるためスペース上の問題もある。【０００６】
また、近年、自動車に用いられる製品は、車両を軽量化するために、例えば、引張強さ980MPa以上の高強度鋼板などの高強度シートメタルが用いられている。然しながら、通常、鋼板の強度を高くすると加工性が悪くなり、変形部にしわや割れが発生したり、製品にスプリングバックが発生しやすくなる。従って、引張強さ980MPa以上の高強度のシートメタルであっても、変形部に割れを発生させることなく曲げ加工できる曲げ加工方法を提供することが要求されている。【０００７】
更に、高強度のシートメタルから成る製品は、使用時に圧縮や曲げ荷重を受ける。より具体的には、例えば自動車のフロントサイドメンバーは正面衝突時の軸方向（車体の前後方向）の圧縮荷重を、自動車のサイドシルは側面衝突時に曲げ荷重を、バンパーは正面衝突時の曲げ荷重を受ける。製品の変形部は、曲げ加工時だけでなく、このような荷重を受けたときも割れが生じにくいことが要求されている。【０００８】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、変形部のしわや割れ、スプリングバックなどの問題を生じることなく、容易にシートメタルを曲げ加工できるシートメタルの曲げ加工方法およびその曲げ加工方法を用いて製造した製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、シートメタルの少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備えるシートメタルの曲げ加工方法が提供される。【００１０】
前記硬度調整工程は、前記シートメタルの少なくとも一部において、該シートメタルの一方の側面を低硬度領域とし、他方の側面を高硬度領域とする加工対象領域を形成することを具備していてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシートメタルの曲げ加工方法は、ブランクの低硬度領域で曲げ加工を行うことにより、製品の変形部にしわや割れが発生したり、製品にスプリングバックが発生したりせずに、良好に曲げ加工をすることができる。従って、本発明のシートメタルの曲げ加工方法によれば、容易に所定の形状を有する製品を製造できる。また、本発明のシートメタルの曲げ加工方法では、例えば、シートメタルとして、引張強さ980MPa以上の高強度のシートメタルを用いた場合であっても、曲げ加工工程において変形される部分が、硬度調整工程において低硬度領域とされるので、変形部に割れを発生させることなく曲げ加工できる。従って、本発明のシートメタルの曲げ加工方法は、高強度のシートメタルを用いて、例えば、フロントサイドメンバー、サイドシル、バンパーなどの自動車の部品や、建材、家具などを製造する際に好適に用いることができる。【００１２】
また、本発明のシートメタルの曲げ加工方法は、シートメタルの硬度を変化させて、高硬度領域と前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程を備えているので、製品に必要な硬度範囲と異なるシートメタルを用いることができ、シートメタルの一部のみ軟化させる場合と比較して、製品に使用可能なシートメタルの硬度の範囲を広くすることができる。【００１３】
また、本発明のシートメタルの曲げ加工方法では、硬度調整工程において予め準備されたブランクを変形させる曲げ加工を行うので、硬度調整工程と曲げ加工工程とを連続して行う必要はなく、少数の生産をする際にも有利であるし、ライン上にレーザー等の装置を設置する必要もなくスペース上も有利である。【００１４】
また、本発明の製品は、曲げ加工によって変形された変形部が、変形されなかった部分と比較して低硬度であるので、製品に負荷する曲げ荷重を徐々に増加させていった場合に変形部で割れが生じることはない。それに対して、全体が変形されなかった部分と同じ硬度である製品の場合は、曲げ荷重を徐々に増加させていった際に変形部で割れが生じることがあり、最大荷重を経過してから急激に荷重が低下することが多い。然しながら、本発明品の場合は変形部で割れが生じないため、最大荷重を経過してからも荷重の低下は緩やかなものとなる。このため、本発明の製品は、全体が変形されなかった部分と同じ硬度である製品と比較して、曲げ荷重のエネルギー吸収量の合計が大きいものとなり、曲げ荷重のエネルギーを効果的に吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態によるシートメタルの略示斜視図である。
【図２】図１のシートメタルから本発明の第１の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の一例を示す端面図である。
【図３】図１のシートメタルを製造する本発明の第１の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の一例を示す略図である。
【図４】図１のシートメタルを製造する本発明の第１の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる水冷装置の一例を示す略図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の他の例を示す端面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの製品を製造するためのブランクの略示側面である。
【図６】本発明の第１の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の他の例を示す略図である。
【図７】図６の金型装置によって製造されたブランクの概略断面図である。
【図８Ａ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図８Ｂ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図８Ｃ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図８Ｄ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図９】図７のブランクを用い、図８Ａ〜図８Ｄの工程を経て製造された製品の概略端面図である。
【図１０Ａ】曲げ試験を行うテストピースの概略端面図である。
【図１０Ｂ】曲げ試験方法を説明するための略図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態によるシートメタルの略示斜視図である。
【図１２】図１１のシートメタルから本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の一例を示す端面図である。
【図１３】図１１のシートメタルを製造する本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の一例を示す略図である。
【図１４】図１１のシートメタルを製造する本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる水冷装置の一例を示す略図である。
【図１５】図１１のシートメタルを製造する本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いるブラスト機の一例を示す略図である。
【図１６Ａ】本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法によって製造された製品の他の例を示す端面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの製品を製造するためのブランクの略示側面である。
【図１７Ａ】全体が加工対象領域となるようにしたシートメタルの一例を示す側面図である。
【図１７Ｂ】金型装置を用いて図１７Ａのシートメタルを雪蔵する本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程を説明する略図である。
【図１７Ｃ】水冷装置を用いて図１７Ａのシートメタルを雪蔵する本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程を説明する略図である。
【図１７Ｄ】レーザー装置を用いて図１７Ａのシートメタルを雪蔵する本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程を説明する略図である。
【図１８Ａ】本発明の第２の実施形態による曲げ加工方法の硬度調整工程で用いる金型装置の他の例を示す略図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの金型装置によって製造されたブランクの概略断面図である。
【図１９Ａ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図１９Ｂ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図１９Ｃ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図１９Ｄ】曲げ加工工程の一例を説明するための概略工程図である。
【図２０】図７のブランクを用い、図１９Ａ〜図１９Ｄの工程を経て製造された製品の概略端面図である。
【図２１Ａ】曲げ試験を行うテストピースの概略端面図である。
【図２１Ｂ】曲げ試験方法を説明するための略図である。
【図２２Ａ】シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部に作用する応力を説明するための図であり、変形部の内側となる領域の硬度が変形部の外側となる領域と比較して低いシートメタルを変形してなる変形部の断面模式図である。
【図２２Ｂ】シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部に作用する応力を説明するための図であり、変形部の厚さ方向の硬度が均一なシートメタルＢの変形部の断面模式図である。
【図２３Ａ】シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部の形状を説明するための図であり、図２２Ａに示すシートメタルＡを変形してなる変形部の断面模式図である。
【図２３Ｂ】シートメタルを成形加工することにより変形されてなる変形部の形状を説明するための図であり、図２２Ａに示すシートメタルＢを変形してなる変形部の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の第１の実施形態について詳細に説明する。
図１に一例として示す、本発明のシートメタルの曲げ加工方法を適用するブランク１０は、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、後述する硬度調整工程によって形成された１または複数の図１の例では２つの低硬度領域１２と、複数の図１の例では３つの高硬度領域１４とを有している。図１において、ブランク１０は矩形のシート材料であるが、ブランク１０の形状、寸法は製品２０の用途等に応じて適宜決定することができる。また、図１の例では、ブランク１０の低硬度領域１２は平行に長手方向に延設されているが、低硬度領域１２は、製品２０の形状や用途等に応じて非平行に設けることができる。ブランク１０は、例えばロールフォーミング法を用いる場合にはコイル状の供給源から引出される連続ウェブとすることもできよう。
