豊橋技術科学大学 森謙一郎

超高張力鋼成形品の熱間プレス成形超高張力鋼成形品の熱間プレス成形超高張力鋼成形品の熱間プレス成形 １．超高張力鋼板と熱間プレス成形

２．通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

３．熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

４．熱間プレス成形におけるプレコートスケール抑制剤による表面酸化の低減

５．通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

６．温・熱間せん断加工

ー 軽量自動車部品の成形 ー

軽量材料の成形

超高張力鋼板

アルミニウム，マグネ，

チタン

100kg軽量：1km/l燃費向上 平成19年

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

自動車車体への高張力鋼板の適用自動車車体への高張力鋼板の適用自動車車体への高張力鋼板の適用

骨格部材：36%

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

ダイクエンチマグネ：60万ton

3000円程度

137MPa1.8270MPaマグネシウム合金板 AZ31

115MPa

44MPa

63～101MPa

126～188MPa

比強度

500円～600円

100円程度

コスト(1kg当り）

アルミ：3400万ton

鉄：12億ton

生産量

2.7310MPaアルミ合金板A6061(T6処理)

7.8340MPa軟鋼板 SPCC

7.8490～790MPa

従来ハイテン

7.8980～1470MPa

ウルトラハイテン

比重

引張強さ板材

自動車用板材の比較自動車用板材の比較自動車用板材の比較

センターピラー

サイドドアビーム

超高張力鋼板：1GPa以上

超高張力鋼板の自動車部材への適用超高張力鋼板超高張力鋼板の自動車部材への適用の自動車部材への適用 超高張力鋼板のスプリングバック超高張力鋼板超高張力鋼板のスプリングバックのスプリングバック

ε

σ

普通鋼板

超高張力鋼板

弾性回復スプリングバック：大形状凍結性：低

適用が限定

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

成形荷重低下，スプリングバックなし

200 400 600 800

200

400

600

800

1000

0

50

100

150

0温度 / ℃

引張り強さ

/ M

Pa

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

700 800 9000

100

200

300

400

500

600

素板

加熱温度 /℃

硬さ

/HV2

0

硬さ測定部

熱間プレス加工におけるダイクエンチによる硬さの上昇

熱間プレス加工における熱間プレス加工におけるダイクエンチによる硬さの上昇ダイクエンチによる硬さの上昇

金型急冷による焼入れ，1.5GPa級

フォルクスワーゲン，パサートフォルクスワーゲン，フォルクスワーゲン，パサートパサート

フォルクスワーゲンパサート，骨格部材の16％が熱間プレス加工

アイシン高丘における熱間プレス成形品アイシン高丘におけるアイシン高丘における熱間プレス熱間プレス成形品成形品

バンパーリーンフォースメント ダッシュロアクロスメンバー

ドアビーム ルーフリーンフォースメント

Aピラーリーンフォースメント

熱間プレス加工，ホットスタンピング熱間プレス加工，ホットスタンピング熱間プレス加工，ホットスタンピング

熱間プレス加工，ホットスタンピング熱間プレス加工，ホットスタンピング熱間プレス加工，ホットスタンピング

長所

成形荷重低下

スプリングバックなし

1.5GPa級成形品

短所

表面酸化

大型設備：加熱炉

低い生産性

熱間プレス加工の特徴熱間プレス加工の特徴

１．超高張力鋼板

２．通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

３．熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

４．熱間プレス成形におけるプレコートスケール抑制剤による表面酸化の低減

５．通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

６．温・熱間せん断加工加熱，成形

加熱 搬送 成形

温度低下酸化

炉加熱

通電加熱利点

小さい温度低下プレス作業との同期少ない酸化スケール高い加熱効率

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

大きい

電極

通電加熱の映像 (ＳＰＦＣ980)通電加熱の映像 (ＳＰＦＣ980)

エネルギー

/kJ

加熱温度

投入エネルギー

892℃

87kJ

加熱温度

/ ℃

時間 /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)

