(57)【要約】  構造部品を熱間成形するための方法の実施例が提供されている。この方法は、アルミニウムコーティングを有する超高強度鋼から形成されるブランクを加熱するステップと、多段階装置内で加熱された前記ブランクを成形するステップとを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段階装置において構造部品システムを熱間成形するための方法であって、
前記多段階装置は、
下部ボディと、
可動する上部ボディと、
前記下部ボディに関して、可動する前記上部ボディの上方及び下方プレス進行をもたらすように構成されている機構と、
ブランクを絞り加工するように構成されているプレスツールとを備えており、
前記プレスツールは、対となる上部プレス型と下部プレス型を備えており、
それぞれの前記プレス型は、使用時、前記ブランクに対向する１つ以上のワーク面を備えており、
前記上部プレス型は前記上部ボディに接続しており、
前記下部プレス型は前記下部ボディに接続しており、
前記多段階装置は前記プレスツールよりも上流の冷却ツールを備えており、
前記冷却ツールは、使用時、前記ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部冷却型と下部冷却型とを備えており、
前記下部冷却型は前記下部ボディに接続しており、
前記上部冷却型は前記上部ボディに接続しており、
前記方法は、
アルミニウム‐シリコンコーティングで覆われている超高強度鋼（ＵＨＳＳ）から形成されるブランクを供給するステップと、
オーステナイト化温度よりも前記ブランクを加熱するステップと、
完全に加熱された前記ブランクを前記冷却ツールで冷却するステップと、
前記プレスツールで前記ブランクを絞り加工して、前記冷却ツールと前記プレスツールの間で前記ブランクを移送するステップとを備える、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記冷却ツールの前記上部冷却型と前記下部冷却型は、冷却水を伝える導管を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オーステナイト化温度はＡｃ３温度であり、
完全に加熱された前記ブランクを冷却するステップは、６００〜８００℃、特に６５０〜７００℃の温度まで前記ブランクを冷却することを備える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
成形前の成形ツール内の前記ブランクの温度は５５０〜６５０℃の範囲である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＵＨＳＳは、０．２１〜０．２５％のＣ、１．０５〜１．３３％のＳｉ、及び２．０６〜２．３４％のＭｎの重量割合を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ＵＨＳＳは、０．１７〜０．２３％のＣ、最大０．５％のＳｉ、最大２．５％のＭｎ、最大０．０５％のＣｒ、及び０．００２〜０．００５％のＢの重量割合を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ＵＨＳＳは気硬性ＵＨＳＳである、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ＵＨＳＳは、０．２０〜０．５％のＣ、好ましくは０．３０〜０．４０％のＣ、０．１０〜０．７０％のＳｉ、０．６５〜１．６０％のＭｎ、及び０．００１〜０．００５％のＢの重量割合を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ＵＨＳＳは非気硬性ＵＨＳＳである、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記多段階装置は前記プレスツールより下流の第１後工程ツールを備えており、
前記第１後工程ツールは、使用時、前記ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部第１後工程型と下部第１後工程型を備えており、
前記下部第１後工程型は前記下部ボディに接続しており、
前記上部第１後工程型は前記上部ボディに接続している、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記第１後工程ツールは、第１後工程の間、前記ブランクの温度を制御するための温度制御システムを備えており、
前記温度制御システムは、前記上部第１後工程型と前記下部第１後工程型内に熱電対を任意で含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１後工程ツールの前記上部第１後工程型と前記下部第１後工程型は、冷却水又は冷却用空気を伝える導管を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１後工程ツールの前記上部第１後工程型と前記下部第１後工程型は、１つ以上の加熱器又は温液を伝える導管を備える、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ブランクを加熱することは、８６０〜９１０℃のオーステナイト化温度まで加熱することを備える、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
成形中、前記ブランクを冷却するステップを備える、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記ブランクは、成形中、３２０〜２８０℃の温度まで冷却される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記多段階装置から出るときの前記ブランクの温度は２００℃未満である、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年８月２日に提出された欧州特許出願１７３８２５３１．６号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、熱間成形構造部品を製造するための方法、及び熱間成形工程における超高強度鋼の使用法に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両構造の分野において、軽量な材料又は構成部品の開発と実現は、軽量な構造に対する基準を満足するため、ますます重要になる。重量低減に対する要求はＣＯ２排出の削減目標により特に決められる。また、乗員安全性に対する関心の高まりにより、衝突中の車両の完全性を向上させる一方、エネルギー吸収を向上させる材料の選択をもたらす。
【０００４】
熱間成形ダイクエンチ（ＨＦＤＱ）として知られている（また熱間鍛造又はプレス硬化として知られている）工程は、例えば１５００ＭＰａ又は２０００ＭＰａ以上までの引張強度を有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）の特性を備える鍛造構成部品を形成するため、例えばボロン鋼のシートを使用する。他の材料に比べて強度が増加することにより、より薄いゲージの材料が用いられ得る。これにより、従来通りに冷間鍛造された軟鋼構成部品以上に重量低減される。
【０００５】
熱間鍛造工程の前、実施時、又は後の腐食保護を向上させるため、コーティングが適用され得る。例えば、Ａｌ−Ｓｉコーティング又はＺｎコーティングを用いることが知られている。
【０００６】
鋼基材の組成に応じて、ブランクは、大きな引張強度を得るため、焼き入れされる（すなわち急冷される）必要があってもよい。また、相対的に遅い冷却速度を有する空冷によって室温まで冷却するように放置することにより硬化し得る鋼材料の例が知られている。これらの鋼は「気硬性」鋼と呼称され得る。
【０００７】
熱間鍛造工程は、熱間成形されるためのブランクが、ブランクの強度を減少させる、すなわち熱間鍛造工程を助けるように、例えば炉のシステムにより、予め決められた温度まで、例えばオーステナイト化温度まで、又はオーステナイト化温度よりも加熱されるような方法で行われ得る。加熱されたブランクは、例えば（例えば室温の）ブランクと温度制御に比べて低温を有するプレスシステムにより成形され得る。したがって、成形工程と熱処理が温度差を用いて行われ得る。
【０００８】
熱間鍛造工程はコンベヤ又は移送装置を含み得る。このコンベヤ又は移送装置は、加熱されたブランクを炉からプレスツールに移送する。このプレスツールはブランクをプレスするように構成されている。炉のシステムよりも上流において、鋼のコイルからブランクを直接切り取るための切断システムが設けられ得る。
【０００９】
