(57)【要約】【課題】高強度及び良好な寸法精度を有するプレス製品を製造でき、さらに、生産性をも向上できる金属板材の熱間プレス成形装置及び熱間プレス成形方法を提供する。【解決手段】本装置１０は、ダイス２とパンチ４とのクリアランスＣｌｗ，Ｃｌｈを、金属板材２０の板厚ｔの１．０〜１．９倍として設定してあると共に、ダイス２の成形面（底壁面２ａ、側壁面２ｂ及び板押え面２ｃ）全域にわたって所定間隔で複数（５つ）の冷媒導入溝１１を並設した。本装置１において、金属板材２０を熱間プレス成形する際、パンチ４が下死点にあるとき、つまり、上記クリアランスＣlw，Ｃlhを保った状態で、ダイス４に設けた冷媒導入溝１１に冷媒を導入して、金型による接触抜熱効果に加え、冷媒による冷却効果で被加工材２０Ａを冷却する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスとパンチとを用いて、加熱された金属板材をプレス成形する金属板材の熱間プレス成形方法であって、
前記ダイスと前記パンチとのクリアランスを、前記金属板材の板厚の０．８〜１．９倍として成形を行うことを特徴とする金属板材の熱間プレス成形方法。
【請求項２】
ダイスとパンチとを用いて、加熱された金属板材をプレス成形する金属板材の熱間プレス成形方法であって、
前記ダイスと前記パンチとのクリアランスを、前記金属板材の板厚の１．０〜１．９倍として成形を行い、該クリアランスを保って、前記ダイスの成形面と前記パンチの成形面とのうち少なくとも一方に設けた冷媒導入溝に冷媒を導入することを特徴とする金属板材の熱間プレス成形方法。
【請求項３】
ダイスとパンチとを用いて、加熱された金属板材をプレス成形する金属板材の熱間プレス成形装置であって、
前記ダイスと前記パンチとのクリアランスを、前記金属板材の板厚の１．０〜１．９倍に設定し得ると共に、前記ダイスの成形面と前記パンチの成形面とのうち少なくとも一方の成形面に形成されかつ冷媒を導入する冷媒導入溝を備えることを特徴とする金属板材の熱間プレス成形装置。
【請求項４】
前記冷媒の流れる方向に垂直な断面における前記冷媒導入溝の溝幅の総和（ΣＷｉ）と、該冷媒導入溝を含む溝形成領域の幅（Ｗ）との比率（ΣＷｉ／Ｗ）が０．１５〜０．７５である請求項３記載の金属板材の熱間プレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板材の熱間プレス成形方法及び熱間プレス成形装置に関し、更に詳しくは、強度及び寸法精度に優れたプレス製品を得ることのできる金属板材の熱間プレス成形方法及び熱間プレス成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に、自動車部品等に用いられる高強度なプレス製品を得るためのプレス成形方法として、例えば、ダイスと、このダイスのパンチ挿入穴に挿脱するパンチとからなる金型を用いて、高強度な金属板材を冷間にてプレス成形してプレス製品を得るものが知られている（例えば、特開平５−５０１５１号公報）。
【０００３】
しかし、上記従来の冷間プレス成形方法では、金属板材は、その高強度化に伴って延性が低下する特性を有し、破断（いわゆるワレ）が生じてしまうため複雑な形状のプレス製品を得ることが困難であった。また、簡易な形状のプレス製品であっても、成形後の残留応力の解放によって生じる弾性回復（いわゆるスプリングバッグ）が問題となり、良好な寸法精度を得ることができない場合があった。さらに、金属板材と金型との接触面圧が上昇して、介在する潤滑油の耐圧荷重を超えてしまい表面性状不良（いわゆる型かじり）が発生し、製品品質が大幅に低下したり、金型の損傷により生産性が低下したりしていた。
