钢板的冲压成形方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2012年1月12日、申请号为201280005259. 4、发明名称为"钢 板的冲压成形方法"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及钢板的冲压成形方法。
【背景技术】
[0003] 在机动车用等的冲压成形部件中存在各种形状的冲压成形部件，在上述的部件 的冲压成形中，通常将深拉深成形（deepdrawing)、鼓凸成形（bulging)、拉伸翻边成形 (stretchflanging)、弯曲成形（bending)等多个成形要素组合。在上述的部件中，作为冲 压成形困难的部件，例如存在图8所示的门内板（doorinner)那样在主体的底部具有凸 状或凹状的鼓凸部A的部件。在这样的部件中，在深拉深成形的成形后期，将鼓凸部A鼓 凸成形。作为此种冲压成形部件，除了门内板之外，还列举出门外板（doorouter)、前支柱 (frontpillar)、中央支柱（centerpillar)、后底板（rearfloor)、侧门框（sidesill) 等。需要说明的是，深拉深成形是使材料流入冲模内而进行成形的方法，鼓凸成形是使冲模 内的材料延伸而进行成形的方法。
[0004] 通常，在生产上述的部件的冲压工厂中，为了确保生产率，而以10mm/sec以上的 快的成形速度进行冲压成形，在追求高生产率的机动车部件的冲压工厂中，大多以70_/ sec左右的高速的成形速度进行冲压成形。需要说明的是，这里所说的成形速度是指从冲头 与坯料接触而实际开始成形到成形结束为止的平均成形速度。
[0005] 近些年，在机动车领域中，为了提高燃料利用率而削减二氧化碳的排出量，在冲压 成形部件中使用高强度钢板（hightensilesteelsheet)来使车身轻量化的研宄正积极 地进展。在一部分的冲压成形部件中也使用抗拉强度为980MPa级以上的高强度钢板。
[0006] 众所周知，钢板的强度越增加，延性越降低，且冲压成形性也降低。因此，为了能够 将强度更高的钢板适用于更宽范围的冲压成形部件，从材料方面出发，强度?延性平衡优良 的高强度钢板的开发不断进展，从加工技术的方面出发，使冲压成形界限提高的冲压成形 方法的开发不断进展。
[0007] 作为至今为止开发出的强度?延性平衡优良的高强度钢板，列举出由铁 素体相和马氏体相构成的DP(dualphase)钢板、具有残留奥氏体相变诱发塑性的 TRIP(transformationinducedplasticity)型的钢板等（例如，参照非专利文献1)。最 近，作为强度?延性平衡更优良的高强度钢板，还开发出为TRIP型且以贝氏体铁素体为母 相的TBF(tripaidedbainiticferrite)钢板（例如，参照非专利文献2)。
[0008] 另一方面，作为提高冲压成形界限的冲压成形方法，提出有：使冲头部的钢板温度 为常温以下且使防皱部的钢板温度为150°c以上来进行冲压成形的方法（例如，参照专利 文献1);以TRIP型的钢板为对象，使冲模肩部的模具温度为150°C~200°C，且使冲头肩部 的模具温度为_30°C~0°C来进行冲压成形的方法（例如，参照专利文献2)。专利文献1、2 所记载的方法中都进行深拉深成形，且都确认了通过防皱部或冲模肩部的局部的热温成形 产生的深拉深成形界限的提高效果。
[0009] 另外，使用TBF钢板，进行调查成形温度对冲压成形性（鼓凸性、深拉深性、拉伸翻 边性）产生的影响的各试验，发现了存在鼓凸性、深拉深性及拉伸翻边性比冷温提高的热 温温度区域，并报告该试验结果（例如，参照非专利文献3)。非专利文献3所记载的试验中， 使鼓凸性试验和拉伸翻边性试验以与实际的冲压工厂中的成形速度（70mm/sec左右）相 比相当慢的lmm/min(0. 017mm/sec)的成形速度进行。深拉深性试验以200mm/min(3. 3mm/ sec)的成形速度进行。
[0010] 【在先技术文献】
[0011] 【专利文献】
[0012] 【专利文献1】日本特开2001-246427号公报
[0013]【专利文献2】日本特开2007-111765号公报
[0014]【非专利文献】
[0015]【非专利文献1】小宫幸久著，"机动车用钢铁材料的现状和动向"，R&D神户制钢技 报，Vol. 52,No. 3 (2002 年 12 月），p. 2 ~5
[0016] 【非专利文献2】柏谷康二、向井阳一著，"合金元素及退火条件对TRIP型贝氏体 铁素体钢板的机械的性质产生的影响"，R&D神户制钢技报，Vol. 57,No. 2(2007年8月）， p. 27 ~30
