2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of tailored hot stamping having high productivity using partial control of cooling history

Research Project

Project/Area Number	18H01749
Research Institution	Toyohashi University of Technology
Principal Investigator	森謙一郎豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80127167)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	前野智美横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80505397) 安部洋平豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60402658)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	ホットスタンピング / テーラード / 冷却履歴制御
Outline of Annual Research Achievements	加熱した焼入れ鋼板を金型で急冷して超高強度鋼自動車部材を生産するホットスタンピングにおいて，冷却履歴を部分的に制御して，高強度部と高延性部を両立させたテーラード部材の高生産性方法を開発し，衝突安全性を向上することを目的としている．ホットスタンピングにおいて，マルテンサイト変態させた高強度部とフェライト変態させた高延性部を両立させる冷却履歴を創出した．冷却履歴を制御して，高強度部ではフェライト変態を避けて最終的にはマルテンサイト変態，高延性部は短時間でフェライト変態をそれぞれ確保した．創出された冷却履歴をホットスタンピングにおいて実現するために，高強度部だけを前工程で部分パンチによって成形・急冷する部分成形法を考案し，冷却履歴を各工程に割り振り，それぞれの工程の時間を一致させることによって生産性を向上させた．高強度部と高延性部を部材内に両立させる工程を設計し，中間に自然・強制空冷工程を導入して微視的組織を制御した．現状のホットスタンピングは1工程にあるが，プレス成形では一般的に行われている多工程に拡張することによって，金型を部分加熱する必要がなくなってヒーター内蔵がなくなり，金型を単純化できた．履歴制御と多工程化によって生産性を数倍向上させた．ホットスタンピングにおいて，角部を増肉して強度な部材を製造する方法を開発した．鋼板の両端を拘束してホットスタンピングを行い，部材角部を増肉した．同時にオースフォーミングによって，増肉した角部のマルテンサイト組織を微細化して強度を一層向上させた．ホットスタンピングにおいて，水没金型を用いて下死点保持時間を短くし，超音波とリン酸を用いた洗浄法を開発して酸化皮スケールを除去した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason テーラード部材の高強度部と高延性部に対して冷却履歴を制御して変態させ，その後常温で引張試験を行って機械的特性を求めて両立させる冷却履歴を探索した．高強度部だけを前工程で部分パンチによって成形・急冷する部分成形法を考案し，冷却履歴を各工程に割り振り，それぞれの工程の時間を一致させた．部分成形法に対して金型を製作して実験を行い，高強度部で450HV程度，高延性部で200HV程度のテーラード部材を成形できた．ハット曲げ成形において鋼板の両端を拘束するような金型を製作して実験を行い，角部を増肉して強度な部材を成形した．成形部材の肉厚，硬さ分布，微視的組織などを測定し，10％程度角部を増肉した部材が得られた．水没金型を用いてホットスタンピングを行い，下死点保持時間を2秒短縮した．また．非めっき鋼板のホットスタンピングを行い，成形された部材を超音波とリン酸を用いた洗浄法によって酸化皮スケールを除去した．
Strategy for Future Research Activity	マルテンサイト変態させた高強度部とフェライト変態させた高延性部を両立させるために，部分保温法を開発して，部分成形法の結果と比較して両方法の特性を把握する．また，角部増肉において微視的組織を観察して強度向上のメカニズムについても考察する．さらに，超音波とリン酸を用いた洗浄法において酸化スケール除去の性能も向上させる．