つまり、従来の冷間プレス成形方法では、寸法精度の点で様々な問題があり、高強度と良好な寸法精度とを両立したプレス製品を得ることはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、上記冷間プレス成形方法に代わる技術として、加熱された金属板材をプレス成形する熱間プレス成形方法が知られている。しかし、この熱間プレス成形方法における各種成形条件のうち、特に重要となるダイスとパンチとのクリアランスについて、強度及び寸法精度に優れたプレス製品を得ることに対して適正な設計がなされていないことが実情であり、熱間プレス成形方法であっても、十分満足できるプレス製品を成形できなかった。
また、このような熱間プレス成形では、所定の焼入れ硬度を確保するための被加工材の所定時間の保持工程が必要であり、さらに、量産時の金型への蓄熱による冷却効率の低下等によって生産性が低下してしまうといった問題があった。
【０００５】
尚、特開平１０−１０９３５８号公報には、ダイスとパンチとのクリアランスをプラスチック材（円形シート）の板厚の０．６〜１．０倍とし、加熱されたプラスチック板材に深絞り加工を施してプラスチック容器を製造する熱間プレス成形方法が開示されている。しかし、この熱間プレス成形方法では、被加工材としてプラスチック板材を対象とし、透明度及び寸法精度に優れたプラスチック容器を得ることを目的としている。即ち、上記従来技術は、被加工材として金属板材（例えば、鋼材）を対象とし、かつ、強度及び寸法精度に優れた金属プレス製品を得ることを全く目的としていない。
【０００６】
以上より、本発明の目的は、上記実情に鑑みてなされたものであり、強度及び寸法精度に優れたプレス製品を得ることのできる金属板材の熱間プレス成形方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、さらに生産性をも向上させ得る金属板材の熱間プレス成形方法及び熱間プレス成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、熱間プレス成形方法におけるダイスとパンチとのクリアランス及び被加工材の冷却速度と、プレス製品の強度及び寸法精度との相関について詳細に検討し、本発明を完成させるに至った。
即ち、請求項１記載の金属板材の熱間プレス成形方法は、ダイスとパンチとを用いて、加熱された金属板材をプレス成形する方法であって、前記ダイスと前記パンチとのクリアランスを、前記金属板材の板厚の０．８〜１．９倍として成形を行うことを特徴とする。
【０００８】
このような方法によれば、上記「クリアランス」が金属板材の板厚の０．８〜１．０倍である場合には、しごき加工となって金型（ダイス、パンチ）と被加工材全面とが接触して高い接触抜熱効果が得られる。また、上記クリアランスが金属板材の板厚の１．０〜１．９倍である場合でも、クリアランス内での材料のある程度のたわみ（蛇行）が生じ、金型と被加工材との接触が確保されるため接触抜熱効果が得られる。従って、接触抜熱効果により被加工材の冷却速度が高められ、均一で所定の焼入れ硬度及び良好な寸法精度を有するプレス製品が得られるといった利点がある。
【０００９】
上記クリアランスは、金属板材の板厚の０．８倍未満である場合には、つまり、しごき加工におけるしごき率が高い場合には、特に、金属板材が鋼材の際、しごき加工中に金型の抜熱により被加工材が急冷され、マルテンサイト変態により体積膨張するため、金型を破損する恐れがある。また、この急冷による焼入れにより被加工材の硬度が急上昇して、金型と被加工材との接触面圧が高まり、型かじりが発生する危険がある。さらに、離型時に、ダイスやパンチに対するプレス製品の食いつきが生じて生産性の低下を招く恐れがある。
また、上記クリアランスは、金属板材の板厚の１．９倍を超えると、金型と被加工材との接触が確保されず、被加工材は全面空冷状態となり金型への抜熱効果がほとんどなくなってしまうため、冷却速度が低下して所定の焼入れ硬度を得られなかったり、焼入れ硬度にムラが生じたりし、プレス製品の強度が低下する。また、空冷により熱ひずみが発生しやすく、プレス製品の寸法精度が不良となる。
さらに、上記クリアランスは金属板材の板厚に対して、さらなる強度及び寸法精度の向上といった観点から、好ましくは０．９〜１．５倍である。
