第 3 章 薄鋼板のホットスタンピングにおける焼入れ特性および変形挙動
4.3. 厚鋼板のホットスタンピングにおける焼入れ特性
従来のダイクエンチングにおける厚板のホットスタンピング特性を調査するために，ハ ット曲げホットスタンピング実験を行った．厚板のハット曲げホットスタンピング方法およ
び条件を Fig. 4.2, Table 4.1 に示す．180×90mm のホットスタンピング用 22MnB5 鋼板を
910°Cの加熱炉で360-480s加熱し，金型に7sで搬送し，その後成形速度85mm/s，下死点保
持時間 th=0-20s で成形およびダイクエンチングを行った．板厚は t=1.6,2.4,3.2mm であり，
1.6,2.4mmはAl-Siめっき，3.2mmはめっきなしである．また金型はSKD61である．
Fig. 4.2. Procedure for hot stamping of thick sheet.
(c) Holding time, th= 0 – 20 s (a) Heating: 910 ˚C
Al-Si coated 22MnB5: t= 1.6 and 2.4 mm Non-coated 22MnB5: t= 3.2 mm
(b) Forming Punch
Transfer: 7s Die
40
60 96˚
Forming Water ejection (b) Water ejection,
control: difficult, production cost: high Cooling
channels
Die Punch
Sheet Grooves
Forming Submergence (c) Submerged tools,
control: easy, production cost: low Water
tank
Die Punch
Forming Die quenching (a) Conventional tools,
productivity: low Die
Punch Cooling channels
Table 4.1. Conditions on hot stamping of thick sheet.
H e a t i n g t e m p e r a t u r e [ ˚ C ] 9 1 0 H e a t i n g t i m e [ s ]
3 6 0 (t = 1 . 6 m m )
4 2 0 (t= 3 . 2 m m , n o n - c o a t e d ) 4 8 0 (t = 2 . 4 m m )
H o l d i n g t i m e a t b o t t o m d e a d
c e n t r e th [ s ] 0 - 2 0
4.3.2 厚鋼板の焼入れおよび変形特性
水冷なしにおける下死点保持終了直後の成形品底角部温度と下死点保持時間の関係を
Fig. 4.3 に示す．板厚が大きくなると冷却速度が小さくなり，t=3.2mm においてはマルテン
サイト変態終了温度である200˚Cまで冷却するためにth=20s必要であった．
Fig. 4.3. Relationship between temperature around bottom corner of bent sheet just after release from holding and holding time at bottom dead centre.
水冷なしにおける成形品全体の平均ビッカース硬さと下死点保持時間の関係をFig. 4.4に 示す．硬さは板幅中央の断面において板厚中央を測定した．t=1.6mm では th=3s，2.4mm で
は10s，3.2mmでは20sで450HV1以上の十分な焼入れ硬さが得られた．
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
5 10 15 20
Temperature just after release from holding [˚C]
Holding time at bottom dead centreth[s]
1.6 mm 2.4 mm
t = 3.2 mm
Measurement position
Fig. 4.4. Relationship between Vickers hardness of bent sheet and holding time at bottom dead centre.
t=3.2mmにおける板厚方向硬さ分布をFig. 4.5に示す．硬さは板幅中央において，成形品
表面から0.3mmの箇所を測定した後，0.65mm間隔で測定した．板厚方向における硬さのば
らつきは小さく，十分な焼入れ硬さを得ることができた．
Fig. 4.5. Hardness distribution in thickness direction of bent sheet for t = 3.2 mm.
成形品側壁中央における微細組織をFig. 4.6に示す．th=3sではt=1.6mmのみマルテンサ イト変態している．t=2.4mm は th=10s，t=3.2mm は th=20s でマルテンサイト変態している．
0.3 0.65 3.2
x
Die Punch Punch
Die
Sheet
Distance from surface x[mm]
100 200 300 400 500 600
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 Centre
Vickers hardness [HV1]
Upper surface Sidewall Bottom corner
0 5 10 15 20
100 200 300 400 500 600
Vickers hardness [HV1]
t = 1.6 mm 2.4 mm 3.2 mm
Holding time at bottom dead centre th[s]
Fig. 4.6. Microstructures in sidewall of bent sheet.
水冷なしにおけるスプリングバック角度に及ぼす下死点保持時間の影響をFig. 4.7に示す．
スプリングバック角度は成形品の側壁の開き角度 θを測定し，金型角度との差から求めた．
t=1.6mmではth=3s, 2.4mmでは10sでスプリングバックが抑制された．t=3.2mmでは厚板で あるため，下死点保持なしでもスプリングバックは小さかった．
Fig. 4.7. Effect of holding time at bottom dead centre on springback angle.
θ
Δθ= θ －96°
Δθ
-1.0 0 1.0 2.0 3.0
0 5 10 15 20
SpringbackangleΔθ[˚]
1.6 mm t = 2.4 mm
3.2 mm
Holding time at bottom dead centreth[s]