(57)【要約】【課題】鋼板製ハット型プレス成形品およびその高周波焼入れ方法において、鋼板の高強度を確保しつつ、他方でフランジにおける熱ひずみの発生を抑止して被取付部材に対する取付精度を向上させる。【解決手段】断面コ形状をなす鋼板本体１の両側面Ｂ下縁からＬ状に曲げ延びる取付用フランジ２を有するハット型に、鋼板をプレス成形した長尺なプレス成形品Ｗを用い、鋼板本体１の折曲コーナ部１ａを形成する上面Ｈと側面Ｂのうちの上面Ｈに、折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入強化部ｈを形成するとともに、側面Ｂには、折曲コーナ部１ａの角縁から縦幅４０ｍｍの領域に幅広な焼入強化部ｂをほぼ全長にわたって形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を用いて、断面コ形状をなす鋼板本体と、その鋼板本体の両側面下縁からＬ状に曲げ延びる取付用フランジを有するハット型にプレス成形した長尺なプレス成形品であって、
前記鋼板本体の折曲コーナ部を形成する上面と側面のうちの上面に、折曲コーナ部の角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入強化部が形成され、側面には、前記折曲コーナ部の角縁から縦幅４０ｍｍの領域に焼入強化部がほぼ全長にわたって形成されてなる、鋼板製ハット型プレス成形品。
【請求項２】
断面コ形状をなす鋼板本体の両側面下縁からＬ状に曲げ延びる取付用フランジを有するハット型に、鋼板をプレス成形した長尺なプレス成形品を用い、前記鋼板本体の折曲コーナ部を形成する上面と側面のうちの上面に、折曲コーナ部の角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入強化部を形成するとともに、側面には、折曲コーナ部の角縁から縦幅４０ｍｍの領域に焼入強化部をほぼ全長にわたって形成する、鋼板製ハット型プレス成形品の高周波焼入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車部材などに使用される高強度プレス成形品で、その中でも、特に車体本体等に対し溶接などで取り付けるため取付用にフランジを有する鋼板製ハット型のプレス成形品およびその高周波焼入れ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車ボディ等のメンバー類のようなプレス成形品には、鋼板をプレス成形した後で、特に強度が必要な部位に、高周波レーザを照射したり高周波電流を印加したりして焼入れ強化を施す技術が既に開示されている。
【０００３】
一方、そのような鋼板製プレス成形品の中には、特に車体本体等の被取付部材に対し溶接などで取り付けるために、鋼板本体を断面コ形状に曲げ成形すると共に、その鋼板本体の両側面下縁からＬ状に曲げ延ばして取付用フランジを成形した全体にハット型で長尺なプレス成形品がある。従来、このハット型の鋼板製プレス成形品についても、同様に、強度が必要な特定の部位に高周波焼入れを施して強化する技術が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２６３１９号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】
特開平１１−１５２５４１号公報（第２頁、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した鋼板製ハット型プレス成形品は、被取付部材の所定部位に精度よく取り付けるために、特にフランジが、被取付部材と接合する取付面を変形させないで精度よく成形されることが要求される。
【０００６】
