(57)【要約】本発明は、少なくとも６０質量％のＦｅおよび少なくとも５％の残留オーステナイト量を含む鋼からなる材料で作られたパネルまたは半完成部品から板金造形部品を製造するための方法であって、パネルまたは半完成部品は造形の前に少なくとも一部が−２０℃未満の温度まで冷却され、成形工具において−２０℃未満の温度で造形される方法に関する。荷重に適合して構成された要素を製造するための方法であって、一方で低温成形の工業規模の使用を可能にし、特に簡便に構成された方法を提供するという目的は、パネルまたは半完成部品の材料温度の−２０℃未満への低下が熱的に制御された冷却装置において行われることで達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも６０質量％のＦｅおよび少なくとも５％の残留オーステナイト量を含む鋼からなる材料で作られたパネルまたは半完成部品から板金造形部品を製造するための方法であって、前記パネルまたは前記半完成部品は造形の前に少なくとも一部が−２０℃未満の温度まで冷却され、成形工具において−２０℃未満の温度で造形される方法において、
前記パネルまたは前記半完成部品の材料温度の−２０℃未満への低下は熱的に制御された冷却装置において行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パネルまたは前記半完成部品は前記造形プロセスの直前に前記冷却装置から取り出され、前記成形工具に送り出されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項３】
前記パネルまたは前記半完成部品が冷却され、その後造形される前記成形工具は前記冷却装置として使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記成形工具は、造形される前記パネルまたは造形される前記半完成部品を、高い降伏点および引張強さが必要とされる領域においてのみ熱的に制御することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記成形工具ならびに前記パネルおよび／または前記半完成部品の氷結が、前記造形の前および前記造形中に除氷手段を使用することにより防止されることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
機械的除氷手段の使用、および／または、前記冷却された領域上に保護ガス雰囲気を作る保護ガスの使用により、氷結が防止されることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記成形工具、前記パネルおよび／または前記半完成部品の前記冷却は保護ガスを用いて行われ、前記保護ガスは好ましくは前記成形工具に設けられた流路を流れることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記パネルまたは前記半完成部品の肉厚は０．５ｍｍ〜１．８０ｍｍ、好ましくは０．７ｍｍ〜１．２０ｍｍであることを特徴とする請求項３〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
表面コーティングを有するパネルまたは半完成部品が造形され、亜鉛を含む表面コーティングが任意に前記表面コーティングとして使用されることを特徴とする請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項３〜９の何れか一項に記載の方法を実施するための装置であって、
パネル（７）または半完成部品（７）を挿入するための凹みを有する成形工具（４、９）が設けられ、前記パネル（７）または前記半完成部品（７）を−２０℃未満の温度に少なくとも局部冷却するための手段（５、６、１０）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記成形工具は前記成形工具（９）、前記パネル（７）または前記半完成部品（７）の前記冷却領域を除氷するための手段（１２、１２ａ）を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記成形工具（４、９）は、少なくとも前記パネル（７）または前記半完成部品（７）と接触する領域に、前記パネルまたは前記半完成部品を局部冷却する冷媒が流れる流路（６、１０）を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１〜９の何れか一項に記載の方法により製造された板金部品の、自動車の構造部品としての使用であって、前記構造部品は異なる強度を持つ領域を含む、使用。
