V V曲げ加工における金型形状，決押し率・

スチール 46%

アルミ 4.8%

ウルトラハイテン 12.8%

ハイテン 36.4%

材料比率

トヨタ クラウン，骨格部 材の45％が高張力鋼板

スバルレガシィ 豊橋技術科学大学

森謙一郎 超高張力鋼板のプレス成形によるスプ

リングバック低減と成形性向上 超高張力鋼板のプレス成形によるスプ 超高張力鋼板のプレス成形によるスプ

リングバック低減と成形性向上

リングバック低減と成形性向上 1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

高張力鋼板の強度 高張力鋼板の強度 高張力鋼板の強度

1500 TRIP

DP

Martensite

従来

IF 最近

超高張力鋼板：

ウルトラハイテン

ダイクエンチ アルミ合金板 310MPa 2.7 115MPa A6061(T6処理材)

44MPa 7.8

340MPa 軟鋼板 SPCC

63〜101MPa 7.8

490〜

790MPa 従来ハイテン

126〜188MPa 7.8

980〜

1470MPa ウルトラハイテ

ン

比強度 比重

引張強さ 板材

自動車用板材の比強度の比較 自動車用板材の比強度の比較 自動車用板材の比強度の比較

z 低価格

z 成形に関するノウハウの蓄積

センターピラー サイドドアビーム

ウルトラハイテン：1GPa以上

ウルトラハイテンの自動車部材への適用 ウルトラハイテンの自動車部材への適用

ウルトラハイテンの自動車部材への適用 ウルトラハイテンのスプリングバックウルトラハイテンのスプリングバックウルトラハイテンのスプリングバック

ε

σ

普通鋼板 ウルトラハイテン

スプリングバック：大 弾性回復 形状凍結性：低

適用が 限定

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 200

400 600 800 1000 1200

0

ひずみ ε

変形抵抗σ / MPa

ε=0.2×10^-3s^-1 SPCC ε=95.6×10^-3s^-1 SPFC440

ε=92.9×10^-3s^-1 ε=0.2×10^-3s^-1 ε=0.2×10^-3s^-1

A1050 ε=104.9×10^-3s^-1 SPFC980Y ε=64.5×10^-3s^-1

ε=0.1×10^-3s^-1 ε=51.4×10^-3s^-1 SPFC780Y ε=91.2×10^-3s^-1

ε=0.2×10^-3s^-1

A5083

ε=0.2×

10^-3s^-1

板材の変形抵抗曲線

高張力鋼板のハット曲げにおけるスプリングバック 高張力鋼板のハット曲げにおけるスプリングバック 高張力鋼板のハット曲げにおけるスプリングバック

岩谷：プレス技術，42-8(2004), 43 引張強さ

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

サーボプレス

(80tonf

） サーボプレス

サーボプレス

(80tonf） (80tonf

）

R1.2 9.6 90°

θ₁ θ₂

スプリングバック角度 Δθ=θ₂-θ₁ R1.2

9.6 90°

圧下量 初期板厚×√

決押し率 a ＝

2

V曲げ加工における金型形状，決押し率・

角度の定義

V V曲げ加工における金型形状，決押し率・

曲げ加工における金型形状，決押し率・

角度の定義 角度の定義

(a) SPCC       (b) SPFC980 設定加工速度：25mm・s^-1

V

曲げの変形挙動

V曲げの変形挙動 V

曲げの変形挙動

0 10 20 30 40 50 -2

0 2 4 6 8

加工速度 v / mm/s

パンチ先端角度との差Δθ / ° ^SPFC980Y

A5083 SPCC SPFC780Y

V曲げにおけるパンチ先端角度との差と 加工速度の関係(a=0%)

下限位置一定 下限位置制御

標本数：各100枚 種類

1.2mm 公称 板厚

W55mm×

L60mm 試験片 形状

SPFC980Y    (二相強化型), SPFC440    (析出強化型),  SPCC

1.17 1.18 1.19 1.2 1.21 1.22 0

10 20 30 40

初期板厚 t₀ / mm

枚数

SPCC

SPFC440 SPFC980Y

1.2

試験片の種類，初期板厚のばらつき 試験片の種類，初期板厚のばらつき 試験片の種類，初期板厚のばらつき

0 10 20 30 40 50

-2 0 2 4 6 8

加工速度 v / mm・s^-1

スプリングバック角度Δθ / °

a=0%, T=0.1s

a=5%, T=0.1s a=5%, T=0.5s

V曲げにおけるスプリングバック角度と加工速度の関係

(SPFC980Y) V曲げの決押しによる除荷前の板幅方向

応力分布への影響(SPFC980Y)

