(57)【要約】【課題】長手方向に他の部位に比べ高い強度の部位を有する加工部材（強度傾斜部材）を製造する方法およびそれにより製造した強度傾斜鋼部材を提案する。【解決手段】被加工材の長手方向の一部にしわ押えを適用したプレス加工により加工部材とする。これにより、長手方向に他の部位に比べ導入歪量の多い部位を形成することができる。被加工材として、引張歪を５％以上付与したのち３００  ℃以下の温度に加熱する熱処理を施した場合の引張強さが、引張歪を付与せず前記熱処理と同じ熱処理を施した場合の引張強さに比べて４０ＭＰａ  以上上昇する歪時効硬化特性を有する鋼板を用い、あるいはさらに上記したプレス加工後に、３００  ℃以下の温度で熱処理を行う。これにより、加工部材の長手方向に他部に比べ高強度の部位を形成した強度傾斜鋼部材とすることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材をプレス加工して長手方向に略同一断面形状を有する加工部材とする加工部材のプレス加工方法であって、前記プレス加工を前記被加工材の長手方向の一部にしわ押えを適用するプレス加工とすることを特徴とする長手方向に歪分布を有する加工部材のプレス加工方法。
【請求項２】
鋼板を被加工材としてプレス加工して長手方向に略同一断面形状の鋼部材とする鋼部材の製造方法において、前記鋼板を、引張歪を５％以上付与したのち３００  ℃以下の温度に加熱する熱処理を施した場合の引張強さが、引張歪を付与せず前記熱処理と同じ熱処理を施した場合の引張強さに比べて４０ＭＰａ  以上上昇する歪時効硬化特性を有する鋼板とし、前記プレス加工を被加工材である前記鋼板の長手方向の一部にしわ押えを適用するプレス加工とし、あるいはさらに前記プレス加工後３００  ℃以下の温度で熱処理を行うことを特徴とする強度傾斜鋼部材の製造方法。
【請求項３】
引張歪を５％以上付与したのち３００  ℃以下の温度に加熱する熱処理を施した場合の引張強さが、引張歪を付与せず前記熱処理と同じ熱処理を施した場合の引張強さに比べて４０ＭＰａ  以上上昇する歪時効硬化特性を有する鋼板製の鋼部材であって、該鋼板の長手方向の一部にしわ押えを適用するプレス加工を施され、あるいはさらに３００  ℃以下の温度で熱処理を施されたことを特徴とする強度傾斜鋼部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工方法、ならびにそれを用いた長手方向に強度の異なる部位を有する強度傾斜鋼部材の製造方法に係り、とくに自動車部品に適用され、耐衝突強度を向上させることができる強度傾斜鋼部材の製造方法およびそれにより製造された強度傾斜鋼部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境保全の観点から、自動車車体の軽量化が要求されている。一方では、自動車の衝突安全性を向上させる観点から、自動車車体の耐衝突特性を高めることが要請されている。車体の耐衝突特性を高めるには通常、衝突部材の板厚を厚くする、あるいは補強部材を配設する、などの手段が採られているが、これらの手段を適用すると、車体重量が増加して、軽量化の方向とは相反することになる。
【０００３】
衝突時に車体部品が折れると、衝突エネルギーの吸収が少なく、客室まで変形が及び、乗員に傷害が及ぶことになる。このため軽量でかつ、衝突時のエネルギーを効率よく吸収し、乗員に傷害が及ばない車体構造とする必要がある。このような車体構造としては、例えば、客室に近い側に、高強度の材料、あるいは板厚の厚い材料を使用し、一方、客室から遠い側に、すなわち実際に物体と衝突する側には、軸方向に蛇腹状に座屈して衝突エネルギーを吸収しやすい材料、すなわち比較的低強度の材料、あるいは板厚の薄い材料を用い、部分的に強度が異なる構造（部材）とすることが考えられている。
【０００４】
このような他の部位に比べ高強度の部位を有する加工部材（以下、強度傾斜部材ともいう）を製造する方法として、例えば、特許文献１には、強度が異なる複数の鋼板を予めレーザ溶接等で溶接結合したのち、成形して一体部品とするテーラードブランク法や、レーザで局部加熱・焼入れを行って所望部分の強度を増加させる方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、高歪時効硬化特性を有する鋼板に、他部より高い強度としたい個所にプレス成形前に予歪５％以上を、例えばレべリング加工により付与する、強度傾斜部材用鋼板の製造方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−７２０１０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３５１４７  号公報