【００１０】
請求項２記載の金属板材の熱間プレス成形方法は、ダイスとパンチとを用いて、加熱された金属板材をプレス成形する方法であって、前記ダイスと前記パンチとのクリアランスを、前記金属板材の板厚の１．０〜１．９倍として成形を行い、該クリアランスを保って、前記ダイスの成形面とパンチの成形面とのうち少なくとも一方に設けた冷媒導入溝に冷媒を導入することを特徴とする。
【００１１】
このような方法によれば、金型と被加工材との接触による接触抜熱効果及び冷媒による冷却効果によって被加工材の冷却速度が高められ、均一で所定の焼入れ硬度及び良好な寸法精度を有するプレス製品が得られる。それと共に、被加工材の型内保持時間の短縮及び金型への蓄熱抑制を実現でき、生産性を向上させることができる等の利点がある。
【００１２】
上記「クリアランス」は、金属板材の板厚の１．０倍未満であると、プレス製品における型かじりや冷媒導入溝の溝形の転写が顕著となる。金属板材の板厚の１．９倍を超えると、冷媒が設計どおりの冷媒導入溝内へ導入されず冷却ムラが生じ、焼入れ硬度にムラが生じて強度が低下する。
また、上記クリアランスは、金属板材の板厚に対して、さらなる強度、寸法精度及び生産性の向上といった観点から、好ましくは１．１〜１．５倍である。
【００１３】
請求項３記載の金属板材の熱間プレス成形装置は、ダイスとパンチとを用いて、加熱された金属板材をプレス成形する装置であって、前記ダイスと前記パンチとのクリアランスを、前記金属板材の板厚の１．０〜１．９倍に設定し得ると共に、前記ダイスの成形面と前記パンチの成形面とのうち少なくとも一方の成形面に形成されかつ冷媒を導入する冷媒導入溝を備えることを特徴とする。
【００１４】
このような装置によれば、金型と被加工材との接触による接触抜熱効果及び冷媒による冷却効果によって被加工材の冷却速度が高められ、均一で所定の焼入れ硬度及び良好な寸法精度を有するプレス製品が得られる。それと共に、被加工材の型内保持時間の短縮及び金型への蓄熱抑制を実現でき、生産性を向上させることができる等の利点がある。
【００１５】
また、上記「冷媒導入溝」は、その形状、大きさ、構成は特に問わず、例えば、複数本の冷媒導入溝を所定間隔で並設して構成したり、１本あるいは複数本の冷媒導入溝を複数箇所で曲折して構成したりできる。また、冷却効率といった観点から、被加工材の側壁部に対応する成形面ではプレス方向に沿って設けることが好ましい。また、成形面の一部領域に設けることもできるが、均一な冷却といった観点から、成形面全域にわたって均等に設けることが好ましい。
さらに、上記冷媒導入溝は、請求項４に示すように、前記冷媒の流れる方向に垂直な断面における前記冷媒導入溝の溝幅の総和と、該冷媒導入溝を含む溝形成領域の幅との比率が０．１５〜０．７５であることが好ましい。より冷却効率を向上させることができるためである。
【００１６】
上記「比率」は、０．１５未満である場合には、冷媒による冷却効果は小さく、冷却時間の短縮及び金型の蓄熱抑制を十分に実現できない。０．７５を超えると、冷却効果は大きくなるが、溝幅が大きくなりすぎ、プレス製品にこの溝が転写され、製品外観が問題となる場合がある。
また、上記「比率」は、さらなる冷却効率の向上といった観点から、好ましくは０．２〜０．７である。
【００１７】
尚、上記クリアランスは、後述する実施態様に示すように、ダイスのパンチ挿通穴の内壁面とパンチの外壁面との間に形成されるクリアランスＣlwと，ダイスのパンチ挿通穴の底壁面とパンチの先端壁面との間に形成されるクリアランスＣlhとから構成することができる｛図１(ｂ)、図２参照｝。これらのうち、クリアランスＣlwは、上述の各範囲内で設定されるが、クリアランスＣlhは、パンチ底部でのしごき加工が不可能なことから、素材板厚をｔとすると、Ｃlh／ｔ≧１．０でなければならない。ただし、成形条件により、パンチ底の板厚が減少する場合もあるため、成形品のパンチ底板厚ｔ１は、ｔ１≦ｔとなるため、正確には、Ｃlh／ｔ１≧１．