【請求項１４】
前記板金部品は自動車のピラー（１３、１４、１５）、支持体（１７）、大面積要素（１８）、ベースプレート、トンネル、端壁またはタイヤハウスとして使用されることを特徴とする請求項１３に記載の使用。
【請求項１５】
前記板金部品は自動車のＢピラー（１３）、前記Ｂピラーの基部の領域より高い強度を有する前記Ｂピラーのルーフ接続部（１３ｂ）の少なくとも１つの領域として使用されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の使用。
【請求項１６】
前記板金部品は自動車の前方領域の縦ビーム（１７）として使用され、前記縦ビーム（１７）は後方領域（１７ｂ）より低い強度を有する前方領域（１７ａ）を有することを特徴とする請求項１３〜１５の何れか一項に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも６０質量％のＦｅおよび少なくとも５％の残留オーステナイト量を含む鋼からなる材料で作られたパネルまたは半完成部品から板金造形部品を製造するための方法であって、パネルまたは半完成部品は造形前に少なくとも一部が−２０℃未満の温度まで冷却され、成形工具において−２０℃未満の温度で造形される方法に関する。本発明はさらに本方法を実施するための装置、および製造された板金部品の有利な使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば自動車製造における軽量化の要求の高まりに応えるため、加圧焼入れした要素において最大の強度、すなわち降伏点および引張強さを達成するため、特に「熱成形」の条件下で加圧焼入れプロセスを行う、板金造形部品を製造するための方法が開発されてきた。このやり方では、板金部品の肉厚を、したがって重量を最小化することがある。この場合、パネルまたは半完成部品は通常、その後非常に高温で造形して急冷するため、板金要素がオーステナイト組織を本質的に含むように、ＡＣ１遷移温度を超える温度まで加熱しなければならない。これにより達成される効果は、オーステナイト組織が急冷によりマルテンサイトになり、その結果非常に高い引張強さおよび降伏点が得られることである。マンガン−ホウ素鋼、たとえばＭＢＷ１５００タイプのマンガンホウ素鋼の場合、この方法により１１００ＭＰａを超える範囲の引張強さを得ることができる。さらに公知の熱成形方法も開発されており、板金部品に局部的に高い降伏点および引張強さを与えて、荷重に適合した形態の板金部品を得ることができる。これにより、たとえばレーザービームまたは別の要素を用いた連結ステップの形でコストのかかる追加の作業ステップを必要とする「テーラードブランク」の使用を回避することができる。一方、熱成形の欠点は、パネルまたは半完成部品をＡＣ１遷移温度超、すなわち通常８５０℃超に加熱するのに必要とされる大きなエネルギー支出である。さらに、たとえば腐食防止に必要とされる表面コーティングに関連して重要な問題が生じる。溶融アルミ半完成部品、またはＡｌ−Ｓｉコーティングを備えた半完成部品を使用するのが通常であるが、これらは、カソード防食が施されていない。スズを含む表面コーティングはカソード防食が施されているが、しかしながら、加熱中に表面の亜鉛を溶融させるリスクがある。コーティングされていない半完成部品は、保護ガス中で運転を行わない場合、スケーリングの影響を受けやすい。
【０００３】
一方、特許文献１には、各要素を低温で造形することで凝固することにより、材料に非常に高い引張強さおよび降伏点を達成することができる方法が開示されている。この日本の特許出願では、各要素または少なくとも一部を、液体酸素、液体窒素もしくはドライアイスまたは別のやり方で冷却し、それらを−５０℃〜−２００℃の温度で造形することが提案されている。そこで、各要素を非常に強力に冷却するために、それらを対応する冷媒に浸漬することが提案されている。一方、液体窒素または酸素あるいはさらにドライアイスへの板金に形成された部品の浸漬は、工業規模の使用に即座に適合するものではない。これにはさらに、対応するプラントの運転員のリスクが伴うため、安全対策の増加を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７８６４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、荷重に適合した要素を製造するための方法であって、一方では低温成形の工業規模の使用を可能にし、かつ特に簡単に構成された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の教示によれば、前述の目的は、熱的に制御された冷却装置においてパネルまたは半完成部品の材料温度を−２０℃未満に低下させることで達成される。