【００１７】
ブランク１０は、ロールフォーミング法またはプレスブレーキを用いたプレス加工によって、低硬度領域１２沿いに曲げられ、図２に示すように、Ｃ字形またはカップ形の断面を有したチャンネル形の製品２０となる。図２において、製品２０は、底壁２２と、該底壁２２の両側縁部に沿って延設され、底壁２２に対して垂直に設けられた対向する側壁２４とを有した、断面が略Ｃ字形のチャンネル形の部材であり、ブランク１０の低硬度領域１２より成り長手方向に延びる２つの変形部または縁部２６を有している。変形部または縁部２６は曲げ半径Ｒを有している。
【００１８】
低硬度領域１２の幅Ｂは、製品２０の変形部２６の曲げ半径Ｒに応じて決定することができる。例えば、図２に示すように、製品２０の変形部２６が一定の曲げ半径Ｒで変形された帯状のものである場合、図１、２に示すように、低硬度領域１２の幅Ｂは、好ましくは、０．５πＲ〜１．５πＲとすることができる。この範囲の幅Ｂの低硬度領域１２によって、製品２０の十分な強度を確保しつつ、曲げ加工工程におけるブランク１０の加工性が効果的に向上する。
【００１９】
また、ブランク１０は、製品２０の十分な強度を確保しつつ、優れた加工性を有するものとするために、好ましくは、低硬度領域１２の硬度が高硬度領域１４の硬度の３０％〜７０％となるように形成される。低硬度領域１２の硬度が低過ぎると、高硬度領域１４の強度を高くしても製品２０の強度が不十分となり、反対に低硬度領域１２の硬度が高過ぎると、高硬度領域１４の強度が高いものである場合に、曲げ加工における加工性が不十分となることがある。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、硬度調整工程において、(1)シートメタル全体の硬度を変化させるか、或いは、(2)シートメタルの一部の領域の硬度を変化させることによって、シートメタルに1または複数の低硬度領域１２を形成するによって、ブランク１０が形成される。
【００２１】
シートメタル全体の硬度を変化させてブランク１０を形成する方法としては、例えば加熱炉（図示せず）その他の加熱装置によってシートメタル全体を加熱する加熱工程と、該加熱されたシートメタルの高硬度領域１４となる領域のみを冷却する焼入れ工程とを備える。焼入れ工程は、例えば、高硬度領域１４となる領域のみを金型を用いて冷却することによって実施することができよう。
【００２２】
図３を参照すると、本発明の焼入れ工程を実施する冷却装置の一例として金型装置３０が図示されている。金型装置３０は、工場等の床面に固定されるベッド３２、ベッド３２の上面に固定された下型３４、ラムその他の適当な駆動装置３８によって下型３４に対して鉛直方向に接近、離反可能に設けられた上型３６を含んでいる。シートメタル１１は下型３４と上型３６との間に配置される。下型３４および上型３６は、互いに対向する作用面３４ａ、３６ａに、シートメタル１１において焼入れ工程後に低硬度領域１２となる部分に対応させて配置された溝部３４ｂ、３６ｂが形成されている。
【００２３】
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル１１が、加熱炉その他の加熱装置から金型装置３０へ移送され、下型３４と上型３６との間に配置される。次いで、該下型３４および上型３６の作用面３４ａ、３６がシートメタル１１に接触するように、駆動装置３８によって上型３６が下型３４に向け駆動される。シートメタル１１は、下型３４および上型３６の作用面３４ａ、３６ａに接触した部分だけが急激に冷却され硬化する。その際、シートメタル１１において下型３４および上型３６の溝部３４ｂ、３６ｂに対面する部分は、下型３４および上型３６によっては急激に冷却されない。こうして、シートメタル１１は、シートメタル１１において下型３４および上型３６の溝部３４ｂ、３６ｂに対面する部分は緩慢に冷却され低硬度領域１２となり、下型３４および上型３６の作用面３４ａ、３６ａに接触した部分は急激に冷却されて高硬度領域１４となり、ブランク１０が形成される。
【００２４】
また、焼入れ工程は、例えば、図４に示すように、シートメタルの高硬度領域１４となる領域のみ選択的に水冷する工程としてもよい。図４を参照すると、本発明の焼入れ工程を実施する冷却装置の他の例として水冷装置４０が図示されている。水冷装置４０は、シートメタル１１の一方の側面、図４ではシートメタル１１の下面に対面するように配置された複数の第１のノズルまたは下ノズル４２と、下ノズル４２の反対側の側面、図４ではシートメタル１１の上面に対面するように配置された複数の第２のノズルまたは上ノズル４４とを備え、シートメタル１１の側面へ向けて冷却水CWを供給するようになっている。下ノズル４２および上ノズル４４は、シートメタル１１において焼入れ工程後に高硬度領域１４となる部分に対面するように配置されている。また、シートメタル１１において焼入れ工程後に低硬度領域１２となる部分が冷却水CWで濡れることを防止するために、水冷装置４０は、シートメタル１１において焼入れ工程後に低硬度領域１２となる部分を覆うように配置された下マスキング部材４６と、上マスキング部材４８とを備えていてもよい。下マスキング部材４６および上マスキング部材４８は、該下マスキング部材４６および上マスキング部材４８をシートメタル１１に対して接近、離反させるための油圧シリンダーのような駆動装置（図示せず）を備えることができる。下マスキング部材４６および上マスキング部材４８は、また、シートメタル１１を下ノズル４２および上ノズル４４に対して正しい位置に位置決め保持するクランパーとして作用するようにしてもよい。或いは、水冷装置４０は、シートメタル１１を下ノズル４２および上ノズル４４に対して正しい位置に位置決め保持するクランパーを別途備えていてもよい。
【００２５】
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル１１が、加熱炉その他の加熱装置から水冷装置４０へ移送され、下ノズル４２および上ノズル４４の間に配置される。このとき、下マスキング部材４６および上マスキング部材４８を、シートメタル１１を下ノズル４２および上ノズル４４に対して正しい位置に保持するクランパーとして用いることができる。或いは、上述のように、別途設けられたクランパー（図示せず）によって、シートメタル１１を下ノズル４２および上ノズル４４に対して正しい位置に位置決め保持するようにしてもよい。次いで、下ノズル４２および上ノズル４４からシートメタル１１において焼入れ工程後に高硬度領域１４となる部分に冷却水CWが供給され、この部分が急激に冷却され硬化する。その際、下マスキング部材４６および上マスキング部材４８を用いることによって、シートメタル１１において低硬度領域１２となる部分に冷却水CWが直接かかり、該部分が急冷されてしまうことが防止される。こうして、シートメタル１１は、シートメタル１１において下マスキング部材４６および上マスキング部材４８に対面する部分は緩慢に冷却されて低硬度領域１２となり、その余の部分は急激に冷却され高硬度領域１４となり、ブランク１０が形成される。
【００２６】
また、硬度調整工程において、シートメタルの一部の領域の硬度を変化させてブランク１０を形成する方法としては、例えば、高硬度領域１４または低硬度領域１２となる領域に、シートメタルと硬度の異なる異硬度シートメタルを配置して溶接する溶接工程を備える方法が挙げられる。この方法により、高硬度領域１４と低硬度領域１２のいずれか一方がシートメタルと同じ材料からなり、他方が異硬度シートメタルから成るテーラードブランクであるブランク１０が得られる。
【００２７】
また、硬度調整工程は、例えば、レーザを用いて低硬度領域１２となる領域を加熱する工程を含んでいてもい。このことにより、金属板よりも硬度の低い低硬度領域１２を有するブランク１０が得られる。
【００２８】
次に、ブランク１０の低硬度領域１２を変形させる曲げ加工を行うことにより、図２に示す製品２０が形成される（曲げ加工工程）。一例として、曲げ加工工程は、プレスブレーキを用いたプレス加工によって行うことができる。プレスブレーキは、例えば、図２に示す製品２０の変形部２６の外側形状に対応するＶ字状の溝を有する下型（ダイ）と、下型の溝に対応する先端形状を有する上型（パンチ）とを具えており、該下型と上型との間にブランク１０の低硬度領域１２を配置し、上型を下型へ向けて移動させ、ブランク１０の低硬度領域１２を下型へ押圧することによって変形させるようになっている。プレスブレーキを用いることにより、ブランク１０から図２に示す断面Ｃ字形の柱状の製品２０を容易に製造可能である。
【００２９】
なお、本発明において、製品２０を形成するためにブランク１０の低硬度領域１２を変形させる方法は、プレスブレーキを用いたプレス加工に限定されるものではなく、製品２０の形状やブランク１０の材料などに応じて適宜選択できる。例えば、ロールフォーミング法によってブランク１０の低硬度領域１２を変形させるてもよい。
【００３０】
製品２０の変形部２６は低硬度領域１２を曲げ加工しているが、この曲げ加工によって加工硬化して強度が高くなる。例えば、ブランク１０として、低硬度領域１２の硬度が高硬度領域１４の硬度の３０％〜７０％であるものを用いた場合、製品２０の変形部２６の硬度は、変形部２６以外の部分、つまり高硬度領域１４の硬度の４０％〜８０％となることもある。
【００３１】
本実施形態は、シートメタル１１の硬度を変化させて、高硬度領域１４と低硬度領域１２とを有するブランク１０を形成する硬度調整工程と、ブランク１０の低硬度領域１２を曲げ加工して製品２０を形成する曲げ加工工程とを含む。曲げ加工工程では、低硬度領域１２が変形するので、製品２０の変形部２６（低硬度領域１２）にしわや割れが発生したり、製品２０にスプリングバックが発生したりすることが防止される。
【００３２】
望ましくは、前記シートメタルとして、引張り強さ980MPa（ビッカース硬さHv310に相当）以上の高強度鋼板を用いると良い。経済的で、所定の高硬度領域と、低強度領域を設けることが工業的に容易にできるためである。
【００３３】
引張り強さを980MPa以上と限定する理由は、引張り強さ980MPa未満の低強度の鋼板では、本発明を適用しなくても、加工できる場合があり、本発明適用のメリットが少ないためである。引張り強さの上限値は、事実上、工業的に生産できる鋼板の最高強度であり、特に規定しないが、引張り強さ1700MPaの鋼板にも本発明が適用可能である。
【００３４】
なお、既述の実施形態では、図２に示す製品２０は、底壁２２と、該底壁２２の両側縁部に沿って延設され、底壁２２に対して垂直に設けられた対向する側壁２４とを有した、断面が略Ｃ字形のチャンネル形の部材であったが、本発明の製品は、図２に示す形状に限定されず、本発明の曲げ加工方法を用いて形成されたものであれば如何なる形状であってもよい。特に、製品２０の変形部２６の数や形状も図２の例に限定されず、例えば、図５Ａに示すような製品５０の形状であってもよい。
