JP5700526B2 - Press forming method - Google Patents
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Description
本発明は、プレス成形性を向上させるプレス成形方法に関する。 The present invention relates to a press molding method for improving press moldability.
自動車用等のプレス成形部品には様々な形状のものがあり、これらの部品のプレス成形では、深絞り成形、張出し成形、伸びフランジ成形、曲げ成形等の複数の成形要素が組み合わされるのが一般的である。これらの部品のうち、深絞り成形と張出し成形の成形要素を含む部品は、プレス成形が困難なものが多い。なお、深絞り成形は材料をダイ内に流入させて成形するものであり、張出し成形はダイ内の材料を2軸方向に延伸させて成形するものである。 There are various shapes of press-molded parts for automobiles and the like. In press molding of these parts, a plurality of molding elements such as deep drawing molding, stretch molding, stretch flange molding, and bending molding are generally combined. Is. Of these parts, many parts that include molding elements of deep drawing and stretch forming are difficult to press form. Note that deep drawing is formed by allowing a material to flow into the die, and overhang forming is performed by extending the material in the die in two axial directions.
通常、これらの部品を生産するプレス工場では、生産性を確保するために、10mm/sec以上の速い成形速度でプレス成形を行っており、高生産性を追求する自動車部品のプレス工場では、70mm/sec程度の高速の成形速度でプレス成形を行うことが多い。なお、ここにいう成形速度は、パンチがブランクに接触し、実際に成形が開始されてから終了するまでの平均成形速度である。 Normally, press factories that produce these parts perform press molding at a high molding speed of 10 mm / sec or more in order to ensure productivity, and 70 mm in auto parts press factories that pursue high productivity. In many cases, press molding is performed at a high molding speed of about / sec. The molding speed referred to here is an average molding speed from when the punch comes into contact with the blank and when molding is actually started to when it is finished.
一方、自動車分野では、燃費を向上させて二酸化炭素の排出量を削減するために、プレス成形部品に高強度鋼板を使用して、車体を軽量化する取り組みが積極的に進められている。一部のプレス成形部品には、980MPa級以上の高強度鋼板も使用されるようになっている。 On the other hand, in the automotive field, in order to improve fuel efficiency and reduce carbon dioxide emissions, efforts are being made to reduce the weight of the vehicle body by using high-strength steel sheets for press-formed parts. Some press-formed parts also use high-strength steel sheets of 980 MPa class or higher.
鋼板は強度が増加するほど延性が低下することはよく知られており、プレス成形性も低下する。このため、より強度の高い鋼板をより広範囲のプレス成形部品に適用できるように、材料面からは、強度・延性バランスの優れた高強度鋼板の開発が進められ、加工技術の面からは、プレス成形限界を向上させるプレス成形方法の開発が進められている。 It is well known that the strength of steel sheets decreases with increasing strength, and press formability also decreases. For this reason, the development of high-strength steel sheets with excellent balance between strength and ductility has been promoted from the material aspect so that higher-strength steel sheets can be applied to a wider range of press-formed parts. Development of press forming methods that improve the forming limit is underway.
これまでに開発された強度・延性バランスの優れた高強度鋼板としては、フェライト相とマルテンサイト相からなるDP(dual phase)鋼板、残留オーステナイト変態誘起塑性を有するTRIP(transformation induced plasticity) 型の鋼板等が挙げられる(例えば、非特許文献1参照)。最近では、さらに強度・延性バランスの優れた高強度鋼板として、TRIP型でベイニティックフェライトを母相とするTBF(trip aided bainitic ferrite)鋼板も開発されている(例えば、非特許文献2参照)。 The high strength steel sheets with excellent strength and ductility balance developed so far include DP (dual phase) steel sheets composed of ferrite and martensite phases, and TRIP (transformation induced plasticity) steel sheets with residual austenite transformation induced plasticity. (For example, refer nonpatent literature 1). Recently, a TBF (trip aided bainitic ferrite) steel plate having a parent phase of bainitic ferrite has been developed as a high-strength steel plate having a further excellent balance between strength and ductility (see, for example, Non-Patent Document 2). .