【０００７】
公知の従来技術とは異なり、パネルまたは半完成部品は、熱的に制御された冷却装置において−２０℃未満の、好ましくは−４０℃〜−１８０℃の範囲の温度の造形温度に熱的に制御される。低温と造形とを組み合わせると、パネルまたは半完成部品の残留オーステナイト鋼は、オーステナイトの一部がマルテンサイトになるため、とりわけ降伏点の大きな増加が達成される。さらに熱的に制御された冷却装置を用いると、低温に冷却された液体冷媒、たとえば液体酸素、液体窒素あるいはさらには液体または固体二酸化炭素（ドライアイス）の使用によるリスクを直接著しく低下させることが可能になるため、低温成形の工業規模の使用も可能になる。本特許出願の文脈では、熱的に制御された冷却装置は、パネルまたは半完成部品を配置し、相応に低温の冷媒を用いて低温にする装置を意味するものとする。このため、必ずしもパネルまたは半完成部品を冷媒、たとえば液体酸素、窒素または二酸化炭素と直接接触させる必要はない。
【０００８】
好ましくは、本発明の第１の形態によれば、パネルまたは半完成部品は造形プロセスの直前に冷却装置から取り出され、成形工具に送り出される。造形プロセス直前にパネルまたは半完成部品を取り出すことより、造形を行うまでパネルまたは半完成部品を可能な限り造形温度で維持することができ、この点でパネルまたは半完成部品は少なくとも造形プロセスの開始時に所望の温度にある。
【０００９】
熱的に制御された冷却装置の使用に加えて、熱的に制御された成形工具を使用することもできるため、冷却装置から取り出されたパネルまたは半完成部品は、成形工具において低温で可能な限り維持することができる。
【００１０】
さらに、本発明の別の形態によれば、パネルまたは半完成部品を冷却し、その後造形する成形工具自体を冷却装置として使用することも可能である。このため、成形工具は、パネルを冷却するための、またはパネルもしくは半完成部品と接触する領域を熱的に制御するための手段を含み、その結果最適な冷却プロセスが達成される。本発明による方法のこの形態の特定の利点は、成形工具に導入しなければならないのは、パネルまたは半完成部品のみであり、さらに取り出しまたは搬送を行うことなくそこで造形することができる。このやり方では、造形温度を成形工具によって直接制御できるので、最大のプロセス制御が達成される。
【００１１】
本発明による方法の次の形態によれば、成形工具は、高い降伏点および引張強さが必要とされる領域においてのみ、造形されるパネルまたは造形される半完成部品を熱的に制御する。これにより、低温成形のため強度の増加、すなわち引張強さおよび／または降伏点の増加を有すべき板金造形部品の領域を成形工具の形態のみによって作ることが可能になる。
【００１２】
成形工具の温度は非常に低いので、成形工具の表面は、湿った外気と接触すると氷結しやすい。これ関連して、本発明による方法の別の形態によれば、造形前および造形中に除氷手段を使用することにより成形工具ならびにパネルおよび／または半完成部品の氷結を防止することでプロセス信頼性をさらに高めることができる。
【００１３】
機械的除氷手段を使用することにより氷結を行えば、既に存在する氷結を成形工具から直接除去することができる。さらに、加えてあるいは代替方法として、保護ガスを使用することにより成形工具、パネルまたは半完成部品の冷却領域に保護ガス雰囲気を作って、氷結を防止することもさらに可能である。パネルまたは成形工具の冷却領域に保護ガス雰囲気を供給することにより得られる効果は、空気湿度がこれらの場所で凝縮または凍結せず、パネル、半完成部品または成形工具の領域に付着し得ないことである。この措置は、たとえば機械的除氷手段と組み合わせてもよい。
【００１４】
好ましくは、成形工具、パネルおよび／または半完成部品の冷却は、保護ガスを用いて行い、保護ガスは好ましくは、成形工具に設けられた流路を通って成形工具、パネルおよび／または半完成部品の対応する冷却対象領域に流れる。
【００１５】
本発明による方法ではさらに、特に肉厚の小さいパネルまたは半完成部品を使用してもよい。これらは好ましくは、０．５ｍｍ〜１．８０ｍｍ、一層好ましくは０．７ｍｍ〜１．２０ｍｍである。特に熱的に制御された成形工具を使用することにより、これらの小さい厚さのパネルまたは半完成部品に対応する造形は、成形工具内で速やかに低温になり得るので特に有利であり、より高荷重の領域で強度が大きく増加した、荷重に適合した板金造形部品を比較的短いサイクル時間で製造することができる。
