搬送中部分冷却による中間空冷工程の省略

Fig. 5.11. Relationship between springback angle and middle air-cooling time.

レーザー変位計により，成形品底部，側壁およびフランジにおける金型からの形状差を測 定した．成形品の傾きを補正するため，座標回転によって両端を0とした．t₁=15s, t₂=10sに おける成形品形状をFig. 5.12に示す．高強度部と高延性部の遷移領域において0.5mm程度 の段差が生じた．

Fig. 5.12. Variation in shape of hot stamped part for t₁ = 15 s and t₂ = 10 s.

却の影響をFig. 5.12に示す．破線で示した自然空冷と比較して，強制冷却を行うことで実線 の温度履歴を辿り，フェライト変態開始が早まる．

Fig. 5.13. Continuous cooling transformation phase diagram of 22MnB5.

5.6.1 高延性部に及ぼす強制冷却の影響

強制冷却の影響を調査するために，Fig. 5.14に示すように鋼板全体をt_c=1~5sで強制冷却 後，常温まで自然空冷して温度履歴および硬さを調査した．鋼板温度履歴に及ぼす強制冷却

の影響を Fig. 5.15 に，鋼板硬さと強制冷却時間の関係を Fig. 5.16 に示す．自然空冷では

26~32sで変態発熱が見られたが，t_c=1sで強制冷却すると14~19.5sで変態発熱が見られ，変

態終了まで12.5s短縮した．

Fig. 5.14. Procedure for forced cooling test for high ductility part.

1000 800 600 400 200

01 10 100 1000

Air-cooling time [s]

Sheet temperature [ºC]

Martensite Bainite

Ferrite Forced

cooling

Natural air-cooling

Austenite

(a)Heating

Transfer: 4s

(b) Forced cooling, t_c= 1 ~ 5 s (c) Natural air-cooling 3.3 kPa

SUS plate,

room temperature Al-Si 22MnB5 steel

180×90 ×1.6

Fig. 5.15. Variation in sheet temperature for partial forced cooling.

Fig. 5.16. Effect of forced cooling time on Vickers hardness of sheet.

5.6.2 搬送中部分冷却を用いた2段ホットスタンピング方法

搬送中部分冷却を用いた 2 段ホットスタンピング実験条件を Fig. 5.17 に示す．鋼板を

910˚Cに360sで加熱後，6sで強制冷却装置へ搬送し，挟込み圧力3.3kPaで高延性部を2s強

制冷却後2~12s自然空冷する．この時の強制冷却および空冷を含む冷却時間をt₃=10~20sと

定義する．その後 5s で部分金型へ搬送し，1 段目として高強度部の部分成形を下死点保持 時間10sで行い，中間空冷なしで2段目として下死点保持時間10sで全体成形を行った．

強制冷却装置の寸法をFig. 5.18に示す．板厚6mmの低炭素鋼および板厚12mmのSUS303 のプレートで高延性部を挟み込んで強制冷却する．高強度部は冷却されないように，断熱材 で挟んだ．

200 400 600 800 1000

0 10 20 30 40 50

Cooling time [s]

Sheet temperature[ºC]

t_c= 1 s

t_c= 2 s t_c= 0 s

100 200 300 400 500

0 1 2 3 4 5 6

Forced cooling timet_c[s]

Vickers hardness [HV1]

Fig. 5.17. Two-stage hot stamping with partial cooling during transfer.

Fig. 5.18. Equipment for partial cooling during transfer.

5.6.3. 搬送中部分冷却による2段ホットスタンピング結果

t_c=2s における，搬送中部分冷却された鋼板の高延性部および高強度部における温度履歴

をFig. 5.19に示す．強制冷却によって高延性部は600˚C程度まで急冷され，1段目直前にお

いて高強度部より温度が低くなる．

SUS303, thickness:12 mm Heat insulator Low carbon steel, thickness: 6 mm

Heat insulator

(g) 2nd stage, 10 s (f) Transfer: 5 s

(e) 1st stage, holding time: 10 s (a) Heating:

910˚C, 6 min

(b) Forced cooling:

t_c= 0 – 5 s

(c) Natural air cooling:

2 -12 s Transfer:

6s

Cooling time: t₃= 10 - 20 s (d) Transfer: 5 s Whole dies

Fig. 5.19. Variation in sheet temperature in two-stage hot stamping with partial forced cooling for t_c = 2 s.

t_c=2s における搬送中部分冷却を用いた 2 段ホットスタンピングによる成形品の底角部に おける硬さ分布をFig. 5.20に示す．t₃=15sにおいて，高強度部および高延性部において目標 の焼入れ硬さが得られた．部分強制冷却後の空冷時間を適切にすることで，中間空冷工程な しにテーラードテンパリングが達成できた．

Fig. 5.20. Hardness distribution in bent sheet around bottom corner manufactured by two-stage hot stamping with partial cooling for t_c = 2 s.

200 400 600 800 1000

0 10 20 30 40 50

High ductility part

High strength part

Forced cooling

Transformation

Cooling time [s]

Sheet temperature[ºC]

100 200 300 400 500 600

40 80 120 160 200

0

t₃= 10 s

20 s

15 s

Distance from edge of high strength part x [mm]

Hardness around bottom corner [HV1]

High strength High ductility