熱間成形された要素を製造するため、多段階プレス装置を用いることが知られている。多段階プレス装置は、異なるブランクに異なる工程を同時に行うために構成されている複数のツールを備えてもよい。そのような構成により、複数のブランクは、プレス装置のそれぞれのストロークの間、異なる製造ステップを同時に受け得る。多段階装置の効率と性能は、レーザートリミング又は硬度切削のような異なる製造ステップに対して複数の異なる機械又は装置を用いるシステムよりも高い。
【００１０】
亜鉛コーティングされた鋼のブランクが用いられるとき、ブランクは、微小亀裂のような問題を低減又は最小化するため、熱間成形工程の前に所定温度まで冷却される必要がある。ブランクは、冷却されると、外部の事前冷却ツールから多段階プレス装置に移送される。
【００１１】
欧州公開特許３０６７１２９号は、熱間成形構造部品を製造するためのプレスシステムを開示している。このシステムは、固定された下部ボディ、可動する上部ボディ、及び固定された下部ボディに関して、可動する上部ボディの上方及び下方プレス進行をもたらすように構成されている機構を備える。このシステムはまた、局所的に異なる微細構造と機械的特性を有する、予め加熱されたブランクを冷却及び／又は加熱するように構成されている冷却／加熱ツールを備える。このシステムはさらに、対となる上部型と下部型、及びブランクを絞り加工するために構成されているプレスツールを備える。上部型と下部型は、局所的に異なる微細構造と機械的特性を有するブランクの範囲に応じて、異なる温度で動作するために構成されている２つ以上の型ブロックを備える。プレスツールは冷却／加熱ツールより下流に配置されている。このシステムは、Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）（２２ＭｎＢ５）から形成される構成要素の特定の領域において延性とエネルギー吸収を向上させるため、「軟らかい範囲」を形成することを特に目的としている。この２２ＭｎＢ５ボロン鋼を用いることにより、異なる微細構造及び対応する異なる特性を得るため、冷却／加熱ツール及び下流の後工程ツールの異なる型ブロックの間の所定温度の制御を要求する。
【００１２】
欧州公開特許３０６７１２８号は、熱間成形構造部品を製造するための多段階プレスシステムを開示している。このシステムは、固定された下部ボディ、可動する上部ボディ、及び固定された下部ボディに関して、可動する上部ボディの上方及び下方プレス進行をもたらすように構成されている機構を備える。このシステムはまた、予め加熱されたブランクを冷却するように構成されている冷却ツールを備える。このシステムはさらに、対となる上部型と下部型を備える。下部型は、１つ以上の下部バイアス用要素を有する下部ボディに接続されている。また／もしくは、上部型は、１つ以上の上部バイアス用要素を有する上部ボディに接続されている。このシステムはさらに、ブランクを絞り加工するために構成されているプレスツールを備える。このプレスツールは冷却ツールより下流に配置されている。このシステムは、亜鉛コーティングされた超高強度鋼を用いることを特に目的としている。
【００１３】
亜鉛コーティングされた鋼を用いることに関する不利な点の１つは、亜鉛酸化物の層がブランク上に形成され得ることである。多くの適用において、亜鉛酸化物の層は、製造工程の後、取り除かれる、又は削減されることを必要とする。例えば、ショットブラストが、亜鉛酸化物の層を部分的に、又は完全に取り除くため、用いられ得る。ＡｌＳｉコーティングされた構成要素は、一般的に、Ｚｎコーティングを有する構成要素よりも良好に溶接され得る。
【００１４】
本発明は、多段階工程及び装置における改善をもたらすことを試みる。
【発明の概要】
【００１５】
第１の態様において、多段階装置において構造部品システムを熱間成形するための方法が提供されている。多段階装置は、下部ボディと、可動する上部ボディと、下部ボディに関して、可動する上部ボディの上方及び下方プレス進行をもたらすように構成されている機構と、ブランクを絞り加工するように構成されているプレスツールとを備える。プレスツールは、対となる上部プレス型と下部プレス型を備える。それぞれのプレス型は、使用時、ブランクに対向する１つ以上のワーク面を備える。上部プレス型は上部ボディに接続している。下部プレス型は下部ボディに接続している。多段階装置はまた、使用時、ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部型と下部型とを含む追加ツールを備える。追加ツールの下部型は下部ボディに接続している。追加ツールの上部型は上部ボディに接続している。上記方法は、アルミニウム‐シリコンコーティングで覆われている超高強度鋼（ＵＨＳＳ）から形成されるブランクを供給するステップと、オーステナイト化温度よりもブランクを加熱するステップと、加熱されたブランクをプレスツールで絞り加工して、プレスツールと追加ツールの間でブランクを移送するステップとを備える。
【００１６】
この態様によれば、アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳブランクが用いられるため、亜鉛酸化物の層を部分的に、又は完全に取り除くためのショットブラストが必要でない。多段階装置を用いることにより、スループットを向上させ得る。
【００１７】
プレスツールと追加ツールの上部型を可動する上部ボディに接続することにより同じ装置内でツールを統合すると、プレスツールと追加ツールの間の移送時間が減少し得る。したがって、工程が最適化され得る。また、生産性が向上し得る。さらに、工程の異なるステップの間、ブランクの温度が改善し得る。
【００１８】
一部の実施例において、追加ツールは、成形ツールよりも上流に配置されている冷却ツールである。また、上記方法は、完全に加熱されたブランクを冷却するステップを備える。
【００１９】
一部の実施例において、冷却ツールの上部型と下部型は、冷却水を伝える導管を備えてもよい。代替として、又は追加として、冷却ツールの上部型と下部型は、空気を伝える導管を備えてもよい。
【００２０】
一部の実施例において、ブランクはオーステナイト化温度まで加熱される一方、このオーステナイト化温度はＡｃ３温度であってもよい。完全に加熱されたブランクを冷却するステップは、６００〜８００℃、特に６５０〜７００℃の温度までブランクを冷却することを備える。
【００２１】
一部の実施例において、ブランクは５０〜３００℃／秒の速度で冷却され得る。
【００２２】
一部の実施例において、絞り加工前の成形ツール内のブランクの温度は５５０〜６５０℃の範囲であってもよい。
【００２３】
一部の実施例において、追加ツールは、成形ツールよりも上流に配置されている加熱ツールである。オーステナイト化温度よりもブランクを加熱するステップは、炉内でブランクを第１温度まで加熱すること、及び加熱ツール内でブランクを第１温度から第２温度まで加熱することを備える。
【００２４】
一部の実施例において、ブランクは、０．１５〜０．２５％のＣ、最大０．５％のＳｉ、最大２．５％のＭｎ、０．００２〜０．００５％のＢ、及び最大０．０５％のＣｒの重量割合を備えるＵＨＳＳから形成され得る。一部の実施例において、ＵＨＳＳはまた、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ、及びＭｏを備える。
【００２５】
一部の実施例において、ブランクは、０．１５〜０．２５％のＣ、最大１％のＳｉ、最大２．５％のＭｎ、０．００２〜０．００５％のＢ、及び０．５〜０．７％のＣｒの重量割合を備えるＵＨＳＳから形成され得る。
【００２６】
代替例において、ＵＨＳＳ材料は、０．１５〜０．２５％のＣ、最大０．５％のＳｉ、最大２．５％のＭｎ、０．００２〜０．００５％のＢ、及び最大０．５％、好ましくは約０．３％のＣｒの重量割合を備える。一部の実施例において、ＵＨＳＳはまた、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ、及びＭｏを備える。
【００２７】
一部の実施例において、多段階装置はまた、プレスツールより下流の第１後工程ツールを備えてもよい。第１後工程ツールは、使用時、ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部第１後工程型と下部第１後工程型を備える。下部第１後工程型は下部ボディに接続している。上部第１後工程型は上部ボディに接続している。
【００２８】
一部の実施例において、第１後工程ツールは、第１後工程の間、ブランクの温度を制御するための温度制御システムを備えてもよい。温度制御システムは、上部第１後工程型と下部第１後工程型内に熱電対を任意で含む。
【００２９】