【００１６】
特に好ましくは、表面コーティングを有するパネルまたは半完成部品を造形し、亜鉛を含む表面コーティングを任意に表面コーティングとして使用する。表面コーティングは低温成形中に損傷しないため、亜鉛を含む表面コーティングを使用することにより、造形による好ましくない影響を受けることなくカソード防食を容易に利用することができる。こうして製造された板金部品は一方では、荷重に適合した強度値を有し、さらには表面コーティングによって腐食を特によく防止する。言うまでもなく、亜鉛を含む表面コーティングに加えて、相応に低温で造形することができる有機コーティングを使用することも容易に可能である。
【００１７】
本発明の第２の教示によれば、前述の目的は、パネルまたは半完成部品を挿入するための凹みを有する成形工具を設け、かつパネルまたは半完成部品を−２０℃未満の温度に少なくとも局部冷却するための手段を設けることで、本方法を実施するための装置により達成される。本発明による装置は、パネルまたは半完成部品を成形工具において造形温度に冷却し、追加の搬送ステップなしでパネルまたは半完成部品を造形することができる。このやり方では、熱調節ステップと造形ステップとの間でもはやパネルまたは半完成部品を成形工具から取り出す必要がないので、最大の経済性が達成される。
【００１８】
好ましくは、成形工具は、プロセス信頼性の高い継続的な運転を確保するため成形工具、パネルまたは半完成部品の冷却領域を除氷するための手段を有する。このため、この手段は、既に存在する氷結を除去することもできる機械的手段、たとえばブラシまたはスクレーパを含んでもよい。
【００１９】
本発明による装置の別の形態によれば、成形工具は、少なくともパネルまたは半完成部品と接触する領域に、パネルまたは半完成部品を局部冷却する冷媒が流れる流路を有する。冷媒としては、水を含まない冷媒、たとえばドライアイスまたは液体窒素を使用することが好ましい。たとえば、流路は、パネルまたは半完成部品まで延在していてもよく、その結果成形工具内にあるパネルまたは挿入された半完成部品の対応する領域を低温に冷却し、かつそれらの領域の氷結を防止する保護ガス雰囲気を同時に形成することができる。一方で、流路はさらに成形工具を貫通するのみであってもよく、その結果冷媒、たとえば酸素、窒素または二酸化炭素は成形工具の領域に出現しない。
【００２０】
本発明の別の教示によれば、前述の目的は、異なる強度を持つ領域を含む、自動車の構造部品として本発明による方法により製造された板金部品の使用により達成される。上記に既に記載したように、低温成形により、板金造形部品に大きな強度差をつけることが同様に可能である。この場合、降伏点および引張強さの増加は、残留オーステナイト量がマルテンサイト組織に変化することで材料の残留オーステナイト量により達成される。強度の増加は、低温の選択を通して達成することができるが、温度の低下と共に材料の脆性が増加すること、およびしたがって造形の程度が限定されることを考慮に入れるべきである。
【００２１】
さらに前述のように腐食を防ぐ表面コーティング、特に亜鉛を含むコーティングは本発明による方法でまったく損傷を受けないので、板金部品を自動車のピラー、支持体、大面積要素、ベースプレート、トンネル、端壁またはタイヤハウスとして使用すると特に有利である。前述の板金部品はすべて従来、自動車において程度の差はあるが強い腐食侵食を受け、したがって腐食を防ぐ表面コーティングを必要とする。さらに、荷重に適合して構成された、すなわち異なる強度を持つ領域を含む板金部品は、複数の金属薄板からなる費用のかかるテーラードブランクを使用する必要がないので、コストの節約の可能性を提供する。この一体の板金部品はさらに、強度を低下させる溶接ビードをまったく有さない。さらに、別のレインフォースメントを回避できるので、要素の減少、したがってコストの低下も達成することができる。
【００２２】
本発明による使用の別の形態によれば、板金部品を自動車のＡピラー、ＢピラーまたはＣピラー、Ａピラー、ＢピラーまたはＣピラーの基部の領域より高い強度を有するＡピラー、ＢピラーまたはＣピラーのルーフ接続部の少なくとも１つの領域として使用する。
【００２３】
最後に、板金部品を自動車の前方領域における縦ビームとして使用し、縦ビームが後方領域より低い強度を有する前方領域を有する場合、別の有利な使用が得られる。前方領域における縦ビームの、強度の低い前方領域は、衝撃があった場合に変形し、これに関連する衝撃エネルギーを吸収することを意図している。縦ビームの後方領域は逆に、可能な限りどのような変形も起こるべきでなく、したがって車室を保護するはずである。
【００２４】