０となる。このようなクリアランス設定を行うことで、全面でより均一な所定の焼入れ硬度及び良好な寸法精度を有するプレス製品を得ることができるためである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の金属板材の熱間プレス成形方法では、クリアランスを保った状態で、被加工材を、金型との接触抜熱効果によって冷却し、強度及び寸法精度に優れたプレス製品を得ることができる。従って、例えば自動車部品の高強度化に対応しながら軽量化も実現でき、ひいては、自動車運転における燃費低減に貢献できる。
請求項２記載の金属板材の熱間プレス成形方法では、クリアランスを保った状態で、被加工材を、金型との接触抜熱効果及び冷媒冷却効果によって冷却し、強度及び寸法精度に優れたプレス製品を生産効率良く得ることができる。
【００１９】
請求項３記載の金属板材の熱間プレス成形装置では、強度及び寸法精度に優れたプレス製品を生産効率良く得ることができる。
請求項４記載の金属板材の熱間プレス成形装置では、請求項３記載の装置により得られる効果に加え、さらに生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施の態様により図面に従って具体的に説明する。
（実施態様１）
図１に示すように、熱間プレス成形装置１（以下、プレス成形装置１と記載する。）は、ダイス２と、このダイス２のパンチ挿通穴３に挿入し得るパンチ４と、ダイス２との間で金属板材２０を挟持する板押えホルダ６とを備えて構成される。このパンチ４は角柱状の外郭形状に形成され、先端壁面４ａと複数（４つ）の外壁面４ｂとを有している。また、ダイス２のパンチ挿通穴３は、パンチ４の外郭形状に対応して、底壁面２ａと複数（４つ）の内壁面２ｂとを有している。また、パンチ４は単動プレス機（図示せず）によって、上死点｛図１(ａ)参照｝と下死点｛図１(ｂ)参照｝とのストローク間で上下動可能とされている。
【００２１】
尚、上記プレス成形装置１は、単動プレス機によるクッション成形を模式的に示すが、複動プレス機で構成することもできる。また、上記プレス成形装置１によって成形されるプレス製品としては、ハット絞り成形による両側方が開口した開口型ハット製品２５｛図４(ａ)参照｝や、角筒絞り成形による閉口型製品２６｛図４(ｂ)参照｝等を挙げることができ、要は、縦断面Ｕ字状の底付き製品であればよい。また、上記パンチ４及びダイス２のパンチ挿通穴３の形状は特に問わず、所望するプレス製品の形状に合わせて、例えば、角柱、角錐、円柱、円錐等に適宜変更することができる。また、上記ダイス２、パンチ４及び板押えホルダ６の材質は特に問わないが、熱間強度の観点から熱間加工用のダイス鋼が好ましい。ただし、後述の熱間プレス成形における金型の温度上昇が２００℃以下の場合には、素材の熱伝導率が高く、金型への蓄熱が生じにくい冷間加工用のダイス鋼である方がよい場合がある。また、上記金属板材２０の材質としては、鋼、銅、アルミニウム等が挙げられる。
【００２２】
図１(ｂ)に示すように、上記パンチ４が下死点に位置するとき、パンチ外壁面４ｂとダイス２のパンチ挿入穴内壁面２ｂとの間にクリアランスＣlwが形成されると共に、パンチ先端壁面４ａとダイス２のパンチ挿入穴底壁面２ａとの間にクリアランスＣlhが形成される。クリアランスＣlwは、金属板材２０の板厚ｔ｛図１(ａ)参照｝の０．８〜１．９倍の範囲内で適宜所定の値に設定される。
【００２３】
次に、上述のように構成したプレス成形装置１による金属板材２０の熱間プレス成形方法について説明する。先ず、金属板材２０を雰囲気炉等の加熱装置（図示せず）で所定の温度（例えば、８００〜１０００℃）まで加熱する。次に、この加熱された金属板材２０を、プレス成形装置１まで搬送し、上死点に位置するパンチ４とダイス２との間の所定の成形位置に位置決めセットを行う｛図１(ａ)参照｝。その後、この状態よりパンチ４を移動させ、パンチ先端壁面４ａで金属板材２０を押圧ししつつ熱間プレス成形を行って、最終的にパンチ４を下死点とさせる｛図１(ｂ)参照｝。このとき、クリアランスＣlw，Ｃlhを保った状態で、被加工材２０Ａ全体が焼入れ終了温度（金属板材の材質が鋼の場合には、ｍｆ点に相当する。）に低下するまでの適正保持時間で被加工材２０Ａの型内保持を行う。