ところが、上述した従来の高周波焼入れ方法には、確かに高周波焼入れによってハット型プレス成形品の対衝撃吸収エネルギーなど鋼板強度が高められる技術は示されているが、高周波焼入れ時に発生する熱ひずみの問題に対し、特に配慮した構成は、何ら示されていない。そのため、従来、ハット型プレス成形品には、高周波焼入れ時に熱ひずみを発生しやすく、とりわけフランジ部分での熱ひずみによる精度悪化が避けられないという重要な問題があった。その結果、従来のハット型プレス成形品には、高周波焼入れ時に、熱ひずみ量を見込んだ予ひずみを付与することが不可欠であるが、この予ひずみを付加するポイントとひずみ量の適確な設定は困難であり、結局、フランジ部分での精度悪化が避けられないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、鋼板製ハット型プレス成形品およびその高周波焼入れ方法において、鋼板の高強度を確保しつつ、他方でフランジ部分での熱ひずみの発生を抑止して被取付部材に対する取付精度を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波加熱処理を施して焼入れ強化することにより、鋼板製ハット型プレス成形品の耐衝撃吸収エネルギーを高めて所望強度を確保しつつ、他方で、特にフランジ部分における熱ひずみの発生を抑止する手段を鋭意研究を重ねた結果、ハット型にプレス成形された鋼板部材の特に側面部位で幅広に高周波焼入れ強化することにより、フランジでの熱ひずみの発生を効果的に抑止することに成功したものであり、ひいてはフランジの被取付部材に対する取付精度を著しく向上させることができるものである。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明による鋼板製ハット型プレス成形品は、たとえば以下に図面を用いて説明する実施の形態に示すとおり、鋼板を用いて、断面コ形状をなす鋼板本体１と、その鋼板本体１の両側面Ｂ下縁からＬ状に曲げ延びる取付用フランジ２を有するハット型にプレス成形した長尺なプレス成形品Ｗにおいて、前記鋼板本体１の折曲コーナ部１ａを形成する上面Ｈと側面Ｂのうちの上面Ｈに、折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入強化部ｈが形成され、側面Ｂには、折曲コーナ部１ａの角縁から縦幅４０ｍｍの領域に焼入強化部ｂがほぼ全長にわたって形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明による鋼板製ハット型プレス成形品の高周波焼入れ方法は、たとえば以下に図面を用いて説明する実施の形態に示すとおり、断面コ形状をなす鋼板本体１の両側面Ｂ下縁からＬ状に曲げ延びる取付用フランジ２を有するハット型に、鋼板をプレス成形した長尺なプレス成形品Ｗを用い、前記鋼板本体１の折曲コーナ部１ａを形成する上面Ｈと側面Ｂのうちの上面Ｈに、折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入強化部ｈを形成するとともに、側面Ｂには、折曲コーナ部１ａの角縁から縦幅４０ｍｍの領域に焼入強化部ｂをほぼ全長にわたって形成することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１および図２は、本発明の高周波焼入れ方法によって焼入れ強化された鋼板製ハット型プレス成形品の一例を示す。図示実施の形態では、焼入れ対象とするプレス成形品Ｗとして、例えば自動車部材のワークであって車体本体に取り付けるリアメンバーを例示して説明する。
【００１３】
プレス成形品Ｗは、薄鋼板を用いて、断面コ形状をなす鋼板本体１と、鋼板本体１における両側面Ｂの下縁からＬ状に曲げ延びる取付用フランジ２とからなるハット型に、プレスで成形されてなる。なお、使用する薄鋼板の種類としては、熱延鋼板、冷延鋼板、めっき鋼板など、焼入れ可能ないずれの鋼鈑であってもよい。めっき鋼鈑としては、溶融亜鉛めっき鋼鈑、電気亜鉛めっき鋼鈑などの各種表面処理を施した鋼鈑を使用することができる。
【００１４】
さらに、図示プレス成形品Ｗは、鋼板本体１の、次のような特定部位に高周波焼入れによって焼入強化部が形成されてなる。すなわち、鋼板本体１には、折曲コーナ部１ａを形成する上面Ｈと側面Ｂのうちの上面Ｈに、折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入強化部ｈが形成されると共に、側面Ｂには、折曲コーナ部１ａの角縁から縦幅４０ｍｍの領域に焼入強化部ｂが形成されている。これら焼入強化部ｈ・ｂは、鋼板本体１の長さ方向にほぼ全長にわたって形成されてなる。