従来、パッチ、テーラードブランクまたは追加の補強要素を使用することによってのみ、対応する解決策を得ること可能とされてきた。本発明による板金部品の使用によりさらに、カソード防食に非常に優れているだけでなく、同時に強度の異なる領域を有する縦ビームの簡便かつ経済的な製造を可能にする一体の板金部品を直接的なやり方で提供することができる。
【００２５】
本発明について、以下に図と共に例示的な実施形態を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】板金造形部品を製造するための方法の例示的一実施形態の概略図を示す。
【図２】図１に示した方法の代替の実施形態を示す。
【図３】本方法を実施するための成形工具の例示的一実施形態を示す。
【図４】板金造形部品を製造するための方法を実施するための成形工具の別の例示的実施形態を示す。
【図５】相応に製造された板金部品の有利な使用の例示的な実施形態を示す。
【図６】相応に製造された板金部品の有利な使用の例示的な実施形態を示す。
【図７】相応に製造された板金部品の有利な使用の例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は最初に、パネル１を成形工具２において造形することを意図している、板金造形部品を製造するための方法の概略図を示す。成形工具２は、単純な深絞り工具として示してある。しかしながら、成形工具２は、平パネル、または予め予備成形もしくは切断された半完成部品から板金造形部品を製造するのに使用されるものなど任意の成形工具を表す。パネル１は、少なくとも６０質量％のＦｅおよび少なくとも５％の残留オーステナイト量を含む鋼からなる。これらの鋼種の典型的な例には、たとえば、高マンガン鋼あるいはＴＲＩＰ鋼がある。これらの鋼、特に残留オーステナイト鋼（ＴＲＩＰ鋼）の場合、非常に低温での造形において、オーステナイト領域が一部マルテンサイト組織になり、したがって変形抵抗に加えて降伏点および強度のさらなる増加が達成されることが観察される。この効果はさらにより低い温度で著しく増加するため、いわゆるＴＲＩＰ効果の典型でもあるこの強化プロセスにより、従来の加工硬化作用に加えて、非常に高い降伏点および引張強さが得られることが明らかになっている。ＲＡ−Ｋ  ４０／７０鋼（ＴＲＩＰ鋼）の場合、たとえば、降伏点が４１０ＭＰａから８００ＭＰａ超に増加し得る。図１で表されるような方法の例示的実施形態では、最初にパネル１を冷却装置３で−２０℃未満の温度、好ましくは−４０℃〜−１９０℃の温度に冷却する。このため、冷却装置には、装置の運転員の安全面でのリスクを伴わない冷媒、たとえば液体窒素、ドライアイスまたは液体酸素を使用してもよい。熱的に制御された冷却装置は、たとえばパネルまたは半完成部品との直接的な金属接触により熱を移動させる、対応する低温冷媒の閉回路を含んでもよい。好ましくは０．５ｍｍ〜１．８ｍｍ、特に好ましくは０．７０ｍｍ〜１．２０ｍｍの肉厚を有するパネルが造形温度に達したならば、造形プロセスの直前に冷却装置３からパネルを取り出し、成形工具２に送り出す。次いで冷却装置からの取り出しに伴う温度上昇が限定されるように直ちに造形を行う。好ましくは、成形工具におけるパネルの著しい温度上昇を防ぐように、成形工具２自体も熱的に制御されていてもよい。
【００２８】
図１から分かるように、冷却装置３は、パネル１の冷却運転を非連続的に行う。これに対して、図２に示した冷却装置３’では、パネル１または半完成部品１は冷却装置３’から出た時点で造形温度となるように、パネル１または半完成部品１が冷却装置３’を連続的に通過することができる。次いでパネル１または半完成部品１は、冷却装置３’から出た直後に成形工具２に入り、造形される。前述のように、この場合、成形工具２は単に一般的な深絞り工具として示してある。原則として、ＡＨＵ／ＩＨＵ［外部高圧力／内部高圧］成形工具、および板金部品の造形を、したがって強化を行う他の任意の成形工具も好適である。
【００２９】
成形工具の任意の１つの構造を図３ａ、図３ｂの概略斜視図に示す。図３ａに示した成形工具４は、配置された成形工具の上半分４ａを含み、そこにはその後低温で造形されるパネルの冷却領域６を作る流路５が存在する。このため冷媒、たとえば液体窒素または液体酸素、あるいは低温まで冷却された二酸化炭素が流路を流れることで、この領域のパネルを強力に冷却する。
【００３０】
造形において、ＴＲＩＰ効果により強冷却領域で非冷却領域より非常に大きな強化が生じるため、製造される板金部品７は、強力なＴＲＩＰ効果により非常に高い降伏点および引張強さを有する領域７ａを含む。
【００３１】
