(57)【要約】　　　（修正有）【課題】高い機械強度と優れたプレス成形性を両立するための高温プレス成形に使用する加熱成形用鋼板の加熱方法及びプレス方法を提供する。【解決手段】被加熱材を金属帯７の状態のまま所定の長さの範囲を加熱できるよう調整された給電装置２より金属帯に直流又は交流を印加することにより金属帯を所定の温度まで加熱し、プレス機３にて成形、焼き入れ及びブランキングを行うことを特徴とした生産性の優れた金属帯の高温プレス方法。前記給電装置が導電性の材質からなるロールであることを特徴とするのが望ましい。更に、上記加熱方式に替えて、被加熱材を金属帯の状態のまま所定の長さの範囲を加熱できるよう配置されたコイルにより誘導加熱方式で金属帯を所定の温度まで加熱することも好ましい。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱材を金属帯の状態のまま所定の長さの範囲を加熱できるよう調整された給電装置より金属帯に直流又は交流を印加することにより金属帯を所定の温度まで加熱し、プレス機にて成形、焼き入れ及びブランキングを行うことを特徴とした生産性の優れた金属帯の高温プレス方法。
【請求項２】
前記給電装置が導電性の材質からなるロールであることを特徴とする請求項１に記載の生産性に優れた金属帯の高温プレス方法。
【請求項３】
金属帯の高温プレス方法であって、被加熱材を金属帯の状態のまま所定の長さの範囲を加熱できるよう配置されたコイルにより誘導加熱方式で金属帯を所定の温度まで加熱し、プレス機にて成形、焼き入れ及びブランキングを行うことを特徴とした生産性の優れた金属帯の高温プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯をプレス成形する方法に関し、高い機械強度と優れたプレス成形性を両立するための高温プレス成形に使用する加熱成形用鋼板の加熱方法及びプレス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱間、例えば６００℃以上において成形と同時に金型内で焼き入れを行うことにより高強度成形品を得る高温プレス成形では、予め所定のサイズにブランキングした金属板をハースローラ雰囲気加熱炉や特許文献１に開示されているように、ブランキングされた金属板の両端に電極を取り付け、該電極の間に電流を印加してジュール熱による加熱が行われてきた。
【０００３】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開２００２−１８５３１号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、予めブランキングされた金属板をハースローラ雰囲気加熱炉で加熱、搬送するには該金属板がハースロールから脱落することを防止するために、ハースロールのピッチを小さくする必要があり、設備コストが高額になる。また、予めブランキングされた金属板の両端に電極を取り付け、ジュール熱で加熱する方法においては、該ブランク板の断面積が電流の流れる方向において一様でない場合は、金属板内での電流の流れに不均一さを生じ、加熱が不均一になり機械的特性が成形部品内でバラツキを生じるといった問題があった。
ここに、本発明の目的は、高い機械強度と優れたプレス成形性を両立する高温プレスにおいて、被加熱金属を均一に加熱し、機械的特性を均一化可能な高温プレス方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明では被加熱材を金属帯の状態のままプレス機内もしくはプレス機近傍において、所定の長さの範囲を加熱できるよう調整された給電装置より金属帯に直流又は交流を印加することにより金属帯を所定の温度まで加熱し、プレス機にて成形、焼き入れ及びブランキングを行う高温プレス方法を提案する。すなわち、本発明は次の通りである。
（１）金属帯の高温プレス方法であって、被加熱材をコイルの状態のまま所定の長さの範囲を加熱できるよう調整された給電装置より金属帯に直流又は交流を印加することにより金属帯を所定の温度まで加熱し、プレス機にて成形、焼き入れ及びブランキングを行うことを特徴とした高温プレス方法。
【０００６】
（２）前記給電装置が導電性の材質からなるロールであることを特徴とする上記（１）に記載の高温プレス方法。
（３）金属帯の高温プレス方法であって、被加熱材を金属帯の状態のまま所定の長さの範囲を加熱できるよう配置されたコイルにより誘導加熱方式で金属帯を所定の温度まで加熱し、プレス機にて成形、焼き入れ及びブランキングを行うことを特徴とした高温プレス方法である。
【０００７】
本発明によれば、被加熱材を金属帯の状態で通電によりジュール熱で加熱するため、電流の流れる方向で常に断面積が一定となるので加熱時の温度の均一性に優れる。また、誘導加熱を利用した加熱方式の場合、板端部の過加熱が問題となる場合が多いが、本発明では金属帯を成形・ブランキングする際において予め過加熱部が成形部品に使用されないよう金属帯の幅を調整することで、製品となる部位の温度の均一性が確保できる。
【０００８】
さらに、本発明における加熱方法では被加熱材の加熱時のみ、つまり間欠的に通電すればよく、例えばプレス機のトラブル等で加熱、成形を中断する場合においても過加熱による不良品の発生を最小限におさえることが出来る。さらには、本発明による成形方法においては金属帯の状態で加熱し、プレス機内で成形、焼き入れ及びブランキングを行うので、複雑な形状に予めブランキングされた金属板を加熱するための給電位置の調整等が不要となり生産性の向上が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図示例とともに説明する。図１は、本発明の高温プレスの加熱、成形、ブランキング装置の一つの実施の形態を説明するための図である。本発明にかかる加熱・成形・ブランキング装置は図１に例示する通り、アンコイラ１、加熱用給電装置２，２′、プレス機３、金型４、温度センサ５、搬送装置６、金属帯７、保温カバー８から構成される。図示例はプレス機内にセットされる金型が一つの場合の図であるが、金属帯の幅方向に複数の金型を設置し、同時に複数の部品の成形を行ってもよい。また、図示例は金属帯の搬送装置６をプレス機の下流側に設置している例を示しているが、アンコイラ１と加熱用給電装置２，２′の間に金属帯７のフィード装置を設置してもよい。