【００１５】
したがって、図示プレス成形品Ｗは、鋼板本体１の上面Ｈに折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域だけでなく、併せて側面Ｂに縦幅４０ｍｍの領域に渡って焼入れ強化部ｂを形成することにより、全体に耐衝撃吸収エネルギーを高めて鋼板強度が向上すると共に、加えて、側面Ｂが幅広に焼入れ強化されることによって側面Ｂでの立壁強度が増大し、その結果、該側面Ｂと直交するフランジ２において、特に熱ひずみの発生が抑止され、この熱ひずみによってフランジ２が変形するのを防止する。
【００１６】
こうして焼入れ強化されたプレス成形品Ｗは、その長手開口４を塞ぐようにフランジ２を被取付部材の車体本体３側にスポット溶接し、図示省略するが、長さ方向両端に端板を固着して組み付ける。このとき、フランジ２は、その歪みのない取付面において被取付部材３上に精度よく溶接して取り付けることができる。
【００１７】
さて、図示プレス成形品Ｗを、本発明の高周波焼入れ方法により焼入れ強化するときは、図示省略するが、高周波電流の印加コイルと、冷却水等の冷却剤を噴射する冷却ジャケットと、プレス成形品Ｗをワークとして位置決めセットする防水処理済みのセット治具などを備えた、薄板用高周波焼入れ設備を使用する。この高周波焼入れ設備は、２台のロボットアームで印加コイルと冷却ジャケットを保持し、セット治具上にセットしたプレス成形品Ｗの長手方向に移動焼入れする構造になっている。印加コイルは、トランスを介して一方のロボットアームで保持する。そして、プレス成形品Ｗは、冷却水の排水に配慮し、長手方向一端を所定角度だけ高く傾けて、長手開口４を下向きにセット治具上にセットする。
【００１８】
しかる後、ロボットで印加コイルをプレス成形品Ｗに対し、例えば２ｍｍのギャップをあけて、下方から上方に向け長さ方向に所定速度で移動し、印加コイルで高周波の誘導起電流を発生させて、プレス成形品Ｗの所定焼入れ部位を設定温度（例えば１０００℃）に加熱する。すなわち、鋼板本体１の上面Ｈには、折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域を加熱すると共に、一方で、側面Ｂには、折曲コーナ部１ａの角縁から縦幅４０ｍｍの領域を加熱する。
【００１９】
このとき、加熱温度は、熱電対で測定する。ロボット移動速度は、焼入強化部ｈでは、例えば１５〜２５ｍｍ／ｓｅｃに制御する一方、比較的幅広い焼入強化部ｂでは、電源容量不足に配慮し、例えば７ｍｍ／ｓｅｃの速度に制御する。そして、上面Ｈと側面Ｂの所定焼入領域がそれぞれ設定温度１０００℃にまで加熱されると、印可コイルへの電源供給を停止する一方、冷却ジャケットから冷却剤をプレス成形品Ｗに噴射して急激に冷却させる。そして、折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入強化部ｈを形成し、これに対し側面Ｂには、折曲コーナ部１ａの角縁から縦幅４０ｍｍの領域に幅広な焼入強化部ｂを、それぞれ共にほぼ全長にわたって形成する。これにより、プレス成形品全体に耐衝撃吸収エネルギーを高めて鋼板強度が向上すると共に、加えて、側面Ｂが幅広に焼入れ強化されることによって側面Ｂでの立壁強度が増大し、その結果、該側面Ｂと直交するフランジ２において、特に熱ひずみの発生が抑止される。
【００２０】
上述した図示実施の形態では、焼入れ対象とするプレス成形品Ｗとして、車体本体３に取り付けるリアメンバーの例を示したが、本発明は、取付用フランジを有するハット型プレス成形品であれば、メンバー類などの自動車部材に限らず、高強度が必要なその他のプレス成形品に対して広く適用することができる。
【００２１】
【実施例】
次に、以下に示す実施例に基づいて、本発明を更に詳細にかつ具体的に説明する。
【００２２】
（１）試験材の作製