1 2 3

200

400

600

800

1000

0

20

40

60

80

100

0

加熱効率/%

温度 /℃

加熱効率加熱効率

200 400 600 800 1000

20

40

60

80

100

0

サーボプレス(80tonf）サーボプレスサーボプレス(80tonf(80tonf））

電極

板押え

ダイ

ポンチ

素板

絶縁体

A

～ONOFF

変圧器

200V 60Hz

A

～ONOFF

変圧器

200V 60Hz

A

～ONOFF

変圧器

200V 60Hz

A

～ONOFF

変圧器

200V 60Hz

A

～ONOFF

変圧器

200V 60Hz

A

～ONOFF

変圧器

200V 60Hz

A

～ONOFF

変圧器

200V 60Hz

通電

プレス

(0.2秒)

3.5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980 ºCにおける通電加熱ハット曲げ成形980 ºCにおける通電加熱ハット曲げ成形

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） 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

200 400 600 800 1000

2

4

6

0

SPFC980YSPFC780YSPFC590SPFC440SPCC

スプリングバック∆θ

/deg

加熱温度 /℃

200 400 600 800 10000

10

5

7.5

2.5

加熱温度 T /ºC

曲げ荷重

/kN

ハット曲げ加工における加工荷重と加熱温度の関係ハット曲げ加工における加工荷重と加熱温度の関係

10µm10µm 10µm

マルテンサイトフェライト

(a) T=740ºC (b) T=840ºC (c) T=980ºC

曲げ加工させた板材の微視的組織曲げ加工させた板材の微視的組織

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(SPFC980Y)絞り成形体(SPFC980Y)

破壊

(a) 600ºC

(b) 800ºC

１．超高張力鋼板

２．通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

３．熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

４．熱間プレス成形におけるプレコートスケール抑制剤による表面酸化の低減

５．通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

６．温・熱間せん断加工

熱間プレス成形における局部ダイクエンチ熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

A

A’

高強度

A-A’断面

ダイクエンチ：金型による急冷で高強度化

シートレール

局部ダイクエンチ

局部ダイクエンチ金型との局部的な接触による

部分焼入れ

成形と同時に焼入れ

高強度 後加工困難

ダイクエンチ

強度差をつけた製品の成形

局部ダイクエンチ局部ダイクエンチ

溝深さ1mm

24

R1.8 4.8

18.8

局部ダイクエンチハット曲げ成形装置局部ダイクエンチハット曲げ成形装置

金型拡大図

40

28

R10

20

11 14

試験片

37.2

R1.8

荷重(サーボプレス）

電極押え力4MPa

ダイス

パンチ板押え

銅電極

絶縁体

加熱温度T=850，900，950℃ダイクエンチ保持時間t=3.5s パンチ

ダイス

電極押え

ダイクエンチにおける温度分布ダイクエンチにおける温度分布 加熱温度900℃におけるハット曲げ成形加熱温度900℃におけるハット曲げ成形

(加熱時間2.3s)

成形

成形完了

(保持時間3.5s)

通電加熱

ダイクエンチ

900℃におけるハット曲げ成形体酸化スケールの比較900℃におけるハット曲げ成形体酸化スケールの比較

ダイ角部

上面 下面

成形体外観

（a）炉加熱

（ｃ）溝あり金型

（ｂ）溝なし金型 上面 下面

上面 下面

ハット曲げ成形荷重とダイ角部転写精度ハット曲げ成形荷重とダイ角部転写精度

10

20

30

40

0

成形荷重

/kN

(a)冷間 (b)溝なし (c)溝あり

溝あり

溝なし

(B) 転写精度

0 200 400 600 8001000加熱温度 /℃

0.5

1

1.5

2

∆r/m

m

r0

ダイス

r

r0=10.0∆r=r-r0

(A) 加熱温度900℃における成形荷重

溝あり金型によるハット曲げ成形体の長手方向硬さ分布溝あり金型によるハット曲げ成形体の長手方向硬さ分布

10 20 30 40 50 60

100

200

300

400

500

0中心からの距離ｘ /mm

ビッカース硬さ

/HV2

0

850℃900℃950℃溝なし(900℃)

