(57)【要約】【課題】寸法精度を悪化させることなく、冷間プレス加工による延性の低下に伴う割れの発生を抑制することができる衝撃吸収部品の製造方法を提供する。【解決手段】衝撃吸収部品の製造方法は、平板状の鋼板を、上型と下型とによって挟んでプレス成形する第１のステップと、前記第１のステップで得られた中間生成物における曲げ稜線部分を３００℃から６００℃に加熱する第２のステップと、を備えるものである。【選択図】図１
2020200527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の鋼板を、上型と下型とによって挟んでプレス成形する第１のステップと、
前記第１のステップで得られた中間生成物における曲げ稜線部分の少なくとも一部を３００℃から６００℃に加熱する第２のステップと、を備える、衝撃吸収部品の製造方法。
【請求項２】
鋼材を冷間プレスすることにより成形された冷間プレス成形部材を有する衝撃吸収部品であって、
冷間プレス成形部材は、その曲げ稜線部分の加工硬化層の少なくとも一部が除去されている、衝撃吸収部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収部品の製造方法及び衝撃吸収部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばフロントサイドメンバ、リアサイドメンバ、クラッシュボックスなどの自動車用の衝撃吸収部品には、高強度であると共に、優れた衝撃吸収特性を有することが望まれている。特許文献１には、複数の平板部と、これら平板部間に設けられた複数のコーナー部とを有し、長さ方向に垂直な断面形状が多角形である管状体の特定部位にレーザ熱処理により焼入れ硬化させた衝撃吸収部品が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０２６５８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、衝撃吸収性能を高める目的で特定部位にレーザ光を照射して部分的な焼き入れを行なっている。しかしながら、このような部分的な焼き入れを行なうと、焼き入れ部と非焼き入れ部の境界部を起点に割れが発生する恐れがある。すなわち、部分的な加熱による焼き入れを行なうと、焼き入れ部と非焼き入れ部の境界部において、マルテンサイトと、フェライト、パーライト、ベイナイト等と、の複合組織がランダムに存在するようになり、組織の境界における硬さの差が非常に大きい不安定な組織となる。特許文献１では、焼き入れ部と非焼き入れ部の硬さの差が１．５倍から２倍を推奨しているが、この硬さの差が、上述した不安定な組織の部位に集中するため、当該部位が割れの起点になりやすい。つまり、特許文献１の衝撃吸収部品は、局部的に延性が乏しくなり割れが生じる恐れが高いため、良品管理が非常に難しいという問題があった。また、特許文献１に記載の技術では、部分的に、オーステナイト変態完了温度Ａ３（８００℃程度）以上の加熱を必要とするため、加熱時に熱膨張した焼き入れ部と膨張しない非焼き入れ部との間で引っ張り合いが起こり、衝撃吸収部品の寸法精度が悪化する恐れもあった。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、割れの発生や寸法精度の悪化を抑制しつつ、衝撃吸収性能の低下を抑制することができる衝撃吸収部品の製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る衝撃吸収部品の製造方法は、平板状の鋼板を、上型と下型とによって挟んでプレス成形する第１のステップと、前記第１のステップで得られた中間生成物における曲げ稜線部分の少なくとも一部を３００℃から６００℃に加熱する第２のステップと、を備える。
【０００７】
第１のステップの冷間プレス加工による転位の発生で硬化した曲げ稜線部分を３００℃から６００℃に加熱すると、曲げ稜線部分に発生した転位が再結晶により消滅する。これにより、衝撃吸収部品の衝撃吸収性能の低下を抑制することができる。また、３００℃から６００℃の加熱では組織変態を伴わないので、熱処理部分と非熱処理部分との境界において不安定な組織を形成することがなく、割れの発生も抑制することができる。さらに、３００℃から６００℃の加熱では寸法精度を悪化させることもない。
【０００８】
本発明の一態様に係る衝撃吸収部品は、鋼材を冷間プレスすることにより成形された冷間プレス成形部材を有する衝撃吸収部品であって、冷間プレス成形部材は、その曲げ稜線部分の加工硬化層の少なくとも一部が除去されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、割れの発生や寸法精度の悪化を抑制しつつ、衝撃吸収性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図１のステップＳ１０１における冷間プレス加工工程について説明する模式図である。
【図３】図１のステップＳ１０２における加熱工程について説明する模式図である。