-2.0 1.5 σ/ GPa

1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5

(a) a=0%       (b) a=6%

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

スプリングバック：大 成形性：低

センターピラー サイドドアビーム

熱間プレス成形 スプリングバック：小 変形抵抗：小 延性：大 ダイクエンチ 超ハイテン：

1GPa以上

超高張力鋼板の温・熱間プレス成形 超高張力鋼板の

超高張力鋼板の温・熱間温・熱間プレス成形プレス成形

SPFC980Y，板厚1.2mm

200 400 600 800

200 400 600 800 1000

0 50 100 150

0

温度 / ℃

引張り強さ / MPa 伸び / %

超高張力鋼板の高温引張り特性 超高張力鋼板の高温引張り特性

加熱，成形

加熱 搬送 成形

温度低下 酸化 炉加熱

通電加熱 利点

z 小さい温度低下

z プレス作業との同期

z 少ない酸化スケール

z 高い加熱効率

通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形 通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

高張力鋼板

(SPFC440, 590, 780, 980) 長さ130mm，幅80mm，

板厚1.2mm

5mm

120mm

電極 絶縁体 V

通電電圧E=10V

板押え

サーモグラフィ

600mm

通電加熱実験 通電加熱実験

板押え 電極 4.9 MPa

板押えの構造 板押えの構造

電極

通電加熱の映像

(

ＳＰＦＣ

980)

通電加熱の映像

(

ＳＰＦＣ

980)

通電加熱中のサーモグラフィ映像通電加熱中のサーモグラフィ映像

( (

ＳＰＦＣＳＰＦＣ

980) 980)

1 2 3 200

400 600 800 1000

0 20 40 60 80 100

0

エネルギ/ kJ

加熱温度

投入エネルギー 892℃

87kJ

加熱温度/ ℃

Time / sec

加熱温度と投入エネルギーの時間変化

(SPFC980)

加熱温度と投入エネルギーの時間変化

(SPFC980)

20 40 60 80

200 400 600 800 1000

0

Energy / kJ

Temperature /℃

SPFC590Y SPFC440 SPFC780 SPFC980

温度と投入エネルギの関係 温度と投入エネルギの関係

200 400 600 800 1000 20

40 60 80 100

0

T / ℃

加熱効率 /%加熱効率/ %

T / ℃

加熱効率加熱効率 面圧不均一の影響面圧不均一の影響

面圧不均一における温度分布 面圧不均一における温度分布

電極部 電極部

1018℃

784℃

面圧不均一における温度分布 面圧不均一における温度分布

939℃

811℃

片あたりあり 片あたりなし

面圧不均一の影響（

t=1.2mm

，

E=10V

） 面圧不均一の影響（

t=1.2mm

，

E=10V

）

1 2

200 400 600 800 1000

0

時間/ s

温度/℃

37 ⁶⁵⁰

950 1000

800 850 900

700 750

600 0.01

電極抵抗 [Ωm]

0.006

0.001

0.01 0.001

0.006 電極抵抗 [Ωm]

面圧不均一における温度分布の計算結果 面圧不均一における温度分布の計算結果

0.2s 1.0s 3.0s 5.0s

200 400 600 800

20 40 60 80 100

Decrease in temperature [ºC] 0

Heating temperature [ºC]

最高温度からの冷却度合い（

SPFC980Y

） 最高温度からの冷却度合い（

SPFC980Y

）

電極

1000ºC 900 800 700 600 500 400 300 20

電極

温度分布の有限要素シミュレーション 温度分布の有限要素シミュレーション

450 750 800

600 650 700

500 550

℃

温度 /C°

スリット 電極

温度分布の有限要素シミュレーション 温度分布の有限要素シミュレーション

電極

板押え ダイ

ポンチ 素板

絶縁体

A

ON 〜

OFF

変圧器

200V 60Hz

A

ON 〜

OFF

変圧器

200V 60Hz

A

ON 〜

OFF

変圧器

200V 60Hz

A

ON 〜

OFF

変圧器

200V 60Hz

A

ON 〜

OFF

変圧器

200V 60Hz

A

ON 〜

OFF

変圧器

200V 60Hz

A

ON 〜

OFF

変圧器

200V 60Hz

通電 プレス

(0.2秒)