【０００７】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、レーザ等を使用する必要があるため、設備費が高く、また生産性も低いという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された方法では、プレス成形前の鋼板に予め歪を付与する必要があり、製造工程が複雑となり製造コストの高騰をもたらすという問題があった。また、特許文献２に記載された方法では、プレス品の所定の箇所を所望の高強度とするために、プレス成形前の鋼板に対し、位置精度よく歪を付与する必要がある。しかし、プレス品の形状によっては、精度よく歪を付与することが難しい場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、レーザ等を使用することなく、また新たな工程を追加することなく、長手方向に分布をもった歪を有する加工部材とするプレス加工方法、および長手方向に強度分布を有する強度傾斜鋼部材の製造方法およびそれにより製造された強度傾斜鋼部材を提案することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明者らは、長手方向に分布をもった歪を付与する方法について鋭意検討した。その結果、部材の長手方向で、しわ押えを用いるプレス加工を施す部位と、しわ押えを用いないプレス加工を施す部位とを設けることにより、レーザ等を使用することなく、また新たな工程を追加することなく、一回のプレス加工により部材の長手方向に分布をもった歪を付与することができることを見出した。
【００１１】
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）被加工材をプレス加工して長手方向に略同一断面形状を有する加工部材とする加工部材のプレス加工方法であって、前記プレス加工を前記被加工材の長手方向の一部にしわ押えを適用するプレス加工とすることを特徴とする長手方向に歪分布を有する加工部材のプレス加工方法。
（２）鋼板を被加工材としてプレス加工して長手方向に略同一断面形状の鋼部材とする鋼部材の製造方法において、前記鋼板を、引張歪を５％以上付与したのち３００  ℃以下の温度に加熱する熱処理を施した場合の引張強さが、引張歪を付与せず前記熱処理と同じ熱処理を施した場合の引張強さに比べて４０ＭＰａ  以上上昇する歪時効硬化特性を有する鋼板とし、前記プレス加工を被加工材である前記鋼板の長手方向の一部にしわ押えを適用するプレス加工とし、あるいはさらに前記プレス加工後３００  ℃以下の温度で熱処理を行うことを特徴とする強度傾斜鋼部材の製造方法。
（３）引張歪を５％以上付与したのち３００  ℃以下の温度に加熱する熱処理を施した場合の引張強さが、引張歪を付与せず前記熱処理と同じ熱処理を施した場合の引張強さに比べて４０ＭＰａ  以上上昇する歪時効硬化特性を有する鋼板製の鋼部材であって、該鋼板の長手方向の一部にしわ押えを適用するプレス加工を施され、あるいはさらに３００  ℃以下の温度で熱処理を施されたことを特徴とする強度傾斜鋼部材。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明が対象とする加工部材は、プレス加工により、例えば図３に一例を示すような長手方向に略同一断面形状の、ハット型加工部材Ｗ１が好例である。ここでいう「略同一断面形状」とは、被加工材（図３ではハット型に成形する前の素材である鋼板）の製造時にできた長手方向の不可避的な板厚の変動（ＡＧＣ制御やクラウン制御による制御範囲内）を除いた実質的な同一断面寸法、形状を有する場合をいうものとする。このほか、断面の各寸法、形状が数ｍｍ〜十数ｍｍ変わった場合でも、略同一断面形状という趣旨を逸脱しないものも含むものとする。このハット型加工部材Ｗ１は、例えば、自動車のフロントサイドメンバー用として用いられる。フロントサイドメンバーには、衝突時に、客室から遠い側が蛇腹状に圧壊して衝突時のエネルギーを効率的に吸収し、一方、客室に近い側は変形せず、客室の乗員を安全に保護する機能が要求されている。