パンチ角部 ダイス角部

ｘ

フランジ部

素板

板押え

ダイス

パンチ

試験片

ダイス

パンチ

試験片

ステアタイト

ステアタイト

セラミックスフランジ部を用いた金型ハット曲げ成形セラミックスフランジ部を用いた金型ハット曲げ成形

ステンレス鋼フランジ部を用いたダイクエンチにおける温度分布ステンレス鋼フランジ部を用いたダイクエンチにおける温度分布 セラミックスフランジ部を用いたダイクエンチにおける温度分布セラミックスフランジ部を用いたダイクエンチにおける温度分布

ハット曲げ成形体の長手方向硬さ分布ハット曲げ成形体の長手方向硬さ分布

0 10 20 30 40 50 60

100

200

300

400

500

中心からの距離ｘ/mm

ビッカース硬さ/HV20

フランジ部パンチ角部 ダイス角部

ｘ素板

セラミックス

溝あり加工条件

パンチ直径φ10クリアランス 12%

900℃のハット曲げ成形品の底部中心の穴抜き加工900℃のハット曲げ成形品の底部中心の穴抜き加工

(a) 底部中心 (b) フランジ部

(x=0mm) (x=55mm)

底部中心（x=0mm） フランジ部（x=55mm）

-50

20

40

60

80

100

切口面構成比

/%

バリ

せん断面

だれ

破断面

(a) (b) (c) (d)

素板

溝なし

溝あり

セラミックス

0

20

40

60

80

100

バリ

破断面

せん断面だれ

切口面構成比

/%

-5(a) (b) (c) (d)

素板

溝なし

溝あり

セラミックス

だれ せん断面

バリ

試験片 破断面

穴抜き切口面

最大穴抜き荷重

/kN

10

20

30

40

0

10

20

30

40

0

最大穴抜き荷重

/kN

(a) (b) (c) (d)

素板

溝なし

溝あり

セラミックス

(a) (b) (c) (d)

素板

溝なし

溝あり

セラミックス

(a) 底部 (a) フランジ部

１．超高張力鋼板

２．通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

３．熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

４．熱間プレス成形におけるプレコートスケール抑制剤による表面酸化の低減

５．通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

６．温・熱間せん断加工

プレコートスケール抑制剤プレコートスケール抑制剤

チタン板温間プレス成形

ステンレス鋼板温間プレス成形

潤滑剤

液化皮膜液化皮膜タイプ

K,B,C,Na,P,CaK,B,C,Na防錆元素

BA抑制剤

炉加熱による熱間プレス成形品

大きな酸化900ºC, 10s

抑制剤塗布方法抑制剤塗布方法

②乾燥(60℃，2分間)

① エタノールによる超音波洗浄(計3回)

鋼板 エタノール

④乾燥(60℃，2分間)

③スポンジにより塗布

スポンジ

抑制剤

乾燥終了後実験

抑制剤評価試験条件抑制剤評価試験条件

加熱温度：800, 825，850, 875，900，925℃試験片：長さ130mm, 幅20mm, 板厚1.2mm

実験手順

①電気炉の加熱 ② 試験片投入 ③ 大気中で空冷

加熱のみによる抑制剤評価試験条件加熱のみによる抑制剤評価試験条件

加熱温度：T=800, 825，850, 875，900，925℃試験片：長さ130mm, 幅20mm, 板厚1.2mm

実験手順

①電気炉の加熱 ② 試験片投入 ③ 大気中で空冷

試験片の加熱時間試験片の加熱時間

T=1000℃900℃800℃

100 200 300

200

400

600

800

1000

0加熱時間 / s

試験片温度

T/ ℃

加熱温度

加熱完了

電気炉の温度に到達した時間の２倍保持

各温度におけるスケール発生状況各温度におけるスケール発生状況

T=850℃

10mm

T=800℃

(a)抑制剤なし (b)抑制剤A (c)抑制剤B

T=900℃

加熱後の試験片重量と加熱温度の関係加熱後の試験片重量と加熱温度の関係

800 825 850 875 900 9250

0.1

0.2

0.3

加熱温度 T /℃

重量変化量

/g

抑制剤なし

抑制剤A

抑制剤B

繰り返し塗布による抑制効果の向上繰り返し塗布による抑制効果の向上

①抑制剤塗布

スポンジ

抑制剤 ②乾燥(60℃，2分間)