2秒保持 通電電圧：10V

板サイズ：130mm×20mm 電極中心間距離：120mm

実験条件

通電加熱ハット曲げ成形装置 通電加熱ハット曲げ成形装置

通電加熱ハット曲げ成形

( 980 ºC )

通電加熱ハット曲げ成形

( 980 ºC )

室温 550 ºC

740 ºC

980 ºC

ハット曲げの成形体（

SPFC980Y

） ハット曲げの成形体（

SPFC980Y

）

200 400 600 800 1000

2 4 6

0

SPFC980Y SPFC780Y SPFC590 SPFC440 SPCC

SpringbackΔθ [deg.]

Heating temperature [ ℃]

ハット曲げ加工における スプリングバックと加熱温度の関係

ハット曲げ加工における スプリングバックと加熱温度の関係

0 200 400 600 800 0

20 40 60 80

Heating temperature [ºC]

Increase in weight [mg]

980

ハット曲げ後の酸化スケール発生状況（SPFC980Y）

ハット曲げ後の酸化スケール発生状況（SPFC980Y）

800ºC

における絞り成形

(SPFC980Y)

800ºC

における絞り成形

(SPFC980Y)

絞り成形体絞り成形体

(SPFC980Y) (SPFC980Y)

Fracture

(a) 600ºC

(b) 800ºC

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

実験材料

0.0039 0.010 2.23 1.00 0.14 SPFC980Y

SAFC980D 0.13 0.90 2.24 0.012 0.0036 S P Mn Si C

主要成分組成(mass%)

超高張力鋼板SPFC980Y，SAFC980D

鋼製ブロック 電極押え

電極

絶縁体 試験片

荷重

基盤

3030

115

115

はさみ込みクエンチ実験方法

加熱温度T=800,865,950,1035℃

はさみ込み保持時間t=0.7,1.6,3.5,7.0s

z硬さ測定 z引張試験 z組織観察 試験片材質：SPFC980Y

試験片寸法：130^L×20^W×1.2^t

加熱温度，はさみ込み保持時間の硬さへの影響

測定部位

800 900 1000

0 100 200 300 400 500 600

保持時間 t / s 7.0 3.5 1.6 0.7

加熱温度 T / ℃

硬さ / HV5

未処理

通電後経過時間と試験片表面温度の関係（1035℃）

通電終了 金型接触 金型開放

表面温度測定

t=0.7s

t=1.6s t=3.5s

t=7.0s

2 4 6 8 10

200 400 600 800 1000

0

通電後経過時間/ s 試験片表面温度/ ℃

はさみ込みクエンチ後の引張特性

引張強さσ/ MPa 破断伸び/ %

1600

0 1200

800

400

0 5 10 15 20 25 30

未処理 未処理

t=7.0s t=7.0s

t=0.7s t=0.7s

800 900 1000 1100

加熱温度 T / ℃

(a) クエンチ前 (b) t=0.7s (c) t=7.0s

10μm

はさみ込みクエンチ後の組織（T=1035℃）

観察部位

ベーナイト 全面マルテンサイト

600 700 800 900 1000

0 100 200 300 400 500

加熱温度 T / ℃

5硬さ / HV _未処理

通電 電気炉

はさみ込み(ｔ＝7.0s)

電気炉加熱 加熱方法による比較

通電加熱

はさみ込み(t=7.0s)

A_C1変態

40 20

R10 φ37.6

R1.8

電極押え 電極 試験片 絶縁体 荷重

ハット曲げ成形実験方法

加熱温度740,840,980,1100℃

金型保持時間t=3.5s 試験片材質：SAFC980D

試験片寸法：130^L×20^W×1.2^t

z転写精度 z成形荷重 z硬さ

(a) 冷間

(b) T=740℃

(c) T=980℃

(d) T=1100℃

ハット曲げ成形体写真

R0

ダイ R

⊿R=R-R0

ハット曲げ成形の転写精度

800 900 1000 1100

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

加熱温度 / ℃

ダイ半径との差 / ｍｍ

最大成形荷重と加熱温度の関係

冷間加工：12kN

800 900 1000 1100

0 1 2 3 4

加熱温度 T / ℃

成形荷重 / ｋＮ

パンチ

ダイス 板押え

A B

C

D E

成形体

0 100 200 300 400 500 600

測定位置 硬さ / HV5

A B C D E

未処理 ハット曲げ成形体の硬さ分布 (T=980℃)