一方、プレス成形限界を向上させるプレス成形方法としては、パンチ部の鋼板温度を常温以下、しわ押さえ部の鋼板温度を150℃以上としてプレス成形する方法(例えば、特許文献1参照)や、TRIP型の鋼板を対象として、ダイ肩部の金型温度を150℃〜200℃、パンチ肩部の金型温度を−30℃〜0℃としてプレス成形する方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。特許文献1、2に記載されたものは、いずれも深絞り成形を行って、しわ押さえ部やダイ肩部での部分的な温間成形による深絞り成形限界の向上効果を確認している。
On the other hand, as a press forming method for improving the press forming limit, a press forming method in which the steel plate temperature of the punch portion is equal to or lower than normal temperature and the steel plate temperature of the wrinkle holding portion is set to 150 ° C. or higher (for example, refer to Patent Document 1), TRIP type For example, a method of press molding with a die shoulder temperature of 150 ° C. to 200 ° C. and a punch shoulder temperature of −30 ° C. to 0 ° C. is proposed (for example, see Patent Document 2). ing. In each of
また、TBF鋼板を用いてプレス成形性(張出し性、深絞り性、伸びフランジ性)に及ぼす成形温度の影響を調査する各試験を行い、張出し性、深絞り性および伸びフランジ性が、冷間よりも向上する温間温度領域があることを見出した試験結果も報告されている(例えば、非特許文献3参照)。非特許文献3に記載されたものは、張出し性試験と伸びフランジ性試験を、実際のプレス工場における成形速度(70mm/sec程度)よりもかなり遅い1mm/min(0.017mm/sec)の成形速度で行っている。深絞り性試験は、200mm/min(3.3mm/sec)の成形速度で行っている。
In addition, various tests were conducted to investigate the effect of forming temperature on press formability (extrusion, deep drawability, stretch flangeability) using TBF steel sheets. Test results that have found that there is a warm temperature region that improves more than that have been reported (for example, see Non-Patent Document 3).
上述した深絞り成形と張出し成形の成形要素を含むプレス成形部品は、実際のプレス工場で採用される10mm/sec以上の速い成形速度でプレス成形すると、張出し成形される張出し部に割れが発生することが多く、プレス成形性の向上が望まれている。この張出し部での割れは、鋼板の強度が高くなるほど発生しやすくなり、プレス成形部品の高強度化を阻害する要因ともなっている。 When a press-molded part including the above-mentioned deep drawing and stretch forming elements is press-molded at a high molding speed of 10 mm / sec or more, which is adopted in an actual press factory, cracks are generated in the stretched portion. In many cases, improvement of press formability is desired. The cracks at the overhanging portion are more likely to occur as the strength of the steel plate increases, and this is a factor that hinders the increase in strength of the press-formed parts.
高強度鋼板を含めて、このような深絞り成形と張出し成形の成形要素を含むプレス成形部品のプレス成形性を向上させるためには、特許文献1、2および非特許文献3に記載されたような温間成形法を採用することが考えられるが、高生産性を確保できる10mm/sec以上の速い成形速度で、このような部品を温間成形した例は報告されていない。
In order to improve the press formability of press-formed parts including such deep drawing and stretch forming elements, including high-strength steel sheets, as described in
そこで、本発明の課題は、深絞り成形と張出し成形の成形要素を含むプレス成形部品を、高生産性を確保できる10mm/sec以上の速い成形速度でプレス成形できるようにすることである。 Therefore, an object of the present invention is to enable press molding of a press-molded part including molding elements of deep drawing and stretch molding at a fast molding speed of 10 mm / sec or more that can ensure high productivity.
上記の課題を解決するために、本発明は、少なくとも1回の深絞り成形工程と少なくとも1回の張出し成形工程を有し、各成形工程でのプレス成形速度を10mm/sec以上とした鋼板のプレス成形方法において、前記少なくとも1回の深絞り成形工程を100℃〜250℃の温間で行い、前記少なくとも1回の張出し成形工程を50℃未満の冷間で行い、前記鋼板を、組織中に残留オーステナイトを3体積%以上含むものとし、前記冷間の張出し成形工程を、前記温間の深絞り成形工程よりも後で行うようにした方法を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention provides a steel sheet having at least one deep drawing process and at least one bulging process, wherein the press forming speed in each forming process is 10 mm / sec or more. in the press molding method, wherein at least perform one deep drawing molding process between the temperature of the 100 ° C. to 250 DEG ° C., have at least one row across less than 50 ° C. cold the stretch forming process of, the steel plate, organizations A method was adopted in which residual austenite was contained in an amount of 3% by volume or more, and the cold stretch forming step was performed after the warm deep drawing step .
本発明者らは、鋼板の温度と成形速度を変化させ、円筒パンチとダイを用いて深絞り性試験と張出し性試験を行った。供試ブランクは板厚1.4mmの980MPa級TBF鋼板とし、張出し性試験ではブランク径を大きくするとともに、しわ押さえ力を大きくして、材料がダイ内に流入しないようにした。試験条件は以下の通りである。
(試験条件)
・パンチ径:50mm(肩半径:5mm)
・ダイ径:54mm(肩半径:7mm)
・ブランク径:105mm(深絞り性試験)、150mm(張出し性試験)
・しわ押さえ力:12tonf(深絞り性試験)、20tonf(張出し性試験)
・鋼板温度:20℃〜350℃
・成形速度:0.1mm/sec、5mm/sec、10mm/sec、70mm/sec
The inventors changed the temperature and forming speed of the steel sheet, and conducted a deep drawability test and a stretchability test using a cylindrical punch and a die. The test blank was a 980 MPa class TBF steel plate having a thickness of 1.4 mm. In the overhang property test, the blank diameter was increased and the wrinkle holding force was increased so that the material did not flow into the die. The test conditions are as follows.
