水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング 極限成形システム研究室 中村 充 現状のホットスタンピング 引張強さ 1.5GPa 炉加熱 ダイクエンチ 大型部材 成形荷重：小 焼入れ：なし 現状の板鍛造 コイル材 焼入れ 小型部品 順送プレス 成形荷重：大 焼入れ：あり 研究目的 順送成形による水冷金型を用いたホットスタンピング適用 打抜きパンチ 送り 帯板材 曲げパンチ 電流 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング 1. 水冷金型を用いた2工程順送ホットスタン ピング方法 2. 水冷金型を用いた2工程順送ホットスタン ピング結果 成形金型 第1工程 通電加熱および 穴抜き・打抜き ダイス (Ø20.54 mm) 打抜きパンチ 電極押え 帯板材 : 22MnB5 （500×80×3.2 mm） 第2工程 曲げ ダイクエンチ 第2工程 側面図 ストリッパ チラー パンチ 25° 水路 銅電極 送り装置 穴抜きパンチ (Ø19.9 mm) ダイス チラー 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s 通電加熱 冷却水循環 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s 電流 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 通電加熱 穴抜き・打抜き 375 mm/s 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 通電加熱 穴抜き・打抜き 375 mm/s 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 通電加熱 穴抜き・打抜き 375 mm/s 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 通電加熱 穴抜き・打抜き 375 mm/s 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 通電加熱 穴抜き・打抜き 375 mm/s 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 通電加熱 穴抜き・打抜き 375 mm/s 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 通電加熱 穴抜き・打抜き 375 mm/s 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s A A’ A-A’断面 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s A A’ A-A’断面 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 加熱温度 T = 900, 1000 ℃ 下死点保持時間 t = 4～20 s A A’ A-A’断面 通電加熱 穴抜き・打抜き はめ込み 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 帯板材上面図 A A’ 通電加熱開始 A-A’断面 通電加熱 穴抜き・打抜き 順送成形 はめ込み 電流 送り (3 s) 曲げダイクエンチ 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 通電加熱 T = 1000 ℃ (8 s) 穴抜き・打抜き 375 mm/s 第1工程 送り 3s 曲げダイクエンチ t = 10 s 第2工程 帯板材 電極 水路 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング方法 通電加熱 T = 1000 ℃ (8 s) 穴抜き・打抜き 375 mm/s 送り 3s 曲げダイクエンチ t = 10 s 水冷金型を用いた 2工程順送ホットスタンピング 1. 水冷金型を用いた2工程順送ホットスタン ピング方法 2. 水冷金型を用いた2工程順送ホットスタン ピング結果 通電加熱および炉加熱後 ホットスタンピングされた成形品 20 mm 第1工程で打抜いたブランク 搬送 3 mm T = 900 °C 酸化膜剥離：小 T = 1000 °C 酸化膜剥離：大 (a) 通電加熱 炉加熱1000 ℃ (1 min保持) ダイクエンチ ( t = 20 s ) 酸化膜：多 (b) 炉加熱 各種加熱温度における水冷ありなしの 成形品各部の表面硬さ ( t = 20 s ) 500 硬さ /HV20 400 400HV 300 200 100 G A B C D E F H I 素板硬さ 水冷なし 水冷あり 0 A B C D E F G H I A B C D E F G H I 測定点 測定点 (b) T = 1000 °C (a) T = 900 °C 各種加熱温度における水冷ありの 成形品形状 ( t = 20 s ) 4 A A’ 3 高さ /mm A A – A’ 断面 x 2 A’ 1 冷間 T = 900 ℃ T = 1000 ℃ ダイス 0 3 6 9 計測位置 x /mm 12 15 水冷ありなしのダイクエンチ時の冷却曲線および 成形品硬さに及ぼす下死点保持時間の影響 温度 /℃ 800 ダイクエンチ開始温度 ( T = 1000 ℃ ) 400 600 水冷あり 水冷なし 300 200 400 素板硬さ 100 200 0 0 4 8 12 下死点保持時間 t /s 16 0 20 平均硬さ /HV20 500 1000 各種加熱温度における水冷ありなしの ダイクエンチ後の工具温度 ( t = 20 s ) 温度 /℃ 80 T = 900 ℃ T = 1000 ℃ パンチ 放射温度計 60 冷却水路 50 mm 100 40 20 帯板材 初期工具温度 ダイス 0 水冷あり 水冷なし まとめ 1. 通電加熱により酸化スケールの少 ない成形品が得られ，400HV以上の 焼入れ硬さを得た． 2. 水冷を行うことで工具の昇温抑制が でき，下死点保持時間も短縮された．
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