硬さ測定位置

ハット曲げ成形体の硬さ

800 900 1000 1100

0 100 200 300 400 500

加熱温度 / ℃

硬さ / ＨＶ 未処理

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

加熱のみによるプレコートスケール抑制剤評価実験 加熱のみによるプレコートスケール抑制剤評価実験

評価したスケール抑制剤

犠牲酸化 犠牲酸化

犠牲酸化 液化皮膜

タイプ

C Ca

Si,Na K,B,C,Na

防錆元素

D C

B A

剤種

使用鋼板

980MPa級高張力鋼板，1.2mm

プレコートスケール抑制剤塗布方法 プレコートスケール抑制剤塗布方法

②乾燥

①エタノールによる 超音波洗浄(計3回) 素板 エタノール

④乾燥

⑤保管 中間紙

③スポンジにより塗布 スポンジ

スケール抑制剤

評価

通電電圧：10V

試験温度：740, 840, 980, 1100℃

試験片：長さ130mm, 幅20mm, 板厚1.2mm 酸化評価実験条件 酸化評価実験条件

素板 電極

絶縁体

板押え(100kg)

通電加熱：急速，約2秒で 900℃→酸化スケール低減

10mm 10mm 10mm 10mm

スケール抑制剤A

(a) 740℃ 防錆剤C (b) 980℃

プレコートスケール抑制剤評価実験結果 プレコートスケール抑制剤評価実験結果

(a) 740℃ (b) 980℃

800 900 1000 1100 0

1 2 3 4 5 6

加熱温度 / ℃

スケール厚さ

/

μｍ

A B C 無塗布 D

スケール厚さと加熱温度の関係 スケール厚さと加熱温度の関係

40 20

R10 φ37.6

R1.8

板押え 電極 素板 絶縁体 荷重（サーボプレス）

70kg 70kg

通電電圧：10V

試験温度：740, 840, 980, 1100℃

試験片：長さ130mm, 幅20mm, 板厚1.2mm 通電後

プレス

(0.2秒)

3.5秒保持

(0.1秒)

プレコート防錆剤を用いたハット曲げ成形実験条件 プレコート防錆剤を用いたハット曲げ成形実験条件

ハット曲げ成形品 ハット曲げ成形品

(a) 740℃ (b) 840℃

(c) 980℃ (d) 1100℃

ハット曲げ成形体の肩R部の転写精度 ハット曲げ成形体の肩R部の転写精度

800 900 1000 1100

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

加熱温度 T / ℃ ダイ半径との差⊿R / mm プレコート

無塗布

R0

ダイ R

⊿R=R-R₀

ハット曲げ成形体の中心線平均粗さ ハット曲げ成形体の中心線平均粗さ

プレコート 無塗布

素板

800 900 1000 1100

0 0.2 0.4 0.6 0.8

加熱温度 T / ℃

中心線平均粗さ / μｍ

ハット曲げ成形体の硬さの変化 ハット曲げ成形体の硬さの変化

800 900 1000 1100

0 100 200 300 400 500

加熱温度 T / ℃

硬さ / ＨＶ 素板

プレコート 無塗布

測定部

（c） 980℃

（a） 740℃

10μm 10μm

ハット曲げ成形体底面板厚中央部の組織写真 ハット曲げ成形体底面板厚中央部の組織写真

（b） 840℃

10μm

マルテンサイト ベーナイト

ハット曲げにおける成形荷重の変化 ハット曲げにおける成形荷重の変化

0 200 400 600 800 1000 0

10

加熱温度T / ℃

/ kN

5

成形荷重

プレコート 無塗布

(a) 防錆剤なし (b) 防錆剤あり

5mm

模擬高温炉加熱：

980ºC

加熱して

５秒後に曲げ加工を行った成形体の肩

R

部表面 模擬高温炉加熱：

980ºC

加熱して

５秒後に曲げ加工を行った成形体の肩

R

部表面

(a) 740℃ (b) 840℃

(c) 980℃ (d) 1100℃

洗浄前と後の表面写真(肩R部) 洗浄前と後の表面写真(肩R部)