一部の実施例において、第１後工程ツールの上部第１後工程型と下部第１後工程型は、冷却水又は冷却用空気を伝える導管を備えてもよい。
【００３０】
一部の実施例において、第１後工程ツールの上部第１後工程型と下部第１後工程型は、１つ以上の加熱器、又は温液若しくは伝導加温を伝える導管を備えてもよい。
【００３１】
一部の実施例において、多段階装置はまた、第１後工程ツールより下流の第２後工程ツールを備えてもよい。第２後工程ツールは、使用時、ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部第２後工程型と下部第２後工程型を備える。下部第２後工程型は下部ボディに接続している。上部第２後工程型は上部ボディに接続している。
【００３２】
一部の実施例において、第２後工程ツールは、第２後工程の間、ブランクの温度を制御するための温度制御システムを備えてもよい。温度制御システムは、上部第２後工程型と下部第２後工程型内に熱電対を任意で含む。
【００３３】
一部の実施例において、第２後工程ツールの上部第２後工程型と下部第２後工程型は、冷却水又は冷却用空気を伝える導管、及び／又は１つ以上の加熱器若しくは温液を伝える導管を備えてもよい。
【００３４】
多段階装置内の後工程ツールを含む複数のツールを統合することにより、独立したレーザー切断システム及び工程が要求されない。
【００３５】
一部の実施例において、プレスツールの上部プレス型と下部プレス型は、冷却水を伝える導管、及び／又は空気を伝える導管を備えてもよい。
【００３６】
一部の実施例において、ブランクは、８６０〜９１０℃のオーステナイト化温度まで加熱され得る。
【００３７】
一部の実施例において、上記方法はまた、成形中、ブランクを冷却するステップを備えてもよい。ブランクは、成形中、選択的に、４５０〜２５０℃、好ましくは３２０〜２８０℃の温度まで冷却され得る。
【００３８】
一部の実施例において、多段階装置から出るときのブランクの温度は２００℃未満であってもよい。
【００３９】
第２の態様において、熱間成形工程において、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）を用いることが提供されている。熱間成形工程は、アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップ、及び加熱されたブランクを多段階装置内で成形するステップを含む。多段階装置は、多段階装置内で統合されている冷却ツールと成形ツールを備える。冷却ツールは成形ツールよりも上流に配置されている。
【００４０】
成形ステップより前に冷却ステップを統合することにより、成形ステップのサイクルタイムは減少し得る。切断工程のように、多段階装置内に統合されている他のステップは成形ステップと同期され得る。また、サイクルタイムは、それに応じて削減され得る。
【００４１】
一部の実施例において、多段階装置は冷却ツールと成形ツールを単に組み合わせる。この冷却ツールは成形ツールよりも上流に配置される。この場合、装置内の事前冷却ステップを統合することの利点は、減少したサイクルタイムでも、成形の終了時に得られるブランク／製品に対して、十分低い温度に到達し得ることである。したがって、歪みのように生じる変形は防がれ得る。
【００４２】
別の態様において、熱間成形工程において、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）を用いることが提供されている。熱間成形工程は、アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップ、及び多段階装置内で統合されている複数のツールを含む多段階装置内で加熱されたブランクを成形するステップを含む。このＵＨＳＳは、０．２０〜０．２５％のＣ、０．７５〜１．５％のＳｉ、及び１．５０〜２．５０％のＭｎの重量割合を備える。好ましくは、ＵＨＳＳは、０．２１〜０．２５％のＣ、１．０５〜１．３３％のＳｉ、及び２．０６〜２．３４％のＭｎの重量割合を備える。
【００４３】
そのようなＵＨＳＳは、超高強度特性を有するマルテンサイト微細構造を得るため、成形ステップの間、大きな冷却を要求しない。代替として、少なくとも一部の場合、そのようなＵＨＳＳは、外気により単に硬化され得る。したがって、冷却ツール内の広範な冷却が要求されないとき、多段階工程のサイクルタイムは小さくなり得る。したがって、工程の出力は、それに応じて増加し得る。
【００４４】
一部の実施例において、ＵＨＳＳは、約０．２２％のＣ、１．２％のＳｉ、及び２．２％のＭｎの重量割合を備えてもよい。
【００４５】
一部の実施例において、ＵＨＳＳはさらに、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ、Ｓ、Ｎを備える。残りは鉄（及び不純物）から形成される。
【００４６】
別の態様において、熱間成形工程において、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）を用いることが提供されている。熱間成形工程は、アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップ、及び多段階装置内で加熱されたブランクを成形するステップを含む。このＵＨＳＳは気硬性鋼である。
【００４７】
一部の実施例において、ＵＨＳＳは非気硬性鋼であってもよい。非気硬性鋼は、オーステナイトをマルテンサイトに変えるため、急冷される必要がある。これらの鋼は、非強制空冷によって室温まで冷却するように放置することにより、完全に硬まることができない。オーステナイトをマルテンサイトに変えるため、空冷速度よりも大きな冷却速度が要求され得る。例えば、非気硬性鋼は、オーステナイトをマルテンサイトに完全に変えるため、２５℃／秒よりも大きな臨界冷却速度を要求する。本明細書において、臨界冷却速度は、最も遅い冷却速度として理解される。この最も遅い冷却速度で、完全なマルテンサイト構造が形成される。
【００４８】
一部の実施例において、非気硬性鋼は２２ＭｎＢ５鋼であってもよい。Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）１５００Ｐは２２ＭｎＢ５鋼の例である。Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）の組成は以下の重量割合でまとめられる。（残りは鉄（Ｆｅ）と不可避の不純物である。）
【００４９】
【表１】
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【００５０】
熱間鍛造ダイクエンチ工程の後、Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）１５００Ｐは、例えば１１００ＭＰａの降伏強度、及び１５００ＭＰａの最大引張強度を有してもよい。
【００５１】
Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）２０００は、より大きな強度を有する別のボロン鋼である。熱間鍛造ダイクエンチ工程の後、Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）２０００の降伏強度は１４００ＭＰａでもよい。また、最大引張強度は１８００ＭＰａより大きくてもよい。Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）２０００の組成は、重量に対して最大０．３７％の炭素、最大１．４％のマンガン、最大０．７％のシリコン、及び最大０．００５％のホウ素を含む。
【００５２】
別の態様において、熱間成形工程は、アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップ、及び多段階装置内で加熱されたブランクを成形するステップを含む。このＵＨＳＳは非気硬性鋼である。ブランクは、すべての量のオーステナイトをマルテンサイトに完全に変えるために十分でない冷却速度で冷却され得る。すなわち、この冷却速度は、少なくとも工程の一部の間、鋼の臨界冷却速度よりも小さい。非気硬性鋼を用いることにより、成形工程の終了時、鋼の微細構造は完全にマルテンサイトにならない。したがって、この鋼は、ベイナイトの大きな割合を有する。それに応じて、この工程を用いることで熱間成形されたブランクにより得られる強度、例えば引張強度及び／又は降伏強度は、熱間成形されたブランクが完全に硬くなる場合よりも小さくなる。これらの製品の強度は、冷却速度が臨界冷却速度より大きい工程よりも少し小さい。これらの製品のサイクルタイムは削減され得る。また、所望の強度と剛性の要求を有する構成要素が得られてもよい。
【００５３】