【図４】中間生成物における曲げ稜線部分の硬さと加熱温度との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１における衝撃吸収部品と、比較例１、２における衝撃吸収部品と、についての、圧壊試験におけるエネルギー吸収量の測定結果を示すグラフである。
【図６】曲げ稜線部分を有する車両用の衝撃吸収部品の例を示す模式図である。
【図７】曲げ稜線部分を有する車両用の衝撃吸収部品の例を示す模式図である。
【図８】曲げ稜線部分を有する車両用の衝撃吸収部品の例を示す模式図である。
【図９】曲げ稜線部分を有する車両用の衝撃吸収部品の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１２】
まず、図１を参照して本実施の形態にかかる衝撃吸収部品の製造方法について説明する。
図１は、本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法を示すフローチャートである。ここで、衝撃吸収部品は、鋼材を冷間プレスすることにより成形された冷間プレス成形部材を有する。図１に示すように、第１の実施形態に係る衝撃吸収部品の製造方法は、まず、平板状の鋼板を、上型と下型とによって挟んでプレス成形する（ステップＳ１０１）。続いて、得られた中間生成物における曲げ稜線部分を３００℃から６００℃に加熱する（ステップＳ１０２）。ここで、曲げ稜線部分の加熱方法は、特に限定されず、例えば、レーザ照射による加熱、直接電流を流すことによる抵抗発熱を利用した加熱（通電加熱）、電磁誘導の原理を利用した加熱（誘導加熱）、ヒータ等の熱源による加熱などである。
【００１３】
図２は、図１のステップＳ１０１における冷間プレス加工工程について説明する模式図である。図２に示すように、上型３１の下面には、断面台形状に窪んだ凹部３１ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。同様に、下型３２の上面には、断面台形状に突出した凸部３２ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。図２は、素材としての鋼板を冷間プレス加工した後、上型３１と下型３２とが離れた状態を示している。
【００１４】
鋼板を、上型３１と下型３２によって挟んでプレス成形すること（冷間プレス加工）により得られた中間生成物１０は、ｙ軸方向に延設された天板１１ａ、側壁１１ｂ、及びフランジ部１１ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、ｙ軸方向に延設された天板１１ａの幅方向（ｘ軸方向）の端部から一対の側壁１１ｂが下向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁１１ｂの下側（ｚ軸負方向側）の端部からフランジ部１１ｃが外側に張り出している。
【００１５】
図３は、図１のステップＳ１０２における加熱工程について説明する模式図である。図３に示すように、中間生成物１０における曲げ稜線部分１２を３００℃から６００℃に加熱する。図３では、曲げ稜線部分１２の加熱は、レーザ照射装置５０から曲げ稜線部分１２にレーザビームＬを照射することにより行なっている。このようにすることで、図１のステップＳ１０１の冷間プレス加工により中間生成物１０の曲げ稜線部分１２において生じていた加工硬化層を除去することができ、衝撃吸収性能の低下を抑制することができる。
【００１６】
図４は、中間生成物１０における曲げ稜線部分１２の硬さと加熱温度との関係を示すグラフである。ここで、横軸が加熱温度［℃］、縦軸が曲げ稜線部分１２のビッカース硬さ［ＨＶ］である。図４に示すように、曲げ稜線部分１２の硬さは、オーステナイト変態完了温度Ａ３（８００℃程度）よりもずっと低温の３００℃から６００℃程度の加熱で冷間プレス加工前の素材と同等のレベルの硬さに戻ることが分かる。つまり、焼き入れを目的とした加熱ではオーステナイト変態完了温度Ａ３以上にする必要があるのに対し、図１のステップＳ１０１における加熱工程での加熱は、冷間プレス加工による転位の発生で硬化した層（加工硬化層）を再結晶により消滅させるための加熱なので、３００℃から６００℃程度の加熱で済む。よって、本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法では、寸法精度を悪化させることがない。
【００１７】
また、３００℃から６００℃程度の加熱では、加工硬化層が再結晶により冷間プレス加工前の素材の硬さに戻るだけで組織変態を伴わないので、熱処理部分と非熱処理部分との境界において不安定な組織を形成することがない。よって、本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法では、冷間プレス加工による延性の低下に伴う割れの発生を抑制することができる。
【００１８】