引張強度４４０ＭＰａ級のはだか鋼鈑および溶融亜鉛めっき鋼鈑（各鋼板の板厚１．２ｍｍ、長さ４８０ｍｍ）を用いて、上記図１に示すようにハット型にプレス成形した後、プレス成形品Ｗを、上述した薄板用高周波焼入れ設備により、焼入温度を所定の１０００℃に設定して移動焼入れを実施する。そして、上記鋼板本体１の上面Ｈに、折曲コーナ部１ａの角縁から横幅２０ｍｍの領域に焼入れ強化部ｈを形成し、側面Ｂに、折曲コーナ部１ａの角縁から縦幅４０ｍｍの幅広な領域に焼入れ強化部ｂを形成した、側面４０ｍｍ焼入れの第１試験材を作製した。一方、比較のため、上記と同じ焼入れ対象のハット型プレス成形品Ｗに対し、上面Ｈおよび側面Ｂに、折曲コーナ部１ａの角縁から同じ幅２０ｍｍの領域に焼入れ強化部を形成した、側面２０ｍｍ焼入れの第２試験材を作製した。
【００２３】
（２）特性の評価
側面４０ｍｍ焼入れの第１試験材および側面２０ｍｍ焼入れの第２試験材について、▲１▼鋼板本体での硬度（引張強度）を測定し、併せて、▲２▼前記フランジ面部での熱ひずみ発生量を測定し、各々の試験材につき、鋼板強度（対衝撃吸収エンルギー）および変形度（フランジ面精度）の評価を以下のように行った。
▲１▼鋼板強度は、ビッカース硬度試験機を用いて、焼入れ強化部から熱影響部、母材までの硬度変化を測定し、引張強度（ＭＰａ）に換算して評価した〔図３（ａ）参照〕。測定範囲は、図３（ｂ）でも示すように、鋼板本体１の上面Ｈおよび側面Ｂの折曲コーナ部１ａから、各々１６ｍｍの範囲とした。その結果、焼入れ無しの場合の引張強度を４４０ＭＰａとすると、これに対し、移動焼入速度が１５ｍｍ／ｓｅｃ、２０ｍｍ／ｓｅｃ、２５ｍｍ／ｓｅｃの場合において、略１３００ＭＰａ（約４００ＨＶ０．５）の数値が得られた。
【００２４】
▲２▼フランジ２における熱ひずみ発生量は、その合わせ面部の変化量をテーパゲージを使用して測定し、イ）側面４０ｍｍ焼入れのはだか鋼鈑の場合と、ロ）側面４０ｍｍ焼入れの溶融亜鉛めっき鋼鈑の場合と、ハ）それら側面４０ｍｍ焼入れの平均をとった場合と、側面２０ｍｍ焼入れのはだか鋼鈑の場合について、それぞれ値をとって比較評価した。測定範囲は、長さ８０〜４００ｍｍの長さ範囲とした。その結果、焼入れ前の熱ひずみを０ｍｍとすると、側面Ｂでの焼入れ幅を４０ｍｍに広げた場合、側面焼入れ幅２０ｍｍの場合と比較し、はるかに熱ひずみ量の発生が少なく、ほとんど焼入れ前と同等の数値となり、焼入れ後も、そのまま良好なフランジ面精度を保持できることが判った。
【００２５】
【発明の効果】したがって、上述のような構成の本発明によれば、折曲コーナ部を挟んで上面および側面を高周波焼入れする一方、特にフランジと直交する側面での高周波焼入れ領域を広げることで、対衝撃吸収エネルギーを高めて全体の鋼板強度を向上させることができると同時に、他方で、フランジにおける熱ひずみの発生を抑止し、そのフランジ面での被取付部材に対する取付精度を著しく向上させることができる。
【００２６】
その結果、高周波焼入れ時に、熱ひずみ量を見込んだ予ひずみを付与するような余計な手間が省かれ、施工を一層簡単にすることができる共に、予ひずみを付加するポイントやひずみ量の設定などに伴う余分な施工コストを必要とせず、それだけ施工費用を下げて商品コストを低減させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鋼板製ハット型プレス成形品の高周波焼入れ領域を説明する端面図である。
【図２】その鋼板製プレス成形品の斜視図である。
【図３】本発明の実施例において、高周波焼入れによる鋼板強度の測定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例において、高周波焼入れによる熱ひずみ発生量の測定結果を示すグラフである
【符号の説明】
１        鋼板本体
１ａ      折曲コーナ部
２        フランジ
Ｂ        鋼板本体の側面
Ｈ        上面
Ｗ        プレス成形品
ｂ        側面の焼入強化部
ｈ        上面の焼入強化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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