繰り返し塗布方法

繰り返し塗布

抑制剤A

塗布量の増加による抑制効果の向上塗布量の増加による抑制効果の向上

ｎ＝１

ｎ＝３

T=900℃

21 2 3 4

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0

0.005

0.010

0.015

0

塗布回数 ｎ

加熱後の重量増加量

/ g

抑制剤塗布量

/ mg ・

mm

荷重（サーボプレス）

鋼板

ガイド

プレコート抑制剤を用いたハット曲げ成形実験条件プレコート抑制剤を用いたハット曲げ成形実験条件

40 20

R10

φ37.6

R1.8

試験片搬送(搬送時間5s)

成形

成形完了

ダイクエンチ(保持時間3.5s)

炉加熱

加熱温度： 600, 700, 800, 850, 950, 950℃試験片：長さ130mm, 幅20mm, 板厚1.2mm

T=950℃におけるハット曲げ成形実験T=950℃におけるハット曲げ成形実験

ハット曲げ成形体外観ハット曲げ成形体外観

(a) ｎ=１ (b) ｎ＝３

T=850℃

T=900℃

T=800℃

ハット曲げ成形体スプリングバックハット曲げ成形体スプリングバック

R0

ダイス

R

∆R=R-R0T=800℃

T=900℃

T=700℃

T=600℃

常温

加熱温度T=700℃以上ではスプリングバックがほぼ無くなる

200 400 600 800 10000

1

2

3

4

5

加熱温度 T / ℃

ダイ半径との差

∆R /

mm

×測定部

800 850 900 9500

100

200

300

400

500

600

加熱温度T /ºC

硬さ

/HV

素板

t=5s3.5s

2s

ハット曲げ成形体断面組織ハット曲げ成形体断面組織

800 850 900 9500

100

200

300

400

500

600

素板

硬さ

/HV

加熱温度T /ºC

×測定部

t=5s

2s3.5s

洗浄試験洗浄試験

成形後、鋼板表面に塗布された抑制剤を洗浄する

リン酸（10%，70℃)

成形品

ヒーター

2分間浸す

(a) ｎ=１ (b) ｎ=３

洗浄前後の底部表面写真洗浄前後の底部表面写真

洗浄前 洗浄前

10mm

洗浄後 洗浄後

若干の酸化の場合抑制剤成分と一緒に表面膜も除去可能

T=900℃

底部

R部

１．超高張力鋼板

２．通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

３．熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

４．熱間プレス成形におけるプレコートスケール抑制剤による表面酸化の低減

５．通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

６．温・熱間せん断加工

自動車用精密部品

通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

高張力鋼板

冷間加工加工荷重大，成形性低

熱間加工加工荷重低，成形性向上ダイクエンチによる強度向上

熱間歯形成形

通電加熱特性の調査および熱間歯形成形への適用

1000

900

800

700

600

950

850

750

650

温度 /℃

長方形ブランク

台形ブランク

電極

円筒端部からの給電による通電加熱円筒端部からの給電による通電加熱

断面積一定

円筒の通電加熱法

円筒銅電極

通電

絞り・しごき加工

スプライン成形領域

通電加熱実験装置通電加熱実験装置

円筒容器（一般圧延用鋼板)

φ12

R6.1

16.5

φ38.3

荷重(サーボプレス)

給電ケーブル

円筒容器

上電極

下電極

絶縁体(ベークライト)

接触面圧 P = 20～50MPa

投入電力量 Q = 40，50kJ通電電流 I = 3.0～8.0kA

絶縁体

銅箔

接触部分

通電加熱実験に用いた電極形状通電加熱実験に用いた電極形状

銅箔(0.1mm×2枚重ね)

銅箔(0.1mm×4枚重ね)1010

上電極

下電極

R6円筒容器

銅箔

端部分割→放熱：減少発熱：増加

公称接触面積率 22%

45°

2.4

円筒容器端部からの給電による通電加熱状態(Q=60kJ，I=8.0kA，P=275MPa)

円筒容器端部からの給電による通電加熱状態(Q=60kJ，I=8.0kA，P=275MPa)

（b）サーモグラフィ（a）ビデオ

銅電極

銅電極

円筒容器

銅電極

銅電極

円筒容器

1400

1200

800

400

0

1000

600

200

5 10 15 20円筒容器端部からの高さ z /mm

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

温度

/℃

軸方向温度分布に及ぼす投入電力量の影響(I=8.0kA，P=275MPa)

