ホットスタンピングの有限要素シミュレーションに用いる熱伝達率の測定極限成形システム研究室中尾史章ホットスタンピング適用例ホットスタンピング工程成形荷重：小金型ブランクスプリングバック：小製品強度：大加熱成形＋焼入れ研究背景温度：大変形抵抗分布熱伝達率：小研究目的・正確な温度分布・熱伝達率の決定温度：小熱伝達率：大ホットスタンピングの有限要素シミュレーションに用いる熱伝達率の測定 1．熱間絞り成形におけるブランクの温度測定 2. 熱間絞り成形における有限要素シミュレーションホットスタンピング中の鋼板温度の測定サーモグラフィ・成形中の酸化層の成長熱電対安定した放射率での測定が必要矩形材ブランク温度 /℃ 1000 800 サーモグラフィ 600 熱電対 400 200 0 50 100 時間 /t 150 200 黒体塗料の剥離安定した放射率→正確な温度測定黒体塗布放射率0.94 炉加熱910℃, 150s 成形により剥離する黒体塗料 900℃ 800℃ 700℃ 600℃ 500℃ 400℃ 300℃ 200℃ 100℃ 予備加熱酸化処理ブランクによる黒体塗料の剥離ブランク変形時の放射率安定化放射率を安定化炉加熱910℃, 90s 空冷予備加熱酸化処理ブランクによる放射率安定化 900℃ 800℃ 700℃ 600℃ 500℃ 400℃ 300℃ 200℃ 100℃ 炉加熱910℃, 150s 予備加熱酸化処理ブランクを用いた熱間絞り成形中の温度履歴測定方法サーモグラフィミラーダイス加熱温度910℃， 150s 搬送(5 s) 予備加熱酸化処理されたブランク (a) 炉加熱板押えクッションピンパンチ (板押え力2.3kN) (b) 熱間絞り成形処理された各ブランクの温度分布測定結果ストローク S = 0mm ブランクパンチ (a) 黒体塗料処理サーモ測定範囲ダイス板押え (b)酸化膜処理 850℃ 400℃ 各処理されたブランクの温度分布測定結果 S = 20mm ブランクパンチ (a) 黒体塗料処理サーモ測定範囲ダイス板押え (b)酸化膜処理 850℃ 400℃ 各処理されたブランクの温度分布測定結果 S = 26mm ブランクパンチ (a) 黒体塗料処理サーモ測定範囲ダイス板押え (b)酸化膜処理 850℃ 400℃ 各処理されたブランクの温度分布測定結果 S = 28mm ブランクパンチ (a) 黒体塗料処理サーモ測定範囲ダイス板押え (b)酸化膜処理 850℃ 400℃ 各処理されたブランクの温度分布測定結果 S = 30mm ブランクパンチ (a) 黒体塗料処理サーモ測定範囲ダイス板押え (b)酸化膜処理 850℃ 400℃ ホットスタンピングの有限要素シミュレーションに用いる熱伝達率の測定 1．熱間絞り成形におけるブランクの温度測定 2. 熱間絞り成形における有限要素シミュレーション熱間絞り成形におけるシミュレーションモデルダイス板押えブランクパンチ (a) 全体図 (b) 側面図計算ソフト LS-DYNA 計算モデル 1/4 モデルブランク温度依存弾塑性体工具剛体ブランクの要素数 1728 熱間絞り成形におけるシミュレーションモデル 800℃ 750℃ 700℃ 650℃ 600℃ 550℃ 500℃ 450℃ 400℃ 350℃ シミュレーション結果および実験結果比較ブランク温度 /℃ 1000 800 600 400 熱伝達率 h = 3kW/m2･K x h =30 kW/m2･K 実験値 200 0 h =10 kW/m2･K パンチ接触部 10 20 30 成形体中央からの距離 x /mm 40 50 まとめ 1. ブランクを予備加熱酸化処理することによって放射率が安定し、成形中の温度分布を測定することができた． 2. シミュレーションにおいて熱伝達率を調整すると, パンチ接触部での温度分布の計算結果は実験値と近くなった.