(Test conditions)
・ Punch diameter: 50mm (shoulder radius: 5mm)
・ Die diameter: 54mm (shoulder radius: 7mm)
・ Blank diameter: 105 mm (deep drawability test), 150 mm (extrusion test)
・ Wrinkle holding force: 12 tonf (deep drawability test), 20 tonf (extrusion property test)
Steel plate temperature: 20 ° C to 350 ° C
Molding speed: 0.1 mm / sec, 5 mm / sec, 10 mm / sec, 70 mm / sec
図6(a)、(b)は、それぞれ上記深絞り性試験と張出し性試験の結果を示す。これらの試験結果より、深絞り性試験では、成形速度の影響は殆ど認められず、100℃〜250℃の温間領域で成形限界高さが室温の冷間よりも向上している。一方、張出し性試験については、低速の0.1mm/secの成形速度では、鋼板温度を高くしても成形限界高さはあまり低下せず、250℃を超える温度領域では成形限界高さが向上しているのに対して、高速の70mm/secの成形速度では、試験温度の上昇とともに成形限界高さが低下している。 FIGS. 6A and 6B show the results of the deep drawability test and the stretchability test, respectively. From these test results, in the deep drawability test, the influence of the molding speed is hardly recognized, and the molding limit height is improved in the warm region of 100 ° C. to 250 ° C. compared to the cold at room temperature. On the other hand, for the stretchability test, at the low forming speed of 0.1 mm / sec, the forming limit height does not decrease much even if the steel plate temperature is increased, and the forming limit height is improved in the temperature range exceeding 250 ° C. On the other hand, at the high molding speed of 70 mm / sec, the molding limit height decreases as the test temperature increases.
図7は、上記張出し性試験における成形限界高さを、成形速度に対してプロットしたグラフである。このグラフから分かるように、350℃の温間で張出し成形したものは、成形速度の増大に伴って成形限界高さが低下するのに対して、冷間で張出し成形したものは成形速度が増大しても成形限界高さがあまり低下せず、10mm/sec以上の成形速度では、冷間で張出し成形したものもの方が温間で張出し成形したものよりも成形限界高さが高くなっている。 FIG. 7 is a graph in which the forming limit height in the above-described stretchability test is plotted against the forming speed. As can be seen from this graph, the one that is stretched at a temperature of 350 ° C. has a lower molding limit height as the molding speed increases, whereas the one that is cold stretched has an increased molding speed. However, the molding limit height does not decrease so much, and at a molding speed of 10 mm / sec or higher, the one with cold stretch molding has a higher molding limit height than the one with warm stretch molding. .
このような試験で得られた知見に基づいて、少なくとも1回の深絞り成形工程を100℃〜250℃の温間で行い、少なくとも1回の張出し成形工程を50℃未満の冷間で行うことにより、深絞り成形と張出し成形の成形要素を含むプレス成形部品を、高生産性を確保できる10mm/sec以上の速い成形速度でプレス成形できるようにした。なお、ここに定義する深絞り成形工程とは、その工程における成形要素の過半を深絞り成形が占めるものであり、張出し成形工程とは、その工程における成形要素の過半を張出し成形が占めるものである。 Based on the knowledge obtained in such a test, at least one deep drawing process is performed at a temperature of 100 ° C. to 250 ° C., and at least one stretch forming process is performed at a temperature below 50 ° C. Thus, a press-molded part including molding elements of deep drawing and stretch molding can be press-molded at a high molding speed of 10 mm / sec or more that can ensure high productivity. The deep drawing process defined here is the deep drawing process that occupies the majority of the molding elements in the process, and the stretch molding process is the process that occupies the majority of the molding elements in the process. is there.
前記鋼板を、組織中に残留オーステナイトを3体積%以上含むものとすることにより、強度・延性バランスの優れたものとして、張出し成形限界をより向上させることができる。 By making the steel sheet contain 3% by volume or more of retained austenite in the structure, it is possible to further improve the stretch forming limit as having an excellent balance between strength and ductility.
前記残留オーステナイトを3体積%以上含む鋼板を、ベイニティックフェライトを母相とする高強度鋼板とすることにより、さらに強度・延性バランスの優れたものとして、張出し成形限界をさらに向上させることができ、プレス成形部品の高強度化を推進できるとともに、プレス成形部品への適用範囲を拡大することができる。 By making the steel sheet containing 3% by volume or more of retained austenite into a high-strength steel sheet having bainitic ferrite as a matrix, it is possible to further improve the stretch forming limit as having an excellent balance between strength and ductility. It is possible to increase the strength of press-formed parts and to expand the range of application to press-formed parts.