【００３５】
図５Ａに示す製品５０は、底壁または連結部５４によって連結された一対の角柱部分５２を有し、該角柱部分５２の間に長手方向に延びる溝部５０ａが形成されている。該製品５０を形成するためのブランク１０′は、図１に示したブランク１０と同様に、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、既述の硬度調整工程によって形成された１または複数の図５Ｂの例では８つの低硬度領域１２′と、複数の図５Ｂの例では９つの高硬度領域１４′とを有している。図５Ｂのブランク１０′は図１のブランク１０と同様に矩形のシート材料であるが、ブランク１０′の形状、寸法は製品５０の用途等に応じて適宜決定することができる。
【００３６】
図５Ａに示す製品５０は、図１に示す製品２０と同様に、シートメタルの硬度を変化させて、高硬度領域１４′と低硬度領域１２′とを有するブランク１０′を形成（硬度調整工程）した後、ブランク１０′の低硬度領域１２′を曲げ加工する（曲げ加工工程）ことにより製造できる。なお、図５Ａに示すように、製品５０には、所定の曲げ半径を有する８つの変形部５６が形成されている。ブランク１０′の低硬度領域１２′は、製品５０の変形部５６となる領域を含むように、ブランク１０′の長手方向（図５Ｂの紙面に対して垂直な方向）に延在する８つの帯状の形状となる。
【００３７】
（実施例）
以下、図６〜図１０Ｂを参照して、本発明の実施例を説明する。
既述した方法により、図９に示す製品６０を形成した。図９において数値で示された長さの単位はmmである。図９に示す製品６０は、底壁６２と、該底壁６２の両側縁部に沿って延設され、底壁６２に対して垂直に設けられた対向する側壁６４と、該側壁６４から内側に底壁６２に平行に延設された一対のフランジ部６６とを有し、一対のフランジ部６６の間に開口部６０ａが形成されたチャンネル部材である。図９に示すように、製品６０は、４つの変形部６８を有しており、該４つの変形部６８の曲げ半径Ｒ２は２mmとなっている。
【００３８】
図９に示す製品６０を製造するために幅220mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmの矩形状のシートメタルＳＭ1、ＳＭ2を準備した。シートメタルＳＭ1、ＳＭ2は、表１に示す組成を有した高強度鋼板である。次いで、シートメタルＳＭ1、ＳＭ2を加熱炉を用いて９００℃に加熱（加熱工程）した後、ブランク８０（図７）の高硬度領域８４となる部分を、図６に略示する下型７２と上型７４とを有した金型装置７０を用いて急冷し（焼入れ工程）、ブランク８０を形成した。なお、図６、７に数値で示された長さの単位はｍｍである。なお、図７に示すように、ブランク８０の低硬度領域８２の幅Ｂは７ｍｍであり、従って、金型装置７０の下型７２および上型７４の各々の溝７６、７８の幅は７ｍｍとなっている。
【表１】
2012118223.tif 000003
【００３９】
このようにして得られた実施例１（シートメタルＳＭ1）および実施例２（シートメタルＳＭ2）によるブランク８０の高硬度領域８４の平均硬度(Hvh)と、低硬度領域８２の平均硬度(Hvl)とを測定し、高硬度領域の硬度に対する低硬度領域の硬度の比率(Hvl)/(Hvh)×100(%)を算出した。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
2012118223.tif 000004
【００４１】
また、実施例１、２と同様のシートメタルＳＭ1、ＳＭ2を準備し、加熱炉を用いて９００℃に加熱（加熱工程）した後、実施例１、２のブランク８０の高硬度領域８４の冷却条件と同じ条件となるように金型（図示せず）を用いてシートメタル全体を冷却（焼入れ工程）し、低硬度領域を備えず全体が高硬度領域から成るブランクを形成し、比較例１、２（シートメタルＳＭ1、ＳＭ2）とした。表２には、比較例１、２の平均硬度(Hvh)が示されている。
【００４２】
なお、表２の比較例１のブランク（シートメタルＳＭ1）および比較例２のブランク（シートメタルＳＭ2）の引張り強さは、夫々1360MPaと1690MPaであった。このことから、それそれ同じ化学組成を有し、かつ、平均硬度が略同じである実施例１のブランク（シートメタルＳＭ1）および実施例２のブランク（シートメタルＳＭ2）の高強度領域は、それぞれ、1360MPa、1690MPaと同等の引張り強さを有していると推定できる。
【００４３】
表２に示すように、実施例１、２のブランク８０には、比較例１、２のブランクと同等の平均硬度(Hvh)を有する高硬度領域８４と、高硬度領域８４よりも低い硬度（Hvl）の低硬度領域８２とを有している。
【００４４】
また、表２に示すように、硬度比(Hvl)/(Hvh)×100(%)は、実施例１、２ともに６７％であった。また、比較例１、２のブランクの引張強度を測定した結果、比較例１のブランクの引張強度は1200MPa以上であり、比較例２のブランクの引張強度は1500MPa以上であった。
【００４５】
その後、図８Ａ〜図８Ｄに示すように、実施例１、２のブランク８０の各低硬度領域８２をプレスブレーキを用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品６０の４つの変形部６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ（図９）を順次形成し、製品Ｐ1、Ｐ3とした（曲げ加工工程）。
【００４６】
図８Ａ〜図８Ｄにおいて、プレスブレーキ９０は、製品６０の各変形部６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄの外側形状に対応するＶ字状の溝９２ａを有する下型（ダイ）９２と、下型９２の溝９２ａに対応する先端形状を有する上型（パンチ）９４と具備している。ブランク８０の４つの低硬度領域８２から１つの低硬度領域を選択し、これを下型９２と上型９４との間に配置し、上型９４を下型９２に向かって押し下げて、下型９２と上型９４とによって低硬度領域８２を押圧、曲げ加工し、これを他の低硬度領域８２について順次に実施した。
【００４７】
また、実施例１、２のブランク８０の低硬度領域８２を、２１段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品６０の４つの変形部６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ（図９）を順次形成し、製品Ｐ2およびＰ4とした（曲げ加工工程）。
【００４８】
また、比較例１、２のブランクを用い、上述した製品Ｐ1およびＰ3を製造した工程と同様のプレスブレーキを用いて曲げ加工し、チャンネル形の製品Ｐ5およびＰ7を製造した。更に、上述した２１段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて、比較例１、２のブランクから製品Ｐ6およびＰ8を製造した。
【００４９】
このようにして得られた製品Ｐ1-Ｐ8に対し以下に示す曲げ試験を行った。その結果を表３に示す。
【表３】
2012118223.tif 000005
【００５０】
図１０Ａに示すテストピース１００は、製品６０と、該製品６０の開口部６０ａにアーク溶接により接合された鋼板１０２とを具備した中空部材から成る。曲げ試験は、製品６０として製品Ｐ1-Ｐ8を用いて行った。また、鋼板１０２としては、製品Ｐ1-Ｐ7を製造するために用いたシートメタルと同じ材料から成る幅60mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmのシートメタルを用い、該シートメタルに上述した加熱工程および焼入れ工程を行い、高硬度領域８４と同等の硬度を与えた。
【００５１】
次いで、このようにして得られた筒状のテストピース１００を、鋼板１０２を下側に配置し、図１０Ｂに示すように、半径12.5mmの半球形状の先端を有する支点５３、５３間に、テストピース１００から成るスパン間1000mmの梁を形成し、梁の中央に半径150mmの半球形状の先端を有する治具５４を配置して、３点曲げ試験を実施し、テストピース１００の曲げ荷重と曲げ変位とを測定するとともに、曲げ荷重のピーク荷重（最大荷重）と、曲げ変位50mmまでの吸収エネルギーとを求めた。
【００５２】
また、製品Ｐ1-Ｐ8について、曲げ加工時および曲げ試験時における変形部６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄの割れ（コーナー割れ）の有無を目視により調べた。その結果を表３に示す。
【００５３】
表３に示すように、実施例１および実施例２のブランク８０を用いた製品Ｐ1-Ｐ4では、曲げ加工時および曲げ試験時におけるコーナー割れはなかった。
また、製品Ｐ1-Ｐ3各々のピーク荷重は、それぞれ同じ組成のシートメタルを用い、かつ同じ方法を用いて製造した製品Ｐ5-Ｐ7と比較してわずかに低くなったものの、吸収エネルギーは大幅に高かった。
【００５４】
また、比較例１および比較例２のブランクを用いた製品Ｐ5-Ｐ7では、曲げ加工時にコーナー割れは発生しなかったものの、曲げ試験時にコーナー割れが発生した。
また、引張強度が1500MPa以上である比較例２のブランクを用いた製品Ｐ8は、曲げ加工時にコーナー割れが発生し、曲げ試験を行うことができなかった。
【００５５】
更に、図９に示す製品６０を製造するために、降伏点(YP) 742MPa、引張強さ(TS) MPa、全伸び(EL)2.7%の幅220mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmの平面視略矩形状のシートメタルを準備した。
【００５６】
次いで、シートメタルの低硬度領域８２となる領域をレーザを用いて加熱することにより、シートメタルの硬度を変化させて、図７に示すように、高硬度領域８４と高硬度領域８４よりも硬度の低い低硬度領域８２とを有する実施例３のブランク８０を形成した（硬度調整工程）。
【００５７】
レーザー溶接は、５kWのYAGレーザーを用いて実施した。５kWのYAGレーザーを用いて溶接速度15m/minでレーザーを照射すると約２mmの幅が加熱されるため、２mmピッチで４列照射して７〜８mm幅の低硬度領域８２を形成した。
【００５８】
このようにして得られた実施例３のブランクの平均硬度(Hv)を、実施例１のブランク８０の平均硬度(Hv)と同様にして測定した。その結果を表４に示す。
【００５９】
【表４】
2012118223.tif 000006
【００６０】
また、実施例３のブランクを用いて、製品Ｐ1を製造する工程と同様に、プレスブレーキを用いて製造し、図９に示す製品６０と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品Ｐ9を製造した。
【００６１】
また、実施例３のブランクを用いて、製品Ｐ2を製造する工程と同様に、ロールフォーミングによって加工し、図９に示す製品６０と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品Ｐ10を製造した。