別の態様において、構造部品を熱間成形するための方法が提供されている。この方法は、アルミニウム‐シリコンコーティングで覆われている超高強度鋼（ＵＨＳＳ）から形成されるブランクを供給するステップと、オーステナイト化温度よりもブランクを加熱するステップと、冷却ツールでブランクを冷却するステップと、ブランクを冷却ツールからプレスツールに移送して、プレスツールでブランクを絞り加工するステップとを備える。この態様において、冷却ツールとプレスツールは多段階装置に統合されている。
【００５４】
一部の実施例において、ＵＨＳＳが非気硬性鋼であるとき、多段階装置における熱間成形の後、非気硬性鋼の降伏強度は５００〜１６００ＭＰａの範囲であってもよい。また、非気硬性鋼の最大引張強度は１０００〜２０００ＭＰａの範囲であってもよい。一部の実施例において、多段階装置における熱間成形の後、非気硬性鋼の降伏強度は７００〜１４００ＭＰａの範囲であってもよい。また、非気硬性鋼の最大引張強度は１２００〜１８００ＭＰａの範囲であってもよい。有利な実施例において、多段階装置における熱間成形の後、非気硬性鋼の降伏強度は９００〜１１００ＭＰａの範囲であってもよい。また、非気硬性鋼の最大引張強度は１４００〜１６００ＭＰａの範囲であってもよい。
【００５５】
一部の実施例において、非気硬性鋼のＵＨＳＳは、０．２０〜０．５０％、好ましくは０．３０〜０．４０％のＣ、０．１０〜０．７０％のＳｉ、０．６５〜１．６０％のＭｎ、０．００１〜０．００５％のＢの重量割合を備えてもよい。また、非気硬性鋼のＵＨＳＳは、最大０．０２５％のＰ、最大０．０１％のＳ、最大０．８０％、好ましくは最大０．３５％のＣｒ、及び最大０．０４０％のＴｉの重量割合を備えてもよい。
【００５６】
別の態様において、本発明に開示されているいずれかの方法又は使用法により得られる構成要素が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明の非限定的な実施例が、添付された図面を参照して以下に説明される。
【図１】図１は、１つの実施例に係る多段階プレスシステムを示す。
【図２ａ】図２ａは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｃ】図２ｃは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｄ】図２ｄは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｅ】図２ｅは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｆ】図２ｆは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｇ】図２ｇは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｈ】図２ｈは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【図２ｉ】図２ｉは、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、１つの実施例に係る多段階プレスシステムを示す。システム１は、固定された下部ボディ２、可動する上部ボディ３、及び固定された下部ボディ２に関して可動する上部ボディ３の上方及び下方プレス進行をもたらすように構成されている機構（図示せず）を備える。
【００５９】
固定された下部ボディ２は大きな金属のブロックであってもよい。この所定の実施例において、固定された下部ボディ２は静止していてもよい。一部の実施例において、固定された下部ボディ２に統合された型のクッション（図示せず）が設けられてもよい。このクッションは、ブランクホルダの力を受け、且つ制御するように構成されてもよい。また、可動する上部ボディ３は、金属の固体片であってもよく、ストロークサイクル（上昇と下降）をもたらし得る。
【００６０】
プレスシステムは、例えば１分間に約３０ストロークを行うように構成されてもよい。したがって、そのようなストロークサイクルは約２秒となってもよい。別の実施例において、ストロークサイクルは異なってもよい。多段階プレスシステムにおいて、ブランクに成形されるすべての工程は同じサイクルタイムを有する必要がある。
【００６１】
プレスの機構は、機械式、液圧式、又はサーボ機構式に動作され得る。固定された下部ボディ２に関して可動する上部ボディ３の進行は、機構によって決まり得る。この所定の実施例において、プレスはサーボ機構式プレスであってもよい。したがって、ストロークの間、一定のプレス力が与えられ得る。サーボ機構式プレスは無限スライド（ラム）速度と位置の制御を備えてもよい。サーボ機構式プレスはまた、いずれかのスライド位置において、プレス力の有効性の良好な範囲を備えてもよい。したがって、プレスの大きな適用性が得られてもよい。サーボ駆動プレスは、金属成形において、作業条件と生産性を向上させるための機能を有する。プレスは、例えば２０００Ｔｎのプレス力を有してもよい。
【００６２】
一部の実施例において、プレスは機械式プレスであってもよい。したがって、固定された下部ボディ２に向かうプレス力の進行は、駆動システムとヒンジシステムに応じ得る。機械式プレスは、単位時間当たりのより大きなサイクルに到達し得る。代替として、液圧式プレスも用いられ得る。
【００６３】
図１において、予め加熱されたブランクを予め冷却するために構成されている冷却ツール１０を示す。冷却ツール１０は、対となる上部型１１と下部型１２を備えてもよい。それぞれの型は、使用時、熱間成形されるブランク（図示せず）に対向する上部ワーク面１５と下部ワーク面１６を備える。
【００６４】
この実施例において、下部型１２は、下部ボディ２から予め決められた第１距離にある位置に下部型１２を偏らせるために構成されている第１下部バイアス用要素１３と第２下部バイアス用要素１４を有する下部ボディ２に接続している。一部の実施例において、単一の下部バイアス用要素が設けられてもよい。または、複数の下部バイアス用要素が設けられてもよい。このバイアス用要素は、例としてばね、例えば機械式ばね又はガススプリングを備えてもよい。一方、他の一部のバイアス用要素は、例えば液圧式機構であってもよい。
【００６５】
他の一部の実施例において、上部型１１はまた、上部ボディから予め決められた第２距離にある位置に上部型を偏らせるために構成されている１つ以上の上部バイアス用要素を有する上部ボディ３に接続されてもよい。
【００６６】
上部バイアス用要素及び／又は下部バイアス用要素を挿入することにより、上部型１１と下部型１２の間の接触時間は、ストロークサイクル（下部ボディ２に関して可動する上部ボディ３の上昇と下降）の間、調整され、増加し得る。
【００６７】
冷却ツール内のバイアス用要素により、上部冷却型と下部冷却型の間の接触は、成形ツール（及び下流に配置されている別のツール）のプレス型の接触の前に生じ得る。したがって、ストロークサイクルの間、冷却型の間の接触時間は、増加又は減少して、より大きな又は小さな冷却を可能にする。
【００６８】
そのようなバイアス用要素を用いることにより、冷却ツールは、同じ装置に統合された他のツールと異なるサイクルタイムを有してもよい。これは、欧州登録特許３０６７１２８号に詳細に説明されている。一方、本発明の範囲において、バイアス用要素を用いることは単に選択的である。ブランクの鋼とブランクのコーティングに応じて、バイアス用要素は不要でもよい。
【００６９】
対となる上部型１１と下部型１２は、導管（図示せず）を備えてもよい。冷却流体、例えば水及び／又は冷却圧縮空気が、型内に設けられているこの導管を通る。
【００７０】
また、冷却ツール１０は、型の温度を制御するため、１つ以上の電気加熱器又は温液を伝える導管、及び温度センサを備えてもよい。高温で動作するように型を構成するための他の代替も、例えば組み込み式カートリッジ加熱器が見込まれ得る。これにより、異なる厚み、すなわち非常に薄いブランクを用いて行うことができる。非常に薄いブランクは著しく速く冷却され得る。したがって、冷却ツールの適用性は向上し得る。センサは熱電対であってもよい。
【００７１】
さらに、対となる上部型１１及び／又は下部型１２は冷却プレート（図示せず）を備えてもよい。この冷却プレートは、上部ワーク面１５及び／又は下部ワーク面１６と反対側の表面に配置され、それぞれの型に対応して配置されている冷却システムを備えてもよい。冷却システムは、冷却ツールの加熱を防ぐ、又は少なくとも減少させる、若しくは冷却ツールに追加の冷却を与えるため、冷却水又は他の冷却流体の循環に対する冷却導管を備えてもよい。
【００７２】
実施例において、冷却ツールは、センタリング要素、例えばピン及び／又はガイド装置を備えてもよい。