前記残留オーステナイトを3体積%以上含む鋼板に対しては、前記冷間の張出し成形工程を、前記温間の深絞り成形工程よりも後で行うことにより、冷間の張出し成形工程における成形限界をより向上させることができる。 For steel sheets containing 3% by volume or more of retained austenite, the cold stretch forming process is performed after the warm deep drawing process, thereby limiting the forming limit in the cold stretch forming process. It can be improved further.
本発明者らは、残留オーステナイト量が3体積%以上の980MPa級TBF鋼板を用いて、温間(100℃、200℃)で引張の予ひずみを付与したのち冷間で引っ張る引張試験を行い、予ひずみなしで冷間または温間(100℃、200℃)で引っ張った引張試験の結果と全伸びを比較した。引張試験片は、板厚1.4mmのJIS13号B試験片とし、引張速度は高速の17mm/secとした。 The present inventors conducted a tensile test in which a tensile pre-strain was applied warm (100 ° C., 200 ° C.) and then pulled using a 980 MPa class TBF steel sheet having a residual austenite amount of 3% by volume or more, The total elongation was compared with the result of a tensile test pulled cold or warm (100 ° C., 200 ° C.) without pre-strain. The tensile test piece was a JIS No. 13 B test piece having a thickness of 1.4 mm, and the tensile speed was 17 mm / sec, which is a high speed.
図8は、上記引張試験の結果を示す。これらの試験結果より、温間で引張の予ひずみを付与したものは、いずれも予ひずみを加えた全伸びが予ひずみなしの冷間引張試験よりも大幅に向上している。なお、予ひずみなしの温間引張試験における全伸びは、冷間引張試験よりも低くなっている。温間で引張の予ひずみを付与することにより全伸びが向上した理由は、100℃または200℃の温間で予ひずみを付与したときに、母相の変形のみで伸びを稼ぎ、後の冷間引張時に、温存した残留オーステナイトの塑性誘起変態を活用して高延性を実現できたためと考えられる。すなわち、予ひずみなしの冷間引張試験に対する全伸びの向上代は、温間での引張予ひずみ時に得られた母相の伸び変形分に相当する。このような試験結果より、残留オーステナイト量が3体積%以上の鋼板については、冷間の張出し成形工程を、温間の深絞り成形工程よりも後で行うことにより、冷間の張出し成形工程における成形限界をより向上させることが期待できる。 FIG. 8 shows the results of the tensile test. From these test results, all of the samples subjected to the prestraining in the warm condition are significantly improved in the total elongation with the prestrain applied compared to the cold tensile test without the prestrain. Note that the total elongation in the warm tensile test without pre-strain is lower than that in the cold tensile test. The reason why the total elongation was improved by applying the pre-strain of tension in the warm condition was that when pre-strain was applied at a temperature of 100 ° C. or 200 ° C., the elongation was obtained only by the deformation of the matrix, and the subsequent cooling This is thought to be due to the fact that high ductility could be realized by utilizing the plasticity-induced transformation of retained retained austenite during hot-tensioning. In other words, the margin for improving the total elongation with respect to the cold tensile test without pre-strain corresponds to the elongation deformation of the matrix obtained during the pre-straining in the warm state. From such test results, the steel sheet having a residual austenite amount of 3% by volume or more is subjected to the cold stretch forming process after the warm deep drawing process, so that in the cold stretch forming process. It can be expected to further improve the molding limit.
前記温間の深絞り成形工程と前記冷間の張出し成形工程とを、同一のプレスストローク内で行うことにより、プレスストローク数を少なくすることができる。 The number of press strokes can be reduced by performing the warm deep drawing forming step and the cold stretch forming step within the same press stroke.