【００６２】
更に、実施例３のブランクを形成する際に用いたシートメタルと同じシートメタルを比較例３のブランクとし、実施例１のブランクの平均硬度(Hv)と同様にして平均硬度(Hv)を測定した。その結果を表４に示す。
【００６３】
また、比較例３のブランクを用いて、製品Ｐ1を製造した工程と同様にプレスブレーキを用い、図９に示す製品６０と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品Ｐ11を製造した。
【００６４】
また、比較例２のブランクを用いて、製品Ｐ2を製造した工程と同様にロールフォーミング加工を用いて成形し、図９に示す製品６０と同様の形状を有するチャンネル形の部材である製品Ｐ12を製造した。
【００６５】
このようにして得られた製品Ｐ9-Ｐ12に対し、製品Ｐ1と同様の曲げ試験を行った。その結果を表５に示す。また、製品Ｐ9-Ｐ12について、製品Ｐ1と同様の曲げ加工時および曲げ試験時における変形部２６の割れ（コーナー割れ）の有無を目視により調べた。その結果を表５に示す。
【００６６】
【表５】
2012118223.tif 000007
【００６７】
表５に示すように、実施例３のブランクを用いた製品Ｐ9およびＰ10では、曲げ加工時および曲げ試験時におけるコーナー割れはなかった。また、製品Ｐ9のピーク荷重は、同じ組成のシートメタルを用い、かつ同じ成形方法を用いた製品Ｐ11と比較してわずかに低くなったものの、吸収エネルギーは大幅に高かった。
【００６８】
また、製品Ｐ10は、吸収エネルギーが700J以上であり、同じ組成のシートメタルを用いた製品Ｐ11と比較して非常に高かった。
【００６９】
また、比較例３のブランクを用い、プレスブレーキを用いて製造した製品Ｐ11では、曲げ加工時におけるコーナー割れはなかったものの、曲げ試験時にコーナー割れが発生した。また、比較例３のブランクを用い、ロールフォーミングによって製造した製品Ｐ12は、曲げ加工時にコーナー割れが発生し、曲げ試験を行うことができなかった。
【００７０】
以下、添付図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
図１１に一例として示す、本発明のシートメタルの曲げ加工方法を適用するブランク１１０は、第１の実施形態と同様に、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、後述する硬度調整工程によって形成された１または複数の、図１１の例では２つの低硬度領域１１２と、高硬度領域１１４とを有している。低硬度領域１１２は、第１の実施形態のブランク１０の低硬度領域１２とは異なり、ブランク１１０の一方の側面からブランク１１０の厚さ方向に概ね中心まで延びており、反対側の側面には到達していない。こうして、シートメタルの一部に低硬度領域１１２と、高硬度領域１１４とを含み表面と裏面とで硬度の異なる加工対象領域１１６が形成される。また、ブランク１１０の高硬度領域１１４は、低硬度領域１１２が存在する側面では複数の図１１の例では３つの領域から成るが、反対側の側面では１つの領域を形成している。
【００７１】
加工対象領域１１６における低硬度領域１１２のシートメタルの厚さ方向の寸法は、シートメタルの硬度や厚み、製品１２０の形状、加工方法などに応じて適宜決定することができるが、表面と裏面との硬度の異なる加工対象領域１１６を形成することによって十分な効果が得られるように、シートメタルの厚みの３５％〜６５％の範囲であることが好ましい。また、図１１の例では、ブランク１１０の低硬度領域１１２は平行に長手方向に延設されているが、低硬度領域１１２は、製品１２０の形状や用途等に応じて非平行に設けることができる。
【００７２】
図１１において、ブランク１１０は矩形のシート材料であるが、ブランク１１０の形状、寸法は製品１２０の用途等に応じて適宜決定することができる。更に、ブランク１１０は、例えばロールフォーミング機を用いる場合にはコイル状の供給源から引出される連続ウェブとすることもできよう。
【００７３】
なお、本実施形態では、加工対象領域１１６の裏面の高硬度領域１４４が、加工対象領域１１６を除く全域と同じ硬度である場合を例に挙げて説明するが、加工対象領域１１６の裏面の高硬度領域１４４は、低硬度領域１１２よりも硬度が高ければ、加工対象領域１１６を除く他の領域と同じ硬度でなくてもよい。また、加工対象領域１１６を除く領域の硬度は、加工対象領域１１６の表面または裏面と同じであってもよいし、加工対象領域１１６の両方の面と異なっていてもよく、特に限定されない。
【００７４】
ブランク１１０は、第１の実施形態と同様に、ロールフォーミング機またはプレスブレーキを用いたプレス加工によって、加工対象領域１１６沿いに曲げられ、図１２に示すように、Ｃ字形またはカップ形の断面を有したチャンネル形の製品１２０となる。図１２において、製品１２０は、底壁１２２と、該底壁１２２の両側縁部に沿って延設され、底壁１２２に対して垂直に設けられた対向する側壁１２４とを有した、断面が略Ｃ字形のチャンネル形の部材であり、ブランク１１０の加工対象領域１１６より成り長手方向に延びる２つの変形部または縁部１２６を有している。変形部または縁部１２６は曲げ半径Ｒを有している。また、製品１２０では、ブランク１１０の両縁部１２６が、ブランク１１０の一方の面に対して同じ側（図１１、１２における上側）に曲げられており、図１２に示す製品１２０の変形部１２６の内側となる領域が、全て図１１に示す加工対象領域１１６の表面となっている。
【００７５】
低硬度領域１１２の幅Ｂは、製品１２０の変形部１２６の曲げ半径Ｒに応じて決定することができる。例えば、図１２に示すように、製品１２０の変形部１２６が一定の曲げ半径Ｒで変形された帯状のものである場合、図１１、１２に示すように、低硬度領域１１２の幅Ｂは、好ましくは、０．５πＲ〜１．５πＲとすることができる。この範囲の幅Ｂの低硬度領域１１２によって、製品１２０の十分な強度を確保しつつ、曲げ加工工程におけるブランク１１０の加工性が効果的に向上する。
【００７６】
また、ブランク１１０は、製品１２０の十分な強度を確保しつつ、優れた加工性を有するものとするために、好ましくは、低硬度領域１１２の硬度が高硬度領域１１４の硬度の３０％〜８０％となるように形成される。低硬度領域１１２の硬度が低過ぎると、高硬度領域１１４の強度を高くしても製品１２０の強度が不十分となり、反対に低硬度領域１１２の硬度が高過ぎると、高硬度領域１１４の強度が高いものである場合に、曲げ加工における加工性が不十分となることがある。
【００７７】
本発明の好ましい実施形態では、硬度調整工程において、(1)シートメタル全体の硬度を変化させて加工対象領域１１６を形成することによって、或いは、(2)シートメタルの一部の領域において厚さ方向の硬度を変化させることによって、シートメタルに1または複数の低硬度領域１１２を形成するによって、ブランク１１０が形成される。
【００７８】
シートメタル全体の硬度を変化させてブランク１１０を形成する方法としては、例えば加熱炉（図示せず）その他の加熱装置によってシートメタル全体を加熱する加熱工程と、該加熱されたシートメタルの高硬度領域１１４となる領域のみを冷却する焼入れ工程とを備える。焼入れ工程は、例えば、高硬度領域１１４となる領域のみを金型を用いて冷却することによって実施することができよう。
【００７９】
図１３を参照すると、第２の実施形態による焼入れ工程を実施する冷却装置の一例として金型装置１３０が図示されている。金型装置１３０は、工場等の床面に固定されるベッド１３２、ベッド１３２の上面に固定された下型１３４、ラムその他の適当な駆動装置１３８によって下型１３４に対して鉛直方向に接近、離反可能に設けられた上型１３６を含んでいる。シートメタル１１１は下型１３４と上型１３６との間に配置される。下型１３４および上型１３６は、互いに対向する作用面１３４ａ、１３６ａを有している。下型１３４の作用面１３４ａには、シートメタル１１１において焼入れ工程後に低硬度領域１１２となる部分に対応させて配置された溝部１３４ｂが形成されている。
【００８０】
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル１１１が、加熱炉その他の加熱装置から金型装置１３０へ移送され、下型１３４と上型１３６との間に配置される。次いで、該下型１３４および上型１３６の作用面１３４ａ、１３６ｂがシートメタル１１１に接触するように、駆動装置１３８によって上型１３６が下型１３４に向け駆動される。シートメタル１１１は、下型１３４および上型１３６の作用面１３４ａ、１３６ａに接触した部分だけが急激に冷却され硬化する。その際、シートメタル１１１において下型１３４の溝部１３４ｂに対面する部分は、下型１３４によっては急激に冷却されない。こうして、シートメタル１１１は、シートメタル１１１において下型１３４の溝部１３４ｂに対面する部分は緩慢に冷却され低硬度領域１１２となり、下型１３４および上型１３６の作用面１３４ａ、１３６ａに接触した部分は急激に冷却されて高硬度領域１１４となり、ブランク１１０が形成される。
【００８１】
また、焼入れ工程は、例えば、図１４に示すように、シートメタルの高硬度領域１１４となる領域のみ選択的に水冷する工程としてもよい。図１４を参照すると、本発明の焼入れ工程を実施する冷却装置の他の例として水冷装置１４０が図示されている。水冷装置１４０は、シートメタル１１１の一方の側面、図４ではシートメタル１１１の下面に対面するように配置された複数の第１のノズルまたは下ノズル１４２と、下ノズル１４２の反対側の側面、図４ではシートメタル１１１の上面に対面するように配置された複数の第２のノズルまたは上ノズル１４４とを備え、シートメタル１１１の側面へ向けて冷却水CWを供給するようになっている。下ノズル１４２および上ノズル１４４は、シートメタル１１１において焼入れ工程後に高硬度領域１１４となる部分に対面するように配置されている。特に、本実施形態では、上ノズル１１４は、シートメタル１１１の前面に冷却水CWを供給できるように配置されている。シートメタル１１１において焼入れ工程後に低硬度領域１１２となる部分が冷却水CWで濡れることを防止するために、水冷装置１４０は、シートメタル１１１において焼入れ工程後に低硬度領域１１２となる部分を覆うように配置された下マスキング部材１４６を備えていてもよい。下マスキング部材１４６は、該下マスキング部材１４６をシートメタル１１１に対して接近、離反させるための油圧シリンダーのような駆動装置（図示せず）を備えることができる。下マスキング部材１４６は、また、シートメタル１１１を下ノズル１４２および上ノズル１４４に対して正しい位置に位置決め保持するリテーナとして作用するようにしてもよい。或いは、水冷装置１４０は、シートメタル１１１を下ノズル１４２および上ノズル１４４に対して正しい位置に位置決め保持するクランパーを別途備えていてもよい。
【００８２】