【００７３】
ブランクを成形又は絞り加工するように構成されているプレスツール２０はまた、同じプレス装置に統合されている。プレスツール２０は、冷却ツール１０より下流に配置されている。プレスツール２０は、対となる上部型２１と下部型２２を備える。
【００７４】
上部型２１は、使用時、熱間成形されるブランクに対向する上部ワーク面２３を備えてもよい。下部型２２は、使用時、熱間成形されるブランクに対向する下部ワーク面２４を備えてもよい。上部ワーク面２３と反対側の上部型の側面は上部ボディ３に取り付けられ得る。また、下部ワーク面２２と反対側の下部型の側面は下部ボディ２に取り付けられ得る。
【００７５】
対となる上部型２１と下部型２２は、導管を備えてもよい。冷却流体、例えば水及び／又は冷却空気が、型内に設けられているこの導管を通る。水の導管において、導管における水の循環速度は大きくてもよい。したがって、水の蒸発が防がれ得る。また、温度測定に基づいて流体温度及び流速を制御し得る制御システムが設けられてもよい。したがって、型の温度は制御され得る。
【００７６】
実施例において、プレスシステム２０は、ブランクを保持して、下部型２２に配置するように構成されているブランクホルダ２５を備えてもよい。ブランクホルダはまた、例えば、下部型２２から予め決められた距離にある位置にブランクホルダを偏らせるばねを備えてもよい。
【００７７】
この実施例において、トリミング及び／又は貫通工程を行うように構成されている第１後工程ツール３０が多段プレス装置に設けられている。他の実施例において、後工程ツールが多段プレス装置に統合されないことは明らかである。
【００７８】
第１後工程ツール３０はプレスツール２０の下流に配置されている。第１後工程ツール３０は、対となる上部型３２と下部型３１を備える。対となる上部型３２は上部ワーク面３３を備えてもよい。対となる下部型３１は下部ワーク面３４を備えてもよい。両方のワーク面が、使用時、ブランクに対向する。
【００７９】
上部ワーク面３３と反対側の上部型３２の側面は上部ボディ３に取り付けられ得る。また、下部ワーク面３４と反対側の下部型３１の側面は下部ボディ２に取り付けられ得る。型は、ワーク面に配置されている１つ以上の刃又は切刃（図示せず）を備えてもよい。
【００８０】
また、第１後工程ツール３０は、型の温度を制御するため、１つ以上の電気加熱器又は温液を伝える導管、及び温度センサを備えてもよい。センサは熱電対であってもよい。一部の実施例において、使用時、上部型と下部型の間に配置されているブランクの温度を好ましい温度に、又はその温度の近傍に、例えば２００℃以上に保つことが好ましい。好ましい温度は、使用される鋼に応じ得る。一般的に、ツールを損傷することなく、後工程が行われ得る最小温度が決まり得る。
【００８１】
一部の実施例において、対となる上部型３２と下部型３１は、導管を備えてもよい。冷却流体、例えば水及び／又は冷却空気が、型内に設けられているこの導管を通る。
【００８２】
実施例において、第１後工程ツール３０は、ブランクを保持して、下部型３１に配置するように構成されているブランクホルダ（図示せず）を備えてもよい。ブランクホルダはまた、例えば、下部型から予め決められた距離にある位置にブランクホルダを偏らせるように構成されている１つ以上のバイアス用要素を備えてもよい。
【００８３】
この実施例において、第２後工程ツール４０が設けられてもよい。第２後工程ツール４０は、トリミング及び／又は貫通工程を行うように構成され得る。この実施例において、第２後工程ツールはまた、ブランクのキャリブレーションのために構成されている。第２後工程ツール４０は第１後工程ツール３０より下流に配置されている。第２後工程ツール４０は上部型４２と下部型４１を備える。上部型４２は上部ワーク面４３を備えてもよい。また、下部型４１は下部ワーク面４４を備えてもよい。両方のワーク面が、使用時、熱間成形されるブランクに対向し得る。ワーク面は一様でなくてもよい。例えば、ワーク面は、隆起部又は凹部を備えてもよい。
【００８４】
プレスツール４０の型は、熱間成形されるブランクと異なる温度を有してもよい。したがって、熱膨張が考慮され得る。例えば、型は、バランスを保つため、熱間成形されるブランクよりも２％長く、及び／又は広くてもよい。
【００８５】
ワーク面４３と反対側の上部型４２の側面は上部ボディ３に取り付けられ得る。ワーク面４４と反対側の下部型４１の側面は下部ボディ２に取り付けられる。
【００８６】
型は、ワーク面に配置されている１つ以上の刃又は切刃を備えてもよい。
【００８７】
一部の実施例において、上部型４２と下部型４１の間の距離を調整するために構成されている調整装置が設けられ得る。このように、上部型４２と下部型４１の間に配置されているブランクは、使用時、上部型と下部型のそれぞれのワーク面に沿って変形し得る。
【００８８】
変形（及びブランクのキャリブレーション）のため、上部型４２と下部型４１の間の距離の調整が行われると、熱間成形されたブランクの公差が改善され得る。一部の実施例において、熱間成形されるブランクは、最適化されていない厚み、例えばブランクの一部における他の部分よりも大きな厚みを含む領域を有してもよい。したがって、この厚みは最適化される必要がある。
【００８９】
一様でないワーク面のこの構成のため、ワーク面の選択された部分における距離（例えばブランクにおける半径の近傍）が、最適化されていない厚みを含む領域で、又はこの領域の近傍で調整され得る。したがって、材料は変形され得る、すなわち最適化されていない厚みを含む領域に隣接する範囲に導かれる。したがって、ブランクに沿った一定の厚みが得られてもよい。
【００９０】
実施例において、調整装置は、ブランクの厚みを検出するために構成されているセンサシステムに基づいて制御され得る。
【００９１】
一部の実施例において、第２後工程ツール４０は、ブランクを保持して、下部型４１に配置するように構成されているブランクホルダ（図示せず）を備えてもよい。
【００９２】
別の実施例において、より高温又はより低温で動作するようにツールの型を構成する他の方法も見込まれ得る。
【００９３】
図が、実質的に正方形又は長方形を有する型を示す一方、ブロックは他の形状を有してもよく、また部分的に円形状を有してもよいことが分かる。
【００９４】
また、自動移送装置（図示せず）、例えば複数の工業ロボット又はコンベヤが、ツールの間でブランクの移送を行うため、設けられ得る。
【００９５】
すべての実施例において、温度センサと制御システムが、温度を制御するため、いずれかのツール又は移送システムに設けられ得る。ツールはまた、別の冷却システム、又はブランクホルダなどを備えてもよい。
【００９６】
図２ａ〜２ｉは、図１に示す多段階装置に基づいて、多段階工程の実施例を実行する間に起こる状況の順序を示す。
【００９７】
簡単のため、角度の参照は、図２ａ（及び別の図）に関する記述に含まれることがある。角度の参照は、下部ボディに関する上部ボディの近似位置を示すため、用いられ得る。したがって、例えば、上部ボディが、下部ボディに関して最も高い位置にあることを示す０°の位置にあること、及び下部ボディに関して最も低い位置（完全接触位置）にあることを示す１８０°の位置にあることが参照され得る。３６０°は、上部ボディが最も高い位置にあることを再び示す。
【００９８】
図２ａにおいて、ＡｌＳｉ（アルミニウム‐シリコン）コーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）から形成されて、熱間成形されるブランク１００が供給され得る。ＡｌＳｉコーティングは、特にブランクの加熱中、腐食を防ぐ。一部の実施例において、気硬性鋼が用いられ得る。一部の実施例において、ＵＨＳＳは、０．２０〜０．２５％のＣ、０．７５〜１．５％のＳｉ、及び１．５０〜２．５０％のＭｎを含んでもよい。この割合は重量により表される。好ましい実施形態において、ＵＨＳＳは、０．２１〜０．２５％のＣ、１．０５〜１．３３％のＳｉ、及び２．０６〜２．３４％のＭｎを含んでもよい。さらに好ましくは、ＵＨＳＳは、例えば約０．２２％のＣ、１．２％のＳｉ、及び２．２％のＭｎを含んでもよい。ＳｉとＭｎの量により、室温における空気でブランクを硬くすることができる。したがって、焼き入れが避けられる。（また、ブランク製造プレス時間も減少し得る。）さらに、焼き入れ段階のための追加冷却の型が、冷却中、閉じたままでないため、プレスのストロークサイクルも減少し得る。材料はまた、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ、Ｓ、Ｎを異なる割合で備えてもよい。
【００９９】
