(57)【要約】【課題】自動車のメンバ用素材をプレス加工後、高周波加熱方式の直接通電加熱法により自動車用メンバを製造する方法を提供する。【解決手段】本発明は、主材の鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）０．２０〜０．２５重量％、珪素（Ｓｉ）０．３重量％以下、マンガン（Ｍｎ）１．０〜１．２重量％、リン（Ｐ）０．０２重量％以下、硫黄（Ｓ）０．００５重量％以下からなる素材を利用して製造された自動車メンバの補強材を、直接通電加熱法で溶接することを特徴とし、直接通電加熱法は、周波数１５〜２５ｋＨｚ、電力４０〜６０ｋＷ、加熱時間２０〜４０秒、冷却時間１５〜２５秒、冷却水量１０００〜１５００Ｌ／分、加熱温度９００℃以上の条件であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主材の鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）０．２０〜０．２５重量％、珪素（Ｓｉ）０．３重量％以下、マンガン（Ｍｎ）１．０〜１．２重量％、リン（Ｐ）０．０２重量％以下、硫黄（Ｓ）０．００５重量％以下からなる素材を利用して製造された自動車メンバの補強材を、自動車メンバの補強材が溶接される部位に直接通電加熱法で溶接することを特徴とする自動車用メンバの製造方法。
【請求項２】
前記直接通電加熱法は、周波数１５〜２５ｋＨｚ、電力４０〜６０ｋＷ、加熱時間２０〜４０秒、冷却時間１５〜２５秒、冷却水量１０００〜１５００Ｌ／分、加熱温度９００℃以上の条件であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用メンバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用メンバの製造方法に関するものであって、さらに詳しくは、鉄（Ｆｅ）を主材として、これに炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）を適切に含有させて構成することにより、熱処理後高強度特性を有するように改善した自動車のメンバ用素材組成物と、この組成物の素材をプレス加工して成形した後、既存の補強材が溶接される部位に高周波加熱方式の直接通電加熱法による熱処理を実施する自動車用高強度メンバの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車部品として使用されるメンバ（ｍｅｍｂｅｒ）は、高張力鋼板素材をプレス及び溶接加工して製造し、その素材となる鋼板は、成形性、溶接性などが要求される。
【０００３】
前記メンバは、車体の正面、側面、後面に相互連結される部品であって、図６に示すように、フロントサイドメンバ１００、フロントクロスメンバ２００、センタフロア補強メンバ３００、フロント／リヤバンパレール４００，５００などから構成されており、これは、衝突の時、その衝撃エネルギーを吸収して、車体及び人命の被害を最少化する一種の衝突安全部材である。
【０００４】
また、前記メンバは、車体の大半の部品が固定される構造用部品の役割も果たす。
従って、メンバの機械的特性を向上させることは、自動車の安全性及び燃費向上のための重要な設計因子の一つであって、機械的特性を向上させるための研究が進められてきた。
メンバの特性を向上させる方法は大きく二つに分けられるが、その一つは、比較的強度の大きい材料を用いる方法であり、他の一つは、メンバの形状特性を改善する方法である。
【０００５】
一つ目の方法は、鋼板の組成及び組織を改良して高剛性の高強度鋼板を得る方法であって、その例として、日本特許昭６１−１５１２８号、日本特許第９１３５８００７号及び日本特開平３−１００４９号が挙げられる。
この発明は、変態組織を改善して鋼の強度を増加させる方法であるが、加工後の均一な鋼板表面品質および材質を得ることが難しく、また鋼材の強度が一般の高張力鋼板に比べ高いため、プレス加工も困難である。
【０００６】
二つ目の方法は、高張力鋼板のメンバに補強材を組合わせて、その強度を向上させる方法であって、一般によく利用されている。
前記メンバは、高張力鋼板をプレス成形し、その後プレス成形した鋼板に補強材を点溶接して部品を完成する。
この際、補強材は、メンバの強度を補強するためのものであって、一般に厚い鋼板を使用する。
【０００７】