【００１３】
このような要求に応えるべく、本発明では、プレス加工時に、加工部材の長手方向に分布をもった歪を付与する。本発明では、部材長手方向に分布をもった歪の付与は、図１に一例を示すように、被加工材Ｗ（例えば金属板：ここでは図示せず）の長手方向の一部の部位にしわ押え１を適用し、他の部位ではしわ押え１を適用せずに、被加工材Ｗをポンチ２とダイ３により一回のプレスで一体の部材に成形する、プレス加工方法を用いて行う。
【００１４】
しわ押え１を用いたプレス加工では、図２（ａ）に示すように、被加工材Ｗの端がしわ押え１により成形の初期からダイ３に押し付けられ拘束されているため、最終的に縦壁となる部位Ｗａが、プレス加工の進展にともない引張られる。このため、縦壁部Ｗａに多量の歪が導入される。
【００１５】
一方、しわ押え１を用いないプレス加工では、図２（ｂ）に示すように、被加工材Ｗは、図２（ａ）の場合のようなしわ押え１とダイ３による拘束がないため、ポンチ２とダイ３の間に引き込まれていくように変形するだけとなり、最終的に縦壁部となる部位Ｗａの変形とそれにより導入される歪みは比較的少ない。しかし、しわ押え１はないが、拘束部分に近く、拘束の影響が強い部位には、加工部材の縦壁部Ｗａへの歪みの導入が比較的多くなり、一方拘束部分から遠く、拘束の影響が弱い部分には、加工部材の縦壁部Ｗａへの歪の導入が比較的少なくなる。被加工材Ｗへのしわ押え１を適用しない部位でも、しわ押え１を適用する部位に近い部位（図１の右方側）では拘束が強く、しわ押え１を適用して成形して、最終的に縦壁部とした場合のそれに近い歪が導入される。一方、しわ押え１を適用する部位から遠い部位（図１の左方側）ほど拘束が弱く、導入される歪も少なくなる。
【００１６】
このように、被加工材の長手方向の一部の部位にしわ押え１を適用し、他の部位ではしわ押え１を適用することなく、一回のプレスで成形することにより、加工部材の長手方向に他の部位に比べ導入歪量の多い部位を形成することができる。
【００１７】
次に、被加工材に高い歪時効硬化特性を有する鋼板を用い、この鋼板に、上記したプレス加工方法を適用してハット型加工部材を成形し、強度傾斜鋼部材とする強度傾斜鋼部材の製造方法について、以下に説明する。
【００１８】
ここで使用する高い歪時効硬化特性を有する鋼板は、引張歪を５％以上付与したのち３００  ℃以下の温度に加熱する熱処理を施した場合の引張強さが、引張歪を付与せず前記熱処理と同じ熱処理を施した場合の引張強さに比べて４０ＭＰａ  以上上昇する鋼板とする。このような鋼板としては、例えば、特開２０００−２９７３５０  号公報に開示されるような鋼板、すなわち、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１２％、Ｓｉ：２．０  ％以下、Ｍｎ：０．０１〜３．０  ％、Ｐ：０．２  ％以下、Ａｌ：０．００１  〜０．１  ％、Ｎ：０．００３  〜０．０２％を含有し、あるいはさらに、質量％で、Ｔｉ：０．００１  〜０．１  ％、Ｎｂ：０．００１  〜０．１  ％のうちの１種または２種および／またはＮｉ：０．１  〜１．５  ％、Ｃｒ：０．１  〜１．５  ％、Ｍｏ：０．１  〜１．５  ％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成と、平均結晶粒径が８μｍ  以下、好ましくは６μｍ  以下、のフェライトを主相とする組織を有し、さらに質量％で、０．００３  〜０．０１％の固溶Ｎ量を含有する鋼板とすることが好ましい。
【００１９】
上記した鋼板に、図１に示すような、被加工材である鋼板の長手方向の一部にのみしわ押えを適用するプレス加工を施す。これにより、しわ押えを適用し最終的に縦壁部となる部位に多く、しわ押えを適用した部位から離れるにしたがい少なく、歪が導入され、加工した部材に導入される歪量が長手方向に分布をもつように変化するようにできる。
【００２０】
図４からわかるように、導入される歪により加工硬化が生じ、強度が上昇する。このように、導入される歪量が長手方向に分布をもつように変化するようにできることにより、長手方向に他の部位に比べ高強度の部位を有する強度傾斜鋼部材とすることが可能となる。
【００２１】