本発明に係るプレス成形方法は、少なくとも1回の深絞り成形工程を100℃〜250℃の温間で行い、少なくとも1回の張出し成形工程を50℃未満の冷間で行うようにしたので、深絞り成形と張出し成形の成形要素を含むプレス成形部品を、高生産性を確保できる10mm/sec以上の速い成形速度でプレス成形することができる。 In the press molding method according to the present invention, at least one deep drawing process is performed at a temperature of 100 ° C. to 250 ° C., and at least one stretch forming process is performed at a temperature below 50 ° C. A press-molded part including molding elements of deep drawing and stretch molding can be press-molded at a high molding speed of 10 mm / sec or more that can ensure high productivity.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1は、第1の実施形態のプレス成形方法を実施したプレス成形工程を示す。このプレス成形工程は、温間で深絞り成形を行う第1工程と、冷間で張出し成形を行う第2工程とからなる。各工程では、成形速度が10mm/sec以上である高速のプレス機械に組み込まれた共通のプレス金型を用いる。プレス金型は、頭部に円形凹部1aが形成された上向きの円筒パンチ1と、円筒パンチ1が進入する下向きのダイ2と、ブランクBのフランジ部をダイ2に押圧するしわ押さえ板3と、円筒パンチ1の凹部1aに向けられた下向きの球頭パンチ4とからなる。なお、円筒パンチ1は、直径50mmで肩半径と凹部1aの肩半径を5mmとし、ダイ2は、直径54mmで、肩半径を7mmとし、球頭パンチ4は直径10mmとした。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a press forming process in which the press forming method of the first embodiment is performed. This press molding process includes a first process in which deep drawing is performed warm and a second process in which stretch forming is performed in cold. In each step, a common press die incorporated in a high-speed press machine having a molding speed of 10 mm / sec or more is used. The press mold includes an upward cylindrical punch 1 having a
前記第1工程では、円筒パンチ1、ダイ2およびしわ押さえ板3を所定の温度に昇温するとともに、これらのプレス金型に接触させたブランクBの温度も上昇させたのち、円筒パンチ1をダイ2に進入させて深絞り成形を温間で行う。ブランクBは予め炉等を用いて所定の温度に昇温してもよい。第2工程では、円筒パンチ1、ダイ2、しわ押さえ板3および深絞り成形されたカップ状の半成形品を室温まで冷却したのち、予め室温とされている球頭パンチ4を円筒パンチ1の円形凹部1aの中に進入させ、カップ状の半成形品の底部に凹状の張出し成形を冷間で行う。
In the first step, the cylindrical punch 1, the
図2は、このように成形されたプレス成形品を示す。このプレス成形品は、深絞り成形された本体の底部に、凹状の張出し部Aが張出し成形されており、その寸法は、内径Dが50mmとされ、深絞り成形高さHdと張出し成形高さHsは可変とされている。 FIG. 2 shows a press-formed product formed in this way. In this press-molded product, a concave bulge A is stretched at the bottom of the deep-drawn body, and the dimensions are such that the inner diameter D is 50 mm, the deep-drawing height Hd and the stretch-molded height. Hs is variable.
TBF鋼板とDP鋼板を2種類ずつ、合計4種類の鋼板を用意した。これらの鋼板の化学成分を表1に、機械的特性とミクロ組織構成を表2に示す。機械的特性はJIS13号B試験片を用いた引張試験により求め、ミクロ組織中の残留オーステナイト量はX線回折法により測定した。各鋼板はいずれも板厚が1.4mmの980MPa級高強度冷延鋼板である。各TBF鋼板1、2は、全伸びと均一伸びが各DP鋼板1、2よりも上回り、強度−延性バランスがより優れている。また、残留オーステナイト量は、TBF鋼板1、TBF鋼板2、DP鋼板1、DP鋼板2の順に多くなっており、DP鋼板2を除いていずれも3体積%以上となっている。
A total of four types of steel plates were prepared, two types of TBF steel plates and two types of DP steel plates. Table 1 shows the chemical composition of these steel sheets, and Table 2 shows the mechanical properties and microstructure structure. The mechanical properties were determined by a tensile test using a JIS No. 13 B test piece, and the amount of retained austenite in the microstructure was measured by the X-ray diffraction method. Each steel plate is a 980 MPa class high strength cold-rolled steel plate having a thickness of 1.4 mm. Each of the
まず、TBF鋼板1とDP鋼板1から供試した各ブランクを、図1に示したプレス成形工程によって、図2に示したプレス成形品に成形した。各ブランクの直径は103mmとした。第1および第2工程での成形速度はいずれも70mm/secとした。また、TBF鋼板1については、第1工程での深絞り成形高さHd=30mm、第2工程での張出し成形高さHs=8mmとし、DP鋼板1については、深絞り成形高さHd=28mm、張出し成形高さHs=7mmとした。実施例として、第1工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を100〜250℃の範囲で変化させ、第2工程での鋼板温度をダイとの接触部で40℃、パンチとの接触部で25℃としたプレス成形(実施例A〜C)を行った。また、比較例として、第1および第2工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度をいずれも25℃とした全て冷間でのプレス成形(比較例A)と、第1工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を200℃、第2工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を350℃とした全て温間でのプレス成形(比較例B)も行った。
First, each blank tested from the TBF steel plate 1 and the DP steel plate 1 was formed into the press-formed product shown in FIG. 2 by the press-forming process shown in FIG. The diameter of each blank was 103 mm. The molding speed in the first and second steps was 70 mm / sec. For the TBF steel plate 1, the deep drawing forming height Hd = 30 mm in the first step and the overhang forming height Hs = 8 mm in the second step. For the DP steel plate 1, the deep drawing forming height Hd = 28 mm. The overhang forming height Hs = 7 mm. As an example, the steel plate temperature in each contact portion between the die and the punch in the first step is changed in a range of 100 to 250 ° C., and the steel plate temperature in the second step is 40 ° C. in the contact portion with the die, Was subjected to press molding (Examples A to C) at 25 ° C. Moreover, as a comparative example, all the cold forming (comparative example A) which made the steel plate temperature of each contact part of the die | dye and punch in the 1st and
表3(a)、(b)は、それぞれTBF鋼板1とDP鋼板1について、実施例と比較例のプレス成形結果を示す。いずれの鋼板の場合も、各実施例A〜Cのものは、良好なプレス成形結果が得られている。これに対して、比較例Aのものは、第1工程で割れが発生し、第2工程を実施することができなかった。また、比較例Bのものは、第1工程は成形できたが、第2工程で割れが発生した。なお、これらの成形不可となった比較例Aにおける深絞り成形高さHdと、比較例Bにおける張出し成形高さHsは、いずれも強度・延性バランスの優れたTBF鋼板の方がDP鋼板よりも高くなっている。 Table 3 (a), (b) shows the press-forming result of an Example and a comparative example about TBF steel plate 1 and DP steel plate 1, respectively. In any case of the steel plates, good press forming results are obtained in the examples A to C. On the other hand, the thing of the comparative example A generate | occur | produced the crack at the 1st process and could not implement the 2nd process. Moreover, although the thing of the comparative example B was able to shape | mold the 1st process, the crack generate | occur | produced in the 2nd process. In addition, as for the deep drawing forming height Hd in Comparative Example A and the overhang forming height Hs in Comparative Example B, both of which were impossible to form, the TBF steel plate having a better strength / ductility balance was more than the DP steel plate. It is high.