洗浄前 洗浄前

洗浄前 洗浄前

洗浄後 洗浄後

洗浄後 洗浄後

800 900 1000 1100 0

0.2 0.4 0.6 0.8

加熱温度 / ℃

平均粗さ / μｍ

洗浄前 洗浄後

800 900 1000 1100 0

0.2 0.4 0.6 0.8

加熱温度 / ℃

平均粗さ / μｍ

洗浄前 洗浄後

洗浄前と洗浄後における表面粗さの違い 洗浄前と洗浄後における表面粗さの違い

(a) 肩R部 (b) 底部

素板 素板

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

高張力鋼板のプレス成形性に及ぼす せん断切り口面性状の影響

フランジ割れ 板材端部で発生する引張

応力による割れ せん断切口面性状 せん断：穴抜き

フランジ成形：穴広げ

・伸びフランジ性におよぼす せん断切口面の影響

・伸びフランジ性の向上 高張力鋼板(780MPa級)

のプレス成形部品

フランジ割れ 目的

プレス成形 板材

せん断 フランジ成形

せん断切口面 引張り 曲げ

高張力鋼板 高強度 低延性

φ10

ダイス ブランク

板押え

パンチ

防錆油 30 4, 8, 12, 16, 20, 

25, 30 φ10

潤滑剤 穴抜き速度 / mm･s^-1 穴抜きクリアランス比

c / % パンチ直径 / mm

ばりダイス側 穴広げ方向

目視 割れの判定

各条件3枚 試験数

防錆油 潤滑剤

1 パンチ速度 / mm･s^-1

穴抜き条件

穴広げ条件 穴抜き・穴広げ条件

穴抜き装置

穴広げ装置 パンチ

ダイス

ブランク φ72

R5 60°

板押え

穴抜きクリアランス比による切口面構成の変化

(a) JSC390W (b) JSC980Y

せん断面

破断面 だれ

ばり 0 5 10 15 20 25 30 35 -25

0 25 50 75 100

穴抜きクリアランス比c / %

切口面構成/ %

二次せん断面

0 5 10 15 20 25 30 35 -25

0 25 50 75 100

穴抜きクリアランス比c / %

切口面構成/ %

せん断面 破断面

JSC980Y,c=30%

だれ

ばり

JSC980Y,c=4%

二次 せん断面

ばりの影響 限界穴広げ率と穴抜きクリアランス比の関係

ばり

穴広げ初期に ばりによる割

れが発生

5 10 15 20 25 30 35 30

60 90

0

穴抜きクリアランス比c / %

限界穴広げ率/ %

JSC980Y JSC440W

JSC780Y

JSC590R

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

大きな加工荷重 加工硬化した冷間成形

体，ダイクエンチ成形体

破損・寿命の低下

トリミング，穴あけ加工

超高張力鋼板のトリミング，穴あけ加工 超高張力鋼板のトリミング，穴あけ加工

温間せん断加工 穴抜き速度 V / mm・s^-1 100, 150 5, 10, 15 クリアランス C / %

650, 700, 830, 970, 1070 加熱温度 T / ℃

穴抜き実験条件 穴抜き実験条件

・試験片

長さ130mm, 幅50mm, 板厚2.0mm

・穴抜きパンチ 直径 : φ10mm

材質 : SKH51 (TiCNコーティング)

素板 電極

絶縁体 板押え 荷重（サーボプレス）

パンチ(φ10)