さらに、上記したような歪分布を有する鋼部材に、３００  ℃以下の温度に加熱する熱処理を施すと、導入された歪量に依存して降伏強さおよび引張強さが上昇する。導入された歪量に従い降伏強さおよび引張強さの上昇量が相違するため、長手方向に強度が分布をもつように変化した鋼部材となる。
【００２２】
以下、実施例に基づいてさらに本発明を詳細に説明する。
【００２３】
【実施例】
表１に示す組成の鋼板（板厚：１．４ｍｍ  ）から幅３６０ｍｍ  ×長さ６００ｍｍ  の被加工材を採取し、図１、  図２（ａ）および図２（ｂ）に示すプレス加工方法を適用して、図３に示す寸法、形状のハット型加工部材とした。図１に示すプレス加工方法は、  加工部材の長手方向の一部（長さ：２５０  ｍｍ）にしわ押え１を適用し、他部ではしわ押え１を適用しないプレス加工方法（加工方法Ａ：本発明例）である。図２（ａ）に示すプレス加工方法は、加工部材の長手方向全域にしわ押え１を適用するプレス加工方法（加工方法Ｂ：比較例１）であり、図２（ｂ）に示すプレス加工方法は、  しわ押え１を全く適用しないプレス加工方法（加工方法Ｃ：比較例２）である。なお、しわ押え力は１００００  Ｎ一定とした。
【００２４】
ついで、これら得られたハット型加工部材Ｗ１に、図３に示すように底板Ｗ２をスポット溶接してフロントサイドメンバーＷＡのモデルとした。なお、スポット溶接間隔は３５ｍｍに設定した。ついで、これらフロントサイドメンバーＷＡに、１７０  ℃×２０ｍｉｎ  の熱処理を施した。
【００２５】
熱処理後のフロントサイドメンバーＷＡの長さ方向各部（全長の１／４  （１／４  が図１に示すしわ押えが完全にかかる部分）、２／４  、３／４  ）の縦壁部から長手方向に引張試験片（ＪＩＳ  １３号試験片）を採取して、引張試験を実施し、各部の母材に対する引張強さ上昇量を測定した。
【００２６】
また、熱処理後のフロントサイドメンバーＷＡについて、圧壊試験を実施した。圧壊試験は、図５に示すように、重錘４（重さ：２７０ｋｇ  ）を時速２０ｋｍで長手方向端部に衝突させ、フロントサイドメンバーＷＡを圧壊した。圧壊に際し、潰れ量と荷重との関係を求め、その関係から潰れ量２００ｍｍ  までに吸収されるエネルギー（吸収エネルギー）を算出し、耐衝突特性を評価した。
【００２７】
得られた結果を表２に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【表２】
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【００３０】
本発明例は、いずれも加工部材（フロントサイドメンバー）の長手方向に他の部位に比べ導入歪量が多いことに起因する高強度の部位を有し、衝突時に蛇腹状に座屈するため吸収するエネルギーが高く、耐衝突特性に優れた加工部材となっている。一方、比較例はいずれも、他の部位に比べ高強度の部位がなく長手方向に均一な強度を有するため、耐衝突特性は低い。比較例１は、プレス加工時に導入される歪量が多く、熱処理後の強度は高くなるが、圧壊途中で折れ、  蛇腹状に座屈しないため、吸収するエネルギーは比較的少なくなっている。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ等を使用することなく、また新たな工程を追加することなく、一回のプレス加工により、加工部材の長手方向に分布をもつ歪を付与でき、さらにその後の熱処理により、容易に高強度な部位とすることができ、他の部位に比べ高強度の部位を有する強度傾斜鋼部材の製造が安価に行えるという、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレス加工方法を模式的に示す説明図である。
【図２】従来のプレス加工方法を模式的に示す説明図である。
【図３】ハット型加工部材の一例を模式的に示す説明図である。
【図４】材料の荷重−歪の一般的関係を模式的に示す説明図である。
【図５】圧壊試験方法を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１  しわ押え
１ａ  しわ押え力付加装置
２  ポンチ
３  ダイ
３ａ  ダイ肩
４  重錘
Ｗ  被加工材
Ｗ１  ハット型加工部材
Ｗ２  底板
ＷＡ  フロントサイドメンバー
Ｗａ  縦壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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