先ず、上記加熱工程において加熱されたシートメタル１１１が、加熱炉その他の加熱装置から水冷装置１４０へ移送され、下ノズル１４２および上ノズル１４４の間に配置される。このとき、シートメタル１１１を下ノズル１４２および上ノズル１４４に対して正しい位置に保持するリテーナとして下マスキング部材１４６を用いることができる。或いは、上述のように、別途設けられたクランパー（図示せず）によって、シートメタル１１１を下ノズル１４２および上ノズル１４４に対して正しい位置に位置決め保持するようにしてもよい。次いで、下ノズル１４２および上ノズル１４４からシートメタル１１１において焼入れ工程後に高硬度領域１１４となる部分に冷却水CWが供給され、この部分が急激に冷却され硬化する。その際、下マスキング部材１４６および上マスキング部材１４８を用いることによって、シートメタル１１１において低硬度領域１１２となる部分に冷却水CWが直接かかり、該部分が急冷されてしまうことが防止される。こうして、シートメタル１１１は、シートメタル１１１において下マスキング部材１４６に対面する部分は緩慢に冷却されて低硬度領域１１２となり、その余の部分は急激に冷却され高硬度領域１１４となり、ブランク１１０が形成される。
【００８３】
また、本実施形態の硬度調整工程は、シートメタル１１１において、少なくとも加工対象領域１１６の低硬度領域１１２の反対側の側面にショットを衝当させるショットピーニング工程を含むことができる。図１５を参照すると、ショットピーニングを行うブラスト機１５０が図示されている。ブラスト機１５０は、シートメタル１１１の一方の側面、図１５ではシートメタル１１１の下面に対面するように配置された複数の第１のノズルまたは下ノズル１５２と、下ノズル１５２の反対側の側面、図１５ではシートメタル１１１の上面に対面するように配置された複数の第２のノズルまたは上ノズル１５４とを備え、シートメタル１１１の側面へ向けてショット（鋼、ガラス、セラミックまたはプラスチック製粒子）を投射するするようになっている。好ましくは、ブラスト機１５０は、シートメタル１１１においてショットピーニング工程後に低硬度領域１２となる部分を覆うように配置されたマスキング部材１５４を備えていてもよい。これによって、シートメタル１１１において高硬度領域１１４となる領域（低硬度領域１２となる領域を除く領域）のみ選択的にショットを投射可能となる。これにより、ショットを投射した領域からなる加工対象領域１１６の硬度の高い側の面（高硬度領域１１４）が形成され、図１５に示すように、加工対象領域１１６の高硬度領域１１４がシートメタルと同じ硬度であるブランク１１０が得られる。
【００８４】
ここで、１７０〜２８０メッシュの鋳鉄ショット(F-S170~280/JIS G5903)を、インペラー式ブラスト機を用いてシートメタル１１１に投射することによって、該シートメタルに十分な塑性変形を与えることができ、目的の硬度を得ることが可能となる。シートメタル１１１の表面にき裂を発生させることなく、かつ、シートメタル１１１の深さ方向に十分な加工硬化を生じさせるためには、ビッカース硬さHv650以上の球状の鋳鉄ショットを用いるのが望ましい。１７０メッシュ未満の鋳鉄ショットを用いた場合、その曲率が小さいためにシートメタルの表面に数〜数十μｍの長さの微細割れを生じさせることがあり、逆に２８０メッシュより大きい鋳鉄ショットでは、曲率が大きいため、シートメタルを充分な塑性変形を与えることができない。従って、１７０〜２８０メッシュの鋳鉄ショットを用い、確実にショットに運動エネルギーを与えることができる機械インペラー式ブラスト機を用いて投射することが望ましい。
【００８５】
また、硬度調整工程は、シートメタル１１１において低硬度領域１１２が存在する側面からレーザを用いて加熱することにより、低硬度領域１２となる領域のみ加熱する工程を含んでいてもい。この場合、レーザを用いて加熱された領域が低硬度領域１１２となり、その余の部分が高硬度領域１１４となる。
【００８６】
また、硬度調整工程は、シートメタル１１１の一部を炭化または窒化することにより、高硬度領域１１４を形成する工程を含んでいてもい。
【００８７】
次に、ブランク１１０の加工対象領域１１６において低硬度領域１１２が内側となるように、ブランク１１０を曲げ加工を行うことにより、図１２に示す製品１２０が形成される（曲げ加工工程）。一例として、曲げ加工工程は、プレスブレーキを用いたプレス加工によって行うことができる。プレスブレーキは、例えば、図１２に示す製品１２０の変形部１２６の外側形状に対応するＶ字状の溝を有する下型（ダイ）と、下型の溝に対応する先端形状を有する上型（パンチ）とを具えており、該下型と上型との間にブランク１１０の低硬度領域１１２を配置し、上型を下型へ向けて移動させ、ブランク１１０の低硬度領域１１２を下型へ押圧することによって変形させるようになっている。プレスブレーキを用いることにより、ブランク１１０から図２に示す断面Ｃ字形の柱状の製品１２０を容易に製造可能である。
【００８８】
なお、本発明において、製品１２０を形成するためにブランク１１０の低硬度領域１１２を変形させる方法は、プレスブレーキを用いたプレス加工に限定されるものではなく、製品１２０の形状やブランク１１０の材料などに応じて適宜選択できる。例えば、ロールフォーミング機によってブランク１１０の低硬度領域１１２を変形させるてもよい。
【００８９】
製品１２０の変形部１２６は低硬度領域１１２を含んでいるが、この曲げ加工によって低硬度領域１１２が加工硬化して強度が高くなる。例えば、ブランク１１０として、低硬度領域１１２の硬度が高硬度領域１１４の硬度の３０％〜７０％であるものを用いた場合、製品１２０の変形部１２６における低硬度領域１１２の硬度は、変形部１２６以外の高硬度領域１１４の硬度の４０％〜８５％となることもある。
【００９０】
本実施形態は、シートメタル１１１の厚さ方向の硬度を変化させて、該シートメタル１１１の一部に表面と裏面との硬度の異なる加工対象領域１１６を有するブランク１１０を形成する硬度調整工程と、加工対象領域１１６の硬度の低い側の面（低硬度領域１１２）が内側となるように、ブランク１１０を曲げ加工することにより製品１２０を形成する曲げ加工工程とを備える。従って、曲げ加工工程では、低硬度領域１１２を含む加工対象領域１１６を変形させるので、変形部１２６が変形するので、製品２０の変形部２６（低硬度領域１２）にしわや割れが発生したり、製品２０にスプリングバックが発生したりすることが防止される。また、製品１２０は、負荷を受けたときに変形部１２６に割れが生じにくく、高い強度を有している。
【００９１】
望ましくは、前記シートメタルとして、引張り強さ980MPa（ビッカース硬さHv310に相当）以上の高強度鋼板を用いると良い。経済的で、所定の高硬度領域と、低強度領域を設けることが工業的に容易にできるためである。
【００９２】
引張り強さを980MPa以上と限定する理由は、引張り強さ980MPa未満の低強度の鋼板では、本発明を適用しなくても、加工できる場合があり、本発明適用のメリットが少ないためである。引張り強さの上限値は、事実上、工業的に生産できる鋼板の最高強度であり、特に規定しないが、引張り強さ1700MPaの鋼板にも本発明が適用可能である。
【００９３】
なお、既述の実施形態では、図１２に示す製品１２０は、底壁１２２と、該底壁１２２の両側縁部に沿って延設され、底壁１２２に対して垂直に設けられた対向する側壁１２４とを有した、断面が略Ｃ字形のチャンネル形の部材であったが、本発明の製品は、図１２に示す形状に限定されず、本発明の曲げ加工方法を用いて形成されたものであれば如何なる形状であってもよい。特に、製品１２０の変形部１２６の数や形状も図１２の例に限定されず、例えば、図１６Ａに示すような製品１６０の形状であってもよい。
【００９４】
図１６Ａに示す製品１６０は、底壁または連結部５４によって連結された一対の角柱部分１６２を有し、該角柱部分１６２の間に長手方向に延びる溝部１６０ａが形成されている。該製品１６０を形成するためのブランク１１０′は、図１１に示したブランク１１０と同様に、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のシートメタルから、既述の硬度調整工程によって形成された１または複数の図１６Ｂの例では８つの低硬度領域１１２′と、該低硬度領域１１２′を除く部分である高硬度領域１１４′とを有している。図１６Ｂのブランク１１０′は図１１のブランク１０と同様に矩形のシート材料であるが、ブランク１１０′の形状、寸法は製品１６０の用途等に応じて適宜決定することができる。また、図１６Ｂに示すブランク１１０′では、低硬度領域１１２′は、ブランク１１０′の一方の側面（図５Ｂでは上面）のみならず反対側の側面（図５Ｂでは下面）にも配置されている。
【００９５】
図１６Ａに示す製品１６０は、図１１に示す製品１２０と同様に、シートメタルの硬度を変化させて、高硬度領域１１４′と低硬度領域１１２′とを有するブランク１１０′を形成（硬度調整工程）した後、ブランク１１０′の低硬度領域１１２′と高硬度領域１１４′を含む加工対象領域１１６′を曲げ加工する（曲げ加工工程）ことにより製造できる。なお、図１６Ａに示すように、製品１６０には、所定の曲げ半径を有する８つの変形部１６６が形成されている。ブランク１１０′の低硬度領域１１２′は、製品１６０の変形部１６６となる領域を含むように、ブランク１１０′の長手方向（図１６Ｂの紙面に対して垂直な方向）に延在する８つの帯状の形状となる。
【００９６】
図１１、１６Ａにおいて、ブランク１１０、１１０′は、シートメタル１１１、１１１′の硬度を厚さ方向に変化させて、シートメタルの一部に低硬度領域１１２、１１２′を形成した、表面と裏面とで硬度の異なる加工対象領域１１６、１１６′を有している。然しながら、本発明はこれに限定されず、例えば図１７Ａに示すように、ブランク１１０″の全体に亘って加工対象領域１１６″を形成してもよい。
【００９７】
全体に亘って広がる加工対象領域１１６″であるブランク１１０″を形成するために、焼入れ工程は、例えば、シートメタルの一方の側面の全面を、金型を用いて冷却する工程とすることができる。具体的には、例えば、図１７Ｂに示すように、シートメタル１１１″の平面形状に対応する平面形状を有する上型１７２からなる金型装置１７０を準備し、加熱炉等によって所定温度に加熱されたシートメタル１１１″の高硬度領域１１４″となる領域である一方の側面の全面に、金型装置１７０の上型１７２に接触させて冷却することにより、該上型金１７２に接触する側面が型高硬度領域１１４″となり、反対側の側面が低硬度領域１１２″となる。
【００９８】
また、焼入れ工程は、例えば、図１７Ｃに示すように、シートメタル１１１″の一方の側面、図１７Ｃでは上面の全面を水冷する工程とすることができる。
更に、図１７Ｄに示すように、シートメタル１１１″において、低硬度領域１１２″となる側面の全体のみをレーザを用いて加熱する工程とすることができる。図１７Ｄに示す方法を用いることにより、シートメタル１１１″よりも硬度の低い低硬度領域１１２″が形成され、高硬度領域１１４がシートメタル１１１″と同じ硬度を有したブランク１１０″が得られる。
【００９９】
更に、また、ブランク１１０″の全面に亘って広がる加工対象領域１１６″を形成する他の方法は、例えば、シートメタル１１１″の一方の側面にショットピーニングを行う工程、或いは、シートメタル１１１″の一方の側面を炭化または窒化する工程、或いは、高硬度のシートメタルと低硬度のシートメタルとを重ねて圧延することにより複層板（図示せず）を形成する工程を含むことができる。