異なる鋼の組成が用いられてもよい。特に、欧州公開特許２７３５６２０号に記載されている鋼の組成が適切であるとみなされてもよい。特に、欧州公開特許２７３５６２０号の表１、及び段落００１６〜００２１が参照される。また、段落００６７〜００７９も考慮される。代替として、非気硬性鋼が用いられ得る。
【０１００】
超高強度鋼（ＵＨＳＳ）は、Ａｃ３変態点（「Ａｃ３点」と後述されるオーステナイト変態点）を８５０〜９００℃の間に有してもよい。例えば、上記鋼の組成に対して、Ａｃ３は８６０℃の範囲にあってもよい。Ｍｓ変態点（「Ｍｓ点」と後述されるマルテンサイト開始温度）は３８０〜３９０℃の範囲にあってもよい。上記鋼の組成に対して、Ｍｓは約３８６℃であってもよい。Ｍｆ変態点（「Ｍｆ点」と後述されるマルテンサイト終了温度）は２７０℃又は２７０℃の近傍である。
【０１０１】
ブランク１００は、少なくともオーステナイト化温度に到達するため、加熱され得る。加熱は、加熱装置（図示せず）、例えば炉内で行われ得る。到達する最大温度は、コーティングが蒸発しないことを確実にするため、コーティングにより決まり得る。したがって、加熱はＡｃ３と最大許容温度の間で行われ得る。加熱されるための時間は、数分でもよい一方、例えばブランクの厚みに応じる。
【０１０２】
ブランク１００は、所望の温度まで加熱されると、冷却ツール１０に移送され得る。これは、自動移送装置（図示せず）、例えば複数の工業ロボット又はコンベヤにより行われ得る。炉（図示せず）と冷却ツール１０の間でブランクを移送するための時間は２〜３秒であってもよい。
【０１０３】
一部の実施例において、センタリング要素、例えばピン及び／又はガイド装置は、冷却ツールの上流に設けられてもよい。したがって、ブランクは適切に中心に置かれ得る。
【０１０４】
プレス上部ボディ３は、プレス機構を用いて、開放位置（０°の位置）に配置され得る。ブランク１００は上部型１１と下部型１２の間に配置され得る。一部の実施例において、ブランクはブランクホルダに配置され得る。下部型１２は、第１下部バイアス用要素１３と第２下部バイアス用要素１４を用いて、下部ボディ２に関して、予め決められた距離を移動され得る。
【０１０５】
上述のように、このバイアス用要素は、例としてばね、例えば機械式ばね又はガススプリングを備えてもよい。一方、他の一部のバイアス用要素は、例えば液圧式機構であってもよい。液圧式機構は受動機構又は能動機構でもよい。
【０１０６】
このように、下部型１２（及び下部型１２に配置されるブランク１００）は、下部ボディ２から第１の予め決められた位置（下部型が９０〜１５０°の間で上部型に触れる位置）に配置され得る。
【０１０７】
図２ｂにおいて、プレスが、固定された下部ボディに関して可動する上部ボディの下方プレス進行を行う状況を示す。したがって、上部型１１は下部型１２（及び下部型に配置されているブランク）に向けて動く。冷却ツールの型はブランクを押し付けて冷却する。
【０１０８】
最終的な所望の位置（１８０°の位置）に達すると、プレス機構により、上部ボディの上方プレス進行が行われ得る。第１下部バイアス用要素１３と第２下部バイアス用要素１４は、初期位置に戻る、すなわち伸び得る。
【０１０９】
ブランク１００が例えば８７０〜９１０℃に予め加熱され得ることが上述されている。ブランクは冷却ツール１０に移送され得る。したがって、移送時間中、温度は７５０〜８５０℃に減少され得る。この構成のため、ブランク１００は７５０〜８５０℃の温度で冷却ツール１０に配置され得る。この実施例のブランクは、冷却ツール内で、６５０〜７００℃の温度まで冷却され得る。したがって、マルテンサイト微細構造を得るために必要な冷却の一部は、ブランクの実際の絞り加工の間よりも冷却ツール内で既に行われてもよい。したがって、この工程における次のステップ、すなわち絞り加工は、一部の場合、短縮され、より短縮されたサイクルタイムと増加した出力をもたらす。
【０１１０】
多段プレス装置３に統合された冷却ツール１０により、ブランクを冷却するための時間が最適化され得る。外部冷却ツールからブランクを移送するための追加の動きが避けられ得る。これはまた、時間の節約になり得る。また、ツールの間のブランクの動きが制限され得る。したがって、冷却速度は容易に制御される。
【０１１１】
図２ｃにおいて、ブランク１００は冷却工程を既に受けている。したがって、ブランク１００は、冷却ツール１０からプレスツール２０に移送される状態にあってもよい。移送は、自動移送装置（図示せず）、例えば複数の工業ロボット又はコンベヤにより行われ得る。上述のように、ブランクは、６５０〜７００℃の温度、又はその近傍の温度で移送され得る。移送時間により、ブランク１００は、絞り加工が始まる前、５５０〜６５０℃まで冷却され得る。ブランク１００は、移送装置により、ブランクホルダを用いる下部型２２に配置され得る。
【０１１２】
移送装置が同じプレスシステムに統合されているため、移送時間は小さい。また、温度制御がより好ましい。
【０１１３】
ブランク１００が移送されて、下部型２２に位置する間、自動移送システムは、ブランク２００を冷却ツール１０に供給するように動作され得る。結果として、冷却ツール１０は、ブランクを冷却するため、動作を開始し得る。この動作は、上述のように行われ得る。また、この動作は、プレスツール２０の動作と同時に行われ得る。
【０１１４】
このように、プレス上部ボディ３は、プレス機構を用いて、開放位置（０°の位置）に配置され得る。ブランク１００はプレスツール上部型２１とプレスツール下部型２２の間に配置され得る。
【０１１５】
図２ｄにおいて、下方プレス進行が完了する。また、ブランク１００の絞り加工及びブランク２００の冷却が行われる。上方プレス進行が与えられ得る。成形ツールの上部型のワーク面とブランクの最後の完全な接触（及び絞り加工の動作の最後）は例えば１８０〜２１０°の位置であってもよい。
【０１１６】
ブランク１００の温度は、用いられた鋼の種類に応じて、Ｍｓ又はＭｆ未満の温度に達するまで減少し得る。例えば、欧州公開特許２７３５６２０号に開示されているＵＨＳＳの構成に対して、適切な温度は約３００℃であってもよい。プレスツールは冷却システムを備えてもよい。冷却システムはコントローラにより制御され得る。したがって、ブランク１００の温度は、減少し、所望の温度に保たれ得る。
【０１１７】
図２ｅにおいて、ブランク１００はまた、既に絞り加工されていてもよい。したがって、ブランク１００は、プレスツール２０から第１後工程ツール３０、例えば貫通又はトリミング工程ツールに移送される状態にある。移送は、自動移送装置（図示せず）、例えば複数の工業ロボット又はコンベヤにより行われ得る。上述のように、ブランク１００は、プレスツール２０から離れ、３００℃の温度、又はその近傍の温度で移送され得る。移送時間により、ブランク１００は、２８０℃の温度、又はその近傍の温度まで冷却され、この温度で、第１後工程ツールに配置され得る。ブランク１００は、下部型３１と上部型３２の間で下部型３１に配置され得る。
【０１１８】
図２ｅにおいて、ブランク１００が移送され、下部型３１に配置されるとき、自動移送システムは、ブランク２００をプレスツール２０に配置するように、またブランク３００を冷却ツール１０に配置するように作動され得る。結果として、冷却ツール１０は、上述のようにブランク３００をプレスし、冷却するため、動作を開始し得る。同時に、プレスツール２０は、上述のようにブランク３００を絞り加工し、冷却するため、動作を開始し得る。
【０１１９】
このように、プレス上部ボディ３２は、プレス機構を用いて、開放位置（０°の位置）に配置され得る。プレス１は、固定された下部ボディ２に関して可動する上部ボディ３の下方プレス進行を備えてもよい。したがって、上部型３２は下部型３１に向けて動き得る。
【０１２０】
図２ｆにおいて、上部型３２は、下方プレス進行の間、プレスツール上部型３２とプレスツール下部型３１の間に配置されているブランク１００に接触し得る。
【０１２１】
プレスがブランク１００と接触する間、貫通工程が切刃又は他の一部の切断要素を用いて行われ得る。貫通工程が終了すると、トリミング工程が行われ得る。代替の実施例において、トリミング工程が初めに行われてもよい。また、このトリミング工程が終了すると、貫通工程が行われ得る。
【０１２２】
ブランク１００は、後工程を受ける間、上記加熱装置を用いることにより加熱され得る。ツールを損傷させることがないように、鋼は硬すぎてはならない。したがって、最小温度が配慮されなければならない。
【０１２３】
１８０°の位置に到達した後、上方プレス進行が与えられ得る。上部型３２のワーク面とブランク１００の最後の完全な接触（及び後工程の最後）は例えば１８０〜２１０°の位置であってもよい。
【０１２４】
図２ｇ〜２ｈは、次のステップを示す。図において、ブランク１００は第２後工程ツールに配置される。また、別のブランク４００が冷却ツールに配置される。
【０１２５】