軸方向温度分布に及ぼす投入電力量の影響(I=8.0kA，P=275MPa)

（c）Q=65kJ（座屈変形）

（a）Q=60kJ

（b）Q=50kJ

z

0円筒容器

パンチ

熱間スプライン成形装置熱間スプライン成形装置

スライド

ボルスタ

実験条件

Q = 50～65kJＩ = 8.0kAP = 275MPa

エアシリンダ

エアシリンダ

下電極

ダイス

上電極 円筒容器

ブシュ

シャフト

（a） パンチ （b） ダイス

φ33.0

141

φ26.0

エア穴φ8

R1

R2

R5

R1R2

φ93.0

548

スプライン成形実験に用いたパンチ・ダイス形状スプライン成形実験に用いたパンチ・ダイス形状

φ35.0φ28.030

°

通電加熱を用いた熱間スプライン成形の様子(Q=60kJ)

通電加熱を用いた熱間スプライン成形の様子(Q=60kJ)

銅電極

銅電極

円筒容器

パンチ

スプライン成形後の高張力鋼容器外観スプライン成形後の高張力鋼容器外観

割れ

（a）冷間成形（途中） （b）熱間成形(Q=60kJ)

金型形状

円筒容器（成形前）

製品歯形断面

熱間成形（高張力鋼板）

スプライン成形後の高張力鋼容器断面(Q=60kJ)

スプライン成形後の高張力鋼容器断面(Q=60kJ)

（a）製品断面 （b）スプライン成形の最大成形荷重

高張力鋼板（熱間）

軟鋼板（冷間）

0

20

40

60

80

100

最大成形荷重/kN

高張力鋼板（冷間）

(破断)

冷間成形（軟鋼板）

測定部分

未充満部

スプライン成形後の製品歯形部の軸方向金型充満率分布(Q=60kJ)

スプライン成形後の製品歯形部の軸方向金型充満率分布(Q=60kJ)

円筒容器端部からの高さ z /mm0 5 10 15 20

金型充満率/% 冷間成形（軟鋼板）

円筒容器 z

0

20

40

60

80

100

熱間成形（高張力鋼板）

１．超高張力鋼板

２．通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

３．熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

４．熱間プレス成形におけるプレコートスケール抑制剤による表面酸化の低減

５．通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

６．温・熱間せん断加工

超高張力鋼板の温・熱間せん断加工超高張力鋼板の温・熱間せん断加工

高張力鋼板の適用

加工荷重の増大リテーニングプレート

クラッチドラムクラッチハブ

軽量・高強度化

自動車用精密部品

ATにおける高張力鋼板の適用事例（クラッチパック）

穴抜き加工

高強度・軽量化

高張力鋼板の適用

穴抜き加工

工具・金型負担：大

パンチ肩部 破損・寿命：低

高張力鋼板の冷間せん断加工

加工荷重の低減

局部通電加熱穴抜き加工の適用

現状：レーザー加工，ワイヤーカット

超高張力鋼板の温・熱間せん断加工超高張力鋼板の温・熱間せん断加工

100, 150穴抜き速度 V / mm・s-1

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)

電極素板絶縁体

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

1mmC=5%, V=150mm/sにおける各温度での切口面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