【０１００】
（実施例）
以下、図１８Ａ〜図２１Ｂを参照して、本発明の実施例を説明する。
既述した方法により、図２０に示す製品１８０を形成した。図２０において数値で示された長さの単位はmmである。図２０に示す製品１８０は、底壁１８２と、該底壁１８２の両側縁部に沿って延設され、底壁１８２に対して垂直に設けられた対向する側壁１８４と、該側壁１８４から内側に底壁１８２に平行に延設された一対のフランジ部６６とを有し、一対のフランジ部６６の間に開口部６０ａが形成されたチャンネル部材である。図２０に示すように、製品１８０は、４つの変形部１８８を有しており、該４つの変形部１８８の曲げ半径Ｒ３は２mmとなっている。
【０１０１】
図９に示す製品１８０を製造するために、幅220mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmの矩形状のシートメタルＳＭ2（表１参照）を準備した。次いで、シートメタルＳＭ2を加熱炉を用いて９００℃に加熱（加熱工程）した後、ブランク１９０（図１８Ｂ）の高硬度領域１９４となる部分を、図１８Ａに略示する下型２０２と上型２０４とを有した金型装置２００を用いて急冷し（焼入れ工程）、ブランク１９０を形成した。金型装置２００によってシートメタルＳＭ2は、上型２０４の溝部２０６に面した部分は上型２０４によって冷却されず緩慢に冷却されて低硬度領域１９２となり、その余の部分は下型２０２および上型２０４によって急冷され高硬度領域１１４となる。
【０１０２】
なお、シートメタルと下型２０２および上型２０４との接触時間が短過ぎると焼入れされず、逆に長過ぎるとシートメタルにおいて上型２０４の溝部２０６に面した非接触領域も焼入れされてしまう。実施例４では、シートメタルの厚みや低硬度領域１９２となる領域の平面形状、低硬度領域１９２のシートメタルの厚さ方向の寸法などを考慮して、シートメタルと下型２０２および上型２０４との接触時間を５秒とした。
【０１０３】
図１８Ａ、１８Ｂに数値で示された長さの単位はｍｍである。なお、図１８Ｂに示すように、ブランク１９０の低硬度領域１９２の幅Ｂは７ｍｍであり、従って、金型装置２００の上型２０４の各々の溝２０６の幅は７ｍｍとなっている。
【０１０４】
このようにして得られた実施例４によるブランク１９０の高硬度領域１９４の平均硬度(Hvh)と、低硬度領域１９２の平均硬度(Hvl)とを測定し、高硬度領域の硬度に対する低硬度領域の硬度の比率(Hvl)/(Hvh)×100(%)を算出した。その結果を表６に示す。
【表６】
2012118223.tif 000008
【０１０５】
また、実施例４と同様のシートメタルＳＭ2を準備し、加熱炉を用いて９００℃に加熱（加熱工程）した後、実施例４のブランク１９０の高硬度領域１９４の冷却条件と同じ条件となるように図１８Ａに示す金型装置２００の下型２０２と同様の金型（図示せず）を用いてシートメタルの一方の側面のみを冷却（焼入れ工程）し、一方の側面の全体が高硬度領域で、反対側の側面の全体が低硬度領域となり、全体が加工対象領域から成るブランクを形成し実施例５とした。なお、実施例５では、シートメタルと金型３１との接触時間を８秒とした。表６には、実施例５によるブランクの高硬度領域の平均硬度(Hvh)と、低硬度領域の平均硬度(Hvl)とが示されている。
【０１０６】
また、実施例４と同様のシートメタルＳＭ2を準備し、加熱炉を用いて９００℃に加熱（加熱工程）した後、実施例４のブランク１９０の高硬度領域１９４の冷却条件と同じ条件となるように金型（図示せず）を用いてシートメタル全体を冷却（焼入れ工程）し、低硬度領域を備えず全体が高硬度領域から成るブランクを形成し比較例４とした。表６には、比較例４の平均硬度(Hvh)が示されている。
【０１０７】
なお、表６の比較例４のブランクの引張り強さは1690MPaであった。このことから、それそれ同じ化学組成を有し、かつ、平均硬度が略同じである実施例４、４のブランク（シートメタルＳＭ1）および実施例２のブランク（シートメタルＳＭ2）の高強度領域は、1690MPaと同等の引張り強さを有していると推定できる。
【０１０８】
また、表６に示すように、硬度比(Hvl)/(Hvh)×100(%)は、実施例４、４ともに６７％であった。更に、比較例３のブランクの引張強度は1200MPa以上であった。
【０１０９】
その後、図１９Ａ〜図１９Ｄに示すように、実施例４のブランク１９０の低硬度領域１９２が内側となるように、該ブランク１９０の各加工対象領域１９６を、プレスブレーキを用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品１８０の４つの変形部１８８ａ、１８８ｂ、１８８ｃ、１８８ｄ（図２０）を順次形成し、製品ＰＰ1とした（曲げ加工工程）。
【０１１０】
図８Ａ〜図８Ｄにおいて、プレスブレーキ２１０は、製品１８０の各変形部１８８ａ、１８８ｂ、１８８ｃ、１８８ｄの外側形状に対応するＶ字状の溝２１２ａを有する下型（ダイ）２１２と、下型２１２の溝２１２ａに対応する先端形状を有する上型（パンチ）２１４と具備している。ブランク１９０の４つの加工対象領域１９６から１つの加工対象領域を選択し、これを下型２１２と上型２１４との間に配置し、上型２１４を下型２１２に向かって押し下げて、下型２１２と上型２１４とによって加工対象領域１９６を押圧、曲げ加工し、これを他の加工対象領域１９６について順次に実施した。
【０１１１】
また、実施例４のブランク１９０の低硬度領域１９２が内側となるように、該ブランク１９０の加工対象領域１９６を、２１段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、チャンネル形の製品１８０の４つの変形部１８８ａ、１８８ｂ、１８８ｃ、１８８ｄ（図２０）を順次形成し、製品ＰＰ2とした（曲げ加工工程）。
【０１１２】
また、実施例５のブランクを用い、上述した製品ＰＰ1を製造した工程と同様のプレスブレーキを用いて曲げ加工し、図２０に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品ＰＰ3とした。
【０１１３】
更に、実施例５のブランクを用い、上述した製品ＰＰ2を製造した工程と同様の２１段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、図２０に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品ＰＰ4とした。
【０１１４】
また、比較例３のブランクを用い、上述した製品ＰＰ1を製造した工程と同様のプレスブレーキを用いて曲げ加工し、図２０に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品ＰＰ5とした。
【０１１５】
更に、比較例３のブランクを用い、上述した製品ＰＰ2を製造した工程と同様の２１段のロールを具備したロールフォーミング機を用いて曲げ加工を行うことにより、図２０に示すようなチャンネル形の製品を製造し製品ＰＰ６とした。
【０１１６】
このようにして得られた製品ＰＰ1-ＰＰ6に対し以下に示す曲げ試験を行った。その結果を表７に示す。
【表７】
2012118223.tif 000009
【０１１７】
図２１Ａに示すテストピース２２０は、製品１８０と、該製品１８０の開口部１８０ａにアーク溶接により接合された鋼板２２２とを具備した中空部材から成る。曲げ試験は、製品１８０として製品ＰＰ1-ＰＰ6を用いて行った。また、鋼板２２２としては、製品ＰＰ1-ＰＰ6を製造するために用いたシートメタルと同じ材料から成る幅60mm、長さ1200mm、厚さ1.2mmのシートメタルを用い、該シートメタルに上述した加熱工程および焼入れ工程を行い、高硬度領域１９４と同等の硬度を与えた。
【０１１８】
次いで、このようにして得られた筒状のテストピース２２０を、鋼板２２２を下側に配置し、図２１Ｂに示すように、半径12.5mmの半球形状の先端を有する支点２３０、２３０間に、テストピース２２０から成るスパン間1000mmの梁を形成し、梁の中央に半径150mmの半球形状の先端を有する治具２３２を配置して、３点曲げ試験を実施し、テストピース２２０の曲げ荷重と曲げ変位とを測定するとともに、曲げ荷重のピーク荷重（最大荷重）と、曲げ変位50mmまでの吸収エネルギーとを求めた。
【０１１９】
また、製品ＰＰ1-ＰＰ6について、曲げ加工時および曲げ試験時における変形部１８８ａ、１８８ｂ、１８８ｃ、１８８ｄの割れ（コーナー割れ）の有無を目視により調べた。その結果を表７に示す。
【０１２０】
表７に示すように、実施例４または実施例５のブランクを用いた製品ＰＰ1-ＰＰ4では、成形時および曲げ試験時におけるコーナー割れはなかった。
また、製品ＰＰ1のピーク荷重は、同じ組成のシートメタルを用い、かつ同じ成形方法を用いた製品ＰＰ5と比較してわずかに低くなったものの、吸収エネルギーは大幅に高かった。
【０１２１】
また、製品ＰＰ2-ＰＰ4は、吸収エネルギーが1200J以上であり、同じ組成のシートメタルを用いた製品ＰＰ5と比較して、非常に高かった。
【０１２２】
また、比較例３のブランクを用い、プレスブレーキを用いて曲げ加工した製品ＰＰ5では、成形時におけるコーナー割れはなかったものの、曲げ試験時にコーナー割れが発生した。
また、比較例３のブランクを用い、ロールフォーミング機によ曲げ加工した製品ＰＰ6は、成形時にコーナー割れが発生し、曲げ試験を行うことができなかった。
【０１２３】
ここで、図２２Ａ〜図２３Ｂを参照して、変形部の内側となる領域の硬度が変形部の外側となる領域と比較して低いシートメタルＡと、変形部の厚さ方向の硬度が均一なシートメタルＢにおいて、曲げ加工することにより変形部に作用する応力および曲げ加工された変形部の形状について説明する。図２２Ａに示すように、変形部の内側２７３となる領域の硬度が変形部の外側２７４となる領域と比較して低いシートメタルＡでは、シートメタルＡを変形させるために応力を付与していくと、変形部の内側２７３となる領域には圧縮応力が作用し、変形部の外側２７４となる領域には引張応力が作用する。シートメタルＡでは、変形部の内側２７３となる領域と変形部の外側２７４となる領域との硬度が異なるため、変形させるための応力を付与していった時に塑性変形の開始される応力の大きさも異なる。
【０１２４】
具体的には、シートメタルＡの変形部の内側２７３となる領域は、変形部の外側２７４となる領域と比較して硬度が低いため、小さい応力で容易に塑性変形が開始される。従って、シートメタルＡでは、シートメタルＡを変形させるための応力によって、変形部の内側２７３となる領域が、変形部の外側２７４となる領域に先行して容易に塑性変形する。その後、変形部の内側２７３となる領域とともに変形部の外側２７４となる領域が塑性変形し、最終的に図２３Ｂに示す所定の形状の変形部とされる。
【０１２５】
このようにして変形されたシートメタルＡの変形部では、図２２Ａに示すように、内側２７３の圧縮歪２７１ａが外側２７４の引張歪２７１ｂと比較して大きくなる。このため、シートメタルＡの変形部では、図２２Ａに示すように、内側２７３の圧縮応力と外側２７４の引張応力とが釣り合う中立軸Ｏが、シートメタルＡの厚さ方向中心よりも外側となる。