ダイス

ロードセル 熱間穴抜き実験装置

熱間穴抜き実験装置

・通電加熱を利用

・投入電力量により加熱温度を制御

通電加熱穴抜き 通電加熱穴抜き 投入エネルギ：81kJ T=1070℃

C=5%, V=150mm/s

C=5%, V=150mm/sにおける各温度での切口面1mm

C=5%, V=150mm/sにおける各温度での切口面

(b) 650℃ （c) 830℃ (d) 1070℃

(a) 常温 (b) 650℃ （c) 830℃ (d) 1070℃

1mm

ダレ せん断 破断

(a) 常温

バリ

V=150mm/sにおける切口面構成の変化 V=150mm/sにおける切口面構成の変化

(a)C=5%  (b)C=10%

200 400 600 800 1000 20

40 60 80 100

0

加熱温度 T / ℃

切口面構成 / %

ダレ せん断面

破断面

ダレ せん断面

破断面

200 400 600 800 1000 20

40 60 80 100

0

加熱温度 T / ℃

切口面構成 / %

V=150mm/sにおけるバリ長さの比率 V=150mm/sにおけるバリ長さの比率

200 400 600 800 1000 1

2 3 4

0

加熱温度 T / ℃

板厚に対するバリ長さの割合 / %

C=5%

C=10%

C=15%

C=5%, V=150mm/sにおける最大穴抜き荷重の変化 C=5%, V=150mm/sにおける最大穴抜き荷重の変化

200 400 600 800 1000 20

40 60

0

加熱温度 Ｔ / ℃

最大穴抜き荷重 / kN

温・熱間穴抜き加工における問題点と局部加熱法 温・熱間穴抜き加工における問題点と局部加熱法

高温炉加熱 成形体

せん断加工

１） 加熱効率が高い．

２） コンパクトな装置．

３） 酸化が非常に少ない．

通電加熱

１） 加熱効率が低い．

２） 形状精度に影響．

３） 加熱時間が長い．

ダイス ノックアウト

板押え

板材

パンチ

せん断領域を局部的に加熱する方法 高温炉等で全体を加熱する方法

加熱は不均一

板押え

ノックアウト 板材

加熱が均一

接触ピン(板押え)

接触ピン(ノックアウト) 板材

加熱は不均一 局部加熱における問題点と対策 局部加熱における問題点と対策

せん断領域に沿って接触ピンを配置 接触ピンに独立して荷重を与える

せん断領域に沿って加熱 一体構造電極

接触ピン構造電極

電極を一体構造 剛性増加，接触不足

局部加熱温度分布シミュレーション 局部加熱温度分布シミュレーション

50 100 200 300 400 500 600 750 25 ポンチ ℃

ダイス 板押え

ノックアウト 板材

(a) 直径2.6mm 両側12本 (b) 直径1.6mm 両側12本

(c) 直径2.6mm 両側8本 (d) 直径2.6mm 内側12本

外側24本

接触ピン (φ2.6)

φ20 Φ20

A-A（板押え） B-B（ノックアウト）

φ15φ50 φ25

ノックアウト 板押え

板材

B B

A A

接触ピン構造電極を用いた局部加熱装置 接触ピン構造電極を用いた局部加熱装置

(a) 板押え

(b) ノックアウト 板バネ

(a) p=6.3MPa (b) p=7.8MPa 10mm I=8kA, Q=16kJにおける加熱後の試験片 I=8kA, Q=16kJにおける加熱後の試験片

V

接触ピンを用いた局部通電加熱穴抜き加工実験 接触ピンを用いた局部通電加熱穴抜き加工実験

サーボプレス

ダイス パンチ

（φ19.8) 板材

SPFC980

□50×t2.0

バネ

バネ

板押え

ノックアウト

150 穴抜き速度 v / mm・s^-1

5, 10, 15 クリアランス c / ％

400〜900 加熱温度 T / ℃

実験条件

[単位:mm]