図５は、実施例１における衝撃吸収部品と、比較例１、２における衝撃吸収部品と、についての、圧壊試験におけるエネルギー吸収量の測定結果を示すグラフである。ここで、比較例１の衝撃吸収部品は、素材としての鋼板が厚さ２．０ｍｍの５９０ＭＰａ級ハイテンで、比較例２の衝撃吸収部品は、素材としての鋼板が厚さ１．６ｍｍの９８０ＭＰａ級ハイテンである。比較例１、２の衝撃吸収部品は、図１のステップＳ１０１における冷間プレス加工工程のみ行なって製作されたもので、図１のステップＳ１０２における加熱工程は行なわれていない。実施例１の衝撃吸収部品は、素材としての鋼板が厚さ１．６ｍｍの９８０ＭＰａ級ハイテンである。実施例１の衝撃吸収部品は、素材としての鋼板が厚さ１．６ｍｍの９８０ＭＰａ級ハイテンで、本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法（図１に示す処理フロー）により製作したものである。エネルギー吸収量は、衝撃吸収性能の指標であり、単位はｋＪである。
【００１９】
図５に示すように、比較例２の衝撃吸収部品では、エネルギー吸収量が約１４ｋＪである。これに対し、比較例１の衝撃吸収部品では、エネルギー吸収量が約１６ｋＪであり、比較例２の衝撃吸収部品よりもエネルギー吸収量が大きくなっている。しかしながら、比較例１の衝撃吸収部品の方が、比較例２の衝撃吸収部品よりも鋼板の厚さが厚いので重量が重くなるという問題がある。これに対し、実施例１の衝撃吸収部品は、エネルギー吸収量が約１８ｋＪで比較例１、２の衝撃吸収部品のエネルギー吸収量よりも大きく、かつ、重量は比較例２の衝撃吸収部品と同じである。以上より、本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法によれば、重量を増加させることなく、エネルギー吸収量を改善できることを確認できた。
【００２０】
本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法は、高強度と優れた衝撃吸収特性との両立が求められる衝撃吸収部品の製造方法として好適である。図６から図９は、曲げ稜線部分を有する車両用の衝撃吸収部品の例を示す模式図である。図６はクラッシュボックス１１０、図７はフロントサイドメンバ２１０、図８はリヤフロアサイドメンバ３１０、図９はロッカーアウタ４１０である。これらの衝撃吸収部品は冷間プレス加工により成形される。図６から図９に示すように、曲げ稜線部分１２の少なくとも一部、つまり、曲げ稜線部分１２または曲げ稜線部分の一部１１２を３００℃から６００℃に加熱することにより加工硬化層を除去することができ、衝撃吸収性能の低下を抑制することができる。ここで、曲げ稜線部分１２の少なくとも一部とは、曲げ稜線部分の衝撃吸収を受け持つ部位である。例えば、図７に示すフロントサイドメンバ２１０の場合、車両前方の部位（図７において左側に位置する部位）が衝撃吸収を受け持つ部位である。一方、フロントサイドメンバ２１０における、車両後方の部位（図７において右側に位置する部位）は、キャビンを守るため、衝撃が加わったときになるべく変形をさせたくない部位である。このため、フロントサイドメンバ２１０の設計において、曲げ稜線部分の衝撃吸収を受け持つ部位である車両前方の部位を変形しやすくし、曲げ稜線部分の衝撃吸収を受け持つ部位以外の部位である車両後方の部位はできるだけ変形し難くする必要がある。よって、フロントサイドメンバ２１０の場合、曲げ稜線部分の衝撃吸収を受け持つ部位である車両前方の部位を、曲げ稜線部分の衝撃吸収を受け持つ部位以外の部位よりも変形しやすくするために、３００℃から６００℃に加熱して加工硬化層を除去している。
【００２１】
以上より、本実施の形態に係る衝撃吸収部品の製造方法は、冷間プレス加工工程で得られた中間生成物における曲げ稜線部分を３００℃から６００℃に加熱する。冷間プレス加工による転位の発生で硬化した曲げ稜線部分を３００℃から６００℃に加熱すると、曲げ稜線部分に発生した転位が再結晶により消滅する。これにより、衝撃吸収部品の衝撃吸収性能の低下を抑制することができる。また、３００℃から６００℃の加熱では組織変態を伴わないので、熱処理部分と非熱処理部分との境界において不安定な組織を形成することがなく、割れの発生も抑制することができる。さらに、３００℃から６００℃の加熱では寸法精度を悪化させることもない。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  中間生成物
１１ａ  天板
１１ｂ  側壁
１１ｃ  フランジ部
１２  曲げ稜線部分
３１  上型
３１ａ  凹部
３２  下型
３２ａ  凸部
５０  レーザ照射装置
１１２  曲げ稜線部分の一部
【図１】
2020200527.tif 000003
【図２】
2020200527.tif 000004
【図３】
2020200527.tif 000005
【図４】
2020200527.tif 000006
【図５】
2020200527.tif 000007
【図６】
2020200527.tif 000008
【図７】
2020200527.tif 000009
【図８】
2020200527.tif 000010
【図９】
2020200527.tif 000011