【００２４】
このような被加工材２０Ａの型内保持において、被加工材２０Ａ全面に対して金型（ダイス２、パンチ４及び板押えホルダ６）が直接接触し、この金型の接触による抜熱効果によって被加工材２０Ａの冷却速度が高められ、均一で所定の焼入れ硬度及び良好な形状性を有するプレス製品を得ることができる。
【００２５】
尚、上記熱間プレス成形方法において、金属板材２０が鋼材の場合には、被加工材２０Ａの表面にスケール被膜が発生し、このスケール被膜が固体潤滑機能を発現し、型かじりを防止することができる。ただし、脱落したスケールが金型上に堆積すると、プレス製品への押込み傷となって問題となるため、定期的に金型の清掃を行う必要がある。また、黒鉛系の潤滑剤を使用してもかまわない。
【００２６】
（実施態様２）
次に、図２，３において実施態様２について説明するが、この実施態様２で特徴的な構成はプレス成形装置に備えられた冷却機構及びクリアランス間隔であり、上述の実施態様１と略同様な構成部分は同一符号を付け重複した説明は省略する。
図２に示すように、このプレス成形装置１０は、ダイス２の成形面（底壁面２ａ、側壁面２ｂ及び板押え面２ｃ）全域にわたって所定間隔で並設した複数（５つ）の冷媒導入溝１１と、これら各冷媒導入溝１１に対して冷媒を供給、回収するための冷媒循環装置（図示せず）とを備えている。各冷媒導入溝１１は、導入口１２ａ及び排出口１２ｂを介して冷媒循環装置に配管連絡される。また、図３に示すように、各冷媒導入溝１１は、冷媒の流れる方向に直交する断面が略半円形に形成されている。そして、互いに隣接する複数（例えば、４つ）の冷媒導入溝におけるその断面の各溝幅Ｗ１〜Ｗ４の総和ΣＷｉ（ｉ＝１〜４）と、これら複数の冷媒導入溝１１を含む溝形成領域の幅Ｗとの比率ΣＷｉ／Ｗは０．１５〜０．７５の範囲内で適宜所定の値に設定されている。また、上記パンチ４が下死点に位置するとき、各クリアランスＣlw，Ｃlhは、金属板材２０の板厚ｔの１．０〜１．９倍の範囲内で適宜所定の値に設定される。
【００２７】
そして、このように構成されたプレス成形装置１０による金属板材２０の熱間プレス成形方法では、実施態様１と同様にして、加熱された金属板材２０を成形位置に位置決めセットし、パンチ４を下死点まで移動させる。このとき、クリアランスＣlw，Ｃlhを保った状態で、冷媒循環装置の作用によって冷媒が導入口１２ａを介して冷媒導入溝１１へ導入され、被加工材２０Ａの底壁部２０Ａａ、側壁部２０Ａｂ、フランジ部２０Ａｃに対して順次接触しつつ流れ、排出口１２ｂより排出される。そして、被加工材２０Ａ全体が焼入れ終了温度に低下するまでの適正保持時間で被加工材２０Ａの型内保持が行われる。
【００２８】
このような被加工材２０Ａの型内保持において、被加工材２０Ａに対して、金型（ダイス２、パンチ４及び板押えホルダ６）が直接接触し、さらに、冷媒導入溝１１を流れる冷媒が直接接触する。従って、金型による接触抜熱効果と共に冷媒による冷却効果によって被加工材２０Ａの冷却速度が極めて高められ、均一で所定の焼入れ硬度及び良好な寸法精度を有するプレス製品を得ることができる。さらに、被加工材２０Ａの型内保持時間を短縮することができると共に、量産時の金型への蓄熱を抑制することができ、プレス製品の生産性を向上することができる。
【００２９】