図３ａの成形工具の氷結を防止するため、工具を開放する場合、流路を含み、したがって特に低温である工具の上半分４ａも、工具が開放されている間に流路を通る冷媒を有すると有利である。この方法では、成形工具の強力に冷却された表面の領域に保護ガス雰囲気８が形成されるため工具表面の氷結が防止される。
【００３２】
次に図４は、冷媒の閉回路を含む成形工具の１つの例示的実施形態を示す。このため、模式的に示した成形工具９は、スタンプまたはダイの領域に冷媒流路１０を含み、相応に低温に制御された冷媒はこれを通って流れる。成形工具９の２つの半部の間に配置され、それらと平面接触するパネル１は、冷却されたスタンプと接触する表面領域で非常に強力に冷却され、−２０℃未満の造形温度になる。それに対応する温度になることを意図しない領域が存在する可能性がある場合、パネル１の局部的加熱を追加的に可能にする手段をスタンプ１１に設ける。これらの手段は、たとえば、加熱カートリッジまたは熱を放出する類似の手段として構成されていてもよい。成形工具９にはさらに、機械的に除氷するための手段を設けてあり、これを模式的に示す。機械的除氷手段１２は、たとえば成形工具９を開放した際にスタンプ９’の表面を洗浄するスクレーパ１２ａを装着するホルダからなる。また、スクレーパ１２ａの代わりにブラシを使用することも考えられる。図示した成形工具９はいかなる場合も、接触面積が大きいため挿入されたパネル１を比較的短時間で−２０℃未満の造形温度に冷却し、したがって製造プロセスを簡素で経済的なものにすることができる。
【００３３】
図５、６および７は、板金造形部品１の有利な使用の典型的な例示的実施形態を示す。図５では、例として、自動車１４のＢピラー１３としての板金部品の使用を模式的に示す。Ｂピラー１３は好ましくは、高い降伏点および引張強さを備えたルーフ接続領域１３ｂ、および強度はより低いが、破断伸びがより大きいピラー基部１３ａを含む。本発明による方法を用いると、Ｂピラー１３の上方領域を成形工具で強力に冷却し、その後造形することにより、このＢピラーを経済的に製造することができる。このやり方では、ピラー基部１３ａと比較して上方領域により高い降伏点および引張強さが与えられる。原則として、他のピラー、図示したＡピラー１５およびＣピラー１６にも同じことがいえる。
【００３４】
図６は、１つの要素で２つの異なる機能を有する自動車車体の２つの縦ビームを示す。一方では縦ビーム１７は、衝撃があった場合に最初に衝撃エネルギーを吸収し、少なくとも一部が変形するのに使用され、他方では後方領域に位置する車室をさらなる変形から保護するのに使用される。このため、縦ビーム１７は従来前方領域より変形しやすく、後方領域は可能な限り剛性に形成されるように構成される。本発明による方法では、縦ビーム１７を、縦ビームの後方領域１７ｂを成形工具で強力に冷却してその前方領域１７ａが後方領域１７ｂより低い強度を有するように、製造することがもはや可能である。これにより達成される効果は、２つの領域の降伏点および引張強さが大きく異なることである。より高い降伏点を備えた縦ビーム１７の部分では、たとえば、上記の他の使用と同様に、８００ＭＰａを超える降伏点が得られるので、この領域は特に強固に形成される。一方、領域１７ａは、成形工具のこの領域は熱的に制御されていないため同じプロセスで柔軟に形成される。したがって、同様の強度プロファイルを得るために追加の作業ステップを必要とすると考えられるテーラードブランクの使用を回避することができる。
【００３５】
最後に、図７は、やはり好ましくは本発明による方法により製造される端壁１８の例を示す。端壁１８は一般に大面積を有し、比較的厚さが小さい。ここで可能な限り整然と配置された個々の接続領域１９は、たとえば降伏点および引張強さがより高く形成されており、その結果パッチ、テーラードブランクまたは別の要素の形態のレインフォースメントはもはや必要ない。さらに、成形工具の熱調節の制御により得られる効果は、端壁１８の特定の領域が、衝撃があった場合、大きく異なる変形挙動を示すだけでなく、たとえば追加の措置を行うことなく端壁１８が荷重に適合して構成できるように、ブレーキブースター、空調等の装備品の配設に使用する局部領域に相応の降伏点および引張強さを与えることである。
【００３６】
図５〜７に示されるような本発明により成形された板金部品の典型的な使用では、熱成形を回避できるので、亜鉛および／または有機表面コーティングを含む表面コーティングに基づき、特にカソード防食を行うことが容易に可能である。
【図１】
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【図２】