【０１２６】
また、図２２Ｂに示すように、変形部の厚さ方向の硬度が均一なシートメタルＢにおいても、シートメタルＢを変形させるために応力を付与していくと、変形部の内側となる領域には圧縮応力が作用し、変形部の外側となる領域には引張応力が作用する。しかし、シートメタルＢでは、シートメタルＡと異なり、変形部の内側となる領域と変形部の外側となる領域との硬度が同じであるため、変形させるための応力を付与していった時に塑性変形が開始される応力の大きさは等しくなる。
【０１２７】
従って、シートメタルＢでは、シートメタルＢを変形させるための応力によって、変形部の内側となる領域と変形部の外側となる領域とが同時に塑性変形を開始し、最終的に図２３Ｂに示す所定の形状の変形部とされる。このようにして変形されたシートメタルＢの変形部では、図２２Ｂに示すように、内側の圧縮歪２７２ａと外側の引張歪２７２ｂとが等しくなる。また、シートメタルＢの変形部では、図２２Ｂに示すように、内側の圧縮応力と外側の引張応力とが釣り合う中立軸Ｏが、シートメタルＢの厚さ方向中心となる。
【０１２８】
このようにシートメタルＡとシートメタルＢとでは、曲げ加工によって付与された応力に対する圧縮歪２７１ａ、２７２ａと引張歪２７１ｂ、２７２ｂとの割合が異なっている。そして、シートメタルＡの変形部では、シートメタルＢと異なり、曲げ加工によって付与された応力に対する内側２７３における圧縮歪２７１ａが、外側２７４における引張歪２７１ｂと比較して相対的に大きくなる。しかし、変形部の内側２７３は、シートメタルＡの硬度の低い領域からなるものであるため、曲げ加工によるしわや割れが生じにくく、図２３Ａに示すように、変形部の内方に向かって膨らむように変形される。
【０１２９】
また、シートメタルＡの変形部では、シートメタルＢと異なり、曲げ加工によって付与された応力に対する外側２７４における引張歪２７１ｂが内側２７３における圧縮歪２７１ａと比較して相対的に小さくなり、外側２７４に対する曲げ加工による負荷が軽減される。このため、変形部の外側２７４は、曲げ加工によってしわや割れが生じやすいシートメタルＡの硬度の高い領域からなるものであるが、ため、曲げ加工による不都合が防止される。従って、シートメタルＡは、曲げ加工による不都合が生じにくく、容易に曲げ加工できるものである。
【０１３０】
さらに、シートメタルＡの変形部は、図２３Ａに示すように、変形させるための応力によって付与される圧縮歪２７１ａと引張歪２７１ｂとの差によって、内方に向かって膨らむように変形される。このため、例えば、シートメタルＡとシートメタルＢとが同じ厚みであって、曲げ加工によって外側が同じ形状となるように変形された場合、シートメタルＡの変形部の最大厚み寸法ｄ１は、シートメタルＢの変形部の最大厚み寸法ｄ２よりも厚くなる。
【０１３１】
従って、シートメタルＡを曲げ加工してなる曲げ加工品は、変形部の厚い最大厚み寸法ｄ１によって補強される。このことにより、シートメタルＡを曲げ加工してなる曲げ加工品は、変形部の内側２７３の硬度が外側２７４と比較して低いにもかかわらず、優れた強度を有するものとなる。しかも、シートメタルＡを曲げ加工してなる曲げ加工品では、使用時の負荷によって生じる歪が、曲げ加工時と同様に、内側２７３と比較して硬度の高い外側２７４で小さくなり、割れの生じやすい外側２７４に対する使用時の負荷が軽減される。従って、シートメタルＡを成形加工してなる曲げ加工品は、例えば、全体が変形部の外側２７４の硬度であるシートメタルＢを成形加工してなる曲げ加工品と比較して、使用時の負荷によって変形部に割れが生じにくい優れたものとなる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０    ブランク
１２    低硬度領域
１４    高硬度領域
２０    製品
２２    底壁
２４    側壁
２６    変形部
３０    金型装置
３２    ベッド
３４    下型
３６    上型
３８    駆動装置
４０    水冷装置
４２    下ノズル
４４    上ノズル
４６    下マスキング部材
４８    上マスキング部材
５０    製品
５２    角柱部分
５４    底壁または連結部
６０    製品
６０ａ    開口部
６２    底壁
６４    側壁
６６    一対のフランジ部
６８    変形部
７０    金型装置
７２    下型
７４    上型
７６    溝
７８    溝
８０    ブランク
８２    低硬度領域
８４    高硬度領域
９０    プレスブレーキ
９２    下型
９２ａ    字状の溝
９４    上型
【図１】
2012118223.tif 000010
【図２】
2012118223.tif 000011
【図３】
2012118223.tif 000012
【図４】
2012118223.tif 000013
【図５Ａ】
2012118223.tif 000014
【図５Ｂ】
2012118223.tif 000015
【図６】
2012118223.tif 000016
【図７】
2012118223.tif 000017
【図８Ａ】
2012118223.tif 000018
【図８Ｂ】
2012118223.tif 000019
【図８Ｃ】
2012118223.tif 000020
【図８Ｄ】
2012118223.tif 000021
【図９】
2012118223.tif 000022
【図１０Ａ】
2012118223.tif 000023
【図１０Ｂ】
2012118223.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2012118223.tif 000027
【図１４】
2012118223.tif 000028
【図１５】
2012118223.tif 000029
【図１６Ａ】
2012118223.tif 000030
【図１６Ｂ】
2012118223.tif 000031
【図１７Ａ】
2012118223.tif 000032
【図１７Ｂ】
2012118223.tif 000033
【図１７Ｃ】
2012118223.tif 000034
【図１７Ｄ】
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【図１８Ａ】
2012118223.tif 000036
【図１８Ｂ】
2012118223.tif 000037
【図１９Ａ】
2012118223.tif 000038
【図１９Ｂ】
2012118223.tif 000039
【図１９Ｃ】
2012118223.tif 000040
【図１９Ｄ】
2012118223.tif 000041
【図２０】
2012118223.tif 000042
【図２１Ａ】
2012118223.tif 000043
【図２１Ｂ】
2012118223.tif 000044
【図２２Ａ】
2012118223.tif 000045
【図２２Ｂ】
2012118223.tif 000046
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
2012118223.tif 000048
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月13日(2013.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、シートメタルの少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備えるシートメタルの曲げ加工方法であって、前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの４０〜８０％となることを特徴とする、シートメタルの曲げ加工方法が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記硬度調整工程は、前記シートメタルの少なくとも一部において、該シートメタルの一方の面を高硬度領域とし、他方の面を低硬度領域とすることを具備していてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートメタルの少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、
前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備えるシートメタルの曲げ加工方法であって、
前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの４０〜８０％となることを特徴とする、シートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２】
前記硬度調整工程が、前記シートメタル全体を加熱する加熱工程と、前記高硬度領域となる領域のみを急冷する焼入れ工程とを備える請求項１に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項３】
前記焼入れ工程が、前記高硬度領域となる領域のみ金型を用いて冷却する工程である請求項２に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項４】
前記焼入れ工程が、前記高硬度領域となる領域のみ水冷する工程である請求項２に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項５】
前記硬度調整工程が、前記シートメタルの前記低硬度領域となる領域を、レーザを用いて加熱する工程である請求項１に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項６】
前記低硬度領域のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの３０％〜７０％である請求項１〜５の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項７】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクの前記低硬度領域をプレスブレーキを用いて変形させる請求項１〜６の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項８】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクの前記低硬度領域をロールフォーミングにより変形させる請求項１〜６の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法を用いて製造された製品。
【請求項１０】
曲げ加工を行うことにより製品とされるブランクの製造方法であって、
シートメタルの少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、該高硬度領域のビッカース硬さの３０〜７０％のビッカース硬さの低硬度領域とを有するブランクを形成する工程を有し、