尚、上記冷媒導入溝１１は、ダイス２及びパンチ４の両方の成形面に設けて被加工材２０Ａの表裏両面を冷却するようにしてもよく、あるいは、パンチ４の成形面にのみ設けてもよい（図５参照）。また、１本あるいは複数本の冷媒導入溝１１を屈曲や湾曲して、平面形状を渦巻き状等で構成してもよい。また、冷媒導入溝１１の断面形状を多角形状としてもよい。また、上記冷媒としては、一般的には水であったり、合成材等を分散させた水溶液であったりすることが適当である。また、上記冷媒は、高温状態の被加工材と直接的に接触するため原則として不燃性のものがよい。さらに、被加工材２０Ａと化学反応が生じにくいものが好ましい。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
本実施例１は、被加工材の冷却を金型の接触抜熱効果で行うタイプであって、クリアランスＣlwを変更した際のプレス製品の強度、寸法精度及び生産性について検討したものである。また、本実施例１では、実施態様１で説明したプレス成形装置１（図１参照）を使用して、ハット絞り成形によりハット製品２５（図４(ａ)参照）を試作した例（後述する表１の実験例１〜１０）を示す。
また、金属板材２０として、冷延鋼材：３００ｍｍ×８０ｍｍ×１．２ｍｍ（板厚ｔ）を用いた。また、上記プレス成形装置１において、ダイス幅：８０ｍｍとし、ダイス及びパンチ肩幅：１０ｍｍとした。また、パンチ幅及び成形深さを変更して、クリアランスＣlwを絶対値０．８〜２．４ｍｍの範囲内で変更し、クリアランスＣlhは絶対値１．２ｍｍで固定した。特に、実験例１，２は、クリアランスＣlwを冷延鋼材の板厚ｔの０．８倍未満とした例である。また、実験例３〜９は、クリアランスＣlwを板厚ｔの０．８〜１．９倍とした例である。また、実験例１０は、クリアランスＣlwを板厚ｔの１．９倍を超える例である。これら実験例１〜１０の各クリアランスＣlwの具体的な値を表１に示す。
尚、潤滑剤としてグラファイト系潤滑剤を用いた。また、ダイス２と板押えホルダ６との間のクッション圧は９．８ｋＮとした。
【００３１】
【表１】
2006272463.tif 000003
【００３２】
上記ハット製品２５の成形手順として、先ず、冷延鋼材２０を雰囲気炉内で約９５０℃まで加熱した。次に、この加熱された鋼材を、プレス成形装置１まで搬送し、パンチ４とダイス２との間の成形位置にセットした。その後、鋼材２０の温度が９００℃以上の状態で、パンチ４とダイス２で熱間プレス成形を行い、そのパンチ４の下死点において、クリアランスＣlw，Ｃlhを保った状態で、被加工材２０Ａ全体が焼入れ終了温度（ｍｆ点）に低下するまでの適宜保持時間で被加工材２０Ａの型内保持を行った。その後、離型してハット製品２５を取り出した。
【００３３】
そして、得られたハット製品２５の評価方法として、硬度、形状、表面損傷、適正保持時間及び型温度差を用いた。この方法及び評価基準は、ハット製品２５の側壁部及び底壁部の硬度を測定し、所定の硬度以上であれば良好（○）とし、所定の硬度未満であったり、各壁部において硬度のムラがあった場合には不良（×）とした。これら各壁部の硬度の良好，不良の判断を強度の評価指標とした。
また、ハット製品２５の側壁部及び底壁部を目視観察し、熱歪みによる大きなうねり状のしわの発生の有無によって、形状の良好、不良を決定した。また、ハット製品２５の側壁部を目視観察し、型かじりによる顕著なかじり傷の発生の有無によって、表面損傷の良好、不良を決定した。これら表面形状及び表面損傷の良好，不良の判断を寸法精度の評価指標とした。
また、金型内に保持された被加工材２０Ａの各部温度を熱電対により測定し、最も冷却の遅い部分が焼入れ終了温度（ｍｆ点）を切るまでの時間を測定し、適正保持時間とした。尚、計測時間が鋼板の臨界冷却速度を下回る場合には、適正保持時間無しと判断した。また、成形を開始してから３０秒後の被加工材２０Ａの側壁部に対応する金型表面温度を接触式の表面温度計にて計測し、成形前後の型温度差とした。また、適正保持時間無しのものは、被加工材２０Ａに３０秒間の型内保持を行って型開きした直後に測定した金型表面温度を型温度差とした。上記適性保持時間及び型温度差の値を生産性の評価指標とした。
これらの結果を表１に示す。
【００３４】