2015519205.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015519205.tif 000008
【図７】
2015519205.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月3日(2015.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
機械的除氷手段を使用することにより除氷を行えば、既に存在する氷結を成形工具から直接除去することができる。さらに、加えてあるいは代替方法として、保護ガスを使用することにより成形工具、パネルまたは半完成部品の冷却領域に保護ガス雰囲気を作って、氷結を防止することもさらに可能である。パネルまたは成形工具の冷却領域に保護ガス雰囲気を供給することにより得られる効果は、空気湿度がこれらの場所で凝縮または凍結せず、パネル、半完成部品または成形工具の領域に付着し得ないことである。この措置は、たとえば機械的除氷手段と組み合わせてもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図１は最初に、パネル１を成形工具２において造形することを意図している、板金造形部品を製造するための方法の概略図を示す。成形工具２は、単純な深絞り工具として示してある。しかしながら、成形工具２は、平パネル、または予め予備成形もしくは切断された半完成部品から板金造形部品を製造するのに使用されるものなど任意の成形工具を表す。パネル１は、少なくとも６０質量％のＦｅおよび少なくとも５％の残留オーステナイト量を含む鋼からなる。これらの鋼種の典型的な例には、たとえば、高マンガン鋼あるいはＴＲＩＰ鋼がある。これらの鋼、特に残留オーステナイト鋼（ＴＲＩＰ鋼）の場合、非常に低温での造形において、オーステナイト領域が一部マルテンサイト組織になり、したがって加工硬化に加えて降伏点および強度のさらなる増加が達成されることが観察される。この効果はさらにより低い温度で著しく増加するため、いわゆるＴＲＩＰ効果の典型でもあるこの強化プロセスにより、従来の加工硬化作用に加えて、非常に高い降伏点および引張強さが得られることが明らかになっている。ＲＡ−Ｋ  ４０／７０鋼（ＴＲＩＰ鋼）の場合、たとえば、降伏点が４１０ＭＰａから８００ＭＰａ超に増加し得る。図１で表されるような方法の例示的実施形態では、最初にパネル１を冷却装置３で−２０℃未満の温度、好ましくは−４０℃〜−１９０℃の温度に冷却する。このため、冷却装置には、装置の運転員の安全面でのリスクを伴わない冷媒、たとえば液体窒素、ドライアイスまたは液体酸素を使用してもよい。熱的に制御された冷却装置は、たとえばパネルまたは半完成部品との直接的な金属接触により冷気を移動させる、対応する低温冷媒の閉回路を含んでもよい。好ましくは０．５ｍｍ〜１．８ｍｍ、特に好ましくは０．７０ｍｍ〜１．２０ｍｍの肉厚を有するパネルが造形温度に達したならば、造形プロセスの直前に冷却装置３からパネルを取り出し、成形工具２に送り出す。次いで冷却装置からの取り出しに伴う温度上昇が限定されるように直ちに造形を行う。好ましくは、成形工具におけるパネルの著しい温度上昇を防ぐように、成形工具２自体も熱的に制御されていてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
最後に、図７は、やはり好ましくは本発明による方法により製造される端壁１８の例を示す。端壁１８は一般に大面積を有し、比較的厚さが小さい。個々の接続領域１９は、たとえば降伏点および引張強さがより高く形成されており、その結果パッチ、テーラードブランクまたは別の要素の形態のレインフォースメントはもはや必要ない。さらに、成形工具の熱調節の制御により得られる効果は、端壁１８の特定の領域が、衝撃があった場合、大きく異なる変形挙動を示すだけでなく、たとえば追加の措置を行うことなく端壁１８が荷重に適合して構成できるように、ブレーキブースター、空調等の装備品の配設に使用する局部領域に相応の降伏点および引張強さを与えることである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも６０質量％のＦｅおよび少なくとも５％の残留オーステナイト量を含む鋼からなる材料で作られたパネルまたは半完成部品から板金造形部品を製造するための方法であって、前記パネルまたは前記半完成部品は造形の前に少なくとも一部が−２０℃未満の温度まで冷却され、成形工具において−２０℃未満の温度で造形される方法において、