前記曲げ加工により変形される領域を含む領域に前記低硬度領域を形成するブランクの製造方法。
【請求項１１】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項１〜８の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項１２】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項９に記載の製品。
【請求項１３】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項１０に記載のブランクの製造方法。
【請求項１４】
曲げ加工を行うことにより変形された変形部以外の領域の硬度がビッカース硬さで３１０以上である請求項１２に記載の製品。
【請求項１５】
前記硬度調整工程は、前記シートメタルの少なくとも一部において、該シートメタルの一方の面を高硬度領域とし、他方の面を低硬度領域とすることを含んでいる請求項１に記載のシートメタルの曲げ加工方法であって、
前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部に含まれる前記低硬度領域のビッカース硬さが、該変形部に含まれない前記高硬度領域のビッカース硬さの３０〜８０％となることを特徴とする、シートメタルの曲げ加工方法。
【請求項１６】
前記硬度調整工程が、少なくとも前記変形部となる前記シートメタルの厚さ方向全体を加熱する加熱工程と、前記変形部の硬度の高い側となる面を冷却する焼入れ工程とを備える請求項１５に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項１７】
前記焼入れ工程が、金型を用いて前記変形部の硬度の高い側となる面を冷却する工程である請求項１６に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項１８】
前記焼入れ工程が、前記変形部の硬度の高い側となる面を水冷する工程である請求項１６に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項１９】
前記硬度調整工程が、少なくとも前記変形部となる前記シートメタルを一方の面側からショットを投射する工程である請求項１５に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２０】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクをロールフォーミング加工により変形させる請求項１５〜１９の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２１】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項１５〜２０の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法。
【請求項２２】
請求項１５〜２１の何れか１項に記載のシートメタルの曲げ加工方法を用いて製造された製品。
【請求項２３】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項２２に記載の製品。
【請求項２４】
曲げ加工を行うことによりブランクとされるブランクの製造方法であって、
シートメタルの厚さ方向の硬度を変化させて、前記シートメタルの少なくとも一部に表面と裏面との硬度の異なる変形部を有するブランクを形成する工程を有し、前記変形部の内側となる領域に、前記変形部の硬度の低い側の面を形成するブランクの製造方法。
【請求項２５】
前記シートメタルが、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項２４に記載のブランクの製造方法。
【請求項２６】
曲げ加工を行うことにより変形された変形部以外の領域の硬度がビッカース硬さで３１０以上であって、かつ、前記変形部の内側のビッカース硬さが、前記変形部以外の領域のビッカース硬さの４０％〜８５％である請求項２４に記載のブランクの製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月8日(2014.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板全体を加熱する加熱工程と、高硬度領域となる領域のみを急冷する焼入れ工程とを備え、前記高強度鋼板の少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備える高強度鋼板の曲げ加工方法であって、前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの４０〜８０％となることを特徴とする、高強度鋼板の曲げ加工方法が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記硬度調整工程は、前記高強度鋼板の少なくとも一部において、該高強度鋼板の一方の面を高硬度領域とし、他方の面を低硬度領域とすることを具備していてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板全体を加熱する加熱工程と、高硬度領域となる領域のみを急冷する焼入れ工程とを備え、前記高強度鋼板の少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、前記高硬度領域よりも硬度の低い低硬度領域とを有するブランクを形成する硬度調整工程と、
前記ブランクの前記低硬度領域を曲げ加工を行うことにより製品を形成する曲げ加工工程とを備える高強度鋼板の曲げ加工方法であって、
前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの４０〜８０％となることを特徴とする、高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記焼入れ工程が、前記高硬度領域となる領域のみ金型を用いて冷却する工程である請求項１に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記焼入れ工程が、前記高硬度領域となる領域のみ水冷する工程である請求項１に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項４】
前記低硬度領域のビッカース硬さが、前記高硬度領域のビッカース硬さの３０％〜７０％である請求項１〜３の何れか１項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項５】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクの前記低硬度領域をプレスブレーキを用いて変形させる請求項１〜４の何れか１項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項６】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクの前記低硬度領域をロールフォーミングにより変形させる請求項１〜４の何れか１項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法を用いて製造された製品。
【請求項８】
曲げ加工を行うことにより製品とされるブランクの製造方法であって、
引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板全体を加熱する加熱工程と、高硬度領域となる領域のみを急冷する焼入れ工程とを備え、前記高強度鋼板の少なくとも一部の硬度を変化させて、高硬度領域と、該高硬度領域のビッカース硬さの３０〜７０％のビッカース硬さの低硬度領域とを有するブランクを形成する工程を有し、
前記曲げ加工により変形される領域を含む領域に前記低硬度領域を形成するブランクの製造方法。
【請求項９】
曲げ加工を行うことにより変形された変形部以外の領域の硬度がビッカース硬さで３１０以上である請求項７に記載の製品。
【請求項１０】
前記硬度調整工程は、前記高強度鋼板の少なくとも一部において、該高強度鋼板の一方の面を高硬度領域とし、他方の面を低硬度領域とすることを含んでいる請求項１に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法であって、
前記製品の前記曲げ加工を行うことにより変形された変形部に含まれる前記低硬度領域のビッカース硬さが、該変形部に含まれない前記高硬度領域のビッカース硬さの３０〜８０％となることを特徴とする、高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項１１】
前記硬度調整工程が、少なくとも前記変形部となる前記高強度鋼板の厚さ方向全体を加熱する加熱工程と、前記変形部の硬度の高い側となる面を冷却する焼入れ工程とを備える請求項１０に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項１２】
前記焼入れ工程が、金型を用いて前記変形部の硬度の高い側となる面を冷却する工程である請求項１１に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項１３】
前記焼入れ工程が、前記変形部の硬度の高い側となる面を水冷する工程である請求項１１に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項１４】
前記硬度調整工程が、少なくとも前記変形部となる前記高強度鋼板を一方の面側からショットを投射する工程である請求項１０に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項１５】
前記曲げ加工工程において、前記ブランクをロールフォーミング加工により変形させる請求項１０〜１４の何れか１項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５の何れか１項に記載の高強度鋼板の曲げ加工方法を用いて製造された製品。
【請求項１７】
曲げ加工を行うことによりブランクとされるブランクの製造方法であって、
引張り強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板の厚さ方向の硬度を変化させて、前記高強度鋼板の少なくとも一部に表面と裏面との硬度の異なる変形部を有するブランクを形成する工程を有し、前記変形部の内側となる領域に、前記変形部の硬度の低い側の面を形成するブランクの製造方法。
【請求項１８】
曲げ加工を行うことにより変形された変形部以外の領域の硬度がビッカース硬さで３１０以上であって、かつ、前記変形部の内側のビッカース硬さが、前記変形部以外の領域のビッカース硬さの４０％〜８５％である請求項１７に記載のブランクの製造方法。
【国際調査報告】
2012118223.tif 000049
2012118223.tif 000050
2012118223.tif 000051
2012118223.tif 000052