つぎに、TBF鋼板1、2およびDP鋼板1、2から供試した直径103mmの各ブランクを用いて、前記第1工程の深絞り成形での鋼板温度を200℃、第2工程の張出し成形での鋼板温度を25℃として、各工程での深絞り成形高さHdと張出し成形高さHsを、成形限界まで成形するプレス成形を行った。なお、第2工程での張出し成形高さHsは最大8mmとした。
Next, using each blank having a diameter of 103 mm tested from the
このプレス成形結果を表4に示す。表4には、第1工程での最大成形荷重と、第1工程後の残留オーステナイト量も併記した。初期の残留オーステナイト量が最も多いTBF鋼板1は、第1工程で深絞り成形限界にかからず絞り抜けするとともに、第2工程での張出し成形高さHsも最大の8mmとなった。つぎに残留オーステナイト量が多いTBF鋼板2は、第1工程での深絞り成形高さHdが30mmとなり、第2工程での張出し成形高さHsは最大の8mmに達している。これに対して、各DP鋼板1、2の深絞り成形高さHdはTBF鋼板2よりも低く、張出し成形高さHsも最大の8mmに達していない。また、第1工程での最大成形荷重は、初期残留オーステナイト量の多い順に低くなっており、TBF鋼板1が最も低い。第1工程後の残留オーステナイト量も、初期残留オーステナイト量の多い順に多くなっている。
The press molding results are shown in Table 4. Table 4 also shows the maximum forming load in the first step and the amount of retained austenite after the first step. The TBF steel sheet 1 having the largest amount of retained austenite in the initial stage was drawn out regardless of the deep drawing limit in the first step, and the stretch forming height Hs in the second step was 8 mm at the maximum. Next, the
図3は、表4に示した第1工程での深絞り成形高さHdと第2工程での張出し成形高さHsの合計成形高さHd+Hsを、初期残留オーステナイト量に対してプロットしたグラフである。グラフ中に示した基準成形高さは、590MPa級高強度鋼板(全伸び25%)を第1および第2工程とも冷間でプレス成形したときの合計成形高さHd+Hs(26+8=34mm)である。このグラフより、第1および第2工程の合計成形高さHd+Hsは、初期残留オーステナイト量が多くなるほど高くなり、初期残留オーステナイト量が3体積%以上になると、強度のはるかに低い590MPa級高強度鋼板を冷間でプレス成形する場合よりも、成形限界が向上することが分かる。
FIG. 3 is a graph in which the total forming height Hd + Hs of the deep drawing forming height Hd in the first step and the stretch forming height Hs in the second step shown in Table 4 is plotted against the initial retained austenite amount. is there. The standard forming height shown in the graph is a total forming height Hd + Hs (26 + 8 = 34 mm) when a 590 MPa class high-strength steel plate (
図4は、第2の実施形態のプレス成形方法を実施したプレス成形工程を示す。このプレス成形工程は、冷間で張出し成形を行う第1工程と、温間で深絞り成形を行う第2工程とからなる。プレス機械とプレス金型は、第1の実施形態と同じものを用いた。この実施形態は、第1工程では、円筒パンチ1、ダイ2、しわ押さえ板3および球頭パンチ4を室温として、ダイ2としわ押さえ板3で挟持したブランクBの中央部で、円筒パンチ1の円形凹部1aの中に球頭パンチ4を進入させて、張出し成形を行う。第2工程では、円筒パンチ1、ダイ2、しわ押さえ板3および球頭パンチ4を所定の温度に昇温するとともに、これらのプレス金型に接触させたブランクBの温度も上昇させたのち、円筒パンチ1をダイ2に進入させて深絞り成形を行う。
FIG. 4 shows a press forming process in which the press forming method of the second embodiment is performed. This press molding process includes a first process in which cold forming is performed and a second process in which deep drawing is performed in warm. The same press machine and press die as those in the first embodiment were used. In this embodiment, in the first step, the cylindrical punch 1, the
前記TBF鋼板1とDP鋼板1から供試した各ブランクを、図4に示したプレス成形工程によって、図2に示したプレス成形品に成形した。各ブランクの直径は103mmとし、各工程での成形速度は70mm/secとした。また、TBF鋼板1については、第1工程での張出し成形高さHs=8mm、第2工程での深絞り成形高さHd=30mmとし、DP鋼板1については、張出し成形高さHs=7mm、深絞り成形高さHd=28mmとした。実施例として、第1工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を25℃とし、第2工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を100℃〜250℃の範囲で変化させたプレス成形(実施例D〜F)を行った。また、比較例として、第1および第2工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度をいずれも25℃とした全て冷間でのプレス成形(比較例C)と、第1工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を350℃、第2工程でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を200℃とした全て温間でのプレス成形(比較例D)も行った。