前記パネルまたは前記半完成部品の材料温度の−２０℃未満への低下は熱的に制御された冷却装置において行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パネルまたは前記半完成部品は前記造形プロセスの直前に前記冷却装置から取り出され、前記成形工具に送り出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パネルまたは前記半完成部品が冷却され、その後造形される前記成形工具は前記冷却装置として使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記成形工具は、造形される前記パネルまたは造形される前記半完成部品を、高い降伏点および引張強さが必要とされる領域においてのみ熱的に制御することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記成形工具ならびに前記パネルおよび／または前記半完成部品の氷結が、前記造形の前および前記造形中に除氷手段を使用することにより防止されることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
機械的除氷手段の使用、および／または、前記冷却された領域上に保護ガス雰囲気を作る保護ガスの使用により、氷結が防止されることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記成形工具、前記パネルおよび／または前記半完成部品の前記冷却は保護ガスを用いて行われ、前記保護ガスは好ましくは前記成形工具に設けられた流路を流れることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記パネルまたは前記半完成部品の肉厚は０．５ｍｍ〜１．８０ｍｍ、好ましくは０．７ｍｍ〜１．２０ｍｍであることを特徴とする請求項３〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
表面コーティングを有するパネルまたは半完成部品が造形され、亜鉛を含む表面コーティングが任意に前記表面コーティングとして使用されることを特徴とする請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項３〜９の何れか一項に記載の方法を実施するための装置であって、
パネル（７）または半完成部品（７）を挿入するための凹みを有する成形工具（４、９）が設けられ、前記パネル（７）または前記半完成部品（７）を−２０℃未満の温度に少なくとも局部冷却するための手段（５、６、１０）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記成形工具は前記成形工具（９）、前記パネル（７）または前記半完成部品（７）の前記冷却領域を除氷するための手段（１２、１２ａ）を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記成形工具（４、９）は、少なくとも前記パネル（７）または前記半完成部品（７）と接触する領域に、前記パネルまたは前記半完成部品を局部冷却する冷媒が流れる流路（６、１０）を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１〜９の何れか一項に記載の方法により製造された板金部品の、自動車の構造部品としての使用であって、前記構造部品は異なる強度を持つ領域を含む、使用。
【請求項１４】
前記板金部品は自動車のピラー（１３、１４、１５）、支持体（１７）、大面積要素（１８）、ベースプレート、トンネル、端壁またはタイヤハウスとして使用されることを特徴とする請求項１３に記載の使用。
【請求項１５】
前記板金部品は自動車のＢピラー（１３）、前記Ｂピラーの基部の領域より高い強度を有する前記Ｂピラーのルーフ接続部（１３ｂ）の少なくとも１つの領域として使用されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の使用。
【請求項１６】
前記板金部品は自動車の前方領域の縦ビーム（１７）として使用され、前記縦ビーム（１７）は後方領域（１７ｂ）より低い強度を有する前方領域（１７ａ）を有することを特徴とする請求項１３〜１５の何れか一項に記載の使用。
【国際調査報告】
2015519205.tif 000010
2015519205.tif 000011
2015519205.tif 000012
2015519205.tif 000013
2015519205.tif 000014
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