ホットスタンピングにおける変形挙動および焼入れ特性に及ぼす板厚の影響

引張強さと引張試験開始直前の鋼板温度の関係をFig. 3.7に示す．鋼板の温度が低下する と，引張強さが増加した．

Fig. 3.7. Relationship between tensile strength of heated specimens and sheet temperature just before tensile test.

Fig. 3.8. Conditions of hot hat-shaped bending test of thin quenchable sheet.

3.3.2. ダイクエンチング特性に及ぼす下死点保持時間の影響

t_t=7sにおける金型上での鋼板の温度分布をFig. 3.9に示す．温度はサーモグラフィによっ て測定した．t=0.6mmにおいては成形直前には約600ºCと，一般的なホットスタンピング成 形温度と比較して，100ºC程度低くなった．

Fig. 3.9. Sheet temperature on die just before forming for t_t = 7 s.

t_t=7s におけるダイクエンチングされたハット曲げ成形品側壁における焼入れ硬さと下死 点保持時間の関係をFig. 3.10に示す．t=1.0mm以上では，クリアランスが大きいため，t_h=10s で硬さが得られなかった．一方t=0.6mmにおいては冷却速度が大きいため，t_h=1sで450HV1 以上の十分な焼入れ硬さが得られた．

0 200 400 600 800 1000

30 60 90

Sheet temperature just before forming [ºC]

Distance from centrex[mm]

0.6 mm t= 1.6 mm

1.0 mm

Die Sheet

x 180

(a) Heating: 900 ˚C

Al-Si coated 22MnB5, t= 0.6, 1.0, 1.6 mm

(b) Forming (c) Die quenching,

Holding time t_h= 0 – 10 s Die

Sheetholder

Punch

96º 60

Spacer

t+ 0.1

40

Transfer:

t_t= 7 - 20 s

Fig. 3.10. Relationship between Vickers hardness on sidewall of bent sheet and holding time at bottom dead centre for t_t = 7 s.

t=0.6mm，^tt=7sにおけるスプリングバック角度および保持終了直後の成形品底角部内表面

における温度と下死点保持時間の関係をFig. 3.11に示す．下死点保持時間が短いと，スプリ ングバック角度およびばらつきが大きくなった．t_h=1s 以下において，保持終了直後の鋼板 温度がMfを上回っており，拘束なしでマルテンサイト変態したためである．

Fig. 3.11. Effect of holding time at bottom dead centre on springback angle and temperature around bottom corner just after release from holding for t = 0.6 mm and t_t = 7 s.

100 200 300 400 500 600

0 2 4 6 8 10

1.6 mm t= 0.6 mm

1.0 mm

Vickers hardness in sidewall [HV1]

Holding time at bottom dead centret_h[s]

Measurement position

Temperature around bottom corner just after release from holding [ºC]

Springbackangle°

-2 -1 0 1 2 3 4 5

2 4 6 8 10

0

Holding time at bottom dead centret_h[s]

0 200 400 600 800 1000

Springback

Temperature

M_s M_f

t_t=7s におけるスプリングバックに及ぼす下死点保持時間の影響を Fig. 3.12 に示す．

t=1.0mm以下の板厚ではt_h=1s以下の短い下死点保持時間において，第2章で述べたように

金型解放後の変態に伴う体積膨張によってスプリングバックが増加している．

Fig. 3.12. Effect of holding time at bottom dead centre on springback angle for t_t = 7 s.

3.3.3. 成形品の局部減肉

厚板および薄板における成形中の温度低下を Fig. 3.13 に示す．ハット曲げ成形において は，鋼板と板押えが接触し，その後パンチ肩部と鋼板が接触し成形されるが，接触している 部分の温度低下は大きい．特に薄板は冷却されやすく，側壁との温度差が大きくなり，高温 である側壁に変形が集中し板厚減少する．ホットスタンピングされた部材は衝突安全性を高 めるために用いられるため，板厚減少は剛性の低下を招くため問題である．

Fig. 3.13. Mechanism of local thinning for thin sheet.

(b) Thin sheet

Temperature drop: large

Thinning

Die Punch Blankholder

Temperature drop:

small

(a) Thick sheet

Springback angle [°]

-2 -1 0 1 2 3 4 5

2 4 6 8 10

0

t= 1.6 mm

0.6 mm

1.0 mm

Holding time at bottom dead centreT_h[s]

t_t=7s，t_h=10sにおけるハット曲げ成形品の板厚減少率をFig. 3.14に示す．側壁において板 厚減少が顕著となった．またt=1.0mm以上と比べて，t=0.6mmは板厚減少が大きかった．

Fig. 3.14. Thickness reduction distribution in bent sheet for t_t = 7 s and t_h =10 s.

t_t=7s，t_h=0sにおける下死点保持終了直後鋼板温度を Fig. 3.15に示す．板厚が小さくなる につれて，フランジおよび底部と側壁の温度差が大きくなったため，局部減肉が顕著になっ た．

Fig. 3.15. Temperature distribution in bent sheet just after release from holding for t_t = 7 s and t_h =0 s.