図２ｇにおいて、ブランク１００は、第１後工程ツール３０から第２後工程ツール４０、例えば貫通、トリミング、及びキャリブレーションツールに移送され得る。移送は、自動移送装置（図示せず）、例えば複数の工業ロボット又はコンベヤにより行われ得る。上述のように、ブランク１００は、第１後工程ツール３０から離れ、２００℃の温度、又はその近傍の温度で移送され得る。
【０１２６】
プレスがブランク１００と接触する間、貫通工程、又はトリミング工程、及び／又はキャリブレーション工程が行われ得る。キャリブレーションが、ブランクの公差を改善するため、行われ得る。
【０１２７】
この場合、上部型４２と下部型４１の間の距離は、調整装置を用いて調整され得る。調整装置は、ブランク１００の厚みを検出するために構成されているセンサシステム（図示せず）に基づいて制御され得る。実施例の後、ブランクは、上部型４２と下部型４１によりプレスされ得る。したがって、ブランクの一定の厚みが得られてもよい。
【０１２８】
第２後工程ツールの動作が終わると、ブランク１００が移送されて、室温まで冷却されるように放置される。
【０１２９】
上方の動作を与えることにより、プレスが開放位置（０°の位置）に達すると、ブランク１００は移送され、室温で硬くなり得る。同時に、自動移送システムは、新しいブランクを冷却ツール１０に、ブランク２００を第２後工程ツール４０に、ブランク３００を第１後工程ツール３０に、及びブランク４００をプレスツール２０に供給するように作動され得る。図２ｉに示すように、結果として、すべてのツールは、上述のように、工程を開始し得る。
【０１３０】
一部の実施例において、ブランク１００の形状に応じて、別の絞り加工及び他の工程、例えば貫通及び／又はトリミングが設けられ得る。別の実施例において、後工程の順序（例えば、第１の切断、キャリブレーション、又はその逆）が交換され得る。
【０１３１】
他の実施例において、多段階装置は、上述の実施例の内の２つツールだけを有してもよい。例えば、多段階装置は冷却ツールと成形ツールを有してもよい。冷却ツールと成形ツールは、上述の実施例と実質的に類似し得る。他の実施例において、多段階装置は、成形ツールと切断ツールを有してもよい。さらに別の実施例において、多段階装置は、冷却ツール、成形ツール、及び後工程ツールを有してもよい。
【０１３２】
これらすべての実施例において、（Ｚｎコーティングではなく、）ＡｌＳｉコーティングを有するＵＨＳＳ鋼基板の使用は、亜鉛酸化物を取り除くためのショットブラスト又は同様の工程が避けられるため、工程のステップの数が減少し得ることを示す。これにより、効率とコスト削減をもたらし得る。
【０１３３】
多段階装置に統合される事前冷却ツールは、温度制御が向上し得ること、及びステップのサイクルタイムが減少し得ることを示す。
【０１３４】
完全性のため、本発明の様々な態様を以下の番号付きの条項に示す。
【０１３５】
［第１項］
多段階装置において構造部品システムを熱間成形するための方法であって、
前記多段階装置は、
下部ボディと、
可動する上部ボディと、
前記下部ボディに関して、可動する前記上部ボディの上方及び下方プレス進行をもたらすように構成されている機構と、
ブランクを絞り加工するように構成されているプレスツールとを備えており、
前記プレスツールは、対となる上部プレス型と下部プレス型を備えており、
それぞれの前記プレス型は、使用時、前記ブランクに対向する１つ以上のワーク面を備えており、
前記上部プレス型は前記上部ボディに接続しており、
前記下部プレス型は前記下部ボディに接続しており、
前記多段階装置は、使用時、前記ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部型と下部型とを含む追加ツールを備えており、
前記追加ツールの前記下部型は前記下部ボディに接続しており、
前記追加ツールの前記上部型は前記上部ボディに接続しており、
前記方法は、
アルミニウム‐シリコンコーティングで覆われている超高強度鋼（ＵＨＳＳ）から形成されるブランクを供給するステップと、
オーステナイト化温度よりも前記ブランクを加熱するステップと、
加熱された前記ブランクを前記プレスツールで絞り加工して、前記プレスツールと前記追加ツールの間で前記ブランクを移送するステップとを備える、ことを特徴とする方法。
【０１３６】
［第２項］
前記追加ツールは、成形ツールよりも上流に配置されている冷却ツールであり、
前記方法は、完全に加熱された前記ブランクを冷却するステップを備える、第１項に記載の方法。
【０１３７】
［第３項］
前記冷却ツールの前記上部型と前記下部型は、冷却水を伝える導管を備える、第２項に記載の方法。
【０１３８】
［第４項］
前記冷却ツールの前記上部型と前記下部型は、空気を伝える導管を備える、第２項に記載の方法。
【０１３９】
［第５項］
前記オーステナイト化温度はＡｃ３温度であり、
完全に加熱された前記ブランクを冷却するステップは、６００〜８００℃、特に６５０〜７００℃の温度まで前記ブランクを冷却することを備える、第２項から第４項のいずれかに記載の方法。
【０１４０】
［第６項］
前記ブランクは５０〜３００℃／秒の速度で冷却される、第５項に記載の方法。
【０１４１】
［第７項］
絞り加工前の前記成形ツール内の前記ブランクの温度は５５０〜６５０℃の範囲である、第５項又は第６項に記載の方法。
【０１４２】
［第８項］
前記追加ツールは、成形ツールよりも上流に配置されている加熱ツールであり、
前記オーステナイト化温度よりも前記ブランクを加熱するステップは、炉内で前記ブランクを第１温度まで加熱すること、及び前記加熱ツール内で前記ブランクを前記第１温度から第２温度まで加熱することを備える、第１項に記載の方法。
【０１４３】
［第９項］
前記ＵＨＳＳは、０．２０〜０．２５％のＣ、０．７５〜１．５％のＳｉ、及び１．５０〜２．５０％のＭｎ、好ましくは０．２１〜０．２５％のＣ、１．０５〜１．３３％のＳｉ、及び２．０６〜２．３４％のＭｎの重量割合を備える、第１項から第８項のいずれかに記載の方法。
【０１４４】
［第１０項］
前記ＵＨＳＳは、約０．２２％のＣ、１．２％のＳｉ、２．２％のＭｎを備える、第９項に記載の方法。
【０１４５】
［第１１項］
前記ＵＨＳＳはまた、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ、Ｓ、Ｎを備える、第９項又は第１０項に記載の方法。
【０１４６】
［第１２項］
前記ＵＨＳＳは、０．１７〜０．２３％のＣ、最大０．５％のＳｉ、最大２．５％のＭｎ、最大０．０５％のＣｒ、及び０．００２〜０．００５％のＢの重量割合を備える、第１項から第８項のいずれかに記載の方法。
【０１４７】
［第１３項］
前記ＵＨＳＳはまた、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ、及びＭｏを備える、第１２項に記載の方法。
【０１４８】
［第１４項］
前記ＵＨＳＳは気硬性ＵＨＳＳである、第１項から第８項のいずれかに記載の方法。
【０１４９】
［第１５項］
前記ＵＨＳＳは、０．２０〜０．５％のＣ、好ましくは０．３０〜０．４０％のＣ、０．１０〜０．７０％のＳｉ、０．６５〜１．６０％のＭｎ、及び０．００１〜０．００５％のＢの重量割合を備える、第１項から第８項のいずれかに記載の方法。
【０１５０】
［第１６項］
前記ＵＨＳＳは非気硬性ＵＨＳＳである、第１項から第８項のいずれかに記載の方法。
【０１５１】
［第１７項］
前記多段階装置は前記プレスツールより下流の第１後工程ツールを備えており、
前記第１後工程ツールは、使用時、前記ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部第１後工程型と下部第１後工程型を備えており、
前記下部第１後工程型は前記下部ボディに接続しており、
前記上部第１後工程型は前記上部ボディに接続している、第１項から第１６項のいずれかに記載の方法。
【０１５２】
［第１８項］
前記第１後工程ツールは、第１後工程の間、前記ブランクの温度を制御するための温度制御システムを備えており、
前記温度制御システムは、前記上部第１後工程型と前記下部第１後工程型内に熱電対を任意で含む、第１７項に記載の方法。
【０１５３】
［第１９項］
前記第１後工程ツールの前記上部第１後工程型と前記下部第１後工程型は、冷却水又は冷却用空気を伝える導管を備える、第１８項に記載の方法。
【０１５４】
［第２０項］
前記第１後工程ツールの前記上部第１後工程型と前記下部第１後工程型は、１つ以上の加熱器又は温液を伝える導管を備える、第１８項又は第１９項に記載の方法。
【０１５５】
［第２１項］
前記多段階装置はまた、前記第１後工程ツールより下流の第２後工程ツールを備えており、
