[发明专利]冲压成形品的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在制造主要适用于汽车车身的薄钢板成形品的领域中，将原材钢板(板坯)加热到奥氏体温度(Ac₃相变点)以上，之后冲压成形至规定形状时，在赋予形状的同时对钢板进行淬火而得到规定强度的冲压成形品的制造方法，特别涉及冲压成形时不发生断裂或裂纹等可以达到良好成形的成形品的制造方法。

背景技术

从地球环保的角度出发，汽车也要求轻量化实现低燃耗，车身构件所使用的钢板适合使用高强度钢板，通过减薄该钢板的厚度达到轻量化。另一方面，为了提高汽车的碰撞安全性，对于支柱等汽车部件要求进一步的高强度化，对拉伸强度更高的超高强度钢板的需求也日益高涨。

虽然如此，但是如果进一步提高薄钢板的强度，则延伸率EL或r值(兰克福特值)则会降低，会导致冲压成形性或形状冻结性的劣化。

在这种情况下，为了实现高强度的汽车构件，提出了使用同时可以通过冲压成形及淬火来提高构件强度的热冲压方法(所谓的“热压法(hot press)”)(例如，专利文献1)。该技术是如下的方法：将钢板加热到Ac₃相变点以上的奥氏体(γ)区域进行热冲压成形，并且，在冲压成形时通过与常温的模具接触，同时进行钢板淬火，从而实现超高强度化。

根据这样的热冲压方法，因为是在低强度状态下成形，所以回弹量也变小(形状冻结性良好)，并且通过急冷拉伸强度可以达到1500MPa级的强度。另外，这种热冲压方法，除被称为热压法之外，还被称为热成形法、热冲压成形法、热冲法、模急冷法等等。

图1是显示用于实施上述热冲压成形(以下，或用“热压”来代表)的模具结构的概要说明图，图中1是冲头，2是冲模，3是坯料支架，4是钢板(板坯)，BHF是防皱压板力，rp是冲头凸缘半径，rd是冲模凸缘半径，CL表示冲头/冲模间隙。另外，这些部件中，其中冲头1和冲模2分别在内部形成可以通过冷却媒介(例如水)的通道1a、2a，形成使得冷却媒介通过该通道时可以冷却这些部件的结构。

使用这种模具进行热压(例如，热深拉深加工)时，将板坯(钢板4)加热至Ac₃相变点以上，在软化状态下开始成形。即，将高温状态下的钢板4夹在冲模2和坯料支架3之间，保持这个状态，使用冲头1将钢板4压入冲模2的槽内(图1的2、2间)，不断缩小钢板4的外径，形成与冲头1外形相对应的形状。还有，在进行成形的同时，通过冷却冲头1和冲模2，对钢板4进行模具(冲头1和冲模2)排热，同时在成形下端点时(冲头顶端位于最上部的时刻：如图1所示的状态)进一步保持冷却，由此实施原材的淬火。通过实施这样的成形法，可以得到尺寸精度高的1500MPa级的成形品，而且，与冷压成形相同强度级别的部件相比较，可以减轻成形负荷，因此冲压机小容量即可。

至今为止的热压是将钢板加热到Ac₃相变点以上(例如，900℃左右)的奥氏体区域后，在高温状态下利用冲压成形用模具进行冷却，所以与由冲头1和模头2构成的模具相接触的部位和不相接触的部位容易产生温度差，应变集中于相对高温的部位，例如，在深拉深成形中，紧缩凸缘被冷却不缩小等，导致成形性变差，尤其是深拉深成形困难。

还有，热压通常在700～900℃左右进行冲压，在模具内进行淬火，因此在成形下端点(冲头顶端位于最上部的时刻：如图1所示的状态)需要保持一定时间，与冷冲压加工相比生产性差。

基于以上原因，迄今提出了各种关于提高生产性的技术。例如，在专利文献2中提出了如下技术：以使防皱压板部(如图1所示坯料支架3)容易紧缩，同时钢板容易流入纵壁部(模具的纵壁部)的方式在模具上设置润滑液供给口供给润滑液，同时进行成形。但是，该技术中，不仅模具结构复杂，而且也没有解决容易产生温度差这一根本性问题。

还有，在专利文献3中提出了逐次加工高温部位，冷却板厚变薄的部位，同时进行成形的加工方法。但是，该技术中，模具结构也复杂，例如，深拉深加工时，难以将紧缩凸缘部的温度维持在高温。

还有，在专利文献4中提出了根据板厚+间隙进行防皱压板部的位移控制，同时进行成形的方法。该技术中，如同圆筒深拉深，在防皱压板是均匀紧缩的凸缘的情况下有效。但是，进行复杂的成形时，由于分布有出现褶皱和不出现褶皱的部位，所以出现褶皱部位的折皱顶点部分(凹凸的上下部分)的接触面压变高，该部位的温度降低幅度大，整体上会发生强度不均。其结果是，导致板坯流入纵壁部变得不稳定，深拉深成形性反而变差。