Each blank tested from the TBF steel plate 1 and the DP steel plate 1 was formed into the press-formed product shown in FIG. 2 by the press-forming process shown in FIG. The diameter of each blank was 103 mm, and the molding speed in each step was 70 mm / sec. For the TBF steel plate 1, the stretch forming height Hs = 8 mm in the first step and the deep drawing forming height Hd = 30 mm in the second step. For the DP steel plate 1, the stretch forming height Hs = 7 mm, The deep drawing height Hd = 28 mm. As an example, the steel plate temperature of each contact portion between the die and the punch in the first step is 25 ° C., and the steel plate temperature of each contact portion between the die and the punch in the second step is in the range of 100 ° C. to 250 ° C. Varying press molding (Examples D to F) was performed. Moreover, as a comparative example, all the cold press-forming (comparative example C) which made the steel plate temperature of each contact part of the die | dye and punch in the 1st and
表5(a)、(b)は、それぞれの鋼板について、実施例と比較例のプレス成形結果を示す。TBF鋼板1およびDP鋼板1のいずれの場合も、各実施例D〜Fのものは、良好なプレス成形結果が得られている。これに対して、比較例Cのものは、第1工程は成形できたが、第2工程で割れが発生した。また、比較例Dのものは、第1工程で割れが発生し、第2工程を実施することができなかった。なお、これらの成形不可となった比較例Cにおける深絞り成形高さHdと、比較例Dにおける張出し成形高さHsは、いずれも強度・延性バランスの優れたTBF鋼板1の方がDP鋼板1よりも高くなっている。 Table 5 (a), (b) shows the press molding result of an Example and a comparative example about each steel plate. In any case of the TBF steel plate 1 and the DP steel plate 1, those of Examples D to F have good press forming results. On the other hand, although the thing of the comparative example C was able to shape | mold the 1st process, the crack generate | occur | produced in the 2nd process. Moreover, the thing of the comparative example D generate | occur | produced the crack at the 1st process and could not implement the 2nd process. It should be noted that the deep drawing forming height Hd in Comparative Example C and the overhang forming height Hs in Comparative Example D, both of which cannot be formed, are the DP steel plate 1 and the TBF steel plate 1 having better strength and ductility balance. Higher than.
以上の実施例1および実施例2でのプレス成形結果より、深絞り成形工程を100℃〜250℃の温間で行い、張出し成形工程を50℃未満の冷間で行う本発明に係るプレス成形方法は、高強度鋼板を用いても、高生産性を確保できる高速の成形速度で良好なプレス成形結果を得ることができ、プレス成形部品の高強度化を推進できるとともに、プレス成形部品への高強度鋼板の適用範囲を拡大することもできる。 From the press molding results in Example 1 and Example 2 above, the deep drawing process is performed at a temperature of 100 ° C. to 250 ° C., and the stretch molding process is performed at a temperature below 50 ° C. The method can achieve good press forming results at a high forming speed that can ensure high productivity even when using high-strength steel sheets, and can increase the strength of the press-formed parts. The application range of high-strength steel sheets can also be expanded.