表１の結果によれば、実験例１，２は、クリアランスＣlwを冷延鋼材の板厚ｔに対して０．８倍未満としてあるので、ハット製品２５の側壁部は所定の焼入れ硬度を有していた。しかし、ハット製品２５には、金型への強度のしごき加工に起因する表面形状不良が生じ、また、線状の多数の擦り傷が表面損傷として確認され、連続成形時の大規模な型かじりの発生が懸念される。
【００３５】
また、実験例３〜９は、クリアランスＣlwを板厚ｔの０．８〜１．９倍としてあるので、ハット製品２５の側壁部及び底壁部は所定の焼入れ硬度を有していた。また、ハット製品２５の表面には、しわや擦り傷がほとんど確認されなかった。
【００３６】
また、実験例１０は、クリアランスＣlwを板厚ｔの１．９倍を超える値としてあるので、金型と被加工材との接触がほとんどなくなり、側壁部及び底壁部は所定の焼入れ硬度を有していなかった。また、ハット製品２５の表面には、大きなうねり状のしわが確認された。
尚、実験例１〜１０では、適正保持時間は比較的長く、かつ、型温度差も比較的高い値を示した。
【００３７】
以上より、実験例１，２では、ハット製品２５の寸法精度の点で劣っており、その生産性も低いため、総合評価として実用上問題があると言える。また、実験例１０では、ハット製品２５の強度及び寸法精度の点で劣っており、その生産性も低いため、総合評価として実用上問題があると言える。これに対して、実験例３〜９では、その生産性についてはやや劣っているが、ハット製品２５の強度及び寸法精度が優れており、総合評価として実用上好ましいと言える。
【００３８】
（実施例２）
本実施例２は、被加工材の冷却を、金型の接触抜熱効果に加え冷媒の冷却効果によって行うタイプである。そして、クリアランスＣlw及び溝幅比を夫々変更した際のプレス製品の強度、寸法精度及び生産性について検討したものである。また、本実施例２では、実施態様２で説明したプレス成形装置１０（図２参照）を使用して、ハット絞り成形によってハット製品２５（図４(ａ)参照）を試作する例（表１の実験例１１〜２７）を示す。
実験例１１〜２０では、冷媒導入溝１１の溝幅比ΣＷｉ／Ｗを所定の値：０．５とし、クリアランスＣlwを絶対値０．８〜２．４ｍｍの範囲内で変更し、クリアランスＣlhを絶対値１．２ｍｍで固定した。特に、実験例１１〜１３は、クリアランスＣlwを冷延鋼材の板厚ｔの１．０倍未満とした例である。また、実験例１４〜１９は、クリアランスＣlwを板厚ｔの１．０〜１．９倍とした例である。また、実験例２０は、クリアランスＣlwを板厚ｔの１．９倍を超える値とした例である。
また、実験例２１〜２７では、冷媒導入溝１１の溝幅比ΣＷｉ／Ｗを０．１〜０．８の範囲内で変更し、クリアランスＣlw，Ｃlhを所定の絶対値１．２ｍｍに固定した。特に、実験例２１は、溝幅比を０．１５未満とした例である。また、実験例２２〜２６は、溝幅比を０．１５〜０．７５とした例である。また、実験例２７は、溝幅比を０．７５を超える値とした例である。
これら各実験例１１〜２７におけるクリアランスＣlw及び溝幅比の具体的な値は表１に示す。
【００３９】
上記ハット製品２５の成形手順として、実施例１と同様にして、加熱された鋼材を、プレス成形装置１０のパンチ４とダイス２とで熱間プレス成形を行い、そのパンチ４の下死点において、クリアランスＣlw，Ｃlhを保った状態で、冷媒導入溝１１へ冷媒を導入する。そして、この冷媒導入溝１１内を流れる冷媒が、被加工材２０Ａの底壁部２０Ａａ、側壁部２０Ａｂ、フランジ部２０Ａｃを順次冷却していき、被加工材２０Ａ全体が焼入れ終了温度（ｍｆ点）に低下するまでの適正保持時間で被加工材２０Ａの型内保持を行い、その後、離型してハット製品２５を取り出した。
尚、冷媒は水道水とし、その流量を溝幅比に関係なく０．５Ｌ／ｍｉｎとした。また、金属板材の材質、ダイス及びパンチの各寸法値等や、プレス製品の評価基準等は実施例１と同じものを用い、その結果を表１に示す。
【００４０】