【００１０】
図２は、請求項２記載の高温プレスの加熱、成形、ブランキング装置の一つの実施の形態を説明するための図であり、加熱用給電装置２，２′が導電性の材質からなるロールにより形成される。また、加熱用給電装置２，２′は金属帯への給電装置としての機能のみならず、金属帯のフィード装置としての機能を兼ねてもよい。
【００１１】
ここで、図１を参照し本発明による加熱・成形・ブランキング方法を説明する。最終製品のサイズに応じてスリットされた金属帯７がアンコイラ１より払い出される。次いで、金属帯７は、予め最終部品長さに応じて加熱長を調整された加熱用給電装置２，２′で拘束され図示されない直流又は交流電源を用いて加熱される。金属帯７の温度は、温度センサ５により管理され、所定の温度に加熱、保持された後加熱用給電装置２，２′による拘束を解かれ搬送装置６により速やかにプレス機３に設置された金型４の位置に送られる。プレス機３により所定の形状に加工・ブランキングされた被加工材は、図示されない製品搬送装置により金型から取り外され、次の工程へと移動する。
【００１２】
保温カバー８は本発明においては必須の設備ではないが、加熱された金属帯からのふく射熱による作業環境の悪化や、ふく射による熱ロスを最小限におさえ、加熱に要する電力コストを低減させる上で設置することが望ましい。また、この時、被加熱材である金属帯が例えば冷延鋼板のように容易に酸化される場合、保温カバー内の加熱雰囲気を窒素等の非酸化性雰囲気とし、加熱により生成するスケールを抑制することも可能である。加熱される金属帯は耐酸化性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金をめっきした鋼板とするのが望ましい。
【００１３】
また、図３のように加熱用給電装置２，２′をプレス機３を挟んで対向させ、プレス機３内で金属帯７を加熱させることも可能である。但し、その場合は加熱により金属帯７が熱膨張し、重力により垂れ下がり、金型４と接触する危険性があるため、加熱用給電装置２，２′により金属帯７が塑性変形しない範囲で金属帯７に張力を付与する必要がある。
【００１４】
また、図４のように加熱手段として誘導加熱方式を用いても、過加熱となる板端部が製品とならないように、予め金属帯の幅を広げておくことで、温度の不均一さに起因した製品の硬度不足を防止する。誘導加熱の方式は特に限定されるものではないが、加熱温度が９５０℃程度とキューリー点以上の温度域まで加熱することから、誘導電流により発生する磁束が金属帯の表裏を貫くように発生するＴｒａｎｓｖｅｒｓ　Ｆｌｕｘ方式であることが望ましい。
【００１５】
【実施例】
本実施例では、図３に示すプレス装置を用いて高温プレスを行った。被加熱材である金属帯は質量比で０．２％の炭素を含む冷延鋼板を用いた。冷延鋼板のサイズとしては、板厚１．２ｍｍ、板幅は予め３００ｍｍにスリットした。また、従来技術の例として前記冷延鋼板を図５に示すような形状にブランキングしたものも実験に使用した。本発明における加熱・成形は以下の手順により行った。アンコイラより払い出された金属帯を搬送装置により加熱用給電装置の位置に移動させ、加熱用給電装置であるロールで拘束する。この後、交流電源により通電し、金属帯の温度が９５０℃になるまで加熱した。その後通電を終了し、加熱用給電装置であるロールによる拘束を解いた後、プレス機を作動させ、成形を開始し、プレスの下死点において３０秒保持し焼き入れを行った。また、加熱温度の均一性の評価を目的に、上記方法と同様に金属帯を通電により加熱した後、プレスを行わずに金属帯の温度を測定した。
【００１６】
従来技術における加熱・成形は以下の手順で行った。人手により図５に示すような形状にブランキングした冷延鋼板を加熱用給電装置の位置に移動させ、加熱用給電装置であるロールで拘束する。この後、交流電源により通電し、金属帯の温度が９５０℃になるまで加熱した。その後通電を終了し、加熱用給電装置であるロールによる拘束を解いた後、プレス機を作動させ、成形を開始し、プレスの下死点において３０秒保持し焼き入れを行った。また、本発明の際と同様に加熱後の温度測定を実施した。
【００１７】
図６（ａ）は本発明例で加熱した場合の金属帯の温度分布（等温線）を示す図であり、図６（ｂ）は従来技術で加熱した場合のブランク材の温度分布を示す図である。図６（ａ）では成形・ブランキングされる部位における最高温度と最低温度の差が１０℃以下であり、成形・ブランキング後の部品の硬度も±５％以内の範囲であり、良好な部品が得られた。一方、図６（ｂ）のように電流の流れる方向にブランク板の断面積が異なる材料では、最高温度と最低温度の差が５０℃にも達し、成形後の部品の硬度も大きくバラツキ実用に耐えられない結果となった。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明では高温プレスにおける被加熱材の加熱方法として、被加熱材の形状を金属帯の状態で通電加熱を行い、プレス機において成形・ブランキングを行うことで、複雑な部品形状であっても均一な加熱が可能となり、製品の品質を著しく向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の構成例を示す図である。
【図５】従来技術での加熱に用いたブランクされた金属板の形状を示す図である。
【図６】加熱直後の被加熱材の温度分布を示す図であり、（ａ）は本発明例であり、（ｂ）は比較の従来技術の例である。
【符号の説明】
１　アンコイラ
２，２′　加熱用給電装置
３　プレス機
４　金型
５　温度センサ
６　搬送装置
７　金属帯
８　保温カバー
９　誘導コイル
【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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【図６】
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