しかし、このようなメンバは、形状が複雑でプレス成形が困難なため、引張強度３４〜４５ｋｇｆ／ｍｍ２級の比較的低強度の素材を使用する必要があり、強度補強のための補強材溶接により、部品数及び工程数の増加や原価上昇などの問題を含んでいた。
従って、良好なプレス成形性と高強度を兼ね備え、軽量化及び燃費向上、耐久性向上が期待できる自動車用メンバの製造方法が切実に期待されている。
【特許文献１】特開平１１−３４８８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、鉄（Ｆｅ）を主材とし、炭素（Ｃ）０．２０〜０．２５重量％、珪素（Ｓｉ）０．３重量％以下、マンガン（Ｍｎ）１．０〜１．２重量％、リン（Ｐ）０．０２重量％以下、硫黄（Ｓ）０．００５重量％以下の自動車のメンバ用素材組成物をプレス加工後、高周波加熱方式の直接通電加熱法により自動車用メンバを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、主材の鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）０．２０〜０．２５重量％、珪素（Ｓｉ）０．３重量％以下、マンガン（Ｍｎ）１．０〜１．２重量％、リン（Ｐ）０．０２重量％以下、硫黄（Ｓ）０．００５重量％以下からなる素材を利用して製造された自動車メンバの補強材を、直接通電加熱法で溶接することを特徴とする。
【００１０】
特に、直接通電加熱法は、周波数１５〜２５ｋＨｚ、電力４０〜６０ｋＷ、加熱時間２０〜４０秒、冷却時間１５〜２５秒、冷却水量１０００〜１５００Ｌ／分、加熱温度９００℃以上の条件であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の自動車用メンバの製造方法によると、メンバをプレス加工した後、補強材の溶接される部位に直接通電加熱法で熱処理を実施することで、その部位に対する強度が増加し、既存の補強材溶接工程を排除することができるため、工程数を大いに減らすことができると共に、前記補強材の排除により部品数が低減され軽量化及び原価節減の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の構成について詳細に説明する。
本発明は、プレス成形加工後に既存の補強材が溶接される位置に直接通電加熱による熱処理を実施し、最終完成された自動車メンバ（ｍｅｍｂｅｒ）の強度を向上させて、これによりメンバの軽量化及び耐久性向上を可能にした自動車用メンバの製造方法に関するものである。
【００１３】
本発明の自動車のメンバ用素材組成物は、鉄（Ｆｅ）を主材として、これに炭素（Ｃ）０．２０〜０．２５重量％、珪素（Ｓｉ）０．３重量％以下、マンガン（Ｍｎ）１．０〜１．２重量％、リン（Ｐ）０．０２重量％以下、硫黄（Ｓ）０．００５重量％以下を含有させたものである。
【００１４】
炭素（Ｃ）は、成形性と硬度を確保するために０．２０〜０．２５重量％含ませる。この際、含量が０．２５重量％を超えると、成形性が阻害されて望ましくなく、０．２０重量％未満であると、焼入れ性が低くて硬度の確保が難しい。
【００１５】
珪素（Ｓｉ）は、脱酸剤として使用されるものであって、０．３重量％含ませる。ここで、前記珪素（Ｓｉ）の残留含量が０．３重量％を超過すると、成形性が劣るため望ましくない。
【００１６】
マンガン（Ｍｎ）は、固溶強化元素として強度確保及び靭性の向上のために添加されるものであって、焼入れ性を確保するために１．０〜１．２重量％の範囲に規制する。
【００１７】
リン（Ｐ）は、不純物として０．０２重量％以下に規制し、硫黄（Ｓ）も不純物として靭性及び成形性確保のために０．００５重量％以下に規制する。
【００１８】
前記組成物の素材は、引張強度３８〜５５ｋｇｆ／ｍｍ２であり、常温で２相（フェライト＋パーライト）の金属組織を有する高張力鋼板であって、本発明は、これを利用して所定の熱処理により自動車のメンバを製造する方法を含む。
前記自動車に適用されるメンバの製造方法は、素材をプレス加工した後熱処理する段階を含むが、本発明による自動車メンバの製造方法は、前記組成物の素材を用いた熱処理方法にその特徴がある。
【００１９】
即ち、前記組成物の素材をプレス加工で所定のメンバに成形後、強度を高めるために従来使用されていた補強材の点溶接工程を省略して、補強材が溶接される位置に、加熱物体に電流を直接流し金属固有の抵抗発熱を利用する直接通電加熱法により局部的に熱処理を行い、高強度自動車メンバを製作する。直接通電加熱法による熱処理条件は、周波数１５〜２５ｋＨｚ、電力４０〜６０ｋＷ、加熱時間２０〜４０秒、冷却時間１５〜２５秒、冷却水量１０００〜１５００Ｌ／分、直接通電加熱温度９００℃以上である。