ロードセル

接触ピン径 φ2.6

板材

接触ピン

T=800℃, v=150mm/s

パンチ

接触ピンを用いた局部加熱穴抜き動画 接触ピンを用いた局部加熱穴抜き動画

(a) 常温 (b) T=500℃

(c) T=700℃ (d) T=900℃

1mm 局部加熱穴抜き後の板材

（c=10%, v=150mm/s, T=800℃）

10mm

切口面性状の変化

（c=10%, v=150mm/s）

局部通電加熱穴抜き実験結果 局部通電加熱穴抜き実験結果

(a) T=400℃ (a) T=500℃ (c) T=700℃ (d) T=900℃ 10mm

200 400 600 800

0.2 0.4 0.6 0.8

0

加熱温度 T / ℃

中心線平均粗さ Ra /μm

局部加熱後板材表面性状 局部加熱後板材表面性状

(a) 局部加熱 (b) 全体加熱 200 400 600 800 1000

20 40 60 80 100

0

加熱温度 T / ℃

切口面構成 / %

200 400 600 800 1000 20

40 60 80 100

0

加熱温度 T / ℃

切口面構成 / %

せん断面

破断面 だれ

せん断面

破断面

だれ c=10%, v=150mm/sにおける切口面構成の比較 c=10%, v=150mm/sにおける切口面構成の比較

局部加熱と全体加熱における冷却速度の違い 局部加熱と全体加熱における冷却速度の違い

1 2 3

200 400 600 800

0 時間 /sec

温度/℃

全体加熱

局部加熱

c=10%, v=150mm/sにおける最大穴抜き荷重の比較 c=10%, v=150mm/sにおける最大穴抜き荷重の比較

200 400 600 800 1000 0.5

1 1.5

0

加熱温度 T / ℃

最大穴抜き荷重 / kN・mm

局部加熱 全体加熱

-1単位長さ当たりの

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合

フード Rrドア

高張力鋼板と アルミニウム合金の複合化

融点の違い：溶接が困難 セルフピアシングリベットによる接合 フード

フェンダー ドア

ラゲージフード

アルミニウム合金板の部分採用化

Audi̲A2

アルミニウム：溶接性 が低い

アルミニウム板の接合 アルミニウム板の接合 アルミニウム板の接合

•板にSPRを打込み，機械的に結合

•穴あけ不要

•溶接の難しい材料の締結

•異種材料の締結 ダイス

板押え SPR(鋼)

パンチ

Cフレーム 接合部

＜工法のメリット＞

セルフピアッシングリベット

高張力鋼板

・高強度，高硬度

・延性小

・ダイ形状の最適化

（ダイ径，深さ）

リベット硬度に近い

多種の不良が想定

リベット割れ リベット折れ

アルミニウム板と高張力鋼板の接合 アルミニウム板と高張力鋼板の接合 アルミニウム板と高張力鋼板の接合

φ10 φ2

1.5

0.5 2.5

1.5

φ13 φ2

テーパーダイ 曲面ダイ

上板SPFC980接合用ダイ

(a) 上板 SPFC980, 1.4mm

下板 A5052, 1.5mm (b) 上板 A5052, 1.5mm 下板 SPFC980, 1.4mm

SPFC980とA5052打込みシミュレーション

曲面ダイ テーパーダイ形状

上板SPFC980と下板A5052の実験断面形状

(a) 良好な接合( )(b) 脚部圧縮（ ）(c) 脚部割れ（ ）(d) 脚部曲がり（+）

上板SPFC980と下板A5052の接合分類

0 1 2 3 1

2 3

0 1 2 3

1 2 3

良好な接合 脚部圧縮

脚部曲がり

良好な接合 脚部割れ

下板板厚 [mm] 下板板厚[mm]

上板板厚[mm]

上板板厚[mm] 脚部圧縮

脚部割れ

上板SPFC980と下板A5052の接合範囲

150

50

F F

F

F 20

40 125

F F

引張せん断試験

十字引張試験 JIS-Z-3136

JIS-Z-3137

SPFC980板とアルミニウム合金板の接合強度

下板：A5052, 1.5mm 上板：SPFC980, 1.4mm

リベット

アルミニウム合金板のせん断破壊抜け せん断破壊強度：6.8ｋN

引張せん断試験

下板：A5052, 1.5mm 上板：SPFC980, 1.4mm

リベット

アルミニウム合金板の破壊抜け 十字引張強度：3.0ｋN

十字引張試験

上板：SPFC980 t1.4mm 下板：A5052-H34 t1.5mm

ミーゼス応力MPa

引張せん断試験の有限要素シミュレーション

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

引張せん断試験の有限要素シミュレーション

1) 超高張力鋼板の特徴

2) サーポプレスを用いた決押しによるスプリ ングバック低減

3) 温間プレス成形によるスプリングバック低 減

4) 熱間プレス成形におけるダイクエンチ効果 5) 熱間プレス成形における酸化防止

6) 高張力鋼板のプレス成形性に及ぼすせん断 切り口面性状の影響

7) 温間せん断加工

8) 超高張力鋼板とアルミ合金板のセルフピア シングリベットによる接合