表１の結果によれば、実験例１１〜１３は、クリアランスＣlwを冷延鋼材の板厚ｔに対して１．０倍未満としてあるので、側壁部は所定の焼入れ硬度を有していたが、ハット製品２５には、金型への強度のしごき加工に起因する形状不良が生じ、さらに線状の多数の擦り傷として表面損傷が確認された。
【００４１】
また、実験例１４〜１９は、クリアランスＣlwを板厚ｔの１．０〜１．９倍としてあるので、側壁部及び底壁部は所定の焼入れ硬度を有していた。また、ハット製品２５の表面には、しわや擦り傷がほとんど確認されていない。
【００４２】
また、実験例２０は、クリアランスＣlwを板厚の１．９倍を超える値としてあるので、側壁部及び底壁部は焼入れ硬度にムラが有った。また、ハット製品２５の表面には、大きなうねり状のしわが確認された。
尚、上記実験例１１〜２０では、実験例３〜９に比べ、適正保持時間が短く、かつ、型温度差も低い値を示した。
【００４３】
以上より、実験例１１〜１３では、ハット製品２５の寸法精度の点で劣っており、総合評価として実用上問題があると言える。また、実験例２０では、ハット製品２５の強度及び寸法精度の点で劣っており、総合評価として実用上問題があると言える。これに対して、実験例１４〜１９では、ハット製品２５の強度及び寸法精度が優れており、さらに生産性も大幅に向上でき、総合評価として実用上極めて好ましいと言える。
【００４４】
また、実験例２１は、溝幅比を０．１５未満としてあるので、側壁部及び底壁部は所定の焼入れ硬度を有していた。また、ハット製品２５の表面には、しわや擦り傷がほとんど確認されなかった。また、実験例３〜９に比べ、適正保持時間及び型温度差は略同じ値を示した。以上より、実験例２１では、ハット製品２５の強度及び寸法精度の点で優れているが、生産性についてはやや劣っているため、総合評価として実用上問題がない程度と言える。
【００４５】
また、実験例２２〜２６は、溝幅比を０．１５〜０．７５としてあるので、側壁部及び底壁部は所定の焼入れ硬度を有していた。また、ハット製品２５の表面には、しわや擦り傷がほとんど確認されなかった。さらに、実験例３〜９，２１に比べ、適正保持時間は短く、かつ、型温度差も低い値を示した。以上より、実験例２２〜２６では、ハット製品の強度及び寸法精度点で優れ、さらに、生産性も大幅に向上でき、総合評価として実用上極めて好ましいと言える。
【００４６】
また、実験例２７は、溝幅比を０．７５を超える値としてあるので、側壁部及び底壁部は所定の焼入れ硬度を有していたが、ハット製品２５の表面には、底壁部に冷媒導入溝１１の転写が確認された。また、実験例３〜９，２１に比べ、適正保持時間は短く、かつ、型温度差も低い値を示した。以上より、実験例２７では、ハット製品の強度の点で優れ、しかも、その生産性を大幅に向上できるが、寸法精度の点でやや劣っているため、総合評価として実用上問題がない程度と言える。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施態様１の熱間プレス成形装置を説明するための説明図であり、（ａ）はパンチが上死点である状態を示し、（ｂ）はパンチが下死点である状態を示す。
【図２】実施態様２の熱間プレス成形装置を説明するための説明図である。
【図３】図２のIII−III線断面拡大図である。
【図４】プレス製品を説明するための説明図であり、（ａ）は閉口型のプレス製品を示し、（ｂ）は開口型のプレス製品を示す。
【図５】冷媒導入溝の他の例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１；熱間プレス成形装置、２；ダイス、４；パンチ、１１；冷媒導入溝、２０；金属板材、Ｃlw，Ｃlh；クリアランス、ΣＷｉ；冷媒導入溝の溝幅の総和、Ｗ；溝形成領域の横幅、比率；ΣＷｉ／Ｗ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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