【００２０】
周波数が前記範囲を外れる場合は板素材が溶融する恐れがあり、また大規模な電源供給装置が必要となり非効率的である。加熱時間及び冷却時間と冷却水量は、部品の変形を制御して高強度金属組織を可能にする重要な条件であって、前記範囲を外れると期待効果を得ることが難しい。
加熱温度９００℃未満では、加熱、冷却による金属相変態が起こらなくなるため、前記温度が金属相変態に必要な最低温度である。
【００２１】
直接通電加熱法による熱処理が行われた自動車に適用されるメンバは、図３と図４の顕微鏡写真のように、ベイナイトまたはマルテンサイト金属組織に変態し、加熱されない部位は、図５の顕微鏡写真のように、フェライト＋パーライトの金属組織に維持される。
【００２２】
本発明の望ましい具現例は図１に示す通りで、引張強度３８〜５５ｋｇｆ／ｍｍ２の高張力鋼板を直接通電加熱法により熱処理すると、ＩＨ−１、ＩＨ−４、ＩＨ−５の部位は、車体の衝突時変形を最大限抑制すべき部分として引張強度約１２０〜１６０ｋｇｆ／ｍｍ２の最も強いマルテンサイト組織に変態する。ＩＨ−２、ＩＨ−３の部位は、ある程度変形する衝突エネルギー吸収可能部分で、引張強度約８０〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ２のフェライトとベイナイト組織が共存する。
このような金属組織の差別化は、加熱温度、加熱時間、冷却条件を変化させることにより達成できる。
【００２３】
従って、このような製造方法によると補強材で補強しなくても同等以上の機械的物性が得られるため、部品の軽量化及び部品数の低減、工程の短縮を図ることのできる自動車メンバの製造が可能になる。
【００２４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２５】
表１は、高張力鋼板の組成を示したものである。下記表１の高張力鋼板を通常工程によりプレス加工成形して、加熱温度９００℃以上の直接通電加熱による熱処理を行い自動車のメンバを製造して、物性測定のための試片を製造した。
【００２６】
比較例
表１の比較例の組成を有する高張力鋼板を通常工程によりプレス加工成形して、補強材を点溶接して自動車メンバを製造して、物性測定のための試片を製造した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
実験例
前記表１に示した組成の素材で、特に引張強度３８〜５５ｋｇｆ／ｍｍ２の高張力鋼板からなる実施例及び比較例から製造した試片の機械的物性を測定して、表２に示した。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２に示すように、実施例の直接通電加熱法により熱処理された自動車メンバが、機械的物性の引張強度、降伏強度、延伸率、重量などにおいて、補強材の点溶接されたメンバより相対的に優秀であることが分かる。
従って、本発明の製造方法により製造された、自動車用メンバは、既存の製造方法によるメンバに比べ、略３０％以上の軽量化効果が得られると共に、高強度の機械的特性の得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る自動車メンバの通常構造と強化部位を示した図である。
【図２】本発明に係る直接通電加熱法の電流の流れを示した図である。
【図３】本発明に係る直接通電加熱法により熱処理された高強度組織を示した顕微鏡写真である。
【図４】本発明に係る直接通電加熱法により熱処理された中間強度組織を示した顕微鏡写真である。
【図５】本発明に係る直接通電加熱法により熱処理されていない部位の金属組織を示した顕微鏡写真である。
【図６】従来の一般的な自動車のメンバを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  フロントサイドメンバ
２００  フロントクロスメンバ
３００  センタフロア補強メンバ
４００  フロントバンパレール
５００  リヤバンパレール
【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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