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

局部通電加熱せん断加工法と問題点局部通電加熱せん断加工法と問題点

１）加熱効率が高い

２） 金型内に設置可能

３） 酸化が非常に少ないダイス

板押え

鋼板

パンチ

局部通電加熱せん断加工法

通電加熱

ノックアウト

ピン電極

ピン電極

19.34502005.56×10-9W

14.82102333.25×10-9Ag-W

12.82501204.66×10-9Ag+WC258

熱伝導 /W(m・K)-1

3.59×10-9

電気抵抗率/Ωm

14.2

密度/g・m-3

225Cu-W

硬さ/HV材質

ピン電極材質評価条件ピン電極材質評価条件

・板押え側ピン電極材質

・ノックアウト側ピン電極材質

Wに固定

・使用鋼板

SPFC980，板厚t =1.4mm

加熱温度：800℃，ピン電極：Cu

6-φ2.6

φ30.4

12-φ2.6

φ15.0

φ20.0

絶縁体

スプリング

荷重（サーボプレス）

鋼板

スプリング

ピン電極材質評価実験装置ピン電極材質評価実験装置

板押え側ピン電極（Ag-W，Cu-W，Ag+WC，W）

ノックアウト側ピン電極（Wに固定）

直流電流値2.0kA

電極ピン材質の違いによる加熱特性電極ピン材質の違いによる加熱特性

せん断領域電極部加熱温度

T/℃

10 20

200

400

600

800

0投入電力量Q /kJ

W

Cu-WAg-W

Ag+WC

測定位置

せん断領域

φ20.0良

ピン電極材質の違いによる加熱後鋼板（T=800℃，4分の１サイズ）ピン電極材質の違いによる加熱後鋼板（T=800℃，4分の１サイズ）

Ag-W Agが溶着 Cu-W溶着が少ない

Ag+WCWが溶着 Wが溶着

溶着：少，加熱特性：良Cu-Wがピン電極に最適

W

板押え側電極

φ34.8

12-φ5.0先端SR60

荷重（サーボプレス）

ダイス（φ20.0～φ20.5）

パンチ（φ19.8)

鋼板(50mm×50mm）板厚t=1.4mm，2.6mmを使用

スプリング

局部通電加熱せん断加工装置局部通電加熱せん断加工装置

ノックアウト側電極

絶縁体

パンチ速度=150mm/sec

φ19.0

φ13.0

1.0

直流電流値7.0kA

通電加熱の温度分布シミュレーション条件通電加熱の温度分布シミュレーション条件

1.6sec計算時間

7.0kA通電電流値

熱-電気連成解析モデル

6面体8節点要素タイプ

ANSYS 11.0使用ソフトウェア

ピン電極

ノックアウト型電極

鋼板(t=1.4mm)

局部通電加熱の温度分布局部通電加熱の温度分布

200 400 550 700 800 900 1000 120025 ℃

電極部断面

板押え側 ノックアウト側

全体図

板押え側電極

ノックアウト電極

ノックアウト電極

板押え側電極 せん断領域

せん断領域

電極の冷却における温度分布電極の冷却における温度分布

200 400 550 700 800 900 1000 120025 ℃

電極部断面

板押え側 ノックアウト側

全体図

板押え側電極

ノックアウト電極

ノックアウト電極

板押え側電極 せん断領域

せん断領域

局部通電加熱せん断加工局部通電加熱せん断加工

ピン電極

ノックアウト型電極

鋼板

JSC980Y，t=1.4mm，T=1200℃(1.6sec)パンチ速度 150mm/s，クリアランスc=10.5%t

加熱 せん断加工加熱の為に鋼板加圧

最大穴抜き荷重に及ぼす鋼板加熱温度の関係最大穴抜き荷重に及ぼす鋼板加熱温度の関係

せん断領域電極部加熱温度T /℃

最大穴抜き荷重

/kN

10

20

30

40

50

0

60

70

200 400 600 800

SPFC440，t=2.6mm，c=6.0%t

JSC980Y，t=1.4mm，c=10.5%t

1000 1200

板厚1.4mmのJSC980Y鋼板の穴抜き加工後切口面(c=10.5%t)板厚1.4mmのJSC980Y鋼板の穴抜き加工後切口面(c=10.5%t)

せん断領域電極部加熱温度T /℃

200 800 10001200

20

40

60

80

100

0

切口面構成比

/%

破断面

せん断面

だれ

600400

0バリ

バリ高さ

/mm

0.05

1200℃

切口表面

切口断面

冷間 850℃ 1000℃

0.5mm

700℃

だれ

せん断面

破断面バリ

せん断領域電極部加熱温度におけるせん断切口表面および切口断面

切口面構成比に及ぼすせん断領域電極部加熱温度の関係

１．超高張力鋼板

２．通電型内加熱を用いた温・熱間プレス成形

３．熱間プレス成形における局部ダイクエンチ

４．熱間プレス成形におけるプレコートスケール抑制剤による表面酸化の低減

５．通電加熱を用いた歯形容器の温・熱間スプライン成形

６．温・熱間せん断加工