前記第２後工程ツールは、使用時、前記ブランクに対向する１つ以上のワーク面を有する上部第２後工程型と下部第２後工程型を備えており、
前記下部第２後工程型は前記下部ボディに接続しており、
前記上部第２後工程型は前記上部ボディに接続している、第１７項から第２０項のいずれかに記載の方法。
【０１５６】
［第２２項］
前記第２後工程ツールは、第２後工程の間、前記ブランクの温度を制御するための温度制御システムを備えており、
前記温度制御システムは、前記上部第２後工程型と前記下部第２後工程型内に熱電対を任意で含む、第２１項に記載の方法。
【０１５７】
［第２３項］
前記第２後工程ツールの前記上部第２後工程型と前記下部第２後工程型は、冷却水又は冷却用空気を伝える導管、及び／又は１つ以上の加熱器若しくは温液を伝える導管を備える、第２２項に記載の方法。
【０１５８】
［第２４項］
前記プレスツールの前記上部プレス型と前記下部プレス型は、冷却水を伝える導管、及び／又は空気を伝える導管を備える、第１項から第２３項のいずれかに記載の方法。
【０１５９】
［第２５項］
前記ブランクは、８６０〜９１０℃のオーステナイト化温度まで加熱される、第１項から第２４項のいずれかに記載の方法。
【０１６０】
［第２６項］
成形中、前記ブランクを冷却するステップを備える、第１項から第２５項のいずれかに記載の方法。
【０１６１】
［第２７項］
前記ブランクは、成形中、３２０〜２８０℃の温度まで冷却される、第２６項に記載の方法。
【０１６２】
［第２８項］
前記多段階装置から出るときの前記ブランクの温度は２００℃未満である、第１項から第２７項のいずれかに記載の方法。
【０１６３】
［第２９項］
熱間成形工程における、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）の使用法であって、
前記熱間成形工程は、
アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップと、
加熱された前記ブランクを多段階装置内で成形するステップとを含んでおり、
前記多段階装置は、前記多段階装置内で統合されている冷却ツールと成形ツールを備えており、
前記冷却ツールは前記成形ツールよりも上流に配置されている、ことを特徴とする使用法。
【０１６４】
［第３０項］
前記ＵＨＳＳは気硬性鋼である、第２９項に記載の使用法。
【０１６５】
［第３１項］
前記ＵＨＳＳは、０．２１〜０．２５％のＣ、１．０５〜１．３３％のＳｉ、及び２．０６〜２．３４％のＭｎの重量割合を備える、第２９項又は第３０項に記載の使用法。
【０１６６】
［第３２項］
前記ＵＨＳＳは、約０．２２％のＣ、１．２％のＳｉ、２．２％のＭｎを備える、第３１項に記載の使用法。
【０１６７】
［第３３項］
前記ＵＨＳＳはまた、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ、Ｓ、Ｎを備える、第３１項又は第３２項に記載の使用法。
【０１６８】
［第３４項］
前記ＵＨＳＳは非気硬性鋼である、第２９項に記載の使用法。
【０１６９】
［第３５項］
前記ＵＨＳＳは、０．２０〜０．５％のＣ、好ましくは０．３０〜０．４０％のＣ、０．１０〜０．７０％のＳｉ、０．６５〜１．６０％のＭｎ、及び０．００１〜０．００５％のＢの重量割合を備える、第２９項又は第３４項に記載の使用法。
【０１７０】
［第３６項］
前記オーステナイト化温度はＡｃ３温度であり、
完全に加熱された前記ブランクは、前記冷却ツール内で、６００〜８００℃、特に６５０〜７００℃の温度まで冷却する、第２９項から第３５項のいずれかに記載の使用法。
【０１７１】
［第３７項］
成形前の前記成形ツール内の前記ブランクの温度は５５０〜６５０℃の範囲である、第３６項に記載の使用法。
【０１７２】
［第３８項］
熱間成形工程における、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）の使用法であって、
前記熱間成形工程は、
アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップと、
加熱された前記ブランクを多段階装置内で成形するステップとを含んでおり、
前記多段階装置は、前記多段階装置内で統合されている多段ツールを含んでおり、
前記ＵＨＳＳは、０．２１〜０．２５％のＣ、１．０５〜１．３３％のＳｉ、及び２．０６〜２．３４％のＭｎの重量割合を備える、ことを特徴とする使用法。
【０１７３】
［第３９項］
前記ＵＨＳＳは、約０．２２％のＣ、１．２％のＳｉ、２．２％のＭｎを備える、第３８項に記載の使用法。
【０１７４】
［第４０項］
前記ＵＨＳＳはまた、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ、Ｓ、Ｎを備える、第３８項又は第３９項に記載の使用法。
【０１７５】
［第４１項］
熱間成形工程における、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）の使用法であって、
前記熱間成形工程は、
アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップと、
加熱された前記ブランクを多段階装置内で成形するステップとを含んでおり、
前記多段階装置は、前記多段階装置内で統合されている多段ツールを含んでおり、
前記ＵＨＳＳは、０．２０〜０．５％のＣ、好ましくは０．３０〜０．４０％のＣ、０．１０〜０．７０％のＳｉ、０．６５〜１．６０％のＭｎ、及び０．００１〜０．００５％のＢの重量割合を備える、ことを特徴とする使用法。
【０１７６】
［第４２項］
前記多段階装置は、
成形ツールと、
前記成形ツールよりも下流に配置されている１つ以上の後工程ツールとを備える、第３８項から第４１項のいずれかに記載の使用法。
【０１７７】
［第４３項］
前記多段階装置は、前記成形ツールより上流に配置されている冷却ツールを備える、第４２項に記載の使用法。
【０１７８】
［第４４項］
熱間成形工程における、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）の使用法であって、
前記熱間成形工程は、
アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップと、
多段階装置内で加熱された前記ブランクを成形するステップとを含んでおり、
前記ＵＨＳＳは気硬性鋼である、ことを特徴とする使用法。
【０１７９】
［第４５項］
熱間成形工程における、アルミニウム‐シリコンコーティングを有する超高強度鋼（ＵＨＳＳ）の使用法であって、
前記熱間成形工程は、
アルミニウム‐シリコンコーティングを有するＵＨＳＳから形成されるブランクをオーステナイト化温度よりも加熱するステップと、
多段階装置内で加熱された前記ブランクを成形するステップとを含んでおり、
前記ＵＨＳＳは非気硬性鋼である、ことを特徴とする使用法。
【０１８０】
［第４６項］
構造部品を熱間成形するための方法であって、
前記方法は、
アルミニウム‐シリコンコーティングで覆われている超高強度鋼（ＵＨＳＳ）から形成されるブランクを供給するステップと、
オーステナイト化温度よりも前記ブランクを加熱するステップと、
冷却ツールで前記ブランクを冷却するステップと、
前記ブランクを前記冷却ツールからプレスツールに移送するステップと、
前記プレスツールで前記ブランクを絞り加工するステップとを備えており、
前記冷却ツールと前記プレスツールは多段階装置に統合されている、ことを特徴とする方法。
【０１８１】
［第４７項］
第１項から第４６項のいずれかに記載の方法又は使用法により得られる構成要素。
【０１８２】
本明細書において、多くの実施例が開示されている一方、他の代替、修正、使用法、及び／又はこれらの実施例と同等のものでもよい。また、記載されている実施例のすべての可能な組み合わせも適用を受ける。したがって、本発明の範囲は、特定の実施例に限定されるべきではない一方、以下の請求項の公正な解釈により定められるべきである。
【図１】
2020529926.tif 000004
【図２ａ】
2020529926.tif 000005
【図２ｂ】
2020529926.tif 000006
【図２ｃ】
2020529926.tif 000007
【図２ｄ】
2020529926.tif 000008
【図２ｅ】
2020529926.tif 000009
【図２ｆ】
2020529926.tif 000010
【図２ｇ】
2020529926.tif 000011
【図２ｈ】
2020529926.tif 000012
【図２ｉ】
2020529926.tif 000013
【国際調査報告】
2020529926.tif 000014
2020529926.tif 000015