[0017]【非专利文献3】杉本公一等著，"超高强度低合金TRIP型贝氏体铁素体钢板的热 温成形性"，铁和钢，Vol. 91，No. 2 (2005年2月），p. 34~40
[0018]【发明的概要】
[0019]【发明要解决的课题】
[0020] 包含上述的深拉深成形和鼓凸成形的成形要素的冲压成形部件大多在被进行鼓 凸成形的鼓凸部处产生裂纹，从而期望冲压成形性的提高。该鼓凸部处的裂纹在钢板的强 度越高时越容易产生，从而也成为阻碍冲压成形部件的高强度化的主要原因。
[0021] 另外，如图8所示的门内板等部件那样，在主体的底部具有鼓凸部且在深拉深成 形的成形后期进行鼓凸成形的冲压成形部件实际上难以进行使用高强度钢板的冲压成形， 使用钢板的高强度化不太有进展。
[0022] 为了提高包含这样的深拉深成形和鼓凸成形的成形要素的冲压成形部件的冲压 成形性，且还为了推进这样的冲压成形部件中使用的钢板的高强度化，考虑采用专利文献 1、2及非专利文献3所记载的那样的热温成形法，但未报告出以可确保高生产率的IOmm/ sec以上的快的成形速度对这样的部件进行热温成形的例子。本发明诸发明者确认了如在 后面的表7(a)、（b)中作为比较例所示那样，这样的冲压成形部件即使使用强度?延性平衡 优良的高强度钢板，在高速的成形速度（70mm/sec)下也无法进行热温成形。
【发明内容】
[0023] 因此，本发明的第一课题在于，能够以可确保高生产率的lOmm/sec以上的快的成 形速度对包含深拉深成形和鼓凸成形的成形要素的冲压成形部件进行冲压成形。
[0024] 另外，本发明的第二课题在于，抑制生产率的降低，且能够将包含深拉深成形和鼓 凸成形的冲压成形部件由高强度钢板进行冲压成形。
[0025] 【用于解决课题的手段】
[0026] 为了解决上述第一课题，本发明的第一形态采用一种钢板的冲压成形方法，其包 括至少一次深拉深成形工序和至少一次鼓凸成形工序，且使各成形工序中的成形速度为 lOmm/sec以上，所述钢板的冲压成形方法的特征在于，以KKTC~250°C的热温进行所述至 少一次深拉深成形工序，以小于50°C的冷温进行所述至少一次鼓凸成形工序。
[0027] 另外，为了解决上述第二课题，本发明的第二形态采用一种钢板的冲压成形方法， 其在深拉深成形的成形后期进行鼓凸成形，所述钢板的冲压成形方法的特征在于，使所述 钢板的冲压成形中的温度为100°c~350°C，且使进行所述鼓凸成形的成形后期的成形速 度比不进行鼓凸成形的成形前期的成形速度慢。
[0028] 本发明诸发明者使钢板的温度和成形速度变化，并使用圆筒冲头和冲模来进行深 拉深性试验和鼓凸性试验。供试还料为板厚I. 4mm的980MPa级TBF钢板，在鼓凸性试验中， 使坯料直径变大，并且使防皱力变大，以免材料流入冲模内。试验条件如以下这样。
[0029] (试验条件）
[0030] 冲头直径：50mm(肩半径：5mm)
[0031] 冲模直径：54mm(肩半径：7mm)
[0032] 坯料直径：105mm(深拉深性试验），150mm(鼓凸性试验）
[0033] 防皱力：12tonf(深拉深性试验），20tonf(鼓凸性试验）
[0034] 钢板温度：20 °C~350 °C
[0035] 成形速度：0?lmm/sec，5mm/sec，10mm/sec，70mm/sec
[0036] 图9(a)、（b)分别表示上述深拉深性试验和鼓凸性试验的结果。根据上述的试验 结果，在深拉深性试验中，几乎未看到成形速度的影响，且在100°c~250°C的热温区域中， 成形界限高度比室温的冷温提高。另一方面，对于鼓凸性试验，在低速的〇.lmm/sec的成形 速度下，即使提高钢板温度，成形界限高度也不太降低，在超过250°C的温度区域中，成形界 限高度提高，相对于此，在高速的70mm/sec的成形速度中，随着试验温度的上升而成形界 限高度降低。
[0037] 图10是相对于成形速度而将上述鼓凸性试验中的成形界限高度绘图而成的曲线 图。由该曲线图可知，以350°C的热温进行鼓凸成形的钢板伴随成形速度的增大而成形界限 高度降低，相对于此，以冷温进行鼓凸成形的钢板即使成形速度增大，成形界限高度也不太 降低，在lOmm/sec以上的成形速度下，以冷温进行鼓凸成形的钢板与以热温进行鼓凸成形 的钢板相比，成形界限高度变高。
[0038] 基于通过这样的试验得到的见解，在本发明的第一形态中，以100°C~250°C的热 温进行至少一次深拉深成形工序，且以小于50°C的冷温进行至少一次鼓凸成形工序，由此 能够以可确保高生产率的lOmm/sec以上的快的成形速度对包含深拉深成形和鼓凸成形的 成形要素的冲压成形部件进行冲压成形。需要说明的是，这里定义的深拉深成形工序是指 深拉深成形占该工序中的成形要素的一多半的工序，鼓凸成形工序是指鼓凸成形占该工序 中的