前記TBF鋼板1のプレス成形結果を示す表3(a)および表5(a)には、温間の深絞り成形でのダイとパンチとの各接触部の鋼板温度を200℃とした実施例Aと実施例Dについて、プレス成形品の張出し部A中央での板厚減少率を測定した結果を併記した。冷間の張出し成形工程を温間の深絞り成形工程の後に行った実施例Aは、冷間の張出し成形工程を温間の深絞り成形工程の前に行った実施例Dよりも、張出し部Aの板厚減少率が5%程度小さくなっており、より成形限界を高めることが期待できる。この板厚減少率の測定結果は、図8に示した引張試験の結果とよく対応しており、実施例Aでは、第1工程の深絞り成形では母相の変形のみで伸びを稼ぎ、第2工程の張出し成形で、温存した残留オーステナイトの塑性誘起変態を活用して高延性を実現できたものと考えられる。 Table 3 (a) and Table 5 (a) showing the press forming results of the TBF steel plate 1 are examples in which the steel plate temperature at each contact portion between the die and the punch in warm deep drawing is 200 ° C. About A and Example D, the result of having measured the plate | board thickness reduction | decrease rate in the overhang | projection part A center of a press molded product was written together. Example A, in which the cold stretch forming process was performed after the warm deep drawing process, was more extended than Example D in which the cold stretch process was performed before the warm deep drawing process. The plate thickness reduction rate of A is reduced by about 5%, and it can be expected that the molding limit is further increased. The measurement result of the plate thickness reduction rate corresponds well with the result of the tensile test shown in FIG. 8. In Example A, the deep drawing of the first step gains elongation only by deformation of the matrix, It is considered that high ductility was realized by utilizing the plastic-induced transformation of the retained austenite in the two-stage stretch forming.
図5は、第3の実施形態のプレス成形方法を実施したプレス成形工程を示す。このプレス成形工程は、温間で深絞り成形を行う第1工程と、冷間で張出し成形を行う第2工程とを同一のプレスストローク内で行うようになっている。プレス機械とプレス金型は、第1の実施形態と同じものを用いた。ただし、張出し成形を行う球頭パンチ4は、冷媒を噴出する冷媒噴出口4aを頂部に設けたものとした。冷媒としては、空気、水、油等を用いることができる。
FIG. 5 shows a press forming process in which the press forming method of the third embodiment is performed. In this press molding process, the first process in which deep drawing is performed warm and the second process in which cold forming is performed are performed within the same press stroke. The same press machine and press die as those in the first embodiment were used. However, the
この実施形態では、円筒パンチ1、ダイ2およびしわ押さえ板3を昇温するとともに、これらのプレス金型に接触させたブランクBの温度も上昇させたのち、第1工程となるプレスストロークの前期に、円筒パンチ1をダイ2に進入させて深絞り成形を100〜250℃の範囲の温間で行い、第2工程となるプレスストロークの後期に、球頭パンチ4の噴出口4aから冷媒を噴射して、深絞り成形されたカップ状の半成形品の底部を冷却し、この底部に凹状の張出し成形を50℃未満の冷間で行う。なお、カップ状の半成形品の底部を冷却する冷媒は、円筒パンチ1側から噴射するようにしてもよい。
In this embodiment, the temperature of the cylindrical punch 1, the
上述した各実施形態では、深絞り成形工程と張出し成形工程がそれぞれ1回ずつのものとしたが、本発明に係るプレス成形方法は、これらのいずれかの工程が2回以上あるものや、伸びフランジ工程、曲げ工程、打ち抜き工程等の他の工程が含まれるものにも採用することができる。なお、打ち抜き工程が含まれるものでは、打ち抜き工程を温間の深絞り成形工程と同時に行うことにより、打ち抜き荷重の低減も期待することができる。 In each of the above-described embodiments, the deep-drawing process and the stretch-molding process are each performed once, but the press molding method according to the present invention includes any one of these processes twice or more. It can also be employed for those including other processes such as a flange process, a bending process, and a punching process. In the case where the punching process is included, a reduction in the punching load can be expected by performing the punching process simultaneously with the warm deep drawing process.
また、上述した各実施例では、プレス成形される鋼板を980MPa級のTBF鋼板およびDP鋼板としたが、本発明に係るプレス成形方法は、軟鋼板を含む任意の鋼種の任意の強度クラスの鋼板に適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the steel plate to be press-formed is a 980 MPa class TBF steel plate and a DP steel plate, but the press-forming method according to the present invention is a steel plate of any strength class of any steel type including mild steel plate. Can be applied to.
A 張出し部
B ブランク
1 円筒パンチ
1a 凹部
2 ダイ
3 しわ押さえ板
4 球頭パンチ
4a 冷媒噴出口
A Overhang B Blank 1
Claims (3)
前記鋼板を、組織中に残留オーステナイトを3体積%以上含むものとし、
前記冷間の張出し成形工程を、前記温間の深絞り成形工程よりも後で行うようにしたことを特徴とするプレス成形方法。 In the steel sheet press forming method having at least one deep drawing step and at least one stretch forming step, wherein the forming speed in each forming step is 10 mm / sec or more, the at least one deep drawing step was carried out between the temperature of the 100 ° C. to 250 DEG ° C., have at least one row across less than 50 ° C. cold the stretch forming process of,
The steel sheet shall contain 3% by volume or more of retained austenite in the structure,
The press forming method, wherein the cold stretch forming step is performed after the warm deep drawing step .
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